CN104315232A - 微流体微阀驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于微膜泵芯片基本功能单元膜动微阀的驱动装置。由正压组件、负压气体源、通道、正压切换组件、芯片托盘、密封圈、弹性密封帽、传动组件组成。在芯片和托盘间有负压气密空间。芯片托盘上有通道对应微膜泵芯片上膜片位置，并在顶端有弹性密封帽，将通道与气密空间隔开。弹性密封帽放松时，负压力将微膜泵芯片上所有的膜片拉开，实现流体通道的导通或吸入一定量体积的液体；当正压切换组件控制允许正压力组件通过转动组件驱动密封帽，使其受力形变隆起时，微流体芯片上对应的膜片被压紧，实现流体通道阻塞或排出一定量体积的液体。该装置不需要对微流体芯片上每个微膜泵单元建立独立的气动接口，大大降低了泄露导致的系统失效率。
Description
技术领域
本专利涉及一种微阀驱动装置，尤其涉及一种用于驱动微膜泵芯片上的基本功能单元膜动微阀的驱动装置。
背景技术
现有实验室分析方法往往受前处理及检测过程复杂，场地要求严格等因素的限制，易受环境及人为因素干扰。微流体芯片系统用以驱动微少体积流体，具有良好的封闭性，使用方便、样品使用量小，受人为因素干扰小，在生命科学研究、疾病诊断、食品安全、环境分析等领域具有良好的应用前景。
塑料微流体芯片具有一次性使用，低成本等优势，受到了广泛关注。发明专利(CN101282789提供了多种基于微膜泵塑料芯片的功能结构，易于批量生产，功能灵活可控。为了降低芯片成本，芯片中仅包含流体流动所需流道结构，不包含复杂的驱动及传动系统。发明专利(CN 102906573)提供了基于微末泵塑料芯片的检测装置，采用气动驱动及传动部件，实现了核酸分析全过程的芯片集成。系统为了使用气体能量驱动膜片，针对每个微膜泵设置了气动接口，同时为了保证芯片可以方便拆卸，气动接口只能做临时密封，特别当高压气体推动微膜泵时容易泄露。由于微流体芯片上需要驱动大量的基本微膜泵单元，任何单元漏气，都可能导致芯片失效，造成了可靠性隐患。
发明内容
本发明提供了一种微流体芯片微阀的驱动装置，该装置不需要对微流体芯片上每个微膜泵单元建立独立的气动接口，大大降低了泄露导致的失效率。
本发明技术方案，由正压组件113、负压气体源114、通道103、正压切换组件102、芯片托盘112、密封圈110、弹性密封帽111、传动组件104组成。芯片托盘112用于支撑基于微膜泵的微流体芯片108，通过密封圈110可以和微膜泵微流体芯片108间形成气密空间106；芯片托盘112上有一个或多个气孔107通过三通阀101连接到负压气体源114，可控制气密空间106为负压或放气；芯片托盘112上有通道103对应微膜泵芯片108上膜片105位置，通道103在芯片托盘112上表面有弹性密封帽111，将通道103与气密空间106隔开；通道103用于传动组件104穿过托盘112，使弹性密封帽108隆起和放松。气密空间106为负压，且弹性密封帽111放松时，负压力将微膜泵芯片108上所有的膜片105拉开，实现流体通道109的导通或吸入一定量体积的液体；当正压切换组件102控制允许正压力组件113通过转动组件104驱动某个或多个通道103顶端的密封帽111，使其受压力发生弹性形变而隆起时，微流体芯片108上对应的膜片105压紧，实现流体通道109阻塞或排出一定量体积的液体。当芯片108使用完毕后，可以将三通阀101连接至环境，方便的取下芯片。
在基于微膜泵技术的微流体芯片上，芯片上各种微控制器件都是由微阀演变而来的，根据需要进行不同组合集成，本发明装置即可实现芯片驱动。
本发明保持了原有在先技术控制灵活，便于平行驱动，使用方便的优点，同时由于将气密接口减少到了一个，并且工作状态下总处于负压状态，因而大大减少了泄露的几率，提高了系统的可靠性。
附图说明
通过附图和实施例，对本专利的技术方案作进一步的详细描述。本发明的特征将被充分公开或者清楚反映，其中：
图1为本发明方案简图
图2a本发明具体实施方案简图-流体驱动-吸入
图2b本发明具体实施方案简图-流体驱动-排出
具体实施方式
采用本发明方案可以驱动微膜泵实现流体双向运动，本例采用压缩气体瓶213存储正压气体，通道203通过三通阀202A、202B、202C连接真空瓶214和压缩气瓶213，三通阀202A、202B、202C控制通道203中的正负压力。使用压缩空气204将正压力传导至弹性密封帽。流体驱动过程分为吸入和排除两个步骤。
如图2a显示吸入过程。三通阀201使密封空间206连接至负压，芯片被压紧在芯片托盘212上。当三通阀202A切换至负压，且202C切换至正压时，膜片205A张开，膜片205C压紧，对应流体通道在205A处导通，205C处阻塞；三通阀202B切换至负压，由于膜片205B张开，液体经过205A吸入205B空间。
如图2b显示排出过程。当三通阀202A切换至正压，且202C切换至负压时，膜片205C张开，膜片205A压紧，对应流体通道在205C处导通，205A处阻塞；三通阀202B切换至正压，由于膜片205B被压紧，吸入的液体被经过205C处排出。
通过交替执行吸入和排出过程可以实现微量流体的驱动。由于结构对称，改变驱动步骤可以轻易实现流体的双向驱动。
以上所述实施例只提供在本发明所提出方法指导下的具体实施方案，并不限定本方法实施方式和应用领域，任何不脱离本方法精神的对本发明的修改和变形，应涵盖于本发明所覆盖范围之内。
Claims (6)
1.微流体微阀驱动装置，包括：正压组件113、负压气体源114、通道103、正压切换组件102、芯片托盘112、密封圈110、弹性密封帽111、传动组件104。
2.权利要求1所述微流体微阀驱动装装置，其特征在于：
1)芯片托盘112用于支撑基于微膜泵的微流体芯片108，通过密封圈110可以和微膜泵微流体芯片108间形成气密空间106；
2)芯片托盘112上有一个或多个气孔107通过三通阀101连接到负压气体源114，可控制气密空间106为负压或放气；
3)芯片托盘112上有通道103对应微膜泵芯片108上膜片105位置，通道103在芯片托盘112上表面有弹性密封帽111，将通道103与气密空间106隔开；
4)通道103用于传动组件104穿过托盘112，使弹性密封帽108隆起和放松。
3.权利要求1所述微流体微阀驱动装置，其特征在于：当权利要求2中所述气密空间106为负压，且弹性密封帽111放松时，将微膜泵芯片108上所有的膜片105拉开，实现流体通道109的导通或吸入一定量体积的液体；当正压切换组件102控制允许正压力组件113通过转动组件104驱动某个或多个通道103顶端的密封帽111，使其受压力发生弹性形变而隆起时，微流体芯片108上对应的膜片105压紧，实现流体通道1/09阻塞或排出一定量体积的液体。
4.权利要求1所述微流体微阀驱动装置，其特征在于：所述正压装置113可以是气体压缩或存储装置装置，也可以是其它产生位移和正压力的装置。
5.权利要求1所述微流体微阀驱动装置，其特征在于：所述负压气体源114可以是真空容器或真空泵。
6.权利要求1所述微流体微阀驱动装置，其特征在于：所述传动组件104可以基于气动、液压、柔性连接原理或者混合方式，将正压组件113提供的压力变为弹性密封帽111的形变。
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