形状记忆合金致动的流体子组件和结合有该流体子组件的设备的制作方法

本发明是形状记忆合金(sma)致动的流体子组件所固有的。

背景技术：

1、一般来说，sma线作为致动元件的使用相对于其他致动系统在重量、功耗、成本方面提供了各种优点，并且它们利用了适当训练过的sma线在加热时缩短的能力，最典型的是通过适当的电流源利用焦耳效应缩短。

2、如us3835659和us4973024中所描述的，其中通过使用形状记忆合金线所带来的优点长期以来得到认可的领域是流体阀控制，并且这些优点特别相关的特定应用是微流体阀和所谓的“芯片实验室”应用、比如vyawahare等人的于2008年在labchip第8期第1530页至第1535页上发表的论文“electronic control of elastomeric microfluidic circuitswith shape memory actuators(具有形状记忆致动器的弹性微流体电路的电子控制)”中所描述的。在该论文中，sma线绕柔性通道环绕，以用于控制挠性通道的直径直至挠性通道关闭。该论文中描述的解决方案对于在通道需要完全关闭时施加至通道的应力而言远不够理想。

3、在ep1552146中也描述了sma线在流体模块中的使用，其中驱动柱塞以将流体分配体积减小至零，这种解决方案不是最佳的，因为柱塞的重复接触和冲击可能导致颗粒释放污染分配的流体。在同一领域中，us2012/209189中公开了一种类似的解决方案，该解决方案没有描述如何有效地实现能够可靠操作的基于sma的系统，即承受适当的负载，并且还依赖于弹簧加载的提升阀通过与分配的流体接触的柔性隔膜来关闭入口阀和出口阀。更具体地，如lagoudas等人的于2009年在smart materials and structures(智能材料与结构)第18卷第8期发表的论文“thermomechanical fatigue of shape memory alloys(形状记忆合金的热机械疲劳)”中所概述的，设计不当的基于sma的致动器将导致sma线的过度疲劳及其断裂/失效。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服根据现有技术的基于sma的流体致动器的缺点，并且在其第一方面包括如本申请的权利要求中详细描述的形状记忆合金致动的流体子组件。

技术特征：

1.一种形状记忆合金致动的流体子组件(10；20；40)，包括：

2.根据权利要求1所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10；20；40)，其中，vo包括在100μl与500μl之间。

3.根据前述权利要求中的任一项所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10；20；40)，其中，所述入口挡板(12”；22”)和所述出口挡板(13”；23”)具有包括在50μm与250μm之间的厚度。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10；20；40)，其中，所述入口挡板(12”；22”)比所述入口端口(12’；22’)的宽度长，并且所述出口挡板(13”；23”)比所述出口端口(13’；23’)的宽度长。

5.根据权利要求4所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10)，其中，所述入口挡板(12”)固定在所述入口端口(12’)上方并抵靠在所述贮存器的底部上，并且所述出口挡板(13”)固定在所述出口端口(13’)下方并抵靠在所述出口通道(13)的顶部上。

6.根据权利要求5所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10)，其中，所述挡板(12”、13”)是刚性的并且固定在枢转点上，以便相对于所述基部(11)旋转。

7.根据权利要求5所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10)，其中，所述挡板(12”、13”)是挠性的并刚性地固定至所述基部(11)，挡板材料优选地具有包括在0.001gpa与0.05gpa之间的杨氏模量。

8.根据权利要求4所述的形状记忆合金致动的流体子组件(20)，其中，所述入口挡板(22”)固定在所述入口端口(22’)下方并抵靠在所述通道分隔壁(24)的朝向所述入口通道(22)延伸的部分上，并且所述出口挡板(23”)固定在所述出口端口(23’)下方并抵靠在所述出口通道(23)的顶部上。

9.根据权利要求8所述的形状记忆合金致动的流体子组件(20)，其中，所述入口挡板(22”)和所述出口挡板(23”)是从具有形状为倒c的两个切口的连续弹性隔膜(25)中获得的，所述隔膜(25)位于所述通道(22、23)的顶部上并且穿过所述通道分隔壁(24)，隔膜材料优选地具有包括在0.001gpa与0.05gpa之间的杨氏模量。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10)，其中，所述盖(18)是与相对于一根或更多根所述形状记忆合金线(16、16’)起相反作用的一个或更多个弹性回复元件(17、17’、17”)接触的刚性盖(18)。

11.根据权利要求10所述的形状记忆合金致动的流体模块子组件(10)，其中，所述弹性回复元件包括一个或更多个弹簧(17、17’)和/或橡胶壳体(17”)，所述橡胶壳体(17”)在所述橡胶壳体(17”)的未压缩状态下限定最大体积vo。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的形状记忆合金致动的流体模块子组件(20；40)，其中，所述盖(28)是圆顶形的可弹性变形的元件，所述盖的周缘通过保持在固定至所述基部(21)的环形座(280)中的垫圈(281)封锁，并且至少一根所述形状记忆合金线(26)越过所述盖(28)的顶点并且优选地通过位于所述盖(28)的顶点处的联接器(29)作用在所述盖(28)上。

13.根据权利要求12所述的形状记忆合金致动的流体子组件(20；40)，其中，由四根sma线(461、462、463、464)提供致动，每根sma线的第一末端连接至位于圆顶形的所述盖(28)的顶点处的共用联接器(49)，并且第二末端连接至相应的固定支柱。

14.一种结合有包括根据前述权利要求中的任一项所述的形状记忆合金致动的流体子组件(10；20；40)的分配装置的设备，所述设备优选地为流体分配器、更优选地为适用于分配药物或试剂的流体分配器。

15.一种结合有根据权利要求14所述的设备的分析系统，所述分析系统优选地为芯片实验室。

技术总结
本发明是形状记忆合金致动的流体子组件(10)以及结合其作为分配装置的设备所固有的，其中，形状记忆合金线(16、16’)的致动导致流体密封式贮存器(17”)被盖(18)压缩成使得流体密封式贮存器(17”)的体积从最大体积Vo减小至最小体积V1，这种减小导致压力增加，从而导致出口挡板(13”)打开并且通过出口通道(13)分配流体。

技术研发人员：马库斯·克普费尔
受保护的技术使用者：艾斯科技公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15