CN107497504A - 液滴生成控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液滴生成控制装置，由于下压机构的进气口流入的气体量的大小影响进气口气体的压力，即影响对流道内流体形成的压力大小，从而影响形成的液滴大小，通过在下压机构的进气口处设置气压检测装置，以检测进气口处的压力获得压力数据，并将其传输至微控制器，微控制器根据压力数据获得控制信号，用于调节调压阀。由于调节阀是连接在气源和进气口之间的阀，调节调压阀即可调节进入进气口的气体量，进而调节进入与进气口连通的气孔的气体量，从而调节对对应流道中形成的对流体的流道气压大小。通过检测下压机构的进气口处的压力生成第一控制信号，实现对调压阀的精确调节，从而可实现对压力大小的精确控制，精确控制生成的液滴的大小。

Description

液滴生成控制装置

技术领域

本发明涉及电力电气领域，特别涉及一种液滴生成控制装置。

背景技术

微流控液滴生成技术是在微流控基础上发展起来的一种全新的控制微小体积液体的技术，目前常采用的是微流控芯片来实现液滴生成，微流控芯片是利用微纳加工方法把微纳米尺度的流道制作在光学材料上、将光学材料与玻璃基板键合形成的内有流道的结构，可在微纳米尺度里对流体进行操控，实现对生成液滴大小的控制。从而，可利用微流控芯片来实现生物或化学类的检测，例如，对数字PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶链反应)检测就是其中一种，微流控芯片需要能够快速稳定的产生大小均匀的液滴，液滴生成的数量和质量关系到整个PCR检测的筛选效果，影响检测结果。

目前，在微流控芯片内液滴的生成方式主要有：Y型通道法和流动聚焦法等。在微流控芯片上有流道，通过在流道内置入流体，通过在微流控芯片上的气孔注入气体，在对应的流道上形成流道压力，使流道上的流体移动，具体地，流道压力使连续相流体从交叉处“挤压”分散相流体前沿，使该分散相流体前沿发生收缩变形而失稳，从而形成离散液滴。流道压力的压力源的来源主要是来自于注射泵或者气泵、气瓶之类的气源，这些压力源的精度相对较低，范围有限，导致流道压力不稳定，即无法提供精确的压力，从而导致生成的液滴大小不均匀。

发明内容

基于此，有必要针对压力精度不高的问题，提供一种液滴生成控制装置。

一种液滴生成控制装置，包括微控制器、气压检测装置、调压阀以及下压机构；

所述微控制器分别与所述气压检测装置以及所述调压阀连接，所述下压机构位于微流控芯片设有气孔的一侧并与所述微流控芯片设有气孔的一侧接触，所述气压检测装置安装于所述下压机构的进气口，所述下压机构的进气口与所述微流控芯片中对应的气孔连通，所述微流控芯片中气孔与所述微流控芯片上设置的流道对应，所述调压阀的一端连接气源，所述调压阀的另一端与所述下压机构的进气口连接；

所述气压检测装置检测所述下压机构所述进气口处的压力获得压力数据，并将其传输至微控制器，所述微控制器根据所述压力数据获得第一控制信号并输出，用于调节所述调压阀。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括第一控制电路，所述微控制器通过所述第一控制电路与所述调压阀连接；

所述微控制器将所述第一控制信号输出至所述第一控制电路，所述第一控制电路根据所述第一控制信号调节所述调压阀。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括与所述微控制器连接的开关，所述调压阀的另一端通过开关与所述下压机构的进气口连接；

所述微控制器根据压力数据还获得第二控制信号并输出至开关，所述开关接收到所述第二控制信号后进行闭合或断开动作。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括第二控制电路，所述微控制器通过所述第二控制电路与所述开关连接；

所述微控制器将所述第二控制信号输出至所述第二控制电路，所述第二控制电路根据所述第二控制信号输出控制指令至所述开关，所述开关接收到所述控制指令后进行闭合或断开动作。

在其中一个实施例中，所述微流控芯片的气孔包括第一气孔与第二气孔，所述调压阀包括第一调压阀以及第二调压阀，所述下压机构包括第一进气口以及与所述第一进气口相对设置的第二进气口，所述第一进气口与所述第一气孔连通，所述第二进气口与所述第二气孔连通，所述气压检测装置包括第一气压检测装置以及第二气压检测装置，所述第一气压检测装置以及所述第二气压检测装置分别对应设置于所述第一进气口以及所述第二进气口，所述第一调压阀的一端和所述第二调压阀的一端分别连接所述气源，所述第一调压阀的另一端与所述第一进气口连接，所述第二调压阀的另一端与所述第二进气口连接，所述第一控制信号包括第一信号以及第二信号；

