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機(jī)械驅(qū)動(dòng)微流控芯片的研究現(xiàn)狀

機(jī)械型驅(qū)動(dòng)微流控芯片一般采用閥門等器件來實(shí)現(xiàn)流體控制,如利用壓電驅(qū)動(dòng)、靜電驅(qū)動(dòng)、熱氣驅(qū)動(dòng)、電磁驅(qū)動(dòng)、離心力驅(qū)動(dòng)等外力驅(qū)動(dòng)使流體在芯片微通道中流動(dòng)。機(jī)械型驅(qū)動(dòng)微流控芯片結(jié)構(gòu)通常包括驅(qū)動(dòng)單元、泵腔、泵膜,止回閥等。

電磁控驅(qū)動(dòng)微流控芯片是一種簡單方便的方法。靜電驅(qū)動(dòng)具有低功耗要求以及大規(guī)模集成的潛力。

磁驅(qū)動(dòng)材料有磁流體、磁流變液、磁性參雜的彈性材料、電鍍鐵鎳合金軟磁材料等,采用磁材料的微流控器件具有驅(qū)動(dòng)力大,滯后時(shí)間短,反應(yīng)靈敏,可控性高,并且在局部微通道靈活操控等優(yōu)點(diǎn)。

Tice 等人提出一種用于處理水溶液的靜電微閥。這種裝置由彈性體和碳納米管構(gòu)成,不需要?dú)鈩?dòng)元件和其他輔助裝置。Rahbar提出了一種新的磁制動(dòng)微流體閥,其驅(qū)動(dòng)元件和閥座采用含有稀土硬磁粉的高磁性復(fù)合聚合物(M-CP)。

每個(gè)閥門由永久磁化的M-CP 瓣和閥座組成,閥座安裝在聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的微流體通道系統(tǒng)上。該閥還可以制成一個(gè)陣列,在連續(xù)流動(dòng)條件下能多個(gè)微流體通道之間切換流量。

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Gholizadeh 等人制備了一種磁驅(qū)動(dòng)微流體閥門,使用的是 1 mm 厚的 PDMS 薄膜,作為在磁體與基板之間活動(dòng)開關(guān),可通過施加磁場(chǎng)改變 PDMS 薄膜狀態(tài),控制流體流動(dòng)。

氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)是一種新型的,系統(tǒng)靈敏,高度可控的的流體操控技術(shù)。Thurgood 等人設(shè)計(jì)了一種球囊泵主動(dòng)驅(qū)動(dòng)微流體芯片。如圖a所示可由手動(dòng)擠壓氣球提供壓力改變通道流速,可以輕松調(diào)節(jié)泵的流量。此功能已用于動(dòng)態(tài)更改 T 形通道中平行流的流比或改變液滴生成系統(tǒng)中液滴的大小。并且發(fā)現(xiàn)使用雙層氣球可以將流速增加一倍。

這種驅(qū)動(dòng)泵芯片具有簡單性、低成本和多功能性等優(yōu)點(diǎn),并允許室外實(shí)驗(yàn),非常適合研究實(shí)驗(yàn)室以及便攜式原位監(jiān)測(cè)的應(yīng)用。Lee 等人[31]提出一種新型可手動(dòng)驅(qū)動(dòng)控制的無源薄膜微混合器。如圖 b所示,由真空袋集成提供泵送壓力,實(shí)現(xiàn)了 10 μL 亞鐵離子溶液和 10 μL 亞鐵氰化鉀溶液可以在 12 s 內(nèi)混合,并通過分析色相值中的比色信號(hào)來量化 10 ppm-1000 ppm 的濃度。這種微流體操控器件具有靈活性,輕巧,可靠和低成本的優(yōu)越特性。



標(biāo)簽:   微流控 芯片