[發(fā)明專利]一種微流控閥及其微流體調(diào)控方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811171570.1
• 申請(qǐng)日: 2018-10-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108953758B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張?chǎng)谓?/a>
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)常州校區(qū)
• 主分類號(hào): F16K99/00
• 分類號(hào): F16K99/00
• 代理公司: 南京縱橫知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.一種微流控閥，其特征在于：包括依次連通的流體入口、入口主流道、收縮流道、出口主流道和流體出口，流體經(jīng)流體入口流入，依次經(jīng)過(guò)入口主流道、收縮流道和出口流道后經(jīng)所述流體出口排出，在所述入口主流道靠近所述收縮流道處設(shè)置有調(diào)流薄膜，所述調(diào)流薄膜垂直于流體流動(dòng)方向，所述調(diào)流薄膜截面積小于所述入口主流道的橫截面，大于所述收縮流道的橫截面，所述調(diào)流薄膜正對(duì)所述收縮流道的入口；

還包括控制流道，所述控制流道連接壓縮氣體供給裝置，所述收縮流道至少一處的側(cè)壁上設(shè)有截流薄膜，所述收縮流道通過(guò)所述截流薄膜連接所述控制流道，所述截流薄膜為彈性薄膜，當(dāng)所述控制流道內(nèi)填充有壓縮氣體時(shí)，所述截流薄膜向所述收縮流道內(nèi)彎曲變形。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控閥，其特征在于：所述控制流道與所述收縮流道通過(guò)所述截流薄膜間隔設(shè)置。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控閥，其特征在于：與所述截流薄膜相對(duì)的收縮流道側(cè)壁為弧形曲面，所述截流薄膜向所述控制流道腔體內(nèi)彎曲變形后與所述弧形曲面的側(cè)壁貼合。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控閥，其特征在于：所述入口流道和出口流道的寬度為收縮流道的2倍以上，且入口流道、出口流道和收縮流道的寬高比均大于1。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控閥，其特征在于：所述調(diào)流薄膜與所述收縮流道入口之間的距離為20μm~200μm，且調(diào)流薄膜的兩個(gè)長(zhǎng)邊與其厚度的比值均不低于3。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控閥，其特征在于：所述控制流道的一端與壓縮氣體供給裝置連接，另一端封閉。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控閥，其特征在于：還包括基片和閥體，所述基片和閥體相互配合形成所述控制流道。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流控閥，其特征在于：所述閥體與基片通過(guò)氧等離子改性、高溫熔融、化學(xué)溶劑輔助等工藝實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鍵合，保障控制流道的氣壓密封性。

9.一種基于權(quán)利要求1所述的微流控閥的微流體調(diào)控方法，其特征在于：

微流體自動(dòng)、精確流量控制：微流體由液體入口流入入口流道，繞過(guò)調(diào)流薄膜后依次進(jìn)入收縮流道和出口流道，并從液體出口流至閥體外部；在微流體流動(dòng)過(guò)程中，流體沖擊調(diào)流薄膜使其朝向收縮流道產(chǎn)生側(cè)向的彈性變形，隨著流體壓力的增大，薄膜的形變位移量增大并增大微閥的流阻；當(dāng)流體壓力超過(guò)微閥的設(shè)計(jì)閾值壓力時(shí)，微閥的流阻完全補(bǔ)償流體壓力的變化，使得微閥自動(dòng)調(diào)節(jié)出口流體流量至恒定值，實(shí)現(xiàn)微流體流量的自動(dòng)、精確控制；

微流體運(yùn)動(dòng)與截止控制：壓縮氣體由氣體入口進(jìn)入控制流道，擠壓截止薄膜使其產(chǎn)生朝向收縮流道內(nèi)產(chǎn)生彈性變形，變形的薄膜對(duì)接所述收縮流道相對(duì)一側(cè)的側(cè)壁，使收縮流道完全封閉，實(shí)現(xiàn)微流體的截止控制；當(dāng)控制流道中的壓縮氣體經(jīng)氣體入口排掉時(shí)，截止薄膜在自身材料回彈力的作用下恢復(fù)原先的平面狀態(tài)，使收縮流道中的微流體重新開(kāi)始流動(dòng)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的微流控閥的微流體調(diào)控方法，其特征在于：所述微流控閥的閾值壓力是指閥產(chǎn)生恒定流量輸出時(shí)的入口流體壓力，且閥的閾值壓力≤20kPa，流量調(diào)節(jié)范圍為1nl/min ~ 10 ml/min。