[發明專利]一種基于介電潤濕控制的四通道微閥

有效

• 申請號: 202110337106.0
• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113090785B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 江帆;江志超;祝韜;陳美蓉;溫錦鋒
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: F16K11/22
• 分類號: F16K11/22;F16K27/02;F16K31/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅偉富

本發明公開一種基于介電潤濕控制的四通道微閥，包括閥體、設置在所述閥體上端的進液口以及設置在所述閥體下端的四個出液口，所述閥體內設有閥腔，所述進液口和四個出液口分別與所述閥腔連通，所述閥腔中部設有分流隔板，該分流隔板的四周與所述閥體的內壁之間具有間隙，四周的間隙分別構成四個連通口，所述四個出液口的位置與四個連通口的位置分別一一對應；所述閥腔底部設有用于控制所述連通口開啟與關閉的微閥控制機構，所述微閥控制機構包括轉動設置在每個連通口處的彈性膜片以及用于驅動所述彈性膜片開啟與關閉所述連通口的介電潤濕驅動機構。該四通道微閥能夠同時控制四條通道的連通與關閉，具有控制范圍廣，適應性強，靈活性高等特點。

技術領域

本發明涉及微流控技術領域，具體涉及一種基于介電潤濕控制的四通道微閥。

背景技術

數字微流控(DMF，英文digital microfluidics的縮寫)已經成為強大的液體處理技術，通過對微液滴的獨立操控，實現樣品的反應、分析及檢測，廣泛應用于生化領域。微閥是微流控中不可或缺的重要組成部分，它是微流控制芯片的“大腦”，是用于控制微流體通道的開啟或閉合。其在電子工業、國家安全、DNA測序、蛋白質分析、單細胞分析、藥物篩選、毒品檢測、食品安全、和環境監測等諸多領域有著廣泛的潛在應用。微閥是微流控系統的主要部件之一，它可以使流體按既定的程序流動，國內外專家、學者投入了大量資金和精力研制出了多種用于微流控芯片的微閥。

目前用于微流控芯片的微閥可分為兩大類，即有源微閥和無源微閥。其中，有源微閥利用制動器產生致動力實現閥的開閉或切換操作，制動機理有許多，如電磁、壓電、熱或氣等。它是外界動力源驅動膜片運動實現微閥的開啟或關閉。無源閥它沒有活動部件，優點就是結構簡單，但是其可靠性不高，有待提升?，F有的微閥中，例如申請公布號為CN110605147A的發明專利申請公開了一種基于液晶的溫控微閥及其單、多級控制系統。該溫控微閥包括微通道、基底、液晶和電熱絲，通過電熱絲加熱通道壁，使進入微通道的液晶升溫，與另一側(非電熱絲所在一側)存在溫度差，形成垂直于流向的溫度梯度，在水平溫度梯度作用下，微通道中的液晶流動速度從高溫區域到低溫區域發生變化，相應地微通道內左右兩側流量也會不同。非均勻溫度場下液晶非對稱流動特性實現樣品的徑流調節，從而控制不同反應器或檢測器的進樣量，顯著地增強了化學反應或生物檢測的對比效果，同時也極大地減少了實驗和檢測的工作量及相關成本。但是，上述溫控微閥通過溫控原件實現徑流調節，其觸發溫控微閥的控制難，控制溫差調節過程難，并且受室溫影響嚴重，多種因素導致其微閥的控制不精準。

為了解決上述問題并簡化結構，通常采用基于介電潤濕現象的液滴驅動膜片的運動實現微閥的開啟或關閉。其中，介電潤濕是指改變液滴與絕緣基板之間的電壓，來改變液滴在基板上的潤濕性，即改變接觸角，使液滴發生形變、位移的現象。所謂潤濕是指固體表面的一種流體被另一種流體所取代的過程。液體在固體表面能鋪展，固液接觸面有擴大的趨勢，即液體對固體表面的附著力大于其內聚力，就是潤濕。電浸潤可以有效實現微米離子的精準定位、分離、收集、運輸等。納升至微升體積的離散液滴覆在有疏水絕緣體的平坦表面上，其中通過將一連串的電勢施加到嵌入式電極線性陣列來對它們進行操控(運送、分裂、合并、混合)。在數字微流控芯片上，借助外部驅動力將連續的液體離散化，對形成的微小液滴進行操控?；诮殡姖櫇裨?，可精確的將液滴進行分裂、移動、融合等。例如，申請公布號為CN110645408A的發明專利申請公開了一種介電潤濕驅動液滴微閥控制液體流通裝置，該裝置包括包括閥體、一個進液口以及兩個出液口，進液口與閥體中的閥腔以及出液口連通，閥腔中部設有用于阻擋液體的阻流支架呈“T”字形，彈性膜片以及介電潤濕驅動機構。本發明通過改變介電潤濕技術驅動液滴在疏水層上運動，液滴迫使彈性膜片向上轉動，達到開閉通道目的。但是，上述裝置還存在以下不足：

微流控技術中，通常液體流通的通道復雜多樣，各個通道相互獨立控制，上述裝置并不適用于控制多通道的連通與關閉，其控制單一，具有一定的局限性，靈活性較差。

發明內容