机械驱动微流控芯片的研究现状

机械型驱动微流控芯片一般采用阀门等器件来实现流体控制，如利用压电驱动、静电驱动、热气驱动、电磁驱动、离心力驱动等外力驱动使流体在芯片微通道中流动。机械型驱动微流控芯片结构通常包括驱动单元、泵腔、泵膜，止回阀等。

电磁控驱动微流控芯片是一种简单方便的方法。静电驱动具有低功耗要求以及大规模集成的潜力。

磁驱动材料有磁流体、磁流变液、磁性参杂的弹性材料、电镀铁镍合金软磁材料等，采用磁材料的微流控器件具有驱动力大，滞后时间短，反应灵敏，可控性高，并且在局部微通道灵活操控等优点。

Tice 等人提出一种用于处理水溶液的静电微阀。这种装置由弹性体和碳纳米管构成，不需要气动元件和其他辅助装置。Rahbar提出了一种新的磁制动微流体阀，其驱动元件和阀座采用含有稀土硬磁粉的高磁性复合聚合物（M-CP）。

每个阀门由永久磁化的M-CP 瓣和阀座组成，阀座安装在聚二甲基硅氧烷（PDMS）制成的微流体通道系统上。该阀还可以制成一个阵列，在连续流动条件下能多个微流体通道之间切换流量。

Gholizadeh 等人制备了一种磁驱动微流体阀门，使用的是 1 mm 厚的 PDMS 薄膜，作为在磁体与基板之间活动开关，可通过施加磁场改变 PDMS 薄膜状态，控制流体流动。

气动驱动是一种新型的，系统灵敏，高度可控的的流体操控技术。Thurgood 等人设计了一种球囊泵主动驱动微流体芯片。如图a所示可由手动挤压气球提供压力改变通道流速，可以轻松调节泵的流量。此功能已用于动态更改 T 形通道中平行流的流比或改变液滴生成系统中液滴的大小。并且发现使用双层气球可以将流速增加一倍。

这种驱动泵芯片具有简单性、低成本和多功能性等优点，并允许室外实验，非常适合研究实验室以及便携式原位监测的应用。Lee 等人[31]提出一种新型可手动驱动控制的无源薄膜微混合器。如图 b所示，由真空袋集成提供泵送压力，实现了 10 µL 亚铁离子溶液和 10 µL 亚铁氰化钾溶液可以在 12 s 内混合，并通过分析色相值中的比色信号来量化 10 ppm-1000 ppm 的浓度。这种微流体操控器件具有灵活性，轻巧，可靠和低成本的优越特性。