[發(fā)明專利]具有多通道主動控制能力的微流體泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810069379.6
• 申請日: 2008-02-20
• 公開（公告）號: CN101354029A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王代華
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: F04B49/22
• 分類號: F04B49/22;F04B53/10;F04B53/00;F04B43/04
• 代理公司: 重慶華科專利事務(wù)所
• 代理人: 康海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微流體機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實現(xiàn)具有多通道主動精確控制能力的微流體泵。?

背景技術(shù)

隨著微機(jī)械電子科學(xué)的迅猛發(fā)展，在化學(xué)分析與檢測、藥物釋放、生物工程、集成電路芯片、微型零部件、微型化生產(chǎn)系統(tǒng)(微型工廠)以及芯片實驗室(Lab-on-Chip)等領(lǐng)域，急需輸送微小流量且精度高的流體輸送裝置。為此各國學(xué)者已提出并研究了多種結(jié)構(gòu)形式的流體泵。在研究過程中，關(guān)注的重點在于如何提高泵的流量控制精度和實現(xiàn)極低的流量控制。對于如何從多個流體源獲取流體和如何將同一泵腔的流體源泵送給多個對象沒有很好的解決方法。目前，還沒有關(guān)于具有多通道主動控制能力的微流體泵的相關(guān)技術(shù)報道。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明公開了一種多通道主動精確控制微流體泵的原理與具體的實施例，采用一種具有圓環(huán)面邊界的微流體主動控制閥構(gòu)成多個進(jìn)液閥和多個出液閥，其中，也可以讓任意多個閥關(guān)閉，采用同一電可控薄膜執(zhí)行元件覆蓋在泵體的圓柱形沉孔的開口面構(gòu)成同一個泵腔，泵腔與多個閥的圓環(huán)柱型(圓柱型中心孔)液腔相連，且多個閥的圓柱型中心孔(圓環(huán)柱型)液腔分別與進(jìn)液口和出液口相連。改變作用于多個閥與泵的薄膜執(zhí)行元件的控制信號(周期信號、正信號)的頻率、幅值、相位關(guān)系控制泵流量、脈動性、輸出壓力。在沒有驅(qū)動信號時微流體閥的薄膜執(zhí)行元件與圓環(huán)形邊界具有預(yù)壓緊力，處于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明的多通道主動精確控制能力的微流體泵為多向可控的具有主動精確控制能力的微流體泵，多個閥可以任意設(shè)置為一個進(jìn)液閥和多個出液閥，任意設(shè)置為多個進(jìn)液閥和一個出液閥，也可以任意設(shè)置為多個進(jìn)液閥和多個出液閥，也可以讓任意多個閥處于關(guān)閉狀態(tài)。本發(fā)明可用于采用同一泵對多個對象同時供給微流體、采用同一泵從多個對象同時獲取微流體以及微流體混合等。?

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：?

一種具有多通道主動控制能力的微流體泵，包括：一個圓柱形泵腔、多個圓環(huán)柱形閥腔和分別與所述多個圓環(huán)柱形閥腔同軸的圓柱形中心孔，一個圓環(huán)柱形閥腔和與其同軸的圓柱形中心孔構(gòu)成一個微流體閥，每個微流體閥的圓柱形中心孔與各自同軸的圓環(huán)柱形閥腔之間形成一個圓環(huán)面邊界，每個微流體閥的薄膜執(zhí)行元件與各自的圓環(huán)面邊界接觸將所述圓柱形中心孔與該圓柱形中心孔同軸的所述圓環(huán)柱形閥腔隔開，其中，所述多個微流體閥可以任意?設(shè)置為一個進(jìn)液閥和多個出液閥，或任意設(shè)置為多個進(jìn)液閥和一個出液閥，或任意設(shè)置為多個進(jìn)液閥和多個出液閥，也可以讓其中任意多個微流體閥處于關(guān)閉狀態(tài)，所述每個圓環(huán)柱形閥腔分別通過過流通道與所述圓柱形泵腔相連，其特征在于：將微流體泵的薄膜執(zhí)行元件覆蓋在泵體的圓柱形泵腔上方形成密閉的泵腔，將所述每個微流體閥的薄膜執(zhí)行元件覆蓋在泵體上的圓環(huán)柱形閥腔及與其同軸的所述微流體閥的圓柱形中心孔上方構(gòu)成多個微流體閥，通過所述多個微流體閥的薄膜執(zhí)行元件以及微流體泵的薄膜執(zhí)行元件的有序振動或位移使相應(yīng)的微流體閥主動開啟和關(guān)閉來實現(xiàn)微流體泵的泵入、泵出、止流以及流量和壓強(qiáng)的連續(xù)精確主動控制。構(gòu)成多個微流體閥的薄膜執(zhí)行元件與構(gòu)成微流體泵的薄膜執(zhí)行元件的布置方式具體如下：?

(1)所述進(jìn)液閥、出液閥與所述圓柱形泵腔在泵體的同一側(cè)以所述圓柱形泵腔為中心呈圓周布置，所述薄膜執(zhí)行元件與泵腔和閥腔自然封閉，每一個閥腔和泵腔通過獨(dú)自的密封圈密封，并通過一個泵蓋壓緊在泵體上。?

(2)所述進(jìn)液閥和出液閥的薄膜執(zhí)行元件布置在圓柱型泵體的同一側(cè)的表面上，所述的微流體閥均布在同心的兩個圓周上，位于內(nèi)圓周上的微流體閥處于位于外圓周上的相鄰兩個微流體閥的中間位置，構(gòu)成微流體泵的薄膜執(zhí)行元件布置在圓柱形泵體的相對的一側(cè)的表面且與構(gòu)成進(jìn)液閥和出液閥的薄膜執(zhí)行元件呈對稱狀態(tài)，構(gòu)成閥的薄膜執(zhí)行元件與構(gòu)成泵的薄膜執(zhí)行元件通過密封圈與泵體分別接觸構(gòu)成閥腔和泵腔，并通過閥蓋和泵蓋壓緊在泵體上。?

(3)所述微流體閥在立方體泵體的五個表面的中心呈對稱布置，所述圓柱形泵腔布置在立方體泵體的第六面的中心。位于立方體泵體的兩相對面的微流體閥的圓柱型中心孔直接相連，位于與圓柱形泵腔相對表面的微流體閥的圓柱形中心孔直接與圓柱型泵腔相連，所有的微流體閥的圓柱形中心孔均與圓柱形泵腔連通，薄膜執(zhí)行元件與泵的薄膜執(zhí)行元件通過密封圈覆蓋在閥腔和泵腔的表面，并通過閥蓋和泵蓋分別壓緊在泵體上。所述的立方體泵體安裝微流體閥的每一個表面可以均布多個微流體閥，只要圓環(huán)柱體閥腔可以與在適當(dāng)表面的進(jìn)液口/出液口相連，其圓柱形中心孔直接與泵腔相連，圓環(huán)柱體閥腔與安裝在適當(dāng)表面的進(jìn)液口/出液口相連。?