第一气压检测装置用于检测第一进气口处的压力获得第一压力数据，并传输给微控制器，第二气压检测装置用于检测第二进气口处的压力获得第二压力数据，并传输给微控制器，微控制器根据第一压力数据获得第一信号并输出，用于调节所述第一调压阀，根据所述第二压力数据获得所述第二信号并输出，用于调节所述第二调节阀。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括第一气路以及所述第二气路，所述开关包括第一开关以及第二开关，所述第一开关与所述第一气路连接，所述第二开关与所述第二气路连接，所述第一调压阀的另一端通过所述第一开关以及所述第一气路与所述第一进气口连接，所述第二调压阀的另一端通过所述第二开关以及所述第二气路与所述第二进气口连接。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括电机，所述电机分别与所述微处理器以及所述下压机构连接。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括光耦隔离电路以及与所述光耦隔离电路连接的驱动电路，所述微控制器通过所述光耦隔离电路与所述驱动电路与所述电机连接。

在其中一个实施例中，所述气压检测装置还包括第三气压检测装置，所述第三气压检测装置设置于所述下压机构中与所述微流控芯片接触处周围。

在其中一个实施例中，所述气压检测装置为气压传感器。

上述液滴生成控制装置，由于下压机构的进气口流入的气体量的大小影响进气口气体的压力，即影响对流道内流体形成的压力大小，从而影响形成的液滴大小，通过在下压机构的进气口处设置气压检测装置，以检测进气口处的压力获得压力数据，并将其传输至微控制器，微控制器根据压力数据获得控制信号，用于调节调压阀。由于调节阀是连接在气源和进气口之间的阀，调节调压阀即可调节进入进气口的气体量，进而调节进入与进气口连通的气孔的气体量，从而调节对对应流道中形成的对流体的流道气压大小。通过检测下压机构的进气口处的压力生成第一控制信号，实现对调压阀的精确调节，从而可实现对压力大小的精确控制，如此，可精确控制生成的液滴的大小使其更加均匀。

附图说明

图1为一种实施例的液滴生成控制装置的结构示意图；

图2为另一实施例的液滴生成控制装置的结构示意图；

图3为另一实施例的液滴生成控制装置中下压机构与微液控芯片之间的结构示意图；

图4为另一种实施方式的液滴生成控制装置的结构示意图；

图5为第一控制电路的电路图；

图6为第二控制电路的电路图；

图7为气压检测装置的电路图；

图8为微控制器、外部电源以及电源的电路图；

图9为光耦隔离电路以及驱动电路的电路图；

图10为一具体实施例的液滴生成控制装置生成液滴的流程图。

具体实施方式

请参阅图1、图2和图3，提供一种实施方式的液滴生成控制装置，包括微控制器101、气压检测装置102、调压阀103以及下压机构104。微控制器101分别与气压检测装置102以及调压阀103连接，下压机构104位于微流控芯片200设有气孔的一侧并与微流控芯片200设有气孔的一侧接触，气压检测装置102安装于下压机构104的进气口，下压机构104的进气口与微流控芯片200中对应的气孔连通，调微流控芯片200中气孔与微流控芯片200上设置的流道对应，压阀的一端连接气源300，调压阀103的另一端与下压机构104的进气口连接。气压检测装置102用于检测下压机构104进气口处的压力获得压力数据，并将其传输至微控制器101，微控制器101根据压力数据获得第一控制信号并输出，用于调节调压阀103。

气源300中的气体可流入调压阀103的一端，通过调压阀103的另一端流入下压机构104的进气口，由于下压机构104设置在微流控芯片200设有气孔的一侧并与微流控芯片200设有气孔的一侧接触，如此，可减小下压机构104与用于生成液滴的微流控芯片200之间的缝隙，使气体从下压机构104流入到微流控芯片200的气孔形成的压力更精确，且下压机构104的进气口与微流控芯片200的气孔通，气体通过进气口将气体传输至与进气口连通的微流控芯片200的气孔，在微流控芯片200的气孔对应的流道中形成流道压力，流道中的流体分别在对应的气孔流入的气体形成的流道压力的作用下移动形成液滴，实现液滴生成。

上述液滴生成控制装置，由于下压机构104的进气口流入的气体量的大小影响进气口气体的压力，即影响对流道内流体形成的压力大小，从而影响形成的液滴大小，通过在下压机构104的进气口处设置气压检测装置102，以检测进气口处的压力获得压力数据，并将其传输至微控制器101，微控制器101根据压力数据获得控制信号，用于调节调压阀103。由于调节阀是连接在气源300和进气口之间的阀，调节调压阀103即可调节进入进气口的气体量，进而调节进入与进气口连通的气孔的气体量，从而调节对对应流道中形成的对流体的流道气压大小。通过检测下压机构104的进气口处的压力生成第一控制信号，实现对调压阀103的精确调节，从而可实现对压力大小的精确控制，如此，可精确控制生成的液滴的大小使其更加均匀。

