一种分体式微阀和微流体器件的制作方法

本实用新型涉及一种流体控制装置，具体涉及一种用于控制微量液体配量的微阀结构。
背景技术：
：微阀适用于极小量(例如以毫升、微升为量级)的液体配量。例如，在雾化给药装置中，需要定量地将药物吸入雾化给药喷嘴，根据使用药物的不同，每次供药量通常在15微升～2毫升之间，这类雾化给药装置中，需要在吸入管的一端设置一微阀，以控制供给喷雾装置药液的量。在临床医学上，有些药物单位时间的静脉注入量比总用量更重要，从药代动力学的角度来说，给药间隔越短，血药浓度波动越小。临床上静脉恒速输注是最有效的方法。静脉全身麻醉常用药物静脉恒速输注体积流量要求如下表一所示。表一：静脉全身麻醉常用药物静脉恒速输注体积流量要求在没有精密注射器时，一般用5％葡萄糖稀释后采用静脉点滴，静脉点滴的体积流量一般为2-4ml/min。如果采用玻璃针管配合不锈钢推杆制备精密注射器，其加工工艺要求高，注射流量受环境影响较大。因此，也需要考虑采用微阀制备精密注射器。现有的微阀结构，通常由阀体、阀芯、弹簧和定位卡件构成，阀体为类似管状结构，一端口径较小为进液口，进液口内侧构成阀座，阀芯通常为阀球，阀球和弹簧经阀体另一端置入，阀球与阀座配合密封，定位卡件与所述阀体另一端紧配合，并定位弹簧和阀球。当要求阀体外部最大尺寸达到3mm以下时，因为配件尺寸太小不易注塑，每批次注塑塑料件收缩情况不同，各批次配件间配合度不易调整等原因，不锈钢等金属材料成为首选。而目前小尺寸金属单向阀均为一次性组装，配件组装紧密无法拆开再使用，发生故障只能整体报废。在实际生产环节，组装好的单向阀每只需经测漏合格后才能投入使用，对于不可拆解单向阀，往往组装好的单向阀经测漏不合格只能报废。在使用环节，因为金属材料易锈蚀氧化，为延长使用寿命，只有使用更高性能的材料和配件，但一段时间后也难免会渗漏或者漏液，一旦渗漏也只能整体报废。另外，由于输送液体粘稠或残留液体在阀体内易结晶固化，管道细长易堵塞，所以要么是一次性使用，要么就要每次使用前后都要反复清洗确认，保证管道内没有锈渍或液体残留，增加了清洗工序，对阀件寿命、人力、时间、资源等成本上都产生不利影响。再者，现有技术中的微流量单向阀本身没有办法调节流量，如需调节流量，必须在管路中另外加装节流阀或调速阀等流量控制阀或使用结构更复杂的单向节流阀等。为解决上述问题，需要提供新的微阀结构。技术实现要素：在某一方面，本申请提供一种微阀，所述微阀包括：第一阀体和第二阀体，所述第一阀体和第二阀体中的至少一个限定阀体内腔以及阀座，所述第一阀体具有出液口并且所述第二阀体具有进液口；阀芯，所述阀芯被设置在所述阀体内腔内并且能够在所述阀体内腔内运动；以及弹性件，所述弹性件被设置在所述阀体内腔内，并且所述弹性件相对于所述阀芯更靠近所述进液口。所述弹性件具有进液位置和出液位置，在所述进液位置下，所述弹性件使得液体能够从所述进液口穿过所述弹性件流至出液口，在所述出液位置下，所述阀芯压缩所述弹性件从而使得被压缩的所述弹性件密封所述阀座、或者使得被压缩的所述弹性件和所述阀芯密封所述阀座，从而防止液体经由所述阀座从所述出液口流回进液口。在另一方面，本申请提供一种微流体器件，所述微流体器件包括一种微阀，所述微阀包括：第一阀体和第二阀体，所述第一阀体和第二阀体中的至少一个限定阀体内腔以及阀座，所述第一阀体具有出液口并且所述第二阀体具有进液口；阀芯，所述阀芯被设置在所述阀体内腔内并且能够在所述阀体内腔内运动；以及弹性件，所述弹性件被设置在所述阀体内腔内，并且所述弹性件相对于所述阀芯更靠近所述进液口。