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    一種量測系統，用以量測一流體的一壓力。量測系統包括一感測模組及一液態電路。感測模組包括一可撓薄膜及一液態電子元件。可撓薄膜具有相對之一第一側與一第二側，其中流體配置於可撓薄膜的第一側。液態電子元件配置於可撓薄膜的第二側，其中可撓薄膜將流體的壓力轉換成液態電子元件的一參數。液態電路電性耦接至液態電子元件，其中液態電子元件與液態電路反應於一施加電能而輸出一對應於此參數的量測訊號。一種量測系統的製作方法亦被提出。
    公开号:TW201305545A
    申请号:TW100125798
    申请日:2011-07-21
    公开日:2013-02-01
    发明作者:Yi-Chung Tung；Chueh-Yu Wu；Wei-Hao Liao
    申请人:Academia Sinica；
    IPC主号:G01L9-00
    专利说明:
    用以量測流體的壓力的量測系統及量測系統的製作方法
    本發明是有關於一種量測系統及其製作方法，且特別是有關於一種流體壓力的量測系統及其製作方法。
    在流體系統中，微流體系統的發展加速了生醫晶片研究，其中壓力計更是重要的基礎元件。控制和監測壓力之技術將成為實現精準時間、空間操縱和微流體基礎現象研究的基礎，而現行微流體元件已然運用壓力的操作來創造先進的生物化學應用，例如使用壓力的操作在指定的時間傳輸生物化學樣品到達指定的位置、操縱在微流體中的目標微粒或分離微流體中的物質。此外，精準的壓力量測也可使用於先進微流體回饋控制和細胞機械性質量測。現行的研究發展已然顯示壓力的控制和監測決定了以微流體為基底的現代化學合成、去氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid,DNA)分析、細胞刺激、細胞微環境建置技術的性能和效能。
    微流體元件已使用多種材料來進行開發，其中聚合物(polymer)以優良的材料特性成為被廣泛使用的材料。舉例而言，聚二甲基矽氧烷(poly-dimethylsiloxane,PDMS)為一種彈性聚合物，它具有光學穿透性、良好機械性質、優良的可製複製性、高生物相容性等優點，因此聚二甲基矽氧烷已經被大量使用於微流體元件的設計和製作。由於聚二甲基矽氧烷是當代重要的微流體元件材料，使得利用聚二甲基矽氧烷元件來精確量測壓力將在具有先進控制分析的微流體元件之開發中扮演舉足輕重的角色。
    本發明提供一種量測系統，具有較佳的穩定性。
    本發明提供一種量測系統的製作方法，可製作出具有液態電子元件及液態電路的量測系統。
    本發明之一實施例提供一種量測系統，用以量測一流體的一壓力。量測系統包括一感測模組及一液態電路。感測模組包括一可撓薄膜及一液態電子元件。可撓薄膜具有相對之一第一側與一第二側，其中流體配置於可撓薄膜的第一側。液態電子元件配置於可撓薄膜的第二側，其中可撓薄膜將流體的壓力轉換成液態電子元件的一參數。液態電路電性耦接至液態電子元件，其中液態電子元件與液態電路反應於一施加電能而輸出一對應於此參數的量測訊號。
    本發明之另一實施例提供一種量測系統的製作方法，其包括下列步驟。形成一第一容器，其中第一容器具有一第一容置空間。形成一第二容器，其中第二容器具有一第二容置空間。形成一可撓薄膜，並使第一容器與第二容器分別接合於可撓薄膜的相對兩側，其中第一容置空間與第二容置空間分別連通至可撓薄膜的相對兩側。在第二容置空間中填充一離子液體，以形成一液態電子元件及與液態電子元件電性耦接的一液態電路，其中液態電子元件形成於可撓薄膜上。
    基於上述，本發明之實施例之量測系統採用液態電子元件與液態電路。由於液態電子元件與液態電路的特性較不受溫度變化的影響，所以可使量測系統具有較高的穩定度，且有助於量測系統之長時間使用。本發明之實施例之量測系統的製作方法利用填充離子液體於第二容置空間中的方法來形成量測系統，因此可實現具有較高的穩定度及可長時間使用的量測系統。
    為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
