一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置及控制方法，装置包括：注射泵、注射部分、加样塞、微流控芯片、密封膜等，方法包括下述步骤：注射泵定量控制注射微纳米纤维素悬浮液的流量大小；注射部分用于包含有微纳米纤维素的悬浮液并将微纳米纤维素悬浮液注射入微流控芯片内；加样塞嵌入到微流道中，在微流控芯片注入微纳米纤维素悬浮液后密封；微流控芯片用于承载有不同宽度和形状的微流通道；密封膜覆盖在微流控芯片上表面。本发明专利技术操作方便，只需将微纳米纤维素悬浮液注入微流道中，可以很快的实现对微纳米纤维素的微流道流动控制。

A microfluidic flow control device and control method for micro nanoscale cellulose

The invention discloses a micro nano cellulose micro channel flow control device and method, device includes: injection pump, injection parts, sample plug, microfluidic chip, sealing film. The method comprises the following steps: injection pump quantitative control injection of micro nano cellulose suspension flow; injection part for containing suspension of micro nano cellulose and micro nano cellulose suspension injection in microfluidic chip; sample plug is embedded into the micro channel, micro nano cellulose suspension after sealing injection in microfluidic chip; microfluidic channel on the bearing with different width and shape using microfluidic chips; sealing film covered on the surface of microfluidic on chip. The invention has the advantages of convenient operation, and only needs the micro nano cellulose suspension to be injected into the micro channel, and it can quickly realize the microfluidic cellulose microfluidic flow control.

【技术实现步骤摘要】
一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置及控制方法
本专利技术涉及柔性物质的纳米纤维的微流体控制领域，尤其是植物来源的微纳米纤维素材料的控制装置及控制方法。
技术介绍
纤维素是由β-葡萄糖缩合而成的天然高分子化合物,是自然界中最为丰富的可再生资源。微纳米纤维素具有优良的性质，绿色环保、天然可再生、生物相容性，同时还具有优异的光学性能和机械性能。微流控芯片(Microfluidics)又称为微全分析系统、微流控芯片实验室或者芯片实验室(Lab-on-a-chip)。微流控芯片的特点及发展优势为：液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成百上千倍地提高等特点，它操控微量流体在微小通道或者构件中流动的系统，其中通道和构建的尺度为几十微米到几百微米。微流体在驱动和流动过程中的控制是微流体系统研究中的两个关键问题，它与宏观流体的驱动和流动控制存在着很大的不同，涉及到微尺度流体复杂的传热传质现象，很多现象可以笼统地归结为尺度效应和表面效应，研究者对微流体驱动和控制的流体力学基本问题和多种技术进行了研究。