一種微量注射串聯微泵的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種微量注射串聯微泵，包括泵體、泵蓋和驅動裝置，所述泵體上分別開有進口腔、出口腔、第一泵腔和第二泵腔；所述進口腔與所述第一泵腔之間通過第一錐形流道連通，所述第二泵腔與所述出口腔之間通過第二錐形流道連通；所述第一泵腔與所述第二泵腔之間通過第三錐形流道連通；所述泵體與所述泵蓋鍵合連接；所述泵蓋上開設有與所述進口腔連通的進口，以及與所述出口腔連通的出口；驅動裝置與所述泵體連接，通過驅動裝置調整所述第一泵腔與所述第二泵腔容積變化，為所述泵體提供動力泵送液體。該微量注射串聯微泵結構簡單，成本低，使用壽命長。
【專利說明】
一種微量注射串聯微泵
技術領域
[0001]本發明涉及一種微量注射串聯微栗。
【背景技術】
[0002]微流動體系是微機電系統比較活躍的一部分，微流動體系由微型栗、微型閥、微型傳感器等微流體元件組成，而微型栗作為微流動系統的動力源即執行元件，是微流動系統發展水平的重要標志。目前，隨著人們對微觀世界的了解與深入，人們迫切期望得到能夠精確為微量氣、液體提供輸送的裝置，于是很多學者分別采用不同的加工方法、栗體材料、驅動方式、及封裝方式制作出多種類型的微型栗。微型栗可以分為機械式驅動和非機械式驅動兩大類，機械式驅動可分為雙金屬、電磁、熱氣、靜電、壓電、記憶金屬、壓電堆等，非機械式可分為電液力驅動、磁液力驅動、及超聲波驅動。從內部結構劃分可以分為有閥微型栗和無閥微型栗。對于機械式驅動微栗大多內部構成復雜，零部件繁多，然而對于本來就制造困難的微栗零部件面臨著磨損、疲勞、堵塞等可能性，這致使微栗裝置穩定性下降且制作成本上升。
[0003]基于目前用于微量注射的微量栗內部結構復雜，成本高，使用壽命短的技術問題，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

【發明內容】

[0004]為了克服用于微量注射的微量栗內部結構復雜，成本高，使用壽命短的技術問題，本發明提供一種微量注射串聯微栗。
[0005 ] 一方面，本發明提供了一種微量注射串聯微栗，包括栗體、栗蓋和驅動裝置，
[0006]所述栗體上分別開有進口腔、出口腔、第一栗腔和第二栗腔;所述進口腔與所述第一栗腔之間通過第一錐形流道連通，所述第二栗腔與所述出口腔之間通過第二錐形流道連通;所述第一栗腔與所述第二栗腔之間通過第三錐形流道連通；
[0007]所述栗體與所述栗蓋鍵合連接;所述栗蓋上開設有與所述進口腔連通的進口，以及與所述出口腔連通的出口 ；
[0008]驅動裝置與所述栗體連接，通過驅動裝置調整所述第一栗腔與所述第二栗腔容積變化，為所述栗體提供動力栗送液體。
[0009]進一步地，所述驅動裝置包括第一壓電陶瓷片和第二壓電陶瓷片；
[0010]在栗體底部開設有與所述第一栗腔底連通的第一動力口，及與所述第二栗腔底連通的第二動力口 ；
[0011 ]所述第一動力口上無縫粘合有圓形結構的第一壓電陶瓷片;所述第二動力口上不可逆無縫粘合有圓形結構的第二壓電陶瓷片；
[0012]所述栗體底部粘合有柔性薄膜;所述柔性薄膜對應所述第一壓電陶瓷片部位設置第一沉槽，所述柔性薄膜對應所述第二壓電陶瓷片部位設置第二沉槽。
[0013]進一步地，所述第一錐形流道由所述進口腔向所述第一栗腔呈擴散形狀;所述第二錐形流道由所述第二栗腔向所述出口腔呈擴散形狀;所述第三錐形流道由所述第一栗腔向所述第二栗腔呈擴散形狀。