    圖1為本發明之一實施例之量測系統的立體示意圖，圖2為圖1之量測系統的剖面示意圖，圖3A與圖3B繪示圖1之可撓薄膜的作動，而圖4為圖1之量測系統的等效電路圖。請先參照圖1與圖2，本實施例之量測系統100用以量測一流體90的壓力。量測系統100包括一感測模組105及一液態電路130。感測模組105包括一可撓薄膜110及一液態電子元件120。可撓薄膜110具有相對之一第一側S1與一第二側S2，流體90配置於可撓薄膜110的第一側S1，而液態電子元件120配置於可撓薄膜110的第二側S2。可撓薄膜110將流體90的壓力轉換成液態電子元件120的一參數。液態電路130電性耦接至液態電子元件120，且液態電子元件120與液態電路130反應於一施加電能而輸出一對應於此參數的量測訊號。
    在本實施例中，量測系統100更包括一第一容器140及一第二容器150。第一容器140配置於可撓薄膜110的第一側S1，且具有第一容置空間160，以容置流體90。第二容器150配置於可撓薄膜110的第二側S2，且具有一第二容置空間170，以容置液態電子元件120及液態電路130。在本實施例中，液態電子元件120包括離子液體(ionic liquid)，且液態電路130包括離子液體。具體而言，在本實施例中，液態電子元件120與液態電路130是由被容置於第二容置空間170中的離子液體所構成的。在本實施例中，離子液體的材質例如為六氟磷酸1-丁基-3-甲基咪唑(1-Butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate,BMIM-PF6)、硝酸乙基銨(ethylammonium nitrate)或其他熔點低於常溫的鹽類。再者，在本實施例中，第一容器140、第二容器150及可撓薄膜90的材質例如為聚二甲基矽氧烷、聚胺甲酸酯(polyurethane,PU)或其他具有可撓性的材料。此外，第一容器140及第二容器150可採用相同於或不同於可撓薄膜110的材料。在另一實施例中，第一容器140與第二容器150亦可採用剛性材料，而可撓薄膜110則採用可撓性材料。此外，在本實施例中，第一容置空間160包括一流道162及一貫孔164。流道162用以容置流體90，而貫孔164具有相對之一第一端E1與一第二端E2，其中第一端E1與流道162連通，第二端E2連通至可撓薄膜110，且流體90經由貫孔164對可撓薄膜110施加壓力。然而，在其他實施例中，流道162亦可以不須經由貫孔164而連通至可撓薄膜110，而可以讓可撓薄膜110作為流道162的部分側壁，亦即流道162中的流體90直接與可撓薄膜110接觸並對可撓薄膜110施加壓力。在本實施例中，流道162呈迂迴狀，然而，在其他實施例中，流道162亦可以呈其他形狀，或者可狀流道162取代為一流體儲存槽。
    在本實施例中，液態電子元件120與液態電路130反應於一施加電壓VS而輸出對應於上述參數的量測訊號，且液態電子元件120與液態電路130形成一閉迴路(closed loop)。
    請再參照圖1、圖3A與圖3B，在本實施例中，流體90的壓力使可撓薄膜110產生形變，亦即是使可撓薄膜110之位於液態電子元件120處的部分產生形變。可撓薄膜110所產生的形變則使液態電子元件120產生形變。液態電子元件120的的上述參數例如為液態電子元件120的電阻值，且液態電子元件120所產生的形變使液態電子元件120的電阻值發生變化。具體而言，當流體90的壓力與離子液體的壓力相等時，可撓薄膜110不產生形變，如圖3A所繪示。另一方面，當流體90的壓力大於離子液體的壓力時，流體90的壓力扣除離子液體的壓力後所得到的靜壓力會使可撓薄膜110往液態電子元件120的方向彎曲，而使液態電子元件120的截面積縮小，如圖3B所繪示。當液態電子元件120的截面積縮小時，液態電子元件120的電阻便會上升。
    在本實施例中，液態電子元件120與液態電路130形成一惠斯同電橋(Wheatstone bridge)，但本發明不以此為限，在其他實施例中，液態電子元件120與液態電路130所形成的電路架構亦可以是其他任何可輸出對應於液態電子元件120的電阻變化之量測訊號的電路架構。