所述弹性件具有进液位置和出液位置，在所述进液位置下，所述弹性件使得液体能够从所述进液口穿过所述弹性件流至出液口，在所述出液位置下，所述阀芯压缩所述弹性件从而使得被压缩的所述弹性件密封所述阀座、或者使得被压缩的所述弹性件和所述阀芯密封所述阀座，从而防止液体经由所述阀座从所述出液口流回进液口。由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：1、现有技术中，微阀结构的阀体都是整体结构的，现有的设计思路只是考虑如何定位阀芯和弹簧；本实用新型创造性地将阀体改变为分体式结构，将阀芯设置在分体的前阀体和后阀体的连接处，并且将前阀体和后阀体采用螺纹连接，因而实现了微阀的方便组装，不需要复杂的模治具。2、节流阀原理是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的。本实用新型阀件因为内部配件可换，因此可以换用不同截面尺寸或不同长度的阀芯或改变其它阀件壳体配件的尺寸或弹簧的尺寸等多种调节手段来起到类似节流阀的作用。对于流量调节不频繁的应用来说只需更换部分配件就能满足一定时期的要求，减少冗余配置。3、阀件整体外部直径最小可达1.5mm，即使是小口径管路安装本实用新型单向阀后，阀体部位也可以不突出于管路，外部整体平滑过渡，方便配管，比已知产品theleecompany现有单向阀或止回阀最小2.5mm产品还要小。4、本实用新型的阀体易拆解，所有配件均可单件替换，发现不良可以及时更换配件，同时方便调整精度配合，保证整体的质量。降低材料成本，整只产品成本降低，更利用市场竞争。5、产品结构易拆解，可见式清洗消毒，降低使用成本，过程损耗。6、本实用新型的弹性件能够更有效地防止液体回流至雾化器的液池。附图说明图1是本实用新型实施例一的结构示意图；图2是图1的爆炸示意图；图3是图2的剖视示意图；图4是实施例二的结构示意图；图5是实施例三的结构示意图；图6是实施例四的示意图；图7是图6的剖视示意图；图8是实施例五中应用结构示意图；图9是图8的局部放大示意图；图10是实施例六的结构示意图；图11是图10的爆炸示意图；图12是图11的剖视示意图；图13、图14是实施例六中另两种结构的剖视示意图。图15是本实用新型实施例七的结构示意图；图16是图15的爆炸示意图；图17a-17c是图15中弹簧的结构示意图、主视图和俯视图；图18是图15的微阀处于工作进行至完成状态下的示意图；图19a-b是实施例七中另两种结构的剖视示意图；图20是本实用新型实施例八的结构示意图；图21是图20的微阀处于工作进行至完成状态下的示意图；图22a-22c是图20中弹簧的结构示意图、主视图和俯视图；图23a-23c是实施例八的三种结构的剖视示意图；图24是本实用新型实施例九的结构示意图；图25是图24的微阀处于工作进行至完成状态下的示意图；图26a-26c是实施例九中片簧的结构示意图、主视图和俯视图；图27a-27c是实施例九的三种结构的剖视示意图；图28-31是本实用新型实施例十的结构示意图；图32-34是本实用新型实施例十一的三种结构的结构示意图和剖视示意图。具体实施方式下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：实施例一：参见图1至图3所示，一种分体式微阀，包括前阀体1、后阀体4、阀芯3和弹簧2，如附图3所示，所述前阀体1具有一阀体内腔10，所述阀体内腔一端为出液口5，另一端设有内螺纹6，所述后阀体4一端为进液口9，另一端设有外螺纹8，前阀体1的内螺纹6和后阀体4的外螺纹8配合连接，所述后阀体4具有外螺纹的一端端部构成阀座7。