一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板制造技术

本发明专利技术涉及一种流体控制装置。目的是提供一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板，该面板应具有结构简单、易控制、体积小、便于携带的特点，以促进IPMC驱动器在微流控技术上的应用。技术方案是一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板，包括IPMC控制器；其特征在于：该面板包括开设有环形凸台3

【技术实现步骤摘要】
一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板


[0001]本专利技术涉及一种流体控制装置，尤其涉及一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板。

技术介绍

[0002]微流控(Microfluidics)技术是一种在微米尺度空间对流体/液体进行精确操控的技术，具有采样、反应、分离和检测等功能。微流控面板/芯片由于体积轻小、价格低、使用试剂量少、能耗低、响应快、易集成化、便携化以及生物相容性好等优点，可应用于生化分析、食品安全、环境监测、医学检测等领域。目前微流控技术推动了DNA芯片、芯片实验室(LOC)、即时检测(POCT)等设备的发展，特别在医疗领域对药物筛选、疾病的检测和诊断方面，对减少病人痛苦和减少医疗成本有着重要意义和应用价值。
[0003]通常，先进的微流控设备需要高效的动力元件/驱动器进行泵送，以实现对液体的精确控制及按需释放。目前，常见的微流泵由气动、液压、压电、电磁来控制驱动。但是这些微流控元件大多结构复杂且难以实现精准控制，同时制作成本高。因此，寻找开发可替代传统动力元件的微流控泵装置很有必要。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板，该面板应具有结构简单、易控制、体积小、便于携带的特点，以促进IPMC驱动器在微流控技术上的应用。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案是：
[0006]一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板，包括IPMC控制器；其特征在于：该面板包括开设有环形凸台3
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5的基板、覆盖在环形凸台上的IPMC驱动器薄膜、覆盖在IPMC驱动器薄膜上且将其与环形凸台一起连接固定的盖板、分别开设在基板中且与环形凸台内的空腔连通的进液通道和出液通道以及分别安装在进液通道与出液通道的单向阀或止回阀；所述IPMC驱动器通过铜箔电连接所述的IPMC控制器。
[0007]所述空腔内开设有连通进液通道的进液口以及连通出液通道的出液口；所述单向阀分别安装在进液口以及出液口处。
[0008]所述空腔的底面低于基板的上表面，以使所述的进液口与出液口分别位于空腔的内圆周面壁部。
[0009]所述环形凸台往上突出于基板的上表面，以使环形凸台内的空腔容纳足够量的液体。
[0010]环形凸台与盖板均为结构类同且两侧具有翼板的环形结构，所述翼板作为螺钉连接部位以利于对IPMC驱动器的固定。
[0011]单向阀由阀体和阀片铰接形成；阀体与基板一体形成，阀片通过水平销轴铰接在阀体上以通过自身重力和压力差实现自动闭合。
[0012]本专利技术的有益效果是：在微流控面板中，利用IPMC驱动器薄膜制作微流控泵以实
现对液体的自动化精确操控。通过调节外部电信号(调节输入电压/输入频率)控制IPMC变形程度进而控制液体流量和流速。当增大输入电压时，IPMC驱动器薄膜的弯曲/鼓动程度加大，液体流动量增大；当提高输入频率时，IPMC驱动器变形/鼓动速度加快，固定时间内液体向外流速变快。本专利技术通过对IPMC调压调频可实现对液体的精确控制及按需释放，液体的流动情况会随IPMC鼓动情况而实时变化。本专利技术的设备结构简单，便于操控，体积小且易携带。另外，IPMC驱动电压低(小于3V)，节能，安全，且响应速度快是作为微流控泵的有效动力元件，在微流控面板的发展方面具有广阔的应用前景。
附图说明
[0013]图1是本专利技术实施例的立体结构示意图。
[0014]图2是本专利技术实施例的爆炸示意图。
[0015]图3是本专利技术实施例中基板的立体结构示意图。
[0016]图4是本专利技术实施例中单向阀的立体结构示意图。
[0017]图5是本专利技术实施例中盖板的立体结构示意图。
[0018]图6是本专利技术的工作原理示意图。
[0019]图中标号：1
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1、盖板；1
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2、IPMC驱动器薄膜；1
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3、基板；1
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4、螺钉；1
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5、铜箔；3
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1、空腔；3
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2、进液口；3
