CN210045178U - 一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，包括第一储液罐、第二储液罐、驱动电路、混液室和PDMS芯片，所述第一储液罐和第二储液罐的下部设有微流沟道，所述微流沟道的上部设有气动阀，所述第一储液罐和第二储液罐的上侧设有溶液入口，且微流沟道的下部设有扩散口，所述扩散口的下部连接有压电双晶片阵列，所述压电双晶片阵列的外侧设有驱动电路，所述驱动电路的内侧设有PDMS芯片，所述压电双晶片阵列通过微型软管与混液室连接，本实用新型利用驱动电路来控制驱动压力，以便在微流体装置内输送流体并控制其流动速率，具有高灵活性，良好的准确性和快速响应能力。简单的设计，低成本和易于组装使得该泵适用于便携式微流体应用。

Description

一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵

技术领域

本实用新型涉及微流量泵领域，具体是一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵。

背景技术

近年来,生物芯片在生物工程、医学及化学分析等领域得到了广泛的应用,已经成为了最前沿的技术领域之一，微流泵可以为整个系统的工作提供驱动力,是生物芯片中重要的驱动部件之一，目前已经做出了许多努力来开发基于不同机制的微泵技术，根据泵体中有无可动阀片 ,微流泵可以分为有阀泵与无阀泵两种.有阀泵利用阀片的开关来控制流体的定向流动,工作原理比较简单,制造的工艺也比较成熟,但是因为泵体中存在机械部件,且阀片频繁开关, 都是采用一个管连接的，致使泵的可靠性不高, 效率比较低，使用寿命降低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，以解决传统技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，包括第一储液罐、第二储液罐、驱动电路、混液室和PDMS芯片，所述第一储液罐和第二储液罐的下部设有微流沟道，所述微流沟道的上部设有气动阀，所述第一储液罐和第二储液罐的上侧设有溶液入口，且微流沟道的下部设有扩散口，所述扩散口的下部连接有压电双晶片阵列，所述压电双晶片阵列的外侧设有驱动电路，所述驱动电路的内侧设有PDMS芯片，所述压电双晶片阵列通过微型软管与混液室连接，所述混液室的前侧设有培养皿，所述混液室的上部连接有泵体。

优选的，所述PDMS芯片的上部设有第一ER流出口和第二ER流出口，且有第一ER流出口和第二ER流出口之间通过流体通道连接，流体通道的中部设有泵膜片，泵膜片的两侧设有电极，泵膜片的上侧设有圆形通道，流体通道内部的流体可以通过泵膜片的推拉运动，使液体可以运动，外部电场施加到电极时，可以控制流体通道内部流体的流动，当施加一对电极上的电压时，ER 流体的粘度在电极之间增加，从而降低了ER 流体的流速。如果电压足够高，甚至可以停止流动。

优选的，所述混液室采用光刻技术制作，且混液室的内部设有微型软管，混液室利用微型软管可以将两种不同的液体进行混合，还用于两种流体的简单计量。

优选的，所述第一储液罐和第二储液罐同时进行储备或释放两种不同液体反应，可以更加直观地捕获泵的输送量。

优选的，所述气动阀由电磁开关和数据采集控制器组成，可以进行控制微流沟道的流速。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型设置有压电双晶片阵列和驱动电路，可以在驱动电路的控制下作振幅、频率及振动方向都相同但相位依次相差90°的近似正弦振动 ,压电双晶片阵列的振动 在微沟道壁上形成了行波,该行波驱动微沟道内液体产生定向流动.采用这种方法制作的微流泵,除了具有无阀泵通常具有的易加工、运行可靠、寿命长、成本低等优点外,还具有如下的显著优势:对于流体流速的控制较容易实现;可以通过调节控制信号,轻易实现流体的双向传输,可以实现非常经济且易于使用的微流体泵，该泵利用驱动电路来控制驱动压力，以便在微流体装置内输送流体并控制其流动速率，具有高灵活性，良好的准确性和快速响应能力。简单的设计，低成本和易于组装使得该泵适用于便携式微流体应用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型PDMS芯片结构示意图。

