专利摘要

本发明提供了一种流体开关阀，应用于微流控技术领域，包括基体，及设置于基体内部的流体通道，还包括设置于流体通道中的开关阀元件。开关阀元件受温度影响能够发生形变；开关阀元件在不发生形变的状态下，与流体通道的内壁相抵，使流体通道处于截止状态；开关阀元件在发生形变的状态下，与流体通道的内壁分离，使流体通道处于导通状态，且流体通道的导通程度与开关阀元件的温度正相关或负相关。上述流体开关阀用于实现利用温度对流体开关阀输出的流体量进行精确控制。

权利要求

1.一种流体开关阀，包括基体，及设置于所述基体内部的流体通道，其特征在于，所述流体开关阀还包括：

设置于所述流体通道中的开关阀元件，所述开关阀元件受温度影响能够发生形变；所述开关阀元件在不发生形变的状态下，与所述流体通道的内壁相抵，使所述流体通道处于截止状态；所述开关阀元件在发生形变的状态下，与所述流体通道的内壁分离，使流体通道处于导通状态，且所述流体通道的导通程度与所述开关阀元件的温度正相关或负相关；

所述开关阀元件包括薄膜弹簧，所述薄膜弹簧的一端与所述流体通道的内壁固定连接，另一端为自由端；

所述薄膜弹簧包括相对的第一主表面和第二主表面，在所述薄膜弹簧无形变时所述第一主表面与所述流体通道的内壁相抵，所述第二主表面上设有多个缺口，以使所述薄膜弹簧达到临界温度时能够朝向所述第二主表面侧发生形变；其中，所述临界温度为所述薄膜弹簧在无形变状态与形变状态之间发生切换时的温度。

2.根据权利要求1所述的流体开关阀，其特征在于，所述薄膜弹簧的形状为螺旋状或者弧面状。

3.根据权利要求1所述的流体开关阀，其特征在于，所述流体开关阀还包括控温元件，配置为直接或间接地对所述开关阀元件的温度进行调整。

4.根据权利要求3所述的流体开关阀，其特征在于，所述流体通道的导通程度与所述开关阀元件的温度正相关；所述控温元件包括加热元件，所述加热元件配置为直接或者间接地对所述开关阀元件进行加热；或者，

所述流体通道的导通程度与所述开关阀元件的温度负相关；所述控温元件包括制冷元件，所述制冷元件配置为直接或者间接地对所述开关阀元件进行制冷。

5.根据权利要求3所述的流体开关阀，其特征在于，所述流体开关阀还包括温度传感器，配置为直接或间接地实时感测所述开关阀元件的温度。

6.根据权利要求5所述的流体开关阀，其特征在于，所述控温元件和所述温度传感器设置于所述基体内。

7.根据权利要求6所述的流体开关阀，其特征在于，所述控温元件配置为间接地对所述开关阀元件的温度进行调整，所述温度传感器配置为间接地实时感测所述开关阀元件的温度；

所述流体开关阀还包括分别与所述流体通道的两端相连的流体入口和流体出口；所述控温元件和所述温度传感器设置于所述流体通道的处于所述流体入口与所述开关阀元件之间的一段中。

8.根据权利要求7所述的流体开关阀，其特征在于，所述开关阀元件还包括覆盖在所述薄膜弹簧的第一主表面上的绝热密封层，所述绝热密封层在朝向所述流体入口的位置处设置有通孔，以暴露出所述第一主表面朝向所述流体入口的部分。

9.根据权利要求7所述的流体开关阀，其特征在于，所述温度传感器设置于所述控温元件与所述开关阀元件之间。

10.根据权利要求6所述的流体开关阀，其特征在于，所述控温元件配置为直接地对所述开关阀元件的温度进行调整，所述温度传感器配置为直接地实时感测所述开关阀元件的温度；

所述控温元件和所述温度传感器均与所述开关阀元件相接触。

11.根据权利要求5所述的流体开关阀，其特征在于，所述流体开关阀还包括与所述温度传感器和所述控温元件相连的控制器，配置为获取所述温度传感器实时感测得到的所述开关阀元件的温度值，根据所获取的温度值生成温度控制信号，并输出给所述控温元件，以控制所述控温元件对所述开关阀元件进行调整的温度，使所述开关阀元件的温度维持在目标温度值。

12.根据权利要求11所述的流体开关阀，其特征在于，所述流体开关阀还包括：

设置于所述基体内的第一电路，所述第一电路连接于所述温度传感器与所述控制器之间，配置为将所述温度传感器感测得到的所述开关阀元件的温度值信号转换为所述控制器能够接收的信号；

设置于所述基体内的第二电路，所述第二电路连接于所述控温元件与所述控制器之间，配置为将所述控制器输出的温度控制信号转换为所述控温元件能够接收的信号。

13.根据权利要求12所述的流体开关阀，其特征在于，所述基体包括第一基板、第二基板和第三基板，所述第二基板位于所述第一基板与所述第三基板之间，所述第一基板与所述第二基板连接，所述第二基板与所述第三基板连接；

