PL215748B1

PL215748B1 - Multi channel rotary microvalve

Info

Publication number: PL215748B1
Application number: PL394301A
Authority: PL
Inventors: Kamil Zukowski; Michał Chudy; Artur Dybko; Zbigniew Brzózka; Jerzy Weremczuk; Roman Iwaszko; Ryszard Sławomir Jachowicz
Original assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 2011-03-22
Filing date: 2011-03-22
Publication date: 2014-01-31
Also published as: PL394301A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest wielokanałowy mikrozawór obrotowy.The invention relates to a multichannel rotary microvalve.

Automatyczne, zintegrowane mikrosystemy analityczne stanowią obecnie bardzo prężnie rozwijającą się dziedzinę chemii analitycznej. Wynika to z wielu zalet takich systemów: redukcja czasu analizy, redukcja ilości zużywanych odczynników oraz analitu a także redukcja kosztów analizy. Takie systemy mogą być wykonywane w dwóch wariantach: zintegrowanym oraz modułowych. Zarówno w wariancie modułowym jak i zintegrowanym jedną z części takiego systemu jest układ odpowiedzialny za dozowanie i wprowadzanie próbek. Wymaganiem stawianym takim układom jest łatwość ich integracji z pozostałymi częściami mikrosystemu oraz możliwość zautomatyzowania jego pracy.Automatic, integrated analytical microsystems are currently a dynamically developing field of analytical chemistry. This is due to the many advantages of such systems: reduction of the analysis time, reduction of the amount of reagents and analyte used, and reduction of analysis costs. Such systems can be made in two variants: integrated and modular. Both in the modular and integrated variants, one of the parts of such a system is the system responsible for dosing and introducing samples. The requirement for such systems is the ease of their integration with other parts of the microsystem and the ability to automate its work.

W wielokanałowym mikrozaworze obrotowym elementem łączącym mikrokanały wyfrezowane w poziomej płytce mikrokanałowej, doprowadzające próbki z zasobników do mikrokanału wylotowego, jest płaska uszczelka z wyfrezowanym mikrokanałem osadzona obrotowo na poziomej płytce mikrokanałowej.In the multichannel rotary microvalve, the element connecting microchannels milled in the horizontal microchannel plate, supplying samples from the trays to the outlet microchannel, is a flat gasket with a milled microchannel rotatably mounted on a horizontal microchannel plate.

Mikrozawór według wynalazku został zilustrowany na rysunku, na którymThe inventive microvalve is illustrated in the drawing in which

Fig. 1 przedstawia budowę mikrozaworu według wynalazku w ujęciu schematycznym, zaś Fig. 2 przedstawia zasadę działania mikrozaworu.Fig. 1 shows the structure of a microvalve according to the invention in a schematic view, while Fig. 2 shows the principle of operation of the microvalve.

Mikrozawór według wynalazku składa się z kilku zasadniczych części: płytki mikrokanałowa z polimetakrylanu metylu) 1 z wytworzonymi mikrokanałami o kwadratowym przekroju poprzecznym 1a oraz 1b, obudowy mikrozaworu z poli(mekrylanu metylu) 3, która zawiera dodatkowo zbiorniki na próbki 3b, części obrotowej wykonanej ze stopu aluminium 4 oraz gumowej uszczelki 6 z wykonanym mikrokanałem.The inventive microvalve consists of several essential parts: a microchannel plate made of polymethyl methacrylate) 1 with prepared microchannels with square cross-sections 1a and 1b, a microvalve housing made of poly (methyl mecrylate) 3, which additionally includes sample containers 3b, a rotating part made of aluminum alloy 4 and a rubber gasket 6 with a microchannel made.

W płytce mikrokanałowej 1 z poIi(metakrylanu metylu) znajduje się 7 mikrokanalów 1a o kwadratowym przekroju poprzecznym wykonanych metodą mikrofrezowania, rozlokowanych promieniście. Zadaniem tych kanałów jest doprowadzenie poszczególnych próbek ze zbiorników do wnętrza mikrozaworu. Dodatkowo w płytce znajduje się jeden mikrokanał 1b odpowiedzialny za odprowadzanie próbek z mikrozaworu. Na końcach wszystkich mikrokanałów znajdują się otwory wylotowe o średnicy 1 mm. Wszystkie mikrokanały zostały uszczelnione poprzez połączenie z gładką płytką 2 z poli(metakrywanu metylu) w procesie tzw. bondowania termicznego.In the microchannel plate 1 made of poly (methyl methacrylate) there are 7 microchannels 1a with a square cross-section made by micro-milling, arranged radially. The purpose of these channels is to lead individual samples from the tanks to the interior of the microvalve. In addition, there is one microchannel 1b in the plate responsible for draining the samples from the microvalve. At the ends of all microchannels there are outlets with a diameter of 1 mm. All microchannels have been sealed by connecting to a smooth plate 2 made of poly (methyl methacrylate) in a so-called process. thermal bonding.

