一種雙腔式電致動無閥微泵的制作方法
【專利摘要】一種雙腔式電致動無閥微泵，包括驅(qū)動膜和微泵；微泵分為泵體和泵蓋；泵體分為上泵體（2）和下泵體（1）；上泵體（2）和下泵體（1）的左右兩端均開有進(jìn)口腔和出口腔，進(jìn)口腔和出口腔之間為上泵腔（9）和下泵腔（18），上泵腔（9）和下泵腔（18）相對。泵蓋分為上泵蓋（3）、中泵蓋（13）和下泵蓋（15）；上泵體（2）位于上泵蓋（3）和中泵蓋（13）之間，下泵體（1）位于中泵蓋（13）和下泵蓋（15）之間；上泵腔（9）和下泵腔（18）通過收縮流道和擴(kuò)散流道與出口腔和進(jìn)口腔連通；上泵體（2）的進(jìn)口腔和下泵體（1）的出口腔通過中層小孔（14）相互連通；三塊驅(qū)動膜分別覆蓋上泵蓋（3）、中泵蓋（13）和下泵蓋（15）上的大孔。
【專利說明】—種雙腔式電致動無閥微泵
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種微流量液體的輸送裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微流量系統(tǒng)能夠精確檢測和控制每分鐘微升量級的流量。作為該系統(tǒng)核心部件的微型泵，已成為近年來國內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。微泵因能輸注定量液體，控制輸注速度，從而用來輸注要求準(zhǔn)確，輸入速度穩(wěn)定的特殊藥物。如強(qiáng)心劑，血管活性藥物等，因而在生物藥學(xué)中廣泛使用。例如，糖尿病人以往都是一次注射較大劑量的胰島素，這不僅造成了浪費(fèi)，而且藥效作用時間也較短，因此極需要一種流量能微量控制的持續(xù)的滴液裝置。在這類流量精細(xì)控制盒和檢測系統(tǒng)中，微小型泵是一個基本元件。
[0003]微泵根據(jù)有無可動閥片可分為有閥微泵和無閥微泵兩種，當(dāng)前國內(nèi)外的研究主要集中于無閥微泵。因為相比有閥微泵，無閥微泵不存在機(jī)械可動部件，具有結(jié)構(gòu)和制作工藝簡單，強(qiáng)度高，壽命長，對液體不易阻塞，功能全面，易于控制，可靠性高，工藝兼容性好，成本低等優(yōu)勢。其中已有的無閥微泵主要包括:單腔單振子無閥微泵、單腔雙振子無閥微泵、雙腔體并聯(lián)無閥微泵等。在提高微泵的性能，增加輸出流量方面，雙腔無閥微泵要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單腔無閥微泵。
[0004]關(guān)于雙腔體結(jié)構(gòu)的無閥微泵，國內(nèi)外已經(jīng)取得了部分研究成果:1995年和1996年A.0lsson等人開始嘗試制造雙腔的無閥微泵，兩個泵腔為平行狀態(tài)，均采用壓電驅(qū)動，驅(qū)動相位相反，這樣可以大大減小微泵輸出的流量脈動。而后，Olsson等人又分別采用各向同性濕法腐蝕和反應(yīng)離子刻蝕加工出以硅為主體結(jié)構(gòu)的雙腔微泵。2004年，韓國Myongji大學(xué)的Jin-Ho Kim, C.J.Kang和Yong-Sang Kim研制出一種使用壓電片來驅(qū)動的微型無閥泵，兩個泵腔也是平行的。這種微泵上部泵體采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)，利用微復(fù)制工藝制成。泵膜的位移隨著壓電片上施加電壓的升高而增加，因而泵的流速也逐漸增大。大連理工大學(xué)陳怡儒2009年設(shè)計了雙腔并聯(lián)式無閥壓電微泵，微泵由兩個并聯(lián)的泵腔組成，每個泵腔都有對應(yīng)的收縮/擴(kuò)散管對，以實現(xiàn)流動的單向性，兩個泵腔共用一個壓電驅(qū)動裝置。壓電振子在交變電壓驅(qū)動下，做上下往復(fù)振動。通過流道和緩沖腔將兩個并聯(lián)微泵的進(jìn)水口、出水口分別連通起來，就形成了并聯(lián)式泵送結(jié)構(gòu)。從雙腔并聯(lián)式無閥微泵的工作過程來看，它有二次吸液、二次泵液。而單腔無閥微泵在一個振動周期中只有一次吸液、一次泵液。因此在理論上雙腔并聯(lián)式無閥微泵的效率更高。
