CN109331191B - 一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置及方法 - Google Patents

一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置及方法。包括第一滑台组、第二滑台组、第三滑台组、第四滑台组、耦合剂组件、超声激发组件、高速摄像机、支撑架和微流控模块；耦合剂组件包括耦合剂支撑块、耦合剂通道、耦合剂控制气缸；超声激发组件包括超声波探头支撑块、环形探头温度传感器、超声波探头；微流控模块包括玻璃底片、PDMS薄膜、插针、毛细钢管、下底板和上盖板。通过本发明实现了在微流控技术的辅助下高压脉冲电场耦合超声波对液体进行灭菌，只需要调节电场的功率和声场的功率等参数能实现对不同菌类的杀菌效果。

Description

一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置及方法
技术领域
本发明属于微流控芯片对非热灭菌处理的技术手段，尤其是涉及了一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置及方法。
背景技术
现在国内外对非热灭菌种类的高压电场灭菌和超声波各自单独处理研究很多，且超声波过多工作会造成局部温升过大效应，导致液体其他性质变化。但对二者的联合灭菌没有深入探讨。且市场上暂无此类设备。微流控技术是针对于实验条件下的一种测试手段，微小的流量下探究灭菌机理，发明是基于微流控芯片技术下提出一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置及方法。自动化程度高，且可以通过改变电场强度和声场强度以及联合处理时间来是实现对不同菌的灭菌处理。在微流控技术领域内，因PDMS具有不亲水性且对超声波的阻抗小，故采用PDMS（聚二甲基硅氧烷）为覆盖玻璃底片材料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置及方法，在高压脉冲电场和超声波的联合处理下能够提高灭菌效率。
本发明采用的技术方案如下：
一、一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置：
装置包括第一滑台组、第二滑台组、第三滑台组、第四滑台组、耦合剂组件、超声激发组件、高速摄像机、支撑架和微流控模块；微流控模块放置在支撑架上，支撑架固定于第一滑台组的第一连接块上，第一滑台组安装于第四滑台组上，第一滑台组和第四滑台组相垂直布置，使得微流控模块能在第一滑台组和第四滑台组带动在沿水平面移动；微流控模块下方的第一连接块上安装有高速摄像机，微流控模块上方布置有耦合剂组件和超声激发组件，耦合剂组件安装于第二滑台组上，耦合剂组件在第二滑台组带动下水平移动；超声激发组件安装于第一滑台组上，超声激发组件在第一滑台组带动下上下升降移动；所述的耦合剂组件包括耦合剂支撑块、耦合剂通道、耦合剂控制气缸；耦合剂通道内部灌注有耦合剂，耦合剂通道下端设有用于耦合剂流出的开口，耦合剂通道通过耦合剂支撑块固定于第二滑台组的第二连接块，耦合剂控制气缸缸体固定于第二滑台组的第二连接块，耦合剂控制气缸气缸杆水平伸出并封堵于耦合剂通道下端开口处； 