[发明专利]一种能自动调控溶液离子浓度的微流控器件、其制备及使用方法

说明书

本发明公开了一种能自动调控溶液离子浓度的微流控器件、其制备及使用方法，该器件包含：设置在衬底上的沟道系统；及，用于密封该沟道系统的盖板；其中，该沟道系统包含：扩散沟道，及，分别设置在其两端的入口沟道和出口沟道；上述的入口沟道包含若干在扩散沟道的一端交汇的入口；上述的出口沟道包含若干对应上述入口的出口，该出口在扩散沟道的另一端交汇。本发明提供的能自动调控溶液离子浓度的微流控器件具有设计新颖、控制简单、自动化程度高、输出精度高、对溶液内其他物质浓度没有影响等特点，极大地拓展了微流控技术及现场快速检测技术等的集成化程度与应用范围。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，涉及基于液体层流结构的微流控技术及离子物质在液体内部的扩散过程，具体涉及一种基于层流结构能自动调控溶液离子浓度的微流控器件、其制备及使用方法。

背景技术

芯片实验室可简单定义为能够完成生物化学处理的各个过程、能自动完成传统实验室功能的微小化、集成化微电子机械系统，其目标是在单个器件上集成完全的分析过程，具有高集成度、高精度、低消耗、智能化等优点，在生物、化学等许多领域具有非常好的前景。

作为芯片实验室的动力部分，微流控技术具有驱动方式简单、驱动力强、自动化程度高、试剂消耗少等许多优点，但存在功能单一、集成度低、依赖外部设备等不足。

溶液中的各类离子的浓度在生物、化学等诸多领域极为重要，直接关系到液体导电率、渗透压、对电信号的响应程度等关键参数。而现有的调控液体中离子浓度的过程往往仍是在片外手工进行，通过片上稀释或混合等方式会在调节离子浓度的同时改变其原有其他溶质的浓度，这极大地限制了便携设备及芯片实验室等的集成化发展及其在实用领域的推广。因此在微流控芯片中实现对溶液离子浓度调控功能的集成有着极其重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够精准调控液体内部离子的浓度而不会影响溶液内原有其他溶质浓度，同时又能够与现有微流控技术相兼容的集成化数字微流控芯片，进而在改进现有微流控功能器件的基础上扩大数字微流控技术的应用范围。

为达到上述目的，本发明提供了一种能自动调控溶液离子浓度的微流控器件，该器件包含：

设置在衬底上的沟道系统；及

用于密封该沟道系统的盖板；

其中，该沟道系统包含：扩散沟道，及，分别设置在其两端的入口沟道和出口沟道；

所述的入口沟道包含若干在扩散沟道的一端交汇的入口；所述的出口沟道包含若干对应所述入口的出口，该出口在扩散沟道的另一端交汇。

优选地，所述的入口沟道由呈角度设置的第一入口沟道及第二入口沟道构成，该第一入口沟道作为缓冲液入口，第二入口沟道作为待调控溶液入口；所述的出口沟道由呈角度设置的第一出口沟道及第二出口沟道构成，该第一出口沟道作为缓冲液出口，该第二出口沟道作为待调控溶液出口。

缓冲液与待调控溶液分别自入口沟道流入扩散沟道，在扩散沟道中形成层流结构(层流结构内的两股液体平行流动且不互溶。通过调节流入液体的流速、沟道尺寸等，使得流入的两股液体形成层流结构)，待在扩散沟道内完成预定离子扩散再分布后，分别由各自出口沟道流出。

优选地，所述的角度均小于90°。

所述入口沟道、出口沟道及扩散沟道的形状、尺寸以及其相对位置并不严格限定，以实现其功能为设计准则，但缓冲液入口沟道和待调控溶液入口沟道所成角度应保证液体可以形成二相的层流结构，扩散沟道的形状和尺寸应保证二相的层流结构在其内部的稳定。

所述的沟道系统及上(或下)盖板的材料并不固定，理论上可使用任何能够加工出相应沟道结构的材料，常用的包括但不限于PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)、硅、玻璃中的任意一种或任意两种以上的组合。