声驱动微型泵的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种微型栗，具体涉及一种声驱动微型栗，用超声作为驱动源。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断深入发展，人类的研究领域逐渐从宏观领域转向了微观世界。尤其是在生物、化学、医疗等学科领域，人们更倾向于从微观上来探究宏观现象的机理。在整个研究过程中，往往是以微尺度下液体的流动作为一种有效的技术手段，因此对能够有效控制微量液体流速与流量的设备有着强烈的需求。微型栗作为微量液体的驱动源，有着精确控制液体流速与流量的特点，已然成为这些领域中不可或缺的实验设备。例如，在化工领域可用微型栗驱动微量液体来实现液体化学成分的分析以及贵重药物的精确配置；在生命科学领域可用微型栗驱动微量液体来实现细胞的分离与融合；在生物制药领域可用微型栗驱动微量液体来实现活性药物的输送与药物的筛选。不仅如此，在其它领域，微型栗同样也具备着极高的应用价值:在微电子领域，可用微型栗来实现微电子冷却系统中的冷却液输送；在航天领域，可用微型栗来实现对微型探测器的燃料输送。此外，微型栗还具有集成度高、体积小、操作简单、可批量生产等优势，在各行各业都具有极大的应用价值。
[0003]针对微型栗，目前已授权的专利有:申请号为200610164016.1的发明专利提出了一种基于微型马达驱动的机械式微型栗；申请号为200610111204.8以及200810203962.1的发明专利分别提出了一种基于压电式驱动的单向流道微型栗，利用压电片的高频振动引起腔室内压强变化来驱动微流体；申请号为200980158664.8的发明专利提出了一种可以处理小流体体积的磁驱动式微型栗；申请号为200980100646.4及201010609684.7的发明专利分别提出了气体驱动以及毛细力驱动的微型栗。由此可见，目前微型栗的驱动方式主要是微型马达驱动、压电式驱动、电磁驱动、气体驱动、毛细力驱动等。
[0004]常规的机械式微型栗是一种缩小版的宏观栗，不可避免地继承了机械式栗固有的缺陷；新型的压电式微型栗往往会使大部分的机械功转变成了热量，驱动效率不是很高；毛细力驱动型微型栗对输送液体的性质有着特殊的要求，通常只能输送可湿润型液体。此夕卜，在目前现有的微型栗中，它的驱动源与执行件往往是直接接触，不利于微型栗的设计制造，且通常会影响整个流道中微流体的自身环境，同时此类微型栗往往也只能用来实现微流体的单向流动。
【发明内容】
[0005]为了解决现有微型栗效率低、普适性差、易影响输送液体自身环境以及无法实现微流体双向流动的不足，本发明的目的是提出一种声驱动微型栗，是一种非接触型声驱动微型栗，采样高阶贝塞尔信号驱动环形分布的压电片，使转子腔内形成特定声场，带动转子运动，实现对微流体流量、流速及流向的精确控制。
[0006]本发明的技术方案如下:
[0007]本发明包括栗体下片、驱动环、转子底座、转子、转子上片、栗体上片和驱动底座，栗体下片安装在驱动环的底部，栗体下片和驱动环一起安装在驱动底座内，转子底座安装在栗体下片中心，转子底座顶部的转子腔内安装有转子并通过转子上片加盖密封，栗体上片安装驱动环上作为栗的顶盖。
[0008]所述的栗体下片包括圆片形的下片基体和凸耳，下片基体对称的两侧均设有两个平行的凸耳，栗体下片的中心开有环形的转子底座槽，转子底座通过防水胶粘接于栗体下片中的转子底座槽上；各个凸耳侧面设有侧通孔，转子底座槽设有四个与凸耳侧通孔对应的侧壁孔，栗体下片各个凸耳侧通孔通过各自的圆柱形流道与转子底座槽侧壁孔之间相通。
[0009]所述的转子底座包含转子底座基体和弹性薄膜，转子底座基体顶部的转子腔对称的两侧设有弹性薄膜；每个弹性薄膜两侧附近的转子腔内壁均设有转子底座上流口，其中一弹性薄膜两侧的转子底座上流口与另一弹性薄膜两侧的转子底座上流口的呈对称分布；弹性薄膜两侧的转子底座基体底部外侧壁上均设有与所述转子底座槽上各对应侧壁孔相通的转子底座下流口，其中一弹性薄膜两侧的转子底座下流口与另一弹性薄膜两侧的转子底座下流口的呈对称分布；一弹性薄膜其中一侧的转子底座上流口和转子底座下流口与另一弹性薄膜以转子底座基体中心对称一侧的转子底座上流口和转子底座下流口通过转子底座基体内部管道均相通。