所述的超声激发组件包括超声波探头支撑块、环形探头温度传感器、超声波探头；超声波探头通过超声波探头支撑块固定于第三滑台组的第三连接块，超声波探头上部安装有环形探头温度传感器；所述的微流控模块包括玻璃底片、PDMS薄膜、插针、毛细钢管、下底板和上盖板；下底板底面通过真空泵被吸附固定于支撑架，支撑架底面安装有重量传感器；下底板顶面中心开有矩形槽，玻璃底片置于矩形槽中，PDMS薄膜置于玻璃底片上，上盖板盖于下底板上并将PDMS薄膜压紧到玻璃底片上；玻璃底片上表面形成两块电极，两块电极之间形成线形间隙作为液体流通通道，PDMS薄膜下表面设有与两块电极形状吻合的凹槽，凹槽和两块电极外边缘之间具有间隙，PDMS薄膜通过键合工艺和玻璃底片结合；每块电极上方的PDMS薄膜上表面开有贯穿插针孔，两根插针穿过各自的插针孔、凹槽后和各自对应的电极电气焊接，高压电场的正负极分别和两根插针连接；液体流通通道一端的PDMS薄膜下表面的凹槽附近开有进液流道槽7.7，进液流道槽7.7的PDMS薄膜上表面开设用于液体流入的钢针孔，钢针孔均插装毛细钢管；液体流通通道另一端的PDMS薄膜下表面的凹槽附近开有收集流道槽，收集流道槽的PDMS薄膜上表面开设用于液体流出的钢针孔，钢针孔均插装毛细钢管；两块电极外边缘分别和PDMS薄膜凹槽之间的间隙中部设有废液流道槽，废液流道槽的PDMS薄膜上表面开设用于液体流出的钢针孔，钢针孔均插装毛细钢管。
所述的高速摄像机镜头朝向正上方，支撑架采用透明材料制成，高速摄像机透过透明的支撑架拍摄微流控模块底面工作过程图像。
所述的第一滑台组、第二滑台组、第三滑台组、第四滑台组结构相同，滑台组的结构均包括滑台控制电机、滑轨、滑块、联轴器、滚珠丝杆和连接块，滑台控制电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杆相连接，滚珠丝杆平行支撑安装于底板，底板两侧安装有滑轨，连接块底部中间固定有丝杠螺母，丝杠螺母套装连接于滚珠丝杆上形成丝杠螺母副，连接块底部的两侧固定有滑块，滑块嵌装于滑轨上形成移动副，滑台控制电机运行通过丝杠螺母副带动连接块在移动副的导向下沿滑轨直线移动。
所述的电极呈L形，两块电极对称布置组成近T形，PDMS薄膜下表面的凹槽为T形，两块电极之间的液体流通通道位于T形的对称中心线。
二、一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试方法：采用上述装置，包括以下过程：
1)玻璃底片通过溅射、电镀等工艺形成所需要的电极后，电极与PDMS薄膜的凹槽键合，然后在PDMS薄膜上表面的插针孔电器插装并焊接插针；从PDMS薄膜上表面的各个钢针孔均插入毛细钢管，液体从进液流道槽7.7的毛细钢管流入，经液体流通通道后从收集流道槽的毛细钢管流出，多余液体从PDMS薄膜凹槽和两块电极外边缘之间的间隙流经后从废液流道槽的毛细钢管被吸取流出；
2)制造好的微流控模块放于支撑架上，通过支撑架底面的重量传感器感知到微流控模块放置上的信号，控制真空泵对下底板进行真空吸附到支撑架上；
3)上盖板盖住下底板，使得PDMS薄膜压紧到玻璃底片上不留有间隙，然后向耦合剂通道倒入耦合剂，控制耦合剂控制气缸的运动实现开启下端开口，使得耦合剂能从耦合剂通道下端开口流出，同时在第二滑块组和第四滑块组的配合运动下将耦合剂均匀覆盖在PDMS薄膜上表面；
4)通过第三滑块组带动超声波探头下端接触到上盖板上表面的耦合剂；
5)超声波探头工作，通过耦合剂向微流控模块传播电磁波产生电磁场，同时两根插针外接高压脉冲电场正负极，向两根插针施加正负高压脉冲电使得液体流通通道处形成高压脉冲电场，设置高压脉冲电场的强度、脉冲时间、脉冲宽度和个数以及联合超声波处理时间、声场强度或者单独工作条件来进行对液体的灭菌；
6)在灭菌处理过程中，高速摄像机从下方透过透明的支撑架实时拍摄微流控模块底面工作过程图像。
本发明具有的有益效果是：
本发明实现了在微流控技术下的高压脉冲电场耦合超声对灭菌处理的联合。
本发明针对微流控芯片的夹紧和超声波的温度处理上是实现有效控制，在高压脉冲电场和超声波的联合处理下能够提高灭菌效率。
附图说明
图1是装置整体图；
图2是装置主视图；
图3是滑台组的结构图；图3（a）是滑台组的俯视图，图3（b）是滑台组的立体图；
图4是微流控芯片图；
图5是微流控及其夹具图；
