专利名称：一种微通道近壁电渗速度的测量方法
技术领域：
本发明主要涉及一种同时测量微通道中电渗流主体流速和近壁流速的方法。
背景技术：
在外加电场的作用下微通道或毛细管中的液体整体与管壁作相对运动，形成电渗 流。固液界面形成双电层的厚度通常只有0. Inm-IOnm (对应电解质溶液浓度为IM-I(T4M)。 在双电层以外，电渗流的速度分布均勻，各点速度相等，这是电渗驱动在生化分离分析中占 据主导地位的重要原因。对于充分发展的电渗流中的流体流型，如平行平板之间的流型、矩形通道和圆形 通道内的流型，已有大量的数学和模拟研究。但对电渗流流型的实验验证却相对较少， 对微通道或毛细管内流体流型的实验研究更是如此。目前，无论是宏观流体还是微观流 体，其流场的测量方法均以PIV为主流技术。即设定时间间隔内的两张流动颗粒的照片 记录了颗粒所在位置，测量出其位移后，可以计算出流动颗粒的速度。Paul Garguilo和 Rakestraw(1998)采用标量测速成像法研究了电动力驱动下融硅毛细管内电渗流的径向流 速分布。HerH2000)采用类似的方法，对内壁涂层过的熔融石英毛细管内的径向速度分布 进行了研究。Santiago等在微流控芯片上构建了 micro-PIV设备，测定了压力和电动力驱 动下的速度分布。CummingsQOOl)采用micro-PIV，以200nm荧光小球为对象，测定了相隔 IOum的平行平板内的流体流型。Rigler等采用单分子检测技术(荧光相关光谱)研究了 微通道中流体流型。无论是PIV技术(包括micro PIV)还是单分子检测技术均没有测到距离壁面 450nm以内的流速。2004年，Yoda等报道了基于隐失波激发的nano-PIV技术，测得了近壁 流场的颗粒速度。但是，仅用隐失场激发只能测得距壁面约IOOnm内的流场，无法得到电渗 流的主体流速分布，对近壁处的流速与主体流速的同时测量可以更直接的对电渗流流型进 行测量。当平行光由光密介质(折射率n2)向光疏介质(折射率Ii1)传播，在二者界面处的 入射角大于临界角(θ。= arcsine(n2/ni))时，在界面处产生全反射，同时在光疏介质一侧 产生隐失波。隐失波激发深度距界面的距离符合下列公式
权利要求
1.一种微通道近壁电渗速度的测量方法，其特征在于构建可以同时形成隐失场激发 和宽场激发模式的光路以棱镜(7)为载物基底，棱镜上耦合微通道(8)，通过改变遮光板 (6)的位置切换激发方式；其具体步骤为将样品注入微通道内，在通道两端施加电压，连续采集给定时间间隔的荧光小球的荧 光信号，计算位移与时间间隔之比得到微球的迁移速度，即流体的流动速度；采用隐失场激 发时，可得到近壁流速；采用宽场激发时，可得到主体流速。
2.按照权利要求1所述微通道近壁电渗速度的测量方法，其特征在于所述微通道为 石英、玻璃、高分子聚合物或透明陶瓷。
3.按照权利要求1所述微通道近壁电渗速度的测量方法，其特征在于所述遮光板为 不透过激光的材质。
4.按照权利要求1所述微通道近壁电渗速度的测量方法，其特征在于所述样品的浓 度为 1(Γ9 l(T15mol/L。
5.按照权利要求1所述微通道近壁电渗速度的测量方法，其特征在于所述电压的范 围为 OV/cm 500V/cm。
全文摘要
本发明提供了一种微通道近壁电渗速度的测量方法，其特征在于构建可以同时形成隐失场激发和宽场激发模式的光路以棱镜(7)为载物基底，棱镜上耦合微通道(8)，通过改变遮光板(6)的位置切换激发方式；其具体步骤为将样品注入微通道内，在通道两端施加电压，连续采集给定时间间隔的荧光小球的荧光信号，计算位移与时间间隔之比得到微球的迁移速度，即流体的流动速度；采用隐失场激发时，可得到近壁流速；采用宽场激发时，可得到主体流速。
文档编号G01P3/68GK102095887SQ20091022071
公开日2011年6月15日 申请日期2009年12月14日 优先权日2009年12月14日
发明者董秀玲 申请人:大连市第三人民医院