[實用新型]一種基于微流控芯片的電磁微泵

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420381948.1
• 申請日: 2014-07-10
• 公開（公告）號: CN203925955U
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設計）人: 劉嘉夫;李夢琪;宋永欣
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: F04B43/04
• 分類號: F04B43/04
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

技術領域

本實用新型涉及精密機械中微型流體泵技術領域，具體為一種基于微流控芯片的電磁微泵。

背景技術

微流控芯片技術以微加工技術為基礎，在芯片上構建復雜的微通道，以可控流體貫穿整個系統(tǒng)，從而在其上能夠?qū)崿F(xiàn)常規(guī)生物或化學實驗室的各種功能。微流控芯片具有液體流動可控、樣品消耗少、響應速度快、易于集成等優(yōu)點,使得微流控芯片在包括疾病診斷、藥物篩選、環(huán)境檢測、食品安全等諸多領域廣泛應用。

微流控芯片內(nèi)流體輸運和流量控制是微流控的關鍵技術。在微流控芯片內(nèi)受空間尺寸限制和微尺度效應影響，常規(guī)的流體驅(qū)動和控制方法直接應用于微流控芯片變得不可行。流體的控制通常要求能夠調(diào)節(jié)流量的大小、改變流道的通斷狀態(tài)以及切換流體流動方向，微泵和微閥是考慮微通道內(nèi)流動特點，采用微機械加工技術在微流控芯片內(nèi)制作的微流體驅(qū)動和控制裝置。

微泵的驅(qū)動方式包括：壓電驅(qū)動、熱驅(qū)動、靜電驅(qū)動和形狀記憶合金驅(qū)動。這些驅(qū)動方式的微泵或制作過程復雜，或操作過程繁瑣，或響應速度慢。而氣動微泵雖然響應速度快、易于大規(guī)模集成，但PDMS屬于多孔材質(zhì)，容易造成氣體泄漏或污染，而且使用這種微閥的微流控芯片制作周期長、過程繁瑣、所用儀器價格昂貴、對加工環(huán)境清潔度要求高，因此使用這種微閥的微流控芯片僅限于少數(shù)實驗室研究應用，很難普遍推廣。

微泵還可通過電磁驅(qū)動，通過外加磁場和磁體的相互作用產(chǎn)生驅(qū)動力，電磁場可以不依靠媒介而存在，因此電磁驅(qū)動可以用在比較大的空間范圍。電磁驅(qū)動驅(qū)動器設置方便，調(diào)整驅(qū)動線圈的頻率可方便地控制振動膜的頻率和振幅，可通過控制電流來控制泵的流量，具有響應速度快、操作控制性好等優(yōu)點。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型針對以上問題的提出，而研制一種操作簡單、響應速度快、應用范圍廣、容易控制泵的流量的基于微流控芯片的電磁微泵。

本實用新型的技術手段如下：

一種基于微流控芯片的電磁微泵，其特征在于：所述電磁微泵包括微流控芯片、第一磁鐵組、第二磁鐵組和第三磁鐵組；

所述微流控芯片包括由上至下依次封接的蓋板、彈性薄膜和基板；

所述蓋板上從左至右依次設置有進流孔、磁鐵安放孔Ⅰ、磁鐵安放孔Ⅱ、磁鐵安放孔Ⅲ和出流孔；所述進流孔、磁鐵安放孔Ⅰ、磁鐵安放孔Ⅱ、磁鐵安放孔Ⅲ和出流孔均為通孔；

所述彈性薄膜上設置有與所述進流孔同軸心的通孔Ⅰ和與所述出流孔同軸心的通孔Ⅱ；

所述基板上從左至右依次加工有第一微通道、第二微通道和第三微通道；所述第一微通道和所述第二微通道之間形成第一隔離壁；所述第二微通道和所述第三微通道之間形成第二隔離壁；所述第一微通道通過所述通孔Ⅰ和所述進流孔與外界連通；所述第一隔離壁設置在所述磁鐵安放孔Ⅰ的正下方；所述第二微通道設置在所述磁鐵安放孔Ⅱ的正下方；所述第二隔離壁設置在所述磁鐵安放孔Ⅲ的正下方；所述第三微通道通過所述通孔Ⅱ和所述出流孔與外界連通；

所述第一磁鐵組包括上下相對設置的磁鐵Ⅰ和磁鐵Ⅱ；所述磁鐵Ⅰ設置在所述磁鐵安放孔Ⅰ中，且固定安裝在所述彈性薄膜上；所述磁鐵Ⅱ設置在所述基板的下方；所述磁鐵Ⅰ和所述磁鐵Ⅱ一個為永磁鐵，另一個為電磁鐵；

所述第二磁鐵組包括上下相對設置的磁鐵Ⅲ和磁鐵Ⅳ；所述磁鐵Ⅲ設置在所述磁鐵安放孔Ⅱ中，且固定安裝在所述彈性薄膜上；所述磁鐵Ⅳ設置在所述基板的下方；所述磁鐵Ⅲ和所述磁鐵Ⅳ一個為永磁鐵，另一個為電磁鐵；

所述第三磁鐵組包括上下相對設置的磁鐵Ⅴ和磁鐵Ⅵ；所述磁鐵Ⅴ設置在所述磁鐵安放孔Ⅲ中，且固定安裝在所述彈性薄膜上；所述磁鐵Ⅵ設置在所述基板的下方；所述磁鐵Ⅴ和所述磁鐵Ⅵ一個為永磁鐵，另一個為電磁鐵。

進一步地，所述蓋板和所述基板由PMMA材料制成。PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，即有機玻璃，材料透明度優(yōu)良，具有良好的絕緣性和機械強度，它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力卻高出幾倍。

進一步地，所述彈性薄膜由PDMS材料制成。PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料與PMMA材料之間具有良好的粘附性，且具有良好的化學惰性；由于PDMS薄膜的彈性模量僅為0.75MPa，因此使用PDMS制作泵的振動膜可以適當增加振動膜的厚度，一般情況下采用數(shù)百微米厚的PDMS厚膜不但可以滿足強度方面的要求，而且可以產(chǎn)生更大的形變量；另外PDMS材料具有良好的延伸性，封裝以及粘貼驅(qū)動器時不易損壞。

進一步地，所述磁鐵Ⅰ、磁鐵Ⅲ和磁鐵Ⅴ為永磁鐵；所述磁鐵Ⅱ、磁鐵Ⅳ和磁鐵Ⅵ為電磁鐵。永磁鐵相對電磁鐵形狀比較規(guī)則，且易于和PDMS材料制成的彈性薄膜粘接。