一種交流mhd驅動泵的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種交流MHD驅動泵，該驅動采用兩層結構，第一層為蓋板，開有流體注入口和電極引點出口孔；第二層為基底，刻有微型流道，側面有兩個螺線圈引線孔，且在流道其中一邊的兩側壁鍍有電極，底部嵌入螺線圈。通過蓋板上的流體注入口向流道注入工作流體。微型螺線圈通過交流電源控制產生交流磁場，調節電壓可實現磁場大小的調節。封裝后蓋片上的兩個電極出口孔延伸出來的電極引點與交流電源相接，由加載在電極上的電壓來控制流道的交流電場。交流電場和交流磁場方向垂直，同頻同相使得工作流體在整個周期內所受的洛倫茲力的方向不變。當交流電流的頻率足夠大，流體來不及電化學反應便迅速逆轉，避免了產生氣泡，且電極無損耗。
【專利說明】
_種交流M H D驅動泵
技術領域
[0001]本實用新型涉及微流體驅動技術領域，具體涉及一種交流MHD驅動栗。
【背景技術】
[0002]微流體芯片分析系統的出現不僅可以使樣品與試劑消耗大大降低到微升甚至納升級，而且使分析速度成倍地提高，可以方便的實現高通量樣品分析處理；同時分析成本下降，極大地減少了對環境的污染，從而為分析測試技術普及到千家萬戶創造了條件。其可以用于各個分析領域，如生物醫學、新藥物的合成與篩選、以及食品和商品檢驗、環境監測等。微流體驅動與控制操作單元在微流體芯片系統中尤為重要，它起著傳輸流體和分配流體的作用，是實現微流體控制的前提和基礎。所以設計一種適用于微流體芯片的非機械式驅動方式很有意義。非機械的微流控驅動是通過把其它能量形式(電、光、磁、熱等)轉化或施加到受控流體，使之具有運動動能，如介質上電潤濕、熱毛細管、電驅動、光驅動以及磁場驅動等。現有的非機械的微流控驅動方法包括介質上電潤濕(EffOD)驅動、電泳電滲驅動法、光驅動和MHD驅動等。然而介質上電潤濕驅動所需電壓高，電泳電滲驅動結構復雜，所以光驅動和MHD驅動比較有發展前景。
[0003]目前有提出的MHD驅動方式，主要是以電解質作為工作流體，而且這種驅動方式是通過外加直流電場和靜態磁場實現的，容易產生電化學反應和氣泡，且磁場大小固定、不可調節。此外，這種方式只能在低電壓下工作，適用范圍有限，電極表面電化學過程產生的化學產物難以清除，電極壽命短。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術中MHD驅動裝置存在的上述問題，本實用新型提供一種微流控芯片中非機械式驅動的交流MHD驅動栗，將交流MHD驅動應用于微流控分析系統中，克服了直流電磁驅動的不足和缺陷，能夠很好地解決驅動過程中工作流體電化學分解的問題。
[0005]本實用新型的技術方案如下:
[0006]—種交流MHD驅動栗，該驅動栗采用兩層結構，第一層為蓋板，蓋板上設置有一個工作流體注入口和兩個電極引點出口孔，電極引點出口孔對應基底上的兩個對稱電極引出點；第二層為基底，基底上刻有微型流道，側面設置有兩個螺線圈引線孔，且在流道其中一邊的兩側壁鍍有電極，電極引出點設置于電極上，底部嵌有一個微型螺線圈。
[0007]作為本實用新型的進一步改進，所述微型流道是長方形。
[0008]作為本實用新型的進一步改進，所述基底底部嵌入微型螺線圈，通過基底側面兩個螺線圈引線孔連接交流電源來產生交流磁場，通過調節交流電源改變磁場的大小。
[0009]作為本實用新型的進一步改進，所述電極引出點與交流電源連接后為流道內的工作流體提供電場，該與電極引出點連接的交流電源和所述與螺線圈引線孔連接的交流電源同頻同相，通過改變電場的方向改變流體的流動方向。
[0010]本實用新型的有益效果如下:[0011 ]根據以上敘述可知，本實用新型具有如下特點:
[0012]本實用新型具有磁場大小可調節，避免工作流體在電磁場中電化學反應產生氣泡，延緩電極壽命等優點。
[0013]1、微型流道其中一邊的兩側壁鍍有鈦鍍鉑金電極材料，化學穩定性強，分別通過引點與交流電源相接，在流道中形成交流電場。
[0014]2、微型螺線圈嵌入在鍍有電極一側的流道正下方，與交流電源相接產生交流磁場，磁場方向正好與交流電場垂直，可通過改變電壓來改變磁場大小O
[0015]3、兩個交流電源同頻同相，在一個周期內洛倫茲力的方向是不變的，且避免了電解反應產生氣泡。
【附圖說明】
[0016]圖1是一種交流MHD驅動栗的結構示意圖。
[0017]圖2是交流MHD驅動栗的蓋片的結構示意圖。
[0018]圖3是交流MHD驅動栗流道側面剖面結構示意圖。
[0019]圖4是交流MHD驅動栗正面剖面結構示意圖。
[0020]圖中:1、蓋板;2、基底;3、電極引點出口孔;4、工作流體注入口；5、螺線圈引線孔；
