CN115219072B - 基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及微流体测温技术领域，公开了一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块。该基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块包括依次叠设的上盖板、中间板和底板，上盖板为透明板；中间板上设置有流体孔，流体孔通过进流管和出流管与外界相连通；流体孔内设置有温度传感器；底板上设置有加热装置，加热装置与流体孔的位置相对应。本发明所提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，流体孔通过叠设的上盖板和底板形成相对封闭的流体腔，使微流体能够顺利注入流体腔内；同时，在对低于室温的微流体进行标定时，能够保证标定温度的范围可扩展性和稳定性；且微流体的温度调节更灵敏；对微流体温度的测量更为准确。

Description

基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块

技术领域

本发明涉及微流体测温技术领域，特别是涉及一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块。

背景技术

温度是生物、化学研究中的重要参数。随着微流控系统在生物、化学分析领域中应用的日益扩展，微流体温度的精确测量和控制变得愈加重要。微流体测温方式主要分为接触式和非接触式两种。对于接触式测温方式，往往得到的仅仅是单点温度，无法得到温度的空间分布，且容易扰乱被测流场。而在非接触式测温方式中，基于激光诱导荧光技术的测温方式是通过激光照射含荧光颗粒的流体，根据荧光强度与温度的关系，获得瞬时温度分布。另外，由于其使用的荧光颗粒也能作为示踪颗粒，可实现测温和测速的同时测量。基于激光诱导荧光技术的测温方式是一种比较容易实现的非接触式测温方式，对仪器设备要求不高，具有测量温度范围宽、响应速度快、空间分辨好、灵敏度高等优点。但由于其荧光强度和温度之间是非线性关系，因此使用该方式测温前需要先获得所测荧光强度与温度的标定关系曲线。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，用于获取微流体所测荧光强度与温度的标定关系曲线。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，包括依次叠设的：

上盖板，所述上盖板为透明板；

中间板，所述中间板上设置有流体孔，所述流体孔通过进流管和出流管与外界相连通；所述流体孔内设置有温度传感器；

底板，所述底板上设置有加热装置，所述加热装置与所述流体孔的位置相对应。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述流体孔的两侧设有相对延伸的流道，两个所述流道的自由端分别与所述进流管和所述出流管相连通。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述上盖板的两端均开设有第一连通孔，所述流道通过所述第一连通孔与所述进流管和所述出流管相连通。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述中间板的侧壁上开设有插孔，所述温度传感器固定于所述插孔内，所述温度传感器的探头伸入所述流体孔内。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述加热装置位于底板所开设的容纳槽内，所述加热装置连接有导线的端部延伸至所述中间板外侧。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块还包括上密封垫片，所述上密封垫片位于所述上盖板与所述中间板之间，所述上密封垫片上开设有观测孔，所述观测孔与所述流体孔的位置相对应。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块还包括上密封垫片，所述上密封垫片位于所述上盖板与所述中间板之间，所述上密封垫片上开设有第二连通孔，所述第二连通孔与所述第一连通孔的位置相对应。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块还包括下密封垫片，所述下密封垫片位于所述中间板与所述底板之间，所述下密封垫片上开设有导热孔，所述导热孔与所述流体孔的位置相对应。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，所述上盖板、中间板和底板通过紧固螺栓和螺母装配固定。

作为一种基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的可选方案，还包括上密封垫片和下密封垫片，所述上密封垫片位于所述上盖板与所述中间板之间，所述下密封垫片位于所述中间板与所述底板之间，所述上密封垫片和所述下密封垫片上均开设有供所述紧固螺栓穿过的通孔。

本发明的有益效果：

1.本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，流体孔通过叠设的上盖板和底板形成相对封闭的流体腔，使微流体能够顺利注入流体腔内。

2.本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，流体腔内的微流体可流动，在对低于室温的微流体进行标定时，可通过连续注入的微流体抵消流体腔内的微流体向环境的散热，保证标定温度的范围可扩展性和稳定性。

3.本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，加热装置与微流体直接接触加热，使微流体的温度调节更灵敏。

4.本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，温度传感器直接伸入流体孔内，与微流体直接接触，对微流体温度的测量更为准确。

