溫控閥芯組件、溫控閥、微流道控制芯片及控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種溫控閥芯組件、溫控閥、微流道控制芯片及控制系統(tǒng)，本溫控閥芯組件，包括：儲液腔，該儲液腔內(nèi)液體通過溫控裝置升溫膨脹或降溫收縮，以驅動閥芯移動，使閥關閉或打開；所述溫控閥芯組件通過溫度對液體膨脹的控制，以實現(xiàn)對閥芯的控制，克服了傳統(tǒng)電磁閥體積大、控制線路復雜的問題，通過溫控的原理，可以將閥進行微型化，而且控制方式由傳統(tǒng)的交變控制改為直流控制，優(yōu)化了電路結構，同時在閥工作時也能有效的降低噪音。
【專利說明】
溫控閥芯組件、溫控閥、微流道控制芯片及控制系統(tǒng)
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種微量流體控制領域，具體涉及一種溫控閥芯組件、溫控閥、微流道控制芯片及控制系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]閥的實用很廣泛，在很多領域均有使用，尤其是電磁閥，其原理是通過電磁感應原理實現(xiàn)閥門打開或閉合，這種方式的缺點是:閥的體積較大且閥門的開度很難做到精準調
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[0003]因此，為了解決上述技術問題，需要設計一種新型的溫控閥芯組件，以實現(xiàn)體積小、閥門開度精確控制。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]本實用新型的目的是提供一種溫控閥芯組件，以通過溫度實現(xiàn)對閥打開或關閉控制。
[0005]為了解決上述技術問題，本實用新型提供了一種溫控閥芯組件，包括:儲液腔，該儲液腔內(nèi)液體通過溫控裝置升溫膨脹或降溫收縮，以驅動閥芯移動，使閥關閉或打開。
[0006]進一步，所述溫控裝置包括:處理器模塊、用于對儲液腔內(nèi)液體進行溫度控制的半導體致冷片，所述半導體致冷片與驅動模塊相連;所述處理器模塊適于通過驅動模塊控制半導體致冷片升溫，或通過控制驅動模塊改變其電流輸出方向，實現(xiàn)半導體致冷片降溫；以及所述處理器模塊還與用于檢測液體溫度的溫度傳感器相連。
[0007]進一步，所述處理器模塊還與按鍵模塊、顯示模塊相連，將通過按鍵模塊設定閥的開度值，經(jīng)顯示模塊顯示;所述處理器模塊適于通過設定的開度值轉換為儲液腔內(nèi)液體的溫度值;或當閥打開后，若需要調小閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行升溫;或當閥打開后，若需要調大閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行降溫。
[0008]又一方面，本實用新型還提供了一種溫控閥。
[0009]本溫控閥包括:閥體，閥體內(nèi)設有所述的溫控閥芯組件。
[0010]第三方面，本實用新型還提供了一種溫控閥控制系統(tǒng)。
[0011]所述溫控閥控制系統(tǒng)包括:分別安裝于各流道的所述溫控閥，且各溫控閥均由上位機控制;所述上位機適于控制各溫控閥呈相應開度，以控制各流道液體的流速。
[0012]本實用新型的溫控閥芯組件、溫控閥和溫控閥控制系統(tǒng)的有益效果是:通過溫度對液體膨脹的控制，以實現(xiàn)對閥芯的控制，克服了傳統(tǒng)電磁閥體積大問題，通過溫控的原理，可以將閥進行小型化優(yōu)化，同時在閥工作時也能有效的降低噪音。
[0013]第四方面，本實用新型還提供了一種微流道用溫控閥，以實現(xiàn)對微流道內(nèi)液體流量進行控制。
[0014]為了解決上述技術問題，所述微流道用溫控閥包括:位于微流道控制芯片內(nèi)的閥體，閥體內(nèi)設有溫控閥芯組件。
[0015]進一步，所述溫控閥芯組件包括:儲液腔，該儲液腔內(nèi)液體通過溫控裝置升溫膨脹或降溫收縮，以驅動閥芯移動，使閥關閉或打開;所述溫控裝置處理器模塊、用于對儲液腔內(nèi)液體進行溫度控制的半導體致冷片，所述半導體致冷片與驅動模塊相連;所述處理器模塊適于通過驅動模塊控制半導體致冷片升溫，或通過控制驅動模塊改變其電流輸出方向，實現(xiàn)半導體致冷片降溫；所述處理器模塊還與用于檢測液體溫度的溫度傳感器相連；以及所述處理器模塊還與按鍵模塊、顯示模塊相連，將通過按鍵模塊設定閥的開度值，經(jīng)顯示模塊顯示;所述處理器模塊適于通過設定的開度值轉換為儲液腔內(nèi)液體的溫度值;或當閥打開后，若需要調小閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行升溫;或當閥打開后，若需要調大閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行降溫。
