CN104069905A

CN104069905A - 一种微流控芯片

Info

Publication number: CN104069905A
Application number: CN201410349166.4A
Authority: CN
Inventors: 张洪朋; 张堂伟; 张兴明; 刘后祥
Original assignee: Dalian Maritime University
Current assignee: Dalian Maritime University
Priority date: 2014-07-21
Filing date: 2014-07-21
Publication date: 2014-10-01

Abstract

本发明公开了一种微流控芯片，包括基体、螺线圈、螺线圈引线和载玻片，基体内有一个“┗”形流道，流道左侧有流道进口、右侧有流道出口、流道中间段为信号检测区，所述的螺线圈缠绕在信号检测区的中部，螺线圈为双线圈结构，采用双股漆包线缠绕，两线圈缠绕方向相同、电流方向相同的并联方式缠绕；所述的螺线圈引线螺一端与线圈连接、另一端引出到基体外。本发明的双线圈螺线管型传感器克服了传统单线圈传感器电气性质不稳定易受环境干扰的问题；双线圈经过互感后大大降低了其自身电感，对较小颗粒有很好的检测能力和检测精度，能检测到10微米以下的铁磁性颗粒。同时不会增加检测线圈的长度，大大降低被检测颗粒同时进入检测区域的可能性。

Description

一种微流控芯片

技术领域

本发明涉及机器设备的油液监测技术，特别是一种微流控芯片。

背景技术

油液中的颗粒污染物是导致液压系统故障的最主要原因，能够检测到油液中颗粒污染物的信息，是对设备系统进行故障诊断的可靠方法。传统微流控单线圈螺线管型传感器自身电感较大，在检测较小颗粒时，颗粒引起的电感变化值相对其自身电感太小而不能被检测到。现有的微流控电感油液检测仪器主要能检测到的最小铁磁性颗粒在20微米左右，检测能力不强，信噪比不高。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种具有高信噪比、高灵敏度、检测结果精确的微流控芯片。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种微流控芯片，包括基体、螺线圈、螺线圈引线和载玻片，基体内有一个“┗”形流道，流道左侧有流道进口、右侧有流道出口、流道中间段为信号检测区，所述的螺线圈缠绕在信号检测区的中部，螺线圈为双线圈结构，采用双股漆包线缠绕，两线圈缠绕方向相同、电流方向相同的并联方式缠绕；所述的螺线圈引线螺一端与线圈连接、另一端引出到基体外。

本发明的工件原理如下：被检测的油液样品由流道进口驱动进入，并流入信号检测区，最终从流道出口流出，在信号检测区外是同向双绕线缠绕的螺线圈，并用螺线圈引线引出芯片外，最终检测来自螺线圈中电感信号输入至信号处理和显示设备，检测出油液中的金属颗粒。

本发明的制作方法如下：螺线圈采用两根漆包线并排绕制在圆柱形骨架上，两个线圈的匝数分别为200圈，将骨架的一头插入制作流线型进口的圆锥型滴管内。将制作好的线圈、骨架、滴管固定在玻璃载玻片上，将两个线圈按照下图所示的连接方式连接好，并把连接好的线引出(在检测时与检测仪器相连)。将载玻片的底部和侧面用铝箔包好，将配制好的模型材料溶液倒入铝箔中的载玻片上，使模型材料完全覆盖线圈，然后对其加热固化。固化好后去掉铝箔，抽出制作流道的骨架，基体中形成检测通道。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明的双线圈螺线管型传感器克服了传统单线圈传感器电气性质不稳定易受环境干扰的问题；双线圈经过互感后大大降低了其自身电感，对较小颗粒有很好的检测能力和检测精度，能检测到10微米以下的铁磁性颗粒。同时不会增加检测线圈的长度，大大降低被检测颗粒同时进入检测区域的可能性。

2、现有的三线圈检测方法由于其螺线圈的缠绕方式使得螺线圈的轴向长度较长，被检测颗粒多个同时重叠进入检测区域的概率很大，影响检测结果的准确性，本发明圈轴向长度很小，大大降低了颗粒同时重叠进入检测区域的可能。

3、在被检测铁颗粒通过螺线圈时，与单线圈相比，本发明的双线圈不仅增大了两个线圈的电感值，同时因为自身电感值的增大，还会引起互感值的增大，所以双线圈较单线圈相比增大了检测能力，提高了检测精度与信噪比。因此，本发明具有高信噪比、高灵敏度，检测结果精确等优点。

4、本发明基于微流控芯片的制作方法，应用电磁法中的电感原理，结合双线圈间的互感原理，因为双线圈互感后的电感值小于互感前的电感值，这样在检测小颗粒时，解决了传统单线圈因自身电感值较大从而湮没检测信号而不能检测到小颗粒的问题。

附图说明

本发明共有附图3张，其中：

图1是双线圈互感原理示意图。

图2是本发明的结构示意图。

图3是图2的A-A剖视图。

图中：1.流道进口，2.信号检测区，3.流道出口，4.螺线圈，5.螺线圈引线，6.载玻片，7.基体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1所示，因为两个线圈通过互感后的等效电感为

L_{eq} = \frac{L_{1} L_{2} - M^{2}}{L_{1} + L_{2} - 2 M} = \frac{L^{2} - M^{2}}{2 (L - M)} = \frac{(L + M) (L - M)}{2 (L - M)} = \frac{L + M}{2}

其中L₁、L₂分别为两个线圈的电感，为两个线圈之间的互感值,k为互感系数，在线圈结构参数一定时是定值。在被检测铁颗粒通过螺线圈时，与单线圈相比，双线圈不仅增大了两个线圈的电感值，同时因为自身电感值的增大，还会引起互感值的增大，所以双线圈较单线圈相比增大了检测能力，提高了检测精度与信噪比。

如图2-3所示，一种微流控芯片，包括基体7、螺线圈4、螺线圈引线5和载玻片6，基体7内有一个“┗”形流道，流道左侧有流道进口1、右侧有流道出口3、流道中间段为信号检测区2，所述的螺线圈4缠绕在信号检测区2的中部，螺线圈4为双线圈结构，采用双股漆包线缠绕，两线圈缠绕方向相同、电流方向相同的并联方式缠绕；所述的螺线圈引线5螺一端与线圈连接、另一端引出到基体7外。

图2-3所示为双线圈电感检测芯片结构图，图中，螺线圈4为双线圈结构，采用双股漆包线缠绕，两线圈缠绕方向相同，电流方向相同的并联方式缠绕，被检测的油液样品由流道进口1驱动进入，并流入信号检测区2，最终从流道出口3流出，在信号检测区2外是同向双绕线缠绕的螺线圈4，在有螺线圈4用螺线圈引线5引出芯片外，最终检测来自螺线圈4中电感信号输入至信号处理和显示设备，检测出油液中的金属颗粒。

Claims

1.一种微流控芯片，其特征在于：包括基体(7)、螺线圈(4)、螺线圈引线(5)和载玻片(6)，基体(7)内有一个“┗”形流道，流道左侧有流道进口(1)、右侧有流道出口(3)、流道中间段为信号检测区(2)，所述的螺线圈(4)缠绕在信号检测区(2)的中部，螺线圈(4)为双线圈结构，采用双股漆包线缠绕，两线圈缠绕方向相同、电流方向相同的并联方式缠绕；所述的螺线圈引线(5)螺一端与线圈连接、另一端引出到基体(7)外。