[實用新型]微流體閥及微流體裝置

有效

• 申請號: 202020544446.1
• 申請日: 2020-04-14
• 公開（公告）號: CN212480133U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: E·杜奇;L·巴爾多
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: F16K1/00
• 分類號: F16K1/00;F16K31/02;F16K99/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

本公開的實施例涉及微流體閥及微流體裝置。微流體閥形成在主體中，該主體具有第一和第二表面；在主體中從第二表面延伸的入口通道；在主體中在相對于入口通道的橫切方向上延伸的第一橫切通道；以及在主體中從第一表面延伸的出口通道。入口通道、第一橫切通道和出口通道形成流體路徑。該微流體閥還具有：由主體形成、并且在橫切通道之上延伸的阻塞部分；以及壓電致動器，被耦合到阻塞部分并且被配置為將阻塞部分在閥的打開位置和閥的閉合位置移動，在閥的打開位置中阻塞部分不干擾流體路徑，并且在閥的閉合位置中阻塞部分干擾且中斷流體路徑。本公開的實施例所提供的微流體閥和裝置是簡單且廉價的。

技術領域

本實用新型涉及微流體閥及微流體裝置。

背景技術

眾所周知，微流體閥是微流體系統中允許控制微流體系統中的流體的路線、定時和分離的基礎組件。特別地，可以區分被動微流體閥和受控微流體閥，被動微流體閥例如僅由壓力差來驅動，該被動微流體閥可以用作例如止回閥，而受控微流體閥可以借助專用致動器裝置來打開或閉合，受控微流體閥通常以很大程度上獨立于壓力條件的方式操作。

微流體閥可以在各個領域的微流體回路和裝置中使用，例如，用于提供：微反應器、用于生物化學分析的系統(例如，用于處理單獨細胞的片上實驗室、用于藥物或生物流體中的其他物質(例如，葡萄糖)的分析的系統)、噴墨印刷頭、用于微處理器的冷卻系統和燃料微電池。

在圖1A和圖1B中示意性地示出了已知的微流體閥的一個示例。詳細地，圖1A和圖1B示出了分別處于第一操作位置和第二操作位置(下文中還分別被定義為閉合位置和打開位置)的氣動地致動的膜微流體閥1。特別地，微流體閥1在俯視圖中具有例如圓形的形狀，其具有中心O，中心O位于平行于笛卡爾參考系XYZ的Z軸的中心軸S上。

微流體閥1形成在第一層3、第二層5、第三層7和第四層9中，這些層沿著Z軸彼此疊置。

第一層3例如是玻璃的，并且包括入口通道11，入口通道11具有沿著笛卡爾參考系XYZ的Y軸的主延伸部。特別地，入口通道11流體地連接到儲液器(未示出)，儲液器在微流體閥1的外部并且包含(在圖1B中示意性地示出的)流體12(例如，墨水或具有處于懸浮的微顆粒的溶液)。

第二層5例如是硅或塑料材料的，并且包括中央通道13，中央通道13流體地連接至入口通道11，以在使用中接收來自入口通道11的流體12。

第三層7是柔性材料(例如，聚合物材料(例如，PDMS-聚二甲基硅氧烷))的，并且借助外圍部分7′被錨定到第二層5。第三層7包括：阻塞部分15；腔17，腔17圍繞阻塞部分15、并且沿著Z軸具有高度H_C；出口通道21，其被流體地連接到腔17、并且在底部處由第二層5界定；以及出口部分22，在頂部處界定出口通道21。第三層7還包括由膜構成的可變形部分23，其在外圍部分7′與阻塞部分15之間的第一腔17之上延伸。

第四層9是玻璃或塑料的，并且在第三層7的外圍部分7′處耦合到第三層7。詳細地，第四層9包括室27；以及空氣通道29，空氣通道29流體地連接到室27、并且流體地連接到外部環境，并且空氣通道29被配置為使得空氣能夠在外部環境與室27的內部之間傳遞。

在使用中，微流體閥1由外部控制系統(未示出)控制以在閉合位置和打開位置之間切換，外部控制系統可操作地耦合到微流體閥1。

特別地，在圖1A的閉合位置中，空氣通道29使得空氣能夠從外部環境傳遞到室27(箭頭30)以填充室27；以此方式，空氣在第三層7的表面上、特別是在阻塞部分15上向下(沿著Z軸)施加力，使得阻塞部分15與第二層5接觸并且因此將中央通道13閉合。因此，中央通道13與腔17、以及與出口通道21流體地隔離。

在該位置中，可變形部分23以第一接近(in first approximation)而處于靜止狀態。

因此，可能存在于微流體閥1中的任何流體12都被阻塞部分15阻擋，并且不能從出口通道21中排放。