技术领域
[0001] 本
发明属于传感器技术领域，具体的为一种微流控阵列化液晶传感器。
背景技术
[0002] 液晶作为一种新型的传感材料，能够将
生物分子的化学反应转换为偏光下液晶分子光学构象变化的可视光
信号。被修饰后的液晶的光学取向对目标检测物具有很高的识别灵敏度和响应速度，具有操作简单有效，分析物无需标记，低成本等优点，受到了越来越多的研究关注。
[0003] 现有的液晶传感器中的液晶液滴均采用随机分布于检测液中的方式，如公开号为CN108318061A的中国
专利申请公开了一种液晶传感器，包括：溶质液晶层；
覆盖所述溶质液晶层的亲
水疏水转换
薄膜，所述亲水疏水转换薄膜朝向所述溶质液晶层的表面在预设反应条件下能够在亲水状态和疏水状态之间进行转换；容纳所述溶质液晶层的透明的容纳槽，所述容纳槽具有一开口，所述亲水疏水转换薄膜位于所述开口处，与所述溶质液晶层相
接触。该液晶传感器的液晶液滴也采用随机分布在溶质液晶层中的方式，无法实现定点区域的反应过程的实时观察和记录的技术目的，且待检测液的加入及外界扰动均会给液晶液滴的分布带来极大的空间
位置变动，这样就给很大程度上影响了观测目标的聚焦
定位和选取，尤其是对于多数高速响应的反应来说，在观测目标的重新选取时间里会错过重要的动态反应过程。
[0004] 微流控芯片技术经过近些年来的发展已经有了比较丰富的理论和应用研究成果，因其低消耗，高通量，结构灵活的优点，在生化分析和检验检测中受到了越来越广泛的应用。
发明内容
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微流控阵列化液晶传感器，能够使液晶液滴呈阵列化分布，即液晶在固定而非悬浮可移动的情况下通入待检测液，可以实现定点区域的反应过程的实时观察和记录，有利于反应响应时间和传感响应速度的研究。
[0006] 为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 一种微流控阵列化液晶传感器，包括传感器本体，
[0008] 所述传感器本体包括进样结构、出样结构和阵列区；
[0009] 所述进样结构包括进样孔和进样通道，所述进样通道与所述进样孔相连通；
[0010] 所述出样结构包括出样孔和出样通道，所述出样通道与所述出样孔相连通；
[0011] 所述阵列区内设有至少一个阵列单元，所述阵列单元包括平行设置的多条流通通道，所述流通通道上间隔设有用于捕获液晶液滴并固定液晶液滴位置的捕获阱，属于同一个所述阵列单元的所有的所述捕获阱呈阵列分布；
[0012] 所述流通通道分别与所述进样通道和出样通道相连通、并使经所述进样通道流入的液晶液滴能够流经所有的所述捕获阱。
[0013] 进一步，将平行设置的流通通道按序依次命名为第1流通通道、第2流通通道、第3流通通道、……、第n-1流通通道和第n流通通道，所述第n流通通道背向所述第n-1流通通道的一侧设有与其平行的排气辅助通道，且将平行设置的流通通道和排气辅助通道的两端分别命名为第一端和第二端；其中，n为大于等于1的正整数。
[0014] 进一步，所述第1流通通道的第一端与所述进样通道相连通，所述第1流通通道的第二端与所述第2流通通道的第二端之间相连通；所述第2流通通道的第一端与所述第3流通通道的第一端相连通；所述第3流通通道的第二端与所述第4流通通道的第二端相连通；……；所述第2k-1流通通道的第二端与所述第2k流通通道的第二端相连通；所述第2k流通通道的第一端与所述第2k+1流通通道的第一端相连通；……；当n为偶数时，所述第n流通通道的第一端与所述排气辅助通道的第一端相连通，所述排气辅助通道的第二端与所述出样通道相连通，当n为奇数时，所述第n流通通道的第二端与所述排气辅助通道的第二端相连通，所述排气辅助通道的第一端与所述出样通道相连通；其中，k为大于等于1的正整数，且2k+1≤n。
