CN105736330A - 医用微量注射并联微泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种医用微量注射并联微泵，包括泵体、泵盖和驱动装置，所述泵体和泵盖高温键合在一起，所述驱动装置设置在泵体上，所述泵体上设有泵腔、进口腔、进口锥形流道、出口腔和出口锥形流道，所述泵腔包括第一泵腔和第二泵腔，所述第一泵腔与第二泵腔的进口锥形流道分别与进口腔连通，所述第一泵腔与第二泵腔的出口锥形流道分别与出口腔连通；所述泵盖上设有进口和出口，所述进口与进口腔连通，所述出口与出口腔连通。本发明微泵的寿命相对较长、制作容易、且能实现集成于其他流体装置，本发明的产品可广泛用于仪表仪器、化学分析、生物科学研究、医疗器械、药物食品以及航空航天等领域。
Description
技术领域
本发明涉及微流体驱动与控制技术领域，尤其是涉及一种医用微量注射并联微泵。
背景技术
微流动体系是微机电系统比较活跃的一部分，微流动体系由微型泵、微型阀、微型传感器等微流体元件组成，而微型泵作为微流动系统的动力源即执行元件，是微流动系统发展水平的重要标志。目前，随着人们对微观世界的了解与深入，人们迫切期望得到能够精确为微量气、液体提供输送的装置，于是很多学者分别采用不同的加工方法、泵体材料、驱动方式及封装方式制作出多种类型的微型泵。微型泵可以分为机械式驱动和非机械式驱动两大类，机械式驱动可分为双金属、电磁、热气、静电、压电、记忆金属、压电堆等，非机械式可分为电液力驱动、磁液力驱动及超声波驱动。从内部结构划分可以分为有阀微型泵和无阀微型泵。对于机械式驱动微泵大多内部构成复杂，零部件繁多，然而对于本来就制造困难的微泵零部件面临着磨损、疲劳、堵塞等可能性，这致使微泵装置稳定性下降且制作成本上升。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种医用微量注射并联微泵，结构简单、易于集成、性能稳定、不易堵塞。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种医用微量注射并联微泵，包括泵体、泵盖和驱动装置，所述泵体和泵盖高温键合在一起，所述驱动装置设置在泵体上，其中，所述泵体上设有泵腔、进口腔、进口锥形流道、出口腔和出口锥形流道，所述泵腔包括第一泵腔和第二泵腔，所述第一泵腔与第二泵腔的进口锥形流道分别与进口腔连通，所述第一泵腔与第二泵腔的出口锥形流道分别与出口腔连通；所述泵盖上设有进口和出口，所述进口与进口腔连通，所述出口与出口腔连通。
作为优选，所述泵体为玻璃基底泵体。
作为优选，所述驱动装置包括压电陶瓷片，所述压电陶瓷片为圆形，所述压电陶瓷片粘合在聚二甲基硅氧烷高分子薄膜的圆形沉槽内，所述压电陶瓷片的圆心正对第一泵腔、第二泵腔的轴线；所述聚二甲基硅氧烷高分子薄膜通过紫外光照射不可逆粘结在泵体上。
作为优选，所述泵盖与泵体的材料均为Pyrex7740玻璃。
作为优选，所述进口锥形流道由进口腔至泵腔呈扩散形状，所述出口锥形流道由泵腔至出口腔呈扩散形状。
作为优选，所述进口锥形流道连通进口腔一端的截面宽度B1不小于所述出口锥形流道连通泵腔一端的截面宽度B2，进口锥形流道的锥度角α不小于出口锥形流道的锥度角β。
作为优选，所述进口锥形流道的长度L1不大于出口锥形流道的长度L2。
作为优选，所述进口锥形流道的锥度角α为5°-15°，所述出口锥形流道的锥度角β为5°-15°。
作为优选，所述进口锥形流道的长度L1为出口锥形流道的长度L2的70%-80%。
本发明的有益效果是：
本发明体积小、结构简易、流量充足、且能够实现复杂化控制、适合批量化生产，由于本发明为整体结构的机械式驱动微泵，内部结构简单、无繁杂的零部件,避免了普通机械式驱动微泵内部零件磨损、疲劳、堵塞的风险，故本发明微泵的寿命相对较长、制作容易、且能实现集成于其他流体装置。本发明的产品可广泛用于仪表仪器、化学分析、生物科学研究、医疗器械、药物食品以及航空航天等领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的A-A泵体俯视示意图；
图3为本发明进口流道的结构示意图；
图4为本发明出口流道的结构示意图；
图5为本发明吸入模式的结构示意图；
图6为本发明泵出模式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
实施例1:
图1为本发明去除上盖后的结构示意图。如图1、图2所示，本发明包括泵盖1、泵体2和驱动装置，泵盖1和泵体2高温键合在一起。泵体2上设有泵腔6、进口腔9、进口锥形流道8、出口腔3和出口锥形流道4，泵腔6包括第一泵腔和第二泵腔，第一泵腔与第二泵腔的进口锥形流道8分别与进口腔9连通，第一泵腔与第二泵腔的出口锥形流道4分别与出口腔3连通。泵盖1上设有流体进口10和出口11，进口10与进口腔9连通，出口11与出口腔3连通。
驱动装置包括压电陶瓷片7，压电陶瓷片7为圆形，压电陶瓷片7粘合在聚二甲基硅氧烷高分子薄膜5（PDMS）的圆形沉槽内，压电陶瓷片7的圆心正对泵腔6的轴线；聚二甲基硅氧烷高分子薄膜5通过紫外光照射不可逆粘结在泵体2上。
进口锥形流道8、出口腔3和出口锥形流道4、泵腔6、进口腔9均采用玻璃湿法腐蚀所得。泵盖1的进口10、出口11采用磨削所得；泵体2和泵盖1材料为Pyrex7740玻璃镀铬。
如图3、图4所示，进口锥形流道8由进口腔9至泵腔6呈扩散形状，靠近进口腔8一端较窄，靠近泵腔6一端较宽。出口锥形流道4由泵腔6至出口腔3呈扩散形状，靠近泵腔6的一端较窄，靠近出口腔3的一端较宽。
本实施例的进口锥形流道8主要的参数包括：截面宽度B1、长度L1和锥度角α，出口锥形流道4主要参数包括：截面宽度B2、长度L2和锥度角β。进口锥形流道8和出口锥形流道4在扩张方向和收缩方向对流体的阻力不同造成流体在锥形流道的压力损失不同，将进口锥形流道8和出口锥形流道4按照扩散形状方向置于进口腔9、泵腔6和出口腔3之间，通过一系列具体实验证明，本发明的微泵能是达到数倍单泵的泵送目的。
如图3、图4所示，在一个实施例中，进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1等于出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2，进口锥形流道的锥度角α等于出口锥形流道4的锥度角β。
在一个实施例中，进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1大于出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2，进口锥形流道的锥度角α大于出口锥形流道4的锥度角β。
如图5所示，微泵吸入模式：压电陶瓷片7向下运动，泵腔6容积增大，微泵进入“供给模式”，流体同时从进口锥形流道8和出口锥形流道4进入泵腔6，但是出口锥形流道4对流体的阻力较进口锥形流道8大，因此通过进口锥形流道8流入泵腔6的流量较出口锥形流道4要大，故流体从微泵进口10进入泵腔6。
如图6所示，微泵泵出模式：压电陶瓷片7向上运动，泵腔6容积减小，泵腔6进入“泵模式”，流体同时从进口锥形流道8和出口锥形流道4流出泵腔6，但是进口锥形流道8对流体的阻力较出口锥形流道4大，因此通过出口锥形流道4流出泵腔6的流量较进口锥形流道8要大些，故流体从出口11流出泵腔6。
在一个实施例中，进口锥形流道8的长度L1等于出口锥形流道4的长度L2。通过对进口锥形流道8和出口锥形流道4长度的设计，进一步提高流体在锥形流道内的压力和阻力差异，进而提高微泵的效率。
在一个实施例中，进口锥形流道8的锥度角α为5°-15°，出口锥形流道4的锥度角β为5°-15°。通过进口锥形流道8和出口锥形流道4的锥度角的设计，既能满足本发明微泵的工作要求，不易堵塞，且能达到较优的使用效果。
在一个实施例中，进口锥形流道8的长度L1等于出口锥形流道4的长度L2；进口锥形流道8的锥度角α等于出口锥形流道4的锥度角β；进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1等于出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2，经测量结论如下：双腔并联微泵测试最大流量为83ul/min。双腔并联微泵测试最大压力为324Pa。
实施例2：
该实施例中，进口锥形流道的长度L1与出口锥形流道的长度L2相同。进口锥形流道8的锥度角α为30°，出口锥形流道4的锥度角β为20°。进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1等于出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2。
该实施例中，微泵的泵送目的是单泵的110%。
实施例3：