具体地，微控制器101还可接收输入的参考电压数据(实际所需要的电压值)，微控制器101根据电压数据以及参考电压数据，通过PID控制算法(在过程控制中，按偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制的算法)获得第一控制信号。也就是说，电压数据以及参考电压数据作为微控制器101的输入参数，利用微控制器101内集成的PID算法进行处理获得第一控制信号。进一步地，微控制器101连接外部触控屏，接收从外部触控屏输入的参考电压数据。例如，用户可通过外部触控屏输入参考电压数据，触控屏将用户输入的参考电压数据传输给微控制器101。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括第一控制电路，微控制器101通过第一控制电路与调压阀103连接。微控制器101将第一控制信号输出至第一控制电路，第一控制电路根据第一控制信号调节调压阀103。

具体地，在第一控制电路中预先存储有第一控制信号与气压对应关系，在接收到第一控制信号后，可根据第一控制信号与气压的对应关系获得该第一控制信号对应的气压，第一控制电路根据得到的第一控制信号对应的气压，第一控制电路根据第一控制信号对应的气压生成对应的调节指令，根据调节指令对调压阀103进行控制，即调节调压阀103动作，使流经调压阀103的气压逼近上述得到的第一控制信号对应的气压。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括与微控制器101连接的开关(图未示)，调压阀103的另一端通过开关与下压机构104的进气口连接。微控制器101根据压力数据还获得第二控制信号并输出至开关，开关接收到第二控制信号后进行闭合或断开动作。

由于在调压阀103与下压机构104的进气口直接连接进行气体传输时，可能会由于对调压阀103的误操作导致使流道压力不精确，基于此，在调压阀103与进气口之间设置有开关，开关在初始未进行液滴生成过程时是断开的，如此，调压阀103与进气口之间无法通气，即使误操作调压阀103也不会对流道中流体产生影响。在进行液滴生成过程中，微控制器101不但可根据压力数据获得第一控制信号来调节调压阀103，而且可根据压力数据获得第二控制信号并输出至开关，若第二控制信号为高电平信号，控制开关闭合，调压阀103与进气口连通可进行气体传输，通过调节调压阀103可实现流道中形成的压力大小的调节，提高流道压力精确性，从而使液滴生成的更加均匀。若第二控制信号为低电平信号，控制开关断开，表示流道压力已达到要求无需在调节调压阀103，以免流道压力不精确，或者表示液滴生成结束无需进调压阀103调节，将开关断开，即使调节调压阀103不会对流道压力造成影响。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括第二控制电路，微控制器101通过第二控制电路与开关连接。微控制器101将第二控制信号输出至第二控制电路，第二控制电路根据第二控制信号输出控制指令至开关，开关接收到控制指令后进行闭合或断开动作。

具体地，在第二控制电路接收到第二控制信号后，可根据第二控制信号生成对应的控制指令，根据控制指令对开关的通断进行控制，从而实现调压阀103与进气口之间的通断。

请参阅图4以及继续参阅图2，在其中一个实施例中，微液控芯片200的气孔包括第一气孔与第二气孔，调压阀103包括第一调压阀1031以及第二调压阀1032，下压机构104包括第一进气口201以及与第一进气口201相对设置的第二进气口202，第一进气口201与第一气孔连通，第二进气口202与第二气孔连通，气压检测装置102包括第一气压检测装置1021以及第二气压检测装置1022，第一气压检测装置1021以及第二气压检测装置1022分别对应设置于第一进气口201以及第二进气口202，第一调压阀1031的一端和第二调压阀1032的一端分别连接气源300，第一调压阀1031的另一端与第一进气口201连接，第二调压阀1032的另一端与第二进气口202连接。

第一气压检测装置1021用于检测第一进气口201处的压力获得第一压力数据，并传输给微控制器101，第二气压检测装置1022用于检测第二进气口202处的压力获得第二压力数据，并传输给微控制器101，微控制器101根据第一压力数据获得第一信号并输出，用于调节第一调压阀1031，根据第二压力数据获得第二信号并输出，用于调节第二调节阀。也就是说，微控制器101根据第一气压检测装置1021和第二检测装置进行压力检测分别获得到的第一压力数据和第二压力数据，分别输出第一信号和第二信号，分别用于控制第一调压阀1031和第二调压阀1032动作，实现对第一调压阀1031和第二调压阀1032的调节，进而实现压力的精确调节。

由于在上述形成液滴的微液控芯片中是通过来自两个不同流道的流体在各自的流道压力作用下，在交叉处相互挤压包裹形成液滴，在下压机构104上设置有两个进气口，微液控芯片上述设置有第一气孔与第二气孔，第一进气口201与第一气孔连通，第二进气口202与第二气孔连通，如此，气源300的气体可通过第一进气口201流入第一气孔，从而对与第一气孔对应的流道中的流体形成流道压力，促使流体移动，另外，气源300的气体可通过第二进气口202流入第二气孔，从而对与第二气孔对应的流道中的流体形成流道压力，对与第一气孔对应的流道中的流体形成的流道压力和对与第二气孔对应的流道中的流体形成的流道压力，可分别根据需求通过改变流入对应的进气口的气体量进行改变。可以理解，微流控芯片200上的第一气孔对应有一个流道，第二气孔对应有另一个流道，上述一个流道和另一个流道相交。气体从第一进气口流入到第一气孔，对与第一气孔对应的一个流道中的流体形成流道压力，气体从第二气口流入到第二气孔，对与第二气孔对应的另一个流道中的流体形成流道压力，两个流道内的流体分别在对应的流道压力作用下移动，两个流道中的流体在相交处相互挤压包裹成液滴，实现液滴生成。

