單向閥的制作方法
【專利摘要】一種單向閥，包括閥殼體；設(shè)置在閥殼體內(nèi)的閥構(gòu)件，閥構(gòu)件可被操作以打開(kāi)和閉合閥且包括具有中心孔的隔板以允許流體從隔板的一側(cè)流至另一側(cè)；設(shè)置在隔板的第一側(cè)上的閥入口；和設(shè)置在隔板的第二側(cè)上的閥出口；其中隔板和閥殼體的結(jié)構(gòu)使隔板偏移以在靜止時(shí)密封入口。
【專利說(shuō)明】單向閥
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單向閥，其允許流體在一個(gè)方向流經(jīng)閥室但不允許流體以相反方向流經(jīng)閥室。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的單向閥利用不同的密封機(jī)制以達(dá)到僅允許在一個(gè)方向上流動(dòng)的效果。這種效果是期望的，例如，防止流體成直線回流從而導(dǎo)致下游流體污染上游流體。在其它結(jié)構(gòu)中，流體管路可以設(shè)計(jì)為雙向操作并且單向閥可以用于當(dāng)在特定方向發(fā)生流動(dòng)時(shí)隔絕流體支路。
[0003]現(xiàn)有的一種單向閥是鴨嘴閥。閥的這種設(shè)計(jì)通常包括入口附近的一端密封和第二端扁平的管，并伸入閥室或直接伸入閥出口。該管由無(wú)孔(non-porous)彈性材料制成。當(dāng)流體從入口流經(jīng)閥時(shí)，流體壓力打開(kāi)管路的密封扁平端以使閥允許流動(dòng)。但當(dāng)流體從另一方向流入(即從出口到入口)時(shí)，管的彈性導(dǎo)致管恢復(fù)其扁平形狀并通過(guò)來(lái)自出口側(cè)的流體壓力迫使管閉合而在第二端形成密封。
[0004]另一種單向閥是傘形閥。閥的設(shè)計(jì)通常包括由無(wú)孔彈性材料制成的閥構(gòu)件。閥構(gòu)件具有打開(kāi)的陽(yáng)傘或“傘”的形狀?！皞恪钡臈U用于將閥構(gòu)件固定在支持板的適當(dāng)位置上，使(靜止時(shí))“傘”的傘蓋對(duì)支持板形成密封。閥入口設(shè)置于在閥構(gòu)件的傘蓋下的支持板中。閥出口設(shè)置于在傘蓋的對(duì)側(cè)上。因此，當(dāng)流體從入口流入閥時(shí)，流體壓力可以使傘蓋變形以形成“更開(kāi)放的”形狀，因此從支持板上分離，從而允許流體在閥門(mén)中流通。然而，當(dāng)流體從出口流到入口時(shí)，傘蓋的彈性導(dǎo)致閥構(gòu)件恢復(fù)到“靜止時(shí)”的位置并對(duì)支持板密封。再一次，流體壓力可以在出口側(cè)加強(qiáng)密封以迫使傘蓋進(jìn)入閉合/靜止位置。
[0005]另一種單向閥是彈簧載荷止回閥。在這種設(shè)計(jì)中閥的密封機(jī)制通常包括適合在彈性O(shè)型環(huán)中的滾珠軸承或其它密封件。利用彈簧將密封件偏壓向O型環(huán)。閥入口設(shè)置在O型環(huán)到彈簧的對(duì)側(cè)，而閥出口設(shè)置在作為彈簧的O型環(huán)同側(cè)。因此，來(lái)自入口的流體壓力可作用于彈簧，迫使密封件彈回并允許液體流經(jīng)密封件和O型環(huán)之間的閥。相反，當(dāng)流體從出口流到入口時(shí)，彈簧在與流體壓力施加的力相同的方向上將密封件推向O型環(huán)，使得密封保持閉合。在一些變型中，使用者可以通過(guò)改變彈簧的壓縮量而控制由彈簧施加的力。
[0006]盡管鴨嘴、傘形和彈簧載荷閥可以在某些情況下提供良好的密封，但是它們對(duì)于特定的應(yīng)用并不總是適合的。例如，彈簧載荷閥可能不適用于其中彈簧材料可以與流經(jīng)閥的流體相互作用的應(yīng)用。另外，這三種類型的閥通常有較大的高度，以為“鴨嘴”或“桿”或彈簧留出足夠的空間。這可能使它們不適于其中非常需要空間的應(yīng)用，如芯片實(shí)驗(yàn)室、流體歧管(fluidic manifold)、或微流體應(yīng)用。
[0007]平面型止回閥已經(jīng)發(fā)展為具有較小的高度。圖13a示出了平面型止回閥的截面圖，此閥具有位于由閥殼體部件2和3形成的閥室內(nèi)的彈性閥構(gòu)件I。閥設(shè)計(jì)為允許流體通過(guò)閥構(gòu)件I中心從入口 4流至出口 5。當(dāng)流體從出口 5流向入口 4時(shí)，通過(guò)依賴于出口壓力迫使閥構(gòu)件I緊靠至在殼體上形成的閥座7，使閥密封。這使得從出口經(jīng)由小孔流至入口的流體通路閉合，從而防止流動(dòng)。在靜止時(shí)，閥構(gòu)件I通常位于閥座7附近，或者可以以未變形狀態(tài)位于閥座7上。即圖1la中，閥構(gòu)件I處于其自然形狀一周圍殼體未使其變形。如圖13b所示，當(dāng)流體從入口流經(jīng)閥時(shí)，閥構(gòu)件I可以變形為遠(yuǎn)離閥座以使閥(進(jìn)一步)打開(kāi)并允許流體流動(dòng)。
[0008]然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)平面型止回閥存在以下問(wèn)題:它們提供比其它類型的止回閥(如之前討論的那些)更低質(zhì)量的密封。特別地，低粘度流體可能會(huì)遇到問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明旨在提供一種至少部分克服某些或全部前述問(wèn)題的改進(jìn)閥。
[0010]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種單向閥，可以包括閥殼體；設(shè)置在閥殼體內(nèi)的閥構(gòu)件，閥構(gòu)件可被操作以打開(kāi)和閉合閥并且包括具有中心孔的隔板(diaphragm)以允許流體從隔板的一側(cè)流至另一側(cè)；設(shè)置在隔板的第一側(cè)上的閥入口 ；和設(shè)置在隔板的第二側(cè)上的閥出口 ；其中隔板結(jié)構(gòu)和閥殼體使隔板偏移(biase)以在靜止時(shí)密封入口。
