CN108579830A - 摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置 - Google Patents

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杨帆
邵旭升
王亚隆
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Abstract

本发明涉及一种摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置，十字交叉型微流控芯片的主通道前部设有分散相流体通道入口，尾部设有微通道出口，十字交叉型微流控芯片的次通道设有连续相流体的通道入口，主通道尾部处设有激光发射器和激光接收器，激光接收器连接电位示波器，通过控制从次通道注入的连续相流体的流量，在主通道中产生不同长度的液滴间距，用主通道中液滴间不同长度的连续相液体柱组成不同形式的摩斯码；激光发射器射出激光射线穿过主通道，当主通道内的两相液体通过时，激光接受器接收到不同强度的激光信号，再将接受到的激光信号转换为相对应的电位信号，并传输至电位示波器中显示出高低电位的脉冲信号图，以此来传递其所代表的摩斯码信号。

Description

摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置
技术领域
本发明涉及一种微流控芯片装置，尤其是一种通过控制主通道内不同长度的液滴间距组合出摩斯码来实现信息传递的装置。
背景技术
微流控技术自20世纪末兴起以来，受到国内外研究人员的广泛关注。利用微通道生成的液滴具有均一性，尺寸易于控制等优点，在生物、化工以及信息等方面发挥着重要作用。本专利中采用的十字交叉型微流控芯片设备如图1所示，主通道与次通道以“十”字型交叉，其液滴生成原理如下：
分散相液体从主管道注入，连续相液体从主通道两侧的次通道注入，连续相液体的初始速度方向与分散相相垂直。当两相流体接触时，在两相流体之间由于界面张力的作用会形成相界面，随着连续相流体进入主通道中，分散相流体受到了来自两侧连续相流体的挤压力，随着挤压力逐渐增大，流体相界面张力不足以维持相界面的稳定，相界面破裂形成分散相流体液滴。液滴之间的连续相流体长度可以通过控制连续相流体注入时的流量来做到精确调控。
相比于宏观尺度下的实验装置，微流控芯片技术可显著降低对实验样品的消耗，提高反应速率，降低实验产生废物对环境的污染，并可通过改变进口液体流量、黏度和液体界面张力实现对液滴尺寸和液滴间距的精准控制。
摩斯码发明于十九世纪，通过点、横之间的不同排列顺序来表达不同的英文母和数字，在无线电信号传输、电子信息传递等领域有着广泛应用。本发明中通过控制两相流体的入口流量来控制生成液滴之间的连续相流体的长度，从而在微流通道内形成类似于“点”与“横”连续相液柱，组成不同的摩斯码来达到信息传递的目的。
传统的摩斯码传递通常是靠两个物体碰撞产生的长短声音来表示传递的，在过去电话还未产生的年代里，这种简明的密码显然十分方便。但传统的摩斯码产生方式主要靠人为的敲击，靠声音来辨别，对信息的传递和传译造成偏差和不便。
微流控制在信息领域的应用，主要在于控制通道中产生的液滴，一个液滴代表计算机计数中的一位(bit)，使液滴实现逻辑控制操作能力。
发明内容
本发明是要提供一种摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置，通过控制十字交叉型微流控芯片产生不同长短尺寸的液滴间距（连续相液柱），来类比与摩斯码中的“点”与“横”，通过微通道中液滴间的短间距与长间距的变换组合，产生不同的摩斯码，并通过通道尾部的激光传感器来转换成相应的电位脉通信号，来达到信号传递的目的。相对于传统的液滴（气泡）逻辑控制，更易于实现信息传递的快捷、高效等优势，且易于操作控制。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置，包括十字交叉型微流控芯片、激光发射器、激光接收器、电位示波器，所述十字交叉型微流控芯片的主通道前部设有分散相流体通道入口，尾部设有微通道出口，十字交叉型微流控芯片的次通道设有连续相流体的通道入口，主通道尾部处设有激光发射器和激光接收器，激光接收器连接电位示波器，通过控制从次通道注入的连续相流体的流量，在主通道中产生不同长度的液滴间距，用主通道中液滴间不同长度的连续相液体柱组成不同形式的摩斯码；所述激光发射器射出激光射线穿过主通道，当主通道内的两相液体通过时，所述激光接受器接收到不同强度的激光信号，再将接受到的激光信号转换为相对应的电位信号，并传输至电位示波器中显示出高低电位的脉冲信号图，以此来传递其所代表的摩斯码信号。
