一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片制造技术

一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片，涉及微混合芯片领域，解决了现有基于感应电荷电渗的微混合芯片加工步骤繁琐、难于操作的问题。玻璃基底上设置有四个激发电极和两个悬浮电极，所述电极均为薄膜电极。位于PDMS盖片下表面的第一流道、第二流道、第三流道和混合流道构成芯片的微通道。玻璃基底与PDMS盖片密封设置，混合流道两侧分别与第一、第二激发电极的一端和第三、第四激发电极的一端贴合，第一激发电极与第四激发电极的端部相对，第一悬浮电极的一端设置在两者的中间位置；第二激发电极与第三激发电极的端部相对，第二悬浮电极的一端设置在两者的中间位置。相对的两个激发电极间的电势差相等。本发明专利技术适用于微流体的混合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微混合芯片领域，具体涉及一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片。
技术介绍
微流控芯片(MicrofluidicChip)又称芯片实验室(Lab-on-A-Chip)，指的是把生物和化学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离和检测等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微通道形成网络，自动完成分析过程，已经发展成为一个机械、化学、生物、医学和流体力学等多学科交叉的十分具有应用前景的研究领域。在微流控芯片
中，如何对微流体进行精准的操控一直以来都是学者们研究的热门课题。传统的宏观流体可以通过对流实现混合，而微通道中的流体由于低雷诺数，主要依靠扩散来实现混合。因此，在微系统中，为了实现微通道中流体的有效混合，外部能量或者部件是不可缺少的。现有的微混合芯片分为主动式微混合芯片和被动式微混合芯片。被动式微混合芯片主要依靠复杂的内部结构设计或者通道表面处理实现微通道中流体的混合。主动式微混合芯片主要依靠声场、磁场或电场等外部能量来实现微通道中流体的混合。这其中应用较多的是依靠电场的微混合芯片。电驱动微混合芯片具有结构简单、无需外部构件和易于集合等优点。现有的电驱动微混合芯片主要是基于感应电荷电渗原理，通过在微通道内设置多个三维复杂的导体障碍物，产生感应电荷电渗现象，进而促进微通道中流体的混合。该类微混合芯片虽然具有优良的混合能力，但是由于需要在微通道内设置三维复杂的导体障碍物，使得该类混合芯片的加工步骤繁琐，难于操作。
技术实现思路
本专利技术为解决现有基于感应电荷电渗的微混合芯片加工步骤繁琐、难于操作的问题，提出了一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片。本专利技术所述的一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片包括玻璃基底1、PDMS盖片2、第一激发电极3、第二激发电极4、第三激发电极5、第四激发电极6、第一悬浮电极7和第二悬浮电极8；所述第一激发电极3、第二激发电极4、第三激发电极5、第四激发电极6、第一悬浮电极7和第二悬浮电极8均为薄膜电极，并均设置在玻璃基底1的上表面；所述PDMS盖片2的下表面上设置有第一流道9、第二流道10、第三流道11和混合流道12，所述混合流道12的流入端同时与第一流道9的流出端和第二流道10的流出端连接，所述混合流道12的流出端与第三流道11的流入端连接，所述第一流道9的流入端设置有第一流入槽13，所述第二流道10的流入端设置有第二流入槽14，所述第三流道11的流出端设置有流出通孔15；所述第一流入槽13的底部设置有第一流入通孔，所述第二流入槽14的底部设置有第二流入通孔，所述第一流入通孔、第二流入通孔和流出通孔15均贯穿PDMS盖片2；所述第一流入通孔的流入端和第二流入通孔的流入端分别接有第一金属连接器16和第二金属连接器17；所述玻璃基底1的上表面与PDMS盖片2的下表面相对且密封设置，所述第一激发电极3的一端18和第二激发电极4的一端19均与混合流道12的一侧贴合，所述第三激发电极5的一端20和第四激发电极6的一端21均与混合流道12的另一侧贴合；所述第一激发电极3的一端18与第四激发电极6的一端21相对设置，在两者之间设置第一悬浮电极7的一端22，所述第一悬浮电极7的一端22与两者的间距相等；所述第二激发电极4的一端19与第三激发电极5的一端20相对设置，在两者之间设置第二悬浮电极8的一端23，所述第二悬浮电极8的一端23与两者的间距相等；所述第一激发电极3的一端18与第四激发电极6的一端21的电势差等于所述第二激发电极4的一端19与第三激发电极5的一端20的电势差。