图3为本实用新型混液室结构示意图。

图中：1-泵体、2-混液室、3-培养皿、4-微型软管、5-第二储液罐、6-气动阀、7-溶液入口、8-第一储液罐、9-微流沟道、10-扩散口、11-驱动电路、12-PDMS芯片、13-第一ER流出口、14-电极、15-流体通道、16-圆形通道、17-第二ER流出口、18-泵膜片、19-压电双晶片阵列。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1～3，本实用新型实施例中，一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，包括第一储液罐8、第二储液罐5、驱动电路11、混液室2和PDMS芯片12，所述第一储液罐8和第二储液罐5的下部设有微流沟道9，可以使溶液沿着微流沟道9进行流动，所述微流沟道9的上部设有气动阀6，气动阀6可以控制管道内部溶液的流动，所述第一储液罐8和第二储液罐5的上侧设有溶液入口7，且微流沟道9的下部设有扩散口10，扩散口10可以加快内部液体的流速，所述扩散口10的下部连接有压电双晶片阵列19，压电双晶片阵列19可以使振幅。频率以及振动方向依次相差90°，所述压电双晶片阵列19的外侧设有驱动电路11，驱动电路11可以精确控制压电泵的输出，所述驱动电路11的内侧设有PDMS芯片12，PDMS芯片12通过电信号控制协同可以进行控制泵送流体的体积，所述压电双晶片阵列19通过微型软管4与混液室2连接，所述混液室2的前侧设有培养皿3，培养皿3具有储存液体的作用，所述混液室2的上部连接有泵体1。

所述PDMS芯片12的上部设有第一ER流出口13和第二ER流出口17，且有第一ER流出口13和第二ER流出口17之间通过流体通道15连接，流体通道15的中部设有泵膜片18，泵膜片18的两侧设有电极14，泵膜片18的上侧设有圆形通道16，流体通道15内部的流体可以通过泵膜片18的推拉运动，使液体可以运动，外部电场施加到电极14时，可以控制流体通道15内部流体的流动，当施加一对电极14上的电压时，ER 流体的粘度在电极14之间增加，从而降低了ER 流体的流速。如果电压足够高，甚至可以停止流动。

所述混液室2采用光刻技术制作，且混液室2的内部设有微型软管，混液室2利用微型软管可以将两种不同的液体进行混合，还用于两种流体的简单计量。

所述第一储液罐8和第二储液罐5同时进行储备或释放两种不同液体反应，可以更加直观地捕获泵的输送量。

所述气动阀6由电磁开关和数据采集控制器组成，可以进行控制微流沟道9的流速。

本实用新型压电双晶片阵列19由4片压电双晶片组成，分别由驱动电路11产生的方波控制信号控制,作振幅、频率及振动方向相同但相位分别相差90°的近似正弦运动，在微流泵工作时,溶液由第一储液罐8和第二储液罐5上部的溶液入口7进入,在压电双晶片阵列19的驱动下沿着微流沟道9进行流动,经气动阀6在微流沟道9壁上激起列波，该列波在有限的微流沟道9壁上传播, 液体经微型软管4后两种液体汇入混液室2，液体经混液室2充分混合静置后经由连接培养皿3和混液室2的微型软管流入培养皿进行下一步的使用，只是4片压电双晶片的振动相位分别相差90°, 压电双晶片阵列19产生的驻波，当微沟道的壁面以正弦行波的方式振动时 ,微沟道内流体质点的轨迹近似为椭圆形。经过一个周期,由于流体的粘滞性,流体质点相对初始位置产生了一段很小的位移,通过重复这个过程,产生了净流量。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (5)

1.一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，包括第一储液罐（8）、第二储液罐（5）、驱动电路（11）、混液室（2）和PDMS芯片（12），其特征在于：所述第一储液罐（8）和第二储液罐（5）的下部设有微流沟道（9），所述微流沟道（9）的上部设有气动阀（6），所述第一储液罐（8）和第二储液罐（5）的上侧设有溶液入口（7），且微流沟道（9）的下部设有扩散口（10），所述扩散口（10）的下部连接有压电双晶片阵列（19），所述压电双晶片阵列（19）的外侧设有驱动电路（11），所述驱动电路（11）的内侧设有PDMS芯片（12），所述压电双晶片阵列（19）通过微型软管（4）与混液室（2）连接，所述混液室（2）的前侧设有培养皿（3），所述混液室（2）的上部连接有泵体（1）。

2.根据权利要求1所述的一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，其特征在于：所述PDMS芯片（12）的上部设有第一ER流出口（13）和第二ER流出口（17），且有第一ER流出口（13）和第二ER流出口（17）之间通过流体通道（15）连接，流体通道（15）的中部设有泵膜片（18），泵膜片（18）的两侧设有电极（14），泵膜片（18）的上侧设有圆形通道（16）。

3.根据权利要求1所述的一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，其特征在于：所述混液室（2）采用光刻技术制作，且混液室（2）的内部设有微型软管。

4.根据权利要求1所述的一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，其特征在于：所述第一储液罐（8）和第二储液罐（5）同时进行储备或释放两种不同液体反应。

5.根据权利要求1所述的一种高精尖领域压电陶瓷驱动微流量泵，其特征在于：所述气动阀（6）由电磁开关和数据采集控制器组成。

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