[发明专利]具有多通道主动控制能力的微流体泵有效
申请号: | 200810069379.6 | 申请日: | 2008-02-20 |
公开(公告)号: | CN101354029A | 公开(公告)日: | 2009-01-28 |
发明(设计)人: | 王代华 | 申请(专利权)人: | 重庆大学 |
主分类号: | F04B49/22 | 分类号: | F04B49/22;F04B53/10;F04B53/00;F04B43/04 |
代理公司: | 重庆华科专利事务所 | 代理人: | 康海燕 |
地址: | 400030重庆市沙*** | 国省代码: | 重庆;85 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 具有 通道 主动 控制 能力 流体 | ||
技术领域
本发明属于微流体机械技术领域,具体涉及一种实现具有多通道主动精确控制能力的微流体泵。
背景技术
随着微机械电子科学的迅猛发展,在化学分析与检测、药物释放、生物工程、集成电路芯片、微型零部件、微型化生产系统(微型工厂)以及芯片实验室(Lab-on-Chip)等领域,急需输送微小流量且精度高的流体输送装置。为此各国学者已提出并研究了多种结构形式的流体泵。在研究过程中,关注的重点在于如何提高泵的流量控制精度和实现极低的流量控制。对于如何从多个流体源获取流体和如何将同一泵腔的流体源泵送给多个对象没有很好的解决方法。目前,还没有关于具有多通道主动控制能力的微流体泵的相关技术报道。
发明内容
本发明公开了一种多通道主动精确控制微流体泵的原理与具体的实施例,采用一种具有圆环面边界的微流体主动控制阀构成多个进液阀和多个出液阀,其中,也可以让任意多个阀关闭,采用同一电可控薄膜执行元件覆盖在泵体的圆柱形沉孔的开口面构成同一个泵腔,泵腔与多个阀的圆环柱型(圆柱型中心孔)液腔相连,且多个阀的圆柱型中心孔(圆环柱型)液腔分别与进液口和出液口相连。改变作用于多个阀与泵的薄膜执行元件的控制信号(周期信号、正信号)的频率、幅值、相位关系控制泵流量、脉动性、输出压力。在没有驱动信号时微流体阀的薄膜执行元件与圆环形边界具有预压紧力,处于关闭状态。本发明的多通道主动精确控制能力的微流体泵为多向可控的具有主动精确控制能力的微流体泵,多个阀可以任意设置为一个进液阀和多个出液阀,任意设置为多个进液阀和一个出液阀,也可以任意设置为多个进液阀和多个出液阀,也可以让任意多个阀处于关闭状态。本发明可用于采用同一泵对多个对象同时供给微流体、采用同一泵从多个对象同时获取微流体以及微流体混合等。
本发明是这样实现的:
一种具有多通道主动控制能力的微流体泵,包括:一个圆柱形泵腔、多个圆环柱形阀腔和分别与所述多个圆环柱形阀腔同轴的圆柱形中心孔,一个圆环柱形阀腔和与其同轴的圆柱形中心孔构成一个微流体阀,每个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,每个微流体阀的薄膜执行元件与各自的圆环面边界接触将所述圆柱形中心孔与该圆柱形中心孔同轴的所述圆环柱形阀腔隔开,其中,所述多个微流体阀可以任意 设置为一个进液阀和多个出液阀,或任意设置为多个进液阀和一个出液阀,或任意设置为多个进液阀和多个出液阀,也可以让其中任意多个微流体阀处于关闭状态,所述每个圆环柱形阀腔分别通过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,将所述每个微流体阀的薄膜执行元件覆盖在泵体上的圆环柱形阀腔及与其同轴的所述微流体阀的圆柱形中心孔上方构成多个微流体阀,通过所述多个微流体阀的薄膜执行元件以及微流体泵的薄膜执行元件的有序振动或位移使相应的微流体阀主动开启和关闭来实现微流体泵的泵入、泵出、止流以及流量和压强的连续精确主动控制。构成多个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的布置方式具体如下:
(1)所述进液阀、出液阀与所述圆柱形泵腔在泵体的同一侧以所述圆柱形泵腔为中心呈圆周布置,所述薄膜执行元件与泵腔和阀腔自然封闭,每一个阀腔和泵腔通过独自的密封圈密封,并通过一个泵盖压紧在泵体上。
(2)所述进液阀和出液阀的薄膜执行元件布置在圆柱型泵体的同一侧的表面上,所述的微流体阀均布在同心的两个圆周上,位于内圆周上的微流体阀处于位于外圆周上的相邻两个微流体阀的中间位置,构成微流体泵的薄膜执行元件布置在圆柱形泵体的相对的一侧的表面且与构成进液阀和出液阀的薄膜执行元件呈对称状态,构成阀的薄膜执行元件与构成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。
(3)所述微流体阀在立方体泵体的五个表面的中心呈对称布置,所述圆柱形泵腔布置在立方体泵体的第六面的中心。位于立方体泵体的两相对面的微流体阀的圆柱型中心孔直接相连,位于与圆柱形泵腔相对表面的微流体阀的圆柱形中心孔直接与圆柱型泵腔相连,所有的微流体阀的圆柱形中心孔均与圆柱形泵腔连通,薄膜执行元件与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。所述的立方体泵体安装微流体阀的每一个表面可以均布多个微流体阀,只要圆环柱体阀腔可以与在适当表面的进液口/出液口相连,其圆柱形中心孔直接与泵腔相连,圆环柱体阀腔与安装在适当表面的进液口/出液口相连。
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