[发明专利]一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置及其方法

权利要求书

1.一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置，所述装置包括注射泵和持针器(e)，持针器(e)用于夹持注射针(c)，注射泵用于提供注射所需动力，其特征在于，所述装置还包括无透镜光学液位传感器和微量注射控制单元，

无透镜光学液位传感器设置在注射针(c)外壁上，用于测量注射针(c)内液位变化；

微量注射控制单元设置在持针器(e)上，用于检测液位变化情况，修正注射泵的注射压力，使注射针(c)内液位达到稳定；

无透镜光学液位传感器包括微型线阵图像传感芯片(5)、减光膜(1)、平行光源(4)和夹持外壳(6)，

平行光源(4)设置在注射针(c)的外侧壁上，减光膜(1)设置在注射针(c)的外侧壁上且位于平行光源(4)的透射面，减光膜(1)外表面设置有微型线阵图像传感芯片(5)，夹持外壳(6)将微型线阵图像传感芯片(5)、减光膜(1)和平行光源(4)包裹在内，

平行光源(4)产生的透射光穿透透明的玻璃材质的注射针(c)管，经过减光膜(1)将平行光源(4)的强度减弱至微型线阵图像传感芯片(5)的感光范围内，最终射入微型线阵图像传感芯片(5)中，由微型线阵图像传感芯片(5)测量注射针(c)内液位变化；

平行光源提供均匀稳定的透射光。

2.根据权利要求1所述一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置，其特征在于，平行光源(4)包括LED发光元件、导光纤维和均光膜，LED发光元件、导光纤维和均光膜从外至内依次贴合排列。

3.根据权利要求1所述一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置，其特征在于，控制单元包括驱动电路(3)柔性电路板(2)，驱动电路(3)设置在持针器(e)上，驱动电路(3)通过柔性电路板(2)连接微型线阵图像传感芯片(5)，柔性电路板(2)用于采集微型线阵图像传感芯片(5)的测量信息，根据该信息修正注射泵的注射压力，驱动电路(3)用于按照柔性电路板(2)发送的注射压力，驱动注射泵工作。

4.根据权利要求1所述一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置，其特征在于，微型线阵图像传感芯片(5)是一种在y方向上仅有一列或几列感光单元的图像传感芯片，在x方向上有数百或数千感光单元的图像传感芯片。

5.根据权利要求1所述的一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置实现的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、平行光源(4)发出的光穿透透明的玻璃材质的注射针(c)，经过减光膜(1) 进入微型线阵图像传感芯片(5)，注射针(c)内的液面在微型线阵图像传感芯片(5)上呈现虚像；

步骤二、微量注射控制单元根据虚像获得液体的最小注射量；

步骤三、微量注射控制单元根据最小注射量对注射泵的压力进行修正，使注射器内的注射液体稳定。

6.根据权利要求5所述一种基于无透镜成像技术的超微量注射检测与控制装置实现的方法，其特征在于，液体的最小注射量为：

微型线阵图像传感芯片(5)的理论最小分辨能力Δx表示为：

式中，P₀、P₁为液体和空气处由二进制表示的光强强度；a为单个像素长度；N表示液面交界区域，从最小光强P₀到最大光强P₁所经过的像素个数；

根据微型线阵图像传感芯片(5)的理论最小分辨能力Δx，获得液体的最小注射量为：

式中，d为注射针的内部直径，V_min为注射针内液体的最小注射量V_min。