[0011]這種閥是有利的，因?yàn)楫?dāng)閥門(mén)處于靜止時(shí)，它提供主動(dòng)密封以防止回流。這對(duì)低速或低壓系統(tǒng)是有利的，這種情況下標(biāo)準(zhǔn)平面型止回閥不能提供足夠的密封壓力。這是因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)平面型止回閥依靠反壓驅(qū)動(dòng)錯(cuò)誤方向上的流體以閉合閥。相反的，本發(fā)明的閥門(mén)不依賴于反壓以形成密封。當(dāng)流體體積和壓力特別低時(shí)這是特別有利的，例如在微流體系統(tǒng)和芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用中。主動(dòng)偏移以閉合閥的隔板的提供意味著，即使當(dāng)有低壓引起回流時(shí)，閥門(mén)也能牢固封閉。進(jìn)一步的，在閥打開(kāi)之后，且液體隨后停止，當(dāng)隔板試圖回到自然(無(wú)偏移)位置時(shí)，閥門(mén)將主動(dòng)返回密封態(tài)。
[0012]閥入口可以是環(huán)形的，或者可包含兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，每個(gè)從隔板孔徑向偏移。這樣將流體壓力從入口更均勻的分散到隔板四周并增加了壓力作用的區(qū)域，反過(guò)來(lái)使得入口流體施加足夠力以打開(kāi)閥。這樣避免了閥內(nèi)產(chǎn)生過(guò)多的突破壓力，使流體正常流動(dòng)(即從入口到出口)，同時(shí)維持嚴(yán)格密封以防止回流。
[0013]閥出口可設(shè)置為和隔板孔同軸。隨著流體可經(jīng)由隔板孔直接流入然后到達(dá)出口，當(dāng)閥打開(kāi)時(shí)這樣可允許液體順利流動(dòng)。
[0014]殼體可進(jìn)一步包含在隔板第一側(cè)之上，在靜止時(shí)緊靠隔板形成密封的閥座。閥座和隔板相互配合形成密封以阻止通過(guò)閥的回流。即隔板結(jié)構(gòu)和殼體共同允許在隔板和閥座之間，圍繞孔形成密封以將閥入口從閥出口隔離。正因如此，在靜止時(shí)閥座使隔板偏移以密封入口。閥可進(jìn)一步包含在閥座上形成的明顯突出部，使得在靜止時(shí)突出部的密封表面接觸隔板以形成密封。由于隔板的彈性(和密封力相同)，突出部集中力量作用以使隔板返回其自然形狀(即它在閥外的形狀)，并因此致使在閉合/靜止位置中突出部周圍的隔板局部變形。在“靜止”時(shí)，它意味著隔板沒(méi)有經(jīng)歷閥中的任何流體靜力一即隔板兩側(cè)沒(méi)有任何壓差(僅有的是那些由于閥構(gòu)件內(nèi)隔板的配置而存在的作用力)?？商鎿Q的，突出部可通過(guò)在靜止位置隔板的密封表面接觸閥座而在隔板上形成。再一次的，突出部以相同的方式作用以集中密封力并形成嚴(yán)格密封。當(dāng)突出部在隔板上形成時(shí)，對(duì)應(yīng)的凹槽可在殼體中形成。優(yōu)選的，凹槽具有比突出部寬度更窄的寬度，所以將凹槽的邊緣推進(jìn)突出部物質(zhì)會(huì)集中密封力。
[0015]在靜止時(shí)，優(yōu)選的閥座可使隔板在其第一側(cè)局部壓縮。這可通過(guò)密封力的集中引起，致使閥座推入隔板物質(zhì)并使它周圍隔板變形，以及閥座周圍區(qū)域的隔板材料壓縮。
[0016]當(dāng)閥閉合時(shí)突出部可在圍繞隔板孔的環(huán)中形成。優(yōu)選的，隔板孔的邊緣和突出部?jī)?nèi)邊緣之間的徑向距離小于或等于兩倍的突出部高度，可選的是小于或等于一倍的突出部高度。這樣提供了其中隔板會(huì)局部變形的連續(xù)環(huán)，確保了隔板孔周圍所有方向上良好的密封，同時(shí)維持孔附近的密封，從而使得突出部外部大量的隔板可用于從入口驅(qū)動(dòng)隔板。
[0017]密封表面可以彎曲到曲率半徑為Imm或更小，優(yōu)選為0.1mm或更小，更優(yōu)選的為
0.05mm或更小。這向突出部提供了尖端以確保突出部盡可能的鉆入隔板并形成良好的密封。
[0018]隔板可包含或包括硅膠。硅膠是一種用在流體/微流體環(huán)境中的優(yōu)選的材料，因?yàn)樗ǔＪ腔瘜W(xué)惰性的，所以將不會(huì)和任何流經(jīng)閥的流體反應(yīng)。進(jìn)一步的，硅膠的材料性能可提供具有足夠硬度的柔性材料以提供良好的密封。隔板可包含或包括的材料的硬度為95邵氏硬度或更小，可選的為75邵氏硬度或更小，進(jìn)一步可選的為50邵氏硬度或更小，以及更進(jìn)一步可選的為40邵氏硬度或更小。隔板材料的選擇影響密封的質(zhì)量。
[0019]優(yōu)選的，閥構(gòu)件的單獨(dú)的靜止高度為IOmm或更小，可選的為5mm或更小以及進(jìn)一步可選的為2_或更小。這使得在諸如微流體和芯片實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用中提供閥時(shí)空間和高度方面的考慮是至關(guān)重要的。
[0020]孔附近的隔板部分比更接近隔板周邊的隔板部分更厚。這使得隔板能夠保持柔韌性，因此維持低突破壓力，同時(shí)也確保產(chǎn)生良好的密封以防止回流。
[0021]在閥殼體內(nèi)可將隔板周邊夾緊以確保隔板周圍沒(méi)有泄漏。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了操作閥門(mén)的方法，包括:在閥殼體內(nèi)配置具有中心孔的隔板，以便隔板的結(jié)構(gòu)和殼體使隔板偏移以密封到閥室的入口 ；以及產(chǎn)生閥室兩側(cè)的壓差，使得入口處的壓力比閥室內(nèi)的壓力更大并使隔板變形以開(kāi)啟入口。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]將參照示例性實(shí)施方式和附圖描述本發(fā)明，其中:
[0024]圖1是單向閥構(gòu)件的平面圖；
[0025]圖2是圖1的單向閥構(gòu)件通過(guò)平面AA的截面圖；
[0026]圖3是圖1的單向閥構(gòu)件設(shè)置在閥出口上的截面圖；
[0027]圖4是圖1的單向閥構(gòu)件以閉合或靜止位置設(shè)置在完整閥內(nèi)的截面圖；
[0028]圖5是圖1的單向閥構(gòu)件以打開(kāi)位置設(shè)置在完整閥內(nèi)的截面圖；
[0029]圖6是單獨(dú)的圖5的閥殼體上部的近視圖；
[0030]圖7是設(shè)置在閥出口上的可替換單向閥構(gòu)件的截面圖；
