一种微流控阀及微流控芯片制造技术

本发明专利技术涉及微流控技术领域，具体而言，涉及一种微流体控制阀及微流控芯片。所述微流体控制阀包括管道和微阀，所述微阀位于管道内部，其一端与所述管道连接，为凸起状，其高度低于所述管道的高度，所述管道至少一侧为弹性材料，施加外力时所述微阀另一端与管道接触，管道闭合。本发明专利技术结构简单，体积小，芯片组装步骤少，易生产，成本低，无需增加额外的薄膜，依靠芯片自身材料弹性形变即可实现阀门开关闭合控制，同时在关闭阀门时因管道形变量小对管道内液体造成的流动干扰小，具有广阔的应用前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控阀及微流控芯片


[0001]本专利技术涉及微流控
，具体而言，涉及一种微流体控制阀，本专利技术还涉及一种具有上述微流体控制阀的微流控芯片。

技术介绍

[0002]微流体控制是微流控芯片的操作核心，芯片所涉及的进样、混合、反应、检测等过程都需在可控的流体中完成，因此微流体控制阀是微流控系统的主要部件之一，微流控通过阀控制流体，使液体在指定方向流动。
[0003]目前微流体控制阀分为无源阀和有源阀。无源阀不需要外部的动力或控制，利用流体本身流向和压力的变化就可实现阀状态的改变，以双晶片单向阀和凝胶阀为主要代表。有源阀也称为主动阀，其原理是利用外界致动力实现阀的开启和关闭操作。它有多种致动机理，包括气动，热膨胀，压电效应、形状记忆合金、静电、电磁等。应用较多的阀门主要有：相变阀、机械阀、气动阀等形式。
[0004]相变阀芯片利用激光等加热设备对预先安装在芯片内的易相变物质进行加热，固态物质融化，流入主管道内，冷却后堵住流道，这种方法存在对反应试剂污染的风险，尤其是在分子检测领域，增加了实验结果的不稳定性。
[0005]传统机械阀芯片通过机械部件的旋转挪动压迫下层薄膜，利用薄膜形变堵塞管道。一方面如果所用芯片本身体积小，要想将机械部件尽可能多的集成到芯片内，必须尽可能缩小机械阀门体积，对机械加工工艺要求很高，增加制作成本。另一方面如果机械阀门过大，则使芯片本身微体积的优势丧失。
[0006]传统气动阀芯片需内嵌一层可形变薄膜，外接泵通过气道芯片内的气体流道，向阀门处送入气体，薄膜受气体压力发生形变，堵住管道，实现阀门的开关闭合。机械阀和气动阀都需在薄膜外覆盖一层芯片，因为薄膜太薄，易破，透气导致密封性差，需要额外加芯片层保护，这增加了芯片成品的封接步骤，工艺繁琐。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的之一在于提供一种微流体控制阀。
[0008]包括管道和微阀，所述微阀位于管道内部，其一端与所述管道连接，为凸起状，其高度低于所述管道的高度，所述管道至少一侧为弹性材料，施加外力时所述微阀另一端与管道接触，管道闭合。
[0009]本专利技术的目的之二在于提供一种微流体芯片，所述微流体芯片包括如上所述的微流体控制阀。
[0010]本专利技术的有益效果：1、微阀采用凸起状设计，使管道只需少量形变即可闭合，保证管道密封，实现流体精准控制，同时降低了对管道材质的要求，使更多的材料能应用到微流控领域。
[0011]2、本专利技术在关闭阀门时管道形变量小，对管道内液体造成的流动干扰小，管道的
其它区域不因阀门处形变而翘起变形，尤其适用于分子检测领域，确保实验结果的稳定性。
[0012]3、相比于传统的气动阀、相变阀，本专利技术无需借助外部电源设备及复杂控制系统即可实现微阀开关，大幅降低整体使用成本，同时操作简便，应用场景不受限制；相比传统机械阀，制备工艺更加简单，更易将多个微阀集成于更小的芯片上，成本更低。
[0013]4、本专利技术芯片组装步骤少，易生产，成本低，无需增加额外的薄膜，依靠芯片自身材料弹性形变即可实现阀门开关闭合控制。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术实施例1微流体控制阀阀开时的截面示意图；图2为本专利技术实施例1微流体控制阀阀关闭时的截面示意图；图3为本专利技术实施例2的结构示意图；图4为本专利技术实施例3阳性样本的检测结果图。
