一種交流mhd驅(qū)動(dòng)泵的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種交流MHD驅(qū)動(dòng)泵，該驅(qū)動(dòng)采用兩層結(jié)構(gòu)，第一層為蓋板，開有流體注入口和電極引點(diǎn)出口孔；第二層為基底，刻有微型流道，側(cè)面有兩個(gè)螺線圈引線孔，且在流道其中一邊的兩側(cè)壁鍍有電極，底部嵌入螺線圈。通過蓋板上的流體注入口向流道注入工作流體。微型螺線圈通過交流電源控制產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，調(diào)節(jié)電壓可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)大小的調(diào)節(jié)。封裝后蓋片上的兩個(gè)電極出口孔延伸出來(lái)的電極引點(diǎn)與交流電源相接，由加載在電極上的電壓來(lái)控制流道的交流電場(chǎng)。交流電場(chǎng)和交流磁場(chǎng)方向垂直，同頻同相使得工作流體在整個(gè)周期內(nèi)所受的洛倫茲力的方向不變。當(dāng)交流電流的頻率足夠大，流體來(lái)不及電化學(xué)反應(yīng)便迅速逆轉(zhuǎn)，避免了產(chǎn)生氣泡，且電極無(wú)損耗。
【專利說(shuō)明】
_種交流M H D驅(qū)動(dòng)泵
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及微流體驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種交流MHD驅(qū)動(dòng)栗。
【背景技術(shù)】
[0002]微流體芯片分析系統(tǒng)的出現(xiàn)不僅可以使樣品與試劑消耗大大降低到微升甚至納升級(jí)，而且使分析速度成倍地提高，可以方便的實(shí)現(xiàn)高通量樣品分析處理；同時(shí)分析成本下降，極大地減少了對(duì)環(huán)境的污染，從而為分析測(cè)試技術(shù)普及到千家萬(wàn)戶創(chuàng)造了條件。其可以用于各個(gè)分析領(lǐng)域，如生物醫(yī)學(xué)、新藥物的合成與篩選、以及食品和商品檢驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。微流體驅(qū)動(dòng)與控制操作單元在微流體芯片系統(tǒng)中尤為重要，它起著傳輸流體和分配流體的作用，是實(shí)現(xiàn)微流體控制的前提和基礎(chǔ)。所以設(shè)計(jì)一種適用于微流體芯片的非機(jī)械式驅(qū)動(dòng)方式很有意義。非機(jī)械的微流控驅(qū)動(dòng)是通過把其它能量形式(電、光、磁、熱等)轉(zhuǎn)化或施加到受控流體，使之具有運(yùn)動(dòng)動(dòng)能，如介質(zhì)上電潤(rùn)濕、熱毛細(xì)管、電驅(qū)動(dòng)、光驅(qū)動(dòng)以及磁場(chǎng)驅(qū)動(dòng)等?，F(xiàn)有的非機(jī)械的微流控驅(qū)動(dòng)方法包括介質(zhì)上電潤(rùn)濕(EffOD)驅(qū)動(dòng)、電泳電滲驅(qū)動(dòng)法、光驅(qū)動(dòng)和MHD驅(qū)動(dòng)等。然而介質(zhì)上電潤(rùn)濕驅(qū)動(dòng)所需電壓高，電泳電滲驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以光驅(qū)動(dòng)和MHD驅(qū)動(dòng)比較有發(fā)展前景。
[0003]目前有提出的MHD驅(qū)動(dòng)方式，主要是以電解質(zhì)作為工作流體，而且這種驅(qū)動(dòng)方式是通過外加直流電場(chǎng)和靜態(tài)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的，容易產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)和氣泡，且磁場(chǎng)大小固定、不可調(diào)節(jié)。此外，這種方式只能在低電壓下工作，適用范圍有限，電極表面電化學(xué)過程產(chǎn)生的化學(xué)產(chǎn)物難以清除，電極壽命短。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中MHD驅(qū)動(dòng)裝置存在的上述問題，本實(shí)用新型提供一種微流控芯片中非機(jī)械式驅(qū)動(dòng)的交流MHD驅(qū)動(dòng)栗，將交流MHD驅(qū)動(dòng)應(yīng)用于微流控分析系統(tǒng)中，克服了直流電磁驅(qū)動(dòng)的不足和缺陷，能夠很好地解決驅(qū)動(dòng)過程中工作流體電化學(xué)分解的問題。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種交流MHD驅(qū)動(dòng)栗，該驅(qū)動(dòng)栗采用兩層結(jié)構(gòu)，第一層為蓋板，蓋板上設(shè)置有一個(gè)工作流體注入口和兩個(gè)電極引點(diǎn)出口孔，電極引點(diǎn)出口孔對(duì)應(yīng)基底上的兩個(gè)對(duì)稱電極引出點(diǎn)；第二層為基底，基底上刻有微型流道，側(cè)面設(shè)置有兩個(gè)螺線圈引線孔，且在流道其中一邊的兩側(cè)壁鍍有電極，電極引出點(diǎn)設(shè)置于電極上，底部嵌有一個(gè)微型螺線圈。
