[实用新型]一种基于微流控芯片的电磁微泵

说明书

技术领域

本实用新型涉及精密机械中微型流体泵技术领域，具体为一种基于微流控芯片的电磁微泵。

背景技术

微流控芯片技术以微加工技术为基础，在芯片上构建复杂的微通道，以可控流体贯穿整个系统，从而在其上能够实现常规生物或化学实验室的各种功能。微流控芯片具有液体流动可控、样品消耗少、响应速度快、易于集成等优点,使得微流控芯片在包括疾病诊断、药物筛选、环境检测、食品安全等诸多领域广泛应用。

微流控芯片内流体输运和流量控制是微流控的关键技术。在微流控芯片内受空间尺寸限制和微尺度效应影响，常规的流体驱动和控制方法直接应用于微流控芯片变得不可行。流体的控制通常要求能够调节流量的大小、改变流道的通断状态以及切换流体流动方向，微泵和微阀是考虑微通道内流动特点，采用微机械加工技术在微流控芯片内制作的微流体驱动和控制装置。

微泵的驱动方式包括：压电驱动、热驱动、静电驱动和形状记忆合金驱动。这些驱动方式的微泵或制作过程复杂，或操作过程繁琐，或响应速度慢。而气动微泵虽然响应速度快、易于大规模集成，但PDMS属于多孔材质，容易造成气体泄漏或污染，而且使用这种微阀的微流控芯片制作周期长、过程繁琐、所用仪器价格昂贵、对加工环境清洁度要求高，因此使用这种微阀的微流控芯片仅限于少数实验室研究应用，很难普遍推广。

微泵还可通过电磁驱动，通过外加磁场和磁体的相互作用产生驱动力，电磁场可以不依靠媒介而存在，因此电磁驱动可以用在比较大的空间范围。电磁驱动驱动器设置方便，调整驱动线圈的频率可方便地控制振动膜的频率和振幅，可通过控制电流来控制泵的流量，具有响应速度快、操作控制性好等优点。

发明内容

本实用新型针对以上问题的提出，而研制一种操作简单、响应速度快、应用范围广、容易控制泵的流量的基于微流控芯片的电磁微泵。

本实用新型的技术手段如下：

一种基于微流控芯片的电磁微泵，其特征在于：所述电磁微泵包括微流控芯片、第一磁铁组、第二磁铁组和第三磁铁组；

所述微流控芯片包括由上至下依次封接的盖板、弹性薄膜和基板；

所述盖板上从左至右依次设置有进流孔、磁铁安放孔Ⅰ、磁铁安放孔Ⅱ、磁铁安放孔Ⅲ和出流孔；所述进流孔、磁铁安放孔Ⅰ、磁铁安放孔Ⅱ、磁铁安放孔Ⅲ和出流孔均为通孔；

所述弹性薄膜上设置有与所述进流孔同轴心的通孔Ⅰ和与所述出流孔同轴心的通孔Ⅱ；

所述基板上从左至右依次加工有第一微通道、第二微通道和第三微通道；所述第一微通道和所述第二微通道之间形成第一隔离壁；所述第二微通道和所述第三微通道之间形成第二隔离壁；所述第一微通道通过所述通孔Ⅰ和所述进流孔与外界连通；所述第一隔离壁设置在所述磁铁安放孔Ⅰ的正下方；所述第二微通道设置在所述磁铁安放孔Ⅱ的正下方；所述第二隔离壁设置在所述磁铁安放孔Ⅲ的正下方；所述第三微通道通过所述通孔Ⅱ和所述出流孔与外界连通；

所述第一磁铁组包括上下相对设置的磁铁Ⅰ和磁铁Ⅱ；所述磁铁Ⅰ设置在所述磁铁安放孔Ⅰ中，且固定安装在所述弹性薄膜上；所述磁铁Ⅱ设置在所述基板的下方；所述磁铁Ⅰ和所述磁铁Ⅱ一个为永磁铁，另一个为电磁铁；

所述第二磁铁组包括上下相对设置的磁铁Ⅲ和磁铁Ⅳ；所述磁铁Ⅲ设置在所述磁铁安放孔Ⅱ中，且固定安装在所述弹性薄膜上；所述磁铁Ⅳ设置在所述基板的下方；所述磁铁Ⅲ和所述磁铁Ⅳ一个为永磁铁，另一个为电磁铁；

所述第三磁铁组包括上下相对设置的磁铁Ⅴ和磁铁Ⅵ；所述磁铁Ⅴ设置在所述磁铁安放孔Ⅲ中，且固定安装在所述弹性薄膜上；所述磁铁Ⅵ设置在所述基板的下方；所述磁铁Ⅴ和所述磁铁Ⅵ一个为永磁铁，另一个为电磁铁。

进一步地，所述盖板和所述基板由PMMA材料制成。PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，即有机玻璃，材料透明度优良，具有良好的绝缘性和机械强度，它的比重不到普通玻璃的一半，抗碎裂能力却高出几倍。

进一步地，所述弹性薄膜由PDMS材料制成。PDMS(聚二甲基硅氧烷)材料与PMMA材料之间具有良好的粘附性，且具有良好的化学惰性；由于PDMS薄膜的弹性模量仅为0.75MPa，因此使用PDMS制作泵的振动膜可以适当增加振动膜的厚度，一般情况下采用数百微米厚的PDMS厚膜不但可以满足强度方面的要求，而且可以产生更大的形变量；另外PDMS材料具有良好的延伸性，封装以及粘贴驱动器时不易损坏。

进一步地，所述磁铁Ⅰ、磁铁Ⅲ和磁铁Ⅴ为永磁铁；所述磁铁Ⅱ、磁铁Ⅳ和磁铁Ⅵ为电磁铁。永磁铁相对电磁铁形状比较规则，且易于和PDMS材料制成的弹性薄膜粘接。