所述流体通道设置于所述第一基板朝向所述第二基板的一侧表面上，所述开关阀元件、所述控温元件和所述温度传感器设置于所述第二基板朝向所述第一基板的一侧表面上，所述第一电路和所述第二电路设置于所述第三基板朝向所述第二基板的一侧表面上。

14.一种流体开关阀的制备方法，其特征在于，包括：

提供第一基板，在所述第一基板的一侧表面上制备流体通道；

提供第二基板，在所述第二基板的一侧表面上制备开关阀元件；

将所述第一基板的制备有所述流体通道的表面与所述第二基板的制备有所述开关阀元件的表面连接，所述开关阀元件位于所述流体通道中；

其中，所述开关阀元件受温度影响能够发生形变；所述开关阀元件在不发生形变的状态下，与所述流体通道的内壁相抵，使所述流体通道处于截止状态；所述开关阀元件在发生形变的状态下，与所述流体通道的内壁分离，使流体通道处于导通状态，且所述流体通道的导通程度与所述开关阀元件的温度正相关或负相关。

15.一种流体开关阀的控制方法，其特征在于，所述流体开关阀包括流体通道和开关阀元件，所述控制方法包括：

根据所述流体开关阀需要输出的目标流体量，计算所述流体通道应达到的目标导通程度，并将所述目标导通程度转换成所述开关阀元件需要达到的目标温度；

对所述开关阀元件的温度进行调整，使所述开关阀元件达到所述目标温度而发生形变，从而使所述流体通道达到所述目标导通程度。

16.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述流体开关阀还包括控温元件和温度传感器；

所述对所述开关阀元件的温度进行调整的步骤，包括：控制所述控温元件对所述开关阀元件的温度进行调整；

所述控制方法还包括：

控制所述温度传感器实时感测所述开关阀元件的温度；

判断感测得到的温度值是否达到所述目标温度：若是，则控制所述控温元件停止对所述开关阀元件的温度的调整工作；若否，则控制所述控温元件继续进行对所述开关阀元件的温度的调整工作。

17.根据权利要求16所述的控制方法，其特征在于，利用脉冲宽度调制信号控制所述控温元件开启或者关闭；

所述脉冲宽度调制信号的高电平状态控制所述控温元件开启，低电平状态控制所述控温元件关闭；或者，

所述脉冲宽度调制信号的低电平状态控制所述控温元件开启，高电平状态控制所述控温元件关闭。

18.根据权利要求15所述的控制方法，其特征在于，所述流体开关阀输出所述目标流体量的过程包括第一阶段和第二阶段；所述控制方法还包括：

设定阈值流体量，所述阈值流体量小于所述目标流体量；

在所述第一阶段，所述流体通道以所述目标导通程度输出所述阈值流体量；

在所述第二阶段，所述流体通道以小于所述目标导通程度的导通程度输出剩余流体量，所述剩余流体量等于所述目标流体量与所述阈值流体量之差。

19.一种微流控器件，其特征在于，所述微流控器件包括至少一个如权利要求1～13中任一项所述的流体开关阀。

20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，存储有计算机指令，所述计算机指令被配置为执行如权利要求15～18中任一项所述的控制方法中的一个或多个步骤。

说明书

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种流体开关阀及其制备方法、控制方法、微流控器件、计算机可读存储介质。

背景技术

微流控技术被广泛应用于显示印刷、生物芯片、数字流体、新材料合成等众多领域，其核心元件是微阀，在现有微流控技术中，可通过涡流电磁驱动、利用柔性阀片的相对运动等方式，实现流体的输出与关闭。但是上述技术控制微阀输出设定的流体量的准确度较低，无法对微阀输出的流体量进行精确控制。

发明内容

本发明提供一种流体开关阀及其制备方法、控制方法、微流控器件、计算机可读存储介质，以实现利用温度对流体开关阀输出的流体量进行精确控制。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一方面提供了一种流体开关阀，包括基体，及设置于基体内部的流体通道，流体开关阀还包括开关阀元件。开关阀元件设置于流体通道中的，受温度影响能够发生形变；开关阀元件在不发生形变的状态下，与流体通道的内壁相抵，使流体通道处于截止状态；开关阀元件在发生形变的状态下，与流体通道的内壁分离，使流体通道处于导通状态，且流体通道的导通程度与开关阀元件的温度正相关或负相关。

上述流体开关阀所实现的有益效果为：在流体通道内设置有开关阀元件，开关阀元件受温度影响能够发生形变，使流体通道处于导通状态或者截止状态，这样就实现了开关阀元件打开和关闭，进而可控制流体输出或者不输出。并且，由于流体通道的导通程度与开关阀元件的温度正相关或负相关，因此在流体通道处于导通状态时，通过调整开关阀元件的温度，可控制流体通道的导通程度，使流体开关阀在不同的导通程度下输出不同的流体量，实现了利用温度对流体开关阀输出的流体量进行精确控制。

