[发明专利]破碎岩体无止浆墙复合式注浆施工方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明涉及Wang等人于2007年4月4日提交的在先专利申请11/696401，其题目为微机械加工的电润湿微流体阀。该申请已转为临时申请60/966533。本发明要求该申请的优先权，并以引用的方式将该申请并入本文。

技术领域

本发明涉及控制液流的方法和设备。特别地，本发明包括能够通过控制与流体/表面接触面的接触角来截止和启动液流的微流体阀。通过引入气泡产生一个新的液体/气体/固体接触面，该微流体阀可以重置为截止态配置。

背景技术

微流体设备和“微”流体处理系统在许多重要领域逐渐变得必不可少。这些设备响应时间短、组装简单、可大批量生产，因此对于护理现场的实时血液分析、使用现场的化工和流体生产、分析和检测来说是非常理想的。与传统的设备和技术相比，这类设备具有小许多的尺寸(footprint)，并且只需要最少数量的资源来得到相同数量的信息。由于塑料和硅微机械加工的进步，可以利用此类材料及技术，用更低的价格得到大量的微流体设备。然而，许多大型阀门配置与这类小型设备不兼容，因此需要一种可以精确控制打开和关闭的微型流体控制阀。

许多典型的微流体设备包括与塑料底部平行配置的顶盖，该塑料底部具有亚毫米尺寸的微通道。顶盖通常焊接或连接在底部，以形成一个密封的基于微通道的流体处理系统(请见U.S.PatNos.6750053及6905882)。微流体设备控制的一个重要方面在于，能够如预期地截止和重启液流。这类设备通常依靠微通道中的毛细管作用力来驱使流体在微通道中流动。在一些设备中，表面性能，例如疏水性和亲水性，被用来影响流速。由于在微通道中，表面张力通常是对液体起支配作用的力，因此液体的表面张力(或表面能)的改变可以是控制液流的有效措施。例如，美国专利6143248公开了一种毛细管截止阀，该截止阀利用由毛细管直径的突然增大引起的表面张力的变化来控制微流体的流动。

也有其他控制液流的方法，例如美国专利6561224、6958132及7117807公开了利用化学能、热能、机械能、光能或静电能。在这些技术中，由于能效更高，例如高于热技术，静电能成为一种优选的方案。利用电能改变表面张力的原理被称为电子毛细作用或电润湿(EW)。相对于依赖于通道表面化学性能的技术而言，通过调节表面静电荷的电润湿能够提供更精确的控制，也更加可靠，操作也更简便。电子毛细作用是现代EW的基础，在一个多世纪以前由Gabriel Lippmann发现，他发现通过在汞-电解质接触面施加电压可以使与不能混合的电解质溶液接触的液体汞在毛细管中流动。这个想法被成功地应用到汞-电解质系统中，但是存在一个主要的缺陷，即，即使施加低电压，电解质水溶液也会电解分解或焦耳加热。为了避免这种情况，并仍然保持电场效果，可以在流体和电解质/电极间引入一个介质层。这种电润湿技术的变型被称为介质上的电润湿(EWOD)。

为达到精确汲取、混合、阀调节、转换以及注射操作而处理微小液滴的系统中通常用到EW。美国专利6911132描述了一种操作液滴的装置。该装置是单侧电极设计的，该装置中的所有导电元件包含在同一表面上，在该表面上操作液滴。可以提供一个平行于第一表面的第二表面，用于容纳被操作的液滴。采用电润湿技术操作液滴，在该电润湿技术中，包含在第一表面上或嵌入第一表面的电极以受控的方式相继被施予电压及撤去电压。该装置能够处理多个液体处理过程，包括合并和混合两个液滴、将一个液滴分为两个或两个以上液滴、通过从液流中分离可单独控制的液滴从而对连续的液流取样、以及迭代二元或数字混合液滴得到预期的混合比。

类似的，美国专利7016560描述了一种设备，通过利用微通道中的流体所携带的元素来转换、减弱、遮敝、过滤或相移光信号。在一些实施例中，微通道携带气体或液体段，该气体或液体段与通过波导的光信号的至少一部分光能相互作用。该微通道可以成为波导覆层的一部分、核心及覆层的一部分、或只是核心的一部分。微通道也可以具有末端或被配置为环形通道或连续通道。该流体设备可以是自锁存的或半锁存的。通过使用例如电子毛细作用、差压电子毛细作用、电润湿、连续电润湿、电泳、电渗、介电电泳、电子水动力汲取、磁力-水动力汲取、热毛细作用、热膨胀、电介质汲取、和/或改进的电介质汲取，使在微通道中的流体流动。