专利名称：一种可以测量流体性质的微流控芯片及其工作方法
技术领域：
本发明涉及微流控芯片的结构及应用，尤其是一种可以测量流体性质的微流控芯片及其工作方法。
背景技术：
目前，随着微流控芯片的研制和开发，其应用领域已不仅仅局限于生物化学、生物医学领域，它还逐渐渗透到临床、医药、食品和环境卫生监测等领域。微流控芯片有望取代常规实验室的功能，通过分析过程的集成化和微型化，最终实现微流控芯片的“个人化”和 “家用化”，因此，其研究应用的实用化只是个时间问题。现在，国外一些知名大学和研究机构正在积极开展集成微流控芯片的研究和开发工作。如哈佛大学、麻省理工学院、宾夕法尼亚大学、斯坦福大学、加州大学伯克利分校、马里兰大学、路易斯安娜州立大学、密歇根州立大学、伦敦帝国理土大学、加拿大阿尔伯达大学、美国劳伦斯(Lawrence livemore)国家实验室等以及其他一些国家，如日本、韩国、澳大利亚、德国等大学和研究机构也开展了该领域的研究工作。从目前的发展水平看，微流控分析芯片已突破其发展初期在加工技术及基本流控技术上的主要难关，正在进入一个开展更深入的基础研究，广泛扩大应用领域及深度产业化的转折时期。目前，微流控芯片已经被广泛的应用于各个领域中，它是微全分析系统 (μ-TAS)中必不可少的部件之一。传统的微流控芯片经过近几年的发展已经开始应用于生命科学、农业、临床医学、法医学、药物学、预防医学、环境科学、军事等诸多领域。微流控芯片的应用领域不断扩大，各种应用对微流控芯片的要求不断提高。因此，对微流控芯片的功能进行加强和改进是必要的，也是必然趋势。虽然就总体来看，我国在此领域的研究进展与国外相比有较大差距，但也应看到， 微流控芯片在对于流体的性质检测方面(如质量、密度、相对密度、流速等)，还有很多问题没能得到很好的解决，我们需要深入研究来面临挑战，同时这又是我们的机遇。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以测量流体性质的微流控芯片及其工作方法，它能够解决现有技术的不足，是一种性能更优良，机械损失更小的微流控芯片。本发明的技术方案一种可以测量流体性质的微流控芯片，其特征在于它由有悬臂的微管、驱动电极、感应电极及基底构成；所说的微管具有内部通道，微管从基底延伸，其出口和入口在基底上；所说的悬臂安置在微管相对基底的部分并连接在衬底上；所说的驱动电极与悬臂连接；所说的感应电极安装在衬底表面并与微管相连，通过微管振动的偏移来确定流体的性质；所说的悬臂和微管振动有180°相位差。上述所说的微管的形状为C型、U型或直线型。上述所说的微管是微加工技术制造的，它的尺寸为长度0. 5mm，截面积250 μ m2。一种上述可以测量流体性质的微流控芯片的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(1)当有流体流过有内部通道的微管时，驱动电极驱动微管上的悬臂振动，使其与微管接近或达到共振；(2)在衬底上的感应电极通过感应微管相对于衬底的偏差来确定流体的性质；(3)驱动电极测量流体的流速和感应电极感应到的悬臂的偏移有关，流体的密度则与感应电极感应到的微管的振动频率有关。本发明的优越性1、本发明加入具有共振结构的微管，设计并实现了能够确定至少一个流体性质的微流控芯片，其性能更优良，机械损失更小的微流控芯片；2、微管没有和衬底连接以便可以使微管做从平常状态到衬底的振动；3、本发明提出的可以测量流体性质的微流控芯片在很多领域都得到使用，例如，医疗系统中的药物注射和麻醉，能源和燃料系统中的燃料传输系统和燃料电池，以及消费品包括折射计，超声波机电传感器等。
图1为本发明所涉一种可以测量流体性质的微流控芯片的微管为C型的结构示意图。图2为本发明所涉一种可以测量流体性质的微流控芯片的微管为直线型的结构示意图。其中，微管1、基底2、驱动电极3、感应电极4、悬臂5。