所述十字交叉型微流控芯片的主通道注入的分散相流体中混入吸光物质，使混合后的分散相液体对摄入激光射线的强度显著削弱，而次通道注入的连续相流体为单一组份液体，不影响激光射线的穿透性。
本发明的有益效果是：通过控制十字交叉型微流控芯片产生不同长短尺寸的液滴间距（连续相液柱），来类比与摩斯码中的“点”与“横”，通过微通道中液滴间的短间距与长间距的变换组合，产生不同的摩斯码，并通过通道尾部的激光传感器来转换成相应的电位脉通信号，来达到信号传递的目的。相对于传统的液滴（气泡）逻辑控制，更易于实现信息传递的快捷、高效等优势，且易于操作控制。
附图说明
图1为摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置示意图；
图2 为摩斯码脉冲图像。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置，包括十字交叉型微流控芯片、激光发射器6、激光接收器7、电位示波器9。十字交叉型微流控芯片的主通道前部设有分散相流体通道入口1，尾部设有微通道出口8，十字交叉型微流控芯片的次通道设有连续相流体的通道入口2，主通道尾部处设有激光发射器6和激光接收器7，激光接收器7连接电位示波器9，通过控制从次通道注入的连续相流体的流量，在主通道中产生不同长度的液滴间距，用主通道中液滴间不同长度的连续相液体柱组成不同形式的摩斯码；激光发射器6射出激光射线穿过主通道，当主通道内的两相液体通过时，激光接受器7接收到不同强度的激光信号，再将接受到的激光信号转换为相对应的电位信号，并传输至电位示波器9中显示出高低电位的脉冲信号图，以此来传递其所代表的摩斯码信号。其中，图1中，3为生成的统一尺寸的液滴，液滴间的短间距液柱4用来代表摩斯码中的“·”，液滴间的长间距液柱5用来表示摩斯码中的“—”，。
十字交叉型微流控芯片的主通道注入的分散相流体中混入吸光物质，使混合后的分散相液体对摄入激光射线的强度显著削弱，而次通道注入的连续相流体为单一组份液体，不影响激光射线的穿透性。
现对该设备摩斯码传递过程进行说明：在分散相液体中混入吸光物质，使混合后的连续相液体对摄入激光射线的强度有显著的削弱，连续相为单组份液体，不影响激光射线的穿透性。将连续相液体自连续相流体的通道入口2处分别注入，分散相液体自分散相流体通道入口1处注入，控制分散相相流体的流量可以生成如生成的统一尺寸的液滴3所示的统一尺寸液滴，调节连续相流体的通道入口2处两端连续相流体的流量，使主通道内的液滴间距（连续相液柱）产生如液滴间的短间距液柱4、液滴间的长间距液柱5所示的长短尺寸，由于分散相液滴对激光射线强度的削弱性，当液滴间尺寸不一的连续相液柱穿过激光发射器6发射的激光射线时，在激光接收器7中会接收到持续时间不一且不同强度的激光信号，经过处理后的激光强度信号转化为强弱与之相对应的电位脉冲信号，并传输至电位示波器9中就可显示出如图2所示的电位摩斯码脉冲图像，以此达到传递信息的目的。例如图2中显示的脉冲图像表示的摩斯码为“· · · —”，其表示的意思为英文字母“C”。

Claims (2)

1.一种摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置，包括十字交叉型微流控芯片、激光发射器、激光接收器、电位示波器，其特征在于：所述十字交叉型微流控芯片的主通道前部设有分散相流体通道入口，尾部设有微通道出口，十字交叉型微流控芯片的次通道设有连续相流体的通道入口，主通道尾部处设有激光发射器和激光接收器，激光接收器连接电位示波器，通过控制从次通道注入的连续相流体的流量，在主通道中产生不同长度的液滴间距，用主通道中液滴间不同长度的连续相液体柱组成不同形式的摩斯码；所述激光发射器射出激光射线穿过主通道，当主通道内的两相液体通过时，所述激光接受器接收到不同强度的激光信号，再将接受到的激光信号转换为相对应的电位信号，并传输至电位示波器中显示出高低电位的脉冲信号图，以此来传递其所代表的摩斯码信号。
2.根据权利要求1所述的摩斯码生成的十字交叉型微流控芯片装置，其特征在于：所述十字交叉型微流控芯片的主通道注入的分散相流体中混入吸光物质，使混合后的分散相液体对摄入激光射线的强度显著削弱，而次通道注入的连续相流体为单一组份液体，不影响激光射线的穿透性。
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