[實用新型]一種基于超磁致伸縮薄膜驅動器的微泵

有效

• 申請號: 201420156261.8
• 申請日: 2014-04-01
• 公開（公告）號: CN203742955U
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發明（設計）人: 王傳禮;寇旗旗;鄧海順;黃坤;張輝
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發軍

技術領域

本實用新型涉及一種微型泵，具體涉及一種基于超磁致伸縮薄膜驅動器的微泵。

背景技術

隨著MEMS技術的成熟，微型化器件的制作成本逐漸降低，并且能夠在同一芯片上集成多種功能的元器件，從而使得微型化器件越來越受到使用者的歡迎。微流體器件廣泛應用于分析化學、醫療診斷、藥物緩釋、基因組學、蛋白質組學等研究領域，具有試劑用量少、污染物排放低、化學反應速度快、精確控制反應、便攜性等優點。從2005年至2011年，微流體領域的市場值以每年16％的速度增長，截止2011年，整個微流體器件的市場值已經達到50億歐元。微流體系統是微機電系統（MEMS）的一個分支，它廣泛應用于生物化學方面和食品飲料的實驗檢測，如微量配給，微量注射、微全分析系統(MicrioTotalAnalysisSystem，μ-TAS)、芯片實驗室（LabOnaChip）和PCR芯片（PolymeraseChainReaction）。微泵、微閥和微流量傳感器是構成微流體系統的重要部件，微泵和微閥是關鍵執行部件，微流量傳感器是檢測器件。微泵作為微流體器件的重要組成部分，其作用是實現流體的定量傳輸，從而使得在同一芯片上實現樣品的流動、混合、分離、分析檢測等功能。隨著微流體器件領域的快速發展，微泵將占據巨大的市場價值。

在微流體系統中，微泵作為執行器是最為核心的部分。薄膜型微泵作為微泵分類中的一種容積泵，其工作原理是靠膜的彎曲變形帶動泵腔體的容積發生變化，從而引起腔體內外壓力的不同，進而完成液體的吸排與輸送。由于其流量控制精確，結構簡單的特點，微泵在基因篩選、藥物分析與輸送、體液檢測、集成芯片的溫控、氣體分子濃度檢測等領域展現出很寬闊的應用前景。微泵的研究始于二十世紀八十年代初Stanford大學的Wallmark和Smit。隨后，人們圍繞微泵展開了大量的研究工作。按照其結構，可將微泵分為機械式微泵和非機械式微泵，機械式微泵靠活動部件來傳輸、控制流體，而非機械式微泵則是依靠物理化學反應提供動力源。機械式微泵中主要研究的是往復膜片式（振動膜式）微泵，它是依靠驅動器使膜片變形，引起泵腔內壓力變化，從而將流體定向輸送。按驅動原理，振動膜微泵主要有壓電驅動式、靜電驅動式、電磁驅動式、熱驅動式、形狀記憶合金驅動式和薄膜型超磁致伸縮材料驅動式等。壓電驅動式微泵的的驅動電壓偏高，難與IC電路兼容且壓電泵的噪音比較大。靜電驅動式微泵的體積沖程比較小，且驅動電壓較高，不利于應用。而熱驅動式微泵因為熱冷卻慢，驅動頻率低導致其輸出流量和壓力比較小，同時耗能也比較大。形狀記憶合金驅動的驅動頻率過低，同時輸出的流量也比較小。而且以上的各種驅動式微泵的體積相對來說都是比較大，不宜與集成化。

在中國專利申請號：201210536492，公開日2013.4.3中公開了一種基于合成射流的壓電微泵，包括泵進口、泵出口、上泵體、上腔體、噴口、下泵體、下腔體、振動膜片和壓電致動器，泵進口和泵出口位于泵的最上端，上泵體下部是上腔體，泵進口和泵出口通過上腔體與噴口相連通，下泵體位于上腔體的下方，噴口將上、下腔體連通，振動膜片粘結于下泵體下表面，壓電致動器通過粘結劑（導電環氧樹脂）粘結在振動膜片下表面中央。該技術方案驅動電壓偏高，難與IC電路兼容且壓電泵的噪音比較大、且體積較大。

在中國專利申請號：201310597265，公開日2014.2.12中公開了一種尺寸較小、可與便攜式芯片集成的磁流體力學微泵。該磁流體力學微泵，包括基底，所述基底的下表面設置有平面型電磁鐵，所述基底的上表面設置有基體，所述基體上刻蝕有微通道以及與微通道連通的儲液池，在微通道的兩側設置有電極，所述電極濺射在基體的上表面，還包括用于將微通道密封的封裝層，所述封裝層上設置有注液口和電極接入孔。該技術方案電磁鐵與基底直接接觸，工作時有沖擊，產生噪音、且體積較大。

實用新型內容

針對上述問題，本實用新型提供了一種提高微泵的工作特性、簡化其結構的基于超磁致伸縮薄膜驅動器的微泵。

為了解決上述問題，本實用新型提供的技術方案為：