附图说明

图1为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的爆炸结构示意图；

图2为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的中间板结构示意图；

图3为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的上盖板结构示意图；

图4为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的底板结构示意图；

图5为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的加热装置结构示意图；

图6为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的上密封垫片的结构示意图；

图7为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的下密封垫片的结构示意图。

图中：

1-紧固螺栓；21-进流管；22-出流管；3-上盖板；31-第一连通孔；4-上密封垫片；41-第二连通孔；42-观测孔；5-中间板；51-流道；52-流体孔；53-插孔；6-温度传感器；61-探头；7-下密封垫片；71-导热孔；8-加热装置；81-加热部分；82-非加热部分；83-导线；9-底板；91-容纳槽；10-螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的爆炸结构示意图，参考图1所示，本实施例所提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，包括依次叠设的上盖板3、中间板5和底板9，其中，中间板5上设置有流体孔52，该流体孔52的上下开口分别被上盖板3和底板9封闭，形成容纳微流体的流体腔，流体孔52通过进流管21和出流管22与外界相连通，用于微流体的输入和排出；上盖板3为透明板，以便于观测微流体的荧光强度；流体孔52内设置有温度传感器6，用于测量微流体的温度；底板9上设置有加热装置8，加热装置8与流体孔52的位置相对应。

本实施例所提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，工作时，加热装置8与可调功率电源电连接，通过调节电源输出功率控制加热装置8的加热功率，使得与加热装置8直接接触的流体腔中的微流体温度发生变化，或者，将通过制冷设备降温的微流体注入到流体腔中，微流体的实时温度通过温度传感器6的探头61测得，同时利用激光诱导荧光技术同步拍摄流体腔内微流体的实时荧光强度，从而获得微流体的荧光强度与温度的标定关系曲线。

本实施例所提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，流体腔相对封闭，使微流体能够顺利注入流体腔内，相较于加工成型的管状容器，该标定模块的制备成本更低，且流体腔容量更大，更有利于荧光强度数据的采集。

同时，本实施例所提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，流体腔内的微流体可流动，在对低于室温的微流体进行标定时，可通过连续注入的微流体抵消流体腔内的微流体向环境的散热，保证标定温度的范围可扩展性和稳定性。

另外，加热装置8与微流体直接接触加热，使微流体的温度调节更灵敏。温度传感器6直接伸入流体孔52内，探头61与微流体直接接触，对微流体温度的测量更为准确。

继续参考图1，本实施例中，上盖板3、中间板5和底板9上设有多个位置相对应的通孔，上盖板3、中间板5和底板9由穿过三者通孔的紧固螺栓1，以及旋于紧固螺栓1的螺母10装配固定。

图2为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的中间板5结构示意图，参考图2所示，本实施例中，流体孔52的两侧设有相对延伸的流道51，该流道51为形槽或型孔，两个流道51的自由端分别与进流管21和出流管22相连通，由流道51对流体孔52内的微流体进行引流。

中间板5的侧壁上开设有插孔53，温度传感器6固定于该插孔53内，温度传感器6的探头61伸入流体孔52内，可通过胶水密封插孔53与温度传感器6之间间隙的方式固定。

图3为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的上盖板3结构示意图，参考图3所示，本实施例中，为了便于加工，上盖板3在其两端开设有第一连通孔31，且第一连通孔31与流道51的自由端位置相对应，流道51通过第一连通孔31与进流管21和出流管22相连通。

图4为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的底板9结构示意图，图5为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的加热装置8结构示意图，参考图4和图5所示，本实施例中，为便于定位，加热装置8位于底板9所开设的容纳槽91内，且加热装置8连接有导线83的端部延伸至中间板5外侧，避免对加热装置8的安装造成妨碍。

具体的，该加热装置8可选用PET电热膜等柔性加热膜，或者现有的微型加热板等轻薄的加热元件，以保证标定模块体积的小巧。该加热装置8通过导线83与可调功率电源电连接，以调节加热装置8的加热功率。更具体的，该加热装置8包括加热部分81和非加热部分8281，其中，加热部分81与流体孔52的截面面积相等且位置相对应，与流体腔内的微流体直接接触。

图6为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的上密封垫片4的结构示意图，图7为本发明提供的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块的下密封垫片7的结构示意图，参考图6、图7以及图1所示，本实施例中，基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块还包括上密封垫片4和下密封垫片7，其中，上密封垫片4位于上盖板3与中间板5之间，下密封垫片7位于中间板5与底板9之间，起到密封的作用，避免微流体外漏。