如图1所示，阀体内腔10中设有弹簧2和阀芯3，弹簧2一端与所述阀芯3接触，另一端与所述阀体内腔的出液口侧腔壁接触，本实施例中的阀芯为球形的阀球，阀球与后阀体上的阀座配合。本实施例可用于镇痛泵，胰岛素泵，无针注射器，喷雾器等内部单向阀，有利于缩小结构体积，用于开发便携式穿戴式给药器械。制备精密注射器时，流量要求如下表二所示。表二：精密注射器注射流量要求注射总量注射器内径(mm)最小流量(nl/min)最大流量(ml/min)10μl0.4850.1840.02725μl0.7290.4170.62650μl1.030.8330.125100μl1.4571.6670.250250μl2.3044.1690.625500μl3.2568.3261.248本实施例微阀用毛细不锈钢管做为主体阀套，完全可以达到精密注射器要求的内径尺寸，按不同流量要求换用相应阀件匹配要求内径规格，换装于普通注射器针头上，达到同样的流量要求。实施例二，参见附图4所示，一种分体式微阀，包括前阀体1、后阀体4、阀芯3和弹簧2，所述前阀体1具有一阀体内腔10，所述阀体内腔一端为出液口5，另一端设有内螺纹6，所述后阀体4一端为进液口9，另一端设有外螺纹8，前阀体1的内螺纹6和后阀体4的外螺纹8配合连接，所述后阀体4具有外螺纹的一端端部构成阀座7。阀体内腔10中设有弹簧2和阀芯3，本实施例中，所述阀芯为圆柱形。实施例三，参见附图5所示，一种分体式微阀，包括前阀体1、后阀体4、阀芯3和弹簧2，所述前阀体1具有一阀体内腔10，所述阀体内腔一端为出液口5，另一端设有内螺纹6，所述后阀体4一端为进液口9，另一端设有外螺纹8，前阀体1的内螺纹6和后阀体4的外螺纹8配合连接，所述后阀体4具有外螺纹的一端端部构成阀座7。阀体内腔10中设有弹簧2和阀芯3，本实施例中，所述阀芯与阀座接触的一端为半球面，另一端为圆柱形。实施例四，参见附图6和附图7所示，一种分体式微阀，由前阀体1、后阀体4和阀芯3构成，所述前阀体1具有一阀体内腔10，所述阀体内腔一端为出液口5，另一端设有内螺纹6，所述后阀体4一端为进液口9，另一端设有外螺纹8，前阀体1的内螺纹6和后阀体4的外螺纹8配合连接，所述后阀体4具有外螺纹的一端端部构成阀座7。本实施例中，阀芯为球形，不设置弹簧，阀体内腔容积较小，使用时，球形阀芯在出口端压力的作用下与阀座配合密封。实施例五：微阀的一种应用介入法注入化疗药物治疗癌症时，要求多点位分散微量注射，对于急性发作的哮喘病人，也要求一次性雾化吸入浓度较高的药物，以快速缓解病人的急性症状，一般雾化剂一次剂量大约15-30μl。复方药物使用时，其中多种物质微量比例混合时，也同样要求有精确的最小流量输出控制。为达到最小可控输出(体积)量，要解决的关键问题有两个：(1)减小工作截面面积，(2)实现微小位移。本实用新型的微阀应用于雾化器吸入药液段流量控制，阀体内腔10内径最小可达0.4mm，可有效减小工作截面面积。在同样的流体压力下，阀芯位移可通过阀芯长短、弹簧压缩量和弹簧刚性等多种方式调节，可精确满足设计要求。参见附图8和附图9所示，雾化吸入器具有上部外壳11和下部外壳12，在下部外壳12内设有液池13、弹簧和弹簧限位壳14，在此实施例中，后阀体4与进水管一体成型，并且伸入液池13中，前阀体1与后阀体4螺纹紧配连接，插入流道，流道前端靠近雾化出口15处设有限位孔，使阀体组件不能脱出管道，同时设有密封件一16、密封件二17和紧固件一18、紧固件二19，保持阀体在运动方向上的稳定性。