一种微流体隔膜泵及其制造方法技术

一种微流体隔膜泵及其制造方法，涉及微流控技术领域。本发明专利技术是为了解决现有微型泵中液态金属浸泡在被泵送溶液中，容易造成被泵送溶液污染，限制了其应用场景；同时，被泵送溶液要求为碱性溶液，限制了溶液的选择性的问题。本发明专利技术所述的微流体隔膜泵，引入了PDMS隔膜，能够将碱性电解质溶液与微流体通道中被泵送的溶液完全隔离，既避免了被泵送溶液污染，还增加了被泵送流体的可选择性。本发明专利技术具有无污染、体积小、易于集成、控制精确、便携化的特点，因此可以作为微流控芯片中流体流动的动力来源。源。源。

【技术实现步骤摘要】
一种微流体隔膜泵及其制造方法


[0001]本专利技术属于微流控


技术介绍

[0002]微流控芯片中流体流动是对微流体进行微操作和微反应的基础，通过对流动的操控，实现化学分析、药物筛选、细胞培养等多种功能。微流控芯片具有体积小的特点，而作为操作和控制对象的流体量又极其微小，因此要求有相应的微流体驱动与控制技术与之相匹配。微泵是一种微型流体控制元件，用于在微流控芯片中驱动流体。现有的微泵具有体积大，外部设备复杂，难以与微流控芯片集成等缺点，限制了其在微流控芯片中的应用。
[0003]液态金属作为一种新型材料，在微型泵中具有重要应用，利用其在电解质溶液中的连续电润湿效应可以实现与微流控芯片集成和微流体泵送。但是现有的液态金属微型泵中液态金属浸泡在被泵送溶液中，且被泵送溶液要求为碱性溶液，这限制了被泵送溶液的选择性。同时，将液态金属浸没在被泵送溶液中还容易造成被泵送溶液污染，限制了其应用场景。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决现有微型泵中液态金属浸泡在被泵送溶液中，容易造成被泵送溶液污染，限制了其应用场景；同时，被泵送溶液要求为碱性溶液，限制了溶液的选择性的问题，现提供一种微流体隔膜泵及其制造方法。
[0005]一种微流体隔膜泵，包括从下至上依次层叠设置的电控变形芯片1、PDMS隔膜4和微流体流动芯片5；
[0006]所述电控变形芯片1的基板上开有液滴腔室101，所述液滴腔室101两端各设有一条电极槽104，每条电极槽104的末端均设有一根电极棒3，所述液滴腔室101用于放置金属液滴102、电极片103和碱性电解质溶液，所述电极片103位于液滴腔室101靠近正极电极棒的一端；
[0007]所述微流体流动芯片5的基板上开有环形的流体通道501、通孔502和泵腔504，所述泵腔504串联在流体通道501的环路上并与流体通道501连通，所述泵腔504与所述流体通道501的两个交接口处各设有一个单向阀、且两个单向阀的流向相同，所述通孔502位于所述流体通道501的环内；
[0008]所述液滴腔室102位于所述泵腔504正下方，且所述液滴腔室102与所述泵腔504之间通过PDMS隔膜4相互隔离，一根电极棒3穿过所述通孔502。
[0009]进一步的，上述电极片103为半圆形且厚度为0.5mm的石墨电极片，所述电极片103的圆弧边与所述液滴腔室101一端的内壁相互匹配并紧密贴合，所述金属液滴102的直径小于所述液滴腔室101的宽度且大于电极槽104的宽度。
[0010]进一步的，上述金属液滴102为镓基液态金属液滴，所述镓基液态金属液滴体积为50μL～200μL；所述碱性电解质溶液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/L
～2.5mol/L。
[0011]进一步的，上述电极棒3为圆柱形石墨电极棒，且所述电极棒3的直径为3mm。
[0012]进一步的，上述PDMS隔膜4的厚度为50μm～100μm。
[0013]进一步的，上述流体通道501宽度为1mm，深度为2mm；所述泵腔504的宽度为5mm。
[0014]进一步的，两个单向阀分别为单向进口阀503和单向出口阀505，所述单向进口阀503和单向出口阀505均为月牙膜瓣结构。
[0015]进一步的，上述一种微流体隔膜泵还包括玻璃片2，所述玻璃片2位于电控变形芯片1的底部，用于承载所述电控变形芯片1。
[0016]上述一种微流体隔膜泵的制造方法，具体为：
[0017]利用激光在PMMA板上分别切割出电控变形芯片1和微流体流动芯片5的模板；
[0018]在两个模板上分别浇注PDMS预聚物，对PDMS预聚物抽真空使得PDMS预聚物中的气泡完全排除，之后在80℃的环境下固化2小时，获得电控变形芯片1和微流体流动芯片5；
[0019]在匀胶机上制造厚度为50μm～100μm厚的PDMS材料，之后在80℃的环境下固化2小时，获得PDMS隔膜4；
[0020]将所述PDMS隔膜4与进行亲水处理之后的电控变形芯片1顶部进行键合；