    在本實施例中，液態電路130包括一第一液態電阻元件132、一第二液態電阻元件134及一第三液態電阻元件136。第一液態電阻元件132電性耦接至液態電子元件120，第二液態電阻元件134電性耦接至第一液態電阻元件132，而第三液態電阻元件136電性耦接於液態電子元件120與第二液態電阻元件134之間，其中液態電子元件120例如為一第四液態電阻元件。在本實施例中，第一液態電阻元件132、第二液態電阻元件134、第三液態電阻元件136及液態電子元件120(即第四液態電阻元件)皆呈迂迴狀，如此可增加這些液態電阻元件的電阻值。換言之，在本實施例中，第二容器150具有四個通道，以分別容置第一液態電阻元件132、第二液態電阻元件134、第三液態電阻元件136及液態電子元件120，而這四個通道皆呈迂迴狀，以使其中之第一液態電阻元件132、第二液態電阻元件134、第三液態電阻元件136及液態電子元件120呈迂迴狀。液態電子元件120呈迂迴狀的情形可參照圖1中的插圖，而第一液態電阻元件132、第二液態電阻元件134及第三液態電阻元件136呈迂迴狀的情形類似於液態電子元件120呈迂迴狀的情形，因此亦可參照圖1中的插圖。另外，液態電子元件120與第一液態電阻元件132之間、第一液態電阻元件132與第二液態電阻元件134之間、第二液態電阻元件134與第三液態電阻元件136之間及第三液態電阻元件136與液態電子元件120之間可以通道174相連通，且通道174中亦容置有離子液體。
    施加電壓VS施加於一第一端點Q1與一第二端點Q2之間，其中第一端點Q1耦接於第一液態電阻元件132與液態電子元件120(即第四液態電阻元件)之間，而第二端點Q2耦接於第二液態電阻元件134與第三液態電阻元件136之間。上述量測訊號對應於一第三端點Q3與一第四端點Q4之間的電壓差，其中第三端點Q3耦接於第一液態電阻元件132與第二液態電阻元件134之間，且第四端點Q4耦接於第三液態電阻元件136與液態電子元件120(即第四液態電阻元件)之間。在本實施例中，上述量測訊號即第三端點Q3與第四端點Q4之間的電壓差，其可藉由耦接至第三端點Q3與第四端點Q4的伏特計(voltmeter)VM來量測。
    請參照圖1、圖3A、圖3B與圖4，在本實施例中，第一液態電阻元件132的電阻值為R1，第二液態電阻元件134的電阻值為R2，第三液態電阻元件136的電阻值為R3，而液態電子元件120(即第四液態電阻元件)的電阻值為R4。此外，第三端點Q3相對於第四端點Q4的電壓差即為量測訊號VG。當R1、R2、R3實質上相等時，藉由克希何夫電壓定律(Kirchhoff’s voltage law)與克希何夫電流定律(Kirchhoff’s current law)可推得下式：
    此外，在本實施例中，液態電子元件120實質上符合歐姆定律(Ohm’s law)，因而可得到下式：
    在(2)式中，ρ為離子液體的電阻率(resistivity)，L為容置液態電子元件120的通道之長度，而A為容置液態電子元件120的通道之截面積。
    當流體90的壓力產生變化時，會使容置液態電子元件120的通道之截面積A(即液態電子元件120的截面積)產生一截面積變化ΔA。由於ΔA相較於可撓薄膜110不產生變形時(即如圖3A時)的液態電子元件120的截面積小很多，因此由上述(2)式可推得當截面積A產生截面積變化ΔA時，R4所產生的變化ΔR4如下：
    此外，在本實施例中，當可撓薄膜110不產生形變時，液態電子元件120的電阻值例如等於R1，由於ΔR4相較於可撓薄膜110不產生變形時(即如圖3A時)的液態電子元件120的電阻值R1小很多，因此由上述(1)式可推得下式：
    將(3)式代入(4)式後即可得到下式：
    藉由(5)式，即可由量測訊號VG的變化ΔVG來推算出液態電子元件120的截面積變化ΔA，而截面積變化ΔA則可推算出流體90的壓力變化。換言之，藉由量測本實施例之量測系統100所輸出的量測訊號VG即可推算出流體90的壓力，所以量測系統100可量測流體90的壓力。
    為了降低電荷累積於液態電子元件120及液態電路130的程度，在本實施例中，施加電壓VS可為交流電壓。在此情況下，量測訊號VG亦會是交流訊號，而藉由量測訊號VG的振幅變化即可推算出流體90的壓力，因此無論施加電壓VS是採用交流電壓或直流電壓，量測系統100皆可量測流體90的壓力。
    在本實施例中，第二容器150可更包括複數個貫孔172，其連通至該容置空間170。貫孔172可作為離子液體的注入口。在本實施例中，量測系統100更包括複數個電極190，電性連接至液態電子元件120與液態電路130。具體而言，電極190可浸入離子液體中，以與離子液體電性連接。在本實施例中，四個貫孔172可分別連通至第一端點Q1、第二端點Q2、第三端點Q3及第四端點Q4，而四個電極190可分別浸入此四個貫孔172中之離子液體，以分別電性連接至第一端點Q1、第二端點Q2、第三端點Q3及第四端點Q4。此外，在本實施例中，電性連接至第一端點Q1與第二端點Q2的這二個電極190可分別藉由導線或其他導電線路耦接至施加電壓VS，而電性連接至第三端Q3與第四端Q4的這二個電極190可分別藉由導線或其他導電線路耦接至伏特計VM的兩端。
