无源微阀装置及基于液态金属制作微阀摆动件的方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种无源微阀装置以及一种基于液态金属制作微阀摆动件的方法。本发明专利技术实施例提供的无源微阀装置包括：第一工作层、第二工作层和微阀摆动件，其中，所述第一工作层与所述第二工作层相对设置，且所述第一工作层与所述第二工作层之间形成流体通道；所述微阀摆动件的一端与所述第一工作层连接，所述微阀摆动件的另一端能够在流体的作用下与所述第二工作层接触或断开，以实现所述流体通道的关断或连通。本发明专利技术实施例提供的无源微阀装置，利用流体的流动实现无源微阀的关闭或开启，结构简单，且制作过程简易，易于集成，制造成本低且开关比高，是一种新型的无源微阀装置。置。置。

【技术实现步骤摘要】
无源微阀装置及基于液态金属制作微阀摆动件的方法


[0001]本专利技术涉及流体运输微阀
，尤其涉及一种无源微阀装置及一种基于液态金属制作微阀摆动件的方法。

技术介绍

[0002]微流控芯片或芯片实验室，指的是在一块几平方厘米的芯片上构建的化学或生物实验室，将常规化学或生物实验室的各种功能集成到一块很小的芯片上，芯片内由微通道形成网络，控制流体贯穿整个系统，从而实现化学和生物领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测，细胞培养、分选、裂解等操作。
[0003]从物理上说，微流控芯片是一种操控微小体积的流体在微小通道或构件中流动的系统，其中通道和构件的尺度通常为几十到几百微米，承载流体的量为10-9
～10-18
L，芯片中流体的流动方式和微通道网络在很大程度上决定了微流控芯片的功能，灵活的微通道网络设计是微流控芯片各个基本操作单元的关键所在。对于这些基本操作单元而言，它们依靠微通道网络连接，其中，各种微阀微泵是使通道网络连接通畅运行的关键所在。
[0004]微阀的种类多种多样，理论上讲，凡是能控制微通道闭合和开启状态的部件均能作为微流控芯片中的微阀使用。一直以来，各国微流控学专家、学者在微阀领域投入了较大精力和财力，并专利技术了多种结构和工作原理的微阀及其开启和关闭方法。根据是否需要激励源，可以将这些微阀分为两大类：有源微阀和无源微阀。
[0005]无源微阀不需要外部动力和控制，通过特殊的微通道几何结构或微通道表面特性，利用流体本身流向和压力变化就可以实现阀状态的改变，实现微流输运，无需外部动力源。
[0006]有源微阀也称主动阀，其原理是利用外界动力来实现阀门的开启和关闭，主要有气动微阀、电动微阀，电化学微阀，静电微阀，压电微阀，热膨胀微阀、形状记忆合金微阀、混合微阀等。气动微阀是以外部气体作为动力的有源微阀，通过在流体通道内施加压力来改变阀门的开启和闭合；相变微阀是利用沸点较低的物质，通过改变温度使其处于不同状态，从而控制阀门开关；热膨胀微阀是由两种膨胀系数不同的热晶片制备而成，通过外部施加功率使得晶片发生膨胀，从而控制阀开闭。
[0007]上述提到的微阀中，常规的无源微阀开关比较低，气动微阀制作工艺简单，但是集成化程度较低；相变微阀开关比较高，但是由于相变物质处于微流道内，一般难以多次使用；热膨胀微阀结构简单，但是面临流道内热转换效率低等问题，阀有明显的滞后现象。
[0008]以上所述的微阀都有各自的优缺点，对应着不同的应用场合，相对而言，无源微阀尺寸较小，易于集成在微流道内，制作工艺相对也简单，操作方便，开关比较高的无源微阀在微流控芯片领域会有更广泛的应用。基于此，开发一种开关比较高的新型无源微阀，具有显著的现实意义。

