CN1249899C - 微型电渗泵 - Google Patents

微型电渗泵 Download PDF

Info

Publication number
CN1249899C
CN1249899C CN 01135525 CN01135525A CN1249899C CN 1249899 C CN1249899 C CN 1249899C CN 01135525 CN01135525 CN 01135525 CN 01135525 A CN01135525 A CN 01135525A CN 1249899 C CN1249899 C CN 1249899C
Authority
CN
China
Prior art keywords
pump
electrode
mini type
porous
fluid passage
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.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 01135525
Other languages
English (en)
Other versions
CN1410673A (zh
Inventor
田昭武
乔兴忠
林华水
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.)
Xiamen University
Original Assignee
Xiamen University
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 Xiamen University filed Critical Xiamen University
Priority to CN 01135525 priority Critical patent/CN1249899C/zh
Publication of CN1410673A publication Critical patent/CN1410673A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1249899C publication Critical patent/CN1249899C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Reciprocating Pumps (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

涉及一种利用电渗流的装置，尤其是一种微型电渗泵。设有泵体，泵体内设流体通道，流体通道设至少3个正负相间的电极室，每两个电极室之间设置多孔芯，多孔芯表面带正或负电荷，每个电极室通过导电体与电源连接，电极室中充有电解质溶液。泵体可为组装，连续或芯片式结构，通道可为管道、沟道或芯片式微沟道，组装方便，响应快，能在低电压驱动下产生高中低液压，流量范围广，芯片化，便于操作，泵的工作寿命长，可广泛用于化学化工、生物医学、环境监测等领域的流动注射系统的流体驱动泵。

