專利名稱：電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微泵，尤其是涉及一種主要用于生物、醫(yī)學(xué)以及微電子行業(yè)的電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵。
背景技術(shù)：
微泵是指體積小、流量小的泵，該類型泵種類繁多，應(yīng)用廣泛。但普遍存在制作成本高、制作工藝復(fù)雜、液體回流等問題。由于微升精度的泵具有廣闊的應(yīng)用范圍，已有不少相關(guān)的專利申請。中國專利CN18150211公開一種微泵，主要包括泵體外殼，泵腔室里有膨脹體驅(qū)動泵，前端經(jīng)膠塞隔離有儲液器，后端經(jīng)吸水纖維集束構(gòu)成的吸水桿連接有儲水筒；儲水筒與泵體后部有螺紋連接并帶有旋轉(zhuǎn)手柄。膨脹體驅(qū)動泵由高吸水樹脂組成，經(jīng)吸水桿從儲水筒中吸水并持續(xù)均勻膨脹，驅(qū)動膠塞向前移動，使儲液器中的工作液體由與微管道旋接的輸出口微量穩(wěn)定輸出。還可旋轉(zhuǎn)手柄直接驅(qū)動膨脹體和膠塞向前移動，完成排氣，大劑量輸出等操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微升精度、無回流、電磁力驅(qū)動、結(jié)構(gòu)簡單、制作容易、 用于微量液體輸送的電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵。本發(fā)明設(shè)有線圈、線圈支架、永磁體、壓板、泵腔膜片、泵體和單向閥；所述線圈繞制在線圈支架上，壓板設(shè)在泵體上，壓板用于將線圈支架壓緊在泵體的上表面；所述永磁體設(shè)在泵腔膜片中，泵腔膜片設(shè)在泵體的上表面；所述泵體內(nèi)設(shè)有泵腔；所述單向閥設(shè)有單向閥上板、單向閥膜片和單向閥下板，所述單向閥上板、單向閥膜片和單向閥下板壓合在一起；所述單向閥上板的左邊設(shè)有左上板孔，所述單向閥膜片的左邊設(shè)有4個左膜片孔，所述單向閥下板的左邊設(shè)有左下板孔，所述單向閥上板的左上板孔、單向閥膜片的4個左膜片孔和單向閥下板的左下板孔組成左單向閥；所述單向閥上板的右邊設(shè)有右上板孔，所述單向閥膜片的右邊設(shè)有4個右膜片孔，所述單向閥下板的右邊設(shè)有右下板孔，所述單向閥上板的右上板孔、單向閥膜片的4個右膜片孔和單向閥下板的右下板孔組成右單向閥；所述左上板孔的孔徑小于右上板孔的孔徑；所述左下板孔的孔徑大于右下板孔的孔徑；所述左上板孔的位置與左下板孔的位置對應(yīng)，所述左膜片孔的位置與左下板孔的位置對應(yīng)；所述右上板孔的位置與右下板孔的位置對應(yīng)，所述右膜片孔的位置與右下板孔的位置對應(yīng)。所述壓板可通過螺釘連接在泵體上，所述永磁體可澆注在泵腔膜片中。所述泵腔膜片和單向閥膜片可使用氧離子氣體進(jìn)行表面處理后，再將泵體和泵腔膜片兩者壓合在一起。所述單向閥上板可采用聚二甲基硅氧烷粘連在泵體的下表面。本發(fā)明的工作過程為當(dāng)線圈通電后，產(chǎn)生電磁力，該電磁力對永磁體產(chǎn)生吸引力，使永磁體和泵腔膜片一起向上運動，泵腔體積變大；而當(dāng)線圈斷電后，電磁力消失，在彈性力作用下，泵腔膜片回復(fù)到原來位置，泵腔體積變小。對于右單向閥，當(dāng)泵腔體積變大時， 液體從單向閥下板的右下板孔、單向閥膜片的右膜片孔、單向閥上板的右上板孔流入；當(dāng)泵腔體積變小時，右單向閥膜片壓緊在單向閥下板的上表面上，單向閥膜片上的膜片孔被單向閥下板上表面堵死，液體不能從右單向閥流出泵腔。對于左單向閥，當(dāng)泵腔體積變大時， 在負(fù)壓作用下，左單向閥膜片壓緊在單向閥上板的下表面上，單向閥膜片上的膜片孔被單向閥上板下表面堵死，液體不能從左單向閥流進(jìn)泵腔。當(dāng)泵腔體積變小時，液體從單向閥上板的左上板孔、單向閥膜片的左膜片孔、單向閥下板的左下板孔流出。所以，右單向閥是進(jìn)液閥，左單向閥是出液閥。當(dāng)泵腔體積變大，右單向閥打開，左單向閥關(guān)閉，液體進(jìn)入泵腔。 