然而，常规技术很难在微通道中完成对微流体的驱动和控制，因此，发展一种便捷、快速、高效、低成本的微流体驱动和控制技术，是对微流体系统等领域的一种创新，特别是对包含有微纳米纤维素的微流体的驱动和控制领域，这对将来实现微纳米纤维素在微流通道中的富集、反应以及分离都有重大的意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置及控制方法。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置，包括注射泵、注射部分、加样塞、微流控芯片、微流通道以及密封膜，所述注射泵连接注射部分，所述注射部分与加样塞连通，所述加样塞嵌入微流控芯片的微流通道内，所述微流控芯片与加样塞、注射部分连通，所述密封膜覆盖在微流控芯片的上表面；所述注射泵，用于定量控制注射微纳米纤维素悬浮液的流量大小；所述注射部分，用于暂时保存有微纳米纤维素的悬浮液并将微纳米纤维素悬浮液注射入微流控芯片内；所述加样塞，用于密闭注入微纳米纤维素的悬浮液；所述微流控芯片，用于承载有不同宽度和形状的微流通道；所述微流通道，微纳米纤维素的悬浮液在该微流通道中进行流动；所述密封膜，用于对微流控芯片内的微流道进行密封。作为优选的技术方案，所述微流控芯片中的微流通道高度统一为10um，通道形状分有直线型通道、曲线型通道、三叉型通道、螺旋通道，微流通道宽度包括100um、200um、300um三个层级。作为优选的技术方案，所述微流控制芯片承载微流通道的具体实现方法如下：首先，用autoCAD软件绘图，在微流控制芯片上勾勒不同形状和宽度的通道，然后将图案用高分辨率打印，粘在石英玻璃上，制成掩膜板；然后，用光刻法在单晶硅基片上制作光敏胶模板；最后，在硅片上浇注液态高分子材料PDMS，等高分子材料固化后，将其与模板剥离后就得到有微通道的基片，再与基片封合，得到内部包括有许多不同形状和宽度的微流控芯片。本专利技术还提供了一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置的控制方法，包括下述步骤：(1)用微注射器抽吸分散处理好的微纳米纤维素的悬浮液，将微注射器放置于注射泵上，将微注射器的针头连接导管并将导管另一端连接加样塞，打开微流控芯片上表面的密封膜；(2)使用注射泵定量控制推动微注射器向微流控芯片的微流通道中注入经过分散处理好的微纳米纤维素悬浮液；(3)分别向不同宽度的直线型通道中注入微纳米纤维素悬浮液，在100um宽度通道中保持注射泵初始注射流量为30uL/min，在200um宽度通道中保持初始注射流量为60uL/min，在300um宽度通道中保持初始注射流量为90uL/min；(4)通过调节注射泵的注射速度以达到调整控制尺寸大小不同的微纳米纤维素在悬浮液中的流动形态以及流动速度。作为优选的技术方案，步骤(2)中，注射泵上架设有注射器，根据注射器型号得知注射器的孔径，然后在注射泵上设置注射器的孔径的数值，注射泵根据推动的流量大小以及注射器孔径的大小换算成推动的速度，通过控制旋转注射杆上的螺纹缓慢推动注射杆，精确控制注射杆推动的速度，然后实现精确控制注射的流量值。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：(1)目前的常规技术很难实现在微流道中对微流体的驱动和控制，特别是包含有微纳米纤维素的多相流体，通过本专利技术的方法，可以很快的实现对微纳米纤维素的微流道流动控制。(2)本专利技术技术操作便捷，控制起来快速，高效。(3)本专利技术技术可以测量速度、流量等参数，在微尺度流体力学方面的领域具有广泛的应用前景。附图说明图1是本专利技术控制装置的结构图图2为本专利技术微纳米纤维素的微流道流动控制方法的流程图；图3为未实现流动控制之前与实现流动控制之后的速度分布图具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例如图1所示，本实施例一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置，包括注射泵1、注射部分2、加样塞、微流控芯片3、微流通道以及密封膜，所述注射泵连接注射部分，所述注射部分与加样塞连通，所述加样塞嵌入微流控芯片的微流通道内，所述微流控芯片与加样塞、注射部分连通，所述密封膜覆盖在微流控芯片的上表面；所述注射泵1，用于定量控制注射微纳米纤维素悬浮液的流量大小；所述注射部分2，用于暂时保存有微纳米纤维素的悬浮液并将微纳米纤维素悬浮液注射入微流控芯片内；所述加样塞，用于密闭注入微纳米纤维素的悬浮液；所述微流控芯片3，用于承载有不同宽度和形状的微流通道；所述微流通道，微纳米纤维素的悬浮液在该微流通道中进行流动；所述密封膜，用于对微流控芯片内的微流道进行密封。