[0016]图中标记如下：1、进样口；2、第一微流体控制阀；3、第一反应腔；4、第二微流体控制阀；5、第二反应腔；6、微阀；7、管道一侧；8、管道另一侧。
具体实施方式
[0017]现将详细地提供本专利技术实施方式的参考，其一个或多个实例描述于下文。提供每一实例作为解释而非限制本专利技术。实际上，对本领域技术人员而言，显而易见的是，可以对本专利技术进行多种修改和变化而不背离本专利技术的范围或精神。例如，作为一个实施方式的部分而说明或描述的特征可以用于另一实施方式中，来产生更进一步的实施方式。
[0018]因此，旨在本专利技术覆盖落入所附权利要求的范围及其等同范围中的此类修改和变化。本专利技术的其它对象、特征和方面公开于以下详细描述中或从中是显而易见的。本领域普通技术人员应理解本讨论仅是示例性实施方式的描述，而非意在限制本专利技术更广阔的方面。
[0019]如本文所用，术语“管道”是把流体(如蒸汽、煤气、水或油)从一处传送到另一处的管道。
[0020]如本文所用，术语“弹性材料”是除去外力后能恢复原状的材料。
[0021]本专利技术的目的之一在于提供一种微流体控制阀。
[0022]包括管道和微阀，所述微阀位于管道内部，其一端与所述管道连接，为凸起状，其高度低于所述管道的高度，所述管道至少一侧为弹性材料，施加外力时所述微阀另一端与管道接触，管道闭合。
[0023]在一些优选的实施方式中，所述微阀截面宽度等于所述管道宽度。
[0024]在一些优选的实施方式中，所述管道横截面为矩形、圆形、扁圆形中的任意一种或几种。
[0025]在一些优选的实施方式中，所述管道一侧为弹性材料，另一侧可由下述任意一种
或两种混合型的材料制成，如硅、陶瓷、玻璃和塑料等，其中所述塑料包括：聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲醛(POM)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯二乙醚(PPE)、聚苯乙烯(PS)、聚砜(PSU)、聚醚醚酮(PEEK)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。
[0026]在一些优选的实施方式中，所述微阀为柱形。
[0027]在一些优选的实施方式中，所述微阀高度为所述管道高度的50%-90%。
[0028]在一些优选的实施方式中，所述弹性材料为聚合物。
[0029]其中，聚合物分为弹性体、热塑性塑料和热固性塑料。
[0030]弹性体由通常缠结的交联聚合物链组成，当外力施加时，弹性体可以伸展或压缩，并且在外力撤回时恢复到原始形状，其表现出较弱的分子间作用力，与其他材料相比具有较低的杨氏模量和较高的失效应变。
[0031]在一些优选的实施方式中，所述聚合物为聚二甲基硅氧烷（PDMS）、热固性聚酯（TPE）、聚乙二醇二丙烯酸脂（PEGDA）、全氟化合物（PFEP/PFA/PFPE）、聚氨酯（PU）。
[0032]本专利技术微流体控制阀的流量控制原理为利用管道受外力作用产生弹性变形与微阀贴合以截流微流体。
[0033]根据本专利技术的第二方面，本专利技术还提供一种微流体芯片，所述微流体芯片包括如上所述的微流体控制阀。
[0034]在一些优选的实施方式中，所述微流体芯片还包括反应模块，所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流体控制阀，其特征在于，包括管道和微阀，所述微阀位于管道内部，其一端与所述管道连接，为凸起状，其高度低于所述管道的高度，所述管道至少一侧为弹性材料，施加外力时所述微阀另一端与管道接触，管道闭合。2.如权利要求1所述的微流体控制阀，其特征在于，所述微阀截面宽度等于所述管道宽度。3.如权利要求1所述的微流体控制阀，其特征在于，所述弹性材料为聚合物。4.如权利要求1所述的微流体控制阀，其特征在于，所述弹性材料为聚二甲基硅氧烷或透明硅胶。5.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翰林，陈翀，黄嘉恩，
申请(专利权)人：广州普世君安生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：