專利名稱：氣泡式微泵與應(yīng)用其的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣泡式微泵，尤其涉及一種低耗能的氣泡式微泵與應(yīng)用其的雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置、；微粒分類裝置、流體混合裝置、 環(huán)形流體混合裝置與復(fù)合型流體混合裝置。
背景技術(shù)：
目前微機(jī)電領(lǐng)域中，微泵可以區(qū)分為兩大類第一類泵是屬于 才幾才成4,動(dòng)的方式，包4舌氣泡式泵(bubble pump )、薄月莫泵(membrane pump)、擴(kuò)散泵(diffuserpump)等，這些泵驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)流體的原理不 外乎是利用其本身的4幾械組件來達(dá)到推動(dòng)流體的目的。前述的泵共 有的特點(diǎn)是都具有葉片的構(gòu)造，且其本身的組件必須能夠動(dòng)作。由 于孩i流系統(tǒng)中，若是架構(gòu)復(fù)雜的枳4戒組件，這些相關(guān)的枳4戒組4牛必 須能夠達(dá)到尺寸非常微細(xì)的要求，在技術(shù)上具有非常多的限制。另 一類泵則是利用感應(yīng)電場(chǎng)來驅(qū)動(dòng)液體，包括電滲泵 (electro-osmotic pump )、 電5K泵(electrophoretic pump )與電5顯泵 (electro-wetting pump)等。此類泵的特色是以固定的電極構(gòu)造， 于施加電壓后產(chǎn)生電場(chǎng)來推動(dòng)流體。但是，此類型的泵需要以復(fù)雜 的電信號(hào)控制，并在微流系統(tǒng)中裝設(shè)傳感器等裝置以檢測(cè)流體的特 性，其也具有非常多與制造技術(shù)相關(guān)的限制。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及一種氣泡式纟效泵與應(yīng)用其的雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置、樣吏 粒分類裝置、流體混合裝置、環(huán)形流體混合裝置與復(fù)合型流體混合 裝置。利用于具有表面粗糙度設(shè)計(jì)的部件配合氣泡的生滅步驟，使 液體回填的速度因表面粗糙度的差異而有所不同，進(jìn)而推動(dòng)液體流動(dòng)。本發(fā)明提供一種氣泡式微泵，此裝置包括第一部件、第二部件 與氣泡產(chǎn)生單元。第一部件具有流道，流道上具有至少一第區(qū)域與 第二區(qū)i或。第二部件-沒置于第一部件上，且第二部4牛的表面對(duì)應(yīng)于 第一區(qū)域?yàn)榫哂械谝淮植谝蜃拥拇植诒砻妫鴮?duì)應(yīng)于第二區(qū)域?yàn)榫?有第二粗糙因子的粗糙表面，其中，第一粗糙因子大于第二粗糙因 子。氣泡產(chǎn)生單元設(shè)置于第一部件上，其可在第一部件與第二部件 之間填滿液體時(shí)，在第一區(qū)域與第二區(qū)域產(chǎn)生氣泡。當(dāng)氣泡產(chǎn)生單 元產(chǎn)生的氣泡開始散失時(shí)，由于第一粗糙因子與第二粗糙因子的差 異，使第一區(qū)域的液體回填速度大于第二區(qū)域的液體回填速度，由 此以帶動(dòng)液體流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的氣泡式微泵，其中第 一粗糙因子和第二粗糙因子 中的至少 一個(gè)為沿液體流動(dòng)方向上逐次遞增或逐次遞減。才艮據(jù)本發(fā)明的氣泡式^f鼓泵，其中第二部件對(duì)應(yīng)于第 一 區(qū)域和第 二區(qū)域中的至少 一個(gè)的粗糙表面由多個(gè)柱狀元件所形成。柱狀元件 在流道上不同區(qū)域內(nèi)的截面積實(shí)質(zhì)上不相同。柱狀元件各由 一可調(diào) 式的薄膜所形成，其中通過調(diào)控薄膜的變形量以改變薄膜的弧度。 第二部件的表面上具有凹槽，柱狀元件i殳置在凹槽內(nèi)。第一部件與 第二部件在凹槽處構(gòu)成至少一排氣孔，用以使氣泡產(chǎn)生單元產(chǎn)生的氣體排出。才艮據(jù)本發(fā)明的氣泡式孩i泵，其中第二部件還包括流體入口與流 體出口，分別對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域與第二區(qū)域的兩側(cè)。沖艮據(jù)本發(fā)明的氣泡式孩t泵，其中氣泡產(chǎn)生單元包括至少 一 電極組，設(shè)置于第一部件上，該電極組包括第一電極，對(duì)應(yīng)第一區(qū)域 設(shè)置；及第二電極，對(duì)應(yīng)第二區(qū)域-沒置，且第二電4及與第一電極的 才及性相反。根據(jù)本發(fā)明的氣泡式微泵，其中第一部件的流道的材質(zhì)包括親 水材料。根據(jù)本發(fā)明的氣泡式微泵，其中第二部件的材質(zhì)包括疏水材料。本發(fā)明并提供一種雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置，此裝置包括第一主流 道、第二主流道、第一驅(qū)動(dòng)部、第二驅(qū)動(dòng)部與控制單元。第一主流 道與第二主流道交錯(cuò)i殳置并構(gòu)成共同流道區(qū)。第 一驅(qū)動(dòng)部包括至少 一個(gè)前述的氣泡式^f鼓泵，其設(shè)置于第一主流道上，并鄰近共同流道 區(qū)。第二驅(qū)動(dòng)部也包括至少一個(gè)前述的氣泡式孩i泵，設(shè)置于第二主 流道上，并鄰近于共同流道區(qū)?？刂茊卧謩e與第一驅(qū)動(dòng)部及第二 驅(qū)動(dòng)部的氣泡式微泵電性連接。當(dāng)控制單元驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作 時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)部4偉動(dòng)第一主流道上的液體流動(dòng)。而當(dāng)4空制單元驅(qū)動(dòng) 第二驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)部4,動(dòng)第二主流道上的液體流動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明的雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置，其中第一驅(qū)動(dòng)部包括二個(gè) 才艮據(jù)本發(fā)明的氣泡式樣t泵，位于共同流道區(qū)的兩對(duì)側(cè)；第二驅(qū)動(dòng)部 包括二個(gè)根據(jù)本發(fā)明的氣泡式微泵，位于共同流道區(qū)的另外兩對(duì) 側(cè)。第一主流道實(shí)質(zhì)上垂直于第二主流道。本發(fā)明還^是供一種樣支粒分類裝置，此裝置包括主流道、驅(qū)動(dòng)部、分流部、4企測(cè)單元與控制單元。驅(qū)動(dòng)部i殳置于主流道的前^:。分流 部包括第一支流道，連4婁于主流道的后,殳，且于第一支流道上i殳置 有一前述的氣泡式孩i泵。4企測(cè)單元i殳置于主流道上，并位于驅(qū)動(dòng)部 與分流部之間?？刂茊卧娦赃B接驅(qū)動(dòng)部及分流部的氣泡式微泵與 才企測(cè)單元。當(dāng)驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作以4,動(dòng)主流道中的帶有4立子的液體移動(dòng)， 并使粒子流經(jīng)檢測(cè)單元以完成粒子的辨識(shí)后，檢測(cè)單元傳送信號(hào)至 控制單元以驅(qū)動(dòng)分流部的氣泡式纟效泵動(dòng)作，由此4吏粒子隨液體流入第一支沫u道中。