[发明专利]一种微流控气体阻尼器及调节方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控气体阻尼器，属于生物医疗、微流控芯片技术等领域。

背景技术

微流控技术作为一种有效的微流体和生物粒子操纵手段，目前已广泛应用于生化分析、生物医疗与诊断等领域。在绝大多数微流控应用中，平稳的工作压力非常重要，它直接影响到微流控芯片在实际应用中的功能表现。例如，在利用微流控惯性分选技术实现细胞精确分选和分析时，需要提供非常精确的样品流量来使生物细胞在迪恩流作用下实现高效聚焦和分离，而精确的样品流量和稳定的驱动压力是直接相关的。因此，如何在微流控芯片的微流道内实现稳定的工作压力和精确的样品流量操控成为微流控技术研究的一个关键课题。

就目前而言，常用的方法是使用工业设备或商业仪器来输出平稳的工作压力，如使用精密注射泵、气压控制器、压力流量传感器等直接或间接提供稳定的工作气压和精密的流体流量输出。然而，这些设备和仪器过大的外观体积和昂贵的价格成本并不利于实现微流控芯片的低成本化和微型化集成。近年来，也有一些文献报道采用微流控技术来获取稳定的工作压力和样品流量，如液体静压力驱动、电渗流驱动、毛细管作用力、离心力驱动等。虽然这些技术有效的实现了微流道内连续的样品驱动和流体传输，然而对外部设备的依赖性、对样品类型和容量的限制直接影响了这些技术在微流控芯片上的普适性和集成性。更为重要的，这些技术所能达到的压力稳定性并不足以满足高稳定性、高精度要求的微流控应用。随着多层软光刻技术的提出和推广应用，有一些文献报道采用微泵和微阀技术来实现精确的压力和流量控制。主动式的微阀和微泵需要外部设备控制，不适用于低成本集成。被动式微阀和微泵虽然可以实现稳定的流量控制，但是不能对系统工作压力进行调节，因此也不能适用于需要有稳定工作压力的应用场合。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种微流控气体阻尼器及调节方法。该气体阻尼器体积小、易于集成、控制简单，可以满足集成微流控系统中稳定工作压力调节和精确流量控制的需求。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种微流控气体阻尼器，包括由上到下依次设置的上层基片(1)、中层基片(3)和下层基片(4)。所述上层基片(1)上设置有进气流道(8)、上控制流道(5)和出气流道(9)。所述中层基片(3)上设置有直通流道(7)。所述下层基片(4)上设置有下控制流道(6)，其中：

所述上控制流道(5)包括第一上控制流支道(51)、第二上控制流支道(52)、第三上控制流支道(53)。所述第一上控制流支道(51)、第二上控制流支道(52)、第三上控制流支道(53)、下控制流道(6)、直通流道(7)的进气端均与进气流道(8)连通，而所述第一上控制流支道(51)、第二上控制流支道(52)、第三上控制流支道(53)以及下控制流道(6)的出气端均与直通流道(7)连通。同时所述第二上控制流支道(52)、第三上控制流支道(53)的出气端相对设置，所述第一上控制流支道(51)、下控制流道(6)的出气端相对设置。所述直通流道(7)的出气端与出气流道(9)的进气端连通。

所述直通流道(7)与第一上控制流支道(51)出气端的连接处设置有第一弹性阻尼薄膜(21)，所述直通流道(7)与下控制流道(6)出气端的连接处设置有第二弹性阻尼薄膜(22)。所述直通流道(7)与第二上控制流支道(52)出气端的连接处设置有第一垂直薄膜(101)，所述直通流道(7)与第三上控制流支道(53)出气端的连接处设置有第二垂直薄膜(102)。

进一步地：还包括一个以上的中间气压波动调节机构，所述中间气压波动调节机构包括中间上控制流道和中间下控制流道，所述中间上控制流道包括中间第一上控制流支道、中间第二上控制流支道、中间第三上控制流支道。所述中间第一上控制流支道、中间第二上控制流支道、中间第三上控制流支道、中间下控制流道的进气端分别与直通流道(7)连通。而所述中间第一上控制流支道、中间第二上控制流支道、中间第三上控制流支道、中间下控制流道的出气端也分别与直通流道(7)连通。所述中间第二上控制流支道、中间第三上控制流支道的出气端相对设置，所述中间第一上控制流支道、中间下控制流道的出气端相对设置。

所述直通流道与中间第一上控制流支道出气端的连接处设置有中间第一弹性阻尼薄膜，所述直通流道(7)与中间下控制流道出气端的连接处设置有中间第二弹性阻尼薄膜。所述直通流道(7)与第二上控制流支道出气端的连接处设置有中间第一垂直薄膜，所述直通流道(7)与中间第三上控制流支道出气端的连接处设置有中间第二垂直薄膜。