一種微流控芯片及應用于微流控芯片的磁性塞體微閥門制造技術

本實用新型專利技術涉及一種用于微流控芯片的磁性塞體微閥門，在一個實施例中，磁性塞體微閥門至少包括：第一電磁鐵、第二電磁鐵及磁性塞體；其中，第一電磁鐵，位于芯片中的蓋片的上方；第二電磁鐵，位于芯片中的基片的下方；磁性塞體，位于基片和蓋片之間的微流道內；第一電磁鐵和第二電磁鐵通過控制磁性塞體在微流道內的位置，控制磁性塞體微閥門的開啟和關閉。同時本實用新型專利技術還設計一種帶有上述磁性塞體微閥門的微流控芯片。本實用新型專利技術采用磁力作為磁性塞體閥的驅動力，能耗低，響應速度快；磁性塞體外層采用PDMS材料包覆，對微流體無污染，并且具有良好的密封性，阻止了漏液現象的發生；同時，閥門制作工藝簡單，成本低，可應用于幾乎所有微流控芯片中。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及微流控領域，尤其涉及一種微流控芯片及應用與微流控芯片的磁性塞體微閥門。
技術介紹
微流控芯片是指通過微加工技術及其它加工方法將一個生物或化學實驗室微縮到一塊只有幾平方厘米大的薄片上，由微通道形成網絡，用可控流體貫穿整個系統，用以實現常規化學或生物實驗室的各種功能。在各種微生物化學分析與檢測微流控芯片中，需要精確有效的控制試樣和試劑在微流控芯片中的運輸、混合以及反應等過程。這就需要借助大量微閥門的執行來保證，而且微閥門必須具有高效可靠、易與微流控芯片結合等特點。從目前的發展水平看，微流控芯片已突破其在發展初期在加工技術以及基本流控技術上的主要難關，但是任然存在若干限制其發展的不利因素，如不能有效的開關微流道、精確的控制流量、方便的對微流體進行三維聚焦，主要體現在對微流體的控制方面。目前應用于微流控芯片中的微閥門主要有熱敏變形驅動閥、氣壓驅動單層薄膜閥、相變閥。熱敏變形驅動閥是使用具有溫控變形特性的熱敏材料作為微閥門的運動部件，當低溫微流體流過時，運動部件由于溫度降低產生變形離開基座，開啟微流道；反之，運動部件恢復原形回到基座，關閉微流道。具有無能耗、無污染等優點，但是響應時間長、不易控制、死角區域大、制作工藝復雜、成本高。氣壓驅動單層薄膜閥是通過施加氣壓，使彈性薄膜變形堵塞微流道或者部分堵塞微流道，以控制微流體的通斷以及流量，由于需要氣壓控制裝置和精確控制氣壓，使得結構復雜，制作工藝復雜，成本高，不易大量應用與微流控芯片。相變閥的主要工作原理是通過對部分微流體的固態和液態轉變來控制微流體通斷。在需要關閉微閥門時，可對微流體進行主動制冷，使部分微流體在極短的時間內迅速凍結從而堵塞微流道；在需要開啟微閥門時，則加熱已凍結的微流體使其融化，即可恢復微流體的流動狀態。由于需要對微流體進行冷卻加熱，使得制作工藝復雜，應用范圍較小。
技術實現思路
本技術的目的在于針對現有技術的不足提供一種應用于微流控芯片的磁性塞體微閥門，具體為設計一種磁性塞體閥和磁性塞體，利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)采用澆鑄的方式制作含有磁性物質的磁性塞體，將磁性塞體放置于芯片的微流道內，工作時通過外部磁體控制磁性塞體在微流道內的位置，以實現微流道的通斷，進而控制微流體在微流道內的流向。為實現上述目的，第一方面，本技術提供了一種用于微流控芯片的磁性塞體微閥門，在一個實施例中，所述磁性塞體微閥門至少包括：第一電磁鐵、第二電磁鐵及磁性塞體；其中，所述第一電磁鐵，位于所述芯片中的蓋片的上方；所述第二電磁鐵，位于所述芯片中的基片的下方；所述磁性塞體，位于所述基片和蓋片之間的微流道內；所述第一電磁鐵和所述第二電磁鐵通過控制所述磁性塞體在所述微流道內的位置，控制所述磁性塞體微閥門的開啟和關閉。優選地，每個所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵與每個所述磁性塞體一一對應。優選地，所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵與所述磁性塞體在垂直直線上分布。優選地，所述磁性塞體，位于所述基片和芯片之間的微流道內，具體為：所述微流道內具有凹槽結構，所述磁性塞體位于所述凹槽結構內。進一步優選地，所述磁性塞體與所述凹槽結構大小相同。優選地，所述第一電磁鐵和所述第二電磁鐵通過控制所述磁性塞體在所述微流道內的位置，控制所述磁性塞體微閥門的開啟和關閉，具體為：當所述第一電磁鐵處于斷電狀態，且所述第二電磁鐵處于通電狀態時，所述磁性塞體向所述第二電磁鐵的方向運動，此時，所述磁性塞體閥開啟；以及，當所述第一電磁鐵處于通電狀態，且所述第二電磁鐵處于斷電狀態時，所述磁性塞體向所述第一電磁鐵的方向運動，此時，所述磁性塞體閥關閉。優選地，所述磁性塞體由磁性材料外部包覆聚二甲基硅氧烷PDMS制備而成。第二方面，本技術提供了一種微流控芯片，所述微流控芯片至少包括一個如第一方面所述的磁性塞體微閥門。本技術提供的應用于微流控芯片的磁性塞體微閥門，由于構成磁性塞體微閥門的磁性塞體外部包覆PDMS，因此，磁性塞體對微流體無污染，且具有良好的密封性。