[0014]進一步地，所述栗體上的所述進口腔、所述出口腔、所述第一栗腔、所述第二栗腔、所述第一錐形流道、所述第二錐形流道和所述第三錐形流道均采用玻璃濕法腐蝕工藝制得成型。
[0015]進一步地，所述栗蓋上的所述進口和所述出口均采用磨削加工成型。
[0016]進一步地，所述栗體由玻璃鍍鉻制成。
[0017]進一步地，所述栗蓋由玻璃鍍鉻制成。
[0018]進一步地，所述柔性薄膜由PDMS(聚二甲基硅氧烷)制成。
[0019]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:
[0020]本發明體積小、結構簡易、流量充足、且能夠實現復雜化控制、適合批量化生產，由于本發明為整體結構為機械式驅動微栗，內部結構簡單、無繁雜的零部件、避免了普通機械式驅微栗內部零件磨損、疲勞、堵塞的風險，故微栗的壽命相對較長、制作容易、且能實現集成于其他流體裝置。本發明的產品可廣泛用于儀表儀器、化學分析、生物科學研究、醫療器械、藥物食品以及航空航天等領域。
【附圖說明】
[0021]構成本發明的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中:
[0022]圖1是本發明實施例提供的微量注射串聯微栗的結構示意圖；
[0023]圖2是圖1中A-A俯視事宜圖；
[0024]圖3和本發明實施例提供的微量注射串聯微栗的第一種工作狀態的工作原理示意圖；
[0025]圖4和本發明實施例提供的微量注射串聯微栗的第二種工作狀態的工作原理示意圖；
[0026]圖5是本發明實施例提供的微量注射串聯微栗的具體模型三維結構示意圖。
[0027]附圖標記說明:
[0028]1、栗體；2、出口腔；3、第二錐形流道;4、柔性薄膜;5、第二栗腔;6、第二壓電陶瓷片;7、第三錐形流道;8、第一栗腔;9、第一壓電陶瓷片；1、第一錐形流道;11、進口腔；12、進口；13、出口；14、栗蓋；。
【具體實施方式】
[0029]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0030]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面結合附圖，對本發明的各優選實施例作進一步說明:
[0031]如圖1-圖5所示，本發明實施例提供一種微量注射串聯微栗，包括栗體1、栗蓋14和驅動裝置，所述栗體I上分別開有進口腔11、出口腔2、第一栗腔8和第二栗腔5;所述進口腔11與所述第一栗腔8之間通過第一錐形流道10連通，所述第二栗腔5與所述出口腔2之間通過第二錐形流道3連通;所述第一栗腔與所述第二栗腔之間通過第三錐形流道7連通;所述栗體I與所述栗蓋14鍵合連接;所述栗蓋14上開設有與所述進口腔11連通的進口 12，以及與所述出口腔2連通的出口 13;與所述栗體I連接的驅動裝置，通過驅動裝置調整第一栗腔8與所述第二栗腔5容積變化，為所述栗體I提供動力栗送液體。
[0032]通過驅動裝置調整第一栗腔8與所述第二栗腔5容積變化，為所述栗體I提供動力栗送液體，結構簡單，可批量生產，具體可以使常用的驅動裝置，也可以通過壓電陶瓷片的結構。
[0033]具體為，如圖1-圖5所示，驅動裝置包括第一壓電陶瓷片9和第二壓電陶瓷片6;在栗體I底部開設有與所述第一栗腔8底連通的第一動力口，及與所述第二栗腔5底連通的第二動力口 ；所述第一動力口上無縫粘合有圓形結構的第一壓電陶瓷片9;所述第二動力口上無縫粘合有圓形結構的第二壓電陶瓷片6;所述栗體I底部不可逆粘合有柔性薄膜4;所述柔性薄膜4對應所述第一壓電陶瓷片9部位設置第一沉槽，所述柔性薄膜4對應所述第二壓電陶瓷片6部位設置第二沉槽。栗體I底部不可逆粘合有柔性薄膜4方式為，通過紫外光照射柔性薄膜4，然后使柔性薄膜4黏貼在栗體I下，使柔性薄膜變性。
