一种微流泵的制作方法

本发明实施例涉及微流泵领域，尤其涉及一种微流泵。

背景技术：

随着微流体技术的发展，具有能精确控制液体流动的微流泵成为一大发展目标。其在生命医学，医药健康，机械工程等领域越来越得到人们的重视，例如用于注射药物，3d打印，细胞筛选等，例如便携式微流泵结合微针可应用于糖尿病患者实时注射胰岛素，使其免于频繁用针筒注射药物带来的痛苦。

目前的微流泵主要采用气压作为驱动力。气压微流泵通过直接施加气压来驱动液体流动，调节气压大小和进气量可调节液体流量流速，但其整体系统庞大(需要携带气源等)，主要适用于科研机构、公司、医院使用。

但是，在现有的微流泵的尺寸较大，因此减小微流泵的尺寸，以使微流泵便于随身携带，在医药健康及大规模集成方面发挥更大的潜力是一个发展目标。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种微流泵，做成了小型化微流泵，在医药健康及大规模集成方面具有很大的潜力。

本发明提供了一种微流泵，包括至少一个微流子泵，所述微流子泵包括：

液体容纳腔，所述液体容纳腔的至少一个侧壁为压电陶瓷片，所述压电陶瓷片振动以使所述液体容纳腔处于收缩或膨胀状态；

液体流入通道，通过第一单向阀与所述液体容纳腔连通；

液体流出通道，通过第二单向阀与所述液体容纳腔连通；

当所述液体容纳腔处于膨胀状态时，所述第一单向阀打开，且第二单向阀关闭，所述液体从所述第一单向阀流入所述液体容纳腔；

当所述液体容纳腔处于收缩状态时，所述第一单向阀关闭，且所述第二单向阀打开，所述液体容纳腔内的液体从所述第二单向阀流出；或者，

当所述液体容纳腔处于膨胀状态时，所述第一单向阀关闭，且所述第二单向阀打开，所述液体容纳腔内的液体从所述第二单向阀流出入；

当所述液体容纳腔处于收缩状态时，所述第一单向阀打开，且所述第二单向阀关闭，所述液体从所述第一单向阀流入出所述液体容纳腔。

可选的，所述微流子泵包括注塑件结构，所述压电陶瓷片与所述注塑件结构之间形成液体容纳腔，所述注塑件结构包括通道层和缓冲腔层，所述通道层设置有液体流入通道和液体流出通道；

所述缓冲腔层包括入口缓冲腔和出口缓冲腔，所述入口缓冲腔与所述液体流入通道之间设置有第一开口，所述入口缓冲腔与所述液体容纳腔之间设置有第二开口；所述出口缓冲腔与所述液体容纳腔之间设置有第三开口，所述出口缓冲腔与所述液体流出通道之间设置有第四开口。