所述微流控芯片中的微流通道高度统一为10um，通道形状分有直线型通道、曲线型通道、三叉型通道、螺旋通道，微流通道宽度包括100um、200um、300um三个层级。所述微流控制芯片承载微流通道的具体实现方法如下：首先，用autoCAD软件绘图，在微流控制芯片上勾勒不同形状和宽度的通道，然后将图案用高分辨率打印，粘在石英玻璃上，制成掩膜板；然后，用光刻法在单晶硅基片上制作光敏胶模板；最后，在硅片上浇注液态高分子材料PDMS，等高分子材料固化后，将其与模板剥离后就得到有微通道的基片，再与基片封合，得到内部包括有许多不同形状和宽度的微流控芯片。本实施例包括，未实现流动控制时的实施例，包括以下步骤：将微纳米纤维素的悬浮液进行分散处理，使用微注射器抽吸含有微纳米纤维素的悬浮液，将微注射器针头注入微流控芯片的微流通道内，得到的速度分布为图3中1号线所示。另外，如图2所示，本实施例实现微流道的流动控制后的实施例，包括以下步骤：用微注射器抽吸分散处理好的微纳米纤维素的悬浮液，将微注射器放置于注射泵上，将微注射器的针头连接导管并将导管另一端连接加样塞，打开微流控芯片上表面的密封膜。使用注射泵定量控制推动微注射器向微流控芯片的微流通道中注入经过分散处理好的微纳米纤维素悬浮液。分别向不同宽度的直线型通道中注入微纳米纤维素悬浮液，在100um宽度通道中保持注射泵初始注射速度为30um/min，得到的速度分布为图3中2号线所示；在200um宽度通道中保持初始注射速度为60um/min，得到的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置，其特征在于，包括注射泵、注射部分、加样塞、微流控芯片、微流通道以及密封膜，所述注射泵连接注射部分，所述注射部分与加样塞连通，所述加样塞嵌入微流控芯片的微流通道内，所述微流控芯片与加样塞、注射部分连通，所述密封膜覆盖在微流控芯片的上表面；所述注射泵，用于定量控制注射微纳米纤维素悬浮液的流量大小；所述注射部分，用于暂时保存有微纳米纤维素的悬浮液并将微纳米纤维素悬浮液注射入微流控芯片内；所述加样塞，用于密闭注入微纳米纤维素的悬浮液；所述微流控芯片，用于承载有不同宽度和形状的微流通道；所述微流通道，微纳米纤维素的悬浮液在该微流通道中进行流动；所述密封膜，用于对微流控芯片内的微流道进行密封。

【技术特征摘要】
1.一种微纳米纤维素的微流道流动控制装置，其特征在于，包括注射泵、注射部分、加样塞、微流控芯片、微流通道以及密封膜，所述注射泵连接注射部分，所述注射部分与加样塞连通，所述加样塞嵌入微流控芯片的微流通道内，所述微流控芯片与加样塞、注射部分连通，所述密封膜覆盖在微流控芯片的上表面；所述注射泵，用于定量控制注射微纳米纤维素悬浮液的流量大小；所述注射部分，用于暂时保存有微纳米纤维素的悬浮液并将微纳米纤维素悬浮液注射入微流控芯片内；所述加样塞，用于密闭注入微纳米纤维素的悬浮液；所述微流控芯片，用于承载有不同宽度和形状的微流通道；所述微流通道，微纳米纤维素的悬浮液在该微流通道中进行流动；所述密封膜，用于对微流控芯片内的微流道进行密封。2.根据权利要求1所述微纳米纤维素的微流道流动控制装置，其特征在于，所述微流控芯片中的微流通道高度统一为10um，通道形状分有直线型通道、曲线型通道、三叉型通道、螺旋通道，微流通道宽度包括100um、200um、300um三个层级。3.根据权利要求1所述微纳米纤维素的微流道流动控制装置，其特征在于，所述微流控制芯片承载微流通道的具体实现方法如下：首先，用autoCAD软件绘图，在微流控制芯片上勾勒不同形状和宽度的通道，然后将图案用高分辨率打印，粘在石英玻璃上，制成掩膜板；然后，用光刻法在单晶硅基片上制作光敏胶模板；最后，在硅片上浇注液态高分子材...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾劲松，袁哲，陈克复，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44