[发明专利]一种利用定域非对称运动驱动微流体的方法

说明书

本发明公开了一种利用定域非对称运动驱动微流体的方法，通过定域振动的振子在振动的轴线方向上产生正压，在与其振动轴线正交的平面上所有方向上产生负压，从而驱动流体运动；或通过定域旋转的球体，旋转摩擦带动流体旋转并产生离心运动，在旋转轴方向上产生负压，在与旋转轴正交的平面的所有方向上产生正压从而驱动流体运动。本发明是根据对称性原理得到的通过振子和旋转子驱动流体运动两种最简方式，由此派生出最简的相关结构及驱动方式，能实现最大范围的应用场景和最低的制造成本。其驱动方式、材料、空间尺度、结构、输出能力等都具有可拓展性。同时具有可集成性，可广泛应用在化学、生命科学、环境科学、医疗卫生等领域。

技术领域

本发明涉及微流控领域，尤其涉及一种利用定域非对称运动驱动微流体的方法。

背景技术

微流控，是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术，微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转载到由彼此联系的路径和液相小室组成的芯片结构上，加载生物样品和反应液后，采用微机械泵、电水力泵和电渗流等方法驱动芯片中缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。

微泵的分类方式有很多种：根据有无可动阀片，可分为有阀微泵和无阀微泵；根据驱动方式不同，可分为压电式、静电式、气动式、热驱动式等。有阀微泵一般是利用腔体容积的周期变化和单向阀门工作的，有阀微泵的原理简单，制作工艺较为成熟且易于控制，是目前应用的主流。但由于泵体中存在阀片等机械部件，阀片的疲劳和寿命问题一直是困扰研究者的难题，大大限制了其应用范围；而且这些机械可动部件的加工工艺和加工准确度限制了有阀微泵的进一步小型化，不适应近年来迅速发展的微流体芯片的技术需求。相比有阀微泵，无阀微泵由于其原理新颖、结构相对简单、制造工艺要求不高、适于微型化，因而具有独特的发展优势和广阔的应用前景。

循环系统是所有哺乳动物的生命流动系统，其流体是循环的，其血管直径是微米到毫米，其流动不是那么快。专利201310378611.5，提出了“一种基于旋转微磁阵列协调驱动的行波式无阀微泵”，利用两组微磁阵列的相互作用在管道上产生四个振幅、频率、振动方向相同，而具有90度相位差的驻波，由于四列驻波可以在微流管道上合成行波，使管道内的液体沿行波方向流动。两组微型磁铁阵列，分别由四个环形磁铁和圆柱型磁铁组成，环形磁铁的尺寸为2mm高，直径为1mm，外直径为2.3mm，圆柱型磁铁的尺寸为2mm高，直径为1mm。电机的尺寸为直径6mm，长度为14mm。整个微流泵的整体尺寸在3cm左右，体积还是偏大，不适用于更细微的实验领域。

发明内容

本发明提供一种利用定域非对称运动驱动微流体的方法，以实现微流体的最简驱动结构。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种利用定域非对称运动驱动微流体的方法，其特征是：包括设置在流体内的运动子和设置在流体外的驱动子，所述运动子在所述驱动子的驱动下的沿Z轴进行周期运动，从而驱动流体运动。

优选的，所述运动子为振子，所述振子在振动的轴线方向上产生正压，在与其振动轴线正交的平面上所有方向上产生负压，从而驱动流体运动。

优选的，所述振子为具有明确NS极的球形磁子，所述驱动子为明确NS极的长方形磁铁片和驱动线圈，所述球形磁子放置在流体容腔内，所述长方形磁铁片和驱动线圈设置在流体容腔外，所述长方形磁铁片平放在所述驱动线圈的内环面内，对所述驱动线圈通方形波，所述球形磁子在流体内做往复运动。

优选的，所述球形磁子放入一带有循环通道的微芯片内，所述驱动线圈和长方形磁铁片设置在循环通道外，所述驱动线圈通过一音频线连接外部音频输出设备，所述音频线输入的音频为方波输入。

优选的，所述运动子为旋转子，所述旋转子旋转摩擦带动流体旋转并产生离心运动，在旋转轴方向上产生负压，在与旋转轴正交的平面的所有方向上产生正压从而驱动流体运动。