CN113090785B - 一种基于介电润湿控制的四通道微阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于介电润湿控制的四通道微阀，包括阀体、设置在所述阀体上端的进液口以及设置在所述阀体下端的四个出液口，所述阀体内设有阀腔，所述进液口和四个出液口分别与所述阀腔连通，所述阀腔中部设有分流隔板，该分流隔板的四周与所述阀体的内壁之间具有间隙，四周的间隙分别构成四个连通口，所述四个出液口的位置与四个连通口的位置分别一一对应；所述阀腔底部设有用于控制所述连通口开启与关闭的微阀控制机构，所述微阀控制机构包括转动设置在每个连通口处的弹性膜片以及用于驱动所述弹性膜片开启与关闭所述连通口的介电润湿驱动机构。该四通道微阀能够同时控制四条通道的连通与关闭，具有控制范围广，适应性强，灵活性高等特点。

Description

一种基于介电润湿控制的四通道微阀

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种基于介电润湿控制的四通道微阀。

背景技术

数字微流控(DMF，英文digital microfluidics的缩写)已经成为强大的液体处理技术，通过对微液滴的独立操控，实现样品的反应、分析及检测，广泛应用于生化领域。微阀是微流控中不可或缺的重要组成部分，它是微流控制芯片的“大脑”，是用于控制微流体通道的开启或闭合。其在电子工业、国家安全、DNA测序、蛋白质分析、单细胞分析、药物筛选、毒品检测、食品安全、和环境监测等诸多领域有着广泛的潜在应用。微阀是微流控系统的主要部件之一，它可以使流体按既定的程序流动，国内外专家、学者投入了大量资金和精力研制出了多种用于微流控芯片的微阀。

目前用于微流控芯片的微阀可分为两大类，即有源微阀和无源微阀。其中，有源微阀利用制动器产生致动力实现阀的开闭或切换操作，制动机理有许多，如电磁、压电、热或气等。它是外界动力源驱动膜片运动实现微阀的开启或关闭。无源阀它没有活动部件，优点就是结构简单，但是其可靠性不高，有待提升。现有的微阀中，例如申请公布号为CN110605147A的发明专利申请公开了一种基于液晶的温控微阀及其单、多级控制系统。该温控微阀包括微通道、基底、液晶和电热丝，通过电热丝加热通道壁，使进入微通道的液晶升温，与另一侧(非电热丝所在一侧)存在温度差，形成垂直于流向的温度梯度，在水平温度梯度作用下，微通道中的液晶流动速度从高温区域到低温区域发生变化，相应地微通道内左右两侧流量也会不同。非均匀温度场下液晶非对称流动特性实现样品的径流调节，从而控制不同反应器或检测器的进样量，显著地增强了化学反应或生物检测的对比效果，同时也极大地减少了实验和检测的工作量及相关成本。但是，上述温控微阀通过温控原件实现径流调节，其触发温控微阀的控制难，控制温差调节过程难，并且受室温影响严重，多种因素导致其微阀的控制不精准。

为了解决上述问题并简化结构，通常采用基于介电润湿现象的液滴驱动膜片的运动实现微阀的开启或关闭。其中，介电润湿是指改变液滴与绝缘基板之间的电压，来改变液滴在基板上的润湿性，即改变接触角，使液滴发生形变、位移的现象。所谓润湿是指固体表面的一种流体被另一种流体所取代的过程。液体在固体表面能铺展，固液接触面有扩大的趋势，即液体对固体表面的附着力大于其内聚力，就是润湿。电浸润可以有效实现微米离子的精准定位、分离、收集、运输等。纳升至微升体积的离散液滴覆在有疏水绝缘体的平坦表面上，其中通过将一连串的电势施加到嵌入式电极线性阵列来对它们进行操控(运送、分裂、合并、混合)。在数字微流控芯片上，借助外部驱动力将连续的液体离散化，对形成的微小液滴进行操控。基于介电润湿原理，可精确的将液滴进行分裂、移动、融合等。例如，申请公布号为CN110645408A的发明专利申请公开了一种介电润湿驱动液滴微阀控制液体流通装置，该装置包括包括阀体、一个进液口以及两个出液口，进液口与阀体中的阀腔以及出液口连通，阀腔中部设有用于阻挡液体的阻流支架呈“T”字形，弹性膜片以及介电润湿驱动机构。本发明通过改变介电润湿技术驱动液滴在疏水层上运动，液滴迫使弹性膜片向上转动，达到开闭通道目的。但是，上述装置还存在以下不足：

