CN1540163A - 磁流体推进式微型泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁流体推进式微型泵。包括分别开有两个电极和两个管道进出口的第一块基体材料，刻蚀有微型管道、并在整条微型管道两侧壁溅射有电极的第二块基体材料，永久磁铁；第二块基体材料上表面管道两端的储液槽和两个电极引出点分别与第一块基体材料上的两个电极和两个管道进出口对准后相键合，在整个第二块基体材料下表面装有永久磁铁。管道充满电解质溶液时，两电极分别与电源正、负极连接，电解质溶液中的正、负离子在电场作用下运动从而形成电流，再在永久磁铁的正交磁场的作用下，溶液中产生了沿着管道方向的洛仑兹力，从而推动了电解质溶液由一储液槽流向另一储液槽。本发明通过改变电极的正负极来改变溶液的流动方向。
Description
所属技术领域
本发明涉及微流量控制器件，特别是涉及一种磁流体推进式微型泵。
背景技术
磁流体推进式微型泵(Magnetohydrodynamic micropump，简称MHDmicropump)是一种新型的非机械式微型泵，它利用洛仑兹力推动电解质溶液产生连续流动，可以改变流向，产生可控的流量。由于工作介质为电解质溶液，与化学溶液相容，可用于生化药品的输送和流量注射。目前，微型电磁泵引起了越来越多国外MEMS学者的重视。南韩的Jaesung Jang，Seung S.Lee设计了一种直流式微型电磁泵，其致命弱点是电压稍高或溶液中电解质离子浓度较大时极易产生气泡。Abraham P.Lee和他的学生Asuncion V.Lemoff设计出了第一个交流式电磁微型泵，将正弦曲线的电场与一个同步的交流磁场垂直放置，可避免气泡的产生。但是这种交流微型电磁泵是封闭的环形结构，流体在内部流动，并无进出，没有真正起到泵的作用。国内在这方面的研究还处于起步阶段，毛细管电渗泵在流动注射中的应用已有报道，但存在两大问题：
(1)在生化药品流动注射的过程中，采用电渗泵，必须用高电压。高压电极表面在缓冲液体中总是要产生气体的，时间稍长就形成气泡，而气泡不可避免地进入毛细管柱中，电场梯度在气泡处变大，局部产生更高的焦耳热而使气泡体积扩大，致使液流断路和电渗中断。同时，电渗流动中不可避免的伴有电泳分离，这一分离过程是不可逆的，影响了所注射生化药品的质量。因此，采用毛细管电渗泵，会导致生化药品发生电泳分离，对生化药品的输送和流动注射带来不利影响；
(2)采用毛细管电渗泵进行流动注射，驱动电压高，流量小，输出压力低，而且不能连续工作，实用性差。
发明内容
本发明的目的在于克服毛细管电渗泵的不足和缺陷，提供驱动电压低，并与化学药品相容的一种磁流体推进式微型泵。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是它包括：分别开有两个电极和两个管道进出口的第一块基体材料，刻蚀有微型管道、并在整条微型管道两侧壁溅射有电极的第二块基体材料，永久磁铁；第二块基体材料上表面管道两端的储液槽和两个电极引出点分别与第一块基体材料上的两个电极和两个管道进出口对准后相键合，在整个第二块基体材料下表面装有永久磁铁。
所说的截面形状为矩形的微型管道为直线微型管道。
所说的截面形状为矩形的微型管道为螺线微型管道。
所说的基体材料为有机玻璃或晶体硅或玻璃或陶瓷或硅橡胶；电极材料为金。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是
1、磁流体推进式微型泵采用平面型结构，以微型管道作为其流道，结构简单；
2、微型管道两侧壁溅射有电极材料，在管道底部断开，不形成短路；电极分别与直流电源正负极相连，在整个管道中形成电场，永久磁铁放置于管道下面，形成与电场正交的磁场；
3、管道两侧壁的电极材料为金，化学稳定性强，不易电解；
4、在整个管道中每一部分都能产生驱动，螺线管道缩小了整个图形体积，增加了管道长度，提高了输出压力。
5、可以通过改变电极的正负极来改变溶液的流动方向。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为本发明的另一种结构原理示意图；；
图3为图2沿A-A方向的剖面图；
图4为图2沿B-B方向的剖面图。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明它包括：分别开有两个电极和两个管道进出口的第一块基体材料A，刻蚀有微型管道、并在整条微型管道两侧壁溅射有电极2、3的第二块基体材料B，永久磁铁6；第二块基体材料B上表面管道两端的储液槽7、8和两个电极引出点4、5分别与第一块基体材料A上的两个电极和两个管道进出口对准后相键合，在整个第二块基体材料B下表面装有永久磁铁6。
如图1所示，所说的截面形状为矩形的微型管道为直线微型管道1。
如图2、图3、图4所示，所说的截面形状为矩形的微型管道为螺线微型管道1’。
本发明的工作过程如下：
当磁流体推进式微型泵管道1中充满电解质溶液时，将管道两侧壁电极2、3通过电极引出点4、5分别与电源正、负极相连接，电解质溶液中的正、负离子在电场作用下运动从而形成电流，再在永久磁铁6所形成的正交磁场的作用下，溶液中产生了沿着管道方向的洛仑兹力，从而推动了电解质溶液由储液槽7流向储液槽8；当改变管道两侧壁电极2、3与电源正负极的连接时，电场方向改变，溶液中产生的洛仑兹力方向也随之改变，从而导致电解质溶液由储液槽8流向储液槽7。
Claims (4)
1、一种磁流体推进式微型泵，其特征在于它包括：分别开有两个电极和两个管道进出口的第一块基体材料(A)，刻蚀有微型管道、并在整条微型管道两侧壁溅射有电极(2、3)的第二块基体材料(B)，永久磁铁(6)；第二块基体材料(B)上表面管道两端的储液槽(7、8)和两个电极引出点(4、5)分别与第一块基体材料(A)上的两个电极和两个管道进出口对准后相键合，在整个第二块基体材料(B)下表面装有永久磁铁(6)。
2、根据权利要求1所述的一种磁流体推进式微型泵，其特征在于：所说的微型管道其截面形状为矩形的直线微型管道(1)。
3、根据权利要求1所述的一种磁流体推进式微型泵，其特征在于：所说的微型管道其截面形状为矩形的螺线微型管道(1’)。
4、根据权利要求1所述的一种磁流体推进式微型泵，其特征在于：所说的基体材料为有机玻璃或晶体硅或玻璃或陶瓷或硅橡胶；电极材料为金。
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| CN103573576A (zh) * | 2013-11-21 | 2014-02-12 | 西南交通大学 | 磁流体力学微泵 |
| CN104142694A (zh) * | 2014-07-16 | 2014-11-12 | 北京控制工程研究所 | 一种多层孔板结构微流量控制装置 |
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