    本實施例之量測系統100採用液態電子元件120與液態電路130，例如是採用離子液體所形成的液態電子元件120與液態電路130。由於離子液體的特性(例如導電率)較不受溫度變化的影響，因此液態電子元件120與液態電路130的特性(例如電阻值)較不受溫度變化的影響。如此一來，便可使量測系統100具有較高的穩定度，且有助於量測系統100之長時間使用。此外，在本實施例之量測系統100中，由於採用惠斯同電橋，因此當液態電子元件120的電阻隨著溫度的變化而有些許變化時，第一液態電阻元件132、第二液態電阻元件134及第三液態電阻元件136亦會有類似的變化，而使得上述這四個元件的跨壓不太產生變化，進而使量測訊號VG變化不大。如此可使量測訊號VG較不受溫度的影響，進而使量測系統100具有較高的穩定度，且有助於量測系統100之長時間使用。再者，在本實施例中，由於離子液體具有吸濕作用，因此量測系統100即使經過長時間使用，離子液體不會揮發消失，因此量測系統100在經過長時間後仍具有高穩定度與高可靠度。
    圖5為量測圖1之量測系統的電流-電壓特性曲線時所採用的電路之等效電路圖，而圖6A為利用圖5之電路所測得之量測系統的電流-電壓特性曲線。請參照圖5與圖6A，為了分析量測裝置100的電流-電壓特性曲線，可將本實施例之量測裝置100與一電阻50串接。藉由施加不同的施加電壓VS後，可得到流入量測裝置100的總電流IC相對於第一端點Q1與第二端點Q2之間的電壓差VC的關係曲線，如圖6A所繪示。圖6A中，圓圈表示實驗數據，而虛線表示這些數據的線性擬合線(linear fitting line)。由圖6A可知，電流-電壓的特性曲線呈線性關係，且在此實關中，相關係數(correlation coefficient)R2大於等於0.998。因此，由圖6A可推知，當施加電壓VS落在從-5伏特至5伏特的範圍內時，流體90與量測裝置100所輸出的量測訊號呈良好的線性關係。
    圖6B繪示隨著時間的前進依序提升流體壓力之量測訊號之電壓相對於時間的關係曲線圖。請參照圖1與圖6B，圖6B中的壓力值2.5 psi、5 psi、7.5 psi、10 psi…等是指在使流體90的壓力在一段時間內維持於2.5 psi後，突然將流體90的壓力上升至5 psi。之後，在一段時間內使流體90的壓力維持於5 psi後，突然將流體90的壓力上升之7.5 psi，而之後的壓力數值所代表的操作方式可以此類推。由圖6B中可看出，當流體90的壓力在上升後的一段時間之後，量測裝置100所輸出的量測訊號之電壓值(即第三端點Q3與第四端點Q4的電壓差)會趨於穩定。圖6B中的插圖表示流體90的壓力在突然上升的那一刻至量測裝置100所輸出的量測訊號之電壓值趨於穩定的時間約為4秒鐘，由此可知，本實施例之量測裝置100對流體90的壓力具有良好的反應速度。
    圖6C為圖6B中流體的壓力與量測裝置所輸出的量測訊號的電壓值均趨於穩定時，量測訊號的電壓值與流體的壓力之關係曲線圖。請參照圖1與圖6C，圖6C之關係曲線可利用圖6B之流體壓力校正方式(即每次使流體90的壓力上升2.5 psi)來獲得，其中「工」字形代表壓力校正所得到的電壓數據與線性擬合線之間的差異，而虛線代表線性擬合線。由圖6C可知，本實施例之量測裝置100所輸出的量測訊號的電壓值與流體的壓力呈現良好的線性關係，且在此實驗中，相關係數R2大於等於0.999。
    圖6D為圖1之量測裝置在持續八天的運作下量測訊號的電壓值與流體的壓力之關係曲線圖。請參照圖1與圖6D，在圖6D中，圓圈、倒三角形、方形與菱形分別代表在第一天、第四天、第六天及第八天所獲得的實驗數據，而四種不同的虛線則分別代表第一天、第四天、第六天及第八天的實驗數據的線性擬合線。由圖6D可知，在八天中實驗數據變化不大，代表量測裝置100具有高穩定性，而能夠長時間運作。
    圖6E為圖1之量測裝置在不同的工作溫度下量測訊號的電壓值與流體的壓力之關係曲線圖。請參照圖1與圖6E，在圖6E中，圓圈、倒三角形、方形與菱形分別代表量測裝置100在25℃、40℃、60℃及100℃的工作溫度下所獲得的實驗數據，而四種不同的虛線則分別代量測裝置100在25℃、40℃、60℃及100℃的工作溫度下的實驗數據之線性擬合曲線。由圖6E可知，本實施例之量測裝置100在不同的溫度下所得到的實驗數據差異不大，即證明本實施例之量測裝置100較不受工作溫度的變化之影響。
