本实用新型涉及微流控技术领域，特别涉及用于安装在微流控芯片上的一种微流体阀门。
背景技术：
微流控芯片在科研、临床及工业生产等领域正在得到越来越广泛的关注和应用，其工业化生产技术也得到了一定的发展。
阀门(或者称为微流体阀门，简称微阀)是微流控芯片装置的重要组成部分，主要用来实现流体流量大小的调节、控制流体管道的通断以及流体方向的切换。在各种微流控芯片系统中，微阀都有着广泛的应用，例如，微型化学分析系统、生物检测系统等都需要使用微阀。目前常见的微阀主要包括气动阀、压电阀、相变阀、扭矩阀等，但是这些阀门普遍存在结构复杂、加工难度大且可靠性不高的缺点，使得仪器控制复杂或者操作繁琐，不利于在实际产品中的使用。
因此，如何进一步简化微流体阀门的结构，已经成为目前本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本实用新型提供了一种新型的微流体阀门，其结构简单，装配方便，工作可靠性高，实际使用效果得到了显著的提升。
为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种微流体阀门，包括：
基片，所述基片上开设有第一微孔和第二微孔，以及与所述第一微孔连通的第一导流通道、与所述第二微孔连通的第二导流通道；
设置在所述基片上，并与所述基片配合形成阀腔的阀帽，所述第一微孔和所述第二微孔位于所述阀腔中；
移动或转动的设置在所述阀腔内的活动件，所述活动件通过转动或移动能够实现所述第一微孔和所述第二微孔的连通和断开。
优选的，上述微流体阀门中，所述活动件为转动的设置在所述阀腔中的圆柱体，并且所述活动件上开设有能够连通所述第一微孔和所述第二微孔的连通通道。
优选的，上述微流体阀门中，所述基片上开设有容纳凹槽，所述容纳凹槽与所述阀帽配合围成所述阀腔；所述连通通道为径向贯穿所述活动件，且两端开口均开设在所述活动件的圆周侧壁上的连通孔，并且所述第一微孔和所述第二微孔开设在所述容纳凹槽的侧壁上。
优选的，上述微流体阀门中，所述第一微孔和所述第二微孔对正的设置在同一高度上，所述第一微孔和所述第二微孔对正的设置在同一高度上，并且所述连通通道的各个部分以及所述第一微孔、所述第二微孔均位于同一水平面内。
优选的，上述微流体阀门中，所述第一微孔和所述第二微孔设置在不同的高度上，所述连通通道为进口和出口具有高度差的弯曲通道，以使所述进口和所述出口能够分别与所述第一微孔和所述第二微孔连通。
优选的，上述微流体阀门中，所述连通通道为开设在所述活动件的底面上的条形凹槽，并且所述第一微孔和所述第二微孔开设在所述基片的顶面上。
优选的，上述微流体阀门中，所述活动件通过在所述阀腔中轴向移动，以使所述第一微孔和所述第二微孔能够被所述活动件封堵或被所述阀腔连通。
优选的，上述微流体阀门中，所述阀腔为等径的圆柱状结构，所述活动件为等径的圆柱体。
优选的，上述微流体阀门中，所述阀腔包括靠近所述基片设置的第一内腔，和与所述第一内腔连通并位于所述第一内腔顶部的第二内腔，所述第一内腔的内径大于所述第二内腔的内径；
所述活动件包括能够与所述基片接触的底部圆柱体，以及设置在所述底部圆柱体顶部的顶部圆柱体，所述顶部圆柱体的圆周侧壁与所述第二内腔的圆周侧壁贴合，且所述底部圆柱体的高度小于所述第一内腔的高度。
优选的，上述微流体阀门中，所述活动件远离所述基片的端部上，设置有用于与传动部件连接的连接结构。