微流控技术中，通常液体流通的通道复杂多样，各个通道相互独立控制，上述装置并不适用于控制多通道的连通与关闭，其控制单一，具有一定的局限性，灵活性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述存在的问题，提供一种基于介电润湿控制的四通道微阀，该四通道微阀能够同时控制四条通道的连通与关闭，具有控制范围广，适应性强，灵活性高等特点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于介电润湿控制的四通道微阀，包括阀体、设置在所述阀体上端的进液口以及设置在所述阀体下端的四个出液口，所述阀体内设有阀腔，所述进液口和四个出液口分别与所述阀腔连通，其中，

所述阀腔中部设有用于引导液体向四周流动的分流隔板，所述分流隔板的四周与所述阀体的内壁之间具有间隙，四周的间隙分别构成四个连通口，所述四个出液口的位置与四个连通口的位置分别一一对应；

所述阀腔底部设有用于控制所述连通口开启与关闭的微阀控制机构，其中，所述微阀控制机构包括转动设置在每个连通口处的弹性膜片以及用于驱动所述弹性膜片开启与关闭所述连通口的介电润湿驱动机构；所述介电润湿驱动机构包括设置在所述分流隔板与阀腔底部之间的上极板、设置在阀腔底部的下极板以及设置在所述上极板与下极板之间的介电润湿液体，其中，所述下极板包括分裂驱动电极层，所述分裂驱动电极层包括位于中部用于将介电润湿液体进行分裂的分裂电极以及位于四周的驱动电极，该驱动电极用于驱动分裂后的介电润湿液体朝着弹性膜片方向运动并作用在弹性膜片上。

上述基于介电润湿控制的四通道微阀的工作原理是：

工作时，泵送的液体会从进液口中流入，在分流隔板的阻挡以及引流下，向四周扩散并流动，经过每个连通口后，然后从对应的四个出液口流出，四个出液口流出液体的流量通过微阀控制机构调节，具体调节过程为：

首先，上极板接地，当需要关闭某一个方向上的连通口，减小该方向液体流量时，给该方向上的分裂电极上电，使得介电润湿液体在中间形成大液滴，然后大液滴沿着该方向被拉出形成长条状液柱，接着再形成颈部液柱，最后颈部断裂形成小液滴，然后给该方向上的驱动电极上电，分裂形成的小液滴沿着该方向运动，然后小液滴与弹性膜片接触，并克服弹性膜片的弹力，驱动弹性膜片向上转动，连通口的通径随着弹性膜片的向上运动逐渐减小，从而实现控制该连通口的流量大小，当弹性膜片抵紧在阀体内壁时，实现连通口的关闭，从而阻断该方向液体的流通。当需要控制连通口开启时，改变该方向上的驱动电极的上电方向，驱动小液滴反向运动，弹性膜片在自身弹力以及流体压力作用下，向下转动复位，连通口逐渐开启，实现了该方向上的出液口与进液口连通。

本发明的一个优选方案，其中，所述分裂电极包括位于中部的分裂弧形电极以及位于所述分裂弧形电极四周的分裂阵列电极；所述驱动电极包括设置在分裂阵列电极与出液口之间的驱动阵列电极；其中，所述分裂阵列电极与驱动阵列电极均由多个方形电极线性阵列形成。上述分裂电极与驱动阵列电极的具体工作原理为：当需要关闭某一个方向上的连通口时，通过给分裂弧形电极和在该方向上最靠近分裂弧形电极的驱动阵列电极中的方形电极上电，使得介电润湿液体在中间的分裂弧形电极所围成的圆形区域内，形成大液滴，然后在该方向上依次给分裂阵列电极中的方形电极上电，先前上电的分裂弧形电极断电，大液滴在该方向左右两端产生压强差，在压强差作用下，大液滴接触角改变，分裂阵列电极中的方形电极上方的液面压强减小，大液滴前端在压强差作用下沿着该方向被拉出，形成液柱，然后依次继续给该方向的方形电极上电，大液滴继续被拉出，液柱伸长，在前端可以形成小液滴，当该小液滴到达驱动阵列电极上方区域时，给液柱中间的分裂阵列电极断电，再重新给分裂弧形电极上电，此时分裂弧形电极和该方向最前端的驱动阵列电极上方的液面压强减小，液柱将向分裂弧形电极和最前端的驱动阵列电极的两个相反方向扩展，在液体表面张力的作用下，中间未施加电压的方形电极或者分裂弧形电极上方的液面将收缩，形成具有颈部的液柱，颈部液柱形成后，继续保持给分裂弧形电极和最前端方形电极施加电压，两个电极之间的液柱会继续慢慢向两边扩展，该过程持续3～6秒，直到颈部的上下两个弯液面相遇，颈部断裂，小液滴生成；然后在该方向上，依次给驱动阵列电极中的方形电极上电，驱动小液滴会沿着该方向运动，随着小液滴的移动，依次给最先前上电的方形电极断电，小液滴在压强差的作用下沿着该方向运动，然后小液滴与弹性膜片接触，驱动弹性膜片绕着向上转动，最终将弹性膜片抵紧在阀体内壁上，连通口的口径大小随着弹性膜片的向上转动逐渐减小直至闭合，从而起到控制流量减小的作用；当需要增大该方向的进液口的流量，控制该方向的连通口的口径变大时，改变驱动阵列电极中的方形电极的上电方向，沿着相反方向依次通断电，可驱动小液滴沿着相反方向运动，弹性膜片在自身弹性作用和水流压力作用下逐渐复位，连通口口径逐渐增大，最后弹性膜片复位，小液滴与大液滴融合，实现了该方向上的进液口的流量增大效果。