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3、出液口；3
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4、出液通道；3
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5、环形凸台；3
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6、螺孔；3
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7、出液通道的外接口；4
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1、阀体；4
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2、阀片。
具体实施方式
[0020]下面结合附图所示的实施例对本专利技术进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此限制本专利技术的保护范围。
[0021]本专利技术的思路是：离子型电活性聚合物(IEAP)因其柔软、轻质、易变形、易小型化等优点，可作为有效的动力元件(微流泵)应用于微流控面板。其中，离子聚合物金属复合材料(Ionic Polymer Metal Composite,IPMC)是一种典型的IEAP柔性驱动器。IPMC是具有三层类似电容器结构的柔性驱动器即包含中间离子交换聚合物层(通常是Nafion)和两外侧金属电极层。中间Nafion聚合物中的磺酸盐基团具有亲水性，可吸引离子聚合物中的水分子。在外加电场下，水合阳离子穿过Nafion内部的离子纳米通道移向阴极，导致驱动器阴极侧膨胀进而发生弯曲变形。IPMC柔性驱动器的开发更新了传统刚性机械由电机驱动与机械传动结合的驱动方式，为实现柔性化、微型化、集成化的智能装置带来希望。另外，IPMC因其驱动电压低，响应速度快、体积小、质量轻、变形大。同时，IPMC兼具柔性好、无噪声、环保、生物相容性好等特点，在微流控技术方面作为微流泵/阀等方面具有巨大应用潜力。
[0022]根据以上思路，形成了本专利技术的技术方案。
[0023]图1是本专利技术所述的基于IPMC驱动器的微流控面板，包括盖板1
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1、IPMC驱动器薄膜1
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2、基板1
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3。所述基板、IPMC驱动器和盖板由下至上依次放置，并通过螺钉1
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4连接盖板和基板。制作该微流控面板时，所述基板与盖板均可用3D打印获得。
[0024]图2是本专利技术的整体结构爆炸示意图。微流泵面板由下而上依次按基板、铜箔1
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5、IPMC驱动器薄膜、铜箔、盖板的顺序组装形成；IPMC驱动器薄膜与基板的空腔组合形成泵腔，泵腔连通进出液通道。为了方便IPMC驱动器薄膜通电，在IPMC上下表面覆盖一层铜箔，
铜箔通过导线与所述的IPMC控制器电连接。IPMC控制器为现有技术，包含控制开关、信号发生器、单片机及稳压模块。
[0025]图3是本专利技术的基板结构示意图；基板上制作有两侧具有翼板的环形凸台3
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5，环形凸台内形成一空腔3
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1；环形凸台还往上突出于基板的上表面，以使所形成的空腔可容纳足够量的液体；环形凸台3
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5用于支撑IPMC驱动器，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于IPMC驱动器的微流控泵面板，包括IPMC控制器；其特征在于：该面板包括开设有环形凸台(3
‑
5)的基板(1
‑
3)、覆盖在环形凸台上的IPMC驱动器薄膜(1
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2)、覆盖在IPMC驱动器薄膜上且将其与环形凸台一起连接固定的盖板(1
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1)、分别开设在基板中且与环形凸台内的空腔(3
‑
1)连通的至少一个进液通道和至少一个出液通道(3
‑
4)以及分别安装在进液通道与出液通道的单向阀或止回阀；所述IPMC驱动器通过铜箔(1
‑
5)电连接所述的IPMC控制器。2.根据权利要求1所述的基于IPMC驱动器的微流控泵面板，其特征在于：所述空腔内开设有连通进液通道的进液口(3
‑
2)以及连通出液通道的出液口(3
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉娇，夏鸿镒，吴玉艳，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：