WO2019144894A1

WO2019144894A1 - 运动控制机构、吐液枪头、微液滴生成装置及生成方法、流体驱动机构及流体驱动方法、微液滴生成方法以及吐液枪头表面处理方法

Info

Publication number: WO2019144894A1
Application number: PCT/CN2019/072926
Authority: WO
Inventors: 盛广济
Original assignee: 北京光阱管理咨询合伙企业（有限合伙）
Priority date: 2018-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2019-08-01
Also published as: JP7452896B2; JP2024073484A; US11666900B2; US20230285956A1; JP2021511210A; JP7220366B2; CA3089393C; EP3738671A4; US20210053046A1; CA3089393A1; EP3738671A1; CA3188454A1; JP2023015038A

Abstract

一种吐液枪头，包括具有中空腔体的针梗(113)及设置于针梗(113)一端的出口端(112)，吐液枪头的出口端(112)端面的法线与针梗(113)的延伸方向之间的夹角小于等于90゜。还包括一种运动控制机构、微液滴生成装置及生成方法、流体驱动机构及流体驱动方法、微液滴生成方法以及吐液枪头表面处理方法。

Description

运动控制机构、吐液枪头、微液滴生成装置及生成方法、流体驱动机构及流体驱动方法、微液滴生成方法以及吐液枪头表面处理方法

相关申请

本申请要求2018年01月24日申请的，申请号为201810070377.2，名称为“数字PCR定量检测方法”和2018年08月6日申请的，申请号为201810884995.0，名称为“流体驱动机构及流体驱动方法”的中国专利申请的优先权，在此将其全文引入作为参考。

技术领域

本申请涉及微量液体的量取、分配技术领域，特别是涉及一种运动控制机构、吐液枪头、微液滴生成装置及生成方法、流体驱动机构及流体驱动方法、微液滴生成方法以及吐液枪头表面处理方法。

背景技术

目前在医学临床检验、纳米材料制备、食品及环境检测、生化分析等应用领域都有着对微量液体精确操作的广泛需求。微量液体操作的核心技术之一是把微升量级的液体进一步分割为纳升甚至皮升体积的微反应体系。微反应体系生成的一个主要技术分支是乳化微液滴生成。近些年来，在文献中报道了多种微液滴生成技术，如膜乳化法、喷雾乳化法、微流控芯片法、吐液枪头注射/喷射法等。其中，吐液枪头注射/喷射法作为最新的微液滴生成技术，在微液滴的生成方面及耗材成本控制方面均具有良好的应用前景。

传统的吐液枪头一般呈直管状。吐液枪头沿自身的延伸方向靠近出口端的一端快速运动时，会打破已生成的微液滴。为了保持生成的微液滴的完整性，须降低吐液枪头的振动频率，导致微液滴的生成速率降低。使用吐液枪头注射/喷射法时，吐液枪头的出口端在运动控制机构的带动下与油相组合物之间产生相对运动。传统的运动控制机构在使用过程中，无法精确控制吐液枪头的出口端与油相组合物之间的相对运动，所生成微液滴的体积大小均一性较差。生成微液滴的过程中，吐液枪头的出口端处于运动状态，排出液体的流速不稳定、不可控。所生成的微液滴体积大小呈现随机性。传统的吐液枪头注射/喷射法需要吐液枪头在液面上下切割运动以生成微液滴。但这种方法会在液面形成不稳定的驻波，微液滴的生成过程不稳定。吐液枪头的表面特性是影响微液滴生成的重要因素。传统吐液枪头的截面尺寸一般是微米级别的，传统的表面处理方法多用于尺寸较大的零件，不能完全适用于尺寸较小的吐液枪头。

申请内容

有鉴于此，本申请提供一种吐液枪头，用于生成微液滴，包括具有中空腔体的针梗及设置于所述针梗一端的出口端；所述吐液枪头的出口端端面的法线与所述针梗的延伸方向之间的夹角小于等于90°。一种微液滴生成装置，包括流体驱动机构、运动控制机构及上述方案所述的吐液枪头；所述吐液枪头的内部储存有第一液体，所述吐液枪头具有出口端及入口端；所述流体驱动机构与所述吐液枪头的入口端连接，用于将储存在所述吐液枪头内部的第一液体从所述吐液枪头的出口端排出；所述运动控制机构用于控制所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下产生设定轨迹或设定速度或设定加速度的运动，以使排出所述吐液枪头的出口端的第一液体克服表面张力及附着力在第二液体内形成微液滴。一种微液滴生成方法，采用上述方案任一项所述的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体，提供储存有第二液体的微液滴容器；控制第一液体从所述吐液枪头的出口端匀速排出；控制所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下沿所述针梗的延伸方向做速度大小呈方波变化的周期运动；所述吐液枪头的出口端周期运动的前半周期与后半周期内，所述吐液枪头的出口端的速度大小相同，方向相反；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体。一种微液滴生成方法，采用上述方案任一项所述的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体，提供储存有第二液体的微液滴容器；控制第一液体从所述吐液枪头的出口端匀速排出；控制所述吐液枪头的的出口端在第二液体内部沿所述针梗的延伸方向做位移呈正弦变化的周期运动；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体。上述吐液枪头，在吐液枪头沿管道主体的延伸方向振动时，微液滴从吐液枪头的出口端掉落后在第二液体粘滞力及吐液枪头的出口端端面的挤压作用下远离出口端的运动轨迹，避免了微液滴被出口端打破，保持了已生成微液滴的完整性，同时允许吐液枪头沿管道主体的延伸方向快速振动以快速生成微液滴。

有鉴于此，本申请提供一种运动控制机构包括支撑架、连接件以及驱动元件。连接件用于与吐液枪头连接。驱动元件固定于所述支撑架，所述驱动元件与所述连接件传动连接。在所述驱动元件的驱动下，吐液枪头的出口端做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。上述运动控制机构，通过带动吐液枪头的出口端做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动以生成微液滴，具有微液滴生成效率高、提及均一性高的优点。

有鉴于此，本申请提供一种流体驱动机构，用于微液滴生成系统，包括变容积组件以及动力组件。变容积组件包括注射筒及推杆，所述推杆与所述注射筒的内壁滑动配合，所述注射筒内能够储存驱动液体，所述注射筒具有进出液口，所述进出液口用于连通储存有第一液体的吐液枪头的入口端。动力组件与所述推杆传动连接，用于驱动所述推杆沿所述注射筒的延伸方向滑动。在微液滴的生成过程中，所述动力组件驱动所述推杆挤压储存在所述注射筒内的驱动液体，驱动液体挤压储存在吐液枪头内的第一液体，进而将第一液体从吐液枪头的出口端排出。一种流体驱动方法，采用上述方案任一项所述的流体驱动机构，所述流体驱动方法包括：所述动力组件驱动所述推杆挤压储存在所述注射筒内的所述驱动液体，所述驱动液体挤压储存在所述吐液枪头内的所述第一液体，所述第一液体从所述吐液枪头的出口端排出。一种流体驱动方法，采用上述方案所述的流体驱动机构，所述流体驱动方法包括：所述三通换向阀使所述变容积组件的所述进出液口与所述储液罐连通，在所述动力组件的带动下，所述推杆在所述注射筒内滑动改变所述注射筒的容积，以将所述储液罐内的所述驱动液体吸入所述注射筒内；所述三通换向阀使所述变容积组件的所述进出液口与所述吐液枪头的入口端连通，在所述动力组件的带动下，所述推杆在所述注射筒内滑动改变所述注射筒的容积，以排出所述注射筒内以及所述吐液枪头内的气体；所述吐液枪头的出口端进入所述第一液体中，并维持所述三通换向阀使所述变容积组件的所述进出液口与所述吐液枪头的入口端连通，在所述动力组件的带动下，所述推杆在所述注射筒内滑动改变所述注射筒的容积，以将所述第一液体吸进所述吐液枪头内；所述三通换向阀使所述变容积组件的所述进出液口与所述吐液枪头的入口端连通，在所述动力组件的带动下，所述推杆在所述注射筒内滑动改变所述注射筒的容积，以将储存在所述吐液枪头内的所述第一液体以均匀的流速排出所述吐液枪头的出口端。上述流体驱动机构及流体驱动方法，利用驱动液体的不可压缩性保证了吐液枪头的出口端在高频率振动时仍能按照设定的流速将第一液体从吐液枪头的出口端排出。本申请提供的流体驱动机构能够精确控制所生成微液滴体积大小。

有鉴于此，本申请提供一种微液滴生成方法，包括以下步骤：S201，提供具有出口端的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体；提供储存有第二液体的微液滴容器，所述微液滴容器具有开口；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体；S202，所述吐液枪头的出口端由所述微液滴容器的开口插入第二液体的液面下；S203，所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下做包含瞬时加速的运动，同时第一液体由所述吐液枪头的出口端排出，排出所述吐液枪头的出口端的第一液体形成附着在所述吐液枪头的出口端的液滴，液滴在所述吐液枪头的出口端的瞬时加速运动过程中脱离所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下形成微液滴。上述微液滴生成方法，所述吐液枪头的出口端瞬时加速时加速度数值较大，附着在所述吐液枪头的出口端的液滴与所述吐液枪头的出口端之间的附着力不足以带动液滴与所述吐液枪头的出口端同步加速，进而附着在所述吐液枪头的出口端的液滴脱离所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下形成微液滴。本申请所提供的微液滴生成方法，所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下做包含瞬时加速的运动以产生微液滴，减小了所述吐液枪头的出口端运动时对第二液体造成的扰动，保证了微液滴生成过程的稳定性。

有鉴于此，本申请提供一种微液滴生成方法，包括以下步骤：S211，提供具有出口端的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体；提供储存有第二液体的微液滴容器，所述微液滴容器具有开口；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体；S212，所述吐液枪头的出口端由所述微液滴容器的开口插入第二液体的液面下；S213，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下做速度大小呈周期变化的运动，在速度大小变化的前半周期与后半周期内，所述吐液枪头的出口端的速度大小均单调变化，同时第一液体由所述吐液枪头的出口端排出，排出所述吐液枪头的出口端的第一液体形成附着在所述吐液枪头的出口端的液滴，液滴在所述吐液枪头的出口端的运动过程中脱离所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下形成微液滴。上述微液滴生成方法，吐液枪头的出口端在第二液体液面下做速度大小呈周期变化的运动，在速度大小变化的前半周期与后半周期内，吐液枪头的出口端的速度大小均单调变化。运动过程中，第二液体对液滴的粘滞力随着吐液枪头的出口端速度大小的周期变化也呈现出周期变化。当吐液枪头的出口端与液滴之间的最大附着力小于第二液体对液滴的粘滞力时，液滴不能与吐液枪头的出口端同步运动，进而附着在所述吐液枪头的出口端的液滴脱离所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下形成微液滴。本申请所提供的微液滴生成方法，所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下做变速周期运动以产生微液滴，减小了所述吐液枪头的出口端运动时对第二液体造成的扰动，保证了微液滴生成过程的稳定性。

有鉴于此，本申请提供一种吐液枪头表面处理方法，用于对吐液枪头进行表面处理，包括以下步骤：S260，对所述吐液枪头进行硅烷化处理；S270，使用焦碳酸二乙酯水溶液处理所述吐液枪头；S280，烘干所述吐液枪头。上述吐液枪头表面处理方法，硅烷化处理降低吐液枪头的表面自由能并将吐液枪头的表面自由能控制在一定区间内，降低了吐液枪头的表面特性对微液滴生成过程的影响。

有鉴于此，本申请提供一种流体驱动机构用于微液滴生成系统，包括壳体、第一变容积组件以及直线电机组件。所述第一变容积组件设置于所述壳体内，所述第一变容积组件包括第一注射筒及第一推杆，所述第一推杆与所述第一注射筒的内壁滑动配合，所述第一注射筒内能够储存第一驱动液体，所述第一注射筒具有进出液口，所述进出液口用于连通储存有第三液体的第一吐液枪头的入口端。所述直线电机组件设置于所述壳体内，所述直线电机组件的输出端与所述第一推杆传动连接，用于驱动所述第一推杆沿所述第一注射筒的延伸方向滑动。一种流体驱动方法，采用所述的流体驱动机构，所述流体驱动方法包括：所述换向阀使所述第一注射筒的所述进出液口与所述储液罐连通，在所述直线电机组件的带动下，所述第一推杆在所述第一注射筒内滑动改变所述第一注射筒的容积，以将所述储液罐内的所述第一驱动液体吸入所述第一注射筒内。所述换向阀使所述第一注射筒的所述进出液口与所述第一吐液枪头的入口端连通，在所述直线电机组件的带动下，所述第一推杆在所述第一注射筒内滑动改变所述第一注射筒的容积，以排出所述第一注射筒内以及所述第一吐液枪头内的气体。所述第一吐液枪头的出口端进入所述第三液体中，并维持所述换向阀使所述第一注射筒的所述进出液口与所述第一吐液枪头的入口端连通，在动力组件的带动下，所述第一推杆在所述第一注射筒内滑动改变所述第一注射筒的容积，以将所述第三液体吸进所述第一吐液枪头内。所述换向阀使所述第一注射筒的所述进出液口与所述第一吐液枪头的入口端连通，在所述直线电机组件的带动下，所述第一推杆在所述第一注射筒内滑动改变所述第一注射筒的容积，以将储存在所述第一吐液枪头内的所述第三液体以设定的流速排出所述第一吐液枪头的出口端。上述流体驱动机构及流体驱动方法，利用第一驱动液体的不可压缩性保证了第一吐液枪头的出口端在高频率振动时仍能按照设定的流速将第三液体从第一吐液枪头的出口端排出。直线电机组件不仅具有较高的运动精度，而且能够便捷的根据排液速度、排液压力等实际工况通过调整电流的大小保证第一推杆按照设定速度滑动或滑动设定距离，进而实现第三液体精确按照设定的流速及流量从第一吐液枪头的出口端排出。本申请提供的流体驱动机构能够精确控制所生成微液滴体积大小。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例提供的数字PCR检测仪的整体结构示意图；图2为本申请一实施例提供的数字PCR检测仪的微液滴生成装置；图3为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端运动时液滴的受力示意图；图4为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端的速度变化示意图；图5为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端运动时微液滴生成过程示意图；图6为本申请另一实施例提供的吐液枪头的出口端运动时液滴的受力示意图；图7为本申请一实施例提供的液滴随吐液枪头的出口端运动时理想情况下粘滞阻力变化示意图；图8为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端两个运动周期生成一个微液滴的过程示意图；图9为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端一个运动周期生成一个微液滴的过程示意图；图10为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端一个运动周期生成两个微液滴的过程示意图；图11为本申请一实施例提供的吐液枪头摆动时微液滴的生成过程示意图；图12为本申请一实施例提供的第二液体的粘度变化时微液滴的生成过程示意图；图13为本申请一实施例提供的更换吐液枪头时微液滴的生成过程示意图；图14为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端在不同的运动轨迹下微液滴的生成过程示意图；图15为本申请另一实施例提供的吐液枪头的出口端速度变化示意图；图16为本申请一实施例提供的吐液枪头的出口端结构示意图；图17为本申请另一实施例提供的吐液枪头的出口端结构示意图；图18为本申请一实施例提供的吐液枪头结构示意图；图19为本申请另一实施例提供的吐液枪头结构示意图；图20为本申请一实施例提供的斜切结构吐液枪头生成微液滴的过程示意图；图21为本申请另一实施例提供的斜切结构吐液枪头生成微液滴的过程示意图；图22为本申请一实施例提供的弯折结构吐液枪头生成微液滴的过程示意图；图23为本申请另一实施例提供的弯折结构吐液枪头生成微液滴的过程示意图；图24为本申请一实施例提供的吐液枪头表面处理方法流程图；图25为本申请另一实施例提供的吐液枪头表面处理方法流程图；图26为本申请一实施例提供的流体控制机构与吐液枪头连接示意图；图27为本申请一实施例提供的流体控制机构结构示意图；图28为本申请一实施例提供的吐液枪头在驱动液体驱动下生成微液滴过程示意图；图29为本申请另一实施例提供的流体控制机构结构示意图；图30为本申请一实施例提供的运动控制机构结构示意图；图31为本申请一实施例提供的闭环控制电机控制原理图；图32为本申请一实施例提供的压电式运动控制机构结构示意图；图33为本申请一实施例提供的电磁-弹性件式运动控制机构结构示意图；图34为本申请另一实施例提供的电磁-弹性件式运动控制机构结构示意图；图35为本申请一实施例提供的电磁-轴承式运动控制机构结构示意图；图36为本申请另一实施例提供的电磁-轴承式运动控制机构结构示意图；图37为本申请再一实施例提供的电磁-轴承式运动控制机构结构示意图；图38为本申请一实施例提供的流体驱动机构整体结构侧视示意图；图39为本申请一实施例提供的流体驱动机构部分结构第一侧视示意图；图40为本申请一实施例提供的流体驱动机构部分结构主视示意图；图41为本申请一实施例提供的流体驱动机构部分结构后视示意图；图42为本申请一实施例提供的流体驱动机构部分结构第二侧视示意图；图43为本申请一实施例提供的流体驱动机构装配爆炸示意图；图44为本申请一实施例提供的音圈电机、连接板以及第一变容积组件结构装配爆炸示意图；图45为本申请一实施例提供的音圈电机与连接板结构装配爆炸示意图；图46为本申请一实施例提供的一体成型的骨架与连接板第一侧视示意图；图47为本申请一实施例提供的一体成型的骨架与连接板第二侧视示意图；图48为本申请一实施例提供的换向阀结构侧视示意图；图49为本申请一实施例提供的换向阀主视剖面结构示意图；图50为本申请一实施例提供的流体驱动方法过程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参见图1，在一个实施例中，本申请提供一种数字PCR检测仪1，所述数字PCR检测仪1包括：微液滴生成装置10、温控装置20、荧光信号检测装置30、定量分析装置40以及控制器50。所述微液滴生成装置10用以将核酸扩增反应液微滴化，形成多个微液滴。所述温控装置20与所述微液滴生成装置10通过轨道连接，用以将所述多个微液滴转移至所述温控装置20，进行温度循环，实现核酸扩增。所述荧光信号检测装置30与所述温控装置20相对设置，用以对核酸扩增后的所述多个微液滴进行拍照检测。所述定量分析装置40与所述荧光信号检测装置30通过数据线连接，用以实现所述多个微液滴荧光信息的传输，进行定量分析。所述控制器50分别与所述微液滴生成装置10、所述温控装置20、荧光信号检测装置30以及定量分析装置40连接，用以控制所述微液滴生成装置10、所述温控装置20、荧光信号检测装置30以及定量分析装置40。

