CN104950927B - 一种基于调幅的流速比例调节装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提供一种控制方便，工作可靠稳定，结构简单紧凑，不占用额外的空间的基于调幅的流速比例调节装置。本发明所采用的技术解决方案是一种基于调幅的流速比例调节装置，包括左储液池和右储液池。左储液池下方设有左流道，右储液池下方设有右流道；左流道的下方设有一个阀；左流道和右流道在远离圆心的端部合并为一条流道，并与在最外部的搜集池连通；上述结构均设置在一个圆形盘片上，并绕圆心旋转。所述装置均设置在一个圆形盘片上。所述左流道和右流道均为直沟道，沿着半径方向。所述搜集池、左储液池和右储液池上设有通气孔。
Description
技术领域
本发明属于微流控技术领域，特别是涉及一种基于调幅的流速比例调节装置。
背景技术
液体的比例调节是生化反应最基本的需求，尤其是在药物筛选、ELISA对照试验等应用中。在传统的离心式微流控中，由于流速与出口、入口压强差成正比，而压强差与角速度平方成正比，所以盘片一旦设计完成便无法调节两条流道中流体流速的比例。两条流道内流速的比例的调节的实现也将促进液滴微流控在离心式微流控平台上的集成。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种控制方便，工作可靠稳定，结构简单紧凑，不占用额外的空间的基于调幅的流速比例调节装置。
本发明所采用的技术解决方案是一种基于调幅的流速比例调节装置，包括左储液池和右储液池。左储液池下方设有左流道，右储液池下方设有右流道；左流道的下方设有一个阀；左流道和右流道在远离圆心的端部合并为一条流道，并与在最外部的搜集池连通；上述结构均设置在一个圆形盘片上，并绕圆心旋转。
所述装置均设置在一个圆形盘片上。
所述左流道和右流道均为直沟道，沿着半径方向。
所述搜集池、左储液池和右储液池上设有通气孔。
本发明的工作原理是：盘片的旋转角速度周期性变化，则在右流道内产生周期性的压强变化。同样，在左流道中的压力是相同的，但是由于阀在压力大于其阈值Pt时才能打开。流道内的流速与流道内的压力P成正比，所以左流道中的流速V1正比于压力P在大于Pt的区间内的积分值S1，右流道中的流速V2正比于压力P在整个时间段内的积分值S2，故V1/V2＝S1/S2。当调节A值，使压力P的最大值不大于Pt，左流道中的压力值永远不可能超过阀的阈值，所以流道内的流速保持为0，同时S1＝0，V1/V2＝0。当慢慢增加A时，S1逐渐增加，V1/V2逐渐增加。当调节A值使其无穷大时，可使S1＞＞S2，此时S1/S2＞＞1，即V1/V2＞＞1。因此调节A的值可以使V1/V2在[0,1)的区间内变化。
与现有技术相比，本发明所具有的有益效果为：通过简单的振幅调节实现了离心式微流控中两条流道的流速比例调节，控制方便，工作可靠稳定。结构简单紧凑，不占用额外的空间。
附图说明
图1是本发明的结构图
图2是盘片转速曲线图
图3是流道压力曲线图
其中1-左储液池、2-左流道、3-阀、4-搜集池、5-通气孔、6-右流道、7-右储液池、8-圆心、9-液体。
具体实施方式
如图1所示，一种基于调幅的流速比例调节装置，包括左储液池和右储液池。左储液池下方设有左流道，右储液池下方设有右流道；左流道的下方设有一个阀；左流道和右流道在远离圆心的端部合并为一条流道，并与在最外部的搜集池连通；上述结构均设置在一个圆形盘片上，并绕圆心旋转。
所述装置均设置在一个圆形盘片上。
所述左流道和右流道均为直沟道，沿着半径方向。
所述搜集池、左储液池和右储液池上设有通气孔，以保证液体9的注入和流通。
如图1至3所示，本实施例所述的基于调幅的流速比例调节装置工作原理：盘片的
旋转角速度则在右流道6内产生的压力为(其中：ρ为液体9的密度)，该压力随时间的变化
如图3所示。同样，在左流道7中的压力是相同的，但是由于阀3在压力大于其阈值Pt时才能
打开。流道内的流速与流道内的压力P成正比，所以左流道2中的流速V1正比于图2中斜剖面
线部分的面积S1，右流道6中的流速V2正比于交叉剖面线的面积与斜剖面线部分的面积的总
和S2。所以V1/V2＝S1/S2。当调节A值，使左
流道2中的压力值永远不可能超过阀3的阈值，所以流道2内的流速保持为0，同时S1＝0，V1/
V2＝0。当慢慢增加A时，S1逐渐增加，V1/V2逐渐增加。当调节A值使其无穷大时，可使S1＞＞
S2，此时S1/S2＞＞1，即V1/V2＞＞1。因此调节A的值可以使V1/V2在[0,1)的区间内变化。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
Claims (5)
1.一种基于调幅的流速比例调节装置，其特征是：包括左储液池(1)和右储液池(7)；左储液池(1)下方设有左流道(2)，右储液池(7)下方设有右流道(6)；左流道(2)的下方设有一个阀(3)；左流道(2)和右流道(6)在远离圆心的端部合并为一条流道，并与在最外部的搜集池(4)连通；以上结构均设置在一个圆形盘片上，并绕圆心(8)旋转；盘片的旋转角速度按照变化，其中：ω为旋转角速度，A为角速度幅值，T为角速度变化周期，t为时间。
2.根据权利要求1所述的基于调幅的流速比例调节装置，其特征是：所述左流道(2)和右流道(6)均为直沟道，沿着半径方向。
3.根据权利要求1所述的基于调幅的流速比例调节装置，其特征是：所述搜集池(4)、左储液池(1)和右储液池(7)上设有通气孔(5)。
4.根据权利要求1所述的基于调幅的流速比例调节装置，其特征是：盘片旋转过程中，在左流道(2)和右流道(6)内产生的压力为其中：P为压力，ρ为液体的密度，R为流道出口到旋转轴心的距离，r为储液池液面到旋转轴心的距离，A为旋转角速度的幅值。
5.根据权利要求1所述的基于调幅的流速比例调节装置，其特征是：左流道(2)中的阀(3)在压力大于其阈值Pt时才能打开；流道内的流速与流道内的压力P成正比，左流道(2)中的流速V1正比于流道压力曲线与横坐标围成的面积中位于阈值Pt上部分的面积S1，右流道(6)中的流速V2正比于流道压力曲线与横坐标围成的面积中位于阈值Pt上部分面积和位于Pt下部分的面积的总和S2，即V1/V2＝S1/S2,当角速度幅值A产生的压力P小于阀(3)的阈值Pt时，在整个角速度变化周期内都无法打开阀(3)，流道(2)内的流速保持为0，同时S1＝0，V1/V2＝0,当增大角速度的幅值A，使角速度幅值A产生的压力P大于阀(3)的阈值Pt，则在整个角速度变化周期T内，有一段时间的旋转角速度可使阀(3)打开,当增大A值时，V1/V2逐渐增加,当调节A值无穷大时，可使S1＞＞S2，此时S1/S2＞＞1，即V1/V2＞＞1。
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