PDMSQuakeValves（PDMS振動閥）：概述

來源：泰初科技（天津）有限公司分類：選購指南

2019-04-18 09:39:26 3522閱讀次數

掃碼分享

PDMS多層閥介紹

PDMS氣動微型閥在2000年S次由Stephen的Quake組（Quake微閥）和Hosokawa及Maeda（《doormat》微閥）引入。從那時起，Au的評論[2]中列出的類似系統已經使用了不同的幾何設計。

這些微閥中的每一個都有不同的優點和缺點，但它們都基于相同的原理：軟材料（通常是PDMS）的壓力驅動變形阻塞或釋放液體流入微系統。

Quake PDMS雙層微閥

Quake微閥是Z常用的氣動微型閥，它涉及雙層PDMS微流體芯片。液體在底層內流動，而上層集成了空氣網絡。當被激活時，后者（上層）可以選擇性地壓縮和堵塞流體層的通道，這使得流體運動控制成為可能。對于某些微流體應用，Quake閥顯示出了很高的應用潛力。

圖2：來自[1]的激活Quake閥的顯微鏡照片

《Doormat》式雙層微閥

與Quake微閥一樣，“doormat”式微閥涉及具有液體網絡和空氣網絡的雙層結果。但與Quake微閥不同的是，“doormat”式微閥是常閉閥，即在靜止狀態下，液體通道被PDMS阻擋層阻擋。為了打開閥門，必須在空氣網絡中施加壓力，該壓力使兩個網絡之間的壁變形，使流體能夠跨越PDMS阻擋層。

圖3：來自[3]的“doormat”式微閥的方案和顯微鏡照片

Plunger Micro-Valves（柱塞型微閥）

柱塞型微閥涉及多層設計，其中流體入口和出口位于不同的層上并由有孔層隔開。第四氣動層能夠控制PDMS的變形，因此允許或禁止流體流過有孔層。柱塞型微閥被視為復雜系統，這意味著涉及到許多微加工步驟。然而，該復雜性使得其能夠調節閥的特征（例如Zda操作壓力）。

圖4：來自[4]的關閉和打開柱塞閥的3D示意圖

《Curtain》式微閥

《Curtain》式微閥是《doormat》式微閥的變種。該閥包括雙層（液體-氣動）結構和通道中間的屏障，類似于前面描述的《doormat》式微閥。但與這些不同的是，當真空施加在氣動層上時，《Curtain》式微閥直接偏離屏障，從而使液體能夠流過通道。

Check式微閥

使用PDMS膜（或類似的軟聚合物）可以產生不同種類的check閥。如在常見的check閥中那樣，膜可以在一個方向上偏離，從而使液體能夠流動。但是如果流動方向反轉，則膜會受到機械約束，從而阻止液體回流。這種check式微閥不涉及氣動致動器。

圖5：來自[5]的關閉和打開的check式微閥的示意圖

橫向偏轉膜微閥（Lateral Deflection Membrane Micro-Valve）

橫向偏轉閥是這里描述的**需要單個PDMS層的微型閥。如名稱所示，這些閥門通過PDMS膜的橫向偏轉而激活，而不是像其他微型閥門那樣從上方或下方激活。然而，這種設計涉及不能完全密封的矩形通道。因此，橫向偏轉閥相對于真實閥來說更像是一種可調節的流量限制器。

圖6：來自[6]的橫向偏轉微型閥的設計

氣動PDMS微泵

氣動微型泵通常對應于一系列同時致動的氣動閥以便產生蠕動運動。根據微型閥的類型，相應的微泵具有不同的流量特性。產生蠕動運動的基礎通常涉及氣動層中空氣分布的高速排序。然而，一些特殊的設計允許用單個壓力管線來激活微泵。

圖7：來自[1]的基于Quake閥的蠕動微泵

參考文獻

1. Unger M. A, Chou H. P, Thorsen T, Scherer A, Quake S. R. Monolithic microfabricated valves and pumps by multilayer soft lithography. Science. 2000, 288 (5463): 113-6.

2. Au A. K, Lai H, Utela B. R, Folch A. Microvalves and Micropumps for BioMEMS. Micromachines. 2011, 2 (2): 179-220.

3. Li N, Hsu C-H, Folch A. Parallel mixing of photolithographically defined nanoliter volumes using elastomeric microvalve arrays. Electrophoresis. 2005, 26 (19): 3758-64.

4. Baek J. Y, Park J. Y, Ju J. I, Lee T. S, Lee S. H. A pneumatically controllable flexible and polymeric microfluidic valve fabricated via in situ development. J Micromechanics Microengineering. 2005, 15 (5): 1015.

5. Voldman J, Gray M. L, Schmidt M. A. An integrated liquid mixer/valve. J Microelectromechanical Syst. 2000, 9 (3): 295-302.

6. Sundararajan N, Kim D, Berlin A. A. Microfluidic operations using deformable polymer membranes fabricated by single layer soft lithography. Lab Chip. 2005, 5 (3): 350-4.

標簽：pdms芯片微流控芯片鍵合

相關產品