所述数字PCR检测仪1可以将所述微液滴生成装置10、所述温控装置20、所述荧光信号检测装置30以及所述定量分析装置40集成化，从而使得操作人员可以实现自动化操作。所述数字PCR检测仪1具有较高的工作效率。

所述数字PCR检测仪1在工作时，所述微液滴生成装置10可以将所述待测核酸扩增反应液进行微滴化，从而形成多个微液滴。所述温控装置20可以对所述多个微液滴进行核酸扩增。所述荧光信号检测装置30实时拍测所述多个微液滴的荧光变化图片。通过所述多个微液滴的荧光变化图片，可以获取所述多个微液滴的荧光变化曲线。根据所述荧光变化曲线，可以获取所述多个微液滴的Ct值，并通过Ct值与起始拷贝数的关系对初始DNA的浓度进行定量分析。其中，Ct值是指每个微液滴的荧光信号达到设定的阈值时所经历的循环数。

所述温控装置20对所述多个微液滴进行核酸扩增反应，并通过所述荧光信号检测装置30采集核酸扩增反应后的所述多个微液滴的产物信号，如荧光、紫外吸收、浊度等信号。利用所述多个扩增与非扩增微液滴在组成上的差异，对获得目标序列扩增的液滴数量进行分析，最终实现对核酸分子的定量分析。通过实时监测所述多个微液滴的荧光变化图片，检测结果具有直接性，可以解决所述多个微液滴中的假阳性和假阴性的问题。

所述数字PCR检测仪1将所述微液滴生成装置10、所述温控装置20、所述荧光信号检测装置30以及所述定量分析装置40集成化，使得所述操作人员可以实现自动化操作，不进提高了工作效率，还具有反应快速、重复性好、灵敏度高、特异性强和结果清晰的优点。

目前医学临床检验、纳米材料制备、食品及环境检测、生化分析等应用领域都对微量液体精确操作具有广泛需求。微量液体操作的核心技术之一是把微升量级的液体进一步分割为纳升甚至皮升体积的液滴，作为微反应体系。微反应体系生成的一个主要技术分支是乳化微液滴生成。

近些年来，在文献中报道了多种微液滴生成技术，如膜乳化法、喷雾乳化法、微流控芯片法和吐液枪头注射/喷射法。然而，通过吐液枪头生成乳化微液滴的方法在实际应用中都各存在一定的缺点。有的方法利用微量液体在气液相界面变换时的界面能和流体剪切力，克服液体在吐液枪头出口的表面张力和附着力，使流出吐液枪头管口的液滴能顺利地脱离吐液枪头，并在不相溶液体中形成大小可控的液滴。但是这种方法需要吐液枪头在液面上下切割运动，还需要对吐液枪头相对于液面的起始和终点位置进行高精度的定位，在工程实现上难度很大。上述方法在吐液枪头反复快速进出液相的过程中，液相的表面易形成不稳定的驻波，限制了微液滴的生成速率。还有的方法通过吐液枪头在液体里的圆周或者螺旋匀速运动产生的剪切力切断注入的不相溶液体而形成液滴。但是，这种方法由于吐液枪头产生液滴的大小受到各种系统因素变化的影响较大(比如液体的粘稠度、环境的温度、运动速度、运动轨迹等)，从而产生误差。并且，这一误差会随着产生液滴的数量增多而积累，因而大批量液滴生成的体积大小均一性的控制难度很大。

基于此，有必要针对传统的微液滴生成方法与装置在生成微液滴的过程中存在的微液滴生成速率较慢、生成微液滴体积大小均一性难以控制的问题，提供一种微液滴快速生成且体积大小均一性高的微液滴生成方法及装置。

请参见图2，在一个实施例中，所述微液滴生成装置10包括吐液枪头110、流体驱动机构120、运动控制机构130以及第一控制器170。所述吐液枪头110具有出口端及入口端，并用于储存第一液体。微液滴生成装置10可以与微液滴容器配合使用。所述微液滴容器中储存有第二液体，所述吐液枪头110的出口端插入所述第二液体的液面下。

所述第一液体与所述第二液体之间互不相溶或具有界面反应。第一液体和第二液体可以为任意不互溶的两种液体，在本申请的一个实施例中，所述第一液体为水溶液，所述第二液体为与水不互溶的油性液体，如矿物油(包括正十四烷等)、植物油、硅油和全氟烷烃油等，生成的液滴为水溶液液滴。或者，所述第一液体为矿物油，如十四烷和正己烷等有机相，所述第二液体为与矿物油不互溶的全氟烷烃油。所述第一液体和第二液体可以为不互溶的双水相，在本申请的另一个实施例中，所述第一液体为水溶液，所述第二液体为与水不互溶的水性液体，如第一液体为右旋糖酐溶液，第二液体为聚乙二醇(PEG)水溶液，生成的液滴为右旋糖酐溶液液滴。

所述第一液体和第二液体也可以为具有界面反应的两种液体，在本申请的一个实施例中，所述第一液体为海藻酸纳水溶液，所述第二液体为氧化钙水溶液，如质量浓度为1％的氧化钙水溶液，两者存在界面反应，生成的液滴为海藻酸钙凝胶微球。本申请还可以通过更换吐液枪头或吐液枪头内流出第一液体的组分，顺次在开口容器中形成多个不同组分和体积的液滴，既可以用于实现大批量的微体积高通量筛选，也可以实现多步骤的超微量生化反应和检测，具有广阔的应用前景。

所述流体驱动机构120与所述吐液枪头110的入口端连接，用于将储存在所述吐液枪头110内部的所述第一液体从所述吐液枪头110的出口端排出。所述运动控制机构130用于控制所述吐液枪头110的出口端与所述第二液体之间产生设定轨迹或设定速度或设定加速度的相对运动，以使排出所述吐液枪头110的出口端的第一液体克服表面张力及所述吐液枪头110对其的附着力形成微液滴。所述第一控制器170分别与所述流体驱动机构120以及所述运动控制机构130连接，用以控制所述流体驱动机构120以及所述运动控制机构130协调工作。

有文献报道了微液滴生成技术，如膜乳化法、喷雾乳化法、微流控芯片法、吐液枪头注射/喷射法等。其中，吐液枪头注射/喷射法作为最新的微液滴生成技术，在微液滴的生成方面及耗材成本控制方面均具有良好的应用前景。传统的吐液枪头注射/喷射法需要吐液枪头在液面上下切割运动以生成微液滴。但这种方法会在液面形成不稳定的驻波，微液滴的生成过程不稳定。

基于此，有必要针对传统的吐液枪头注射/喷射法存在的微液滴生成过程不稳定的问题，提供一种微液滴生成过程稳定的微液滴生成方法。

如图3所示，在本申请一实施例中，在运动控制机构130的带动下，吐液枪头110的出口端112可以在第二液体液面下做包含瞬时加速的运动，加速度大小为a ₁。第一液体从吐液枪头110的出口端112排出后形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195。液滴195在吐液枪头110的出口端112瞬时加速的瞬间脱离吐液枪头110的出口端112形成微液滴。微液滴在脱离吐液枪头110的出口端112之前的所受到的作用力分别为重力G、第二液体的浮力f ₁、第二液体的粘滞阻力f ₂以及吐液枪头110的出口端112与液滴195之间的最大附着力f ₃。微液滴在脱离吐液枪头110的出口端112之前的质量为m、加速度大小为a ₂。根据牛顿第二运动定律，得出

吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃与吐液枪头110的表面自由能、液滴195的表面张力以及吐液枪头110的几何尺寸有关。吐液枪头110的出口端112做瞬时加速运动时，吐液枪头110的出口端112对液滴195附着力的方向与加速度的方向相同。将附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195简化为球状。由斯托克斯(Stokes)公式可知，液滴195在第二液体中运动时所受到的粘滞阻力f ₂＝6πηrv，其中η为第二液体的粘滞系数，r为液滴195的半径，v为液滴195的运动速度。在吐液枪头110的出口端112做瞬时加速之前液滴195的速度为零，因此液滴195在吐液枪头110的出口端112瞬时加速的瞬间在第二液体中受到的粘滞阻力f ₂为零或极小。在微液滴生成的过程中，一般液滴195的直径范围在皮升至微升的数量级，且液滴195的重力G和第二液体的浮力f ₁方向相反，因此液滴195的重力G与第二液体的浮力f ₁的矢量和约为零。由于粘滞阻力f ₂为零或极小，以及重力G与浮力f ₁的矢量和约为零，所以

由牛顿第二运动定律可知，吐液枪头110的出口端112做瞬时加速运动时，液滴195在第二液体中能达到的最大加速度为a ₂≈f ₃/m，其中m为液滴195的质量。当液滴195的加速度a ₂小于吐液枪头110的出口端112的加速度a ₁时，液滴195从吐液枪头110的出口端112掉落形成微液滴。因此，液滴195脱离吐液枪头110的出口端112(即生成一个微液滴)的条件近似为：a ₂≈(f ₃/m)＜a ₁。

运动控制机构130能够精确控制吐液枪头110的出口端112瞬时加速度的大小。因此，通过控制吐液枪头110的出口端112每次瞬时加速度的值均较大，吐液枪头110的出口端112做瞬时加速运动能够有效的生成液滴195。

基于此，本申请还提供一种微液滴生成方法，包括以下步骤：

S201，提供具有出口端112的吐液枪头110，吐液枪头110内储存有第一液体；提供储存有第二液体的微液滴容器，微液滴容器具有开口，其中第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体；

S202，吐液枪头110的出口端112由微液滴容器的开口插入第二液体的液面下；

S203，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下做包含瞬时加速的运动，同时第一液体由吐液枪头110的出口端112排出，排出吐液枪头110的出口端112的第一液体形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195，液滴195在吐液枪头110的出口端112的瞬时加速运动过程中脱离吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下形成微液滴。

上述微液滴生成方法中，由于所述吐液枪头110的出口端112瞬时加速时加速度数值较大，附着在所述吐液枪头110的出口端112的液滴195与所述吐液枪头110的出口端112之间的附着力不足以带动液滴195与所述吐液枪头110的出口端112同步加速，从而使得附着在所述吐液枪头110的出口端112的液滴195脱离所述吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下形成微液滴。本申请所提供的微液滴生成方法，所述吐液枪头110的出口端112在第二液体的液面下做瞬时加速运动时产生微液滴，减小了所述吐液枪头110的出口端112运动时对第二液体造成的扰动，保证了微液滴生成过程的稳定性。

可选的，在步骤S203中，第一液体由吐液枪头110的出口端112排出的方式可以为连续排出或非连续排出。具体的排出方式，可根据实际工况进行相应的设计。在本实施例中，在步骤S203中，第一液体由吐液枪头110的出口端112连续排出，以充分利用吐液枪头110的出口端112的每一次瞬时加速生成微液滴。在一个实施例中，在步骤S203中，第一液体由吐液枪头110的出口端112以恒定的流速排出，意即在相等的时间间隔内，排出吐液枪头110的出口端112的第一液体体积总是相等的。第一液体由吐液枪头110的出口端112以恒定的流速排出，有利于通过控制吐液枪头110的出口端112的运动实现微液滴生成的控制。

在本申请一实施例中，步骤S203中，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下做包含瞬时加速的周期运动。吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下做周期运动，意即吐液枪头110的出口端112的位移、速度及加速度均呈现出周期性的变化。吐液枪头110的出口端112做包含瞬时加速运动的周期运动，配合第一液体由吐液枪头110的出口端112以恒定的流速排出，实现了微液滴的等时间间隔生成。或者第一液体排出吐液枪头110的出口端112的流速是变化的，但在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内，第一液体排出吐液枪头110的出口端112的体积保持相同。以此保证每次吐液枪头110的出口端112瞬时加速前液滴195的体积是相同的，以生成体积大小一致的微液滴。

在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的表面自由能、吐液枪头110的几何尺寸及液滴195的表面张力作为影响吐液枪头110的出口端112与液滴195之间最大附着力f ₃的两个因素是确定的。因此，在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃是固定的。在流体驱动机构120的带动下，第一液体能够实现以均匀的流速连续排出吐液枪头110的出口端112。运动控制机构130能够精确控制吐液枪头110的出口端112做瞬时加速度a ₁运动的时刻及瞬时加速度a ₁的大小。流体驱动机构120与运动控制机构130相互配合能够容易的实现当液滴195的体积达到固定值的瞬间，驱动吐液枪头110的出口端112产生加速度为a ₁的瞬时加速度，以生成体积大小一致的微液滴。如果流体驱动机构120控制第一液体均匀、连续的排出吐液枪头110的出口端112，只需运动控制机构130驱动吐液枪头110的出口端112产生等时间间隔的瞬时加速运动，即可生成体积大小一致的微液滴。

当使用多个吐液枪头110同时或者顺次生成微液滴时，吐液枪头110的表面自由能及吐液枪头110的几何尺寸作为影响吐液枪头110的出口端112与液滴195之间最大附着力f ₃的两个因素是变化的。但批量加工能够控制吐液枪头110的表面自由能及吐液枪头110的几何尺寸在一定的区间内变化。液滴195的表面张力作为影响吐液枪头110的出口端112与液滴195之间最大附着力f ₃的另一个因素也只是在很小的范围内变化。因此，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃只在很小的区间内波动。流体驱动机构120能够驱动第一液体以均匀的流速连续排出吐液枪头110的出口端112。运动控制机构130能够精确控制吐液枪头110的出口端112做瞬时加速度a ₁运动的时刻及瞬时加速度a ₁的大小。流体驱动机构120与运动控制机构130相互配合能够容易的实现当液滴195的体积达到固定值的瞬间，驱动吐液枪头110的出口端112产生加速度为a ₁的瞬时加速度，以生成体积大小一致的微液滴。如果流体驱动机构120控制第一液体均匀、连续的排出吐液枪头110的出口端112，只需运动控制机构130驱动吐液枪头110的出口端112产生等时间间隔的瞬时加速运动，即可生成体积大小一致的微液滴。

流体驱动机构120在将第一液体匀速排出吐液枪头110的出口端112的同时，配合运动控制机构130在液滴195的体积达到设定值的瞬间做加速度值较大的瞬时加速运动。本申请提供的微液滴生成方法不仅保证了使用同一根吐液枪头110生成体积大小均一的液滴195，同时能够保证多根吐液枪头110同时或者顺次生成的微液滴体积大小的均一性。本实施例提供的微液滴生成方法在保证微液滴体积大小均一性的同时，可通过多根吐液枪头110同时生成微液滴提高微液滴的生成效率。

进一步的，在运动控制机构130的控制下，吐液枪头110的出口端112在一个周期性运动内包括多次瞬时加速运动，多次瞬时加速运动的加速度大小相同，且多次瞬时加速运动的时刻均分吐液枪头110的出口端112的一个运动周期。吐液枪头110的出口端112在一个周期性运动内包括多次瞬时加速运动有助于在吐液枪头110的出口端112在一个运动周期内生成多个微液滴。可选的，步骤S203中，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下的运动轨迹包括直线段、圆弧段、多边形等多种轨迹中的一种或多种的组合。作为一个可实现的方式，当吐液枪头110的出口端112在一个周期性运动内包括两次瞬时加速运动时，吐液枪头110的运动轨迹为直线或者圆弧。当吐液枪头110的出口端112在一个周期性运动内包括两次以上的瞬时加速运动时，吐液枪头110的出口端112在第二液体内做轨迹为正多边形，包括正三角形、正方形、正五边形、正六边形等。

作为一种可实现的方式，在步骤S203中，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下的周期运动过程中，吐液枪头110的出口端112的速度大小呈矩形波变化。吐液枪头110的出口端112的速度大小呈矩形波变化，加速阶段结束以后即进入匀速阶段，有利于运动控制机构130实现对吐液枪头110的出口端112的运动状态的精确控制。可选的，表示吐液枪头110的出口端112运动速度大小变化的矩形波的高位时间和低位时间可以是相等的也可以是相异的。进一步，在步骤S203中，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下的周期运动过程中，吐液枪头110的出口端112的速度大小呈方波变化。表示吐液枪头110的出口端112运动速度大小变化的矩形波的高位时间和低位时间是相等的。表示吐液枪头110的出口端112运动速度大小变化的矩形波处于低位时，吐液枪头110的出口端112的速度为零或具有相对于高位时反方向的速度。如图4所示，更进一步的，所述吐液枪头110的出口端112周期运动的前半周期与后半周期内，所述吐液枪头110的出口端112的速度大小相同，方向相反。在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内包含两次方向相反的瞬时加速运动。

在本实施例中，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下的运动轨迹是直线段，吐液枪头110的出口端112从直线段的一个端点做瞬时加速运动，从直线段的另一个端点做反方向的瞬时加速运动。两次瞬时加速运动的的加速度大小均为a ₁。在其他的实施例中，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下的运动轨迹是圆弧段或者多边形。进一步，步骤S203中，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下周期运动的频率介于0.1赫兹至200赫兹之间，在工程上容易实现。

如图4及图5所示，在本申请一个具体的实施例中，流体驱动机构120控制第一液体以恒定的流速排出吐液枪头110的出口端112。运动控制机构130控制吐液枪头110的输出端做运动轨迹为直线、速度呈方波变化的周期运动。当吐液枪头110的出口端112的速度方向发生改变时，吐液枪头110的出口端112的瞬时加速度达到最大值。附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195也在吐液枪头110的出口端112的瞬时加速度达到最大值时脱离吐液枪头110的出口端112而形成微液滴199。由于第一液体是以恒定流速排出吐液枪头110的出口端112，当液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落时，新的液滴195进入生成状态。当吐液枪头110的出口端112再次反向加速时，新生成的液滴195也从吐液枪头110的出口端112掉落形成新的微液滴199。

本实施例中，吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内可生成两个微液滴199，且方波在工程上较易实现。在其他的实施例中，吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内生成一个微液滴199。可选的，在实施例中吐液枪头110的出口端112在第二液体699中沿任意方向做轨迹为直线的方波运动，包括：在与吐液枪头110的延伸方向垂直的平面内做轨迹为直线的方波运动、在与吐液枪头110的延伸方向成任意角度的平面内做轨迹为直线的方波运动、沿吐液枪头110的延伸方向做轨迹为直线的方波运动等。在本申请的其他实施例中，吐液枪头110的出口端112的运动轨迹为圆弧段或多边形时，吐液枪头110的出口端112在第二液体699中沿任意方向做轨迹为直线的方波运动，包括：在与吐液枪头110的延伸方向垂直的平面内做轨迹为直线的方波运动、在与吐液枪头110的延伸方向成任意角度的平面内做轨迹为直线的方波运动、沿吐液枪头110的延伸方向做轨迹为直线的方波运动等。

