[發明專利]微閥

有效

• 申請號: 201080060123.4
• 申請日: 2010-12-30
• 公開（公告）號: CN102812276A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: V.桑珀;C.倫施;C.貝爾德;M.巴勒
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F16K99/00
• 分類號: F16K99/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;譚祐祥

技術領域

本發明涉及微流控領域。更具體而言，本發明針對一種微流控閥。

背景技術

存在許多不同的隔膜閥。傳統的微流控隔膜閥或者使用具有很平滑的微加工表面的硬-硬密封，或者在兩個硬層之間合并完整的附加軟材料層。在所有情形中，在實際情況下的良好閥密封依賴于與軟材料接觸的硬材料，或與軟材料接觸的軟材料。微流控裝置由用于高產量制造的聚合物制造，利用可注射模塑的材料，并提供高集成度的優點。以此方式制造的微流控裝置產生的一個挑戰是裝置由最終結合在一起的多個層構成。材料的選擇受最終的預期應用和可獲得的制造技術兩者限制。要考慮的因素的實例是應用操作助劑(process?chemicals)和溫度，以及諸如模塑和結合之類的制造工藝。同時滿足隔膜閥與預期作為單片式最終裝置的一部分的所有其它構件的材料要求而不與難以接合的不同材料合作可能產生具有壓靠在硬基底上的硬隔膜的閥。

Jerman的工作(“Electrically-activated,?normally-closed?diaphragm?valves”,?J.?Micromachining?and?Micrengineering,?V4,?1994?pp210-216)描述了一種硅上硅微加工閥。平滑表面產生5000:1的泄漏率(通：斷流率)。

Bruns的工作(Silicon?Micromachining?and?High-speed?gas?chromatography,?Proceedings?of?the?1992?International?Conference?on?Industrial?Electronics,?Control,?Instrumentation?and?Automation,?1992,?V3,?pp1640-1644)描述了一種捕集在玻璃隔膜與硅閥體之間的聚合物隔膜，以利用硬-軟閥密封取代硬-硬閥密封。

Chen等人的最近工作(Floating-Disk?Parylene?Microvalves?for?Self-Pressure-Regulating?Flow?Controls,?Journal?Of?Microelectromechanical?Systems,?Vol.?17,?No.?6,?December?2008)描述了一種由浮置聚對二甲苯盤片組成的硅和聚對二甲苯閥結構。該論文中的工作意圖生產具有由浮置聚對二甲苯盤片的運動產生的自調節行為的被動閥。

發明內容

因此存在對具有簡單設計的微閥的需要，該微閥提供制造的容易性和令人滿意的性能。更具體而言，因此，存在對一種通過將類似材料結合在一起用于制造微閥同時引入用于閥密封的軟層而形成的微閥的需要。

附圖說明

圖1示出了當前發明的微閥。

圖2示出了通過線2-2截取的圖1的微閥的截面圖。

圖3示出了本發明的微閥的分解圖。

圖4示出了通過外部致動器的作用而處于關閉位置的圖2的微閥的截面圖，該外部致動器使閥蓋偏離，以便將浮置襯墊頂壓(pin)成對閥輸出端口密封接合。

具體實施方式

本發明描述了軟材料盤片到原本由硬-硬材料組成的閥內的組裝。如果不將附加軟材料引入硬-硬系統中，則難以在不施加危及閥的可靠性的極高的力的前提下形成良好的閥密封。

裝配浮置盤片的一種可選方式是將盤片結合到閥隔膜上。結合隔膜的復雜性在于用于結合的粘合劑或能夠不使用粘合劑接合的材料的選擇必須與應用過程相適應。關于隔膜閥的早期工作表明，結合到190?μm厚的COC薄膜上的20?μm厚的軟聚丙烯(PP)層對PEEK閥體產生良好的密封。該構型能夠利用施加到直徑為約1?mm且寬40-100?μm的閥座的小于20牛頓的力密封高達6巴表壓力的氣體或水。遺憾的是，結合到COC薄膜上的PP層阻礙了在不使用粘合劑的情況下使COC薄膜結合到COC閥體上。此外，在除閥座外的所有區域或可選地在整個閥中從COC薄膜移除PP使邊緣上的COC-PP結合粘合劑暴露于被引導通過閥的流體，從而引起對粘合劑的潛在化學侵蝕。對由未結合PP層的COC薄膜形成等效閥的嘗試表明，COC隔膜可以在不使用粘合劑的情況下成功地結合到COC閥體上，然而產生的閥始終存在泄漏問題。

另一個選擇是使用2K(兩種化合物)模塑來制造閥體，其中閥座由軟材料生產。雖然滿足良好閥座的標準，但該途徑更昂貴并且再次在材料的選擇上受約束。