同時，該帶有磁性塞體的微閥門具有低能耗、相應快速，應用范圍廣，制作工藝簡單，成本低，可批量化生產等優點。附圖說明以下，結合附圖來詳細說明本技術的實施方案，其中：圖1(a)為磁性塞體微閥門開啟時的結構狀態；圖1(b)為磁性塞體微閥門開啟時的結構狀態；圖2(a)為帶有磁性塞體微閥門的十字型微流控芯片示意圖；圖2(b)為微閥門開啟時十字型微流控芯片的剖面圖；圖2(c)為微閥門關閉時十字型微流控芯片的剖面圖。具體實施方式下面通過附圖和具體的實施例，對本技術進行進一步的說明，但應當理解為這些實施例僅僅是用于更詳細說明之用，而不應理解為用以任何形式限制本技術，即并不意于限制本技術的保護范圍。實施例一圖1(a)和圖1(b)分別示出了本技術提供的磁性塞體微閥門在不同工作狀態的示意圖，圖1(a)為磁性塞體微閥門開啟時的結構狀態，圖1(b)為磁性塞體微閥門開啟時的結構狀態，由圖1和圖2所示，本技術提供的磁性塞體微閥門至少包括第一電磁鐵4、第二電磁鐵5及磁性塞體7。具體地：第一電磁鐵4，位于芯片中的蓋片2的上方，第二電磁鐵5，位于所述芯片中的基片3的下方，磁性塞體7，位于所述基片3和蓋片2之間的微流道6內。其中，需要說明的是，為微閥門控制的靈敏度高，第一電磁鐵4、第二電磁鐵5和磁性塞體7是一一對應的，且在分布上，三者是垂直直線上分布，即從上向下依次為：第一電磁鐵4、磁性塞體7和第二電磁鐵5。具體的，在一個設計中，微流道6內具有凹槽結構，磁性塞體7位于該凹槽結構內，進一步的，磁性塞體7的大小與凹槽結構的大小一樣。上述磁性微閥門在工作時，通過第一電磁鐵4和第二電磁鐵5控制磁性塞體7在微流道6內溝槽結構中的位置，控制磁性塞體微閥門的開啟和關閉，進而控制微流體1在微流道6內的通斷及流向。圖1(a)為第一電磁鐵4處于斷電狀態，且第二電磁鐵5處于通電狀態時，磁性塞體閥的工作狀態示意圖，由圖1(a)所示，可知：當第一電磁鐵4處于斷電狀態，且第二電磁鐵處于通電狀態時，磁性塞體7向第一電磁鐵5的方向運動，直至整個磁性塞體7位于微流道6的凹槽結構內，磁性塞體7的上端面與微流道6內的凹槽結構的上端面平齊，此時，磁性塞體微閥門處于開啟狀態，即此時微流道6處于開通狀態，微流體1可以通過凹槽結構的上方，在微流道6內流通。圖1(b)為第一電磁鐵4處于通電狀態，且第二電磁鐵5處于斷電狀態時，磁性塞體閥的工作狀態示意圖，由圖1(b)所示，可知：當第一電磁鐵4處于通電狀態，且第二電磁鐵5處于斷電狀態時，磁性塞體7向第一電磁鐵4的方向運動，直至將微流道6內的凹槽結構上方的那部分微流道堵塞，此時，磁性塞體微閥門處于關閉狀態，即此時微流道6處于斷開狀態，微流體1不能通過凹槽結構的上方，在微流道6內被阻斷。上述磁性塞體微閥門可應用于多種微流控芯片中，需要指出的是，凹槽結構及對應的磁性塞體7的數量需要根據微流道6的實際結構以及應用需要進行相應的設置，而第一電磁鐵4及第二電磁鐵5的數量與磁性塞體7的數量對應設置。因此，含有上述磁性塞體微閥門的微流控芯片中至少含有一個上述磁性塞體微閥門。在又一個設計中，磁性塞體7由磁性材料外部包覆PDMS制備而成。具體地，首先制備磁性塞體7的澆鑄模具本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于微流控芯片的磁性塞體微閥門，其特征在于，所述磁性塞體微閥門至少包括：第一電磁鐵、第二電磁鐵及磁性塞體；其中，所述第一電磁鐵，位于所述芯片中的蓋片的上方；所述第二電磁鐵，位于所述芯片中的基片的下方；所述磁性塞體，位于所述基片和蓋片之間的微流道內；所述第一電磁鐵和所述第二電磁鐵通過控制所述磁性塞體在所述微流道內的位置，控制所述磁性塞體微閥門的開啟和關閉。

【技術特征摘要】
1.一種用于微流控芯片的磁性塞體微閥門，其特征在于，所述磁性塞體微閥門至少包括：第一電磁鐵、第二電磁鐵及磁性塞體；其中，所述第一電磁鐵，位于所述芯片中的蓋片的上方；所述第二電磁鐵，位于所述芯片中的基片的下方；所述磁性塞體，位于所述基片和蓋片之間的微流道內；所述第一電磁鐵和所述第二電磁鐵通過控制所述磁性塞體在所述微流道內的位置，控制所述磁性塞體微閥門的開啟和關閉。2.根據權利要求1所述的磁性塞體微閥門，其特征在于，每個所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵與每個所述磁性塞體一一對應。3.根據權利要求1所述的磁性塞體微閥門，其特征在于，所述第一電磁鐵、所述第二電磁鐵與所述磁性塞體在垂直直線上分布。4.根據權利要求1所述的磁性塞體微閥門，其特征在于，所述磁性塞體，位于所述基片和芯片之間的微流道內，具體為：所述微流道內具有凹槽結構，所述磁性塞體位于所述...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡在兵，劉祝凱，趙人和，郭哲，李曉龍，許斌，
申請(專利權)人：北京同方生物芯片技術有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11