[发明专利]一种一体化微压电液体泵送装置及其制造和驱动方法

说明书

本发明涉及一种一体化微压电液体泵送装置及其制造和驱动方法，泵送装置包括微压电驱动器(1)、弹性板(2)、一体化腔体(3)和止回阀(4)；所述的微压电驱动器(1)包括压电陶瓷(11)、基板(12)、电极(13)和驱动块(14)，一体化腔体(3)包括进出口流道(31)和储存室(32)；所述的弹性板(2)设置在储存室(32)上，驱动块(14)连接弹性板(2)，止回阀(4)设置在进出口流道(31)上；所述的电极(13)包括上电极(131)和下电极(132)，上电极(131)连接压电陶瓷(11)，下电极(132)连接基板(12)。与现有技术相比，本发明具有加工步骤少、结构简单、驱动力大、防漏效果好等优点。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种一体化微压电液体泵送装置及其制造和驱动方法。

背景技术

近年来，对微反应器、μ-TAS、Lab-on-Chips等医用微流控系统的研究得到积极推进。微型泵是实现这种微流体系统的基本技术。半导体制造设备、小型燃料电池用燃料供给泵等工业微型泵的研究也在积极进行中。传统上，它是基于机械泵小型化的想法通过机床加工制造的。目前，为了进一步小型化，正在积极推进使用比半导体加工技术更先进的MEMS(Micro Electro Mechanical System)技术的微型泵的开发。

此外，作为目前正在开发的微型泵的具体问题，除了提高和缩小流量和产生的压力以提高排放量/容积比，提高流量控制的精度和降低驱动电压和电流。微型阀所需的具体问题包括构建无回流的结构以实现精确的流量控制、结构的简化以及通过选择材料或者加工方法降低成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种一体化微压电液体泵送装置及其制造和驱动方法，精准控制流体流量。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种一体化微压电液体泵送装置，包括微压电驱动器、弹性板、一体化腔体和止回阀；

所述的微压电驱动器包括压电陶瓷、基板、电极和驱动块，一体化腔体包括进出口流道和储存室；

所述的弹性板设置在储存室上，驱动块连接弹性板，止回阀设置在进出口流道上；

所述的电极包括上电极和下电极，上电极连接压电陶瓷，下电极连接基板。

优选地，所述的电极电压范围为负220V-正220V，微压电驱动器的位移输出在0.1um-500um范围。

在本发明中，一体化腔体主要包括进出口流道和储存室，同时作为装置的封装结构。

优选地，所述的压电陶瓷设置在基板顶部，所述的驱动块设置在基板底部。

进一步优选地，所述的压电陶瓷与基板的厚度比为1～3:1。

进一步优选地，所述的止回阀包括进水阀和出水阀，所述的进出口流道包括进口流道和出口流道，进水阀设置在进口流道入口侧，出水阀设置在出口流道入口侧。

优选地，所述的微压电驱动器采用悬臂梁结构。

进一步优选地，所述的压电陶瓷和基板一端固定，另一端为自由端，所述的驱动块设置在基板的自由端。

优选地，所述的压电陶瓷材质为PZT-5H，驱动块为Si块，弹性板为橡胶板，止回阀材质为硅橡胶。优选地，所述的驱动块通过树脂固化与弹性板接合。

优选地，所述的基板材质为Si、黄铜或铍青铜，电极材质为Au或Ag。

优选地，所述的一体化腔体通过3D打印技术构建，打印材料为光敏树脂。

一种上述一体化微压电液体泵送装置的制造方法，利用3D打印技术的微立体光固化成型技术，在进行UV聚合工艺的同时，将微压电驱动器、止回阀和弹性板插入，无需粘合。