[0015] 进一步，所述流通通道的第一端设有与其垂直的第一连通通道,所述流通通道的第二端设有与其垂直的第二连通通道，所述第一连通通道与所有的所述流通通道的第一端相连通，所述第二连通通道与所述排气辅助通道的第二端以及所有的所述流通通道的第二端相连通，且所述第一连通通道与所述进样通道相连通，所述第二连通通道与所述出样通道相连通。
[0016] 进一步，所述第1流通通道的中部与所述进样通道相连通，所述第1流通通道的第一端和所述第2流通通道的第一端以及所述第1流通通道的第二端和所述第2流通通道的第二端分别相连通，所述第2流通通道的中部和第3流通通道的中部相连通，所述第3流通通道的第一端和所述第4流通通道的第一端以及所述第3流通通道的第二端和所述第4流通通道的第二端相连通，……，所述第2m-1流通通道的第一端与所述第2m流通通道的第一端以及所述第2m-1流通通道的第二端与所述第2m流通通道的第二端相连通，所述第2m流通通道的中部和第2m+1流通通道的中部相连通，……，当n为奇数时，所述第n流通通道的第一端和所述排气辅助通道的第一端以及所述第n流通通道的第二端和所述排气辅助通道的第二端分别相连通，所述排气辅助通道的中部与所述出样通道相连通；当n为偶数时，所述第n流通通道的中部与所述排气辅助通道相连通，所述排气辅助通道的第一端和第二端分别与所述出样通道相连通；其中，m为大于等于1的正整数，且2m+1≤n。
[0017] 进一步，所述捕获阱包括容纳液晶液滴的捕获腔，所述捕获腔的两端分别设有宽度小于液晶液滴外径并大于液晶液滴外径二分之一以防止液晶液滴回流的捕获口和用于排出所述捕获腔内的气体的排气通道，所述捕获口与第j流通通道相连通，所述排气通道的宽度小于等于液晶液滴外径的四分之一，且所述排气通道与第j+1流通通道相连通；设置在第n流通通道和所述排气辅助通道之间的捕获阱的捕获口与第n流通通道相连通，设置在第n流通通道和所述排气辅助通道之间的捕获阱的排气通道与所述排气辅助通道相连通；其中，j为大于等于1的正整数，且j+1≤n。
[0018] 进一步，所述捕获腔的宽度略大于液晶液滴的外径，所述捕获腔的深度等于液晶液滴的外径。
[0019] 进一步，所述捕获腔和所述排气通道的过流面积之和大于所述流通通道的过流面积。
[0020] 进一步，所述传感器本体上设有进样区和出样区，所述进样区和出样区分别位于所述阵列区的两侧，或所述进样区和出样区均位于所述阵列区的同一侧，所述进样结构设置在所述进样区内，所述出样结构设置在所述出样区内。
[0021] 本发明的有益效果在于：
[0022] 本发明的微流控阵列化液晶传感器，通过设置流通通道，并在流通通道上设置捕获阱，当液晶液滴从进样孔进入并流经捕获阱时，液晶液滴被捕获阱依次捕获固定，并填充满所有的捕获阱，从而得到呈阵列化分布的液晶液滴，相较于
现有技术中的随机分布于检测液中的的液晶传感器，本发明的微流控阵列化液晶传感器当处于同一水平焦距下的显微
视野中时，与被检测目标反应而引起构象变化的液晶的数目丰富且具有更广泛的可视范围，液晶在固定而非悬浮可移动的情况下通入待检测液，可以实现定点区域的反应过程的实时观察和记录，有利于反应响应时间和传感响应速度的研究。
[0023] 另外，微流控芯片的设计灵活性使得液晶阵列具有更加多样的阵列参数配置，根据研究的需要，阵列中单排液晶数目，液晶之间的间距以及液晶总量均有着灵活的可调整性。而且芯片的高集成度还可以在一
块芯片上集成多组阵列，即多个阵列单元，实现单芯片对多种目标检测物的
可视化共时检测，极大的降低了检测时间和节约了检测成本。
附图说明
[0024] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
[0025] 图1为本发明微流控阵列化液晶传感器
实施例1的结构示意图；
[0026] 图2为图1的A详图；
[0027] 图3为本发明微流控阵列化液晶传感器实施例2的结构示意图；
[0028] 图4为本发明微流控阵列化液晶传感器实施例3的结构示意图；
[0029] 图5为流通通道横向布置时的结构示意图；
[0030] 图6为本发明微流控阵列化液晶传感器实施例4的结构示意图；
[0031] 图7为本发明构建的一种微流控阵列化液晶传感器的示意图。
