简易微流体流速测量装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种简易微流体流速测量装置，所述测量装置由流体流速测速通道，气体注入通道，气泡生成通道构成的微流芯片和气泡检测图像采集装置组成；气泡生成通道一端为封闭状，另一端和流体流速测速通道相互连通，气泡注入通道一端为封闭状，气泡注入通道的封闭端与气泡生成通道的封闭端相对布置，且两个封闭端之间设置有透气防水膜，气泡检测图像采集装置外接计算机。本发明测量装置具备有益效果是：流速测量方式简单，流体不会倒流入气体沟道，气体在实验过后即分离出流体，是对流体流速的直接测量。本发明设计合理，结构简单，高度整合，并且对流体不会造成任何污染，适用于微流控芯片中需要无损测量微流体流速测量实验。
【专利说明】简易微流体流速测量装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种简易微流体流速测量装置。属于流体测量技术。
【背景技术】
[0002] 微全分析系统是上世纪90年代初提出来，可以实现微型生物化学分析的芯片系 统。微全分析系统具有检测速度快、式样用量少、通量高等显著特点。聚二甲基硅氧烷 (PDMS)作为一种有极好透明性、低细胞毒性、透气性的聚合物，以PDMS和玻片为基材的微 流控芯片已经被广泛应用于生化微全分析系统中。在微流芯片系统中，流动液体是主要承 载介质，对微流体进行实际流速测量，并按实际需要调控，是完成生化分析检验过程核心参 数之一，也是微流控的核心技术之一。微流体的流速较小，无法通过常规的流体速度测量方 法来精确测量其流速。
[0003] 目前在流体流速测量装置有：超声波测速装置，如（专利CN201310001989)，光电 电压波动信号测速装置，如（专利CN200910103372)，或者示踪微粒子成像测速装置，如(专 利201010163676)等装置来测量微流体的流速。但是上面方式带来许多问题，例如引入其 他示踪物质、无法准确测量以及加工复杂等。常规流体流速测量可以通过减小精度解决杂 质问题，或者引入微量杂质来提高精度。然而，同时保证精度和纯净度的微流体流速测量却 是微全分析芯片体系中必要的控制参数。同时，引入杂质是大部分实验所不允许发生的事 情，在纯净度和精度要求较高的实验中引入杂质或者测量误差容易导致实验失败。因此，微 流体流速测量问题已经成为长期阻碍微全分析系统发展的主要障碍。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种结构简单、又安全卫 生的简易微流体流速测量装置。
[0005] 为了实现上述目的，本发明的技术方案： 简易微流体流速测量装置，所述测量装置由流体流速测速通道，气体注入通道，气泡生 成通道构成的微流芯片和气泡检测图像采集装置组成；气泡生成通道一端为封闭状，另一 端和流体流速测速通道相互连通，气泡注入通道一端为封闭状，气泡注入通道的封闭端与 气泡生成通道的封闭端相对布置，且两个封闭端之间设置有透气防水膜，气泡检测图像采 集装置外接计算机。
[0006] 所述的透气防水膜厚度为1 μ m -1000 μ m。
[0007] 所述流体流速测速通道采用透明防水性材料。
[0008] 流体流速测速通道，气体注入通道和气泡生成通道的宽度为10 μ m -1000 μ m。
[0009] 由于采用了以上技术方案，本发明提供的微流体流速测量装置具备以下有益效 果： 1)本发明只需要三个通道就能够完成流速测量芯片，装置结构简单。
[0010] 2)在示踪气泡注入过程中由于采用特殊的透气防水膜来阻隔气体注入沟道和气 泡生成沟道，因此不会出现液体倒流到气体注入沟道的现象。 3)由于气体不是直接与流速测量通道想通，因此不会在流速测速沟道上形成气柱影响 流速测量。
[0011] 4)流速测量的示踪物质采用不与被测液体反应的气体，并且在测速完成后通过透 气防水膜排出，因此对微流通道内的流体无影响，不引入任何杂质，安全卫生。