进一步地，下压机构104还设有与进气口连通的出气口，进气口分别通过对应的出气口与微流控芯片200的气孔连通。具体地，出气口包括第一出气口以及第二出气口，第一出气口与第一进气口连通，且第一进气口通过第一出气口与第一气孔连通，第二出气口与第二进气口连通，且第二进气口通过第二出气口与第二气孔连通。气体从第一进气口流入，通过第一出气口流入第一气孔，气体从第一气孔流出对与第一气孔对应的流道内的流体形成流道压力使，气体从第二进气口流入，通过第二出气口流入第二气孔，气体从第二气孔流出对与第二气孔对应的流道内的流体形成流道压力，第一气孔与第二气孔分别对应的流道中的流体在各自的流道压力作用下移动，两种流道中的流体之间在流道交叉处相遇相互挤压包裹形成液滴。

另外，气源300可包括第一气源300和第二气源300，第一调压阀1031的一端与第一气源300连接，第二调压阀1032的一端与第二气源300连接。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括第一气路1061以及第二气路1062，开关包括第一开关1051以及第二开关1052，第一开关1051与第一气路1061连接，第二开关1052与第二气路1062连接，第一调压阀1031的另一端通过第一开关1051以及第一气路1061与第一进气口201连接，第二调压阀1032的另一端通过第二开关1052以及第二气路1062与第二进气口202连接。

即第一开关1051可实现第一调压阀1031与第一进气口201之间的通断，第二开关1052可实现第二调压阀1032与第二进气口202之间的连通，如此，使液滴生成装置更加精确和安全。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括电机400，电机400分别与微处理器以及下压机构104连接。

微处理器和电机400连接，可向电机400发送驱动信号，可驱动电机400动作，若驱动信号为高电平，可驱动电机400运行，由于电机400与下压机构104连接，电机400被驱动运行后可驱动下压机构104移动，实现下压机构104对微流控芯片200的下压，减小下压机构104与微流控芯片200之间的缝隙，避免两者之间的漏气，实现微流控芯片200中溜达压力的精确控制。若驱动信号为低电平，可驱动电机400停止运行。

在其中一个实施例中，上述液滴生成控制装置，还包括光耦隔离电路以及与光耦隔离电路连接的驱动电路，微控制器101通过光耦隔离电路与驱动电路与电机400连接。

通过在微控制器101与电机400之间设置光耦隔离电路是为了让微控制器101输出的驱动信号更加稳定，即驱动信号经过光耦隔离电路后输出更加稳定的驱动指令，输出至驱动电路，驱动电路在收到驱动指令后，驱动与之连接的电机400执行对应的动作。

在其中一个实施例中，气压检测装置102还包括第三气压检测装置1023，第三气压检测装置1023设置于下压机构104中与微流控芯片200接触处周围。

由于下压机构104与微流控芯片200之间若漏气，会对微流控芯片200中气孔中的压力造成影响，从而影响在流道中形成的对流体的流道压力的精度，如此，在下压机构104中与微流控芯片200接触处周围设置第三气压检测装置1023，用于检测下压机构104与微流控芯片200之间的压力，从而可了解下压机构104与微流控芯片200之间有缝隙造成两者之间的漏气，即第三气压检测装置1023用于检测下压机构104中与微流控芯片200接触处周围的压力获得第三压力数据，并传输至微控制器101，微控制器101根据第三压力数据获得检测结果，根据检测结果输出驱动信号至电机400，电机400根据驱动信号动作。检测结果即为下压机构104与微流控芯片200之间是否有漏气的检测结果，若检测结果为有漏气，驱动信号为高电平，可驱动电机400运行，若检测结果为未漏气，则驱动信号为低电平，电机400在运行时，驱动电机400停止运行，电机400未运行时，电机400接收到该低电平的驱动信号后保持现状不运行。

在其中一个实施例中，气压检测装置102为气压传感器。气压传感器成本低且检测精度高，从而，减少整个液滴生成控制装置的成本，同时可确保压力的精确控制。

在其中一个实施例中，第三气压检测装置1023与下压机构104的进气口分别对应设置在下压机构104的相交两侧。如此设置，可避免压力检测的干扰。

具体地，由于第一气压检测装置1021与第二检测装置是相对设置的，可以理解，第三气压检测装置1023分别与第一气压检测装置1021以及第二气压检测装置1022设置在下压结构的相交两侧。