具体实施例方式实施例1 一种可以测量流体性质的微流控芯片(见图1)，其特征在于它由有悬臂 5的微管1、驱动电极3、感应电极4及基底2构成；所说的微管1具有内部通道，微管1从基底2延伸，其出口和入口在基底2上；所说的悬臂5安置在微管相对基底的部分并连接在衬底上；所说的驱动电极3与悬臂5连接；所说的感应电极4安装在衬底表面并与微管1 相连，通过微管1振动的偏移来确定流体的性质；所说的悬5臂和微管1振动有180°相位差。上述所说的微管1的形状为C型。(见图1)上述所说的微管1是微加工技术制造的，它的尺寸为长度0.5mm，截面积250 μ m2。一种可以测量流体性质的微流控芯片的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(1)当有流体流过有内部通道的微管1时，驱动电极3驱动微管上的悬臂5振动， 使其与微管1接近或达到共振；(2)在衬底上的感应电极4通过感应微管1相对于衬底的偏差来确定流体的性质；(3)驱动电极3测量流体的流速和感应电极4感应到的悬臂5的偏移有关，流体的密度则与感应电极4感应到的微管1的振动频率有关。实施例2 —种可以测量流体性质的微流控芯片(见图2)，其特征在于它由有悬臂 5的微管1、驱动电极3、感应电极4及基底2构成；所说的微管1具有内部通道，微管1从基底2延伸，其出口和入口在基底2上；所说的悬臂5安置在微管相对基底的部分并连接在衬底上；所说的驱动电极3与悬臂5连接；所说的感应电极4安装在衬底表面并与微管1相连，通过微管1振动的偏移来确定流体的性质；所说的悬5臂和微管1振动有180°相位差。上述所说的微管1的形状为直线型。(见图2)上述所说的微管1是微加工技术制造的，它的尺寸为长度0. 5mm,截面积250 μ m2。—种可以测量流体性质的微流控芯片的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(1)当有流体流过有内部通道的微管1时，驱动电极3驱动微管上的悬臂5振动， 使其与微管1接近或达到共振；(2)在衬底上的感应电极4通过感应微管1相对于衬底的偏差来确定流体的性质；(3)驱动电极3测量流体的流速和感应电极4感应到的悬臂5的偏移有关，流体的密度则与感应电极4感应到的微管1的振动频率有关。
权利要求
1.一种可以测量流体性质的微流控芯片，其特征在于它由有悬臂的微管、驱动电极、感应电极及基底构成；所说的微管具有内部通道，微管从基底延伸，其出口和入口在基底上； 所说的悬臂安置在微管相对基底的部分并连接在衬底上；所说的驱动电极与悬臂连接；所说的感应电极安装在衬底表面并与微管相连，通过微管振动的偏移来确定流体的性质；所说的悬臂和微管振动有180°相位差。
2.根据权利要求1所说的一种可以测量流体性质的微流控芯片，其特征在于所说的微管的形状为C型、U型或直线型。
3.根据权利要求1或2所说的一种可以测量流体性质的微流控芯片，其特征在于所说的微管是微加工技术制造的，它的尺寸为长度0. 5mm，截面积250 μ m2。
4.一种权利要求1所说的可以测量流体性质的微流控芯片的工作方法，其特征在于它包括以下步骤(1)当有流体流过有内部通道的微管时，驱动电极驱动微管上的悬臂振动，使其与微管接近或达到共振；(2)在衬底上的感应电极通过感应微管相对于衬底的偏差来确定流体的性质；(3)驱动电极测量流体的流速和感应电极感应到的悬臂的偏移有关，流体的密度则与感应电极感应到的微管的振动频率有关。
全文摘要
一种可以测量流体性质的微流控芯片，其特征在于它由有悬臂的微管、驱动电极、感应电极及基底构成；所说的微管具有内部通道，微管从基底延伸，其出口和入口在基底上；所说的悬臂安置在微管相对基底的部分并连接在衬底上；所说的驱动电极与悬臂连接；所说的感应电极安装在衬底表面并与微管相连，通过微管振动的偏移来确定流体的性质；所说的悬臂和微管振动有180°相位差。工作方法驱动电极驱动微管上的悬臂振动，使其与微管接近或达到共振；在衬底上的感应电极通过感应微管相对于衬底的偏差来确定流体的性质。本发明加入具有共振结构的微管，设计并实现了能够确定至少一个流体性质的微流控芯片，其性能更优良，机械损失更小的微流控芯片。
文档编号G01G17/04GK102527450SQ20101061589
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月30日 优先权日2010年12月30日
发明者吴元庆, 屈怀泊, 徐超, 牟诗城, 高鹏 申请人:国家纳米技术与工程研究院