基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置与方法，包括微流体装置，所述微流体装置包括基板，基板上表面刻有微通道，微通道输入端为双端口、输出端为单端口，在微通道内安装有压阻式微悬桥传感器，液体经两个输入端流入并汇合后经过压阻式微悬桥传感器后从输出端流出；永磁体，所述永磁体放置于微流体装置两侧，用于为压阻式微悬桥传感器提供恒定磁场；信号激励检测电路，所述信号激励检测电路连接压阻式微悬桥传感器，用于测量血液凝血过程中的粘弹力变化。本装置能够在使用较少血液量的情况下对血液样品的粘弹力进行快速准确的测量，满足现今临床凝血检测分析的需求。

【技术实现步骤摘要】
基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置与方法
本专利技术涉及一种用于快速检测血液粘弹力的测量技术，尤其涉及一种基于压阻式微悬桥传感器的微量血液样品的粘弹力测量装置和方法。
技术介绍
凝血即流动的血液变成凝固状态的过程，其实质就是血浆中的可溶性纤维蛋白原变成不可溶的纤维蛋白的过程。凝血功能的检测对术后失血风险的预测、出血原因的判断、指导止血措施实施等都极其重要，尤其是出血量较大的手术如心血管外科手术、产科手术、骨科手术等显得尤为重要。目前凝血检测常用的方法有血小板计数、纤维蛋白原浓度、血栓弹力图仪(TEG)、旋转血栓弹性测定法(ROTEM)、基于电磁传感器的血栓弹力检测等。血小板计数、纤维蛋白原浓度检测时间长，一般要45-60分钟。血栓弹力图仪需要将杯头放入杯身时不容易保持直立，导致探针在插入杯头内时不易对准，不利于上杯操作。上述方法灵敏度低，且每次检测需要的血液量偏多，因此，已难以满足现今临床凝血检测分析的需求。
技术实现思路
为解决目前技术的不足，本专利技术结合现有技术，从实际应用出发，提供一种基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置与方法，能够在使用较少血液量的情况下对血液样品的粘弹力进行快速准确的测量，满足现今临床凝血检测分析的需求。本专利技术的技术方案如下：基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，包括：微流体装置，所述微流体装置包括基板，基板上表面刻有微通道，微通道输入端为双端口、输出端为单端口，在微通道内安装有压阻式微悬桥传感器，液体经两个输入端流入并汇合后经过压阻式微悬桥传感器后从输出端流出；永磁体，所述永磁体放置于微流体装置两侧，用于为压阻式微悬桥传感器提供恒定磁场；信号激励检测电路，所述信号激励检测电路连接压阻式微悬桥传感器，用于测量血液凝血过程中的粘弹力变化。所述压阻式微悬桥传感器包括硅基底，硅基底两端均设置开口朝向外侧的U字型压阻传感和具有独立通道的通电导线，压阻传感的两端头、通电导线的两端头均连接沉积在硅基底上的焊盘。所述硅基底呈工字型，硅基底两端设置支撑座，硅基底最上层沉积二氧化硅。所述微通道方向与压阻式微悬桥传感器悬桥方向垂直，所述永磁体磁力线方向垂直于微通道方向。所述压阻式微悬桥传感器尺寸范围为微悬桥长：200～300μm，宽：20～30μm，厚：1～5μm，压阻式微悬桥感器两端的硅基底支撑座高度高于中间的硅基底厚度，微通道在压阻式微悬桥传感器部位宽为200～300μm，深度5～50μm，其余部位宽为1～200μm，深度5～50μm，长为1～10cm。所述信号激励检测电路包括信号发生器、惠斯顿电桥、差分放大器、乘法器、低通滤器、模数转换、微控制器，其中所述微控制器与信号发生器相连，由微控制器控制信号发生器产生正弦和余弦信号，信号发生器将产生的正弦激励信号源接入压阻式微悬桥传感器通电导线所对应的焊盘。所述惠斯顿电桥由两个固定电阻和压阻式微悬桥传感器两端的两个压阻传感组成，惠斯顿电桥两臂输出电压接入差分放大器输入端，差分放大器放大倍数由外部电阻控制，差分放大器的输出接入两个乘法器，信号发生器输出的正弦、余弦信号分别接入两个乘法器，两个乘法器输出信号通过低通滤波和模数转换后，送入微控制器进行处理，获得幅值和相位，并得出血液凝血过程中的粘弹力。所述微流体装置的基板分为上层基板和下层基板，下层基板为玻璃材质，上层基板为聚二甲基硅氧烷材质并刻有微通道，上层基板通过离子轰击后和下层基板溅合在一起。所述微通道的输入端和输出端为孔径相同的圆柱型孔，并分别连接硅胶软管，两个输入端的硅胶软管连接微量进样注射器，输出端的硅胶软管连接废液收集容器。一种使用所述基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置的测量方法，包括如下步骤：步骤1、将测量装置放入温控箱，对温控箱的温度进行预热，达到检测需要的温度值；步骤2、对血液样品和凝血激活试剂进行预热达到测试温度后，分别吸入到微量进样注射器内，血液样品和凝血激活试剂的量为1～10ul；步骤3、用注射泵推进微量进样注射器将血液样品和凝血激活试剂同时注入至微通道，血液样品和凝血激活试剂推进到压阻式微悬桥传感器所在位置时注射泵停止推进；步骤4、随着血液样品被激活试剂激活，血液粘弹力发生变化，压阻式微悬桥传感器谐振特性发生变化，导致信号激励检测电路检测出的电压幅值和相位发生变化，通过测得的电压值和相位，得到血液粘弹力的变化。本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用压阻式微悬桥传感器作为主测元件进行血液粘弹力的测量，压阻式微悬桥传感器和微通道模板可采用MEMS加工技术制造，批量成本低廉，同时可将传感器做的很小，在微通道中实现检测时，只需要微量的血液即可完成测试，最少只需要1ul，可广泛用于血液粘弹力检测的相关领域。