一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器

本发明涉及微流控，具体涉及一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器。

背景技术：

1、随着微流控技术的不断进步，芯片实验室和微全分析系统(μtas)已经在多个领域得到广泛应用，包括临床诊断、细胞生物学研究、肿瘤细胞检测、生化分析以及dna分析等。这些应用均涉及对极小体积液体或细胞进行精确的控制和分析，微流体技术因此被誉为在微观尺度上控制和操纵微量流体和颗粒的关键科学技术。

2、t型液滴生成芯片用于液滴的生成，是微流控技术中常见的一种液滴形成技术，它主要用于操纵和分散微小液滴。t型液滴生成芯片的基本原理是通过合并两条微米级通道即水相通道与油相通道，在通道交汇处形成一个t型交叉结构，利用流体的表面张力和动力学效应使得两种流体在t型液滴交叉口处形成一个稳定的液滴。

3、在t型液滴生成芯片中，压强分布的精确测量不仅是理解流体流动特性的基础，也是优化t型液滴生成芯片设计的关键。精确的压强测量可以显著提高微流控系统处理复杂流体样本的能力，从而优化生物医学实验、化学分析等应用的结果，确保实验数据的重复性和可靠性。准确控制压强还有助于微流控系统在设计和实验阶段的标准化，推动更广泛的技术发展和应用扩展。

4、然而，现有的电容、压电和光学式压强传感技术在t型液滴生成芯片中面临着多项挑战，如尺寸过大、响应速度慢和难以与t型液滴生成芯片集成等问题。这些传感器的尺寸通常较大，难以嵌入式集成进微型化的芯片流道结构，影响整体设备的微型化和功能复杂性。其较低的响应速度和灵敏度也难以满足快速变化的微流体环境的需求，导致数据的准确性和实时性不足。这些限制减缓了微流控技术在高精度生物医学研究和商业应用中的发展速度。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的传感器的尺寸通常较大，难以嵌入式集成进微型化的芯片流道结构，影响整体设备的微型化和功能复杂性的问题，从而提供一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，包括：外框和刚性微流控芯片、共面铜电极对、以及共面铜电极基底，所述共面铜电极基底设于所述外框内，所述共面铜电极对设置在共面铜电极基底上，所述刚性微流控芯片设于所述共面铜电极基底上；所述刚性微流控芯片包括水相入口和测量盲端通道、油相入口、液滴出口、液滴出口通道、油相入口通道、t型交叉口、待测通道、以及水相入口通道，所述水相入口设于所述水相入口通道的一端，所述油相入口设于所述油相入口通道的一端，所述液滴出口设于所述液滴出口通道的一端，所述水相入口通道和测量盲端通道、油相入口通道、以及液滴出口通道间隔设置，且均与所述待测通道连通，所述油相入口通道与待测通道的交点处为t型交叉口。

3、进一步地，所述水相入口通道和测量盲端通道、油相入口通道、以及液滴出口通道平行设置。

4、进一步地，所述水相入口通道和测量盲端通道、油相入口通道、以及液滴出口通道垂直于所述待测通道。

5、进一步地，所述测量盲端通道的长为20mm、宽为1.5mm、高为500μm。

6、进一步地，所述水相入口和液滴出口为直径1.1mm的圆形口。

7、进一步地，所述共面铜电极对包括第一焊盘和第二焊盘、第一测量区域、以及第二测量区域，所述第一焊盘与第一测量区域连接，所述第二焊盘与第二测量区域连接。

8、进一步地，第一测量区域和第二测量区域的宽度均为300μm，第一测量区域和第二测量区域之间的间距为300μm。

9、进一步地，所述第一测量区域和第二测量区域与测量盲端通道平行、且中心对齐设置。

10、进一步地，所述共面铜电极基底包括浮法玻璃、超薄双面胶带、以及uv胶，所述浮法玻璃用于刻蚀共面铜电极对的衬底，所述超薄双面胶带用于连接刚性微流控芯片与共面铜电极基底，uv胶用于连接共面铜电极对与浮法玻璃。

11、进一步地，所述外框包括粘连区和导线通孔，所述粘连区用于粘接共面铜电极基底，导线贯穿所述导线通孔，并与共面铜电极对连接。

12、本发明技术方案，具有如下优点：

13、本发明提供的基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，包括：外框和刚性微流控芯片、共面铜电极对、以及共面铜电极基底，所述共面铜电极基底设于所述外框内，所述共面铜电极对设置在共面铜电极基底上，所述刚性微流控芯片设于所述共面铜电极基底上；所述刚性微流控芯片包括水相入口和测量盲端通道、油相入口、液滴出口、液滴出口通道、油相入口通道、t型交叉口、待测通道、以及水相入口通道，所述水相入口设于所述水相入口通道的一端，所述油相入口设于所述油相入口通道的一端，所述液滴出口设于所述液滴出口通道的一端，所述水相入口通道和测量盲端通道、油相入口通道、以及液滴出口通道间隔设置，且均与所述待测通道连通，所述油相入口通道与待测通道的交点处为t型交叉口。