可选的，包括两个第一微流子泵，所述第一微流子泵当所述液体容纳腔处于膨胀状态时，所述第一单向阀打开，且第二单向阀关闭，所述液体从所述第一单向阀流入所述液体容纳腔；

当所述液体容纳腔处于收缩状态时，所述第一单向阀关闭，且所述第二单向阀打开，所述液体容纳腔内的液体从所述第二单向阀流出；

所述两个第一微流子泵复用同一个所述液体流入通道和/或所述两个第一微流子泵复用同一个所述液体流出通道。

可选的，包括一个第一微流子泵和一个第二微流子泵；

所述第一微流子泵当所述液体容纳腔处于膨胀状态时，所述第一单向阀打开，且第二单向阀关闭，所述液体从所述第一单向阀流入所述液体容纳腔；

当所述液体容纳腔处于收缩状态时，所述第一单向阀关闭，且所述第二单向阀打开，所述液体容纳腔内的液体从所述第二单向阀流出；

所述第二微流子泵当所述液体容纳腔处于膨胀状态时，所述第一单向阀关闭，且所述第二单向阀打开，所述液体从所述第二单向阀流入所述液体容纳腔；

当所述液体容纳腔处于收缩状态时，所述第一单向阀打开，且第二单向阀关闭，所述液体容纳腔内的液体从所述第一单向阀流出；

所述第一微流子泵和所述第二微流子泵复用同一个所述通道层和/或所述第一微流子泵和所述第二微流子泵复用同一个所述通道层。

可选的，所述第一微流子泵的所述第一单向阀与所述第一开口相连，所述第二单向阀与所述第三开口相连。

可选的，所述第二微流子泵的所述第一单向阀与所述第二开口相连，所述第二单向阀与所述第四出口相连。

可选的，所述第一开口的横截面积小于所述液体流入通道的横截面积；

所述第四开口的横截面积分别小于所述液体流出通道的横截面积。

可选的，还包括驱动电路，所述驱动电路与所述压电陶瓷片相连，用于对所述压电陶瓷片施加电压。

可选的，还包括密封层，所述密封层覆盖所述压电陶瓷片。

可选的，所述第一开口为两个，所述第四开口为两个。

本实施例的技术方案，通过压电陶瓷片在电压的驱动下，产生形变来控制液体容纳腔的收缩或者膨胀状态，以使液体从液体流入通道经过液体容纳腔，从液体流出通道流出。通过调节电压大小和频率可调节液体容纳腔的压力与外界大气压的大小关系，从而控制液体流量从液体流入通道流入，从液体流出通道流出并且控制液体的流速，而且由于压电陶瓷片灵敏度很高，可以做成尺寸小且薄的片，以做成小型化微流泵，在医药健康及大规模集成方面具有很大的潜力。

附图说明

图1a为本发明实施例提供的一种微流泵的结构示意图；

图1b为本发明实施例提供的又一种微流泵的结构示意图；

图1c为本发明实施例提供的又一种微流泵的结构示意图；

图1d为本发明实施例提供的又一种微流泵的结构示意图；

图2a为本发明实施例提供的又一种微流泵的结构示意图；

图2b为本发明实施例提供的又一种微流泵的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种微流泵的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的又一种微流泵的结构示意图；

图5为图2a的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1a为本发明实施例提供的一种微流泵的结构示意图，如图1a所示，本实施例中的微流泵包括至少一个微流子泵，微流子泵包括：液体容纳腔1，液体容纳腔1的至少一个侧壁为压电陶瓷片2，压电陶瓷片2振动以使液体容纳腔1处于收缩或膨胀状态；液体流入通道3，通过第一单向阀4与液体容纳腔1连通；液体流出通道5，通过第二单向阀6与液体容纳腔1连通；

参见图1a，当液体容纳腔1处于膨胀状态时(液体容纳腔内的气压低于外界大气压)，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体从第一单向阀4流入液体容纳腔1；参见图1b，当液体容纳腔1处于收缩状态时(液体容纳腔内的气压低于外界大气压)，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体容纳腔内1的液体从第二单向阀6流出；

或者，参见图1c，当液体容纳腔1处于收缩状态时(液体容纳腔内的气压高于外界大气压)，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体容纳腔1内的液体从第一单向阀4流出；参见图1d，当液体容纳腔1处于膨胀状态时(液体容纳腔内的气压低于外界大气压)，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体从第二单向阀6流入液体容纳腔1。

具体的，当电压作用于压电陶瓷时，压电陶瓷片会上下振动，当压电陶瓷片向液体容纳腔以外的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个低压，液体容纳腔1内的压力小于外界大气压，参见图1a，液体容纳腔1处于膨胀状态，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体从第一单向阀4流入液体容纳腔1。当压电陶瓷片在电压的驱动下，向液体容纳腔以内的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个高压，液体容纳腔1内的压力大于外界大气压。参见图1b，以使液体容纳腔1处于收缩状态，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体容纳腔内1的液体从第二单向阀6流出。

或者，参见图1c，当压电陶瓷片在电压的驱动下，当压电陶瓷片向液体容纳腔以内的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个高压，液体容纳腔1内的压力大于外界大气压，当液体容纳腔1处于收缩状态时，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体容纳腔1内的液体从第一单向阀4流出。当压电陶瓷片向液体容纳腔以外的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个低压，液体容纳腔1内的压力小于外界大气压，当液体容纳腔1处于膨胀状态时，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体从第二单向阀6流入液体容纳腔1。

需要说明的是，液体容纳腔1的膨胀状态是液体容纳腔1内的压力小于外界大气压，液体容纳腔所处的状态。液体容纳腔1的收缩状态是指液体容纳腔1内的压力大于外界大气压，液体容纳腔所处的状态。

压电陶瓷片的灵敏度较高，可以做的很薄，因此可以减小微流泵的整体尺寸。

如若给压电陶瓷片2施加交流方波信号，即可重复以上过程，并且还可以通过调节信号电压的幅值和频率，来实现不同的流速。

需要说明的是，图1a和图1b示出的微流泵，通道3为液体流入通道，通道5为液体流出通道。图1c和图1d示出的微流泵通道5为液体的流入通道，3为液体流出通道。

本实施例的技术方案，通过压电陶瓷片在电压的驱动下，产生形变来控制液体容纳腔的收缩或者膨胀状态，以使液体从液体流入通道经过液体容纳腔，从液体流出通道流出。通过调节电压大小和频率可调节液体容纳腔的压力与外界大气压的大小关系，从而控制液体流量从液体流入通道流入，从液体流出通道流出并且控制液体的流速，而且由于压电陶瓷片灵敏度很高，可以做成尺寸小且薄的片，以做成小型化微流泵，在医药健康及大规模集成方面具有很大的潜力。

