[发明专利]微型泵

说明书

技术领域

本发明大体涉及微型机电系统(MEMS)的领域。本发明的内容是以微型系统技术构建的容积式泵(Verdraengerpumpe)，其优选地被用作真空泵。

背景技术

容积式泵在传统的真空技术中广泛推广且被多样化地使用。在德国的工业标准DIN 28400第2部分(1989)中，容积式泵被定义为借助于以液体或无液体地相互密封的活塞、转子或滑块(Schieber)(必要时经由阀)吸入、压缩和排出待输送的流体的真空泵。

容积式泵的一种简单的类型是所谓的往复式泵，在其中与连杆相连接的活塞或膜片在运动的半个周期中通过入口阀吸入流体且在另半个周期中又通过出口阀排出流体。例如在由Karl Jousten出版由Vieweg+Teubner出版社发行的《Wutz手册真空技术：理论和实践》(“Wutz Handbuch Vakuumtechnik：Theorie und Praxis”)2006第9版中找到关于传统的容积式泵的概况。

传统的泵系统不能容易地在微型系统技术中使用。微型系统技术通过将来自这些领域的发展和结构联合成新的系统而组合微电子学、微型机械学、微流体学和微光学的方法，而还有信息学、生物技术和纳米技术的发展。确定功能的结构的尺寸处在微米范围中，这可被引用为相对纳米技术的分界。

微型系统技术中的泵主要利用用于压缩机构的膜片，在个别情况中也利用带有极高转速的涡轮机叶轮或根据喷射泵原理或扩散泵原理的气流。对这些泵机构中的大多数而言特有的是，即，它们仅压缩泵容积的或多或少地较少的部分且由此尤其对于气体而言压缩比相对较低或者它们仅具有非常低的使用寿命和高的粒子灵敏性。对于液体的泵，当包含气泡时通常产生问题。因此，这些泵尤其几乎不适合作为用于达到较低压力的真空泵。

在DE19719862A1中例如描述了一种微型膜片式泵。它具有可借助于驱动单元被移动到第一和第二位置中的泵膜片、与泵膜片相连接以便确定在它们之间的泵腔的泵体以及设有被动的入口阀的入口孔和设有被动的出口阀的出口孔。在从第一位置移动到第二位置中时，泵膜片使泵腔的容积增大以工作容积，而在从第二位置移动到第一位置时使泵腔的容积减少以该工作容积。此外，对泵不利的是泵的较大的死点容积，这是因为对于每个泵冲程(Pumpschlag)，所排挤的容积仅为泵腔的容积的一部分。

在DE19922612A1中描述了一种微型机械泵，其基于蠕动的促动器的原理，促动器通过在基底(Substrat)中以驱动介质填充的环形的空腔的密封的覆盖(Uberspannen)利用导电的膜片形成。此外，使用传导性的膜片是不利的，其易受机械应力影响且由于在使用该泵时较高的应力仅具有有限的使用寿命。

发明内容

基于已知的现有技术由此产生提供一种用于在微型系统中使用的泵的目的，该泵具有较小的死点容积以及拥有较高的使用寿命。所想要的泵应不仅能够输送在微升范围中所定义的流体容积而且能够连续地输送。

根据本发明，该目的通过一种微型泵实现，其根据容积式泵的原理工作且在其中使用通过磁力或电磁力驱动的液体作为活塞。

因此，本发明的内容是一种微型泵，其至少包括

-入口，

-出口，

-在入口与出口之间的通道和

-处于通道中的活塞，

其特征在于，活塞是能够借助于外部的场被移动的液体。

流体经由根据本发明的微型泵的入口被吸取到通道中、在通道中被压缩且又通过出口被排出。

根据本发明的微型泵基于液体容积式泵的也在宏观中所利用的原理。然而与这些较大的系统相比，根据本发明的微型泵的泵作用(Pumpwirkung)在仅部分地利用液体腔作为汲取腔或泵容积的情况下不通过液体的机械驱动实现，而是使用在外部的场中通过电磁力和/或磁力驱动的液体作为活塞。

为了确保该驱动，介质由导电的或者导磁的带有优选地较低的蒸汽压力(其确定可达到的基础压力)的液体构成。例如在相应的操作温度下，液态的金属(如水银或镓)适合作为导电的液体。然而也可利用带有足够低的特定阻力、蒸汽压力和优选地还有化学惰性的传导性的有机的或其它无机的液体。此外，带有铁磁纳米微粒的市场上通用的液体可用作磁性的液体。

优选地，该液体具有较高的表面张力和相对于通道壁较高的界面张力，以便避免其润湿。