由于分裂阵列电极与驱动阵列电极均由多个方形电极线性阵列形成，可以更好地调节每个方形电极与小液滴和大液滴之间的电压，并且小液滴可以通过与方形电极之间产生的库仑力，在下极板上运动。

优选地，所述上极板包括位于上端的接地电极层以及位于下端的上极疏水层；所述下极板还包括设置在分裂驱动电极层上端的介质层以及设置在介质层上端的下极疏水层。通过设置上极疏水层和下极疏水层，方便介电润湿液体的运动，通过设置介质层，可以有效防止相邻的电极之间发生击穿现象和不通电时液滴电解。

进一步地，所述介质层为PI(聚酰亚胺)膜，该PI膜具有很好的平坦化性能，耐高温、耐腐蚀、介电强度高，化学性质稳定，且PI膜的介电常数不是很高，不容易击穿。

进一步地，所述下极疏水层和所述上极疏水层均为聚全氟乙丙烯(FEP)膜，该聚全氟乙丙烯(FEP)膜具有不沾性，疏水，耐高低温性及耐化学稳定性。

优选地，所述上极板与阀腔底部之间设有用于支撑所述上极板的支撑柱，其中，所述支撑柱的数量为四个，分别位于上极板的边缘拐角处。通过设置支撑柱，一方面便于安装上极板，另一方面可以保证上极板与下极板之间具有充足空间，容纳介电润湿液体。

优选地，所述阀腔内的四个拐角处均设有安装凸台，每个弹性膜片分别转动设置在相邻的两个安装凸台上，相邻两个安装凸台之间的距离与弹性膜片的宽度相同。通过设置上述结构，方便弹性膜片的安装，由于相邻两个安装凸台之间的距离与弹性膜片的宽度相同，保证连通口与膜片之间的密封性。

优选地，所述分流隔板与所述安装凸台之间通过连接块连接，所述分流隔板的底部四周设有密封部，当弹性膜片关闭连通口时，所述弹性膜片的顶面抵紧在密封部上。采用上述结构，一方面，通过设置连接块，便于分流隔板的安装，另一方面，通过设置密封部，在弹性膜片关闭连通口时，能够保证弹性膜片与分流隔板的密封性。

优选地，所述分流隔板的顶部设有用于缓冲泵送液体的缓冲槽，所述缓冲槽与所述连通口之间设有用于将缓冲槽中的泵送液体引导至连通口处的导向槽。设置上述结构，从进液口中进入的阀腔的泵送液体，首先经过缓冲槽的缓冲，然后向四周扩散，最后经过导向槽的引导，进入连通口处，从而可以提高泵送液体的流速。

优选地，所述阀体底部设有用于补充介电润湿液体的补液管道，该补液管道与所述阀腔连通。通过设置补液管道，当介电润湿液体分裂时，当小液滴在下极疏水层上来回移动或者处于不工作状态时，小液滴和大液滴均会产生部分损失，通过补液管道的不断补充，大液滴始终能处于充满状态，这样，每个方向分裂的小液滴大小质量都能得到保证，使其在控制连通口的大小变化的过程中能精准稳定；另外，通过补液管道，也便于对介电润湿液体进行更换。