Description

微型电渗泵
技术领域
本发明涉及一种利用电渗流的装置，尤其是一种微型电渗泵。
背景技术
采用电渗流方法的流体驱动泵的流动注射系统广泛用于化学化工、生物医学、环境监测等领域。微型泵主要有薄膜微机械泵、电水力驱动泵、表面张力驱动泵、热汽泡驱动泵、离心力驱动泵，其中用电渗作为驱动力的微型泵主要代表有Parce John Wallace发明的微型泵(USP 6012902)，Zanzucchi等发明的微型电动力泵(WO 9743629A，CN1193927A)。这种微型泵主要用高电压在微沟道中驱动电渗流流动，需要附加高压电源设备，不能将仪器整体微型化。
目前，流动注射系统常用的载流泵是蠕动泵，它是一种机械的载流泵。其缺点是结构复杂，价格高，流量调节范围小；和低转速时，流动稳定性差。中国科技大学公开的多孔芯电渗泵(CN2286429Y)包括置于泵体中部侧面封闭的多孔芯柱、置于芯柱两端的电极腔、腔内的电极、电极腔内外载流间的微孔隔离器件和腔上部的气体储存室。其工作电压为10～500V，体积较大。因其电极产生的气体储存在电极腔室内，工作时需要定期停泵，向外排放出电极所产生的气体，不能连续长时间工作。其多孔芯柱是用胶固定在泵体中部，无法在需要时定期更换多孔芯柱，使泵不能长久使用，寿命有限。其电极腔内载流间的微孔隔离器件，不能完全隔离电极腔室内电极产生的气体电解引起电极腔室内流体pH的变化，由于电渗流对流体的pH十分敏感，这会导致泵工作不稳定。
发明内容
本发明旨在提供一种能在低电压驱动下产生出中低压，流量范围广的灵巧微型电渗泵。特别适用于做芯片中微沟道的流体驱动泵，因可电池驱动，不需附加其它电源设备，可以象手机一样携带操作。
本发明设有泵体，泵体内设流体通道，流体通道设至少3个正负相间的电极室，电极室中充有电解质溶液，每两个电极室之间设置多孔芯，多孔芯表面带正或负电荷，每个电极室通过导电体与电源连接。流体通道可以是管道、沟道或芯片式微沟道。所说的多孔芯可采用多孔芯柱或多孔芯片，可直接设于流体通道中，也可以带正负电荷相间的方式和离子导电体都以垫片的形式通过挤压方式分别密闭于流体通道内和流体通道侧面与电极室之间。
电渗泵的工作原理是在石英、高聚物、玻璃等类似物在内的许多固体表面，在存在如盐、酸或者碱这样的离子物质的溶液中，其表而带有正或负电荷。这种带电的表面将会吸引有适当电导率的溶液中的带有相反电荷的离子，形成稳定的双电层结构。即在固/液界面形成一带反相电荷的离子鞘，向这样一种溶液施加某一电压会导致离子鞘迁移到带有相反电荷的电极，并且也推动了流体的整体流动。一般其流速正比于电流强度，所产生流体的压强正比于所施加的电压。当固相表面带有正电荷时，其流体由负极流回正极。当固相表面带有负电荷时，其流体由正极流向负极。
当流体流经第一片多孔芯时，由于此多孔芯表面带负电荷，其流体由正极流向负极。因多孔芯较薄，因此在低电压(＜20V)下，可在多孔芯两边产生中高强度的电场。从而在多孔芯的微孔道内产生较强强度的电渗流，设其产生的流体压强为P1。就第二片多孔芯而言，由于此多孔芯表面带正电荷，和第一片多孔芯表面所带电荷相反，其流体由负极流向正极。但因其电极连接方式与前一片相反，所以其产生的电渗流方向与前一片多孔芯相同，其单独流过第二片多孔芯所产生的电渗流压强为P2。则流体流过此二芯片所产生的电渗流总压强为P0＝P1+P2。
以此类推，对于含n片多孔芯的微型泵，因其是串联方式连接，整个体系的总压强为各分部多孔芯所产生的分压强之和，即P0＝P1+P2+…+Pn。
电渗流流速正比于多孔芯的面积和电流强度，选择不同面积的芯片和电流强度就可以调节微型泵的流速。这样，就可以在固定的低电压下产生所需要压强和流速的液流。
本发明组装方便，操作模式简单；流体通道内部体积小，无阀门和其它机械装置，流体流动方向可随电极的电压方向改变而改变，响应速度快，其它类型泵无法比拟；低工作电压，便于使用电池，无需其它电源设备，可用于便携式操作；设备、试剂要求简单，成本低；可广泛应用于化学化工、生物医学、环境监测等领域的流动注射系统的流体驱动泵；可微型化、芯片化，特别适用于做芯片中微沟道的流体驱动泵。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明设有泵体1，泵体可为单元组装式或为连续一体化式结构，泵体内设流体通道，流体通道中设至少3个正负相间的电极室2，电极室中充满电解质溶液，每两个电极室之间设置多孔芯3，多孔芯表面带正或负电荷，其厚度为0.5～10mm，每个电极室通过导电体4与电源E连接。所说的导电体4可以是电子导电体，或者是离子导电体与电子导电体的复合。离子导电体可采用阴/阳离子交换树脂膜/带，电子导电体可采用可逆电极，例如Ag/AgCl，Ag/Ag2O等电极。
电极室的数目最好为奇数。泵体的前、后端分别设流体通道入口5和出口6。泵体采用化学惰性绝缘材料，可以是有机或无机材料，最好流体通道长度为1～100mm，截面积为10-7～10cm2，直流电源电压为3～100V。流体通道横截面恒定。
本发明适于泵体微型化、芯片化，特别适用于做芯片式微沟道的流体驱动泵。泵体可依需要采用单元组合装配式结构连接，或连续一体化式结构，或微型化芯片化结构，流体通道可为充满流体溶液的管道、沟道或芯片式微沟道。

Claims (10)

1、微型电渗泵，其特征在于设有泵体，泵体内设流体通道，流体通道设至少3个正负相间的电极室，电极室中充有电解质溶液，每两个电极室之间设置多孔芯，多孔芯表面带正或负电荷，每个电极室通过导电体与电源连接。
2、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的泵体为组合装配式，连续一体化式或微型芯片式结构。
3、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的流体通道为管道，沟道或芯片式微沟道，通道长度为1～100mm。
4、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的流体通道截面积为10-7～10cm2，横截面积恒定。
5、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的多孔芯为圆形多孔芯柱或多孔芯片，多孔芯片的厚度为0.5～10mm。
6、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的导电体为电子导电体，或者是离子导电体与电子导电体的复合。
7、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的离子导电体选自离子交换树脂膜或离子交换树脂带，所说的电子导电体选自可逆电极。
8、如权利要求7所述的微型电渗泵，其特征在于电子导电体选自Ag/AgCl电极或Ag/Ag2O电极。
9、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的电源电压为3～100V。
10、如权利要求1所述的微型电渗泵，其特征在于所说的电极室的数目为奇数。
CN 01135525 2001-10-09 2001-10-09 微型电渗泵 Expired - Fee Related CN1249899C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 01135525 CN1249899C (zh) 2001-10-09 2001-10-09 微型电渗泵

