基于心脏泵血原理的机械式微泵

心脏作为动力源,其功能是驱动血液的单向流动,它具有结构简单、工作稳定可靠、异物处理能力强、无回流等优点。基于心脏泵血的原理,研制了一种新型的机械式微泵。该微泵由微型马达、硅胶软管、瓣膜阀及壳体组成,体积仅有0.6 cm^(3)。为了更深入地研究和测试微泵的性能,研制了基于高精度天平的流量测试系统和基于压力传感器的压强测试系统,并利用以上系统对微泵的体积流量、背压及待机状态下的反向截止压强进行了测试。实验结果表明:微泵的体积流量、背压与驱动电压呈正相关关系;在3 V直流电压驱动下,微泵的体积流量能够达到210μL/min,背压达到27.9 kPa,而功耗仅为180 mW;同时,在待机状态下微泵的反向截止压强可达55 111.7 Pa。该微泵在医疗仪器、生物医学、微流控、芯片冷却等领域具有广阔的应用前景。

基于微流控芯片的五腔室压电蠕动微泵的设计

微泵作为微系统领域的重要组成部分,因其具有操纵小体积液体的能力被广泛应用。蠕动微泵作为机械式微泵的一个子类,通常包含3个泵送流体的微腔室。三腔室微泵反向截止压强较小会导致液体回流的问题,这限制了分离式蠕动微泵的广泛应用。该文设计制作了一种由PDMS(聚二甲基硅氧烷)和载玻片组成的具有5个独立驱动单元的压电蠕动微泵,并对比分析了五腔室微泵和三腔室微泵在流体运输性能上的区别。实验结果表明,五腔室微泵相较于三腔室微泵的反向截止压强最高可提高2.4倍。在驱动电压120 V,频率100 Hz时反向截止压强可达12 kPa,流量可达15.85μL/min。该研究结果对多腔室压电蠕动微泵的发展具有一定的指导意义,有助于蠕动微泵芯片结构的设计及优化。