[发明专利]一种微流道气泡捕获装置及方法

说明书

本发明提供一种微流道气泡捕获装置，属于气液分离技术领域。所述装置包括流入管，与流入管连通的集气腔，以及与集气腔连通的流出管，所述集气腔的横截面大于流入管和流出管的横截面，所述集气腔的最大横截面应保证集气腔内液体的表面张力和摩擦力足够让集气腔内液体不受重力影响而塌陷。本发明还提供利用所述装置进行微流道气泡捕获的方法。本发明微流道气泡铺集装置及方法，可以有效对微流道中产生的气泡进行排出并实现气泡的铺集，且不需要制造负压，就能达到气液分离的目的。同时本发明微流道气泡铺集装置结构简单，体积小巧，能够满足微流控装置成本低和体积小的要求。

技术领域

本发明属于气液分离技术领域，具体为一种微流道气泡捕获装置及方法。

背景技术

微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到微升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室(Lab on a Chip)和微全分析系统(micro-Total Analytical System)。微流控的早期概念可以追溯到19世纪70年代采用光刻技术在硅片上制作的气相色谱仪，而后又发展为微流控毛细管电泳仪和微反应器等。微流控的重要特征之一是微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等，借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。

目前，微流控技术已经普遍应用在各类领域，并被认为在生物医学研究中具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。但在微流控技术中，管路中容易产生气泡，会对其应用产生很大影响，比如需要严格定量液体的应用或色谱分析的应用。同时，在微管路或者微腔体下，气液压强与重力等都克服不了液体表面张力、范德华力、液体摩擦力等微作用力的影响，从而导致不能使用类似莫氏滴管的方式进行排泡。

目前微流控技术中应用较广的气泡捕获装置采用透气阻水膜，在膜的一端制造负压，管路中流过该膜的气体会被膜透过，液体正常流出。这种方法需要一个负压装置，且结构与工艺都很复杂，体型相对庞大，不能有效体现微流控装置成本和体积小巧的优势。

发明内容

本发明的目的在于针对现有气泡捕获装置结构和工艺复杂，需要负压实现气液分离，体型庞大，不能有效体现微流控装置成本和体积小巧的现状，提出一种微流道气泡捕获装置及方法。

本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种微流道气泡捕获装置，所述装置包括流入管，与流入管连通的集气腔，以及与集气腔连通的流出管，所述集气腔的横截面大于流入管和流出管的横截面，所述集气腔的最大横截面应保证集气腔内液体的表面张力和摩擦力足够让集气腔内液体不受重力影响而塌陷。

进一步，所述集气腔的材质应为管内液体的浸润材料，不能为管内液体的吸收材料。

进一步，所述集气腔中沿横截面设置张力阻气结构。

进一步，所述阻气结构可以为一个或多个串联的张力阻气膜，或者为张紧的丝线和集气腔腔壁形成的两个半圆孔。

进一步，所述张力阻气膜为带有若干个孔的薄膜。

进一步，所述集气腔底部还设置有贯穿集气腔底部的排液沟槽，排液沟槽的上部开口大，下部开口小。

一种微流道气泡捕获方法，采用上述所述的装置实现气液分离，包括以下步骤：

当液体通入装置时，流入管和集气腔中含有若干段液体以及液体之间形成的气泡，当液体中距离集气腔最近的气泡进入集气腔时，由于液体张力的作用，会形成一个半缺泡，随着液体的继续向前运动，气泡会停在集气腔顶部；

控制液体流速，使气泡前后承受的液压差不足以克服气泡的摩擦力、范德华力和表面张力的共同作用，此时液体会一直从集气腔向流出管流出，但气泡不会移动；