在本申请另一实施例中，在运动控制机构130的带动下，吐液枪头110的出口端112在第二液体液面下做速度大小呈周期变化的运动，在速度大小变化的前半周期与后半周期内，吐液枪头110的出口端112的速度大小均单调变化。单调变化指，在速度大小变化的前半周期或后半周期内，吐液枪头110的出口端112的在后时刻的速度值总是大于等于或者小于等于在前时刻的速度值。例如，在速度大小变化的前半周期内，吐液枪头110的出口端112的速度大小持续增加或部分段持续增加而部分段不变。相应的，在速度大小变化的后半周期内，吐液枪头110的出口端112的速度大小持续减小或部分段持续减小而部分段不变。第一液体从吐液枪头110的出口端112排出后形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195。液滴195在吐液枪头110的出口端112运动速度达到一定大小时脱离吐液枪头110的出口端112形成微液滴199。如图6所示，微液滴199在脱离吐液枪头110的出口端112之前的所受到的作用力分别为重力G、第二液体699的浮力f ₁、第二液体699的粘滞阻力f ₂以及吐液枪头110的出口端112与液滴195之间的最大附着力f ₃。微液滴199在脱离吐液枪头110的出口端112之前的质量为m、速度为v、加速度为a ₂。液滴195在第二液体699的运动过程中受粘滞力f ₂、重力G、浮力f ₁及附着力f ₃的共同作用，即

自由能、液滴195的表面张力以及吐液枪头110的几何尺寸有关。将附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195简化为球状。由斯托克斯(Stokes)公式可知，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂＝6πηrv，其中η为第二液体699的粘滞系数，r为液滴195的半径，v为液滴195的运动速度。在微液滴199生成的过程中，一般液滴195的直径范围在皮升至微升的数量级，而第二液体699的粘滞系数一般比较大。故，一般有

且

因此，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做变速周期运动过程中，液滴195脱离吐液枪头110的出口端112(即生成一个微液滴199)的

S211，提供具有出口端112的吐液枪头110，吐液枪头110内储存有第一液体；提供储存有第二液体699的微液滴容器60，微液滴容器60具有开口；第一液体与第二液体699为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体；

S212，吐液枪头110的出口端112由微液滴容器60的开口插入第二液体699的液面下；

S213，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做速度大小呈周期变化的运动，在速度大小变化的前半周期与后半周期内，吐液枪头110的出口端112的速度大小均单调变化，同时第一液体由吐液枪头110的出口端112匀速排出，排出吐液枪头110的出口端112的第一液体形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195，液滴195在吐液枪头110的出口端112的运动过程中脱离吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下形成微液滴199。

上述微液滴生成方法，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做速度大小呈周期变化的运动，在速度大小变化的前半周期与后半周期内，吐液枪头110的出口端112的速度大小均单调变化。运动过程中，第二液体699对液滴195的粘滞力f ₂随着吐液枪头110的出口端112速度大小的周期变化也呈现出周期变化。当吐液枪头110的出口端112与液滴195之间的最大附着力f ₃小于第二液体699对液滴195的粘滞力f ₂时，液滴195不能与吐液枪头110的出口端112同步运动，进而附着在所述吐液枪头110的出口端112的液滴195脱离所述吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下形成微液滴199。本申请所提供的微液滴生成方法，所述吐液枪头110的出口端112在第二液体699的液面下做变速周期运动以产生微液滴199，减小了所述吐液枪头110的出口端112运动时对第二液体699造成的扰动，保证了微液滴199生成过程的稳定性。

在本实施例中，在步骤S213中，第一液体由吐液枪头110的出口端112连续排出。进一步，在步骤S213中，第一液体由吐液枪头110的出口端112以恒定的流速排出，意即在相等的时间间隔内，排出吐液枪头110的出口端112的第一液体体积总是相等的。第一液体由吐液枪头110的出口端112以恒定的流速排出，有利于通过控制吐液枪头110的出口端112的周期性运动实现生成体积大小一致的微液滴199。

影响液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂的因素中，液滴195的运动速度v比较容易控制。在脱离吐液枪头110的出口端112而形成微液滴199之前，液滴195与吐液枪头110的出口端112保持同步运动。因此，液滴195的运动速度v可以通过控制吐液枪头110的出口端112的运动速度实现精确控制。控制第一液体以均匀的流速排出吐液枪头110的出口端112，液滴195半径的大小r在固定的时间间隔内也呈现出周期性的变化。影响液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂的因素中，第二液体699的粘滞系数η会在使用过程中在一定范围内变化，但第二液体699的粘滞系数η的变化范围很小。

在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的表面自由能、吐液枪头110的几何尺寸及液滴195的表面张力作为影响吐液枪头110的出口端112与液滴195之间最大附着力f ₃的两个因素是确定的。因此，在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃是固定的。当使用多个吐液枪头110同时或者顺次生成微液滴199时，吐液枪头110的表面自由能及吐液枪头110的几何尺寸作为影响吐液枪头110的出口端112与液滴195之间最大附着力f ₃的两个因素是变化的。但批量加工能够控制吐液枪头110的表面自由能及吐液枪头110的几何尺寸在一定的区间内变化。液滴195的表面张力作为影响吐液枪头110的出口端112与液滴195之间最大附着力f ₃的另一个因素也只是在很小的范围内变化。吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃只在很小的区间内波动。

因此，只需控制液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂大于吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃的区间值即可。由于在同一批次生成微液滴199的过程中，液滴195半径的大小r应是固定的。一旦实验参数确定，液滴195半径的大小r也就随之确定。吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下的运动速度是变化的。当吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下的运动速度满足v＞f ₃/6πηr时，液滴195从吐液枪头110的出口端112脱离形成微液滴199。

吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做速度大小周期变化的运动。控制第一液体以均匀的流速从吐液枪头110的出口端112排出，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积也是均匀增大的。将第一个微液滴199从吐液枪头110的出口端112掉落时，微液滴199的半径称为临界半径，微液滴199的速度成为临界速度。调整吐液枪头110的出口端112的运动周期及第一液体排出吐液枪头110的出口端112的流速，以使经过相同的时间间隔(吐液枪头110的出口端112运动周期的倍数)后，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195同时达到临界半径及临界速度，新的微液滴199形成。由于第一液体是以均匀的流速排出吐液枪头110的出口端112，所生成的微液滴199的体积大小相同。

作为一种可实现的形式，在步骤S213中，在一个速度大小变化周期内，吐液枪头110的出口端112的速度大小以中间时刻点为中点呈中心对称。进一步，在步骤S213中，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下的加速度、速度及运动轨迹均呈周期性变化。更进一步，在步骤S213中，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下的速度大小呈余弦曲线变化。

可选的，在步骤S213中，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下的运动轨迹包括直线段、圆弧段、多边形等多种轨迹中的一种或多种的组合。在步骤S213中，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下周期运动的频率介于0.1赫兹与200赫兹之间，在工程上容易实现。

以吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做轨迹为圆弧、速度呈余弦变化的周期运动为例，此时吐液枪头110的出口端112实际上做摆动运动，运动位移可以用正弦曲线表示，如图7中曲线a所示。在流体控制机构的驱动下，第一液体以均匀的流速从吐液枪头110的出口端112排出。假设液滴195不脱离吐液枪头110的出口端112。通过计算，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f _粘随时间变化如图7中曲线b所示。第一液体以均匀的流速从吐液枪头110的出口端112排出的初始阶段，随着液滴195体积的增大，液滴195的半径r也明显增大。随着液滴195半径r的不断增大，液滴195体积的匀速增大只能引起液滴195半径r的缓慢增大。因此，吐液枪头110的出口端112的前几个摆动周期内，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂的最大值迅速增加，而后逐渐趋于缓慢增加。如图7所示，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂也呈现出与吐液枪头110的出口端112的周期运动相似的周期性，即液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂随吐液枪头110的出口端112的速度变化而变化。在实际工况中，当液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂增大并大于吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃时，液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落形成微液滴199。

在本申请一实施例中，如图8所示，控制吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化的摆动。在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃是固定的。随着附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r不断增大，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂也不断增大。液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂大于吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃的瞬间，液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落形成微液滴199，图8中为液滴Ⅰ。进入下一轮微液滴199的生成循环中。

在本实施例中，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃＝1.8×10 ^-4N，吐液枪头110的出口端112的摆动频率是50赫兹。在吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动的第二个周期末尾生成第一个微液滴199，图8中为液滴I。在生成第二个微液滴199的初始阶段，虽然吐液枪头110的出口端112的运动速度有所减小，但由于附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r增加较快，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂并没有立刻下降反而呈现出小范围的增加。此后，液滴195半径r缓慢增加，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂主要随吐液枪头110的出口端112的运动速度变化而变化。

当控制第一液体以均匀流速排出吐液枪头110的出口端112时，吐液枪头110的出口端112在生成上一个微液滴199后的两个运动周期的时刻又生成与上一个微液滴199等体积的新的液滴195，图8中为液滴II。且此时吐液枪头110的出口端112的运动速度也与两个运动周期之前相同。与上一个微液滴199等体积的新的液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落。第一液体的匀速排出及吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动共同保证了生成微液滴199的体积大小均一性。

在本申请一实施例中，如图9所示，控制吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化的摆动。在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃是固定的。随着附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r不断增大，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂也不断增大。液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂大于吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃的瞬间，液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落形成微液滴199。进入下一轮微液滴199的生成循环中。

在本实施例中，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃＝1.5×10 ^-4N，吐液枪头110的出口端112的摆动频率是50赫兹。在吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动的第一个周期末尾生成第一个微液滴199，图9中为液滴I。在生成第二个微液滴199的初始阶段，虽然吐液枪头110的出口端112的运动速度有所减小，但由于附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r增加较快，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂并没有立刻下降反而呈现出小范围的增加。此后，液滴195半径r缓慢增加，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂主要随吐液枪头110的出口端112的运动速度变化而变化。

当控制第一液体以均匀流速排出吐液枪头110的出口端112时，吐液枪头110的出口端112在生成上一个微液滴199后的一个运动周期的时刻又生成与上一个微液滴199等体积的新的液滴195，且此时吐液枪头110的出口端112的运动速度也与一个运动周期之前相同。与上一个微液滴199等体积的新的液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落，图9中为液滴II。如此循环，生成液滴III、液滴IV等。第一液体的匀速排出及吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动共同保证了生成微液滴199的体积大小均一性。

在本申请一实施例中，如图10及图11所示，控制吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化的摆动。在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃是固定的。随着附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r不断增大，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂也不断增大。液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂大于吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃的瞬间，液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落形成微液滴199，图10中为液滴I。进入下一轮微液滴199的生成循环中。

在本实施例中，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃＝1.0×10 ^-4N，吐液枪头110的出口端112的摆动频率是50赫兹。在吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动的前半周期的加速阶段生成第一个微液滴199，图10中为液滴I。在生成第二个微液滴199的初始阶段，当吐液枪头110的出口端112的运动速度有所减小，但由于附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r增加较快，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂并没有立刻下降反而呈现出小范围的增加。此后，液滴195半径r缓慢增加，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂主要随吐液枪头110的出口端112的运动速度变化而变化。

控制第一液体以均匀流速排出吐液枪头110的出口端112。吐液枪头110的出口端112在做位移呈正弦变化的摆动运动的后半周期加速阶段生成第二个微液滴199，图10中为液滴II。此后进入稳定生成微液滴199的阶段。吐液枪头110的出口端112生成第二个微液滴199后的半个运动周期的时刻又生成与第二个微液滴199等体积的新的液滴195，且此时吐液枪头110的出口端112的运动速度也与半个运动周期之前相同。与第二个微液滴199等体积的新的液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落，如此循环，生成图10中所示的液滴III、液滴IV、液滴V等。第一液体的匀速排出及吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动共同保证了生成微液滴199的体积大小均一性。

由上述可知，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195脱离吐液枪头110的出口端112(即生成一个微液滴199)的条件近似为：

在控制第一液体以均匀流速排出吐液枪头110的出口端112的情况下，所生成的微液滴199的体积大小均一的条件是：微液滴199等时间间隔的从吐液枪头110的出口端112脱落。

影响吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃的因素包括：吐液枪头110的表面自由能、几何尺寸及第一液体的表面张力。在不更换吐液枪头110及第一液体的情况下，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃是固定的。影响液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂的因素包括：第二液体699的粘滞系数η、液滴195的半径r及液滴195的运动速度v。第一液体匀速排出吐液枪头110的出口端112时，液滴195的半径r由微液滴199生成的间隔时间决定。液滴195在脱离吐液枪头110的出口端112之前与吐液枪头110的出口端112同步运动，可通过运动控制机构130实现精确控制吐液枪头110的出口端112的运动速度。第二液体699的粘滞系数η在液滴195的生成过程中会在一定范围内变化，但第二液体699的粘滞系数η的变化范围很小。如图12所示，曲线a表示吐液枪头110的出口端112的位移变化，曲线b和曲线c为当第二液体699的粘滞系数η在很小的范围内变化时微液滴199的生成过程曲线。当第二液体699的粘滞系数η在很小的范围内变化时，只会在很小范围内改变微液滴199的生成时刻。而不会改变微液滴199的生成时间间隔。如图12所示，曲线b和曲线c所表示的微液滴199的生成时间间隔均为半个周期t/2，保证了所生成微液滴199的体积大小均一性。

如图13所示，在更换吐液枪头110时，或温度变化等引起第一液体的表面张力发生变化时，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃难以精确控制，因此如果生成的微液滴199体积对f ₃在一定范围内变化不敏感，那么对生成均一尺寸的微液滴199具有重要意义。图13中，曲线a表示吐液枪头110的出口端112的位移变化，曲线b 和曲线c为当更换吐液枪头110的情况下微液滴199的生成过程曲线。更换吐液枪头110后，吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃在一定范围内波动会导致液滴195脱落时吐液枪头110的出口端112对应不同的速度。但是当微液滴199的生成达到稳定状态后，液滴195脱落时吐液枪头110的出口端112的速度在每个摆动周期内都是固定的，如图13所示，曲线b和曲线c所表示的微液滴199的生成时间间隔均为半个周期t/2。因此能够保证微液滴199生成的间隔时间是固定的。当第一液体排出吐液枪头110的出口端112的流速固定时，生成的微液滴199的体积是均一的。同时调整第一液体排出吐液枪头110的出口端112的流速及吐液枪头110的出口端112在第二液体699内的摆动频率，即可同时控制均一体积微液滴199的体积大小及生成速率。

上述实施例中吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的周期运动时，对附着力的最大值f ₃及粘滞阻力f ₂的变化具有一定的容忍性，即附着力的最大值f ₃或粘滞阻力f ₂在一定范围内变化时，仍然能够生成体积大小均一的微液滴199。当吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的周期运动时，保证生成体积大小均一的微液滴199的前提下，能够容忍的附着力的最大值f ₃的变化范围称为平台期。平台期的存在对于吐液枪头110的加工及微液滴199生成温度的控制具有重要的意义。平台期的存在允许在一定程度内降低吐液枪头110的加工精度要求，即使同批加工的吐液枪头110之间的表面自由能之间存在差异，也能够生成体积大小均一的微液滴199。同理，平台期的存在也允许在一定程度内降低微液滴199生成过程的温度控制要求。

平台期的存在允许在一定程度内降低吐液枪头110的加工精度要求或微液滴199生成过程的温度控制要求，进一步降低了微液滴199生成过程中的耗材成本及控制成本。上述实施例中吐液枪头110的出口端112的每个运动周期内生成两个微液滴199，容易理解的是，只要吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的周期运动，当吐液枪头110的出口端112的每一个运动周期内生成一个微液滴199或者每两个运动周期内生成一个微液滴199时，仍然对附着力的最大值f ₃及粘滞阻力f ₂的变化具有一定的容忍性，也都存在平台期。

由于微液滴199的生成几乎不受微液滴199的重力及惯性力的影响。因此生成微液滴199时，吐液枪头110的出口端112在第二液体699内可沿任意方向做位移呈正弦变化的周期运动。吐液枪头110的出口端112的运动轨迹是弧线、直线或者其他形状的轨迹。

如图14中的(1)所示，在本申请一实施例中，吐液枪头110倾斜插入第二液体699内，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下摆动生成微液滴199。作为一种可实现的方式，如图14中的(2)所示，吐液枪头110的出口端112在第二液体699内做轨迹为水平直线、位移呈正弦变化的周期运动以生成微液滴199。作为另一种可实现的方式，如图14中的(3)所示，吐液枪头110的出口端112在第二液体699做轨迹为竖直直线、位移呈正弦变化的周期运动以生成微液滴199。

如图15所示，在本申请另一实施例中，在步骤S213中，速度大小变化的一个周期内，吐液枪头110的出口端112在前半周期与后半周期均是匀变速运动。进一步，在步骤S213 中，吐液枪头110的出口端112在前半周期与后半周期的加速度大小相等。控制第一液体以均匀流速排出吐液枪头110的出口端112。随着第一液体的连续排出，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195在运动过程中受到的粘滞阻力f ₂也不断增大。当粘滞阻力f ₂大于液滴195与吐液枪头110之间附着力的最大值f ₃时，液滴195从吐液枪头110脱离形成微液滴199。随后进入下一个微液滴199的生成过程中。控制吐液枪头110的出口端112的运动频率及运动速度与第一液体的流速相适配，以保证生成微液滴199的体积均一性。

传统的吐液枪头一般呈直管状。上述直管状的吐液枪头沿自身的延伸方向靠近出口端的一端快速运动时，会打破已经生成的微液滴。为了保持生成的微液滴的完整性，须要降低吐液枪头的振动频率，从而导致微液滴的生成速率降低。

基于此，有必要针对传统的吐液枪头不能兼顾所生成微液滴的完整性及微液滴的生成速率的问题，提供一种能兼顾所生成微液滴的完整性及微液滴的生成速率的吐液枪头。

本申请一实施例，提供一种用于生成微液滴199的吐液枪头110，其包括具有中空腔体的针梗113及设置于针梗113一端的出口端112。吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角小于等于90°。在吐液枪头110沿管道主体的延伸方向振动时，微液滴199从吐液枪头110的出口端112掉落后在第二液体699粘滞力及吐液枪头110的出口端112端面的挤压作用下远离出口端112的运动轨迹，避免了微液滴199被出口端112打破，保持了已生成微液滴199的完整性，同时允许吐液枪头110沿管道主体的延伸方向快速振动以快速生成微液滴199。

