本發明涉及一種基于動態涂層的電滲微泵系統，該電滲微泵系統包括微流控芯片和凝膠，所述微流控芯片設有一條泵體通道，所述泵體通道的一端由所述凝膠填充，所述泵體通道內充滿緩沖液，所述緩沖液中含有表面活性劑。本發明還涉及所述電滲微泵系統在色譜分離和/或電泳分離中的應用。所述電滲微泵系統具有制作簡單、不受芯片材質的影響、易精確操控、不易受環境影響的優點。

技術領域

本發明屬于微流控技術領域，具體涉及一種基于動態涂層的電滲微泵系統及其應用。

背景技術

微流控技術(Microfluidics)，又稱為芯片實驗室(Lab-on-a-chip)，是一種利用數十到數百微米尺度下的微通道及微結構來處理和操控微量流體的方法。借助微尺度環境中獨特的流體性質，在芯片中實現的分析檢測不僅具備快速、便攜、樣品和溶劑消耗量小等優點，還易于多步驟多功能的集成，在化學、生物、醫學等領域中顯現出巨大的應用潛力。

壓力驅動流體是微流控技術中最常用的流體操控方式之一。通過精確可控的泵系統，壓力驅動流可以實現微通道中的樣品的運輸、富集和分離。以注射泵和蠕動泵為代表的芯片外置泵可以通過接口或轉換閥與芯片上的微流控通道連接從而產生壓力驅動流。然而，一方面，這類泵與芯片的接口處存在巨大的死體積，無法對微通道中的流體進行動態控制；另一方面，外加的接口結構也很容易出現漏液問題。

在芯片上構建內置泵不僅可以避免接口問題，也可以提高流體在微通道中的泵送效率。芯片內置泵常利用電動、機械、熱氣動和電化學等原理設計制作。其中，電動控制型微泵又因易加工、泵送流體速度穩定且精確可控而受到廣泛關注。在設計電動控制微泵時，通常采用在微通道中引入電滲流速差的方法。由于微通道中的流體體積守恒，所以這種電滲流速差將自動產生壓力驅動流來維持流量平衡。這種電滲流速差可以通過微通道表面特性差異或微通道中電通量的差異來實現。但是，在微小的通道中進行壁修飾或構建微結構改變電通量都增加了微泵的加工難度或局限了適用的芯片材質，且在微泵的使用中易受電場或樣品的干擾，限制了電滲微泵的應用。因此，有需要開發出制作簡單、易精確操控、不易受環境影響的電滲微泵系統。

發明內容

本發明針對現有電滲微泵加工難度大、芯片材料受限、易受環境干擾等不足，提供一種基于動態涂層的電滲微泵系統，該電滲微泵系統制作簡單、不受芯片材質的影響、易精確操控、不易受環境影響。

本發明采取的技術方案如下：

一種基于動態涂層的電滲微泵系統，包括微流控芯片和凝膠，所述微流控芯片設有一條泵體通道，所述泵體通道的一端由所述凝膠填充，所述泵體通道內充滿緩沖液，所述緩沖液中含有表面活性劑。

本發明所述電滲微泵系統中，在泵體通道的一端填充凝膠，并且在泵體通道內灌注含有表面活性劑的緩沖液從而在通道的壁上形成動態涂層，所述緩沖液在電場作用下可形成定向的電滲流，而所述電滲流在泵體通道和凝膠中存在速度差，從而在泵體通道內部與凝膠交界面上自動產生壓力逆流，以實現微泵的功能。

本發明提供的基于動態涂層的電滲微泵系統，可在10-3000V的驅動電壓下實現0.1-12mm/s的流速精確控制，還可通過設置外接通道與其他微流控功能單元集成，而且制作和操控簡單，不受微流控芯片材質的影響，拓展了電滲泵在聚合物芯片中的應用。

本發明所述的基于動態涂層的電滲微泵系統可在芯片色譜和提高芯片電泳分離中得到良好應用。

具體地，所述凝膠為聚丙烯酰胺凝膠或瓊脂糖凝膠。

具體地，所述緩沖液是由硼砂溶液、磷酸溶液、Tris-HCl緩沖液中的任意一種與表面活性劑配制而成；所述表面活性劑為陽離子表面活性劑、中性聚合物或陰離子表面活性劑。