[實用新型]一種液體離散結構以及液體測量裝置

有效

• 申請號: 201820954530.3
• 申請日: 2018-06-20
• 公開（公告）號: CN208350152U
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 李保慶;李璇;毛宇昕;褚家如
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G01F3/00
• 分類號: G01F3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 李坤

本實用新型提供了一種液體離散結構以及液體測量裝置，用于將連續液體離散為可控體積液滴，包括：第一超表面結構，其中心位置開設噴嘴，其下表面為超疏液表面；第二超表面結構，其上表面為超疏液表面，其下表面為超親液表面；第二超表面結構形成有微通孔陣列，微通孔內壁為超親液表面；第二超表面結構位于第一超表面結構下方，與第一超表面結構平行間隔設置，第一超表面結構與第二超表面結構之間形成離散腔。

技術領域

本實用新型屬于液體流量的高精度檢測技術領域，尤其涉及一種液體離散結構以及液體測量裝置。

背景技術

連續流體的液滴離散化是日常生活中的常見現象，如水閥的滴漏，輸液過程中點滴等，但對所形成液滴的均勻性缺少研究。實際上，不同壓強、不同流率下液滴的體積并不恒定。另一方面，采用液滴下落速度的方式判斷流量(如輸液時)也并不準確。

近年來微流控技術的受到廣泛的關注并取得一定的發展，在生物、醫療、化學等領域均有重要的應用。在微流控系統中，如何精確控制液體的流量逐漸成為關注的熱點。例如，在微流體運輸系統中，長時間的開環運行會導致輸送液體流量的誤差逐漸變大，嚴重影響輸送的精度。能夠進行實時流量反饋的閉環控制則能夠極大的減小誤差，保證整個微流控系統的精確性。這其中作為反饋裝置的流量計是一個十分重要的部分，高精度高靈敏度的微流量計能夠得出更準確的實時流量，使得整個微流體運輸系統更加準確與穩定。因此，在微流控領域中，微流量計的設計與研究有著很大的發展與應用前景。

目前常規的用于測量微升/分鐘或納升/分鐘的流量測量裝置主要以MEMS流量計、光纖微流量計、熱敏式微流量計為主。例如，中國專利CN1982854A《流量測量裝置及其制造方法》介紹了一種利用MEMS微加工技術制造的電壓差式流量計，通過檢測液體流過管道中兩電極的時間差和體積差來得到流量大小。該裝置的可測量范圍為0.01微升/分鐘到10微升/分鐘，檢測方式簡單。但是通過光刻和刻蝕等MEMS技術加工微管道和電極工藝復雜，成本高且流量測量范圍較小，不利于流量計的大批量生產與推廣。此外，中國專利CN104764500A《激光微流量計》提出了一種激光微流量計，實現了在高壓下連續流體的實時自動化測量，還通過激光測距傳感器和光纖來精確檢測流體流量，提高準確度。然而，該流量計由于包含壓力泵、光纖、激光測距系統與數據采集系統，導致裝置體積龐大，不利于器件集成化和微型化的發展。商業上，法國Fluigent公司的流量計在微流控芯片領域比較受歡迎，其流量計產品利用的是熱敏式的原理，利用加熱元件對管道中流體加熱，再根據流速與熱傳導速度之間的關系，實現7納升/分鐘到5毫升/分鐘范圍的流速測量，精度最高能達到75納升/分鐘，但價格十分昂貴。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

本實用新型提出一種液體離散結構以及液體測量裝置，液體離散結構的兩層材料中間保持間隔，且具有超表面的結構，來將連續流體等體積離散。基于該液體離散結構實用新型了一種液體測量裝置，突破現有微流量計成本高、結構復雜、體積大的問題，液體測量裝置的流速測量范圍為0到200微升/分鐘，流量測量的分辨率可達到0.5微升/分鐘甚至更小，解決了液滴體積隨流量變化和通過觀測液滴數量測量流量準確度低的問題，可滿足微流控領域對于流量檢測的需要。

(二)技術方案

本實用新型提供了一種液體離散結構，用于將連續液體離散為可控體積液滴，包括：第一超表面結構，其中心位置開設噴嘴，其下表面為超疏液表面；第二超表面結構，其上表面為超疏液表面，其下表面為超親液表面；第二超表面結構形成有微通孔陣列，微通孔內壁為超親液表面；第二超表面結構位于第一超表面結構下方，與第一超表面結構平行間隔設置，第一超表面結構與第二超表面結構之間形成離散腔。

在本實用新型的一些實施例中，由第二超表面結構的上表面至其下表面的方向，所述微通孔的直徑漸增。

在本實用新型的一些實施例中，所述第一超表面結構和第二超表面結構之間的間隔為0毫米-2毫米。