如图16所示，作为一种可实现的方式，吐液枪头110呈直管状，吐液枪头110的出口端112为斜切结构。将吐液枪头110的出口端112进行斜切，兼顾所生成微液滴199的完整性及微液滴199的生成效率的同时，具有结构简单、易于实现、制造成本低、批量加工精度高的特点。进一步，吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角介于15°-75°之间，可根据实际工况设计吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角。吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角不宜过大或过小，以免影响微液滴199的生成或打破微液滴199。更进一步的，吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角介于30°-60°之间。具体的，吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角为45°。45°角不仅能够保证微液滴199的顺利生成，还能够有效的将已生成的微液滴199挤离开出口端112的运动轨迹，避免吐液枪头110的出口端112打破已生成的微液滴199。

如图17所示，作为另一种可实现的方式，针梗113靠近吐液枪头110的出口端112的部分包括弯折结构。将吐液枪头110的出口端112进行弯折，兼顾所生成微液滴199的完整性及微液滴199的生成效率的同时，具有结构简单、易于实现、制造成本低、批量加工精度高的特点。进一步，吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角介于15°-75°之间，可根据实际工况设计吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角。吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角不宜过大或过小，以免影响微液滴199的生成或打破微液滴199。更进一步的，吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角介于30°-60°之间。具体的，吐液枪头110的出口端112端面的法线与针梗113的延伸方向之间的夹角为45°。45°角不仅能够保证微液滴199的顺利生成，还能够有效的将已生成的微液滴199挤离开出口端112的运动轨迹，避免吐液枪头110的出口端112打破已生成的微液滴199。

可选的，针梗113靠近吐液枪头110的出口端112的弯折结构具有折线段、圆弧段、光滑曲线段、直线段等中的一种或者组合。如图17所示，在本实施例中。针梗113靠近吐液枪头110的出口端112的部分具有过渡圆弧段，具体是圆弧段与直线段的组合。在加工过程中将直管状的吐液枪头110进行设定角度的圆弧弯折即可，加工方便。

如图18及图19所示，本申请一实施例提供的吐液枪头110还包括针栓114，针栓114具有沿针栓114的延伸方向贯通针栓114的储液槽115。储液槽115的一端与针梗113远离吐液枪头110的出口端112的一端连通，针栓114远离针梗113的一端是吐液枪头110的入口端111。针栓114与针梗113之间固定连接。用于生成微液滴199的第一液体可以提前储存在针栓114内，能够实现连续、批量的生成微液滴199。进一步，针栓114远离针梗113的一端内表面开设有卡槽116。卡槽116能够实现与流体驱动机构120的可拆卸连接。便于吐液枪头110的更换。

本申请还一种微液滴199生成装置，用于在第二液体699液面下生成微液滴199。微液滴199生成装置包括流体驱动机构120、运动控制机构130及上述方案任一项所述的吐液枪头110。吐液枪头110的内部储存有第一液体，吐液枪头110具有出口端112及入口端111。流体驱动机构120与吐液枪头110的入口端111连接，用于将储存在吐液枪头110内部的第一液体从吐液枪头110的出口端112排出。运动控制机构130用于控制吐液枪头110的出口端112在第二液体699的液面下产生设定轨迹或设定速度或设定加速度的运动，以使排出吐液枪头110的出口端112的第一液体克服表面张力及附着力在第二液体699内形成微液滴199。

本申请提供的吐液枪头110在第二液体699液面下运动的过程中生成微液滴199。作为一种可实现的方式，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做速度大小呈方波变化的运动，加速度大小为a ₁。第一液体从吐液枪头110的出口端112排出后形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195。液滴195在吐液枪头110的出口端112瞬时加速的瞬间脱离吐液枪头110的出口端112形成微液滴199。如图3所示，微液滴199在脱离吐液枪头110的出口端112之前的所受到的作用力分别为重力G、第二液体699的浮力f ₁、第二液体699的粘滞阻力f ₂以及吐液枪头110的出口端112与液滴195之间的最大附着力f ₃。微液滴199在脱离吐液枪头110的出口端112之前的质量为m、加速度大小为a ₂。根据牛顿第二运动定律，易得出

吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃与吐液枪头110的表面自由能、液滴195的表面张力以及吐液枪头110的几何尺寸有关。吐液枪头110的出口端 112做瞬时加速运动时，吐液枪头110的出口端112对液滴195附着力的方向与加速度的方向相同。将附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195简化为球状。由斯托克斯(Stokes)公式可知，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂＝6πηrv，其中η为第二液体699的粘滞系数，r为液滴195的半径，v为液滴195的运动速度。在吐液枪头110的出口端112做瞬时加速之前液滴195的速度为零，因此液滴195在吐液枪头110的出口端112瞬时加速的瞬间在第二液体699中受到的粘滞阻力f ₂为零或极小。在微液滴199生成的过程中，一般液滴195的直径范围在皮升至微升的数量级，且液滴195的重力G和第二液体699的浮力f ₁方向相反，因此液滴195的重力G与第二液体699的浮力f ₁的矢量和约为零。即存在

由牛顿第二运动定律可知，吐液枪头110的出口端112做瞬时加速运动时，液滴195在第二液体699中能达到的最大加速度为a ₂≈f ₃/m，其中m为液滴195的质量。液滴195脱离吐液枪头110的出口端112(即生成一个微液滴199)的条件近似为：a ₂≈(f ₃/m)＜a ₁。

在运动控制机构130的带动下，能够精确控制吐液枪头110的出口端112瞬时加速度的大小。只要控制吐液枪头110的出口端112每次瞬时加速度的值均较大，吐液枪头110的出口端112做瞬时加速运动能够有效的生成液滴195。可选的，在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内，形成一个或两个或多个微液滴199。

如图20所示，在本申请一实施例中，吐液枪头110的出口端112端面的法线与管道主体的延伸方向之间的夹角为45°，吐液枪头110的出口端112呈斜切结构。第二液体699的液面朝上，吐液枪头110竖直布置。吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做轨迹为竖直线段、速度大小呈方波变化的运动。在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内生成一个微液滴199。吐液枪头110内储存有第一液体。流体驱动机构120控制吐液枪头110在吐液枪头110的每个运动周期内从出口端112排出等体积的第一液体。当附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195到达设定体积大小时，吐液枪头110的出口端112由上极限位置以大小为a ₁的加速度向下瞬时加速，同时附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195脱离吐液枪头110的出口端112形成微液滴199。在第二液体699粘滞力及吐液枪头110的出口端112端面的挤压作用下，微液滴199远离出口端112的运动轨迹而靠近吐液枪头110的侧壁。吐液枪头110的出口端112继续向下运动，与此同时第一液体仍然排出吐液枪头110的出口端112形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195。当吐液枪头110的出口端112运动至下极限位置时，吐液枪头110的出口端112由下极限位置向上运动。在吐液枪头110的出口端112由下极限位置向上运动的过程中第一液体仍然排出吐液枪头110的出口端112，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积增大。当吐液枪头110的出口端112运动至上极限位置时，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积大小与上一次脱落的微液滴199的体积大小相等。吐液枪头110的出口端112再次由上极限位置以大小为a ₁的加速度向下瞬时加速形成新的微液滴199，如此循环。

如图21所示，在本申请一实施例中，吐液枪头110的出口端112端面的法线与管道主体的延伸方向之间的夹角为45°，吐液枪头110的出口端112呈斜切结构。第二液体699的液面朝上，吐液枪头110竖直布置。吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做轨迹为竖直线段、速度大小呈方波变化的运动。在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内生成两个微液滴199。吐液枪头110内储存有第一液体。流体驱动机构120控制第一液体以均匀流速从出口端112排出。当附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195到达设定体积大小时，吐液枪头110的出口端112由上极限位置以大小为a ₁的加速度向下瞬时加速，同时附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195脱离吐液枪头110的出口端112形成微液滴199。在第二液体699粘滞力及吐液枪头110的出口端112端面的挤压作用下，微液滴199远离出口端112的运动轨迹而靠近吐液枪头110的侧壁。吐液枪头110的出口端112继续向下运动。与此同时第一液体仍然排出吐液枪头110的出口端112形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积增大。

当吐液枪头110的出口端112运动至下极限位置时，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积大小与上一次脱落的微液滴199的体积大小相等。吐液枪头110的出口端112由下极限位置以大小为a ₁的加速度向上瞬时加速，附着在出口端112的液滴195脱离出口端112形成新的微液滴199。吐液枪头110的出口端112处于下极限位置时生成的微液滴199在出口端112的附着力的作用下只向上运动一小段距离，便开始在第二液体699中逐渐降落。在吐液枪头110的出口端112由下极限位置向上运动的过程中第一液体仍然排出吐液枪头110的出口端112，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积增大。当吐液枪头110的出口端112运动至上极限位置时，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积大小与上一次脱落的微液滴199的体积大小相等。吐液枪头110的出口端112再次由上极限位置以大小为a ₁的加速度向下瞬时加速形成新的微液滴199，如此循环。当吐液枪头110的出口端112再次由上极限位置向下运动时，若在出口端112正下方的轨迹范围内仍然存在微液滴199，则由附着在出口端112的液滴195撞击已生成的微液滴199，已生成的微液滴199沿出口端112端面的法线运动以远离出口端112的运动轨迹。

本申请提供的吐液枪头110在第二液体699液面下运动的过程中生成微液滴199。作为另一种可实现的方式，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做位移呈正弦变化的运动。第一液体从吐液枪头110的出口端112排出后形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195。液滴195在吐液枪头110的出口端112运动速度达到一定大小时脱离吐液枪头110的出口端112形成微液滴199。如图6所示，微液滴199在脱离吐液枪头110的出口端112之前的所受到的作用力分别为重力G、第二液体699的浮力f ₁、第二液体699的粘滞阻力f ₂以及吐液枪头110的出口端112与液滴195之间的最大附着力f ₃。微液滴199在脱离吐液枪头110的出口端112之前的质量为m、速度为v、加速度为a ₂。液滴195在第二液体699的运动过程中受粘滞力f ₂、重力G、浮力f ₁及附着力f ₃的共同作用，

吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃与吐液枪头110的表面自由能、液滴195的表面张力以及吐液枪头110的几何尺寸有关。将附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195简化为球状。由斯托克斯(Stokes)公式可知，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂＝6πηrv，其中η为第二液体699的粘滞系数，r为液滴195的半径，v为液滴195的运动速度。在微液滴199生成的过程中，一般液滴195的直径范围在皮升至微升的数量级，而第二液体699的粘滞系数一般比较大。故，一般有

因此，吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做变速周期运动过程中，液滴195脱离吐液枪头110的出口端112(即生成一个微液滴199)的条件近似为

可选的，在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内，形成一个或两个或多个微液滴199。

如图22所示，在本申请一实施例中，吐液枪头110的出口端112端面的法线与管道主体的延伸方向之间的夹角为45°，针梗113靠近吐液枪头110的出口端112的部分是弯折结构。第二液体699的液面朝上，吐液枪头110竖直布置。吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做轨迹为竖直线段、位移呈正弦变化的运动。在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内生成一个微液滴199。吐液枪头110内储存有第一液体。流体驱动机构120控制吐液枪头110在吐液枪头110的每个运动周期内从出口端112排出等体积的第一液体。在吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的直线运动的加速下降阶段生成第一个微液滴199。在生成第二个微液滴199的初始阶段，虽然吐液枪头110的出口端112存在向下减速阶段，但由于附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r增加较快，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂并没有立刻下降反而呈现出小范围的增加。此后，液滴195半径r缓慢增加，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂主要随吐液枪头110的出口端112的运动速度变化而变化。吐液枪头110的出口端112下降至极限位置后开始上升，与此同时，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195的体积不断增大。

当控制第一液体以均匀流速排出吐液枪头110的出口端112时，吐液枪头110的出口端112在生成上一个微液滴199后的一个运动周期的时刻又生成与上一个微液滴199等体积的新的液滴195，且此时吐液枪头110的出口端112的运动速度也与一个运动周期之前相同。与上一个微液滴199等体积的新的液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落，如此循环。第一液体的匀速排出及吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动共同保证了生成微液滴199的体积大小均一性。当吐液枪头110的出口端112再次由上极限位置向下运动时，若在出口端112正下方的轨迹范围内仍然存在微液滴199，则由附着在出口端112的液滴195撞击已生成的微液滴199，已生成的微液滴199沿出口端112端面的法线运动以远离出口端112的运动轨迹。

如图23所示，在本申请一实施例中，吐液枪头110的出口端112端面的法线与管道主体的延伸方向之间的夹角为45°，针梗113靠近吐液枪头110的出口端112的部分是弯折结构。第二液体699的液面朝上，吐液枪头110竖直布置。吐液枪头110的出口端112在第二液体699液面下做轨迹为竖直线段、位移呈正弦变化的运动。在吐液枪头110的出口端112的一个运动周期内生成两个微液滴199。吐液枪头110内储存有第一液体。流体驱动机构120控制第一液体以均匀流速从出口端112排出。随着附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r不断增大，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂也不断增大。当吐液枪头110的出口端112处于向下加速阶段时，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂大于吐液枪头110的出口端112与液滴195之间附着力的最大值f ₃，液滴195从吐液枪头110的出口端112脱落形成微液滴199。在第二液体699粘滞力及吐液枪头110的出口端112端面的挤压作用下，微液滴199远离出口端112的运动轨迹而靠近吐液枪头110的侧壁。

吐液枪头110的出口端112继续向下运动，吐液枪头110的出口端112下降至极限位置后开始上升。与此同时第一液体仍然排出吐液枪头110的出口端112形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积增大。在生成第二个微液滴199的初始阶段，当吐液枪头110的出口端112的运动速度有所减小，但由于附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195半径r增加较快，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂并没有立刻下降反而呈现出小范围的增加。此后，液滴195半径r缓慢增加，液滴195在第二液体699中运动时所受到的粘滞阻力f ₂主要随吐液枪头110的出口端112的运动速度变化而变化。

半个周期的时间间隔后，吐液枪头110的出口端112处于向上加速阶段。附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积大小与上一次脱落的微液滴199的体积大小相等，同时吐液枪头110的出口端112的速度大小也与半个周期前相同，附着在出口端112的液滴195脱离出口端112形成新的微液滴199。吐液枪头110的出口端112处于向上加速阶段时生成的微液滴199在出口端112的附着力的作用下只向上运动一小段距离，便开始在第二液体699中逐渐降落。与此同时第一液体仍然排出吐液枪头110的出口端112形成附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195，附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积增大。半个周期的时间间隔后，吐液枪头110的出口端112处于向下加速阶段。附着在吐液枪头110的出口端112的液滴195体积大小与上一次脱落的微液滴199的体积大小相等，同时吐液枪头110的出口端112的速度大小也与半个周期前相同，附着在出口端112的液滴195脱离出口端112形成新的微液滴199，如此循环。控制第一液体以均匀流速排出吐液枪头110的出口端112。吐液枪头110的出口端112在做轨迹为竖直线段、位移呈正弦变化的运动的后半周期加速阶段生成第二个微液滴199后，进入稳定生成微液滴199的阶段。第一液体的匀速排出及吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的摆动运动共同保证了生成微液滴199的体积大小均一性。当吐液枪头110的出口端112再次由上极限位置向下运动时，若在出口端112正下方的轨迹范围内仍然存在微液滴199，则由附着在出口端112的液滴195撞击已生成的微液滴199，已生成的微液滴199沿出口端112端面的法线运动以远离出口端112的运动轨迹。

本申请提供的微液滴生成装置及生成方法在医学临床检验、纳米材料制备、食品及环境检测、生化分析等应用领域都有广泛应用。在一个具体的应用环境中，本申请提供的微液滴199的生成装置及生成方法应用在聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)中。

吐液枪头110的截面尺寸一般是微米级别的，传统的表面处理方法多用于尺寸较大的零件，不能完全适用于尺寸较小的吐液枪头110。

基于此，有必要针对传统的表面处理方法多用于尺寸较大的零件，不能完全适用于尺寸较小的吐液枪头110的问题，提供一种适用于微米尺寸级别吐液枪头110的吐液枪头110表面处理方法。

如图24所示，本申请一实施例提供一种吐液枪头110表面处理方法，用于对吐液枪头110进行表面处理，包括以下步骤：S260，对所述吐液枪头110进行硅烷化处理；S270，使用焦碳酸二乙酯(DEPC)水溶液处理所述吐液枪头110；S280，烘干所述吐液枪头110。

上述吐液枪头110表面处理方法，硅烷化处理降低吐液枪头110的表面自由能并将吐液枪头110的表面自由能控制在一定区间内，降低了吐液枪头110的表面特性对微液滴199生成过程的影响。

如图25所示，在本申请一实施例中，在步骤S260前还包括步骤S240，预处理所述吐液枪头110。所述步骤S240中，所述预处理包括对所述吐液枪头110进行脱脂、去污或清洗等操作中的一种或几种。对吐液枪头110进行脱脂、去污及清洗能够有效去除在前序加工的过程中附着在吐液枪头110表面的污染物或干扰物。进一步，所述步骤S240中，使用超声波振荡对吐液枪头110表面进行辅助脱脂、辅助去污或辅助清洗。在超声波环境中对吐液枪头110进行脱脂、去污及清洗，将化学手段与机械手段配合使用，保证了吐液枪头110表面预处理的效果。具体的，所述步骤S240中，吐液枪头110是不锈钢材质，使用不锈钢清洗剂清洗所述吐液枪头110。不锈钢清洗剂对不锈钢材质的吐液枪头110具有更高的清洁效果。在其他的实施例中，对吐液枪头110表面的预处理还可以是其他能够实现吐液枪头110表面清洁的方法。在本申请其他的实施例中，吐液枪头110为石英毛细管、玻璃管、双纤毛细管等中的一种。

在本申请一实施例中，步骤S240之后且在所述步骤S260之前还包括步骤S250电解抛光所述吐液枪头。电解抛光降低较小尺寸的吐液枪头110的表面粗糙度，以使吐液枪头110的表面质量达到硅烷化的要求。电解抛光对于吐液枪头110的表面质量至关重要，是不锈钢材质的吐液枪头110表面质量达标的关键。在本申请一实施例中，不锈钢材质的吐液枪头110做阳极，在电解液中使用不溶性铜等作为阴极。两级同时浸入到电解槽中，通直流电而选择性的溶解做阳极的吐液枪头110，进而达到对吐液枪头110的表面进行抛光的目的。在本实施例中，对吐液枪头110进行电解抛光时的工艺参数如下表：

