Actuador térmico de burbuja para movimiento de muestras líquidas

Abstract

El propósito principal del proyecto es el diseño y la fabricación de un actuador térmico de burbuja para el movimiento de muestras líquidas. Para ello se hace uso de una microbomba accionada por burbuja térmica generada por la transición de líquido a vapor. A grandes rasgos, la microbomba se compone de un calentador resistivo, un par de toberas encargas de controlar el flujo de fluido y una cámara donde se forma la burbuja. El mecanismo de actuación se basa en la expansión y el colapso periódico de la burbuja que genera un flujo neto hacia una dirección. En la fabricación del dispositivo se han empleado materiales de bajo coste y con tecnologías de producción masiva. La parte microfluídica se ha fabricado con la técnica de estampado de precisión en caliente, o más conocida como hot embossing, con las ventajas que esta presenta. Tras la realización de diferentes experimentos, se consigue un caudal máximo de 4,05 µl/min cuando se estimula el sistema con una señal cuadrada de 50 mHz con un ciclo de trabajo del 50 % bajo un consumo de energía medio de 4,7 W.

The main aim of this project is the design and the fabrication of a thermal-bubble-actuated for the movement of liquid samples. To this end, use is made of a micropump actuated by thermal-bubble generated by the transition from liquid to vapour. Broadly, the micropump consists of a resistive heater, a pair of nozzle-diffuser flow controller and a chamber where the bubble is formed. The actuation mechanism comes from periodically nucleating and collapsing thermal bubble which generates a net flow in one direction. In the fabrication process of the device have been used low-cost materials with technology of mass production. The microfluidic part has been produced by the hot embossing technique, with all the advantages it offers. Following the completion of different experiments, is achieved a maximum volume flow rate when the system is excitated with a square signal of 50 mHz, duty cycle of 50 % and average power consumption of 4.7 W.