根據(jù)本發(fā)明的微粒分類裝置，其中分流部還包括第二支流道， 第二支流道上設(shè)置有根據(jù)本發(fā)明的氣泡式微泵。根據(jù)本發(fā)明的微粒分類裝置，驅(qū)動(dòng)部包括有至少一個(gè)根據(jù)本發(fā) 明的氣泡式微泵，設(shè)置于主流道的一側(cè)，氣泡式微泵電性連接控制 單元。才艮據(jù)本發(fā)明的孩i粒分類裝置，其中才企測(cè)單元包括光傳感器或電傳感器。本發(fā)明還提供一種流體混合裝置，此裝置包括混合腔、第一驅(qū) 動(dòng)部、第二驅(qū)動(dòng)部與控制單元?；旌锨痪哂腥肟诹鞯琅c出口流道。 第一驅(qū)動(dòng)部包括至少一前述的氣泡式樣i泵，i殳置于入口流道上。第 二驅(qū)動(dòng)部包括至少一前述的氣泡式樣t泵，i殳置于出口流道上?？刂?單元電性連4妄第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng)部的氣泡式孩i泵。當(dāng)控制單元 驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部，以導(dǎo)引至少二種液體進(jìn)入混合腔后，控制單元可以交替驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)部與第一驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作，以反復(fù)導(dǎo)引前述二種流 體由入口流道與出口流道進(jìn)出混合腔，由此以混合二種液體。才艮據(jù)本發(fā)明的流體混合裝置，其中混合腔的材質(zhì)包括透明材料。本發(fā)明還"f是供一種環(huán)形流體混合裝置，此裝置包4舌環(huán)形主流 道、二個(gè)第一支流道、二個(gè)第二支流道、第一驅(qū)動(dòng)部、第二驅(qū)動(dòng)部 與控制單元。第一支流道與第二支流道都連接于環(huán)形主流道，而第 二支流道位于二個(gè)第一支流道之間。第一驅(qū)動(dòng)部包括二個(gè)前述的氣 泡式孩i泵，i殳置于環(huán)形主流道上，并分別鄰近一個(gè)第一支流道。第 二驅(qū)動(dòng)部包括二個(gè)前述的氣泡式微泵，設(shè)置于環(huán)形主流道上，并分 別鄰近一個(gè)第二支流道?？刂茊卧娦赃B接第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng) 部的氣泡式樣史泵。當(dāng)不同的液體由第 一 支流道與第二支流道引入環(huán) 形主流道后，控制單元可交替驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng)部，使不 同的液體于環(huán)形主流道中混合。才艮據(jù)本發(fā)明的環(huán)形流體混合裝置，其中第 一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng)部的氣泡式微泵實(shí)質(zhì)上相隔90度設(shè)置。本發(fā)明還提供一種復(fù)合型流體混合裝置，此裝置包括第 一流道 組件、第二流道組件與控制單元。第一流道組件包括環(huán)形主流道、 至少一出口流道與一入口流道、第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng)部。出口流 道與入口流道連4妾環(huán)形主流道。第一驅(qū)動(dòng)部i殳置于環(huán)形主流道與入 口流道的交接處，而第二驅(qū)動(dòng)部則設(shè)置于環(huán)形主流道與出口流道的 交接處。第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng)部各包括至少一個(gè)前述的氣泡式微 泵。第二流道組件設(shè)置于第一流道組件的上方，并包括直流道與第 三驅(qū)動(dòng)部，其中直流道與環(huán)形主流道連通。第三驅(qū)動(dòng)部包4舌至少二 個(gè)前述的氣泡式纟效泵，分別^f立于直流道與環(huán)形主流道連通處的二個(gè) 對(duì)側(cè)。控制單元分別電性連接第一驅(qū)動(dòng)部、第二驅(qū)動(dòng)部與第三驅(qū)動(dòng) 部的氣泡式孩i泵。當(dāng)控制單元驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部以導(dǎo)？ 1液體由入口流 道進(jìn)入環(huán)形主流道，并驅(qū)動(dòng)第三驅(qū)動(dòng)部導(dǎo)引另一液體由直流道的兩 側(cè)進(jìn)入環(huán)形主流道后，控制單元可交替驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng)部，以前述的二種液體于環(huán)形主流道中混合，并在第二驅(qū)動(dòng)部的動(dòng) 作下，使混合后的液體由出口流道離開環(huán)形主流道。才艮據(jù)本發(fā)明的復(fù)合型流體混合裝置，其中第 一 流道組件包括二 個(gè)入口流道與二個(gè)出口流道。根據(jù)本發(fā)明的復(fù)合型流體混合裝置，其中入口流道與出口流道實(shí)質(zhì)上相隔90度設(shè)置。才艮據(jù)本發(fā)明的復(fù)合型流體混合裝置，其中第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū) 動(dòng)部各包括二個(gè)根據(jù)本發(fā)明的氣泡式微泵，設(shè)置于環(huán)形主流道與入 口流道及出口流道的交接處。氣泡式微泵的構(gòu)造簡(jiǎn)易，僅利用 一般微機(jī)電工藝即可制造出具 有表面粗糙梯度的部件，成本非常低。本發(fā)明的氣泡式孩i泵可廣泛地運(yùn)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、孩i燃料電池等的孩t流系統(tǒng)中。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉^尤選實(shí)施例， 并配合所附圖式，作詳細(xì)i兌明:^下
圖1示出依照本發(fā)明實(shí)施例一的氣泡式樣i泵的示意圖。 圖2A示出圖1氣泡式^f鼓泵的第一部件的示意圖。 圖2B示出圖1氣泡式孩i泵的第二部件的第一示意圖。 圖3A 3B示出圖1氣泡式孩i泵的第二部件的第二示意圖。圖4A示出Cassie-Baxter理論所推測(cè)出的粗糙因子4>與接觸角6的關(guān)系圖。圖4B示出4且并造因子與液體壓力的關(guān)系圖。圖5A示出圖1的氣泡式孩t泵的剖;觀圖。圖5B 5D示出圖4B的氣泡式微泵在動(dòng)作時(shí)的連續(xù)示意圖。圖6示出圖5A的氣泡式微泵試驗(yàn)結(jié)果的頻率、電壓與流速的 關(guān)系圖。圖7A 7B示出圖2B的柱狀元件由薄膜組成的示意圖。圖8示出依照本發(fā)明實(shí)施例二的雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置的示意圖。圖9A 9B分別示出圖8雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置的下部件的第一、第二示意圖。圖10A 10B分別示出圖8雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置的上部件的第一、 第二示意圖。圖11示出依照本發(fā)明實(shí)施例三的微粒分類裝置的第一示意圖。 圖12示出依照本發(fā)明實(shí)施例三的微粒分類裝置的第二示意圖。 圖13示出依照本發(fā)明實(shí)施例四的流體混合裝置的示意圖。 圖14示出依照本發(fā)明實(shí)施例五的環(huán)形流體混合裝置的示意圖。圖15A示出依照本發(fā)明實(shí)施例六的復(fù)合型流體混合裝置的俯視圖。