在调压阀103包括第一调压阀1031和第二调压阀1032时，微控制器101输出两路的第一控制信号至第一控制电路，第一控制电路根据两路的第一控制信号输出两路的调节指令分别至第一调压阀1031和第二调压阀1032以实现调节。请参阅图5，为第一控制电路的电路图，包括第一芯片U11、与第一芯片U11连接的第二芯片U15以及分别与第二芯片U15连接的第一调压阀控制电路(对应图5中电控调压阀1)以及第二调压阀控制电路(对应图5中电控调压阀2)，第一芯片U11包括第一命令端口LDAC、第二命令端口LOAD、第三命令端口DATA、第四命令端口CLK、第一输出端口DACA、第二输出端口DACB、VDD端口(连接外部电源VCC5.0)以及电源端口REF1，第二芯片U15包括第一输入端口IN1+、第二输入端口IN2+、接地端口GND、第三输出端口OUT1以及第四输出端口OUT2，第一调压阀控制电路包括第一端口(图5中电控调压阀1中端口1，即REF M1out)、接地的第二端口(图5中电控调压阀1中端口2)以及第一输出控制端口(图未示)，第二调压阀控制电路包括第三端口(图5中电控调压阀2中端口1，即REF M2out)、接地的第四端口(图5中电控调压阀2中端口2)以及第二输出控制端口(图未示)。

请结合图8，为微控制器101的电路图(对应图8中MCU1)、外部电源的电路图以及为微控制器101供电的电源的电路图，微控制器101中的15号端口与第一芯片U11的第一命令端口LDAC连接、16号端口与第二命令端口LOAD连接、17号端口与第三命令端口DATA连接、20号端口与第四命令端口CLK连接，第一芯片U11的电源接口REF1连接外部电源，第一输出端口DACA连接第二芯片U15的第一输入端口IN1+，第二输出端口DACB连接第二芯片U15的第二输入端口IN2+，第二芯片U15的第三输出端口OUT1连接第一调压阀控制电路的第一端口REFM1out，第一输出控制端口连接第一调压阀，第二芯片U15的第四输出端口OUT2连接第二调压控制电路的第三端口REF M2out，第二输出控制端口连接第二调压阀。

具体地，在图5中，第一控制电路还包括第一电容C42以及过滤电路，第一芯片U11还包括接地的输出端GND，接地的输出端GND还通过第一电容C42连接外部电源的电源输出端口VCC5.0。外部电源通过过滤电路与第一芯片U11的电源端口REF1连接，具体地，过滤电路包括第一电阻R59、第二电容C_REF4以及二极管，第二电容C_REF4的一端和第一电阻R59的一端分别与外部电源的电源输出端口VCC5.0连接，第二电容C_REF4的另一端接地，第一电阻R59的另一端作为过滤电路的输出端与第一芯片U11的电源端口REF1连接，且与二极管的负极连接，二极管的正极接地。

且在图5中，第一控制电路还包括第二电阻R62、第三电阻R63、第三电容C43以及第四电容C44，第二芯片U15还包括电源端VCC和接地端GND(图5中第二芯片U15中的11端口)，电源端VCC用于连接外部电源的电源输出端口VCC5.0，第一芯片U11的第一输出端口DACA通过第二电阻R62与第二芯片U15的第一输入端口IN1+连接，且第二电阻R62与第一输入端口IN1+连接的一端还通过第三电容C43接地，第一芯片U11的第二输出端口DACB通过第三电阻R63与第二芯片U15的第二输入端口IN2+连接，且第三电阻R63与第二输入端口IN2+连接的一端还通过第四电容C44接地。

上述开关可以为气路阀门开关，在开关包括第一开关1051和第二开关1052时，微控制器101输出两路的第二控制信号至第二控制电路，第二控制电路根据两路的第二控制信号输出两路的控制指令分别至第一开关1051和第二开关1052以实现开关控制。请参阅图6和图8，为第二控制电路的电路图，其中，包括第四电阻R60、第五电阻R61、第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三二极管、第四二极管、第一阀门控制模块(对应图6中阀门1)以及第二阀门控制模块(对应图6中阀门2)，微控制器101的21号端口通过第四电阻R60与第一场效应管Q1的栅极连接，第一场效应管Q1的漏极与第一阀门控制模块的第一输入端(即阀门1中的1号端，valve_1_out)连接，第一阀门控制模块还有一端接12V电压，第一场效应管Q1的源极接地，且所述第一场效应管Q1的漏极连接第三二极管的负极，源极还连接第三二极管的正极。微控制器101的22号端口通过第五电阻R61与第二场效应管Q2的栅极连接，第二场效应管Q2的漏极与第二阀门控制模块的第二输入端(即阀门2中的1号端，valve_2_out)连接，第二阀门控制模块还有一端接12V电压，第二场效应管Q2的源极接地，且所述第二场效应管Q2的漏极连接第四二极管的负极，源极还连接第四二极管的正极。