在一些实施例中，开关阀元件包括薄膜弹簧，薄膜弹簧的一端与流体通道的内壁固定连接，另一端为自由端。薄膜弹簧包括相对的第一主表面和第二主表面，在薄膜弹簧无形变时所述第一主表面与流体通道的内壁相抵，第二主表面上设有多个缺口，以使薄膜弹簧达到临界温度时能够朝向第二主表面侧发生形变；其中，临界温度为薄膜弹簧在无形变状态与形变状态之间发生切换时的温度。

在一些实施例中，薄膜弹簧的形状为螺旋状或者弧面状。

在一些实施例中，流体开关阀还包括控温元件，配置为直接或间接地对开关阀元件的温度进行调整。

在一些实施例中，流体通道的导通程度与开关阀元件的温度正相关；控温元件包括加热元件，所述加热元件配置为直接或者间接地对开关阀元件进行加热。或者，流体通道的导通程度与开关阀元件的温度负相关；控温元件包括制冷元件，制冷元件配置为直接或者间接地对开关阀元件进行制冷。

在一些实施例中，流体开关阀还包括设置于基体内的温度传感器，配置为直接或间接地实时感测开关阀元件的温度。

在一些实施例中，控温元件和温度传感器设置于基体内。

在一些实施例中，控温元件配置为间接地对开关阀元件的温度进行调整，温度传感器配置为间接地实时感测开关阀元件的温度；流体开关阀还包括分别与流体通道的两端相连的流体入口和流体出口；控温元件和温度传感器设置于流体通道的处于流体入口与所述开关阀元件之间的一段中。

在一些实施例中，开关阀元件还包括覆盖在薄膜弹簧的第一主表面上的绝热密封层，该绝热密封层在朝向流体入口的位置处设置有通孔，以暴露出第一主表面朝向流体入口的部分。

在一些实施例中，温度传感器设置于控温元件与开关阀元件之间。

在一些实施例中，控温元件配置为直接地对开关阀元件的温度进行调整，控温元件和温度传感器均与开关阀元件相接触。

在一些实施例中，流体开关阀还包括与温度传感器和控温元件相连的控制器，配置为获取温度传感器实时感测得到的开关阀元件的温度值，根据所获取的温度值生成温度控制信号，并输出给控温元件，以控制控温元件对开关阀元件加热的温度，使开关阀元件的温度维持在目标温度值。

在一些实施例中，流体开关阀还包括：设置于基体内的第一电路，该第一电路连接于温度传感器与所述控制器之间，配置为将温度传感器感测得到的开关阀元件的温度值信号转换为控制器能够接收的信号；设置于基体内的第二电路，第二电路连接于控温元件与控制器之间，配置为将控制器输出的温度控制信号转换为所述控温元件能够接收的信号。

在一些实施例中，基体包括第一基板、第二基板和第三基板，第二基板位于第一基板与所述第三基板之间，第一基板与第二基板连接，第二基板与第三基板连接；流体通道设置于第一基板朝向第二基板的一侧表面上，开关阀元件、控温元件和温度传感器设置于第二基板朝向第一基板的一侧表面上，第一电路和第二电路设置于第三基板朝向第二基板的一侧表面上。

本发明的第二方面提供了一种流体开关阀的制备方法，包括：

提供第一基板，在第一基板的一侧表面上制备流体通道。

提供第二基板，在第二基板的一侧表面上制备开关阀元件。

将第一基板的制备有流体通道的表面与第二基板的制备有开关阀元件的表面键合连接，开关阀元件位于流体通道中。

其中，开关阀元件受温度影响能够发生形变；开关阀元件在不发生形变的状态下，与流体通道的内壁相抵，使流体通道处于截止状态；开关阀元件在发生形变的状态下，与流体通道的内壁分离，使流体通道处于导通状态，且流体通道的导通程度与开关阀元件的温度正相关或负相关。

上述流体开关阀的制备方法其有益效果与第一方面所述的流体开关阀的效果相同，此处不再赘述。

本发明的第三方面提供了一种流体开关阀的控制方法，流体开关阀包括流体通道、开关管阀元件，控制方法包括：根据流体开关阀需要输出的目标流体量，计算流体通道应达到的目标导通程度，并将目标导通程度转换成开关阀元件需要达到的目标温度；对开关阀元件的温度进行调整，使开关阀元件达到目标温度而发生形变，从而使流体通道达到目标导通程度。

上述流体开关阀的控制方法中，根据目标流体量计算目标导通程度，得到流体通道应达到的目标导通程度，进而得到开关阀元件需要达到的目标温度，根据目标温度，对开关阀元件的温度进行调整，使开关阀元件达到目标温度发生对应的形变，流体通道达到所述目标导通程度，进而使输出的流体量达到目标流体量，实现了利用温度对流体量进行精确控制。

在一些实施例中，流体开关阀还包括控温元件和温度传感器，对开关阀元件的温度进行调整的步骤，包括：控制控温元件对开关阀元件的温度进行调整。流体开关阀的控制方法还包括：控制温度传感器实时感测开关阀元件的温度。判断感测得到的温度值是否达到目标温度：若是，则控制控温元件停止对开关阀元件的温度的调整工作；若否，则控制控温元件继续对开关阀元件的温度的调整工作。