可选的，参见图2a和图2b，微流子泵包括注塑件结构，压电陶瓷片2与注塑件结构之间形成液体容纳腔1，注塑件结构包括通道层和缓冲腔层，通道层设置有液体流入通道3和液体流出通道5；

缓冲腔层包括入口缓冲腔7和出口缓冲腔8，入口缓冲腔7与液体流入通道3之间设置有第一开口9，入口缓冲腔7与液体容纳腔1之间设置有第二开口10；出口缓冲腔8与液体容纳腔1之间设置有第三开口11，出口缓冲腔8与液体流出通道5之间设置有第四开口12。

需要说明的是，图2a和图2b示出的子微流泵图1a、图1b、图1c和图1d示出的子微流泵不同的地方在于，图2a和图2b中增设了缓冲腔层，即图2a和图2b中的入口缓冲腔7和出口缓冲腔8。设置缓冲腔层好处在于：暂存从第一单向阀4流入的液体，这样可以保证液体容纳腔1中的液体来源充足，通过控制第二单向阀6的张开程度便可以控制液体从液体流出通道5，以控制液体流量流速。需要说明的是，图2a示出的微流泵，通道3为液体流入通道，通道5为液体流出通道。图2b示出的微流泵通道5为液体的流入通道，通道3为液体流出通道。在本实施例中，将图2a示出的子微流泵称为第一子微流泵，将图2b示出的子微流泵称之为第二子微流泵。

图2a示出的子微流泵和图1a与图1b，液体进出的过程相似。参见图2a，当液体容纳腔1处于膨胀状态时(液体容纳腔内的气压低于外界大气压)，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体经过液体输入通道3，从第一开口9、第二开口10流入液体容纳腔1；当液体容纳腔1处于收缩状态时(液体容纳腔内的气压低于外界大气压)，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体容纳腔内1的液体经过第三开口11、从第四开口12，从液体流出管道5流出。

图2b示出的子微流泵与图1c和图1d液体进出的过程相似。当液体容纳腔1处于收缩状态时(液体容纳腔内的气压高于外界大气压)，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体从液体容纳腔1经过第二开口以及第一开口，从通道3流出；参见图2b，当液体容纳腔1处于膨胀状态时(液体容纳腔内的气压低于外界大气压)，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体容纳腔1内的液体经过液体流出通道5，经过第三开口以及第四开口，流入液体容纳腔1。

可选的，参见图3，图3示出的微流泵包括两个第一微流子泵，称之为微流泵2a，可选的，第一个第一微流子泵的第一单向阀4与第一开口9相连，第二单向阀6与第三开口11相连。当两个压电陶瓷片2被施加电压信号，压电陶瓷片会上下振动，当压电陶瓷片向液体容纳腔以外的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个低压，液体容纳腔1内的压力小于外界大气压，第一微流子泵当液体容纳腔1处于膨胀状态时，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体从液体流入通道3，经过第一开口9和第二开口10流入液体容纳腔1；当压电陶瓷片2向液体容纳腔以内的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个高压，液体容纳腔1内的压力大于外界大气压，当液体容纳腔1处于收缩状态时，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体容纳腔内1的液体从第三开口11和第四开口12，继而从液体流出通道5流出；两个第一微流子泵复用同一个液体流入通3道和/或两个第一微流子泵复用同一个液体流出通道5。

第二个第一微流子泵的第一单向阀15与第一开口19相连，第二单向阀16与第三开口21相连，还包括入口缓冲腔17和出口缓冲腔18。当压电陶瓷片14被施加电压信号，压电陶瓷片会上下振动，当压电陶瓷片向液体容纳腔以外的方向振动时，液体容纳腔13内形成一个低压，液体容纳腔13内的压力小于外界大气压，第一微流子泵当液体容纳腔13处于膨胀状态时，第一单向阀15打开，且第二单向阀16关闭，液体从液体流入通道3，流经第一开口19和第二开口20，流入液体容纳腔13；当压电陶瓷片14被施加电压信号向液体容纳腔以内的方向振动时，液体容纳腔13内形成一个高压，液体容纳腔13内的压力大于外界大气压，当液体容纳腔13处于收缩状态时，第一单向阀15关闭，且第二单向阀16打开，液体容纳腔内13的液体从第三开口21和第四开口22，继而从液体流出通道5流出。

图3示出的微流泵2a，在两个压电陶瓷片2和14同时施加相同电压、幅值和频率时，相比图2a和图2b示出的微流泵，可以提高一倍的液体流量。需要说明的是，当图3示出的微流泵2a中，两个第一子微流泵的两个压电陶瓷片2和14分别被施加相反的电压(幅值相反，频率相同)，可以实现两个泵中一个泵在输入液体的同时另一个泵在输出液体，反之亦然，因此可以实现液体从液体流入通道3至液体流出通道5的连续输出。

