电阻式微流体压力传感器制造技术

本发明专利技术涉及微流体压力检测技术领域，公开了一种电阻式微流体压力传感器，包括：流体层；柔性薄膜层设置在流体层的上端面，在柔性薄膜层上构造有开口朝下且向柔性薄膜层的上方凸起的微流体压力感应腔；电极层设置在柔性薄膜层的上端面，在电极层上构造有开口朝下且向电极层的上方凸起的压力感应液态电极腔，微流体压力感应腔设置在压力感应液态电极腔内，在微流体压力感应腔和压力感应液态电极腔之间构造有缓存腔室；以及微小电阻信号测量结构，其通过导线分别与液态电极流道入口和液态电极流道出口连接。该电阻式微流体压力传感器具有流体压力检测的分辨率和灵敏度较高以及微流体压力传感器的制作成本低和难度小的优点。

Resistance microfluidic pressure sensor

【技术实现步骤摘要】
电阻式微流体压力传感器
本专利技术涉及微流体压力检测
，特别是涉及一种电阻式微流体压力传感器。
技术介绍
近几年来，微流体设备凭借其体积小、通量大、耗能少、造价低等优势，在药物分析、化学合成、生物检测以及细胞培养等领域体现出了独特的作用和巨大的潜力，微流体研究也成为推动芯片实验室发展的关键技术。对流体机械来讲，压力是最重要的流体参数之一。许多微流体系统将压力作为驱动力，精确的控制压力是实现设备功能的重要条件，微流体芯片在生物血压、眼压等生理特征的测量方面有着得天独厚的优势，有效的压力检测方式有助于植入式医疗设备和穿戴式医疗设备的研究发展。在微系统当中，即便是微小的压力变化，也会对流体流动情况和流道的应变力产生明显的影响，进而使整个微系统的实验产物或分析结果发生改变，由此，便需要对微流体压力传感器的反应时间、分辨率和准确度提出较高的要求。常见的微流体压力传感器和压力感应部件往往由压电材料、压阻材料或者复合材料等制作而成，利用这些材料制作压力感应部件通常存在成本高、制作难度大且不易于集成等问题，并且这些材料对于微流体中细微的压力变化和分辨率都很低，难以满足在微流体压力检测方面具有较高的分辨率和较短的反应时间的要求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的是提供一种电阻式微流体压力传感器，以至少解决现有技术中的流体压力检测的分辨率和灵敏度较低以及微流体压力传感器的制作成本高和难度大的技术问题之一。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种电阻式微流体压力传感器，包括：流体层，在所述流体层上构造有被测流体引流微流道；柔性薄膜层，设置在所述流体层的上端面，在所述柔性薄膜层上构造有开口朝下且向所述柔性薄膜层的上方凸起的微流体压力感应腔，所述被测流体引流微流道伸入到所述微流体压力感应腔的内部；电极层，设置在所述柔性薄膜层的上端面，在所述电极层上构造有开口朝下且向所述电极层的上方凸起的压力感应液态电极腔，所述微流体压力感应腔设置在所述压力感应液态电极腔内，在所述微流体压力感应腔和所述压力感应液态电极腔之间构造有缓存腔室；在所述电极层上还构造有液态电极流道入口和液态电极流道出口，其中，所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口通过信号传导液态电极流道与所述缓存腔室相连通；以及微小电阻信号测量结构，所述微小电阻信号测量结构通过导线分别与所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口连接。其中，所述微流体压力感应腔设置在所述被测流体引流微流道的上方并扣合在所述被测流体引流微流道上。其中，所述压力感应液态电极腔与所述微流体压力感应腔之间围成的所述缓存腔室的断面形状为三角形。其中，在所述缓存腔室内存有液态导电物质并形成液态电极，所述液态电极的两端分别与所述微小电阻信号测量结构的相应端电连接。其中，所述液态导电物质包括汞、金属镓、镓基合金、离子溶液或离子液体。其中，所述微流体压力感应腔和所述柔性薄膜层的制造材质均包括聚二甲基硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯或硅橡胶。其中，所述电阻式微流体压力传感器还包括微流控芯片；所述被测流体引流微流道、所述微流体压力感应腔、所述压力感应液态电极腔、所述信号传导液态电极流道以及所述柔性薄膜层均集成在所述微流控芯片上。其中，所述微流体压力感应腔与所述压力感应液态电极腔相适配。其中，所述微流体压力感应腔与所述压力感应液态电极腔的形状均为矩形或Ω形。根据本专利技术的第二方面，还提供一种电阻式微流体压力传感器，包括:流体层，在所述流体层上构造有开口朝上的流体流道；柔性薄膜层，设置在所述流体层的上端面，在所述柔性薄膜层上构造有开口朝下且向所述柔性薄膜层的上方凸起的微流体压力感应腔，所述微流体压力感应腔扣合在所述流体流道的上方并与所述流体流道构成腔体；电极层，设置在所述柔性薄膜层的上端面，在所述电极层上构造有开口朝下且向所述电极层的上方凸起的压力感应液态电极腔，所述微流体压力感应腔设置在所述压力感应液态电极腔内，在所述微流体压力感应腔和所述压力感应液态电极腔之间构造有缓存腔室；在所述电极层上还构造有液态电极流道入口和液态电极流道出口，其中，所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口通过信号传导液态电极流道与所述缓存腔室相连通；以及微小电阻信号测量结构，所述微小电阻信号测量结构通过导线分别与所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口连接。