在一些实施例中，利用脉冲宽度调制信号控制控温元件开启或者关闭。脉冲宽度调制信号的高电平状态控制控温元件开启，低电平状态控制控温元件关闭；或者，脉冲宽度调制信号的低电平状态控制控温元件开启，高电平状态控制控温元件关闭。

在一些实施例中，流体开关阀输出目标流体量的过程包括第一阶段和第二阶段；控制方法还包括：设定阈值流体量，阈值流体量小于目标流体量；在所述第一阶段，流体通道以所述目标导通程度输出阈值流体量；在所述第二阶段，流体通道以小于目标导通程度的导通程度输出剩余流体量，剩余流体量等于目标流体量与阈值流体量之差。

本发明的第四方面提供了一种微流控器件，该微流控器件包括至少一个如第一方面任一项所述的流体开关阀。

上述微流控器件的有益效果与第一方面提供的流体开关阀的有益效果相同，此处不再赘述。

本发明的第五方面提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，该计算机指令被配置为执行如第二方面中任一项所述的控制方法中的一个或多个步骤。

上述计算机可读存储介质的有益效果与第二方面提供的流体开关阀的控制方法的有益效果相同，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的流体开关阀的第一种结构处于关闭状态的示意图；

图2为本发明实施例提供的流体开关阀的第一种结构处于打开状态的示意图；

图3为本发明实施例提供的流体开关阀中开关阀元件的示意图；

图4为本发明实施例提供的流体开关阀的第二种结构处于关闭状态的示意图；

图5为本发明实施例提供的流体开关阀的第二种结构处于打开状态的示意图；

图6为本发明实施例提供的流体开关阀的第三种结构处于关闭状态的示意图；

图7为本发明实施例提供的流体开关阀的第三种结构处于打开状态的示意图；

图8a～8d为本发明实施例提供的流体开关阀的制备方法的工艺流程图；

图9为本发明实施例提供的流体开关阀的控制方法的第一种流程图；

图10为本发明实施例提供的流体开关阀的控制方法的第二种流程图。

附图标记说明：

1-基体；11-第一基板；

12-第二基板； 13-第三基板；

2-流体通道；3-开关阀元件；

31-薄膜弹簧； 311-第一主表面；

312-第二主表面；32-绝热密封层；

4-控温元件；5-温度传感器；

6-第一电路；7-第二电路；

8-控制器；100-流体开关阀；

L1-第一薄膜引线；L2-第二薄膜引线；

L3-第一外电路引线；L4-第二外电路引线；

P1-第一通孔；P2-第二通孔；

P3-第三通孔；P4-第四通孔。

in-流体入口；out-流体出口；

a-缺口； b-通孔；

s-间隙。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种流体开关阀100，如图1、图2、图4～7所示，包括基体1，及设置于基体1内部的流体通道2，还包括开关阀元件3。开关阀元件3设置于流体通道2中，受温度影响能够发生形变；开关阀元件3在不发生形变的状态下，与流体通道2的内壁相抵，使流体通道2处于截止状态；开关阀元件3在发生形变的状态下，与流体通道2的内壁分离，使流体通道2处于导通状态，且流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度正相关或负相关。

需要说明的是，上述提到的流体通道2的导通程度是指，开关阀元件3与流体通道2的内壁之间的间隙s占最大间隙值的比例。其中，最大间隙值是指，当开关阀元件3具有最大形变量时，开关阀元件3与流体通道2的内壁之间的间隙。上述比例越高，流体通道2的导通程度越大。当上述比例为零时，间隙s等于零，开关阀元件3无形变，流体通道2的导通程度为零，即流体通道2截止。

在上述流体开关阀100中，在流体通道2内设置有开关阀元件3，开关阀元件3受温度影响能够发生形变。在开关阀元件3不发生形变时，流体通道2处于截止状态，在发生形变时，流体通道2处于导通状态，这样就实现了开关阀元件3打开和关闭，进而可控制流体输出或者不输出。

并且，在流体通道2处于导通状态时，流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度正相关或负相关，也就是说开关阀元件3发生形变的程度与其温度正相关或负相关。通过调整开关阀元件3的温度，开关阀元件3的温度改变量越大，其受温度影响产生的形变量越大，开关阀元件3与流体通道2的内壁的分离程度越大，形成的间隙s越大，流体通道2的导通程度越大，流体开关阀100输出的流体量越高。从而实现了通过控制开关阀元件3的温度改变流体通道2的导通程度，进而在不同的导通程度下可输出不同的流量的流体，实现了利用温度对流体开关阀100输出的流体量进行精确控制。

在一些实施例中，如图1～3所示，开关阀元件3包括薄膜弹簧31，薄膜弹簧31的一端与流体通道2的内壁固定连接，另一端为自由端；薄膜弹簧31包括相对的第一主表面311和第二主表面312，在薄膜弹簧31无形变时第一主表面311与流体通道2的内壁相抵，第二主表面312上设有多个缺口a，以使薄膜弹簧31达到临界温度时能够朝向第二主表面312侧发生形变。其中，上述临界温度为薄膜弹簧31在无形变状态与形变状态之间发生切换时的温度。