[0007]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述微型流道是長(zhǎng)方形。
[0008]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述基底底部嵌入微型螺線圈，通過基底側(cè)面兩個(gè)螺線圈引線孔連接交流電源來(lái)產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，通過調(diào)節(jié)交流電源改變磁場(chǎng)的大小。
[0009]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，所述電極引出點(diǎn)與交流電源連接后為流道內(nèi)的工作流體提供電場(chǎng)，該與電極引出點(diǎn)連接的交流電源和所述與螺線圈引線孔連接的交流電源同頻同相，通過改變電場(chǎng)的方向改變流體的流動(dòng)方向。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果如下:[0011 ]根據(jù)以上敘述可知，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn):
[0012]本實(shí)用新型具有磁場(chǎng)大小可調(diào)節(jié)，避免工作流體在電磁場(chǎng)中電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣泡，延緩電極壽命等優(yōu)點(diǎn)。
[0013]1、微型流道其中一邊的兩側(cè)壁鍍有鈦鍍鉑金電極材料，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，分別通過引點(diǎn)與交流電源相接，在流道中形成交流電場(chǎng)。
[0014]2、微型螺線圈嵌入在鍍有電極一側(cè)的流道正下方，與交流電源相接產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，磁場(chǎng)方向正好與交流電場(chǎng)垂直，可通過改變電壓來(lái)改變磁場(chǎng)大小O
[0015]3、兩個(gè)交流電源同頻同相，在一個(gè)周期內(nèi)洛倫茲力的方向是不變的，且避免了電解反應(yīng)產(chǎn)生氣泡。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是一種交流MHD驅(qū)動(dòng)栗的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是交流MHD驅(qū)動(dòng)栗的蓋片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖3是交流MHD驅(qū)動(dòng)栗流道側(cè)面剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是交流MHD驅(qū)動(dòng)栗正面剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1、蓋板;2、基底;3、電極引點(diǎn)出口孔;4、工作流體注入口；5、螺線圈引線孔；
6、電極;7、電極引出點(diǎn);8、微型流道;9、微型螺線圈。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0022 ]本實(shí)用新型一種交流MHD驅(qū)動(dòng)栗的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其正面剖面結(jié)構(gòu)如圖4所示。本實(shí)用新型一種交流MHD驅(qū)動(dòng)栗采用兩層結(jié)構(gòu)，第一層為蓋板I，蓋板I上開有一個(gè)工作流體注入口 4和兩個(gè)電極引點(diǎn)出口孔3，如圖2所示;第二層為基底2，基底2上刻有微型流道8，側(cè)面有兩個(gè)螺線圈引線孔5，且在微型流道8其中一邊的兩側(cè)壁鍍有電極6，電極材料優(yōu)選為鈦鍍鉑金，底部嵌入微型螺線圈9。該基底2上的兩個(gè)對(duì)稱電極引出點(diǎn)7分別與蓋板I上的兩個(gè)電極引點(diǎn)出口孔3對(duì)準(zhǔn)后相鍵合，在基底2的微型流道8的正下面方嵌入一個(gè)微型螺線圈9，且從基底2側(cè)面兩個(gè)螺線圈引線孔5引線出來(lái)。微型螺線圈9產(chǎn)生交流磁場(chǎng)通過交流電源控制，調(diào)節(jié)電壓可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)大小的調(diào)節(jié)。封裝后蓋板I上的兩個(gè)電極引點(diǎn)出口孔3延伸出來(lái)的電極引出點(diǎn)7與交流電源相接，由加載在電極6上的電壓來(lái)控制流道的交流電場(chǎng)。通過蓋板I上的工作流體注入口 4向微型流道8注入工作流體。
[0023]上述微型流道8的截面形狀如圖1所示，為長(zhǎng)方形微型流道。
[0024]交流MHD驅(qū)動(dòng)栗流道側(cè)面剖面結(jié)構(gòu)如圖3所示，交流電場(chǎng)和微型螺線圈產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)方向互相垂直。
