[发明专利]一种基于电阻加热的非接触式常闭型相变微阀

说明书

一种基于电阻加热的非接触式常闭型相变微阀，属于微流控技术领域。从上到下包括有主流道芯片、弹性薄膜Ⅰ、控制流道芯片、弹性薄膜Ⅱ、加热腔芯片和玻璃基底；主流道芯片的结构包括进液口、主流道进液侧、挡块、主流道出液侧与出液口；所述进液口与出液口，为圆形孔，其贯穿主流道芯片，分别与主流道进液侧和主流道出液侧相连通；所述挡块，位于主流道进液侧和主流道出液侧之间，与微阀上芯片为一体，底边与微阀上芯片底面平齐。该微阀利用电阻式微加热器加热，利用相变材料相变时产生的热膨胀实现对主流道和控制腔的压力差的控制，进一步实现对微阀的控制。

技术领域

本发明是一种基于电阻加热的非接触式常闭型相变微阀。具体为采用微加工技术制作的常闭型相变微阀，该微阀利用电阻式微加热器加热，利用相变材料相变时产生的热膨胀实现对主流道和控制腔的压力差的控制，进一步实现对微阀的控制。本发明涉及一种便于集成到微流控芯片系统中的电阻热驱动的常闭型微阀，属于微流控技术领域。

背景技术

相变微阀是一种利用材料相变时体积变化来开关或调节流量的微阀，是热膨胀微阀的一个重要分支，其制作成本相对较低，具有较好的应用前景。

对于相变微阀，相变材料相变过程中需要对温度进行精确控制。因而多数相变微阀的微加热器材料均采用具有良好导电、导热性能的金属。目前，以金属铂和金应用最多，将金属铂或金通过沉积、溅射等方式以薄膜的形式集成在芯片上制成微加热器。因此，采用电阻式微加热器具有结构紧凑、易于控制等优点。

常闭微阀是一种常态下关闭，无需外部能量输入，仅在工作时才需要能量打开流道的微阀。根据相变材料是否与样本试剂微流体接触，可将相变阀分为接触式相变阀和非接触式相变阀两类。目前，采用相变材料相变驱动的常闭微阀均为接触式相变阀，而接触式相变阀具有相变材料容易对样本试剂溶液产生污染，只能一次性使用等缺点。

在此背景下，本发明提出一种非接触式常闭型相变微阀。

发明内容

本发明的目的在于减少相变材料对被控样品溶液的污染和提高微阀的使用次数。本发明采用电阻式微加热器对相变材料进行加热，使其发生相变和热膨胀，实现对控制流道中流体的开/关控制。然后，由控制流道中的流体对主流道的流体进行开/关控制。本发明采用的电阻式微加热器为沉积在玻璃基底上的金属薄膜。

本发明采用如下技术方案：

电阻热驱动的非接触式常闭型微阀，其阀体从上到下包括有主流道芯片1、弹性薄膜Ⅰ8、控制流道芯片9、弹性薄膜Ⅱ13、加热腔芯片14和玻璃基底17；主流道芯片1的结构包括进液口2、主流道进液侧3、挡块4、主流道出液侧5与出液口6。所述进液口2与出液口6，为圆形孔，其贯穿主流道芯片1，分别与主流道进液侧3和主流道出液侧5相连通；所述挡块4，位于主流道进液侧3和主流道出液侧5之间，与微阀上芯片1为一体，底边与微阀上芯片1底面平齐；

所述控制流道芯片9的结构包括控制流道进液口11、控制流道10与控制腔12。控制流道10截面为弧形，圆心角为30°-180°，容易与凸起的弹性薄膜紧密贴合。控制腔12为圆形贯穿孔，其圆心与挡板中点对齐，直径为0.5-1mm。控制腔12与控制流道10相连通，控制流道进液口11为圆形贯穿孔，直径为0.1-1mm，控制流道进液口11与控制流道10相连通；

所述弹性薄膜Ⅰ8上有弹性薄膜I贯通孔7，为贯穿孔，直径为0.1-1mm，弹性薄膜I贯通孔7与控制流道进液口11相连通，弹性薄膜I贯通孔7与进液口2相连通；所述弹性薄膜Ⅰ8和弹性薄膜Ⅱ13的厚度为20-100μm。

所述加热腔芯片14上有加热腔Ⅰ15和加热腔Ⅱ16，加热腔Ⅰ15为圆形贯穿孔，直径为0.5-1mm，位于控制流道10的下方；加热腔Ⅱ16为圆形贯穿孔，直径为0.5-1mm，位于控制腔12下方；加热腔Ⅰ15和加热腔Ⅱ16内填充有相变材料；