[发明专利]一种单向阀及其制备方法

说明书

本发明公开一种单向阀及其制备方法，所述单向阀包括依次堆叠的第一基片层、中间层、第二基片层，其中：所述第一基片层，设置有第一开口；所述中间层，设置有单向阀体，所述单向阀体包括活塞柱结构以及被所述活塞柱结构间隔的流道，所述活塞柱结构通过活塞弹性膜片与所述中间层相连接；所述第二基片层，设置有第二开口，所述第二开口可与所述流道连通；所述活塞弹性膜片具有预应力变形。本发明的单向阀具有如下优点：(1)可以主动防止流体回流，具有响应快，流控精度高等特点；(2)结构紧凑简单、易加工、体积尺寸小，制造成本低，可大批量生产；(3)通过控制活塞柱下表面与阀体下表面高度差，来预设阀门开启阈值，可满足更多应用场景。

技术领域

本发明属于微流控设备领域，具体涉及一种基于MEMS微细加工技术的微型单向阀组件及其制备方法。

背景技术

近年来，微泵、微流控分析芯片等一直在积极推动着医疗微流体系统的研究。其中，微流控分析芯片是最大限度地将采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等分析功能集成为一体的微型全分析系统(μ-TAS)，是新世纪分析科学、微机电加工、生命科学、化学合成、分析仪器及环境科学等许多领域的重要发展前沿。而微阀是微流控分析芯片的关键组件，是微流控分析芯片内流体流向控制的核心。

目前，微型单向阀的流向控制多为“被动开合”结构，通过利用流体推动阀门，使阀门打开或闭合来控制流体流向。此类微型单向阀无法预设阀门开启阈值，且不能主动关闭阀门实现高精度流向控制。

此外，现有技术的微型单向阀多采用机械加工来制备，具有体积大、成本高、组装困难、难以大批量加工的缺点。

发明内容

针对以上技术问题，本发明的目的在于提供一种具有主动防止流体回流功能，可预设阀门开启阈值，且易于大批量制造的MEMS微型单向阀。其具体方案如下：

一种单向阀，所述单向阀包括依次堆叠的第一基片层、中间层、第二基片层，其中：

所述第一基片层，设置有第一开口；

所述中间层，设置有单向阀体，所述单向阀体包括活塞柱结构以及被所述活塞柱结构间隔的流道，所述活塞柱结构通过活塞弹性膜片与所述中间层相连接；

所述第二基片层，设置有第二开口，所述第二开口可与所述流道连通；所述活塞弹性膜片具有预应力变形。

优选地，所述活塞柱与所述第二基片层接触的下表面包括凸起部，所述凸起部凸出所述中间层的下表面。

优选地，所述第二基片层与所述活塞柱接触的上表面包括凸台结构，所述凸台结构凸出所述第二基片层的上表面。

优选地，所述活塞柱结构的下表面外径大于所述第二开口的尺寸。

优选地，所述活塞柱结构的下表面的外径大于所述活塞柱结构与流道接触部分的内径。

本发明还提出一种单向阀的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

选择中间层；

刻蚀所述中间层的第一表面，形成所述单向阀的第一表面结构；所述单向阀的第一表面结构包括活塞柱结构以及被所述活塞柱结构间隔的流道，所述活塞柱结构通过活塞弹性膜片与所述中间层相连接；

刻蚀所述中间层与所述第一表面相对的第二表面，从所述第二表面刻蚀流道结构；

释放所述活塞弹性膜结构；

选择第一基片层以及第二基片层，分别在所述第一基片层以及所述第二基片层相应的位置打孔，形成所述单向阀的进出口；

组装所述第一基片层、所述中间层、所述第二基片层，组装过程中在所述活塞弹性膜结构中形成预应力以控制所述单向阀的开启。