[实用新型]一种基于水凝胶的液流控制及测量装置

说明书

本实用新型涉及一种基于水凝胶的液流控制及测量装置，属于微流控领域。本实用新型包括包括玻璃基片和固定在其上的PDMS芯片，PDMS芯片的表面设置有储液池Ⅰ和储液池Ⅱ，两者通过液体通道连通，液体通道的下方设置有多个微型半导体加热制冷器，微型半导体加热制冷器镶嵌在PDMS芯片内，液体通道的上层内壁修饰有水凝胶，液体通道的上层内壁靠近储液池Ⅱ的一端固定有电容式温度传感器。本实用新型通过毛细管内壁的水凝胶表面不同区域随温度变化引起浸润性的梯度变化，驱动储液池中流体产生定向流量，使用多条通道对试剂快速抽取，可以实现极少样品量的高灵敏度实时检测；本实用新型分析时间短、样品消耗量少、高灵敏度且成本较低。

技术领域

本实用新型涉及一种基于水凝胶的液流控制及测量装置，属于微流控领域。

背景技术

微流控芯片以及广泛应用于疾病诊断、药物筛选、环境检测、食品安全等领域。微反应器将反应空间受限在尺寸范围为数十到数百微米的通道内部。该尺度下反应体系具有高的比表面积和高的传质性能，不仅可以通过精确的过程控制大幅度地缩短反应时间和降低样品消耗，更重要的是以微反应器为基本单元直接进行数量的增加便可实现模块的集成，进而实现高通量的产品可控制备，从而避免了传统反应器直接几何放大导致的难于预期的非理想行为。

伴随着微流控的发展，其在生物药物分析和仿生中越来越重要，水凝胶性质和细胞外基质相似，常用来接种细胞应用广泛，也可以在水凝胶中构建微通道用于运输液体细胞和其他物质。水凝胶是3D的结构亲水性聚合物链缠绕的水性物质，99%的物质都是水分，孔径可控允许小的分子生物颗粒分在在其中，结合水和高渗透率使水凝胶非常适宜于细胞的三维培养及化学物质的运输。

而现有的微流控芯片所用驱动装置携带不便且不易微型化，现有的微流道温度传感器无法得到温度的空间分布。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：用于解决现有的微流控芯片所用驱动装置携带不便且不易微型化，现有的微流道温度传感器无法得到温度的空间分布。

本实用新型技术方案是：一种基于水凝胶的液流控制及测量装置，包括玻璃基片1和固定在其上的PDMS芯片2，PDMS芯片2的表面设置有储液池Ⅰ3和储液池Ⅱ6，两者通过液体通道4连通，液体通道4的下方设置有多个微型半导体加热制冷器5，微型半导体加热制冷器5镶嵌在PDMS芯片2内，液体通道4的上层内壁修饰有水凝胶，液体通道4的上层内壁靠近储液池Ⅱ6的一端固定有电容式温度传感器7。

进一步的，所述储液池Ⅰ3设置为一个，通过多条液体通道4分别连通至对应的储液池Ⅱ6，微型半导体加热制冷器5呈长条状，多个之间相互间隔且平行排列，排列的方向与液体通道4的排列方向垂直。

进一步的，所述PDMS芯片2长为80mm，宽为60mm，高为10mm，储液池Ⅰ3长度为45mm，宽度为15mm，储液池Ⅱ6的直径为10mm，所述液体通道4的长为50mm，高为0.8mm，宽为0.8mm，微型半导体加热制冷器5的宽度为2mm。

本实用新型的工作原理：本实用新型通过液体通道内壁的水凝胶（PNIPAAm）表面不同区域随温度变化引起浸润性的梯度变化，驱动储液池中流体产生定向流量，使用多条通道对试剂快速抽取，可以实现极少样品量的高灵敏度实时检测；分析时间短、样品消耗量少、高灵敏度且成本较低，可应用于化学和生物分析、药物分析、环境以及食物分析等领域。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型实现了将流体采样、驱动、操控、运输及检测分析集成于微流控芯片上，实现液体流动可控、微量及痕量物质的输运以及高效检测，将分析实验室的功能转移至芯片上，组成了高速自动化的分析检测体系。

2、本实用新型使用水凝胶修饰液体通道。水凝胶是3D的结构亲水性聚合物链缠绕的水性物质，99%的物质都是水分，孔径可控允许小的分子生物颗粒分在在其中，结合水和高渗透率使水凝胶非常适宜于化学和生物分析、药物分析、环境以及食物分析。