[发明专利]一种微阀及其构成的装置

说明书

技术领域

本发明涉及微电子机械系统，尤其涉及一种微阀以及由其构成的装置。

背景技术

基于微电子机械系统(MEMS)加工技术的微阀是微型流动系统中流向控制的重要执行元件，主要用于微型化学分析和药物注射，其性能对微泵的性能有直接影响。微阀按原理一般可分为两种类型：主动阀和被动阀两类。被动阀的工作特点是无需外来的致动力，仅利用流体本身参数的变化，如流动方向，流动压力等即可实现阀状态的改变。被动阀的体积可大幅度下降至与芯片匹配的程度，相应加工和集成话难度亦有所降低，但其功能相对较为简单，不能实现复杂的操作，应用场合有一定的局限。主动阀的原理是利用致动器产生的致动力实现阀的开闭和切换操作。一般包括流体出入口、致动器以及响应致动器而移动到时流体出入口打开或关闭的阀部件。主动阀的优点是：致动器动作切实可靠，致动力较强，阀的密闭形好；也可用于单向阀，也可用于切换阀的制作；由于阀的开闭或切换操作可主动进行，最适合进行切换阀的操作。目前文献报道的主动阀结构复杂，制作步骤也很复杂，并且大多主动阀都是采用薄膜来作为阀门，这会导致微阀较差的密闭性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、制作工艺步骤少低成本的主动型结构的微阀及其制造方法。

本发明的另一目的是提供一种使用微阀的外释药系统。

本发明的再一目的是提供一种由微阀构成的微泵。

为达到上述目的，本发明的一种微阀，包括：一硅基板，形成有贯通所述硅基板的一阀塞孔穴、位于所述阀塞孔穴两侧的至少两阀锚孔穴以及位于所述阀塞孔穴和所述阀锚孔穴之间的至少两连接臂孔穴；

一阀塞，具有至少两阀锚，以及连接所述阀塞和阀锚的连接臂，其中所述阀塞、阀锚和连接臂分别与阀塞孔穴、阀锚孔穴和连接臂孔穴相匹配，并且所述阀塞、阀锚和连接臂由聚合物一体形成。

所述微阀还包括一致动器，用于致动所述阀塞在所述孔穴中上下移动。

优选地，所述的孔穴具有54.74度的侧壁。

优选地，所述致动器为磁致动器、压电致动器、热气致动器或静电致动器。

优选地，所述聚合物为硅橡胶。

所述聚合物中还添加有磁性材料。

本发明还提供一种制造上述微阀的方法，所述方法包括以下步骤：

S1：对硅基板进行各向异性地刻蚀，产生微阀各部件相应的孔穴；

S2：用液体聚合物填充所述产生的孔穴，形成关闭状态的微阀；

S3：在液体聚合物凝固之后，所述形成的微阀在外部力的作用下张开阀塞。

所述步骤S1进一步地包括：刻蚀成阀塞孔穴；在所述阀塞孔穴的两侧刻蚀成至少两阀锚孔穴；以及在所述阀塞孔穴和所述阀锚孔穴之间刻蚀成至少两连接臂孔穴。

所述步骤S1中之前还包括使用氮化硅、氧化硅进行掩模刻蚀，或者使用氮化硅和氧化硅进行双层掩模刻蚀。

所述步骤S3中使用金属基板上的竖杆使微阀的阀塞张开。

本发明的微阀可应用到可移植性的外释药系统，因此提供一种用于皮肤的外释药系统，包括：上述结构的微阀；

套在所述微阀上的由聚合物制成的护套；

位于所述微阀和护套之间由聚合物制成的隔断，所述隔断形成的空间内填充所要释放的药；

位于护套外部用于使所述微阀的阀塞打开的致动器。

本发明还提供一种半导体器件，所述半导体器件包括具有上述结构的微阀。

本发明还提供一种微泵，包括：两个上述结构的微阀，所述两微阀彼此倒置放置连接在一起；以及

用于致动所述微阀的致动器。

由上述技术方案可知，微阀采用硅晶体的结构，能够使其具有非常小的尺寸，并且由于制作步骤简单、结构简单，使其制造成本低，适合进行大规模的晶体制造。另外，本发明在设计时采用具有侧壁的阀塞结构，使其阀塞与阀塞孔穴能够很好的匹配在一起，具有良好的密封性能。

本发明的微阀结构能用于止回阀，所述止回阀是个单向阀，具有一个方向流动而另一个方向截止的特性。本发明的微阀能够应用到人体和动物体内，制成可移植性的外释药系统，使用本发明微阀的外释药系统，可以周期性地控制药物的释放，从而进行主动型的药物注射。

通过以下参照附图对优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加明显。

附图说明

图1为本发明的一种微阀的张开状态结构示意图；

图2为图1所示微阀的闭合状态结构示意图；

图3为本发明的一种制造微阀的方法流程图；

图4为本发明的一种用于外释药系统的微阀结构示意图；

图5为图4所示的微阀注入药物操作的示意图；