可选的，参见图4，图4示出的微流泵，称之为微流泵ab，包括一个第一微流子泵和一个第二微流子泵；第一微流子泵的第一单向阀4与第一开口9相连，第二单向阀6与第三开口11相连。当第一微流子泵的压电陶瓷片2被施加电压信号，当压电陶瓷片向液体容纳腔以外的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个低压，液体容纳腔1内的压力小于外界大气压，第一微流子泵中的液体容纳腔1处于膨胀状态时，第一单向阀4打开，且第二单向阀6关闭，液体从液体流入通道3经过第一开口9和第二开口10流入液体容纳腔1；当压电陶瓷片向液体容纳腔以内的方向振动时，液体容纳腔1内形成一个高压，液体容纳腔1内的压力大于外界大气压，当液体容纳腔处于收缩状态时，第一单向阀4关闭，且第二单向阀6打开，液体容纳腔1内的液体从第三开口11和第四开口12，从液体流出通道5流出。

第二微流子泵的第一单向阀15与第二开口20相连，第二单向阀16与第四出口22相连，还包括入口缓冲腔17和出口缓冲腔18。当第二微流子泵的压电陶瓷片14被施加电压信号，当压电陶瓷片14向液体容纳腔以内的方向振动时，液体容纳腔13内形成一个高压，液体容纳腔14内的压力大于外界大气压，当液体容纳腔13处于收缩状态时，第一单向阀15打开，且第二单向阀16关闭，液体从液体容纳腔13经过第一开口19和第二开口20，通过通道3流出；当第二微流子泵的压电陶瓷片14被施加电压信号，当压电陶瓷片向液体容纳腔以外的方向振动时，液体容纳腔13内形成一个低压，液体容纳腔13内的压力小于外界大气压，第二微流子泵中的液体容纳腔13处于膨胀状态时，第一单向阀15关闭，且第二单向阀16打开，液体从5流入，经过第三开口21和第四开口22流入液体容纳腔13内。图4示出的微流泵，相比图3示出的微流泵，可以实现通道3为液体输入通道的同时也可以作为液体输出通道，通道5作为液体输出通道的同时，也可以作为液体输入通道，即实现了双向输入输出。

第一微流子泵和第二微流子泵复用同一个通道层和/或第一微流子泵和第二微流子泵复用同一个通道层。

可选的，以图2a为例，图5为图2a的侧视图，参见图5，第一开口9的横截面积小于所述液体流入通道1的横截面积；所述第四开口12的横截面积分别小于液体流出通道5的横截面积。可选的，所述第一开口9为两个，所述第四开口12为两个。当第一单向阀4打开，第二单向阀关闭时，液体经过横截面积比较大的液体流入通道后，再经过横截面积较小的第一开口9，相比1个第一开口9的方案，可以增大进入到液体容纳腔1的流量。相应的，当第一单向阀4关闭，第二单向阀打开时，液体流经2个第四开口，从液体流出通道流出，相比1个第四开口的方案，可以增大，液体流出的流量。本领域相关技术人员可以根据实际需求，具体设定第一开口9和第四开口12的个数、横截面积以及位置关系，本发明实施例对于具体数目不作限定。

需要说明的是，本实施例中，还可以通过控制第一单向阀4和第二单向阀6的开关幅度，来控制液体的进出流量。实际上，第一单向阀4和第二单向阀6的开关幅度是由施加在压电陶瓷片上的电压决定的，施加在压电陶瓷片上的电压越大，液体容纳腔内和外界大气压之间的压差越大，第一单向阀4和第二单向阀6的开关幅度就越大，因此液体的进出流量也就越大。

可选的，还包括驱动电路，所述驱动电路与所述压电陶瓷片相连，用于对所述压电陶瓷片施加电压。驱动电路提供的电压信号为交变信号。

可选的，本实施中的微流泵还包括密封层，密封层覆盖压电陶瓷片，密封层将压电陶瓷片密封起来，避免压电陶瓷片长期暴露于潮湿的空气中而发生短路，器件损坏等。

需要说明的是，本实施例附图中的3和5代表的是液体的流经的通道，在图1a和图1b中，通道3作为液体流入通道，通道5作为液体流出通道。在图1和图1d中，导通3作为液体流出通道，通道5作为液体流入通道。

图2a中，通道3作为液体流入通道，通道5作为液体流出通道。

图2b中，导通3作为液体流出通道，通道5作为液体流入通道。

图3的第一微流子泵和第二微流子泵，通道3作为液体流入通道，通道5作为液体流出通道。

图4的第一微流子泵，通道3作为液体流入通道，通道5作为液体流出通道。第二微流子泵，导通3作为液体流出通道，通道5作为液体流入通道。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。