[发明专利]可延时惯性微流体接电开关

说明书

本发明公开了一种可延时惯性微流体接电开关，属于微流控芯片领域，包括基底、盖板、四个金属电极、微通道、金属液滴；盖板位于基底上端，两者之间密封；所述基底上设有微通道，金属电极设置于盖板上；所述微通道包括J形储液池、毛细阀、直通道、延时通道、U形闭锁通道以及导气通道；所述金属液滴位于J形储液池内。所述四个金属电极的一端触点位于微通道内，另一端触点位于基底和盖板重合区之外。当开关所受惯性力大于其阈值时，金属液滴会突破毛细阀流至延时通道进行延时，并在惯性力的作用下最终流至金属电极处，开关导通。本发明的可延时微流体惯性开关结构简单，接触稳定可靠，与现有的微流体惯性开关比较，本开关具有精确的延时功能。

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，特别是可延时惯性微流体接电开关。

背景技术

微流体惯性接电开关，是在微机械惯性开关与微流控技术的基础下提出的一种新型的开关。传统微机械惯性开关的基本结构通常为悬臂梁和弹簧-质量块系统组成，该开关的导通是基于“固-固接触”。微流体惯性开关则一般以液态金属作为工作流体，当开关受到大于其阈值的加速度时，工作流体将运动到金属电极的位置，进而导通开关。传统微机械惯性开关的“固-固接触”模式具有导通电阻大，抗干扰能力差，接触不稳定，且会使金属接触点发生磨损等缺点，进而降低其开关接电可靠性。而微流体惯性开关则可以有效避免此类缺点。

2013年，中国台湾清华大学的Y-C Huang在Design and implementation oftime-delay switch论文中设计了一种可延时微流体惯性开关。该开关在受到大于其阈值的加速度载荷时，该开关的工作流体可与固定电极接触，导通电极。但该开关也存在缺点，如开关的工作流体的流动方式近似为射流，延时时间不能精确控制，并且容易出现微流体液滴分离的情况，降低开关使用的可靠性。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种新型可延时惯性微流体接电开关，可在一定加速度载荷作用下，开关精确延时后接电。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种可延时惯性微流体接电开关，包括基底、盖板、微通道、金属液滴、第一电极、第二电极；所述微通道设置在基底上；所述基底、盖板之间密封，避免金属液滴从微通道内溅出；所述微通道包括J形储液池、第一毛细阀、第二毛细阀、第三毛细阀、第四毛细阀、第五毛细阀、第六毛细阀、第七毛细阀、第八毛细阀、第九毛细阀、第十毛细阀、第十一毛细阀、第一直通道、曲形通道、第二直通道、第三直通道、延时通道、U 形闭锁通道以及导气通道；

所述J形储液池短边上端与第一毛细阀相连，第一毛细阀上端与第二毛细阀相连；所述第二毛细阀上端与第一直通道相连；所述第一直通道与第三毛细阀之间的轴向相互垂直，二者之间通过曲形通道过渡连接；所述第三毛细阀另一端与第四毛细阀相连；所述第四毛细阀与第五毛细阀之间通过延时通道相连；所述第五毛细阀与U形闭锁通道一端相连；U形闭锁通道另一端与第六毛细阀相连；所述第六毛细阀另一端毛细阀相连；所述第七毛细阀另一端与第八毛细阀之间通过第二直通道相连；所述第八毛细阀另一端与第十一毛细阀上端之间通过导气通道相连；所述第十一毛细阀下端与第十毛细阀上端之间通过第三直通道相连；所述第十毛细阀下端与第九毛细阀上端相连；所述第九毛细阀下端与J形储液池长边上端相连；

所述第一电极从U形闭锁通道下端引出，所述第二电极从U形闭锁通道上端引出，由第一电极和第二电极构成延时开关。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)发明的可延时微流体惯性接电开关，在一定的加速度载荷作用下，可在精确的延时后接电，并且可通过调整延时通道的形状以调整延时时间。

(2)发明的微流体惯性接电开关，通过延长过渡毛细阀的长度，有效减少液滴分离情况的发生。