[0005]專利CN1442612A提出的無閥薄膜型微泵是一種雙腔三振子一體化串聯(lián)無閥微泵。同雙腔體并聯(lián)微泵相比，雙腔三振子一體化串聯(lián)無閥微泵每個泵腔體積的變化都是由兩個振子共同驅(qū)動的，因此體積變化的幅度較大，并且減小了泵腔內(nèi)的死體積，流量得到大幅提升，大約為并聯(lián)雙腔微泵的兩倍。另外通過中間膜把上下兩個腔體連接成一體，使得微泵結(jié)構(gòu)緊湊，從而節(jié)省了空間，適應(yīng)微型化的需要。其薄膜采用壓電驅(qū)動薄膜。
[0006]但該結(jié)構(gòu)是單膜結(jié)構(gòu)，上下腔體共用一個膜，其流量受到影響，不能充分利用其腔體空間容量。[0007]專利CN101042130A基于電磁驅(qū)動的無脈動式輸出的微泵也是單膜結(jié)構(gòu)的雙腔三振子一體化串聯(lián)無閥微泵，但采用的是電磁驅(qū)動薄膜的方式。
[0008]夏冬梅，龐宣明，陳曉南，李博文提出的基于電致動智能材料驅(qū)動的單腔無閥微泵(西安交通大學(xué)學(xué)報第43卷第7期p:92?95.2009年7月)，以高分子為主要結(jié)構(gòu)材料，并且生物兼容性較好。但是，由于單腔結(jié)構(gòu)上固有的缺陷，它還存在一些缺點(diǎn):由于單膜驅(qū)動能力有限，死體積較大，流量輸出偏小，工作效率較低。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的無閥微泵輸出能力較低，易產(chǎn)生周期性脈動流的缺點(diǎn)，提出一種雙腔式電致動無閥微泵。本發(fā)明可減輕液流的脈動性，改善現(xiàn)有無閥微泵工作效率低，存在脈動性干擾的問題。本發(fā)明初始容積和靜容積比較小、壓縮比大、再現(xiàn)性好、可
靠性高。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0011]本發(fā)明雙腔式電致動無閥微泵包括驅(qū)動膜和微泵。所述的微泵分為泵體和泵蓋兩部分。所述的泵體分為上泵體和下泵體。所述的泵體的材料為硅片或厚膜光阻SU-8。上泵體和下泵體的左右兩端均開有進(jìn)口腔和出口腔，進(jìn)口腔和出口腔之間為上泵腔和下泵腔。上泵腔和下泵腔相對，上、下泵腔通過收縮流道和擴(kuò)散流道與出口腔和進(jìn)口腔連通。
[0012]所述的泵蓋分為上、中、下三個泵蓋，所述的泵蓋的材料為pyreX7740玻璃或厚膜光阻SU-8。上泵體位于上泵蓋和中泵蓋之間，下泵體位于中泵蓋和下泵蓋之間，泵蓋與泵體如此間隔重疊，構(gòu)成微泵。上泵蓋上開有出口小孔，中泵蓋上開有中層小孔，下泵蓋上開有進(jìn)口小孔。上泵體的進(jìn)口腔和下泵體的出口腔通過中泵蓋上的中層小孔相互連通。在上泵蓋、中泵蓋和下泵蓋上還開有大孔，三塊驅(qū)動膜分別覆蓋上泵蓋、中泵蓋和下泵蓋上的大孔，第一驅(qū)動膜覆蓋上泵蓋上的大孔，第二驅(qū)動膜覆蓋中泵蓋上的大孔，第三驅(qū)動膜覆蓋下泵蓋上的大孔。
[0013]本發(fā)明雙腔式電致動無閥微泵的工作原理和工作過程如下:
[0014]當(dāng)?shù)谝或?qū)動膜和第三驅(qū)動膜下凸形變，第二驅(qū)動膜上凸形變時，下泵腔的容積變大，液體由所述的進(jìn)口小孔進(jìn)入到下泵體第二進(jìn)口腔，穿過下泵體第二擴(kuò)散流道進(jìn)入到下泵腔，與此同時上泵腔的容積變小，上泵腔內(nèi)的液體通過上泵體第一收縮流道進(jìn)入上泵體的第一出口腔，而后第一驅(qū)動膜和第三驅(qū)動膜下凸形變?yōu)樯贤剐巫?，第二?qū)動膜由上凸形變變?yōu)橄峦剐巫儯卤们坏娜莘e變小，下泵腔的液體通過下泵體的第二收縮流道進(jìn)入下泵體的第二出口腔，與此同時上泵腔的容積變大，上泵體第一進(jìn)口腔的液體通過上泵體第一擴(kuò)散流道進(jìn)入上泵腔內(nèi)，下泵體出口腔的液體由于壓差原因穿過所述的中層小孔進(jìn)入到上泵體第一進(jìn)口腔內(nèi)補(bǔ)充流到上泵腔的液體。驅(qū)動膜在電壓信號的控制下，連續(xù)反復(fù)形變，以此達(dá)到連續(xù)泵出液體的目的。
[0015]同雙腔體并聯(lián)微泵相比，本發(fā)明雙腔無閥微泵的每個泵腔體積的變化都是由三個驅(qū)動膜共同驅(qū)動的，因此體積變化的幅度較大，并且減小了泵腔內(nèi)的死體積，流量得到大幅提升，大約為并聯(lián)雙腔微泵的兩倍。
[0016]此外，本發(fā)明的上泵腔和下泵腔的擴(kuò)散流道/收縮流道口設(shè)計為由一個總的流道供給流體或輸送流體。這樣設(shè)計的好處是:當(dāng)上泵腔處于供給模式，即吸入流體，下泵腔處于泵送模式，即輸送流體時，由于上泵腔吸入流體的壓力和流量大于下泵腔排出壓力和流量，故下泵腔回流的液體的一部分又被上泵腔吸入，只有一小部分回流到下泵體的進(jìn)口腔中。同理，當(dāng)上泵腔處于泵送模式，即輸送流體，下泵腔處于供給模式，即吸入流體時，下泵腔排出的液體可帶走上泵腔回流要吸入液體的一部分，也只有一小部分回流到上泵體出口腔中，所以，它在一定程度上減小了回流量。
[0017]本發(fā)明通過控制電壓信號的改變使驅(qū)動膜振動。將脈動電壓施加在采用電致動聚合物薄膜制成的三塊驅(qū)動膜上，使得驅(qū)動膜上下振動，無閥微泵的供給模式和泵出模式交替工作。改變方波直流脈動電壓的頻率調(diào)整微泵的流量，方波直流脈動電壓的頻率就是微泵的工作頻率。方波直流脈動電壓的驅(qū)動位移遞減速度最慢，直流脈動電壓的驅(qū)動效果明顯優(yōu)于交流電壓，不僅穩(wěn)定，變形時間較長，驅(qū)動頻率較高，而且變形過程穩(wěn)定。
[0018]由以上分析可知，本發(fā)明無閥微泵的輸出流量和效率均得到大幅提升。
[0019]本發(fā)明還具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0020]1.本發(fā)明采用了雙腔三振子一體化結(jié)構(gòu)，通過控制電壓信號的變化來使驅(qū)動膜振動，使兩個腔體的體積交替發(fā)生變化，以達(dá)到液體的輸出。具有結(jié)構(gòu)簡單，流量和壓力大，能耗低等特點(diǎn)。
[0021]2.本發(fā)明體積小，成本低，所使用材料對人體無害，適用于醫(yī)學(xué)上藥物配給，藥物輸送等方面。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)的剖視圖，圖中:1下泵體、2上泵體、9上泵腔、18下泵腔、3上泵蓋、13中泵蓋、15下泵蓋，5第一出口腔、16第二出口腔、12第一進(jìn)口腔、23第二進(jìn)口腔、6第一收縮流道、11第一擴(kuò)散流道、17第二收縮流道、22第二收縮流道，4出口小孔、14中層小孔、24進(jìn)口小孔，7上泵蓋3上的大孔、10中泵蓋13上的大孔、21下泵蓋15上的大孔，8第一驅(qū)動膜、19第二驅(qū)動膜、20第三驅(qū)動膜；