图6是PDMS薄膜俯视图及剖视图；
图7是PDMS薄膜仰视图；
图8是支撑架示意图。
图中：第一滑台组1；第二滑台组2；第三滑台组3；第四滑台组4；高速摄像机5；支撑架6；重量传感器6.1；微流控模块7；第一连接块1.1；第二连接块2.1；耦合剂支撑块2.2；耦合剂通道2.3；耦合剂控制气缸2.4；超声波探头支撑块3.1；第三连接块3.2；环形探头温度传感器3.3；超声波探头3.4；第四连接块4.1；玻璃底片7.1；电极7.2；插针7.3；毛细钢管7.4；下底板7.5；上盖板7.6；进液流道槽7.7；废液流道槽7.8；收集流道槽7.9；插针孔7.10；PDMS薄膜7.11；钢针孔7.12；滑台控制电机8.1；滑轨8.2；滑块8.3；联轴器8.4；滚珠丝杆8.5；连接块8.6。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明具体实施包括第一滑台组1、第二滑台组2、第三滑台组3、第四滑台组4、耦合剂组件、超声激发组件、高速摄像机5、支撑架6和微流控模块7；微流控模块7放置在支撑架6上，支撑架6固定于第一滑台组1的第一连接块1.1上，第一滑台组1安装于第四滑台组4上，第一滑台组1和第四滑台组4相垂直布置，使得微流控模块7能在第一滑台组1和第四滑台组4带动在沿水平面移动；微流控模块7下方的第一连接块1.1上安装有高速摄像机5，微流控模块7上方布置有耦合剂组件和超声激发组件，耦合剂组件安装于竖直的第二滑台组2上，耦合剂组件在第二滑台组2带动下水平移动；超声激发组件安装于第一滑台组1上，超声激发组件在第一滑台组1带动下上下升降移动。
如图3所示，第一滑台组1、第二滑台组2、第三滑台组3、第四滑台组4结构相同，滑台组的结构均包括滑台控制电机8.1、滑轨8.2、滑块8.3、联轴器8.4、滚珠丝杆8.5和连接块，滑台控制电机8.1的输出轴通过联轴器8.4与滚珠丝杆8.5相连接，滚珠丝杆8.5平行支撑安装于底板，底板两侧安装有滑轨8.2，连接块底部中间固定有丝杠螺母，丝杠螺母套装连接于滚珠丝杆8.5上形成丝杠螺母副，连接块底部的两侧固定有滑块8.3，滑块8.3嵌装于滑轨8.2上形成移动副，滑台控制电机8.1运行通过丝杠螺母副带动连接块在移动副的导向下沿滑轨8.2直线移动，在两侧安装的滑轨8.2和滑块8.3组成移动副下能够实现对安装在滑块8.3及其连接块进行水平移动。
如图3所示，第二滑台组2中，滚珠丝杆8.5水平布置，底板竖直布置。第三滑台组3中，滚珠丝杆8.5竖直布置，底板竖直布置。第一滑台组1和第四滑台组4中，滚珠丝杆8.5水平布置，底板水平布置，且第一滑台组1的滚珠丝杆8.5平行于第三滑台组3的滚珠丝杆8.5。第二滑台组2单独竖直布置，第一滑台组1和第四滑台组4于90度固定连接在一起，第一滑台组1底部的导轨固定于第四滑台组4的第四滑台连接块4.1上。
如图4所示，电极7.2呈L形，两块电极7.2对称布置组成近T形，PDMS薄膜7.11下表面的凹槽为T形，两块电极7.2之间的液体流通通道位于T形的对称中心线。
如图1所示，耦合剂组件包括耦合剂支撑块2.2、耦合剂通道2.3、耦合剂控制气缸2.4；耦合剂通道2.3内部灌注有耦合剂，耦合剂通道2.3下端设有用于耦合剂流出的开口，耦合剂通道2.3通过耦合剂支撑块2.2固定于第二滑台组2的第二连接块2.1，耦合剂控制气缸2.4缸体固定于第二滑台组2的第二连接块2.1，耦合剂控制气缸2.4气缸杆水平伸出并封堵于耦合剂通道2.3下端开口处；初始状态下，控制耦合剂控制气缸2.4气缸杆在耦合剂通道2.3下方，且气缸杆末端紧贴挡住于耦合剂通道2.3下端开口，使得耦合剂不能从耦合剂通道2.3下端开口流出，防止耦合剂滴下。工作状态时，耦合剂控制气缸2.4气缸杆缩回，且气缸杆末端不再紧贴挡住于耦合剂通道2.3下端开口，耦合剂能从耦合剂通道2.3下端开口流出，从而打开耦合剂通道。
