[发明专利]一种用于葡萄糖浓度检测的纸基微流控智能芯片和系统

说明书

本发明公开了一种用于葡萄糖浓度检测的纸基微流控智能芯片和系统，纸基微流控芯片紧贴在传感器阵列上面，不同浓度的葡萄糖溶液在检测流道内流动的长度不同；由于葡萄糖液滴在与传感器阵列紧贴的纸基微流控芯片上面，所以会产生一定的压力，传感器在力的作用下产生微小的变形，传感器的变形使得传感器自身电阻发生变化，液滴流动到不同位置时，不同位置处的传感器发生变化，从而能够检测到液滴流动的距离，输出匹配成功的葡萄糖浓度值。本发明不仅重量轻，结构简单，易于操作而且本发明的成本较低，易于大批量，拥有较好的市场前景。

技术领域

本发明涉及本发明涉及液体表面润湿技术、传感器技术、信号处理技术等领域，尤其涉及一种用于葡萄糖浓度检测的纸基微流控智能芯片和系统。

背景技术

葡萄糖是人体生命活动中不可缺少的物质，其含量是衡量新陈代谢能力和监控疾病病情状况的重要指标，尤其是对临床糖尿病的诊断中，血糖浓度的实时监测是控制患者病情的重要手段。目前，葡萄糖的测定方法主要有分光光度法、电化学法和高效液相色谱法等，但这些技术均存在分析速度较慢、成本较高、现场即时检测较难等一定的局限性。

本发明基于条状的梯度阵列与楔形通道所构成的润湿梯度的自驱动型纸基微流控芯片结合传感技术和信号处理技术实现简单方便、易加工、低成本、微型化、便携化、直观化检测葡萄糖浓度的办法。能够做到对糖尿病的前期预防，中期控制和后期治疗。具有很大的运用前景。

发明内容

针对现有存在的问题，本发明提供一种用于葡萄糖浓度检测的纸基微流控智能芯片和系统。该系统检测灵敏、精准。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种用于葡萄糖浓度检测的纸基微流控智能芯片，包括基础芯片和阵列式布设在所述基础芯片背面的压阻传感器，所述基础芯片正面具有楔形流道，楔形流道的楔形角为4°；流道的方向为：从较窄的初始端到较宽的末端；所述楔形流道内部具有功能图案，所述功能图案沿流道方向分为多个分段区域；每个分段区域中的功能图案由若干个带状区域的亲水图案和若干个条状的疏水图案交替拼接而成；所述条状的疏水图案关于楔形流道的中间轴左右对称，每个分段区域的条状的疏水图案与楔形流道的中心轴线方向平行；从楔形流道的始端至末端，条状的疏水图案的宽度不变，相邻两个疏水图案之间的间距逐渐增大，条状疏水图案逐渐减少，从而亲水面积增大。所述楔形流道提供拉普拉压力；通过改变楔形流道内部的亲疏水面积分数，提供润湿梯度力。

不同浓度的葡萄糖液滴在基础芯片的流道上的铺展距离不同，使得压阻传感器阵列输出的阻值不同，根据该阻值获得铺展距离，从而得到葡萄糖浓度。

进一步地，所述功能层图案结构分为10个分段。

进一步地，所述流道最外侧为疏水性条状图案结构，构成楔形通道，防止液滴扩散到流道外。

进一步地，所述基础芯片的制备方法：对一疏水的楔形基底进行光刻，构建亲水的图案。

一种葡萄糖浓度检测系统，包括智能芯片和信号处理模块；所述信号处理模块由模数转换器，微型处理器和蓝牙发送模块组成。微型模数转换器将所述传感器采集的电信号转换为数字信号。微型处理器将收集到的数据信息与数据库中的数据进行匹配，然后进行浓度数据输出。

本发明具有以下优点和有益效果：

1.本发明操作简便、在空气中即可实施；掩膜板采用打印技术，制作成本低廉；

2.所用的传感器为柔性压阻传感器，并做成阵列模式，捕捉液滴铺展得长度灵敏，且精准。再结合数据库使得检测操作简单，检测准确。

附图说明

图1液滴在条状的梯度阵列与楔形流道中定向铺展的示意图。

图2为条状的梯度阵列与楔形流道的结构示意图。

图3是本发明系统的流程框图。