微流体系统中的微阀

微流体系统中的微阀

微流控系统是指利用微加工技术将生物或化学领域所涉及的各种操作分析功能,

如样品的预处理、混合、反应、分离和检测等集成在一个微芯片上的分析系统。微流控芯片具有微型化、集成化、高效、快速、极微的试剂消耗量和成本低等优点,可广泛应用于生物医学、疾病诊断治疗、环境检测与保护、军事和太空探索

等众多领域,是当前科技发展的前沿和热点。微阀作为微流控系统的关键执行部件,是对芯片通道内流体流动起控制限流作用的器件,其作用是实现流体通道的开、关以及流体流向的切换。它在微流控系统中的作用,相当于二极管在集成电路中

的作用一样,是微流控系统最重要的部件之一。微阀的发展是微流控系统发展水

平的一个重要标志,微阀的研究已成为目前微流控系统研究中最为活跃的一个分支。

微阀可归为两大类：主动微阀和被动微阀。根据驱动原理的不同将主动微阀分为机械微阀、非机械微阀和带有外部驱动系统的微阀三大类。

近年来,微阀的发展十分迅速,基于各种不同设计结构和原理的微阀已相继得到报道,微阀的性能也得到了很大的提高,比如微阀的反向泄漏、死体积、响应时间、生物兼容性及成本等都得到了一定程度的改善,但同时目前微阀的商业化程度仍

不高,仍有很多问题需要解决,主要包括以下2点:常规的微阀器件通常采用玻璃、硅片等材料为基底,利用硅微细加工工艺(比如光刻、刻蚀等)加工而成,对加工设

备和原材料要求高,加工成本较高;目前微阀结构较为复杂,通常为非平面的多层

立体结构,需采用多层硅键合工艺加工而成,工艺繁琐复杂,加工周期较长。更为重要的是这种非平面的微阀结构不易集成于微流控系统中,增加了微流控系统的集

成化难度。因此开展新型微阀的研究,简化微阀的结构和制作工艺,降低成本和集成化难度,对微流控芯片的发展具有重要的意义。