[发明专利]气泡式微泵与应用其的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气泡式微泵，尤其涉及一种低耗能的气泡式微泵与应用其的双向流体驱动装置、微粒分类装置、流体混合装置、环形流体混合装置与复合型流体混合装置。

背景技术

目前微机电领域中，微泵可以区分为两大类：第一类泵是属于机械推动的方式，包括气泡式泵(bubble pump)、薄膜泵(membranepump)、扩散泵(diffuser pump)等，这些泵驱动驱动流体的原理不外乎是利用其本身的机械组件来达到推动流体的目的。前述的泵共有的特点是都具有叶片的构造，且其本身的组件必须能够动作。由于微流系统中，若是架构复杂的机械组件，这些相关的机械组件必须能够达到尺寸非常微细的要求，在技术上具有非常多的限制。

另一类泵则是利用感应电场来驱动液体，包括电渗泵(electro-osmotic pump)、电泳泵(electrophoretic pump)与电湿泵(electro-wetting pump)等。此类泵的特色是以固定的电极构造，于施加电压后产生电场来推动流体。但是，此类型的泵需要以复杂的电信号控制，并在微流系统中装设传感器等装置以检测流体的特性，其也具有非常多与制造技术相关的限制。

发明内容

本发明涉及一种气泡式微泵与应用其的双向流体驱动装置、微粒分类装置、流体混合装置、环形流体混合装置与复合型流体混合装置。利用于具有表面粗糙度设计的部件配合气泡的生灭步骤，使液体回填的速度因表面粗糙度的差异而有所不同，进而推动液体流动。

本发明提供一种气泡式微泵，此装置包括第一部件、第二部件与气泡产生单元。第一部件具有流道，流道上具有至少一第区域与第二区域。第二部件设置于第一部件上，且第二部件的表面对应于第一区域为具有第一粗糙因子的粗糙表面，而对应于第二区域为具有第二粗糙因子的粗糙表面，其中，第一粗糙因子大于第二粗糙因子。气泡产生单元设置于第一部件上，其可在第一部件与第二部件之间填满液体时，在第一区域与第二区域产生气泡。当气泡产生单元产生的气泡开始散失时，由于第一粗糙因子与第二粗糙因子的差异，使第一区域的液体回填速度大于第二区域的液体回填速度，由此以带动液体流动。

根据本发明的气泡式微泵，其中第一粗糙因子和第二粗糙因子中的至少一个为沿液体流动方向上逐次递增或逐次递减。

根据本发明的气泡式微泵，其中第二部件对应于第一区域和第二区域中的至少一个的粗糙表面由多个柱状元件所形成。柱状元件在流道上不同区域内的截面积实质上不相同。柱状元件各由一可调式的薄膜所形成，其中通过调控薄膜的变形量以改变薄膜的弧度。第二部件的表面上具有凹槽，柱状元件设置在凹槽内。第一部件与第二部件在凹槽处构成至少一排气孔，用以使气泡产生单元产生的气体排出。

根据本发明的气泡式微泵，其中第二部件还包括流体入口与流体出口，分别对应于第一区域与第二区域的两侧。

根据本发明的气泡式微泵，其中气泡产生单元包括至少一电极组，设置于第一部件上，该电极组包括：第一电极，对应第一区域设置；及第二电极，对应第二区域设置，且第二电极与第一电极的极性相反。

根据本发明的气泡式微泵，其中第一部件的流道的材质包括亲水材料。

根据本发明的气泡式微泵，其中第二部件的材质包括疏水材料。

本发明并提供一种双向流体驱动装置，此装置包括第一主流道、第二主流道、第一驱动部、第二驱动部与控制单元。第一主流道与第二主流道交错设置并构成共同流道区。第一驱动部包括至少一个前述的气泡式微泵，其设置于第一主流道上，并邻近共同流道区。第二驱动部也包括至少一个前述的气泡式微泵，设置于第二主流道上，并邻近于共同流道区。控制单元分别与第一驱动部及第二驱动部的气泡式微泵电性连接。当控制单元驱动第一驱动部动作时，第一驱动部推动第一主流道上的液体流动。而当控制单元驱动第二驱动部动作时，第二驱动部推动第二主流道上的液体流动。

根据本发明的双向流体驱动装置，其中：第一驱动部包括二个根据本发明的气泡式微泵，位于共同流道区的两对侧；第二驱动部包括二个根据本发明的气泡式微泵，位于共同流道区的另外两对侧。第一主流道实质上垂直于第二主流道。