本实用新型提供的微流体阀门，用于控制流体的通断、流量和流向等，主要包括基片、阀帽和活动件。其中，基片为导流流体的部件，其上开设有第一导流通道、第二导流通道、第一微孔和第二微孔，第一导流通道和第二导流通道分别用于导入和导出流体，第一微孔与第一导流通道连通，以作为第一导流通道的一个端部开口，而第二微孔与第二导流通道连通，使其作为第二导流通道的一个端部开口，通过控制第一微孔和第二微孔的连通和断开，就能够实现第一导流通道和第二导流通道的连通和断开；阀帽设置在基片上，并与基片共同围成阀腔，第一微孔和第二微孔位于阀腔之内，阀腔内设置有活动件，活动件能够在阀腔中移动或转动，通过转动或移动，活动件能够使得第一微孔和第二微孔连通，从而实现第一导流通道和第二导流通道的连通，使得流体能够经过微流体阀门而流至下游，当使活动件再次转动或移动时，则能够对第一微孔和第二微孔实现封堵，令第一导流通道和第二导流通道断开，流体的流通路径被微流体阀门截断。本实用新型提供的微流体阀门，主要包括基片、阀帽和活动件三个部件，结构简单，装配方便，并且仅仅通过一个活动件的转动或移动，就能够控制流体的通断，操作简单便捷，工作可靠性高，显著提升了微流体阀门在实际使用中的使用效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的微流体阀门的一种设置方式中基片、阀帽和活动件配合的垂直剖面图；
图2为图1中活动件转动90度后的垂直剖面图；
图3为第一微孔和第二微孔未设置在同一高度上的垂直剖面图；
图4为图3中活动件转动90度后的垂直剖面图；
图5为设置有条形凹槽的活动件与基片、阀帽配合的垂直剖面图；
图6为图5中活动件转动90度后的垂直剖面图；
图7为另一种设置方式中基片、阀帽和活动件配合的垂直剖面图；
图8为图7中活动件轴向移动后与基片接触的垂直剖面图；
图9为基片与采用第一内腔、第二内腔、底部圆柱体和顶部圆柱体结构的阀帽和活动件配合的垂直剖面图；
图10为图9中活动件轴向移动后与基片接触的垂直剖面图。
在图1-图10中：
1-基片，2-第一微孔，3-第二微孔，4-第一导流通道，5-第二导流通道，6-阀帽，7-阀腔，8-活动件，9-连通通道，10-容纳凹槽，11-条形凹槽，12-连接结构；
71-第一内腔，72-第二内腔，81-底部圆柱体，82-顶部圆柱体。
具体实施方式
本实用新型提供了一种新型的微流体阀门，其结构简单，装配方便，工作可靠性高，实际使用效果得到了显著的提升。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1-图10所示，本实用新型实施例提供的微流体阀门，设置在微流控芯片上，用于控制流体流量的大小、流体管道的通断以及流体方向的切换，微流体阀门的主要结构包括：基片1、阀帽6和活动件8。基片1设置在整个微流体阀门的最底部，主要用于导流流体，基片1上开设有第一微孔2和第二微孔3(微孔的设置数量也可以为更多个)，以及与第一微孔2连通的第一导流通道4、与第二微孔3连通的第二导流通道5；阀帽6设置在基片1上，并与基片1配合围成阀腔7，第一微孔2和第二微孔3与阀腔7连通(或者说第一微孔2和第二微孔3暴露于阀腔7的表面)；活动件8移动或转动的设置在阀腔7内，转动或移动活动件8能够实现对第一微孔2和第二微孔3的封堵和连通，当活动件8封堵第一微孔2和第二微孔3时，能够实现第一导流通道4和第二导流通道5的分断隔离，使得流体无法在两者之间流通，当活动件8连通第一微孔2和第二微孔3时，能够实现第一导流通道4和第二导流通道5的相互导通，此时阀腔7作为导流流体的部分通道。
上述结构的微流体阀门，结构简单，装配方便，并且仅仅通过一个活动件8的转动或移动，就能够控制流体的通断，操作简单便捷，工作可靠性高，实用性强，显著提升了微流体阀门在实际使用中的工作效果。
