适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片及方法技术

本发明专利技术公开了一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片及方法，包括：依次设置的基底层、主通道层、加载通道层和覆盖层；主通道层上沿长度方向设有主通道，所述加载通道层上沿与主通道垂直的方向设有加载通道，所述加载通道与主通道连通；所述加载通道层上沿主通道方向设有至少一个连通口，所述连通口与主通道连通；覆盖层上与加载通道一端对应的位置设有样品加载入口，与加载通道另一端对应的位置设有第一压力接口；所述覆盖层上与连通口相对应的位置分别设置压力接口。本发明专利技术微流控芯片加载通道和主通道的连通设计，以及连通口和压力接口的连通设计，无需大量的液体样品，可测量微升级液体样品的粘度。量微升级液体样品的粘度。量微升级液体样品的粘度。

【技术实现步骤摘要】
适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片及方法


[0001]本专利技术涉及微流控
，尤其涉及一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片及方法。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
[0003]粘度是流体的重要物理性质之一。宏观上，粘度是流体流动性的一种度量；微观上，粘度与流体流动时流体分子间的内摩擦力有关。粘度具有非常重要的理论和应用价值，在几乎所有有关流体的领域中，针对粘度的测量都是一项关键工作。
[0004]粘度仪，顾名思义，是用于测量粘度的仪器。目前，传统的商业粘度仪主要包括：毛细管式、同轴圆筒式和落球式粘度计。上述三种粘度仪的测量原理各不相同，也各有优缺点。然而，传统商业化粘度仪的一个共性问题是，它们通常要求所测液体样品的体积在0.5mL到500mL之间。因此，当所测液体样品的体积较小、可获取性低或价格昂贵时，传统的商业化粘度仪便难以对其进行测量。
[0005]微流控技术是一种在微尺度上对流体进行操纵和处理的技术，具有集成化的特点，能将流体样品的制备、分离、检测等操作微缩到几平方厘米甚至更小的微流控芯片上完成。目前，利用微流控芯片进行已经被应用于各种流体的分析、检测场景，但是仍未见有利用微流控芯片进行微升级液体样品的粘度测量。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提出了一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片及方法，能够实现对微升级液体样品粘度的准确测量。
[0007]在一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0008]一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，包括：依次设置的基底层、主通道层、加载通道层和覆盖层；
[0009]所述主通道层上沿长度方向设有主通道，所述加载通道层上沿与主通道垂直的方向设有加载通道，所述加载通道与主通道连通；所述加载通道层上沿主通道方向设有至少一个连通口，所述连通口与主通道连通；
[0010]所述覆盖层上与加载通道一端对应的位置设有样品加载入口，与加载通道另一端对应的位置设有第一压力接口；所述覆盖层上与连通口相对应的位置分别设置压力接口。
[0011]作为进一步的方案，所述主通道的宽度应至少为其高度的n倍，以产生狭缝层流；n≥10。
[0012]作为进一步的方案，所述主通道的内壁涂有疏水涂层，以最小化阻力带来的粘度测量误差。
[0013]作为进一步的方案，所述加载通道的宽度小于主通道的宽度，所述样品加载入口
和第一压力接口的内径小于加载通道的宽度；各个连通口以及与各个连通口相对应的各个压力接口的内径，均小于主通道的宽度。
[0014]作为进一步的方案，所述加载通道一端与主通道的一端在空间上对齐并连通。
[0015]作为进一步的方案，所述加载通道层上沿主通道方向设有第一连通口、第二连通口和第三连通口，每一个连通口分别与主通道连通；所述覆盖层上在与每一个连通口相对应的位置分别设置第二压力接口、第三压力接口和第四压力接口；每一个压力接口与相应的连通口连通；所述第一连通口设置在加载通道层上靠近加载通道的一端，所述第二连通口和第三连通口设置在加载通道层上远离加载通道的一端。
[0016]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0017]一种测量微升级液体样品粘度的系统，包括：上述的适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，以及设置在芯片外部的摄像头，所述摄像头用于记录液体样品流经主通道的流动过程，以获取液体样品粘度的物理参数。
[0018]在另一些实施方式中，采用如下技术方案：
[0019]一种测量微升级液体样品粘度的系统的工作方法，包括：