    在本實施例中，流體90是以靜態的流體90為例，且流體90例如是氣體或液體。然而，在其他實施例中，流體90亦可以是動態的流體，而當量測裝置100不斷地輸出量測訊號時，即可達到對動態流體90的即時監測。再者，本發明並不限定量測裝置100所具有的液態電子元件120與液態電路130的數量。在另一實施例中，液態電子元件120與液態電路130亦可以是多組，因此量測裝置100可達到多點量測，即量測流體90在流道中的不同位置之壓力。當液態電子元件120與液態電路130的單一元件體積較小且數量較多時，即可形成大規模整合之量測裝置100，以達到數量較多的多點量測。
    圖7A至圖7F為用以說明本發明之一實施例之量測系統的製作方法的流程之剖面示意圖。請參照圖7A至圖7F、圖1及圖2，本實施例之量測系統的製作方法可用於製作如圖1與圖2的量測系統100。本實施例之量測系統的製作方法包括下列步驟。請參照圖7A與圖7B，本實施例之製作方法包括形成一第一容器140，其中第一容器140具有一第一容置空間160。
    在本實施例中，形成第一容器140的步驟包括下列步驟。首先，請參照圖7A，提供一第一基板62。在本實施例中，第一基板62例如為矽基板。然而，在其他實施例中，第一基板62亦可以是其他適當材質的基板。接著，在第一基板62上形成一第一圖案化結構64。在本實施例中，第一圖案化結構64的材料例如為光阻材料，因此本實施例可先在第一基板62上形成整面覆蓋之光阻材料層，然後再利用曝光及顯影的方式形成預設形狀的第一圖案化結構64。然後，在第一基板62上塗佈一第一材料層140’，且使第一材料層140’覆蓋第一圖案化結構64。之後，使第一材料層140’固化，以形成第一容器140(請參照圖7B)，其中第一容器140對應於第一圖案化結構64的部分形成一第一容置凹陷141。換言之，第一容置凹陷141與第一圖案化結構64的形狀彼此互補。
    接著，請參照圖7B，使第一容器140脫離第一基板62及第一圖案化結構64。在本實施例中，在第一基板62上形成第一圖案化結構64後，且在塗佈第一材料層140’之前，可對第一基板62與第一圖案化結構64作表面處理，以使在圖7B的步驟中，第一容器140可以較容易脫離第一基板62與第一圖案化結構64。在一實施例中，此表面處理例如為矽烷化處理(silanization)。在本實施例中，第一容置空間160包括第一容置凹陷141。
    在本實施例中，在使第一材料層140’固化後，可於第一容器140上貫穿出一連通至第一容置凹陷141的貫孔164，其中貫孔164具有相對的一第一端E1與一第二端E2，且第一端E1與第一容置凹陷141連通。
    請參照圖7C與圖7D，本實施例之製作方法更包括形成一第二容器150，其中第二容器150具有一第二容置空間170。在本實施例中，形成第二容器150的步驟包括下列步驟。首先，請參照圖7C，提供一第二基板72。在本實施例中，第二基板72例如為矽基板。然而，在其他實施例中，第二基板72亦可以是其他適當材質的基板。接著，在第二基板72上形成一第二圖案化結構74。在本實施例中，第二圖案化結構74的材料例如為光阻材料，因此本實施例可先在第二基板72上形成整面覆蓋之光阻材料層，然後再利用曝光及顯影的方式形成預設形狀的第二圖案化結構74。然後，在第二基板72上塗佈一第二材料層150’，且使第二材料層150’覆蓋第二圖案化結構74。之後，使第二材料層150’固化，以形成第二容器150(請參照圖7D)，其中第二容器150對應於第二圖案化結構74的部分形成一第二容置凹陷152。換言之，第二容置凹陷152與第二圖案化結構74的形狀彼此互補。
    接著，請參照圖7D，使第二容器150脫離第二基板72及第二圖案化結構74。在本實施例中，在第二基板72上形成第二圖案化結構74後，且在塗佈第二材料層150’之前，可對第二基板72與第二圖案化結構74作表面處理，以使在圖7D的步驟中，第二容器150可以較容易脫離第二基板72與第二圖案化結構74。在一實施例中，此表面處理例如為矽烷化處理(silanization)。在本實施例中，第二容置空間170包括第二容置凹陷152。