限位孔到雾化出口之间构建微流道，使流体从通过限位孔0.4mm的孔径到雾化出口处0.005mm的孔径迅速缩小，形成较大液压，反向推动阀芯3顶住后阀体4流体入口，关闭流体反流出口，迫使流体向雾化出口运动。阀体与液池13通过连接件20连接，同步运动。状态一：初始状态，微阀与液池13通过连接件20相连，位于雾化出口15下方，外围弹簧预压缩，弹簧上部被压紧在连接件20上，弹簧下部被弹簧限位壳14固定。状态二：工作启动状态，连接件向下运动，弹簧被进一步压缩，微阀和液池与连接件同步向下移动，微阀向下离开喷雾出口，阀芯向上浮动，液体注入管道内。状态三：工作进行至完成状态，撤除加载在连接件上的力，弹簧所受压力骤减，弹簧迅速向上回位到初始状态位置，连接件与液池和微阀同步迅速向上运动，管道内的液体受到钢管微阀挤压，同时阀芯被液体挤压抵在后阀体4阀座7处，堵住向下回水。管道内的液体从上部雾化出口释放。阀腔规格(mm)阀芯规格(mm)管腔规格(mm)出口规格(mm)每喷剂量(g)φ1.6*2.0φ1.5*1.5φ1.8*100.0050.45gφ1.4*1.8φ1.3*1.3φ1.6*100.0050.30g实施例六：参见图10至图12所示，一种分体式微阀，包括阀体、阀芯3，所述阀体为分体结构，由前阀体1和后阀体4构成，所述前阀体1一端为出液口5，另一端设有外螺纹8，所述后阀体4具有一阀体内腔10，所述阀体内腔10一端为进液口9，另一端设有内螺纹6，前阀体1的外螺纹8和后阀体4的内螺纹6配合连接，所述后阀体的阀体内腔10与进液口9的连通处构成阀座7，阀芯3位于后阀体的阀体内腔10中，并与后阀体上的阀座7配合。所述阀体内腔10中设有弹簧2，所述弹簧2一端与所述阀芯3接触，另一端与前阀体1上外螺纹所在的一端的端部接触。分别参见附图12、13和14，本实施例中，所述阀芯可以为球形、圆柱形，或者，所述阀芯与阀座接触的一端为半球面，另一端为圆柱形。实施例七：图15和16分别示出了根据本申请另一实施例的分体式微阀100的结构示意图和爆炸示意图，其与图1-7中所示的实施例中相同或相似的部件的功能和结构可以参考上文中的描述。如图15和16所示，分体式微阀100包括前阀体101和后阀体104。前阀体101具有出液口105和内螺纹106，并且限定阀体内腔110；后阀体104具有外螺纹108和进液口109。其中外螺纹108延伸到后阀体104的端部，而后阀体104的端部限定阀座107。可以理解，在一些实施例中，外螺纹108也可以不延伸到后阀体104的端部。前阀体101和后阀体104通过内螺纹106和外螺纹108的螺纹连接而接合在一起。如图15所示，当前阀体101和后阀体104螺纹接合时，阀芯103和弹簧102被容纳在阀体内腔110中。特别地，图15中所示的弹簧102被设置成相对于阀芯103更靠近进液口109。如图所示，阀芯103被设置成球形。图17a-17c示出了图15中的弹簧102的透视图、主视图和俯视图。如图17a-17c所示，弹簧102是变径的螺旋弹簧，在弛豫状态下，弹簧102整体上看具有大致锥形或台形的形状，例如圆锥或圆台形。在另一些实施例中，弹簧102也可以具有圆柱形形状，也即是等径的螺旋弹簧。在某一实施例中，弹簧102具有相对的第一端121和第二端122，并且其中在第一端121处弹簧丝具有最大直径，而在第二端122处弹簧丝具有最小直径，也即弹簧丝的直径从第一端121向第二端122逐渐减小。在一些实施例中，当弹簧102的第一端121和第二端122被压缩时，弹簧102不同位置的弹簧丝相互嵌套，并且使得弹簧102整体基本处于同一平面上，从而形成一绕卷状的密封平面(参见图17c所示)。