[0034]另外，如圖2所示，所述第一錐形流道10由所述進口腔11向所述第一栗腔8呈擴散形狀;所述第二錐形流道3由所述第二栗腔5向所述出口腔2呈擴散形狀;所述第三錐形流道7由所述第一栗腔向所述第二栗腔呈擴散形狀。
[0035]優選的，所述栗體I上的所述進口腔11、所述出口腔2、所述第一栗腔8、所述第二栗腔5、所述第一錐形流道10、所述第二錐形流道3和所述第三錐形流道7均采用玻璃濕法腐蝕工藝制得成型。
[0036]其中，所述栗蓋14上的所述進口12和所述出口 13均采用磨削加工成型。
[0037]所述栗體I由7740玻璃鍍鉻制成。所述栗蓋14由7740玻璃鍍鉻制成。所述柔性薄膜4由PDMS(聚二甲基硅氧烷)制成。
[0038]該微量注射串聯微栗的結構原理為，如圖1-圖5所示，該微量注射串聯微栗包括栗體1、栗蓋14、第一壓電陶瓷片9、第二壓電陶瓷片6和柔性薄膜4。
[0039]在栗體I上開有進口腔11、第一錐形流道10、第一栗腔8、第三錐形流道7、第二栗腔
5、第二錐形流道3和出口腔2。
[0040]栗蓋14上開有與進口腔11連通的進口 12，以及與出口腔11連通的出口 13;栗體I與栗蓋14無縫鍵合一起，將第一壓電陶瓷片9與第二壓電陶瓷片6無縫粘合在柔性薄膜4圓形第一沉槽和第二沉槽內然后與栗體I底部不可逆粘合;栗蓋14與栗體I的材料均為7740玻璃鍍鉻制成。
[0041]本實例的第一錐形流道10、第二錐形流道3主要的參數包括:截面寬度B1、長度LI和錐度角α，本實例的栗腔流道7主要參數包括:截面寬度Β2、長度L2和錐度角β等，第一錐形流道10由所述進口腔11向所述第一栗腔8呈擴散形狀;所述第二錐形流道3由所述第二栗腔5向所述出口腔2呈擴散形狀;所述第三錐形流道7由所述第一栗腔向所述第二栗腔呈擴散形狀。
[0042]此錐形流道在擴張方向和收縮方向對流體的阻力不同造成流體在錐形流道的壓力損失不同，將此錐形流道按照擴散形狀方向置于微栗栗腔兩側和兩栗腔之間，通過一系列具體實驗證明，微栗能是達到數倍單栗的栗送目的。
[0043]該微量注射串聯微栗的工作原理為，如圖1-圖5所示，當第一壓電陶瓷片9和第二壓電陶瓷片6通相同幅值、相位差為180°的交流正弦波信號時，該微量注射串聯微栗能實現栗送功能，可將微量注射串聯微栗分為四個半周期進行分析。
[0044]如圖3當交流正弦波輸出信號相位為90°?270°時，第一壓電陶瓷片9向下運動、第二壓電陶瓷片6向上運動，第一栗腔8容積增大、第二栗腔5容積減小，第一栗腔8進入“供給模式”(進液)，第二栗腔5進入“栗模式”(出液)，流體同時從第一錐形流道10、第三錐形流道7進入第一栗腔8，但是第三錐形流道7對流體的阻力較第一錐形流道10大，因此通過第一錐形流道10流入第一栗腔8的流量較第三錐形流道7要大，對于第二栗腔5，流體同時從第三錐形流道7、第二錐形流道3流出第二栗腔5，但是第三錐形流道7對流體的阻力較第二錐形流道3大，所以第二錐形流道3的流量較第三錐形流道7大些，故流體從微量注射串聯微栗的進口 12進入第一栗腔8，并且第二栗腔5中的流體從微量注射串聯微栗的出口 13流出。
