[发明专利]一种基于毛细管的微通道快速测压装置

说明书

一种基于毛细管的微通道快速测压装置，在其中PDMS微芯片的下壁面，利用软光刻法加工了一个主通道和测压支路，测压支路的一端开口在主通道内需要测量压力的位置，另一端(后端)与毛细管相接，毛细管一端密闭，另一端插入测压支路后端，两者通过玻璃胶密封，玻璃基底的上壁面通过等离子处理后与PDMS微芯片的下壁面相黏合。本发明新颖之处在于设计了一种测量微通道内压力的新方法。微通道的结构可以自行设计，毛细管的长度也可以自行选择以可以满足不同的测量压力范围。

技术领域

本发明针对微流控芯片中的流路压力，本发明属于利用实验装置快速测量微通道内压力技术领域。

背景技术

自20世纪90年代A.Manz提出微全分析系统(μ-TAS)以来，在短短的十几年期间已发展成为当今世界上最前沿的科技领域之一，同时也快速推动了微电子机械系统(MEMS)的发展，迄今为止，微电子机械系统广泛应用于微机械元器件制造、信息、汽车工业、生物医学工程、航空航天、国防军事等多个领域。作为MEMS的一个重要分支,微流控系统以其具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点广泛利用在细胞学、生物化学领域、药学领域、化学合成领域、环境检测及临床诊断等方面。微尺度流动是微流控芯片的基本现象，其中压力、流速等流动参数的控制和测量更是微流控芯片研究的基础，微通道内的压力对微流体的流动特性有着重要影响，相应地能够影响微流控芯片的工作性能，而且准确地实现微流控系统中压力的测量和控制能够更好地描述和理解微尺度条件下流体的流动特性。在工程应用中，微流控芯片内压力的测量和控制可以利用在微型泵阀工作性能的评定、细胞环境的检测、生物制药、化学试剂的传送以及血液动力学等技术领域。

实际上对微流控系统的压力测量和控制迄今为止现有的方法还存在一定的困难，一方面是在微尺度下，微流体的流动特性会产生一种不同于宏观条件下的“尺寸效应”，这将导致传统的压力测量方法和理论模型因其不能准确反映微尺度流路内的流动变化而不再适用于微流控系统中。另一方面，现阶段对微流控系统的压力测量手段都有其自身的一些局限性，现阶段微流控中压力测量的方法大多数是在微流控系统外采用压力传感器比如激光位移传感器、微压电传感器等，但这类方法也存在一定的缺点：1、需要在微流控系统外增加复杂的外部测压装置，实现困难、操作复杂、设备昂贵，响应时间长；2、无法实现测量微流控芯片任意位置的压力；3、传统在芯片外部放置压力传感器的方法由于测量过程中存在一定的压力耗散，导致测量的压力不准确。

发明内容

本发明是为了在不需要外部测压设备的条件下，简单、快速、准确地测量出微通道某一位置的压力大小。本发明目的在于提供了一个在要测压的位置存在一个压力检测支路的主通道，一根一端密闭的毛细管(开口端可以插入压力检测支路中)。首先将主通道用液体充满，当液体不流动时观测并记录毛细管中液柱的位置，此时毛细管内的空气为标准大气压，然后当主通道内的液体产生流动时，毛细管中液柱的液面会上升，观测并记录流动稳定后液面的位置，得到液柱上升的高度差，这种高度差与液体的流动速度有关，能够反映主通道内压力的变化过程，通过测量毛细管内液柱上升的高度差，可以快速准确地得到该位置主通道内压力的大小。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下

一种基于毛细管的微通道快速测压装置，装置所涉及的结构包括主通道2、测压支路3、毛细管4(一端密闭)、玻璃基板5。

在PDMS微流控芯片1的下壁面利用软光刻法加工有一个主通道2和测压支路3，测压支路3的一端开口在主通道2内需要测量压力的位置，另一端(后端)与毛细管4相接，毛细管4一端密闭，另一端插入测压支路后端，两者通过玻璃胶密封，玻璃基底5的上壁面通过等离子处理后与PDMS微流控芯片1的下壁面相黏合。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明新颖之处在于设计了一种测量微通道内压力的新方法。微通道的结构可以自行设计，毛细管的长度也可以自行选择以可以满足不同的测量压力范围。