CN102797872A - 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀 - Google Patents

一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀 Download PDF

Info

Publication number
CN102797872A
CN102797872A CN2012103198782A CN201210319878A CN102797872A CN 102797872 A CN102797872 A CN 102797872A CN 2012103198782 A CN2012103198782 A CN 2012103198782A CN 201210319878 A CN201210319878 A CN 201210319878A CN 102797872 A CN102797872 A CN 102797872A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve body
valve
runner
planar coil
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012103198782A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102797872B (zh
Inventor
王传礼
周禾清
邓海顺
田东林
潘广香
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Science and Technology
Original Assignee
Anhui University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Science and Technology filed Critical Anhui University of Science and Technology
Priority to CN201210319878.2A priority Critical patent/CN102797872B/zh
Publication of CN102797872A publication Critical patent/CN102797872A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102797872B publication Critical patent/CN102797872B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Magnetically Actuated Valves (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀，包括下阀体（1）、依次压叠在下阀体（1）上的基片（3）、上阀体（4）和平面螺旋线圈（6），下阀体的底部沿径向方向分别设有进液流道（2）和出液流道（11），下阀体的上部设有液体腔（13），进液流道（2）设有垂直向上的与液体腔连通的流道口，出液流道（11）与所述液体腔连通；基片（3）上表面镀有具有逆磁致伸缩效应薄膜（7），下表面镀有具有正磁致伸缩效应薄膜（9）；平面螺旋线圈（6）通电后，磁致伸缩薄膜驱动器在激励磁场的作用下发生形变向上弯曲，使得工作流体通道打开，实现液压系统回路的通断。本发明具有体积小、易于微型化、响应速度快、可控性强等特点。