[0023]圖2是本發(fā)明的液體流向流量圖；
[0024]圖3是本發(fā)明的外視圖；
[0025]圖4是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)分解圖；
[0026]圖5是本發(fā)明的控制電路連接圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0028]如圖1所示，本發(fā)明包括驅(qū)動膜和微泵兩部分。所述的微泵分為泵體和泵蓋兩部分，所述的泵體分為上泵體2和下泵體I。所述的泵蓋分為上泵蓋3、中泵蓋13和下泵蓋15。上泵體2位于上泵蓋3和中泵蓋13之間，下泵體I位于中泵蓋13和下泵蓋15之間，泵蓋與泵體如此間隔重疊，構(gòu)成微泵。上泵蓋3正中位置開有大孔7，大孔7的左端是出口小孔4，中泵蓋13正中間開有大孔10，大孔10的右端是中層小孔14，下泵蓋15正中間開有大孔21，大孔21的左端是進(jìn)口小孔24。第一驅(qū)動膜8利用其自身粘性粘貼于上泵體2上，并夾在上泵體2和泵蓋3之間，覆蓋上泵蓋3的大孔7并密封，隔離外界并起到密封作用；第二驅(qū)動膜19利用其自身粘性粘貼于中泵蓋13上，并夾在中泵蓋13和上泵體2之間，覆蓋中泵蓋13的大孔10并密封，隔離上泵腔9和下泵腔18 ;第三驅(qū)動膜20利用其自身粘性粘貼于下泵蓋15上，并夾在下泵蓋15和下泵體I之間，覆蓋下泵蓋15的大孔21并密封，起到密封和隔離外界的作用。
[0029]上泵體2的右端為第一進(jìn)口腔12，左端為第一出口腔5，中間為上泵腔9，上泵腔9通過第一收縮流道6、第一擴(kuò)散流道11分別與第一出口腔5和第一進(jìn)口腔12連通。下泵體I的左端是第二進(jìn)口腔23，右端是第二出口腔16，中間是下泵腔18。上泵腔9和下泵腔18相對。下泵腔18通過第二收縮流道17、第二擴(kuò)散流道22分別與第二出口腔16和第二進(jìn)口腔23連通。
[0030]在上泵體2的中間位置為上泵腔9，上泵腔9的左側(cè)是第一收縮流道6和第一出口腔5，上泵腔9的右側(cè)是第一擴(kuò)散流道11和第一進(jìn)口腔12。第一收縮流道6和第一擴(kuò)散流道11為錐形。第一收縮流道6直徑較小的一端與上泵腔9相連通，第一收縮流道6直徑較大的一端與第一出口腔5相連通；第一擴(kuò)散流道11直徑較大的一端與上泵腔9相連通，第一擴(kuò)散流道11直徑較小的一端與第一進(jìn)口腔12相連通。下泵腔18位于下泵體I的正中間，下泵腔18的左側(cè)是第二擴(kuò)散流道22和第二進(jìn)口腔23，下泵腔18的右側(cè)是第二收縮流道17和第二出口腔16。第二擴(kuò)散流道22和第二收縮流道17為錐形。第二擴(kuò)散流道22直徑較大的一端與下泵腔18相連通，第二擴(kuò)散流道22直徑較小的一端與第二出口腔23相連通；第二收縮流道17直徑較小的一端與下泵腔18相連通，第二擴(kuò)散流道17直徑較大的一端與第二進(jìn)口腔16相連通。上泵腔9通過第一收縮流道6和第一出口腔5與上泵蓋3的出口小孔4連通；上泵腔9通過第一擴(kuò)散流道11和第一進(jìn)口腔12與中泵蓋13上的小孔14相連。下泵腔18通過第二擴(kuò)散流道22和第二進(jìn)口腔23與下泵蓋15上的進(jìn)口小孔24連通，下泵腔18通過第二收縮流道17和第二出口腔16與中泵蓋13上的中層小孔14連通。上泵體2和下泵體I通過中泵蓋13上的中層小孔14連通。第一收縮流道6、第二擴(kuò)散流道
11、第二收縮流道17、第二擴(kuò)散流道22的錐形角度均相同。