    在本實施例中，在將第二材料層150’固化後，可於第二容器150上貫穿出至少一連通至第二容置凹陷152的貫孔172(在圖7D中是以複數個貫孔172為例)。這些貫孔172可作為離子液體注入貫孔。
    請參照圖7E，本實施例之製作方法更包括形成一可撓薄膜110。具體而言，可先提供一基板82，其中基板82例如為矽基板或其他適當的基板。然後，利用旋轉塗佈的方式在基板82上塗佈一可撓薄膜110。此外，可利用旋轉塗佈的旋轉速度來控制可撓薄膜110的厚度。
    之後，請參照圖7F，使第一容器140與第二容器150分別接合於可撓薄膜110的相對兩側，其中第一容置空間160與第二容置空間170分別連通至可撓薄膜110的相對兩側。接合後的結構請參照圖2。接著，請參照圖2，在第二容置空間170中填充離子液體，以形成液態電子元件120及與液態電子元件電性耦接的液態電路130，其中液態電子元件120形成於可撓薄膜110上。此外，在本實施例中，在使第一容器140與第二容器150分別接合於可撓薄膜110的相對兩側後，貫孔164的第二端E2連通至可撓薄膜110。此外，在本實施例中，在第二容置空間170中填充離子液體的步驟包括將離子液體經由貫孔172(即離子液體注入貫孔)注入至第二容置凹陷170中。
    再來，請繼續參照圖2，可將第一容器140接合於一第三基板95上，其中第三基板95與第一容置凹陷141圍繞出至少部分第一容置空間160。此外，第三基板95與第一容置凹陷141圍繞出流體90的流道。如此，即可完成量測裝置100的製作。在本實施例中，第三基板95例如是玻璃基板。然而，在其他實施例中，第三基板95亦可以是其他材質的基板。
    本實施例之量測系統的製作方法利用填充離子液體於第二容置空間170中的方法來形成量測系統100，因此可實現具有較高的穩定度及可長時間使用的量測系統100。
    請參照圖1與圖2，在本實施例中，在使第一容器140與第二容器150分別接合於可撓薄膜110的相對兩側之後，可形成至少一貫孔180(在圖1中是以兩個貫孔180為例)，其中貫孔180貫穿第二容器150與可撓薄膜110，且連通至第一容置空間160。在本實施例中，貫孔180可作為流體90的注入口。此外，在另一實施例中，兩貫孔180之一可作為流體90的注入口，而兩貫孔180之另一可作為流體90的輸出口，如此流體90可動態地不斷地流入量測系統100然後再流出，則量測系統100便可對流體90作動態地監測。
    圖8為本發明之另一實施例之量測裝置的剖面示意圖。請參照圖8，本實施例之量測裝置100a與圖1及圖2之量測裝置100類似，而兩者的差異如下所述。在量測裝置100a中，貫孔172a不是配置於第二容器150上，而是貫穿可撓薄膜110與第一容器140，且與第二容置空間170連通。如此一來，電極190a便可配置於第一容器140與第二容器150的下方(例如平放於第一容器140與第三基板95之間)，如此有助於量產，且可增加產品的可靠度。在本實施例中，電極190a是藉由導線192與如圖1之施加電壓VS及伏特計VM耦接。然而，在另一實施例中，第三基板95亦可是一電路板，而電極190a與電路板上的線路耦接，以耦接至施加電壓VS及伏特計VM。
    綜上所述，本發明之實施例之量測系統採用液態電子元件與液態電路。由於液態電子元件與液態電路的特性較不受溫度變化的影響，所以可使量測系統具有較高的穩定度，且有助於量測系統之長時間使用。本發明之實施例之量測系統的製作方法利用填充離子液體於第二容置空間中的方法來形成量測系統，因此可實現具有較高的穩定度及可長時間使用的量測系統。
    雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    50．．．電阻
    62．．．第一基板
    64．．．第一圖案化結構
    72．．．第二基板
    74．．．第二圖案化結構
    82．．．基板
    90．．．流體
    95．．．第三基板
    100、100a．．．量測系統
    105．．．感測模組
    110．．．可撓薄膜
    120．．．液態電子元件
    130．．．液態電路
    132．．．第一液態電阻元件
    134．．．第二液態電阻元件
    136．．．第三液態電阻元件
    140．．．第一容器
    140’．．．第一材料層
    141．．．第一容置凹陷
    150．．．第二容器
    150’．．．第二材料層
    152．．．第二容置凹陷