6、電極;7、電極引出點;8、微型流道;9、微型螺線圈。
【具體實施方式】
[0021]下面結合說明書附圖對本實用新型作進一步的詳細描述。
[0022 ]本實用新型一種交流MHD驅動栗的結構如圖1所示，其正面剖面結構如圖4所示。本實用新型一種交流MHD驅動栗采用兩層結構，第一層為蓋板I，蓋板I上開有一個工作流體注入口 4和兩個電極引點出口孔3，如圖2所示;第二層為基底2，基底2上刻有微型流道8，側面有兩個螺線圈引線孔5，且在微型流道8其中一邊的兩側壁鍍有電極6，電極材料優選為鈦鍍鉑金，底部嵌入微型螺線圈9。該基底2上的兩個對稱電極引出點7分別與蓋板I上的兩個電極引點出口孔3對準后相鍵合，在基底2的微型流道8的正下面方嵌入一個微型螺線圈9，且從基底2側面兩個螺線圈引線孔5引線出來。微型螺線圈9產生交流磁場通過交流電源控制，調節電壓可實現磁場大小的調節。封裝后蓋板I上的兩個電極引點出口孔3延伸出來的電極引出點7與交流電源相接，由加載在電極6上的電壓來控制流道的交流電場。通過蓋板I上的工作流體注入口 4向微型流道8注入工作流體。
[0023]上述微型流道8的截面形狀如圖1所示，為長方形微型流道。
[0024]交流MHD驅動栗流道側面剖面結構如圖3所示，交流電場和微型螺線圈產生的交流磁場方向互相垂直。
[0025 ]通過流體注入口 4向長方形的微型流道8注滿工作流體，微型螺線圈9與交流電源相連，所產生的磁場大小和方向隨時間作周期性變化。電極6通過與交流電源相連，在流道中產生交流電場。與電極6和微型螺線圈9分別相連的兩個交流電源采用同頻同相，兩個交流電源同頻同相是通過函數發生器和放大器控制。根據左手定則，工作流體受到的洛倫茲力方向在一個周期內是不變的，洛倫茲力大小隨著交流振蕩的幅度而變化，流程是一個脈沖。當工作流體中的陰陽離子在電場中定向運動時，受到和電場方向垂直的磁場作用，就會產生洛倫茲力，洛倫茲力克服工作流體阻力后就可以驅動工作流體連續流動。當工作流體通過頻率足夠大的交流電流，在電極附近來不及產生電化學反應正負極方向就已經改變，從而避免了氣泡的產生和電極退化。且當交流頻率足夠大時，流程是可以看成有效持續。通過分別改變交流電壓的大小，可以改變磁場和電場的大小。通過僅改變電場的方向，可以改變流體的流動的方向。
[0026]綜上所述，本實用新型的交流MHD驅動栗包括開有一個工作流體注入口 4、兩個電極引點出口孔3的蓋板I，刻有微型流道8、側面有兩個螺線圈引線孔5、且在流道其中一邊的兩側壁鍍有電極6的基底2，微型螺線圈9等。該基底2上的兩個對稱電極引出點7分別與蓋片上的兩個電極出口孔3對準后相鍵合，在基底的流道正下面方嵌入一個微型螺線圈9，且從基底側面兩個螺線圈引線孔5引線出來。通過蓋板I上的流體注入口 4向微型流道8注入工作流體。微型螺線圈9產生的交流磁場通過交流電源控制，調節電壓可實現磁場大小的調節。封裝后蓋板I上的兩個電極出口孔3延伸出來的電極引出點7與交流電源相接，由加載在電極6上的電壓來控制微型流道8的交流電場。交流電場和一個交流磁場方向垂直，同頻同相使得工作流體在整個周期內所受的洛倫茲力的方向不變；當交流電流的頻率足夠大，流體來不及電化學反應便迅速逆轉，避免了產生氣泡，且電極無損耗。
【主權項】
1.一種交流MHD驅動栗，其特征在于，該驅動栗采用兩層結構，第一層為蓋板(1)，蓋板(I)上設置有一個工作流體注入口(4)和兩個電極引點出口孔(3 )，電極引點出口孔(3)對應基底(2)上的兩個對稱電極引出點(7);第二層為基底(2)，基底(2)上刻有微型流道(8)，側面設置有兩個螺線圈引線孔(5)，且在流道(8)其中一邊的兩側壁鍍有電極(6)，電極引出點(7)設置于電極(6)上，底部嵌有一個微型螺線圈(9)。2.根據權利要求1所述的交流MHD驅動栗，其特征在于，所述微型流道(8)是長方形。3.根據權利要求1所述的交流MHD驅動栗，其特征在于，所述基底(2)底部嵌入微型螺線圈(9)，通過基底(2)側面兩個螺線圈引線孔(5)連接交流電源來產生交流磁場，通過調節交流電源改變磁場的大小。4.根據權利要求3所述的交流MHD驅動栗，其特征在于，所述電極引出點(7)與交流電源連接后為流道內的工作流體提供電場，該與電極引出點(7)連接的交流電源和所述與螺線圈引線孔(5)連接的交流電源同頻同相，通過改變電場的方向改變流體的流動方向。
【文檔編號】G01N27/26GK205538797SQ201620117556
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月5日
【發明人】萬靜, 左艷
【申請人】南京郵電大學