薄膜弹簧31可在受热时发生形变，使流体通道2导通，且其形变量与温度呈正相关，在不受热时，在弹性作用下，薄膜弹簧31可恢复原状，使流体通道2截止，满足本发明实施例中流体开关阀100所包括的开关阀元件3的特性要求。

如图1和图2所示，薄膜弹簧31的一端与流体通道2的内壁固定连接，另一端为自由端，可在不同温度下产生不同程度的形变。在薄膜弹簧31无形变时，其第一主表面311与流体通道2的内壁紧密相抵，薄膜弹簧31与流体通道2的内壁之间没有间隙，阻断了流体的流通，可使流体通道2处于截止状态。

在薄膜弹簧31达到临界温度时，由于薄膜弹簧31的第二主表面312设有多个缺口a，在受温度影响发生形变时，具体形变可为受热伸长，其第一主表面311的形变量大于第二主表面312的形变量，使得薄膜弹簧31能够朝向第二主表面312侧发生形变，进而使薄膜弹簧31与流体通道2的内壁分离，形成间隙s，使流体通道2处于导通状态。并且，薄膜弹簧31受不同温度的影响会发生不同程度的形变，使得流体通道2的导通程度可受温度控制。

作为一种可能的设计，如图1～3所示，薄膜弹簧31的形状为螺旋状，示例性的可为阿基米德螺线状。或者，如图4和图5所示，薄膜弹簧31的形状为弧面状。在薄膜弹簧31达到临界温度时，朝向第二主表面312侧卷曲，进而使薄膜弹簧31与流体通道2的内壁分离，形成间隙s，使流体通道2处于导通状态。薄膜弹簧31的材质可为弹性较好的金属或合金。薄膜弹簧31可为单层金属薄膜，例如镍膜；或者由至少两层金属薄膜叠加而成，例如铝膜与铜膜的层叠薄膜，或者铜膜与镍膜的层叠薄膜。

在一些实施例中，如图1、图2、图4～7所示，流体开关阀100还包括控温元件4，配置为直接或间接地对开关阀元件3的温度进行调整。控温元件4可对开关阀元件3的温度进行调整，以使开关阀元件3受温度影响发生相应的形变，使流体通道2导通，并且，控温元件4通过调整开关阀元件3的温度还能控制流体通道2的导通程度，使流体开关阀100输出特定的流体量。

示例性地，流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度正相关，控温元件3包括加热元件，配置为直接或者间接地对开关阀元件3进行加热。

由于流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度正相关，也就是开关阀元件3在受热时会发生形变。通过利用加热元件对开关阀元件3进行加热，使开关阀元件3的温度升高，发生形变，使流体通道2导通。并且加热元件对开关阀元件3进行加热的温度越高，开关阀元件3的形变量越大，进而流体通道2的导通程度越高，流体开关阀100输出的流体量越大。从而实现了利用温度对流体开关阀100输出的流体量进行精确控制。

示例性地，流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度负相关，控温元件3包括制冷元件，配置为直接或者间接地对开关阀元件3进行制冷。

由于流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度负相关，也就是开关阀元件3在受冷时会发生形变。通过利用制冷元件对开关阀元件3进行制冷，使开关阀元件3的温度降低，发生形变，使流体通道2导通。并且制冷元件对开关阀元件3进行制冷的温度越低，开关阀元件3的形变量越大，进而流体通道2的导通程度越高，流体开关阀100输出的流体量越大。从而实现了利用温度对流体开关阀100输出的流体量进行精确控制。

在一些实施例中，如图1、图2、图4～7所示，流体开关阀100还包括设置于基体1内的温度传感器5，配置为直接或间接地实时感测开关阀元件3的温度。

温度传感器5直接或间接地实时感测开关阀元件3的温度，可获得开关阀元件3的实时温度，进而得知开关阀元件3对应的形变量，得知流体通道2的导通程度，从而得知在该导通程度下流体开关阀100输出的流体量。另外，设置温度传感器5，还能根据感测到的开关阀元件3的温度，控制控温元件4是否需要对开关阀元件3的温度进行调整，从而实现对开关阀元件3温度的控制，使开关阀元件3的温度达到流体开关阀100需要输出的流体量所对应的温度，提高利用温度对流体开关阀100输出的流体量进行控制的精准度。

作为一种可能的设计，控温元件4和温度传感器5设置于基体1内。这样，控温元件4和温度传感器5距离开关阀元件3更近，可使控温元件4更准确地对开关阀元件3的温度进行调整，温度传感器5更准确地感测开关阀元件3的温度。

在一些实施例中，如图1、图2、图4和图5所示，控温元件4配置为间接地对开关阀元件3的温度进行调整，温度传感器5配置为间接地实时感测开关阀元件3的温度。流体开关阀100还包括分别与流体通道2的两端相连的流体入口in和流体出口out，控温元件4和温度传感器5设置于流体通道2的处于流体入口in与开关阀元件3之间的一段中。