    160．．．第一容置空間
    162．．．流道
    164、172、172a、180．．．貫孔
    170．．．第二容置空間
    190、190a．．．電極
    192．．．導線
    E1．．．第一端
    E2．．．第二端
    IC．．．總電流
    Q1．．．第一端點
    Q2．．．第二端點
    Q3．．．第三端點
    Q4．．．第四端點
    R1、R2、R3、R4．．．電阻值為
    S1．．．第一側
    S2．．．第二側
    VC．．．電壓差
    VG．．．量測訊號
    VM．．．伏特計
    VS．．．施加電壓
    圖1為本發明之一實施例之量測系統的立體示意圖。
    圖2為圖1之量測系統的剖面示意圖。
    圖3A與圖3B繪示圖1之可撓薄膜的作動。
    圖4為圖1之量測系統的等效電路圖。
    圖5為量測圖1之量測系統的電流-電壓特性曲線時所採用的電路之等效電路圖。
    圖6A為利用圖5之電路所測得之量測系統的電流-電壓特性曲線。
    圖6B繪示隨著時間的前進依序提升流體壓力之量測訊號之電壓相對於時間的關係曲線圖。
    圖6C為圖6B中流體的壓力與量測裝置所輸出的量測訊號的電壓值均趨於穩定時，量測訊號的電壓值與流體的壓力之關係曲線圖。
    圖6D為圖1之量測裝置在持續八天的運作下量測訊號的電壓值與流體的壓力之關係曲線圖。
    圖6E為圖1之量測裝置在不同的工作溫度下量測訊號的電壓值與流體的壓力之關係曲線圖。
    圖7A至圖7F為用以說明本發明之一實施例之量測系統的製作方法的流程之剖面示意圖。
    圖8為本發明之另一實施例之量測裝置的剖面示意圖。
    90．．．流體
    100．．．量測系統
    105．．．感測模組
    110．．．可撓薄膜
    120．．．液態電子元件
    130．．．液態電路
    132．．．第一液態電阻元件
    134．．．第二液態電阻元件
    136．．．第三液態電阻元件
    140．．．第一容器
    150．．．第二容器
    160．．．第一容置空間
    162．．．流道
    164、172、180．．．貫孔
    170．．．第二容置空間
    190．．．電極
    E1．．．第一端
    E2．．．第二端
    Q1．．．第一端點
    Q2．．．第二端點
    Q3．．．第三端點
    Q4．．．第四端點
    S1．．．第一側
    S2．．．第二側
    VM．．．伏特計
    VS．．．施加電壓
    权利要求:
    Claims (19)
    [1] 一種量測系統，用以量測一流體的一壓力，該量測系統包括：一感測模組，包括：一可撓薄膜，具有相對之一第一側與一第二側，其中該流體配置於該可撓薄膜的該第一側；以及一液態電子元件，配置於該可撓薄膜的該第二側，其中該可撓薄膜將該流體的該壓力轉換成該液態電子元件的一參數；以及一液態電路，電性耦接至該液態電子元件，其中該液態電子元件與該液態電路反應於一施加電能而輸出一對應於該參數的量測訊號。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之量測系統，其中該液態電子元件包括一離子液體。
    [3] 如申請專利範圍第1項所述之量測系統，其中該液態電路包括一離子液體。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之量測系統，其中該液態電子元件與該液態電路反應於一施加電壓而輸出對應於該參數的該量測訊號，且該液態電子元件與該液態電路形成一閉迴路。
    [5] 如申請專利範圍第4項所述之量測系統，其中該施加電壓為交流電壓。
    [6] 如申請專利範圍第4項所述之量測系統，其中該液態電子元件與該液態電路形成一惠斯同電橋。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之量測系統，其中該液態電路包括：一第一液態電阻元件，電性耦接至該液態電子元件；一第二液態電阻元件，電性耦接至該第一液態電阻元件；以及一第三液態電阻元件，電性耦接於該液態電子元件與該第二液態電阻元件之間，其中該液態電子元件為一第四液態電阻元件，該施加電壓施加於一第一端點與一第二端點之間，該第一端點耦接於該第一液態電阻元件與該第四液態電阻元件之間，該第二端點耦接於該第二液態電阻元件與該第三液態電阻元件之間，該量測訊號對應於一第三端點與一第四端點之間的電壓差，該第三端點耦接於該第一液態電阻元件與該第二液態電阻元件之間，且該第四端點耦接於該第三液態電阻元件與該第四液態電阻元件之間。
