專利名稱：一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流控芯片中的微流開關(guān)，尤其是涉及一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)。
背景技術(shù)：
微流控芯片技術(shù)是把生物、化學、醫(yī)學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一塊微米尺度的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿整個系統(tǒng)， 自動完成分析全過程，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的實驗室工作。微流控芯片具有液體流動可控、消耗試樣和試劑極少、分析速度大幅度提高等優(yōu)點，它可以在幾分鐘甚至更短的時間內(nèi)進行上百個樣品的同時分析，并且可以在線實現(xiàn)樣品的預處理及分析全過程。由于微流控芯片在生物、化學、醫(yī)學等領(lǐng)域的巨大潛力，因此其已經(jīng)發(fā)展成為一個生物、化學、醫(yī)學、流體、電子、 材料、機械等學科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。鑒于微流控芯片所具有的廣泛功能與用途，可以開發(fā)出生物計算機、基因與蛋白質(zhì)測序、質(zhì)譜和色譜等分析系統(tǒng)，成為系統(tǒng)生物學尤其系統(tǒng)遺傳學的極為重要的技術(shù)基礎(chǔ)。近年來，壓電微流控芯片得到了快速發(fā)展，已經(jīng)在其壓電基片上實現(xiàn)了微流體輸運、分離、富集等一系列的微流操作。目前，壓電微流芯片已經(jīng)發(fā)展成為微流控學研究的一個重要分支。
微流開關(guān)是微流控芯片中的重要組成部分，它可以對微流體的流向沿微通道進行定向分割，可以由用戶編程確定微流體在什么時間，在哪些微通道中輸運，實現(xiàn)微流分析。 現(xiàn)有的以玻璃、硅片、PDMS (polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)等為基底材料制作的微流控芯片，其微流開關(guān)主要通過微閥和微泵來實現(xiàn)微流控制，不僅增加了實驗設(shè)備，而且外圍設(shè)備體積較大不利于攜帶。紙基微流器件可克服這些缺點，它通過紙基片的毛細管力實現(xiàn)微流體輸運。為了實現(xiàn)用戶現(xiàn)場可編程紙基微流器件的功能，紙基微流開關(guān)是不可缺少的組成單元。期刊《片上實驗室》2010年對99-2504頁(Lab Chip, 2010, 10，2499 -2504)公開了《基于紙和膠帶的可編程診斷器件》(《Programmable diagnostic devices made from paper and tape》)，該論文公開的可編程微流開關(guān)工作時，用筆尖按住上面的第一紙基微通道并與下面的第二紙基微通道接觸，微流體通過上面的第一紙基微通道流入下面的第二紙基微通道，微流體基于紙毛細管力使其定向流動，再用筆尖按住上面的第三紙基微通道并與下面的第二紙基微通道接觸，微流體便可以從下面的第二紙基微通道流動到上面的第三紙基微通道上，如此反復，用筆尖的按壓作為微流體輸運的開關(guān)特性。這種可編程微流開關(guān)操作簡單，制作成本低，無需外圍氣泵等設(shè)備，因而，便于攜帶。但由于它需要外加機械力來控制開關(guān)的閉合，不利于微流自動分析。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單，且易于編程控制和利于集成化的紙基微流開關(guān)，它由聲表面波來控制開關(guān)功能。