[0031]圖8是以閉合或靜止位置設(shè)置在完整閥中的可替換單向閥構(gòu)件的截面圖；
[0032]圖9是圖8的閥在打開(kāi)位置下的截面圖；
[0033]圖10是單獨(dú)的圖9的閥殼體上部的近視圖；
[0034]圖11是并入單向閥的系統(tǒng)的示意圖。
[0035]圖12是并入單向閥的更復(fù)雜系統(tǒng)的示意圖；以及
[0036]圖13描述了處于(a)靜止和(b)打開(kāi)位置的現(xiàn)有技術(shù)閥。【具體實(shí)施方式】
[0037]在下文描述中，在不同圖中的類似特征提供了類似的參考標(biāo)號(hào)。
[0038]本發(fā)明已經(jīng)確定，現(xiàn)有的閥不適用于許多微流體應(yīng)用。例如，通過(guò)引用合并在此的W02011067559公開(kāi)了一種生化分析儀，其使用配置在脂雙層內(nèi)的納米孔進(jìn)行，例如，多核苷酸測(cè)序。如下所述，這是“納米孔應(yīng)用”的實(shí)例。雙層的形成和納米孔的提供需要微流體環(huán)境的謹(jǐn)慎控制。
[0039]例如，當(dāng)通過(guò)體積排量將流體泵出時(shí)，存在系統(tǒng)內(nèi)存留空氣量未知的風(fēng)險(xiǎn)。這可能有問(wèn)題，因?yàn)榭諝馐强蓧嚎s的而液體所需的排出體積要求精確。如果閥需要高沖擊壓力以便打開(kāi)，當(dāng)壓力施加于系統(tǒng)時(shí)存在空氣，則空氣會(huì)被壓縮而改變系統(tǒng)中的體積從而改變通過(guò)系統(tǒng)排出的液體量。
[0040]進(jìn)一步地，當(dāng)泵送流體用于納米孔應(yīng)用時(shí)，任何氣泡的引入都可能破壞系統(tǒng)。施加負(fù)壓于流體可能將氣泡引入液體，盡管高正壓可能使空氣溶解于液體，但是當(dāng)壓力釋放時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致之后氣泡的形成。
[0041]在泵送脂質(zhì)以形成雙層的實(shí)例中，需要極慢的泵送速度。示例性范圍是在I μ 1/s到0.1 μ 1/s之間。常規(guī)的被動(dòng)式止回閥在這些速度下通常失效，因?yàn)樗鼈儾荒芴峁┳銐虻牧σ钥煽棵芊忾y，因此可能發(fā)生回流。
[0042]納米孔應(yīng)用的另一個(gè)考慮是系統(tǒng)中金屬的存在引發(fā)污染和/或堵塞納米孔的風(fēng)險(xiǎn)。因此，最好不需要使用彈簧加力式閥(spring energised valve)在閥內(nèi)提供主動(dòng)密封力，因?yàn)樗鼤?huì)增加金屬污染的風(fēng)險(xiǎn)?？梢詫⑦@種考慮概括為解釋以下事實(shí):不希望任何閥材料引入有害污染物。
[0043]最后，閥的密封性和沖擊壓力的可重復(fù)性是很重要的，因?yàn)橐恢碌男阅軐?duì)于單個(gè)裝置和一個(gè)與另一個(gè)納米孔裝置之間都是需要的。當(dāng)考慮到排出小體積液體和需要確保在正確時(shí)間提供精確量的所需流體時(shí)，這是特別相關(guān)的。
[0044]當(dāng)然，以上許多考慮不限于納米孔應(yīng)用，且通常適用于其它微流體環(huán)境。
[0045]如上所述，當(dāng)使用低粘度流體時(shí)，常規(guī)平面型止回閥可能遇到密封問(wèn)題。這是因?yàn)楫?dāng)流體流經(jīng)小間隙時(shí)，對(duì)流動(dòng)的阻力直接與流經(jīng)間隙的流體的粘度成正比。空氣的粘度為約18 μ Pa.s,水的粘度為約0.89mPa.s,而油的通常粘度可以為約65mPa.S。因此,可以理解，通過(guò)間隙時(shí)油的流動(dòng)阻力比空氣的流動(dòng)阻力高約3600倍，且油的流動(dòng)阻力比水的流動(dòng)阻力高約70倍。
[0046]因此，這意味著形成對(duì)油的密封比形成對(duì)空氣或水的密封容易得多。這是因?yàn)榕c空氣或水所需的壓差相比，致使油流經(jīng)間隙將需要更高的壓差。然而，當(dāng)大壓差作用于單向閥(即促使回流以錯(cuò)誤方向通過(guò)閥)時(shí)，壓力也將有助于密封閥。相反，低的反壓(回流壓，back pressure)可以不足以密封閥,但仍可以提供足夠的動(dòng)力以使空氣或水流動(dòng)。
[0047]圖1和2示出了單向閥構(gòu)件10。在使用時(shí)，在閥室內(nèi)操作閥構(gòu)件打開(kāi)和閉合閥。單向止回閥構(gòu)件10包括周邊與支持壁12相連的隔板11。在使用時(shí)，止回閥構(gòu)件10置于閥室內(nèi)(下文進(jìn)一步討論)。具有孔13的止回閥構(gòu)件10可以由無(wú)孔材料制成。止回閥構(gòu)件10可以由柔性彈性材料制成，所述柔性彈性材料如橡膠或者諸如熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、硅酮、或基于聚硅氧烷的材料的其它彈性體。醫(yī)用級(jí)鉬金硫化硅酮是優(yōu)選的，因?yàn)樗鼈冿@示出低毒性和低增塑劑浸出性，其是惰性的并且具有低水溶性。這使它們?cè)诹黧w和芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用上很有吸引力。一般地，對(duì)于納米孔應(yīng)用，具有低反應(yīng)活性、低化學(xué)浸出和/或低脂質(zhì)吸附的材料是優(yōu)選的。此外，根據(jù)USP VI級(jí)制出的硅酮的使用將確保材料質(zhì)量的一致性，因此形成了閥構(gòu)件的一致機(jī)械性能。進(jìn)一步優(yōu)選地，在IS0146446級(jí)(等效于USFED STD209E10, OO級(jí))潔凈室中組裝硅酮將進(jìn)一步限制對(duì)整個(gè)流體/微流體系統(tǒng)的污染的風(fēng)險(xiǎn)。
[0048]USP級(jí)的重要性主要不在于與其相關(guān)的醫(yī)用級(jí)別，而在于其要求的材料質(zhì)量的一致性。這使得能夠產(chǎn)生具有一致機(jī)械性能的閥構(gòu)件，而無(wú)需擔(dān)心不同材料質(zhì)量將影響閥性能。因此，任何其它合適的對(duì)閥材料質(zhì)量的監(jiān)測(cè)都是可接受的。
