[實用新型]一種基于單一熱電偶和懸浮微流體的MEMS熱傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202220947127.4
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN217103071U
• 公開（公告）日: 2022-08-02
• 發(fā)明（設計）人: 劉茗;姚雯莉;洪登峰;劉童;王竹卿
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B81B7/02
• 分類號: B81B7/02;H01L35/32
• 代理公司: 武漢菲翔知識產權代理有限公司 42284
• 代理人: 張紅

本實用新型公開了一種基于單一熱電偶和懸浮微流體的MEMS熱傳感器，涉及傳感器技術領域，包括微流體通道和懸吊微橋結構襯底，所述微流體通道包括微流體通道底板、微流體通道壁和微流體通道上頂蓋，所述微流體通道底板、微流體通道壁和微流體通道上頂蓋按由下至上的順序重疊排列粘接，所述微流體通道底板設置在懸吊微橋結構襯底上方，所述微流體通道的中部一體成型有微流體通道空腔，所述微流體通道空腔的內部安裝有單一熱電偶。本實用新型中，實現(xiàn)MEMS熱傳感器兼具靈敏度高與微型的特點，解決傳統(tǒng)MEMS熱傳感器靈敏度不夠高、體積過大的問題，同時，實現(xiàn)MEMS熱傳感器檢測速度快、精準度高，解決傳統(tǒng)MEMS熱傳感器處理時間較長、數(shù)據(jù)測量不夠準確的問題。

技術領域

本實用新型涉及傳感器技術領域，尤其涉及一種基于單一熱電偶和懸浮微流體的MEMS熱傳感器。

背景技術

單一熱電偶是溫度測量儀表中常用的測溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉換成熱電動勢信號，通過電氣儀表轉換成被測介質的溫度。熱電偶傳感器是一種可以收集分析待檢測的樣本(包括生物與非生物)與熱電偶的溫差信息的裝置。樣本在通過微流體通道時，其與微流體通道內部的熱電偶發(fā)生熱交換，使熱電偶形成電勢差，之后將熱信息轉化的數(shù)字信息通過導線傳送至外部分析終端進行分析。

微流體技術，是一種精確控制和操控微尺度流體，特指控制微米級流體的技術，又稱其為芯片實驗室或微流體芯片技術。該技術能將生物、化學、醫(yī)學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程。微流體技術如今已被運用于MEMS熱傳感器并被研究者大量報道，在醫(yī)學、仿生學、環(huán)境保護學中都有很亮眼的發(fā)揮。MEMS熱傳感器被用于分析生物樣本的溫度信息、環(huán)境樣本檢測分析樣本中的溫度變化等。

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)技術,即微機電系統(tǒng)，主要運用于超精密機械加工，是集成微米級微電子系統(tǒng)的重要技術。如今MEMS技術已被大量運用于集微傳感器領域，適用于需要微型化、高集成度和大批量生產的微電子元器件。

檢測生物樣本的溫度變化，是我國在高精度MEMS熱傳感器研究領域的重點，目前我國的市場上已經批量研發(fā)生產了多款MEMS熱傳感器，但是大多處于起步階段。

現(xiàn)有的MEMS熱傳感器大多是通過微流體通道引入被測樣本，被測樣本與單一熱電偶的溫差引起微流體通道內單一熱電偶的電勢差變化，從而產生電信號轉移到外部的移動終端中進行信號處理?，F(xiàn)有的MEMS熱傳感器大多是以方形盒作為外部封裝，內部設置基底，在基底上安裝微流體通道以及傳感器的相關線路。通過封裝上的微流體通道口引入被測樣本，再從另一側的樣本出口引出連接著流體通道內部熱電堆的導線，將產生的電信號發(fā)送至數(shù)據(jù)分析端對樣本的熱信號進行分析。

對比市場上已有的MEMS熱傳感器，可以看出：市場上已投入使用的熱電偶的適用范圍不廣，主要原因在于當前熱電偶的靈敏度不高，并且MEMS熱傳感器在檢測樣本時的熱損失大，使得精準度不高；MEMS熱傳感器內部的熱電堆所占的體積過大，不方便使用，傳感器內部元器件的集成度低，無法做到微型化；所采用的普通微流體通道無法適用于大多數(shù)的樣本檢測，如何設計出一種靈敏度高、檢測速度快、精準度高、輕巧便攜、成本低的MEMS熱傳感器也是在傳感器研究領域的一個熱點問題，為此，我們提出一種基于單一熱電偶和懸浮微流體的MEMS熱傳感器解決上述問題。

實用新型內容

本實用新型提供一種基于單一熱電偶和懸浮微流體的MEMS熱傳感器，解決了市場上已投入使用的熱電偶的適用范圍不廣，主要原因在于當前熱電偶的靈敏度不高，并且MEMS熱傳感器在檢測樣本時的熱損失大，使得精準度不高；MEMS熱傳感器內部的熱電堆所占的體積過大，不方便使用，傳感器內部元器件的集成度低，無法做到微型化；所采用的普通微流體通道無法適用于大多數(shù)的樣本檢測的技術問題。