Kolejnym elementem jest obudowa mikrozaworu 3 wykonana w monolitycznym bloku polimetakrylanu metylu) o wymiarach 70 x 45 x 20 mm. W centralnej części obudowy znajduje się otwór o stopniowo zmniejszającej się średnicy 3a. W najniższej części otwór ma średnicę 10,5 mm, następnie zwęża się do średnicy 7 mm i na końcu do 5 mm. W otworze o takiej geometrii montowana jest sprężyna dociskowa 5 oraz część obrotowa 4 z uszczelką 6. Promieniście względem tego otworu znajduje się siedem otworów 3b o średnicy 5 mm, pełniących rolę zbiorników próbek. Dodatkowo, w obudowie znajduje się osiem otworów 3c na śruby montażowe.The next element is the microvalve housing 3 made of a monolithic polymethyl methacrylate block with dimensions of 70 x 45 x 20 mm. In the central part of the casing there is a hole with a gradually decreasing diameter 3a. At the lowest part, the hole is 10.5 mm in diameter, then narrows to a diameter of 7 mm and finally to 5 mm. A pressure spring 5 and a rotating part 4 with a seal 6 are mounted in the hole with such geometry. Radially in relation to this hole, there are seven holes 3b with a diameter of 5 mm, acting as sample reservoirs. Additionally, the housing has eight holes 3c for mounting screws.

Następnym elementem mikrozaworu jest część obrotowa 4 wykonana z duraluminium. Element ten składa się z dwóch części; osi o średnicy 5 mm, na której montowana jest sprężyna dociskowa oraz okrągłej podstawy o średnicy 10 mm i grubości 2 mm. Do spodniej strony podstawy części obrotowej przyklejana jest gumowa uszczelka 6. Uszczelka jest głównym elementem zaworu, odpowiedzialnym za jego sprawne działanie. Na powierzchni uszczelki umieszczony jest mikrokanał 6a w ten sposób, że jeden koniec mikrokanału znajduje się w środku uszczelki. Takie umiejscowienie mikrokanału gwarantuje, że bez względu na położenie części obrotowej, jeden koniec mikrokanału będzie zawsze połączony z otworem dolotowym mikrokanału 1b odprowadzającego próbki z zaworu. Drugi koniec mikrokanału w uszczelce, w zależności od pozycji części obrotowej, może być połączony z jednym z siedmiu otworów wylotowych mikrokanałów 1a doprowadzających próbki do mikrozaworu. Odpowiednio dobrana sprężyna 5 gwarantuje szczelność takiego mikroukładu.The next element of the microvalve is the rotating part 4 made of duralumin. This element consists of two parts; an axis with a diameter of 5 mm, on which the pressure spring is mounted, and a round base with a diameter of 10 mm and a thickness of 2 mm. A rubber gasket 6 is glued to the underside of the base of the rotating part. The gasket is the main element of the valve, responsible for its efficient operation. A microchannel 6a is disposed on the surface of the seal in such a way that one end of the microchannel is in the center of the seal. This placement of the microchannel ensures that, regardless of the position of the rotating part, one end of the microchannel will always be connected to the inlet of the microchannel 1b discharging samples from the valve. The other end of the microchannel in the seal, depending on the position of the rotating part, may be connected to one of the seven outlets of the microchannels 1a feeding the samples to the microvalve. A properly selected spring 5 guarantees the tightness of such a microcircuit.

Zasada działania mikrozaworu według wynalazku została przedstawiona na Fig. 2. Sprężyna powoduje odpowiednie dociśnięcie części obrotowej 4 z uszczelką 6 do powierzchni płytki 1 z wykonanymi mikrokanałami. Wykonany w uszczelce mikrokanał jest połączony z jednej strony z otworem dolotowym mikrokanału odprowadzającego próbki z zaworu, a z drugiej strony z jednym z siedmiu otworów wylotowych kanałów doprowadzających próbki do mikrozaworu. W wyniku zmiany położenia części obrotowej o wartość kąta wynoszącą 30° bądź wielokrotność tej wartości, następuje połączenie mikrokanału 6a w uszczelce z innym otworem wylotowym mikrokanału doprowadzającego próbki do mikrozaworu. W ten sposób operator może zdecydować, która próbka będzie trafiała do mikrozaworu.The principle of operation of the microvalve according to the invention is shown in Fig. 2. The spring causes the pivot part 4 with the gasket 6 to be pressed against the surface of the plate 1 with the microchannels. The microchannel made in the gasket is connected on one side with the inlet of the microchannel discharging samples from the valve, and on the other side with one of the seven outlet openings of the channels supplying samples to the micro-valve. By changing the position of the rotating part by an angle value of 30 ° or a multiple of this value, the microchannel 6a in the seal is connected to another outlet of the microchannel feeding the samples to the microvalve. In this way, the operator can decide which sample will go into the micro-valve.

PL 215 748 B1PL 215 748 B1

Claims

A multi-channel rotary microvalve made by micro-milling in poly (methyl methacrylate), having seven containers with samples integrated with the housing, characterized in that the element connecting microchannels 1a milled in the horizontal microchannel plate 1, supplying samples from the containers to the outlet microchannel 1b, is flat, rubber gasket 6 with milled microchannel 6a, rotatably mounted on the horizontal microchannel plate 1.