一种音频输入实现微流控制的方法技术

本发明专利技术公开了一种音频输入实现微流控制的方法，包括具有明确NS极的球形磁子、具有明确NS极的长方形磁铁片和驱动线圈；球形磁子放入一带有循环通道的微芯片内，驱动线圈和长方形磁铁片设置在循环通道外，驱动线圈通过一音频电缆连接外部音频输出设备。将音频输入的乐章重新排列，使用音乐编辑软件加载乐章，并输出一个方波文件；通过调换音阶或降低演奏速度得到一个新的方波文件；复制到Mp3播放器中；Mp3并将音频信号直接输出到驱动线圈即可实现微流控制。本发明专利技术的振子泵微流控系统适用于循环系统，通道中的流体在通道网络上的细胞或组织之间循环，不会受到外界的任何干扰；所有方波、弦乐或交响乐团的录音都可以驱动芯片中的液体。

【技术实现步骤摘要】
一种音频输入实现微流控制的方法
本专利技术涉及微流控领域，尤其涉及一种音频输入实现微流控制的方法。
技术介绍
微流控，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术，微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵、电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。微泵的分类方式有很多种：根据有无可动阀片，可分为有阀微泵和无阀微泵；有阀微泵一般是利用腔体容积的周期变化和单向阀门工作的，有阀微泵的原理简单，制作工艺较为成熟且易于控制，是目前应用的主流。但由于泵体中存在阀片等机械部件，阀片的疲劳和寿命问题一直是困扰研究者的难题，大大限制了其应用范围；而且这些机械可动部件的加工工艺和加工准确度限制了有阀微泵的进一步小型化，不适应近年来迅速发展的微流体芯片的技术需求。相比有阀微泵，无阀微泵由于其原理新颖、结构相对简单、制造工艺要求不高、适于微型化，因而具有独特的发展优势和广阔的应用前景。微泵根据驱动方式不同，可分为压电式、静电式、气动式、热驱动式等。现有的无阀微泵的驱动方式过于复杂且功耗大，容易受到使用场景限制。
技术实现思路
本专利技术提供一种音频输入实现微流控制的方法，以实现微流体的最简驱动结构，降低功耗。本专利技术所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：一种音频输入实现微流控制的方法，其特征是：包括具有明确NS极的球形磁子、具有明确NS极的长方形磁铁片和驱动线圈；所述球形磁子放入一带有循环通道的微芯片内，所述驱动线圈和长方形磁铁片设置在循环通道外，所述长方形磁铁片平放在所述驱动线圈的内环面内；所述驱动线圈通过一音频电缆连接外部音频输出设备，所述音频电缆输入的音频为方波输入。优选的，所述音频输入实现微流控制的步骤包括：步骤一：将音频输入的乐章重新排列为左乐章和右乐章；步骤二：使用音乐编辑软件加载步骤一排列后的乐章，并输出一个方波文件；步骤三：通过调换音阶或降低演奏速度得到一个能驱动振子振动的方波文件；步骤五：将步骤四所的文件复制到Mp3播放器中；步骤六：Mp3播放文件并通过所述音频电缆将音频信号直接输出到所述驱动线圈。本专利技术的振子泵微流控系统特别适合于循环系统，通道中的流体在通道网络上的细胞或组织之间循环，不会受到外界的任何干扰；所有方波、弦乐或交响乐团的录音都可以驱动芯片中的液体。通道开放情况下，药物、细胞或任何其他固体或液体物质都可以很容易地进出。该振子泵微流控系统可以用于封闭式或隐蔽式流道，在开放通道下使用时最佳。因球形磁子体积小，不占用液体，即使总尺寸最小，循环液体的总体积始终保持不变，具有良好的应用前景。附图说明图1是振子泵组成示意图。图2是双振子泵音频驱动系统结构示意图。图3是单振子泵音频驱动系统结构示意图。图4是实施例2不同音频输入示意图，图4a为变化后的左、右乐章；图4b为音频转换成的方波波形；图4c为降低音高后的波形；图4d为流速与音符的关系图；图4e、f为不同音速弦乐输入时流速与音符的关系图；图4g为编程过程示意图。图中，1球形磁子、2长方形磁铁片、3驱动线圈、4循环通道、5音频电缆。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。利用振子驱动微流体的无阀微流泵，即振子泵，是一种最简微流泵，通过定域振动的振子，在振动的轴线方向上产生正压，在与其振动轴线正交的平面上所有方向上产生负压，从而驱动流体运动。