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于包括壓電基片，所述的壓電基片的上表面為工作表面，所述的壓電基片的工作表面上設(shè)置有用于激發(fā)聲表面波的叉指換能器，所述的壓電基片的工作表面上且位于所述的叉指換能器激發(fā)的聲表面波的聲傳輸路徑上設(shè)置有疏水層，所述的疏水層上設(shè)置有石蠟微加熱單元，所述的石蠟微加熱單元包括用于容納甘油微流體的PDMS微槽、連接于所述的PDMS微槽的頂部上的PDMS固定片及通過所述的PDMS固定片懸置于所述的PDMS 微槽內(nèi)且用于容納固體石蠟的金屬微池，所述的PDMS微槽具有頂部開口和底部開口，所述的PDMS微槽的底部緊貼連接于所述的疏水層上，所述的PDMS固定片上設(shè)置有與所述的金屬微池的池口部分相配合的通孔，所述的金屬微池的池口部分穿過所述的通孔與所述的 PDMS固定片連接，所述的PDMS固定片上設(shè)置有用于覆蓋所述的金屬微池的池口的薄銅片， 所述的薄銅片上設(shè)置有與所述的金屬微池的池口相連通的微孔，所述的PDMS固定片和所述的薄銅片上共同涂覆有PDMS蓋膜，所述的PDMS蓋膜上支撐有載玻片，所述的載玻片的下表面上設(shè)置有第一紙基微通道和與所述的第一紙基微通道互不接觸的第二紙基微通道，所述的PDMS蓋膜上設(shè)置有塑料薄片，所述的塑料薄片的一端與所述的載玻片連接，所述的塑料薄片的另一端完全覆蓋于所述的微孔上，所述的塑料薄片位于所述的微孔的上方的一端的上表面上設(shè)置有第三紙基微通道，所述的第三紙基微通道位于所述的微孔的上方，所述的金屬微池內(nèi)的固體石蠟未熱脹時所述的第三紙基微通道與所述的第一紙基微通道和所述的第二紙基微通道互不接觸，所述的金屬微池內(nèi)的固體石蠟熱脹后驅(qū)使所述的塑料薄片附帶所述的第三紙基微通道上升時所述的第三紙基微通道分別與所述的第一紙基微通道和所述的第二紙基微通道接觸。
所述的第三紙基微通道的中心與所述的微孔的中心對準。
所述的第一紙基微通道和所述的第二紙基微通道之間的間隔區(qū)域的中心與所述的第三紙基微通道的中心對準。
所述的第一紙基微通道的接觸部分位于所述的第三紙基微通道的第一接觸部分的正上方，所述的第二紙基微通道的接觸部分位于所述的第三紙基微通道的第二接觸部分的正上方。
所述的載玻片的下表面上還設(shè)置有微流體引入紙基微通道，所述的微流體引入紙基微通道與所述的第一紙基微通道連接。
所述的載玻片的下表面的一端通過第一 PDMS墊塊與所述的塑料薄片的一端連接，所述的載玻片的下表面的另一端通過第二 PDMS墊塊與所述的PDMS蓋膜連接。
所述的金屬微池的池口邊緣與所述的PDMS固定片的上表面處于同一水平面上。
所述的PDMS微槽、所述的PDMS固定片、所述的PDMS蓋膜、所述的第一 PDMS墊塊和所述的第二 PDMS墊塊均主要由體積比為(5 12):1的道康寧184的單體和固化劑混合制備而成；所述的金屬微池采用的材料為鋁材料或銅材料。
所述的壓電基片的工作表面上設(shè)置有用于反射所述的叉指換能器激發(fā)的聲表面波的反射柵，所述的叉指換能器連接有信號發(fā)生裝置，所述的信號發(fā)生裝置主要由用于產(chǎn)生RF電信號的信號發(fā)生器和與所述的信號發(fā)生器連接的功率放大器組成，所述的壓電基片的下表面上連接有PCB板，所述的PCB板上設(shè)置有引線腳，所述的叉指換能器包括兩個匯流條，所述的匯流條通過導線與所述的引線腳相連接，所述的引線腳通過導線與所述的功率放大器相連接。
所述的壓電基片的工作表面上對稱設(shè)置有兩個所述的叉指換能器，兩個所述的叉指換能器具有相同的尺寸。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于
1)通過在壓電基片的疏水層上設(shè)置一個石蠟微加熱單元，石蠟微加熱單元包括用于容納甘油微流體的PDMS微槽、連接于PDMS微槽的頂部上的PDMS固定片及通過PDMS固定片懸置于PDMS微槽內(nèi)且用于容納固體石蠟的金屬微池，且PDMS微槽的底部緊貼連接于疏水層上，這樣設(shè)置于壓電基片的工作表面上的叉指換能器激發(fā)的聲表面波對置放于PDMS微槽內(nèi)的甘油微流體進行輻射，使得甘油微流體溫度升高，再經(jīng)導熱性能良好的金屬微池對金屬微池內(nèi)的固體石蠟進行加熱，石蠟遇熱膨脹，使位于薄銅片的微孔的上方的塑料薄片的一端上升，塑料薄片附帶第三紙基微通道上升使第三紙基微通道分別與第一紙基微通道和第二紙基微通道接觸，這種利用石蠟的熱脹冷縮效應(yīng)來控制紙基微流開關(guān)的閉合與斷開的方式，實現(xiàn)了紙基微流開關(guān)的可編程特性，同時極大地拓展了壓電微流控芯片的應(yīng)用范圍。