[0045]如圖4當交流正弦波輸出信號相位為270°?90°時，第一壓電陶瓷片9向上運動，第二壓電陶瓷片6向下運動，第一栗腔8容積減小、第二栗腔5容積增大，第一栗腔8進入“栗模式”，第二栗腔5進入“供給模式”，流體同時從第一錐形流道10、第三錐形流道7流出第一栗腔8，但是第一錐形流道10對流體的阻力較第三錐形流道7大，因此通過第三錐形流道7流出第一栗腔8的流量較第一錐形流道10要大些，對于第二栗腔5，流體同時從第三錐形流道7、第二錐形流道3流入第二栗腔5，但是第二錐形流道3對流體的阻力較第三錐形流道7大，所以第三錐形流道7的流量較第二錐形流道3大些，故流體由第一栗腔8進入第二栗腔5以便下半個周期流體流出準備。
[0046]綜上所述，從整個周期來看，流體從微栗的進口12流入、從微栗的出口 13流出實現定向栗送的目的。
[0047]以上僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種微量注射串聯微栗，包括栗體(I)、栗蓋(14)和驅動裝置，其特征在于， 所述栗體(I)上分別開有進口腔(11)、出口腔(2)、第一栗腔(8)和第二栗腔(5);所述進口腔(11)與所述第一栗腔(8)之間通過第一錐形流道(10)連通，所述第二栗腔(5)與所述出口腔(2)之間通過第二錐形流道(3)連通;所述第一栗腔與所述第二栗腔之間通過第三錐形流道(7)連通； 所述栗體(I)與所述栗蓋(14)鍵合連接;所述栗蓋(14)上開設有與所述進口腔(11)連通的進口(12)，以及與所述出口腔(2)連通的出口(13); 驅動裝置與所述栗體(I)連接，通過驅動裝置調整所述第一栗腔(8)與所述第二栗腔(5)容積變化，為所述栗體(I)提供動力栗送液體。2.根據權利要求1所述的微量注射串聯微栗，其特征在于， 所述驅動裝置包括第一壓電陶瓷片(9)和第二壓電陶瓷片(6); 在栗體(I)底部開設有與所述第一栗腔(8)底連通的第一動力口，及與所述第二栗腔(5)底連通的第二動力口； 所述第一動力口上無縫粘合有圓形結構的第一壓電陶瓷片(9);所述第二動力口上不可逆無縫粘合有圓形結構的第二壓電陶瓷片(6); 所述栗體(I)底部粘合有柔性薄膜(4);所述柔性薄膜(4)對應所述第一壓電陶瓷片(9)部位設置第一沉槽，所述柔性薄膜(4)對應所述第二壓電陶瓷片(6)部位設置第二沉槽。3.根據權利要求1所述的微量注射串聯微栗，其特征在于，所述第一錐形流道(10)由所述進口腔(11)向所述第一栗腔(8)呈擴散形狀;所述第二錐形流道(3)由所述第二栗腔(5)向所述出口腔(2)呈擴散形狀;所述第三錐形流道(7)由所述第一栗腔向所述第二栗腔呈擴散形狀。4.根據權利要求1所述的微量注射串聯微栗，其特征在于，所述栗體(I)上的所述進口腔(U)、所述出口腔(2)、所述第一栗腔(8)、所述第二栗腔(5)、所述第一錐形流道(10)、所述第二錐形流道(3)和所述第三錐形流道(7)均采用玻璃濕法腐蝕工藝制得成型。5.根據權利要求1所述的微量注射串聯微栗，其特征在于，所述栗蓋(14)上的所述進口(12)和所述出口(13)均采用磨削加工成型。6.根據權利要求1所述的微量注射串聯微栗，其特征在于，所述栗體(I)由7740玻璃鍍鉻制成。7.根據權利要求1所述的微量注射串聯微栗，其特征在于，所述栗蓋(14)由7740玻璃鍍鉻制成。8.根據權利要求1所述的微量注射串聯微栗，其特征在于，所述柔性薄膜(4)由TOMS(聚一.甲基娃氧燒)制成。
【文檔編號】F04B43/04GK105864004SQ201610219945
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月11日
【發明人】關炎芳, 張卓
【申請人】河南工業大學