專(zhuān)利名稱(chēng)：一種薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微全分析系統(tǒng)(μ -TAS =Micro Total Analysis System)技術(shù)領(lǐng)域，涉 及一種模擬植物氣孔蒸騰作用進(jìn)行液體驅(qū)動(dòng)的微流控泵，。
背景技術(shù)：
微流控技術(shù)是目前世界上最前沿的科技領(lǐng)域之一。它將生物和化學(xué)分析中的多種 操作集成到一個(gè)幾平方厘米大小的芯片上，實(shí)現(xiàn)多種功能單元在微小可控平臺(tái)上的靈活組 合。以微流控芯片為核心的便攜式檢測(cè)器可以隨時(shí)用于液體樣品的分析，能實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病或 液體中有害物質(zhì)的及時(shí)檢測(cè)。微流控芯片的主要特征是在微米尺度的空間中對(duì)流體進(jìn)行操控。在任何微流控 系統(tǒng)中，流體驅(qū)動(dòng)微泵都是必不可少的，它起著傳輸液流和分配液流的作用，是整個(gè)系統(tǒng)的 “心臟”。目前已報(bào)道的微泵主要可分為集成驅(qū)動(dòng)部件式和無(wú)驅(qū)動(dòng)部件式兩類(lèi)。集成驅(qū)動(dòng)部 件式微泵帶有可動(dòng)部件，可以通過(guò)外加能量使泵膜產(chǎn)生往復(fù)式或蠕動(dòng)式運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)液體在 微通道中流動(dòng)。該類(lèi)微泵需要配備較大的外圍能量源和相應(yīng)輔助裝置，無(wú)法滿(mǎn)足微流控芯 片系統(tǒng)便攜化、微型化的發(fā)展要求。無(wú)驅(qū)動(dòng)部件式微泵主要包括場(chǎng)感應(yīng)流驅(qū)動(dòng)式和力場(chǎng)驅(qū) 動(dòng)式兩種。該類(lèi)微泵存在能量轉(zhuǎn)化率低、芯片需要特殊設(shè)計(jì)、液體的流動(dòng)和停止難以控制、 需要外部能量源或外部輔助驅(qū)動(dòng)裝置等局限，同樣難以滿(mǎn)足微流控系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展要求。發(fā) 展一種具有液體流速快、流動(dòng)速率能夠準(zhǔn)確控制、能長(zhǎng)時(shí)間工作、便于集成到芯片等優(yōu)點(diǎn)的 新型微泵已成為微流控技術(shù)發(fā)展的迫切需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵，該泵通過(guò)模擬植物氣孔蒸騰作 用實(shí)現(xiàn)對(duì)微通道內(nèi)液體的驅(qū)動(dòng)。蒸騰是陸生植物水分代謝的重要途徑。氣孔蒸騰產(chǎn)生的水 勢(shì)差是水分由根輸送至葉片的主要?jiǎng)恿?。輸送過(guò)程是一種完全的被動(dòng)輸運(yùn)方式，不需消耗 代謝能量。植物采用氣孔蒸騰進(jìn)行液體驅(qū)動(dòng)是自然選擇的結(jié)果，其優(yōu)勢(shì)包括液體流速快、流 速可控、可長(zhǎng)期穩(wěn)定工作等。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵，由氣孔膜、連接膜和透水膜組成。連接膜上下 表面均涂覆粘合膠，連接氣孔膜和透水膜。氣孔膜采用厚度0. Olmm Imm的熱塑性聚合物薄膜或厚度0. Olmm Imm的金屬 薄片制成，上面有直徑0. OOlmm Imm的圓形微孔陣列或長(zhǎng)軸直徑0. OOlmm 1mm、短軸直 徑0. OOlmm Imm的橢圓形微孔陣列，陣列中微孔數(shù)量是1 10000個(gè)，熱塑性聚合物可以 是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、 ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、Ρ0Μ(聚甲醛)、聚酰胺(PA)、聚苯醚(ΡΡ0)、聚砜(PSU)、 聚四氟乙烯(PTFE)、據(jù)對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯基硫醚(PPS)、聚對(duì)苯二甲酸乙二 醇酯(PET, PETE)、環(huán)烯烴聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或聚氨酯(PU)等，金屬可以是不銹鋼、鋁、銅、鐵、錫、鎳、金或鉻等。氣孔膜上的微孔可以采用激光加工、機(jī)械 加工或刻蝕等方法制作。連接膜采用厚度0. Olmm Imm的熱塑性聚合物薄膜或厚度0. Olmm Imm的金屬 薄片制成，熱塑性聚合物可以是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、 聚丙烯(PP)、聚苯乙烯( 幻485(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、？011(聚甲醛)、聚酰胺(PA)、 聚苯醚(PPO)、聚砜(PSU)、聚四氟乙烯(PTFE)、據(jù)對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯基硫醚 (PPS)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)、環(huán)烯烴聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯 (PS)或聚氨酯(PU)等，金屬可以是不銹鋼、鋁、銅、鐵、錫、鎳、金或鉻等。連接膜中央有通 孔。