在另一些实施例中，当弹簧102的第一端121和第二端122被压缩时，第一端121与第二端122之间不同位置的弹簧丝也可以相互接触但不嵌套，从而压缩成圆台形状。需要说明的是，虽然图17a-17c所示的弹簧102具有圆锥或圆台的形状，但是在实际应用中，弹簧的形状可以根据实际应用进行设计和调整。在一些实施例中，弹簧102的外表面具有密封材料，例如硅胶、橡胶，或者其他具有适当弹性的密封材料。当弹簧102被压缩时，该密封材料能够有效地密封两个相互接触的弹簧丝之间可能存在的间隙，从而使得压缩的弹簧102具有良好的密封效果。在一些实施例中，弹簧102的第二端122可以固定在后阀体上，例如焊接或粘接在后阀体上。在另一些实施例中，弹簧102也可以不固定在后阀体上。回到图15和16，当雾化器在前述的状态二(工作启动状态)处将液池中的液体泵取到管道中时，弹簧102处于上液位置。这时，液体由图15和16中箭头指示的方向从液池经由进液口109流进微阀100，并从出液口105流出进入雾化器的管道。此时，阀芯103不会向进液口109压缩弹簧102，因此阀座107是打开的。图18示出了当雾化器处于状态三(工作进行至完成状态)下的微阀100的结构。如图18所示，当管道内的液体受到微阀100的挤压而喷出雾化器时，出液口105下游管道内增大的压力使得阀芯103向进液口109移动，从而与阀座107一起压缩弹簧102。这时，弹簧处于出液位置。如前所述，弹簧102能够被压缩成一个呈绕卷形状的密封表面，其可以单独或配合阀芯封闭阀座107，从而防止液体经由阀座107倒流回到液池中。图15至16所示的雾化器的实施例中包括了靠近进液口109的弹簧102，而没有包括靠近出液口105的弹簧。在另一些实施例中，雾化器可以同时包括靠近进液口与出液口的弹簧，也即在图15和16所示的实施例中进一步包括图1所示实施例中的弹簧。这两个弹簧的长度和弹性可以被设计使得，在进液时(状态二下)，靠近出液口的弹簧防止阀芯堵塞出液口，而在喷雾时(状态三下)，靠近进液口的弹簧被压缩以密封阀座107。图19a和19b分别示出了分体式微阀100的另一实施例。在图19a的实施例中，阀芯103被设置成大致的圆柱形；而在图19b的实施例中，阀芯103被设置成一端具有圆柱形并且另一端具有半球形。本领域技术人员可以理解，阀芯103可以根据需要设置成具有不同的形状。实施例八：图20和21示出了根据本申请另一实施例的分体式微阀200的透视图。图22a-22c示出了分体式微阀200的弹簧结构。如图22a-22c所示，分体式微阀200的弹簧202类似于弹簧102，但是在其第二端222还设置有堵塞件223。在某一实施例中，堵塞件223可以具有球形；本领域技术人员可以理解，堵塞件223可以根据需要被设置成具有其它形状。当经由阀芯203以朝向进液口209的方向与阀座207一起压缩弹簧202时，堵塞件223能够抵接阀芯203。此外，当弹簧202被完全压缩时，堵塞件223基本上堵塞弹簧202被完全压缩后在圆心处的通孔。可以理解，相较于分体式微阀100，分体式微阀200能够进一步防止液体向液池的回流。图23a-23c示出了分体式微阀200的三个实施例，可以理解，阀芯203可以根据需要被设置成球形(图23a)、圆柱形(图23b)以及一端具有圆柱形并且另一端具有半球形(图23c)。本领域技术人员可以理解，阀芯203可以根据需要设置成具有不同的形状。实施例九：图24和25示出了根据本申请另一实施例的分体式微阀300的透视图，其中相似的部件用图15-19中的附图标记加上200表示。图26a-26c示出了分体式微阀300的弹簧结构。