微流泵浦结构、系统及制作方法技术方案

本发明专利技术提供了一种微流泵浦结构、系统及制作方法。根据本发明专利技术的微流泵浦结构，包括泵腔，设置在泵腔中的动力膜片，以及驱动动力膜片在泵腔中运动的驱动装置；动力膜片将泵腔分割为第一腔室和第二腔室；第一腔室具有用于与外部连通的第一通道，第二腔室具有用于与外部连通的第二通道，动力膜片上具有由第一腔室向第二腔室单向打开的第三通道。本发明专利技术通过在泵腔中设置动力膜片将泵腔分割为第一腔室和第二腔室，动力膜片在泵腔中运动过程中，不断将第一腔室中的液体从第三通道泵入第二腔室，并从第二通道泵出。也即本发明专利技术通过动力膜片的机械运动，实现了液体泵送，具有结构简单，可靠性高的特点。

Microfluidic pumping structure, system and fabrication method

The invention provides a micro flow pumping structure, system and manufacturing method. According to the micro flow pump structure of the invention includes a pump chamber, a power diaphragm in the pump cavity, and the driving force of movement of the diaphragm in the pump cavity of the power driving device; the pump cavity is divided into a first diaphragm chamber and the second chamber; the first chamber having a first channel for communicating with the outside, the second chamber is used the second channel is communicated with the outside, from the first chamber to the second chamber with third unidirectional open dynamic membrane. In the cavity of the pump power and the pump cavity diaphragm divided into first and second chambers, the dynamic movement of the diaphragm in the pump cavity in the process, will continue in the first chamber of the liquid from the pump chamber third channel second, and from second channel pump. The invention realizes the liquid pumping by the mechanical movement of the power diaphragm, and has the characteristics of simple structure and high reliability.