圖15B示出圖15A復(fù)合型流體混合裝置的側(cè)視圖。請(qǐng)參照?qǐng)D1,其示出依照本發(fā)明實(shí)施例一的氣泡式微泵的示意圖。如圖1所示，氣泡式《鼓泵1包括第一部件110、第二部件120 與氣泡產(chǎn)生單元130，第二部件120設(shè)置于第一部件IIO之上，而 氣泡產(chǎn)生單元130則i殳置于第一部件110上，并可于第一部件110 與第二部件120間填滿液體時(shí)，于第一部件110與第二部件120之 間產(chǎn)生氣體。請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D2A 2B,圖2A示出圖1氣泡式孩i泵的第 一部件的示意圖，圖2B示出圖1氣泡式微泵的第二部件的第一示 意圖。如圖2A所示，第一部件110具有流道115,此流道115上具 有至少一第一區(qū)域I與一第二區(qū)域II。優(yōu)選地，氣體產(chǎn)生單元130 同時(shí)i殳置于第一部件110的第一區(qū)i或I與第二區(qū)i或II上。第一部件 110的流道115的材質(zhì)優(yōu)選地為親水材料，例如是玻璃、二氧化硅 等材料，其可經(jīng)由光刻的步驟形成流道150。氣泡產(chǎn)生單元130包括電極組，設(shè)置于第一部件110上，并具 有第一電才及131與第二電才及133。其中，第一電4及131對(duì)應(yīng)于第一 區(qū)域I設(shè)置，而第二電極133對(duì)應(yīng)于第二區(qū)域II設(shè)置。第一電極131 與第二電極133分別與驅(qū)動(dòng)電源(未示出)的正負(fù)極相連接，使二 者的極性相反。電極組的材質(zhì)則例如是金、鉑等惰性金屬，較不易 參與反應(yīng)。如圖2B所示，第二部件120的表面對(duì)應(yīng)于前述第一部件110 的第一區(qū)域I為具有第一粗糙因子4 i的粗糙表面，而第二部件120的表面于對(duì)應(yīng)第二區(qū)域?yàn)榫哂械诙植⒃煲蜃?^2的啦L糙表面，第一粗糙因子clM大于第二粗糙因子4)2。當(dāng)氣體產(chǎn)生單元130所產(chǎn)生的 氣泡開始散失時(shí)，由于第一粗糙因子clM與第二粗糙因子c])2的差異，寸吏第一區(qū)i或i的液體回填速度大于第二區(qū)域n的液體回i真速度，因 而帶動(dòng)液體流動(dòng)。另外，第二部件120上具有流體入口 121與流體出口 123，對(duì) 應(yīng)于第一區(qū)域I與第二區(qū)域II的兩側(cè)。當(dāng)?shù)谝徊考?10與第二部件 120組裝后，液體由流體入口 121進(jìn)入第一部件110與第二部件120 之間，并流經(jīng)第一部件110的流道150，再由流體出口123離開。 第二部件120的材質(zhì)優(yōu)選為疏水材料，其例如是光阻或高分子材料， 如光阻膠(SU8)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。第二部件120的表 面上具有凹槽125,柱狀元件i殳置于凹槽125內(nèi)。柱狀元件組成的 微柱狀結(jié)構(gòu)可以是微機(jī)電制造中常見的厚膜材料(如前述的SU8 和PDMS)，同樣經(jīng)由光刻等步驟而制作完成。當(dāng)?shù)谝徊考?10與第二部件120密合后，于第二部件120的凹 槽處(125)會(huì)構(gòu)成一側(cè)向的排氣孔。由于第二部件120是疏水材 泮+,優(yōu)選地，若是在第一部件110于流道115兩側(cè)的表面上也涂布 疏水材料(例如是鐵弗龍)，則可避免流道115上的液體由排氣孔 泄漏。當(dāng)?shù)谝徊考?10與第二部件120之間充滿液體時(shí)，氣泡產(chǎn)生 單元130會(huì)通過電解液體以制造出氣泡，由于前述的疏水i殳計(jì)，此 時(shí)僅有氣泡會(huì)由排氣孔排出，而液體仍會(huì)保持在流道115內(nèi)。關(guān)于第二部件120表面的第一粗糙因子4)!與第二粗糙因子4;2 的定義，是基于發(fā)表在電氣與電子工程師學(xué)會(huì)期刊(IEEE, pp 694-697, 30 Jan 3 Feb 2005， Ashutosh Shastry，. etc )的論文"用以操 4空孩t力充系纟充中的液滴的工禾呈表面啦L #造度"(engineering surface roughness to manipulate droplets in micro-fluidic systems )戶斤4是出的i侖 點(diǎn)。此論文中說明表面的粗糙度調(diào)整可改變液滴與此表面的親疏程 度，以控制微流系統(tǒng)中的液滴流動(dòng)。作者是在一平面上制造出許多 孩史型硅柱體以改變此平面的表面粗糙度，并才是出粗糙因子ci;的定 義粗糙因子4)是硅柱體的表面積(與液滴接觸的面積)與平面總面積之比。作者還提出另一相L爭(zhēng)造因子Y ，其更進(jìn)一步地考慮到石圭柱 體的面積與高度。當(dāng)平面的表面津且糙度改變后，'液滴與平面的4矣觸 角與毛細(xì)作用力將隨之改變，致^f吏液滴于平面上的可動(dòng)性改變。在前述i侖i正的支持下，本實(shí)施例一的氣泡式孩t泵1的第二部件 120的結(jié)構(gòu)i殳計(jì)之一即如圖2B所示。第二部4牛120的表面上具有 第 一群柱狀元件Gl與第二群柱狀元件G2，分別對(duì)應(yīng)于第 一部件110 的第一區(qū)域I與第二區(qū)域II設(shè)置。第一群柱狀元件G1包括多個(gè)截 面積相同的第一^主體127,第二群柱狀元件G2則包4舌多個(gè)截面積 相同的第二柱體129。其中，前述的第一粗糙因子4h由第一群柱狀 元4牛Gl在第一區(qū)i或I中所占面積的比例所決定，而第二4且糙因子 4 2則是由第二群柱狀元件G2于第二區(qū)域II中所占面積的比例所決 定。由于二個(gè)粗糙因子的差異，根據(jù)前述Ashutosh Shastry所提出 的^侖述，二個(gè)區(qū)域的液面4妄觸角不同而影響液滴的毛細(xì)作用力。進(jìn) 而當(dāng)液體中的氣泡散失時(shí)，液體回填的速度有所差異。在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，粗糙因子4W尤選是逐次遞減或逐次遞增，使粗 糙因子c];呈現(xiàn)粗糙梯度的設(shè)計(jì)。也就是說，本實(shí)施例的第一粗糙因 子,或第二粗糙因子4> 2可以是逐次遞減或逐次遞增。優(yōu)選的作法 是，在第二部件120上所設(shè)置的柱狀元件依照其對(duì)應(yīng)于第一部件110 的流道115上的不同區(qū)域具有不同的截面積，使第二部件120的表 面具有表面粗糙度梯度的粗糙表面。請(qǐng)參照?qǐng)D3A 3B，其示出圖l 氣泡式微泵的第二部件的第二示意圖。如圖3A所示，第二部件120' 的柱狀元件129，按照其截面積大小依序設(shè)置于凹槽125，內(nèi)，使第二 部件120，的表面對(duì)應(yīng)于流道115上的不同區(qū)域具有不同粗糙因子的 粗糙表面。如第3B圖所示，第二部件120，的表面具有不同的粗糙 因子cj)i (i=l~x),其形成表面粗糙度梯度(c1j,〉 4)2〉...>4)x)。本 實(shí)施例中，每個(gè)柱狀元件129，的高度均為h。 4艮據(jù)Ashutosh Shastry 所提出的論文，粗糙因子0)i是4) i-V/(ai+bi)2其中，由Cassie-Baxter理論所推測(cè)出的相4造因子少與接觸角e 的關(guān)系圖請(qǐng)參照?qǐng)D4A。如圖4A所示，當(dāng)粗糙因于qj越大時(shí)，液面 的4^觸角6越小。而液面的"t妄觸角e影響其毛細(xì)作用力(毛細(xì)作用 力與接觸角約成反比)，進(jìn)而影響在氣泡散失時(shí)，液體回填的速度。以大氣壓力下液體在物體表面的毛細(xì)作用力關(guān)系推知，當(dāng)接觸角e越小(粗糙因子0)越大)，毛細(xì)作用力越大，液體的回填速度越快。 