[0010]所述的驱动环包含驱动环基体、压电片、驱动环电极和卡环，驱动环基体的内侧壁沿圆周间隔均布设有压电片，驱动环基体外圆周中间固定有一圈卡环，卡环下部的驱动环基体外圆侧壁间隔均布设有驱动环电极，各个驱动环电极与各自的压电片通过驱动环基体内部的管线对应连接；驱动环底部对称的两侧设有用于凸耳嵌入的凸耳槽；凸耳槽的中间开有与驱动底座定位配合的定位槽。
[0011]所述的驱动底座包含驱动底座基体、驱动底座电极、定位块、管口和通讯口，驱动底座基体底部对称的两侧壁设有用于栗体下片凸耳嵌入安装的管口，驱动底座基体侧面设有通讯口 ；驱动底座基体内圆周的中间设有一道环形的卡槽，所述驱动环的卡环嵌入卡槽中实现驱动底座和驱动环基体的轴向定位安装；驱动底座基体内侧壁间隔均布设有与所述驱动环驱动环电极对应连接的驱动底座电极，驱动底座电极数量及位置分布与驱动环电极相同，驱动底座电极均通过驱动底座基体内部管线连接到通讯口 ；驱动底座基体每侧的两个管口之间的内侧壁上设有嵌入驱动环定位槽中配合定位的定位块。
[0012]所述的转子由反声刚性有机材料构成，转子主要由两个相等弧长的弧形挡板对称固定连接而成，转子的高度与转子腔高度相等，弧形挡板能覆盖转子底座上任一弹性薄膜两侧的两个转子底座上流口。
[0013]所述的转子上片由透明且透声的材料制成，其半径与转子底座外圆半径相同。
[0014]所述的栗体上片由透明且吸声的材料制成，其半径与驱动环基体外圆半径相同，栗体上片上开有一圆孔，圆孔位于驱动环基体内圆与转子底座槽外圆之间。
[0015]转子底座基体的其外圆半径与栗体下片上转子底座槽外圆半径相同。
[0016]优选的压电片至少4个以上。
[0017]优选的弹性薄膜由透声材料构成且粘接在转子底座基体上。
[0018]优选的驱动环基体由吸声材料制成，驱动底座基体由绝缘刚性材料制成，转子底座基体由透声材料制成。
[0019]本发明的有益效果是:
[0020]本发明是利用合成声场来驱动转子腔里面的转子，属于驱动源与执行件非接触的微型栗，不会改变微流体的自身环境。
[0021]本发明采用至少4个以上的压电片来合成声场，声场稳定性高，可实现转子的高精度可控旋转。
[0022]本发明采用高阶贝塞尔信号同时驱动压电片，相比常规正弦信号驱动，其合成声场能量更为集中，对转子形成的驱动力更大，可实现对更大微流体流量及更高流速的驱动。
[0023]本发明装置可实现微流体的双向流动，对使用环境及微流体性质没有特殊要求，实用性更广。
[0024]本发明具有体积小、重量轻、功耗低、易集成化、可批量生产等优势。
【附图说明】
[0025]图1是本发明的主体结构示意图。
[0026]图2是本发明栗体下片的立体示意图。
[0027]图3是本发明栗体下片俯视图。
[0028]图4是本发明驱动环三维示意图。
[0029]图5是本发明驱动环侧视图。
[0030]图6是本发明转子底座三维不意图之一。
[0031]图7是本发明转子底座三维示意图之二。
[0032]图8是本发明转子底座剖视图。
[0033]图9是本发明转子结构示意图。
[0034]图10是本发明转子上片结构示意图。
[0035]图11是本发明栗体上片结构示意图。
[0036]图12是本发明驱动底座的二维不意图。
[0037]图13是本发明驱动底座的剖视图。
[0038]图14是本发明除去转子上片与栗体上片后的总装配示意图。
[0039]图中:栗体下片1、驱动环2、转子底座3、转子4、转子上片5、栗体上片6、驱动底座7、下片基体1-1、转子底座槽1-2、凸耳1-3、圆柱形流道1-4、驱动环基体2-1、压电片2_2、驱动环电极2-3、定位槽2-4、两组对称分布凸耳槽2-5、卡环2-6、转子底座基体3_1、转子腔3-2、弹性薄膜3-3、转子底座下流口 3-4、转子底座上流口 3-5、弧形挡板4_1、驱动底座基体7-1、驱动底座电极7-2、卡槽7-3、定位块7-4、两组对称分布的管口 7_5、通讯口 7_6。
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