优选地，所述阀体的上端设有进液管道，下端设有出液管道，其中，所述进液管道与所述进液口连通，所述出液管道与所述出液口连通。通过设置上述结构，便于液体的输送。

优选地，所述出液口为锥形出液口，该出液口的孔径沿着竖直向下的方向逐渐减小。采用上述结构，便于引导泵送液体从出液口中流出，而不影响阀腔内部的方形电极区域的液滴，保证其大液滴分裂和融合的过程不受到影响，也保证小液滴的移动不收到太大干扰。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中，通过设置分裂电极，可以对介电润湿液体进行四个方向分裂形成小液滴，然后通过驱动电极，驱动分裂后的小液滴运动，从而控制四个连通口的连通与关闭，实现四个出液口不同流量的控制；通过上述结构，可以精准地独立控制每个连通口的连通与关闭，以达到控制不同管道流量或者总流量的大小，控制灵活方便，控制范围广，适应性强，自动化程度高。

2、本发明中，通过驱动介电润湿液体，进而实现对弹性膜片的驱动，以达到控制连通口的流量大小，整个微阀控制机构没有复杂的机械结构，设计简单，工作过程不会造成阀门的磨损，有效防止了部件的损坏，从而提高了微泵的使用寿命，可靠性强。

附图说明

图1-图3为本发明中的一种基于介电润湿控制的四通道微阀的第一种具体实施方式的结构示意图，其中，图1为立体图，图2为另一个视角方向的立体图，图3为俯视图。

图4为图3中沿着A-A方向的剖视图。

图5为图4中B处的局部放大图。

图6为本发明中的一种基于介电润湿控制的四通道微阀省去局部阀体的立体结构示意图。

图7为图6中省去分流隔板的立体结构示意图。

图8为本发明中的分裂驱动电极层的结构示意图。

图9为本发明中的分裂电极以及驱动电极的结构示意图。

图10-图11为本发明中的分流隔板的结构示意图，其中，图10为立体图，图11为另一个视角方向的立体图。

图12为本发明中的基于介电润湿控制的四通道微阀的另一种具体实施方式结构示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员很好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例和附图对本发明作进一步描述，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1

参见图1-图5，本实施例公开一种基于介电润湿控制的四通道微阀，包括阀体1、设置在所述阀体1上端的进液口2、设置在所述阀体1下端的四个出液口3、设置所述进液口2上端的进液管道4以及设置在所述出液口3下端的出液管道5，其中，所述阀体1为四棱台状，该阀体1内设有阀腔6，所述进液口2和四个出液口3分别与所述阀腔6连通，所述进液管道4与所述进液口2连通，所述出液管道5与所述出液口3连通。

参见图5-图7，所述阀腔6中部设有用于引导液体向四周流动的分流隔板7，所述分流隔板7的四周与所述阀体1的内壁之间具有间隙，四周的间隙分别构成四个连通口8，所述四个出液口3的位置与四个连通口8的位置分别一一对应。

参见图4-图9，所述阀腔6底部设有用于控制所述连通口8开启与关闭的微阀控制机构，其中，所述微阀控制机构包括转动设置在每个连通口8处的弹性膜片9以及用于驱动所述弹性膜片9开启与关闭所述连通口8的介电润湿驱动机构；所述介电润湿驱动机构包括设置在所述分流隔板7与阀腔6底部之间的上极板10、设置在阀腔6底部的下极板11以及设置在所述上极板10与下极板11之间的介电润湿液体，其中，所述下极板11包括分裂驱动电极层11-1，所述分裂驱动电极层11-1包括位于中部用于将介电润湿液体进行分裂的分裂电极11-11以及位于四周的驱动电极11-12，该驱动电极11-12用于驱动分裂后的介电润湿液体朝着弹性膜片9方向运动并作用在弹性膜片9上，其中，微阀所泵送的液体与介电润湿液体互不相溶。

本实施例中的基于介电润湿控制的四通道微阀，通过设置分裂电极11-11，可以对介电润湿液体进行四个方向分裂形成小液滴17，然后通过驱动电极11-12，驱动分裂后的小液滴17运动，从而控制四个连通口8的连通与关闭，实现四个出液口3不同流量的控制；通过上述结构，可以精准地独立控制每个连通口8的连通与关闭，以达到控制不同管道流量或者总流量的大小，控制灵活方便，控制范围广，适应性强，自动化程度高；