請(qǐng)參照?qǐng)D4B,其示出粗糙因子與液體壓力的關(guān)系圖。如圖4B所示， 由毛細(xì)作用力影響的液體壓力P與相4造因子4)成正比。且于不同流 道深度(IO、 25、 50)mi)下，當(dāng)流道深度越淺，液體壓力P變化越 大(即毛細(xì)作用越明顯)。液體的推力直接可由二個(gè)不同粗糙因子 只于應(yīng)的液體壓力相減所獲4尋。例力o，以;危道;果度為10(im作i兌明， 在啦U隨因子4>為0.2與0.8之間的4#力是其只十應(yīng)的2kPa與5kPa的 差值3kPa。如此一來，可通過控制流道深度與粗糙因子4;的梯度設(shè) 計(jì)，以設(shè)定氣泡式微泵所要驅(qū)動(dòng)的推力大小?；谏鲜?，關(guān)于氣泡式微泵1的實(shí)際操作，請(qǐng)參照?qǐng)D5A 5D， 圖5A示出圖1的氣泡式孩￡泵的剖4見圖，第5B 5D圖示出圖4B的 氣泡式4效泵于動(dòng)作時(shí)的連續(xù)示意圖。在此說明的是，第二部件120' 的構(gòu)造采用如圖3A的設(shè)計(jì)。如第5A 5B圖所示，氣泡產(chǎn)生單元130 的第一電極131與第二電極133連接到驅(qū)動(dòng)電源(未示出)的正負(fù) 極，在驅(qū)動(dòng)電源開啟后，第一電極131與第二電極133將開始電解 液體以產(chǎn)生氣泡。當(dāng)氣泡B產(chǎn)生并關(guān)閉驅(qū)動(dòng)電源后，如圖5C所示， 由于氣泡B兩邊的液面停留在具有不同粗糙因子的表面上，因而造 成液體與第二部件120'表面的4妻觸角6L與0R產(chǎn)生差異。第一部件 IIO與液面接觸的表面性質(zhì)相同，其產(chǎn)生的接觸角6b相同。由于第 二部件120'表面的疏水性質(zhì)及粗糙因子ci^〉 cK的特性，使接觸角 6r〉 6l〉90度。此特性對(duì)液體產(chǎn)生的毛細(xì)作用力關(guān)系為Pl〉Pr，因而造成氣泡B兩邊液體流回的速度差異，如圖5D所示。在氣泡 B排出而液體回填的連續(xù)過程中，在流道115上會(huì)產(chǎn)生向右的流體 凈流量，最終產(chǎn)生類似泵推動(dòng)液體向右流動(dòng)的效果。才艮據(jù)前述的才喿作原理，針對(duì)所-沒計(jì)的氣泡式孩支泵1的試—瞼結(jié)果 i兌明嗦口下。表1微泵粗糙梯度設(shè)計(jì)i (卜1~8 )流道深度hNo.l0.1, 0.2, 0.3, 0.4， 0.5, 0.6， 0.7, 120 (amNo.20.1， 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6， 0.7， 150 |_im本實(shí)施例于試驗(yàn)時(shí)的氣泡式微泵1的規(guī)格如表1所示，并請(qǐng)?jiān)賲⒄請(qǐng)D5A 5D。在試-驗(yàn)時(shí)，先注入去離子水溶液，再將電壓施加在 第一電極131與第二電極133上以產(chǎn)生電解氣泡B。當(dāng)氣泡B達(dá)到 一定大小后，便會(huì)經(jīng)由排氣孔排除。于氣泡B排除過程中，左邊的 液體會(huì)受到較大的毛細(xì)作用力，使得流回的速度較右邊快而產(chǎn)生一 個(gè)向右的凈流量。在纟喿作時(shí)，以特定的頻率去切換與第一電極131 及第二電極133連接的驅(qū)動(dòng)電壓，通過反復(fù)的電解氣泡B的生滅過 程，產(chǎn)生流體循環(huán)而達(dá)到連續(xù)凈流量的效果。試驗(yàn)結(jié)果請(qǐng)參照?qǐng)D6， 其以不同的驅(qū)動(dòng)電壓與才喿作頻率作試-瞼，進(jìn)行觀察并紀(jì)錄相對(duì)應(yīng)的 流速效果。如圖6的試-驗(yàn)結(jié)果所示，液體的流速與才喿作頻率及驅(qū)動(dòng) 電壓的大小以近似于正比的關(guān)系存在。由此量測(cè)結(jié)果可知，氣泡式 微泵1也可通過施加電壓的頻率與強(qiáng)度控制，做精確的流速以及流 量控制。另外，關(guān)于第二部件120 ( 120，)表面的設(shè)計(jì)，雖然本實(shí)施例 一以柱狀元件為例作說明，但本發(fā)明并不以此為限定。舉例來說， 本實(shí)施例的柱狀元件也可由可調(diào)變薄膜組成。請(qǐng)參照?qǐng)D7A 7B,其 示出圖2B的柱狀元件由薄膜組成的示意圖。第二部件120上設(shè)置 多個(gè)可調(diào)變的薄膜170，這些薄膜170在原始狀態(tài)下如圖7A所示。當(dāng)薄膜170被驅(qū)動(dòng)后，如圖7B所示，薄膜170會(huì)產(chǎn)生形變而改變 其弧度，進(jìn)而調(diào)整第二部件120與液體接觸的面積。至于薄膜170 的馬區(qū)動(dòng)，其可通過流體(如氣體)-惟動(dòng)薄膜170或施加電壓于薄月莫 170上，以改變薄膜170的變形量。關(guān)于可變形薄膜，可更進(jìn)一步 參考美國專利US6929030的"微制造橡膠膜閥及泵系統(tǒng)" (microfabricated elastomeric valve and pump system ) 內(nèi)容。實(shí)施例一 雖然僅以改變柱狀元件與液體的接觸面積去達(dá)成調(diào) 整第二部件120的表面粗糙度的目的，然在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，也可如前 述的論文所論證的，通過改變柱狀元件的高度來控制粗糙因子的大 小。由于僅通過改變柱狀元件的尺寸、間隙排列就可以形成表面粗糙梯度，以達(dá)到驅(qū)動(dòng)流體的目的，本實(shí)施例一的氣泡式^f效泵具有制 成簡(jiǎn)單與操作便禾'j的優(yōu),* 。另，實(shí)施例一的氣泡產(chǎn)生單元130雖然是以電解液體的方式產(chǎn) 生氣泡，但本發(fā)明并不以此為限定。任何可于液體中產(chǎn)生氣泡的方 式，例如加熱產(chǎn)生氣泡等方式，都屬于本發(fā)明的范疇。再者，本實(shí)施例一的氣泡產(chǎn)生單元130雖然是以一個(gè)電極組為 例做說明，然而在實(shí)際應(yīng)用上，也可以在第一部件110的流道115 上選擇不同位置以安置二個(gè)以上的電極組。此方式提供使用者設(shè)定 氣泡產(chǎn)生4立置的功能，4吏用者可選定相應(yīng)的電相J且進(jìn)4亍電解氣泡的 動(dòng)作。如此一來，除了可通過操作驅(qū)動(dòng)電源的頻率大小以決定氣泡 凄丈目的不同，還可配合氣泡產(chǎn)生的位置以達(dá)到驅(qū)動(dòng)流速切換的效 果。本實(shí)施例 一所提供的氣泡式微泵可廣泛地運(yùn)用于各種微流體 系統(tǒng)(生物醫(yī)學(xué)芯片、」微燃-阡電池等)內(nèi)，以驅(qū)動(dòng)各種液體流動(dòng)。 且氣泡式微泵具有低耗能、低驅(qū)動(dòng)電壓、低操作溫度以及氣泡形成 的壓力大等優(yōu)點(diǎn)，使之非常適合成為驅(qū)動(dòng)流體的裝置。以下將舉數(shù)個(gè)實(shí)施例以i兌明實(shí)施例一的氣泡式孩支泵的應(yīng)用，〗旦其并非用以限定 本發(fā)明的應(yīng)用范圍。實(shí)施例二實(shí)施例二提供一種雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置，其運(yùn)用不同流道的i殳計(jì) 以控制液體流動(dòng)的方向，達(dá)到雙向驅(qū)動(dòng)流體的目的。請(qǐng)參照?qǐng)D8,其示出依照本發(fā)明實(shí)施例二的雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置 的示意圖。如圖8所示，雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置200包括第 一主流道210、 第二主流道220、第一驅(qū)動(dòng)部230、第二驅(qū)動(dòng)部240與控制單元250。 