基于电渗驱动的聚二甲基硅氧烷薄膜微泵

吉林大学学报(工学版) ›› 2012, Vol. 42 ›› Issue (01): 98-102.

基于电渗驱动的聚二甲基硅氧烷薄膜微泵

魏巍^1,2, 郭书祥²

1. 天津理工大学自动化学院,天津 300384;
2. 香川大学工学部,日本高松 761-0396

收稿日期:2010-04-19 出版日期:2012-01-01 发布日期:2012-01-01
通讯作者: 郭书祥(1963-),男,教授,博士生导师.研究方向:仿生机器人,医疗器械. E-mail:guoshuxiang@163.com E-mail:guoshuxiang@163.com
作者简介:魏巍(1981-),男,博士,讲师.研究方向:微流控系统.E-mail:weiwei_zhaohui@163.com
基金资助:
"863"国家高技术研究发展计划项目(2006AA04Z248).

Micropump with electroosmotic actuators and PDMS diaphragm

WEI Wei^1,2, GUO Shu-xiang²

1. College of Automation, Tianjin University of Technology, Tianjin 300384, China;
2. Faculty of Engineering, Kagawa University, Takamatsu 761-0396, Japan

Received:2010-04-19 Online:2012-01-01 Published:2012-01-01

摘要/Abstract

摘要：

设计了一种电渗驱动聚二甲基硅氧烷(polydimethyl siloxane,PDMS)薄膜式微泵,建立了该泵在理想情况下的数学模型。在实验室中设计并制作了样机,并在输入电压30 V、输入频率1.4 Hz时,得到最大的输出流量为133 μL/min(选用纯净水为测试液体)。为得到高性能的输出,通过实验找到一个占空比为30%的控制信号。通过一系列系统实验进一步验证:电渗驱动PDMS薄膜式微泵性能稳定、输出流量易于精确控制、不受输送药剂特性限制,适用于生化分析领域。

关键词: 机械设计, 电渗驱动, 聚二甲基硅氧烷薄膜微泵, 药剂输送系统, 生化分析系统

Abstract:

A novel polydimethyl siloxane(PDMS) diaphram micropump was developed. A mathematical model was built for the micropump under the ideal condition. A prototype of the pump was designed and manufactured in the laboratory. It was found by experiment that a superior pumping performance was achieved at electroosmotic(EO) actuator voltage duty ratio of 30%. The maximum output of prototype is 133 μL/min(using pure water as working liquid)under an input voltage of 30 V and an exciting frequency of 1.4 Hz. A series of experiments demonstrated that the electroosmotically actuated PDMS diaphram micropump is characterized by good working stability, easy to control its flow output and independent of property of the delivered drug, being suitable for the biochemical analysis system.

Key words: mechanical design, electroosmotic actuator, PDMS diaphragm micropump, drug delivery system, biochemical analysis system

中图分类号:

TH137.33

魏巍, 郭书祥. 基于电渗驱动的聚二甲基硅氧烷薄膜微泵[J]. 吉林大学学报(工学版), 2012, 42(01): 98-102.

WEI Wei, GUO Shu-xiang. Micropump with electroosmotic actuators and PDMS diaphragm[J]. 吉林大学学报(工学版), 2012, 42(01): 98-102.

参考文献

[1] Nisar A, Afzulpurkar Nitin, Mahaisavariya Banchong. MEMS-based micropumps in drug delivery and biomedical applications
[J].Sensors and Actuators B, 2008,130:917-942.

[2] Shawgo R S, Richds Grayson A C, Yawen L, et al. BioMEMS for drug delivery
[J].Curr Opin Solid-State Mater, 2002(6):329-334.

[3] Laser D J, Santiago J G. A review of micropumps
[J]. Journal of Micromechanics and Micro Engineering, 2004,14:35-64.

[4] Van Lintel H T G, Van De Pol F C M, Bouwstra S. A piezoelectric micropump based on micromachining of silicon
[J]. Sensor and Actuators, 1988,15(2):153-167.