另外，通过驱动介电润湿液体，进而实现对弹性膜片9的驱动，以达到控制连通口8的流量大小，整个微阀控制机构没有复杂的机械结构，设计简单，工作过程不会造成阀门的磨损，有效防止了部件的损坏，从而提高了微泵的使用寿命，可靠性强。

参见图5和图8-图9，所述分裂电极11-11包括位于中部的分裂弧形电极11-111以及位于所述分裂弧形电极11-111四周的分裂阵列电极11-112；所述驱动电极11-12包括设置在分裂阵列电极11-112与出液口3之间的驱动阵列电极11-121；其中，所述分裂阵列电极11-112与驱动阵列电极11-121均由多个方形电极线性阵列形成，因此，分裂阵列电极11-112与驱动阵列电极11-121均形成光栅轨道电极，其中，分裂阵列电极11-112中的方形电极与驱动阵列电极11-121中的方形电极的连接处电极间距为34um，分裂阵列电极11-112与驱动阵列电极11-121呈水平连接布置，其作用在于，综合利用分裂阵列电极11-112的分裂优点和驱动阵列电极11-121的运输速度快的优点，从而提高介电润湿液体分裂的有效性和运输的高效性。

参见图5和图8-图9，上述分裂电极11-11与驱动阵列电极11-121的具体工作原理为：

当需要关闭某一个方向上的连通口8时，通过给分裂弧形电极11-111和在该方向上最靠近分裂弧形电极11-111的驱动阵列电极11-121中的方形电极上电，使得介电润湿液体在中间的分裂弧形电极11-111所围成的圆形区域内，形成大液滴16，然后在该方向上依次给分裂阵列电极11-112中的方形电极上电，先前上电的分裂弧形电极11-111断电，大液滴16在该方向左右两端产生压强差，在压强差作用下，大液滴16接触角改变，分裂阵列电极11-112中的方形电极上方的液面压强减小，大液滴16前端在压强差作用下沿着该方向被拉出，形成液柱，然后依次继续给该方向的方形电极上电，大液滴16继续被拉出，液柱伸长，在前端可以形成小液滴17，当该小液滴17到达驱动阵列电极11-121上方区域时，给液柱中间的分裂阵列电极11-112断电，再重新给分裂弧形电极11-111上电，此时分裂弧形电极11-111和该方向最前端的驱动阵列电极11-121上方的液面压强减小，液柱将向分裂弧形电极11-111和最前端的驱动阵列电极11-121的两个相反方向扩展，在液体表面张力的作用下，中间未施加电压的方形电极或者分裂弧形电极11-111上方的液面将收缩，形成具有颈部的液柱，颈部液柱形成后，继续保持给分裂弧形电极11-111和最前端方形电极施加电压，两个电极之间的液柱会继续慢慢向两边扩展，该过程持续3～6秒，直到颈部的上下两个弯液面相遇，颈部断裂，小液滴17生成；然后在该方向上，依次给驱动阵列电极11-121中的方形电极上电，驱动小液滴17会沿着该方向运动，随着小液滴17的移动，依次给最先前上电的方形电极断电，小液滴17在压强差的作用下沿着该方向运动，然后小液滴17与弹性膜片9接触，驱动弹性膜片9绕着向上转动，最终将弹性膜片9抵紧在阀体1内壁上，连通口8的口径大小随着弹性膜片9的向上转动逐渐减小直至闭合，从而起到控制流量减小的作用；当需要增大该方向的进液口2的流量，控制该方向的连通口8的口径变大时，改变驱动阵列电极11-121中的方形电极的上电方向，沿着相反方向依次通断电，可驱动小液滴17沿着相反方向运动，弹性膜片9在自身弹性作用和水流压力作用下逐渐复位，连通口8口径逐渐增大，最后弹性膜片9复位，小液滴17与大液滴16融合，实现了该方向上的进液口2的流量增大效果。

由于分裂阵列电极11-112与驱动阵列电极11-121均由多个方形电极线性阵列形成，可以更好地调节每个方形电极与小液滴17和大液滴16之间的电压，并且小液滴17可以通过与方形电极之间产生的库仑力，在下极板11上运动。