第一主流道210與第二主流道220交錯(cuò)設(shè)置并構(gòu)成共同流道區(qū)III。 第 一驅(qū)動(dòng)部230 i殳置于第 一主流道210上，并鄰近共同流道區(qū)III。 第二驅(qū)動(dòng)部240設(shè)置于第二主流道220上，并鄰近于共同流道區(qū)III。 其中，第一驅(qū)動(dòng)部230與第二驅(qū)動(dòng)部240以如實(shí)施例一的氣泡式孩史 泵作驅(qū)動(dòng)。第一驅(qū)動(dòng)部230與第二驅(qū)動(dòng)部240都包括至少一個(gè)氣泡 式微泵。然而，本實(shí)施例二以第一驅(qū)動(dòng)部230與第二驅(qū)動(dòng)部240均 包括二個(gè)氣泡式;f效泵為優(yōu)選實(shí)施例作i兌明。優(yōu)選地，每個(gè)氣泡式孩史 泵都i殳置于共同流道區(qū)III的鄰側(cè)，而同一驅(qū)動(dòng)部的氣泡式樣i泵對(duì) 稱地i殳置于共同流道區(qū)III的二個(gè)對(duì)側(cè)?？刂茊卧?50分別與第一 馬區(qū)動(dòng)^p 230及第二馬區(qū)動(dòng)部240 6勺氣》'包式孩吏泵231、 233、 241、 243 電性連接。當(dāng)控制單元250驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部230的氣泡式微泵231、 233動(dòng)作時(shí)，第 一驅(qū)動(dòng)部230 4#動(dòng)第 一主流道上210的液體流動(dòng)。 而當(dāng)控制單元250驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)部240的氣泡式樣支泵241、 243動(dòng) 作時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)部240推動(dòng)第二主流道220上的液體流動(dòng)。液體流向與流道的i殳計(jì)有關(guān)。第一主流道210例如是垂直于第 二主流道220設(shè)置，〗吏液體可以沿著二個(gè)相互垂直的方向流動(dòng)。在 實(shí)際運(yùn)用中，雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置200可由二個(gè)部件上下組合而成，其中上部件具有粗糙表面的設(shè)計(jì)，而下部件則具有第 一主流道210、 第二主流道220與電才及組的設(shè)置，以下
之。_清參照?qǐng)D9A 9B，其分別示出圖8雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置的下部件 的第一、第二示意圖。由氣泡式樣史泵231、 233、 241、 243組成的 第一驅(qū)動(dòng)部230與第二驅(qū)動(dòng)部240共計(jì)有四個(gè)電極組，設(shè)置于第一 主流道210與第二主流道220上。如圖9A所示，第一驅(qū)動(dòng)部230 與第二驅(qū)動(dòng)部240的電極組231A、 233A、 241A、 243A設(shè)置于共同 流道區(qū)III的四邊。當(dāng)要驅(qū)動(dòng)第一主流道210的液體流動(dòng)時(shí)，只要 啟動(dòng)第一主流道210上的電極組231A、 233A(共四個(gè)電極)，而要 驅(qū)動(dòng)第二主流道220的液體流動(dòng)時(shí)，即是啟動(dòng)第二主流道210上的 電極組241A、 243A。實(shí)際上，較為簡(jiǎn)化的電極組設(shè)計(jì)如圖9B所示。 每個(gè)主流道210、 220上看4以_沒置有三個(gè)電4及，然而其中一電4及位 于共同流道區(qū)III中同時(shí)供第一主流道210與第二主流道220使用。 相4交于圖9A的"i殳計(jì)，當(dāng)要驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)時(shí)，4義需開啟三個(gè)電^L (231B、 233B、 260或是241B、 243B、 260)即可。再參照?qǐng)D10A 10B，其分別示出圖8雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置的上部 件的第一、第二示意圖。為配合第一主流道210與第二主流道220 的垂直i殳計(jì)，如圖IOA所示，上部件的表面上的柱狀元件270由上 到下、由左到右兩個(gè)方向都是漸進(jìn)式的粗糙梯度設(shè)計(jì)，即，具有不 同截面大小的柱狀元件270是對(duì)稱45度角設(shè)置。如此一來，就可 以制造在兩個(gè)方向以上的相4造度梯度，4吏左方、上方的液體回流速 度大于右方、下方的回流速度。另外，如圖10B所示，采用將多個(gè) 可調(diào)變的薄膜280排列成數(shù)組的形式，當(dāng)要改變粗糙梯度時(shí)，僅需 驅(qū)動(dòng)特定區(qū)域內(nèi)的薄膜，其驅(qū)動(dòng)已于實(shí)施例一中配合圖7A 7B說 明。如此一來，不^f又可以改變多方向的啦U隨梯度，也可以調(diào)控不同 4立置的^l4造梯度。實(shí)施例三請(qǐng)參照?qǐng)D11，其示出依照本發(fā)明實(shí)施例三的^L粒分類裝置的第一示意圖。如圖11所示，微粒分類裝置300包括主流道310、驅(qū)動(dòng) 部320、分流部330、才企測(cè)單元340與控制單元350。驅(qū)動(dòng)部32(H殳 置于主流道310的前革殳。分流部330包括第一支流道331與第二支 流道335，連4妾于主流道310的后l殳。于第一支流道331上i殳置有 如實(shí)施例一的氣泡式孩t泵333,而于第二支流道335上i殳置有氣泡 式微泵337。檢測(cè)單元340設(shè)置于主流道310上，并位于驅(qū)動(dòng)部320 與分流部330之間?？刂茊卧?50電性連接驅(qū)動(dòng)部320及分流部330 的氣泡式孩i泵333、 337與4全測(cè)單元340。當(dāng)驅(qū)動(dòng)部320動(dòng)作以推動(dòng) 主流道310中的一帶有粒子Pl的液體移動(dòng)，并^f吏粒子Pl流經(jīng)4企測(cè) 單元340以完成粒子Pl的辨識(shí)后，才企測(cè)單元340 1"更傳送信號(hào)至控 制單元350以驅(qū)動(dòng)分流部330的氣泡式孩i泵333或337動(dòng)作，由此 使粒子Pl隨液體流入第一支流道331或第二支流道335中。粒子Pl由液體帶入主流道310后，依據(jù)主流道310長(zhǎng)度的i殳 定，于主流道310上的驅(qū)動(dòng)部320可包含至少一個(gè)氣泡式孩i泵，以 沖是供足以驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)的推力。當(dāng)粒子Pl持續(xù)沿著主流道310移 動(dòng)(向右移動(dòng))并進(jìn)入4企測(cè)單元340感測(cè)的范圍內(nèi)，4企測(cè)單元340 會(huì)針對(duì)粒子Pl的特定性質(zhì)(例如電性、體積等)做檢測(cè)。檢測(cè)單 元340例如是光傳感器或電傳感器，其與控制單元350電性連接。 當(dāng)檢測(cè)單元340完成粒子Pl的辨識(shí)后，便隨即傳送信號(hào)給控制單 元350,以判斷是否啟動(dòng)分類才幾制。分類^L制啟動(dòng)時(shí)，在分流部330 的氣泡式孩i泵333或337開始動(dòng)作以循環(huán)地產(chǎn)生電解氣泡， -使第一 支流道331或第二支流道335上的液體開始流動(dòng)。