用于微泵的单向阀及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于微泵的单向阀及其制备方法，包括：具有形变部及至少一个窗口的阀元件；设置有台阶槽的第一微流控元件；设置有流道的第二微流控元件；阀元件键合于第一微流控元件的台阶槽中，第二微流控元件与第一微流控元件连接，且第二微流控元件的流道形成于阀元件的形变部的上方，通过设置带有台阶槽的第一微流控元件，并使阀元件的横截面与第一凹槽的横截面适配，并将阀元件键合于所述台阶槽内，大大提高了单向阀的阀元件与微流控元件之间的连接牢固性，实现了牢固的单向阀结构；采用将阀元件键合于台阶槽内的内嵌式设计结构，有效降低了单向阀的封装难度；另外制备方法制造工艺简单，成本较低，易于大规模量产。易于大规模量产。易于大规模量产。

【技术实现步骤摘要】
用于微泵的单向阀及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路和微流控
，特别是涉及一种用于微泵的单向阀及其制备方法。

技术介绍

[0002]微流控技术广泛的应用在医疗的实时监测和高等院校的各种生物学、药学研究中，基于微流控技术的基因芯片和生物芯片以广泛应用于DNA测序、病理基因分析、药物反应分析等。在微流控技术中，微流控芯片是化学及生物反应的空置容器。微泵是驱动流体克服阻力产生流动的动力元件，是实现微流控系统的前提和基础，微泵的性能将直接影响到微流控分析系统的整体性能，也是决定微流控技术发展水平的关键因素。
[0003]为了达成流体的定向流动，微泵必须使用单向阀进行控制。虽然学术文献中报道过一些基于半导体硅材料等材料制造的单向阀，但其成本高昂且制造工艺难度高，很难应用于实际市场中。另外，市场上存在一些柔性橡胶制的单向阀，由于单向阀元件无法牢固地固定于微流控元件中，从而增加了器件失效的风险，同时，柔性橡胶材质对特定溶液缺乏耐受性，限制了微泵的适用范围。