电解抛光工艺参数表

通电电压	12V	通电时间	30s
脉冲频率	60HZ	电解温度	50℃
通电电流	＜1A/cm ²	电解液	50％-60％磷酸

电解抛光工艺中，使用的吐液枪头110的内径是60μm，外径为150μm。电解抛光结束后，放在金相显微镜下放大50倍观测，无明显划痕。

通过所述步骤S260，可以在吐液枪头110表面形成无定型硅膜，优选为通过化学气相沉积的方法在吐液枪头110表面形成无定型硅膜。无定型硅膜的厚度优选为100埃至1000埃。

如图25所示，在本申请一实施例中，所述步骤S260包括：S261，使用去离子水清洗或浸泡所述吐液枪头110；S262，使用硅烷化试剂处理所述吐液枪头110；S263，使用去离子水清洗或浸泡所述吐液枪头110。

在硅烷化之前使用去离子水清洗或浸泡电解后的吐液枪头110，以去除吐液枪头110表面的污渍及静电。硅烷化处理降低吐液枪头110的表面自由能并将吐液枪头110的表面自由能控制在一定区间内，降低了吐液枪头110的表面特性对微液滴199生成过程的影响。在硅烷化之后使用去离子水清洗或浸泡硅烷化后的吐液枪头110，以去除吐液枪头110表面的污渍及静电。所述步骤S262中，优选为使用硅烷化试剂，通过化学气相沉积的方法在吐液枪头110表面形成无定型硅膜。硅烷化试剂优选为四氢化硅气体，更优选包括四氢化硅和作为掺杂剂的氢化磷的混合气体。通过在吐液枪头110表面形成一层无定型硅处理膜，以降低吐液枪头110的表面自由能。

本实施例中不锈钢表面硅烷化处理的具体步骤如下：将电解后不锈钢材质的吐液枪头110放入化学气相沉积室，清除吐液枪头110表面水汽，将化学气相沉积室抽至真空；将四氢化硅与氢化磷混合气体通入，气相沉积气压控制范围在0.1Pa-500Pa；控制气相沉积温度在180℃-500℃，进行化学气相沉积；沉积时间0.4h-8h；沉积完成后，通入氮气，降至室温。具体的，混合气体中所述四氢化硅的体积百分比为95.0％-99.9％，混合气体中所述氢化磷的体积百分比为0.1％-5.0％。

如图25所示，所述步骤S270包括：S271，使用体积分数为0.5％-1.5％的焦碳酸二乙酯水溶液对所述吐液枪头110浸泡10min-20min；S272，对所述吐液枪头110进行高压灭菌。使用体积分数为1％的DEPC水溶液浸泡吐液枪头110以保证吐液枪头110的表面无核糖核酸酶(Ribonuclease，RNase)及脱氧核糖核酸酶(deoxyribonuclease，DNase)等，为后续使用吐液枪头110的操作减少干扰。对所述吐液枪头110进行高压灭菌能够有效去除残留在吐液枪头110表面的DPEC水溶液，同时去除DPEC水溶液未除净的RNase及DNase等。

使用体积分数为1％的DEPC水溶液浸泡所述吐液枪头110的时间可视具体工况而定。进一步，所述步骤S271中，使用体积分数为1％的DEPC水溶液浸泡所述吐液枪头110，时间为15min。经测试，15min足以将吐液枪头110表面的RNase及DNase去除干净。更进一步的，所述步骤S280中，使用氮气净化炉进一步净化吐液枪头110，对吐液枪头110进行净化、干燥及烘烤。烘干所述吐液枪头110时使用氮气做保护气体。使用氮气做保护气体，能够有效避免环境中的化学性质相对活跃的气体与吐液枪头110的表面之间发生化学反应，实现对吐液枪头110的有效保护。

在本申请一个具体的实施例中，电解抛光工艺中，使用的吐液枪头110的内径是60μm，外径为150μm。将电解后的吐液枪头110在去离子水中浸泡5min。然后将吐液枪头110放入化学气相沉积室内、抽真空后通入四氢化硅与氢化磷混合气体。控制气相沉积气压在300±20Pa，控制气相沉积温度在350±20℃。混合气体中所述四氢化硅的体积百分比为97.0％，混合气体中所述氢化磷的体积百分比为3.0％。沉积时间2h，沉积完成后，通入氮气，降至室温。使用去离子水清洗硅烷化后的吐液枪头110。使用1％的DEPC水溶液对整个吐液枪头110浸泡15min以及对吐液枪头110进行高压灭菌。最后对吐液枪头110放入氮气净化炉进行表面清洁。

使用本申请实施例中提供的吐液枪头110表面处理方法批量处理18根相同尺寸的吐液枪头110，然后使用18根吐液枪头110分别进行液滴195悬挂实验。使用流体控制机构将第一液体从吐液枪头110的出口端112以1.0nL/s的流速排出。从上一个微液滴199掉落开始计时，每根吐液枪头110计算100个微液滴199的掉落时间。18个吐液枪头110分别对应的100个液滴195掉落的平均时间数据如下表：

液滴掉落时间统计表

18个吐液枪头110分别对应的微液滴199平均掉落时间的相对变化范围能够直接反映18个吐液枪头110之间的表面自由能的相对变化范围。由上述实验数据可得出，使用本申请的实施例提供的吐液枪头110表面处理方法批量处理后的吐液枪头110的表面自由能的标准差为1.33％。足以满足各类生成微液滴199的体积均一性要求。

在本申请一实施例中，吐液枪头110的一端为出口端112，所述吐液枪头表面处理方法用于对吐液枪头110的出口端112及外侧壁进行表面处理。同时对吐液枪头110的出口端112及外侧壁进行表面处理，在微液滴199的生成过程中，吐液枪头110的出口端及外侧壁接触已生成的微液滴199后，均一的表面能够有效的推开微液滴199，避免打破微液滴199。

传统的流体驱动机构在生成微液滴的过程中，吐液枪头的出口端处于运动状态，排出液体的流速不稳定、不可控。所生成的微液滴体积大小呈现随机性。基于此，有必要针对传统的吐液枪头在运动时因排出液体的流速不稳定、不可控导致的微液滴体积大小呈现出随机性的问题，提供一种能够保证吐液枪头按照设定流速排出液体的流体驱动机构。

在微液滴199的生成过程中，第一液体以设定的流速排出吐液枪头110的出口端112。吐液枪头110的出口端112做包含瞬时加速的周期运动时，不仅能够有效的生成微液滴199，且便于对所生成微液滴199的大小进行控制。吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的周期运动时，不能能够有效的生成微液滴199，且所生成微液滴199具有良好的体积大小均一性。在上述两种生成微液滴199的过程中，第一液体在流体驱动机构120的驱动下以设定的流速排出吐液枪头110的出口端112。

如图26及图27所示，本申请提供一种流体驱动机构120，用于微液滴生成系统中，包括变容积组件121及动力组件122。变容积组件121包括注射筒1211及推杆1212。推杆1212与注射筒1211的内壁滑动配合，注射筒1211内能够储存驱动液体1214。注射筒1211具有进出液口1213，进出液口1213用于连通储存有第一液体190的吐液枪头110的入口端111。动力组件122与推杆1212传动连接，用于驱动推杆1212沿注射筒1211的延伸方向滑动。在微液滴199的生成过程中，动力组件122驱动推杆1212挤压储存在注射筒1211内驱动液体1214，驱动液体1214挤压储存在吐液枪头110内的第一液体190，进而将第一液体190从吐液枪头110的出口端112排出。本申请提供的流体驱动机构120，利用液体(驱动液体1214)的不可压缩性保证了吐液枪头110的出口端112在高频率振动时仍能按照设定的流速将第一液体190从吐液枪头110的出口端112排出。本申请提供的流体驱动机构120能够精确控制所生成微液滴199体积大小。本申请所提供的流体驱动机构120并不限于上述实施方式，比如，还可以采用蠕动泵、压力驱动泵、气压驱动泵或电渗驱动泵等。

作为一种可实现的方式，注射筒1211的进出液口1213与吐液枪头110的入口端111之间通过细管123连通。注射筒1211内及细管123内储存有驱动液体1214。动力组件122与变容积组件121的推杆1212传动连接，动力组件122用于推动变容积组件121的推杆1212在注射筒1211内滑动。微液滴199的生成过程中，动力组件122推动变容积组件121的推杆1212，推杆1212挤压储存在注射筒1211及细管123内的驱动液体1214，驱动液体1214挤压储存在吐液枪头110内的第一液体190，进而将第一液体190从吐液枪头110的出口端112排出。使用细管123将注射筒1211的进出液口1213与吐液枪头110的入口端111连接，一方面细管123的内径较小，便于通过控制推杆1212的行程实现对排出液体体积的精确控制；另一方面，使用细管123能够灵活布置注射筒1211和吐液枪头110之间的位置及距离，便于在注射筒1211和吐液枪头110之间布置其他的必要设备。

在本申请一实施例中，动力组件122推动推杆1212在注射筒1211内匀速滑动，意即驱动液体1214在推杆1212的推动下以均匀的流速从变容积组件121的进出液口1213排出，通过细管123以均匀的流速进入吐液枪头110。储存在吐液枪头110内的第一液体190在驱动液体1214的推动下，以均匀的流速排出吐液枪头110的出口端112。通过使用驱动液体1214做传动介质以及控制推杆1212以均匀的流速排出驱动液体1214，本实施例提供的流体驱动机构120不仅能在吐液枪头110处于静止状态时以均匀的流速将第一液体190由吐液枪头110的出口端112排出。即使吐液枪头110处于快速振动状态下，本实施例提供的流体驱动机构120仍能保证第一液体190从吐液枪头110的出口端112以均匀的流速排出。本实施例提供的流体驱动机构120大大提高了所生成微液滴199的体积大小均一性。

动力组件122的作用是带动推杆1212在注射筒1211内沿远离进出液口1213的方向或者靠近进出液口1213的方向滑动。可选的，动力组件122可以是气缸、液压缸等直接输出直线运动的组件，也可以是将圆周运动转化为直线运动的组件，如电机与同步带轮的组合、电机与丝杆1222及滑块1223的组合等。本申请并不限制动力组件122的具体结构。如图27所示，在本申请一实施例中，动力组件122包括驱动电机1221、丝杆1222及滑块1223。驱动电机1221的输出轴与丝杆1222的一端传动连接，滑块1223具有内螺纹，滑块1223与丝杆1222表面的外螺纹配合连接。滑块1223的外缘与推杆1212远离注射筒1211的一端固定连接。滑块1223与丝杆1222配合将驱动电机1221输出的旋转运动转化为滑块1223沿丝杆1222轴向的直线运动，从而带动变容积组件121的推杆1212在注射筒1211内滑动。进一步，本实施例中使用的驱动电机1221为伺服电机。伺服电机具有精确反馈及控制输出角位移的特点。

如图28所示，在本申请一实施例中，流体驱动机构120还包括三通换向阀124和储液罐125。三通换向阀124具有第一接口、第二接口及第三接口。吐液枪头110的入口端111、变容积组件121的进出液口1213以及储液罐125分别与三通换向阀124的第一接口、第二接口及第三接口连通。三通换向阀124至少可以控制流体驱动机构120实现以下两种模式：一、使变容积组件121的进出液口1213与吐液枪头110的入口端111相连通，在动力组件122的带动下，变容积组件121向吐液枪头110提供液体驱动力，用于将吐液枪头110内的第一液体190从吐液枪头110的出口端112排出，或者将第一液体190从吐液枪头110的出口端112抽吸进入吐液枪头110内。二、使变容积组件121的进出液口1213与储液罐125相连通，在动力组件122的带动下，变容积组件121将储液罐125中的驱动液体1214抽吸进入变容积组件121的注射筒1211内，或者是将变容积组件121内的驱动液推入储液罐125内。

如图28所示，本申请一实施例还提供一种流体驱动方法，采用上述流体驱动机构，包括以下步骤：(1)三通换向阀124使变容积组件121的进出液口1213与储液罐125连通。在动力组件122的带动下，推杆1212在注射筒1211内向远离进出液口1213的一端滑动改变注射筒1211的容积，以将储液罐125内的驱动液体1214吸入注射筒1211内。(2) 三通换向阀124使变容积组件121的进出液口1213与吐液枪头110的入口端111连通。在动力组件122的带动下，推杆1212在注射筒1211内向靠近进出液口1213的一端滑动改变注射筒1211的容积，以排出注射筒1211内、细管123内以及吐液枪头110内的气体。(3)将吐液枪头110的出口端112进入第一液体190中，并维持三通换向阀124使变容积组件121的进出液口1213与吐液枪头110的入口端111连通。在动力组件122的带动下，推杆1212在注射筒1211内向远离进出液口1213的一端滑动改变注射筒1211的容积，以将第一液体190吸进吐液枪头110内。(4)维持三通换向阀124使变容积组件121的进出液口1213与吐液枪头110的入口端111连通。在动力组件122的带动下，推杆1212在注射筒1211内向靠近进出液口1213的一端匀速滑动改变注射筒1211的容积，以将储存在吐液枪头110内的第一液体190以均匀的流速排出吐液枪头110的出口端112。

为了便于在上述第二步骤中顺利的将注射筒1211内的气体排出，如图27所示，安装时注射筒1211的进出液口1213朝上，推杆1212沿竖直方向在注射筒1211内滑动。

为了提高微液滴199的生成效率，作为一种可实现的方式，吐液枪头110的数量是多个，多个吐液枪头110并排间隔设置或者以其他的形式排布。每个吐液枪头110均通过单独的细管123与三通换向阀124的第一接口连通。变容积组件121的数量是一个，变容积组件121的进出液口1213与三通换向阀124的第二接口连通。三通换向阀124的第三接口与储液罐125连通。在动力组件122的驱动下，推杆1212在注射筒1211内沿靠近进出液口1213的方向匀速滑动，同时将驱动液体1214挤压至多个吐液枪头110内。由于多个细管123之间是并联关系，每个细管123内的驱动液体1214的流量相同，保证了多个吐液枪头110内的第一液体190以相同、恒定的流速排出吐液枪头110的出口端112。进而保证了所生成微液滴199的体积大小均一性。

为了提高微液滴199的生成效率，作为另一种可实现的方式，吐液枪头110及变容积组件121的数量均是多个。多个吐液枪头110并排间隔设置或者以其他的形式排布。每个吐液枪头110均通过单独的细管123与三通换向阀124的第一接口连通。每个变容积组件121的进出液口1213也通过单独的细管123与三通换向阀124的第二接口连通。三通换向阀124的第三接口与储液罐125连通。多个变容积组件121并排间隔设置或者以其他的形式排布。多个变容积组件121的推杆1212远离注射筒1211的一端相对固定，由动力组件122同步推动。在动力组件122的驱动下，多个推杆1212在各自的注射筒1211内沿靠近进出液口1213的方向匀速滑动，同时将驱动液体1214挤压至多个吐液枪头110内。由于多个细管123之间是并联关系，每个细管123内的驱动液体1214的流量相同，保证了多个吐液枪头110内的第一液体190以相同、恒定的流速排出吐液枪头110的出口端112。进而保证了所生成微液滴199的体积大小均一性。

为了提高微液滴199的生成效率，作为第三种可实现的方式，如图29所示，吐液枪头110、变容积组件121及三通换向阀124的数量相同且均是多个。每个吐液枪头110的入口端111通过单独的细管123分别与一个三通换向阀124的第一接口连通。每个变容积组件121的进出液口1213通过单独的细管123分别与一个三通换向阀124的第二接口连通。每个三通换向阀124的第三接口分别与储液罐125连通。可选的，储液罐125可以是一个或者多个。每个吐液枪头110内的第一液体190可以相同也可以不同。多个变容积组件121并排间隔设置或者以其他的形式排布。多个变容积组件121的推杆1212远离注射筒1211的一端相对固定，由动力组件122同步推动。在动力组件122的驱动下，多个推杆1212在各自的注射筒1211内沿靠近进出液口1213的方向匀速滑动。能够同时生成多种不同种类的微液滴199。

为了提高微液滴199的生成效率，作为第四种可实现的方式，吐液枪头110、变容积组件121及三通换向阀124的数量相同且均是多个。每个吐液枪头110的入口端111通过单独的细管123分别与一个三通换向阀124的第一接口连通。每个变容积组件121的进出液口1213通过单独的细管123分别与一个三通换向阀124的第二接口连通。每个三通换向阀124的第三接口分别与储液罐125连通。可选的，储液罐125可以是一个或者多个。每个吐液枪头110内的第一液体190可以相同也可以不同。多个变容积组件121并排间隔设置或者以其他的形式排布。每个变容积组件121分别对应单独的动力组件122。在动力组件122的驱动下，多个推杆1212在各自的注射筒1211内沿靠近进出液口1213的方向匀速滑动。不仅能够同时生成多种不同种类的微液滴199，在保证每个吐液枪头110所生成微液滴199的体积大小均一的提前下，还能够分别控制每种液滴195的体积大小。便于对多个吐液枪头110的微液滴199生成状态进行独立控制。

传统的运动控制机构在使用过程中，无法精确控制吐液枪头的出口端与油相组合物之间的相对运动，所生成微液滴的体积大小均一性较差。

基于此，有必要针对使用吐液枪头注射/喷射法生成微液滴时，由于传统的运动控制机构无法精确控制吐液枪头的出口端与油相组合物之间的相对运动，所生成的微液滴体积大小均一性较差的问题，提供一种能够精确控制吐液枪头的出口端与油相组合物之间相对运动的运动控制机构。

在微液滴199的生成过程中，吐液枪头110的出口端112做包含瞬时加速的周期运动，不仅能够有效的生成微液滴199，且便于对所生成微液滴199的大小进行控制。吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化的周期运动，不能能够有效的生成微液滴199，且所生成微液滴199具有良好的体积大小均一性。吐液枪头110的出口端112在运动控制机构130的驱动下做包含瞬时加速的周期运动或者位移呈正弦变化的周期运动。

如图30所示，本申请提供一种运动控制机构130，包括支撑架131、连接件132以及驱动元件。连接件132用于与吐液枪头110连接。驱动元件固定于支撑架131，驱动元件与连接件132传动连接。在驱动元件的驱动下，吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。本申请所提供的运动控制机构130，通过带动吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动以生成微液滴199，具有微液滴199生成效率高、提及均一性高的优点。本申请中的运动控制机构130还可以采用其他旋转驱动装置，例如摆动气缸、旋转电磁铁137等。