[0049]示出的止回閥構(gòu)件10包括圓形隔板11，但本發(fā)明不限于這種形狀。例如，止回閥構(gòu)件10可以具有多邊形或任意多邊形周長(zhǎng)的形狀。因此，可以選擇形狀以適應(yīng)特定應(yīng)用的空間和形狀限制。然而，在使用時(shí)基本圓形的周長(zhǎng)和隔板11的形狀使隔板11周圍的阻力分布最均勻。
[0050]隔板11具有基本位于隔板11中心的孔13。即在圖1和2的圓形結(jié)構(gòu)中，以及對(duì)于規(guī)則多邊形閥構(gòu)件10，孔位于通過(guò)隔板11的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸上(即在圖2中垂直通過(guò)孔13)。對(duì)于不規(guī)則形狀，優(yōu)選孔13設(shè)置在周長(zhǎng)形狀的幾何中心。在使用期間對(duì)孔13的中心的設(shè)定使得隔板上的力分布最均勻。如以下更詳細(xì)討論的，還提供了孔和壁12之間的最大長(zhǎng)度，提供在孔13周圍的隔板11的最大柔性。優(yōu)選地，隔板僅包含單一的孔13以簡(jiǎn)化閥的密封。
[0051]圖1和2中隔板11具有通過(guò)隔板寬度的可變厚度。如可以在圖2中看到的，隔板11在孔13周圍和隔板11的中心區(qū)域相對(duì)較厚。然而，在朝向壁12的周邊部分，隔板11相對(duì)較薄。有利地，當(dāng)隔板11接近周邊時(shí)在厚度上的減少使得隔板11更具柔性，使得當(dāng)閥打開(kāi)時(shí)(對(duì)于給定的流體速度和壓力)隔板11具有更大偏移量。
[0052]有利地，隔板11具有相對(duì)于壁呈凹面形的圓頂狀(穹狀，domed shape)。如下所述，在實(shí)施方式中描述的此種圓頂狀有助于改善閥的密封性。然而，本發(fā)明不限于使用這種圓頂狀的隔板11，并且本發(fā)明可以具有平面型隔板11或相對(duì)于壁12呈凸面形的隔板11。
[0053]壁12從隔板11的外緣伸出并向隔板11提供支持結(jié)構(gòu)。它還提供了閥構(gòu)件10的可用于定位和密封閥室內(nèi)的閥構(gòu)件10的部件。例如，如圖4所示，可將壁12按壓到閥殼體的部件30到40之間以提供防止流體在閥構(gòu)件10周邊泄漏的密封。
[0054]壁高和隔板直徑的比率是可變的。在一些情況下，例如，因?yàn)楦舭?1具有足夠強(qiáng)度以支持本身或由于節(jié)省空間的考慮，可以不需要壁12。在不存在壁12時(shí)，可已將閥殼體30,40設(shè)置為密封隔板11的周邊。
[0055]然而，優(yōu)選的是存在壁12，因?yàn)樗峁┝藲んw30、40可以密封的周圍更大的表面，從而提高整體密封質(zhì)量和降低閥構(gòu)件10周邊泄漏的可能性。另一方面，在一些諸如非常需要空間和高度的芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的應(yīng)用中，期望閥構(gòu)件10的高度最小化。在那些情況下，期望壁12不會(huì)將閥構(gòu)件10的高度顯著增加至超過(guò)開(kāi)啟閥構(gòu)件所需的高度。例如，對(duì)于芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用，在靜止時(shí)閥構(gòu)件10的總高度優(yōu)選為IOmm或更小，更優(yōu)選為5mm或更小,更優(yōu)選為2mm或更小。
[0056]本發(fā)明適用于針對(duì)不同應(yīng)用的不同尺寸的閥，但特別適用于諸如流體歧管或者其中尺寸考慮較重要的芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的應(yīng)用。對(duì)于流體歧管應(yīng)用，閥構(gòu)件10可以具有以下規(guī)格:閥構(gòu)件10的外徑/最大寬度優(yōu)選為15mm或更小,更優(yōu)選為IOmm或更小，以及還更優(yōu)選為8mm或更?。豢?3的直徑/最大寬度優(yōu)選為4mm或更小,更優(yōu)選為2mm或更小，以及還更優(yōu)選為Imm或更?。桓舭?1的最大厚度(例如在孔13周圍的相對(duì)較厚區(qū))優(yōu)選為Imm或更小，更優(yōu)選為0.75_或更小，以及還更優(yōu)選為0.5_或更??；隔板11的最小厚度(例如圖2中緊靠壁12的相對(duì)較薄區(qū))優(yōu)選為0.1mm或更大，更優(yōu)選為0.2mm或更大；壁12的外高優(yōu)選為2.5mm或更小,更優(yōu)選為2.0mm或更小，以及還更優(yōu)選為1.5mm或更小。在優(yōu)選實(shí)施方式中，閥構(gòu)件10具有外徑為6.9mm的圓形幾何結(jié)構(gòu)；孔13的直徑是Imm ;隔板11的最大厚度(孔13周圍的相對(duì)較厚區(qū))為0.5mm ;隔板11的最小厚度(圖2中緊靠壁12的相對(duì)較薄區(qū))為0.3mm ;壁12的外高為1.4mm以及靜止時(shí)閥構(gòu)件10的總高度為1.9mm。
[0057]圖3-5示出了閥內(nèi)在原位的閥構(gòu)件10。
[0058]圖3示出了在“靜止”位置時(shí)，位于閥室的出口 31上的閥構(gòu)件10。出口 31位于閥殼體30的部分內(nèi)。將殼體部件30和閥構(gòu)件10組合設(shè)置以使出口 31和閥構(gòu)件10的中心基本相對(duì)。即出口相對(duì)于閥室側(cè)基本中心設(shè)置。換言之，出口 31設(shè)置為和隔板孔13同軸。
[0059]設(shè)置閥構(gòu)件10以使壁12圍繞出口 31并緊靠殼體部件30密封。如圖4所示，殼體和閥構(gòu)件10之間的密封是通過(guò)安裝在閥構(gòu)件10頂部上的殼體部件40的提供進(jìn)行的。優(yōu)選地，將壁12按壓在殼體部件30、40之間以確保良好的密封。因此，優(yōu)選殼體30、40基本由硬質(zhì)塑料制成。殼體應(yīng)足夠堅(jiān)硬以使閥座60 (下文將更詳細(xì)討論)不因閥構(gòu)件而偏移。