假設(shè)本實(shí)施例的 粒子Pl經(jīng)4全測(cè)后進(jìn)入第二支流道335中。由于主流道310上與第 一支流道331上均可產(chǎn)生流體驅(qū)動(dòng)力，當(dāng)?shù)谝恢Я鞯?31上的氣泡 式微泵335驅(qū)動(dòng)流體朝箭頭方向流動(dòng)，對(duì)粒子Pl會(huì)產(chǎn)生一向右下移動(dòng)的凈推力，4吏粒子Pl進(jìn)入第二支流道335中以完成分類的動(dòng)作。至于粒子進(jìn)入分類機(jī)制的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)，請(qǐng)參照?qǐng)D12，其示出依照 本發(fā)明實(shí)施例三的微粒分類裝置的第二示意圖。如圖12所示，微 粒分類裝置300的驅(qū)動(dòng)部320包括二個(gè)氣泡式微泵321、 323，優(yōu)選 地對(duì)稱設(shè)置于主流道310的上下二對(duì)側(cè)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)部320的二個(gè)氣泡 式孩i泵321、 323開始驅(qū)動(dòng)液體流動(dòng)時(shí)，對(duì)于4立子P2會(huì)產(chǎn)生4牛向的 驅(qū)動(dòng)力。優(yōu)選地，驅(qū)動(dòng)力Fl、 F2的大小相近，使得此二個(gè)斜向驅(qū) 動(dòng)力F1、 F2會(huì)形成一類似于水力聚焦的總合力Ft，使粒子P2依序 前進(jìn)。在4企測(cè)單元340完成粒子P2的辨識(shí)后，《更啟動(dòng)如圖11所示 的氣泡式樣i泵333或氣泡式〗敬泵337,以導(dǎo)引粒子P2進(jìn)入第一支流 道331或第二支流道335中，進(jìn)而完成粒子的分類與收集。實(shí)施例四實(shí)施例四提供一種流體混合裝置，是運(yùn)用如實(shí)施例 一的氣泡式 微泵驅(qū)動(dòng)液體作往復(fù)式的運(yùn)動(dòng)以達(dá)到液體混合的效果。請(qǐng)參照?qǐng)D13，其示出依照本發(fā)明實(shí)施例四的流體混合裝置的示 意圖。如圖13所示，流體混合裝置400包括混合腔410、第一驅(qū)動(dòng) 部420、第二驅(qū)動(dòng)部430與控制單元440?；旌锨?10上設(shè)置有入 口流道450與出口流道460。第一驅(qū)動(dòng)部420 i殳置于入口流道450 上，第二驅(qū)動(dòng)部430則設(shè)置于出口流道460上。其中，第一驅(qū)動(dòng)部 420與第二驅(qū)動(dòng)部430各包括至少一個(gè)實(shí)施例一的氣泡式孩i泵?？?制單元440電性連4妄第一驅(qū)動(dòng)部420與第二驅(qū)動(dòng)部430的氣泡式孩i 泵。當(dāng)控制單元440驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部420,以導(dǎo)引至少二種未混合 的液體A、 B由入口流道450進(jìn)入混合腔410后，控制單元440可 以交替驅(qū)動(dòng)第二驅(qū)動(dòng)部430與第一驅(qū)動(dòng)部420動(dòng)作，以反復(fù)導(dǎo)引前述二種流體由入口流道450與出口力fu道460進(jìn)出〉'昆合月空410,由jt匕 以混合二種液體。第一驅(qū)動(dòng)部420例如導(dǎo)引二層未混合的液體A、 B以層流運(yùn)動(dòng) 的形式由入口流道450進(jìn)入混合腔410中。*接著，當(dāng)控制單元440 驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部420的氣泡式孩史泵先向右推動(dòng)流體，再驅(qū)動(dòng)第二驅(qū) 動(dòng)部430的氣泡式孩史泵向左推動(dòng)流體，于重復(fù)數(shù)個(gè)循環(huán)后，即可使 液體A、 B在混合腔410中達(dá)到良好的混合效果。當(dāng)液體A、 B混 合后，即可關(guān)掉第一驅(qū)動(dòng)部420而僅開啟第二驅(qū)動(dòng)部430,將混合 后的液體由出口流道460送入后續(xù)處理單元。優(yōu)選;也，混合"空410的材質(zhì)是透明材術(shù)牛，以運(yùn)用此流體混合裝 置400作為藥劑或生化沖全測(cè)的反應(yīng)，見察。另夕卜，由于電解氣泡產(chǎn)生 時(shí)，僅會(huì)耗去微小量的液體，所以不至于造成濃度的劇烈改變。實(shí)施例五_清參照?qǐng)D14,其示出依照本發(fā)明實(shí)施例五的環(huán)形流體混合裝置 的示意圖。如圖14所示，環(huán)形流體混合裝置500包括環(huán)形主流道 510、 二個(gè)第一支力t道521、 523、 二個(gè)第二支流道531、 533、第一 驅(qū)動(dòng)部550、第二驅(qū)動(dòng)部560與控制單元(未示出)。第一支流道 521、 523與第二支流道531、 533均連4妄于環(huán)形主流道510，其中 第二支流道531、 533與第一支流道521、 523相隔設(shè)置。第一驅(qū)動(dòng) 部550與第二驅(qū)動(dòng)部560使用于實(shí)施例一中披露的氣泡式微泵的設(shè) 計(jì)。第一驅(qū)動(dòng)部550的二個(gè)氣泡式樣i泵551、 553 i殳置于環(huán)形主流 道510上，并分別鄰近第一支流道521、 523。第二驅(qū)動(dòng)部560的二 個(gè)氣泡式微泵561、 563也設(shè)置于環(huán)形主流道510上，并分別鄰近 第二支流道531、 533。控制單元(未示出)電性連4妾第一驅(qū)動(dòng)部 550與第二馬區(qū)動(dòng)部560 6勺氣;包式孩吏泉551、 553、 561、 563。當(dāng)不同 的液體由第一支流道521、 523與第二支流道531、 533引入環(huán)形主流道510后，控制單元可交替驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部550與第二驅(qū)動(dòng)部 560， 4吏不同的液體在環(huán)形主流道510中混合。其中，電解氣泡的 氣體例如是由共同的排氣孔570排出裝置外。優(yōu)選地，第一驅(qū)動(dòng)部550的氣泡式樣i泵551、 553與第二驅(qū)動(dòng) 部560的氣泡式孩t泵561、 563產(chǎn)生相反方向的驅(qū)動(dòng)力。舉例來i兌， Wi設(shè)第一驅(qū)動(dòng)部550可驅(qū)動(dòng)液體逆時(shí)針流動(dòng)，而第二驅(qū)動(dòng)部560可 驅(qū)動(dòng)液體順時(shí)針流動(dòng)。當(dāng)控制單元交替驅(qū)動(dòng)氣泡式微泵551、 553、 561 、 563 4吏液體往復(fù)流動(dòng)后，不同種類的液體于環(huán)形主流道510上 會(huì)得到充分的混合。實(shí)施例六請(qǐng)參照?qǐng)D15A 15B，圖15A示出依照本發(fā)明實(shí)施例六的復(fù)合 型流體混合裝置的俯視圖，圖15B示出圖15A復(fù)合型流體混合裝置 的側(cè)視圖。如圖15A所示，復(fù)合型流體混合裝置600包括第一流道 組件601、第二流道組件602與控制單元(未示出)。第一流道組件 601包括環(huán)形主流道610、 二個(gè)出口流道621 、 623與二個(gè)入口流道 631、 633、第一馬區(qū)動(dòng)部650與第二馬區(qū)動(dòng)部660。出口 ；庇道621、 623 與入口流道631、 633連接環(huán)形主流道610。第一驅(qū)動(dòng)部650設(shè)置于 環(huán)形主流道610與入口流道631 、 633的交4妾處，而第二驅(qū)動(dòng)部660 則i殳置于環(huán)形主流道610與出口流道621、 623的交4妄處。