导激光26到达驱动液13内合适位置，要求激光能量、脉冲频率可调，形成空化泡28的空化过程中驱动液推进速度和推进力可控，以便通过优化工艺有效控制激光26诱导空化泡28驱动泵膜11振动，引起泵腔15内容积和压力的变化，完成微泵功能。
[0027]驱动腔12中盛放有驱动液13，激光26聚焦到驱动液13中合适位置，诱导发生空化现象。可以通过改变驱动液13的类型(如水、甘油、水和甘油混合液等)来改变其性质(如粘性、表面张力)，进一步研宄空化泡28的动力学特性对泵膜11振动的影响，以便调整泵膜11振动频率，从而优化微泵的反应时间和驱动效率。
[0028]多脉冲激光诱导空化驱动泵膜11振动包括三种情况:第一种情况，当激光脉冲的发射周期大于空泡的脉动周期时，在激光器发出第二个空泡时，第一个空泡脉动可能已经结束，驱动液13处于稳定状态，这时第二次空化过程产生的驱动液13推进速度和推进力继续驱动泵膜11振动；第二种情况，当激光脉冲的发射周期小于空泡的脉动周期时，在第一个空化泡28处于振荡阶段时，激光器已经发出第二个空化泡28，第二个空化泡28与第一个空化泡28共同作用驱动泵膜11振动，提高泵膜11振动幅度和频率；第三种情况，可利用光纤25引入多路激光26共同作用产生空化泡28，进一步提高泵膜11振动的频率和幅度。泵膜11的振动幅度和频率可以通过激光26、驱动液13等参数进行有效地调节和控制。
[0029]由于空化泡28的整个脉动周期相当短，可以达到毫秒级甚至微秒级，因而该微泵具有毫秒级反应时间、泵膜11的频率和幅度可以精确控制，不存在领域应用的局限性问题等多个重要特性；通过光纤25将激光26直接输送到空化点位置附近，能量利用率高，通过光纤25传输激光26，可实现无线和远程控制，不存在电磁干扰；泵膜11无损耗使得泵膜11的寿命长；驱动腔12与泵腔15分离使得驱动液13种类与所输送流体16种类可以分别选择从而使得泵送工作液种类无限制，为解决微量流体的驱动问题提供了一种全新思路。该微泵可以广泛应用于药物的微量注射、微流控系统，生物分析、微量化学分析与检测、微电子设备冷却等领域。激光诱导空化微泵驱动部分结构简单，制造方便，成本低，可替换性强，体积小，有利于微型化及与MEMS集成。
[0030]更佳地，所述单向流动控制装置包括与所述泵腔15连通的收缩管18和扩张管19，所述收缩管18的连通泵腔15的内端沿长度方向向外不断收缩，所述扩张管19的连通泵腔15的内端沿长度方向向外不断扩大。收缩管18作为工作液的入口，扩张管19作为工作液的出口，利用扩散管与收缩管18流量差实现其阀的功能。当泵膜11上升时，泵腔15体积增大，泵腔15内压力降低，流体16从入口和出口被吸入泵腔15，入口进入的比出口进入的多，当泵膜11下降时，泵腔15体积减少，泵腔15内压力升高，流体16从入口和出口被压出泵腔15，出口流出比入口流出多，因此在泵膜11上升和下降一个周期内，实现了由入口向出口的工作液流动，完成了微泵输送工作液的功能。
[0031]更佳地，所述收缩管18和扩张管19均为锥形管或喇叭形管，使得流体16在流动过程受到收缩管18和扩张管19的阻挡和挤压，吸入和流出所受的阻力不同。
[0032]更佳地，所述收缩管18与所述扩张管19形状相同、方向相反，使得入口与出口同一方向对流体16的阻力不同，通过泵腔15的吞吐过程产生的流量差实现将流体16从入口转移到出口，实现微泵输液功能。
[0033]更佳地，所述光纤25的前端延伸至靠近泵膜11处，使其聚焦点更接近泵膜11，空化产生的驱动力也更接近泵膜11，对泵膜11的推动更接近更直接。
[0034]更佳地，所述泵体10设有兼作光纤固定板的泵盖21，泵体10、泵盖21与泵膜11围成所述驱动腔12，光纤25穿过并固定于所述泵盖21，从而可以导入激光26至驱动腔12内，形成空化空泡从而产生推动力。
[0035]更佳地，所述单向流动控制装置包括设于泵体10并与所述泵腔15连通的出口 33和入口 32，在出口 33和入口 32处设有方向相反的单向阀30，从而在泵腔15体积增大压力缩小时，入口处的单向阀打开而吸入液体，泵腔15体积减小压力增大时，出口处的单向阀打开入口处的单向阀关闭，液体从出口处流出，从而使流体16形成单向流动，完成微泵输液的功能。