在本申请一实施例中，驱动元件包括振动电机133，优选的，振动电机133的类型是振镜电机，振镜电机的输出轴与连接件132传动连接。振镜电机可以提供稳定且高速的往复摆动及往复直线动作，且摆幅和频率可以按照需求设定，极大提高了本申请运动控制机构130的适用范围。可选的，旋转电机还可以使音圈电机或者压电电机。进一步，振动电机133采用具有闭环控制振动角度或位置的电机，由闭环控制振动角度或位置的电机驱动吐液枪头110的输出端进行振动，从而精密的控制吐液枪头110的摆动轨迹，从而进一步减少环境和系统带来的扰动。

以下结合图31阐述闭环控制振动角度或位置的电机在本申请中的应用。闭环控制振动角度或位置的电机包括红外位置传感器、控制电路和信号处理电路等部件。在本实施例中，在运动控制机构130的旋转轴上安装红外位置传感器，通过红外位置传感器把其所获得的位置信号反馈到控制电路中，控制电路依据PID自动化控制原理分别对反馈的位置信号做了比例、积分、微分运算处理，并且结合位置前馈和速度环、电流环等的信号处理电路，实现了电机运动时的绝对位置精确控制。采用闭环控制振动角度或位置的电机可以避免其它振动电机133受到复杂的负载环境变化而引起振动位置的改变，其有利于工程上精确控制液滴195体积和生成速度。

在本申请一实施例中，连接件132包括接头1321。接头1321与振动电机133的输出轴传动连接。接头1321呈中空管状，接头1321的一端用于与吐液枪头110连接，接头1321的另一端用于与吐液枪头110的流体控制机构连接。吐液枪头110内储存有用于生成微液滴199的第一液体190，流体控制机构的作用是在微液滴199的生成过程中将吐液枪头110内的第一液体190按照设定的流速排出。在流体控制机构的控制下，储存在吐液枪头110内的第一液体190以恒定的流速排出，或者流速呈现出规律性变化，或者其他类别设定的流速。在本实施例中，吐液枪头110内的第一液体190在流体控制机构的控制下以恒定的流速从吐液枪头110的出口端112排出。具体的，流体控制机构的细管123与接头1321远离吐液枪头110的一端连接。接头1321能够同时起到连通吐液枪头110和流体控制机构以及带动吐液枪头110运动的作用。作为一种可实现的方式，接头1321与吐液枪头110连接后，接头1321与吐液枪头110同轴。

为了便于安装和拆卸吐液枪头110，接头1321靠近吐液枪头110的一端外缘呈倒圆台状，吐液枪头110套设于接头1321呈倒圆台状的一端。接头1321靠近吐液枪头110的一端外缘呈倒圆台状能够减小吐液枪头110安装和拆卸的阻力，同时便于牢固的安装吐液枪头110。进一步，连接件132包括连接轴1322，连接轴1322转动设置于支撑架131，连接轴1322与振动电机133传动连接，接头1321的数量是多个，多个接头1321间隔固定设置于连接轴1322。在一个连接轴1322上间隔安装多个接头1321，多个接头1321能够同时安装多个吐液枪头110，大大提高了微液滴199的生成效率。

可选的，连接轴1322转动设置于支撑架131包括连接轴1322的两端与支撑架131转动连接以及连接轴1322的其他位置与支撑架131转动连接。在本实施例中，连接轴1322的两端转动设置于支撑架131，连接轴1322的一端与振动电机133传动连接，多个接头1321固定设置于连接轴1322的两端之间。连接轴1322的两端转动设置于支撑件，有利于增加整个转轴的转动稳定性。作为一种实现的方式，连接轴1322的两端通过转动轴承转动设置于支撑架131。在其他的实施例中，也可以在满足转动及传动的条件下，将连接轴1322的其他位置转动设置于支撑架131。

接头1321固定于连接轴1322时，接头1321的轴向与连接轴1322的轴向之间的夹角能够改变吐液枪头110的出口端112的运动轨迹及运动速度。作为一种可实现的方式，接头1321的轴向与连接轴1322的轴向相互垂直。接头1321的轴向与连接轴1322的轴向保持相互垂直，有利于吐液枪头110充分利用连接轴1322的转动实现自身的振动。进一步，多个接头1321等间距间隔设置在连接轴1322的两端之间。等间距间隔设置的吐液枪头110在第二液体699液面下振动过程中，均匀的扰动第二液体699，以保证各个吐液枪头110生成微液滴199的环境及条件相同。

本申请一实施例中，驱动元件包括压电陶瓷135和弹性件136，压电陶瓷135通电产生第一方向的变形时驱动连接件132的接头1321向第一方向运动，与连接件132连接的弹性件136产生弹性变形。压电陶瓷135通电产生与第一方向相反的变形时，弹性件136的弹性变形恢复同时带动连接件132的接头1321向与第一方向相反的方向运动。如此反复，连接件132带动吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。如图32所示，具体的，通过压电方式实现吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。接头1321通过轴承转动设置于支撑架131，吐液枪头110套设在接头1321的一端，吐液枪头110能够以轴承的轴心为中点做轨迹为圆弧的运动。接头1321与支撑架131转动连接的位置具有对称的延伸板134，延伸板134的延伸方向与接头1321的延伸方向垂直。驱动元件包括压电陶瓷135和弹性件136，压电陶瓷135和弹性件136配合驱动连接件132。压电陶瓷135与弹性件136通过驱动延伸板134进而实现吐液枪头110的出口端112的快速振动。压电的方式具有结构简单、驱动性能稳定的优点。

在本申请一实施中，驱动元件包括电磁铁137、磁性件138和弹性件136，弹性件136的一端固定设置于支撑架131，连接件132固定设置于弹性件136的另一端，磁性件138与连接件132的接头1321固定连接。电磁铁137通电对磁性件138产生第一方向的力时，磁性件138及连接件132的接头1321向第一方向运动，同时弹性件136产生弹性变形。电磁铁137断电时，弹性件136带动连接件132的接头1321及磁性件138向与第一方向相反的方向运动。控制电磁铁137的通断电，磁性件138通过连接件132带动吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。

具体的，如图33所示，通过电磁的方式实现吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。在本实施例中，吐液枪头110的出口端112的运动轨迹接近平面圆弧的水平段。弹性件136的一端固定在支撑架131上，弹性件136的另一端与接头1321固定连接。吐液枪头110套设于接头1321的一端。驱动元件包括电磁铁137和磁性件138，磁性件138与连接件132固定连接，电磁铁137通过磁性件138驱动连接件132。电磁铁137固定设置于支撑架131，能够被电磁铁137吸引的磁性件138 固定设置于接头1321并与电磁铁137保持在工作距离范围内。位置传感器能够检测磁性件138的运动位置，通过计算可得出吐液枪头110的出口端112的位置。电磁铁137通电时，吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向运动，同时弹性件136因发生弹性变形而蓄能。当吐液枪头110的出口端112靠近电磁铁137运动到第一设定位置时，电磁铁137断电。吐液枪头110在弹性件136的恢复力的作用下远离电磁铁137。当吐液枪头110的出口端112远离电磁铁137运动到第二设定位置时，电磁铁137通电。电磁铁137吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向运动，同时弹性件136因发生弹性变形而蓄能，如此循环。可根据具体工况调整电磁铁137的工作参数和弹性件136的弹性模量，以实现吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。作为一种可实现的方式，弹性件136包括弹性钢片及其他能够满足弹性要求的弹性件136。

如图34所示，在本申请一实施中，通过电磁的方式实现吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。在本实施例中，吐液枪头110的出口端112的运动轨迹接近平面圆弧的竖直段。弹性件136的一端固定在支撑架131上，弹性件136的另一端与接头1321固定连接。吐液枪头110套设于接头1321的一端。电磁铁137固定设置于支撑架131，能够被电磁铁137吸引的磁性件138固定设置于接头1321并与电磁铁137保持在工作距离范围内。位置传感器能够检测磁性件138的运动位置，通过计算可得出吐液枪头110的出口端112的位置。电磁铁137通电时，吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向运动，同时弹性件136因发生弹性变形而蓄能。当吐液枪头110的出口端112靠近电磁铁137运动到第一设定位置时，电磁铁137断电。吐液枪头110在弹性件136的恢复力的作用下远离电磁铁137。当吐液枪头110的出口端112远离电磁铁137运动到第二设定位置时，电磁铁137通电。电磁铁137吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向运动，同时弹性件136因发生弹性变形而蓄能，如此循环。可根据具体工况调整电磁铁137的工作参数和弹性件136的弹性模量，以实现吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。作为一种可实现的方式，弹性件136包括弹性钢片及其他能够满足弹性要求的弹性件136。

在本申请一实施例中，驱动元件包括电磁铁137和磁性件138，磁性件137与连接件132的接头1321固定连接，电磁铁137产生变化的磁场，磁性件138在变化的磁场中运动。磁性件137通过连接件132带动吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。

进一步，如图35所示，使用电磁铁137实现吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。接头1321通过轴承转动设置于支撑架131，吐液枪头110套设在接头1321的一端。电磁铁137固定设置于支撑架131，能够被电磁铁137吸引的磁性件138固定设置于接头1321并与电磁铁137保持在工作距离范围内。位置传感器能够检测接头1321的转动角度，通过计算可得出吐液枪头110的出口端112的位置。电磁铁137通电时，吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向运动，当吐液枪头110的出口端112靠近电磁铁137运动到第一设定位置时，电磁铁137转换通电方向。吐液枪头110在电磁铁137的反向作用力的作用下远离电磁铁137。当吐液枪头110的出口端112远离电磁铁137运动到第二设定位置时，电磁铁137再次转换通电方向。电磁铁137吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向运动，如此循环。可根据具体工况调整电磁铁137的工作参数，以实现吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。

上述实施例给出了振动电机133输出转动、吐液枪头110的出口端112做轨迹为圆弧、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。在其他的实施例中，吐液枪头110的出口端112还可做轨迹为直线、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。

如图36所示，在本申请一实施例中，使用电磁铁137实现吐液枪头110的出口端112做轨迹为直线、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。在本实施例中，吐液枪头110的出口端112在水平面内做轨迹为直线的振动。接头1321通过直线轴承滑动设置于支撑架131，吐液枪头110套设在接头1321的一端。电磁铁137固定设置于支撑架131，能够被电磁铁137吸引的磁性件138固定设置于接头1321并与电磁铁137保持在工作距离范围内。位置传感器能够检测接头1321的滑动位置，通过计算可得出吐液枪头110的出口端112的位置。电磁铁137通电时，吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向滑动，当吐液枪头110的出口端112靠近电磁铁137运动到第一设定位置时，电磁铁137转换通电方向。吐液枪头110在电磁铁137的反向作用力的作用下远离电磁铁137滑动。当吐液枪头110的出口端112远离电磁铁137运动到第二设定位置时，电磁铁137再次转换通电方向。电磁铁137吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向滑动，如此循环。可根据具体工况调整电磁铁137的工作参数，以实现吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。

如图37所示，在本申请一实施例中，使用电磁铁137实现吐液枪头110的出口端112做轨迹为直线、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。在本实施例中，吐液枪头110的出口端112在竖直面内做轨迹为直线的振动。接头1321通过直线轴承滑动设置于支撑架131，吐液枪头110套设在接头1321的一端。电磁铁137固定设置于支撑架131，能够被电磁铁137吸引的磁性件138固定设置于接头1321并与电磁铁137保持在工作距离范围内。位置传感器能够检测接头1321的滑动位置，通过计算可得出吐液枪头110的出口端112的位置。电磁铁137通电时，吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向滑动，当吐液枪头110的出口端112靠近电磁铁137运动到第一设定位置时，电磁铁137转换通电方向。吐液枪头110在电磁铁137的反向作用力的作用下远离电磁铁137滑动。当吐液枪头110的出口端112远离电磁铁137运动到第二设定位置时，电磁铁137再次转换通电方向。电磁铁137吸引磁性件138并带动吐液枪头110向靠近电磁铁137的方向滑动，如此循环。可根据具体工况调整电磁铁137的工作参数，以实现吐液枪头110的出口端112做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。

振镜电机能够输出往复直线运动，在本申请其他的实施例中，通过振镜电机驱动吐液枪头110的出口端112做轨迹为直线、位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的振动。

针对传统的流体驱动机构及流体驱动方法在驱动吐液枪头运动时因排出液体的流速不稳定、不可控导致的微液滴体积大小呈现出随机性的问题，提供一种能够保证吐液枪头按照设定流速排出液体的流体驱动机构及流体驱动方法。

如图38-43所示，本申请提供一种流体驱动机构120，用于在微液滴生成系统生成微液滴的过程中控制第一吐液枪头830的出口端排出第三液体820的流速及流量。本申请提供的流体驱动机构120包括壳体100、第一变容积组件200以及直线电机组件300。流体驱动机构120的壳体100同时还起到支撑的作用，第一变容积组件200是流体驱动过程的执行部分，直线电机组件300是流体驱动过程的驱动部分，第一变容积组件200以及直线电机组件300均安装在壳体100内。第一变容积组件200包括第一注射筒201及第一推杆202，第一注射筒201的外壁固定安装在壳体100的内壁，第一推杆202与第一注射筒201的内壁滑动配合，意即第一推杆202滑动安装在第一注射筒201内。第一注射筒201内能够储存第一驱动液体810，且第一注射筒201具有进出液口，进出液口能够与第一吐液枪头830的入口端连通，第一吐液枪头830内储存有第三液体820。直线电机组件300的输出端与第一推杆202传动连接，用于驱动第一推杆202沿第一注射筒201的延伸方向滑动。在微液滴的生成过程中，直线电机组件300的输出端驱动第一推杆202挤压储存在第一注射筒201内的第一驱动液体810，受挤压的第一驱动液体810进而挤压储存在第一吐液枪头830内的第三液体820，最终将第三液体820从第一吐液枪头830的出口端排出。第三液体820排出第一吐液枪头830的流速及流量取决于直线电机组件300中输出端的的运动状态。

上述流体驱动机构120，利用第一驱动液体810的不可压缩性保证了第一吐液枪头830的出口端在高频率振动时仍能按照设定的流速及流量将第三液体820从第一吐液枪头830的出口端排出。直线电机组件300不仅具有较高的运动精度，而且能够便捷的根据排液速度、排液压力等实际工况通过调整电流的大小保证第一推杆202按照设定速度滑动或滑动设定距离，进而实现第三液体820精确按照设定的流速及流量从第一吐液枪头830的出口端排出。本申请提供的流体驱动机构120能够精确控制所生成微液滴体积大小。

在本申请中的第一注射筒201可以是直筒状或弯折状，第一注射筒201上的进出液口可以开设在第一注射筒201的一端或者中间位置，本申请并不限制第一注射筒201、第一推杆202的具体结构以及两者之间的具体位置关系。为便于说明，如图41及图42所示，本申请以直筒状的第一注射筒201为例，且进出液口开设在第一注射筒201的一端，滑动安装在第一注射筒201内的第一推杆202穿过第一注射筒201的另一端。在本申请其他的实施例中，第一变容积组件200还可以是任意能够实现变容积功能的结构形式。

在本申请一实施例中，如图38-43所示，直线电机组件300包括音圈电机301，音圈电机301的初级311固定安装在壳体100的内壁上，音圈电机301的次级312与第一推杆202在第一推杆202的滑动方向上固定连接。音圈电机301不仅具有响应快、高速度、高加速度的优点，而且结构简单、体积小、控制方便。音圈电机301的次级312能够通过控制电流的大小在滑动阻力增大或者减小时仍然保持设定的滑动速度，进而能够便捷的在第三液体820的排液压力变化时仍然保持设定的排液流速。音圈电机301还能够根据实际工况在设定的滑动位置、设定的滑动速度或者设定驱动压力值等模式下运行，进而通过第一变容积组件200精确实现第三液体820按照设定体积排出第一吐液枪头830、按照设定流速排出第一吐液枪头830或者按照设定排出压力排出第一吐液枪头830等。

进一步，如图39-40所示，音圈电机301设置于第一注射筒201的一侧，音圈电机301中次级312的滑动方向与第一推杆202在第一注射筒201内的滑动方向平行，音圈电机301的次级312与第一推杆202传动连接。将音圈电机301设置在第一注射筒201的一侧能够缩小流体驱动机构120沿第一注射筒201延伸方向的尺寸，音圈电机301中次级312的滑动方向与第一推杆202的滑动方向相同能够简化音圈电机301的次级312与第一推杆202之间的连接方式。作为一种可实现的方式，如图39-42所示，直线电机组件300还包括连接板302，连接板302的一端与音圈电机301的次级312固定连接，连接板302的另一端与第一推杆202位于第一注射筒201外的一端固定连接。可以理解的，连接板302活动设置在壳体100内，且连接板302与音圈电机301的次级312同步滑动，进而音圈电机301的次级312通过连接板302带动第一推杆202在第一注射筒201内同步滑动。在其他的实施例中，音圈电机301中次级312的滑动方向还可以与第一推杆202的滑动方向同轴设置、垂直设置或者其他可实现的布置方式。

更进一步的，如图42-47所示，音圈电机301的次级312包括骨架3121和线圈3122，线圈3122缠设于骨架3121，骨架3121与连接板302一体成型。一体成型的骨架3121和连接板302进一步消除了音圈电机301的次级312与第一推杆202之间的动作误差，保证了第一推杆202与音圈电机301的次级312同步运动的精度。在其他的实施例中，音圈电机301的次级312与连接板302之间的连接也可以是通过螺钉、卡接等连接件实现固定连接。本申请并不限制音圈电机301的次级312与连接板302之间的连接方式，只要能实现音圈电机301的次级312通过连接板302带动第一推杆202同步滑动即可。

在本申请一实施例中，如图40及图42所示，直线电机组件300还包括导向件303，导向件303包括导轨和滑块，导轨固定设置于壳体100内，导轨的延伸方向与第一推杆202的滑动方向平行，滑块滑动设置于导轨，且滑块与连接板302固定连接。导向件303在连接板302的滑动过程中起到导向的作用，以保证音圈电机301的次级312通过连接板302带动第一推杆202同步滑动过程的稳定，进而实现第三液体820按照设定流量或者流速排出第一吐液枪头830的精确控制。进一步，直线电机组件300还包括位移传感器，位移传感器设置于壳体100内，位移传感器与音圈电机301电连接。位移传感器用于测量同步滑动的音圈次级312、连接板302以及第一推杆202的滑动位置、滑动速度等，位移传感器与音圈电机301电连接以实现音圈电机301的闭环控制。可选的，上述位移传感器包括光栅式、磁栅式、电阻式或差分变压器式(LVDT)位移传感器等类型。具体的，位移传感器为光电式直线位移传感器。在本申请其他的实施例中，音圈电机301自身为伺服电机，音圈电机301的闭环控制系统集成在音圈电机301的内部，进一步减小本申请提供的流体驱动机构120的体积。