第一驅(qū) 動(dòng)部650與第二驅(qū)動(dòng)部660各包4舌二個(gè)如實(shí)施例一所4皮露的氣泡式 孩史泵(圖中才示示651、 653、 661、 663)， i殳置于各個(gè)出口 ；充道621、 623及入口流道631、 633與環(huán)型主流道610的交接處。優(yōu)選地，這 些出口流道621 、 623及入口流道631 、 633相隔90度i殳置。至于第二流道組件602，其設(shè)置于第一流道組件601的上方(見 圖15B)。第二流道組件602包括直流道670與第三驅(qū)動(dòng)部680，其 中直流道670與環(huán)形主流道610連通。第三驅(qū)動(dòng)部680則包括至少二個(gè)氣泡式孩t泵681、 683。氣泡式揮i泵681、 683分別4立于直流道 670與環(huán)形主流道610連通處的二對(duì)側(cè)?？刂茊卧謩e電性連接第 一驅(qū)動(dòng)部650、第二l區(qū)動(dòng)部660與第三驅(qū)動(dòng)部680的氣泡式樣史泵。 當(dāng)控制單元驅(qū)動(dòng)第一驅(qū)動(dòng)部650以導(dǎo)引液體由入口流道631、 633 進(jìn)入環(huán)形主流道610，并驅(qū)動(dòng)第三驅(qū)動(dòng)部680導(dǎo)引另一液體由直流 道670的兩側(cè)進(jìn)入環(huán)形主流道610后，控制單元可交替驅(qū)動(dòng)第一驅(qū) 動(dòng)部650與第二驅(qū)動(dòng)部660， 4吏前述的二種液體于環(huán)形主流道610 中往復(fù)流動(dòng)以達(dá)到混合的目的。當(dāng)混合完成后，即在第二驅(qū)動(dòng)部660 的動(dòng)作下，使混合后的液體由出口流道621、 623離開環(huán)形主流道 610。雖然本實(shí)施例六的第 一流道組件601以二個(gè)出口流道621 、 623 及二個(gè)入口流道631 、 633為例侮。說明，然實(shí)際上一個(gè)出口流道與 一個(gè)入口流道即已足夠，并于各出口流道與入口流道處配合一個(gè)氣 泡式孩i泵即可實(shí)施。驅(qū)動(dòng)裝置、孩i粒分類裝置、流體混合裝置、環(huán)形流體混合裝置與復(fù) 合型流體混合裝置，利用電解氣泡配合表面粗糙度的設(shè)計(jì)，使氣泡 散失時(shí)液體回填速度的差異，在液體中造成推動(dòng)力。在循環(huán)的氣泡 生滅過程中，產(chǎn)生流體的凈流量而具有類似于泵的效果。氣泡式微 泵的構(gòu)造簡(jiǎn)易，僅利用 一般微機(jī)電工藝即可制造出具有表面粗糙梯 度的部件，成本非常低。本發(fā)明的氣泡式微泵可廣泛地運(yùn)用在生物 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、微燃料電池等的微流系統(tǒng)中。綜上所述，雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例披露如上，但其并非用 以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員，在不脫離 本發(fā)明的精神和范圍情況下，可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此，本發(fā) 明的保護(hù)范圍以所附的權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。符號(hào)說明1、 231、 233、 241、 243、 321、 323、 333、 337、 551、 553、 561、 563、 651、 653、 661、 663、 681、 683:氣泡式微泵110:第一部4牛115:流道120、 120':第二部件121:流體入口123: -危體出口125、 125':凹槽127:第一柱體129:第二柱體129'、 270:柱狀元件130:氣泡產(chǎn)生單元131:第一電^L133:第二電^L170、 280:薄月莫200: 3又向;充體馬區(qū)動(dòng)裝置210:第一主流道220:第二主流道230、 420、 550、 650:第一馬區(qū)動(dòng)部231A、 233A、 241A、 243A:電極組231B、 233B、 241B、 243B、 260:電極240、 430、 560、 660:第二馬區(qū)動(dòng)部250、 350、 440:控制單元300:孩i粒分類裝置310:主流道320: -驅(qū)動(dòng)部330:分流部331、 521、 523:第一支流道 335、 531、 533:第二支;危道 340:檢測(cè)單元 400:流體混合裝置 410:混合腔450、 631、 633:入口流道460、 621、 623:出口流道 500:環(huán)形流體混合裝置 510、 610:環(huán)形主;克道 570: 4非氣孑L600:復(fù)合型流體混合裝置601:第一流道組件602:第二流道組件670:直流道680:第三馬區(qū)動(dòng)部I:第一區(qū)i或II:第二區(qū)i或III:共同5克道區(qū)Gl:第一群柱狀元件G2:第二群柱狀元件B:氣泡Pl、 P2:粒子Fl、 F2、 Ft:馬區(qū)動(dòng)力
權(quán)利要求
1. 一種氣泡式微泵，包括第一部件，具有流道，所述流道上具有至少第一區(qū)域與第二區(qū)域；第二部件，設(shè)置于所述第一部件上，所述第二部件的表面對(duì)應(yīng)于所述第一區(qū)域?yàn)榫哂械谝淮植谝蜃拥拇植诒砻?，?duì)應(yīng)于所述第二區(qū)域?yàn)榫哂械诙植谝蜃拥拇植诒砻?，所述第一粗糙因子?shí)質(zhì)上大于所述第二粗糙因子；以及氣泡產(chǎn)生單元，設(shè)置于所述第一部件上，可在所述第一部件與所述第二部件之間填滿液體時(shí)，在所述第一區(qū)域與所述第二區(qū)域產(chǎn)生氣泡；其中，當(dāng)所述氣泡產(chǎn)生單元產(chǎn)生的氣泡開始散失時(shí)，由于所述第一粗糙因子與所述第二粗糙因子的差異，使所述第一區(qū)域的液體回填速度大于所述第二區(qū)域的液體回填速度，由此帶動(dòng)液體流動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡式微泵，其中所述第一粗糙因子和 所述第二4且豐造因子中的至少 一個(gè)為沿液體力t動(dòng)方向上逐次遞 增或逐次遞減。
3. —種雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置，包括第一主流道與第二主流道，交錯(cuò)設(shè)置并構(gòu)成共同流道區(qū)；第一驅(qū)動(dòng)部，包4舌至少一個(gè)才艮據(jù)斥又利要求1所述的氣泡 式孩t泵，i殳置于所述第一主流道上，并鄰近所述共同流道區(qū)；第二驅(qū)動(dòng)部，包括至少一個(gè)才艮據(jù);K利要求1所述的氣泡 式微泵，設(shè)置于所述第二主流道上，并鄰近所述共同流道區(qū)； 以及控制單元，分別與所述第一驅(qū)動(dòng)部及所述第二驅(qū)動(dòng)部的 所述氣泡產(chǎn)生單元電性連接；其中，當(dāng)所述控制單元驅(qū)動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作時(shí)，所 述第一驅(qū)動(dòng)部推動(dòng)所述第一主流道中的液體流動(dòng)，而當(dāng)所述控 制單元驅(qū)動(dòng)所述第二驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作時(shí)，所述第二驅(qū)動(dòng)部推動(dòng)所述 第二主流道的液體5危動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向流體驅(qū)動(dòng)裝置，其中所述第一驅(qū)動(dòng)部包括二個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡式 微泵，4立于所述共同流道區(qū)的兩3寸側(cè)；所述第二驅(qū)動(dòng)部包括二個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡式 微泵，位于所述共同流道區(qū)的另外兩對(duì)側(cè)。
