一种交流mhd驱动泵的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种交流MHD驱动泵，该驱动采用两层结构，第一层为盖板，开有流体注入口和电极引点出口孔；第二层为基底，刻有微型流道，侧面有两个螺线圈引线孔，且在流道其中一边的两侧壁镀有电极，底部嵌入螺线圈。通过盖板上的流体注入口向流道注入工作流体。微型螺线圈通过交流电源控制产生交流磁场，调节电压可实现磁场大小的调节。封装后盖片上的两个电极出口孔延伸出来的电极引点与交流电源相接，由加载在电极上的电压来控制流道的交流电场。交流电场和交流磁场方向垂直，同频同相使得工作流体在整个周期内所受的洛伦兹力的方向不变。当交流电流的频率足够大，流体来不及电化学反应便迅速逆转，避免了产生气泡，且电极无损耗。
【专利说明】
_种交流M H D驱动泵
技术领域
[0001]本实用新型涉及微流体驱动技术领域，具体涉及一种交流MHD驱动栗。
【背景技术】
[0002]微流体芯片分析系统的出现不仅可以使样品与试剂消耗大大降低到微升甚至纳升级，而且使分析速度成倍地提高，可以方便的实现高通量样品分析处理；同时分析成本下降，极大地减少了对环境的污染，从而为分析测试技术普及到千家万户创造了条件。其可以用于各个分析领域，如生物医学、新药物的合成与筛选、以及食品和商品检验、环境监测等。微流体驱动与控制操作单元在微流体芯片系统中尤为重要，它起着传输流体和分配流体的作用，是实现微流体控制的前提和基础。所以设计一种适用于微流体芯片的非机械式驱动方式很有意义。非机械的微流控驱动是通过把其它能量形式(电、光、磁、热等)转化或施加到受控流体，使之具有运动动能，如介质上电润湿、热毛细管、电驱动、光驱动以及磁场驱动等。现有的非机械的微流控驱动方法包括介质上电润湿(EffOD)驱动、电泳电渗驱动法、光驱动和MHD驱动等。然而介质上电润湿驱动所需电压高，电泳电渗驱动结构复杂，所以光驱动和MHD驱动比较有发展前景。
[0003]目前有提出的MHD驱动方式，主要是以电解质作为工作流体，而且这种驱动方式是通过外加直流电场和静态磁场实现的，容易产生电化学反应和气泡，且磁场大小固定、不可调节。此外，这种方式只能在低电压下工作，适用范围有限，电极表面电化学过程产生的化学产物难以清除，电极寿命短。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中MHD驱动装置存在的上述问题，本实用新型提供一种微流控芯片中非机械式驱动的交流MHD驱动栗，将交流MHD驱动应用于微流控分析系统中，克服了直流电磁驱动的不足和缺陷，能够很好地解决驱动过程中工作流体电化学分解的问题。
[0005]本实用新型的技术方案如下:
[0006]—种交流MHD驱动栗，该驱动栗采用两层结构，第一层为盖板，盖板上设置有一个工作流体注入口和两个电极引点出口孔，电极引点出口孔对应基底上的两个对称电极引出点；第二层为基底，基底上刻有微型流道，侧面设置有两个螺线圈引线孔，且在流道其中一边的两侧壁镀有电极，电极引出点设置于电极上，底部嵌有一个微型螺线圈。
[0007]作为本实用新型的进一步改进，所述微型流道是长方形。
[0008]作为本实用新型的进一步改进，所述基底底部嵌入微型螺线圈，通过基底侧面两个螺线圈引线孔连接交流电源来产生交流磁场，通过调节交流电源改变磁场的大小。
[0009]作为本实用新型的进一步改进，所述电极引出点与交流电源连接后为流道内的工作流体提供电场，该与电极引出点连接的交流电源和所述与螺线圈引线孔连接的交流电源同频同相，通过改变电场的方向改变流体的流动方向。
[0010]本实用新型的有益效果如下:[0011 ]根据以上叙述可知，本实用新型具有如下特点:
[0012]本实用新型具有磁场大小可调节，避免工作流体在电磁场中电化学反应产生气泡，延缓电极寿命等优点。
[0013]1、微型流道其中一边的两侧壁镀有钛镀铂金电极材料，化学稳定性强，分别通过引点与交流电源相接，在流道中形成交流电场。
[0014]2、微型螺线圈嵌入在镀有电极一侧的流道正下方，与交流电源相接产生交流磁场，磁场方向正好与交流电场垂直，可通过改变电压来改变磁场大小O
[0015]3、两个交流电源同频同相，在一个周期内洛伦兹力的方向是不变的，且避免了电解反应产生气泡。
【附图说明】
[0016]图1是一种交流MHD驱动栗的结构示意图。
[0017]图2是交流MHD驱动栗的盖片的结构示意图。
[0018]图3是交流MHD驱动栗流道侧面剖面结构示意图。
[0019]图4是交流MHD驱动栗正面剖面结构示意图。
[0020]图中:1、盖板;2、基底;3、电极引点出口孔;4、工作流体注入口；5、螺线圈引线孔；
