CN111239202B - 一种微流控芯片非接触电导检测装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微流控芯片非接触电导检测装置及方法，装置包括盖板、底板、屏蔽网、屏蔽涂层、高压电极探针及接口、信号电极探针及接口、检测电路及接口组件；该盖板与底板的连接侧通过合页连接，开启侧安装有磁铁；盖板正面中部有高压电极探针，外侧设置环形屏蔽网，反面有高压电极接口；底板正面中部设置有信号电极探针，外侧设置有环形屏蔽涂层，反面设置检测电路及接口。盖板和底板的正面都采用大面积覆铜接地工艺；屏蔽网采用空心网状金属材料，屏蔽涂层优先采用镀锡工艺，且屏蔽网和屏蔽涂层位置相对，盖板和底板合拢时，两者相互贴合，因此可将微流控芯片置于一个封闭空间，有效抵抗外部电磁干扰，提升装置的抗干扰能力和检测灵敏度。

Description

一种微流控芯片非接触电导检测装置及制备方法

技术领域

本发明涉及微流控检测技术领域，特别是涉及一种微流控芯片非接触电导检测装置及制备方法。

背景技术

微流控芯片技术是一种将样品制备、反应、分离、检测等生化反应过程集成在仅有几平方厘米大小的芯片上的检测、分析、诊断技术。因其具有样品和试剂消耗量少、分析速度快、灵敏度高、功耗和成本低以及便于微型化等特点，已经发展成生化、医学、流体等多学科交叉的全新研究领域，在生物医学、食品检验、环境监测和刑事侦察等方面具有重要应用价值。

目前，微流控芯片电导检测是一种常用的检测方法，根据检测电极与待检测溶液是否接触，分为接触式和非接触式两大类技术方案。非接触式电导检测原理是利用检测电极与微流控芯片毛细管内壁之间的电容进行高频信号耦合，通过电路测量信号的变化来计算待检测溶液电导的变化，从而分析出溶液中的所含样品的浓度。由于非接触电导检测装置的电极不与溶液接触，克服了接触检测存在的电极容易受污染，分离高压电场对检测信号影响大等的缺陷。微流控芯片非接触电导检测的研究工作主要集中在电极的设计、芯片材料选择和芯片结构设计上，而对非接触电导检测设备的抗干扰研究相对较少。因此，现有非接触电导检测设备存在检测灵敏度低、抗干扰能力弱和使用不便等技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺陷，提供一种微流控芯片非接触电导检测装置及方法，解决检测灵敏度低、抗干扰能力弱和使用不便的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种微流控芯片非接触电导检测装置，包括盖板、底板、屏蔽网、屏蔽涂层、高压电极探针、高压电极接口、信号电极探针、信号电极接口、检测电路以及检测电路接口组件；该盖板与底板的连接侧通过合页连接，盖板正面中部有高压电极探针，外侧设置环形屏蔽网，反面有高压电极接口；底板正面中部设置有信号电极探针，外侧设置有环形屏蔽涂层，反面设置检测电路及接口。

作为一种优选方案，所述盖板与底板的开启侧安装有磁铁；所述盖板开启侧的磁铁安装在正面，所述底板开启侧磁铁安装在反面，且合拢时盖板上的磁铁与底板上的磁铁位置相对，接触面极性相反。

作为一种优选方案，所述盖板上的屏蔽网与底板上的屏蔽涂层位置相对，当盖板和底板合拢时，屏蔽网与屏蔽涂层相互贴合。

作为一种优选方案，所述高压电极探针为四根，均与高压电极接口电连接，且均为可伸缩弹性结构。

作为一种优选方案，所述信号电极探针为三根，分别为激励信号电极探针、接收信号电极探针、地电极探针，均为可伸缩弹性结构。

作为一种优选方案，所述检测电路的输入端与接收信号电极探针电连接，输出端与检测电路接口电连接。

包括盖板、底板、屏蔽网、屏蔽涂层、高压电极探针、高压电极接口、信号电极探针、信号电极接口、检测电路以及检测电路接口组件；该盖板与底板的连接侧通过合页连接，盖板正面中部有高压电极探针，盖板正面外侧设置有环形屏蔽涂层，反面有高压电极接口；底板正面中部设置有信号电极探针，底板正面外侧设置环形屏蔽网，反面设置检测电路及接口。

该盖板与底板的开启侧安装有磁铁；所述盖板开启侧的磁铁安装在正面，所述底板开启侧的磁铁安装在反面，且合拢时两处磁铁位置相对，接触面极性相反。

所述盖板上的屏蔽网与底板上的屏蔽涂层位置相对，当盖板和底板合拢时，屏蔽网与屏蔽涂层相互贴合。

所述高压电极探针为可伸缩弹性结构，共四根，均与高压电极接口电连接；所述信号电极探针为可伸缩弹性结构，共三根，分别为激励信号电极探针、接收信号电极探针、地电极探针；所述检测电路的输入端与接收信号电极探针电连接，输出端与检测电路接口电连接。

