一种声驻波驱动的无阀微泵的制作方法

专利名称：一种声驻波驱动的无阀微泵的制作方法技术领域：本实用新型涉及一种声驻波驱动的无阀微泵。背景技术：微泵是微流体系统的关键执行部件，应用十分广泛。在试验和医疗方面，微泵可用于DNA检测分析以及药物在人体内的传输；航空航天领域，微泵可用于微型航空航天器及微型探测器的燃料供给；在微电子领域，微泵可用与微电子液体冷却系统冷却液的输送；在化工领域，微泵可用于化工用品的输送以及贵重药物的精确配置。有阀微泵通常采用机械部件实现整流，整流效果较好，但是存在可动部件磨损和疲劳破坏的问题，小型化和使用寿命受到限制。实用新型内容本实用新型为解决上述技术问题，提供一种基于声驻波原理的声驻波驱动的无阀微泵。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。一种声驻波驱动的无阀微泵，包括驻波腔、压电片、反射器、微泵出口与微泵入口，所述压电片放置于驻波腔的一侧，反射器放置于驻波腔的另一侧，所述驻波腔上还设有微泵出口与微泵入口。当驻波腔的长度接近声波半波长的整数倍时，压电片振动产生的声波与反射器反射回来的声波在驻波腔中叠加出声驻波。当驻波腔的长度等于一个声波波长，可以在驻波腔中产生两个声压波节点和三个声压波腹点。微泵入口设置在声压波节点处。微泵出口设置在声压波腹点处，并且设计成收缩管/扩张管型。无阀微泵的研究始于1993年，瑞典埃里克.斯泰莫(E.Stemme)等人设计出扩张/收缩管型微泵，利用出入口结构的不对称性对流体产生的阻力的不同实现整流。此后，众多学者对此种类型的微泵从加工方法、驱动方式、泵体材料及封装方法等不同侧面进行了全面的研究，是目前无阀微泵研究最为活跃的领域。本实用新型的工作过程为:在声压波节点处，流体压力与周边流体相同；在声压波腹点处，压力会产生正弦波动，即P(t)=Psinwt。由于微泵出口是收缩管/扩张管型，在压力为正P(t)>0时，驻波腔内流体在正压力的作用下从微泵出口泵出，此时驻波腔内流体质量减少，静压下降，驻波腔内压力低于微泵入口压力，流体从微泵入口流入；在压力为正p(t)〈0时，驻波腔外流体在负压力的作用下从微泵出口吸入；由于泵出和吸入时的流阻不同，从而获得在微泵出口获得时间平均意义上的净流动。本实用新型的有益效果:这种微泵只需较小的振动位移即可产生较大的压力波动；无活动部件，可靠性高；易于制造；对悬浮粒子损伤小；工作电压低；不发热；对所传输的液体/气体类型没有限制，可用于传输包含DNA及其它生物试样的液体等。图1是本实用新型的结构示意图。其中，1、驻波腔；2、压电片；3、反射器；4、微泵出口 ；5、微泵入口 ；6、声压波节点；7、声压波腹点。具体实施方式以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。如图1所示，一种声驻波驱动的无阀微泵，包括驻波腔1、压电片2、反射器3、微泵出口 4与微泵入口 5五个部分，所述压电片2放置于驻波腔I的左侧，反射器3放置于驻波腔I的右侧，所述驻波腔I上还设有微泵出口 4与微泵入口 5。当驻波腔I的长度接近声波半波长的整数倍时，压电片2振动产生的右行声波与反射器3反射回来的左行声波在驻波腔I中叠加出声驻波。当驻波腔I的长度等于一个声波波长，在驻波腔I中产生两个声压波节点6和三个声压波腹点7。微泵入口 5设置在声压波节点6处；微泵出口 4设置在声压波腹点7处，并且设计成收缩管/扩张管型。本实用新型可以采用微加工技术来制作，基体采用硅材料，在驻波腔I以及微泵出口 4、微泵入口 5位置上涂上光刻胶，根据需要的深度确定好蚀刻时间。蚀刻完成后，在上表面通过阳极键合覆盖玻璃板，最后将压电片2和反射器3粘到驻波腔I的相对两侧。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。权利要求1.一种声驻波驱动的无阀微泵，其特征是，包括驻波腔、压电片、反射器、微泵出口与微泵入口，所述压电片放置于驻波腔的一侧，反射器放置于驻波腔的另一侧，所述驻波腔上还设有微泵出口与微泵入口。2.如权利要求1所述的声驻波驱动的无阀微泵，其特征是，微泵入口设置在声压波节点处。3.如权利要求1所述的声驻波驱动的无阀微泵，其特征是，微泵出口设置在声压波腹点处，并且设计成收缩管/扩张管型。4.如权利要求2所述的声驻波驱动的无阀微泵，其特征是，微泵出口设置在声压波腹点处，并且设计成收缩管/扩张管型。5.如权利要求1或4所述的声驻波驱动的无阀微泵，其特征是，驻波腔的长度等于一个声波波长。专利摘要本实用新型公开了一种声驻波驱动的无阀微泵，包括驻波腔、压电片、反射器、微泵出口与微泵入口，所述压电片放置于驻波腔的一侧，反射器放置于驻波腔的另一侧，所述驻波腔上还设有微泵出口与微泵入口。本实用新型只需较小的振动位移即可产生较大的压力波动；无活动部件，可靠性高；易于制造；对悬浮粒子损伤小；工作电压低；不发热；对所传输的液体/气体类型没有限制，可用于传输包含DNA及其它生物试样的液体等。文档编号F04B43/04GK202991416SQ20132000322公开日2013年6月12日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日发明者魏长智 申请人:济南大学