参见图4-图5，所述上极板10包括位于上端的接地电极层10-1以及位于下端的上极疏水层10-2；所述下极板11还包括设置在分裂驱动电极层11-1上端的介质层11-2以及设置在介质层11-2上端的下极疏水层11-3，其中，所述方形电极和分裂弧形电极11-111的电极间距均为30um，上极疏水层10-2和下极疏水层11-3的厚度均为2.7um，介质层11-2的厚度为1.5um，方形电极的长度为1.2mm。通过设置上极疏水层10-2和下极疏水层11-3，方便介电润湿液体的运动，通过设置介质层11-2，可以有效防止相邻的电极之间发生击穿现象和不通电时液滴电解。

进一步地，所述介质层11-2为PI(聚酰亚胺)膜，该PI膜具有很好的平坦化性能，耐高温、耐腐蚀、介电强度高，化学性质稳定，且PI膜的介电常数不是很高，不容易击穿。

进一步地，所述下极疏水层11-3和所述上极疏水层10-2均为聚全氟乙丙烯(FEP)膜，该聚全氟乙丙烯(FEP)膜具有不沾性，疏水，耐高低温性及耐化学稳定性。

参见图4-图7，所述上极板10与阀腔6底部之间设有用于支撑所述上极板10的支撑柱12，其中，所述支撑柱12的数量为四个，分别位于上极板10的边缘拐角处。通过设置支撑柱12，一方面便于安装上极板10，另一方面可以保证上极板10与下极板11之间具有充足空间，容纳介电润湿液体。

参见图4-图7，所述阀腔6内的四个拐角处均设有安装凸台13，每个弹性膜片9分别通过圆柱结构转动设置在相邻的两个安装凸台13上，相邻两个安装凸台13之间的距离与弹性膜片9的宽度相同。通过设置上述结构，方便弹性膜片9的安装，由于相邻两个安装凸台13之间的距离与弹性膜片9的宽度相同，保证连通口8与膜片之间的密封性。

参见图4-图7和图11，述分流隔板7的底部四周设有密封部7-3，当弹性膜片9关闭连通口8时，所述弹性膜片9的顶面抵紧在密封部7-3上。采用上述结构，一方面，通过设置连接块14，便于分流隔板7的安装，另一方面，通过设置密封部7-3，在弹性膜片9关闭连通口8时，能够保证弹性膜片9与分流隔板7的密封性。

参见图10，所述分流隔板7的顶部设有用于缓冲泵送液体的缓冲槽7-1，所述缓冲槽7-1与所述连通口8之间设有用于将缓冲槽7-1中的泵送液体引导至连通口8处的导向槽7-2。设置上述结构，从进液口2中进入的阀腔6的泵送液体，首先经过缓冲槽7-1的缓冲，然后向四周扩散，最后经过导向槽7-2的引导，进入连通口8处，从而可以提高泵送液体的流速。

参见图4-图7，所述阀体1底部设有用于补充介电润湿液体的补液管道15，该补液管道15与所述阀腔6连通。通过设置补液管道15，当介电润湿液体分裂时，当小液滴17在下极疏水层11-3上来回移动或者处于不工作状态时，小液滴17和大液滴16均会产生部分损失，通过补液管道15的不断补充，大液滴16始终能处于充满状态，这样，每个方向分裂的小液滴17大小质量都能得到保证，使其在控制连通口8的大小变化的过程中能精准稳定；另外，通过补液管道15，也便于对介电润湿液体进行更换。

参见图5，所述出液口3为锥形出液口，该出液口3的孔径沿着竖直向下的方向逐渐减小。采用上述结构，便于引导泵送液体从出液口3中流出，而不影响阀腔6内部的方形电极区域的液滴，保证其大液滴16分裂和融合的过程不受到影响，也保证小液滴17的移动不收到太大干扰。

参见图1-图5，上述基于介电润湿控制的四通道微阀的工作原理是：

工作时，泵送的液体会从进液管道4进入，然后从进液口2中流入，在分流隔板7的阻挡以及引流下，向四周扩散并流动，经过每个连通口8后，然后从对应的四个出液口3流出，最后从出液管道5流出，四个出液口3流出液体的流量通过微阀控制机构调节，具体调节过程为：