[0031]上泵蓋3、中泵蓋13和下泵蓋15上分別開有大孔7、10、21，三個大孔7、10、21的位置正對上泵腔9和下泵腔18，上泵腔9和下泵腔18相對。第一驅(qū)動膜8夾在上泵蓋3和上泵體2之間，位于上泵蓋3的大孔7的下側(cè)，覆蓋上泵蓋3的大孔7并密封，隔開上泵腔9和外界；第二驅(qū)動膜19夾在中泵蓋13和上泵體2之間，位于中泵蓋13的大孔10的上側(cè)，覆蓋中泵蓋13的大孔10，隔開上泵腔9和下泵腔18 ;第三驅(qū)動膜20夾在下泵蓋15和下泵體I之間，位于下泵蓋15的大孔21的上側(cè)，覆蓋下泵蓋15的大孔21，隔絕下泵腔18和外界；第一驅(qū)動膜8、第二驅(qū)動膜19和第三驅(qū)動膜20既正對上泵腔9和下泵腔18，又分別正對上泵蓋3的大孔7、中泵蓋13的大孔10和下泵蓋15的大孔21。所述的驅(qū)動膜是由電活性聚合物(electroactive polymer, ΕΑΡ)制成的電致動聚合物薄膜。
[0032]液體在本微泵的流道流通過程如圖2所示:
[0033]液體由進(jìn)口小孔24進(jìn)入到第二進(jìn)口腔23，穿過第二擴(kuò)散流道22進(jìn)入到下泵腔18，再穿過第二收縮流道17進(jìn)入第二出口腔16，進(jìn)入第二出口腔16的液體通過中層小孔14進(jìn)入第一進(jìn)口腔12，穿過第一擴(kuò)散流道11進(jìn)入上泵腔9，再穿過第一收縮流道6進(jìn)入第一出口腔5，再由出口小孔4流出微泵。
[0034]本發(fā)明通過外加的控制信號來控制驅(qū)動膜的凹凸形變?？刂齐娐返倪B接方式如圖5所示。本發(fā)明采用三菱公司的PLC來產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動繼電器，使和繼電器連接的直流高壓發(fā)生器產(chǎn)生方波直流脈動電壓，然后把脈動電壓施加在采用電致動聚合物薄膜制成的三塊驅(qū)動膜上，使得驅(qū)動膜上下振動，無閥微泵的供給模式和泵出模式交替工作。改變方波直流脈動電壓的頻率調(diào)整微泵的流量，方波直流脈動電壓的頻率即是微泵的工作頻率。方波直流脈動電壓的驅(qū)動位移遞減速度最慢，直流脈動電壓的驅(qū)動效果明顯優(yōu)于交流電壓，不僅穩(wěn)定變形時間較長，驅(qū)動頻率較高，而且變形過程穩(wěn)定。
[0035]本發(fā)明具體工作原理如圖2所示。在第一驅(qū)動膜8、第二驅(qū)動膜19和第三驅(qū)動膜20上涂上導(dǎo)電膏，將引線貼在導(dǎo)電膏和驅(qū)動膜之間，通過引線連接高壓發(fā)生器。將第一、第二、第三三個驅(qū)動膜8、19、20并聯(lián)在同一方波高壓發(fā)生器下，在第一驅(qū)動膜8和第三驅(qū)動膜20上施加同一方波電壓，使第一驅(qū)動膜8和第三驅(qū)動膜20保持相同頻率，相同方向的凹凸形變，在第二驅(qū)動膜19上施加與第一驅(qū)動膜8和第三驅(qū)動膜20電壓正負(fù)極相反的電壓，使第二驅(qū)動膜10與第一、第三驅(qū)動膜的頻率相同，實現(xiàn)不同方向凹凸形變。以第一、第二、第三三個驅(qū)動膜的上下振動周期性的震動，使上泵腔9和下泵腔18的容積發(fā)生周期性的增加和減少。
[0036]假設(shè)驅(qū)動膜在正電壓時下凸形變，在負(fù)電壓時上凸形變?？刂齐娐穼︱?qū)動膜施加電壓信號，第一驅(qū)動膜8和第三驅(qū)動膜20在相同的正電壓時下凸形變，第二驅(qū)動膜19在負(fù)電壓時上凸形變，如圖2a所示，此時下泵腔18的容積增大，上泵腔9的容積減小，下泵腔18處于吸入狀態(tài)，上泵腔9處于泵出狀態(tài)。經(jīng)過半個周期后，加在第一驅(qū)動膜8和第三驅(qū)動膜20上的正電壓變?yōu)樨?fù)電壓，第二驅(qū)動膜19的負(fù)電壓變?yōu)檎妷?，第一?qū)動膜8、第三驅(qū)動膜20由下凸形變轉(zhuǎn)變?yōu)樯贤剐巫儯诙?qū)動膜19由上凸形變轉(zhuǎn)變?yōu)橄峦剐巫?，如圖2b所示，此時下泵腔18的容積減小，處于泵出狀態(tài)，上泵腔9的容積增大，處于吸入狀態(tài)，到此完成一個周期的變化，進(jìn)入到下一個周期的電壓。由此通過改變控制信號的方向，使下泵體I輸出的流體流入上泵體2，實現(xiàn)了壓力和流量大的微泵。