优选的是，所述第一悬浮电极7的一端22与第二悬浮电极8的一端23的尺寸相同；所述第一悬浮电极7的一端22的长度Lc为1000微米，宽度Wc为80微米，所述第一悬浮电极7的一端22与第二悬浮电极8的一端23的间距Gc为100微米；所述混合流道12的长度L为2300微米，宽度W为180微米，高度为100微米；所述第一激发电极3的一端18与第四激发电极6的一端21的间距和所述第二激发电极4的一端19与第三激发电极5的一端20的间距相同；所述第一悬浮电极7的一端22与第三激发电极5的一端20的间距Gl为30微米；所述第一激发电极3的一端18与第二激发电极4的一端19的间距Gd等于第三激发电极5的一端20与第四激发电极6的一端21的间距，所述间距Gd为140微米。进一步的是，所述第一金属连接器16和第二金属连接器17的内径均为1毫米，所述流出通孔15的直径为6毫米。优选的是，所述薄膜电极的材质为ITO。优选的是，所述薄膜电极的材质为金属。所述第一激发电极3的一端18和第二激发电极4的一端19的电势均为V1。所述第三激发电极5的一端20和第四激发电极6的一端21的电势均为V2。当第一悬浮电极7的一端22和第二悬浮电极8的一端23不加电压时，两者的电势均为(V1+V2)/2。在对混合流道12内的流体进行混合时，分别对第一悬浮电极7的一端22和第二悬浮电极8的一端23施加电压，使第一悬浮电极7的一端22的电势大于(V1+V2)/2，第二悬浮电极8的一端23的电势小于(V1+V2)/2；或者使第一悬浮电极7的一端22的电势小于(V1+V2)/2，第二悬浮电极8的一端23的电势大于(V1+V2)/2。本专利技术所述的一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片，通过改变两个悬浮电极表面的电势，影响了悬浮电极与流体交界处双电层的电容充电，使得悬浮电极表面的电渗流发生改变，进而产生两个非对称的电渗漩涡，对微通道中的流体进行搅拌，实现流体的混合。本专利技术中的电极均为薄膜电极，与三维复杂的导体障碍物相比，薄膜电极更容易制备。因此本专利技术所述的微混合芯片，加工步骤简便，易于操作，能够解决现有基于感应电荷电渗的微混合芯片加工步骤繁琐、难于操作的问题。附图说明在下文中将基于实施例并参考附图来对本专利技术所述的一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片进行更详细的描述，其中：图1是实施例所述的一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片的透视图；图2是实施例中混合流道处的放大图；图3是实施例中混合流道与电极端部的尺寸图；图4是实施例中第一激发电极和第二激发电极上施加10Vpp电压，第三激发电极和第四激发电极接地，第一悬浮电极施加8Vpp电压，第二悬浮电极施加2Vpp电压，电压频率均为500Hz时，混合流道中，B溶液与C溶液的混合流场图；图5是实施例中PDMS通道加工的流程图，a为硅基底，b为光刻胶，c为流道模板，d为PDMS与固化剂的混合物，UV为紫外线；图6是实施例中ITO薄膜电极加工的流程图，e为ITO薄膜，f为电极模板；图7是实施例中PDMS盖片与ITO基底的键合图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术所述的一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片作进一步说明。实施例：下面结合图1至图7详细地说明本实施例。