在一种设置方式中，活动件8可以转动的设置在阀腔7中，并且活动件8上开设有能够连通第一微孔2和第二微孔3的连通通道9，如图1-图4所示。此种设置方式中，微流体阀门实现流体流通路径通断的控制方式，是令活动件8进行定轴转动而实现的，相比于后续提到的另一种设置方式，活动件8在进行转动的过程中，仅仅围绕自身轴线进行周向转动，而并不发生轴向移动。并且为了便于转动操作的进行，优选活动件8为圆柱体。与此同时，为了保证在活动件8转动的过程中能够实现对流通路径的导通和阻断，在一种优选结构中，活动件8上开设了连通通道9，活动件8在转动的过程中，当连通通道9的两端端口分别与第一微孔2和第二微孔3对正时，则可将第一微孔2和第二微孔3导通，如图1和图3所示，当活动件8继续转动而使连通通道9的端口与第一微孔2和第二微孔3错开时，如图2和图4所示，第一微孔2和第二微孔3则被活动件8的圆周侧壁封堵而实现流通路径的阻断。
优选的，基片1上开设有容纳凹槽10，容纳凹槽10与阀帽6配合围成阀腔7，如图1-图4所示。在本种设置方式中，微流体阀门的具体结构也可以有多种选择，在一种结构中，在基片1的顶面上开设容纳凹槽10，使得容纳凹槽10的内部空间作为阀腔7的一部分，在设置活动件8时，令活动件8的下部伸入到容纳凹槽10中，而上部则位于阀帽6的内腔中，此种设置方式是为了便于第一导流通道4、第一微孔2、第二导流通道5和第二微孔3的设置。
为了进一步优化技术方案，本实施例提供的微流体阀门中，可以将连通通道9设置为径向贯穿活动件8，且两端开口均开设在活动件8的圆周侧壁上的连通孔，并且第一微孔2和第二微孔3开设在容纳凹槽10的侧壁上，如图1-图4所示。即，在基片1上开设容纳凹槽10并且活动件8伸入到容纳凹槽10内部的基础之上，优选第一微孔2和第二微孔3开设在容纳凹槽10的侧壁上，同时令连通通道9径向贯穿活动件8，并保证连通通道9的两端开口位于活动件8的圆周侧壁上，从而能够与容纳凹槽10侧壁上的第一微孔2和第二微孔3对正连通。具体的，连通通道9在径向上贯穿活动件8，指的是连通通道9大体上沿活动件8的径向延伸，连通通道9可以不完全沿直线延伸而具有折弯部分，如图3所示，但优选为直线型通道。
具体的，优选第一微孔2和第二微孔3对正的设置在同一高度上，第一导流通道4和第二导流通道5为与第一微孔2和第二微孔3位于同一高度上的直线型通道，如图1所示。此种结构不仅便于设置，而且能够使流通路径相对较短，使得流体能够更加顺畅的流过微流体阀门，提高了微流体阀门的工作效果。
当第一微孔2和第二微孔3设置在相同的高度上时，连通通道9在同一水平面内(该水平面即为第一微孔2、第二微孔3、第一导流通道4和第二导流通道所在的水平面)延伸形成的形状可以为一字型、Y型、十字型或米字型等。即，在第一微孔2、第二微孔3和连通通道9位于同一水平面上的前提下，连通通道9延伸而形成的形状不仅限于直线型，也可以为一字型、Y型、十字型、米字型或其他形状。
此外，第一微孔2和第二微孔3也可以设置在不同的高度上，并且第一导流通道4为与第一微孔2位于同一高度上的直线型通道，第二导流通道5为与第二微孔3位于同一高度上的直线型通道，如图3所示。在此基础之上，连通通道9的进口和出口需要在竖直方向上具有高度差，以使进口和出口能够分别与不同高度的第一微孔2和第二微孔3连通。并且连通通道9在竖直面内延伸形成的形状可以为Z型、S型或米字型等，以弥补第一微孔2和第二微孔3之间的高度差。