[0037]具體過程如下，液體從下泵蓋15的進(jìn)口小孔24進(jìn)入下泵體I的第二進(jìn)口腔23，通過第二擴(kuò)散流道22進(jìn)入下泵腔18內(nèi)，當(dāng)?shù)谝弧⒌谌?qū)動膜8、20下凸形變，第二驅(qū)動膜19上凸形變時，下泵腔18的容積變大，上泵腔9的容積變小，如圖2a所示，設(shè)下泵體I左端的錐形第二擴(kuò)散流道22的輸入流量為Q1，下泵體I右端的錐形第二收縮流道17的輸出流量為Q2,根據(jù)錐形流道內(nèi)流體的流動特性，此時的流量QAQ2，產(chǎn)生的凈流量為Λ Q，流體從下泵蓋15的進(jìn)口小孔24流入。當(dāng)?shù)谝?、第三?qū)動膜8、20上凸形變，第二驅(qū)動膜19下凸形變時，下泵腔18的容積變小，上泵腔9的容積變大，如圖2b所示，設(shè)上泵體2左端的錐形第一收縮流道6的輸出流量為Q3，上泵體2右端的錐形第一擴(kuò)散流道11輸出的流量為Q4，根據(jù)錐形流道內(nèi)流體的流動特性，此時的流量Q3>Q4，產(chǎn)生的凈流量為Λ Q，流體從上泵蓋2的出口小孔4流出?？刂菩盘柺沟谝?、第三驅(qū)動膜8、20和第二驅(qū)動膜19在同一時刻產(chǎn)生不同的凹凸形變狀態(tài)，在一個工作周期內(nèi)，改變控制信號的正負(fù)，使下泵體I輸出的流體流入上泵體2，實現(xiàn)了壓力和流量大的微泵。通過改變控制信號的頻率可以改變薄膜的振動速度，從而也可以改變微泵的輸出流量。
【權(quán)利要求】
1.一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于:所述的微泵包括驅(qū)動膜和微泵兩部分；所述的微泵分為泵體和泵蓋；所述的泵體分為上泵體(2)和下泵體(1);上泵體(2)和下泵體(1)的左右兩端均開有進(jìn)口腔和出口腔，進(jìn)口腔和出口腔之間為上泵腔(9)和下泵腔(18)，上泵腔(9)和下泵腔(18)相對；所述的泵蓋分為上泵蓋(3)、中泵蓋(13)和下泵蓋(15);上泵體(2)位于上泵蓋(3)和中泵蓋(13)之間，下泵體(1)位于中泵蓋(13)和下泵蓋(15)之間；上泵腔(9)和下泵腔(18)通過收縮流道和擴(kuò)散流道與出口腔和進(jìn)口腔連通；上泵蓋(3)上開有出口小孔(4)，中泵蓋(13)上開有中層小孔(14)，下泵蓋(15)上開有進(jìn)口小孔(24);上泵體(2)的進(jìn)口腔和下泵體(1)的出口腔通過中泵蓋(3)上的中層小孔(14)相互連通；在上泵蓋(3)、中泵蓋(13)和下泵蓋(15)上還開有大孔，三塊驅(qū)動膜分別覆蓋上泵蓋(3)、中泵蓋(13)和下泵蓋(15)上的大孔。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于:所述的上泵蓋(3)的正中位置開有大孔(7)，大孔(7)的左端是出口小孔(4)，中泵蓋(13)的正中位置開有大孔(10)，大孔(10)的右端是中層小孔(14)，下泵蓋(15)的正中位置開有大孔(21)，大孔(21)的左端是進(jìn)口小孔(24);第一驅(qū)動膜(8)粘貼于上泵體(2)上，位于上泵體(2)和泵蓋(3)之間，覆蓋上泵蓋(3)的大孔(7)并密封；第二驅(qū)動膜(19)利用其自身粘性粘貼于中泵蓋(13)上，在中泵蓋(13)和上泵體(20)之間，覆蓋中泵蓋(13)的大孔(10)并密封；第三驅(qū)動膜(20)利用其 自身粘性粘貼于下泵蓋(15)上，在下泵蓋(15)和下泵體(1)之間，覆蓋下泵蓋(15)的大孔(21)并密封。