[实用新型]微流体设备

说明书

一种微流体设备(50)，该微流体设备设置于安置流体容纳腔室(52)的本体(100)中。流体进入通道(66)和液滴喷射通道(54)在该本体(100)内形成，并且与该流体容纳腔室流体连接，以便通过具有出口截面的喷嘴(54)形成流向该本体外侧(100)的流体路径。致动器(53)操作性地耦合至该流体容纳腔室(52)，并且被配置成用于在该微流体设备的运行状况下通过该液滴喷射通道(54)喷出流体液滴。该液滴喷射通道包括面积小于该喷嘴的该出口截面的缩小截面部分。

技术领域

本实用新型涉及一种用于喷射小液滴的微流体设备。具体地，本实用新型适用于经由喷雾器来喷射具有并非公知成分的液体，从而产生非常小的液滴。

背景技术

如已知的，为了喷射油墨和/或香料等，已经提出了使用具有较小尺寸的微流体设备，这些设备可以利用微电子制造技术来获得。

例如，US 9 174 445描述了一种适用于在纸上热喷射油墨的微流体设备。

图1示出了用于热喷射油墨和香料的微流体设备10的单元11，该微流体设备与上述专利中所描述的设备类似。

图1中所示的单元11包括用于盛装流体的腔室19，该腔室形成于腔室层12内，并且在底部由采用电介质材料的薄层13所界定而在顶部由喷嘴板14所界定。

喷嘴15被设置穿过喷嘴板14并且具有面向流体容纳腔室19的第一部分15A以及面向相反方向(朝向微流体设备10的外部)的第二部分15B。第一部分15A明显比第二部分15B更宽。加热器20设置在薄层13内，与流体容纳腔室19相邻并且与喷嘴15垂直对准。加热器20可具有大约40×40μm2的面积，并且生成例如3.5μJ的能量，并且能够在2μs内达到450℃的最高温度。

流体容纳腔室19还设置有流体进入部21，该流体进入部21使得液体进入流体容纳腔室19中并在其中传输液体，如箭头L所指示的。多个柱状物(图1中不可见)可以形成在流体进入部21中，并且具有防止体积大的颗粒堵塞流体进入部21的功能。

微流体设备10可包括多个单元11，这些单元通过流体进入部21 连接至液体供应系统(未示出)。

图2A至图2E为单元11的操作的示意图。液体L经过流体进入部21到达流体容纳腔室19(图2A)，以便形成例如具有0.3μm厚度的液体层16。加热器20将液体层16加热达到预设温度(图2B)。基于所使用的液体来选择此温度，以允许液体瞬间达到沸点，例如接近300℃的温度。在这种情形下，压力升高到较高水平(例如大约5 大气压)，从而形成蒸汽泡17，该蒸汽泡在几微秒(例如，10μs- 15μs)之后消失。由此生成的压力推送液滴18穿过喷嘴15，如图2C 至图2D所示，然后液体层16返回至其初始状况(图2E)。

另一种适用于热喷射流体的微流体设备基于压电原理。例如，在 US 2014/0313264中描述了并且在如图3示出了这种类型的微流体设备30的实施例。

图3的微流体设备30包括安排在彼此顶部上并且被粘合在一起的底部部分、中间部分和顶部部分。

该底部部分由采用半导体材料的第一区域32形成，该第一区域具有入口通道40。

中间部分由采用半导体材料的第二区域33形成，该第二区域横向地界定流体容纳腔室31。流体容纳腔室31进一步在底部由第一区域32界定，并且在顶部由薄膜层34(如采用氧化硅)界定。薄膜层 34在流体容纳腔室31上方的区域形成薄膜37。薄膜层34的厚度允许其弯偏转例如大约2.5μm。

顶部部分由采用半导体材料的第三区域38形成，该第三区域界定致动器腔室35，覆盖于流体容纳腔室31上。第三区域38具有贯通通道41，该贯通通道通过薄膜层34中的相应开口42与流体容纳腔室 31连通。