如图1所示，超声激发组件包括超声波探头支撑块3.1、环形探头温度传感器3.3、超声波探头3.4；超声波探头3.4通过超声波探头支撑块3.1固定于第三滑台组3的第三连接块3.2，超声波探头3.4上部安装有环形探头温度传感器3.3；环形探头温度传感器3.3用于检测超声波探头3.4工作温度，对超声波探头3.4工作温度超出阈值的异常情况进行报警。
如图4-图7所示，微流控芯片模块7包括玻璃底片7.1、PDMS薄膜7.11、插针7.3、毛细钢管7.4、下底板7.5和上盖板7.6；下底板7.5底面通过真空泵被吸附固定于支撑架6，支撑架6底面安装有重量传感器6.1，如图8所示；下底板7.5顶面中心开有矩形槽，玻璃底片7.1置于矩形槽中，PDMS薄膜7.11置于玻璃底片7.1上，上盖板7.6盖于下底板7.5上并将PDMS薄膜7.11压紧到玻璃底片7.1上；玻璃底片7.1上表面经过溅射和电镀工艺形成两块电极7.2，两块电极7.2之间形成线形间隙作为液体流通通道，PDMS薄膜7.11下表面设有与两块电极7.2形状吻合的凹槽，电极7.2被PDMS薄膜7.11覆盖，凹槽和两块电极7.2外边缘之间具有间隙，PDMS薄膜7.11通过键合工艺和玻璃底片7.1结合；每块电极7.2上方的PDMS薄膜7.11上表面开有贯穿插针孔7.10，两根插针7.3穿过各自的插针孔7.10、凹槽后和各自对应的电极7.2电气焊接，高压电场的正负极分别和两根插针7.3连接，通过插针7.3施加脉冲电，使得液体流通通道处形成高压电场；液体流通通道一端的PDMS薄膜7.11下表面的凹槽附近开有进液流道槽7.7，进液流道槽7.7的PDMS薄膜7.11上表面开设用于液体流入的钢针孔7.12，钢针孔7.12均插装毛细钢管7.4，具体实施设置三个进液流道槽7.7，每个进液流道槽7.7末端均有钢针孔7.12，共计有三个高压灭菌前液体流入的钢针孔7.12；液体流通通道另一端的PDMS薄膜7.11下表面的凹槽附近开有收集流道槽7.9，收集流道槽7.9的PDMS薄膜7.11上表面开设用于液体流出的钢针孔7.12，钢针孔7.12均插装毛细钢管7.4，具体实施设置三个收集流道槽7.9，每个收集流道槽7.9末端均有钢针孔7.12，共计有三个高压灭菌后液体流出的钢针孔7.12；两块电极7.2外边缘分别和PDMS薄膜7.11凹槽之间的间隙中部设有废液流道槽7.8，废液流道槽7.8的PDMS薄膜7.11上表面开设用于液体流出的钢针孔7.12，钢针孔7.12均插装毛细钢管7.4，具体实施设置两个废液流道槽7.8，两个废液流道槽7.8分别位于两块电极7.2的外侧，每个侧流槽末端均有钢针孔7.12，共计有两个用于废液流出的钢针孔7.12。所有的毛细钢管7.4用于传送和接收液体。
本发明具体实施是在玻璃底片之上经过溅射和电镀工艺上面形成电极，PDMS薄膜通过键合工艺和玻璃底片结合，通过此方式在两电极之间形成缝隙处理通道，插针通过PDMS的插针孔孔和电极电气焊接连接。高压电场的正负极通过插针施加脉冲电。PDMS薄膜上通过激光烧结形成钢针孔，过盈连接上毛细钢管，防止液体从蠕动泵压力过大直接连入通道会造成液体飞溅。
高速摄像机5镜头朝向正上方，支撑架6采用透明材料制成，高速摄像机5透过透明的支撑架6拍摄微流控模块7底面工作过程图像。支撑架6安装在第一连接块1.1上能随着第一连接块往复移动。
本发明的工作测试方式过程如下：
（1）玻璃底片7.1通过溅射、电镀等工艺形成所需要的电极后，玻璃底片7.1安装于PDMS薄膜7.11的凹槽，然后在PDMS薄膜7.11上表面的插针孔7.10电气插装并焊接插针7.3；从PDMS薄膜7.11上表面的各个钢针孔7.12均插入毛细钢管7.4，毛细钢管7.4一端外接蠕动泵的软管；随后将做好的微流控芯片放入下底板7.5的凹槽内，液体从进液流道槽7.7的毛细钢管7.4流入，经液体流通通道后从收集流道槽7.9的毛细钢管7.4流出，多余液体从PDMS薄膜7.11凹槽和两块电极7.2外边缘之间的间隙流经后从废液流道槽7.8的毛细钢管7.4被吸取流出；