将控温元件4和温度传感器5设置于流体通道2的处于流体入口in与开关阀元件3之间的一段中，也就是控温元件4对流体的温度进行调整，进而通过流体将热量传导至开关阀元件3上，实现了间接地对开关阀元件3的温度进行调整；温度传感器5实时感测流体的温度，进而能够间接地实时感测开关阀元件3的温度。

在一些实施例中，如图1、图2、图4和图5所示，开关阀元件3还包括覆盖在薄膜弹簧31的第一主表面上311的绝热密封层32，绝热密封层32在朝向流体入口in的位置处设置有通孔b，以暴露出第一主表面311朝向流体入口in的部分。

在薄膜弹簧31的第一主表面311上覆盖绝热密封层32，可使薄膜弹簧31在无形变时，使其第一主表311面更加紧密地抵在流体通道2的内壁上，避免了流体从薄膜弹簧31的第一主表面与流体通道2的内壁之间可能存在的微小缝隙中渗出。并且，绝热密封层32还能避免外界环境温度的变化对薄膜弹簧31的形变量的影响，例如在流体通道2的内壁与薄膜弹簧3接触的地方，基体1的温度可能会对薄膜弹簧31的形变量造成影响。绝热密封层32在朝向流体入口in的位置处设置有通孔b，以暴露出第一主表面311朝向流体入口in的部分，这样，可将流体的热量传递给薄膜弹簧31，保证薄膜弹簧31发生形变仅受流体温度的影响，提高了利用温度对流体开关阀100输出的流体量进行控制的精确性。

示例性地，绝热密封层32的材料可以为具有绝热性能和密封性能的有机材料或者无机材料。

在一些实施例中，如图1、图2、图4和图5所示，温度传感器5设置于控温元件4与开关阀元件3之间。也就是说，温度传感器5相对于控温元件4位于流体的下游位置，与开关阀元件3之间的距离更近，这样，所感测的流体的温度更加准确，进而间接感测到的开关阀元件3的温度更加准确。

在一些实施例中，如图6和图7所示，控温元件4配置为直接地对开关阀元件3的温度进行调整，温度传感器5配置为直接地实时感测开关阀元件3的温度，控温元件4和温度传感器5均与开关阀元件3相接触。这样，控温元件4直接地对开关阀元件3的温度进行调整，直接使开关阀元件3的温度改变至目标温度(即流体开关阀需要输出的流体量所对应的开关阀元件3的温度)；温度传感器5直接感测开关阀元件3的实时温度，提高了开关阀元件3的温度感测的准确性，进而进一步提高了利用温度对流体开关阀100输出的流体量进行控制的精确性。

在一些实施例中，如图1、图2、图4～7所示，流体开关阀100还包括与温度传感器5和控温元件4相连的控制器8，配置为获取温度传感器5实时感测得到的开关阀元件3的温度值，根据所获取的温度值生成温度控制信号，并输出给控温元件4，以控制控温元件4对开关阀元件3进行调整的温度，使开关阀元件3的温度维持在目标温度值。

需要说明的是，在上述图中仅给出了控制器8的一种示意，在一些实施例中，控制器8还可以是叠加在基体1上的控制芯片。上述提到的目标温度值是指设定的流体开关阀100需要输出的目标流体量所对应的温度值，具体转换方式为根据流体开关阀100需要输出的流体量，得到流体通道2应达到的导通程度，并将该导通程度转换成开关阀元件3需要达到的温度，也就是目标温度值。

控制器8是流体开关阀100的控制部件，实现对整个流体输出的过程进行总体控制，通过设置控制器8，可根据实时感测得到的开关阀元件3的温度，控制控温元件4对开关阀元件3进行调整的温度，使开关阀元件3温度维持在目标温度值，实现目标温度值所对应的特定流体量的稳定输出。

在一些实施例中，如图1、图2、图4～7，流体开关阀100还包括：设置于基体1内的第一电路6和第二电路7，第一电路6连接于温度传感器5与所述控制器8之间，配置为将温度传感器5感测得到的开关阀元件3的温度值信号转换为控制器8能够接收的信号；第二电路7连接于控温元件4与控制器8之间，配置为将控制器8输出的温度控制信号转换为所述控温元件4能够接收的信号。

在基体1内设置第一电路6和第二电路7，可实现温度传感器5与控制器8之间的连接，以及控温元件4与控制器8之间的连接，并能实现信号之间的转换，使控制器8可根据温度传感器5所感测的开关阀元件3的温度实现对控温元件4的输出功率的控制，将开关阀元件3的温度维持在目标温度值。

在一些实施例中，如图1、图2、图4～7，基体1包括第一基板11、第二基板12和第三基板13，第二基板12位于第一基板11与第三基板13之间，第一基板11与第二基板12连接，示例性的，二者可进行键合连接，第二基板12与第三基板13连接，示例性的，二者可进行键合连接。可选的，第一基板11与第二基板12为硅衬底，第三基板13为玻璃板。流体通道2设置于第一基板11朝向第二基板12的一侧表面上，开关阀元件3、控温元件4和温度传感器5设置于第二基板12朝向第一基板11的一侧表面上，第一电路6和第二电路7设置于第三基板13朝向第二基板12的一侧表面上。