[0060]優(yōu)選的用于殼體的塑料包括環(huán)烯烴共聚物(C0C)、聚甲基戊烯(PMP)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、和聚碳酸酯。一般地，殼體材料優(yōu)選是易于模制的、可以通過(guò)塑性焊接粘合、并且是化學(xué)惰性的。聚碳酸酯是特別優(yōu)選的，因?yàn)樗子谀Ｖ疲@示出低化學(xué)/增塑劑浸出，并且流體流經(jīng)閥時(shí)不太可能會(huì)與其反應(yīng)，從而避免流體污染以及閥降解。相反地，當(dāng)閥供應(yīng)流體流經(jīng)納米孔應(yīng)用時(shí)由于孔的污染和/或堵塞，金屬會(huì)引發(fā)額外的風(fēng)險(xiǎn)，因此通常是不優(yōu)選的。
[0061]在諸如納米孔測(cè)序的特定應(yīng)用中，其中流體中氣泡的存在可以對(duì)系統(tǒng)有害，期望當(dāng)流體被泵入時(shí)減少任何滯留在閥內(nèi)的空氣。任何滯留空氣最終都可能在不希望的時(shí)間通過(guò)流體流動(dòng)帶來(lái)。為了降低這種風(fēng)險(xiǎn)，利用閥輸出側(cè)上的整體凸起(integral boss) 32形成殼體部件30。凸起32伸入閥腔中并減少閥內(nèi)死體積(死區(qū)容積，dead volume)。因此，凸起32減少可以形成氣泡的閥內(nèi)體積。因此，殼體部件30成形為提供對(duì)于驅(qū)動(dòng)閥構(gòu)件10所需的足夠大但不會(huì)更大的閥室。與未成形/平底的殼體部件30相比，圖2中所示凸起32減少約70%的閥室體積。在其中將兩個(gè)閥與介于兩者之間的正排量泵串聯(lián)使用的流體系統(tǒng)中，減少系統(tǒng)內(nèi)空氣量也減少由于閥打開(kāi)前空氣壓縮導(dǎo)致的輸出體積的不準(zhǔn)確性。由于閥開(kāi)啟時(shí)需要移動(dòng)空間，所以滯留空氣的可能性不能完全消除。
[0062]入口 41也置于殼體部件41內(nèi)。因此，將出口 31和入口 41設(shè)置在閥構(gòu)件10的隔板11的相對(duì)側(cè)上。即將入口 41設(shè)置在隔板11的第一側(cè)上，而將出口 31設(shè)置在隔板11的第二側(cè)上。在圖4和5中，閥室的入口設(shè)置為連續(xù)環(huán)形圈(annular ring),其形成為在殼體構(gòu)件40的內(nèi)表面中的凹陷(depression)?？梢酝ㄟ^(guò)經(jīng)過(guò)殼體部件40的一個(gè)或多個(gè)管、通道、或管道向入口進(jìn)料(如圖4和5所示的通過(guò)殼體部件40的單一管)。其中在環(huán)形入口周圍以對(duì)稱結(jié)構(gòu)排布多個(gè)管是優(yōu)選的。
[0063]殼體部件40還在其內(nèi)表面提供充當(dāng)閥座60的部分。閥座60是閥構(gòu)件10密封以提供止回閥功能的特征。有利地，殼體30、40和閥構(gòu)件10設(shè)置為相互配合，以使當(dāng)閥構(gòu)件10在殼體部件30、40之間夾緊時(shí)，閥構(gòu)件10可在靜止時(shí)通過(guò)閥座60主動(dòng)變形。即完整閥具有以下靜止結(jié)構(gòu)，其中閥構(gòu)件10的隔板11可以單獨(dú)(即不存在殼體30、40)從隔板11的靜止結(jié)構(gòu)變形。通過(guò)比較圖3和4可以看出，和單獨(dú)閥構(gòu)件10的自然靜止位置相比，當(dāng)閥完整時(shí)閥座60使閥構(gòu)件10變形為壓下孔13附近的隔板11的中心。
[0064]因此，通過(guò)僅隔板11和殼體30、40之間的結(jié)構(gòu)和配合使隔板11發(fā)生變形。即不存在諸如彈簧的另外的偏壓構(gòu)件用于使隔板11相對(duì)于殼體偏移。相反地，當(dāng)閥在靜止時(shí)，閥依賴于隔板11的彈性提供主動(dòng)密封。即在不存在任何其它力的情況下，隔板的彈性產(chǎn)生將隔板推向殼體以形成密封的力。
[0065]圖5示出了打開(kāi)位置的閥，其中已通過(guò)流體從入口 41向出口 31的流動(dòng)將隔板11偏移。當(dāng)施加壓差于閥室以在入口 41處產(chǎn)生比出口 31處更大的壓力時(shí)，入口 41中的壓力提供以下力，其克服使隔板11偏向閥座60的力，因此將隔板推離閥座60。當(dāng)閥座60和隔板11分離時(shí)，產(chǎn)生經(jīng)過(guò)孔13的流動(dòng)路徑，從而允許流體從入口 41流向出口 31。正如之前所討論的，凸起32伸入閥室并成形為反映處于打開(kāi)位置的隔板形狀，從而減少閥內(nèi)的死空間以及從而減少在閥內(nèi)可能收集到的空氣量。即，將閥室成形為具有圍繞出口 41的錐形壁的形狀，該出口 41伸入閥構(gòu)件10的壁12內(nèi)，以使隔板11具有移動(dòng)空間(為了驅(qū)動(dòng)閥)，同時(shí)減少閥室的體積。
[0066]當(dāng)壓差釋放以及流經(jīng)入口 41的流體停止時(shí)，隔板11自由恢復(fù)到它的靜止位置并密封圖4中的閥。如在制作用于納米孔傳感應(yīng)用的生物層的情況下，當(dāng)需要流體速度低至1-0.1 μ 1/s或更低時(shí)，效果與常規(guī)閥相比是特別顯著的，因?yàn)樵诂F(xiàn)有的不能提供主動(dòng)密封的平面型止回閥中，這種流體速度通常太小而難以確保密封(因此依賴于由回流提供的力密封閥)。這種影響在流體岐管中進(jìn)一步擴(kuò)大，其中由于緊湊的裝配尺寸限制了排出壓力(壓頭，head pressure)。
[0067]與常規(guī)平面型止回閥相比，這種配置是有利的，因?yàn)樗鼘⑼ㄟ^(guò)閥門(mén)的泄漏降到最低。在常規(guī)平面型止回閥中，在靜止時(shí)隔板不會(huì)偏移到閉合位置。相反，實(shí)際上閥是稍微打開(kāi)的，或者閥構(gòu)件10在閥座旁處于未變形狀態(tài)而不是強(qiáng)制與之緊靠。在高速或高壓系統(tǒng)中，這種配置提供充足的密封，因?yàn)榱黧w一旦從出口流向入口，施加在閥構(gòu)件10上的力就強(qiáng)制密封關(guān)閉。然而，本發(fā)明已經(jīng)確定，在低速或低壓系統(tǒng)中，在常規(guī)平面型止回閥密封之前的回流方向中可以存在顯著泄漏。這是因?yàn)楫?dāng)回流發(fā)生時(shí)，施加于閥構(gòu)件上的力不足以阻止回流至閥的流體泄漏。
