[发明专利]一种微量液体粘度和微通道流阻的测量方法及装置

权利要求书

1.一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置，其特征在于：包括一种内部集成压差传感器、控制芯片、电源开关、两根微管道连接探头、LCD/LED屏幕的手持便携式测量仪器，其中，压差传感器用于实时采集微通道内液体流动的压强差；控制芯片用于读取、计算和输出数据；两根微管道连接探头用于插入待测微流控芯片上流道的任意位置以测量该两点间的液体流动的压力差；LCD/LED屏幕用于用户控制和显示测量结果。

2.根据权利要求1所述的一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置，其特征在于：其中的两根微管道连接探头是一端连接测量仪内部的压差传感器，另一端连接特制金属管探头的硬管，根据不同型号压差传感器的连接方式差异，硬管中需浸满绝缘油或任意非侵蚀性液体。

3.根据权利要求1所述的一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置，其特征在于：当芯片为软硅胶与硬质材料键合时，使用底端具有v型贯穿通道的金属管；当芯片使用两层软硅胶键合时，用横向具有通孔的金属管。前者插入金属管时无需刻意控制深度，直接插到硬质材料即可实现微通道和V型通道连通，后者插入金属管时，要控制深度，使横向的微通道正好与金属管下端的横向通孔连通。

4.根据权利要求1所述的一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置的测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：微流控芯片任意一段微通道的流阻测量：首先使用精密注射泵以一定的流速Q向待测微流控芯片入口通入液体，使液体充满整个通道。确保测量仪连接探头内充满绝缘油或其他非侵蚀性液体，待通道中充满液体后将金属探头插入芯片的任意待测通道两端，用于检测液体在给定流速下通过这段流道所产生的压强差△P，根据泊肃叶定律可得出流体阻力将测量仪调至流阻测量模式，两个连接探头插入想要测量的微通道位置，输入已知流速Q即可获得微通道流阻数值。

步骤2：微量液体粘度的精密测量：液体粘度的测量仅在步骤1的基础上增加几步，由于微流控芯片中微流道为非圆形截面，流体阻力可以被定义为公式中η为液体粘度，L为通道长度，r_h被称为水力半径，又定义为r_h＝2A/P，其中A为通道横截面积，P为通道截面周长，进一步化简，得到液体粘度计算式为通过上述方法可以实现微量液体粘度的精密测量。测量微量液体粘度时，将测量仪调至粘度测量模式，在已知流阻值和通道尺寸参数的标准粘度测量芯片中通入待测粘度的液体，即可获得该微量液体的粘度值。

5.根据权利要求4所述的一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤1中的测量装置可通过顶端具有开口的金属细管直接插入PDMS流道任意部位，使芯片上的流道通过连接探头与压力传感器的两个入口相连，有效地将液体压力传递到压力传感器上，从而实时测量微流控通道任意两位置之间的压差△P。

6.根据权利要求4所述的一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置的测量方法，其特征在于：所述步骤2中的标准粘度测量芯片流阻和微通道尺寸参数均已知，与测量仪配合使用，只需要输入流速Q，无需额外标定就可以完成粘度测量。