上述实施例提供了流体开关阀100中基体1的具体结构和每个部件相对于基体1的位置，两个基板之间通过键合连接的方式可增强基体1的稳固性。

作为一种可能的设计，如图1、图2、图4～7，流体开关阀100还包括：设置于第二基板12内的第一薄膜引线L1和第二薄膜引线L2，设置于第二基板12内的第一外电路引线L3和第二外电路引线L4。第一薄膜引线L1用于实现控温元件4与第一电路6之间的连接，第二薄膜引线L2用于实现温度传感器5与第二电路7之间的连接，第一外电路引线L3用于实现第一电路6与控制器8之间的连接，第二外电路引线L4用于实现第二电路7与控制器8之间的连接。

本发明实施例还提供了一种流体开关阀100的制备方法，如图8a～8d所示，包括：

S101、提供第一基板11，在第一基板11的一侧表面上制备流体通道2。

在一些实施例中，如图8a所示，上述步骤S101具体包括，提供第一基板11，在第一基板11的一侧表面上刻蚀出流体通道2。进一步地，还可以在流体通道2中刻蚀出用于放置开关阀元件3的腔室的至少一部分。

S102、提供第二基板12，在第二基板12的一侧表面上制备开关阀元件3。

在一些实施例中，如图8b所示，上述步骤S102中，制备开关阀元件3的工序具体包括，提供第二基板12，利用MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微型电子机械系统)体硅牺牲层工艺，在第二基板12的一侧表面上制备开关阀元件3，制备得到的开关阀元件3的一端与第二基板12固定连接。

进一步地，上述步骤S2具体还包括制备控温元件4的工序。制备控温元件4的工序包括，在第二基板12内刻蚀出第一通孔P1，在该第一通孔P1内沉积制备第一薄膜引线L1，在第二基板12制备开关阀元件3的一侧表面上对应第一薄膜引线L1的位置处，利用沉积工艺制备控温元件4，使控温元件4与第一薄膜引线L1电连接。

进一步地，上述步骤S2具体还包括制备温度传感器5的工序。在一些实施例中，该工序包括，第二基板12内刻蚀出第二通孔P2，在该第二通孔P2处沉积制备第二薄膜引线L2，在第二基板12的制备开关阀元件3的一侧表面上对应第二薄膜引线L2的位置处，利用沉积工艺制备温度传感器5，使温度传感器5与第二薄膜引线L2电连接。

S103、将第一基板11的制备有流体通道2的表面与第二基板12的制备有开关阀元件3和控温元件4的表面键合连接，开关阀元件3位于流体通道2中。

通过上述步骤S101至S103，制备得到流体开关阀100，在制备得到的流体开关阀100中，开关阀元件3受温度影响能够发生形变；开关阀元件3在不发生形变的状态下，与流体通道2的内壁相抵，使流体通道2处于截止状态；开关阀元件3在受热发生形变的状态下，与流体通道2的内壁分离，使流体通道2处于导通状态，且流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度正相关。

在一些实施例中，上述流体开关阀100的制备方法还包括如下步骤：提供第三基板13，在第三基板13的一侧表面上制备第一电路6和第二电路7、第一外电路引线L3和第二外电路引线L4。在一些实施例中，如图8c所示，该步骤具体包括，提供第三基板13，在第三基板13中刻蚀第三通孔P3和第四通孔P4；利用沉积工艺，在第三基板13的一侧表面上制备第一外电路引线L3和第二外电路引线L4，使第一外电路引线L3的至少一段位于所述第三通孔P3内，第二外电路引线L4的至少一段位于所述第四通孔内P4；在第三基板13的另一侧表面上制备第一电路6和第二电路7，使第一电路6与第一外电路引线L3电连接，第二电路7与第二外电路引线L4电连接。

基于上述步骤，请参见图8d，上述将第一基板11和第二基板12进行键合连接的步骤S103具体包括，将第一基板11、第二基板12和第三基板13进行键合连接。

上述流体开关阀100的制备方法的有益效果与流体开关阀100的效果相同，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种流体开关阀100的控制方法，如图9所示，流体开关阀100包括流体通道2、开关阀元件3，流体开关阀100的控制方法包括：

S201、根据流体开关阀100需要输出的目标流体量，计算流体通道2应达到的目标导通程度。

S202、将目标导通程度转换成开关阀元件3需要达到的目标温度。

S203、对开关阀元件3的温度进行调整，使开关阀元件3达到目标温度而发生形变，从而使流体通道2达到目标导通程度。

需要说明的是，前边已经提到，流体通道2的导通程度是指，开关阀元件3与流体通道2的内壁之间的间隙s占最大间隙值的比例。流体通道2的目标导通程度即为开关阀100需要输出的目标流体量所对应的流体通道2的导通程度。

