CN206492517U

CN206492517U - 一种基于pmma材料的内嵌三维流道式微流控芯片

Info

Publication number: CN206492517U
Application number: CN201621098393.5U
Authority: CN
Inventors: 刘国君; 梁实海; 马祥; 王腾飞; 唐春秀; 姜枫; 张炎炎; 赵心; 杨志刚; 刘建芳; 李新波; 吴越
Original assignee: Jilin University
Current assignee: Jilin University
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2016-09-30
Publication date: 2017-09-15
Anticipated expiration: 2026-09-30

Abstract

本实用新型涉及一种基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片。该微流控芯片由数个片层、驱动源和定位销构成，数个片层从上至下依次叠加形成三维流道，然后用定位销将各个片层固定，最后置于温控箱中加工。在微流控芯片中溶液将在驱动源的作用下从溶液入口进入，经过微流控芯片内部三维混合流道完成混合。该微流控芯片所具有的三维流道结构使溶液在微流控芯片内部可以在X、Y、Z方向运动，在很大程度上提高了溶液的混合率和溶液的混合均匀度，并且该微流控芯片具有精度高、强度高、成本较低等特点，适合推广使用。

Description

一种基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片

技术领域

本实用新型属于微流控领域，具体涉及多层内嵌三维流道式微流控芯片。

背景技术

自20世纪90年代以来，以微流控芯片为基础的微流控技术已经发展成当前世界上最前沿的科技领域之一，由于可在较小体积下完成混合及反应，试剂用量小、反应效率高、制备效果好，受到各国学者的广泛关注。虽然国内外对于微流控芯片的研究呈现蓬勃发展的趋势，但是由于三维流道的微流控芯片加工困难，成本较高，大多数研究都是集中在二维流道微流控芯片，然而使用二维流道的微流控芯片溶液只能进行X、Y两个方向运动，从而导致溶液混合均匀度较低，且混合率较低等问题。所以本实用新型制造出一种基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，采用片层化处理的方法完成内嵌三维流道式微流控芯片的加工，使溶液在微流控芯片内部实现X、Y、Z三个方向的运动，提高溶液的混合均匀度和混合率。

微流控芯片主要有主动式和被动式两种，其中被动式微流控芯片要通过复杂的内部结构来实现混合，一般需要在流道中加设沟槽、弯角等二维或者三维结构来强化混合效果，存在流道长、体积大，反应过程不可控制等问题。主动式微流控芯片则依靠微搅拌、压力扰动、声波扰动、电磁扰动等外部能量作用于反应过程。相对于被动式微流控芯片，主动式微流控芯片流道结构简单、混合及反应效果好，是目前构造微流控芯片的主要方法之一。所以本实用新型提出了一种内嵌三维流道式微流控芯片，在微流控芯片中加入了驱动源的同时，也实现溶液在微流控芯片内部实现X、Y、Z三个方向的运动，使得混合更加充分。其中凡是体积小、结构简单、易于集成的驱动源都可以，例如压电驱动微泵、静电驱动微泵、机械驱动式微泵等。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，以解决现有内嵌三维流道式微流控芯片加工困难、成本较高，二维流道微流控芯片的混合率和混合均匀度较低的问题。

本实用新型所述的基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，该微流控芯片由有阀压电微泵A(18)、有阀压电微泵B(16)、C溶液左入口Z向流道(1701)、 D溶液右入口Z向流道(17)、第一Y型溶液混合口(405)、第二Y型溶液混合口(406)、E溶液出口(10)、片层一(1)、片层二(2)、片层三(3)、片层四 (4)、片层五(5)、片层六(6)、片层七(7)、定位销A(8)、定位销B(801)、定位销C(802)、定位销D(803)组成，七个片层从上至下依次叠加形成三维流道，然后用定位销将各个片层固定成一个整体。

本实用新型所述的基于PMMA材料内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于： C溶液左入口Z向流道(1701)是由五个圆孔[(102),(202),(302),(402), (502)]构成；D溶液右入口Z向流道(17)是由五个圆孔[(101),(201), (301),(401),(501)]构成。

