[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

说明书

本发明涉及一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置，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。本发明具有如下优点：简化了操作流程及实验设备，可以实现小型化和便携性化，创新性地解决了任意具有硅胶流道的微流控芯片局部流阻的精密测量问题。

技术领域

本发明涉及液体流阻和粘度测量技术领域，特别是涉及一种微量液体粘度和微通道流阻 的测量方法及装置。

背景技术

微流控芯片是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生 物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，因此又称为芯片实验室。 微流控技术以其微量、精确可控、实时观测等优点，使其在生物、化工等领域得到越来越广 泛运用，许多微流控应用要求流体沿具有复杂模式的通道网络精确传输。因此，准确地表征 和测量各通道段的水力阻力，精确的控制芯片中的流体流动，具有十分重要的意义。流阻在 许多应用中都有很重要的作用，如界面定位、浓度分布网络、油液介质中的液滴生成、不同 剪切力的产生等。

现有技术中微量液体流阻和粘度的测量方法主要存在以下缺陷：

一、现有方法大多数操作复杂，无法用于微流控芯片成品，且无法探测芯片上局部的流 阻；

二、不具备对微流控芯片任意局部位置流阻进行测量的能力；

三、微量液体的粘度无法用传统粘度计测量。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种微量液体粘度和微通道流阻的测量方 法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装 置，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。

作为改进：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。

作为改进：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。

作为改进：一种微量液体粘度和微通道流阻的测量装置的测量方法，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。