[發(fā)明專利]適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片及方法

在審

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• 申請日: 2022-10-11
• 公開（公告）號: CN115436227A
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦寧;趙培;辛公明;張穎龍
• 申請（專利權(quán)）人: 山東大學(xué)
• 主分類號: G01N11/04
• 分類號: G01N11/04;G01N11/08
• 代理公司: 濟(jì)南圣達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37221
• 代理人: 董雪

1.一種適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片，其特征在于，包括：依次設(shè)置的基底層、主通道層、加載通道層和覆蓋層；

所述主通道層上沿長度方向設(shè)有主通道，所述加載通道層上沿與主通道垂直的方向設(shè)有加載通道，所述加載通道與主通道連通；所述加載通道層上沿主通道方向設(shè)有至少一個(gè)連通口，所述連通口與主通道連通；

所述覆蓋層上與加載通道一端對應(yīng)的位置設(shè)有樣品加載入口，與加載通道另一端對應(yīng)的位置設(shè)有第一壓力接口；所述覆蓋層上與連通口相對應(yīng)的位置分別設(shè)置壓力接口。

2.如權(quán)利要求1所述的一種適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述主通道的寬度應(yīng)至少為其高度的n倍，以產(chǎn)生狹縫層流；n≥10。

3.如權(quán)利要求1所述的一種適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述主通道的內(nèi)壁涂有疏水涂層，以最小化阻力帶來的粘度測量誤差。

4.如權(quán)利要求1所述的一種適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述加載通道的寬度小于主通道的寬度，所述樣品加載入口和第一壓力接口的內(nèi)徑小于加載通道的寬度；各個(gè)連通口以及與各個(gè)連通口相對應(yīng)的各個(gè)壓力接口的內(nèi)徑，均小于主通道的寬度。

5.如權(quán)利要求1所述的一種適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述加載通道一端與主通道的一端在空間上對齊并連通。

6.如權(quán)利要求1所述的一種適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片，其特征在于，所述加載通道層上沿主通道方向設(shè)有第一連通口、第二連通口和第三連通口，每一個(gè)連通口分別與主通道連通；所述覆蓋層上在與每一個(gè)連通口相對應(yīng)的位置分別設(shè)置第二壓力接口、第三壓力接口和第四壓力接口；每一個(gè)壓力接口與相應(yīng)的連通口連通；所述第一連通口設(shè)置在加載通道層上靠近加載通道的一端，所述第二連通口和第三連通口設(shè)置在加載通道層上遠(yuǎn)離加載通道的一端。

7.一種測量微升級液體樣品粘度的系統(tǒng)，其特征在于，包括：權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的適用于測量微升級液體樣品粘度的微流控芯片，以及設(shè)置在芯片外部的攝像頭，所述攝像頭用于記錄液體樣品流經(jīng)主通道的流動過程，以獲取液體樣品粘度的物理參數(shù)。

8.一種測量微升級液體樣品粘度的系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，包括：

自樣品加載入口將待測液體樣品注入加載通道，并通過加載通道進(jìn)入主通道；

當(dāng)待測液體樣品的前沿到達(dá)設(shè)定的壓力接口時(shí)，停止注液，對樣品加載入口進(jìn)行密封；

打開第一壓力接口并將其與外接壓力源連接；測量開始時(shí)，外接壓力源增壓，使得液體樣品開始沿著主通道向前流動；

同時(shí)，通過外接壓力傳感器記錄液體樣品流動過程中的壓力變化，通過攝像頭記錄液體樣品流經(jīng)主通道的流動過程，進(jìn)而得到用于計(jì)算液體樣品粘度的物理參數(shù)。

9.如權(quán)利要求8所述的一種測量微升級液體樣品粘度的系統(tǒng)的工作方法，其特征在于，液體樣品的動力粘度定義為剪切力和剪切速率的比值；其中，剪切力根據(jù)主通道的尺寸、液體樣品的長度、液體樣品前后的壓差以及液體樣品后端的氣液界面處的毛細(xì)壓差計(jì)算得到；

剪切速率根據(jù)主通道的尺寸和液體樣品的體積流量計(jì)算得到。