2)本發(fā)明利用聲表面波作為能量源促使石蠟熱脹，石蠟熱脹使得第三紙基微通道分別與第一紙基微通道和第二紙基微通道接觸，從而使得位于第一紙基微通道上的微流體流動到第三紙基微通道上，再從第三紙基微通道流動到第二紙基微通道上，實現(xiàn)了微流體的輸運過程。3)本發(fā)明的紙基微流開關(guān)的結(jié)構(gòu)簡單、成本低、操作簡便，且由于其利用聲表面波來控制開關(guān)的閉合與斷開，利于集成到微流控芯片中；本發(fā)明的PDMS微槽本身具有部分粘性，可直接貼合在疏水層上，易于集成。4)本發(fā)明的紙基微流開關(guān)可應(yīng)用于疾病診斷、藥物篩選、環(huán)境監(jiān)測及食品安全等微流控芯片中。


圖1為本發(fā)明的紙基微流開關(guān)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的紙基微流開關(guān)的局部透視示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。本發(fā)明提出的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，如圖所示，其主要包括信號發(fā)生裝置1和壓電基片2，壓電基片2的上表面為工作表面，壓電基片2的工作表面上采用現(xiàn)有的微電子工藝光刻有兩個用于激發(fā)聲表面波的叉指換能器3和兩個用于反射叉指換能器3激發(fā)的聲表面波以減小RF信號的功率的反射柵4，兩個叉指換能器3具有相同尺寸且位于壓電基片2的工作表面對稱的兩側(cè)邊緣區(qū)域，壓電基片2的工作表面上且位于兩個叉指換能器3激發(fā)的聲表面波的聲傳輸路徑上設(shè)置有疏水層5，即該疏水層5覆蓋了兩個叉指換能器3激發(fā)的聲表面波的聲傳輸路徑，保證了甘油微流體位于聲傳輸路徑上，該疏水層5為在聲傳輸路徑上涂覆一層Teflon AF 1600疏水材料形成。疏水層5上設(shè)置有石蠟微加熱單元6，石蠟微加熱單元6包括用于容納甘油微流體的PDMS (polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)微槽61、連接于PDMS微槽61的頂部上的PDMS 固定片62及通過PDMS固定片62懸置于PDMS微槽61內(nèi)且用于容納固體石蠟的金屬微池63，PDMS微槽61僅具有周壁，即PDMS微槽61設(shè)置有頂部開口和底部開口，PDMS微槽61 的頂部開口和底部開口與PDMS微槽61的內(nèi)部相通，PDMS微槽61的底部緊貼連接于疏水層5上，PDMS微槽61內(nèi)裝有甘油微流體，容納于PDMS微槽61內(nèi)的甘油微流體與疏水層5 接觸，當甘油微流體受到聲表面波的輻射后溫度上升；PDMS固定片62上設(shè)置有與金屬微池 63的池口部分相配合的通孔621，金屬微池63的池口部分穿過通孔621與PDMS固定片62 連接，金屬微池63通過PDMS固定片62懸置于PDMS微槽61內(nèi)，即金屬微池63的底部與疏水層5互不接觸，通過金屬微池63的池口向金屬微池63內(nèi)注入固體石蠟，容納于PDMS微槽61內(nèi)的甘油微流體與金屬微池63的外表面充分接觸，甘油微流體被輻射升溫后產(chǎn)生的熱量經(jīng)金屬微池63傳遞給固體石蠟，從而使固體石蠟遇熱膨脹。PDMS固定片62上設(shè)置有用于覆蓋金屬微池63的池口的薄銅片91，薄銅片91與金屬微池63的池口邊緣之間通過 502膠水粘接，薄銅片91上設(shè)置有與金屬微池63的池口相連通的微孔911，當金屬微池63 內(nèi)的固體石蠟融化膨脹后可從微孔911中溢出；PDMS固定片62和薄銅片91上共同涂覆有 PDMS蓋膜92，PDMS蓋膜92不僅連接了 PDMS固定片62和薄銅片91，封閉了薄銅片91上的微孔911，而且因PDMS蓋膜92所采用的材料特征，其易發(fā)生形變，這樣石蠟遇熱膨脹后會使位于薄銅片91的微孔911上方的部分PDMS蓋膜鼓起；PDMS蓋膜92上支撐有載玻片93， 