[发明专利]一种组合式隔膜驱动微流控反应系统

说明书

一种组合式隔膜驱动微流控反应系统，涉及一种微流控反应系统。本发明是要解决现有的微流控驱动系统体积大、集成度低、难以实现模块化的技术问题。本发明提供一种采用隔膜驱动原理的组合式微流控反应系统，将微流控系统的反应和驱动部分集成在一起，其结构包括：微流控芯片、隔膜驱动试剂盒、隔膜驱动废液盒、磁铁、加热膜和外部气源；各模块相对独立，并列叠放布置。所述隔膜驱动试剂盒和隔膜驱动废液盒通过针头连接到微流控芯片的方式组合在一起。本发明利用微流控芯片和模块化的隔膜驱动模块可以实现集成化、模块化的驱动试剂在微流控芯片中完成混合、反应、加热和磁珠吸附等操作。

技术领域

本发明涉及一种微流控反应系统。

背景技术

微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术，是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的研究热点。

微流控系统定义中阐述了对微尺度下的流体进行操作，作为操作和控制对象的流体量极其微小，物质的很多表现形式和常量物质有所差别，因此要求有相应的微流体驱动与控制技术。一般在在微流控系统中，主要是通过泵实现流体的驱动，流体驱动起着系统各部件之间流体输送和分配的“心脏”的作用，随着微流控系统分析研究的发展，微流控芯片内部的微通道往往需要更为复杂的网络结构，并且存在不同的交汇区域，如何使流体在微流道内实现快速、均匀的混合，并且做到微型化、集成化，达到良好的控制效果是微流控芯片发展中要解决的一个关键问题。

传统的微流控芯片流体驱动方式一般可分为两类：机械驱动方式和非机械驱动方式。考虑到微观流体与宏观流体在流动特性上的差别，研究者将一部分目光聚焦在如何利用微流控技术的微尺度，实现驱动装置的更大的功率密度比。

机械式微泵大多数仍然存在辅助设备或微流控片外实验台过大的缺点，难以实现微流控系统的便携化。非机械式的微泵往往选择利用特殊材料或者微结构所带来的特殊性质作为驱动，但又不得不受材料和结构的限制，限制了应用范围。无论是机械式微泵还是非机械式微泵，微流控系统的驱动方式的发展趋势逐渐趋向于微型化、集成化、高功率密度比，向着这个目标，寻找最适合微流控系统应用的微流体驱动方式，以及如何对驱动方式的特性进行评估仍然是一个值得研究的问题。

气动隔膜泵是以压缩空气为动力，依靠一个隔膜片的来回鼓动改变工作室容积从而吸入和排出液体，是机械式容积泵中较为特殊的一种形式。气动隔膜泵主要由传动部分和隔膜缸头两大部分组成：传动部分是带动隔膜片来回鼓动的驱动机构，它的传动形式有机械传动、液压传动和气压传动等；缸头部分主要由一隔膜片将被输送的液体和工作液体分开，当隔膜片向传动机构一边运动，泵缸内工作时为负压而吸入液体，当隔膜片向另一边运动时，则排出液体。其具有流量随背压(出口阻力)的变化而自动调整、成本低、无污染等特点。现阶段的隔膜泵大多尺寸较大，应用领域集中在工业生产等方面，在微流控领域上的移植应用较少。

发明内容

本发明是要解决现有的微流控驱动系统体积大、集成度低、难以实现模块化的技术问题，而提供一种组合式隔膜驱动微流控反应系统。

本发明的组合式隔膜驱动微流控反应系统是由磁铁1、加热膜2、PDMS薄膜3、导管4、微流控芯片5、第一隔膜驱动试剂盒、第二隔膜驱动试剂盒、第三隔膜驱动试剂盒、隔膜驱动废液盒、第一针头15、第二针头16、第三针头17、第四针头18和外部气源组成；