本实施例所述的一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片，包括玻璃基底1、PDMS盖片2、第一激发电极3、第二激发电极4、第三激发电极5、第四激发电极6、第一悬浮电极7和第二悬浮电极8；所述第一激发电极3、第二激发电极4、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片，其特征在于，所述芯片包括玻璃基底(1)、PDMS盖片(2)、第一激发电极(3)、第二激发电极(4)、第三激发电极(5)、第四激发电极(6)、第一悬浮电极(7)和第二悬浮电极(8)；所述第一激发电极(3)、第二激发电极(4)、第三激发电极(5)、第四激发电极(6)、第一悬浮电极(7)和第二悬浮电极(8)均为薄膜电极，并均设置在玻璃基底(1)的上表面；所述PDMS盖片(2)的下表面上设置有第一流道(9)、第二流道(10)、第三流道(11)和混合流道(12)，所述混合流道(12)的流入端同时与第一流道(9)的流出端和第二流道(10)的流出端连接，所述混合流道(12)的流出端与第三流道(11)的流入端连接，所述第一流道(9)的流入端设置有第一流入槽(13)，所述第二流道(10)的流入端设置有第二流入槽(14)，所述第三流道(11)的流出端设置有流出通孔(15)；所述第一流入槽(13)的底部设置有第一流入通孔，所述第二流入槽(14)的底部设置有第二流入通孔，所述第一流入通孔、第二流入通孔和流出通孔(15)均贯穿PDMS盖片(2)；所述第一流入通孔的流入端和第二流入通孔的流入端分别接有第一金属连接器(16)和第二金属连接器(17)；所述玻璃基底(1)的上表面与PDMS盖片(2)的下表面相对且密封设置，所述第一激发电极(3)的一端(18)和第二激发电极(4)的一端(19)均与混合流道(12)的一侧贴合，所述第三激发电极(5)的一端(20)和第四激发电极(6)的一端(21)均与混合流道(12)的另一侧贴合；所述第一激发电极(3)的一端(18)与第四激发电极(6)的一端(21)相对设置，在两者之间设置第一悬浮电极(7)的一端(22)，所述第一悬浮电极(7)的一端(22)与两者的间距相等；所述第二激发电极(4)的一端(19)与第三激发电极(5)的一端(20)相对设置，在两者之间设置第二悬浮电极(8)的一端(23)，所述第二悬浮电极(8)的一端(23)与两者的间距相等；所述第一激发电极(3)的一端(18)与第四激发电极(6)的一端(21)的电势差等于所述第二激发电极(4)的一端(19)与第三激发电极(5)的一端(20)的电势差。...

【技术特征摘要】
1.一种基于固定电势的感应电荷电渗的微混合芯片，其特征在于，所述芯片包括玻璃基底(1)、PDMS盖片(2)、第一激发电极(3)、第二激发电极(4)、第三激发电极(5)、第四激发电极(6)、第一悬浮电极(7)和第二悬浮电极(8)；所述第一激发电极(3)、第二激发电极(4)、第三激发电极(5)、第四激发电极(6)、第一悬浮电极(7)和第二悬浮电极(8)均为薄膜电极，并均设置在玻璃基底(1)的上表面；所述PDMS盖片(2)的下表面上设置有第一流道(9)、第二流道(10)、第三流道(11)和混合流道(12)，所述混合流道(12)的流入端同时与第一流道(9)的流出端和第二流道(10)的流出端连接，所述混合流道(12)的流出端与第三流道(11)的流入端连接，所述第一流道(9)的流入端设置有第一流入槽(13)，所述第二流道(10)的流入端设置有第二流入槽(14)，所述第三流道(11)的流出端设置有流出通孔(15)；所述第一流入槽(13)的底部设置有第一流入通孔，所述第二流入槽(14)的底部设置有第二流入通孔，所述第一流入通孔、第二流入通孔和流出通孔(15)均贯穿PDMS盖片(2)；所述第一流入通孔的流入端和第二流入通孔的流入端分别接有第一金属连接器(16)和第二金属连接器(17)；所述玻璃基底(1)的上表面与PDMS盖片(2)的下表面相对且密封设置，所述第一激发电极(3)的一端(18)和第二激发电极(4)的一端(19)均与混合流道(12)的一侧贴合，所述第三激发电极(5)的一端(20)和第四激发电极(6)的一端(21)均与混合流道(12)的另一侧贴合；所述第一激发电极(3)的一端(18)与第四激发电极(6)的一端(21)相对设置，在两者之间设置第一悬浮电极(7)的一端(22)，所述第一悬浮电...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜洪源，任玉坤，吴玉潘，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23