本發(fā)明涉及一種基于MHD控制的微流控芯片，屬于機械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

微流控芯片技術(shù)是把生物、化學(xué)和醫(yī)學(xué)分析過程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到微米尺度的芯片上，完成分析全部過程。在微米級別的芯片上對樣品的分析檢測只需要微升甚至納升的樣品和試劑，其成本相對于高通量分析系統(tǒng)大大的降低了，不僅節(jié)能環(huán)保，而且為分析檢測到戶創(chuàng)造了良好的條件。目前市場上的微流控芯片大都只能進行單一樣品分析和檢測，使用的是機械驅(qū)動方式，靈敏度不高、體積過大不利于集成化發(fā)展。

中國專利申請?zhí)枺?01510191236.2、名稱為“核酸自動提取微流控裝置”公開的微流控裝置由微流控芯片和驅(qū)動裝置組成，驅(qū)動裝置包括芯片托盤、定位槽、磁鐵架、上磁鐵、下磁鐵、光耦架、槽型光耦、電機固定板、步進電機、支撐架、底板構(gòu)成。這類靈敏度不高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積過大不利于集成化發(fā)展。中國專利申請?zhí)枺?00980120537.9、名稱為“利用毛細管電泳法的分析裝置及分析方法”公開的裝置和中國專利申請?zhí)枺?01410355409.5、名稱為“一種新型大通道電泳微芯片”公開的的芯片在實施過程中使用到的電壓分別達到600V和1000V，如此高的電壓不僅影響到待檢測樣品的活性，還有可能發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，甚至對操作人員生命安全構(gòu)成威脅。而本發(fā)明能夠很好地解決上面的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于MHD控制的微流控芯片，該微流控芯片能夠?qū)崿F(xiàn)單樣品分析檢測，也能夠?qū)崿F(xiàn)多樣品同時分析檢測。本發(fā)明為了減小體積、利于集成化和提高精確度，將交流MHD驅(qū)動應(yīng)用于微流控芯片中。因此能夠很好的克服以上問題，提高效率降低了成本。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種基于MHD控制的微流控芯片，該微流控芯片基于交流MHD驅(qū)動技術(shù)，采用三層結(jié)構(gòu)，第一層為PDMS蓋片層16，留有電極連接柱12、注入口19(即：儲液室一、儲液室二、儲液室三、儲液室四和儲液室五都有注入口19)和觀測口20孔(即：檢測室A、檢測室B、檢測室C、檢測室D和檢測室E都有觀測口20)；第二層是微流道層17，包括交流MHD驅(qū)動泵11、微流道15、儲液室21和檢測室22，其中交流MHD驅(qū)動泵11包括電極連接柱12、電極13和流道15正下方的微型螺線圈14；第三層為石英玻璃片18，上面刻有放置微型螺線圈14的凹槽。根據(jù)不同的檢測需要在不同的儲液室21注入樣品或試劑后，通過改變施加在交流MHD驅(qū)動泵11上的電場和磁場的方向，樣品或試劑就會受到洛倫茲力的作用流向預(yù)定的檢測室22分析檢測，而不會流向其他的地方，可以多路徑，同時檢測。

進一步地，本發(fā)明微流控芯片包括基底層、微流道層、蓋片層、樣品室、試劑室、微流體通道、分析檢測室、MHD驅(qū)動閥。該微流控芯片的基底層使用的材料是石英玻璃片，在洗干凈的石英玻璃片上涂覆一層SU-8光膠，烘干后用曝光機光刻出微流通道，然后再覆蓋上材料為聚二甲基硅氧烷(即PDMS)的蓋片層。其中，微流道的截面是長方形，主流道的寬度是120～150微米，深度是50～80微米，支流道的寬度在100～120微米，高度在50～80微米；MHD驅(qū)動泵的電極是在微流道兩側(cè)壁電鍍上化學(xué)性穩(wěn)定的金屬材料，在其下邊是微型螺線圈，變化的電流通過微型螺線圈而產(chǎn)生磁場，液體在電場和磁場的共同作用下而受到洛倫茲力，施加在電極和微型螺線圈兩端的電流同頻，通過改變兩者的相位差從而達到改變洛倫茲力的方向，即同相時與相位差為180度時產(chǎn)生的洛倫茲力方向相反。因此通過控制微流泵可以控制微流控芯片中樣品、試劑的流動和流向到達所需要分析的檢測室。

進一步地，本發(fā)明的交流MHD驅(qū)動泵由電極連接柱、電極和微型螺線圈構(gòu)成，利用電磁場理論，導(dǎo)電液體在電磁場受洛倫茲力作用而流動。

進一步地，本發(fā)明的微型螺線圈位于電極和流道的下方，電磁場是時變場，電極是采用電鍍技術(shù)在微流道側(cè)壁電鍍而成，電極材料是的鉑、金等耐電化學(xué)腐蝕金屬。