具体实施方式
[0032] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0033] 实施例1
[0034] 如图1所示，为本发明微流控阵列化液晶传感器实施例1的结构示意图。本实施例的微流控阵列化液晶传感器，包括传感器本体，传感器本体包括进样结构、出样结构和阵列区30；进样结构包括进样孔11和进样通道12，进样通道12与进样孔11相连通。出样结构包括出样孔21和出样通道22，出样通道22与出样孔21相连通。阵列区30内设有至少一个阵列单元，阵列单元包括平行设置的多条流通通道31，流通通道31上间隔设有用于捕获液晶液滴并固定液晶液滴位置的捕获阱32，属于同一个阵列单元的所有的捕获阱32呈阵列分布。本实施例的阵列单元设置为一个。流通通道31分别与进样通道12和出样通道22相连通、并使经进样通道12流入的液晶液滴能够流经所有的捕获阱32，如此，所有捕获阱32内均能够捕获到液晶液滴。具体的，本实施例的传感器本体上设有进样区10和出样区20，进样区10和出样区20分别位于阵列区30的两侧，或进样区10和出样区20均位于阵列区30的同一侧，进样结构设置在进样区10内，出样结构设置在出样区内。
[0035] 具体的，本实施例将平行设置的流通通道31按序依次命名为第1流通通道、第2流通通道、第3流通通道、……、第n-1流通通道和第n流通通道，第n流通通道背向第n-1流通通道的一侧设有与其平行的排气辅助通道35，且将平行设置的流通通道31和排气辅助通道35的两端分别命名为第一端和第二端；其中，n为大于等于1的正整数。本实施例的第1流通通道的第一端与进样通道12相连通，第1流通通道的第二端与第2流通通道的第二端之间相连通；第2流通通道的第一端与第3流通通道的第一端相连通；第3流通通道的第二端与第4流通通道的第二端相连通；……；第2k-1流通通道的第二端与第2k流通通道的第二端相连通；第2k流通通道的第一端与第2k+1流通通道的第一端相连通；……；当n为偶数时，第n流通通道的第一端与排气辅助通道35的第一端相连通，排气辅助通道的第二端与出样通道22相连通，当n为奇数时，第n流通通道的第二端与排气辅助通道35的第二端相连通，排气辅助通道
35的第一端与出样通道22相连通；其中，k为大于等于1的正整数，且2k+1≤n。如此，所有流通通道31以及排气辅助通道35形成蛇形布局，实现液晶液滴能够流经所有的捕获阱32的技术目的。
[0036] 本实施例的捕获阱32包括容纳液晶液滴的捕获腔32a，捕获腔32a的两端分别设有宽度小于液晶液滴外径并大于液晶液滴外径二分之一以防止液晶液滴回流的捕获口32b和用于排出捕获腔32a内的气体的排气通道32c，捕获口32b的宽度根据液晶液滴的大小设置，满足液晶液滴能够穿过捕获口32b进入到捕获腔32a内，且捕获口32b能够对位于捕获腔32a内的液晶液滴起到一定阻挡作用，防止液晶液滴从捕获腔32a内流出，本实施例捕获口32b的宽度等于液晶液滴外径的四分之三。具体的，捕获口32b与第j流通通道相连通，排气通道32c的内径小于等于液晶液滴外径的四分之一，且排气通道32c与第j+1流通通道相连通，也即捕获口32b设置在第j流通通道和第j+1流通通道之间。设置在第n流通通道和排气辅助通道35之间的捕获阱32的捕获口32b与第n流通通道相连通，设置在第n流通通道和排气辅助通道35之间的捕获阱32的排气通道32c与排气辅助通道35相连通。其中，j为大于等于1的正整数，且j+1≤n。本实施例的排气通道32c的内径等于液晶液滴外径的四分之一。采用该结构的捕获阱32，能够满足捕获液晶液滴的要求，且能够有效将液晶液滴固定在捕获腔32a内，达到固定液晶液滴位置的技术目的。优选的，捕获腔32a的宽度略大于液晶液滴的外径，捕获腔32a的深度等于液晶液滴的外径，如此，通过适当
变形穿过捕获口32b的液晶液滴进入到捕获腔32a后，可立即恢复自由状态，防止从捕获口32b处流出。本实施例的捕获腔32a和排气通道32c的过流面积之和大于流通通道31的过流面积，如此，液晶液滴进入流通通道
