单片机电磁铁式微流体驱动控制系统设计(3)
时间:2017-04-14 12:40 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
电渗驱动-控制方式简单、无可动部件、容易在微流道中应用。该方式虽然没有机械阀，却可以通过电压的切换实现阀的动作，所以被广泛应用在微生化分析领域，是目前较成熟和效率较高的微流体驱动-控制技术。但是电渗驱动-控制方式也存在一些缺点：首先，电渗流对流道壁材料和流体的物理化学性质敏感，适用范围有限；其次，电渗流的实现要求液体在流道中保持连续性，这使得当流道中存在气泡时该方法不再有效;最后，由于焦耳热问题，电渗流只适用于驱动-控制狭窄流道(<l00µm)中的微量液体，不能高速(>lµl/s)驱动-控制更宽流道中的液体，而这一能力在许多微流体应用中是必要的。 （4）热（气泡）驱动-控制 热气泡驱动-控制方式的操作过程一般是，通过给液体加热，使液体中产生气泡，气泡随温度的增加而膨胀，从而驱动和控制液体。热气泡驱动-控制方式所需加热电压小、没有可动部件、实现简单、而且易于将控制电路和微流道集成为一体，是一种较理想的驱动-控制方式，但目前达到的驱动速度较小，还需进一步改进。 （5）表面张力驱动控制 表面张力驱动-制是通过在固-液表面产生某种特定的表面张力梯度，驱动-制液体在特定的方向流动。一般产生表面张力梯度的方法有两类:一类是改变固体支持面的浸润性;另一类是改变液体的成分或温度梯度。表面张力的变化可以驱动流体流动这一现象虽然很早就被人所认识，但利用其进行微流体控制-控制只处于实验室研究阶段，要用于具体的微流体系统，还有很多技术问题需要解决。 （6）离心力驱动控制 离心力驱动-制方式一般为采用光刻和模塑成型的方法在塑料圆盘上制作微流道网络，流体被装载在靠近圆盘中心的供液池中，当圆盘由马达带动旋转时，流体就在离心力的作用下沿着微流道网络向远离圆心的方向运动。流体流速的大小可以通过调节马达转速来控制，而且通过控制转速、流道在圆盘上的分布和几何构型可以实现流体的混合和被动阀的功能。 离心力驱动-制方式有很多优点：首先，该方式只需要一个普通的马达，功率消耗低，要求空间小；其次，对液体的物理化学性质不敏感，可以用于驱动血液、尿液以及一些有机溶剂等生物流体，而且也可以驱动气体，适用范围广；再者，该方式适用于不同尺度范围内的微流道中的流体；最后，该方式获得的流速范围大，调节方便。就目前的发展水平来说，可以得到5nL/s-0.1mL/s范围内的流速，要比其它几种驱动技术流速的驱动技术流速的调节范围都大。但在控制的灵活性以及应用等方面，离心力驱动-制方式还存在很多问题，仍然需要进一步发展完善。 微流体的驱动-控制技术多种多样，而且正处于不断地发展中，将以上几种最有代表性的方式进行介绍并比较，如表1.1所示。 表1.1微流体的驱动-控制方式比较[7-8] 驱动-控制机制 有无微机械可动件 能否实现阀的功能 流速 功率源 适用流体范围 发展 阶段 压力 有 能 0～1ml/min 通用 成熟 电渗 无 能 10nL/s～0.1µL/s 上千伏电压 电解质依赖溶液的PH值与离子强度 接近成熟 电水力 无 能 0～14mL/min 几十到几百伏电压 导电率极低的流体 研发阶段 (责任编辑：qin) |