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于:所述的上泵體(2)的右端為進(jìn)口腔(12)，左端為出口腔(5)，中間為上泵腔(9);上泵腔(9)通過其左側(cè)的第一收縮流道(6)與第一出口腔(5)連通，通過其右側(cè)的第一擴(kuò)散流道(11)與第一進(jìn)口腔(12)連通；下泵體(1)的左端是進(jìn)口腔(23)，右端是出口腔(16)，中間是下泵腔(18);下泵腔(18)通過其右側(cè)的第二收縮流道(17)與第二出口腔(16)連通，通過其左側(cè)的第二擴(kuò)散流道(22)與第二進(jìn)口腔(23)連通。
4.按照權(quán)利要求3所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于:所述的第一收縮流道(6)和第一擴(kuò)散流道(11)為錐形；第一收縮流道(6)直徑較小的一端與上泵腔(9)相連通，第一收縮流道(6)直徑較大的一端與第一出口腔(5)相連通；第一擴(kuò)散流道(11)直徑較大的一端與上泵腔(9)相連通，第一擴(kuò)散流道(11)直徑較小的一端與第一進(jìn)口腔(12)相連通；所述的第二擴(kuò)散流道(22)和第二收縮流道(17)為錐形；第二擴(kuò)散流道(22)直徑較大的一端與下泵腔(18)相連通，第二擴(kuò)散流道(22)直徑較小的一端與第二出口腔(23)相連通；第二收縮流道(17)直徑較小的一端與下泵腔(18)相連通，第二擴(kuò)散流道(17)直徑較大的一端與第二進(jìn)口腔(16)相連通；第一收縮流道(6)、第二擴(kuò)散流道(11)、第二收縮流道(17)和第二擴(kuò)散流道(22)的錐形角度均相同。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于:所述的上泵腔(9)通過第一收縮流道(6)和第一出口腔(5)與上泵蓋(3)的出口小孔(4)連通；上泵腔(9)通過第一擴(kuò)散流道(11)和第一進(jìn)口腔(12)與中泵蓋(13)上的小孔(14)相連；下泵腔(18)通過第二擴(kuò)散流道(22)和第二進(jìn)口腔(23)與下泵蓋(15)上的進(jìn)口小孔(24)連通，下泵腔(18)通過第二收縮流道(17)和第二出口腔(16)與中泵蓋(13)上的中層小孔(14)連通；上泵體(2)和下泵體(1)通過中泵蓋(13)上的中層小孔(14)連通。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于:所述的驅(qū)動膜(8、19、20)采用電致動聚合物薄膜。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于:所述的泵蓋的材料為pyreX7740玻璃或厚膜光阻SU-8。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于所述的泵體的材料為硅片或厚膜光阻SU-8。
9.按照權(quán)利要求1所述的一種雙腔式電致動無閥微泵，其特征在于通過控制施加在三塊所述的驅(qū)動膜上的電壓的變化改變驅(qū)動膜的形變方向，從而改變上下泵腔的容積，泵出液體。
【文檔編號】F04B43/04GK103511230SQ201310465357
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月8日
【發(fā)明者】陳潔, 木黑提 申請人:新疆大學(xué)