本发明专利技术公开了一种声表面波驱动微型齿轮的微型泵装置。包括压电基板和固定在压电基板之上的泵体腔室；泵体腔室铺设在压电基板的顶端面上，介质在泵体腔室内从泵体腔室的一端流向另一端；泵体腔室的两端的两侧各设置有一个叉指电极，在泵体腔室内部间隔地布置有一号微型齿轮和二号微型齿轮，上盖板与泵体腔室对齐后布置于泵体腔室的顶端面上，上盖板的两端分别开设有一号流道口和二号流道口，叉指电极激发出的声表面波向泵体腔室内传播，从而通过声表面波的声能驱动泵体腔室内的微型齿轮进行旋转。本发明专利技术能够实现包括微流泵送、微粒加速传输以及泵送方向切换与无级调速等功能，具有鲁棒性强、操作简便、设备简单以及精确度高等特点。特点。特点。
【技术实现步骤摘要】
一种声表面波驱动微型齿轮的微型泵装置
[0001]本专利技术涉及了微流体学领域的一种微型泵，尤其涉及一种声表面波驱动微型齿轮的微型泵装置。
技术介绍
[0002]在当前科学研究中，能够将能量转换为毫米级运动的微电机的开发在生物化学分析等研究领域中已经成为一项十分重要的课题，而这些微电机设备可以提供独特的功能。例如微流控装置可用于化学样品和微生物样品的定量分析，以减少分析时间和所需的样品体积。其中，泵送是连接微观和宏观环境的一项基本功能，能够通过特定的泵送系统精确操纵流体，包括药物输送、细胞分离、生物医学分析等。而微型泵是在这种微量分析系统中输送样品的重要部件。因此，微型泵目前已成为微流体学研究的热点。
[0003]而微泵功能可以通过多种技术实现，包括电渗、防震阀、压电膜等，然而这些技术通常仍然依赖复杂的驱动设备，极大地限制了基于这些技术所制备微泵的便携性。
[0004]而一种适合微流控实验平台集成的微泵类型是基于声表面波的微泵设备。声表面波是一种振幅为几纳米的机械波，通过将高频电信号应用于叉指电极，从而在压电材料表面激发逆压电效应产生高频的声波，并且这种声波可以使用简单的便携式电路来驱动。激发的声表面波被限制在压电材料表面的一个波长厚度范围内的区域，可以在作用范围内形成高功率密度的纵向压力波用于驱动机械微构件以及流体等介质。例如，声表面波常被用于驱动微液滴，规律排布悬浮颗粒，以及实现不同微粒的精准分离等应用领域。此外，声表面波也常用于在开放或封闭的微流控系统中驱动机械微构件，从而广泛应用于例如微构件的组装和微型机器人的精准操控等领域。将声表面波集成于微泵技术则是希望能够利用声场的远程操控特性与无级调速特性将泵送功能集成到微流控实验平台，可以有效降低微泵装置的尺寸、复杂性、电源要求和系统成本来提高其可移植性，实现如微通道内的远程控制和超低流速的精确调节等功能，从而广泛地应用于医疗点诊断等领域。
技术实现思路
[0005]为了实现齿轮微泵的泵送速率无级调速与泵送方向的精准切换，利用声表面波驱动微型齿轮转速随外部电源激励电压增大而线性递增以及叉指电极激励组合可实时切换这一特性，本专利技术提出了一种声表面波驱动微型齿轮的微型泵装置。通过激励一组叉指电极激发声表面波驱动微型齿轮进行旋转，从而在泵体腔室内部实现流体介质和微粒介质的高速泵送，通过改变叉指电极的激励组合可以实现泵送方向的切换。而通过调节输入到叉指电极的激励电压，可以实现齿轮微泵的无级调速。能够实现包括微流泵送、微粒加速传输以及泵送方向切换与无级调速等功能。
[0006]本专利技术采用的技术方案是：
[0007]本专利技术包括压电基板和固定在压电基板之上的一号微型齿轮、二号微型齿轮、泵体腔室、齿轮轴、上盖板、一号叉指电极、二号叉指电极、三号叉指电极和四号叉指电极；泵
体腔室水平铺设在压电基板的顶端面上，使得介质在泵体腔室内从泵体腔室的一端流向泵体腔室的另一端；一号叉指电极和二号叉指电极对称分布在泵体腔室一端的两侧，三号叉指电极和四号叉指电极对称分布在泵体腔室另一端的两侧，在泵体腔室内部位于泵体腔室的两端之间沿着垂直于介质流动的方向间隔地竖直布置有两根齿轮轴，一号微型齿轮和二号微型齿轮分别套装在两根齿轮轴上，上盖板与泵体腔室对齐后布置于泵体腔室的顶端面上，所述上盖板的两端分别开设有用于流通介质的一号流道口和二号流道口，使得一号叉指电极、二号叉指电极、三号叉指电极以及四号叉指电极激发出的声表面波向泵体腔室内传播，从而通过声表面波的声能驱动泵体腔室内的微型齿轮和二号微型齿轮进行旋转。
[0008]所述一号叉指电极和二号叉指电极分布在泵体腔室开设一号流道口的一端。
[0009]所述一号叉指电极、二号叉指电极、三号叉指电极和四号叉指电极均与外部电源进行电连接。
[0010]每个叉指电极分别与压电基板构成一个声表面波换能器，用于激发出声表面波。
[0011]所述一号微型齿轮和二号微型齿轮之间留有空隙。
[0012]所述介质为流体介质或微粒介质。
