[发明专利]芯片级气液分离器及其控制系统

权利要求书

1.芯片级气液分离器及其控制系统，其特征在于：包括芯片级气液分离器及其组件、控制接口电路以及基于FPGA+DSP的芯片级气液分离器控制系统；

所述芯片级气液分离器及其组件用于实现微体积条件下的液-液流体体系微混合、微反应、气-液分离，实时监测环形微反应沟道内气液间隔形态及气液分离效果，使得控制系统能够动态调整载气流速及反应混合液流速；

所述接口电路连接在芯片级气液分离器控制系统和芯片级气液分离器及其组件之间，用于对微量泵及微阀的驱动，实现混合反应液流速控制；用于对微气阀、液阀的驱动，实现气液管道有序控制、载气流速的控制；用于对微型抽气泵的驱动，实现气液分离、保证反应混合物负压进样；用于对高清OEM相机模组的控制，实现高清OEM相机模组的初始化、高速图像采集；

所述芯片级气液分离器控制系统，采用FPGA+DSP架构方式，用于产生芯片级气液分离器有效分离所需的控制信号、实时监测微反应沟道内气液间隔形态，动态调整载气流速及反应混合液流速。

2.根据权利要求1所述的芯片级气液分离器及其控制系统，其特征在于：所述芯片级气液分离器由聚二甲基硅氧烷及透明载玻片制备而成，包括微混合单元、载气接入单元、环形微反应单元、气液分离单元以及气液间隔形态监测单元；

所述微混合单元，还包括还原剂/试剂/样品微储液池；微混合单元用于实现还原剂、试剂、样品的混合，多通道经反应后的含气态混合物富集，提高待测气态反应物含量；其中还原剂/试剂/样品微储液池，用于实现还原剂、反应试剂、样品溶液注入、贮藏；

所述载气接入单元，包括载气注入接口、载气注入单元和载气注入点；载气接入单元用于载气输入；其中载气注入接口，用于载气注入；载气注入单元，用于载气通过，阻挡液体反向进入；载气注入点与环形微反应单元的直行微沟道相切，保证载气载带作用；

所述环形微反应单元，用于实现还原剂、试剂、样品的充分反应，同时便于载气载带经气化后的样品气体；

所述气液分离单元，还包括液体输出口；气液分离单元用于实现反应后气态产物、液态产物的分离；其中液体输出口，用于反应后的液态产物输出；

所述气液间隔形态监测单元，还包括气体输出口和气液间隔形态监测视窗；气液间隔形态监测单元用于监测经气液分离单元前后微反应沟道气液间隔形态及判别气液分离效果；其中气体输出口，用于反应后的气态产物输出；气液间隔形态监测视窗，用于观测微沟道内气液间隔形态以及气液分离效果。

3.根据权利要求1所述的芯片级气液分离器及其控制系统，其特征在于：所述组件包括3个LED、2个梯度折射率透镜、1片滤光片、透明载玻片、PDMS、1个高清OEM相机模块以及由PMMA加工而成的固定支架；

所述LED，用于照明，便于高清OEM相机模块能够清晰采集气液间隔形态监测单元内微沟道内气液间态；

所述梯度折射率透镜，用于芯片级气液分离器与高清OEM相机模块的耦合组装、调整对准；

所述滤光片，用于滤除干扰光信号；

所述透明载玻片、PDMS，用于制备芯片级气液分离器；

所述高清OEM相机模块，用于采集气液间隔形态监测单元微反应沟道内气液形态；

所述PMMA加工而成的固定支架，用于固定LED、芯片级气液分离器、梯度折射率透镜以及滤光片。

4.根据权利要求1所述的芯片级气液分离器及其控制系统，其特征在于：所述控制接口电路包括LED驱动电路、微量泵及微阀驱动控制电路、微型抽气泵控制电路以及高清OEM相机模块控制电路；

所述LED驱动电路，用于实现LED驱动控制；

所述微量泵及微阀驱动控制电路，用于还原剂、试剂、样品以及载气注入量的精准控制，以及载气的输出控制；

所述微型抽气泵控制电路，用于反应后的液态反应物的输出控制；

所述高清OEM相机模块控制电路，用于高清OEM相机模块初始化、高速图像信号采集以及各种控制信号的传输。