5. —種微粒分類裝置，包括主流道；馬區(qū)動(dòng)部，i殳置于所述主流道的前4殳；分流部，包括第一支流道，連4矣于所述主流道的后l殳， 所述第一支流道上設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡式微泵；4企測(cè)單元，i殳置于所述主流道上，并位于所述驅(qū)動(dòng)部與 所述分;充部之間；及控制單元，電性連4矣所述驅(qū)動(dòng)部、所述分流部的所述氣 泡產(chǎn)生單元以及所述4全測(cè)單元；其中，當(dāng)所述驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作以推動(dòng)所述主流道中的帶有粒 子的液體移動(dòng)，并^f吏粒子流經(jīng)所述^r測(cè)單元以完成粒子的辨識(shí)后，所述4企測(cè)單元傳送信號(hào)至所述控制單元以驅(qū)動(dòng)所述分流部 的氣泡式樣史泵動(dòng)作，由此阻止豐立子隨液體流入所述第 一支流道 中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微粒分類裝置，其中所述分流部還包括 第二支流道，所述第二支流道上設(shè)置有根據(jù)權(quán)利要求1所述的 氣泡式微泵。
7. —種流體混合裝置，包括混合腔，具有入口流道與出口流道；第一驅(qū)動(dòng)部，包括至少一個(gè)才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡 式孩t泵，-沒置在所述入口流道上；第二驅(qū)動(dòng)部，包括至少一個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡 式樣￡泵，設(shè)置在所述出口流道上；以及控制單元，電性連"t妄所述第一驅(qū)動(dòng)部與所述第二驅(qū)動(dòng)部 的所述氣泡產(chǎn)生單元；其中，當(dāng)所述控制單元驅(qū)動(dòng)所述第一驅(qū)動(dòng)部導(dǎo)引至少兩 種液體分別由所述入口流道進(jìn)入所述混合腔后，所述控制單元 可交^^驅(qū)動(dòng)所述第二驅(qū)動(dòng)部與所述第一驅(qū)動(dòng)部動(dòng)作，以反復(fù)導(dǎo) 引所述二種液體由所述入口流道與所述出口流道進(jìn)出所述混 合腔，由此以混合所述兩種液體。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的流體混合裝置，其中所述混合腔的材質(zhì) 包括透明材料。
9. 一種環(huán)形流體混合裝置，包4舌環(huán)形主流道；二個(gè)第一支流道，連接于所述環(huán)形主流道；二個(gè)第二支流道，連^妄于所述環(huán)形主流道，并分別位于 所述二個(gè)第 一支;充道之間；第一驅(qū)動(dòng)部，包括二個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡式樣丈泵，設(shè)置于所述環(huán)形主流道上，并鄰近于所述二個(gè)第一支流道；第二驅(qū)動(dòng)部，包括二個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡式微泵，^:置于所述環(huán)形主流道上，并鄰近于所述二個(gè)第二支流道； 以及控制單元，電性連接所述第一驅(qū)動(dòng)部與所述第二驅(qū)動(dòng)部 的所述氣泡產(chǎn)生單元；其中，當(dāng)不同的液體由所述二個(gè)第一支流道與所述二個(gè) 第二支流道引入所述環(huán)形主流道后，所述控制單元可交替驅(qū)動(dòng) 所述第 一驅(qū)動(dòng)部與所述第二驅(qū)動(dòng)部，^f吏不同的'液體在所述環(huán)形 主流道中混合。
10. —種復(fù)合型流體混合裝置，包括第一流道組件，包4舌環(huán)形主流道、至少一個(gè)入口流道、 至少一個(gè)出口流道、第一驅(qū)動(dòng)部與第二驅(qū)動(dòng)部，所述入口流道 與所述出口流道連4妾所述環(huán)形主流道，所述第一驅(qū)動(dòng)部設(shè)置于 所述環(huán)形主;充道與所述入口 5克道的交4妾處，所述第二馬區(qū)動(dòng)部i殳 置于所述環(huán)形主流道與所述出口流道的交4妄處，所述第一驅(qū)動(dòng) 部與所述第二驅(qū)動(dòng)部各包括至少一個(gè)才艮據(jù)權(quán)利要求1所述的 氣泡式微泵；第二流道組件，設(shè)置于所述第一流道組件的上方，并包 括直流道與第三驅(qū)動(dòng)部，所述直流道與所述環(huán)形主流道連通， 所述第三驅(qū)動(dòng)部包括至少二個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣泡式 樣丈泵，分別位于所述直流道與所述環(huán)形主流道連通處的二個(gè)對(duì)以及控制單元，電性連接所述第一驅(qū)動(dòng)部、所述第二驅(qū)動(dòng)部與所述第三驅(qū)動(dòng)部的所述氣泡產(chǎn)生單元；其中，當(dāng)控制單元驅(qū)動(dòng)所述第 一驅(qū)動(dòng)部以導(dǎo)引液體由所 述入口流道進(jìn)入所述環(huán)形主流道，并驅(qū)動(dòng)所述第三驅(qū)動(dòng)部導(dǎo)引 另 一液體由所述直流道的兩側(cè)進(jìn)入所述環(huán)形主流道后，所述控 制單元可交替驅(qū)動(dòng)所述第 一驅(qū)動(dòng)部與所述第二驅(qū)動(dòng)部，使所述 液體于所述環(huán)形主流道中混合，并在所述第二驅(qū)動(dòng)部的動(dòng)作 下，4吏混合后的液體由所述出口流道離開所述環(huán)形主流道。
全文摘要
一種氣泡式微泵，包括第一部件、第二部件與氣泡產(chǎn)生單元。第一部件具有流道，流道上具有至少一第一區(qū)域與一第二區(qū)域。第二部件設(shè)置于第一部件上，且第二部件的表面對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域?yàn)榫哂械谝淮植谝蜃拥拇植诒砻?，而?duì)應(yīng)于第二區(qū)域?yàn)榫哂械诙植谝蜃拥拇植诒砻妫渲?，第一粗糙因子?shí)質(zhì)上大于第二粗糙因子。氣泡產(chǎn)生單元設(shè)置于第一部件上，其可于第一部件與第二部件之間填滿液體時(shí)，于第一區(qū)域與第二區(qū)域產(chǎn)生氣泡。當(dāng)氣泡產(chǎn)生單元產(chǎn)生的氣泡開始散失時(shí)，由于第一粗糙因子與第二粗糙因子的差異，使第一區(qū)域的液體回填速度大于第二區(qū)域的液體回填速度，由此帶動(dòng)液體流動(dòng)。氣泡式微泵的構(gòu)造簡(jiǎn)易，僅利用一般微機(jī)電工藝即可制造出具有表面粗糙梯度的部件，成本非常低。
文檔編號(hào)B81B1/00GK101259949SQ20071007974
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月7日
發(fā)明者劉承賢, 周忠誠, 瑯 徐, 威 王, 邱圣弘, 鄭志銘 申請(qǐng)人:明基電通股份有限公司