一种基于微流控技术的多芯片RFID传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于微流控技术的多芯片RFID传感装置。该装置能响应外部物理刺激，发生结构变化，从而驱动其内部微流系统的液体流动，触发不同芯片组合，最终以无线无源的形式把外部物理刺激转化成可被RFID读取器识别的天线信号，配合后端信号接收系统，实现对刺激的无线感知。本发明专利技术的结构具有较好的柔性，适用于不同的规则曲面；本发明专利技术的结构中填充液体可替换，适用于不同应用环境；本发明专利技术可实现远距离感知；本发明专利技术的结构有较好可扩展性，可支持更多芯片的、更多模式的组合。更多模式的组合。更多模式的组合。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流控技术的多芯片RFID传感装置


[0001]本专利技术属于微流控
，具体涉及一种基于微流控技术的多芯片RFID天线传感装置。

技术介绍

[0002]近年来，随着通用柔性材料的快速发展，柔性材料所具备的许多独特性质，如柔软，形变，轻薄，良好的生物相容性等特性已被广泛应用于生物、化学、医学、电子等领域。微流体领域方面，过去的几年中也取得了巨大的进展，出现了包括柔性显示器，柔性传感器，柔性致动器等众多应用，并发展出了具有混合传感和驱动机制的集成优势。
[0003]由于低成本，轻巧和无电池特性，被动RFID(射频识别)被广泛地用于无线地感知日常活动和信息交互。传统的基于射频识别的感应依靠RFID读写器报告的无线信号指标，如RSSI和相位等，利用算法分析和提取出初步信息，但难以处理由不利环境和与手势无关的人体信息引起的信号变异。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提出一种基于微流控技术的多芯片RFID传感装置，旨在通过检索多个RFID芯片的ID信息来直接获取信息，不需要对原始信号进行特别处理，实现RFID编码与外部环境的直接映射。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0006]一种基于微流控技术的多芯片RFID传感装置，包括电路层、导电液体层及微流通道层；所述电路层包含RFID天线和RFID芯片；所述导电液体层设于所述微流通道层内嵌的微流通道内；所述电路层与所述微流通道层结合，能够在所述导电液体层中的导电液体流动的情况下实现电路重构。
[0007]进一步地，所述RFID芯片所处的线路存在一个间隙；所述微流通道层中的导电液体未填充该间隙时，所述RFID芯片处于不可激活状态；所述嵌入微流通道层中的导电液体发生流动并正好填充该间隔时，所述RFID芯片处于可被激活状态。
[0008]进一步地，所述RFID天线的电路包含至少两个分支，每个分支中设有一个RFID芯片；每个RFID芯片所处分支的线路和其他分支线路共享一个条形间隙，所述微流通道层中的导电液体未填充该条形间隙的对应部分时，该分支的RFID芯片处于不可激活状态；所述嵌入微流通道层中的导电液体发生流动并正好填充该条形间隙的对应部分时，该分支的RFID芯片处于可被激活状态；据此，通过控制各分支中RFID芯片的激活状态，实现不同的RFID芯片接入组合。通过这种原理，可以实现对物理形变(例如压力、弯折、拉伸)或状态变化(例如，重力、温度)的响应。
[0009]可选地，所述RFID天线的天线结构经过仿真软件仿真验证，可调节分支数量，以对多个频段的RFID芯片供能，并将其信息通过反向散射方式传回RFID读取设备。
[0010]可选地，所述微流通道层具有多种形式，以达成对多种外界物理刺激参数变化的
响应。针对不同的外界刺激，如重力、温度、压力、弯折、拉伸等，微流通道层可以有不同的设计，从而匹配不同的检测精度。
[0011]可选地，所述微流通道层一般主要由三部分构成，一个响应外界刺激的腔体，一个液体流动的微管，和一个用于提供压差的、方便流体复位的腔体。例如，微流通道层包含两个空腔和液体流动管道，当管道中有液体且外界刺激作用时，液体会被两个空腔的压力差驱动，由高压腔室流向低压腔室。
[0012]可选地，所述RFID天线包含多分支结构，并被一个环状线路连接，以实现对多个RFID芯片同时进行馈电。分支的数量与组合形式可灵活选择，根据被感知环境自由调整。
[0013]可选地，所述RFID芯片的芯片数量可以进行更改，以适用于不同检测需求。
[0014]可选地，所述微流通道层中的微流通道的参数(宽度、厚度、长度等)可以进行更改，以适用于不同检测需求。
