[实用新型]一种常闭微阀及微流控系统

说明书

本实用新型公开了一种常闭微阀及微流控系统。所述常闭微阀包括阀芯和由芯片盖板和芯片底座形成的阀体，所述芯片盖板和芯片底座之间形成微流管道，所述阀芯封堵在所述微流管道中；所述芯片盖板和/或芯片底座由透光材料制成，所述阀芯的熔点高于常温且阀芯的熔点均低于盖板和底座的熔点。本实用新型的微阀结构简单，解决了微阀与微流控系统集成问题，降低了生产加工难度，使微阀实现商业化生产。

技术领域

本实用新型涉及一种常闭微阀及微流控系统，属于微米级的阀门控制领域。

背景技术

微流体系统中的微阀微流控系统是指利用微加工技术将生物或化学领域所涉及的各种操作分析功能，如样品的预处理、混合、反应、分离和检测等集成在一个微芯片上的分析系统。微流控芯片具有微型化、集成化、高效、快速、极微的试剂消耗量和成本低等优点，可广泛应用于生物医学、疾病诊断治疗、环境检测与保护、军事和太空探索等众多领域，是当前科技发展的前沿和热点。微阀作为微流控系统的关键执行部件，是对芯片通道内流体流动起控制限流作用的器件，其作用是实现流体通道的开、关以及流体流向的切换。它在微流控系统中的作用，相当于二极管在集成电路中的作用一样，是微流控系统最重要的部件之一。微阀的发展是微流控系统发展水平的一个重要标志，微阀的研究已成为目前微流控系统研究中最为活跃的一个分支。

微流控芯片是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的功能，因此又被称为芯片实验室。其中的微阀流体控制技术就是一种微控关键技术。现有的微阀主要分为不需要外部动力或控制的无源阀和利用外界致动力来实现阀的开启和闭合的有源阀。

目前各实验室采用的有源阀主要有气动微阀、转矩控制微阀、相变阀、热膨胀阀等。其中气动微阀是以外部气体作为制动力的一类有源阀。此类阀多为双层通道结构，分为流体通道和气体通道，利用气体通道的气压改变，实现流体通道微阀的闭合与开启。转矩控制微阀是利用微通道上方的螺丝控制其末端的薄膜来实现闭合程度。向下拧螺丝时，薄膜受压变形使通道堵塞，松动螺丝后，薄膜恢复原形，通道开启。相变阀的致动部件是石蜡等融点比较低的物质，通过改变温度使其处于不同相态，从而实现阀的开关功能。本实用新型属于相变阀的一种。热膨胀阀是由两种膨胀系数不同的热晶片制备而成，利用扩散电阻施加不同的功率，使晶片膨胀，当温度升高时，阀门打开。

近年来，微阀发展迅速，但常规的微阀器件通常采用个玻璃、硅片等材料为基底，利用硅微细加工工艺（如光刻、蚀刻）加工而成，对加工设备和原材料要求高，加工成本较高；目前微阀结构也较为复杂，多为非平面的多层立体结构，需采用多层硅键合工艺加工而成，工艺繁琐复杂，加工周期较长；而且这种非平面的微阀结构不易集成与微流控系统中，增加了微流控系统的集成化难度。因此目前微阀的商业化程度依然不高。

中国实用新型专利公开号CN1512095C公开了一种用于启、闭微/纳米流体通道的冰阀，其包括：一放置在流动有流体的微流道下端的半导体制冷器和一位于该半导体制冷器的制冷端或制热端的散热器，半导体制冷器与散热器之间设有低热阻高强度绝缘漆构成的导热绝缘层；一位于微流道上端面的用以加热微流道中流体的微型加热器；所述的微型加热器为通入蒸汽的蒸汽包、为带电源的微型电加热器，或为带激光加热源的微型激光加热器；半导体制冷器由多个半导体制冷模块并联组成；无任何运动部件，便于控制，是一种理想的易于集成化的微阀结构。然而该专利由于采用冰作为阀芯，因此，无法用于有试剂存储的，正常状态下是没有阀芯的；进一步地，冰容易与试剂发生反应，且冰作为阀芯尺寸过大（无法做到微米级），无法实现精确化控制，此外，如果该专利用于微流控芯片上，那么芯片中还需要植入电路，这将进一步增加芯片的制造难度，降低其可靠性。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种常闭微阀及微流控系统，该微流控系统利用激光作为致动力来开启微流控系统中微阀，本实用新型的微阀结构简单，可以解决微阀与微流控系统集成问题，降低生产加工难度，使微阀实现商业化生产。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：