[0021]将进行亲水处理之后的微流体流动芯片5底部与所述PDMS隔膜4顶部进行键合；
[0022]将两根电极棒3分别插入两条电极槽104的末端；
[0023]将电极片103安装在液滴腔室101的一端；
[0024]在液滴腔室101中注入碱性电解质溶液和金属液滴102。
[0025]进一步的，上述电控变形芯片1在亲水处理后贴到玻璃片2上，之后在80℃的环境下加热1小时进行键合。
[0026]本专利技术提供了一种由液态金属驱动的微流体隔膜泵装置，相对于现有的微流体泵送技术，本专利技术具有以下优势：
[0027]1、本专利技术将电控变形芯片和微流体流动芯片集成为一体，具有体积小、操作简单、低成本的特点，提高了微流控芯片的便携性。
[0028]2、液态金属在直流电场下的形变效应可以通过电压、电解质溶液浓度、液态金属体积来调节，以实现不同范围流速的精确调控。
[0029]3、PDMS隔膜的引入，能够将碱性电解质溶液与微流体通道中被泵送的溶液完全隔离，既避免了被泵送溶液污染，还增加了被泵送流体的可选择性。
[0030]综上所述，本专利技术具有无污染、体积小、易于集成、控制精确、便携化的特点，因此可以作为微流控芯片中流体流动的动力来源。
附图说明
[0031]图1为一种微流体隔膜泵的整体结构示意图；
[0032]图2为电控变形芯片的结构示意图；
[0033]图3为微流体流动芯片的结构示意图；
[0034]图4为金属液滴在直流电场下的变形示意图；
[0035]图5为流体通道中流体流动示意图；
[0036]电控变形芯片1，玻璃片2，电极棒3，PDMS隔膜4，微流体流动芯片5，液滴腔室101，
金属液滴102，电极片103，电极槽104，流体通道501，通孔502，单向进口阀503，泵腔504，单向出口阀505。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0038]具体实施方式一：参照图1至5具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种微流体隔膜泵，包括从下至上依次层叠设置的玻璃片2、电控变形芯片1、PDMS隔膜4和微流体流动芯片5。
[0039]所述玻璃片2位于电控变形芯片1的底部并与之键合连接，作为整个泵体的基础。
[0040]所述电控变形芯片1的基板上开有液滴腔室101，所述液滴腔室101两端各设有一条电极槽104，每条电极槽104的末端均设有一根电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流体隔膜泵，其特征在于，包括从下至上依次层叠设置的电控变形芯片(1)、PDMS隔膜(4)和微流体流动芯片(5)；所述电控变形芯片(1)的基板上开有液滴腔室(101)，所述液滴腔室(101)两端各设有一条电极槽(104)，每条电极槽(104)的末端均设有一根电极棒(3)，所述液滴腔室(101)用于放置金属液滴(102)、电极片(103)和碱性电解质溶液，所述电极片(103)位于液滴腔室(101)靠近正极电极棒的一端；所述微流体流动芯片(5)的基板上开有环形的流体通道(501)、通孔(502)和泵腔(504)，所述泵腔(504)串联在流体通道(501)的环路上并与流体通道(501)连通，所述泵腔(504)与所述流体通道(501)的两个交接口处各设有一个单向阀、且两个单向阀的流向相同，所述通孔(502)位于所述流体通道(501)的环内；所述液滴腔室(102)位于所述泵腔(504)正下方，且所述液滴腔室(102)与所述泵腔(504)之间通过PDMS隔膜(4)相互隔离，一根电极棒(3)穿过所述通孔(502)。2.根据权利要求1所述的一种微流体隔膜泵，其特征在于，所述电极片(103)为半圆形且厚度为0.5mm的石墨电极片，所述电极片(103)的圆弧边与所述液滴腔室(101)一端的内壁相互匹配并紧密贴合，所述金属液滴(102)的直径小于所述液滴腔室(101)的宽度且大于电极槽(104)的宽度。3.根据权利要求1或2所述的一种微流体隔膜泵，其特征在于，所述金属液滴(102)为镓基液态金属液滴，所述镓基液态金属液滴体积为50μL～200μL；所述碱性电解质溶液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L。4.根据权利要求3所述的一种微流体隔膜泵，其特征在于，所述电极棒(3)为圆柱形石墨电极棒，且所述电极棒(...

【专利技术属性】
技术研发人员：任玉坤，葛振友，颜莹，陶冶，霍军杰，李海双，胡晨晨，
申请(专利权)人：哈尔滨桃术生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：