[5] Zeng Shu-lin, Santiago Juan G. Fabrication and characterization of electroosmotic micropumps
[J]. Sensor and Actuators B, 2001,123:107-114.

[6] 刘鸿文.板壳理论
[M].杭州:浙江大学出版社,1987:59-87.

[7] 陈令新,关亚风. 单级高压微流量电渗泵的研究
[J].分析化学,2003, 31(7):886-889. Chen Ling-xin, Guan Ya-feng. Study on one-stage microfluidic electroosmotic pump with high pressure
[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry,2003, 31(7):886-889.

[8] Sun Xue-song, Guo Shu-xiang, Ye Xiu-fen. The development of a new type of the compound peristaltic micropump//Proceedings of the 2008 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, Bangkok, Thailand, 2009: 698-702.

[9] Guo Shu-xiang, Tanaka H, Kuroda Y. A novel type of micropump for microflow application//The 24th Annual Conference of the Robotics Society of Japan, Tokyo,2006.

[10] Guo Shu-xiang, Wang J, Pan Q. Solenoid actuator-based novel type of micropump//Proceedings of the 2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics, China,2006:1281-1286.

相关文章 15

[1]	毕秋实,王国强,黄婷婷,毛瑞,鲁艳鹏. 基于DEM-FEM耦合的双齿辊破碎机辊齿强度分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1770-1776.
[2]	朱伟,王传伟,顾开荣,沈惠平,许可,汪源. 一种新型张拉整体并联机构刚度及动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(6): 1777-1786.
[3]	刘建芳, 王记波, 刘国君, 李新波, 梁实海, 杨志刚. 基于PMMA内嵌三维流道的压电驱动微混合器[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1500-1507.
[4]	毛宇泽, 王黎钦. 鼠笼支撑一体化结构对薄壁球轴承承载性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(5): 1508-1514.
[5]	王涛, 伞晓刚, 高世杰, 王惠先, 王晶, 倪迎雪. 光电跟踪转台垂直轴系动态特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1099-1105.
[6]	贺继林, 陈毅龙, 吴钪, 赵喻明, 汪志杰, 陈志伟. 起重机卷扬系统能量流动分析及势能回收系统实验[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1106-1113.
[7]	谢传流, 汤方平, 孙丹丹, 张文鹏, 夏烨, 段小汇. 立式混流泵装置压力脉动的模型试验分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1114-1123.
[8]	孙秀荣, 董世民, 王宏博, 李伟成, 孙亮. 整体抽油杆柱在油管内空间屈曲的多段式仿真模型对比[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1124-1132.
[9]	吉野辰萌, 樊璐璐, 闫磊, 徐涛, 林烨, 郭桂凯. 基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1133-1139.
[10]	刘坤, 刘勇, 闫建超, 吉硕, 孙震源, 徐洪伟. 基于体外传感检测的人体站起动力学分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(4): 1140-1146.
[11]	刘志峰, 赵代红, 王语莫, 浑连明, 赵永胜, 董湘敏. 重载静压转台承载力与油垫温度场分布的关系[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 773-780.
[12]	曹婧华, 孔繁森, 冉彦中, 宋蕊辰. 基于模糊自适应PID控制的空压机背压控制器设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 781-786.
[13]	李锐, 张路阳, 刘琳, 武粤元, 陈世嵬. 基于相似理论的三跨桥梁磁流变隔振[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(3): 787-795.
[14]	陈忠敏, 侯力, 段阳, 张祺, 杨忠学, 蒋易强. 新型摆线针轮行星减速器传动系统的振动特性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 174-185.
[15]	刘念, 徐涛, 徐天爽, 胡贤磊, 刘维海. 基于差厚技术的汽车仪表板管梁轻量化设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2018, 48(1): 199-204.

Metrics

Viewed

Full text

Abstract

Cited

Shared

Discussed