技术实现思路

[0004]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种用于微泵的单向阀及其制备方法，用于解决现有技术中用于微泵的单向阀的阀元件与微流控元件之间的连接不牢固以及单向阀制造成本高且工艺难度大等的问题。
[0005]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种用于微泵的单向阀，所述用于微泵的单向阀至少包括：
[0006]阀元件，所述阀元件具有形变部及至少一个贯穿所述阀元件的窗口；
[0007]第一微流控元件，所述第一微流控元件上设置有贯穿所述第一微流控元件的台阶槽，所述台阶槽包括第一凹槽及第二凹槽，所述第二凹槽开设于所述第一凹槽的底部，所述第二凹槽的横截面积小于所述第一凹槽的横截面积，所述第一凹槽的横截面与所述阀元件的横截面适配；
[0008]第二微流控元件，所述第二微流控元件上设置有贯穿所述第二微流控元件的流道，所述流道的横截面积小于所述阀元件的所述形变部的横截面积；
[0009]所述阀元件键合于所述第一微流控元件的所述台阶槽中，且所述阀元件的所述形变部及所述窗口形成于所述第一微流控元件的所述第二凹槽的上方，所述第二微流控元件沿所述第一微流控元件的所述第一凹槽的一面与所述第一微流控元件连接，且所述第二微流控元件的所述流道形成于所述阀元件的所述形变部的上方。
[0010]可选地，所述阀元件具有四个沿所述阀元件周向分布的所述窗口，相邻两所述窗口之间形成悬臂梁，所有所述窗口之间围成所述形变部，且所述形变部与所述悬臂梁连接。
[0011]可选地，所述第一微流控元件的所述第一凹槽的深度与所述阀元件的厚度相同。
[0012]可选地，所述阀元件的材料包括柔性高分子材料，所述第一微流控元件的材料包括硬质高分子材料，所述第二微流控元件的材料包括硬质高分子材料。
[0013]进一步地，所述阀元件的材料包括聚二甲基硅氧烷，所述第一微流控元件的材料包括硬质聚烯烃类树脂材料。
[0014]进一步地，所述第一微流控元件的材料包括亚克力，所述第二微流控元件的材料包括亚克力。
[0015]本专利技术还提供一种用于微泵的单向阀的制备方法，使用该方法可以制备如上所述的用于微泵的单向阀，所述制备方法至少包括如下步骤：
[0016]提供制备阀元件的材料溶液，并将所述材料溶液浇注入注塑模具内；
[0017]烘焙浇注入所述材料溶液的所述注塑模具至所述材料溶液固化，形成所述阀元件，其中，所述阀元件具有形变部及至少一个贯穿所述阀元件的窗口；
[0018]提供第一微流控元件，并使用干法表面活性化技术处理所述第一微流控元件，其中，所述第一微流控元件上设置有贯穿所述第一微流控元件的台阶槽，所述台阶槽包括第一凹槽及第二凹槽，所述第二凹槽开设于所述第一凹槽的底部，所述第二凹槽的横截面积小于所述第一凹槽的横截面积，所述第一凹槽的横截面与所述阀元件的横截面适配；
[0019]将经过处理的所述第一微流控元件浸泡于自组装单分子膜溶液中，然后取出并干燥；
[0020]将所述阀元件与干燥后的所述第一微流控元件键合，所述阀元件的所述形变部及所述窗口形成于所述第一微流控元件的所述第二凹槽的上方；
[0021]提供第二微流控元件，所述第二微流控元件上设置有贯穿所述第二微流控元件的流道，所述流道的横截面积小于所述阀元件的所述形变部的横截面积；
[0022]将所述第二微流控元件沿所述第一微流控元件的所述第一凹槽的一面与所述第一微流控元件连接，所述第二微流控元件的所述流道形成于所述阀元件的所述形变部的上方，形成所述单向阀。
[0023]可选地，所述干法表面活性化技术包括等离子体处理、电晕放电或真空紫外线照射。
[0024]可选地，烘焙浇注入所述材料溶液的所述注塑模具的温度介于65℃～150℃之间，所述阀元件与干燥后的所述第一微流控元件在不高于150℃的加温条件下键合。
[0025]可选地，所述第二微流控元件与所述第一微流控元件采用粘合的方式连接。
[0026]如上所述，本专利技术的用于微泵的单向阀及其制备方法，通过设置带有台阶槽的第一微流控元件，并使阀元件的横截面与第一凹槽的横截面适配，并将阀元件键合于所述台阶槽内，大大提高了单向阀的阀元件与微流控元件之间的连接牢固性，实现了牢固的单向阀结构，由于采用了将阀元件键合于台阶槽内的内嵌式设计结构，从而有效降低了单向阀的封装难度；另外制备方法制造工艺简单，成本较低，易于大规模量产。
附图说明
[0027]图1显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的阀元件的结构示意图。
[0028]图2显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的第一微流控元件的结构示意图。
[0029]图3显示为沿图2中AA方向的纵向剖视图。
[0030]图4显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的阀元件与第一微流控元件对位方式的示意图。
[0031]图5显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的阀元件与第一微流控元件键合后的结构示意图。
[0032]图6显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的第二微流控元件的结构示意图。
[0033]图7显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的第二微流控元件与键合后的第一微流控元件对位方式的示意图。
[0034]图8显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的结构示意图。
[0035]图9显示为本专利技术的用于微泵的单向阀的制备方法的流程示意图。
[0036]元件标号说明
[0037]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
阀元件
[0038]10
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形变部
[0039]11
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窗口
[0040]12
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
悬臂梁
[0041]2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于微泵的单向阀，其特征在于，所述用于微泵的单向阀至少包括：阀元件，所述阀元件具有形变部及至少一个贯穿所述阀元件的窗口；第一微流控元件，所述第一微流控元件上设置有贯穿所述第一微流控元件的台阶槽，所述台阶槽包括第一凹槽及第二凹槽，所述第二凹槽开设于所述第一凹槽的底部，所述第二凹槽的横截面积小于所述第一凹槽的横截面积，所述第一凹槽的横截面与所述阀元件的横截面适配；第二微流控元件，所述第二微流控元件上设置有贯穿所述第二微流控元件的流道，所述流道的横截面积小于所述阀元件的所述形变部的横截面积；所述阀元件键合于所述第一微流控元件的所述台阶槽中，且所述阀元件的所述形变部及所述窗口形成于所述第一微流控元件的所述第二凹槽的上方，所述第二微流控元件沿所述第一微流控元件的所述第一凹槽的一面与所述第一微流控元件连接，且所述第二微流控元件的所述流道形成于所述阀元件的所述形变部的上方。2.根据权利要求1所述的用于微泵的单向阀，其特征在于：所述阀元件具有四个沿所述阀元件周向分布的所述窗口，相邻两所述窗口之间形成悬臂梁，所有所述窗口之间围成所述形变部，且所述形变部与所述悬臂梁连接。3.根据权利要求1所述的用于微泵的单向阀，其特征在于：所述第一微流控元件的所述第一凹槽的深度与所述阀元件的厚度相同。4.根据权利要求1所述的用于微泵的单向阀，其特征在于：所述阀元件的材料包括柔性高分子材料，所述第一微流控元件的材料包括硬质高分子材料，所述第二微流控元件的材料包括硬质高分子材料。5.根据权利要求4所述的用于微泵的单向阀，其特征在于：所述阀元件的材料包括聚二甲基硅氧烷，所述第一微流控元件的材料包括硬质聚烯烃类树脂材料。6.根据权利要求5所述的用于微泵的单向阀，其特征在于：所述第一微流控元件的材料包括亚克力，所述第二微流控元件的材料包括亚克力。7.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：付伟欣，关一民，
申请(专利权)人：上海新微技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：