進一步地，本發(fā)明的微流道層中的微流道是SU-8光膠在曝光機下曝光而成，微流道的截面是長方形，主流道的寬度是120～150微米，深度是50～80微米，支流道的寬度在100～120微米，高度在50～80微米。

進一步地，本發(fā)明的蓋片層是一層柔性薄膜，由聚二甲基硅氧烷(即PDMS)材料制作而成，厚度在500～8000微米。

有益效果：

1、本發(fā)明樣品或試劑受到洛倫茲力的作用，流向預(yù)定的檢測室(22)分析檢測，而不會流向其他的地方，很好地實現(xiàn)了多路徑，同時檢測。

2、本發(fā)明能夠很好地提高了檢測效率，具有很實際的應(yīng)用價值。

3、本發(fā)明采用交流MHD驅(qū)動，所需的電壓低，不會發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)。

4、本發(fā)明體積小，很好地方便了集成化發(fā)展。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

標識說明：1-儲液室一；2-儲液室二；3-儲液室三；4-儲液室四；5-儲液室五；6-檢測室A；7-檢測室B；8-檢測室C；9-檢測室D；10-檢測室E；11-交流MHD驅(qū)動泵；12-電極連接柱；13-電極；14-微型螺線圈；15-微流道；16-PDMS蓋片層；17-微流道層；18-石英玻璃片；19-注入口；20-觀測口；21-儲液室；22-檢測室。

圖2為本發(fā)明交流MHD驅(qū)動泵流道截面結(jié)構(gòu)示意圖。

標識說明：12-電極連接柱；13-電極；14-微型螺線圈；15-微流道；16-PDMS蓋片層；17-微流道層；18-石英玻璃片。

圖3為本發(fā)明儲液室截面結(jié)構(gòu)示意圖。

標識說明：15-微流道；16-PDMS蓋片層；17-微流道層；18-石英玻璃片；19-注入口；21-儲液室；

圖4為本發(fā)明檢測室截面結(jié)構(gòu)示意圖。

標識說明：1-儲液室一；2-儲液室二；3-儲液室三；4-儲液室四；5-儲液室五；6-檢測室A；7-檢測室B；8-檢測室C；9-檢測室D；10-檢測室E；11-交流MHD驅(qū)動泵；12-電極連接柱；13-電極；14-微型螺線圈；15-微流道；16-PDMS蓋片層；17-微流道層；18-石英玻璃片；19-注入口；20-觀測口；21-儲液室；22-檢測室。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。

實施例一

如圖1所示，本發(fā)明提供了一種基于MHD控制的微流控芯片，該微流控芯片采用三層結(jié)構(gòu)，第一層為石英玻璃片18，如圖2所示；第二層為微流道層17，該層是在洗干凈的石英玻璃片上涂覆一層SU-8光膠，烘干后用曝光機光刻出微流道15，在微流道15上電鍍有電極13，電極13和電極連接柱12相連接，微流道15正下方的石英玻璃片18有凹槽可以嵌入一個微型螺線圈14，微流道層17還包括儲液室21和檢測室22；第三層為PDMS蓋片層16,在該層上留有電極連接柱12出口、注入口19和觀測口20。具體包括：

本發(fā)明的微流控芯片基于交流MHD驅(qū)動技術(shù)，采用三層結(jié)構(gòu)，第一層為PDMS蓋片層16，留有電極連接柱12、注入口19(即：儲液室一、儲液室二、儲液室三、儲液室四和儲液室五都有注入口19)和觀測口20孔(即：檢測室A、檢測室B、檢測室C、檢測室D和檢測室E都有觀測口20)；第二層是微流道層17，包括交流MHD驅(qū)動泵11、微流道15、儲液室21和檢測室22，其中交流MHD驅(qū)動泵11包括電極連接柱12、電極13和流道15正下方的微型螺線圈14；第三層為石英玻璃片18，上面刻有放置微型螺線圈14的凹槽。根據(jù)不同的檢測需要在不同的儲液室21注入樣品或試劑后，通過改變施加在交流MHD驅(qū)動泵11上的電場和磁場的方向，樣品或試劑就會受到洛倫茲力的作用流向預(yù)定的檢測室22分析檢測，而不會流向其他的地方，可以多路徑，同時檢測。