首先，上极板10接地，当需要关闭某一个方向上的连通口8，减小该方向液体流量时，给该方向上的分裂电极11-11上电，使得介电润湿液体在中间形成大液滴16，然后大液滴16沿着该方向被拉出形成长条状液柱，接着再形成颈部液柱，最后颈部断裂形成小液滴17，然后给该方向上的驱动电极11-12上电，分裂形成的小液滴17沿着该方向运动，然后小液滴17与弹性膜片9接触，并克服弹性膜片9的弹力，驱动弹性膜片9向上转动，连通口8的通径随着弹性膜片9的向上运动逐渐减小，从而实现控制该连通口8的流量大小，当弹性膜片9抵紧在阀体1内壁时，实现连通口8的关闭，从而阻断该方向液体的流通。当需要控制连通口8开启时，改变该方向上的驱动电极11-12的上电方向，驱动小液滴17反向运动，弹性膜片9在自身弹力以及流体压力作用下，向下转动复位，连通口8逐渐开启，实现了该方向上的出液口3与进液口2连通。

实施例2

参见图12，本实施例中的其它结构与实施例1相同，不同之处在于，所述分流隔板7直接固定在安装凸台13上，所述弹性膜片9转动设置在所述分流隔板7的边缘处，其中，相邻两个安装凸台13之间的距离与弹性膜片9的宽度相同。通过设置上述结构，一方面能进一步提高弹性膜片9与分流隔板7之间的气密性，相邻两个凸台之间的距离与弹性膜片9的宽度相同，也能保证安装凸台13与膜片之间的密封性，从而保证整个连通口8的气密性。

上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于介电润湿控制的四通道微阀，包括阀体、设置在所述阀体上端的进液口以及设置在所述阀体下端的四个出液口，所述阀体内设有阀腔，所述进液口和四个出液口分别与所述阀腔连通，其特征在于，

所述阀腔中部设有用于引导液体向四周流动的分流隔板，所述分流隔板的四周与所述阀体的内壁之间具有间隙，四周的间隙分别构成四个连通口，所述四个出液口的位置与四个连通口的位置分别一一对应；

所述阀腔底部设有用于控制所述连通口开启与关闭的微阀控制机构，其中，所述微阀控制机构包括转动设置在每个连通口处的弹性膜片以及用于驱动所述弹性膜片开启与关闭所述连通口的介电润湿驱动机构；所述介电润湿驱动机构包括设置在所述分流隔板与阀腔底部之间的上极板、设置在阀腔底部的下极板以及设置在所述上极板与下极板之间的介电润湿液体，其中，所述下极板包括分裂驱动电极层，所述分裂驱动电极层包括位于中部用于将介电润湿液体进行分裂的分裂电极以及位于四周的驱动电极，该驱动电极用于驱动分裂后的介电润湿液体朝着弹性膜片方向运动并作用在弹性膜片上。

2.根据权利要求1所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述分裂电极包括位于中部的分裂弧形电极以及位于所述分裂弧形电极四周的分裂阵列电极；所述驱动电极包括设置在分裂阵列电极与出液口之间的驱动阵列电极；其中，所述分裂阵列电极与驱动阵列电极均由多个方形电极线性阵列形成。

3.根据权利要求1所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述上极板包括位于上端的接地电极层以及位于下端的上极疏水层；所述下极板还包括设置在分裂驱动电极层上端的介质层以及设置在介质层上端的下极疏水层。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述上极板与阀腔底部之间设有用于支撑所述上极板的支撑柱，其中，所述支撑柱的数量为四个，分别位于上极板的边缘拐角处。

5.根据权利要求1所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述阀腔内的四个拐角处均设有安装凸台，每个弹性膜片分别转动设置在相邻的两个安装凸台上，相邻两个安装凸台之间的距离与弹性膜片的宽度相同。

6.根据权利要求5所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述分流隔板与所述安装凸台之间通过连接块连接，所述分流隔板的底部四周设有密封部，当弹性膜片关闭连通口时，所述弹性膜片的顶面抵紧在密封部上。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述分流隔板的顶部设有用于缓冲泵送液体的缓冲槽，所述缓冲槽与所述连通口之间设有用于将缓冲槽中的泵送液体引导至连通口处的导向槽。

8.根据权利要求1所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述阀体底部设有用于补充介电润湿液体的补液管道，该补液管道与所述阀腔连通。

9.根据权利要求1或8所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述阀体的上端设有进液管道，下端设有出液管道，其中，所述进液管道与所述进液口连通，所述出液管道与所述出液口连通。

10.根据权利要求1或8所述的一种基于介电润湿控制的四通道微阀，其特征在于，所述出液口为锥形出液口，该出液口的孔径沿着竖直向下的方向逐渐减小。

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