请参阅图7，为气压传感器的电路图，气压检测装置采用气压传感器，则第一气压检测装置为第一气压传感器U13，第二气压检测装置为第二气压传感器U14，第三气压检测装置为第三气压传感器U17。第一气压传感器U13，微控制器101的40号端口与第一气压传感器U13中的SCL端口连接、51号端口与第一气压传感器U13的SDA端口连接、52号端口与第二气压传感器U14的SCL端口连接、53号端口与第二气压传感器U14的SDA端口连接、38号端口与第三气压传感器U17的SCL端口连接、39号端口与第三气压传感器U17的SDA端口连接。U13、U14和U17分别对应通过各自的SCL端口接收微控制器101的控制命令后进行气压检测测，气压检测得到压力数据后分别通过各自的SDA端口将压力数据传输给微控制器101。U13、U14和U17中的各自的VSS端口分别对应连接外部电源的电源输出端口VCC5.0。

请参阅图8，微控制器101的电路图如图8中的MCU1所示，外部电源包括第五二极管D6、第五电容CP6、第六电容C45、稳压器LM2、电感L5、第六二极管Z2、第七电容CP7以及第八电容C46，稳压器包括稳压输入端IN、开关端ON/OFF、稳压接地端、稳压输出端OUT以及稳压端口FB，第五二极管D6的正极连接12V电压，负极分别连接第五电容CP6的一端、第六电容C45的一端以及稳压器LM2的稳压输入端IN连接，第五电容CP6的另一端接地，第六电容C45的另一端接地，稳压器的开关端ON/OFF接地，稳压器LM2的稳压端口FB与第七电容CP7的一端连接，第七电容CP7的另一端接地，稳压输出端OUT与电感L5的一端，且通过第六二极管Z2接地，第六二极管Z2的正极接地，。电感L5的另一端作为外部电源的电源输出端口VCC5.0，电感L5的另一端分别通过第七电容CP7接地以及第八电容C46接地。电感L5的另一端作为外部电源的电源输出端口VCC5.0分别与上述第一电容C42、第一电阻R59的一端、第一芯片U11的VDD端口、第二芯片U15的电源端VCC以及U13、U14和U17中的各自的VSS端口连接。

请继续参阅图8，上述液滴生成控制装置还包括单独电源，单独电源包括电源管理仪器U16(型号为AMS1117-3.3)、第九电容CP8、第十电容C47、第六电阻R64、第七电阻R65和第八电阻R68，微控制器101的60号端口通过第八电阻R68接地，电源管理仪器U16的Vin端接外部电源VCC.5、GND端接地、Vout端通过Vout端通过第六电阻R64与电压端口VCC3连接，Vout端还通过第七电阻R65分别连接微控制器101的32号端口、48号端口、64号端口、19号端口以及13号端口，Vout端还分别通过第九电容CP8接地以及第十电容C47接地。

图8中，MCU1即微控制器101的31号端口、47号端口、63号端口、18号端口以及12号端口分别接地。上述液滴生成控制装置还包括第九电阻R69、第十电阻R67、第十一电阻R66、压电晶体、第十一电容C50、第十二电容C48、第十三电容C49以及第一控制开关，所述微控制器101的7号端口通过第九电阻R69连接3.3V的电压，通过第一控制开关接地，且连接第十一电容C50的而一段，第十一电容C50的另一端接地。所述微控制器101的5号端口分别与所述第十电阻R67的一端、压电晶体的一端、第十二电容C48的一端连接，第十二电容C48的另一端以及第十三电容C49的另一端分别接地，所述第十三电容C49的一端、压电晶体的另一端以及第十电阻R67的另一端分别与微控制器101的6号端口连接。微控制器101的28端通过第十一电阻R66接地。

请参阅图9，为光耦隔离电路以及驱动电路的电路图，光耦隔离电路包括第一光耦U52、第二光耦U50、第三光耦U51、第十二电阻R382、第十三电阻R378、第十四电阻R380、第十五电阻R383、第十六电阻R379、第十七电阻R381、第十四电容C352、第十五电容C350以及第十六电容C351，驱动电路包括端、DIR端以及STFP端。第一光耦U52的2号端通过第十二电阻R382连接外部电源VCC5.0，第一光耦U52的3号端连接微控制器101的56号端口，第一光耦U52的5号端接地，第一光耦U52的8号端通过第十四电容C352接地，且分别连接外部电源VCC5.0以及第十五电阻R383的一端，第十五电阻R383的另一端以及第一光耦U52的6号端分别连接驱动电路中的端。第二光耦U50的2号端通过第十三电阻R378连接外部电源VCC5.0，第二光耦U50的3号端连接微控制器101的57号端口，第二光耦U50的5号端接地，第二光耦U50的8号端通过第十五电容C350接地，且分别连接外部电源VCC5.0以及第十六电阻R379的一端，第十六电阻R379的另一端以及第二光耦U50的6号端分别连接驱动电路中的DIR端。第三光耦U51的2号端通过第十四电阻R380连接外部电源VCC5.0，第三光耦U51的3号端连接微控制器101的58号端口，第三光耦U51的5号端接地，第三光耦U51的的8号端通过第十六电容C351接地，且分别连接外部电源VCC5.0以及第十七电阻R381的一端，第十七电阻R381的另一端以及第三光耦U51的的6号端分别连接驱动电路中的STFP端。