本实用新型所述的基于PMMA材料内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于：内嵌三维流道含有第一X方向流道(1201)、第二X方向流道(1202)、第三X 方向流道(12)、第四X方向流道(1203)；Y方向流道A(15)、Y方向流道B(902)、 Y方向流道C(1102)、Y方向流道D(1502)、Y方向流道E(901)、Y方向流道 F(1101)、Y方向流道G(1501)、Y方向流道H(9)、Y方向流道I(11)；Z向流道a(1305)、Z向流道b(1401)、Z向流道c(14)、Z向流道d(1304)、Z 向流道e(13)、Z向流道f(1402)、Z向流道g(1405)、Z向流道h(1303)、Z 向流道i(1302)、Z向流道j(1403)、Z向流道k(1404)、Z向流道l(1301)。

本实用新型所述的基于PMMA材料内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于： Z向流道b(1401)是由三个圆孔[(307),(407),(505)]共同构成；Z向流道c(14)是由三个圆孔共同构成[(312),(412),(510)]；Z向流道f(1402) 是由三个圆孔[(308),(408),(506)]共同构成；Z向流道g(1405)是由三个圆孔[(311),(411),(509)]共同构成；Z向流道j(1403)是由三个圆孔[(309),(409),(507)]共同构成；Z向流道k(1404)是由三个圆孔[(310),(410),(508)]共同构成。

本实用新型所述的基于PMMA材料内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于：有阀压电微泵A(18)由压电振子一(1801)、压电振子二(1805)、悬臂梁阀片一(1802)、悬臂梁阀片二(1803)、悬臂梁阀片三(1804)共同组成；有阀压电微泵B(16)由压电振子A(1601)、压电振子B(1605)、悬臂梁阀片A(1602)、悬臂梁阀片B(1603)、悬臂梁阀片C(1604)共同组成。

附图说明

图1、2、3为本实用新型侧面的等轴测视图。

图4为本实用新型结构爆炸图的等轴测视图。

图5为本实用新型去除驱动源的结构爆炸图。

图6-1、6-2、6-3、6-4、6-5、6-6、6-7分别为片层1到片层7的正视图。

具体实施方式

本实用新型实施例的具体结构：

参照图(1)、图(2)、图(3)、图(4)、图(5)、图(6)，本实用新型所述的基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片由有阀压电微泵A(18)、有阀压电微泵B(16)、溶液入口Z向流道(17)(1701)、Y型溶液混合口(405)(406)、溶液出口(10)、片层1(1)、片层2(2)、片层3(3)、片层4(4)、片层5(5)、片层6(6)、片层7(7)、定位销(8)(801)(802)(803)组成。其中有阀压电微泵B(16)由压电振子(1601)(1605)、悬臂梁阀片(1602)(1603)(1604) 组成，有阀压电泵A(18)由压电振子(1801)(1805)、悬臂梁阀片(1802)(1803) (1804)组成。