載玻片93的下表面上設(shè)置有第一紙基微通道94和與第一紙基微通道94互不接觸的第二紙基微通道95，PDMS蓋膜92上設(shè)置有塑料薄片97，塑料薄片97的一端與載玻片93連接， 塑料薄片97的另一端完全覆蓋于微孔911上，塑料薄片97位于微孔911的上方的一端的上表面上設(shè)置有第三紙基微通道96，第三紙基微通道96位于微孔911的上方，金屬微池63 內(nèi)的固體石蠟未熱脹時第三紙基微通道96與第一紙基微通道94和第二紙基微通道95互不接觸，金屬微池63內(nèi)的固體石蠟熱脹后驅(qū)使塑料薄片97附帶第三紙基微通道96上升時第三紙基微通道96分別與第一紙基微通道94和第二紙基微通道95接觸。
在此具體實施例中，信號發(fā)生裝置1主要由用于產(chǎn)生RF(Radic) Frequency，射頻) 電信號的信號發(fā)生器11和與信號發(fā)生器11連接的功率放大器12組成，壓電基片2的下表面上連接有PCB板7，PCB板7上設(shè)置有多個引線腳71，叉指換能器3包括兩個匯流條31， 匯流條31通過導線經(jīng)壓焊或?qū)щ娿y膠等方式與引線腳71相連接，引線腳71通過導線與功率放大器12相連接，信號發(fā)生器11輸出RF電信號，該RF電信號經(jīng)功率放大器12放大后再加載到兩個叉指換能器3上，叉指換能器3在RF電信號的作用下激發(fā)聲表面波。在此， 信號發(fā)生器11和功率放大器12均采用現(xiàn)有技術(shù)。在此，PCB板7也可由其它現(xiàn)有的可以固定導線的基板替代。
在此具體實施例中，壓電基片2可采用機電耦合系數(shù)稍大的壓電基片，基本可取機電耦合系數(shù)大于5. 5%的壓電基片，如128°-YX LiNbO3壓電基片，因為在相同的RF電信號下，設(shè)置于具有較大機電耦合系數(shù)的壓電基片上的叉指換能器能夠產(chǎn)生幅度較大的聲表面波，這樣易于利用幅度較大的聲表面波輻射甘油微流體而使甘油微流體的溫度升的較高、 較快。
在此具體實施例中，疏水層5的厚度應(yīng)設(shè)計的適中，這是因為如果疏水層太厚，則衰減聲表面波太大，如果疏水層太薄，則壓電基片2的表面疏水性不夠好，將導致甘油微流體通過PDMS微槽61與疏水層5之間可能存在的縫隙中滲出，因此可將該疏水層5的厚度控制在1 3μπι范圍內(nèi)。
在此具體實施例中，金屬微池63采用鋁材料或銅材料制成，也可以采用其它導熱性能良好的金屬材料制成，實際設(shè)計過程中可選擇鋁片，不僅導熱性能較好，且價格相對便且。在此具體實施例中，第三紙基微通道96的中心與微孔911的中心對準，第一紙基微通道94和第二紙基微通道95之間的間隔區(qū)域的中心與第三紙基微通道96的中心對準， 第一紙基微通道94的接觸部分941位于第三紙基微通道96的第一接觸部分961的正上方，第二紙基微通道95的接觸部分951位于第三紙基微通道96的第二接觸部分962的正上方，這樣設(shè)計可使紙基微流開關(guān)的開關(guān)特征更好。在此具體實施例中，載玻片93的下表面上還設(shè)置有微流體引入紙基微通道98，微流體引入紙基微通道98與第一紙基微通道94連接，微流體引入紙基微通道98與第二紙基微通道95互不接觸，微流體通過微流體引入紙基微通道98引入。在此具體實施例中，載玻片93的下表面的一端通過第一 PDMS墊塊991與塑料薄片97的一端連接，載玻片93的下表面的另一端通過第二 PDMS墊塊992與PDMS蓋膜92連接。在此具體實施例中，金屬微池63的池口邊緣與PDMS固定片62的上表面處于同一水平面上。在此，金屬微池63與PDMS固定片62的固定方法為倒置金屬微池63于一玻璃微槽中，然后倒入散凈氣泡后且未固化的PDMS聚合物材料，在50°C的恒溫箱中固化1小時后在室溫下放置直至PDMS聚合物固化，拿掉玻璃微槽，移去金屬微池63的池口內(nèi)的固化的 PDMS聚合物。 在此，微流體弓I入紙基微通道98、第一紙基微通道94和第二紙基微通道95均通過雙面膠粘貼在載玻片93的下表面上，第三紙基微通道96通過雙面膠粘貼在塑料薄片97的上表面的一端。在此，可將薄銅片91的厚度設(shè)計為0. 2mm 0. 5mm左右，實際處理過程中可從硬度和材料節(jié)省兩個因素來考慮薄銅片91的厚度。