31后，以捕获阱32作为首选通道而被捕获固定在捕获阱32中并依次填充满剩余的捕获阱
32。
[0037] 本实施例的微流控阵列化液晶传感器，通过设置流通通道31，并在流通通道31上设置捕获阱32，当液晶液滴从进样孔11进入并流经捕获阱32时，液晶液滴被捕获阱32依次捕获固定，并填充满所有的捕获阱32，从而得到呈阵列化分布的液晶液滴，相较于现有技术中的随机分布于检测液中的的液晶传感器，本实施例的微流控阵列化液晶传感器当处于同一水平焦距下的显微视野中时，与被检测目标反应而引起构象变化的液晶的数目丰富且具有更广泛的可视范围，液晶在固定而非悬浮可移动的情况下通入待检测液，可以实现定点区域的反应过程的实时观察和记录，有利于反应响应时间和传感响应速度的研究。
[0038] 另外，微流控芯片的设计灵活性使得液晶阵列具有更加多样的阵列参数配置，根据研究的需要，阵列中单排液晶数目，液晶之间的间距以及液晶总量均有着灵活的可调整性，如图2所示。而且芯片的高集成度还可以在一块芯片上集成多组阵列，即多个阵列单元，实现单芯片对多种目标检测物的可视化共时检测，极大的降低了检测时间和节约了检测成本。
[0039] 实施例2
[0040] 如图3所示，为本发明微流控阵列化液晶传感器实施例2的结构示意图。本实施例的微流控阵列化液晶传感器，包括传感器本体，传感器本体包括进样结构、出样结构和阵列区30；进样结构包括进样孔11和进样通道12，进样通道12与进样孔11相连通。出样结构包括出样孔21和出样通道22，出样通道22与出样孔21相连通。阵列区30内设有至少一个阵列单元，阵列单元包括平行设置的多条流通通道31，流通通道31上间隔设有用于捕获液晶液滴并固定液晶液滴位置的捕获阱32，属于同一个阵列单元的所有的捕获阱32呈阵列分布。流通通道31分别与进样通道12和出样通道22相连通、并使经进样通道12流入的液晶液滴能够流经所有的捕获阱32，如此，所有捕获阱32内均能够捕获到液晶液滴。具体的，本实施例的传感器本体上设有进样区10和出样区20，进样区10和出样区20分别位于阵列区30的两侧，或进样区10和出样区20均位于阵列区30的同一侧，进样结构设置在进样区10内，出样结构设置在出样区内。
[0041] 本实施例的阵列单元设置为三个，本实施例的的进样结构包括一个总进样孔11a，总进样孔11a与每一个阵列单元之间分别设有进样通道12，且该进样通道12上分别设有分进样孔11b，如此，既能够满足所有阵列单元进样同样的待检测液，也可以分别进样不同的待检测液，使用更加灵活多变；本实施例的出样结构包括出样孔21，出样孔与每一个阵列单元之间设有出样通道22。当然，根据需要，还可以与阵列单元一一对应设置进样结构和出样结构；或，某两个阵列单元共用同一个进样结构，剩下的一个阵列单元单独设置进样结构，其原理相当，不再一一累述。另外，根据需要，阵列单元还可以设置为2个，4个及4个以上，其原理相同，不再累述。
[0042] 本实施例的其他结构与实施例1相同，不再一一累述。
[0043] 实施例3
[0044] 如图4所示，为本发明微流控阵列化液晶传感器实施例3的结构示意图。本实施例的微流控阵列化液晶传感器，包括传感器本体，传感器本体包括进样结构、出样结构和阵列区30；进样结构包括进样孔11和进样通道12，进样通道12与进样孔11相连通。出样结构包括出样孔21和出样通道22，出样通道22与出样孔21相连通。阵列区30内设有至少一个阵列单元，阵列单元包括平行设置的多条流通通道31，流通通道31上间隔设有用于捕获液晶液滴并固定液晶液滴位置的捕获阱32，属于同一个阵列单元的所有的捕获阱32呈阵列分布。流通通道31分别与进样通道12和出样通道22相连通、并使经进样通道12流入的液晶液滴能够流经所有的捕获阱32，如此，所有捕获阱32内均能够捕获到液晶液滴。具体的，本实施例的传感器本体上设有进样区10和出样区20，进样区10和出样区20分别位于阵列区30的两侧，或进样区10和出样区20均位于阵列区30的同一侧，进样结构设置在进样区10内，出样结构设置在出样区内。本实施例的阵列单元设置为一个。