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 01135525 CN1249899C (zh) 2001-10-09 2001-10-09 微型电渗泵

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1410673A CN1410673A (zh) 2003-04-16
CN1249899C true CN1249899C (zh) 2006-04-05

Family

ID=4673179

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 01135525 Expired - Fee Related CN1249899C (zh) 2001-10-09 2001-10-09 微型电渗泵

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1249899C (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021052226A1 (zh) * 2019-09-18 2021-03-25 杭州未名信科科技有限公司 可植入的电渗微泵装置

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1752753B (zh) * 2004-09-22 2010-04-28 杭州生源医疗保健技术开发有限公司 离子膜微流量电渗泵
CN102101018B (zh) * 2011-02-16 2013-02-27 华东理工大学 一种级联高压电渗泵
CN103537330B (zh) * 2013-10-23 2016-05-04 厦门大学 一种芯片质子泵及其制造和使用方法
KR102006908B1 (ko) * 2016-06-28 2019-08-02 이오플로우(주) 전기 삼투 펌프 및 이를 포함하는 유체 펌핑 시스템
CN107860728B (zh) * 2017-11-06 2020-12-29 国家海洋局南海环境监测中心 一种流动注射不连八通阀吸附预富集洗脱方法
CN110339878B (zh) * 2019-07-08 2021-01-19 西安交通大学 一种控制微通道内幂律流体体积流量的装置及方法
CN110601497B (zh) * 2019-09-05 2021-07-23 中国科学院力学研究所 一种交流电渗驱动乙醇行波型微泵及工作方法
CN112023131B (zh) * 2020-08-28 2023-08-18 杭州未名信科科技有限公司 电渗驱动模块、植入式电渗微泵装置及电引出方法
CN112855490B (zh) * 2020-12-17 2023-08-18 杭州未名信科科技有限公司 一种电渗微泵装置及电渗微泵装置组

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021052226A1 (zh) * 2019-09-18 2021-03-25 杭州未名信科科技有限公司 可植入的电渗微泵装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1410673A (zh) 2003-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7267753B2 (en) Electrokinetic device having capacitive electrodes
CN1249899C (zh) 微型电渗泵
US7718047B2 (en) Electrochemical high pressure pump
KR101488408B1 (ko) 전기삼투펌프 및 이를 포함하는 유체 펌핑 시스템
US8057191B2 (en) Electrokinetic micropump having ion-exchange membranes
US20130156615A1 (en) Self contained electroosmotic pump and method of making thereof
CN103816805B (zh) 电渗微泵装置
WO2006106885A1 (ja) 液体輸送装置及び液体輸送システム
CN203090949U (zh) 多级驱动电渗微泵装置
CN111043005B (zh) 一种基于毛细现象以及电浸润现象的微泵
US20130153425A1 (en) Electroosmotic pump and method of use thereof
US12090299B2 (en) Electroosmotic pump
CN110985333B (zh) 一种基于电浸润现象的可换向微泵
CN113904521B (zh) 多级电渗微泵
CN111030418B (zh) 一种基于电浸润现象的双腔微泵
KR20210022514A (ko) 전기 삼투압 펌프
CA2502671C (en) Electrokinetic devices
KR20220140453A (ko) 복막 투석 디바이스
JP4065916B2 (ja) 微少流量発生装置及びポンプ及びポンプシステム
US20050254967A1 (en) Gasless and gas bubble-free electrodes
KR20240040447A (ko) 전기 삼투 펌프
Hansen et al. Application of the Electroosmotic Effect for Thrust Generation
SU890534A1 (ru) Электростатический насос
CN111779672A (zh) 一种基于电浸润现象的磁流体微泵
Lee et al. Fabrication and test of an electrochemical microactutor

Legal Events

Date Code Title Description
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
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
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060405

Termination date: 20091109