本發(fā)明微流控芯片包括基底層、微流道層、蓋片層、樣品室、試劑室、微流體通道、分析檢測室、MHD驅(qū)動閥。該微流控芯片的基底層使用的材料是石英玻璃片，在洗干凈的石英玻璃片上涂覆一層SU-8光膠，烘干后用曝光機光刻出微流通道，然后再覆蓋上材料為聚二甲基硅氧烷(即PDMS)的蓋片層。其中，微流道的截面是長方形，主流道的寬度是120～150微米，深度是50～80微米，支流道的寬度在100～120微米，高度在50～80微米；MHD驅(qū)動泵的電極是在微流道兩側(cè)壁電鍍上化學(xué)性穩(wěn)定的金屬材料，在其下邊是微型螺線圈，變化的電流通過微型螺線圈而產(chǎn)生磁場，液體在電場和磁場的共同作用下而受到洛倫茲力，施加在電極和微型螺線圈兩端的電流同頻，通過改變兩者的相位差從而達到改變洛倫茲力的方向，即同相時與相位差為180度時產(chǎn)生的洛倫茲力方向相反。因此通過控制微流泵可以控制微流控芯片中樣品、試劑的流動和流向到達所需要分析的檢測室。

本發(fā)明的交流MHD驅(qū)動泵由電極連接柱、電極和微型螺線圈構(gòu)成，利用電磁場理論，導(dǎo)電液體在電磁場受洛倫茲力作用而流動。

本發(fā)明的微型螺線圈位于電極和流道的下方，電磁場是時變場，電極是采用電鍍技術(shù)在微流道側(cè)壁電鍍而成，電極材料是的鉑、金等耐電化學(xué)腐蝕金屬。

本發(fā)明的微流道層中的微流道是SU-8光膠在曝光機下曝光而成，微流道的截面是長方形，主流道的寬度是120～150微米，深度是50～80微米，支流道的寬度在100～120微米，高度在50～80微米。

本發(fā)明的蓋片層是一層柔性薄膜，由聚二甲基硅氧烷(即PDMS)材料制作而成，厚度在500～8000微米。

實施例二

本發(fā)明的儲液室二2的樣品流向檢測室D9：通過注入口19向儲液室二2注入樣品，調(diào)節(jié)施加在儲液室二2、儲液室三3、儲液室四4、儲液室五5、檢測室A6、檢測室B7、檢測室E10所在支流上交流MHD驅(qū)動泵11的電場和磁場的方向，樣品在電磁場作用下受到的洛倫茲力的方向指向主流道；而樣品流過檢測室D9所在支流上的交流MHD驅(qū)動泵11時所受的洛倫茲力指向檢測室D9；調(diào)節(jié)靠近儲液室一1的交流MHD驅(qū)動泵11電場和磁場的方向，使液體流過時的洛倫茲力指向右邊；調(diào)節(jié)靠近檢測室C8的交流MHD驅(qū)動泵11的電場和磁場的方向，使液體流過時的洛倫茲力指向左邊，其他的交流MHD驅(qū)動泵11不需要施加電壓。這樣樣品就能夠從儲液室二2的樣品流向檢測室D9而不流向其他儲液室或檢測室了。同樣可以通過調(diào)節(jié)不同支流上的交流MHD驅(qū)動泵11的相位差，可以達到任一所需要的檢測途徑。

實施例三

本發(fā)明的儲液室一1的樣品與儲液室三3的試劑、儲液室四4的試劑混合流向檢測室A6和檢測室E10：通過注入口19向儲液室一1注入樣品、向儲液室三3注入試劑、向儲液室四4注入試劑。調(diào)節(jié)施加在儲液室二2、儲液室三3、儲液室四4、儲液室五5所在支流上的交流MHD驅(qū)動泵11的電場和磁場的方向，使樣品流過時受到的洛倫茲力的方向指向主流道；調(diào)節(jié)靠近儲液室一1的交流MHD驅(qū)動泵11的電場和磁場的方向，使液體流過時的洛倫茲力指向右邊；而流過檢測室A6和檢測室E10所在支流上的交流MHD驅(qū)動泵11時所受的洛倫茲力分別指向檢測室A6、檢測室E10；調(diào)節(jié)檢測室A6和檢測室E10所在支流與主流道交匯處附近的交流MHD驅(qū)動泵11電場和磁場的方向，使液體流過時所受的洛倫茲力指向左邊，其他的交流MHD驅(qū)動泵11不需要施加電壓。這樣就能夠使儲液室一1的樣品與儲液室三3的試劑、儲液室四4的試劑混合流向檢測室A6和檢測室E10。同樣可以通過調(diào)節(jié)施加在不同支流上的交流MHD驅(qū)動泵11電場和磁場的方向，以滿足不同的檢測需求。