[发明专利]气压平衡微流控芯片及其控制方法

说明书

本发明属于微流控技术领域，公开一种气压平衡微流控芯片，包括：流动层，所述流动层设有至少两个流体腔室，所述流体腔室通过微流道连通；气控层，覆盖所述流动层，设有气压平衡通道和气控阀膜，所述气压平衡通道贯穿所述气控层，并与所述流体腔室一一对应且连通，所述气控阀膜密封所述气压平衡通道远离所述流动层一端的端面；启阀机构，所述启阀机构朝向所述气控层，并能够靠近和远离所述气控层，当所述启阀机构靠近所述气控层时，所述启阀机构破坏所述气控阀膜。本发明提出的气压平衡微流控芯片和一次性主动式的微流控气压平衡控制方法，能解决现有技术中气压平衡控制易产生二次堵塞、对芯片材质和封装产生限制等技术问题。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种气压平衡微流控芯片及其控制方法。

背景技术

现有微流控芯片中使用的气压平衡控制方法主要有被动式和主动式两种。被动式控制一般选择将流道两端直接与大气连通已保证气压一直与大气平衡，或选择使用气道将流道首尾两端连通以保证流道内气压自我平衡；在这种气压平衡控制方式中，气压影响被视为负面效应，并未产生实际作用。主动式控制分为可重复主动式控制和一次性主动式控制，可重复主动式控制一般是通过外部气控机构产生正/负压而间接影响芯片流道中的气压进而实现气压平衡控制，并进一步达到操控液体流动的作用；一次性主动式控制则是通过控制芯片内部集成的不可逆微阀实现气路通断而实现气压平衡控制，并进一步达到操控液体流动的作用。

上述三种气压平衡控制方式中，被动式控制属于克服气压作用的方式，没有真正利用气压辅助流体操控；可重复主动式控制效果最佳，性能最为稳定，但往往需要复杂、精密且昂贵的配套设备，使得微流控技术应用受限；一次性主动式控制对设备要求较低，但对芯片结构要求更高，主要应用在功能模块较少的芯片中。

发明内容

本发明的目的在于提出一种气压平衡微流控芯片及一次性主动式的微流控气压平衡控制方法，以解决现有技术中气压平衡控制易产生二次堵塞、对芯片材质和封装产生限制等技术问题。

第一方面，本发明提出一种气压平衡微流控芯片，包括：

流动层，所述流动层开设有至少两个流体腔室，所述流体腔室通过微流道连通；

气控层，覆盖所述流动层，设有气压平衡通道和气控阀膜，所述气压平衡通道在贯穿所述气控层，并与所述流体腔室一一对应且连通，所述气控阀膜密封所述气压平衡通道远离所述流动层一端的端面；

启阀机构，所述启阀机构朝向所述气控层，并能够靠近和远离所述气控层，当所述启阀机构靠近所述气控层时，所述启阀机构破坏所述气控阀膜。

进一步的，所述气控层还包括盖板，所述盖板覆盖并密封所述气控层，所述盖板与所述气控阀膜之间形成气体循环腔室。

进一步的，所述气体循环腔室与所有所述流体腔室通过所述气压平衡通道连通。

进一步的，所述盖板为柔性膜，所述启阀机构为挤压件，所述柔性膜的弹性大于所述气控阀膜的弹性，当所述启阀机构靠近所述气控层时，所述柔性膜被所述挤压件挤压发生形变，所述气控阀膜被所述挤压件挤压而破坏。

进一步的，所述气控阀膜为铝箔膜，所述柔性膜为乳胶膜。

进一步的，所述盖板上与所述气控阀膜位置相对应处设置有弹性塞，所述启阀机构为刺针件，当所述启阀机构靠近所述气控层时，所述刺针件穿过所述弹性塞，进而刺破所述气控阀膜。

进一步的，所述气控阀膜为塑料膜，所述弹性塞为丁基胶塞。

进一步的，所述流体腔室和微流道内表面经过亲水处理。

进一步的，所述气压平衡通道内表面经过疏水处理。

第二方面，本发明提出一种控制微流控芯片气压平衡的方法，使用上述的气压平衡微流控芯片。