當(dāng)泵腔體積變小，右單向閥關(guān)閉，左單向閥打開，液體輸出泵腔。由于單向閥采用聚二甲基硅氧烷膜片制作，使得液體向泵腔內(nèi)流動時，右單向閥打開，左單向閥在膜片彈性力作用下快速關(guān)斷，避免液體從該閥流入。而當(dāng)液體向泵腔外流動時，左單向閥打開，右單向閥在膜片彈性力作用下快速關(guān)斷，避免液體從該閥流出。電磁力由線圈電流產(chǎn)生，而線圈電流可以在大范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)整，使得該泵具有大范圍的液體輸出體積，最小可以輸出IyL/每脈沖的液體。本發(fā)明尤其適用于醫(yī)藥、化學(xué)、生物、微電子諸多領(lǐng)域，如醫(yī)藥微量注射，化學(xué)檢測、生化反應(yīng)、生物微分析系統(tǒng)等。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為本發(fā)明實施例中的永磁體與泵腔膜片的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖3為本發(fā)明實施例制備泵腔膜片的工藝方法示意圖。圖4為本發(fā)明實施例制備單向閥的工藝方法示意圖。圖5為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)裝配關(guān)系圖。圖6為圖5的俯視圖。
具體實施例方式以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。參見圖1 6，本發(fā)明實施例設(shè)有線圈1、線圈支架2、永磁體3、壓板4、泵腔膜片6、 泵體7和單向閥。所述線圈1繞制在線圈支架2上，壓板4設(shè)在泵體7上，壓板4用于將線圈支架2壓緊在泵體7的上表面；所述永磁體3設(shè)在泵腔膜片6中，泵腔膜片6設(shè)在泵體7 的上表面；所述泵體7內(nèi)設(shè)有泵腔8。所述單向閥設(shè)有單向閥上板10、單向閥膜片11和單向閥下板12，所述單向閥上板10、單向閥膜片11和單向閥下板12壓合在一起；所述單向閥上板10的左邊設(shè)有左上板孔，所述單向閥膜片11的左邊設(shè)有4個左膜片孔，所述單向閥下板12的左邊設(shè)有左下板孔，所述單向閥上板10的左上板孔、單向閥膜片11的4個左膜片孔和單向閥下板12的左下板孔組成左單向閥9 ；所述單向閥上板10的右邊設(shè)有右上板孔， 所述單向閥膜片11的右邊設(shè)有4個右膜片孔，所述單向閥下板12的右邊設(shè)有右下板孔，所述單向閥上板10的右上板孔、單向閥膜片11的4個右膜片孔和單向閥下板12的右下板孔組成右單向閥19 ；所述左上板孔的孔徑小于右上板孔的孔徑；所述左下板孔的孔徑大于右下板孔的孔徑；所述左上板孔的位置與左下板孔的位置對應(yīng)，所述左膜片孔的位置與左下板孔的位置對應(yīng)；所述右上板孔的位置與右下板孔的位置對應(yīng)，所述右膜片孔的位置與右下板孔的位置對應(yīng)。所述壓板4可通過螺釘5連接在泵體7上，所述永磁體3可澆注在泵腔膜片6中。所述泵腔膜片6和單向閥膜片11可使用氧離子氣體進(jìn)行表面處理后，再將泵體7 和泵腔膜片6兩者壓合在一起。所述單向閥上板10可采用聚二甲基硅氧烷粘連在泵體7 的下表面。當(dāng)線圈1通電后產(chǎn)生電磁力，該電磁力吸引泵腔膜片6中的永磁體3，使泵腔膜片 6向上運動，這時泵腔8體積變大，在負(fù)壓作用下，右單向閥中的單向閥膜片11向單向閥上板10中的右上板孔中凸出，液體通過單向閥下板12的右下板孔、單向閥膜片11的4個右膜片孔和單向閥上板10的右上板孔流入泵腔8，在負(fù)壓作用下，左單向閥中的單向閥膜片11 也向單向閥上板10中的左上板孔突出，但該孔直徑很小，單向閥膜片11上的4個左膜片孔被單向閥上板10下表面堵死，液體不能從該閥流入泵腔8。因為單向閥膜片11具有彈性， 所以在泵腔8體積變大時，左單向閥膜片能快速堵死左單向閥中單向閥上板10上的左上板孔，防止液體從該左上板孔回流到泵腔8中。當(dāng)線圈1斷電后，在彈性力作用下，泵腔膜片 6向下運動，泵腔8體積變小，左單向閥中的單向閥膜片11向單向閥下板12中的左下板孔中突出，液體通過單向閥上板10的左上板孔、單向閥膜片11上的4個左膜片孔和單向閥下板12的左下板孔流出泵腔8。