[发明专利]一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种微型泵，具体涉及一种基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微泵。

背景技术

随着MEMS技术的成熟，微型化器件的制作成本逐渐降低，并且能够在同一芯片上集成多种功能的元器件，从而使得微型化器件越来越受到使用者的欢迎。微流体器件广泛应用于分析化学、医疗诊断、药物缓释、基因组学、蛋白质组学等研究领域，具有试剂用量少、污染物排放低、化学反应速度快、精确控制反应、便携性等优点。从2005年至2011年，微流体领域的市场值以每年16％的速度增长，截止2011年，整个微流体器件的市场值已经达到50亿欧元。微流体系统是微机电系统（MEMS）的一个分支，它广泛应用于生物化学方面和食品饮料的实验检测，如微量配给，微量注射、微全分析系统(MicrioTotalAnalysisSystem，μ-TAS)、芯片实验室（LabOnaChip）和PCR芯片（PolymeraseChainReaction）。微泵、微阀和微流量传感器是构成微流体系统的重要部件，微泵和微阀是关键执行部件，微流量传感器是检测器件。微泵作为微流体器件的重要组成部分，其作用是实现流体的定量传输，从而使得在同一芯片上实现样品的流动、混合、分离、分析检测等功能。随着微流体器件领域的快速发展，微泵将占据巨大的市场价值。

在微流体系统中，微泵作为执行器是最为核心的部分。薄膜型微泵作为微泵分类中的一种容积泵，其工作原理是靠膜的弯曲变形带动泵腔体的容积发生变化，从而引起腔体内外压力的不同，进而完成液体的吸排与输送。由于其流量控制精确，结构简单的特点，微泵在基因筛选、药物分析与输送、体液检测、集成芯片的温控、气体分子浓度检测等领域展现出很宽阔的应用前景。微泵的研究始于二十世纪八十年代初Stanford大学的Wallmark和Smit。随后，人们围绕微泵展开了大量的研究工作。按照其结构，可将微泵分为机械式微泵和非机械式微泵，机械式微泵靠活动部件来传输、控制流体，而非机械式微泵则是依靠物理化学反应提供动力源。机械式微泵中主要研究的是往复膜片式（振动膜式）微泵，它是依靠驱动器使膜片变形，引起泵腔内压力变化，从而将流体定向输送。按驱动原理，振动膜微泵主要有压电驱动式、静电驱动式、电磁驱动式、热驱动式、形状记忆合金驱动式和薄膜型超磁致伸缩材料驱动式等。压电驱动式微泵的的驱动电压偏高，难与IC电路兼容且压电泵的噪音比较大。静电驱动式微泵的体积冲程比较小，且驱动电压较高，不利于应用。而热驱动式微泵因为热冷却慢，驱动频率低导致其输出流量和压力比较小，同时耗能也比较大。形状记忆合金驱动的驱动频率过低，同时输出的流量也比较小。而且以上的各种驱动式微泵的体积相对来说都是比较大，不宜与集成化。

在中国专利申请号：201210536492，公开日2013.4.3中公开了一种基于合成射流的压电微泵，包括泵进口、泵出口、上泵体、上腔体、喷口、下泵体、下腔体、振动膜片和压电致动器，泵进口和泵出口位于泵的最上端，上泵体下部是上腔体，泵进口和泵出口通过上腔体与喷口相连通，下泵体位于上腔体的下方，喷口将上、下腔体连通，振动膜片粘结于下泵体下表面，压电致动器通过粘结剂（导电环氧树脂）粘结在振动膜片下表面中央。该技术方案驱动电压偏高，难与IC电路兼容且压电泵的噪音比较大、且体积较大。

在中国专利申请号：201310597265，公开日2014.2.12中公开了一种尺寸较小、可与便携式芯片集成的磁流体力学微泵。该磁流体力学微泵，包括基底，所述基底的下表面设置有平面型电磁铁，所述基底的上表面设置有基体，所述基体上刻蚀有微通道以及与微通道连通的储液池，在微通道的两侧设置有电极，所述电极溅射在基体的上表面，还包括用于将微通道密封的封装层，所述封装层上设置有注液口和电极接入孔。该技术方案电磁铁与基底直接接触，工作时有冲击，产生噪音、且体积较大。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种提高微泵的工作特性、简化其结构的基于超磁致伸缩薄膜驱动器的微泵。

为了解决上述问题，本发明提供的技术方案为：