除了采用上述方式设置第一微孔2、第二微孔3、第一导流通道4和第二导流通道5以外，也可以将上述结构以其他方式进行设置，例如将第一微孔2和第二微孔3设置在阀帽6的内壁上，并且令第一导流通道4和第二导流通道5也延伸至阀帽6中，以分别与第一微孔2和第二微孔3连通。此种设置方式同样可以实现技术目的。
另外，连通通道9还可以为沿活动件8的周向延伸，且两端开口均开设在活动件8的圆周侧壁上的连通孔，即令连通通道9不再由直线段及折弯段构成，而是整体呈弧形，这同样可以实现第一微孔2和第二微孔3的连通。
当然，除了可以在活动件8上设置通孔型结构的流体连通通道9以外，还可以将其设置为其他结构，即在另一种结构中，在活动件8的底面上开设条形凹槽11，此时不再在基片1的顶面上开设容纳凹槽10，而是直接将阀帽6设置在基片1的顶面上，并使其与基片1的顶面配合围成阀腔7，第一微孔2和第二微孔3开设在基片1的顶面上并与阀腔7连通，如图5和图6所示。在此种结构中，是依靠活动件8的底部端面实现对第一微孔2和第二微孔3的封堵，使用条形凹槽11开口所形成的容纳空间实现对第一微孔2和第二微孔3的连通。条形凹槽11指的是开口形状为长方形的凹槽，当然，条形凹槽的开口形状也可以为椭圆形、哑铃形等。活动件8在转动时，当活动件8转动到某一角度时，条形凹槽11的开口所形成的容纳空间将第一微孔2和第二微孔3连通，此时条形凹槽11的内部空间为流体连通路径的一部分，实现流通路径的连通；当活动件8继续转动，使条形凹槽11的开口所形成的容纳空间偏离第一微孔2和/或第二微孔3，活动件8的其余底面将第一微孔2和/或第二微孔3封堵时，实现流通路径的阻断。
在另一种设置方式中，活动件8上可以不开设任何孔或槽，而是使活动件8作为一个整体在轴向上移动，以使第一微孔2和第二微孔3被阀腔7连通或被活动件8封堵，如图7-图10所示。实现活动件8轴向移动的操作可以有多种，例如依靠外力轴向推拉活动件8，或者将活动件8设计为与阀帽6螺纹配合的回转体，在螺纹作用下通过转动实现轴向移动。当活动件8向远离基片1的方向移动时，基片1(此时的基片1上可以具有或不具有容纳凹槽10)上的第一微孔2和第二微孔2与活动件8之间形成连通空间(即阀腔7的部分空间)，从而实现流通路径的连通，如图7和图9所示。当活动件8向靠近基片1的方向移动直至活动件8的底面和/或侧壁与基片1紧密接触时，活动件8对第一微孔2和第二微孔3形成封堵，阻断流通路径，使得流体不能再经过微流体阀门而互通，如图8和图10所示。本实施例中，优选使用螺纹结构并令活动件8以转动的方式实现其轴向移动，具体的是使活动件8与阀帽6螺纹配合，当转动活动件8时，通过螺纹的作用而实现活动件8的轴向移动，以更加精确、平稳的对活动件8进行控制，从而使微流体阀门不仅能够控制流通路径的通断，也可以实现对流体流量的控制。
优选的，令活动件8通过在阀腔7中轴线移动实现对第一微孔2和第二微孔3的封堵，或者令阀腔7连通第一微孔2和第二微孔3。更加优选的，可以令第一微孔2和第二微孔3开设在基片1的顶面上，活动件8通过底面实现对第一微孔2和第二微孔3的封堵，如图7-图10所示。这样活动件8在进行轴向移动时可以通过面积较大且更加平整的底部端面(即底面)对第一微孔2和第二微孔3实现封堵，从而提高密封效果。当然，也可以如第一种设置方式一般，将第一微孔2和第二微孔3设置在阀帽6的内壁上(第一导流通道4和第二导流通道5也延伸至阀帽6中)，利用活动件8的圆周侧壁来封堵第一微孔2和第二微孔3。