Description

一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀
技术领域
本发明涉及精密仪器中微型流体阀技术领域，具体地说是一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀。
背景技术
微阀是对微流量系统中流体起控制作用的器件，其作用是实现流体通道的开关和流量的控制，是微流控系统中最重要的部件之一，现已被广泛地应用在对流体微量输送和流量精确控制等场合。如微型生化检测、微量药给、微量燃料供应、生物芯片等诸多领域。目前，研究和应用较广的有源微阀多采用压电式驱动、静电式驱动、热驱动和电磁驱动，压电驱动式和静电驱动式都是依赖高电压工作，不易于常规电路控制，且压电驱动式还存在漂移和电击穿等现象，不利于精确控制；热驱动式让费能源，且受应用的限制；电磁驱动式需要设置特定的磁场发生单元，体积较大，不适于集成入微流体芯片系统。
发明内容
本发明的目的是针对现有微阀存在的缺陷，利用超磁致伸缩材料的特性，提出一种新型的平面线圈驱动式微阀，以期提高微阀的工作特性和简化其结构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀，其结构特点在于，包括下阀体、依次压叠在下阀体上的基片、上阀体和平面螺旋线圈，
所述下阀体的底部沿径向方向分别设有进液流道和出液流道，下阀体的上部设有液体腔，所述进液流道在位于下阀体中心处设有垂直向上的与液体腔连通的流道口，所述流道口凸伸于所述液体腔的底面；所述出液流道与所述液体腔连通；
所述基片上表面镀有具有逆磁致伸缩效应薄膜，下表面镀有具有正磁致伸缩效应薄膜，所述基片与下阀体液体腔构成封闭空间并与所述流道口形成启闭，与上阀体形成空气腔；
所述平面螺旋线圈紧贴在上阀体的上表面，为超磁致伸缩薄膜提供驱动磁场，平面螺旋线圈上涂有绝缘保护层。
本发明结构特点还在于：
所述微阀为圆柱体，所述逆磁致伸缩效应薄膜和正磁致伸缩效应薄膜在基片上呈圆环形分布。
所述正磁致伸缩效应薄膜由TbDyFe合金制成，所述逆磁致伸缩效应薄膜由SmFe合金制成。
所述基片由具有高张力材质的硅薄片制成。
所述平面螺旋线圈采用光刻和腐蚀工艺制作。
本发明与已有技术相比，具有的有益的效果是：
1、本发明相比与现有的有源微阀，采用超磁致伸缩材料驱动，具有响应速度快、频响高等特点；且由平面线圈提供的磁场驱动，体积小、结构简单，因此可以显著提高微阀的工作性能。
2、本发明采用平面螺旋线圈驱动，简化了微阀的结构，减小了微阀的体积，便于实现与微流体芯片系统集成。
3、本发明基于微阀材料的应用，除磁干扰严重场合，可适用于其它诸多场合。
附图说明
图1为本发明微阀非驱动时结构示意图（闭阀时）。
图2为本发明微阀驱动时结构示意图（开阀时）。
图3为本发明微阀立体结构分解示意图。
图中标号：1、下阀体，2、进液流道，3、基片，4、上阀体，5、绝缘保护层，6、平面螺旋线圈，7、逆磁致伸缩效应薄膜，8、流道口，9、正磁致伸缩效应薄膜，10、空气腔，11、出液流道，12、线圈电极对，13、液体腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图所示，微阀包括下阀体1、依次压叠在下阀体1上的基片3、上阀体4和平面螺旋线圈6。
下阀体的底部沿径向方向分别设有进液流道2和出液流道11，下阀体的上部设有液体腔13，进液流道2在位于下阀体中心处设有垂直向上的与液体腔连通的流道口8，流道口8凸伸于液体腔的底面；出液流道11与所述液体腔连通；
基片3上表面镀有具有逆磁致伸缩效应薄膜7，下表面镀有具有正磁致伸缩效应薄膜9，基片3与下阀体液体腔13构成封闭空间，在基片3的张力作用下与流道口形成启闭，与上阀体4形成空气腔10；
平面螺旋线圈6紧贴在上阀体4的上表面为超磁致伸缩薄膜提供驱动磁场，平面螺旋线圈6上涂有绝缘保护层5，并露出线圈电极对12。保护平面螺旋线圈不裸露在空气中而出现被氧化、锈蚀等失效形式。
具体实施时，微阀为圆柱体，逆磁致伸缩效应薄膜7和正磁致伸缩效应薄膜9在基片上呈圆环形分布。正磁致伸缩效应薄膜9由TbDyFe合金（市售）制成，逆磁致伸缩效应薄膜7由SmFe合金（市售）制成，基片3由具有高张力的材质硅薄片制成。镀膜可采用闪蒸、离子束溅射、电离镀膜等微加工技术实现，基片3和磁致伸缩薄膜构成超磁致伸缩薄膜驱动器阀芯。当平面螺旋线圈6提供驱动磁场时，正磁致伸缩效应薄膜在磁场的作用下伸长，逆磁致伸缩效应薄膜在磁场的作用下缩短，从而带动硅基片弯曲，作为微阀阀芯移动的动力来源。平面螺旋线圈可采用光刻和腐蚀工艺制作，其粘接于上阀体4的上表面。磁致伸缩效应薄膜与平面螺旋线圈6之间设有一定间距，可减小平面线圈产生的磁场在磁致伸缩效应薄膜轴向上的磁场影响。
工作原理为：如图2所示，在平面螺旋线圈6通入一定大小的电流，线圈在电流的作用下产生一定的磁场。超磁致伸缩材料在外加磁场的作用下发生变形，其具有逆磁致伸缩效应薄膜7在外加磁场作用下缩短，具有正磁致伸缩效应薄膜9在外加磁场作用下伸长，从而带动基片3弯曲，使得基片与流道口8之间产生一定的间隙，超磁致伸缩薄膜驱动器阀芯打开。流体介质从进液流道2的A处流入，此时阀芯处于开启状态，流体介质从进液流道2流入液体腔13，液体腔13与出液流道11连通，流体介质在系统压力作用下经出液流道11从B处流出，实现微阀阀芯开启工作状态。
当平面螺旋线圈6断电时，磁场消失，磁致伸缩效应薄膜回到初始状态，逆磁致伸缩效应薄膜伸长，正磁致伸缩效应薄膜缩短，基片在自身张力和磁致伸缩效应薄膜回复力的作用下重新与流道口贴合，阀芯关闭，流体介质停止流通，实现阀芯闭合停止工作状态。微阀阀芯开口的大小还可由通入线圈电流的大小控制，从而控制流量的大小。基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀适用于控制微流量系统的通断和流量大小的控制。

Claims (5)

