一种基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构和微流图案变形系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构和微流图案变形系统。该复杂微流体管道复合结构包括弹性层、仓储层和通道层；所述弹性层位于整体结构的最外部，用于固定流体流向和提供弹性挤压；所述仓储层用于储存微流流体；所述通道层位于所述仓储层下方且与所述仓储层连通，用于进行流体运输并与外部微流驱动系统交互。本发明专利技术的结构具有很好的柔韧性和延展性，能够贴合许多物体的表面；能够使得流体充盈出不同种的形态，管道中能够呈现不同的结构和形态；可以允许管道中流入多种流体，通过对每种流体的控制使其从通道层流入或流出带有特定微流图案的仓储层，停留在通道层和仓储层中不同流体的组合可以实现不同种的使用效益。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构和微流图案变形系统
本专利技术属于微流体
，更具体地，涉及一种基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构和微流图案变形系统，从而使得通过的微流体能够充盈结构中的不同部分实现不同微流图案转化。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种基于微流体技术的多层复杂微流体管道所构成的联通结构，该结构通过改变微流体流经的微流体通道，来实现整个微流体通道的微流图案转化。为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，包括弹性层、仓储层和通道层；所述的弹性层位于整体结构的最外部，主要用于固定流体流向(防止流体外泄)，和提供弹性挤压；所述的仓储层位于整体结构的中间位置，主要负责微流流体在整体结构中的储存；所述的通道层位于整体结构的最底部，位于仓储层的下方且与仓储层连通，主要负责流体运输，并与外界流体控制系统(即微流驱动系统)交互。可选地，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；所述微流流入口和微流流出口与外部微流驱动系统相连接。可选地，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。可选地，所述微流图案区域是由多种或一种微流体通道组成，微流体通道之间是相互连通的，微流可以在各个微流图案的通道中进行流动或静止。可选地，所述弹性层、仓储层、通道层的材料为硅氧烷弹性体材料或热塑性聚合物材料或热塑性弹性体材料，可让其具有延展性，拉伸性，以及化学稳定性。可选地，所述仓储层包含矩阵形式的液体储藏单元，每个储藏单元通过微型开口与所述通道层连通。可选地，在所述外部微流驱动系统的控制下，所述仓储层和所述通道层呈现流体图案的多种重构状态；所述流体图案的多种重构状态包括：所述仓储层和所述通道层全部充满流体，包括：所述仓储层和所述通道层充满同种流体，所述仓储层和所述通道层充满不同流体；所述仓储层和所述通道层全部清空；所述仓储层充满流体，所述通道层清空；所述通道层充满流体，所述仓储层清空。可选地，所述仓储层和/或所述通道层充满液态金属，所述仓储层作为电极，所述通道层作为导线；或者，所述仓储层和/或所述通道层充满有颜色的液体，作为显示模块。可选地，所述基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，包含多层所述仓储层和多层所述通道层。本专利技术还提供一种微流图案变形系统，其包括上述基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，以及微流驱动系统；所述微流驱动系统与所述基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构中的通道层连接。本专利技术的有益效果是：1)本专利技术中的结构能够使得流体充盈出不同种的形态，管道中能够呈现不同的结构和形态。2)本专利技术中的结构采用微流领域的硅氧烷弹性体材料，具有很好的柔韧性和延展性，能够贴合许多物体的表面。3)本专利技术中的微流材料具有很强的化学稳定性，可以允许管道中流入多种流体，通过对每种流体的控制使其从通道层流入或流出带有特定微流图案的仓储层，停留在通道层和仓储层中不同流体的组合可以实现不同种的使用效益，具体包括但不限于电磁效益、发热效益、发光效益等。附图说明图1为本专利技术的整体机构示意图。图2为本专利技术的仓储层结构示意图。图3为本专利技术的仓储层、通道层之间的连接通道示意图。图4为本专利技术的通道层结构示意图。图5为仓储层、通道层之间的接口示意图。图6为本专利技术的一种微流图案(只填充仓储层)。图7为本专利技术的一种微流图案(只填充通道层)。具体实施方式下面通过具体实施例和附图，对本专利技术做进一步详细说明。图1为本专利技术的整体机构示意图，包括弹性层、仓储层、通道层。第一层结构，即弹性层：1)此层主要为覆盖层，覆盖整个结构(即仓储层、通道层位于弹性层内部)，防止流体在注入和抽出结构的过程中流体外泄。2)此外，此层还具备流体的排空功能。当需要挤压出第二层结构(仓储层)中每个矩阵点中的残存流体时，装置会施加额外压力从而使第一层结构薄膜下压，挤出第二层结构中残存的流体。第二层结构，即仓储层：图2为仓储层结构示意图。此层为流体存储层，此层中存在矩阵形式的液体储藏单元，当流体注入时，因为压力差流体会通过每个储藏单元上与第三层(通道层)中的管道相接的微型开口从而进入储藏单元。仓储层、通道层之间的连接通道如图3所示。第三层结构，即通道层：图4为通道层结构示意图。此层为管道层，此层中存在各种螺纹形状的管道用于连接外部微流驱动系统的流体注入单元以及第二层的矩阵式流体储藏单元。所述通道层具有微流流入口，微流流出口和微流图案区域；所述微流流入口位于微流通道的边缘位置，微流流出口位于中心位置，所述微流图案区域位于流入口和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，其特征在于，包括弹性层、仓储层和通道层；/n所述弹性层位于整体结构的最外部，用于固定流体流向和提供弹性挤压；/n所述仓储层用于储存微流流体；/n所述通道层位于所述仓储层下方且与所述仓储层连通，用于进行流体运输并与外部微流驱动系统交互。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，其特征在于，包括弹性层、仓储层和通道层；
所述弹性层位于整体结构的最外部，用于固定流体流向和提供弹性挤压；
所述仓储层用于储存微流流体；
所述通道层位于所述仓储层下方且与所述仓储层连通，用于进行流体运输并与外部微流驱动系统交互。


2.根据权利要求1所述的基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，其特征在于，所述通道层包含微流流入口、微流流出口和微流图案区域；微流图案区域位于微流流入口和微流流出口之间；微流流入口和微流流出口与外部微流驱动系统连接。


3.根据权利要求2所述的基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，其特征在于，所述微流流入口和微流流出口的结构为圆形或矩形；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。


4.根据权利要求2所述的基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，其特征在于，所述微流图案区域包含至少一种微流体通道，微流体通道之间相互连通，微流能够在各个微流图案的通道中流动或静止。


5.根据权利要求1所述的基于微流体技术的复杂微流体管道复合结构，其特征在于，所述仓储层包含矩阵形式的液体储藏单元，每个储藏单元通过微型开口与所述通道层连通。


6.根据权利要求1所述的基于微流体技术的复杂微流...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丰，孙伟，陈彦君，詹思农，韩腾，杨兴东，王宏安，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11