[0025 ]通過流體注入口 4向長(zhǎng)方形的微型流道8注滿工作流體，微型螺線圈9與交流電源相連，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)大小和方向隨時(shí)間作周期性變化。電極6通過與交流電源相連，在流道中產(chǎn)生交流電場(chǎng)。與電極6和微型螺線圈9分別相連的兩個(gè)交流電源采用同頻同相，兩個(gè)交流電源同頻同相是通過函數(shù)發(fā)生器和放大器控制。根據(jù)左手定則，工作流體受到的洛倫茲力方向在一個(gè)周期內(nèi)是不變的，洛倫茲力大小隨著交流振蕩的幅度而變化，流程是一個(gè)脈沖。當(dāng)工作流體中的陰陽(yáng)離子在電場(chǎng)中定向運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到和電場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)作用，就會(huì)產(chǎn)生洛倫茲力，洛倫茲力克服工作流體阻力后就可以驅(qū)動(dòng)工作流體連續(xù)流動(dòng)。當(dāng)工作流體通過頻率足夠大的交流電流，在電極附近來(lái)不及產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)正負(fù)極方向就已經(jīng)改變，從而避免了氣泡的產(chǎn)生和電極退化。且當(dāng)交流頻率足夠大時(shí)，流程是可以看成有效持續(xù)。通過分別改變交流電壓的大小，可以改變磁場(chǎng)和電場(chǎng)的大小。通過僅改變電場(chǎng)的方向，可以改變流體的流動(dòng)的方向。
[0026]綜上所述，本實(shí)用新型的交流MHD驅(qū)動(dòng)栗包括開有一個(gè)工作流體注入口 4、兩個(gè)電極引點(diǎn)出口孔3的蓋板I，刻有微型流道8、側(cè)面有兩個(gè)螺線圈引線孔5、且在流道其中一邊的兩側(cè)壁鍍有電極6的基底2，微型螺線圈9等。該基底2上的兩個(gè)對(duì)稱電極引出點(diǎn)7分別與蓋片上的兩個(gè)電極出口孔3對(duì)準(zhǔn)后相鍵合，在基底的流道正下面方嵌入一個(gè)微型螺線圈9，且從基底側(cè)面兩個(gè)螺線圈引線孔5引線出來(lái)。通過蓋板I上的流體注入口 4向微型流道8注入工作流體。微型螺線圈9產(chǎn)生的交流磁場(chǎng)通過交流電源控制，調(diào)節(jié)電壓可實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)大小的調(diào)節(jié)。封裝后蓋板I上的兩個(gè)電極出口孔3延伸出來(lái)的電極引出點(diǎn)7與交流電源相接，由加載在電極6上的電壓來(lái)控制微型流道8的交流電場(chǎng)。交流電場(chǎng)和一個(gè)交流磁場(chǎng)方向垂直，同頻同相使得工作流體在整個(gè)周期內(nèi)所受的洛倫茲力的方向不變；當(dāng)交流電流的頻率足夠大，流體來(lái)不及電化學(xué)反應(yīng)便迅速逆轉(zhuǎn)，避免了產(chǎn)生氣泡，且電極無(wú)損耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種交流MHD驅(qū)動(dòng)栗，其特征在于，該驅(qū)動(dòng)栗采用兩層結(jié)構(gòu)，第一層為蓋板(1)，蓋板(I)上設(shè)置有一個(gè)工作流體注入口(4)和兩個(gè)電極引點(diǎn)出口孔(3 )，電極引點(diǎn)出口孔(3)對(duì)應(yīng)基底(2)上的兩個(gè)對(duì)稱電極引出點(diǎn)(7);第二層為基底(2)，基底(2)上刻有微型流道(8)，側(cè)面設(shè)置有兩個(gè)螺線圈引線孔(5)，且在流道(8)其中一邊的兩側(cè)壁鍍有電極(6)，電極引出點(diǎn)(7)設(shè)置于電極(6)上，底部嵌有一個(gè)微型螺線圈(9)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流MHD驅(qū)動(dòng)栗，其特征在于，所述微型流道(8)是長(zhǎng)方形。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流MHD驅(qū)動(dòng)栗，其特征在于，所述基底(2)底部嵌入微型螺線圈(9)，通過基底(2)側(cè)面兩個(gè)螺線圈引線孔(5)連接交流電源來(lái)產(chǎn)生交流磁場(chǎng)，通過調(diào)節(jié)交流電源改變磁場(chǎng)的大小。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流MHD驅(qū)動(dòng)栗，其特征在于，所述電極引出點(diǎn)(7)與交流電源連接后為流道內(nèi)的工作流體提供電場(chǎng)，該與電極引出點(diǎn)(7)連接的交流電源和所述與螺線圈引線孔(5)連接的交流電源同頻同相，通過改變電場(chǎng)的方向改變流體的流動(dòng)方向。
【文檔編號(hào)】G01N27/26GK205538797SQ201620117556
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年2月5日
【發(fā)明人】萬(wàn)靜, 左艷
【申請(qǐng)人】南京郵電大學(xué)