[发明专利]具有主动控制能力的微流体泵

权利要求书

1.一种具有主动控制能力的微流体泵，包括一个圆柱形泵腔、两个圆环柱形阀腔和分别与所述两个圆环柱形阀腔同轴的微流体阀的圆柱形中心孔，所述微流体阀的圆柱形中心孔与各自同轴的圆环柱形阀腔之间形成一个圆环面边界，两个微流体阀的薄膜执行元件与各自的圆环面边界接触将圆柱形中心孔与圆环柱形阀腔隔开，分别构成一个进液阀和一个出液阀，所述两个圆环柱形阀腔分别通过第一和第二过流通道与所述圆柱形泵腔相连，其特征在于：将微流体泵的薄膜执行元件覆盖在泵体的圆柱形泵腔上方形成密闭的泵腔，将两个所述微流体阀的薄膜执行元件分别覆盖在泵体上的两个圆环柱形阀腔及分别与其同轴的所述微流体阀的圆柱形中心孔上方构成进液阀和出液阀，通过上述进液阀的薄膜执行元件、微流体泵的薄膜执行元件以及出液阀的薄膜执行元件的有序振动或位移使进液阀和出液阀主动开启和关闭来实现微流体泵的泵入、泵出、止流、流量及压强的连续精确主动控制。

2.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：当构成进液阀和出液阀的圆环柱形阀腔分别通过第一过流通道和第二过流通道与圆柱形泵腔相连，则构成进液阀和出液阀的圆柱形中心孔分别直接与进液口和出液口相连。

3.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：所述进液阀、出液阀与所述圆柱形泵腔在泵体的同一侧呈直线布置或呈三角形布置，所述微流体泵和微流体阀的薄膜执行元件分别与泵腔和阀腔自然封闭，每一个泵腔和阀腔通过独自的密封圈密封，并通过一个泵盖压紧在泵体上。

4.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：所述进液阀和所述出液阀在长方体或立方体泵体的两相对的表面的中心呈对称布置，所述进液阀和所述出液阀的圆柱形中心孔直接相连且与布置在与微流体阀布置表面相垂直的任意一表面的圆柱形泵腔相连，两个微流体阀的薄膜执行元件相互平行且与微流体泵的薄膜执行元件相互垂直，微流体阀的薄膜执行元件与微流体泵的薄膜执行元件通过密封圈覆盖在阀腔和泵腔的表面，并通过阀盖和泵盖分别压紧在泵体上。

5.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：所述进液阀和出液阀的薄膜执行元件布置在泵体的同一侧的表面上，构成微流体泵的薄膜执行元件布置在泵体的相对的一侧的表面且与构成两个微流体阀的薄膜执行元件呈对称状态，构成微流体阀的薄膜执行元件与构成微流体泵的薄膜执行元件通过密封圈与泵体分别接触构成阀腔和泵腔，并通过阀盖和泵盖压紧在泵体上。

6.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：构成进液阀和出液阀的微流体阀在没有驱动信号作用时处于关闭状态，且微流体阀的薄膜执行元件与圆环面边界具有预压紧力。

7.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：在实现泵入和泵出时采用同频率的周期信号驱动进液阀和出液阀的薄膜执行元件与微流体泵的薄膜执行元件，且作用于进液阀的薄膜执行元件的控制信号首先有效，作用于微流体泵的薄膜执行元件的控制信号相位滞后作用于进液阀的薄膜执行元件的控制信号1/4周期有效，作用于出液阀的薄膜执行元件的控制信号比作用于微流体泵的薄膜执行元件的控制信号滞后1/4周期有效；处于工作状态的微流体泵转为止流状态时，在最后一个泵入状态完成后作用于进液阀的薄膜执行元件的控制信号首先无效，经1/4周期后微流体泵的薄膜执行元件控制信号无效，再经1/4周期后出液阀的薄膜执行元件的控制信号无效，微流体泵转入止流状态。

8.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：作用于驱动进液阀和出液阀的薄膜执行元件与微流体泵的薄膜执行元件的控制信号是方波信号、正弦信号或周期信号，改变作用于驱动进液阀和出液阀的薄膜执行元件与微流体泵的薄膜执行元件的控制信号的频率、幅值、相位关系以改变微流体泵的流量、脉动性、输出压力。

9.如权利要求1所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：构成进液阀和出液阀以及微流体泵的薄膜执行元件是粘贴在弹性膜片上的圆盘形压电陶瓷片、圆盘形电致伸缩陶瓷片构成的振子，或是线性电可控执行元件连接的弹性膜片，且弹性膜片被与执行器为中心的阀盖或泵盖的圆环形边缘压紧在泵体上，阀盖或泵盖边缘未压到的弹性膜片的中心区域为振动或者变形区域。

10.如权利要求9所述的具有主动控制能力的微流体泵，其特征在于：构成进液阀和出液阀的薄膜执行元件与微流体泵的薄膜执行元件在与液体接触侧的另外一侧粘贴执行器构成振子和连接线性电可控执行元件；所述的线性电可控执行元件为叠堆型压电陶瓷执行器、叠堆型电致伸缩陶瓷执行器或磁致伸缩执行器。