一种微流控芯片非接触电导检测装置的使用方法：制作时，所述盖板和底板的正面都采用大面积覆铜接地工艺；所述盖板上的屏蔽网优先采用空心网状金属材料，所述底板上的屏蔽涂层优先采用镀锡工艺，且盖板上的屏蔽网与底板上的屏蔽涂层位置相对，保证盖板和底板合拢时，屏蔽网与屏蔽涂层相互贴合；所述检测电路基于电流-电压变换原理设计。安装时，高压电极接口连接外部高压电源，检测电路连接外部控制电路和工作电源。操作时，先掀开盖板，再将微流控芯片放置在底板上相应的位置，再合下盖板，再通过外部控制电路开启检测工作。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：

通过合页连接的盖板和底板，以及盖板上的高压电极探针和底板上的信号电极探针，可以将微流控芯片有效固定、夹紧在装置上，并通过底板上的检测电路检测微流控芯片通道中样品的电导；通过屏蔽网、屏蔽涂层、大面积覆铜接地的盖板和底板，将微流控芯片置于一个相对封闭的空间，有效抵抗来自外部的电磁干扰，从而提升检测装置的抗干扰能力和检测灵敏度。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是本发明之较佳实施例的结构示意图；

图2是本发明之较佳实施例的部件组成示意图；

图3是本发明之较佳实施例的部件连接示意图；

图4是本发明之较佳实施例的检测电路原理图。

附图主要标识说明：

10、盖板 20、底板

30、屏蔽网 40、屏蔽涂层

50、高压电极探针 60、信号电极探针

70、检测电路 81-82、合页

91-94、磁铁

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。

如图1所示，本发明之较佳实施例的具体结构，由盖板10和底板20两块电路板构成，盖板10一侧安装有高压电极接口55。

如图2所示，本发明之较佳实施例的具体结构，还包括有安装在盖板10上的屏蔽网30和高压电极探针50，以及安装在底板20上的屏蔽涂层40、信号电极探针60和检测电路70。

如图2所示，所述盖板10与底板20的连接侧通过合页81和合页82连接。该盖板10与底板20的开启侧安装有两组用于相互吸合的磁铁91、92和93、94；磁铁91和93位置相对，吸合时的接触面极性相反；磁铁92和94位置相对，吸合时的接触面极性相反；磁铁用螺栓分别固定在盖板10和底板20上。

盖板10正面中部设置高压电极探针50，共四根，均可伸缩弹性结构，分别是0.3HV电极探针51、1HV电极探针52、0.7HV电极探针53和地电极探针54；盖板10反面设置有高压电极接口55；四根探针均与高压电极接口55电连接。所述1HV表示高压电源电压最大值，0.7HV和0.3HV分别表示电压最大值的0.7倍和0.3倍。

盖板10正面外侧周围设置有用于抗外部环境干扰的屏蔽网30；底板20正面外侧周围设置有用于抗外部环境干扰的屏蔽涂层40；屏蔽网30与屏蔽涂层40位置相对，盖板10和底板20合拢时，屏蔽网30与屏蔽涂层40相互贴合。作为一种并列方案，所述屏蔽网30和屏蔽涂层40的位置互换，即屏蔽网30设置在底板20正面外侧周围，屏蔽涂层40设置在盖板10正面外侧周围。

底板20正面设置有信号电极探针60，共三根，分别为接收信号电极探针61、地电极探针62、激励信号电极探针63，均为可伸缩弹性结构。

底板20反面设置有用于电导信号测量的检测电路70，以及检测电路接口71以及信号电极探针接口64。所述检测电路70外围设置有金属屏蔽壳。

底板20的四角分别设置了固定孔21、22、23和24，可通过螺丝和螺柱固定在其它物体上。

如图3所示，信号电极探针接口64与激励信号电极探针63电连接；高压电极接口55与高压电极探针50电连接；检测电路70的输入端与接收信号电极探针61电连接，输出端与检测电路接口71电连接，负责检测并向外部单元传送检测得到的微流控芯片样品电导信号。

本发明还公开了前述微流控芯片非接触电导检测装置的制备及使用方法：

制作时，盖板10和底板20的正面都采用大面积覆铜接地工艺；盖板10上的屏蔽网30采用空心网状金属材料，底板20上的屏蔽涂层40采用镀锡工艺；盖板10上的屏蔽网30与底板20上的屏蔽涂层40位置相对，保证盖板10和底板20合拢时，屏蔽网30与屏蔽涂层40相互贴合；检测电路70基于电流-电压变换原理设计，采用OPA606为核心芯片，电路原理如图4所示。