[0068]因此，在低壓時(shí)現(xiàn)有的平面型止回閥不足以產(chǎn)生它們的功能。相反，圖4和5中所示的配置在閥處于靜止時(shí)將閥構(gòu)件10正偏移向閥座60。因此，當(dāng)發(fā)生回流情況時(shí)，閥構(gòu)件10由于其本身的彈性已處于密封位置(如果從靜止開(kāi)始)或自動(dòng)回到密封位置(如果從打開(kāi)位置開(kāi)始)。即使回流的壓力很小，這也可以發(fā)生，因?yàn)槊芊庑袨椴灰蕾囉谕ㄟ^(guò)流體壓力以產(chǎn)生足夠的密封。
[0069]有利地，隔板11和閥座60之間的密封通過(guò)控制隔板11和閥座60之間的接觸形狀進(jìn)一步增強(qiáng)。如圖6中細(xì)節(jié)所示，閥座60設(shè)置有具有和來(lái)自閥座60的其余部分相比的顯著高度的突出部61。優(yōu)選的突出部是環(huán)形的，當(dāng)閥處于閉合位置時(shí)形成圍繞隔板孔13的環(huán)。優(yōu)選地，突出部的直徑不顯著大于孔13，以使入口 41具有較大空間(其優(yōu)點(diǎn)將在下文詳細(xì)討論)。因此，為避免閥內(nèi)死空間，優(yōu)選突出部?jī)?nèi)的隔板11僅有較小重疊(即從孔邊緣到突出部邊緣的半徑距離)。優(yōu)選的重疊小于或等于突出部61的高度的2倍，更優(yōu)選小于或等于突出部61的高度的I倍。
[0070]當(dāng)隔板11與閥座60接觸時(shí),該突出部61是與隔板接觸的第一點(diǎn)。因此,隔板11回到其靜止位置的彈力(在不存在任何反壓時(shí))也集中在該突出部61上。因?yàn)橥怀霾烤哂邢鄬?duì)較小的表面積(即與整個(gè)閥座60相比)，所以通過(guò)突出部61施加在隔板上的壓力相對(duì)較大，導(dǎo)致在隔板11中大量的局部變形(即與隔板的大量彎曲和偏移相比)和按壓。因此，如可以從圖4中看出的，突出部61周圍的彈性隔板變形從而形成嚴(yán)格密封。
[0071]突出部61給出小的密封接觸面積，集中密封力，從而可對(duì)低粘度流體提供密封，而無(wú)需對(duì)隔板施加較大的機(jī)械力。這有助于避免對(duì)在正確方向上流經(jīng)閥門(mén)的流體增加不必要的沖擊壓力。
[0072]即通過(guò)產(chǎn)生突出部61周圍隔板11的局部變形，利用通過(guò)閥室內(nèi)隔板11的整體彎曲和偏移產(chǎn)生的力，可以產(chǎn)生嚴(yán)格密封。相反，本發(fā)明已經(jīng)確定，如果(例如)閥座60的形狀沒(méi)有引起隔板11的任何局部形變(即，因?yàn)殚y座60反映隔板11的整體彎曲和偏移的形狀，且不具有突出部61)，相同量的整體彎曲和偏移將提供較差的密封。閥密封的質(zhì)量可以通過(guò)以下方法進(jìn)行量化:使流體或空氣以非常低的流速(例如0.1 μ 1/s)流出閥出口，以盡可能低的壓差經(jīng)過(guò)閥，同時(shí)監(jiān)測(cè)流經(jīng)閥入口側(cè)的任何泄漏。
[0073]優(yōu)選地，為了提供良好的密封，閥構(gòu)件10包括硅酮或者由硅酮構(gòu)成，硅酮提供硬度和彈性之間的良好平衡。優(yōu)選地，硅酮的硬度為95邵氏硬度(Shore A)(如ASTM D2240-00中的定義)或更小，更優(yōu)選75邵氏硬度或更小，更優(yōu)選50邵氏硬度或更小，還更優(yōu)選40邵氏硬度或更小。優(yōu)選硅酮的硬度為5邵氏硬度或更大，更優(yōu)選15邵氏硬度或更大，還更優(yōu)選25邵氏硬度或更大。
[0074]理想地，突出部61將成為一個(gè)點(diǎn)。這將提供密封力的最大集中。然而，在實(shí)踐中，尤其在小規(guī)模實(shí)踐中，難以通過(guò)模制獲得完美的(即V形)點(diǎn)。因此，在實(shí)踐中，突出部61可以具有彎曲點(diǎn)。但是，期望獲得的曲率盡可能小。這確保對(duì)于給定形狀的閥，突出部61周圍的隔板11的局部形變達(dá)到最大量。優(yōu)選地，特別是對(duì)于諸如流體岐管或芯片實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用的小規(guī)模應(yīng)用，突出部達(dá)到的點(diǎn)的曲率半徑為Imm或更小，更優(yōu)選0.1mm或更小，甚至更優(yōu)選0.05_或更小。較小曲率半徑的閥使得閥能夠用較低的力推壓該特征以獲得突出部周圍給定量的局部形變(即給定密封質(zhì)量)。
[0075]如圖6所示，已發(fā)現(xiàn)提供的截面為“乳頭”狀突出部也有助于形成較好的密封。突出部側(cè)面上的凹面形使得形成具有更寬底部(base)的突出部61 (因此對(duì)突出部61特征提供機(jī)械強(qiáng)度)，同時(shí)保持引起大量局部形變的狹窄點(diǎn)。在優(yōu)選配置中，突出部61的側(cè)面的凹面曲率半徑為0.1mm或更小,而突出點(diǎn)(projection point)的凸面曲率半徑為0.05或更小。
[0076]圖1-6的可選配置如圖7-10所示。
[0077]從圖7中可以看出，配置與之前的配置非常相似，閥構(gòu)件110設(shè)置在殼體部件30的出口 31上。實(shí)際上，閥構(gòu)件110和閥構(gòu)件10基本相同，但在孔13周圍另外提供有上升的突出部114。
[0078]類似地，其中提供入口 141的殼體部件140與除了閥座160結(jié)構(gòu)之外的殼體部件140基本相同。在圖10中可最清楚地看出，閥座160設(shè)置為具有凹槽的環(huán)形槽(annularrecess) 161而不是突出部61。
[0079]環(huán)形槽161和上升的突出部114相互配合以在圖4_10的突出部61和閥構(gòu)件10之間以類似模式提供增強(qiáng)的密封性。上升的突出部114是隔板111的第一部分，它在閥閉合/回到其靜止位置時(shí)與閥座160在凹槽邊緣相接觸。因此，例如，與閥構(gòu)件110平面緊靠閥座相比，閥構(gòu)件Iio和閥座160之間起始接觸面積減少。因此，力集中且局部壓力增加。閥座160內(nèi)的凹槽161為上升的突出部114提供接觸點(diǎn)。因?yàn)榘疾?61的寬度比突出部114的最寬處窄，所以凹槽161的邊緣提供和隔板111的起始接觸。這致使在凹槽161周邊的隔板的局部形變，從而提供增強(qiáng)的密封。