参照图(1)、图(2)、图(3)、图(4)、图(5)、图(6)，以混合两种溶液(溶液A和溶液B)，驱动源为有阀双腔串联压电泵为例来说明本实用新型。A 溶液经过溶液入口Z向入口通道一(1701)、下部入口通道(602)、在有阀压电微泵A(18)下腔压电振子(1805)和悬臂梁阀片(1804)的作用下，溶液通过 Z向入口通道二(1901)到达有阀压电微泵A(18)上腔，在有阀压电微泵A(18) 上腔压电振子(1801)和悬臂梁阀(1802)、(1803)的作用下溶液通过Z向流道入口三(2001)流向Y型流道(405)进入内嵌式三维流道；同时B溶液经过溶液入口Z向流道四(17)，下部入口通道一(601)、在有阀压电微泵B(16) 下腔压电振子(1605)和悬臂梁阀片(1604)的作用下，溶液通过Z向入口通道五(19)到达有阀压电微泵B(16)上腔，在有阀压电微泵B(16)上腔压电振子(1601)和悬臂梁阀(1602)、(1603)的作用下溶液通过Z向流道入口六 (20)流向Y型流道(406)与A溶液交汇进入三维流道进行混合。混合溶液在内嵌式三维流道中运动方向依次是，混合溶液经过X方向流道(1201)，Z向流道(1305)，Y方向流道(15)，Z向流道(1401)，Y方向流道(902)，Z方向流道(14)，Y方向流道(1102)，Z向流道(1304)，X方向流道(1202)，Z向流道(13)，Y方向流道(1502)，Z向流道(1402)，Y方向流道(901)，Z方向流道(1405)，Y方向流道(1101)，Z向流道(1303)，X方向流道(12)，Z向流道(1302)，Y方向流道(1501)，Z向流道(1403)，Y方向流道(9)，Z方向流道(1404)，Y方向流道(11)，Z向流道(1301)，最后经过X方向流道(1203)，完成A、B溶液的混合，完成混合后混合溶液从混合溶液出口(10)流出。其中 Z向入口通道一(1701)是由(102)、(202)、(302)、(402)、(502)构成，Z向入口通道二(1901)是由(103)、(203)、(303)、(403)、(503)、(603)、(701) 共同构成，Z向入口通道三(2001)是由(105)、(206)、(306)共同构成，Z 向流道四(17)是由(101)、(201)、(301)、(401)、(501)共同构成，Z向流道五(19)是由(104)、(204)、(304)、(404)、(504)、(604)、(702)共同构成，Z向流道六(20)是由(106)、(205)、(305)共同构成。在三维流道中，Z向流道(1401)是由(307)、(407)、(505)共同构成，Z向流道(14)是由(312)、 (412)、(510)共同构成，Z向流道(1402)是由(308)、(408)、(506)共同构成，Z向流道(1405)是由(311)、(411)、(509)共同构成，Z向流道(1403) 是由(309)、(409)、(507)共同构成，Z向流道(1404)是由(310)、(410)、 (508)共同构成。

Claims

1.一种基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，该微流控芯片由有阀压电微泵A(18)、有阀压电微泵B(16)、C溶液左入口Z向流道(1701)、D溶液右入口Z向流道(17)、第一Y型溶液混合口(405)、第二Y型溶液混合口(406)、E溶液出口(10)、片层一(1)、片层二(2)、片层三(3)、片层四(4)、片层五(5)、片层六(6)、片层七(7)、定位销A(8)、定位销B(801)、定位销C(802)、定位销D(803)组成，七个片层从上至下依次叠加形成三维流道，然后用定位销将各个片层固定成一个整体。

2.根据权利要求1所述的基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于：C溶液左入口Z向流道(1701)是由五个圆孔[(102),(202),(302),(402),(502)]构成；D溶液右入口Z向流道(17)是由五个圆孔[(101),(201),(301),(401),(501)]构成。

3.根据权利要求1所述的基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于：内嵌三维流道含有第一X方向流道(1201)、第二X方向流道(1202)、第三X方向流道(12)、第四X方向流道(1203)；Y方向流道A(15)、Y方向流道B(902)、Y方向流道C(1102)、Y方向流道D(1502)、Y方向流道E(901)、Y方向流道F(1101)、Y方向流道G(1501)、Y方向流道H(9)、Y方向流道I(11)；Z向流道a(1305)、Z向流道b(1401)、Z向流道c(14)、Z向流道d(1304)、Z向流道e(13)、Z向流道f(1402)、Z向流道g(1405)、Z向流道h(1303)、Z向流道i(1302)、Z向流道j(1403)、Z向流道k(1404)、Z向流道l(1301)。

4.根据权利要求3所述的基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于：Z向流道b(1401)是由三个圆孔[(307),(407),(505)]共同构成；Z向流道c(14)是由三个圆孔[(312),(412),(510)]共同构成；Z向流道f(1402)是由三个圆孔[(308),(408),(506)]共同构成；Z向流道g(1405)是由三个圆孔[(311),(411),(509)]共同构成；Z向流道j(1403)是由三个圆孔[(309),(409),(507)]共同构成；Z向流道k(1404)是由三个圆孔[(310),(410),(508)]共同构成。

5.根据权利要求1所述的基于PMMA材料的内嵌三维流道式微流控芯片，其特征在于：有阀压电微泵A(18)由压电振子一(1801)、压电振子二(1805)、悬臂梁阀片一(1802)、悬臂梁阀片二(1803)、悬臂梁阀片三(1804)共同组成；有阀压电微泵B(16)由压电振子A(1601)、压电振子B(1605)、悬臂梁阀片A(1602)、悬臂梁阀片B(1603)、悬臂梁阀片C(1604)共同组成。