上述流体开关阀100的控制方法中，根据目标流体量计算目标导通程度，得到流体通道2应达到的目标导通程度，该目标导通程度与开关阀元件3发生形变与流体通道的内壁分离形成的间隙s有关。并且，间隙s是关于温度的函数，函数表达式为：s＝f(T)，其中，T表示开关阀元件3的温度。流体量是关于间隙s与流体流通时间的函数，函数表达式为：S＝F(s,t)，其中，S表示流体开关阀100输出的流体量，t表示流体流通时间。也就是说，开关阀元件3的温度与间隙s是一一对应的关系，进而流体通道2的导通程度与开关阀元件3的温度也是一一对应的关系。根据流体通道2应达到的目标导通程度进而可以得到开关阀元件3的目标温度，根据目标温度，对开关阀元件3的温度进行调整，使开关阀元件3达到目标温度发生对应的形变，流体通道2达到目标导通程度，进而使输出的流体量达到目标流体量，实现了利用温度对流体量进行精确控制。

在一些实施例中，流体开关阀100还包括控温元件4和温度传感器5，如图10所示，对开关阀元件3的温度进行调整的步骤，包括：控制控温元件4对开关阀元件3的温度进行调整。

流体开关阀100的控制方法还包括：

S2031、控制温度传感器5实时感测开关阀元件3的温度。

S2032、判断感测得到的温度值是否达到目标温度：若是，则控制控温元件4停止对开关阀元件3的温度的调整工作；若否，则控制控温元件4继续进行对开关阀元件3的温度的调整工作。

S2033、开关阀元件3达到目标温度而发生形变，从而使流体通道2达到目标导通程度。

根据温度传感器5实时感测得到的开关阀元件3的温度控制控温元件4工作或者不工作，可使开关阀元件3的温度维持在目标温度，使流体通道2的导通程度维持在目标导通程度，进而稳定地输出该目标温度所对应的目标流体量。

作为一种可能的设计，流体开关阀100的控制方法利用脉冲宽度调制信号控制控温元件4开启或者关闭。

脉冲宽度调制信号的高电平状态控制控温元件4开启，低电平状态控制控温元件4关闭；或者，脉冲宽度调制信号的低电平状态控制控温元件4开启，高电平状态控制控温元件4关闭。

脉冲宽度调制信号也就是占空比可调的脉冲波形信号，只要在一个脉冲循环内设定通电时间相对于总时间的比例，即可方便地实现高低电平之间的转换，并且，通过设定脉冲宽度调制信号的占空比，还可以控制控温元件4对开关阀元件3的温度进行调整时长，使开关阀元件3的温度达到目标温度值。利用脉冲宽度调制信号的高电平或者低电平状态实现对控温元件4的控制，操作比较灵活，控制比较简单，且准确度较高。

在一些实施例中，流体开关阀100输出目标流体量的过程包括第一阶段和第二阶段。本发明实施例中所述的流体开关阀100的控制方法还包括：设定阈值流体量，阈值流体量小于目标流体量。

在第一阶段，流体通道2以目标导通程度输出阈值流体量。

在第二阶段，流体通道2以小于目标导通程度的导通程度输出剩余流体量，剩余流体量等于目标流体量与阈值流体量之差。

上述实施例中，将流体开关阀100的控制过程分为两个阶段，设定阈值，阈值流体量小于目标流体量，在第一阶段，流体通道2以目标导通程度输出阈值流体量，也就是使流体快速输出直到所输出的流体量达到阈值流体量，这样可提高流体输出效率。在第二阶段，流体通道2以小于目标导通程度的导通程度输出剩余流体量，也就是减缓流体输出的速度，这样更方便对流体量的控制，可减小最终输出的总流体量与目标流体量之间的误差，提高流体量输出精度。示例性地，阈值流体量可设定为目标流体量的85％～90％或者90％～95％，这样既可以保证流体快速输出，又可以保证目标流体量输出的精准度。

本发明的实施例还提供了一种微流控器件，该微流控器件包括至少一个如上所述的流体开关阀100。其有益效果与流体开关阀100的有益效果相同，在不同的应用领域均能发挥其利用温度精确控制输出的流体量的作用。

示例性地，上述微流控器件可应用于显示印刷领域，由于该微流控器件包括流体开关阀100，可实现利用温度对流体开关阀100输出的流体量进行精确控制，将该微流控器件应用于喷墨印刷，可通过控制温度使器件输出特定的喷墨量，提高印刷可靠性，改善印刷质量。上述微流控器件还可应用于生物分子检测领域，利用该微流控器件将携带有待检测的生物分子的流体输出，实现对生物分子的检测，在检测过程中可以通过控制携带有待检测的生物分子的流体的温度对流体开关阀100输出的流体量进行准确控制，提高检测精确度。

本发明的实施例还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机指令，该计算机指令被配置为执行如上所述的控制方法中的一个或多个步骤。

需要说明的是，本发明实施例提供的计算机可读存储介质可以包括，但不限于：磁存储器件(例如，硬盘、软盘或磁带等)，只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)，随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)，可擦写可编程只读存储器(EPROM，ErasableProgrammable Read-Only Memory)等各种可以存储程序代码的介质。

上述计算机可读介质的有益效果与流体开关阀100的控制方法的效果相同，此处不再赘述。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

流体开关阀及其制备方法、控制方法、微流控器件专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。