[0016]第五方面，本實用新型還提供了一種微流道控制芯片，將溫控閥集成于芯片本體內(nèi)，以滿足相應生物實驗、檢測對流體的調控需要。
[0017]為了解決上述技術問題，所述微流道控制芯片包括若干微流道，且在至少一個微流道上設有所述微流道用溫控閥。
[0018]第六方面，本實用新型還提供了一種微流道控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)對微流道控制芯片的控制。
[0019]所述微流道控制系統(tǒng)適用于微流道控制芯片，其中所述微流道控制系統(tǒng)包括:上位機，該上位機適于與各微流道用溫控閥中處理器模塊相連，控制各微流道用溫控閥滿足相應開度值，以使各微流道液體按照不同配比或反應順序流動，或進入反應池中。
[0020]本實用新型的微流道用溫控閥、微流道控制芯片和微流道控制系統(tǒng)，同樣采用溫控的原理實現(xiàn)了對閥的控制，并將溫控閥集成于微流道控制芯片內(nèi)，滿足了各微流道液體之間流量調節(jié)，豐富了實驗數(shù)據(jù)和實驗效果。
【附圖說明】
[0021]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0022]圖1是本實用新型的溫控閥芯組件的結構示意圖；
[0023]圖2是本實用新型的溫控閥芯組件的控制原理圖；
[0024]圖3是本實用新型的微流道用溫控閥內(nèi)溫控閥芯組件的結構示意圖；
[0025]圖4是本實用新型的微流道用溫控閥內(nèi)溫控閥芯組件的第二種實施方式的結構示意圖；
[0026]圖5是本實用新型的微流道用溫控閥內(nèi)溫控閥芯組件的第二種實施方式的將閥關閉時的結構示意圖；
[0027]圖6是微流道控制芯片3的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028]現(xiàn)在結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。
[0029]實施例1
[0030]如圖1所示，本實用新型的一種溫控閥芯組件I，包括:儲液腔101，該儲液腔101內(nèi)液體通過溫控裝置升溫膨脹或降溫收縮，以驅動閥芯102移動，使閥關閉或打開。
[0031]如圖2所示，具體的，所述溫控裝置包括:處理器模塊、用于對儲液腔101內(nèi)液體進行溫度控制的半導體致冷片103，所述半導體致冷片103與驅動模塊相連;所述處理器模塊適于通過驅動模塊控制半導體致冷片103升溫，或通過控制驅動模塊改變其電流輸出方向，實現(xiàn)半導體致冷片103降溫；以及所述處理器模塊還與用于檢測液體溫度的溫度傳感器104相連。
[0032]具體的，半導體致冷片103可以但不限于包裹于儲液腔101的外側。
[0033]優(yōu)選的，所述驅動模塊包括:與處理器模塊相連的推挽驅動單元，與推挽驅動單元相連的變壓器親合單元，與變壓器親合單元相連的整流輸出單元，該整流輸出單元的輸出端與電流方向切換單元相連，該電流方向切換單元與半導體致冷片相連;其中，所述電流方向切換單兀包括正電壓輸出子單兀、負電壓輸出子單兀、二選一模擬開關子單兀，具體的所述二選一模擬開關子單元的輸入端與所述整流輸出單元的輸出端相連，該二選一模擬開關子單元的第一、第二輸出端分別與所述正電壓輸出子單元和負電壓輸出子單元的輸入端相連，所述正電壓輸出子單元和負電壓輸出子單元的輸出端與所述半導體致冷片的供電端相連，以實現(xiàn)電流方向切換。
[0034]并且，所述處理器模塊與按鍵模塊、顯示模塊相連，將通過按鍵模塊設定閥的開度值，經(jīng)顯示模塊顯示;所述處理器模塊適于通過設定的開度值轉換為儲液腔內(nèi)液體的溫度值;或當閥打開后，若需要調小閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行升溫；或當閥打開后，若需要調大閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行降溫。
