[发明专利]一种基于可溶性气体溶解提供驱动的微流控被动泵

说明书

一种基于可溶性气体溶解提供驱动的微流控被动泵，属于微流控流体驱动技术领域，通过密闭容器内可溶性气体溶解到触发液中产生出负压作为源动力，通过压力执行单元的转换，作为正向驱动和负向驱动来驱动与之连接的微流控芯片，本发明结构新颖，构思巧妙，无需外接电源，适应能力强，应用范围广，驱动动力强，工作精确，使用效果好。

技术领域

本发明涉及微流控流体驱动技术领域，具体是一种以可溶性气体的溶解来提供驱动动力的微流控的被动泵送系统。

背景技术

微流控器件因其操作简单、生产成本低等优点而被应用于生物医学和化学分析、环境检测等领域。便携性微流控设备在资源有限的环境中有着巨大的应用前景，例如军事地区或极地科考等特殊环境。

尽管微流控设备使复杂的流体系统能够小型化，但便携式微流控设备的发展目前仍处于不成熟阶段，而限制便携性微流控设备发展的主要原因之一是目前大多数微流控设备所需的驱动泵都存在笨重且耗电的问题。理想的微流体驱动装置，除了要具有小型化的特点外，其流体流量还应具有精确性和稳定性，由于电渗技术在微流控芯片毛细管电泳中的应用，目前已经开发出各种微流体驱动泵，其驱动机制多种多样，如：压电、气动、蠕动、静电、离心、超声波、电渗或磁流体力学效应。然而这些驱动方法都需要外部电源，但是在一些特殊环境无法提供驱动这些泵所需要的外接电源。鉴于这个原因，无动力泵送技术已引起了广泛的关注。

许多研究工作致力于开发用于微流控设备的无动力便携式泵。先前的研究中大部分无动力便携式泵都是依赖于毛细管和蒸发效应，基于蒸发效应的驱动泵存在的主要问题为其流量相对较低，通常约为1μl/min，由蒸发驱动泵驱动的微流控芯片处理的样本效率低，因此需要设计一种新的无动力泵送技术，使得其能满足微流控芯片在特殊环境下的应用。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出一种基于可溶性气体溶解提供驱动的微流控被动泵，能够在无外接电源时为微流控芯片提供动力。

本发明要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的：

一种基于可溶性气体溶解提供驱动的微流控被动泵，与微流控芯片连接，包括压力执行单元、反应容器和流量控制阀，压力执行单元包括上腔室和下腔室，上腔室与反应容器连通，下腔室与微流控芯片连通，上腔室内设置有自由滑动的上腔室活塞，下腔室内设置有自由活动的下腔室活塞，上腔室与下腔室通过密封连接，上腔室活塞与下腔室活塞之间设置有活塞连杆，活塞连杆的两端分别与上腔室活塞和下腔室活塞固定连接；反应容器内填充有可溶性气体和与可溶性气体配合的触发液，并连接有流量控制阀，流量控制阀向反应容器内引入触发液。

在本发明中，所述上腔室与下腔室的连接处设置有箍环，活塞连杆穿过箍环且与箍环活动密封，使得上腔室分隔为上腔室上空间和上腔室下空间，下腔室分隔为下腔室上空间和下腔室下空间，其中，上腔室的上腔室活塞上方为上腔室上空间，上腔室的上腔室活塞与箍环之间为上腔室下空间，下腔室的下腔室活塞与箍环之间为下腔室上空间，下腔室的下腔室活塞下方为下腔室下空间；箍环有两个开口并内设通道，一侧开口通过箍环与上腔室下空间连通，另一侧开口通过箍环与下腔室上空间连通，两侧开口均与微流控芯片相连通，通道内注有泵送液体。

进一步的，所述箍环的两个开口处设置有鲁尔二通阀。

在本发明中，所述上腔室的顶部设置有上腔室盖，反应容器的顶部设置有反应容器盖，上腔室与反应容器通过上腔室盖和反应容器盖及压力输送管道相连通。

进一步的，所述上腔室盖上设置有针头，针头中空，与上腔室上空间相连通，针头处设有阀门。

在本发明中，所述反应容器连接有通入可溶性气体的鲁尔二通阀。

在本发明中，所述反应容器的下端设置有排污口。