[發明專利]一種鋸齒形流道單向壓電微泵

無效

• 申請號: 200810203962.1
• 申請日: 2008-12-04
• 公開（公告）號: CN101424262A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 張國賢;關炎芳
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04
• 代理公司: 上海上大專利事務所（普通合伙）
• 代理人: 何文欣

技術領域

本發明涉及的是一種鋸齒型流道單向壓電微型泵。

背景技術

微泵和微閥是微流體系統的關鍵執行部件，其中無閥微泵由于減少了有閥微泵中可動部件的摩擦磨損、疲勞破壞及閥門阻塞，因此近年來得到越來越廣泛的研究和應用，成為微流體系統研究中最為活躍的一個分支。無閥微泵的研究最早始于1993年，瑞典E.Stemme等人成功地采用錐形擴張/收縮微閥結構制作第一個微泵，隨后又有很多學者分別采用不同加工方法、驅動方式、泵體材料、及封裝方法制作類似微泵，其工作原理即靠擴張管/收縮管結構的不對稱性，對流體產生的阻力的不同，從而擴張/收縮管壓力損失不同的原理來工作，瑞典Olsson等人已對錐形擴散/收縮微閥結構及性能已經做了較為詳細的研究，此種結構微泵由于流體的同時從兩個微閥流入和流出泵腔，導致流量損失較大，效率較低。

發明內容

本發明的目的在于針對已有技術存在的缺陷提供一種鋸齒形流道單向壓電微泵，工作穩定、效率高、便于批量生產。

本發明的目的是這樣實現的：一種鋸齒形流道單向壓電微泵，包括泵體、泵蓋和驅動裝置，其特征在于：

所述泵體上開有一個進口腔、一個泵腔和一個出口腔，所述泵腔與進口腔和出口腔之間分別由一條進口鋸齒形流道5和出口鋸齒形流道溝通；

所述泵體與泵蓋鍵合成一體，泵蓋上有進口和出口分別接通泵體的進口腔和出口腔；

所述驅動裝置的結構是：一片柔性薄膜粘貼在所述泵體的下面，所述柔性薄膜的下面正對準所述泵腔的下方，粘貼一片壓電陶瓷片。

微流道采用特殊的鋸齒形流道，該鋸齒形流道的深度、最小截面寬、錐角、擴張角以及長度(節距)等結構參數存在一個最佳組合。

泵蓋材料為Pyrex7740玻璃或厚膜光阻SU-8；

泵體材料為硅片或厚膜光阻SU-8；

柔性薄膜為聚二甲基硅氧烷(PDMS)柔性薄膜。

本發明具有如下顯而易見的突出實質性特性和顯著優點：

本發明所提供的鋸齒形無閥微泵結構簡單，可采用MEMS技術批量化生產，易于在微流體系統中集成；與有閥微泵相比，無閥微泵由于沒有可動的閥片部分，減少了阻塞現象發生，可適用于各種液體和帶有固體微粒的液體等，比有閥微泵更加耐用、可靠。與傳統錐形擴散/收縮流道結構相比，鋸齒形流道結構能使微泵性能有很大提高。工作電壓可為對稱或不對稱正弦波、方波、三角波等。本發明體積小，結構簡單，操作方便，沒有移動部件，壽命長，可廣泛用于儀器儀表，醫療器械、化學分析、藥物食品及航天航空等領域。

附圖說明

圖1是本發明的微泵結構示意圖；

圖2是圖1中A-A處剖面圖；

圖3和圖4是本發明的工作原理示意圖。

圖5是本發明的鋸齒形流道結構圖；

圖6是本發明的鋸齒形流道三維結構圖。

具體實施方式

本發明的一個優選實施例，結合附圖進一步說明本發明的工作原理及結構：參見圖1，本鋸齒形流道單向壓電微泵的組成包括泵體1、上層泵蓋8、下層驅動裝置的PDMS柔性薄膜2和壓電陶瓷片3，在泵體上開有泵腔4、進口腔6、出口腔10、進口鋸齒形流道5和出口鋸齒形流道11；泵蓋8上開有進口7和出口9；泵體1與泵蓋8鍵合在一起，泵體1與PDMS薄膜2采用不可逆粘貼法粘結在一起，壓電陶瓷片3用粘結劑固定在PDMS圓形沉槽內，粘結劑為液態PDMS。泵蓋8材料為Pyrex7740玻璃或厚膜光阻SU-8。泵體1材料為硅片或厚膜光阻SU-8。

參見圖3、圖5和圖6，本實施例的鋸齒形流道5、11主要結構參數包括：深度H、寬度B、錐角θ、擴散角α和長度L等，此鋸齒形流道在擴張方向(橫截面面積在流體流動方向上逐漸擴大)和收縮方向(橫截面面積在流體流動方向上逐漸縮小)對流體阻力不同，造成壓力損失不同，當將此鋸齒形流道不對稱置于微泵泵腔4兩側，通過具體試驗證明，微泵能達到泵送目的。

參見圖3和圖4，本實施例的工作原理：