一种基于PDMS正压驱动的粘度测试微流控芯片及制作方法技术

一种基于PDMS正压驱动的粘度测试微流控芯片及制作方法属于微流控领域。本发明专利技术将待测液体与一种已知粘度的标准液体对比来间接测量其粘度。将PDMS正压气源通过密封性软管与微流控芯片进气口相连，从而进行正压放气驱动两种液体分别在微流道内的流动，利用PDMS正压驱动液体在微流道内流动，将待测液体与已知粘度的标准样液对比，来间接测量其粘度，具体为利用刻度尺测量在相同时间内两种液体在微流道中所流过的长度，根据标准样液和待测液体流过的长度，计算出待测液体的粘度。本发明专利技术试剂消耗量少，体积小，方便携带，测试时间相对较短。成本低，可重复利用。PDMS相对便宜，PDMS正压驱动气源使用之后可再次进行打气并封装以便下次测量使用。

A microfluidic chip based on PDMS positive pressure driven viscosity test and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种基于PDMS正压驱动的粘度测试微流控芯片及制作方法
本专利技术涉及一种用于粘度测试的微流控芯片及制作方法，具体涉及一种利用PDMS溶气特性实现正压驱动的粘度测试微流控芯片，属于微流控

技术介绍
粘度是表示流体流动或具有流动趋势时抵抗其不可逆变形的能力，是衡量流体内部流动阻力大小的一个物理量。对粘度的监测在许多基础工业研究和医学中是必不可少的一项工作。在食品和药品制造行业，对粘度的测量是检验产品质量的关键因素。在医学诊断方面，异常血浆粘度往往与糖尿病、高血压等疾病有关。其他体液的粘度，如滑膜液和尿液也是预测某些疾病的因素。目前测量流体粘度的方法主要有旋转法、振动法及落球法等等。用这些粘度计进行粘度测量时需要消耗大量的试剂，测试时间也相对较长。而且所需的硬件设备较多，结构复杂，价格昂贵。精度越高的粘度计往往设备也更庞大，操作也越复杂。针对这些问题国内外很多学者进行研究，提出了一些基于微流控技术的粘度测试方法。例如：ZuoyanHan等人在2007年设计了一种基于PDMS溶气特性的负压驱动粘度测试微流控芯片(APDMSviscometerformicroliterNewtonianfluid[J].JournalofMicromechanics&Microengineering,2007,17(9):1828.)。XTang等人在2011年进一步优化了负压驱动粘度测量微流控芯片(APDMSviscometerforassayingendoglucanaseactivity.[J].Analyst,2011,136(6):1222.)。然而这种装置对测试的时间有较为苛刻的要求，需要PDMS负压驱动源准备好之后立即进行测试，存在不便于存放、驱动力小等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于利用微流控芯片试剂消耗量小、测试时间短、体积小以及操作简单等优点。将微流控芯片与PDMS正压驱动气源结合起来，提出一种基于PDMS正压驱动的粘度测试微流控芯片。其工作原理为：利用PDMS正压驱动液体在微流道内流动，将待测液体与一种已知粘度的标准样液对比，来间接测量其粘度，具体为利用刻度尺测量在相同时间内两种液体在微流道中所流过的长度，根据标准样液和待测液体流过的长度，可以计算出待测液体的粘度。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：PDMS正压驱动的粘度测试微流控芯片，包括微流控上芯片1、玻璃基底11与PDMS正压驱动气源16；其中，微流控上芯片1包括待标准进液口13、待测液进液口17、标准液出液口12、待测液出液口18、进气口14、待测液贮存微腔体8、标准液贮存微腔体3、待测液废液贮存微腔体6、标准液废液贮存微腔体5、气体引入微腔体10以及气体引入微流道I2、标准液微流道4、待测液微流道7、气体引入微流道II9、刻度尺I30、刻度尺II33；所述标准液进液口13、待测液进液口17、标准液出液口12、待测液出液口18与进气口14贯穿微流控上芯片1；所述标准液贮存微腔体3、待测液贮存微腔体8，为微流控上芯片1上的圆形腔体结构，其分别与标准液进液口13、待测液进液口17相连通，分别通过标准液微流道4及待测液微流道7与标准液废液贮存微腔体5及待测液废液贮存微腔体6相连通；所述标准