[发明专利]一种基于多孔膜调控的微流体驱动系统及其驱动方式和应用

说明书

本发明公开了一种基于多孔膜调控的微流体驱动系统及其驱动方式和应用，包括气压源、气流管路和多孔膜组件；气流管路一端与气压源连接，另一端延伸至待驱动的微流体；多孔膜组件包括至少一个多孔膜，多孔膜集成于气流管路上。本发明提供的微流体驱动系统可以对流体驱动压强和流体流速进行简便、灵活、宽范围调控，可实现便携式流体驱动，应用于微流控检测系统和芯片实验室。

技术领域

本发明属于液体输送技术领域，具体涉及一种基于多孔膜调控的微流体驱动系统及其应用。

背景技术

近年来，微流控技术因其试剂消耗少、分析速度快、通量高、易集成和自动化等优势，在生物、医学和化学领域受到广泛关注并得到越来越多的应用。对于微流控技术来说，微流体驱动是其应用操作的关键，微流控分析中所涉及的进样、混合、反应、分离等过程无一不涉及微流体驱动。

在微流控技术应用中，流体驱动的方式一般可分为机械驱动方式和非机械驱动方式两类。机械驱动方式主要利用泵体系统相关部件的机械运动来达到驱动流体的目的，典型的机械驱动方式包括压电式、蠕动式、往复式、离心式等，基于这类驱动方式的泵体系统往往结构复杂、价格昂贵、功率消耗大，难以实现低成本、便携式应用。非机械驱动方式的特点是泵体系统本身没有活动的机械部件，包括电渗驱动、重力驱动等，尽管这类驱动方式较机械驱动方式有较高的可靠性，但是基于这类驱动方式的泵系统要么需要外置的驱动电路或者设备，要么需要大体积的样品量，降低了系统的可便携性，限制了其应用场景。

目前，在微流控领域，大多数科研人员选择精密注射泵或集成高精度压力传感器的气压泵来驱动微流体。注射泵技术相对简单，采用步进电机直线驱动注射器的活塞，然而，注射泵应用于微流控技术时，存在响应速度慢、流体运动具有周期脉动现象等问题。不同于注射泵，气压泵在微流控芯片的通道内可以短时间内建立无脉冲的液体流动，压力变化在流体装置内可以无延迟的进行传播，从而可以进行快速的流量切换，而且泵体系统没有运动的机械部件，不会产生因为机械部件的运动导致的流速脉冲性波动的问题，因而，具有响应速度快、流体速度平稳等优势。目前应用于微流控领域的典型的商业化气压泵，如Elveflow公司生产的OB1 MK3+系统和Fluigent公司生产的MFCSTM-EZ系统，尽管具有较快的反应速度、较高的压力控制精度，但是，这些商业化的微流控驱动气压泵均集成了精密的压力传感器、流量传感器和复杂的控制单元，其价格远高于其它类型的微流控驱动装置，而且，现有的商业化微流控气压泵体积和注射泵差不多大小，仍然无法满足即时检验(Point-of-care testing)和现场快速分析等应用场景对于设备便携化的要求，另外压力控制器对电源的需求也限制了其在复杂环境下例如野外场景的使用。为了适应即时以及现场生化分析对微流控检测系统微型化、低成本化、便携化提出的高要求，促进微流控技术在即时检验和现场快速分析等领域的应用，迫切需要发展一种结构简单、成本低廉、低能耗的气压控制方法和装置。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种基于多孔膜调控的微流体驱动系统及其驱动方式和应用，以解决现有流体驱动装置不便于携带、成本高、反应不即时等问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种基于多孔膜调控的微流体驱动系统，包括气压源、气流管路和多孔膜组件；气流管路一端与气压源连接，另一端延伸至待驱动的微流体；多孔膜组件包括至少一个多孔膜，多孔膜集成于气流管路上。