[发明专利]一种适用于声表面波微流道的集成式温控系统

说明书

一种适用于声表面波微流道的集成式温控系统，包括矩形铌酸锂基底，矩形铌酸锂基底的下方贴合有帕尔贴制冷元件，矩形铌酸锂基底的上方一侧蒸镀有聚焦型叉指换能器，聚焦型叉指换能器焦点处的矩形铌酸锂基底上蒸镀有集成式测温热电阻，集成式测温热电阻一侧的矩形铌酸锂基底的上方局部沉积有二氧化硅薄膜，二氧化硅薄膜上通过氧等离子体表面改性键合有Y型PDMS微流道；利用声表面波来促进微流道中微尺度流体的混合，集成式测温热电阻实时检测微流道中反应液的温度并及时反馈给温控系统，通过帕尔贴制冷元件对反应流体的温度进行调节；本发明完成多种温度敏感的生化酶促微反应，集成度高、便携性好、样本需求少，温度控制精准快速。

技术领域

本发明属于微纳制造技术领域，具体涉及一种适用于声表面波微流道的集成式温控系统。

背景技术

随着微纳制造技术的不断发展，人们对于各种生化反应的微型化、快速化、集成化、经济化的要求越来越高。微纳制造技术中的声表面波微流控系统能够集成检测电路，同时完成生化反应中混合、反应、检测等环节并实现智能化控制。现有的声表面波微流控系统主要通过改变输入电压来控制反应流体微混合的效率进而控制生化反应的进程。但是提高输入电压的同时，由于声表面波的热效应，使得反应流体的温度逐渐升高，温度的升高则会引起酶的活性降低(甚至失活)，细胞裂解和蛋白质变性等问题，从而导致微尺度下生化反应的进程失去控制。因此，如何实现精准温控下的微尺度流体混合是一个极其重要的问题，现有技术可以实现对微尺度流体混合的控制，但是鲜有对微尺度反应流体的温度进行闭环控制。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种适用于声表面波微流道的集成式温控系统，可以实现精准温控下的微尺度流体混合，完成多种温度敏感的生化酶促微反应，集成度高、便携性好、样本需求少，温度控制精准快速。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种适用于声表面波微流道的集成式温控系统，包括矩形铌酸锂基底1，矩形铌酸锂基底1的下方贴合有帕尔贴制冷元件6，矩形铌酸锂基底1的上方一侧蒸镀有聚焦型叉指换能器2，聚焦型叉指换能器2焦点处的矩形铌酸锂基底1上蒸镀有集成式测温热电阻3，集成式测温热电阻3一侧的矩形铌酸锂基底1的上方局部沉积有二氧化硅薄膜4，二氧化硅薄膜4上通过氧等离子体表面改性键合有Y型PDMS微流道5；

所述的集成式测温热电阻3是包括一条细长的金属线结构9，金属线结构9的两端和测温电极10连接，金属线结构9位于二氧化硅薄膜4底部。

所述的矩形铌酸锂基底1材质为128°Y切铌酸锂压电单晶体。

所述的聚焦型叉指换能器2由一个圆弧形叉指换能器7和圆弧形布拉格反射栅8组成，其中圆弧形叉指换能器7共由10对指条组成，圆弧形布拉格反射栅8共由5条指条组成，圆弧形叉指换能器7的孔径为10毫米，圆心角度为90度。

所述的二氧化硅薄膜4是由PECVD的工艺沉积在矩形铌酸锂基底1的上面。

所述的Y型PDMS微流道5为一块固化翻模的PDMS聚合物构成的Y型微流道，长为30毫米，宽为10毫米，高度为5毫米，两侧各有3毫米深的凹槽，Y型微流道的整体高度为200微米，两个次流道的宽度为100微米，长度为5毫米；主流道的宽度为200微米，长度为16微米。

所述的Y型PDMS微流道5为哑铃型，使用刀具模型切割固化后的PDMS，键合于矩形铌酸锂基底1中心位置处。

所述的矩形铌酸锂基底1高度为500微米，聚焦型叉指换能器2和集成式测温热电阻3高度为100纳米，二氧化硅薄膜4的高度为300纳米，Y型PDMS微流道5的高度为5毫米；帕尔贴制冷元件6的高度为4毫米。

所述的金属线结构9是一个宽20微米，长15毫米的双弯折结构。