液废液贮存微腔体5及待测液废液贮存微腔体6，为微流控上芯片1上的圆形腔体结构，其分别与标准液出液口12及待测液出液口18相连通，分别通过标准液微流道4及待测液微流道7与标准液贮存微腔体3及待测液贮存微腔体8相连通；所述气体引入微腔体10，为微流控上芯片1上的一腔体结构，其与进气口14相连通，通过气体引入微流道I2及气体引入微流道II9分别与标准液贮存微腔体3及待测液贮存微腔体8相连通；所述标准液微流道4通过标准液贮存微腔体3与标准液进液口13相连，通过标准液废液贮存微腔体5与标准液出液口12相连；所述待测液微流道7通过待测液贮存微腔体8与待测液进液口17相连，通过待测液废液贮存微腔体6与待测液出液口18相连；所述气体引入微流道I2连接标准液贮存微腔体3与气体引入微腔体10；所述气体引入微流道II9通过待测液贮存微腔体8与气体引入微腔体10；所述标准液进液口13及待测液进液口17、标准液出液口12及待测液出液口18与进气口14均为圆形孔；所述刻度尺I30沿待测液微流道7布置在微流控上芯片1表面，在待测液废液贮存微腔体6及待测液贮存微腔体8之间；所述刻度尺II33沿标准液微流道4布置在微流控上芯片1表面，在标准液贮存微腔体3及标准液废液贮存微腔体5之间；所述标准液贮存微腔体3及待测液贮存微腔体8，直径相等，取值为300μm-2000μm，深度相等，取值为20μm-200μm；所述标准液废液贮存微腔体5及待测液废液贮存微腔体6，直径相等，取值为300μm-2000μm，深度相等，取值为20μm-200μm；所述气体引入微腔体10长度取值为0.5cm-2cm，宽度取值为0.5cm-1cm，深度取值为20μm-200μm；所述气体引入微流道I2及气体引入微流道II9，两沟道深度相等取值相等，取值为20μm-200μm，两沟道宽度相等取值相等，取值为50μm-200μm，两沟道长度相等取值相等，取值为0.5cm-2cm；所述标准液微流道4及待测液微流道7，两沟道深度相等，取值为20μm-200μm，两沟道宽度相等，取值为20μm-200μm，两沟道深度相等取值相等，取值为50μm-200μm两沟道长度相等取值相等，取值为5cm-15cm；所述标准液贮存微腔体3及待测液贮存微腔体8，其内部均填充液体，分别为粘度已知的标准液体与待测液体，并充满整个标准液贮存微腔体3及待测液贮存微腔体8；所述PDMS正压驱动气源16，包括密封瓶27、内部流道29、PDMS26、带孔密封塞32；所述密封瓶27，体积取值为3ml-15ml；所述内部流道29，为圆形流道，取值为0.3mm-2mm，高度为贯穿PDMS26；所述PDMS正压驱动气源16与微流控芯片1通过密封性软管15相连，其中密封性软管管径取值为0.5mm-2mm。本专利技术基于PDMS正压驱动粘度测试的微流控芯片工作原理，如附图5，具体如下：将待测液体与一种已知粘度的标准液体对比来间接测量其粘度。将PDMS正压气源密封盖31打开，通过密封性软管15与微流控芯片进气口14相连，从而进行正压放气驱动两种液体分别在微流道内的流动，利用PDMS正压驱动液体在微流道内流动，将待测液体与一种已知粘度的标准样液对比，来间接测量其粘度，具体为利用刻度尺测量在相同时间内两种液体在微流道中所流过的长度，根据标准样液和待测液体流过的长度，可以计算出待测液体的粘度。本专利技术可以获得如下有益效果和特点：1)试剂消耗量少，体积小，方便携带，测试时间相对较短。2)成本低，可重复利用。PDMS相对便宜，PDMS正压驱动气源使用之后可再次进行打气并封装以便下次测量使用；3)使用方便，操作较为简单。对PDMS进行打气并密封处理后可贮存数月左右且使用时仅打开密封瓶直接通过密封性软管与微流控芯片相连即可。附图说明图1：本专利技术整体外观视图；图2：本专利技术微流控芯片分解视图；图3：本专利技术微流控上芯片外观图；图4：本专利技术微流控上芯片微流道结构图；图5：本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于PDMS正压驱动的粘度测试微流控芯片，其特征在于：包括微流控上芯片、玻璃基底与PDMS正压驱动气源；其中，微流控上芯片包括待标准进液口、待测液进液口、标准液出液口、待测液出液口、进气口、待测液贮存微腔体、标准液贮存微腔体、待测液废液贮存微腔体、标准液废液贮存微腔体、气体引入微腔体以及气体引入微流道I、标准液微流道、待测液微流道、气体引入微流道II、刻度尺I、刻度尺II