6、电极;7、电极引出点;8、微型流道;9、微型螺线圈。
【具体实施方式】
[0021]下面结合说明书附图对本实用新型作进一步的详细描述。
[0022 ]本实用新型一种交流MHD驱动栗的结构如图1所示，其正面剖面结构如图4所示。本实用新型一种交流MHD驱动栗采用两层结构，第一层为盖板I，盖板I上开有一个工作流体注入口 4和两个电极引点出口孔3，如图2所示;第二层为基底2，基底2上刻有微型流道8，侧面有两个螺线圈引线孔5，且在微型流道8其中一边的两侧壁镀有电极6，电极材料优选为钛镀铂金，底部嵌入微型螺线圈9。该基底2上的两个对称电极引出点7分别与盖板I上的两个电极引点出口孔3对准后相键合，在基底2的微型流道8的正下面方嵌入一个微型螺线圈9，且从基底2侧面两个螺线圈引线孔5引线出来。微型螺线圈9产生交流磁场通过交流电源控制，调节电压可实现磁场大小的调节。封装后盖板I上的两个电极引点出口孔3延伸出来的电极引出点7与交流电源相接，由加载在电极6上的电压来控制流道的交流电场。通过盖板I上的工作流体注入口 4向微型流道8注入工作流体。
[0023]上述微型流道8的截面形状如图1所示，为长方形微型流道。
[0024]交流MHD驱动栗流道侧面剖面结构如图3所示，交流电场和微型螺线圈产生的交流磁场方向互相垂直。
[0025 ]通过流体注入口 4向长方形的微型流道8注满工作流体，微型螺线圈9与交流电源相连，所产生的磁场大小和方向随时间作周期性变化。电极6通过与交流电源相连，在流道中产生交流电场。与电极6和微型螺线圈9分别相连的两个交流电源采用同频同相，两个交流电源同频同相是通过函数发生器和放大器控制。根据左手定则，工作流体受到的洛伦兹力方向在一个周期内是不变的，洛伦兹力大小随着交流振荡的幅度而变化，流程是一个脉冲。当工作流体中的阴阳离子在电场中定向运动时，受到和电场方向垂直的磁场作用，就会产生洛伦兹力，洛伦兹力克服工作流体阻力后就可以驱动工作流体连续流动。当工作流体通过频率足够大的交流电流，在电极附近来不及产生电化学反应正负极方向就已经改变，从而避免了气泡的产生和电极退化。且当交流频率足够大时，流程是可以看成有效持续。通过分别改变交流电压的大小，可以改变磁场和电场的大小。通过仅改变电场的方向，可以改变流体的流动的方向。
[0026]综上所述，本实用新型的交流MHD驱动栗包括开有一个工作流体注入口 4、两个电极引点出口孔3的盖板I，刻有微型流道8、侧面有两个螺线圈引线孔5、且在流道其中一边的两侧壁镀有电极6的基底2，微型螺线圈9等。该基底2上的两个对称电极引出点7分别与盖片上的两个电极出口孔3对准后相键合，在基底的流道正下面方嵌入一个微型螺线圈9，且从基底侧面两个螺线圈引线孔5引线出来。通过盖板I上的流体注入口 4向微型流道8注入工作流体。微型螺线圈9产生的交流磁场通过交流电源控制，调节电压可实现磁场大小的调节。封装后盖板I上的两个电极出口孔3延伸出来的电极引出点7与交流电源相接，由加载在电极6上的电压来控制微型流道8的交流电场。交流电场和一个交流磁场方向垂直，同频同相使得工作流体在整个周期内所受的洛伦兹力的方向不变；当交流电流的频率足够大，流体来不及电化学反应便迅速逆转，避免了产生气泡，且电极无损耗。
【主权项】
1.一种交流MHD驱动栗，其特征在于，该驱动栗采用两层结构，第一层为盖板(1)，盖板(I)上设置有一个工作流体注入口(4)和两个电极引点出口孔(3 )，电极引点出口孔(3)对应基底(2)上的两个对称电极引出点(7);第二层为基底(2)，基底(2)上刻有微型流道(8)，侧面设置有两个螺线圈引线孔(5)，且在流道(8)其中一边的两侧壁镀有电极(6)，电极引出点(7)设置于电极(6)上，底部嵌有一个微型螺线圈(9)。2.根据权利要求1所述的交流MHD驱动栗，其特征在于，所述微型流道(8)是长方形。3.根据权利要求1所述的交流MHD驱动栗，其特征在于，所述基底(2)底部嵌入微型螺线圈(9)，通过基底(2)侧面两个螺线圈引线孔(5)连接交流电源来产生交流磁场，通过调节交流电源改变磁场的大小。4.根据权利要求3所述的交流MHD驱动栗，其特征在于，所述电极引出点(7)与交流电源连接后为流道内的工作流体提供电场，该与电极引出点(7)连接的交流电源和所述与螺线圈引线孔(5)连接的交流电源同频同相，通过改变电场的方向改变流体的流动方向。
【文档编号】G01N27/26GK205538797SQ201620117556
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年2月5日
【发明人】万静, 左艳
【申请人】南京邮电大学