[发明专利]一种微流道气泡捕获装置及方法

权利要求书

1.一种微流道气泡捕获装置，其特征在于，所述装置包括流入管，与流入管连通的集气腔，以及与集气腔连通的流出管，所述集气腔的横截面大于流入管和流出管的横截面，所述集气腔的最大横截面应保证集气腔内液体的表面张力和摩擦力足够让集气腔内液体不受重力影响而塌陷；所述集气腔底部还设置有贯穿集气腔底部的排液沟槽，排液沟槽的上部开口大，下部开口小。

2.如权利要求1所述一种微流道气泡捕获装置，其特征在于，所述集气腔的材质应为管内液体的浸润材料，不能为管内液体的吸收材料。

3.如权利要求1所述一种微流道气泡捕获装置，其特征在于，所述集气腔中沿横截面设置张力阻气结构。

4.如权利要求3所述一种微流道气泡捕获装置，其特征在于，所述阻气结构可以为一个或多个串联的张力阻气膜，或者为张紧的丝线和集气腔腔壁形成的两个半圆孔。

5.如权利要求4所述一种微流道气泡捕获装置，其特征在于，所述张力阻气膜为带有若干个孔的薄膜。

6.一种微流道气泡捕获方法，其特征在于，采用上述权利要求1至5任一项所述的装置实现气液分离，包括以下步骤：

当液体通入装置时，流入管和集气腔中含有若干段液体以及液体之间形成的气泡，当液体中距离集气腔最近的气泡进入集气腔时，由于液体张力的作用，会形成一个半缺泡，随着液体的继续向前运动，气泡会停在集气腔顶部；

控制液体流速，使气泡前后承受的液压差不足以克服气泡的摩擦力、范德华力和表面张力的共同作用，此时液体会一直从集气腔向流出管流出，但气泡不会移动；

当下一个气泡和液体进入集气腔后，气泡会聚集到顶部使顶部的气泡变大，但由于液压差不大，气泡依然不会移动，而液体仍然会从集气腔向流出管流出；

流入管中的气泡和液体依次进入集气腔，并聚集到顶部，使顶部的气泡变大，当气泡变大到一定程度后，由于表面张力作用，液体会急速收缩，并在集气腔形成一个新的气液界面，气液分离结束；

继续通入气体，产生的压力会克服表面张力推动液体向前，直到将液体全部推出集气腔，进而实现了气泡的捕获；

若气泡量过大，需要在集气腔的底部设置贯穿集气腔底部的排液沟槽，排液沟槽采用上部开口大，下部开口小的结构，当液体和气泡流入集气腔时，液体进入排液沟槽，气泡在集气腔中，气液界面微向下弯曲，且气体不能进入排液沟槽；

当液体全部通过排液沟槽从集气腔进入流出管，空气会切断排液沟槽和流出管的液体连接，并推动液体前行，最终完成气液分离，实现气泡的捕获。

7.如权利要求6所述一种微流道气泡捕获方法，其特征在于，若液体流速过快，集气腔顶部气泡前后会产生压差，进而推动气泡前进，需要在集气腔横截面上增加张力阻气膜阻截气泡，当气泡封闭上薄膜孔时，由于表面张力的作用，气液界面仅会往液端微曲，由于张力阻气膜上的孔非常小，此时推力变大带来的前后液压差不足以克服该表面张力作用，气体不会从封闭的上薄膜孔通过，但液体可以从下孔流过；

流入管中的液体和气泡依次进入集气腔，液体流过但气泡聚集，当气泡足够大的时候，气泡会在下孔形成向前微曲的界面，该界面需要足够的液压差才能克服表面张力；

流入管中的液体和气泡继续增多，气泡增大，液体从下孔流过，最终张力阻气膜上的所有孔将会被气泡堵塞，进而形成新的气液界面，气液分离结束；

继续通入气体，产生的压力会克服表面张力推动液体向前，直到将液体全部推出集气腔，进而实现了气泡的捕获。

8.如权利要求7所述一种微流道气泡捕获方法，其特征在于，当张力阻气膜上的所有孔被气泡堵塞时，由于表面张力作用于每个孔都不一样，其中的一个孔首先往孔后方排出一个气泡，在排出气泡后，该孔随即被液体导通，张力阻气膜又回到过液阻气的状态。