[实用新型]一种双对称平行薄膜微恒流阀

说明书

本实用新型公开了一种双对称平行薄膜微恒流阀，包括两个上下分开布置的控制流道、两个左右布置的控制流道、流体主流道、窄流道以及四块两两平行的弹性薄膜。四个控制流道的入口均与流体主流道相连通，控制流道的出口均由弹性薄膜封闭且与窄流道隔开。本实用新型提出的双对称平行薄膜微恒流阀的流量调控原理为利用四块弹性薄膜在控制流道内微流体压力的作用下产生弹性变形，挤压窄流道内的微流体，并改变阀的流阻以实时补偿流体压强的变化，最终实现微流体流量的恒定调控。该阀实现恒定流量调控所需的驱动压强小（20kPa），输出流量范围广，在药物注射、集成微芯片实验室、便捷式即时检测仪器等领域具有广泛的应用价值。

技术领域

本实用新型涉及微流体控制与便捷式即时检测仪器领域，具体涉及一种可用于自动精确调控微流体流量的双对称平行薄膜微恒流阀。

背景技术

随着微纳制造技术的发展，微流控阀作为微尺度控制元件在结构与化学生物、基因测序、单细胞分析等领域已经发挥了重要的作用。其中，微流控流量调节阀由于能够对流量进行精确调控，满足精密微流体控制的要求，在精确给药系统、核酸检测、细胞分选等领域中有着广泛的应用需求。

现有的微流控流量调节阀主要分为主动流量调节阀和被动流量调节阀。主动流量调节阀主要通过外加控制元件来调节流量，其优势在于流量调控的响应速度快且可以实现复杂的流体控制。然而，由于该阀需要借助外部元件工作，因此会消耗额外的能源且不易于微型化集成。与主动流量调节阀相比，被动流量调节阀的流量调节原理更为简单，它并不需要外界控制激发，仅依赖自身结构随外界驱动源的变化，即可自行进行流量调节，且不消耗额外的能量，因而在集成微型化系统应用中更加有优势。目前已报道的被动流量调节阀按结构可以分为单膜阀和双膜阀。单膜阀利用一层弹性薄膜受流体压力变形改变自身流道流阻来实现流量调控，其达到恒定流量控制所需的阈值压力较高（50kPa），不易与微型、低压微动力驱动装置（如微泵）集成。双膜阀具有两层弹性薄膜，其实现恒定流量调控所需的阈值压力仅为25kPa。然而，由于绝大多数微动力驱动装置的源压力都在20kPa以内，因此双膜阀也很难满足与微动力驱动装置集成的普遍需求。因此，有必要开发一种具有低阈值压力的微流控流量调节阀以实现其与微动力驱动装置的有效集成，最终为制成低成本、便携式的药物传输系统、微芯片实验室和即时检测仪器提供技术支撑。

发明内容

实用新型目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种双对称平行薄膜微恒流阀。该阀体积小、易集成、阈值压力低、流量调控范围广，可以满足与绝大多数微动力驱动装置的集成需求。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：双对称平行薄膜微恒流阀，包括样品入口、样品出口、上控制流道、下控制流道、左控制流道、右控制流道、流体主流道、窄流道、上弹性薄膜、下弹性薄膜、左弹性薄膜以及右弹性薄膜；所述上控制流道、下控制流道、左控制流道、右控制流道和流体主流道的入口均与样品入口相连通；所述上控制流道和下控制流道的末端均封闭；所述窄流道设置在流体主流道的中间；所述流体主流道的出口与样品出口相连通；所述上控制流道和窄流道之间由上弹性薄膜隔开；所述下控制流道和窄流道之间由下弹性薄膜隔开；所述左控制流道、右控制流道流体主流道和窄流道均分布在同一平面上，且左控制流道的末端和窄流道之间由左弹性薄膜隔开，右控制流道的末端和窄流道之间由右弹性薄膜隔开。

优选的，所述窄流道的截面尺寸小于流体主流道的截面尺寸。

优选的，所述上控制流道、下控制流道、左控制流道和右控制流道的末端宽度均小于等于窄流道的长度，且上控制流道和下控制流道的末端上下对齐且宽度相等，左控制流道和右控制流道的末端左右对齐且宽度相等。

优选的，所述上弹性薄膜和下弹性薄膜上下水平对称；所述左弹性薄膜和右弹性薄膜左右垂直对称。

优选的，所述上弹性薄膜、下弹性薄膜、左弹性薄膜以及右弹性薄膜的厚度均为微米级，材质为聚二甲基硅氧烷、硅胶、聚氨酯橡胶等聚合物弹性材料中的一种。