[发明专利]微阀

说明书

技术领域

本发明涉及微流控领域。更具体而言，本发明针对一种微流控阀。

背景技术

存在许多不同的隔膜阀。传统的微流控隔膜阀或者使用具有很平滑的微加工表面的硬-硬密封，或者在两个硬层之间合并完整的附加软材料层。在所有情形中，在实际情况下的良好阀密封依赖于与软材料接触的硬材料，或与软材料接触的软材料。微流控装置由用于高产量制造的聚合物制造，利用可注射模塑的材料，并提供高集成度的优点。以此方式制造的微流控装置产生的一个挑战是装置由最终结合在一起的多个层构成。材料的选择受最终的预期应用和可获得的制造技术两者限制。要考虑的因素的实例是应用操作助剂(process chemicals)和温度，以及诸如模塑和结合之类的制造工艺。同时满足隔膜阀与预期作为单片式最终装置的一部分的所有其它构件的材料要求而不与难以接合的不同材料合作可能产生具有压靠在硬基底上的硬隔膜的阀。

Jerman的工作(“Electrically-activated, normally-closed diaphragm valves”, J. Micromachining and Micrengineering, V4, 1994 pp210-216)描述了一种硅上硅微加工阀。平滑表面产生5000:1的泄漏率(通：断流率)。

Bruns的工作(Silicon Micromachining and High-speed gas chromatography, Proceedings of the 1992 International Conference on Industrial Electronics, Control, Instrumentation and Automation, 1992, V3, pp1640-1644)描述了一种捕集在玻璃隔膜与硅阀体之间的聚合物隔膜，以利用硬-软阀密封取代硬-硬阀密封。

Chen等人的最近工作(Floating-Disk Parylene Microvalves for Self-Pressure-Regulating Flow Controls, Journal Of Microelectromechanical Systems, Vol. 17, No. 6, December 2008)描述了一种由浮置聚对二甲苯盘片组成的硅和聚对二甲苯阀结构。该论文中的工作意图生产具有由浮置聚对二甲苯盘片的运动产生的自调节行为的被动阀。

发明内容

因此存在对具有简单设计的微阀的需要，该微阀提供制造的容易性和令人满意的性能。更具体而言，因此，存在对一种通过将类似材料结合在一起用于制造微阀同时引入用于阀密封的软层而形成的微阀的需要。

附图说明

图1示出了当前发明的微阀。

图2示出了通过线2-2截取的图1的微阀的截面图。

图3示出了本发明的微阀的分解图。

图4示出了通过外部致动器的作用而处于关闭位置的图2的微阀的截面图，该外部致动器使阀盖偏离，以便将浮置衬垫顶压(pin)成对阀输出端口密封接合。

具体实施方式

本发明描述了软材料盘片到原本由硬-硬材料组成的阀内的组装。如果不将附加软材料引入硬-硬系统中，则难以在不施加危及阀的可靠性的极高的力的前提下形成良好的阀密封。

装配浮置盘片的一种可选方式是将盘片结合到阀隔膜上。结合隔膜的复杂性在于用于结合的粘合剂或能够不使用粘合剂接合的材料的选择必须与应用过程相适应。关于隔膜阀的早期工作表明，结合到190 μm厚的COC薄膜上的20 μm厚的软聚丙烯(PP)层对PEEK阀体产生良好的密封。该构型能够利用施加到直径为约1 mm且宽40-100 μm的阀座的小于20牛顿的力密封高达6巴表压力的气体或水。遗憾的是，结合到COC薄膜上的PP层阻碍了在不使用粘合剂的情况下使COC薄膜结合到COC阀体上。此外，在除阀座外的所有区域或可选地在整个阀中从COC薄膜移除PP使边缘上的COC-PP结合粘合剂暴露于被引导通过阀的流体，从而引起对粘合剂的潜在化学侵蚀。对由未结合PP层的COC薄膜形成等效阀的尝试表明，COC隔膜可以在不使用粘合剂的情况下成功地结合到COC阀体上，然而产生的阀始终存在泄漏问题。

另一个选择是使用2K(两种化合物)模塑来制造阀体，其中阀座由软材料生产。虽然满足良好阀座的标准，但该途径更昂贵并且再次在材料的选择上受约束。