右單向閥中的單向閥膜片11也向單向閥下板12中的右下板孔中凸出，但右下板孔直徑很小，單向閥膜片11上的4個右膜片孔被單向閥下板12上表面堵死，液體不能從該閥流出泵腔8。因為單向閥膜片11具有彈性，所以在泵腔8體積變小時，右單向閥膜片能快速堵死右單向閥中單向閥下板12上的右下板孔，防止液體從該小孔流出。當(dāng)線圈中通過脈沖式電流時，泵腔8不斷重復(fù)變大和變小循環(huán)過程，從而將液體從右單向閥輸入泵腔，從泵腔通過左單向閥輸出，在單向閥膜片11的彈性力作用下，流體不會從左單向閥流進(jìn)閥腔，或從閥腔通過右單向閥流出閥腔。參見圖2，本發(fā)明是利用永磁體3產(chǎn)生的磁力與線圈1產(chǎn)生的磁力相互吸引，帶動永磁體3運動，從而使得泵腔膜片6與永磁體3 —起運動，但聚二甲基硅氧烷不易和金屬表面粘連，為了解決該問題，把永磁體3澆注到聚二甲基硅氧烷中。最終完成的結(jié)構(gòu)如圖2所示，永磁體3包含在泵腔膜片6中。在圖3中，標(biāo)記13為中間模板，14為下壓膜板，15為擋塊(厚度為500 μ m，用于控制泵腔膜片的厚度)，16為永磁體墊板，17為上壓膜板。首先完成中間模板13(采用PMMA板)的制作，在中間模板13上用激光打一通孔， 孔徑為3. 8mm。取下壓膜板14 (采用PMMA板)與打有一通孔的中間模板13疊合在一起，則形成一個圓柱腔。取制備好的聚二甲基硅氧烷膜片作為擋塊15，并將擋塊15放置在中間模板13的4個角，這樣保證了澆注后的泵腔膜片高度等于擋塊15的厚度。將一小塊厚度為500 μ m的聚二甲基硅氧烷膜片作為永磁體墊板16，放到圓柱腔的底部，然后再將永磁體3放在永磁體墊板16上，將制備好的聚二甲基硅氧烷混合液倒入圓柱腔中，直到填滿中間模板13表面為止，其高度不小于擋塊15的高度，以保證泵腔膜片的厚度。取上壓膜板17蓋在聚二甲基硅氧烷上方，結(jié)果上壓膜板17被撐在4個擋塊15的上方，固化后得泵腔膜片，泵腔膜片的厚度即等于擋塊的高度，就可將永磁體與泵腔膜片澆注在一起，整個過程見圖3。
參見圖4，為單向閥的制作。本發(fā)明制作的電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵要求無回流，即在泵腔8體積變大時，液體從右單向閥進(jìn)入泵腔，但不能從左單向閥進(jìn)入泵腔，而當(dāng)泵腔8體積變小時，液體從左單向閥流出，但不能從右單向閥流出。這就要求在泵腔8體積變大的瞬間，左單向閥能迅速關(guān)閉，而當(dāng)泵腔8體積變小時，右單向閥能迅速關(guān)閉。本發(fā)明采用聚二甲基硅氧烷膜片制作單向閥，利用它的彈性，能迅速關(guān)閉單向閥。閥的結(jié)構(gòu)由形狀相同的單向閥上板10(采用PMMA板)和單向閥下板12(也采用 PMMA板)以及單向閥膜片11組成，單向閥上板10和單向閥下板12雖然形狀相同，但大小孔的位置正好相反，即單向閥上板10的小孔(左上板孔)與單向閥下板12的大孔(左下板孔)對齊，單向閥上板10的大孔(右上板孔)與單向閥下板12的小孔(右下板孔)對齊，其小孔直徑可為1.5mm，而大孔直徑可為5mm。在單向閥膜片11上，加工有兩組共8個小孔，分別為4個左膜片孔和4個右膜片孔，其直徑為1.5mm。4個左膜片孔與單向閥上板 10的小孔(左上板孔)和單向閥下板12的大孔(左下板孔)對齊，4個右膜片孔與單向閥下板12的小孔(右下板孔)和單向閥上板10的大孔(右上板孔)對齊。將單向閥上板 10、單向閥膜片11和單向閥下板12按照圖4中位置壓合在一起就構(gòu)成左單向閥和右單向閥兩個單向閥，其中左單向閥為出液閥，右單向閥為進(jìn)液閥。當(dāng)泵腔體積變大時，在負(fù)壓作用下，右單向閥的膜片向上凸出，液體從單向閥下板12上的右下板孔經(jīng)過單向閥膜片11上 4個右膜片孔，從單向閥上板10上的右上板孔流入。而左邊單向閥11上的4個左膜片孔與單向閥上板10上的左上板孔錯開，在彈性力作用下，單向閥膜片11堵死10上的左上板孔。 當(dāng)泵腔體積變小時，右邊單向閥11上的4個右膜片孔與單向閥下板12上的右下板孔錯開， 在彈性作用下，單向閥膜片11堵死單向閥下板12上的右下板孔。