離心式微流控芯片(centrifugal microfluidic chip)系統(tǒng)是指以微機(jī)電加工技術(shù)為依托,將化學(xué)分析的采樣、預(yù)處理、衍化、混合及檢測(cè)等過(guò)程中涉及的閥、流動(dòng)管道、混合反應(yīng)器、加熱器、分離裝置、檢測(cè)器等部件微型化,集成到CD形狀的芯片上,以離心力為液流驅(qū)動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)對(duì)液流檢測(cè)分析的微流控體系。當(dāng)這個(gè)微流控系統(tǒng)與溫度控制、檢測(cè)以及正在發(fā)展的信息存取和處理組合起來(lái)時(shí),就會(huì)形成能夠運(yùn)行各種綜合分析功能的系統(tǒng)。

在離心式CD微流控芯片中,微通道沿著圓盤的徑向分布,這與離心力的作用方向(徑向向外)一致。如圖1.2所示,流體被預(yù)先裝在靠近圓盤中心的儲(chǔ)液池中,當(dāng)圓盤由馬達(dá)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí),流體就在離心力的作用下沿著微通道網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)離圓心轉(zhuǎn)向邊緣的方向運(yùn)動(dòng)。因高聚物一般都是表面憎水的,通道內(nèi)的毛細(xì)作用力幾乎為零,離心力Pc作為流體流動(dòng)的唯一驅(qū)動(dòng)力。單位離心驅(qū)動(dòng)力dPc。有式中:p為液體密度,。w為芯片旋轉(zhuǎn)的角速度,r為液體到圓心的距離。

特點(diǎn)

該體系動(dòng)力部分只需要一個(gè)普通的馬達(dá),功率消耗低,要求空間小;令對(duì)流體的物理化學(xué)性質(zhì)不敏感,可以用于驅(qū)動(dòng)血液,尿液以及一些有機(jī)溶劑等生物流體。它不僅可以驅(qū)動(dòng)液體,也可以驅(qū)動(dòng)氣體,因而使用范圍廣;令適用于驅(qū)動(dòng)不同尺寸范圍的管道中的流體(已經(jīng)成功的實(shí)現(xiàn)在50一500um的直徑范圍內(nèi)的通道內(nèi)驅(qū)動(dòng)液流),這特點(diǎn)就意味著可獲得的流速范圍大,調(diào)節(jié)方便。就目前的發(fā)展水平來(lái)說(shuō),離心力驅(qū)動(dòng)可以得到5nL/S一0.1mL/S范圍內(nèi)的流速,要比其他幾種驅(qū)動(dòng)技術(shù)流速的調(diào)節(jié)范圍都大,通過(guò)改變馬達(dá)的轉(zhuǎn)速就可以調(diào)節(jié)流速的大小,調(diào)節(jié)起來(lái)很方便;令離心式芯片的多重平行分析單元可以在線檢測(cè)多份樣品。