微泵根据其有无可动阀片分为有阀微泵和无阀微泵。典型的无阀微泵有收缩一扩张型微泵,以及基于流体性质的非机械式微泵。有阀微泵的优点是原理简单,制造工艺成熟,易于控制,反向截止性能较好。但缺点也很明显:由于阀片的存在,微泵加工工艺要求高,结构复杂,不利于集成以及微型化;阀片易疲劳,并且回流现象不可避免,微泵效率低;在药物输送、血液运输等领域应用中,阀门的存在会造成堵塞,且容易损伤细胞。相比于有阀微泵,无阀微泵有以下优点:结构简单,易于加工和制备,可以制成平面结构,或者直接和微流控芯片一体化加工,便于微泵的微型化、集成化,无阀微泵利用微流体的特性,可以连续输送流体,能精确检 测和控制流量,因此无阀微泵成为21世纪微 流体系统微型化、集成化、控制精准化程度 进一步提高的突破口,具有广阔的应用前景。 无阀微泵的工作原理是基于 Torsten Gerlach 提出的微扩散理论。无阀微泵是利用流路差异引起的压力损失的不对称性来实 现流体泵送的。无阀微泵的主要组成部件包括带有驱动膜的腔体和两个锥形管结构,其工作原理如图1.3-4所示。当泵膜向上运动时腔体扩大,微泵进入“吸取模式”[图 1.3-4(a)]时,入口处的锥形管充当扩散 口,而出口处的锥形管充当喷口,其结果是入口(扩散口)的流进量大于出口(喷口)的流进量;当泵膜向下移动时,腔体收缩,微泵进入“压缩模式”[图1.3-4 (b)],出口处的锥形管充当扩散口,而入口处的锥形管充当喷口,结果是出口(扩散口)的流出量大于入口(喷口)的流出量。经过一个工作周期,就会有一定的净流量从出口流出。
|