具体的，上密封垫片4上开设有观测孔42，以顺利观测流体孔52内的荧光强度；下密封垫片7上开设有导热孔71，该导热孔71与流体孔52的位置相对应，保证加热装置8能够与微流体的直接接触。更具体的，该观测孔42以及导热孔71均与流体孔52的位置相对应且面积相同，以避免产生不规则死角，保证流体腔内微流体温度的一致性。

本实施例中，上密封垫片4和下密封垫片7上均开设有供紧固螺栓1穿过的通孔，以便于对上密封垫片4和下密封垫片7进行定位；同时，上密封垫片4上开设有与第一连通孔31位置相对应的第二连通孔41。上密封垫片4和下密封垫片7的材质可选用常见的硅胶材质，厚度优选为0.1-0.5mm。

本实施例中，微流体可选用含罗丹明B等荧光颗粒的液相流体；使用时，微流体可通过注射器由进流管21注入，流经上盖板3的第一连通孔31以及上密封垫片4的第二连通孔41，由中间板5的流道51注满中间板5的流体孔52，多余的流体流经中间板5另一侧的流道51，由第二连通孔41和第一连通孔31进入出流管22流出。

本实施例中，中间板5和底板9均可通过3D打印机一体打印制成，材质为高温树脂；也可以通过机械加工的方式制成，材质可以为有机玻璃、PEEK、聚四氟乙烯等。上盖板3为透明板，可选用有机玻璃、石英、聚合物等材质。

注：文中未经明确说明的固定方式，根据需要可选用螺纹连接、焊接或粘接等常见的固定连接方式。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，其特征在于，包括依次叠设的：

上盖板(3)，所述上盖板(3)为透明板；

中间板(5)，所述中间板(5)上设置有流体孔(52)，所述流体孔(52)通过进流管(21)和出流管(22)与外界相连通；所述流体孔(52)内设置有温度传感器(6)；

底板(9)，所述底板(9)上设置有加热装置(8)，所述加热装置(8)与所述流体孔(52)的位置相对应；

所述流体孔(52)的两侧设有相对延伸的流道(51)，两个所述流道(51)的自由端分别与所述进流管(21)和所述出流管(22)相连通；

所述加热装置(8)位于底板(9)所开设的容纳槽(91)内，所述加热装置(8)连接有导线(83)的端部延伸至所述中间板(5)外侧；

还包括下密封垫片(7)，所述下密封垫片(7)位于所述中间板(5)与所述底板(9)之间，所述下密封垫片(7)上开设有导热孔(71)，所述导热孔(71)与所述流体孔(52)的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，其特征在于，所述上盖板(3)的两端均开设有第一连通孔(31)，所述流道(51)通过所述第一连通孔(31)与所述进流管(21)和所述出流管(22)相连通。

3.根据权利要求1所述的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，其特征在于，所述中间板(5)的侧壁上开设有插孔(53)，所述温度传感器(6)固定于所述插孔(53)内，所述温度传感器(6)的探头(61)伸入所述流体孔(52)内。

4.根据权利要求1所述的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，其特征在于，还包括上密封垫片(4)，所述上密封垫片(4)位于所述上盖板(3)与所述中间板(5)之间，所述上密封垫片(4)上开设有观测孔(42)，所述观测孔(42)与所述流体孔(52)的位置相对应。

5.根据权利要求2所述的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，其特征在于，还包括上密封垫片(4)，所述上密封垫片(4)位于所述上盖板(3)与所述中间板(5)之间，所述上密封垫片(4)上开设有第二连通孔(41)，所述第二连通孔(41)与所述第一连通孔(31)的位置相对应。

6.根据权利要求1所述的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，其特征在于，所述上盖板(3)、中间板(5)和底板(9)通过紧固螺栓(1)和螺母(10)装配固定。

7.根据权利要求6所述的基于激光诱导荧光技术的微流体温度标定模块，其特征在于，还包括上密封垫片(4)和下密封垫片(7)，所述上密封垫片(4)位于所述上盖板(3)与所述中间板(5)之间，所述下密封垫片(7)位于所述中间板(5)与所述底板(9)之间，所述上密封垫片(4)和所述下密封垫片(7)上均开设有供所述紧固螺栓(1)穿过的通孔。

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