[发明专利]可编程微阀装置及使用其进行微流输运的控制方法

说明书

本发明公开了一种可编程微阀装置及使用其进行微流输运的控制方法，该可编程微阀装置包括印刷电路板，印刷电路板上贯穿上下镂空设有一个在宽度方向的一侧上具有一个内凹部分的矩形孔和一个轴孔，轴孔紧挨于矩形孔的宽度方向的另一侧且与矩形孔相连通，轴孔与内凹部分的位置正对，矩形孔内嵌设有与矩形孔相适配的PDMS固化体，PDMS固化体内沿长度方向设有微通道，轴孔内竖直置有转动棒，转动棒在初始状态下时微通道畅通，此时处于开启状态；转动棒在转动90度后转动棒挤压PDMS固化体，微通道发生形变转变为非畅通，此时处于关闭状态；优点是在动作时微通道不存在泄漏的风险，且能够满足可集成于印刷电路板内的微流分析的需要。

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片中控制微流体输运的微阀装置及控制技术，尤其是涉及一种可编程微阀装置及使用其进行微流输运的控制方法。

背景技术

微流体流向的控制是微流分析系统进行微流分析的基础。微阀是实现微流体流向控制的基本单元，因此，随着对微阀的机理和结构的研究不断深入，新的微阀机理和微阀结构不断出现，从而不断拓展了微流分析的应用范围，使得微流分析在DNA分析、细胞分析、蛋白质分析、毒品检测、环境监测以及食品安全等领域得到了广泛应用。

根据是否需要外部提供动力源来分，微阀可以分为两大类，即主动微阀和被动微阀。被动微阀是一种不需要片外能量提供，只需依靠微通道结构变化，实现微流体流向控制的微阀，它的优点是无片外装置、几何尺寸小、易集成，但它的开关速度相对较慢、漏压较小。主动微阀也叫有源微阀，它可以克服被动微阀的缺点，但它需要外部提供动力源。根据动力源的类型来划分，主动微阀主要有气动微阀、机械微阀、热膨胀微阀、静电微阀、电动微阀等，它需要磁、电、热或气动等外界动力驱动，使微阀内隔膜发生形变，实现微阀开启或关闭。如：典型的一种气动微阀采用聚二甲基硅氧烷薄膜在“控制通道”的气压作用下，发生倾斜来控制微通道内微流体的流动，实现微阀开启或关闭，它需要片外气泵提供气压作为微阀工作的动力，由于气泵体积较大，无法与微流控芯片集成，且需要为气泵提供足够的电源，无法实现现场微流分析，因此气动微阀具有很大的局限性。通过压电效应实现微阀操作的压电微阀，它需要上百伏特的驱动电压，使得压电晶体发生机械形变，进而使得聚酰亚胺腔膜发生形变，促发微阀动作，压电微阀的优点是微阀的响应时间较快，典型的为毫秒量级，可操控性好，但它驱动电压较高，大多需要100V以上，不利于现场微流分析，且其隔膜位移量很小，开关动作受限，应用受到一定限制。相变微阀通过微阀内的相变材料，如石蜡、凝胶、冰或热敏感聚合物材料受热引起相变化产生的体积改变来实现微阀操作，进而实现微通道内微流体流向控制，它需要集成电热装置，以便加热相变材料，因此，需要片外电源。其他几种主动微阀，虽然原理不一样，但都能实现微流体流向的控制，它们各有优、缺点，并应用于特定场合。