[发明专利]一种微流控阀及其微流体调控方法

权利要求书

1.一种微流控阀，其特征在于：包括依次连通的流体入口、入口主流道、收缩流道、出口主流道和流体出口，流体经流体入口流入，依次经过入口主流道、收缩流道和出口流道后经所述流体出口排出，在所述入口主流道靠近所述收缩流道处设置有调流薄膜，所述调流薄膜垂直于流体流动方向，所述调流薄膜截面积小于所述入口主流道的横截面，大于所述收缩流道的横截面，所述调流薄膜正对所述收缩流道的入口；

还包括控制流道，所述控制流道连接压缩气体供给装置，所述收缩流道至少一处的侧壁上设有截流薄膜，所述收缩流道通过所述截流薄膜连接所述控制流道，所述截流薄膜为弹性薄膜，当所述控制流道内填充有压缩气体时，所述截流薄膜向所述收缩流道内弯曲变形。

2.根据权利要求1所述的微流控阀，其特征在于：所述控制流道与所述收缩流道通过所述截流薄膜间隔设置。

3.根据权利要求1所述的微流控阀，其特征在于：与所述截流薄膜相对的收缩流道侧壁为弧形曲面，所述截流薄膜向所述控制流道腔体内弯曲变形后与所述弧形曲面的侧壁贴合。

4.根据权利要求1所述的微流控阀，其特征在于：所述入口流道和出口流道的宽度为收缩流道的2倍以上，且入口流道、出口流道和收缩流道的宽高比均大于1。

5.根据权利要求1所述的微流控阀，其特征在于：所述调流薄膜与所述收缩流道入口之间的距离为20μm~200μm，且调流薄膜的两个长边与其厚度的比值均不低于3。

6.根据权利要求1所述的微流控阀，其特征在于：所述控制流道的一端与压缩气体供给装置连接，另一端封闭。

7.根据权利要求1所述的微流控阀，其特征在于：还包括基片和阀体，所述基片和阀体相互配合形成所述控制流道。

8.根据权利要求7所述的微流控阀，其特征在于：所述阀体与基片通过氧等离子改性、高温熔融、化学溶剂辅助等工艺实现无缝键合，保障控制流道的气压密封性。

9.一种基于权利要求1所述的微流控阀的微流体调控方法，其特征在于：

微流体自动、精确流量控制：微流体由液体入口流入入口流道，绕过调流薄膜后依次进入收缩流道和出口流道，并从液体出口流至阀体外部；在微流体流动过程中，流体冲击调流薄膜使其朝向收缩流道产生侧向的弹性变形，随着流体压力的增大，薄膜的形变位移量增大并增大微阀的流阻；当流体压力超过微阀的设计阈值压力时，微阀的流阻完全补偿流体压力的变化，使得微阀自动调节出口流体流量至恒定值，实现微流体流量的自动、精确控制；

微流体运动与截止控制：压缩气体由气体入口进入控制流道，挤压截止薄膜使其产生朝向收缩流道内产生弹性变形，变形的薄膜对接所述收缩流道相对一侧的侧壁，使收缩流道完全封闭，实现微流体的截止控制；当控制流道中的压缩气体经气体入口排掉时，截止薄膜在自身材料回弹力的作用下恢复原先的平面状态，使收缩流道中的微流体重新开始流动。

10.根据权利要求9所述的微流控阀的微流体调控方法，其特征在于：所述微流控阀的阈值压力是指阀产生恒定流量输出时的入口流体压力，且阀的阈值压力≤20kPa，流量调节范围为1nl/min ~ 10 ml/min。