[發(fā)明專利]基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH無源檢測(cè)裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111122744.7
• 申請(qǐng)日: 2021-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN113866230A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳立國;張?chǎng)┫?/a>;申浩;薛立偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 昆山昆博智能感知產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01N27/26
• 分類號(hào): G01N27/26;G01N27/30;B01L3/00
• 代理公司: 北京慕達(dá)星云知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 符繼超

1.一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，包括：柔性數(shù)字微流控芯片(1)、摩擦發(fā)電機(jī)(2)和電源管理芯片(3)；

所述摩擦發(fā)電機(jī)(2)置于鞋墊與鞋底之間，其用于將人體動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能后，為所述柔性數(shù)字微流控芯片(1)和所述電源管理芯片(3)供電；

所述柔性數(shù)字微流控芯片(1)由上極板(11)和下極板(12)組成；所述上極板(11)和所述下極板(12)之間形成供汗滴流經(jīng)的間隙(13)；所述下極板(12)上具有電極陣列；

所述電源管理芯片(3)與所述柔性數(shù)字微流控芯片(1)電性連接，其用于在汗滴流經(jīng)所述間隙時(shí)，按照預(yù)設(shè)方式控制所述電極陣列中相應(yīng)電極的通斷電，實(shí)現(xiàn)對(duì)汗滴的收集、分配、輸送和PH檢測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述上極板(11)自上而下由上基底(111)、上電極層(112)和上疏水層(113)層疊組成；所述下極板(12)自下而上由下基底(121)、下電極層(122)、介電層(123)和下疏水層(124)層疊組成；所述下電極層(122)由所述電極陣列組成；所述上疏水層(113)和所述下疏水層(124)相對(duì)設(shè)置，且彼此之間形成所述間隙(13)；所述間隙(13)的寬度為100-500微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述上基底(111)和所述下基底(121)的材質(zhì)均為PET；所述上電極層(112)和所述下電極層(122)的材質(zhì)均為ITO；所述介電層(123)的材質(zhì)為SU-8光刻膠；所述上疏水層(113)和所述下疏水層(124)的材質(zhì)均為Teflon。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述下電極層(113)通過光刻和濕法刻蝕的方法形成所述電極陣列。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述摩擦發(fā)電機(jī)(2)由上摩擦板(21)和下摩擦板(22)組成；所述上摩擦板(21)和所述下摩擦板(22)分別與鞋墊形狀適配；所述上摩擦板(21)和所述下摩擦板(22)隨人體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行接觸分離動(dòng)作，并產(chǎn)生電勢(shì)差。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述上摩擦板(21)自上而下由上亞克力板(211)和上鋁箔層(212)層疊組成；所述下摩擦板(22)自下而上由下亞克力板(221)、下鋁箔層(222)和PET薄膜(223)層疊組成；所述上鋁箔層(212)和所述PET薄膜(223)隨人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生接觸和分離動(dòng)作，接觸后，所述上鋁箔層(212)帶負(fù)電荷，所述PET薄膜(223)帶正電荷。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述上摩擦板(21)與所述上極板(11)連接，并接地；所述下摩擦板(22)通過所述電源管理芯片(3)與所述下極板(12)上的電極陣列連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述摩擦發(fā)電機(jī)(2)與所述柔性數(shù)字微流控芯片(1)之間還并聯(lián)有二極管(4)；所述二極管(4)用于阻斷所述摩擦發(fā)電機(jī)(2)所產(chǎn)生電荷的反向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電荷在正向上的富集，以放大所述上極板(11)和所述下極板(12)之間的電勢(shì)差。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，所述柔性數(shù)字微流控芯片(1)通過溴麝香草酚藍(lán)水溶液與汗滴發(fā)生顏色反應(yīng)。

10.一種基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)方法，其適用于如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的基于柔性數(shù)字微流控芯片的汗液PH值無源檢測(cè)裝置，其特征在于，包括以下步驟：

汗滴流經(jīng)所述柔性數(shù)字微流控芯片(1)中的間隙(13)時(shí)，在表面張力作用下，在所述上極板(11)和所述下極板(12)之間形成液橋；

所述摩擦發(fā)電機(jī)(2)在人體運(yùn)動(dòng)下產(chǎn)生可變電荷，并將電荷轉(zhuǎn)移至所述柔性數(shù)字微流控芯片(1)的上極板(11)和下極板(12)；

所述電源管理芯片(3)控制所述下極板(12)上位于液橋位置處的電極通電，改變汗滴與所述下極板(12)之間的表面張力，產(chǎn)生汗滴移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)汗滴的收集；

汗滴收集后，所述電源管理芯片(3)按照預(yù)設(shè)方式控制相應(yīng)電極的通斷電，使大汗滴分為若干個(gè)小汗滴，實(shí)現(xiàn)汗滴的分配；

汗滴分配后，所述電源管理芯片(3)控制所述下極板(12)上位于汗滴和檢測(cè)液之間的相應(yīng)電極的逐個(gè)通斷電，實(shí)現(xiàn)汗滴和檢測(cè)液的輸運(yùn)，直至汗滴與檢測(cè)液發(fā)生合并，并發(fā)生顯色反應(yīng)；

利用移動(dòng)設(shè)備拍攝并分析顯色反應(yīng)后的圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)汗滴的PH檢測(cè)。