如图9中所示的驱动电路还包括驱动器U39(型号为A3979)、第十八电阻R34、第十九电阻R377、第二十电阻R35、第二十一电阻R375、第二十二电阻R376、第二十三电阻R179、第二十四电阻R180、第二十五电阻R233、第二十六电阻R234、第二十七电阻R374、第二十八电阻R373、第十七电容C135、第十八电容C53、第十九电容C360、第二十电容C134、第二十一电容C136、第二十二电容C301、第二十三电容C302、第二十四电容C303、第二十五电容C290、第二十六电容C530、第二十七电容C358C135、第二十八电容C333C53、第二十九电容C332C360以及第二控制开关，第二控制开关包括第一控制端、第二控制端、第三控制端以及第四控制端。驱动器U39包括驱动电源端VDD、REF端、端、SR端、端、MS1端、MS2端、PFD端、RC1端、RC2端、AGND端、CP1端、CP2端、VREG端、VCP端、VBB1端、VBB2端、OUT1A端、OUT1B端、OUT2A端、OUT2B端、SENSE1端、SENSE2端、PGND端以及EXP端。

第十九电阻R377为滑动电阻，驱动电源端VDD连接外部电源VCC5.0，REF端通过第十八电阻R34连接外部对安源VCC5.0，且连接第十九电阻R377的一端，第十九电阻R377的另一端接地，且第十九电阻R377的滑动端与REF端连接，REF端还通过第十八电容C53接地。端通过第二十电阻R35连接外部电源VCC5.0，SR端接地，端分别通过第二十电阻R35连接外部电源VCC5.0以及通过第十九电容C360接地。MS1端与第二控制开关的第四控制端连接，且通过第二十一电阻R375连接外部电源。MS2端与第二控制开关的第三控制端连接，且通过第二十二电阻R376连接外部电源VCC5.0，第二控制开关的第一控制端和第二控制端分别接地。PFD端通过第二十三电阻R179接电压，通过第二十四电阻R180接地。RC1端分别通过第二十电容C134接地以及通过第二十五电阻R233接地。RC2分别通过第二十一电容C136接地以及通过第二十六电阻R234接地。AGND端接地。CP1端与CP2端之间通过第二十二电容C301连接。VREG端通过第二十三电容C302接地。VCP端通过第二十四电容C303连接24V电压。VBB1端和VBB2端分别连接24V电压，且分别通过第二十五电容C290、第二十六电容C530以及第二十七电容C358C135接地。OUT1A端、OUT1B端、OUT2A端以及OUT2B端分别与电机400连接，用于输出驱动指令至电机400以启动电机400动作。SENSE1端分别通过第二十八电阻R373以及所述第二十九电容C332接地。SENSE2端分别通过第二十七电阻R374以及所述第二十八电容C333接地。PGND端以及EXP端分别接地。

下面以一具体实施例对上述液滴生成控制装置生成液滴的过程加以说明，其中，微流控芯片200中第一气孔对应的流道为水相流道，用于容纳水，第二气孔对应的流道为油相流道，用于容纳油，具体生成液滴过程如图10所示：

首先，微控制器101初始化程序，驱动电机推动下压机构开始移动下压，以使下压结构与微流控芯片200之间紧密接触，减少缝隙，以确保下压结构与微流控芯片200之间的压力精确控制，获取输入的水相和油相压力值(即对应上述的参考压力数据)，上述调压阀为电控调压阀，微控制器101可控制电控调压阀以及气路阀门开关，通过传感器1(第一压力传感器)、传感器2(第二压力传感器)以及传感器3(第三压力传感器)检测压力分别获得对应的第一压力数据、第二压力数据以及第三压力数据，根据传感器3检测得到的第三压力数据检测是否有漏气，若有，则返回驱动电机推动下压机构开始移动下压，即进一步推动下压机构下压补偿，同时，还可调整下压机构的出气口方向与微流控芯片200的气孔对准，直到根据第三压力数据检测到没有漏气，此时，根据第一压力数据以及第二压力数据检测从电控调压阀输出至下压机构的第一进气口以及第二进气口处的气体压力是否满足用户要求(即分别检测第一压力数据以及第二压力数据是否与对应的用户输入的参考电压数据之间的误差小于预设误差)，若满足，则电控调压阀按照当前的状态运行，流经电控调压阀的电压稳定输出，若不满足，即微控制器101中压力检测和设置值(参考电压数据)不符合，进行PID控制，输出第一控制信号控制电控调压阀以及气路阀门开关，即可实现电控调压阀的调节，进而实现压力的补偿调试，使得压力趋于稳定和准确值，进行精密的反馈压力控制，进而给液滴生成提供稳定的恒压保障，如此，可实现对流道电压的精确调节，在精确的流道电压作用下生成均匀的液滴。通过上述过程进行测试，表1是的相关测试数据。