在本申请一实施例中，如图42-45所示，音圈电机301包括初级311和次级312。初级311包括第一对磁体3111和第二对磁体3112，第一对磁体3111和第二对磁体3112沿次级312的滑动方向顺次设置于壳体100内，第一对磁体3111中的两块磁体相异的磁极相对设置，第二对磁体3112中的两块磁体相异的磁极相对设置，第一对磁体3111之间的磁感线方向与第二对磁体3112之间的磁感线方向相反。次级312包括骨架3121和线圈3122，线圈3122缠绕于骨架3121，线圈3122具有通电后电流方向相反的第一段3125和第二段3126，次级312滑动时，线圈3122的第一段3125在第一对磁体3111之间滑动，线圈3122的第二段3126在第二对磁体3112之间滑动。两对磁体以及线圈3122，能够同时在线圈3122的第一段3125和第二段3126产生相同方向、相同大小的感应力，便于音圈电机301中次级312的快速动作，提高了音圈电机301的灵敏性。

作为一种可实现的方式，如图43-45所示，第一对磁体3111和第二对磁体3112均为矩形板状的磁体，第一对磁体3111和第二对磁体3112均固定安装在壳体100内壁。沿音圈电机301的次级312滑动方向，第一对磁体3111的一端与第二对磁体3112的一端抵接安装。骨架3121呈中空的圆角矩形，骨架3121的一端面上开设有圆角矩形的环形槽，同样呈中空的圆角矩形状的线圈3122固定安装在骨架3121的环形槽内。线圈3122内通过电流时，第一段3125和第二段3126同时产生方向相同、大小相同的感应力，由于第一对磁体3111和第二对磁体3112均为固定，通电后的线圈3122向感应力的方向滑动，与线圈3122固定的骨架3121随线圈3122同步运动。进而音圈电机301的次级312通过连接板302带动第一推杆202同步运动。当位移传感器检测到与第一推杆202同步滑动的连接板302滑动至设定位置时，位移传感器发出信号，音圈电机301断电，音圈电机301的次级312停止滑动。或者，当位移传感器检测到与第一推杆202同步滑动的连接板302滑动速度发生微小波动时，位移传感器发出信号，通入音圈电机301的电流发生相应调整，以保证音圈电机301的次级312通过连接板302带动第一推杆202以设定速度滑动，进而实现第三液体820按照设定的流速排出第一吐液枪头830，生成大小均一的微液滴。在本申请其他的实施例中，音圈电机301还可以是其他类型的结构。

进一步，如图43-44所示，壳体100包括相对的第一安装端面141和第二安装端面143，第一安装端面141和第二安装端面143上分别开设有第一安装孔142和第二安装孔144，第一安装孔142和第二安装孔144相对设置。音圈电机301的初级311还包括第一安装板3114和第二安装板3115，第一安装板3114和第二安装板3115分别可拆卸的固定于第一安装孔142和第二安装孔144。第一对磁体3111中的两块磁体分别安装在第一安装板3114和第二安装板3115沿次级312滑动方向的一端，第二对磁体3112中的两块磁体分别安装在第一安装板3114和第二安装板3115沿次级312滑动方向的另一端。音圈电机301能够从壳体100上整体拆下或者音圈电机301能够装配完毕后整体安装到壳体100上，保证了音圈电机301的装配精度并提高了音圈电机301的拆装便捷性。作为一种可实现的方式，第一安装孔142及第二安装孔144均为圆角矩形孔，对应的，第一安装板3114及第二安装板3115均为圆角矩形板。第一安装板3114及第二安装板3115能够通过螺钉分别固定在第一安装孔142及第二安装孔144处。第一安装板3114及第二安装板3115相对的两侧面均具有安装第一对磁体3111及第二对磁体3112的矩形槽，第一对磁体3111及第二对磁体3112安装在第一对安装板及第二对安装板上的矩形槽内。

更进一步的，壳体100呈中空的长方体状，流体驱动机构120的第一变容积组件200以及直线电机组件300均安装在壳体100内部。壳体100的一端面开设有连接孔，多个壳体100能够通过连接孔并列安装于基体。多个流体驱动机构120并列安装后能够同时控制多个微液滴的生成过程，大幅提升微液滴的生成效率。作为一种可实现的方式，如图38、图39及43所示，在流体驱动机构120的工作过程中，壳体100沿空间竖直方向具有相对的顶端面145和底端面140，壳体100内第一注射筒201的延伸方向以及音圈电机301中次级312的滑动方向均为空间竖直方向。壳体100沿第一注射筒201指向音圈电机301的方向具有相对的两个侧端面150，以及壳体100沿第一安装板3114指向第二安装板3115的方向具有相对的第一安装端面141和第二安装端面143。当多个流体安装机构并列安装时，多个壳体100的第一安装端面141和第二安装端面143之间顺次贴合。壳体100上的连接孔开设在壳体100的同一侧端面150上或者壳体100上的连接孔分别开设在两个侧端面150上。壳体100均通过与连接孔螺纹连接的螺钉固定安装在基体上。在一个具体的实施例中，壳体100沿并列延伸方向的尺寸为18mm，意即壳体100上相对的第一安装端面141和第二安装端面143之间的距离为18mm。多个流体驱动机构120并列安装后能够在间距为18mm的多个试剂槽中同时控制第三液体820按照设定的流速及流量排出第一吐液枪头830，进而高效生成微液滴。在本申请的其他实施例中，并列安装后的多个流体驱动机构120之间距离还可为其他尺寸，只要能够与多个试剂槽之间的间距相匹配即可。

基于上述技术方案中的流体驱动机构120，本申请还提供一种流体驱动方法，流体驱动方法包括以下步骤：直线电机组件300驱动第一推杆202挤压储存在第一注射筒201内的第一驱动液体810，第一驱动液体810挤压储存在第一吐液枪头830内的第三液体820，第三液体820从第一吐液枪头830的出口端排出。上述流体驱动方法，利用第一驱动液体810的不可压缩性保证了第一吐液枪头830的出口端在高频率振动时仍能按照设定的流速及流量将第三液体820从第一吐液枪头830的出口端排出。可以理解的，第一驱动液体810与第三液体820不互溶，两者之间不存在物质交换。通常情况下，第一驱动液体810的密度小于第三液体820的密度，可选的，第一驱动液体810可以是矿物油或者烷烃等。作为一种可实现的方式，排出第一吐液枪头830的第三液体820落入盛有第一驱动液体810的盛放容器中，落入盛放容器中的第三液体820在第一驱动液体810中下落。直线电机组件300不仅具有较高的运动精度，而且能够便捷的根据排液速度、排液压力等实际工况通过调整电流的大小保证第一推杆202按照设定速度滑动或滑动设定距离，进而实现第三液体820精确按照设定的流速及流量从第一吐液枪头830的出口端排出。本申请提供的流体驱动方法能够精确控制所生成微液滴体积大小。

在本申请一实施例中，如图40-41及图48-49所示，流体驱动机构120还包括换向阀400，换向阀400包括换向阀第一接口411、换向阀第二接口412及换向阀第三接口413，换向阀第一接口411、换向阀第二接口412及换向阀第三接口413能够分别与第一吐液枪头830的入口端、进出液口及储存有第一驱动液体810的储液罐连通。换向阀400动作时能够连通换向阀第一接口411和换向阀第二接口412，或者换向阀400动作时能够连通换向阀第三接口413和换向阀第二接口412。换向阀400至少可以控制流体驱动机构120实现以下两种模式：一、使第一变容积组件200的进出液口与第一吐液枪头830的入口端相连通，在直线电机组件300的带动下，第一变容积组件200向第一吐液枪头830提供液体驱动力，用于将第一吐液枪头830内的第三液体820从第一吐液枪头830的出口端排出，或者将第三液体820从第一吐液枪头830的出口端抽吸进入第一吐液枪头830内。二、使第一变容积组件200的进出液口与储液罐相连通，在直线电机组件300的带动下，第一变容积组件200将储液罐中的第一驱动液体810抽吸进入第一变容积组件200的第一注射筒201内，或者是将第一变容积组件200内的驱动液推入储液罐内。

进一步，如图48-49所示，换向阀400包括阀体410和连通块420，阀体410包括换向阀第一接口411、换向阀第二接口412及换向阀第三接口413。连通块420内开设有相互独立的第一流道421、第二流道422和第三流道423，第一流道421、第二流道422以及第三流道423均贯通连通块420。第一流道421、第二流道422以及第三流道423的一端分别与换向阀第一接口411、换向阀第二接口412及换向阀第三接口413连接，第一流道421、第二流道422以及第三流道423的另一端分别与第一吐液枪头830的入口端、进出液口及储存有第一驱动液体810的储液罐连接。开设有若干流道的连通块420具有结构简单、连通稳定的优点。更进一步的，第一流道421、第二流道422以及第三流道423内表面分别抛光且圆角过渡。第一流道421、第二流道422以及第三流道423内表面均无死角，能够有效避免气泡残留和吸附。

基于上述技术方案中的流体驱动机构120，如图50所示，本申请还提供另一种流体驱动方法，包括以下步骤：(1)换向阀400使第一注射筒201的进出液口与储液罐连通，在直线电机组件300的带动下，第一推杆202在第一注射筒201内滑动改变第一注射筒201的容积，以将储液罐内的第一驱动液体810吸入第一注射筒201内；(2)换向阀400使第一注射筒201的进出液口与第一吐液枪头830的入口端连通，在直线电机组件300的带动下，第一推杆202在第一注射筒201内滑动改变第一注射筒201的容积，以排出第一注射筒201内以及第一吐液枪头830内的气体；(3)第一吐液枪头830的出口端进入第三液体820中，并维持换向阀400使第一注射筒201的进出液口与第一吐液枪头830的入口端连通，在直线电机组件300的带动下，第一推杆202在第一注射筒201内滑动改变第一注射筒201的容积，以将第三液体820吸进第一吐液枪头830内；(4)换向阀400使第一注射筒201的进出液口与第一吐液枪头830的入口端连通，在直线电机组件300的带动下，第一推杆202在第一注射筒201内滑动改变第一注射筒201的容积，以将储存在第一吐液枪头830内的第三液体820以设定的流速排出第一吐液枪头830的出口端。

进一步，在上述流体驱动方法中，直线电机组件300的匀速动作进而带动第一推杆202在第一注射筒201内匀速滑动，最终实现第一驱动液体810或第三液体820以均匀的流速吸进第一注射筒201或从第一注射筒201排出，以保证整个微液滴生成过程的稳定性及所生成微液滴体积大小的均一性。

作为一种可实现的方式，如图38-43所示，壳体100呈中空的长方体状，换向阀400固定安装在壳体100内靠近底端面140和一侧端面150的位置，第一变容积组件200安装在换向阀400中连通块420的上方。音圈电机301安装在第一变容积组件200的侧面，音圈电机301的次级312和第一变容积组件200之间通过连接板302固定连接，导向件303在壳体100内安装在音圈电机301和第一变容积组件200的第一注射筒201之间。流体驱动机构120还包括电源接口500，电源接口500安装在壳体100顶端面145上，电源接口500与音圈电机301、换向阀400以及位移传感器均电连接，电源接口500还能够与外置电源电连接以向流体驱动机构120内的元件供电。

上述各个实施例都可以在医学临床检验、纳米材料制备、食品及环境检测、生化分析等应用领域都有广泛应用。在一个具体的应用环境中，本申请提供的微液滴199的生成装置及生成方法应用在聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)中。

以上所述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。

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

最后，还需要说明的是，本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本文中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

一种吐液枪头，包括具有中空腔体的针梗(113)及设置于所述针梗(113)一端的出口端(112)；所述吐液枪头的出口端(112)端面的法线与所述针梗(113)的延伸方向之间的夹角小于等于90°。
根据权利要求1所述的吐液枪头，其特征在于，所述吐液枪头呈直管状，所述吐液枪头的出口端(112)为斜切结构。
根据权利要求1所述的吐液枪头，其特征在于，所述针梗(113)靠近所述吐液枪头的出口端(112)的部分包括弯折结构。
根据权利要求3所述的吐液枪头，其特征在于，所述针梗(113)靠近所述吐液枪头的出口端(112)的弯折结构具有过渡圆弧段。
根据权利要求1-4任一项所述的吐液枪头，其特征在于，还包括针栓(114)，所述针栓(114)具有沿所述针栓(114)的延伸方向贯通所述针栓(114)的储液槽(115)；所述储液槽(115)的一端与所述针梗(113)远离所述吐液枪头的出口端(112)的一端连通，所述针栓(114)远离所述针梗(113)的一端是所述吐液枪头的入口端(111)。
根据权利要求5所述的吐液枪头，其特征在于，所述针栓(114)远离所述针梗(113)的一端内表面开设有卡槽(116)。
根据权利要求1-4任一项所述的吐液枪头，其特征在于，所述吐液枪头的出口端(112)端面的法线与所述针梗(113)的延伸方向之间的夹角介于15°-75°之间。
根据权利要求7所述的吐液枪头，其特征在于，所述吐液枪头的出口端(112)端面的法线与所述针梗(113)的延伸方向之间的夹角介于30°-60°之间。
根据权利要求8所述的吐液枪头，其特征在于，所述吐液枪头的出口端(112)端面的法线与所述针梗(113)的延伸方向之间的夹角为45°。
一种微液滴生成装置，其特征在于，包括流体驱动机构(120)、运动控制机构(130)及权利要求1-9任一项所述的吐液枪头；所述吐液枪头的内部储存有第一液体，所述吐液枪头具有出口端(112)及入口端(111)；所述流体驱动机构(120)与所述吐液枪头的入口端(111)连接，用于将储存在所述吐液枪头内部的第一液体从所述吐液枪头的出口端(112)排出；所述运动控制机构用于控制所述吐液枪头的出口端(112)在第二液体的液面下产生设定轨迹或设定速度或设定加速度的运动，以使排出所述吐液枪头的出口端(112)的第一液体克服表面张力及附着力在第二液体内形成微液滴。
一种微液滴生成方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体，提供储存有第二液体的微液滴容器(60)；控制第一液体从所述吐液枪头的出口端(112)匀速排出；控制所述吐液枪头的出口端(112)在第二液体的液面下沿所述针梗(113)的延伸方向做速度大小呈方波变化的周期运动；所述吐液枪头的出口端(112)周期运动的前半周期与后半周期内，所述吐液枪头的出口端(112)的速度大小相同，方向相反；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体。
一种微液滴生成方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体，提供储存有第二液体的微液滴容器(60)；控制第一液体从所述吐液枪头的出口端(112)匀速排出；控制所述吐液枪头的的出口端(112)在第二液体内部沿所述针梗(113)的延伸方向做位移呈正弦变化的周期运动；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体。
一种运动控制机构，包括：

支撑架(131)；

连接件(132)，用于与吐液枪头(110)连接；

驱动元件，固定于所述支撑架(131)，所述驱动元件与所述连接件(132)传动连接；

在所述驱动元件的驱动下，所述吐液枪头(110)的出口端做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。
根据权利要求13所述的运动控制机构，其特征在于，所述驱动元件包括振动电机(133)，所述振动电机(133)的输出轴与所述连接件(132)传动连接。
根据权利要求13所述的运动控制机构，其特征在于，所述连接件(132)包括接头(1321)，所述接头(1321)与所述振动电机(133)的输出轴传动连接，所述接头(1321)呈中空管状，所述接头(1321)的一端用于与所述吐液枪头(110)连接，所述接头(1321)的另一端用于与所述吐液枪头(110)的流体控制机构连接。
根据权利要求15所述的运动控制机构，其特征在于，所述接头(1321)靠近所述吐液枪头(110)的一端外缘呈倒圆台状，所述吐液枪头(110)套设于所述接头(1321)呈倒圆台状的一端。
根据权利要求15所述的运动控制机构，其特征在于，所述连接件(132)包括连接轴(1322)，所述连接轴(1322)转动设置于所述支撑架(131)，所述连接轴(1322)与所述振动电机(133)传动连接，所述接头(1321)的数量是多个，多个所述接头(1321)间隔固定设置于所述连接轴(1322)。
根据权利要求17所述的运动控制机构，其特征在于，所述连接轴(1322)的两端转动设置于所述支撑架(131)，所述连接轴(1322)的一端与所述振动电机(133)传动连接，多个所述接头(1321)固定设置于所述连接轴(1322)的两端之间。
根据权利要求18所述的运动控制机构，其特征在于，所述接头(1321)的轴向与所述连接轴(1322)的轴向相互垂直。
根据权利要求18所述的运动控制机构，其特征在于，多个所述接头(1321)等间距间隔设置在所述连接轴(1322)的两端之间。
根据权利要求13所述的运动控制机构，其特征在于，所述驱动元件包括压电陶瓷(135)和弹性件(136)，所述压电陶瓷(135)通电产生第一方向的变形时驱动所述连接件(132)向第一方向运动，与所述连接件(132)连接的所述弹性件(136)产生弹性变形；所述压电陶瓷(135)通电产生与第一方向相反的变形时，所述弹性件(136)的弹性变形恢复同时带动所述连接件(132)向与第一方向相反的方向运动；如此反复，所述连接件(132)带动吐液枪头的出口端做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。
根据权利要求13所述的运动控制机构，其特征在于，所述驱动元件包括电磁铁(137)和磁性件(138)，所述磁性件(138)与所述连接件(132)固定连接，所述电磁铁(137)产生变化的磁场，所述磁性件(138)在变化的磁场中运动；所述磁性件(138)通过所述连接件(132)带动吐液枪头的出口端做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。
根据权利要求22所述的运动控制机构，其特征在于，所述驱动元件包括还包括弹性件(136)，所述弹性件(136)的一端固定设置于所述支撑架(131)，所述连接件(132)固定设置于所述弹性件(136)的另一端，所述磁性件(138)与所述连接件(132)固定连接；所述电磁铁(137)通电对所述磁性件(138)产生第一方向的力时，所述磁性件(138)及所述连接件(132)向第一方向运动，同时所述弹性件(136)产生弹性变形；所述电磁铁(137)断电时，所述弹性件(136)带动所述连接件(132)及所述磁性件(138)向与第一方向相反的方向运动；控制所述电磁铁(137)的通断电，所述磁性件(138)通过所述连接件(132)带动吐液枪头的出口端做位移呈正弦变化或者速度呈方波变化的运动。
一种流体驱动机构，包括：

变容积组件(121)，包括注射筒(1211)及推杆(1212)，所述推杆(1212)与所述注射筒(1211)的内壁滑动配合，所述注射筒(1211)内能够储存驱动液体(1214)，所述注射筒(1211)具有进出液口(1213)，所述进出液口(1213)用于连通储存有第一液体(190)的吐液枪头(110)的入口端；