可將薄銅片91上的微孔911的直徑大小設(shè)計為1 3mm左右，第一紙基微通道94和第二紙基微通道95之間的水平直線距離可設(shè)計為2 3mm左右，第一紙基微通道94、第二紙基微通道95與第三紙基微通道96之間的垂直距離可設(shè)計在1. 0 1. 2mm范圍內(nèi)。一般情況下，當薄銅片91上的微孔911的直徑較大時，可將第一紙基微通道94、第二紙基微通道95與第三紙基微通道96之間的垂直距離設(shè)計的較大；當薄銅片91上的微孔911的直徑較小時，可將第一紙基微通道94、第二紙基微通道95與第三紙基微通道96之間的垂直距離設(shè)計的較小，如微孔911的直徑為3mm左右時， 可將第一紙基微通道94、第二紙基微通道95與第三紙基微通道96之間的垂直距離設(shè)計為 1. 2mm左右。在此，可將PDMS蓋膜92的厚度設(shè)計為0. 5mm左右，如果PDMS蓋膜92太薄，則石臘膨脹時容易致使PDMS蓋膜92破裂，如果PDMS蓋膜92太厚，則石臘膨脹時要求膨脹力較大，在膨脹力不足時PDMS蓋膜92不容易實現(xiàn)形變。在此具體實施例中，PDMS微槽61、PDMS固定片62、PDMS蓋膜92、第一 PDMS墊塊 991和第二 PDMS墊塊992均主要由體積比為(5 12) :1的道康寧184的單體和固化劑混合制備而成。制備PDMS微槽61時可采用模塑法，在制備過程中，為能夠使PDMS微槽61的底部能夠較好地緊貼粘在疏水層5上，可適當提高單體和固化劑的體積比比例，從而使得制成的PDMS微槽61具有比較好的柔軟性，不僅能夠提高PDMS微槽61粘貼于疏水層5上的固定力，而且在PDMS微槽61較好地粘貼于疏水層5上時，兩者之間不會存在縫隙，從而有效防止了位于PDMS微槽61內(nèi)的甘油微流體通過縫隙滲到PDMS微槽61外。如果在制備 PDMS微槽61時選取的單體和固化劑的體積比例較小，則可在制成的PDMS微槽61的周壁的底部再涂上一層由具有較高體積比例的單體和固化劑混合而成的PDMS聚合物，并經(jīng)過 80°C恒溫箱固化1小時，這樣，PDMS微槽61的周壁的底部即可比較牢固地與壓電基片粘合。
在實際制備該紙基微流開關(guān)時，可將叉指換能器3設(shè)計在壓電基片2的工作表面靠近側(cè)邊的區(qū)域上，而將疏水層5設(shè)計在壓電基片2的工作表面的中心區(qū)域上，這樣可在壓電基片2的工作表面的四周多設(shè)置幾個叉指換能器，可從多個角度輻射甘油微流體。
權(quán)利要求
1.一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于包括壓電基片，所述的壓電基片的上表面為工作表面，所述的壓電基片的工作表面上設(shè)置有用于激發(fā)聲表面波的叉指換能器，所述的壓電基片的工作表面上且位于所述的叉指換能器激發(fā)的聲表面波的聲傳輸路徑上設(shè)置有疏水層，所述的疏水層上設(shè)置有石蠟微加熱單元，所述的石蠟微加熱單元包括用于容納甘油微流體的PDMS微槽、連接于所述的PDMS微槽的頂部上的PDMS固定片及通過所述的PDMS固定片懸置于所述的PDMS微槽內(nèi)且用于容納固體石蠟的金屬微池，所述的 PDMS微槽具有頂部開口和底部開口，所述的PDMS微槽的底部緊貼連接于所述的疏水層上， 所述的PDMS固定片上設(shè)置有與所述的金屬微池的池口部分相配合的通孔，所述的金屬微池的池口部分穿過所述的通孔與所述的PDMS固定片連接，所述的PDMS固定片上設(shè)置有用于覆蓋所述的金屬微池的池口的薄銅片，所述的薄銅片上設(shè)置有與所述的金屬微池的池口相連通的微孔，所述的PDMS固定片和所述的薄銅片上共同涂覆有PDMS蓋膜，所述的PDMS 蓋膜上支撐有載玻片，所述的載玻片的下表面上設(shè)置有第一紙基微通道和與所述的第一紙基微通道互不接觸的第二紙基微通道，所述的PDMS蓋膜上設(shè)置有塑料薄片，所述的塑料薄片的一端與所述的載玻片連接，所述的塑料薄片的另一端完全覆蓋于所述的微孔上，所述的塑料薄片位于所述的微孔的上方的一端的上表面上設(shè)置有第三紙基微通道，所述的第三紙基微通道位于所述的微孔的上方，所述的金屬微池內(nèi)的固體石蠟未熱脹時所述的第三紙基微通道與所述的第一紙基微通道和所述的第二紙基微通道互不接觸，所述的金屬微池內(nèi)的固體石蠟熱脹后驅(qū)使所述的塑料薄片附帶所述的第三紙基微通道上升時所述的第三紙基微通道分別與所述的第一紙基微通道和所述的第二紙基微通道接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的第三紙基微通道的中心與所述的微孔的中心對準。