该实施例中，进口锥形流道的长度L1与出口锥形流道的长度L2相同。进口锥形流道8的锥度角α为15°，出口锥形流道4的锥度角β为5°。进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1等于出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2。
该实施例中，微泵的泵送目的是单泵的115%。
实施例4：
该实施例中，进口锥形流道的长度L1为出口锥形流道的长度L2的80%。进口锥形流道8的锥度角α为15°，出口锥形流道4的锥度角β为5°。进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1为出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2的150%。
该实施例中，微泵的泵送目的是单泵的125%。
实施例5：
该实施例中，进口锥形流道的长度L1为出口锥形流道的长度L2的70%。进口锥形流道8的锥度角α为15°，出口锥形流道4的锥度角β为10°。进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1为出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2的120%。
该实施例中，微泵的泵送目的是单泵的130%。
实施例6：
该实施例中，进口锥形流道的长度L1为出口锥形流道的长度L2的70%。进口锥形流道8的锥度角α为15°，出口锥形流道4的锥度角β为15°。进口锥形流道8连通进口腔9一端的截面宽度B1为出口锥形流道4连通泵腔6一端的截面宽度B2的110%。
该实施例中，微泵的泵送目的是单泵的150%。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种医用微量注射并联微泵，包括泵体、泵盖和驱动装置，所述泵体和泵盖高温键合在一起，所述驱动装置设置在泵体上，其特征在于：所述泵体上设有泵腔、进口腔、进口锥形流道、出口腔和出口锥形流道，所述泵腔包括第一泵腔和第二泵腔，所述第一泵腔与第二泵腔的进口锥形流道分别与进口腔连通，所述第一泵腔与第二泵腔的出口锥形流道分别与出口腔连通；所述泵盖上设有进口和出口，所述进口与进口腔连通，所述出口与出口腔连通。
2.根据权利要求１所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述泵体为玻璃基底泵体。
3.根据权利要求1所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述驱动装置包括压电陶瓷片，所述压电陶瓷片为圆形，所述压电陶瓷片粘合在聚二甲基硅氧烷高分子薄膜的圆形沉槽内，所述压电陶瓷片的圆心正对第一泵腔、第二泵腔的轴线；所述聚二甲基硅氧烷高分子薄膜通过紫外光照射不可逆粘结在泵体上。
4.根据权利要求１所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述泵盖与泵体的材料均为Pyrex7740玻璃。
5.根据权利要求1所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述进口锥形流道由进口腔至泵腔呈扩散形状，所述出口锥形流道由泵腔至出口腔呈扩散形状。
6.根据权利要求5所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述进口锥形流道连通进口腔一端的截面宽度B1不小于所述出口锥形流道连通泵腔一端的截面宽度B2，进口锥形流道的锥度角α不小于出口锥形流道的锥度角β。
7.根据权利要求6所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述进口锥形流道的长度L1不大于出口锥形流道的长度L2。
8.根据权利要求6或7所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述进口锥形流道的锥度角α为5°-15°，所述出口锥形流道的锥度角β为5°-15°。
9.根据权利要求7所述的一种医用微量注射并联微泵，其特征在于：所述进口锥形流道的长度L1为出口锥形流道的长度L2的70%-80%。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160706 |