【技术实现步骤摘要】
微流泵浦结构、系统及制作方法
本专利技术涉及微流控制领域，具体而言，涉及一种微流泵浦结构、系统及制作方法。
技术介绍
微流控制技术已经在有机合成、微反应器、化学分析和生物医学领域发挥了重要作用，现在微流动力驱动中应用最广泛的一种流体驱动技术为电渗驱动，具有构架简单、操作方便、无脉动等优点，但是也易受外加电场强度、通道表面、微流体性质及传热效率等因素影响，稳定性相对较差。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种提高可靠性的微流泵浦结构、系统及制作方法。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：本专利技术提供了一种微流泵浦结构，包括泵腔，设置在泵腔中的动力膜片，以及驱动动力膜片在泵腔中运动的驱动装置；动力膜片将泵腔分割为第一腔室和第二腔室；第一腔室具有用于与外部连通的第一通道，第二腔室具有用于与外部连通的第二通道，动力膜片上具有由第一腔室向第二腔室单向打开的第三通道。进一步地，动力膜片为压电材料，驱动装置为施加于动力膜片上的交流电源。进一步地，微流泵浦结构还包括设置在泵腔两侧并与动力膜片相对的两个导电极板，动力膜片为导体；驱动装置包括施加于两个导电极板和动力膜片之一上的直流电源，以及施加于两个导电极板和动力膜片另一上的交流电源。进一步地，两个导电极板形成泵腔的两个侧壁。进一步地，动力膜片上具有铁磁材料或磁性材料，驱动装置为设置在泵腔外部的电磁铁。进一步地，第一通道和/或第二通道中设置有单向阀。进一步地，动力膜片上具有第三通道孔和位于第二腔室侧以单向打开第三通道孔的单向瓣膜。本专利技术还提供了一种微流泵浦系统，包括至少两个前述的微流泵浦结构，至少两个微流泵浦结构通过管道串联、并联或者串并联混合的方式连接。本专利技术还提供了一种微流泵浦结构的制作方法，方法包括：在基底上淀积第一极板；在第一极板上淀积并刻蚀形成第一腔室；在第一腔室内填充牺牲层物质；在填充牺牲层物质的第一腔室上淀积并刻蚀形成动力膜片；在动力膜片上淀积并刻蚀形成第二腔室；在第二腔室内填充牺牲层物质；在填充牺牲层物质的第二腔室上淀积第二极板；去除第一腔室和第二腔室内部的牺牲层物质。进一步地，在填充牺牲层物质的第一腔室上淀积并刻蚀形成动力膜片包括：淀积动力膜片层，并刻蚀形成第三通道孔；淀积单向瓣膜层，并刻蚀去除多余部分形成单向瓣膜。根据本专利技术的微流泵浦结构、系统及制作方法。通过在泵腔中设置动力膜片将泵腔分割为第一腔室和第二腔室，动力膜片在泵腔中运动过程中，不断将第一腔室中的液体从第三通道泵入第二腔室，并从第二通道泵出。也即本专利技术通过动力膜片的机械运动，实现了液体泵送，具有结构简单，可靠性高的特点。附图说明构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是根据本专利技术的微流泵浦结构的第一工作状态示意图；图2是根据本专利技术的微流泵浦结构的第二工作状态示意图；图3是根据本专利技术的微流泵浦结构的第三工作状态示意图；图4是根据本专利技术的微流泵浦结构的制作过程的第一结构示意图；图5是根据本专利技术的微流泵浦结构的制作过程的第二结构示意图；图6是根据本专利技术的微流泵浦结构的制作过程的第三结构示意图；图7是根据本专利技术的微流泵浦结构的制作过程的第四结构示意图。具体实施方式微流泵浦结构的一种现有技术是采用电渗驱动方式，但是具体稳定性相对较差的问题。本专利技术的设计构思是：通过动力膜片30的机械运动实现泵送，具有结构简单，可靠性高的特点。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。实施例一如图7所示，本专利技术第一实施例提供的一种微流泵浦结构，包括：泵腔，设置在泵腔中的动力膜片30，以及驱动动力膜片30在泵腔中运动的驱动装置；动力膜片30将泵腔分割为第一腔室10和第二腔室20；第一腔室10具有用于与外部连通的第一通道11，第二腔室20具有用于与外部连通的第二通道21，动力膜片30上具有由第一腔室10向第二腔室20单向打开的第三通道。也即本实施例通过在泵腔中设置动力膜片30将泵腔分割为第一腔室10和第二腔室20，动力膜片30在泵腔中运动过程中，不断将第一腔室10中的液体从第三通道泵入第二腔室20，并从第二通道21泵出。也即本专利技术通过动力膜片30的机械运动，实现了液体泵送，具有结构简单，可靠性高的特点。在第一实施例中，动力膜片30采用压电材料，驱动装置为施加于动力膜片30上的交流电源52，通过对双层的压电材料施加交变电压，两层压电材料电压不同，从而实现动力膜片30的机械运动，进而实现液体泵送。具体地，当动力膜片30向第一腔室10运动时，第三通道打开，液体由第一腔室10进入第二腔室20；当动力膜片30向第二腔室20运动时，第三通道关闭，液体由第二腔室20通过第二通道21向外泵送，且第一腔室10由于压力降低，将液体吸入第一腔室10。实施例二如图1至3所示的第二实施例，与第一实施例不同的是，在第二实施例中，采用电场力驱动动力膜片30的方式。具体地，微流泵浦结构还包括设置在泵腔两侧并与动力膜片30相对的两个导电极板，动力膜片30为导体，也即使动力膜片30位于两个导电极板形成的电场中。驱动装置包括施加于两个导电极板和动力膜片30之一上的直流电源51，以及施加于两个导电极板和动力膜片30另一上的交流电源52。优选地，两个导电极板形成泵腔的两个侧壁，即图1至3中的上下侧壁，一方面可以降低整个微流泵浦结构的厚度；另一方面，在加工成型过程中，也能够减少工艺流程。具体地，如图1所示，第二实施例中的动力膜片30上具有第三通道孔31和单向瓣膜32，单向瓣膜32位于动力膜片30的第二腔室20侧，并覆盖第三通道孔31，从而实现第三通道孔31的单向打开。根据需要，第一通道11和/或第二通道21中也可以设置有单向阀。如图1至3所示，当两个导电极板上设置直流电源51时，在两个导电极板之间形成稳定的电场，动力膜片30上施加交流电源52时，动力膜片30上的电压正负交替，从而在稳定的电场中实现规律运动，通过调节交流电源52的频率，实现调节动力膜片30的运动频率，进而调节泵送流量。反之，当两个导电极板上设置交流电源52，动力膜片30上施加直流电源51时，也能够泵送及流量调节。结合图1至3来具体说明第二实施例中的微流泵浦结构的工作过程。如图1所示，两个导电极板上设置直流电源5(第一极板41连接电源负极，第二极板连接电源正极)，二者之间形成稳定的电场，当施加于动力膜片30上的交流电源52处于零电位时，动力膜片30受电场力为0，单向瓣膜32虚掩于动力膜片30上；如图2所示，当施加于动力膜片30上的交流电源52的电压为正电压时，动力膜片30受到上极板的推力和下极板的拉力，向下运动，第一腔室10与第二腔室20之间产生压力差，第一腔室10内的液体受挤压向第二腔室20流动(此时单向瓣膜32被冲开，第一腔室10右侧第一通道11的流动阻力远大于第一腔室10与第二腔室20之间的第三通道的流动阻力，因此第一通道11的回流量相对可以忽略)。如图3所示，施加于动力膜片30上的交流电源52的电压为负电压时，动力膜片30受到上极板的拉力和下极板的推力，向上产生位移，此时单向瓣膜32因压力差贴在动力膜片30上，堵住第三通道口，防止液体回流，同时第二腔室20内压力升高，液体从第二通道21流出，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流泵浦结构，其特征在于，包括泵腔，设置在所述泵腔中的动力膜片(30)，以及驱动所述动力膜片(30)在所述泵腔中运动的驱动装置；所述动力膜片(30)将所述泵腔分割为第一腔室(10)和第二腔室(20)；所述第一腔室(10)具有用于与外部连通的第一通道(11)，所述第二腔室(20)具有用于与外部连通的第二通道(21)，所述动力膜片(30)上具有由所述第一腔室(10)向第二腔室(20)单向打开的第三通道。

