【技术实现步骤摘要】
基于气动驱动的微液滴产生装置及其调控微液滴尺寸的方法
本专利技术涉及依托气动驱动的微液滴产生装置,通过调整装置中的电磁阀的开启时间,实现调节微液滴尺寸的控制技术,主要应用于精准生物医学微量样品施加、生物3D打印等领域。
技术介绍
随着生物技术的发展,微液滴产生装置被设计实现,且在生物领域应用范围越来越广泛。常见的喷射方式主要有压电驱动喷射、热泡驱动喷射、气动驱动喷射等,其中基于气动驱动的微液滴产生装置以能够实现较高粘度液体的喷射、对生物医学样本活性影响小以及细胞喷射的成活率高等优点而得到广泛应用。在基于气动的微液滴产生装置的实际应用中,通常会根据需求喷射出不同尺寸的微液滴,常见的做法是更换不同直径的微孔的喷嘴,以达到喷射出需求中的不同尺寸的微液滴。按照这种做法,备用若干不同型号的喷嘴会增加相应的装置成本,并且更换喷嘴也增加装置的不灵活性。
技术实现思路
本专利技术中依托的微液滴产生装置是基于气动驱动的,基于气动驱动的微液滴产生装置,该装置由单一储液腔6、单一高速电磁阀2、调压阀3、进气路径4、排气路径1、喷嘴9、压力传感器7、CCD相机8、LED灯10和加液孔5组成;调压阀3通过进气路径4与单一高速电磁阀2连接,单一高速电磁阀2与排气路径1垂直连接;排气路径1设置在单一储液腔6的顶部,单一储液腔6的侧部设有压力传感器7;喷嘴9设置在单一储液腔6的底部,CCD相机8和LED灯10相对布置在喷嘴9的底部两侧;加液孔5设置在单一储液腔6顶部一侧。单一高速电磁阀2控制气压的开启时间,调压阀3用于控制气压压强的强度,单一储液腔6用于储存液体,单一储液腔6底部设有单一微孔 ...
【技术保护点】
1.基于气动驱动的微液滴产生装置及其调控微液滴尺寸的方法,该方法依托的微液滴产生装置是基于气动驱动的,微液滴产生装置由单一储液腔(6)、单一高速电磁阀(2)、调压阀(3)、进气路径(4)、排气路径(1)、喷嘴(9)、压力传感器(7)、CCD相机(8)、LED灯(10)和加液孔(5)组成;调压阀(3)通过进气路径(4)与单一高速电磁阀(2)连接,单一高速电磁阀(2)与排气路径(1)垂直连接;排气路径(1)设置在单一储液腔(6)的顶部,单一储液腔(6)的侧部设有压力传感器(7);喷嘴(9)设置在单一储液腔(6)的底部,CCD相机(8)和LED灯(10)相对布置在喷嘴(9)的底部两侧;加液孔(5)设置在单一储液腔(6)顶部一侧;其特征在于:单一高速电磁阀(2)控制气压的开启时间,调压阀(3)用于控制气压压强的强度,单一储液腔(6)用于储存液体,单一储液腔(6)底部设有单一微孔与喷嘴(9)相连接;微孔孔径的中心对准单一储液腔(6)的中心;单一高速电磁阀(2)开启,则在单一储液腔(6)内产生亥姆霍兹振荡,单一储液腔(6)内的压强迅速振荡并衰减,随后3‑4个周期储液腔内压强会低于大气压,最后单一储 ...
【技术特征摘要】
1.基于气动驱动的微液滴产生装置及其调控微液滴尺寸的方法,该方法依托的微液滴产生装置是基于气动驱动的,微液滴产生装置由单一储液腔(6)、单一高速电磁阀(2)、调压阀(3)、进气路径(4)、排气路径(1)、喷嘴(9)、压力传感器(7)、CCD相机(8)、LED灯(10)和加液孔(5)组成;调压阀(3)通过进气路径(4)与单一高速电磁阀(2)连接,单一高速电磁阀(2)与排气路径(1)垂直连接;排气路径(1)设置在单一储液腔(6)的顶部,单一储液腔(6)的侧部设有压力传感器(7);喷嘴(9)设置在单一储液腔(6)的底部,CCD相机(8)和LED灯(10)相对布置在喷嘴(9)的底部两侧;加液孔(5)设置在单一储液腔(6)顶部一侧;其特征在于:单一高速电磁阀(2)控制气压的开启时间,调压阀(3)用于控制气压压强的强度,单一储液腔(6)用于储存液体,单一储液腔(6)底部设有单一微孔与喷嘴(9)相连接;微孔孔径的中心对准单一储液腔(6)的中心;单一高速电磁阀(2)开启,则在单一储液腔(6)内产生亥姆霍兹振荡,单一储液腔(6)内的压强迅速振荡并衰减,随后3-4个周期储液腔内压强会低于大气压,最后单一储液腔(6)体内外气压会趋于平衡;正压使液体从喷嘴(9)喷出形成液带;而负压有助于液带断裂形成液滴,并促使未断裂的液带重新返回单一储液腔(6)内,从而减少卫星液滴的产生;喷射工作原理是利用单一高速电磁阀(2)产生气压脉冲进入单一储液腔(6),挤压单一储液腔(6)内液体喷出喷嘴,形成微液滴,从喷嘴(9)中喷射出的微液滴的直径大于喷嘴(9)微孔的直径;喷嘴(9)的喷孔直径在几十微米至几百微米之间。2.根据权利要求1所述的基于气动驱动的微液滴产生装置及其调控微液滴尺寸的方法,其特征在于:在喷嘴(9)的微孔直径不变的情况下,在喷射过程中,改变单一高速电磁阀(2)的开启时间,从0ms开始增加,调节调压阀(3)改变气压强度,使在微液滴产生装置能够喷射出微液滴,并且喷射状态稳定,如果在一个喷射周期内能够喷射出单个微液滴,此时的开启时间为阈值时间T;在一定范围内的开启时间,当开启时间高于阈值时间T时,随着开启时间的增加,微液滴的尺寸也随着增加;当开启时间超过这个范围时,在一个周期内会在喷嘴处喷射出一...
【专利技术属性】
技术研发人员:王志海,王一玮,王飞,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京,11
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