；所述标准液进液口、待测液进液口、标准液出液口、待测液出液口与进气口贯穿微流控上芯片；所述标准液贮存微腔体、待测液贮存微腔体，其分别与标准液进液口、待测液进液口相连通，分别通过标准液微流道及待测液微流道与标准液废液贮存微腔体及待测液废液贮存微腔体相连通；所述标准液废液贮存微腔体及待测液废液贮存微腔体，其分别与标准液出液口及待测液出液口相连通，分别通过标准液微流道及待测液微流道与标准液贮存微腔体及待测液贮存微腔体相连通；所述气体引入微腔体，为微流控上芯片上的一腔体结构，其与进气口相连通，通过气体引入微流道I及气体引入微流道II分别与标准液贮存微腔体及待测液贮存微腔体相连通；所述标准液微流道通过标准液贮存微腔体与标准液进液口相连，通过标准液废液贮存微腔体与标准液出液口相连；所述待测液微流道通过待测液贮存微腔体与待测液进液口相连，通过待测液废液贮存微腔体与待测液出液口相连；所述气体引入微流道I连接标准液贮存微腔体与气体引入微腔体；所述气体引入微流道II通过待测液贮存微腔体与气体引入微腔体；所述刻度尺I沿待测液微流道布置在微流控上芯片表面，在待测液废液贮存微腔体及待测液贮存微腔体之间；所述刻度尺II沿标准液微流道布置在微流控上芯片表面，在标准液贮存微腔体及标准液废液贮存微腔体之间；所述标准液贮存微腔体及待测液贮存微腔体，直径相等，取值为300μm‑2000μm，深度相等，取值为20μm‑200μm；所述标准液废液贮存微腔体及待测液废液贮存微腔体，直径相等，取值为300μm‑2000μm，深度相等，取值为20μm‑200μm；所述气体引入微腔体长度取值为0.5cm‑2cm，宽度取值为0.5cm‑1cm，深度取值为20μm‑200μm；所述气体引入微流道I及气体引入微流道II，两沟道深度相等，取值为20μm‑200μm，两沟道宽度相等，取值为50μm‑200μm，两沟道长度相等，取值为0.5cm‑2cm；所述标准液微流道及待测液微流道，两沟道深度相等，取值为20μm‑200μm，两沟道宽度相等，取值为20μm‑200μm，两沟道深度相等，取值为50μm‑200μm两沟道长度相等，取值为5cm‑15cm；所述标准液贮存微腔体及待测液贮存微腔体，其内部均填充液体，分别为粘度已知的标准液体与待测液体，并充满整个标准液贮存微腔体及待测液贮存微腔体；所述PDMS正压驱动气源，包括密封瓶、内部流道、PDMS和带孔密封塞；所述PDMS正压驱动气源与微流控芯片通过密封性软管相连。...

【技术特征摘要】
1.一种基于PDMS正压驱动的粘度测试微流控芯片，其特征在于：包括微流控上芯片、玻璃基底与PDMS正压驱动气源；其中，微流控上芯片包括待标准进液口、待测液进液口、标准液出液口、待测液出液口、进气口、待测液贮存微腔体、标准液贮存微腔体、待测液废液贮存微腔体、标准液废液贮存微腔体、气体引入微腔体以及气体引入微流道I、标准液微流道、待测液微流道、气体引入微流道II、刻度尺I、刻度尺II；所述标准液进液口、待测液进液口、标准液出液口、待测液出液口与进气口贯穿微流控上芯片；所述标准液贮存微腔体、待测液贮存微腔体，其分别与标准液进液口、待测液进液口相连通，分别通过标准液微流道及待测液微流道与标准液废液贮存微腔体及待测液废液贮存微腔体相连通；所述标准液废液贮存微腔体及待测液废液贮存微腔体，其分别与标准液出液口及待测液出液口相连通，分别通过标准液微流道及待测液微流道与标准液贮存微腔体及待测液贮存微腔体相连通；所述气体引入微腔体，为微流控上芯片上的一腔体结构，其与进气口相连通，通过气体引入微流道I及气体引入微流道II分别与标准液贮存微腔体及待测液贮存微腔体相连通；所述标准液微流道通过标准液贮存微腔体与标准液进液口相连，通过标准液废液贮存微腔体与标准液出液口相连；所述待测液微流道通过待测液贮存微腔体与待测液进液口相连，通过待测液废液贮存微腔体与待测液出液口相连；所述气体引入微流道I连接标准液贮存微腔体与气体引入微腔体；所述气体引入微流道II通过待测液贮存微腔体与气体引入微腔体；所述刻度尺I沿待测液微流道布置在微流控上芯片表面，在待测液废液贮存微腔体及待测液贮存微腔体之间；所述刻度尺II沿标准液微流道布置在微流控...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘本东，李默涵，田宝华，杨旭，杨佳慧，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11