[0080]將理解，當(dāng)閥處于靜止時(shí)，殼體30、40、140和隔板10、110的任何產(chǎn)生孔周圍隔板的局部變形的設(shè)置都將是有利的。因此，本發(fā)明不限于已作為實(shí)施例描述的特定配置。
[0081]通過(guò)在靜止時(shí)將殼體和隔板設(shè)置為主動(dòng)偏移隔板和密封入口而產(chǎn)生增強(qiáng)的密封性的可能缺陷是閥的沖擊壓力可能增加。如前所述，沖擊壓力是在正確方向打開(kāi)閥所需的最小流體壓力(即允許從指定入口向指定出口流動(dòng))。
[0082]盡管期望在單向閥中產(chǎn)生牢固密封以防止回流，但是也期望在特定應(yīng)用中保持低沖擊壓力。實(shí)例性情況是，當(dāng)通過(guò)對(duì)閥的體積排量將流體泵出時(shí)，存在系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)存空氣總量未知的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)要求精確體積輸出時(shí)，這可以有問(wèn)題。在打開(kāi)閥之前，任何氣體都將會(huì)被壓縮并產(chǎn)生不精確的體積輸出。通過(guò)具有較低的突破壓力減少這種效果引起的不精確性，因?yàn)樗档痛嬖诘娜魏螝怏w的壓縮程度，從而減少在流體輸出中由氣體引入引起的體積誤差。在這種方案中，低沖擊壓力的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是它避免氣體在壓力下溶解于液體的可能性，進(jìn)而在壓力釋放時(shí)使流體中氣泡形成的可能性最小化。氣泡的存在可能會(huì)破壞系統(tǒng)，例如，尤其是在納米孔系統(tǒng)中。較低的沖擊壓力也有利地降低閥中其它周圍部件的密封要求。
[0083]圖1-10的閥合并入了某些特征以避免引入較大的沖擊壓力同時(shí)提供增強(qiáng)的密封性。
[0084]如上所述，在每種閥中的隔板11、111在孔周圍具有比其周邊更大的厚度。這種成形使得整體隔板彈性增強(qiáng)，因?yàn)檩^薄的部分使隔板11、111在接近周邊的部分更易彎曲，而較厚的部分使得與閥座60、160接觸的區(qū)域保持硬度。例如，這樣確保突出部61使隔板11局部變形并陷入(buirow)其中，而不引起隔板11的整體偏移。
[0085]相反，提供連續(xù)薄隔板則會(huì)導(dǎo)致密封性能下降，同時(shí)提供連續(xù)厚隔板則會(huì)導(dǎo)致沖擊壓力增加。即，參照?qǐng)D1-10描述的具有改變厚度的隔板11、111提供了密封能力和沖擊壓力的平衡。在一個(gè)實(shí)例中，在Iyls的流速下、從228mbar到104mbar、同時(shí)保持良好密封的條件下測(cè)試，將邊界從相對(duì)于周長(zhǎng)約0.5mm的連續(xù)厚度減少到約0.3mm的厚度以改變隔板形狀，可使測(cè)量到的沖擊壓力降低。
[0086]另一個(gè)有助于降低沖擊壓力的特征是相對(duì)于隔板11、111設(shè)置入口 41、141。當(dāng)與狹窄點(diǎn)入口比較時(shí)，通過(guò)將入口設(shè)置為環(huán)形，入口壓力作用在其上的面積增加并在隔板周圍均勻分散。因此，在任一給定壓力下，通過(guò)入口進(jìn)入閥的流體施加的總壓力增加，則相應(yīng)地需要更低的壓力以產(chǎn)生足夠的力以使閥打開(kāi)。環(huán)形設(shè)置的可替代結(jié)構(gòu)是具有以環(huán)形結(jié)構(gòu)排布的多個(gè)入口(即當(dāng)入口進(jìn)入閥室時(shí)并不相連)。即，具有多個(gè)入口，各個(gè)入口從閥室的中心徑向分支(offset)，且每個(gè)都在通過(guò)隔板的中心孔的區(qū)域之外。在優(yōu)選的結(jié)構(gòu)中，入口面積占閥室內(nèi)隔板的50%，更優(yōu)選可達(dá)55%，以及還更優(yōu)選可達(dá)60%。
[0087]入口面積的大小和位置可以對(duì)沖擊壓力有很大的影響。在使用將直徑可與出口相比的入口中心排布(在周邊而不是中心設(shè)置隔板孔徑)的試驗(yàn)中，Ibar的入口壓力不足以打開(kāi)閥。相比之下，對(duì)于相同出口形狀和對(duì)應(yīng)的整體閥構(gòu)件尺寸，具有中心隔板孔的環(huán)形入口結(jié)構(gòu)的沖擊壓力為104mbar。
[0088]出乎意料地，增加中心排列的入口的尺寸在降低沖擊壓力上并不有效，因?yàn)槿肟谥車拿芊庵睆揭惨欢〞?huì)增加，從而使得密封更接近于隔板周邊。這使密封力增加(因?yàn)橹苓吅涂字g的距離減少，產(chǎn)生相同隔板偏移所需的力增加，因此對(duì)應(yīng)的突破壓力增加)。
[0089]圖11示出了使用單向閥構(gòu)件10的實(shí)施例系統(tǒng)的操作。單向閥IlOa(并入單向閥構(gòu)件10)設(shè)置在儲(chǔ)液室111和注射器形式的流體泵112之間的流動(dòng)路徑中。流體能夠通過(guò)流體入口進(jìn)入注射器112。注射器112的目的是向下游位置供應(yīng)一定體積的流體，如用于以可控和精確方式進(jìn)行生物分析的芯片。也設(shè)置在注射器112下游的是更進(jìn)一步的單向閥IlOb0閥IlOb將注射器112的流體出口連接至芯片。
[0090]在操作中，注射器112的筒是可伸縮的，以將流體從儲(chǔ)液器111中通過(guò)單向閥I IOa進(jìn)入注射器112。因?yàn)樽⑸淦?12也有流體出口，流體則有可能來(lái)自出口的下游。然而由于單向閥IlOb的存在，可防止流體從出口進(jìn)入注射器112。
[0091]隨后，注射器112的筒可以推進(jìn)以促使流體經(jīng)由出口流出注射器112之外。流體能夠經(jīng)由閥IlOb到達(dá)芯片。然而，由于在該方向上存在單向閥IlOa阻止流體流動(dòng)，可防止流體從入口流入注射器112以及回到儲(chǔ)液器111。
[0092]圖12示出了將多個(gè)單向閥IlOaUlOb與多個(gè)儲(chǔ)液器111合并的系統(tǒng)。每個(gè)儲(chǔ)液器111與其自身各自的流體泵112、閥110a、I IOb和流動(dòng)路徑相關(guān)。流體路徑匯合以向芯片提供流體。由于單向閥110a、110b，可防止流體在各自儲(chǔ)液器的流動(dòng)路徑之間的流動(dòng)。也示出了允許將流體引入廢液池(waste)的雙向閥120。