通孔采用激光加工、機(jī)械加工和刻蝕等方法制作。透水膜(3)的材料是纖維或聚合物，纖維或聚合物可以是混合纖維素、格柵膜、 尼龍6(JN6)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚砜(PES)、玻纖膜、聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龍加強(qiáng)膜 (JN)、尼龍鋼帶或聚醚砜(PES)等，上面有通孔陣列，陣列中通孔數(shù)量是1 10000個(gè)。本發(fā)明的有益效果是液體驅(qū)動(dòng)流速快，可以通過(guò)調(diào)整參與蒸騰的微孔數(shù)量進(jìn)行控 制；能夠可以長(zhǎng)期穩(wěn)定工作；無(wú)需外部設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)“即插即用”。


附圖為薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵。圖中1氣孔膜；2連接膜；3透水膜。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合技術(shù)方案和附圖詳細(xì)本發(fā)明的具體實(shí)施例。實(shí)施例(1)使用準(zhǔn)分子激光在一片0. 04mm厚、直徑5mm的圓形據(jù)甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 薄膜上加工微孔陣列，微孔為直徑0. Imm的圓形孔，陣列中微孔數(shù)量為100個(gè)，將這個(gè)PMMA 薄膜作為氣孔膜1 ；(2)使用準(zhǔn)分子激光在一塊0. Imm厚、邊長(zhǎng)20mm的正方形聚氯乙烯(PVC)薄膜上 加工一個(gè)直徑4毫米的圓形通孔，在薄膜上下兩個(gè)表面上均勻涂覆粘合膠，將這個(gè)薄膜作 為連接膜2 ；(3)將一塊帶有50個(gè)通孔、直徑5mm的圓形混合纖維素濾膜作為透水膜3 ；(4)將PMMA薄膜、PVC薄膜和混合纖維素濾膜粘在一起，制成薄膜式仿生微流控液 體驅(qū)動(dòng)泵。
權(quán)利要求
一種薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵，其特征在于，薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵由氣孔膜(1)、連接膜(2)和透水膜(3)組成；連接膜(2)上下表面均涂覆粘合膠，中央有通孔，連接膜(2)連接氣孔膜(1)和透水膜(3)；氣孔膜(1)上面有直徑0.001mm～1mm的圓形微孔陣列或長(zhǎng)軸直徑0.001mm～1mm、短軸直徑0.001mm～1mm的橢圓形微孔陣列，陣列中微孔數(shù)量是1～10000個(gè)；透水膜(3)上面有通孔陣列，陣列中孔的總數(shù)是1～10000個(gè)；氣孔膜(1)或連接膜(2)的材料為厚度是0.01mm～1mm的熱塑性聚合物薄膜或厚度是0.01mm～1mm的金屬薄片；透水膜(3)的材料是纖維或聚合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵，其特征在于所述的纖維或聚合物是混合纖維素濾膜、格柵膜、尼龍6 (JN6)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚 醚砜(PES)、玻纖膜、聚偏氟乙烯(PVDF)、尼龍加強(qiáng)膜(JN)、尼龍鋼帶或聚醚砜(PES)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵，其特征在于 所述的熱塑性聚合物是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、Ρ0Μ(聚甲醛)、聚酰胺(PA)、 聚苯醚(PPO)、聚砜(PSU)、聚四氟乙烯(PTFE)、據(jù)對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚苯基硫醚 (PPS)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET，PETE)、環(huán)烯烴聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯 (PS)或聚氨酯(PU)；所述的金屬是不銹鋼、鋁、銅、鐵、錫、鎳、金或鉻。
全文摘要
一種薄膜式仿生微流控液體驅(qū)動(dòng)泵是由氣孔膜、連接膜和透水膜組成。連接膜利用壓敏膠將氣孔膜和透水膜連接在一起，并將微泵貼附在微流控芯片儲(chǔ)液池上。氣孔膜上的微孔陣列模擬植物葉片上的氣孔制作。儲(chǔ)液池中的液體通過(guò)透水膜進(jìn)入微泵，再通過(guò)氣孔陣列向外蒸騰。該泵通過(guò)模擬植物氣孔蒸騰作用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)微通道內(nèi)液體的快速驅(qū)動(dòng)，且驅(qū)動(dòng)速度可以通過(guò)調(diào)整參與蒸騰的微孔數(shù)量進(jìn)行控制。微泵無(wú)需外部能源和輔助裝置，可以長(zhǎng)期穩(wěn)定的進(jìn)行蒸騰驅(qū)動(dòng)。對(duì)于實(shí)現(xiàn)微流控系統(tǒng)的集成化、便攜化和微型化具有重要意義。
文檔編號(hào)F04B19/20GK101949377SQ20101028527
公開(kāi)日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者劉沖, 張開(kāi)平, 徐征, 李經(jīng)民, 柯學(xué) 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)