技术实现思路

[0009]本专利技术实施例提供一种无源微阀装置及一种基于液态金属制作微阀摆动件的方法，用以解决现有技术中无源微阀开关比较低的缺陷。
[0010]本专利技术实施例提供一种无源微阀装置，包括：第一工作层、第二工作层和微阀摆动件，其中，所述第一工作层与所述第二工作层相对设置，且所述第一工作层与所述第二工作层之间形成流体通道；所述微阀摆动件的一端与所述第一工作层连接，所述微阀摆动件的另一端能够在流体的作用下与所述第二工作层接触或断开，以实现所述流体通道的关断或连通。
[0011]根据本专利技术一个实施例的无源微阀装置，所述第二工作层包括工作桩，所述工作桩设置在所述第二工作层的上部，且能够与所述微阀摆动件接触或断开。
[0012]根据本专利技术一个实施例的无源微阀装置，所述第一工作层包括摆动轴，所述摆动轴垂直贯穿在所述第一工作层的内部，且所述摆动轴与所述微阀摆动件转动连接。
[0013]根据本专利技术一个实施例的无源微阀装置，所述第一工作层还包括保护桩，所述保护桩设置在所述第一工作层的下部，其中沿流体的流动方向，所述微阀摆动件位于所述保护桩和所述工作桩之间，所述保护桩用于对所述微阀摆动件的摆动进行限位。
[0014]根据本专利技术一个实施例的无源微阀装置，所述第一工作层包括第一膜体，所述第一膜体设置在所述第一工作层内，且所述第一膜体与所述微阀摆动件连接。
[0015]根据本专利技术一个实施例的无源微阀装置，所述微阀摆动件为条状结构。
[0016]本专利技术实施例还提供一种基于液态金属制作微阀摆动件的方法，包括：在成型层流体通道内形成与所述微阀摆动件形状相同的第一凹槽；向所述第一工作层和所述第二工作层形成的所述流体通道内注入液态金属和保护液；向所述成型层流体通道内施加压力，促使设置在所述第一凹槽下方的膜体变形挤压所述液态金属并在所述流体通道内形成与所述第一凹槽形状相同的第二凹槽，成型所述微阀摆动件。
[0017]根据本专利技术一个实施例的方法，在所述在成型层流体通道内形成与所述微阀摆动件形状相同的第一凹槽的步骤之前，还包括：将所述成型层对应设置在所述第一工作层的上方，且使所述成型层流体通道与所述流体通道相对应。
[0018]根据本专利技术一个实施例的方法，还包括：软光刻成型所述成型层流体通道和所述流体通道。
[0019]根据本专利技术一个实施例的方法，还包括：对所述液态金属进行低温处理以使所述液态金属凝固定型。
[0020]本专利技术实施例提供的无源微阀装置，利用流体的流动实现无源微阀的关闭或开启，结构简单，且制作过程简易，易于集成，制造成本低且开关比高，是一种新型的无源微阀装置。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图逐一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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。
[0022]图1是本专利技术一个实施例提供的一种无源微阀装置的结构示意图；
[0023]图2是图1示出的无源微阀装置打开状态的结构示意图；
[0024]图3是本专利技术又一实施例提供的一种无源微阀装置的结构示意图；
[0025]图4是图3示出的无源微阀装置关闭状态的结构示意图；
[0026]图5是本专利技术实施例提供的基于液态金属制作微阀摆动件的方法的流程图；
[0027]图6是微阀摆动件制作时成型层与工作层分布侧视图；
[0028]图7是微阀摆动件制作过程平面图；
[0029]图8是微阀摆动件制作过程立体图。
[0030]附图标记：
[0031]1：第一工作层；2：微阀摆动件；3：工作桩；4：第二工作层；5：保护桩；6：摆动轴；7：流体；9：膜体；10：成型层；11：成型层流体通道。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无源微阀装置，其特征在于，包括：第一工作层、第二工作层和微阀摆动件，其中，所述第一工作层与所述第二工作层相对设置，且所述第一工作层与所述第二工作层之间形成流体通道；所述微阀摆动件的一端与所述第一工作层连接，所述微阀摆动件的另一端能够在流体的作用下与所述第二工作层接触或断开，以实现所述流体通道的关断或连通。2.根据权利要求1所述的无源微阀装置，其特征在于，所述第二工作层包括工作桩，所述工作桩设置在所述第二工作层的上部，且能够与所述微阀摆动件接触或断开。3.根据权利要求2所述的无源微阀装置，其特征在于，所述第一工作层包括摆动轴，所述摆动轴垂直贯穿在所述第一工作层的内部，且所述摆动轴与所述微阀摆动件转动连接。4.根据权利要求3所述的无源微阀装置，其特征在于，所述第一工作层还包括保护桩，所述保护桩设置在所述第一工作层的下部，其中沿流体的流动方向，所述微阀摆动件位于所述保护桩和所述工作桩之间，所述保护桩用于对所述微阀摆动件的摆动进行限位。5.根据权利要求1所述的无源微阀装置，其特征在于，所述第一工作层包括第一膜体，所述第一膜体...

【专利技术属性】
技术研发人员：桂林，刘冰心，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：