安装时，高压电极接口55连接外部高压电源；信号电极探针接口64连接外部高频激励信号；检测电路接口71连接外部控制电路和工作电源。

操作时，先掀开盖板10，再将微流控芯片放置在底板20上相应的位置，再合下盖板10，才可以通过外部控制电路开启电导检测操作。

本发明的设计重点在于：通过合页连接的盖板10和底板20，以及盖板上的高压电极探针50和底板上的信号电极探针60，可以将微流控芯片有效固定、夹紧在装置上，并通过底板20上的检测电路70检测微流控芯片通道中样品的微弱电导信号，同时通过屏蔽网30、屏蔽涂层40、大面积覆铜接地的盖板10和底板20，将微流控芯片置于一个相对封闭的空间，同时将检测电路置于一个金属屏蔽壳中，有效抵抗来从外部的电磁干扰，从而提升检测装置的抗干扰能力和检测灵敏度，并便于操作使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (2)

1.一种微流控芯片非接触电导检测装置的制备方法，其特征在于：包括盖板、底板、屏蔽网、屏蔽涂层、高压电极探针、高压电极接口、信号电极探针、信号电极接口、检测电路以及检测电路接口组件；所述盖板与底板的连接侧通过合页连接，盖板正面中部有高压电极探针，外侧设置环形屏蔽网，反面有高压电极接口；底板正面中部设置有信号电极探针，外侧设置有环形屏蔽涂层，反面设置检测电路及接口；

所述盖板与底板的开启侧安装有磁铁；所述盖板开启侧的磁铁安装在正面，所述底板开启侧的磁铁安装在反面，且合拢时两处磁铁位置相对，接触面极性相反；

所述盖板上的屏蔽网与底板上的屏蔽涂层位置相对，当盖板和底板合拢时，屏蔽网与屏蔽涂层相互贴合；

所述高压电极探针为可伸缩弹性结构，共四根，均与高压电极接口电连接；所述信号电极探针为可伸缩弹性结构，共三根，分别为激励信号电极探针、接收信号电极探针、地电极探针；所述检测电路的输入端与接收信号电极探针电连接，输出端与检测电路接口电连接；

制作时，盖板和底板的正面都采用大面积覆铜接地工艺；盖板上的屏蔽网采用空心网状金属材料，底板上的屏蔽涂层采用镀锡工艺；盖板上的屏蔽网与底板上的屏蔽涂层位置相对，保证盖板和底板合拢时，屏蔽网与屏蔽涂层相互贴合；检测电路基于电流-电压变换原理设计，采用OPA606为核心芯片；

安装时，高压电极接口连接外部高压电源；信号电极探针接口连接外部高频激励信号；检测电路接口连接外部控制电路和工作电源；

操作时，先掀开盖板，再将微流控芯片放置在底板上相应的位置，再合下盖板，才可以通过外部控制电路开启电导检测操作。

2.一种微流控芯片非接触电导检测装置的制备方法，其特征在于：包括盖板、底板、屏蔽网、屏蔽涂层、高压电极探针、高压电极接口、信号电极探针、信号电极接口、检测电路以及检测电路接口组件；所述盖板与底板的连接侧通过合页连接，盖板正面中部有高压电极探针，盖板正面外侧设置有环形屏蔽涂层，反面有高压电极接口；底板正面中部设置有信号电极探针，底板正面外侧设置有环形屏蔽网，反面设置检测电路及接口；

所述盖板与底板的开启侧安装有磁铁；所述盖板开启侧的磁铁安装在正面，所述底板开启侧的磁铁安装在反面，且合拢时两处磁铁位置相对，接触面极性相反；

所述盖板上的屏蔽网与底板上的屏蔽涂层位置相对，当盖板和底板合拢时，屏蔽网与屏蔽涂层相互贴合；

所述高压电极探针为可伸缩弹性结构，共四根，均与高压电极接口电连接；所述信号电极探针为可伸缩弹性结构，共三根，分别为激励信号电极探针、接收信号电极探针、地电极探针；所述检测电路的输入端与接收信号电极探针电连接，输出端与检测电路接口电连接；

制作时，盖板和底板的正面都采用大面积覆铜接地工艺；盖板上的屏蔽网采用空心网状金属材料，底板上的屏蔽涂层采用镀锡工艺；盖板上的屏蔽网与底板上的屏蔽涂层位置相对，保证盖板和底板合拢时，屏蔽网与屏蔽涂层相互贴合；检测电路基于电流-电压变换原理设计，采用OPA606为核心芯片；

安装时，高压电极接口连接外部高压电源；信号电极探针接口连接外部高频激励信号；检测电路接口连接外部控制电路和工作电源；

操作时，先掀开盖板，再将微流控芯片放置在底板上相应的位置，再合下盖板，才可以通过外部控制电路开启电导检测操作。

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