[0015]可选地，所述电路层及所述微流通道层之间可通过分子间作用力相结合，并通过加温加压获得稳定的结合状态。结合前需对结合表面进行处理。
[0016]可选地，所述电路层由PET、PEN等材料作为基底，用纳米银浆等材料在其上印刷出金属电路，形成所述RFID天线。
[0017]可选地，所述微流通道层由PDMS或EcoFlex等柔性材料浇筑而成。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019](1)本专利技术通过微流机制和多芯片RFID天线结合，实现了可重构的RFID天线，能检测环境参数变化，而无需复杂的数据采集和算法机制。
[0020](2)本专利技术提及的多芯片RFID传感装置，可根据被检测外部环境调整具体的芯片数量，芯片数量越多，能检测的状态越多，粒度越细。
[0021](3)本专利技术提及的多芯片RFID传感装置，可根据被检测外部环境调整具体的通道参数，以适用于变化的检测范围。
[0022](4)本专利技术中采用的PET和PDMS材料为微流领域中的弹性体材料，具有好的柔韧性和延展性，能贴合在规则曲面表面。
[0023](5)本专利技术中采用的微流材料具有良好的化学稳定性，允许多种液体在其中流动，实现不同的传感效果。
附图说明
[0024]图1是基于微流控技术的多芯片RFID传感装置的结构示意图。
[0025]图2是三分支天线设计图。其中，(a)是三分支天线，(b)是6种可能的芯片接入组合。
[0026]图3是仿真设置及天线电流分布模拟。其中，(a)是高频仿真时的天线模型；(b)是标签在915MHz处的模拟向量电流分布。
[0027]图4是不同芯片接入时输入阻抗仿真。其中，横坐标为频率，(a)的纵坐标是阻抗虚部，(b)的纵坐标是阻抗实部，(c)的纵坐标是输入反射系数S11。
[0028]其中：100
‑
电路层；200
‑
导电液体层；300
‑
微流通道层；101
‑
RFID芯片；102
‑
间隙；104
‑
辐射单元，103
‑
环状结构；105
‑
弯折微带线。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例和附图，对本专利技术做进一步详细说明。
[0030]图1展示了基于微流控技术的多芯片RFID传感装置的结构设计。可以看出，该传感装置分三部分，分别是印刷有RFID天线(多分支电极图案)和RFID芯片的电路层100，中间的导电液体层200和供液体流通的微流通道层300。图1所示为一种可能的实施方式，即由PET、水和PDMS分别构成三部分。图1中的微流通道层示意了四种可能的微流管道设计，以分别实现对重力、温度、弯折和压力刺激的响应。
[0031]本专利技术的基于微流控技术的多芯片RFID传感装置中，每个芯片所处分支的线路存在一个间隙，例如图2中RFID芯片101所处分支的线路存在一个间隙102，天线接收到的能量无法传输到芯片中，芯片处于不可激活状态；当嵌入微流通道中的液体发生流动并正好填充间隙时，该分支的芯片处于可被激活状态。通过这种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控技术的多芯片RFID传感装置，其特征在于，包括电路层、导电液体层及微流通道层；所述电路层包含RFID天线和RFID芯片；所述导电液体层设于所述微流通道层内嵌的微流通道内；所述电路层与所述微流通道层结合，能够在所述导电液体层中的导电液体流动的情况下实现电路重构。2.根据权利要求1所述的基于微流控技术的多芯片RFID传感装置，其特征在于，所述RFID芯片所处的线路存在一个间隙；所述微流通道层中的导电液体未填充该间隙时，所述RFID芯片处于不可激活状态；所述嵌入微流通道层中的导电液体发生流动并填充该间隔时，所述RFID芯片处于可被激活状态。3.根据权利要求1所述的基于微流控技术的多芯片RFID传感装置，其特征在于，所述RFID天线包含至少两个分支，每个分支中设有一个RFID芯片；每个RFID芯片所处分支的线路和其他分支的线路共享一个条形间隙，所述微流通道层中的导电液体未填充该条形间隙的对应部分时，该分支的RFID芯片处于不可激活状态；所述嵌入微流通道层中的导电液体发生流动并填充该条形间隙的对应部分时，该分支的RFID芯片处于可被激活状态。4.根据权利要求3所述的基于微流控技术的多芯片RFID传感装置，其特征在于，通过控制各分支中RFID芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：田丰，陈昱文，韩腾，孙伟，陈彦君，刘建兴，吴杰宬，
申请(专利权)人：中国科学院软件研究所，
类型：发明
国别省市：