[發(fā)明專利]一種壓電薄膜泵及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410787635.0
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN104533762A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 任巍;趙蓓;徐峰;劉紅偉;崔興業(yè);吳小清;史鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04;B23P15/00;H01L41/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓電泵及其制作方法，具體涉及一種壓電薄膜泵及其制作方法。

背景技術(shù)

微流體檢測芯片因為具有體積小、易集成、省時等特點而被廣泛應(yīng)用于生物檢測、醫(yī)學診斷、生化分析等領(lǐng)域。在微流體的使用中有一個不可缺少的部件，這就是微流泵。微流體芯片通道很小(微米級)，無法人為去操作，所以一切輸送液體的工作都要靠泵去完成。目前研究微流體所使用的泵有兩種，一種是注射泵，一種是蠕動泵。這兩種泵已經(jīng)商業(yè)化生產(chǎn)，能滿足各種流速的需求。但是存在一個問題就是，這種泵體積龐大，外置在微流體芯片體外，靠輸送管與微流體芯片連接。如此，最大的影響就是限制微流體芯片的集成，而且笨重復雜的裝置也影響芯片的廣泛使用。

采用將泵集成在微流體芯片上的例子也不少，但都存在這樣那樣的缺點。比如流體流動不連續(xù)、流速范圍窄、制作工藝復雜、難集成等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種壓電薄膜泵及其制作方法，該壓電泵可集成在微流體通道上充當通道壁，不存在自身體積，能夠驅(qū)動流體連續(xù)流動、流速范圍廣，并且制作方便簡單。

為達到上述目的，本發(fā)明所述的壓電薄膜泵壓電薄膜泵自上到下依次包括蓋板、壓電膜、用于為流體流動提供通道的通道層、以及基板，蓋板、壓電膜、通道層及基板之間相互連接；

所述壓電膜的上表面及下表面對應(yīng)鍍有導電膜區(qū)，導電膜區(qū)包括壓電薄膜泵的工作區(qū)電極以及與壓電薄膜泵的工作區(qū)電極相連接的導通區(qū)域；

所述蓋板上開設(shè)有第一通孔，第一通孔正對壓電膜上對應(yīng)的壓電薄膜泵的工作區(qū)電極，通道層上開設(shè)有流體通道，流體通道的一端與外界相連通，流體通道包括第二通孔、儲液池通孔、收液池通孔及通道槽孔，所述第二通孔正對第一通孔，第二通孔與收液池通孔及儲液池通孔之間均通過通道槽孔相連通。

所述壓電膜為已經(jīng)極化且不帶電極層的具有壓電效應(yīng)的壓電薄膜。

所述蓋板、通道層及基板均由玻璃、硅、二氧化硅、陶瓷、有機玻璃、聚丙烯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、有機硅烷、紙、尼龍及橡膠中一種或者對其進行改性或復合而成的材料制作而成。

所述儲液池通孔中的液體向第二通孔中流入過程中的阻力與收液池通孔中的液體向第二通孔中流入過程中的阻力不同；

所述第二通孔中的液體向儲液池通孔中流入過程中的阻力與第二通孔中的液體向收液池通孔中流入過程中的阻力不同。

所述通道槽孔為梯形結(jié)構(gòu)或Y型結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明所述的壓電薄膜泵的制作方法包括以下步驟：

1)取一定形狀的壓電膜，將壓電膜按照極化方向固定在夾具上，并在所述壓電膜的上表面及下表面分別鍍導電膜，使壓電膜的上表面及下表面均形成鍍膜區(qū)，所述鍍膜區(qū)包括壓電薄膜泵的工作電極區(qū)及與壓電薄膜泵的工作區(qū)電極相連接的導通區(qū)域；

2)取蓋板、通道層及基板，再在蓋板上開設(shè)第一通孔，并在通道層上開設(shè)儲液池通孔、收液池通孔、通道槽孔、以及正對第一通孔的第二通孔，第一通孔正對壓電膜上壓電薄膜泵的工作區(qū)電極，然后再將蓋板、壓電膜、通道層及基板自上到下固定連接，最后給導通區(qū)域上連接測試引線，得壓電薄膜泵。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所述壓電薄膜泵自上到下依次包括蓋板、壓電膜、通道層及基板，蓋板、壓電膜、通道層及基板之間相互連接，壓電膜的上表面及下表面對應(yīng)鍍有導電膜區(qū)，導電膜區(qū)包括壓電薄膜泵的工作區(qū)電極以及與壓電薄膜泵的工作區(qū)電極相連接的導通區(qū)域，導通區(qū)域的作用只是引出電極用以測試方便。蓋板上開設(shè)有第一通孔，第一通孔正對壓電膜上對應(yīng)的壓電薄膜泵的工作區(qū)電極，通道層上開設(shè)有流體通道，流體通道的一端與外界相連通，流體通道包括第二通孔、儲液池通孔、收液池通孔及通道槽孔，所述第二通孔正對第一通孔，第二通孔與收液池通孔及儲液池通孔之間均通過通道槽孔相連通；第一通孔和第二通孔都是用以給壓電薄膜泵提供振動空間，也是壓電薄膜泵給通道中的流體施加驅(qū)動力的位置，并且制作方法簡單方便，在整個制作過程中完全可以不需要昂貴的設(shè)備、材料，完全可以廣泛推廣，實用性強。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中蓋板2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中壓電膜1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中通道層3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中所述壓電薄膜泵的剖面圖；

圖5為本發(fā)明中實施例一制備的壓電薄膜泵的流速測試結(jié)果；

圖6為本發(fā)明中實施例一制備的壓電薄膜泵的流速隨所加幅值及頻率的變化情況；