图1-4是本专利技术的优选方案，最简振子泵如图1所示，包括具有明确NS极的球形磁子1、具有明确NS极的长方形磁铁片2和驱动线圈3；将球形磁子1放置在流体容腔内，长方形磁铁片2和驱动线圈3为驱动主体，设置在流体容腔外。球形磁子1会被长方形磁铁片2吸附在容腔的最近内壁上，浮力一定时，球形磁子1可悬浮在流体内。长方形磁铁片2平放在驱动线圈3的内环面内，驱动线圈3具有驱动长方形磁铁2旋转或摆动的能力。图3是本专利技术一个具体实施例的实体示意图，球形磁子1、长方形磁铁片2和驱动线圈3均为市面购买，本实施例采用的是直径为2mm的球形磁子1，长度为4.5mm的长方形磁铁片2，以及内圈宽5mm、长度为3mm的驱动线圈3，将长方形磁铁片2放入驱动线圈3内，整个实验装置的整体尺寸不超过1cm，较其他微流泵的体积大大减小。驱动线圈3通电后，通过调整电流大小，长方形磁铁片2的N极和S极的位置会发生变化，从而引起球形磁子1的位置变化，球形磁子1直径为2mm。该振子泵的输入功率如下：球形磁子1来回滚动。考虑到球在无阻力和无摩擦的情况下滚动，其平动和转动需要能量，分别表示为Et和Er。Et和Er之和是微流控芯片(Em)的最小输入功率。Em＝Et+Er(1)对于滚动的球形磁子1(半径r和密度δ)，能量计算公式如下：其中m为质量，I为转动惯量，v为微珠的最小平动速度，ω为其旋转速度。对于微流控芯片，f表示其频率(单位为赫兹)，A表示其振幅距离(单位为米)。一秒钟内的总平移距离是2fAv＝2fA(4)在一个振动周期内，必须启动球形磁子1两次，停止球形磁子1两次(共四次)。在频率f的1秒内，得到了总能量(Etotal＝4fEm)，这是单微流泵的最小功耗(Pbeadpump)。对于2毫米铁振子泵，当f为25赫兹，a为5毫米时，Pbeadpump＝0。144mW，根据方程式7。大多数Mp3播放器或其他现代移动设备(如手机或平板电脑)都有超过1兆瓦的耳机或耳机音乐输出(如iPhone6、3.0～44.0兆瓦的音频输出)。因此，可以直接用于驱动振子泵，而不需要任何额外的信号放大。对于3mW音频输出设备，有20倍的空间来处理任何电气和机械功率损失。长方形磁铁片的最小功耗(h的高度、w的宽度、L的厚度和δ的密度)计算如下。如果摆动的幅度是一个角(以弧度为单位)，则最小ω可由方程式10计算。ωmagnetbar＝2·Aanglef(10)对于长方形磁铁片(h＝3.5mm，w＝4.5mm，L＝1mm，A角＝π/2，f＝25Hz，δ＝7.87g/cm3)，Pmagnetbar为0。104mW，根据方程式11，可以得出Psystem＝Pmagnetbar+Pbeadpump＝0.104+0.144＝0.248(mW)(12)如果四个球形磁子1同时工作，只有0.992mW的最小功耗。由于一台振子泵只需要0.248mw(最小值)，本专利技术采用将采用音频输入电流以驱动振子泵运动，制成微流控芯片。芯片设有内部循环通道4，将球形磁子1放入循环通道4内，长方形磁铁片2和驱动线圈3设置在循环通道4外，通过音频电缆5连接外部音频输出设备。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种音频输入实现微流控制的方法，其特征是：包括具有明确NS极的球形磁子、具有明确NS极的长方形磁铁片和驱动线圈；所述球形磁子放入一带有循环通道的微芯片内，所述驱动线圈和长方形磁铁片设置在循环通道外，所述长方形磁铁片平放在所述驱动线圈的内环面内；所述驱动线圈通过一音频电缆连接外部音频输出设备，所述音频电缆输入的音频为方波输入。/n

【技术特征摘要】
1.一种音频输入实现微流控制的方法，其特征是：包括具有明确NS极的球形磁子、具有明确NS极的长方形磁铁片和驱动线圈；所述球形磁子放入一带有循环通道的微芯片内，所述驱动线圈和长方形磁铁片设置在循环通道外，所述长方形磁铁片平放在所述驱动线圈的内环面内；所述驱动线圈通过一音频电缆连接外部音频输出设备，所述音频电缆输入的音频为方波输入。


2.如权利要求1所述的一种音频输入实现微流控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭兴跃，
申请(专利权)人：厦门奇跃电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35