[0035]具體的，液體選用例如但不限于水銀、酒精等，即體膨脹系數(shù)與溫度成線性關系，可以根據(jù)經(jīng)驗值獲得溫度與閥體開度之間的對應關系，即可以實現(xiàn)根據(jù)溫度控制閥體開度。
[0036]其中，所述閥芯102包括:適于被液體驅動的活塞桿108，該活塞桿108前端設有用于閥打開或關閉的壓環(huán)109。
[0037]具體的，流體從進液口 106進入閥體內(nèi)，即閥腔105，再從閥腔105從出液口 107流出，當控制閥開度，或閥打開，或閥關閉時，活塞桿108帶動壓環(huán)109移動實現(xiàn)。
[0038]實施例2
[0039]在實施例1基礎上，本實用新型還提供了一種溫控閥。
[0040]所述溫控閥包括:閥體，閥體內(nèi)設有所述的溫控閥芯組件。
[0041 ] 實施例3
[0042]在實施例2基礎上，本實用新型還提供了一種溫控閥控制系統(tǒng)。
[0043]所述溫控閥控制系統(tǒng)包括:分別安裝于各流道的所述的溫控閥，且各溫控閥均由上位機控制;所述上位機適于控制各溫控閥呈相應開度，以控制各流道液體的流速。
[0044]本溫控閥控制系統(tǒng)可以廣泛用于化工、生物等實驗、檢測領域，可以控制樣本、原料等流體的供給，進而調節(jié)反應速度和效果，并且避免了傳統(tǒng)電磁閥不容易控制開度的技術問題，同時極大的減小了閥體的體積、降低了噪音，便于溫控閥控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)小型化，降低了成本。
[0045]實施例4
[0046]如圖3至圖6所示，本實用新型還提供了一種微流道用溫控閥300。
[0047]所述微流道用溫控閥300，包括:位于微流道控制芯片3內(nèi)的閥體，閥體內(nèi)設有溫控閥芯組件2。
[0048]所述溫控閥芯組件2包括:儲液腔201，該儲液腔201內(nèi)液體通過溫控裝置升溫膨脹或降溫收縮，以驅動閥芯208移動，使閥關閉或打開;所述溫控裝置處理器模塊、用于對儲液腔201內(nèi)液體進行溫度控制的半導體致冷片203，所述半導體致冷片203與驅動模塊相連;所述處理器模塊適于通過驅動模塊控制半導體致冷片203升溫，或通過控制驅動模塊改變其電流輸出方向，實現(xiàn)半導體致冷片降溫;所述處理器模塊還與用于檢測液體溫度的溫度傳感器204相連；以及所述處理器模塊還與按鍵模塊、顯示模塊相連，將通過按鍵模塊設定閥的開度值，經(jīng)顯示模塊顯示;所述處理器模塊適于通過設定的開度值轉換為儲液腔內(nèi)液體的溫度值;或當閥打開后，若需要調小閥的開度，則通過半導體致冷片203對儲液腔201內(nèi)液體進行升溫;或當閥打開后，若需要調大閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行降溫。
[0049]其中，所述驅動模塊可以采用實施例1中的相應技術方案。
[0050]具體的，當微流道用溫控閥接入微流道后，流體從進液口206進入閥體內(nèi)，即閥腔205，再從閥腔205從出液口 207流出，當控制閥開度，或閥打開，或閥關閉時，活塞桿208控制閥腔205。
[0051]具體的，所述微流道用溫控閥可以利用芯片的層疊結構實現(xiàn)，即儲液腔201可以刻蝕于中間層芯片的表面，所述半導體致冷片203位于儲液腔201的上層芯片上，或者儲液腔201在中間層芯片上采用鏤空結構，且通過上、下層芯片層疊構成相應腔體;半導體致冷片203位于上、下層芯片；例如如圖3所示，半導體致冷片203大部分被儲液腔201遮擋，僅露出部分。
[0052]如圖4和圖5所示，作為本微流道用溫控閥的另一種可選的實施方式，以進一步優(yōu)化了本微流道用溫控閥的結構，精簡了活塞桿208，將本微流道用溫控閥小型化。具體的，所述儲液腔20 I相鄰閥腔的側壁采用彈性材料，例如但不限于聚二甲基硅氧烷(PolydimethyIs1xane)簡稱F1DMS,是一種高分子有機娃化合物，其具有光學透明，質軟易變形的優(yōu)點。
[0053]在儲液腔201中液體膨脹的壓力下，使彈性材料發(fā)生形變，以產(chǎn)生改變閥腔205的內(nèi)徑，進而實現(xiàn)微流道用溫控閥的開度控制。
[0054]并且，儲液腔201內(nèi)液體選用例如但不限于水銀、酒精等，即體膨脹系數(shù)與溫度成線性關系，可以根據(jù)經(jīng)驗值獲得溫度與閥體開度之間的對應關系，即可以實現(xiàn)根據(jù)溫度控制閥體開度。