（2）制造好的微流控模块7放于支撑架6上，通过支撑架6底面的重量传感器6.1感知到微流控模块7放置上的信号，控制真空泵对下底板7.5进行真空吸附到支撑架6上；
（3）上盖板7.6通过螺纹链接盖住下底板7.5，使得PDMS薄膜7.11压紧到玻璃底片7.1上不留有间隙，然后向耦合剂通道2.3倒入耦合剂，控制耦合剂控制气缸2.4的运动实现开启下端开口，使得耦合剂能从耦合剂通道2.3下端开口流出，同时在第二滑块组和第四滑块组的配合运动下将耦合剂均匀覆盖在PDMS薄膜7.11上表面。
（4）通过第三滑块组带动超声波探头3.4下端接触到上盖板7.6上表面的耦合剂，环形探头温度传感器3.3对超声波探头3.4的温度进行实时检测，接近预设温度提示报警；
（5）超声波探头3.4工作，通过耦合剂向微流控模块7传播电磁波产生电磁场，同时两根插针7.3外接高压脉冲电场正负极，向两根插针7.3施加正负高压脉冲电使得液体流通通道处形成高压脉冲电场，设置高压脉冲电场的强度、脉冲时间、脉冲宽度和个数以及联合超声波处理时间、声场强度或者单独工作条件来进行对液体的灭菌；
（6）在灭菌处理过程中，高速摄像机5从下方透过透明的支撑架6实时拍摄微流控模块7底面工作过程图像。
测试完成后，第三滑块组将超声波探头3.4上升移动。第一滑块组将支撑架6传送出来，支撑架6的取消真空吸附状态，人工把支撑座凹槽内的微流控模块7取出。
本发明的具体实施工作过程如下：
对微流控芯片的玻璃底片7.1的预先处理为在底片7.1上溅射一层纳米级别的连接层金属比如金Au，然后连接层金属上通过电镀或者电化学反应修饰上金属电极7.2,电极7.3前端设计为漏斗形状，方便前端进液口的液体能够绝大部分顺着电极之间的流道经过，在制作完底片7.1后，将PDMS薄膜7.11和底片7.1进行键合，实现薄膜和底片的稳定连接。然后将制造好的微流控芯片放入下底板7.5中（其整个的微流控厚度应略大于下底板的凹槽深度）。
在下底板7.5下方是支撑架6，支撑架6为透明材料，支撑架6下方固定连接在第一连接块1.1上，支撑架6底部凹槽开了两个通孔，其通孔连接到真空泵中，当承载了微流控芯片的下底板7.2接触到重量传感器6.1时，传递信号给真空泵，对槽内气体进行抽气，便能够实现牢固的吸附住微流控芯片。
然后通过人工将上盖板7.6通过螺纹连接在下底板7.5上，实现微流控的上下固定。在PDMS薄膜7.11上有凹形槽和通孔，其凹槽深度应该为电极总高度，在薄膜上插针孔7.10位置，通过电气焊接上两插针7.3用于连接外部高压脉冲电场。钢针孔7.12上对应连接上毛细钢针7.4，毛细钢针7.4外接于流量泵的软管，起到传送液体功能，其钢针孔7.12应略小于毛细钢针7.4的直径，能够过盈配合。其传送到7.7的进液通道内的液体会通过电极之间的流道到达收集流道槽7.9，在最后由毛细钢管传送出去进行收集，因PDMS薄膜的凹槽表面会略大于电极表面，会由少量液体没经处理就留废液通道7.8，最后也由毛细钢管传送出去。
如图1、图4和图5所示，在安装好微流控模块后，第二滑块组2将耦合剂连接块2.2传送到微流控芯片的PDMS薄膜7.11上方。通过手工放入一定量的超声波工作时的耦合剂于耦合剂通道2.3内，当达到一定值后，其紧贴于耦合剂通道2.3下方的耦合剂控制气缸2.4向后运动使得耦合剂顺着通道流出，配合着第二滑块组2和第四滑块组4的直线运动，均匀滴在PDMS表面。随后第三滑块组3带动第三连接块3.2向下运动，使得超声波支撑架3.4上固定的超声波探头3.4进入到耦合剂中， 其环形探头温度传感器3.3在超声波探头外测，用于实时检测超声波探头在工作中的温度。