    [8] 如申請專利範圍第7項所述之量測系統，其中該第一液態電阻元件、該第二液態電阻元件、該第三液態電阻元件及該第四液態電阻元件皆呈迂迴狀。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之量測系統，其中該流體的該壓力使該可撓薄膜產生形變，該可撓薄膜所產生的形變使該液態電子元件產生形變，該液態電子元件的參數為該液態電子元件的電阻值，該液態電子元件所產生的形變使該液態電子元件的電阻值發生變化。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之量測系統，更包括：一第一容器，配置於該可撓薄膜的該第一側，且具有一第一容置空間，以容置該流體；以及一第二容器，配置於該可撓薄膜的該第二側，且具有一第二容置空間，以容置該液態電子元件及該液態電路。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之量測系統，其中該第一容置空間包括：一流道，以容置該流體；以及一貫孔，具有相對之一第一端與一第二端，其中該第一端與該流道連通，該第二端連通至該可撓薄膜，且該流體經由該貫孔對該可撓薄膜施加該壓力。
    [12] 一種量測系統的製作方法，包括：形成一第一容器，其中該第一容器具有一第一容置空間；形成一第二容器，其中該第二容器具有一第二容置空間；形成一可撓薄膜，並使該第一容器與該第二容器分別接合於該可撓薄膜的相對兩側，其中該第一容置空間與該第二容置空間分別連通至該可撓薄膜的相對兩側；以及在該第二容置空間中填充一離子液體，以形成一液態電子元件及與該液態電子元件電性耦接的一液態電路，其中該液態電子元件形成於該可撓薄膜上。
    [13] 如申請專利範圍第12項所述之量測系統的製作方法，其中形成該第一容器的步驟包括：提供一第一基板；在該第一基板上形成一第一圖案化結構；在該第一基板上塗佈一第一材料層，且使該第一材料層覆蓋該第一圖案化結構；使該第一材料層固化，以形成該第一容器，其中該第一容器對應於該第一圖案化結構的部分形成一第一容置凹陷；以及使該第一容器脫離該第一基板及該第一圖案化結構，其中該第一容置空間包括該第一容置凹陷。
    [14] 如申請專利範圍第13項所述之量測系統的製作方法，更包括：將該第一容器接合於一第三基板上，其中該第三基板與該第一容置凹陷圍繞出至少部分該第一容置空間。
    [15] 如申請專利範圍第14項所述之量測系統的製作方法，其中該第三基板與該第一容置凹陷圍繞出一流體的流道。
    [16] 如申請專利範圍第14項所述之量測系統的製作方法，其中形成該第一容器的步驟更包括：在使該第一材料層固化後，於該第一容器上貫穿出一連通至該第一容置凹陷的貫孔，其中該貫孔具有相對的一第一端與一第二端，該第一端與該第一容置凹陷連通，且在使該第一容器與該第二容器分別接合於該可撓薄膜的相對兩側後，該第二端連通至該可撓薄膜。
    [17] 如申請專利範圍第12項所述之量測系統的製作方法，其中形成該第二容器的步驟包括：提供一第二基板；在該第二基板上形成一第二圖案化結構；在該第二基板上塗佈一第二材料層，且使該第二材料層覆蓋該第二圖案化結構；使該第二材料層固化，以形成該第二容器，其中該第二容器對應於該第二圖案化結構的部分形成一第二容置凹陷；以及使該第二容器脫離該第二基板及該第二圖案化結構，其中該第二容置空間包括該第二容置凹陷。
    [18] 如申請專利範圍第17項所述之量測系統的製作方法，其中形成該第二容器的步驟更包括：在將該第二材料層固化後，於該第二容器上貫穿出至少一連通至該第二容置凹陷的離子液體注入貫孔，其中在該第二容置空間中填充該離子液體的步驟包括將該離子液體經由該離子液體注入貫孔注入至該第二容置凹陷中。
    [19] 如申請專利範圍第12項所述之量測系統的製作方法，更包括：在使該第一容器與該第二容器分別接合於該可撓薄膜的相對兩側之後，形成至少一貫孔，其中該貫孔貫穿該第二容器與該可撓薄膜，且連通至該第一容置空間。
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