[0001] 本发明属于检测设备领域，具体涉及一种用于检测液体样品的物理参数的光学芯片和应用该光学芯片的粘度计及检测方法。

[0002] 粘度是流体的重要物理特性之一，粘度测量是许多实际应用中不可缺少的任务。例如，在工业领域，如食品制造和产品生产，粘度监测常常被用来控制液体的浸渍和涂覆过程，以提高产品质量。此外，粘度测量在生物医学和临床应用中起着重要作用，如用于检测心血管疾病的血液粘度。抗体溶液和基于蛋白质的药物的表征，以及DNA分析，也依赖于粘度。

[0003] 已经开发了许多技术来满足粘度测量的需要，包括毛细管法、落球法、旋转法、振动法、平板法等。

[0004] 由于毛细管法简单实用，因此目前基于毛细管法设计的测量装置的应用范围较广。毛细管法的原理是哈根‑泊肃叶公式，通过外部压力驱动流体流过毛细管，测出毛细管两端的压差和流体的流量，并加以修正，计算得到流体的粘度。然而，目前基于毛细管法测量粘度的装置存在以下问题：1.需要提供一个校准的参照物；2.压差、流量的精确测量较为困难；3.测量所需要的实验液体较多(测量装置中毛细管内径一般为mm量级，所需实验液体在几十毫升)，但有时所能提供的实验液体却非常有限(血液或者某些生理液体样品一般为几十微升)；4.毛细管很难清洗。这些都给毛细管法测量技术的发展带来了挑战，因此，迫切需要发展新技术、新思路来解决毛细管法测量过程中遇到的难题。

[0005] 另外，其他的粘度测量方法也存在着各种各样的不足，例如，落球法很难精确测量球落体的速度，这就造成了测量的不确定性；振动法使用光导纤维来检测振幅，这很昂贵，而且需要复杂的光学对准；旋转法需要大型的仪器，不便于携带。

[0006] 特别是，现有的这些粘度测量方法往往需要最小的样品量在毫升左右才能准确测量，而且价格相对昂贵。虽然基于微流控的粘度传感技术大大减少了样品体积，但也需要20μl以上的稳定流速或样品润湿通道的控制，这就增加了误差，降低了重复使用率。因此，开发一种低成本、小型化、便携式的粘度计是非常迫切的。

[0062] 下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。

[0063] 实施例1

[0064] 光学芯片的制作

[0065] 光电芯片通过晶圆级微纳加工工艺制造，详细步骤如图9所示：

[0066] (1)通过金属有机化合物化学气相沉积依次在衬底层11上依次沉积为未掺杂氮化镓和N型氮化镓层21、量子阱层31、P型氮化镓层41；

[0067] (2)通过光刻和电感耦合等离子体刻蚀出发光区域和光检测区域，并沉积一层掺锡氧化铟51。

[0068] (3)通过电子束蒸发沉积电极层61；

[0069] (4)通过化学气相沉积布拉格发射层71；

[0070] (5)通过光刻和电感等离子体刻蚀暴露出电极层；

[0071] (6)通过电子束蒸发沉积电极层至暴露在外层。

[0072] 本实施例制得的光学芯片的照片如图3所示，其平面尺寸为1×1mm。

[0073] 实施例2

[0074] 检测系统的搭建

[0075] 按照图4所示搭建的本发明的检测系统。

[0076] 采用电源对实施例1制作的光学芯片提供电流，使得LED稳定发光。采用信号发生器提供脉冲波至振动器。振动器以所给予的频率振动，同时带动放置于振动器上的光电芯片及光电芯片上的液滴振动。LED发射的光线，由PD检测，接收到的光电流信号经过信号放大器放大，再由示波器采集。最后由电脑进行信号分析，得到所述液滴的相关性质。

[0077] 实施例3

[0078] 粘度、折射率和谐振频率的检测

[0079] (1)在25℃下，用甘油和纯水配制以下粘度的标准溶液：

[0080] 1cp、2cp、4cp、6.2cp、7.9cp、9.8cp、12cp、14.2cp、16cp、17.8cp、20cp、25cp、30cp和35.4cp；

[0081] (2)将实施例2搭建的检测系统设置电源为10mA恒流电源；

[0082] (3)使用微量进样器吸取6μl标准溶液；

[0083] (4)将液体滴入光学芯片中央；

[0084] (5)对振动器施加脉冲波，电压幅值1V，频率0.1Hz，占空比0.1％；

[0085] (6)采集示波器信号，进行数据处理，得到相关液体性质；

[0086] (7)重复步骤(3)至(6)，直到获得全部检测数据。

[0087] 表征与分析

[0088] 对实施例3的检测过程，进行如下操作：

[0089] (1)对于粘度为2cp的液体样品，在实施例3步骤(5)的液滴振动过程中，采用高速相机拍摄液滴的照片，如图5所示，其中：(1)最高点；(2)正常点；(3)最低点。

[0090] (2)图6所示为采集的光电流信号时域图。

[0091] (3)对采集的光电流进行傅里叶变换(FFT变换)，结果如图7所示，在大约52Hz左右，会出现高峰，这是液滴的谐振频率。

[0092] (4)将采用不同粘度的液体样品测得的粘度、折射率和谐振频率的数据汇总于图8。从图8中可以看出，随着甘油浓度的增加，粘度和折射率逐渐增大，使得第一共振频率和光电流逐渐减小，但衰减速率逐渐增大。

[0093] 上述实施例仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。在不脱离本发明的技术方案的范围内，任何所属技术领域的技术人员对本发明揭示的技术方案和技术内容做出任何形式的等同替换或修改等变动均未脱离本发明的技术方案，仍属于本发明的保护范围之内。