可通过设置高压脉冲电场的强度、脉冲时间、脉冲宽度和个数以及联合超声波处理时间、声场强度或者单独工作条件来进行对液体的灭菌。其在支撑架6下方的高速摄像机5和底部光源会透过玻璃底板7.1和支撑架6将会实时捕捉细胞的处理情况（是否有细胞膜破损情况）。
由此可见，通过本发明能够实现在微流控技术的辅助下高压脉冲电场耦合超声波对液体进行灭菌，只需要调节电场的和声场等特性参数能实现对不同菌类的杀菌效果。

Claims (4)

1.一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置，其特征在于：包括第一滑台组（1）、第二滑台组（2）、第三滑台组（3）、第四滑台组（4）、耦合剂组件、超声激发组件、高速摄像机（5）、支撑架（6）和微流控模块（7）；微流控模块（7）放置在支撑架（6）上，支撑架（6）固定于第一滑台组（1）的第一连接块（1.1）上，第一滑台组（1）安装于第四滑台组（4）上，第一滑台组（1）和第四滑台组（4）相垂直布置，使得微流控模块（7）能在第一滑台组（1）和第四滑台组（4）带动在沿水平面移动；
所述的第一滑台组（1）、第二滑台组（2）、第三滑台组（3）、第四滑台组（4）结构相同，滑台组的结构均包括滑台控制电机（8.1）、滑轨（8.2）、滑块（8.3）、联轴器（8.4）、滚珠丝杆（8.5）和连接块，滑台控制电机（8.1）的输出轴通过联轴器（8.4）与滚珠丝杆（8.5）相连接，滚珠丝杆（8.5）平行支撑安装于底板，底板两侧安装有滑轨（8.2），连接块底部中间固定有丝杠螺母，丝杠螺母套装连接于滚珠丝杆（8.5）上形成丝杠螺母副，连接块底部的两侧固定有滑块（8.3），滑块（8.3）嵌装于滑轨（8.2）上形成移动副，滑台控制电机（8.1）运行通过丝杠螺母副带动连接块在移动副的导向下沿滑轨（8.2）直线移动；
微流控模块（7）下方的第一连接块（1.1）上安装有高速摄像机（5），微流控模块（7）上方布置有耦合剂组件和超声激发组件，耦合剂组件安装于第二滑台组（2）上，耦合剂组件在第二滑台组（2）带动下水平移动；超声激发组件安装于第一滑台组（1）上，超声激发组件在第一滑台组（1）带动下上下升降移动；所述的耦合剂组件包括耦合剂支撑块（2.2）、耦合剂通道（2.3）、耦合剂控制气缸（2.4）；耦合剂通道（2.3）内部灌注有耦合剂，耦合剂通道（2.3）下端设有用于耦合剂流出的开口，耦合剂通道（2.3）通过耦合剂支撑块（2.2）固定于第二滑台组（2）的第二连接块（2.1），耦合剂控制气缸（2.4）缸体固定于第二滑台组（2）的第二连接块（2.1），耦合剂控制气缸（2.4）气缸杆水平伸出并封堵于耦合剂通道（2.3）下端开口处； 所述的超声激发组件包括超声波探头支撑块（3.1）、环形探头温度传感器（3.3）、超声波探头（3.4）；超声波探头（3.4）通过超声波探头支撑块（3.1）固定于第三滑台组（3）的第三连接块（3.2），超声波探头（3.4）上部安装有环形探头温度传感器（3.3）；
所述的微流控模块（7）包括玻璃底片（7.1）、PDMS薄膜（7.11）、插针（7.3）、毛细钢管（7.4）、下底板（7.5）和上盖板（7.6）；下底板（7.5）底面通过真空泵被吸附固定于支撑架（6），支撑架（6）底面安装有重量传感器（6.1）；下底板（7.5）顶面中心开有矩形槽，玻璃底片（7.1）置于矩形槽中，PDMS薄膜（7.11）置于玻璃底片（7.1）上，上盖板（7.6）盖于下底板（7.5）上并将PDMS薄膜（7.11）压紧到玻璃底片（7.1）上；玻璃底片（7.1）上表面形成两块电极（7.2），两块电极（7.2）之间形成线形间隙作为液体流通通道，PDMS薄膜（7.11）下表面设有与两块电极（7.2）形状吻合的凹槽，凹槽和两块电极（7.2）外边缘之间具有间隙，PDMS薄膜（7.11）通过键合工艺和玻璃底片（7.1）结合；每块电极（7