微流体芯片中流体驱动原理及不同模量PDMS膜的应用

杭州圭臬新材在30多年的有机硅研发经验基础上，针对生物芯片微流控行业专门开发定制微流控芯片键合盖片、高弹性低模量PDMS薄膜（微流体芯片的微泵、微阀用弹性薄膜）等一系列微流控芯片用PDMS材料。

微流控生物芯片技术在我国已经有较为深层的研发经验，今天我们大致介绍下微流控芯片中的一个核心技术-微流体的驱动技术。在生物芯片中，微流体的驱动方式一般为两种，一类是机械驱动如：气动微泵、压电微泵、往复式微泵等各种微泵驱动和离心力微泵，主要是利用自身机械部件的运动来达到驱动液体的目的；另一类就是非机械驱动方式，包括电渗驱动、重力驱动等，是器件本身没有活动的机械部件。

今天我们主要介绍的几种方式是采用低模量有机硅PDMS精密薄膜制备材料开发的几种驱动方式。

一、有机硅PDMS精密薄膜的气动微泵

PDMS气动微泵芯片是由纯的PDMS材料制备的一种低模量的有机硅薄膜材料组成，微泵部件是由多个气动的微阀组成的。大致如下图所示：

如上图所示，纵向一条液体通道是微流控芯片中的进样通道，而横向三个是有PDMS薄膜组成的三个薄膜微阀。在常规下薄膜微阀是敞开的，当施加动力时，超低模量的PDMS薄膜在驱动气压下会发生形变，堵塞流体通道；当撤销压力时，超低模量的PDMS薄膜会因自身高回弹性而恢复原状，液体通道畅通。当这三个薄膜微阀按照一定的顺序的开启、闭合动作比那能够实现微通道中液流的驱动。

目前通过弹性体膜驱动微流道中液体的动力提供方式有很多，目前最多的是压电驱动和气路驱动。压电驱动方式适合采用KYQ型号弹性体PDMS膜，而气路驱动需要更大的延展率及低模量，则应选用KRR型号薄膜。

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