14、通过外框和刚性微流控芯片、共面铜电极对、以及共面铜电极基底的设置，并组成微通道压强传感器；其中，所述水相入口是用于注入液滴生成的离散相，油相入口是用于注入用于液滴生成的连续相，液滴出口是用于收集t型法生成的液滴。所述待测通道是需要测量流体压强的位置，待测通道是水入口相通道的一部分，用于测量水相的流体压强变化。所述测量盲端通道是一个只有入口没有出口的通道且与待测通道垂直。测量盲端通道与共面铜电极居中对齐，水相流体挤压测量盲端通道气体，并导致共面铜电极的电阻发生改变。所述t型交叉口是水相与油相交汇处，是t型法液滴生成的位置。该微通道压强传感器具有小型化、高灵敏度、易集成于t型液滴生成芯片的新型微通道压强传感器，对于推动微流控技术的应用及其在科学研究和实际应用中的广泛推广具有重要意义。这种传感器应能实现高精度的压力测量，同时兼容现有的微流控平台，以支持复杂的生物分析和化学分析实验。

15、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。

技术特征：

1.一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，包括：外框(1)和刚性微流控芯片(2)、共面铜电极对(3)、以及共面铜电极基底(4)，所述共面铜电极基底(4)设于所述外框(1)内，所述共面铜电极对(3)设置在共面铜电极基底(4)上，所述刚性微流控芯片(2)设于所述共面铜电极基底(4)上；

2.根据权利要求1所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述水相入口通道(209)和测量盲端通道(202)、油相入口通道(206)、以及液滴出口通道(205)平行设置。

3.根据权利要求1所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述水相入口通道(209)和测量盲端通道(202)、油相入口通道(206)、以及液滴出口通道(205)垂直于所述待测通道(208)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述测量盲端通道(202)的长为20mm、宽为1.5mm、高为500μm。

5.根据权利要求4所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述水相入口(201)和液滴出口(204)为直径1.1mm的圆形口。

6.根据权利要求5所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述共面铜电极对(3)包括第一焊盘(302)和第二焊盘(303)、第一测量区域(301)、以及第二测量区域(304)，所述第一焊盘(302)与第一测量区域(301)连接，所述第二焊盘(303)与第二测量区域(304)连接。

7.根据权利要求6所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述第一测量区域(301)和第二测量区域(304)的宽度均为300μm，第一测量区域(301)和第二测量区域(304)之间的间距为300μm。

8.根据权利要求7所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述第一测量区域(301)和第二测量区域(304)与测量盲端通道(202)平行、且中心对齐设置。

9.根据权利要求1所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述共面铜电极基底(4)包括浮法玻璃(401)、超薄双面胶带(402)、以及uv胶(403)，所述浮法玻璃(401)用于刻蚀共面铜电极对(3)的衬底，所述超薄双面胶带(402)用于连接刚性微流控芯片(2)与共面铜电极基底(4)，uv胶(403)用于连接共面铜电极对(3)与浮法玻璃(401)。

10.根据权利要求9所述的一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，其特征在于，所述外框(1)包括粘连区(101)和导线通孔(102)，所述粘连区(101)用于粘接共面铜电极基底(4)，导线贯穿所述导线通孔(102)，并与共面铜电极对(3)连接。

技术总结
本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种基于共面铜电极电阻变化的微通道压强传感器，包括：外框和刚性微流控芯片、共面铜电极对、以及共面铜电极基底，共面铜电极基底设于外框内，共面铜电极对设置在共面铜电极基底上，刚性微流控芯片设于共面铜电极基底上；刚性微流控芯片包括水相入口和测量盲端通道、油相入口、液滴出口、液滴出口通道、油相入口通道、T型交叉口、待测通道、以及水相入口通道，水相入口设于水相入口通道的一端，油相入口设于油相入口通道的一端。该微通道压强传感器具有小型化、高灵敏度、易集成于T型液滴生成芯片的新型微通道压强传感器，对于推动微流控技术的应用及其在科学研究和实际应用中的广泛推广具有重要意义。

技术研发人员：杨启胜,李世鑫,许明辉,任玉坤
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/26