[0012] 5)流体流速测量是通过示踪气泡来完成，因此是对流体的流速的直接测量，测量 精度高。
[0013] 本发明设计合理，结构简单，高度整合，并且对流体不会造成任何污染，适用于微 流控芯片中需要无损测量微流体流速测量实验。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1为本发明提供装置的结构示意图。
[0015] 图2为图1中芯片2的俯视图。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图和装置的使用方法对本发明作进一步的描述。
[0017] 见附图 简易微流体流速测量装置，所述测量装置由流体流速测速通道23,气体注入通道21， 气泡生成通道22构成的微流芯片2和气泡检测图像采集装置1组成；所述流体流速测速通 道23,气体注入通道21和气泡生成通道22的宽度为10 μ m -1000 μ m，针对不同的流体采 用不同的宽度，所述流体流速测速通道23采用透明防水性材料，所述气体注入接口的端部 设置有用于控制气体流量的气阀，所述气泡生成通道22 -端为封闭状，另一端和流体流速 测速通道23相互连通，气泡注入通道21 -端为封闭状，气泡注入通道21的封闭端与气泡 生成通道22的封闭端相对布置，且两个封闭端之间设置有透气防水膜31，所述的透气防水 膜厚度为1 μ m -1000 μ m，针对不同的气体透气防水膜采用不同的厚度。所述气泡检测图像 采集装置1为CCD相机，该相机通过支架固定于流速测量通道上方，通过USB接口外接计算 机。
[0018] 本装置的使用方法为： (1) 如图1所示，将制作好的芯片放置在C⑶相机1镜头正下方； (2) 如图2所示，通过微管道将流体从流体注入口 12注入沟道； (3) 如图2所示，待微流体速度稳定后从惰性气体注入口 11注入与待测液体不发生反 应的气体； (4) 控制C⑶相机以一定的跨帧时间t连续拍摄气泡的位置图片，得到气泡的轨迹图。
[0019] (5)将拍摄的到的气泡轨迹图片传到上位机进行处理，利用相邻图片气泡的相对 位置《^和^^与跨巾贞时间t计算出微流体的流速VKSj^-Sm) +t。
[0020] (6)测量完成后将微流芯片保存起来，待下次测量同种微流体时继续使用。
[0021] 可见，本发明适用于各种微小体积液体的流速测量，例如在微流芯片液体控制、复 杂液体(血液)流速实时测量等。本发明的微流体流速测量装置的搭建是十分简单而又方便 的过程。在装置的造价上，由于测量沟道上没有硬件的嵌入，大大节省了测量的成本，对于 要求比较高的微流体流速测量时，该芯片可以做到一次性使用，本发明在微流体测量技术 上真正的做到了对液体的无损测量。
【权利要求】
1. 简易微流体流速测量装置，其特征在于：所述测量装置由流体流速测速通道（23)， 气体注入通道（21)，气泡生成通道（22)构成的微流芯片（2)和气泡检测图像采集装置（1) 组成；气泡生成通道（22)-端为封闭状，另一端和流体流速测速通道（23)相互连通，气泡 注入通道（21) -端为封闭状，气泡注入通道（21)的封闭端与气泡生成通道（22)的封闭端 相对布置，且两个封闭端之间设置有透气防水膜（31)，气泡检测图像采集装置（1)外接计 算机。
2. 如权利要求1所述的简易微流体流速测量装置，其特征在于：所述的透气防水膜厚 度为 1 μ m -1000 μ m。
3. 如权利要求1所述的简易微流体流速测量装置，其特征在于：所述流体流速测速通 道（23)采用透明防水性材料。
4. 如权利要求1所述的简易微流体流速测量装置，其特征在于：流体流速测速通道 (23)，气体注入通道（21)和气泡生成通道（22)的宽度为10 μ m -1000 μ m。
【文档编号】G01P5/18GK104297518SQ201410564859
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】刘侃, 艾钊, 方义, 刘松林 申请人:武汉纺织大学