(三)有益效果本专利技术提供的电阻式微流体压力传感器，与现有技术相比，具有如下优点：通过向微流体压力感应腔和压力感应液态电极腔之间形成的缓存腔室内充满在常温下呈液态的液态导电物质，然后，通过被测流体引流微流道向微流体压力感应腔内注入被测流体，在被测流体引流微流道中的微流体压力发生变化时，微流体压力感应腔中的流体压力也会发生变化，从而导致柔性薄膜层发生弹性形变，柔性薄膜层发生弹性形变会使得微流体压力感应腔发生弹性形变，微流体压力感应腔的形变导致压力感应液态电极腔与微流体压力感应腔围成的缓存腔室内的液态导电物质发生流动和形变，由此，使得由液态导电物质形成的液态电极的电阻发生变化，利用微小电阻信号测量结构来检测液态电极的电阻的变化即可感应得到被测流体引流微流道中的微流体压力的变化情况。可见，本申请的电阻式微流体压力传感器能够通过微流体压力的变化，来使得微流体压力感应腔的顶壁发生弹性形变，从而使压力感应液态电极腔与微流体压力感应腔之间的液态导电物质形成的液态电极发生形变，随着液态电极发生形变，液态电极的电阻也会发生变化，通过检测液态电极的电阻变化，可反应微流体压力的变化。由于液态导电物质充满缓存腔室并形成液态电极，液态电极的截面积明显变小，截面积减小，会使得液态电极随压力变化所产生的电阻变化更加明显。该电阻式微流体压力传感器对于微流体压力检测具有较高的分辨率和灵敏度，同时，还具有较快的反应速度，本申请的电阻式微流体压力传感器通过键合制作，制作过程简单、降低了制作成本、便于电阻式微流体压力传感器的进一步集成。附图说明图1为本专利技术的实施例一的电阻式微流体压力传感器的整体结构示意图；图2为本专利技术的实施例一的电阻式微流体压力传感器的爆炸结构示意图；图3为本专利技术的实施例一的电阻式微流体压力传感器的俯视结构示意图；图4为本专利技术的实施例一的电阻式微流体压力传感器的侧视结构示意图；图5为本专利技术的实施例一的电阻式微流体压力传感器的断面结构示意图；图6为本专利技术的实施例二的电阻式微流体压力传感器的整体结构示意图；图7为本专利技术的实施例二的电阻式微流体压力传感器的爆炸结构示意图；图8为本专利技术的实施例二的电阻式微流体压力传感器的俯视结构示意图；图9为本专利技术的实施例二的电阻式微流体压力传感器的断面结构示意图；图10为本专利技术的实施例二的两个电阻式微流体压力传感器进行串联的结构示意图；图11为本专利技术的实施例二的两个电阻式微流体压力传感器进行微流体的流量测量的结构示意图；图12为本专利技术的实施例三的电阻式微流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电阻式微流体压力传感器，其特征在于，包括：/n流体层，在所述流体层上构造有被测流体引流微流道；/n柔性薄膜层，设置在所述流体层的上端面，在所述柔性薄膜层上构造有开口朝下且向所述柔性薄膜层的上方凸起的微流体压力感应腔，所述被测流体引流微流道伸入到所述微流体压力感应腔的内部；/n电极层，设置在所述柔性薄膜层的上端面，在所述电极层上构造有开口朝下且向所述电极层的上方凸起的压力感应液态电极腔，所述微流体压力感应腔设置在所述压力感应液态电极腔内，在所述微流体压力感应腔和所述压力感应液态电极腔之间构造有缓存腔室；在所述电极层上还构造有液态电极流道入口和液态电极流道出口，其中，所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口通过信号传导液态电极流道与所述缓存腔室相连通；以及/n微小电阻信号测量结构，所述微小电阻信号测量结构通过导线分别与所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种电阻式微流体压力传感器，其特征在于，包括：
流体层，在所述流体层上构造有被测流体引流微流道；
柔性薄膜层，设置在所述流体层的上端面，在所述柔性薄膜层上构造有开口朝下且向所述柔性薄膜层的上方凸起的微流体压力感应腔，所述被测流体引流微流道伸入到所述微流体压力感应腔的内部；
电极层，设置在所述柔性薄膜层的上端面，在所述电极层上构造有开口朝下且向所述电极层的上方凸起的压力感应液态电极腔，所述微流体压力感应腔设置在所述压力感应液态电极腔内，在所述微流体压力感应腔和所述压力感应液态电极腔之间构造有缓存腔室；在所述电极层上还构造有液态电极流道入口和液态电极流道出口，其中，所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口通过信号传导液态电极流道与所述缓存腔室相连通；以及
微小电阻信号测量结构，所述微小电阻信号测量结构通过导线分别与所述液态电极流道入口和所述液态电极流道出口连接。


2.根据权利要求1所述的电阻式微流体压力传感器，其特征在于，所述微流体压力感应腔设置在所述被测流体引流微流道的上方并扣合在所述被测流体引流微流道上。


3.根据权利要求1所述的电阻式微流体压力传感器，其特征在于，所述压力感应液态电极腔与所述微流体压力感应腔之间围成的所述缓存腔室的断面形状为三角形。


4.根据权利要求3所述的电阻式微流体压力传感器，其特征在于，在所述缓存腔室内存有液态导电物质并形成液态电极，所述液态电极的两端分别与所述微小电阻信号测量结构的相应端电连接。


5.根据权利要求4所述的电阻式微流体压力传感器，其特征在于，所述液态导电物质包括汞、金属镓、镓基合金、离子溶液或离子液体。


6.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂林，高畅，张仁昌，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11