[发明专利]感应加热的热气泡驱动隔热型微泵及制备方法

说明书

感应加热的热气泡驱动隔热型微泵及制备方法用于微流体输送的热气泡驱动，具体为具有热源隔离功能的热汽泡驱动微泵，利用高频交变电流无线感应加热生成热气泡，实现对微泵的驱动。采用液体将热源和微流道中被泵送的液体隔离开，减少高温对溶液特性的影响。这种隔热型热气泡驱动微泵不但具有普通热气泡微泵结构简单易集成、工作电压低、寿命长等优点，而且还可以降低泵送液体的温度，减小因高温对溶液中部分生物或化学物质的损害，因此热汽泡驱动隔热型微泵具有更好的应用前景。

技术领域

本发明是一种用于微流体输送的热气泡驱动微泵，具体为具有热源隔离功能的热汽泡驱动微泵，利用高频交变电流无线感应加热生成热气泡，实现对微泵的驱动。采用液体将热源和微流道中被泵送的液体隔离开，减少高温对溶液特性的影响。这种隔热型热气泡驱动微泵不但具有普通热气泡微泵结构简单易集成、工作电压低、寿命长等优点，而且还可以降低泵送液体的温度，减小因高温对溶液中部分生物或化学物质的损害，因此热汽泡驱动隔热型微泵具有更好的应用前景。

背景技术

微泵是微流体输送的动力之源，是微流控系统的重要组成部件，根据驱动方式的不同，可以分为压电驱动微泵、静电驱动微泵、电磁驱动微泵、电渗驱动微泵、电化学驱动微泵和热气泡驱动微泵等。热气泡驱动微泵没有机械移动部件，无磨损和刚性冲击，具有可靠性高、结构简单和易于制作等优点。Aoqun等学者研制了一种激光加热的热气泡驱动微泵，采用激光照射微通道内，从而使部分液体汽化产生气泡，利用该热气泡的膨胀直接驱动液体在微通道内流动。孙建闯于设计了一种感应加热的大流量热气泡驱动微泵，能在微泵的腔室中产生几个大体积的热气泡，也是利用热气泡直接驱动液体泵送。热气泡的温度较高，采用热气泡直接驱动液体会导致部分被泵送溶液温度过高，从而损坏溶液的部分生物或化学物质特性。

发明内容

本发明的目的在于针对热气泡驱动微泵中热气泡的高温对泵送液体的影响，提出一种感应加热的热气泡驱动隔热型微泵。该微泵采用液体隔离的方法，将热气泡的热源与被泵送液体进行一定的温度隔离，避免热气泡的高温对溶液中的部分生物或化学物质等产生高温损害。因此，本发明的热气泡温度对被泵送液体影响小，具有热源隔离的优点，同时还具备结构简单易集成、工作电压低、寿命长等优点。

本发明采用如下技术方案：

感应加热的热气泡驱动隔热型微泵包括PDMS芯片4、微加热盘6、基底5、微励磁线圈7。其中，PDMS芯片4包括进液口1、压缩口10、微泵腔12、扩散口11、出液口2、隔热流道14、气泡室13和气泡室进液口3；微加热盘6附着在基底5上，微加热盘6位于气泡室13的底部中心。微励磁线圈7是一种平面螺旋线圈，微励磁线圈7位于微加热盘正下方。感应加热的热气泡驱动隔热型微泵控制系统包括计算机27、脉冲发生器36、数字电流表30、电容17、可编程控制器26、继电器21和放大器31。其中，脉冲发生器36提供高频信号经过放大器31放大，再给微励磁线圈7提供高频交变电流，高频交变电流再通过继电器21传递给热气泡驱动隔热型微泵，由可编程控制器26控制加热时间t₂和间歇时间t₁。

所述进液口1贯穿于PDMS芯片4，进液口1直径0.5-2.5mm，其与压缩口10相连，压缩口10最窄处宽度50-100μm，角度为10°-15°，长度为1-2mm，深度0.1-0.4mm，压缩口10与微泵腔12相连，微泵腔12与扩散口11相连，微泵腔12为压缩口10和扩散口11之间较为大的区域，扩散口11最窄处宽度50-100μm，角度为10°-15°，长度为1-2mm，深度0.1-0.4mm，扩散口11与出液口2相连，出液口2直径0.5-2.5mm。微泵腔12还与隔热流道14相连，隔热流道14与气泡室13相连，气泡室13的直径为3-6mm，气泡室13与气泡室进液口3相连，气泡室进液口3直径0.5-2.5mm。

所述微加热盘6的直径为3-6mm，厚度为5-50μm。