[发明专利]一种基于PDMS材料的常闭式气动压力开关

说明书

一种基于PDMS材料的常闭式气动压力开关，属于微流控技术领域，具体涉及一种气动压力开关阀。解决了现有基于PDMS的微阀都需要通过外接控制气压，限制了基于PDMS微阀的使用范围及集成度的问题。本发明的PDMS薄膜设置在阀体和基底之间；阀体、PDMS薄膜和基底的形状相同；阀体侧面的中心开设有第一凹槽，所述阀体的中心固定有出气筒，所述阀体的中心还开有圆形通孔，所述圆形通孔与出气筒的固定端对应；出气筒的自由端高出阀体的底面；阀体的底面还开有第一气体流道，基底的顶面中心开有第二凹槽，基底的顶面还开有沿第二凹槽边缘向相对两侧延伸至基底边缘的第二气体流道。本发明适用于微流控技术领域。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，具体涉及一种气动压力开关阀。

背景技术

近年来，随着微加工技术、材料学、光学仪器等科学技术的发展，实现了流体传动及控制的微型化和集成化，微流控芯片已经在军事、机器人、光学仪器等方面得到应用，微流控芯片的目标是将一套完整的回路集成到几平方厘米的芯片上。

当前最重要的一种微阀是Quark课题组发明的基于多层软光刻工艺制备的柔性微阀，提出了利用如PDMS(聚二甲基硅氧烷)等柔性材料来制作微阀，能够实现微阀的结构更加简单便于集成，在该结构中，液体流道处于PDMS薄膜下层流道中，气体控制腔处于PDMS薄膜上层中，这种阀在没有外加气压时处于开启状态，称为常开阀。这种微阀需要外接气源来控制其开闭。

在柔性微阀的基础上，Mathies等人发明了另外一种微阀，这种微阀在PDMS薄膜上层的玻璃刻有特殊的流道，在没有外加气压控制时处于关闭状态，称为常闭阀。这种三明治结构的微阀封接相对简单，但微阀上下两层玻璃片中的流道需采用传统的光刻和湿法蚀刻工艺制作。国内，姜雷等人为改进其制作工艺，发明了另一种基于PDMS的常闭式微阀结构，该结构将微流体流道和气控流道加工在PDMS薄膜上，通过一套模具即可制备微流控芯片，简化了制作工艺。以上几种基于PDMS的微阀都需要通过外接控制气压来控制。限制了基于PDMS微阀的使用范围，阻碍了气动回路的进一步集成。

发明内容

本发明是为了解决现有基于PDMS的微阀都需要通过外接控制装置控制气压，限制了基于PDMS微阀的使用范围及集成度的问题，提出了一种基于PDMS材料的常闭式气动压力开关。

本发明所述的一种基于PDMS材料的常闭式气动压力开关，包括阀体、PDMS薄膜和基底；

PDMS薄膜设置在阀体和基底之间；阀体、PDMS薄膜和基底的形状相同；

阀体底面的中心开设有第一凹槽，所述第一凹槽的中心固定有出气筒，所述第一凹槽的中心还开有圆形通孔，所述圆形通孔与出气筒的固定端对应；

出气筒的自由端高出阀体的底面；

阀体的底面还开有第一气体流道，所述第一气体流道由第一凹槽一侧边缘延伸至阀体边缘；

基底的顶面中心开有第二凹槽，

所述第二凹槽与所述第一凹槽相对，基底的顶面还开有沿第二凹槽边缘向相对两侧延伸至基底边缘的第二气体流道。

进一步地，阀体为矩形板或圆形板。

进一步地，第一气体流道的深度与第一凹槽的深度相同。

进一步地，第二气体流道的深度与第二凹槽的深度相同。

进一步地，阀体和基底的厚度相同。

进一步地，PDMS薄膜的厚度为20μm～500μm。

进一步地，第一凹槽和第二凹槽的深度均为0.1mm～1mm。

进一步地，出气筒与阀体为一体结构。

进一步地，出气筒的内径为2mm，外径为3.6mm。