[发明专利]电渗微泵装置

说明书

一种电渗微泵装置，包括集成在微流控芯片上的电渗微流道和液态微电极腔道，所述电渗微流道在电压下用于产生电渗驱动力形成电渗流，所述电渗微流道两端分别通过流体过渡微腔道与流体进口、流体出口连接。其有益效果是：可完全避免微电极表面的水解反应及电流焦耳热的产生，进而提高微电极抗干扰能力，增强微泵运行的稳定性、可靠性及使用寿命，而且微泵结构紧凑、制作方便、易于集成。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种电渗微泵装置。

背景技术

电渗微泵是一种基于电渗流现象的电控微流体非机械式驱动微泵。由于具有驱动流体种类多、高压性能好、流动连续无脉动、稳定运行可靠性高、无运动部件使用寿命长、能实现流体流速的精确控制和流向的双向调节等特点，电渗微泵在微流控技术领域得到了广泛关注和实际应用。

多孔电介质填充式电渗微泵是微流控技术中应用最为广泛的一种形式，可用于实现高压力或流量输出。此类电渗微泵流道内填充大量微小颗粒状介电材料，在外加电压作用下，颗粒表面的微流体在电渗驱动力作用下形成电渗流。由于物理化学性质较稳定，金属铂或金常作为此类微泵的电极材料。铂丝或金丝直接插入微泵进出口储液槽是一种最为简单的电极形式；通过沉积或溅射等方法集成在微泵进出口储液槽内的多孔铂或金薄膜是另一种常见电极形式。这两种形式电极均浸没在微流体中，与微流体直接接触。当驱动电压经过这两类接触式电极直接加载于微流体产生电渗驱动力时，电极表面易发生电解反应，产生气泡、水解副产物、电流焦耳热等，从而改变微流体成分及温度环境，阻塞电渗流动，降低电渗驱动力。

导电凝胶类聚合物或导电玻璃薄膜布置在铂或金电极与微流体之间，用以物理隔绝金属电极与微流体的直接接触，虽能完全避免电解反应的发生，消除气泡、电解产物、焦耳热，但这类导电薄膜制作工艺特别复杂，结构稳定性也较差，使用寿命短。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种电渗微泵装置。具体设计方案为：

一种电渗微泵装置，包括集成在微流控芯片上的电渗微流道和液态微电极腔道，所述电渗微流道在电压下用于产生电渗驱动力形成电渗流，所述电渗微流道两端分别通过流体过渡微腔道与流体进口、流体出口连接，所述液态微电极腔道上设有用于所述导电液体进出的灌注入口、灌注出口，所述灌注入口、灌注出口连接有可控电源模块，所述可控电源模块用于在所述电渗微流道的两端形成电势差。

所述流体微流道包括电渗微流道、过渡微腔道、流体进口和流体出口，电渗微流道由多根流道并联组成，流体进口和流体出口分别经过渡微腔道与电渗微流道两端相连同时与电渗微流道平行；流体进口和出口可分别为微泵进口和出口与芯片外微流体系统连接，为片外提供泵压泵流，也可作为片内微流体系统一部分，为片内提供泵压泵流。

液体导电介质通过电极灌注入口注射进入多孔电极腔形成微电极，多余导电介质由电极灌注出口溢出；电极灌注入口和电极灌注出口内插入细金属丝，作为引线与外部电源连接。

所述电渗微流道的数量为多个，多个所述电渗微流道在其径向方向上呈矩形阵列分布，

所述液态微电极腔道为垂直放置的板状结构，所述液态微电极腔道的内部填充有低熔点金属、离子液体或低熔点熔融盐等导电液体，

所述电渗微流道为管状结构，所述液态微电极腔道上设有用于所述电渗微流道贯穿的空心腔道，所述空心腔道的直径大于所述电渗微流道的外径，所述电渗微流道的轴向方向与所述液态微电极腔道的板面互相垂直，所述空心腔道为微米级腔道、亚微米级腔道、纳米级腔道中的一种。

所述液态导电介质为处于液态的汞、或金属镓、或镓铟合金、或镓铟锡合金、或铋铟锡合金、或离子液体、或熔融盐。该导电液体在填充了电极微流道形成电极以后随着温度变化在工作状态下可以是液态也可以是固态。