一种用于微流体的气泡消溶单元制造技术

本发明专利技术提出了一种用于微流体的气泡消溶单元，属于微流体两相流传质领域。所述的气泡消溶单元包括若干条沿气泡消溶单元长度方向平行设置的微通道，每条微通道的侧壁上均开有多个通孔，相邻微通道之间通过通孔相互连通；液体从微通道一端的液体入口流入、从微通道另一端的液体出口流出。其中，微通道模拟植物木质部导管，侧壁通孔模拟植物导管壁纹孔，用于连通多个管道并提供气泡捕捉和消溶需要的表面张力。本发明专利技术能够消除微通道内的气泡，防止通道栓塞和通道壁面损坏，保证液体流动的稳定性，在微全分析、细胞培养和燃料电池、航空航天等方面具有广阔应用前景；并且本发明专利技术具有较高的生物兼容性，制作简单、成本低，可实现大批量生产。生产。生产。

【技术实现步骤摘要】
一种用于微流体的气泡消溶单元


[0001]本专利技术属于微流体两相流传质领域；特别涉及一种用于微流体气泡消溶的仿生结构单元，采用仿生手段进行微纳结构设计与制造。

技术介绍

[0002]微流控芯片、燃料电池、航天推进器等微通道在使用过程中，其微通道中很容易形成气泡，其形成原因包括实验样品注入、通道漏气、气体受热释放等。微通道上的气泡容易影响流体流动的稳定性，导致微通道压力骤变，增加通道流阻，损害通道表面的化学性质，甚至阻塞通道，致使微器件功能失效。
[0003]常见的气泡消除方法包括使用脱气泡装置、涂覆表面活性剂、不断增加入口处的压力等。但是脱气泡装置会增加微器件的体积和操作的复杂性；涂覆表面活性剂会影响芯片通道表面的化学性质；不断增加入口处压力可以使气泡溶解，但一味地增大压力会损坏器件，并且不一定有效果。
[0004]植物木质部导管在干旱、冻融交替等逆境中易产生气泡，导致水分运输阻断。而植物导管间的纹孔相互连通，使水分进入其他导管完成水力输送。同时，纹孔限制气泡扩散，迫使气泡溶解，直至恢复导管水力运输。基于此，本专利技术提出一种用于微流体气泡消溶的仿生结构单元。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，本专利技术提供了一种兼容于各种微器件的气泡消溶单元，能够在微通道液体持续流动的情况下简单高效地消除微通道内的气泡，有效避免了气泡对器件功能的影响。本专利技术所述的气泡消溶单元采用提取影响生物微通道气泡消溶结构的方法，在相邻微通道侧壁上设计通孔，使注入的液体遇到阻塞气泡时，能够绕流到相邻微通道，完成液体输送，并保持液体稳定流动。同时，气泡在开孔壁面粘附力的作用下驻停，通过较小通孔给气泡施加较大的表面张力和液体压力使气泡溶解于液体，从而达到消除气泡的目的。
[0006]本专利技术的技术方案为：
[0007]一种用于微流体的气泡消溶单元，所述气泡消溶单元整体结构为板状，其上沿长度方向设有多条平行的微通道2。每条微通道2的两端分别设有液体入口和液体出口。相邻微通道2之间通过侧壁4隔开；每条侧壁4上均开有多个通孔3，相邻微通道2之间通过通孔3相互连通；当液体遇到阻塞气泡时，能够绕流到相邻微通道完成液体输送，开有通孔的侧壁对气泡施加粘附力使气泡驻停，在液体压力和通孔处表面张力的作用下，气泡溶解于液体或逸出微通道，实现气泡消溶。其中，每条微通道2的横截面面积为5000nm2‑
1mm2；侧壁4的壁厚为50nm
‑
80μm，通孔3的通流面积为2500nm2‑
10000μm2；任一通孔3的通流面积小于任一微通道2的横截面积。
[0008]进一步地，所述的微通道2个数不少于两条；各微通道2的截面尺寸相同或者不同。
[0009]进一步地，各微通道2的液体入口之间为独立设置或相互连通；各微通道2的液体出口之间为独立设置或相互连通。
[0010]进一步地，所述的通孔3的形状包括但不限于矩形、圆形、三角形或梯形，且侧壁4上至少设有两个通孔3。
[0011]进一步地，所述气泡消溶单元1的材质包括但不限于硅、玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯。
[0012]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种用于微器件的气泡消溶单元，只需要常规样品灌注设备如微量注射泵，就可以正常进样，无需额外设备即可达到消除气泡的目的，达到边进样边消除气泡的效果；本专利技术提供的气泡消溶单元可以高效消除气泡，并且不影响微器件的性能；气泡消溶单元方便集成于各种微器件，如微泵、微阀和芯片等，具有较高的生物兼容性，且制作简单、成本低，可实现大批量生产。