左邊單向閥的單向閥膜片11向下凸出，液體從左單向閥10上的左上板孔經(jīng)過單向閥膜片11上的4個左膜片孔， 從單向閥下板12上的左下板孔流出。圖5和6給出本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)裝配關(guān)系圖，單向閥位于微泵的底部，它由三層結(jié)構(gòu)組成，從下向上分別為單向閥下板12、單向閥膜片11、單向閥上板10。泵腔8位于單向閥的上部，它是在泵體7上加工孔而形成，單向閥上板10上的兩個孔(左上板孔和右上板孔)要位于泵腔直徑內(nèi)。在泵腔上部是澆鑄有永磁鐵3的泵腔膜片6，而泵腔膜片6上方是線圈1。線圈1中心、永磁鐵3中心、泵腔8中心處在一條鉛垂線上。壓板4壓在線圈支架 2的上端，而壓板通過螺釘5連接在泵體7上，壓板4和螺釘5主要起固定線圈1的作用。
權(quán)利要求
1.電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵，其特征在于設(shè)有線圈、線圈支架、永磁體、壓板、泵腔膜片、泵體和單向閥；所述線圈繞制在線圈支架上，壓板設(shè)在泵體上，壓板用于將線圈支架壓緊在泵體的上表面；所述永磁體設(shè)在泵腔膜片中，泵腔膜片設(shè)在泵體的上表面；所述泵體內(nèi)設(shè)有泵腔；所述單向閥設(shè)有單向閥上板、單向閥膜片和單向閥下板，所述單向閥上板、單向閥膜片和單向閥下板壓合在一起；所述單向閥上板的左邊設(shè)有左上板孔，所述單向閥膜片的左邊設(shè)有4個左膜片孔，所述單向閥下板的左邊設(shè)有左下板孔，所述單向閥上板的左上板孔、單向閥膜片的4個左膜片孔和單向閥下板的左下板孔組成左單向閥；所述單向閥上板的右邊設(shè)有右上板孔，所述單向閥膜片的右邊設(shè)有4個右膜片孔，所述單向閥下板的右邊設(shè)有右下板孔，所述單向閥上板的右上板孔、單向閥膜片的4個右膜片孔和單向閥下板的右下板孔組成右單向閥；所述左上板孔的孔徑小于右上板孔的孔徑；所述左下板孔的孔徑大于右下板孔的孔徑；所述左上板孔的位置與左下板孔的位置對應(yīng)，所述左膜片孔的位置與左下板孔的位置對應(yīng)；所述右上板孔的位置與右下板孔的位置對應(yīng)，所述右膜片孔的位置與右下板孔的位置對應(yīng)。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵，其特征在于所述壓板通過螺釘連接在泵體上。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵，其特征在于所述永磁體澆注在泵腔膜片中。
4.如權(quán)利要求1所述的電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵，其特征在于所述泵腔膜片和單向閥膜片使用氧離子氣體進(jìn)行表面處理后，再將泵體和泵腔膜片兩者壓合在一起。
5.如權(quán)利要求1所述的電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵，其特征在于所述單向閥上板采用聚二甲基硅氧烷粘連在泵體的下表面。
全文摘要
電磁力驅(qū)動無回流微升精度微泵，涉及一種微泵。設(shè)有線圈、線圈支架、永磁體、壓板、泵腔膜片、泵體和單向閥；壓板設(shè)在泵體上，永磁體設(shè)在泵腔膜片中，膜片設(shè)在泵體上表面；單向閥上板、單向閥膜片和單向閥下板壓合在一起；單向閥上、下板左邊分別設(shè)有左、右上板孔，單向閥膜片左邊設(shè)有4個左膜片孔，左上板孔、左膜片孔和左下板孔組成左單向閥；單向閥上、下板右邊分別設(shè)有右上、下板孔，單向閥膜片右邊設(shè)有4個右膜片孔，右上板孔、右膜片孔和右下板孔組成右單向閥；左上板孔的孔徑小于右上板孔的孔徑；左下板孔的孔徑大于右下板孔的孔徑；左、右上板孔的位置分別與左、右下板孔的位置對應(yīng)，左、右膜片孔的位置分別與左、右下板孔的位置對應(yīng)。
文檔編號F04B43/04GK102425538SQ20111040841
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月8日
發(fā)明者席文明 申請人:廈門大學(xué)