[0036]更佳地，所述出口与入口位于泵体10的同一侧面，所述单向阀30设于所述泵腔15与出口 33和入口 32之间，便于两个单向阀构件的集中设置和构件的简化。
[0037]更佳地，所述单向阀30包括出口阀和入口阀，入口阀设有可向泵腔15内弯曲偏移的内阀片35，出口阀设有可向泵腔15外弯曲偏移的外阀片36，使用薄片式的阀结构使得阀体结构简化，阀的开关易于实现，液压差即可推动阀片打开和关闭。
[0038]更佳地，所述光纤25的前端延伸至靠近泵膜11处，所述泵体10设有兼作光纤固定板的泵盖21，泵体10、泵盖21与泵膜11围成所述驱动腔12，光纤25穿过并固定于所述泵盖21。
[0039]另外，泵膜11上面即位于驱动腔12 —侧溅镀一层牺牲膜，可以吸收激光26诱导形成空化泡28后剩下的光能，形成等离子体爆炸气团冲击波增强泵膜11的振动幅度，且同时保护泵膜11，延长泵膜11的使用寿命。
[0040]以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种激光诱导双腔微泵，其特征在于:包括具有内腔的泵体、与泵体连接并将内腔分隔为驱动腔和泵腔的弹性的泵膜、插入充满驱动液的所述驱动腔内部的光纤、设于泵体并与所述泵腔连通控制流体单向进入泵腔和单向流出泵腔的单向流动控制装置；所述单向流动控制装置包括与所述泵腔连通的收缩管和扩张管，所述收缩管的连通泵腔的内端沿长度方向向外不断收缩，所述扩张管的连通泵腔的内端沿长度方向向外不断扩大。
2.根据权利要求1所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述收缩管和扩张管均为锥形管或喇叭形管。
3.根据权利要求1或2所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述收缩管与所述扩张管形状相同、方向相反。
4.根据权利要求1所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述光纤的前端延伸至靠近泵膜处。
5.根据权利要求1所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述泵体设有兼作光纤固定板的泵盖，泵体、泵盖与泵膜围成所述驱动腔，光纤穿过并固定于所述泵盖。
6.根据权利要求1所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述单向流动控制装置包括设于泵体并与所述泵腔连通的出口和入口，在出口和入口处设有单向阀。
7.根据权利要求6所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述出口与入口位于泵体的同一侧面，所述单向阀设于所述泵腔与出口和入口之间。
8.根据权利要求6或7所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述单向阀包括出口阀和入口阀，入口阀设有可向泵腔内弯曲偏移的内阀片，出口阀设有可向泵腔外弯曲偏移的外阀片。
9.根据权利要求1所述的激光诱导双腔微泵，其特征在于:所述光纤的前端延伸至靠近泵膜处，所述泵体设有兼作光纤固定板的泵盖，泵体、泵盖与泵膜围成所述驱动腔，光纤穿过并固定于所述泵盖。
【专利摘要】本实用新型公开了一种激光诱导双腔微泵，其包括具有内腔的泵体、与泵体连接并将内腔分隔为驱动腔和泵腔的弹性的泵膜、插入充满驱动液的所述驱动腔内部的光纤、设于泵体并与所述泵腔连通控制流体单向进入泵腔和单向流出泵腔的单向流动控制装置。该微泵具有毫秒级反应时间、泵膜的频率和幅度可以精确控制；能量利用率高，可实现无线和远程控制，泵膜的寿命长，泵送工作液种类无限制，为解决微流体的驱动问题提供了一种全新思路。该微泵可以广泛应用于药物的微量注射、微流控系统，生物分析、微量化学分析与检测、微电子设备冷却等领域。
【IPC分类】A61M5-142
【公开号】CN204337415
【申请号】CN201420650629
【发明人】郭钟宁, 印四华, 陈铁牛, 曾柏文, 黄志刚, 杨洋, 杨青天, 罗红平
【申请人】广东工业大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年11月4日