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的第一紙基微通道和所述的第二紙基微通道之間的間隔區(qū)域的中心與所述的第三紙基微通道的中心對準。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的第一紙基微通道的接觸部分位于所述的第三紙基微通道的第一接觸部分的正上方，所述的第二紙基微通道的接觸部分位于所述的第三紙基微通道的第二接觸部分的正上方。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的載玻片的下表面上還設(shè)置有微流體引入紙基微通道，所述的微流體引入紙基微通道與所述的第一紙基微通道連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的載玻片的下表面的一端通過第一 PDMS墊塊與所述的塑料薄片的一端連接，所述的載玻片的下表面的另一端通過第二 PDMS墊塊與所述的PDMS蓋膜連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的金屬微池的池口邊緣與所述的PDMS固定片的上表面處于同一水平面上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的PDMS微槽、所述的PDMS固定片、所述的PDMS蓋膜、所述的第一 PDMS墊塊和所述的第二 PDMS墊塊均主要由體積比為(5 12) 1的道康寧184的單體和固化劑混合制備而成；所述的金屬微池采用的材料為鋁材料或銅材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的壓電基片的工作表面上設(shè)置有用于反射所述的叉指換能器激發(fā)的聲表面波的反射柵， 所述的叉指換能器連接有信號發(fā)生裝置，所述的信號發(fā)生裝置主要由用于產(chǎn)生RF電信號的信號發(fā)生器和與所述的信號發(fā)生器連接的功率放大器組成，所述的壓電基片的下表面上連接有PCB板，所述的PCB板上設(shè)置有引線腳，所述的叉指換能器包括兩個匯流條，所述的匯流條通過導線與所述的引線腳相連接，所述的引線腳通過導線與所述的功率放大器相連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其特征在于所述的壓電基片的工作表面上對稱設(shè)置有兩個所述的叉指換能器，兩個所述的叉指換能器具有相同的尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種以聲表面波為能量源的紙基微流開關(guān)，其通過在壓電基片的疏水層上設(shè)置一個石蠟微加熱單元，石蠟微加熱單元包括PDMS微槽、連接于PDMS微槽的頂部上的PDMS固定片及懸置于PDMS微槽內(nèi)的金屬微池，且PDMS微槽的底部緊貼連接于疏水層上，這樣壓電基片上的叉指換能器激發(fā)的聲表面波對置放于PDMS微槽內(nèi)的甘油微流體進行輻射，使得甘油微流體溫度升高，再經(jīng)導熱性能良好的金屬微池對其內(nèi)的固體石蠟進行加熱，石蠟遇熱膨脹，使位于薄銅片的微孔的上方的塑料薄片的一端上升，塑料薄片附帶第三紙基微通道上升使第三紙基微通道分別與第一紙基微通道和第二紙基微通道接觸，這種利用石蠟的熱脹冷縮效應(yīng)來控制開關(guān)的閉合與斷開的方式，實現(xiàn)了開關(guān)的可編程特性。
文檔編號H03K17/94GK102510278SQ20111030580
公開日2012年6月20日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者尉一卿, 張悅, 章安良, 胡楚, 韓慶江, 高挺, 黃孝圣, 黃昶 申請人:寧波大學