[0055]實施例5
[0056]如圖6所示，在實施例4基礎上，本實用新型還提供了一種微流道控制芯片3。
[0057]所述微流道控制芯片3，包括若干微流道301，且在至少一個微流道上設有所述的微流道用溫控閥300;可選的，所述各微流道301匯聚至一反應池302。
[0058]實施例6
[0059]在實施例5基礎上，本實用新型還提供了一種微流道控制系統(tǒng)。
[0060]所述微流道控制系統(tǒng)適用于所述微流道控制芯片，其中所述微流道控制系統(tǒng)包括:上位機，該上位機適于與各微流道用溫控閥中處理器模塊相連，控制各微流道用溫控閥300滿足相應開度值，以使各微流道液體按照不同配比或反應順序流動，或進入反應池中。
[0061]以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【主權項】
1.一種溫控閥芯組件，其特征在于，包括:儲液腔，該儲液腔內(nèi)液體通過溫控裝置升溫膨脹或降溫收縮，以驅動閥芯移動，使閥關閉或打開。2.根據(jù)權利要求1所述的溫控閥芯組件，其特征在于，所述溫控裝置包括:處理器模塊、用于對儲液腔內(nèi)液體進行溫度控制的半導體致冷片，所述半導體致冷片與驅動模塊相連； 所述處理器模塊適于通過驅動模塊控制半導體致冷片升溫，或通過控制驅動模塊改變其電流輸出方向，實現(xiàn)半導體致冷片降溫；以及 所述處理器模塊還與用于檢測液體溫度的溫度傳感器相連。3.根據(jù)權利要求2所述的溫控閥芯組件，其特征在于，所述處理器模塊還與按鍵模塊、顯示模塊相連，將通過按鍵模塊設定閥的開度值，經(jīng)顯示模塊顯示； 所述處理器模塊適于通過設定的開度值轉換為儲液腔內(nèi)液體的溫度值； 即當閥打開后，若需要調小閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行升溫； 或當閥打開后，若需要調大閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行降溫。4.一種溫控閥，其特征在于，包括:閥體，閥體內(nèi)設有如權利要求1-3任一項所述的溫控閥芯組件。5.—種溫控閥控制系統(tǒng)，其特征在于，包括:分別安裝于各流道的如權利要求4所述的溫控閥，且各溫控閥均由上位機控制； 所述上位機適于控制各溫控閥呈相應開度，以控制各流道液體的流速。6.一種微流道用溫控閥，其特征在于，包括:位于微流道控制芯片內(nèi)的閥體，閥體內(nèi)設有溫控閥芯組件。7.如權利要求6所述的微流道用溫控閥，其特征在于，所述溫控閥芯組件包括:儲液腔，該儲液腔內(nèi)液體通過溫控裝置升溫膨脹或降溫收縮，以驅動閥芯移動，使閥關閉或打開； 所述溫控裝置處理器模塊、用于對儲液腔內(nèi)液體進行溫度控制的半導體致冷片，所述半導體致冷片與驅動模塊相連； 所述處理器模塊適于通過驅動模塊控制半導體致冷片升溫，或通過控制驅動模塊改變其電流輸出方向，實現(xiàn)半導體致冷片降溫； 所述處理器模塊還與用于檢測液體溫度的溫度傳感器相連；以及所述處理器模塊還與按鍵模塊、顯示模塊相連，將通過按鍵模塊設定閥的開度值，經(jīng)顯示模塊顯示； 所述處理器模塊適于通過設定的開度值轉換為儲液腔內(nèi)液體的溫度值； 即當閥打開后，若需要調小閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行升溫； 或當閥打開后，若需要調大閥的開度，則通過半導體致冷片對儲液腔內(nèi)液體進行降溫。8.一種微流道控制芯片，其特征在于，包括若干微流道，且在至少一個微流道上設有如權利要求7所述的微流道用溫控閥。9.一種微流道控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微流道控制系統(tǒng)適用于如權利要求8所述的微流道控制芯片，其中 所述微流道控制系統(tǒng)包括:上位機，該上位機適于與各微流道用溫控閥中處理器模塊相連，控制各微流道用溫控閥滿足相應開度值，以使各微流道液體按照不同配比或反應順序流動，或進入反應池中。
【文檔編號】F16K31/70GK205663974SQ201620443725
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】沙俊, 劉鵬, 徐芳, 周智露
【申請人】江蘇微全芯生物科技有限公司