本發明公開了一種用于微通道流動控制的微型閥門，包括基板，其特征在于，基板中部設置有微型槽道，微型槽道一端設置有上游微通道，另一端設置有下游微通道，微型槽道內設置有磁流變液，上游微通道、微型槽道和下游微通上方設置有蓋板，微型槽道一側設置有第一微型磁場發生器安放槽，另一側設置有第二微型磁場發生器安放槽，第一微型磁場發生器安放槽內水平設置有第一微型磁場發生器和第二微型磁場發生器，第一微型磁場發生器上端設置有第一微型磁場發生器正極端子，下端設置有第一微型磁場發生器負極端子，第二微型磁場發生器上端設置有第二微型磁場發生器正極端子，下端設置有第二微型磁場發生器負極端子。

技術領域

本發明涉及流體測控領域，具體涉及一種用于微通道流動控制的微型閥門及其控制方法。

背景技術

隨著微流控技術的發展，微型閥門技術也隨之不斷提高，各種形式的有源微型閥門和無源微型閥門不斷出現。縱觀微型閥門技術的發展，從上世紀70年代至今，主要經歷了兩個階段：第一階段到20世紀90年代，第二階段從90年代末到現在。

第一階段主要是發展以MEMS技術為基礎的微型閥門，包括壓電、磁、靜電、熱驅動等微型閥門，多數為機械可動微型閥門，通常要求三維結構，采用多層硅工藝(多層硅結構堆積鍵合起來)，因而器件結構復雜，不易與微流體系統集成、成本高、可靠性差、功耗大、存在泄漏問題。此外，由于硅的楊氏模量大，硅或氮化硅隔膜的位移通常只有幾十微米或更少。由于存在泄漏，因而不適合開/關轉換應用，但可用于氣體或選擇液體的調節。

第二階段主要研究以非傳統技術為基礎的微型閥門，如毛細管無源微型閥門、相變微型閥門和外部氣動有源微型閥門等。為了滿足制作簡單、容易集成、成本低等要求，這一階段制造微型閥門的材料逐漸由硅向聚合物轉變，其中使用最多的就是PDMS。PDMS是一種很好的柔性材料，光學透明，具有高氣透性、無毒、生物兼容性以及表面親水性可改變的特點。這些微型閥門(如氣動微型閥門)的成本低，利用軟光刻技術容易制造，密封性能好，能實現零泄漏，死體積也小，適用于一次性使用的芯片，而且容易集成到LOC裝置中。近幾年，微型閥門的發展十分迅速，微型閥門的性能也不斷提高，例如泄流、可抗壓力、功耗、死體積、反應時間、生物兼容性和一次使用性等都得到了一定程度地解決，但是仍然存在許多需要改善的問題，如壓電、磁、靜電等機械可動微型閥門，且仍存在泄漏、結構復雜、成本高等；熱驅動微型閥門反應時間長、消耗功率大且需要散熱，故不適合用于生物實驗中；外部氣動微型閥門需要外部驅動裝置，不便于攜帶。此外，現有的微型閥門通常都是針對某一種性能加以改善，如高流速微型閥門、一次性(低成本)微型閥門，但是隨著使用范圍不斷擴大，人們對微型閥門的性能提出了更高的要求，須同時具備幾方面的特征，如在太空探索應用中，微型閥門要有更寬的工作溫度范圍且在低溫下也能正常工作，能承受更大的壓力差；用于個人診斷的一次性微流體芯片上實驗室要求結構簡單、小型化、多功能集成以及低成本化等性能。

因此，為使微型閥門的性能進一步完善，使之能夠商業化，微型閥門的研究可以從以下5個方面著手：(1)微加工技術決定了微型閥門的性能優劣，雖然軟光刻技術簡化了工藝過程，降低了生產成本，但還是需要利用傳統加工技術對玻璃片、硅片等材料進行光刻和蝕刻等來制造模具，所以對加工設備和原材料的要求高，芯片的成本也高。因此，進一步研究微加工技術也十分重要。(2)研究微型閥門的基本結構(包括流道和密封表面)和它的驅動機理，將微型閥門、微驅動器、微傳感器及相關電路集為一體，減少工藝步驟，實現微型化、自動化、集成化和便攜化。(3)研究不同材料(如硅和聚合物)組裝而成的微型閥門的鍵合技術，實現無泄漏、抗高壓、可靠性高等特征，如真空熱壓鍵合、紫外線支持鍵合、超聲鍵合等技術。(4)封裝是MEMS應用中的難點，在微流體系統中更是一個很大的挑戰。因此，降低外部高壓力管道連接到芯片端口時的泄漏，提高抗玷污能力和抵抗環境溫度影響的能力也將是微型閥門研究的重點。(5)由于微尺度效應的影響，各種力的對比發生變化，表面力將不能忽略，所以微流體系統中流體的流動也會與宏觀領域有所不同。可見，研究微尺度下流體的流動特性也將有利于微型閥門以及微流體系統的發展。