【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微流控器件，尤其涉及一种混合范围可调的微流控器件。
技术介绍
1、微流控器件是微型全化学分析系统的核心部分，主要用于在微小尺度下操控和测量流体流量。这种技术允许在微米至纳米级别的空间内进行精确的流体控制和测量，具有高灵敏度、高准确度和高重复性的优点。微流控装置通常由微流道、微阀、微泵、传感器等部件组成。其中，微流道是流体流动的主要通道；微阀用于控制流体的流动，可以实现流体的开关、调节和切换等操作；微泵用于驱动流体流动，可以实现流体的精确控制；传感器用于测量流体的性质和浓度等参数。
2、现有技术申请号为202210178718.4的公开一种截面形状可调的微流控微粒操控器件及微粒操控方法，操控器件自上而下包括顶板、惯性微流控芯片、底板和玻璃片。所述惯性微流控芯片嵌入底板中，顶板活动连接在底板上，玻璃片位于底板底部。惯性微流控芯片包括惯性流道层和pdms薄膜。惯性流道层和pdms薄膜互相键合。惯性流道层设有依次连通的进液孔、入口蓄液池、惯性流道、出口蓄液池和出液孔，且进液孔和出液孔均与外界相连通，用于微纳米颗粒溶液的导入和导出。从而通过将惯性流道层键合在pdms薄膜上，并采取对薄膜底部加气压的方式，使流道截面可动态变化，克服了传统惯性微流控芯片的流道截面固定的限制。
3、但是，该现有技术在使用过程中，存在以下技术问题：该现有技术通过精确控制薄膜底部的气压来实现流道界面的改变，但是在使用过程中，由于流体正处于流动状态下，因此其所处位置会不断的发生改变，所以其所受压力以及流动速度也均会受到影响，因
4、因此，急需一种混合范围可调的微流控器件来解决现有技术中所存在的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术克服了现有技术的不足，提供一种混合范围可调的微流控器件。
2、为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种混合范围可调的微流控器件，包括：进料管，第一混合室，第二混合室，控制单元；
3、所述进料管与所述第一混合室连通，所述第一混合室内设置有与进料管连通的输料管，所述第一混合室与第二混合室通过输料管连通，所述第二混合室处具有出料口，所述第一混合室与第二混合室内均设置有集成传感器，所述控制单元用于收集所述集成传感器发出的流体混合效率；
4、所述进料管包括：管壁层，热响应材料层，加热元件，薄膜层；所述管壁层和热响应材料层以及薄膜层依次相连，所述管壁层位于所述进料管的最外侧，所述薄膜层位于所述进料管的最内侧，所述加热元件具有多个，多个所述加热元件均嵌入所述热响应材料层内，且均匀分布在所述热响应材料层内，所述控制单元还用于根据所述集成传感器发出的流体混合效率，调节所述加热元件的温度变化。
5、本专利技术一个较佳实施例中，所述管壁层为金属材质所制，所述热响应材料层为热塑性弹性体或形状记忆聚合物或热膨胀材料再或热塑性复合材料的其中一种所制，所述薄膜层为聚偏二氯乙烯薄膜或聚甲基戊烯薄膜再或聚二甲基硅氧烷薄膜的其中一种所制。
6、本专利技术一个较佳实施例中，所述加热元件由电阻加热器或薄膜加热器，温度传感器组合而成，所述加热元件中的所有部件均由所述控制单元统一调控。
7、本专利技术一个较佳实施例中，所述管壁层、热响应材料层、薄膜层相互之间的连接方式为粘合连接或嵌入式连接。
8、本专利技术一个较佳实施例中，所述管壁层，热响应材料层，加热元件，薄膜层之间的相互连接处均设置密封处理。
9、本专利技术一个较佳实施例中，一种混合范围可调的微流控器件的控制方法，包括以下步骤：
10、s1，设置流体在微流控器件内的初始混合效率与加热元件的初始温度值，控制单元接收由集成传感器所收集的流体实时混合效率，并对流体的初始混合效率和实时混合效率进行差值计算；
11、s2，基于步骤s1，当实时混合效率与初始混合效率之间的差值不等于0时，控制单元触发对加热元件温度的调节程序，根据实时混合效率与初始混合效率之间的误差，调节加热元件的温度值；
12、s3，热响应材料层基于加热元件的温度值变化，发生基于自身物理现象的热胀冷缩反应，通过热响应材料自身的厚度变化，对进料管的内径大小进行调整。
13、本专利技术一个较佳实施例中，所述集成传感器用于实时检测流体在所述第一混合室与第二混合室内的流速、密度、压力、温度、粘度的参数，并基于此参数所述集成传感器内设置有用于计算流体实时混合效率的函数si，以及用于计算流体实时混合效率与初始混合效率之间差值的函数δs，其函数si与函数δs的表达式分别为：
14、si＝(s0+s1+…+sn)÷(n+1)
15、δs＝s-si
16、式中，si为流体的实时混合效率；s0为流体在第一混合室内的实时混合效率；s1为流体在第二混合室内的实时混合效率；sn为流体在第n混合室内的实时混合效率；n为第二混合室的个数；(n+1)为第一混合室与第二混合室相加的总个数；δs为流体实时混合效率与初始混合效率之间的差值；s为流体的初始混合效率。
17、本专利技术一个较佳实施例中，当实时混合效率与初始混合效率之间的差值为正数时，所述控制单元将加热元件的温度进行降温处理；当实时混合效率与初始混合效率之间的差值为负数时，所述控制单元将加热元件的温度进行升温处理。
18、本专利技术一个较佳实施例中，基于所述实时混合效率与初始混合效率之间的差值δs与加热元件温度之间的关系，在所述控制单元内建立用于计算加热元件温度变化值δt的非线性函数，其表达式为：
19、
