[實用新型]一種用于微流控芯片的電磁微閥

有效

• 申請號: 201720350640.4
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN206637105U
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 劉琦;馮政德;陳嬌;李運濤;周曉光
• 申請（專利權）人: 青島意誠融智生物儀器有限公司
• 主分類號: F16K99/00
• 分類號: F16K99/00;F16K31/06
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司11257
• 代理人: 付生輝

技術領域

本實用新型涉及微流控技術領域。更具體地，涉及一種用于微流控芯片的電磁微閥。

背景技術

微流控芯片技術(Microfluidics)是把生物、化學、醫學分析過程的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動完成分析全過程的一種技術。微流控芯片技術以微機電加工技術為基礎，通過在芯片上構建復雜的微尺度通道，將傳統上大體積反應的發生檢測等集中于微小的芯片上，以可控微流體貫穿整個系統并完成各種生物和化學過程，能夠在短時間內分析大量的反應，實現了分析效率的極大提高。

在微流控芯片技術中，對流體的控制是實現芯片分析的關鍵，研究人員通過開發多種形式的微閥，以流量調節、流道開關等形式精確控制流體在芯片內的流動。微閥是微流控芯片裝置的重要組成部分，主要用來實現流體流量大小的調節、流體通道的啟閉以及流體流向的切換。在各種微流控制系統中，微閥都有著廣泛的應用，例如，微型化學分析系統、生物分析系統、微泵等都需要使用微閥。

目前常用的微流控芯片系統的微閥包括氣動微閥、壓電微閥、電磁微閥等。其中，氣動微閥一般為常開閥且需要氣瓶等較大的外部配套設備，難以實現整個微流控芯片系統的小型化；壓電微閥一般制作成本較高且需要較高的驅動電壓，為操作這帶來安全隱患。電磁微閥因難度低、操作簡單得到了廣泛的研究。常規的電磁微閥一般都結構復雜且微閥控制通道會與被控流體直接接觸，或者微閥進出口與微流控芯片主體之間有宏微接口，因而用于生物醫學領域時容易引入污染。

目前，現有技術中對電磁微閥進行了以下研究：

專利1：電磁微閥裝置(公布號CN 105715865A；公布日2016.06.29)中公開了一種電磁微閥裝置：通過室溫液態金屬填充的液態金屬螺旋線圈微流道之間的吸引力和排斥力來實現樣本試劑流道的關閉和開啟，電磁微閥利用電磁線圈產生電磁力擠壓微流道、阻斷做流動。然而，該種方式的微閥嚴重依賴于液態的金屬，其應用具有一定的難度。

專利2：一種高通量、全自動微流控芯片細胞分選裝置(公布號CN 205556699N；公開日2016.09.07)公開了一種高通量、全自動微流控芯片細胞分選裝置：基于電磁微泵和電磁微閥的組合結構的細胞分選裝置，其能夠在目標細胞通過檢測通道時，通過自動控制電磁微泵和電磁微閥的相互配合動作，控制流路的方向和通斷，從而將目標細胞分選到收集的路徑。但是，該種方式的微閥不適用于單一通道的芯片。

專利3：一種用于微流控芯片的電磁微閥(公布號CN 103335154A；公開日2013.10.02)公開了一種用于微流控制芯片的電磁微閥：應用電磁鐵磁化永磁鐵，兩者之間產生吸引從而使得通道關閉，而將電磁鐵通入相反方向的電流，則電磁鐵和永磁鐵產生排斥，進而使得通道打開。該種方式雖然能夠實現閥門的功能，但是由于閥門開關均需要維持不同方向電流的控制，當需要多個閥門協同工作時，控制方式的繁瑣會限制其應用性。

因此，需要提供一種設計簡單、結構緊湊、響應快速、易于集成且控制簡單的電磁微閥結構。

發明內容

本實用新型為了克服上述缺陷，提供一種設計簡單、結構緊湊、響應快速、易于集成且控制簡單的電磁微閥結構，通過電磁鐵中電流的通與斷可簡單便捷地實現流路的控制，具有較強的實用性。

一種用于微流控芯片的電磁微閥，包括：

帶有流體通道的基片；

設置于基片上的彈性薄膜；

電磁鐵；

閥座；及

設置于閥座內的可磁化閥芯；

閥座和流體通道對應設置于彈性薄膜兩側；電磁鐵對應閥芯設置于基片遠離閥座一側。

優選地，

可磁化閥芯材質為純鐵、純鐵和銅的合金或者嵌合物。

優選地，

流體通道為球弧形。

進一步優選地，

流體通道的球弧形最大直徑為1mm～4mm，最大深度為500～1000μm。

優選地，

可磁化閥芯為球體或橢球體，球體或橢球體外表面形狀與流體通道內表面形狀相契合。

優選地，

基片和/或閥座材料為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)。

優選地，

彈性薄膜材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)。

優選地，

彈性薄膜厚度為1～800μm。

優選地，

彈性薄膜發生最大形變時的形變恢復力大于芯的重力，彈性薄膜發生最大形變是指彈性薄膜接觸到微通道底部時的形變。