[0013]主要通过调控外部电源的激励电压来控制所述一号叉指电极、二号叉指电极、三号叉指电极和四号叉指电极的开启。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015](1)本专利技术利用声表面波驱动微型齿轮转速随外部电源激励电压增大而线性递增这一特性，实现了齿轮微泵的泵送速率无级调速；
[0016](2)本专利技术所用设备简单、操作简便，并且可以通过改变叉指电极的激励组合可以实现泵送方向的高效切换，从而实现包括介质泵送方向切换、微粒加速传输等功能；
[0017](3)本专利技术有效降低了微泵装置的尺寸、复杂性、电源要求和系统成本，提高了装置的可移植性，具有易与其他微流控技术结合、成本低的特点。
[0018]本专利技术能够通过调节输入到叉指电极的激励电压激发不同功率的声表面波，从而实现齿轮微泵的无级调速。本专利技术能够实现包括微流泵送、微粒加速传输以及泵送方向切换与泵送调速等功能，具有鲁棒性强、操作简便、设备简单以及精确度高等特点。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的装置爆炸图；
[0020]图2是本专利技术装置整体结构示意图；
[0021]图3是开启一号叉指电极和二号叉指电极驱动微型齿轮旋转的俯视图；
[0022]图4是开启三号叉指电极和四号叉指电极驱动微型齿轮旋转的俯视图；
[0023]图5是叉指电极的激励电压与所驱动微型齿轮转速的关系图；
[0024]图6是实施例在驱动流体介质由二号流道口向一号流道口泵送的示意图；
[0025]图7是实施例在驱动流体介质由一号流道口向二号流道口泵送的示意图；
[0026]图8是实施例在驱动微粒介质由一号流道口向二号流道口泵送的示意图；
[0027]图9是实施例在驱动微粒介质由一号流道口向二号流道口泵送的示意图。
[0028]图中：1、压电基板，2、一号微型齿轮，3、二号微型齿轮，4、泵体腔室，5、齿轮轴，6、上盖板，7、一号流道口，8、二号流道口，9、一号叉指电极，10、二号叉指电极，11、三号叉指电
极，12、四号叉指电极，13、声表面波，14、流体介质，15、微粒介质。
具体实施方式
[0029]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。
[0030]如图1和2所示，本装置包括压电基板1和固定在压电基板1之上的一号微型齿轮2、二号微型齿轮3、泵体腔室4、齿轮轴5、上盖板6、一号叉指电极9、二号叉指电极10、三号叉指电极11和四号叉指电极12；中字形的泵体腔室4水平铺设在压电基板1的顶端面上，使得介质在泵体腔室4内从泵体腔室4的一端流向泵体腔室4的另一端；一号叉指电极9和二号叉指电极10对称分布在泵体腔室4一端的两侧，三号叉指电极11和四号叉指电极12对称分布在泵体腔室4另一端的两侧，在泵体腔室4内部位于泵体腔室4的两端之间沿着垂直于介质流动的方向间隔地竖直布置有两根齿轮轴5，一号微型齿轮2和二号微型齿轮本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种声表面波驱动微型齿轮的微型泵装置，其特征在于：包括压电基板(1)和固定在压电基板(1)之上的一号微型齿轮(2)、二号微型齿轮(3)、泵体腔室(4)、齿轮轴(5)、上盖板(6)、一号叉指电极(9)、二号叉指电极(10)、三号叉指电极(11)和四号叉指电极(12)；泵体腔室(4)水平铺设在压电基板(1)的顶端面上，使得介质在泵体腔室(4)内从泵体腔室(4)的一端流向泵体腔室(4)的另一端；一号叉指电极(9)和二号叉指电极(10)对称分布在泵体腔室(4)一端的两侧，三号叉指电极(11)和四号叉指电极(12)对称分布在泵体腔室(4)另一端的两侧，在泵体腔室(4)内部位于泵体腔室(4)的两端之间沿着垂直于介质流动的方向间隔地竖直布置有两根齿轮轴(5)，一号微型齿轮(2)和二号微型齿轮(3)分别套装在两根齿轮轴(5)上，上盖板(6)与泵体腔室(4)对齐后布置于泵体腔室(4)的顶端面上，所述上盖板(6)的两端分别开设有用于流通介质的一号流道口(7)和二号流道口(8)，使得一号叉指电极(9)、二号叉指电极(10)、三号叉指电极(11)以及四号叉指电极(12)激发出的声表面波(13)向泵体腔室(4)内传播，从而通过声表面波(13)的声能驱...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪延成，盘何旻，梅德庆，许诚瑶，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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