[实用新型]一种液体离散结构以及液体测量装置

说明书

本实用新型提供了一种液体离散结构以及液体测量装置，用于将连续液体离散为可控体积液滴，包括：第一超表面结构，其中心位置开设喷嘴，其下表面为超疏液表面；第二超表面结构，其上表面为超疏液表面，其下表面为超亲液表面；第二超表面结构形成有微通孔阵列，微通孔内壁为超亲液表面；第二超表面结构位于第一超表面结构下方，与第一超表面结构平行间隔设置，第一超表面结构与第二超表面结构之间形成离散腔。

技术领域

本实用新型属于液体流量的高精度检测技术领域，尤其涉及一种液体离散结构以及液体测量装置。

背景技术

连续流体的液滴离散化是日常生活中的常见现象，如水阀的滴漏，输液过程中点滴等，但对所形成液滴的均匀性缺少研究。实际上，不同压强、不同流率下液滴的体积并不恒定。另一方面，采用液滴下落速度的方式判断流量(如输液时)也并不准确。

近年来微流控技术的受到广泛的关注并取得一定的发展，在生物、医疗、化学等领域均有重要的应用。在微流控系统中，如何精确控制液体的流量逐渐成为关注的热点。例如，在微流体运输系统中，长时间的开环运行会导致输送液体流量的误差逐渐变大，严重影响输送的精度。能够进行实时流量反馈的闭环控制则能够极大的减小误差，保证整个微流控系统的精确性。这其中作为反馈装置的流量计是一个十分重要的部分，高精度高灵敏度的微流量计能够得出更准确的实时流量，使得整个微流体运输系统更加准确与稳定。因此，在微流控领域中，微流量计的设计与研究有着很大的发展与应用前景。

目前常规的用于测量微升/分钟或纳升/分钟的流量测量装置主要以MEMS流量计、光纤微流量计、热敏式微流量计为主。例如，中国专利CN1982854A《流量测量装置及其制造方法》介绍了一种利用MEMS微加工技术制造的电压差式流量计，通过检测液体流过管道中两电极的时间差和体积差来得到流量大小。该装置的可测量范围为0.01微升/分钟到10微升/分钟，检测方式简单。但是通过光刻和刻蚀等MEMS技术加工微管道和电极工艺复杂，成本高且流量测量范围较小，不利于流量计的大批量生产与推广。此外，中国专利CN104764500A《激光微流量计》提出了一种激光微流量计，实现了在高压下连续流体的实时自动化测量，还通过激光测距传感器和光纤来精确检测流体流量，提高准确度。然而，该流量计由于包含压力泵、光纤、激光测距系统与数据采集系统，导致装置体积庞大，不利于器件集成化和微型化的发展。商业上，法国Fluigent公司的流量计在微流控芯片领域比较受欢迎，其流量计产品利用的是热敏式的原理，利用加热元件对管道中流体加热，再根据流速与热传导速度之间的关系，实现7纳升/分钟到5毫升/分钟范围的流速测量，精度最高能达到75纳升/分钟，但价格十分昂贵。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型提出一种液体离散结构以及液体测量装置，液体离散结构的两层材料中间保持间隔，且具有超表面的结构，来将连续流体等体积离散。基于该液体离散结构实用新型了一种液体测量装置，突破现有微流量计成本高、结构复杂、体积大的问题，液体测量装置的流速测量范围为0到200微升/分钟，流量测量的分辨率可达到0.5微升/分钟甚至更小，解决了液滴体积随流量变化和通过观测液滴数量测量流量准确度低的问题，可满足微流控领域对于流量检测的需要。

(二)技术方案

本实用新型提供了一种液体离散结构，用于将连续液体离散为可控体积液滴，包括：第一超表面结构，其中心位置开设喷嘴，其下表面为超疏液表面；第二超表面结构，其上表面为超疏液表面，其下表面为超亲液表面；第二超表面结构形成有微通孔阵列，微通孔内壁为超亲液表面；第二超表面结构位于第一超表面结构下方，与第一超表面结构平行间隔设置，第一超表面结构与第二超表面结构之间形成离散腔。

在本实用新型的一些实施例中，由第二超表面结构的上表面至其下表面的方向，所述微通孔的直径渐增。

在本实用新型的一些实施例中，所述第一超表面结构和第二超表面结构之间的间隔为0毫米-2毫米。