附图说明
[0013]图1是本专利技术气泡消溶单元的俯视图。
[0014]图2是本专利技术封合的气泡消溶单元的纵向剖视图。
[0015]图3是本专利技术气泡消溶单元的轴测图。
[0016]图4是本专利技术封合的气泡消溶单元的实施例图。
[0017]图中：1气泡消溶单元；2微通道；3通孔；4侧壁；5盖片；6进样孔；7废液排出孔；8基片；9细胞培养池；10出样通道。
具体实施方式
[0018]以下结合实施例和附图进一步解释本专利技术的具体实施方式，但不用于限定本专利技术。
[0019]实施例1
[0020]一种用于微流体的气泡消溶单元，包括5条沿气泡消溶单元的长度方向平行设置的微通道2。所述微通道2的横截面面积为0.01mm2；微通道2两端分别设有液体入口和液体出口；相邻微通道2间通过侧壁4隔开，侧壁4的壁厚为20μm；每个侧壁4上均开有多个通孔3，通孔3的通流面积为400μm2，相邻微通道2之间通过通孔3相互连通；在不引入复杂消泡装置和增加外部压力的情况下，能高效去除气泡，防止气泡对微器件的性能造成影响。
[0021]如图4所示，一种用于细胞动态培养的微流控芯片，由上至下包括盖片5和基片8。所述基片8上设有依次连接的气泡消溶单元1、细胞培养池9和出样通道10；所述盖片5上对应气泡消溶单元1的液体入口位置处设有进样孔6，盖片5对应出样通道10端口位置处设有废液排出孔7。使用时盖片5与气泡消溶单元1上的微通道2键合连接，细胞培养液以微量注射泵为动力，由进样孔6进入气泡消溶单元1，并沿着微通道2流动；培养液引入的微小气泡在气泡消溶单元1的作用下滞留在微通道2内，并逐渐溶解或逸出芯片；培养液在气泡阻塞任一微通道2的情况下仍能无间断为细胞提供营养，并维持流动稳定，直至气泡完全消除恢复正常，此过程气泡消溶速率为0.02μl/s；培养液通过气泡消溶单元1后形成无泡培养液，由微通道2的液体出口流出并进入细胞培养池9，经交换后的废液沿着出样通道10流出，并从废液排出孔7排出微流控芯片外，实现细胞培养液的更换。
[0022]实施例2
[0023]一种用于微器件的气泡消溶单元，包括5条沿气泡消溶单元的长度方向平行设置的微通道2。所述微通道2的横截面面积为1mm2；微通道2两端分别设有液体入口和液体出口；相邻微通道2间通过侧壁4隔开，侧壁4的壁厚为60μm；每个侧壁4上均开有多个通孔3，通孔3的通流面积为10000μm2，相邻微通道2之间通过通孔3相互连通；采用该气泡消溶单元制成的微流控芯片的气泡消溶速率为0.01μl/s。
[0024]上述实施例仅表达本专利技术的实施方式，但并不能因此而理解为对本专利技术专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本专利技术的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微流体的气泡消溶单元，其特征在于，所述气泡消溶单元的整体结构为板状，其上沿长度方向设有多条平行的微通道(2)；每条微通道(2)的两端分别设有液体入口和液体出口；相邻微通道(2)之间通过侧壁(4)隔开；每条侧壁(4)上均开有通孔(3)，相邻微通道(2)之间通过通孔(3)相互连通；其中，微通道(2)的横截面面积为5000nm2‑
1mm2；侧壁(4)的壁厚为50nm
‑
80μm；通孔(3)的通流面积为2500nm2‑
10000μm2，且任一通孔(3)的通流面积小于任一微通道(2)的横截面积。2.根据权利要求1所述的气泡消溶单元，其特征在于，所述微通道(2)不少于两条；各微通道(2)的截面尺寸相同或者不同。3.根据权利要求1或2所述的气泡消溶单元，其特征在于，每条侧壁(4)上的通孔(3)个数不少于两个；所述通孔(3)的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：李经民，郭利华，单杰，冉鹏辉，刘冲，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：