20、式中，δt为加热元件温度变化值；k1为比例系数，决定控制单元对误差的响应速度；k2为积分系数，用于消除控制单元的稳态误差；k3为微分系数，用于预测误差的变化趋势；δsi为流体实时混合效率与初始混合效率之间的差值；
21、∑δsi为流体实时混合效率与初始混合效率之间的差值的累积和；δsi-1为流体实时混合效率与初始混合效率之间上一次的差值。
22、本专利技术一个较佳实施例中，所述热响应材料层自身厚度的变化由函数l计算得出，所述函数l的表达式为：
23、δl＝l0*δt*τ
24、l＝l0+δl
25、式中，δl为热响应材料层的厚度变化值；l0为热响应材料层的初始厚度；δt为加热元件温度变化值；τ为热响应材料的膨胀系数；l为热响应材料层厚度变化后的值。
26、本专利技术解决了
技术介绍
中存在的缺陷，本专利技术具备以下有益效果：
27、(1)本专利技术通过在器件中安装集成的传感器，从而能够实时检测流体在第一混合室和第二混合室内的混合效率，并将数据反馈给控制单元。控制单元根据接收到的混合效率数据，通过调节加热元件的温度变化，能够实时改变进料管的管内径，进而影响流体的流动速度和压力分布，从而实现对混合效率的实时调节。并本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种混合范围可调的微流控器件，包括：进料管，第一混合室，第二混合室，控制单元；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述管壁层为金属材质所制，所述热响应材料层为热塑性弹性体或形状记忆聚合物或热膨胀材料再或热塑性复合材料的其中一种所制，所述薄膜层为聚偏二氯乙烯薄膜或聚甲基戊烯薄膜再或聚二甲基硅氧烷薄膜的其中一种所制。
3.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述加热元件由电阻加热器或薄膜加热器，温度传感器组合而成，所述加热元件中的所有部件均由所述控制单元统一调控。
4.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述管壁层、热响应材料层、薄膜层相互之间的连接方式为粘合连接或嵌入式连接。
5.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述管壁层，热响应材料层，加热元件，薄膜层之间的相互连接处均设置密封处理。
6.一种混合范围可调的微流控器件的控制方法，基于权利要求1-5任一项所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征
7.根据权利要求6所述的一种混合范围可调的微流控器件的控制方法，其特征在于：在步骤S1中，所述集成传感器用于实时检测流体在所述第一混合室与第二混合室内的流速、密度、压力、温度、粘度的参数，并基于此参数所述集成传感器内设置有用于计算流体实时混合效率的函数Si，以及用于计算流体实时混合效率与初始混合效率之间差值的函数ΔS，其函数Si与函数ΔS的表达式分别为：
8.根据权利要求6所述的一种混合范围可调的微流控器件的控制方法，其特征在于：在步骤S2中，当实时混合效率与初始混合效率之间的差值为正数时，所述控制单元将加热元件的温度进行降温处理；当实时混合效率与初始混合效率之间的差值为负数时，所述控制单元将加热元件的温度进行升温处理。
9.根据权利要求8所述的一种混合范围可调的微流控器件的控制方法，其特征在于：基于所述实时混合效率与初始混合效率之间的差值ΔS与加热元件温度之间的关系，在所述控制单元内建立用于计算加热元件温度变化值ΔT的非线性函数，其表达式为：
10.根据权利要求6所述的一种混合范围可调的微流控器件的控制方法，其特征在于：在步骤S3中，所述热响应材料层自身厚度的变化由函数L计算得出，所述函数L的表达式为：
...【技术特征摘要】
1.一种混合范围可调的微流控器件，包括：进料管，第一混合室，第二混合室，控制单元；其特征在于：
2.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述管壁层为金属材质所制，所述热响应材料层为热塑性弹性体或形状记忆聚合物或热膨胀材料再或热塑性复合材料的其中一种所制，所述薄膜层为聚偏二氯乙烯薄膜或聚甲基戊烯薄膜再或聚二甲基硅氧烷薄膜的其中一种所制。
3.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述加热元件由电阻加热器或薄膜加热器，温度传感器组合而成，所述加热元件中的所有部件均由所述控制单元统一调控。
4.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述管壁层、热响应材料层、薄膜层相互之间的连接方式为粘合连接或嵌入式连接。
5.根据权利要求1所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：所述管壁层，热响应材料层，加热元件，薄膜层之间的相互连接处均设置密封处理。
6.一种混合范围可调的微流控器件的控制方法，基于权利要求1-5任一项所述的一种混合范围可调的微流控器件，其特征在于：包括以下步骤：
7.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：招秀伯，吕军仁，王瑞华，
申请(专利权)人：苏州苏普纳科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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