[0020]自样品加载入口将待测液体样品注入加载通道，并通过加载通道进入主通道；
[0021]当待测液体样品的前沿到达设定的压力接口时，停止注液，对样品加载入口进行密封；
[0022]打开第一压力接口并将其与外接压力源连接；测量开始时，外接压力源增压，使得液体样品开始沿着主通道向前流动；
[0023]同时，通过外接压力传感器记录液体样品流动过程中的压力变化，通过摄像头记录液体样品流经主通道的流动过程，进而得到用于计算液体样品粘度的物理参数。
[0024]作为进一步的方案，液体样品的动力粘度定义为剪切力和剪切速率的比值；其中，剪切力根据主通道的尺寸、液体样品的长度、液体样品前后的压差以及液体样品后端的气液界面处的毛细压差计算得到；
[0025]剪切速率根据主通道的尺寸和液体样品的体积流量计算得到。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0027](1)本专利技术微流控芯片加载通道和主通道的连通设计，以及连通口和压力接口的连通设计，无需大量的液体样品，可测量微升级液体样品的粘度。
[0028](2)本专利技术微流控芯片原材料易获得，主要通过激光切割、粘结等步骤制作而成，制作工艺简单，操作便捷，经济性高；并且芯片本身体积小，便于携带和移动，潜在经济成本低。
[0029](3)本专利技术主通道的宽度大于等于其高度的10倍，能够产生狭缝层流，进而基于微流通道的几何参数，结合液体样品流动过程中的压力变化和流动过程中的参数，计算液体样品的粘度。
[0030]本专利技术的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例中的适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片分层结构
示意图；
[0032]图2为本专利技术实施例中的适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片装配示意图；
[0033]其中，01.基底层，02.主通道层，03.加载通道层，04.覆盖层，05.定位导向孔，06.主通道，07.加载通道，08.第一连通口，09.第二连通口，10.第三连通口，11.液体样品加载入口，12.第一压力接口，13.第二压力接口，14.第三压力接口，15.第四压力接口。
具体实施方式
[0034]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0035]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0036]实施例一
[0037]在一个或多个实施方式中，公开了一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，结合图1，具体包括：依次设置的基底层01、主通道层02、加载通道层03和覆盖层04；其中，主通道层02上沿长度方向的中心线上设有主通道06，加载通道层03本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，其特征在于，包括：依次设置的基底层、主通道层、加载通道层和覆盖层；所述主通道层上沿长度方向设有主通道，所述加载通道层上沿与主通道垂直的方向设有加载通道，所述加载通道与主通道连通；所述加载通道层上沿主通道方向设有至少一个连通口，所述连通口与主通道连通；所述覆盖层上与加载通道一端对应的位置设有样品加载入口，与加载通道另一端对应的位置设有第一压力接口；所述覆盖层上与连通口相对应的位置分别设置压力接口。2.如权利要求1所述的一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述主通道的宽度应至少为其高度的n倍，以产生狭缝层流；n≥10。3.如权利要求1所述的一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述主通道的内壁涂有疏水涂层，以最小化阻力带来的粘度测量误差。4.如权利要求1所述的一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述加载通道的宽度小于主通道的宽度，所述样品加载入口和第一压力接口的内径小于加载通道的宽度；各个连通口以及与各个连通口相对应的各个压力接口的内径，均小于主通道的宽度。5.如权利要求1所述的一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述加载通道一端与主通道的一端在空间上对齐并连通。6.如权利要求1所述的一种适用于测量微升级液体样品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述加载通道层上沿主通道方向设有第一连通口、第二连通口和第三连通口，每一个连通口分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦宁，赵培，辛公明，张颖龙，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：