[发明专利]一种电磁感应热发泡式微喷系统

说明书

技术领域：

本发明是一种利用电磁感应涡流加热技术对微喷嘴中液体进行加热，来实现微量液滴喷射的系统，且能通过控制通入交流电压大小、频率高低，以及通电时间长短等参数来控制液滴的喷射量，可用于微量药物输送、微量流体供给、DNA合成以及喷墨喷绘，属于微流体和微制造领域。

背景技术：

目前，微流体系统中热泡式驱动使用较为广泛，其加热元件均采用加热电阻。通过加热电阻对液体加热，使液体中产生气泡，气泡随温度增加体积迅速膨胀，从而驱动液体从喷射孔喷出。

这种驱动方式所需加热电压小，内部没有可动部件，实现简单，易于集成，但是元件寿命低，加热电阻制作难度大，成本较高。

发明内容：

本发明的目的在于改变传统加热方式，利用电磁感应加热元件取代加热电阻进行加热，以克服传统热发泡式驱动器件效率低，成本高，寿命低等的缺点。本发明提出一种电磁感应热发泡式微喷系统利用高频交变电流产生高频交变磁场，进而由交变磁场在加热芯中产生电涡流，由该电涡流在加热芯中产生焦耳热，使加热芯附近的微量液体汽化，液体汽化时，体积迅速膨胀近1000倍，喷管内的液体向加热芯的两端快速运动，在该膨胀力的作用下，一部分液体从喷管的喷口喷出。

一种电磁感应热发泡式微喷系统，采用两端开口微细玻璃管制成一端开有内径为10-80μm微喷嘴的喷管；喷管的另一端与液体供应管相连，储液池由底部端面上开有小孔的容器制成，液体供应管连接储液池底部小孔与微喷嘴之间；用漆包细铜线在喷管外侧轴向中间位置绕制感应线圈制成电磁感应线圈；采用微细钢管安装于喷管绕制感应线圈位置的内部，用作加热芯。

所述的微细玻璃管的内径100～300μm。

所述的微细钢管的外径为100～300μm，内径可选为20～250μm。

所述微喷系统采用高频脉冲电源，该电源采用脉冲发生器产生信号脉冲，信号脉冲经功率放大器放大后，再通过继电器将功率放大后的电流信号传给微喷系统的电磁感应线圈。

所述微喷系统由继电器控制电磁感应线圈通断状态，采用控制器控制固态继电器的通断状态，控制高频脉冲电源供给电磁感应线圈的导通时间t1和间断时间t2，进而控制电磁感应线圈的工作时间和间歇时间；

所述的高频脉冲导通的时间是t1，间断的时间是t2，电压是U；高频脉冲的频率选为20kHz～1MHz，t1设为0.01ms～1ms,t2设为0.1ms～2ms，电压U设计为3V～12V。

本发明可以获得如下有益效果和特点：1）采用电磁感应加热器件进行加热，热量主要集中在加热芯上，喷管工作温度低；2）生成气泡大小可通过改变电磁感应加热电压、频率、加热时间等参数进行调节，容易控制；3）加热芯位于液体内，热量损失小，加热效率高，加热性能好；4）加热芯在微喷嘴内，与电源无直接相连，便于密封；5）加热芯的尺寸可以做到200μm以上，可耐高温和大电流，因此加热系统工作寿命长。

附图说明：

图1：本发明的系统组成示意图

图2：本发明微喷嘴结构示意图；

图3：本发明控制电路波形示意图；

图4：本发明继电器通断状态和高频加热电压波形示意图；

图5：本发明工作过程示意图一；

图6：本发明工作过程示意图二；

图7：本发明工作过程示意图三；

图8：本发明工作过程示意图四；

图中：1、微喷嘴，2、连接软管，3、连接头，4、储液池，5、功率放大器输出接线柱一，6、功率放大器输出接线柱二，7、功率放大器8、功率放大器输入接线柱一，9、功率放大器输入接线柱二，10、脉冲发生器与功率放大器连线二，11、脉冲发生器与功率放大器连线一，12、脉冲发生器，13、脉冲发生器输出接线柱一，14、脉冲发生器输出接线柱二，15、控制器，16、控制器输出接线柱一，17、控制器输出接线柱二，18、控制器与继电器连接线一，19、控制器与继电器连接线二，20、功率放大器与继电器连接线二，21、功率放大器与继电器连接线一，22、继电器输入接线柱一，23、继电器输入接线柱二，24、继电器控制信号输入接线柱二，25、继电器控制信号输入接线柱一，26、继电器输出接线柱一，27、继电器，28、继电器输出接线柱二，29、继电器与线圈接连线二，30、继电器与线圈连接线一，31、微喷口，32、线圈，33、微细玻璃管，34、线圈引线二，35、加热芯，36、线圈引线一，37、液体，38、气泡，39、微型液滴

具体实施方式：