[0045] 具体的，本实施例将平行设置的流通通道31按序依次命名为第1流通通道、第2流通通道、第3流通通道、……、第n-1流通通道和第n流通通道，第n流通通道背向第n-1流通通道的一侧设有与其平行的排气辅助通道35，且将平行设置的流通通道31和排气辅助通道35的两端分别命名为第一端和第二端；其中，n为大于等于1的正整数。本实施例的流通通道的第一端设有与其垂直的第一连通通道33,流通通道的第二端设有与其垂直的第二连通通道34，第一连通通道33与所有的流通通道31的第一端相连通，且第一连通通道33与排气辅助通道35的第一端之间断开，第二连通通道34与排气辅助通道35的第二端以及所有的流通通道31的第二端相连通，且第一连通通道33与进样通道12相连通，第二连通通道34与出样通道22相连通。此种情况下，所有流通通道31均可沿着进样口11指向出样口21的方向横向设置，如图5所示，也可以沿着垂直于进样口11指向出样口21的方向纵向设置，如图4所示。
[0046] 本实施例的其他结构与实施例1相同，不再一一累述。
[0047] 实施例4
[0048] 如图6所示，为本发明微流控阵列化液晶传感器实施例3的结构示意图。本实施例的微流控阵列化液晶传感器，包括传感器本体，传感器本体包括进样结构、出样结构和阵列区30；进样结构包括进样孔11和进样通道12，进样通道12与进样孔11相连通。出样结构包括出样孔21和出样通道22，出样通道22与出样孔21相连通。阵列区30内设有至少一个阵列单元，阵列单元包括平行设置的多条流通通道31，流通通道31上间隔设有用于捕获液晶液滴并固定液晶液滴位置的捕获阱32，属于同一个阵列单元的所有的捕获阱32呈阵列分布。流通通道31分别与进样通道12和出样通道22相连通、并使经进样通道12流入的液晶液滴能够流经所有的捕获阱32，如此，所有捕获阱32内均能够捕获到液晶液滴。具体的，本实施例的传感器本体上设有进样区10和出样区20，进样区10和出样区20分别位于阵列区30的两侧，或进样区10和出样区20均位于阵列区30的同一侧，进样结构设置在进样区10内，出样结构设置在出样区内。本实施例的阵列单元设置为一个。
[0049] 具体的，本实施例将平行设置的流通通道31按序依次命名为第1流通通道、第2流通通道、第3流通通道、……、第n-1流通通道和第n流通通道，第n流通通道背向第n-1流通通道的一侧设有与其平行的排气辅助通道35，且将平行设置的流通通道31和排气辅助通道35的两端分别命名为第一端和第二端；其中，n为大于等于1的正整数。
[0050] 本实施例的第1流通通道的中部与进样通道12相连通，第1流通通道的第一端和第2流通通道的第一端以及第1流通通道的第二端和第2流通通道的第二端分别相连通，第2流通通道的中部和第3流通通道的中部相连通，第3流通通道的第一端和第4流通通道的第一端以及第3流通通道的第二端和第4流通通道的第二端相连通，……，第2m-1流通通道的第一端与第2m流通通道的第一端以及第2m-1流通通道的第二端与第2m流通通道的第二端相连通，第2m流通通道的中部和第2m+1流通通道的中部相连通，……，当n为奇数时，第n流通通道的第一端和排气辅助通道35的第一端以及第n流通通道的第二端和排气辅助通道35的第二端分别相连通，排气辅助通道35的中部与出样通道22相连通；当n为偶数时，第n流通通道的中部与排气辅助通道35相连通，排气辅助通道35的第一端和第二端分别与出样通道22相连通；其中，m为大于等于1的正整数，且2m+1≤n。也可满足液晶液滴能够流经所有捕获阱
32的技术目的。
[0051] 本实施例的其他结构与实施例1相同，不再一一累述。
[0052] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。
本技术领域的技术人员在本发明
基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以
权利要求书为准。
