復合結構微流體液體隔離泵送模塊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微流體液體泵送模塊，屬于微流體泵送技術領域。
【背景技術】
[0002]目前，微流體領域相關產品中所使用的液體樣本泵送模塊主要包括依靠外部能量驅動的主動泵送模塊和依靠結構設計、表面性質和材質性質等自身特性進行液體驅動的被動泵送模塊。主動泵送模塊需要外部驅動設備和能源支持，主要依靠壓力能、電動力學能、聲波能等外部能量驅動液體在微流控系統(tǒng)內部流動。被動泵送模塊主要包括毛細力驅動、去氣驅動、重力驅動和蒸發(fā)力驅動等多種驅動方式，模塊依靠自身特性自發(fā)地驅動液體流動，無需外部能量支持。
[0003]在微流體泵送過程中易產生氣泡，它不僅無益于微流控系統(tǒng)的設計功能，而且會在操作過程中產生堵塞流道、改變流動速度、壓力脈動和破壞流動穩(wěn)定性等嚴重危害。對于非透氣性材質模塊泵送過程時產生氣泡的問題，無論是現(xiàn)有的微流體主動液體泵送模塊或被動液體泵送模塊都無法依靠自身特征進行較好的克服。此外，現(xiàn)有液體泵送模塊無法實現(xiàn)在非透氣性材質層上對封閉結構(封閉流道或腔室)進行液體的泵送。并且，現(xiàn)有液體泵送模塊也難以在非透氣性材質層中實現(xiàn)無氣泡、大規(guī)模集成的次序流動。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有微流體泵送技術中存在的上述問題，進而提供一種能在非透氣性材質泵送過程中無氣泡產生的復合結構微流體液體隔離泵送模塊。
[0005]實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案如下:
復合結構微流體液體隔離泵送模塊，所述的復合結構微流體液體隔離泵送模塊包括液體結構層、斥水透氣層及氣體結構層；所述的斥水透氣層夾設在液體結構層和氣體結構層之間，斥水透氣層分別與液體結構層和氣體結構層封接；液體結構層與斥水透氣層相鄰的一側面上設有至少一個液體流道，所述的至少一個液體流道與斥水透氣層相鄰的一側面之間形成至少一個液體流道密封腔室；液體結構層上沿液體結構層厚度方向開設有至少一個液體入口，所述的至少一個液體入口與外部環(huán)境以及至少一個液體流道密封腔室相通；所述的氣體結構層與斥水透氣層相鄰的一側面上設有至少一個氣體流道，所述的至少一個氣體流道與斥水透氣層相鄰一側面之間形成至少一個氣體流道密封腔室，液體結構層上沿液體結構層厚度方向并貫穿斥水透氣層開設有至少一個氣體輸送口，所述的至少一個氣體輸送口與外部負壓氣體源相連，且至少一個氣體輸送口與至少一個氣體流道密封腔室相通。
[0006]本發(fā)明具有以下有益效果:一、本發(fā)明的復合結構微流體液體隔離泵送模塊的液體結構層和氣體結構層均由非透氣性材質制成，在泵送過程中，通過從液體流道密封腔室內向氣體流道密封腔室內輸運空氣，利用該物理過程所產生的壓力梯度驅動液體流動，消除了在泵送過程中產生無用氣泡的問題根源，實現(xiàn)了無氣泡的液體泵送過程。二、在無液體出口的封閉結構中，復合結構微流體液體隔離泵送模塊可以通過從液體結構層向氣體結構層持續(xù)的氣體擴散輸運過程，將液體快速的充入至液體流道密封腔室內，直至充滿整個密封結構。三、由于泵送過程中液體與驅動氣體被斥水透氣層隔離開，避免了環(huán)境與液體樣本之間的相互污染，同時，極大地減少了不必要的冗余體積與試液浪費，結構緊湊，試液有效使用效率達到95%以上。四、本發(fā)明的復合結構微流體液體隔離泵送模塊可以應用在任何能與斥水透氣材質進行封裝的材質中，易于拓展應用領域與范圍，且適用于工業(yè)大規(guī)模生產。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的整體結構主視圖，圖2是圖1的A-A剖視圖，圖3是圖1的B-B剖視圖，圖4是本發(fā)明的復合結構微流體液體隔離泵送模塊泵送過程前的局部剖視原理圖，圖5是圖4的a處局部放大圖，圖6是復合結構微流體液體隔離泵送模塊泵送過程中的局部剖視原理圖，圖7是圖6的b處局部放大圖，圖8是復合結構微流體液體隔離泵送模塊泵送后的局部剖視原理圖，圖9是圖8的c處局部放大圖。
[0008]圖中所示出的部件名稱及標號如下:
液體結構層1、液體入口 1-1、液體流道密封腔室1-2、斥水透氣層2、氣體結構層3、氣體輸送口 3-1、氣體流道密封腔室3-2。
【具體實施方式】
[0009]【具體實施方式】一:如圖1~圖5所示，復合結構微流體液體隔離泵送模塊，所述的復合結構微流體液體隔離泵送模塊包括液體結構層1、斥水透氣層2及氣體結構層3 ;所述的斥水透氣層2夾設在液體結構層I和氣體結構層3之間，斥水透氣層2分別與液體結構層I和氣體結構層3封接；液體結構層I與斥水透氣層2相鄰的一側面上設有至少一個液體流道，所述的至少一個液體流道與斥水透氣層2相鄰的一側面之間形成至少一個液體流道密封腔室1-2 ;液體結構層I上沿液體結構層I厚度方向開設有至少一個液體入口 1-1，所述的至少一個液體入口 1-1與外部環(huán)境以及至少一個液體流道密封腔室1-2相通；所述的氣體結構層3與斥水透氣層2相鄰的一側面上設有至少一個氣體流道，所述的至少一個氣體流道與斥水透氣層2相鄰一側面之間形成至少一個氣體流道密封腔室3-2，液體結構層I上沿液體結構層I厚度方向并貫穿斥水透氣層2開設有至少一個氣體輸送口 3-1，所述的至少一個氣體輸送口 3-1與外部負壓氣體源相連，且至少一個氣體輸送口 3-1與至少一個氣體流道密封腔室3-2相通。
[0010]液體結構層I用于泵送符合條件的液體樣本，氣體結構層3用于連接外部負壓氣源進行液體流動驅動。
[0011]所述的復合結構微流體液體隔離泵送模塊包含復合結構，由一種或多種材質組裝而成，其核心結構為液體結構層1、氣體結構層3以及隔離被泵送液體與驅動負壓氣體的斥水透氣層2。
[0012]在微流體系統(tǒng)中執(zhí)行液體泵送是依靠復合結構中液體結構層I與氣體結構層3之間的空氣擴散輸運進行的，液體結構層I中的空氣通過斥水透氣層2擴散輸運至氣體結構層3，并被吸出復合結構微流體液體隔離泵送模塊之外，從而導致液體流道密封腔室1-2內產生負壓，驅動液體流動。
[0013]在液體泵送過程中，液體結構層I中被泵送的微流體液體始終與氣體結構層3保持物理隔離狀態(tài)。
[0014]液體流道密封腔室1-2和氣體流道密封腔室3-2的具體結構(諸如橫截面形狀、縱向幾何樣式、流道寬度和高度不受除材質以及所述的模塊制備方式以外的條件限制。
[0015]所述的液體結構層I與斥水透氣層2之間以及斥水透氣層2與氣體結構層3之間采用可逆或不可逆封接。有效的封裝可以保證液體結構層I和氣體結構層3的密封度，避免被泵送液體或負壓氣體的泄漏和污染。
[0016]所述的液體入口 1-1的形狀、數(shù)目及位置根據實際需要選擇設計。
[0017]所述的氣體輸送口 3-1的形狀、數(shù)目及位置根據實際需要選擇設計。
[0018]所述的液體流道密封腔室1-2的具體結構位置在泵送時保持封閉的前提下不受限制，流體流道密封腔室1-2寬度和高度不受除材質以及所述的模塊制備方式以外的條件限制。
[0019]所述的液體流道密封腔室1-2的數(shù)量、位置及結構形狀根據實際需求設置，以實現(xiàn)混合、反應、檢測及儲液等功能。
[0020]【具體實施方式】二:如圖2~圖5所示，【具體實施方式】一所述的復合結構微流體液體隔離泵送模塊，所述的氣體流道密封腔室3-2圍繞著液體流道密封腔室1-2分布，或者氣體流道密封腔室3-2與液體流道密封腔室1-2部分重疊設置。氣體流道密封腔室3-2和液體流道密封腔室1-2之間的空間分布形式影響液體結構層I中空氣擴散輸運至氣體結構層3的速率，間接改變液體的泵送速度。
[0021]【具體實施方式】三:如圖2~圖5所示，【具體實施方式】一所述的所述的斥水透氣層2由任何具有空氣通透性但無法使被泵送液體滲透及發(fā)生化學反應的材質制成，如硅膠或橡膠等。材質在滿足一定的透氣性、斥水性、強度、剛度、生物化學性質等要求下不受限制。
[0022]【具體實施方式】四:如圖2~圖5所示，【具體實施方式】三所述的復合結構微流體液體隔離泵送模塊，所述的液體結構層I和氣體結構層3均由任何能與斥水透氣材質進行不可逆封裝并且不與被泵送液體反應的非透氣材質制成。液體結構層I和氣體結構層3的材質可以相同，也可以不同。液體結構層I和氣體結構層3