其中，压力泵反馈压力是指气源反馈的压力，压力表测试值为通过压力表测量的气压检测装置检测到的压力数据，设置值与测试值的偏差是指压力表测试值与上述参考电压数据之间的偏差，即设置值即为参考电压数据，测试值即为压力表测试值，是与上述气压检测装置检测的压力数据对应，波动范围是指在测量的压力即压力表测试值波动的范围。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种液滴生成控制装置，其特征在于，包括微控制器、气压检测装置、调压阀以及下压机构；

所述微控制器分别与所述气压检测装置以及所述调压阀连接，所述下压机构位于微流控芯片设有气孔的一侧并与所述微流控芯片设有气孔的一侧接触，所述气压检测装置安装于所述下压机构的进气口，所述下压机构的进气口与所述微流控芯片中对应的气孔连通，所述微流控芯片中气孔与所述微流控芯片上设置的流道对应，所述调压阀的一端连接气源，所述调压阀的另一端与所述下压机构的进气口连接；

所述气压检测装置检测所述下压机构所述进气口处的压力获得压力数据，并将其传输至微控制器，所述微控制器根据所述压力数据获得第一控制信号并输出，用于调节所述调压阀。

2.根据权利要求1所述的液滴生成控制装置，其特征在于，还包括第一控制电路，所述微控制器通过所述第一控制电路与所述调压阀连接；

所述微控制器将所述第一控制信号输出至所述第一控制电路，所述第一控制电路根据所述第一控制信号调节所述调压阀。

3.根据权利要求1所述的液滴生成控制装置，其特征在于，还包括与所述微控制器连接的开关，所述调压阀的另一端通过开关与所述下压机构的进气口连接；

所述微控制器根据压力数据还获得第二控制信号并输出至开关，所述开关接收到所述第二控制信号后进行闭合或断开动作。

4.根据权利要求3所述的液滴生成控制装置，其特征在于，还包括第二控制电路，所述微控制器通过所述第二控制电路与所述开关连接；

所述微控制器将所述第二控制信号输出至所述第二控制电路，所述第二控制电路根据所述第二控制信号输出控制指令至所述开关，所述开关接收到所述控制指令后进行闭合或断开动作。

5.根据权利要求3所述的液滴生成控制装置，其特征在于，所述微流控芯片的气孔包括第一气孔与第二气孔，所述调压阀包括第一调压阀以及第二调压阀，所述下压机构包括第一进气口以及与所述第一进气口相对设置的第二进气口，所述第一进气口与所述第一气孔连通，所述第二进气口与所述第二气孔连通，所述气压检测装置包括第一气压检测装置以及第二气压检测装置，所述第一气压检测装置以及所述第二气压检测装置分别对应设置于所述第一进气口以及所述第二进气口，所述第一调压阀的一端和所述第二调压阀的一端分别连接所述气源，所述第一调压阀的另一端与所述第一进气口连接，所述第二调压阀的另一端与所述第二进气口连接，所述第一控制信号包括第一信号以及第二信号；

第一气压检测装置用于检测第一进气口处的压力获得第一压力数据，并传输给微控制器，第二气压检测装置用于检测第二进气口处的压力获得第二压力数据，并传输给所述微控制器，所述微控制器根据第一压力数据获得第一信号并输出，用于调节所述第一调压阀，根据所述第二压力数据获得所述第二信号并输出，用于调节所述第二调节阀。

6.根据权利要求5所述的液滴生成控制装置，其特征在于，还包括第一气路以及所述第二气路，所述开关包括第一开关以及第二开关，所述第一开关与所述第一气路连接，所述第二开关与所述第二气路连接，所述第一调压阀的另一端通过所述第一开关以及所述第一气路与所述第一进气口连接，所述第二调压阀的另一端通过所述第二开关以及所述第二气路与所述第二进气口连接。

7.根据权利要求1所述的液滴生成控制装置，其特征在于，还包括电机，所述电机分别与所述微处理器以及所述下压机构连接。

8.根据权利要求7所述的液滴生成控制装置，其特征在于，还包括光耦隔离电路以及与所述光耦隔离电路连接的驱动电路，所述微控制器通过所述光耦隔离电路与所述驱动电路与所述电机连接。

9.根据权利要求7所述的液滴生成控制装置，其特征在于，所述气压检测装置还包括第三气压检测装置，所述第三气压检测装置设置于所述下压机构中与所述微流控芯片接触处周围。

10.根据权利要求1所述的液滴生成控制装置，其特征在于，所述气压检测装置为气压传感器。