本实用新型专利技术公开了一种以声表面波为能量源的纸基微流开关，其通过在压电基片的疏水层上设置一个石蜡微加热单元，石蜡微加热单元包括PDMS微槽、连接于PDMS微槽的顶部上的PDMS固定片及悬置于PDMS微槽内的金属微池，且PDMS微槽的底部紧贴连接于疏水层上，这样压电基片上的叉指换能器激发的声表面波对置放于PDMS微槽内的甘油微流体进行辐射，使得甘油微流体温度升高，再经导热性能良好的金属微池对其内的固体石蜡进行加热，石蜡遇热膨胀，使位于薄铜片的微孔的上方的塑料薄片的一端上升，塑料薄片附带第三纸基微通道上升使第三纸基微通道分别与第一纸基微通道和第二纸基微通道接触，这种利用石蜡的热胀冷缩来控制开关的闭合与断开的方式，实现了开关的可编程特性。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种微流控芯片中的微流开关，尤其是涉及一种以声表面波为能量源的纸基微流开关。
技术介绍
微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，自动完成分析全过程，用以代替传统的实验室工作。微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度大幅度提高等优点，它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。由于微流控芯片在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，因此其已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。鉴于微流控芯片所具有的广泛功能与用途，可以开发出生物计算机、基因与蛋白质测序、质谱和色谱等分析系统，成为系统生物学尤其系统遗传学的极为重要的技术基础。近年来，压电微流控芯片得到了快速发展，已经在其压电基片上实现了微流体输运、分离、富集等一系列的微流操作。目前，压电微流芯片已经发展成为微流控学研究的一个重要分支。微流开关是微流控芯片中的重要组成部分，它可以对微流体的流向沿微通道进行定向分割，可以由用户编程确定微流体在什么时间，在哪些微通道中输运，实现微流分析。现有的以玻璃、硅片、PDMS (polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)等为基底材料制作的微流控芯片，其微流开关主要通过微阀和微泵来实现微流控制，不仅增加了实验设备，而且外围设备体积较大不利于携带。纸基微流器件可克服这些缺点，它通过纸基片的毛细管力实现微流体输运。为了实现用户现场可编程纸基微流器件的功能，纸基微流开关是不可缺少的组成单元。期刊《片上实验室》2010年对99-2504页(Lab Chip, 2010, 10，2499 -2504)公开了《基于纸和胶带的可编程诊断器件》(《Programmable diagnostic devicesmade from paper and tape》)，该论文公开的可编程微流开关工作时，用笔尖按住上面的第一纸基微通道并与下面的第二纸基微通道接触，微流体通过上面的第一纸基微通道流入下面的第二纸基微通道，微流体基于纸毛细管力使其定向流动，再用笔尖按住上面的第三纸基微通道并与下面的第二纸基微通道接触，微流体便可以从下面的第二纸基微通道流动到上面的第三纸基微通道上，如此反复，用笔尖的按压作为微流体输运的开关特性。这种可编程微流开关操作简单，制作成本低，无需外围气泵等设备，因而，便于携带。但由于它需要外加机械力来控制开关的闭合，不利于微流自动分析。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单，且易于编程控制和利于集成化的纸基微流开关，它由声表面波来控制开关功能。本技术解决上述技术问题所采用的技术方案为一种以声表面波为能量源的纸基微流开关，其特征在于包括压电基片，所述的压电基片的上表面为工作表面，所述的压电基片的工作表面上设置有用于激发声表面波的叉指换能器和用于反射所述的叉指换能器激发的声表面波的反射栅，所述的压电基片的工作表面上且位于所述的叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上设置有疏水层，所述的叉指换能器连接有信号发生装置，所述的信号发生装置主要由用于产生RF电信号的信号发生器和与所述的信号发生器连接的功率放大器组成，所述的压电基片的下表面上连接有PCB板，所述的PCB板上设置有引线脚，所述的叉指换能器包括两个汇流条，所述的汇流条通过导线与所述的引线脚相连接，所述的引线脚通过导线与所述的功率放大器相连接，所述的疏水层上设置有石蜡微加热单元，所述的石蜡微加热单元包括用于容纳甘油微流体的PDMS微槽、连接于所述的PDMS微槽的顶部上的PDMS固定片及通过所述的PDMS固定片悬置于所述的PDMS微槽内且用于容纳固体石蜡的金属微池，所述的PDMS微槽具有顶部开口和底部开口，所述的PDMS微槽的底部紧贴连接于所述的疏水层上，所述的PDMS固定片上设置有与所述的金属微池的池口部分相配合的通孔，所述的金属微池的池口部分穿过所述的通孔与所述的PDMS固定片连接，所述的PDMS固定片上设置有用于覆盖所述的金属微池的池口的薄铜片，所述的薄铜片上设置有与所述的金属微池的池口相连通的微孔，所述的PDMS固定片和所述的薄铜片上共同涂覆有PDMS盖膜，所述的PDMS盖膜上支撑有载玻片，所述的载玻片的下表面上设置有微流体引入纸基微通道、与所述的微流体引入纸基微通道连接的第一纸基微通道及与所述的第一纸基微通道互不接触的第二纸基微通道，所述的PDMS盖膜上设置有塑料薄片，所述的塑料薄片的一端与所述的载玻片连接，所述的塑料薄片的另一端完全覆盖于所述的微孔上，所述的塑料薄片位于所述的微孔的上方的一端的上表面上设置有第三纸基微通道，所述的第三纸基微通道位于所述的微孔的上方，所述的金属微池内的固体石蜡未热胀时所述的第三纸基微通道与所述的第一纸基微通道和所述的第二纸基微通道互不接触，所述的金属微池内的固体石蜡热胀后驱使所述的塑料薄片附带所述的第三纸基微通道上升时所述的第三纸基微通道分别与所述的第一纸基微通道和所述的第二纸基微通道接触。所述的第三纸基微通道的中心与所述的微孔的中心对准。所述的第一纸基微通道和所述的第二纸基微通道之间的间隔区域的中心与所述的第三纸基微通道的中心对准。所述的第一纸基微通道的接触部分位于所述的第三纸基微通道的第一接触部分的正上方，所述的第二纸基微通道的接触部分位于所述的第三纸基微通道的第二接触部分的正上方。所述的载玻片的下表面的一端通过第一 PDMS垫块与所述的塑料薄片的一端连接，所述的载玻片的下表面的另一端通过第二 PDMS垫块与所述的PDMS盖膜连接。所述的金属微池的池口边缘与所述的PDMS固定片的上表面处于同一水平面上。所述的PDMS微槽、所述的PDMS固定片、所述的PDMS盖膜、所述的第一 PDMS垫块和所述的第二 PDMS垫块均主要由体积比为(5 12):1的道康宁184的单体和固化剂混合制备而成；所述的金属微池采用的材料为铝材料或铜材料。所述的压电基片的工作表面上对称设置有两个所述的叉指换能器，两个所述的叉指换能器具有相同的尺寸。与现有技术相比，本技术的优点在于1)通过在压电基片的疏水层上设置一个石蜡微加热单元，石蜡微加热单元包括用于容纳甘油微流体的PDMS微槽、连接于PDMS微槽的顶部上的PDMS固定片及通过PDMS固定片悬置于PDMS微槽内且用于容纳固体石蜡的金属微池，且PDMS微槽的底部紧贴连接于疏水层上，这样设置于压电基片的工作表面上的叉指换能器激发的声表面波对置放于PDMS微槽内的甘油微流体进行辐射，使得甘油微流体温度升高，再经导热性能良好的金属微池对金属微池内的固体石蜡进行加热，石蜡遇热膨胀，使位于薄铜片的微孔的上方的塑料薄片的一端上升，塑料薄片附带第三纸基微通道上升使第三纸基微通道分别与第一纸基微通道和第二纸基微通道接触，这种利用石蜡的热胀冷缩效应来控制纸基微流开关的闭合与断开的方式，实现了纸基微流开关的可编程特性，同时极大地拓展了压电微流控芯片的应用范围。2)本技术利用声表面波作为能量源促使石蜡热胀，石蜡热胀使得第三纸基微通道分别与第一纸基微通本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种以声表面波为能量源的纸基微流开关，其特征在于包括压电基片，所述的压电基片的上表面为工作表面，所述的压电基片的工作表面上设置有用于激发声表面波的叉指换能器和用于反射所述的叉指换能器激发的声表面波的反射栅，所述的压电基片的工作表面上且位于所述的叉指换能器激发的声表面波的声传输路径上设置有疏水层，所述的叉指换能器连接有信号发生装置，所述的信号发生装置主要由用于产生RF电信号的信号发生器和与所述的信号发生器连接的功率放大器组成，所述的压电基片的下表面上连接有PCB板，所述的PCB板上设置有引线脚，所述的叉指换能器包括两个汇流条，所述的汇流条通过导线与所述的引线脚相连接，所述的引线脚通过导线与所述的功率放大器相连接，所述的疏水层上设置有石蜡微加热单元，所述的石蜡微加热单元包括用于容纳甘油微流体的PDMS微槽、连接于所述的PDMS微槽的顶部上的PDMS固定片及通过所述的PDMS固定片悬置于所述的PDMS微槽内且用于容纳固体石蜡的金属微池，所述的PDMS微槽具有顶部开口和底部开口，所述的PDMS微槽的底部紧贴连接于所述的疏水层上，所述的PDMS固定片上设置有与所述的金属微池的池口部分相配合的通孔，所述的金属微池的池口部分穿过所述的通孔与所述的PDMS固定片连接，所述的PDMS固定片上设置有用于覆盖所述的金属微池的池口的薄铜片，所述的薄铜片上设置有与所述的金属微池的池口相连通的微孔，所述的PDMS固定片和所述的薄铜片上共同涂覆有PDMS盖膜，所述的PDMS盖膜上支撑有载玻片，所述的载玻片的下表面上设置有微流体引入纸基微通道、与所述的微流体引入纸基微通道连接的第一纸基微通道及与所述的第一纸基微通道互不接触的第二纸基微通道，所述的PDMS盖膜上设置有塑料薄片，所述的塑料薄片的一端与...
【专利技术属性】
技术研发人员：章安良，韩庆江，尉一卿，张悦，高挺，胡楚，黄昶，黄孝圣，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：实用新型
国别省市：
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