2、本专利技术采用的压阻式微悬桥传感器采用MEMS加工时能够保证传感器具有较好的一致性，保证了检测精度，同时，微悬桥结构保证了检测的高灵敏度。3、本专利技术检测过程中，微量凝固时间短，适合快速检测。4、本专利技术可采用多个压阻式微悬桥传感器”+“微流体装置”实现阵列式的检测，从而可实现不同试剂的同步检测，进一步提高检测效率。附图说明附图1为压阻式微悬桥传感器示意图。附图2为压阻式微悬桥传感器正截面示意图。附图3为基于压阻式微悬桥传感器微量血液样品的粘弹力测量装置示意图。附图4为信号激励检测电路框图。附图5为微量血液样品粘弹力测试过程中输出电压变化曲线图。附图6为微量血液样品粘弹力测试过程中输出相位变化曲线图。附图中所示标号：1传感器二氧化硅表面2传感器硅基底21、22传感器硅基底支撑座31、32传感器通电导线41、42U字型压阻传感5传感器悬桥A1+、A1-、A2+、A2-、B1+、B1-、B2+、B2-焊盘6传感器通电导线正截面7压阻传感正截面8微流体装置81微通道82压阻式微悬桥传感器831、832压阻式微悬桥传感器引出导线84上层PDMS(聚二甲基硅氧烷)基板85下层玻璃基板861、862微通道入孔863微通道出孔871、872、873硅胶软管881、882注入泵8810、8820微量进样注射器89废液收集容器9永磁体91永磁体N极92永磁体S极93永磁体N极指向S极的磁力线10信号激励检测电路具体实施方式结合附图和具体实施例，对本专利技术作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。如图1、2所示，为本专利技术中所使用的压阻式微悬桥传感器82结构示意图。其中，压阻式微悬桥传感器82的基底为工字型的硅基底2，硅基底2上沉积有独立通道的通电导线31、32和U字型压阻传感41、42，通电导线31、32的材料为铝(Al)。在压阻式微悬桥传感器82两端分别有相同的通电导线31和32，压阻传感41和42。通电导线31、通电导线32分别和硅基底上沉积的铝焊盘A1+和A1-、A2+和A2-相连。U字型压阻传感41、42分别与硅基底上沉积的铝焊盘B1+和B1-、B2+和B2-相连。压阻式微悬桥传感器82最上层沉积二氧化硅1。压阻式微悬桥传感器82，其尺寸范围：微悬桥长：200～300μm，宽：20～30μm，厚：1～5μm。压阻式微悬桥感本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，其特征在于：包括微流体装置，所述微流体装置包括基板，基板上表面刻有微通道，微通道输入端为双端口、输出端为单端口，在微通道内安装有压阻式微悬桥传感器，液体经两个输入端流入并汇合后经过压阻式微悬桥传感器后从输出端流出；永磁体，所述永磁体放置于微流体装置两侧，用于为压阻式微悬桥传感器提供恒定磁场；信号激励检测电路，所述信号激励检测电路连接压阻式微悬桥传感器，用于测量血液凝血过程中的粘弹力变化。

【技术特征摘要】
1.基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，其特征在于：包括微流体装置，所述微流体装置包括基板，基板上表面刻有微通道，微通道输入端为双端口、输出端为单端口，在微通道内安装有压阻式微悬桥传感器，液体经两个输入端流入并汇合后经过压阻式微悬桥传感器后从输出端流出；永磁体，所述永磁体放置于微流体装置两侧，用于为压阻式微悬桥传感器提供恒定磁场；信号激励检测电路，所述信号激励检测电路连接压阻式微悬桥传感器，用于测量血液凝血过程中的粘弹力变化。2.如权利要求1所述的基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，其特征在于：所述压阻式微悬桥传感器包括硅基底，硅基底两端均设置开口朝向外侧的U字型压阻传感和具有独立通道的通电导线，压阻传感的两端头、通电导线的两端头均连接沉积在硅基底上的焊盘。3.如权利要求2所述的基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，其特征在于：所述硅基底呈工字型，硅基底两端设置支撑座，硅基底最上层沉积二氧化硅。4.如权利要求3所述的基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，其特征在于：所述微通道方向与压阻式微悬桥传感器悬桥方向垂直，所述永磁体磁力线方向垂直于微通道方向。5.如权利要求4所述的基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，其特征在于：所述压阻式微悬桥传感器尺寸范围为，微悬桥长：200～300μm，宽：20～30μm，厚：1～5μm，压阻式微悬桥感器两端的硅基底支撑座高度高于中间的硅基底厚度，微通道在压阻式微悬桥传感器部位宽为200～300μm，深度5～50μm，其余部位宽为1～200μm，深度5～50μm，长为1～10cm。6.如权利要求2所述的基于压阻式微悬桥传感器的血液粘弹力测量装置，其特征在于：所述信号激励检测电路包括信号发生器、惠斯顿电桥、差分放大器、乘法器、低通滤器、模数转换、微控制器，其中所述微控制器与信号发生器相连，由微控制器控制信号发生器产生正弦和余...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈希，刘洋，王晖，陈赵江，张筱燕，丁宇，
申请(专利权)人：浙江师范大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33