如图26a-26c所示，分体式微阀300包括片簧302。片簧302包括环形部321、通过折叶322连接到环形部321的圆形部323。可以理解，圆形部323可以通过折叶322在打开位置和闭合位置之间转换。当处于闭合位置时，环形部321和圆形部323形成一个完整的密封表面。在某一实施例中，所述圆形部323还包括朝向进液口309的凹陷324，所述凹陷324能够接合阀芯303。回到图24，当雾化器在前述的状态二(工作启动状态)处将液池中的液体泵取到管道中时，液体由24中箭头指示的方向从液池经由进液口309流进微阀300，并从出液口305流出进入管道。此时圆形部323处于打开位置，从而允许液体的流过。如图25所示，当管道内的液体受到微阀300的挤压而喷出雾化器时，管道内增大的压力使得阀芯303向进液口309移动，从而与阀座307一起将圆形部323压至闭合位置。此时，被压至闭合位置的圆形部323和环形部321形成一个完整的密封表面，从而能够很好地防止液体倒流回到液池中。图27a-27c示出了分体式微阀300的三个实施例，可以理解，阀芯303可以根据需要被设置成球形(图27a)、圆柱形(图27b)以及一端具有圆柱形并且另一端具有半球形(图27c)。本领域技术人员可以理解，阀芯303可以根据需要设置成具有不同的形状。实施例十：图28和29示出了根据本申请另一实施例的分体式微阀400的透视图，其中相似的部件用图15-19中的附图标记加上300表示。相较于分体式微阀300，分体式微阀400还包括位于阀体内腔410内的限位件422。当前阀体401与后阀体404接合时，限位件422能够将片簧402抵靠在阀座407上，从而防止片簧402在雾化器的状态二(工作启动状态)下脱离阀座407。在图28-29的实施例中，限位件422是限位弹簧，该限位弹簧的长度大致等于或长于阀体内腔410的长度，从而使得当前阀体401与后阀体404接合时，该限位弹簧能够将片簧402抵靠在阀座407上。可以理解，由于该限位弹簧具有大致的中空圆筒形状，因此阀芯403在阀体内腔410中的运动基本不受限位件422的影响。图30和31示出了分体式微阀400的另一实施例的透视图。如图30和31所示，区别于图28和29的实施例中的限位弹簧，分体式微阀400的限位件422还可以是限位套筒。该限位套筒的长度大致等于阀体内腔410的长度，从而使得当前阀体401与后阀体404接合时，该限位套筒能够将片簧402抵靠在阀座407上。本领域技术人员可以理解，可以使用其它类型的限位件将片簧402固定至阀座407。此外，也可以通过其他方式将片簧402固定至阀座407，例如通过焊接或粘结。如果片簧402没有被固定至阀座407，那么在雾化器的工作启动状态(状态二下)，片簧402可能会脱离阀座407。在这种情况下，当雾化器喷雾时(状态三下)，片簧402可能需要较长的时间从脱离阀座407的位置回到抵触阀座407的位置(在阀座407处形成密封面)，从而造成少量的液体回流。因此，上述的实施例能够使得片簧402始终处于与阀座407抵接的位置，这使得在雾化器喷雾时，片簧402能够迅速、及时地形成一个良好的密封表面，从而尽可能地避免或减少液体回流。实施例十一：图32-图34示出了根据本实用新型的又一实施例的分体式微阀500。不同于分体式微阀100、200、300，在分体式微阀500中，前阀体501具有外螺纹和位于外螺纹端部的阀座，而后阀体504具有内螺纹并且限定阀体内腔510。分体式微阀500的阀芯和弹簧(或者片簧)类似于分体式微阀100、200、300中的阀芯和弹簧(或者片簧)，在此不作赘述。当前第1页1 2 3