[发明专利]一种用于毛细作用微流控芯片的电润湿阀门及其控制方法

说明书

本发明公开了一种用于毛细作用微流控芯片的电润湿阀门及其控制方法，通过在毛细作用微流控芯片微流通道中设置亲水和疏水电极就可以控制微流体的通断。当微流体流动到疏水电极时，会在疏水电极边缘停止流动。此时若加载很低的电压，疏水电极边缘的流体由于电润湿的作用会转变为亲水状态，微流体便可以顺利通过，从而实现了对微流体的通断控制。该微流控芯片中的微流通道是亲水的，所以在其中流动的液体可以由毛细力的作用自动流动而不需要借助外力。本发明的优点在于不需要额外的输液泵，简化了微流控装置结构。具有电润湿阀门的微流控芯片在化学分析、生物医学等领域有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，具体涉及一种用于毛细作用微流控芯片的电润湿阀门及其控制方法。

背景技术

微全分析系统的目标是借助微机电加工（MEMS）技术与生物技术实现生化分析系统从式样处理到检测的整体微型化、集成化与便携化，是目前分析仪器发展的重要方向与前沿。微流控芯片以微管道网络为结构特征，是当前微全分析系统发展的重点，并以其高效、快速、试剂用量少、低耗及集成度高等优点引起了国内外分析和生命科学界有关专家的广泛关注，在环境监测、临床诊断、药物分析等领域显示了良好的应用前景。

阀门是微流控芯片装置的重要组成部分，主要用来实现流体管道的通断控制以及流体方向的切换。常见的微流控阀门主要包括石蜡阀门、石蜡热熔阀、磁铁移动阀门、气动阀门、机械阀门。石蜡阀门一般用于液体由离心力驱动的芯片内，通过离心力的冲力顶开石蜡阀门。石蜡热熔阀是用激光等热源定向加热阀门部位，使其溶解，打开阀门。磁铁移动阀门是通过磁铁在磁力环境下的运动来开关阀门。气动阀门是通过气体充气，使某一含有弹性组分的部位鼓起填充，起到阀门的效果。机械阀门是通过设备和芯片配合，通过设备的伸出缩回某一部位，挤压芯片，起到阀门效果。

这些阀门普遍加工技术复杂、操作繁琐。因此如何提供一种具有装配简单、制造方便的微流控阀门，从而有效控制微流体在管道内的通断，以实现芯片的功能，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于毛细作用微流控芯片的电润湿阀门及其控制方法，可以实现微流体的自发流动和控制。

本发明的技术解决方案为：一种用于毛细作用微流控芯片的电润湿阀门，利用亲水微流通道与亲疏水电极相结合，通过毛细现象与电润湿原理，实现了对微流体的通断控制。

所述用于毛细作用微流控芯片的电润湿阀门，包括上基板、下基板、第一电极、第二电极、疏水层、电源、开关和中层基板；中层基板上开有一个长条形孔和两个圆孔，长条形孔沿中层基板的长轴设置，两个圆孔位于长条形孔两端，并与长条形孔相通，上基板固定在中层基板顶面，下基板固定在中层基板底面，三者叠加后形成微流通道，在上基板上开有两个通孔分别与中层基板上的圆孔相通，第一电极固定在下基板顶面，第二电极固定在上基板底面，第一电极上涂有疏水层，第一电极和第二电极通过导线连接在电源两端，并通过开关控制通断电。

一种用于毛细作用微流控芯片的电润湿阀门的控制方法，方法步骤如下：

步骤1、将液体置入靠近第二电极一侧的通孔内，由于毛细力的作用，液体自动沿着微流通道移动，通过第二电极后在第一电极的边缘位置停止；

步骤2、当第一电极和第二电极之间的开关闭合后，由于电润湿的作用，第一电极变为亲水表面，使液体顺利通过。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

（1）不需要额外的输液泵，简化了微流控装置结构，并且减小了微流控装置的整体体积。

（2）本装置结构简单，只有上、中、下三个基板，制作工艺简便，成本低廉。

（3）利用很小的电压就能实现对液体的控制，不仅供电简便，而且节约能源。

附图说明