【技术特征摘要】
1.一种微流泵浦结构，其特征在于，包括泵腔，设置在所述泵腔中的动力膜片(30)，以及驱动所述动力膜片(30)在所述泵腔中运动的驱动装置；所述动力膜片(30)将所述泵腔分割为第一腔室(10)和第二腔室(20)；所述第一腔室(10)具有用于与外部连通的第一通道(11)，所述第二腔室(20)具有用于与外部连通的第二通道(21)，所述动力膜片(30)上具有由所述第一腔室(10)向第二腔室(20)单向打开的第三通道。2.根据权利要求1所述的微流泵浦结构，其特征在于，所述动力膜片(30)为压电材料，所述驱动装置为施加于所述动力膜片(30)上的交流电源(52)。3.根据权利要求1所述的微流泵浦结构，其特征在于，所述微流泵浦结构还包括设置在所述泵腔两侧并与所述动力膜片(30)相对的两个导电极板，所述动力膜片(30)为导体；所述驱动装置包括施加于所述两个导电极板和所述动力膜片(30)之一上的直流电源(51)，以及施加于所述两个导电极板和所述动力膜片(30)另一上的交流电源(52)。4.根据权利要求3所述的微流泵浦结构，其特征在于，所述两个导电极板形成所述泵腔的两个侧壁。5.根据权利要求1所述的微流泵浦结构，其特征在于，所述动力膜片(30)上具有铁磁材料或磁性材料，所述驱动装置为设置在所述泵腔外部的电磁铁。6.根据权利要求1至5中任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李江龙，郝红蕾，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37