1.一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀，其特征是包括下阀体（1）、依次压叠在下阀体（1）上的基片（3）、上阀体（4）和平面螺旋线圈（6）；
所述下阀体的底部沿径向方向分别设有进液流道（2）和出液流道（11），下阀体的上部设有液体腔（13），所述进液流道（2）在位于下阀体中心处设有垂直向上的与液体腔（13）连通的流道口（8），所述流道口（8）凸伸于所述液体腔的底面；所述出液流道（11）与所述液体腔连通；
所述基片（3）上表面镀有具有逆磁致伸缩效应薄膜（7），下表面镀有具有正磁致伸缩效应薄膜（9），所述基片（3），与下阀体液体腔（13）构成封闭空间并与所述流道口形成启闭，与上阀体（4）形成空气腔（10）；
所述平面螺旋线圈（6）紧贴在上阀体（4）的上表面为超磁致伸缩薄膜提供驱动磁场，平面螺旋线圈（6）上涂有绝缘保护层（5）。
2.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀，其特征是，所述微阀为圆柱体，所述逆磁致伸缩效应薄膜（7）和正磁致伸缩效应薄膜（9）在基片上呈圆环形分布。
3.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀，其特征在于：所述正磁致伸缩效应薄膜（9）由TbDyFe合金制成，所述逆磁致伸缩效应薄膜（7）由SmFe合金制成。
4.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀，其特征在于：所述基片（3）由具有高张力材质的硅薄片制成。
5.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀，其特征在于：所述平面螺旋线圈（6）采用光刻和腐蚀工艺制作。
CN201210319878.2A 2012-09-01 2012-09-01 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀 Expired - Fee Related CN102797872B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210319878.2A CN102797872B (zh) 2012-09-01 2012-09-01 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210319878.2A CN102797872B (zh) 2012-09-01 2012-09-01 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102797872A true CN102797872A (zh) 2012-11-28
CN102797872B CN102797872B (zh) 2014-01-15