本实施例中，阀腔7优选为等径的圆柱状结构，活动件8为等径的圆柱体。此种结构更加有利于活动件8的轴向移动和周向转动，同时也能够使得活动件8与阀帽6配合的更加紧密，所以将其作为优选方案。当然，阀腔7也可以在轴向上包括不等径的上下两部分(具体结构与后续提到的第一内腔71和第二内腔72类似)，并使下部空间的直径大于上部空间的直径，而活动件8仍然保持为等径的圆柱体结构，从而可以将底面面积更大的活动件8设置在下部空间中，如图5所示，以更好的实现第一微孔2和第二微孔3的封堵和连通。此外，活动件8和阀腔7也可以为其他的结构形状，例如倒置的锥台状，并通过对其进行推拉实现第一微孔2和第二微孔3的封堵或导通。
此外，在另一种设置方式中，阀腔7和活动件8还可以为其他结构，例如令阀腔7包括靠近基片1设置的第一内腔71，和与第一内腔71连通并位于第一内腔71顶部的第二内腔72，第一内腔71的内径大于第二内腔72的内径，并且围成第二内腔72的圆周侧壁上设置有螺纹；与之对应的，令活动件8包括能够与基片1接触的底部圆柱体81，以及设置在底部圆柱体81顶部的顶部圆柱体82，底部圆柱体81的直径大于顶部圆柱体82的直径，并且底部圆柱体81的圆周侧壁与第一内腔71的圆周侧壁贴合，且底部圆柱体81的高度小于第一内腔71的高度，同时顶部圆柱体82的圆周侧壁与第二内腔72的圆周侧壁贴合，具体的是令顶部圆柱体82与第二内腔72螺纹连接，如图9和图10所示。也就是说，此种结构中，令活动件8由两个直径不同的圆柱体一体连接而成，与之对应的将阀腔7设置为内径不同的两部分，活动件8相对于阀帽6转动时，在顶部圆柱体82与第二内腔72之间的螺纹作用下，使得底部圆柱体81能够随同顶部圆柱体82轴向移动，从而令底部圆柱体81的底部端面实现与基片1顶面的贴合或分离，进而实现流通路径的导通或断开。此种结构的优点在于，能够使得活动件8底部端面的面积更大，阀腔7的底部空间更大，不仅有利于流体的导通和阻断，而且底部圆柱体81与第一内腔71更大的接触面积，也提高了微流体阀门的密封效果。
在上述两种设置方式中，均优选活动件8的表面(包括底部端面、顶部端面和圆周侧壁)覆盖有弹性材料层，第一微孔2和第二微孔3的开口上设置有弹性垫圈，从而进一步提高活动件8与阀帽6、活动件8与基片1之间的密封效果，以显著提高微流体阀门的使用效果。此外，活动件8也可以采用具有弹性的材料制造而成，并通过活动件8自身的弹性变形实现活动件8与基片1之间的密封，因此可以不再设置弹性材料层，从而简化活动件8的加工工序。
进一步的，活动件8远离基片1的端部伸出至阀帽6顶端的外侧，并且端部上设置有用于与传动部件连接的连接结构12，如图1-图10所示。优选活动件8的一端伸出至阀帽6的外侧，能够更加便于活动件8与传动部件的动力连接，为活动件8与其他部件的配合提供便利。另外，活动件8远离基片1的端部，也可以仅仅延伸至与阀帽6的顶部齐平的位置，或者也可以低于阀帽6的顶部，这同样也可以保证连接结构12的设置，以及与传动部件的动力连接。本实施例中，连接结构12可以但不限于为一字结构、十字结构、三角结构或六角结构，并且连接结构12可以但不限于与机械手、电机或磁力驱动器等连接。
在实际的制造过程中，活动件8的材质可以但不限于为金属、陶瓷、塑料、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)或橡胶。上述材质均能够满足本实施例提供的微流体阀门的制造要求和使用要求，所以将其作为优选。此外，微流体阀门的材质也可以为其他类型的材料，本实施例对此不做限定。
本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，微流体阀门的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。