CN111487434B - 一种用于指示流体的悬浮颗粒的制造和使用方法 - Google Patents

一种用于指示流体的悬浮颗粒的制造和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于指示流体的悬浮颗粒的制造和使用方法，包括选取比重与液体相当的透明材料；用机床切削方式得到不对称的、片状的、带有许多裂痕或皱褶的颗粒；将颗粒过筛或离心进行分选，得到需要粒径范围的颗粒；将多个颗粒放入流体中，与流体混合均匀，并确保其在流体内长时间内不沉底或者上浮；用侧光进行照射流体进行指示。本发明通过选择与液体比重接近的材料以机床切削方式制得不对称的，片状的，带有许多裂痕或皱褶的颗粒，制得的颗粒同时具有能悬浮和在侧光照耀下清晰可见的性能。这种制造方法简单实用，在侧光照射下，切削所得的颗粒用于流体流体流向指示清晰可见，在微流控领域具有良好的应用前景。

Description

一种用于指示流体的悬浮颗粒的制造和使用方法
技术领域
本发明涉及微流控领域，尤其涉及一种用于指示流体的悬浮颗粒的制造和使用方法。
背景技术
微流控，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术，微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵、电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。
在涉及到需要测定或监控微流体运动速度、方向或流场的时候，如果流体本身是透明的，就需要进行流体运动的可视化。可视化的方法是添加液体的指示剂或者固体颗粒。如果选用液体指示，则指示液体的扩散会影响指示的准确性，并且也不能指示每一个局部的小范围流速变化，其本身的液体性质如比重、化学性质等还可能干扰液体本身的流动。如果采用固体颗粒，则目前市面上并没有可用的商品可以采用。如果找到制造这种指示颗粒的方法，则会很好地解决这一问题。
发明内容
本发明提供一种用于指示流体的悬浮颗粒的制造和使用方法，以分散指示液体内部各处流速。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种用于指示流体的悬浮颗粒的制造方法，其特征是：包括如下步骤：
步骤一：选取比重与液体相当的透明材料；
步骤二：将步骤一中所述的透明材料用机床切削方式得到不对称的，片状的，带有许多裂痕或皱褶的颗粒。
一种用于指示流体的悬浮颗粒的使用方法，其特征是：
步骤一：将所述不对称的、片状的、带有许多裂痕或皱褶的颗粒过筛或离心进行分选，得到需要粒径范围的颗粒；
步骤二：将步骤一分选后的多个颗粒放入流体中，与流体混合均匀，并确保其在流体内长时间内不沉底或者上浮；
步骤三：用侧光进行照射流体进行指示。
本发明通过选择与液体比重接近的材料以机床切削方式制得不对称的，片状的，带有许多裂痕或皱褶的颗粒，制得的颗粒同时具有能悬浮和在侧光照耀下清晰可见的性能。这种制造方法简单实用，在侧光照射下，切削所得的颗粒用于流体流体流向指示清晰可见，在微流控领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1是光学显微镜下水中悬浮的片状颗粒示意图。
图2是金相显微镜下制造的颗粒用于指示微流控芯片实验室中的流体运动示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
在不与液体产生化学反应的情况下，固体颗粒的指示具有可分散指示液体内部各处流速的优点。而且，颗粒的旋转还可以指示液体的涡流等等细节的信息。但这样的颗粒需要具有如下特征：A能够较长时间悬浮在液体中；B其位置和状态(如方向等)能够与背景明显区分开来并被清楚显示。
解决方案：A可以通过选择与液体比重接近的材料制造颗粒，B还可以更进一步地通过调整液体的密度或添加助悬浮的试剂来提高颗粒在液体中的悬浮性能。C可以通过制造不同大小的颗粒来实现可视的程度。D可以增加颗粒的不对称性来达到颗粒的转动可被观察的目的；E可以通过增强颗粒的光学性能来提高颗粒的可观察性。
针对以上分析和解决方案，我们采用了以下两个步骤来实现理想指示颗粒的制造。步骤一：选取比重与液体相当的透明材料；步骤二：将步骤一中的透明材料用机床切削方式得到不对称的，片状的，带有许多裂痕或皱褶的颗粒。
这种方法制造的颗粒同时具有能悬浮和在侧光照耀下清晰可见的性能。原因如下(略去比重部分):透明的材料有利于光线在颗粒内部的低损耗传播，而这些光线通过皱褶重新发散到各个方向，形成明亮的散射光，在显微镜下与暗背景形成高对比度，其片状的外形轮廓清晰可见，无需高灵敏度的摄影即可实时观察液体中颗粒的位置及转动方向。见图1。流体中的颗粒，受到溶剂分子摩擦、吸引力、表面张力、分子间的撞击作用会产生布朗运动，在一定程度上延缓颗粒的上浮或下沉。
例如用微粒指示水的流动，用接近于水的比重的聚丙烯(PP：聚丙烯Polypropylene)板材用机床进行切削制造，切削得到的颗粒过筛或离心进行分选，得到80目左右的颗粒。将这些颗粒与水混匀，能够在半小时左右不沉底或者上浮，起到指示水流的作用，见图1，白色侧光照射下，水中悬浮的片状颗粒(PP)光学显微镜(20x物镜)清晰可见。许多颗粒在流体中悬浮，就能指示流体的运动，见图2，该方法可以成功用于微流控芯片实验室流场的指示。
由于水的比重接近1，在塑料中pp(聚丙烯英文名称:Polypropylene)非常接近于1，且常温下与水没有化学反应，透明柔软易于切削加工，可选做指示水相为流体的指示颗粒的理想材料。目前微通道基本上都有水相，所以该材料基本能满足所有要求。需要用来指示其他流体，则可以根据表1的常见塑料密度表选取比重接近来制造指示颗粒。
表1：
常用塑料的密度(g/cm3)
Figure BDA0002474895350000041
Figure BDA0002474895350000051
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，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，仍属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于指示微流控流体的悬浮颗粒的制造方法，其特征是：包括如下步骤：
步骤一：选取比重与液体相当的透明材料；
步骤二：将步骤一中所述的透明材料用机床切削方式得到不对称的、片状的、带有许多裂痕或皱褶的颗粒；
步骤三：用侧光进行照射流体进行指示；
步骤四：观察液体中颗粒的位置及转动方向。
2.一种采用权利要求1制得的悬浮颗粒用于指示微流控流体的使用方法，其特征是：
步骤一：将所述不对称的、片状的、带有许多裂痕或皱褶的颗粒过筛或离心进行分选，得到需要粒径范围的颗粒；
步骤二：将步骤一分选后的多个颗粒放入流体中，与流体混合均匀，并确保其在流体内长时间内不沉底或者上浮；
步骤三：用侧光进行照射流体进行指示。
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