.2）上方的PDMS薄膜（7.11）上表面开有贯穿插针孔（7.10），两根插针（7.3）穿过各自的插针孔（7.10）、凹槽后和各自对应的电极（7.2）电气焊接，高压电场的正负极分别和两根插针（7.3）连接；液体流通通道一端的PDMS薄膜（7.11）下表面的凹槽附近开有进液流道槽（7.7），进液流道槽（7.7）的PDMS薄膜（7.11）上表面开设用于液体流入的钢针孔（7.12），钢针孔（7.12）均插装毛细钢管（7.4）；液体流通通道另一端的PDMS薄膜（7.11）下表面的凹槽附近开有收集流道槽（7.9），收集流道槽（7.9）的PDMS薄膜（7.11）上表面开设用于液体流出的钢针孔（7.12），钢针孔（7.12）均插装毛细钢管（7.4）；两块电极（7.2）外边缘分别和PDMS薄膜（7.11）凹槽之间的间隙中部设有废液流道槽（7.8），废液流道槽（7.8）的PDMS薄膜（7.11）上表面开设用于液体流出的钢针孔（7.12），钢针孔（7.12）均插装毛细钢管（7.4）。
2.根据权利要求1所述的一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置，其特征在于：所述的高速摄像机（5）镜头朝向正上方，支撑架（6）采用透明材料制成，高速摄像机（5）透过透明的支撑架（6）拍摄微流控模块（7）底面工作过程图像。
3.根据权利要求1所述的一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试装置，其特征在于：所述的电极（7.2）呈L形，两块电极（7.2）对称布置组成近T形，PDMS薄膜（7.11）下表面的凹槽为T形，两块电极（7.2）之间的液体流通通道位于T形的对称中心线。
4.一种高压电场耦合超声波处理液体灭菌测试方法，其特征在于：所述方法采用权利要求1-3任一所述装置，包括以下过程：
1)玻璃底片（7.1）通过溅射、电镀等工艺形成所需要的电极后，电极与PDMS薄膜（7.11）的凹槽键合，然后在PDMS薄膜（7.11）上表面的插针孔（7.10）电器插装并焊接插针（7.3）；从PDMS薄膜（7.11）上表面的各个钢针孔（7.12）均插入毛细钢管（7.4），液体从进液流道槽7.7的毛细钢管（7.4）流入，经液体流通通道后从收集流道槽（7.9）的毛细钢管（7.4）流出，多余液体从PDMS薄膜（7.11）凹槽和两块电极（7.2）外边缘之间的间隙流经后从废液流道槽（7.8）的毛细钢管（7.4）被吸取流出；
2)制造好的微流控模块（7）放于支撑架（6）上，通过支撑架（6）底面的重量传感器（6.1）感知到微流控模块（7）放置上的信号，控制真空泵对下底板（7.5）进行真空吸附到支撑架（6）上；
3)上盖板（7.6）盖住下底板（7.5），使得PDMS薄膜（7.11）压紧到玻璃底片（7.1）上不留有间隙，然后向耦合剂通道（2.3）倒入耦合剂，控制耦合剂控制气缸（2.4）的运动实现开启下端开口，使得耦合剂能从耦合剂通道（2.3）下端开口流出，同时在第二滑块组和第四滑块组的配合运动下将耦合剂均匀覆盖在PDMS薄膜（7.11）上表面；
4)通过第三滑块组带动超声波探头（3.4）下端接触到上盖板（7.6）上表面的耦合剂；
5)超声波探头（3.4）工作，通过耦合剂向微流控模块（7）传播电磁波产生电磁场，同时两根插针（7.3）外接高压脉冲电场正负极，向两根插针（7.3）施加正负高压脉冲电使得液体流通通道处形成高压脉冲电场，设置高压脉冲电场的强度、脉冲时间、脉冲宽度和个数以及联合超声波处理时间、声场强度或者单独工作条件来进行对液体的灭菌；
6)在灭菌处理过程中，高速摄像机（5）从下方透过透明的支撑架（6）实时拍摄微流控模块（7）底面工作过程图像。
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