动力组件(122)，与所述推杆(1212)传动连接，用于驱动所述推杆(1212)沿所述注射筒(1211)的延伸方向滑动；

在微液滴的生成过程中，所述动力组件(122)驱动所述推杆(1212)挤压储存在所述注射筒(1211)内的所述驱动液体(1214)，所述驱动液体(1214)挤压储存在所述吐液枪头(110)内的所述第一液体(190)，进而将所述第一液体(190)从所述吐液枪头(110)的出口端排出。
根据权利要求24所述的流体驱动机构，其特征在于，所述注射筒(1211)的所述进出液口(1213)与所述吐液枪头(110)的入口端之间通过细管连通。
根据权利要求24所述的流体驱动机构，其特征在于，所述动力组件(122)能够驱动所述推杆(1212)在所述注射筒(1211)内匀速滑动。
根据权利要求24所述的流体驱动机构，其特征在于，还包括：

储液罐(125)，用于储存所述驱动液体(1214)；

三通换向阀(124)，具有第一接口、第二接口及第三接口，所述吐液枪头(110)的入口端(111)、所述进出液口(1213)及所述储液罐(125)分别与所述第一接口、所述第二接口及所述第三接口连通。
根据权利要求24所述的流体驱动机构，其特征在于，所述动力组件(122)包括驱动电机(1221)、丝杆(1222)及滑块(1223)，所述驱动电机(1221)的输出轴与所述丝杆(1222)传动连接，所述丝杆(1222)与所述滑块(1223)螺纹连接，所述滑块(1223)与所述推杆(1212)固定连接。
根据权利要求28所述的流体驱动机构，其特征在于，所述驱动电机(1221)为伺服电机。
根据权利要求24所述的流体驱动机构，其特征在于，所述变容积组件(121)的数量为多个，多个所述变容积组件(121)的所述推杆(1212)均与所述动力组件(122)传动连接。
根据权利要求24所述的流体驱动机构，其特征在于，所述变容积组件(121)及所述动力组件(122)均为多个且数量相同，多个所述变容积组件(121)并排间隔设置，每个所述变容积组件(121)由单独的所述动力组件(122)驱动。
一种流体驱动方法，其特征在于，采用权利要求24-31任一项所述的流体驱动机构，所述流体驱动方法包括：所述动力组件(122)驱动所述推杆(1212)挤压储存在所述注射筒(1211)内的所述驱动液体(1214)，所述驱动液体(1214)挤压储存在所述吐液枪头(110)内的所述第一液体(190)，所述第一液体(190)从所述吐液枪头(110)的出口端(112)排出。
一种流体驱动方法，其特征在于，采用权利要求27所述的流体驱动机构，所述流体驱动方法包括：

所述三通换向阀(124)使所述变容积组件(121)的所述进出液口(1213)与所述储液罐(125)连通，在所述动力组件(122)的带动下，所述推杆(1212)在所述注射筒(1211)内滑动改变所述注射筒(1211)的容积，以将所述储液罐(125)内的所述驱动液体(1214)吸入所述注射筒(1211)内；

所述三通换向阀(124)使所述变容积组件(121)的所述进出液口(1213)与所述吐液枪头(110)的入口端连通，在所述动力组件(122)的带动下，所述推杆(1212)在所述注射筒(1211)内滑动改变所述注射筒(1211)的容积，以排出所述注射筒(1211)内以及所述吐液枪头(110)内的气体；

所述吐液枪头(110)的出口端进入所述第一液体(190)中，并维持所述三通换向阀(124)使所述变容积组件(121)的所述进出液口(1213)与所述吐液枪头(110)的入口端连通，在所述动力组件(122)的带动下，所述推杆(1212)在所述注射筒(1211)内滑动改变所述注射筒(1211)的容积，以将所述第一液体(190)吸进所述吐液枪头(110)内；

所述三通换向阀(124)使所述变容积组件(121)的所述进出液口(1213)与所述吐液枪头(110)的入口端(111)连通，在所述动力组件(122)的带动下，所述推杆(1212)在所述注射筒(1211)内滑动改变所述注射筒(1211)的容积，以将储存在所述吐液枪头(110)内的所述第一液体(190)以均匀的流速排出所述吐液枪头(110)的出口端(112)。
一种微液滴生成方法，包括以下步骤：

S201，提供具有出口端的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体；提供储存有第二液体的微液滴容器，所述微液滴容器具有开口；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体；

S202，所述吐液枪头的出口端由所述微液滴容器的开口插入第二液体的液面下；

S203，所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下做包含瞬时加速的运动，同时第一液体由所述吐液枪头的出口端排出，排出所述吐液枪头的出口端的第一液体形成附着在所述吐液枪头的出口端的液滴，液滴在所述吐液枪头的出口端的瞬时加速运动过程中脱离所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下形成微液滴。
根据权利要求34所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，所述吐液枪头的出口端在第二液体的液面下做包含瞬时加速的周期运动。
根据权利要求35所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下的周期运动过程中，所述吐液枪头的出口端的速度大小呈矩形波变化。
根据权利要求36所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述吐液枪头的出口端的速度大小呈方波变化。
根据权利要求37所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，所述吐液枪头的出口端周期运动的前半周期与后半周期内，所述吐液枪头的出口端的速度大小相同，方向相反。
根据权利要求35所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下的运动轨迹包括直线段、圆弧段、多边形多种轨迹中的一种或多种的组合。
根据权利要求35所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下周期运动的频率介于0.1赫兹至200赫兹之间。
根据权利要求34所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下的运动方向与所述吐液枪头的延伸方向垂直或平行或呈任意角度。
根据权利要求34-41任一项所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，第一液体由所述吐液枪头的出口端连续排出。
根据权利要求42所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S203中，第一液体由所述吐液枪头的出口端以恒定的流速排出。
一种微液滴生成方法，包括以下步骤：

S211，提供具有出口端的吐液枪头，所述吐液枪头内储存有第一液体；提供储存有第二液体的微液滴容器，所述微液滴容器具有开口；第一液体与第二液体为任意互不相溶的两种液体或具有界面反应的两种液体；

S212，所述吐液枪头的出口端由所述微液滴容器的开口插入第二液体的液面下；

S213，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下做速度大小呈周期变化的运动，在速度大小变化的前半周期与后半周期内，所述吐液枪头的出口端的速度大小均单调变化，同时第一液体由所述吐液枪头的出口端排出，排出所述吐液枪头的出口端的第一液体形成附着在所述吐液枪头的出口端的液滴，液滴在所述吐液枪头的出口端的运动过程中脱离所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下形成微液滴。
根据权利要求44所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述步骤S213中，在一个速度大小变化周期内，所述吐液枪头的出口端的速度大小以中间时刻点为中点呈中心对称。
根据权利要求45所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述步骤S213中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下的加速度及运动轨迹均呈周期性变化。
根据权利要求46所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述步骤S213中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下的速度大小呈余弦曲线变化。
根据权利要求47所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述吐液枪头的出口端速度变化的前半周期中加速阶段和后半周期中加速阶段，分别有一个液滴脱离所述吐液枪头的出口端形成微液滴。
根据权利要求47所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述步骤S213中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下的运动轨迹包括直线段、圆弧段、多边形多种轨迹中的一种或多种的组合。
根据权利要求46所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述步骤S213中，所述吐液枪头的出口端在第二液体液面下周期运动的频率介于0.1赫兹至200赫兹之间。
根据权利要求44所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述步骤S213中，速度大小变化的一个周期内，所述吐液枪头的出口端在前半周期与后半周期均是匀变速运动。
根据权利要求51所述的微液滴生成方法，其特征在于，在所述步骤S213中，所述吐液枪头的出口端在前半周期与后半周期的加速度大小相等。
根据权利要求44-52任一项所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S213中，第一液体由所述吐液枪头的出口端连续排出。
根据权利要求53所述的微液滴生成方法，其特征在于，所述步骤S213中，第一液体由所述吐液枪头的出口端以恒定的流速排出。
一种吐液枪头表面处理方法，用于对吐液枪头进行表面处理，包括以下步骤：

S260，对所述吐液枪头进行硅烷化处理；

S270，使用焦碳酸二乙酯水溶液处理所述吐液枪头；

S280，烘干所述吐液枪头。
根据权利要求55所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，在所述步骤S260前还包括步骤S240，预处理所述吐液枪头；所述步骤S240中，所述预处理包括对所述吐液枪头进行脱脂、去污或清洗操作中的一种或几种。
根据权利要求56所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述步骤S240中，使用超声波振动对吐液枪头表面进行辅助脱脂、辅助去污或辅助清洗。
根据权利要求56所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述吐液枪头是不锈钢材质，所述步骤S240中，使用不锈钢清洗剂清洗所述吐液枪头。
根据权利要求56所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述吐液枪头是不锈钢材质，所述步骤S240之后且在所述步骤S260之前还包括步骤S250，电解抛光所述吐液枪头。
根据权利要求55所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述步骤S260依次包括：

S261，使用去离子水清洗或浸泡所述吐液枪头；

S262，使用硅烷化试剂处理所述吐液枪头；

S263，使用去离子水清洗或浸泡所述吐液枪头。
根据权利要求60所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述步骤S262中，所述硅烷化试剂包括四氢化硅和氢化磷的混合气体。
根据权利要求61所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述混合气体中所述四氢化硅的体积百分比为95.0％-99.9％，所述混合气体中所述氢化磷的体积百分比为0.1％-5.0％。
根据权利要求55所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述步骤S270包括：

S271，使用体积分数为0.5％-1.5％的所述焦碳酸二乙酯水溶液浸泡所述吐液枪头10min-20min；

S272，对所述吐液枪头进行高压灭菌。
根据权利要求63所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述步骤S271中，使用体积分数为1％的所述焦碳酸二乙酯水溶液浸泡所述吐液枪头15min。
根据权利要求55所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述步骤S280中，烘干所述吐液枪头时使用氮气做保护气体。
根据权利要求55所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述吐液枪头为石英毛细管、玻璃管及双纤毛细管中的一种。
根据权利要求55所述的吐液枪头表面处理方法，其特征在于，所述吐液枪头的一端为出口端，所述吐液枪头表面处理方法用于对所述吐液枪头的出口端及外侧壁进行表面处理。
一种流体驱动机构，包括：

壳体(100)；

第一变容积组件(200)，设置于所述壳体(100)内，所述第一变容积组件(200)包括第一注射筒(201)及第一推杆(202)，所述第一推杆(202)与所述第一注射筒(201)的内壁滑动配合，所述第一注射筒(201)内能够储存第一驱动液体(810)，所述第一注射筒(201)具有进出液口，所述进出液口用于连通储存有第三液体(820)的第一吐液枪头(830)的入口端；

直线电机组件(300)，设置于所述壳体(100)内，所述直线电机组件(300)的输出端与所述第一推杆(202)传动连接，用于驱动所述第一推杆(202)沿所述第一注射筒(201)的延伸方向滑动。
根据权利要求68所述的流体驱动机构，其特征在于，所述直线电机组件(300)包括音圈电机(301)，所述音圈电机(301)设置于所述第一注射筒(201)的一侧，所述音圈电机(301)中次级的滑动方向与所述第一推杆(202)在所述第一注射筒(201)内的滑动方向平行，所述音圈电机(301)的次级与所述第一推杆(202)传动连接。
根据权利要求69所述的流体驱动机构，其特征在于，所述直线电机组件(300)还包括连接板(302)，所述连接板(302)的一端与所述音圈电机(301)的次级固定连接，所述连接板(302)的另一端与所述第一推杆(202)位于所述第一注射筒(201)外的一端固定连接。
根据权利要求70所述的流体驱动机构，其特征在于，所述直线电机组件(300)还包括导向件(303)，所述导向件(303)包括导轨和滑块，所述导轨固定设置于所述壳体(100)内，所述导轨的延伸方向与所述第一推杆(202)的滑动方向平行，所述滑块滑动设置于所述导轨，且所述滑块与所述连接板(302)固定连接。
根据权利要求70所述的流体驱动机构，其特征在于，所述音圈电机(301)的所述次级(312)包括骨架(3121)和线圈(3122)，所述线圈(3122)缠设于所述骨架(3121)，所述骨架(3121)与所述连接板(302)一体成型。
根据权利要求69所述的流体驱动机构，其特征在于，所述音圈电机(301)包括初级(311)和次级(312)；所述初级(311)包括第一对磁体(3111)和第二对磁体(3112)，所述第一对磁体(3111)和所述第二对磁体(3112)沿所述次级(312)的滑动方向顺次设置于所述壳体(100)内，所述第一对磁体(3111)中的两块磁体相异的磁极相对设置，所述第二对磁体(3112)中的两块磁体相异的磁极相对设置，所述第一对磁体(3111)之间的磁感线方向与所述第二对磁体(3112)之间的磁感线方向相反；所述次级(312)包括骨架(3121)和线圈(3122)，所述线圈(3122)缠绕于所述骨架(3121)，所述线圈(3122)具有通电后电流方向相反的第一段(3125)和第二段(3126)，所述次级(312)滑动时，所述线圈(3122)的所述第一段(3125)在所述第一对磁体(3111)之间滑动，所述线圈(3122)的所述第二段(3126)在所述第二对磁体(3112)之间滑动。
根据权利要求73所述的流体驱动机构，其特征在于，所述壳体(100)包括相对的第一安装端面(141)和第二安装端面(143)，所述第一安装端面(141)和所述第二安装端面(143)上分别开设有第一安装孔(142)和第二安装孔(144)，所述第一安装孔(142)和所述第二安装孔(144)相对设置；所述音圈电机(301)的所述初级(311)还包括第一安装板(3114)和第二安装板(3115)，所述第一安装板(3114)和所述第二安装板(3115)分别可拆卸固定于所述第一安装孔(142)和所述第二安装孔(144)；所述第一对磁体(3111)中的两块磁体分别安装在所述第一安装板(3114)和所述第二安装板(3115)沿所述次级(312)滑动方向的一端，所述第二对磁体(3112)中的两块磁体分别安装在所述第一安装板(3114)和所述第二安装板(3115)沿所述次级(312)滑动方向的另一端。
根据权利要求69所述的流体驱动机构，其特征在于，所述直线电机组件(300)还包括位移传感器，所述位移传感器设置于所述壳体(100)内，所述位移传感器与所述音圈电机(301)电连接。
根据权利要求69所述的流体驱动机构，其特征在于，所述音圈电机(301)为伺服电机。
根据权利要求68所述的流体驱动机构，其特征在于，所述流体驱动机构还包括换向阀(400)，所述换向阀(400)包括换向阀第一接口(411)、换向阀第二接口(412)及换向阀第三接口(413)，所述换向阀第一接口(411)、所述换向阀第二接口(412)及所述换向阀第三接口(413)能够分别与第一吐液枪头(830)的入口端、所述进出液口及储存有第一驱动液体(810)的储液罐连通；所述换向阀(400)动作时能够连通所述换向阀第一接口(411)和所述换向阀第二接口(412)，或者所述换向阀(400)动作时能够连通所述换向阀第三接口(413)和所述换向阀第二接口(412)。
根据权利要求77所述的流体驱动机构，其特征在于，所述换向阀(400)包括阀体(410)和连通块(420)，所述阀体(410)包括所述换向阀第一接口(411)、所述换向阀第二接口(412)及所述换向阀第三接口(413)；所述连通块(420)内开设有相互独立的第一流道(421)、第二流道(422)和第三流道(423)，所述第一流道(421)、所述第二流道(422)以及所述第三流道(423)均贯通所述连通块(420)；所述第一流道(421)、所述第二流道(422)以及所述第三流道(423)的一端分别与所述换向阀第一接口(411)、所述换向阀第二接口(412)及所述换向阀第三接口(413)连接，所述第一流道(421)、所述第二流道(422)以及所述第三流道(423)的另一端分别与第一吐液枪头(830)的入口端、所述进出液口及储存有第一驱动液体(810)的储液罐连接，所述第一流道(421)、所述第二流道(422)以及所述第三流道(423)内表面分别抛光且圆角过渡。
根据权利要求68所述的流体驱动机构，其特征在于，所述壳体(100)呈中空的长方体状，所述壳体(100)的一端面开设有连接孔，多个所述壳体(100)能够通过所述连接孔并列安装于基体。
根据权利要求79所述的流体驱动机构，其特征在于，所述壳体(100)沿并列延伸方向的尺寸为18mm。
一种流体驱动方法，其特征在于，采用权利要求68-80任一项所述的流体驱动机构，所述流体驱动方法包括：所述直线电机组件(300)驱动所述第一推杆(202)挤压储存在所述第一注射筒(201)内的所述第一驱动液体(810)，所述第一驱动液体(810)挤压储存在所述第一吐液枪头(830)内的所述第三液体(820)，所述第三液体(820)从所述第一吐液枪头(830)的出口端排出；所述第一驱动液体(810)与所述第三液体(820)不互溶。
一种流体驱动方法，其特征在于，采用权利要求77所述的流体驱动机构，所述流体驱动方法包括：

所述换向阀(400)使所述第一注射筒(201)的所述进出液口与所述储液罐连通，在所述直线电机组件(300)的带动下，所述第一推杆(202)在所述第一注射筒(201)内滑动改变所述第一注射筒(201)的容积，以将所述储液罐内的所述第一驱动液体(810)吸入所述第一注射筒(201)内；

所述换向阀(400)使所述第一注射筒(201)的所述进出液口与所述第一吐液枪头(830)的入口端连通，在所述直线电机组件(300)的带动下，所述第一推杆(202)在所述第一注射筒(201)内滑动改变所述第一注射筒(201)的容积，以排出所述第一注射筒(201)内以及所述第一吐液枪头(830)内的气体；

所述第一吐液枪头(830)的出口端进入所述第三液体(820)中，并维持所述换向阀(400)使所述第一注射筒(201)的所述进出液口与所述第一吐液枪头(830)的入口端连通，在动力组件的带动下，所述第一推杆(202)在所述第一注射筒(201)内滑动改变所述第一注射筒(201)的容积，以将所述第三液体(820)吸进所述第一吐液枪头(830)内；

所述换向阀(400)使所述第一注射筒(201)的所述进出液口与所述第一吐液枪头(830)的入口端连通，在所述直线电机组件(300)的带动下，所述第一推杆(202)在所述第一注射筒(201)内滑动改变所述第一注射筒(201)的容积，以将储存在所述第一吐液枪头(830)内的所述第三液体(820)以设定的流速排出所述第一吐液枪头(830)的出口端。