[发明专利]一种基于微流体技术的流体图案重构系统

说明书

本发明涉及一种基于微流体技术的流体图案重构系统。该系统包括：微流体装置，其包含微流图案区域，用于为流体提供图案构造的空间；微流体驱动装置，用于驱动和控制流体在所述微流体装置中流动，得到重构的微流图案。本发明的微流图案重构系统为通用微流体通道提供了一种图案重构的设计，通过外部微流体驱动系统对微流图案进行重构，不会对原有的微流体通道增添阀门等新装置，维持了微流体通道原有的结构；通过微流图案重构系统可以对微流通道内的微流产生多种几何构图，比以往需要在微流体通道内额外增添控制部件的技术有更强的适应性和通用性。

技术领域

本发明属于微流体技术领域，具体涉及一种在微流体通道中利用微流体技术操纵流体进行微流图案重构的系统。

背景技术

近年来，随着通用柔性材料的快速发展，通用柔性材料所展现的许多独特性质，如柔软，形变，轻薄，良好的生物相容性等方面已被广泛应用于生物、化学、医学、电子等领域。在微流体领域方面，过去的几年中也取得了巨大的进展，出现了包括柔性显示器，柔性传感器，柔性致动器等众多应用，并发展出了具有混合传感和驱动机制的集成平台。该领域的微流体技术是通过使用微小尺寸的通道(通常为几十到几百微米)来处理少量流体的技术。它主要是由流体和控制流体的各类组件所构成。微流体技术具备稳定控制流体，通过微流控设备进行自动分析和使用少量流体的特性。

微流在微流体通道中的流动路径被称作为微流图案。微流通过微流控技术的操纵可以在已经设计好的微流通道中进行构图，但由于微流通道往往是固定的，微流在微流通道中形成的图案也往往是不可变化的。微流图案的重构将有效扩展微流体应用的范围，它可以让微流在微流通道中进行更加有效的筛选，分类和定型等。微流图案的重构将在生物医疗和柔性电子领域产生积极的作用。

在相关技术中，能够实现微流图案重构的方法主要分为两种：一种是在相对开放的微流通道中，通过微流所具备的物理特征进行微流图案的重构，例如通过利用重力势能引导微流向指定的区域流动，或是通过磁体吸引改变微流流动的方向，或是通过电效应和热效应对微流图案产生影响。此种方法虽然可以灵活地控制微流的流动，但由于微流通道相对开放，往往会受到外界环境特别是重力的影响，具有一定的局限性。第二种方法是通过在固定的微流通道中设置微流阀来主动控制微流在微流通道中的流动。微流在微流通道流动时，微流阀的开闭会决定微流是否通过该通道，从而实现微流的图案重构。在此类控制器方面，由于当前的微流阀大多是基于机械致动器或微流致动器设计制造的，这不可避免地导致控制系统的笨重和复杂，相比柔性且轻薄的微流体通道，往往会对装置的结构产生巨大的影响。因此，设计开发一种微型，柔软，简单且可靠的微流图案重构系统将对微流体技术的发展有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于微流体技术的微流图案重构系统，该系统通过控制微流通道中流体进口处和出口处的流速，来实现整个微流通道的微流图案重构。

为达到上述目的，本发明提出一种基于微流体技术的流体图案重构系统，其包括：

微流体装置，包含微流图案区域，所述微流图案区域为流体提供图案构造的空间；

微流体驱动装置，用于驱动和控制流体在所述微流体装置中流动，得到重构的微流图案。

进一步地，所述微流体装置包含弹性体层和通道层。所述弹性体层位于装置的外部，其主要具有固定和支撑的作用。所述通道层位于微流体装置的内部，其主要负责微流在通道中的流动。所述通道层具有微流流入口，微流流出口和微流图案区域；所述微流流入口和微流流出口位于微流通道的边缘位置，所述微流图案区域位于微流流入口和微流流出口之间。

进一步地，所述微流流入口和微流流出口的结构为圆形或矩形。可选地，所述微流流入口和微流流出口的尺寸为微米级别或毫米级别。

进一步地，所述微流流入口和微流流出口分别连接微流图案区域，微流可经过微流流入口流向微流图案区域，再流向微流流出区域。所述微流流入口和微流流出口是相对的，根据实际的流动方向可进行互换。