Family

ID=47197106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210319878.2A Expired - Fee Related CN102797872B (zh) 2012-09-01 2012-09-01 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102797872B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103049005A (zh) * 2012-12-19 2013-04-17 哈尔滨工业大学 一种超磁致伸缩微位移自感知驱动方法及执行器
CN103267153A (zh) * 2013-05-30 2013-08-28 莆田市清华园电器发展有限公司 水压力感应开关
CN103335154A (zh) * 2013-07-15 2013-10-02 大连海事大学 一种集成于微流控芯片上的电磁微阀
CN103939317A (zh) * 2014-04-01 2014-07-23 安徽理工大学 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微泵
CN105135051A (zh) * 2015-09-30 2015-12-09 博奥生物集团有限公司 一种微流控阀门和微流控芯片
CN105605010A (zh) * 2015-12-15 2016-05-25 南昌工程学院 一种磁致伸缩悬臂梁驱动的流量控制阀及调节方法
CN105805412A (zh) * 2014-12-30 2016-07-27 浙江盾安人工环境股份有限公司 基于pzt压电致动的双刀型闸微阀装置
CN108223814A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 无锡源清天木生物科技有限公司 一种用于微流控制的液体流量控制装置和微流控制方法
CN112370610A (zh) * 2020-09-14 2021-02-19 苏州一三磁控科技有限公司 一种基于超磁致伸缩驱动薄膜的输液装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002174353A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Techno Excel Co Ltd 電磁式給水弁
CN2549284Y (zh) * 2002-05-13 2003-05-07 陈正德 一种机械保持电磁阀
CN1470787A (zh) * 2002-06-20 2004-01-28 控制流量的磁阀
CN2641405Y (zh) * 2003-07-28 2004-09-15 王宏 手电两用阀
CN2787952Y (zh) * 2005-05-20 2006-06-14 张海堂 永磁出水阀
CN1877171A (zh) * 2005-04-22 2006-12-13 卡尔·邓格斯有限责任两合公司 带有压电控制机构的阀装置
CN101893112A (zh) * 2010-07-05 2010-11-24 清华大学 一种双稳态微阀
WO2011091943A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidisches bauelement zur handhabung eines fluids und mikrofluidischer chip
CN202756663U (zh) * 2012-09-01 2013-02-27 安徽理工大学 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002174353A (ja) * 2000-12-07 2002-06-21 Techno Excel Co Ltd 電磁式給水弁
CN2549284Y (zh) * 2002-05-13 2003-05-07 陈正德 一种机械保持电磁阀
CN1470787A (zh) * 2002-06-20 2004-01-28 控制流量的磁阀
CN2641405Y (zh) * 2003-07-28 2004-09-15 王宏 手电两用阀
CN1877171A (zh) * 2005-04-22 2006-12-13 卡尔·邓格斯有限责任两合公司 带有压电控制机构的阀装置
CN2787952Y (zh) * 2005-05-20 2006-06-14 张海堂 永磁出水阀
WO2011091943A1 (de) * 2010-02-01 2011-08-04 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidisches bauelement zur handhabung eines fluids und mikrofluidischer chip
CN101893112A (zh) * 2010-07-05 2010-11-24 清华大学 一种双稳态微阀
CN202756663U (zh) * 2012-09-01 2013-02-27 安徽理工大学 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103049005A (zh) * 2012-12-19 2013-04-17 哈尔滨工业大学 一种超磁致伸缩微位移自感知驱动方法及执行器
CN103267153A (zh) * 2013-05-30 2013-08-28 莆田市清华园电器发展有限公司 水压力感应开关
CN103335154A (zh) * 2013-07-15 2013-10-02 大连海事大学 一种集成于微流控芯片上的电磁微阀
CN103335154B (zh) * 2013-07-15 2015-07-29 大连海事大学 一种集成于微流控芯片上的电磁微阀
CN103939317A (zh) * 2014-04-01 2014-07-23 安徽理工大学 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微泵
CN105805412B (zh) * 2014-12-30 2019-04-16 浙江盾安人工环境股份有限公司 基于pzt压电致动的双刀型闸微阀装置
CN105805412A (zh) * 2014-12-30 2016-07-27 浙江盾安人工环境股份有限公司 基于pzt压电致动的双刀型闸微阀装置
CN105135051A (zh) * 2015-09-30 2015-12-09 博奥生物集团有限公司 一种微流控阀门和微流控芯片
WO2017054369A1 (en) * 2015-09-30 2017-04-06 Capitalbio Corporation A microfluidic valve and a chip or system comprising the microfluidic valve
CN105605010A (zh) * 2015-12-15 2016-05-25 南昌工程学院 一种磁致伸缩悬臂梁驱动的流量控制阀及调节方法
CN108223814A (zh) * 2016-12-21 2018-06-29 无锡源清天木生物科技有限公司 一种用于微流控制的液体流量控制装置和微流控制方法
CN108223814B (zh) * 2016-12-21 2019-10-15 无锡源清天木生物科技有限公司 一种用于微流控制的液体流量控制装置和微流控制方法
CN112370610A (zh) * 2020-09-14 2021-02-19 苏州一三磁控科技有限公司 一种基于超磁致伸缩驱动薄膜的输液装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN102797872B (zh) 2014-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102797872B (zh) 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀
CN101709806B (zh) 一种微型自锁电磁阀
CN204200532U (zh) 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的双平面线圈驱动式微泵
CN202756663U (zh) 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的平面线圈驱动式微阀
CN103335154B (zh) 一种集成于微流控芯片上的电磁微阀
CN101225881A (zh) 超磁致伸缩致动器直接驱动的高速电液开关阀
CN103939317A (zh) 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微泵
CN102003560B (zh) 一种电驱动形状记忆合金丝的常闭型主动微阀
Lee et al. Valveless impedance micropump with integrated magnetic diaphragm
CN103672016A (zh) 一种通道型电磁常闭微阀
US20100033278A1 (en) Method and Apparatus for Electromagnetic Actuation
CN112340690A (zh) 微结构流体流动控制装置
US20140294629A1 (en) Micro pump
CN102359643A (zh) 一种基于磁致伸缩执行器驱动的开关阀
CN202707437U (zh) 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微型泵
CN206592627U (zh) 一种集成于微流控芯片的电磁微阀
CN104015482B (zh) 环电极的钝化
CN103145087B (zh) Terfenol-D薄片驱动的磁致伸缩式复合悬臂梁
CN104358674A (zh) 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的双平面线圈驱动式微泵
Pawinanto et al. Electromagnetic micro-actuator with silicon membrane for fluids pump in drug delivery system
JP4709212B2 (ja) 双安定小型弁
CN203742955U (zh) 一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微泵
ITTO20100664A1 (it) Attuatore elettromagnetico integrato, in particolare micro-pompa elettromagnetica per un dispositivo microfluidico basato su tecnologia mems, e relativo procedimento di fabbricazione
CN105805411B (zh) 一种刀闸微型阀装置
CN101873052A (zh) 纳米磁性液体微致动泵

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20140115

Termination date: 20180901

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee