一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片

1.本发明涉及微流控技术领域，具体为一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片。


背景技术：

2.微流控芯片分析可以减小样品量、缩短反应时间，同时易于集成，在生命科学、药物分析和化学分析领域具有巨大的应用潜力。微混合器可实现样品在微通道或微腔内的快速均匀混合，是微流控芯片的重要组成部分，其混合效果直接影响微流控芯片的分析性能。微混合器可分为主动式和被动式。传统微混合器无论主动还是被动，其结构都是固定的，应用场所较为固定，因此，开发多功能的微混合器对微流控芯片有重要的意义。
3.微混合器的发展由二维到三维结构的转变。三维微混合器相对于二维微混合器，混合效率有明显提升。研究表明，微流体混合主要依靠分子扩散和混沌对流进行，而混沌对流起主导作用。螺旋式结构微通道可以多次改变流体的流向，流体界面会出现更多的扭曲和涡流，因而增加了流体的扰动和混沌特性，混合效率明显高于其他结构。通过利用光温耦合响应水凝胶的致动特性，将响应水凝胶与微流控芯片结合，开发结构可变式微流控芯片。
4.基于以上问题，本发明提供了一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，包括弹性基底、响应水凝胶和微流体通道，本发明采用pdms浇筑弹性基底，用作响应水凝胶的支撑；在弹性基底内部设置有微流体通道，用于微流体的混合；在弹性基底上胶粘响应水凝胶，通过光和温度使响应水凝胶致动，使弹性基底结构发生变化，从而使微流体通道发生扭转，通过光温变化实现微流控芯片混合效率可编程的效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，通过光温变化实现微流控芯片混合效率可编程的效果。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，其特征在于，包括弹性基底、响应水凝胶和微流体通道，所述弹性基底为长方体，长200mm
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宽8mm
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高40mm，用作所述响应水凝胶的支撑，所述响应水凝胶胶粘在弹性基底的下表面以及前表面，其中下表面的响应水凝胶与弹性基底下表面尺寸相同且胶粘在一起，前表面的响应水凝胶沿水平中线上下分布各三块，均为长25mm
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宽2mm
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高15mm的长方体，水平中线上的响应水凝胶距离右侧面0mm处依次向左29mm等距排列，水平中线下的响应水凝胶距离右侧面27mm处依次向左29mm等距排列，将所述弹性基底均匀切为两块，体积为长200mm
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宽4mm
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高40mm，在底部弹性基底的前表面上刻蚀所述微流体通道，所述微流体通道横截面为圆形，左面为入口，右面为出口，正视微流体通道，入口有两个，呈y字型，将流体合二为一，y字型的尾部设置有上下交错的两块pdms聚合物板，y字型尾部与2.5个正弦波型管道连接，正弦波型管道尾部再次与y字型管道连接一分为二，分别水平延至出口。
7.进一步，作为优选，弹性基底前表面的响应水凝胶受光和热的刺激，将所述微流体
通道内分别水平延至出口部分扭转为螺旋状，提高流体的混合效率；而弹性基底下表面的响应水凝胶受光和热的刺激，所述弹性基底发生上下位置的摆动，所述微流体通道内交错设置的pdms聚合物板由于弹性基底的形变发生接触，流体被堵塞。
8.本发明的有益效果在于：本发明提供了一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，包括弹性基底、响应水凝胶和微流体通道，本发明采用pdms浇筑弹性基底，用作响应水凝胶的支撑；在弹性基底内部设置有微流体通道，用于微流体的混合；在弹性基底上胶粘响应水凝胶，通过光和温度使响应水凝胶致动，使弹性基底结构发生变化，从而使微流体通道发生扭转，通过光温变化实现微流控芯片混合效率可编程的效果。
附图说明
9.图1是本发明微流控芯片的平面示意图；其中，1、弹性基底，2、响应水凝胶，3、微流体通道，4、pdms聚合物板。
具体实施方式
10.以下结合附图来对本发明进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更好地理解本发明，它们不应该理解成对本发明的限制。
11.如图1所示。本发明提供一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，其特征在于，包括弹性基底1、响应水凝胶2和微流体通道3，所述弹性基底1为长方体，长200mm
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宽8mm
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高40mm，用作所述响应水凝胶2的支撑，所述响应水凝胶2胶粘在弹性基底的下表面以及前表面，其中下表面的响应水凝胶2与弹性基底1下表面尺寸相同且胶粘在一起，前表面的响应水凝胶2沿水平中线上下分布各三块，均为长25mm
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宽2mm
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高15mm的长方体，水平中线上的响应水凝胶2距离右侧面0mm处依次向左29mm等距排列，水平中线下的响应水凝胶2距离右侧面27mm处依次向左29mm等距排列，将所述弹性基底1均匀切为两块，体积为长200mm
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宽4mm
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高40mm，在底部弹性基底1的前表面上刻蚀所述微流体通道3，所述微流体通道3横截面为圆形，左面为入口，右面为出口，正视微流体通道，入口有两个，呈y字型，将流体合二为一，y字型的尾部设置有上下交错的两块pdms聚合物板4，y字型尾部与2.5个正弦波型管道连接，正弦波型管道尾部再次与y字型管道连接一分为二，分别水平延至出口。
12.在本实施例中，弹性基底1前表面的响应水凝胶2受光和热的刺激，将所述微流体通道3内分别水平延至出口部分扭转为螺旋状，提高流体的混合效率；而弹性基底1下表面的响应水凝胶2受光和热的刺激，所述弹性基底1发生上下位置的摆动，所述微流体通道3内交错设置的pdms聚合物板4由于弹性基底的形变发生接触，流体被堵塞。
13.本发明采用pdms浇筑弹性基底，用作响应水凝胶的支撑；在弹性基底内部设置有微流体通道，用于微流体的混合；在弹性基底上胶粘响应水凝胶，通过光和温度使响应水凝胶致动，使弹性基底结构发生变化，从而使微流体通道发生扭转，通过光温变化实现微流控芯片混合效率可编程的效果。
14.以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关加工工程技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。


技术特征：
1.一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，其特征在于，包括弹性基底、响应水凝胶和微流体通道，所述弹性基底为长方体，长200mm
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宽8mm
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高40mm，用作所述响应水凝胶的支撑，所述响应水凝胶胶粘在弹性基底的下表面以及前表面，其中下表面的响应水凝胶与弹性基底下表面尺寸相同且胶粘在一起，前表面的响应水凝胶沿水平中线上下分布各三块，均为长25mm
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宽2mm
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高15mm的长方体，水平中线上的响应水凝胶距离右侧面0mm处依次向左29mm等距排列，水平中线下的响应水凝胶距离右侧面27mm处依次向左29mm等距排列，将所述弹性基底均匀切为两块，体积为长200mm
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宽4mm
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高40mm，在底部弹性基底的前表面上刻蚀所述微流体通道，所述微流体通道横截面为圆形，左面为入口，右面为出口，正视微流体通道，入口有两个，呈y字型，将流体合二为一，y字型的尾部设置有上下交错的两块pdms聚合物板，y字型尾部与2.5个正弦波型管道连接，正弦波型管道尾部再次与y字型管道连接一分为二，分别水平延至出口。2.根据权利要求1所述的一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，其特征在于，弹性基底前表面的响应水凝胶受光和热的刺激，将所述微流体通道内分别水平延至出口部分扭转为螺旋状，提高流体的混合效率；而弹性基底下表面的响应水凝胶受光和热的刺激，所述弹性基底发生上下位置的摆动，所述微流体通道内交错设置的pdms聚合物板由于弹性基底的形变发生接触，流体被堵塞。

技术总结
本发明提供了一种基于光温耦合响应水凝胶的微流控芯片，包括弹性基底、响应水凝胶和微流体通道，本发明采用PDMS浇筑弹性基底，用作响应水凝胶的支撑；在弹性基底内部设置有微流体通道，用于微流体的混合；在弹性基底上胶粘响应水凝胶，通过光和温度使响应水凝胶致动，使弹性基底结构发生变化，从而使微流体通道发生扭转，通过光温变化实现微流控芯片混合效率可编程的效果。效率可编程的效果。效率可编程的效果。


技术研发人员：杨涵博 刘欢 王俊尧 侯琪
受保护的技术使用者：东北电力大学
技术研发日：2022.08.21
技术公布日：2022/11/4