[0093]因此，本發(fā)明的閥提供有利效果的方式是十分明顯的。閥能夠在反壓下密封，其中反壓由，例如，注射器112的操作引起，即當(dāng)注射器的筒縮回時(shí)在閥IlOb上的反壓和當(dāng)筒推進(jìn)時(shí)在閥IlOa上的反壓。
[0094]閥在系統(tǒng)經(jīng)歷的反壓范圍內(nèi)能夠密封住回流。反壓的下限是儲(chǔ)液器112中液體的排出壓力，該值幾乎為零。對(duì)于本發(fā)明的閥能夠形成密封的反壓的典型范圍是0-60mBar，通常上限為約300mBar。當(dāng)然，反壓取決于液體的流速，在諸如W02012/042226中所討論的生物分析芯片中，流速通常在0.luL/s到200uL/s之間。
[0095]已在上文中參照【具體實(shí)施方式】描述了本發(fā)明。將理解，以上描述不限于在所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種單向閥，包括: 閥殼體； 設(shè)置在所述閥殼體內(nèi)的閥構(gòu)件，所述閥構(gòu)件可被操作以打開(kāi)和閉合所述閥且包括具有中心孔的隔板以允許流體從所述隔板的一側(cè)流至另一側(cè)； 設(shè)置在所述隔板的第一側(cè)上的閥入口 ；以及 設(shè)置在所述隔板的第二側(cè)上的閥出口； 其中所述隔板和所述閥殼體的結(jié)構(gòu)使所述隔板偏移以在靜止時(shí)密封所述入口， 其中所述殼體進(jìn)一步包括在所述隔板的所述第一側(cè)上的閥座，在靜止時(shí)所述隔板緊靠所述閥座形成密封，以及其中: 所述閥座進(jìn)一步包括在所述閥座上形成的明顯突出部，使得在靜止時(shí)所述突出部的密封表面接觸所述隔板以形成所述密封，和/或 所述隔板進(jìn)一步包括在所述隔板的所述第一側(cè)上形成的明顯突出部，使得在靜止時(shí)所述突出部的密封表面接觸所述閥座以形成所述密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥，其中所述閥入口是環(huán)形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單向閥，其中所述閥入口包括兩個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，各自從所述隔板孔徑向分支。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述出口設(shè)置為與所述隔板孔同軸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述閥座使所述隔板偏移以在靜止時(shí)密封所述入口。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中，在靜止時(shí)，所述閥座在所述隔板的所述第一側(cè)上引起所述隔板的局部按壓。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述突出部形成在所述隔板上，并且所述閥座設(shè)有凹槽，所述凹槽設(shè)置為與所述突出部配合以形成密封。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單向閥，其中所述凹槽的寬度比所述突出部的寬度窄。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述隔板孔的邊緣與所述突出部的內(nèi)邊緣之間的徑向距離小于或等于所述突出部的高度的兩倍，可選地小于或等于所述突出部的高度的一倍。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，所述突出部圍繞所述隔板孔形成環(huán)形。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述密封表面是彎曲的，曲率半徑為1mm或更小，優(yōu)選0.1mm或更小，更優(yōu)選0.05mm或更小。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述隔板包括硅酮或者由硅酮構(gòu)成。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述隔板包括以下材料或者由以下材料構(gòu)成，所述材料具有95邵氏硬度或更小的硬度，可選地75邵氏硬度或更小的硬度，進(jìn)一步可選地50邵氏硬度或更小的硬度，以及還進(jìn)一步可選地40邵氏硬度或更小的硬度。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述閥構(gòu)件的單獨(dú)靜止高度為IOmm或更小,可選地5_或更小，進(jìn)一步可選地2_或更小。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述隔板的圍繞所述孔的部分比所述隔板的更接近所述隔板周邊的部分厚。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的單向閥，其中所述隔板的所述周邊在所述閥殼體內(nèi)夾緊。
17.一種閥的操作方法，所述閥在隔板的第一側(cè)上具有閥座，靜止時(shí)所述閥座緊靠所述隔板形成密封，以及其中所述閥座進(jìn)一步包括在所述閥座上形成的明顯突出部，使得靜止時(shí)所述突出部的密封表面接觸所述隔板以形成所述密封，和/或所述隔板進(jìn)一步包括在所述隔板的所述第一側(cè)上形成的明顯突出部，使得靜止時(shí)所述突出部的密封表面接觸所述閥座以形成所述密封，所述方法包括: 當(dāng)所述隔板兩側(cè)沒(méi)有壓差時(shí)，將具有中心孔的所述隔板設(shè)置于閥殼體內(nèi)，以使所述隔板和所述殼體的結(jié)構(gòu)使所述隔板偏移以密封閥室的入口 ；以及 產(chǎn)生所述閥室兩側(cè)的壓差，其中在所述入口處的壓力比所述閥室內(nèi)的壓力大，并且其中所述壓力使所述隔板變形以開(kāi)啟所述入口。
18.根據(jù)權(quán)利要求20所述的閥的操作方法，進(jìn)一步包括通過(guò)釋放去除所述閥室兩側(cè)的壓差使所述隔板恢復(fù)到密封位 置。
【文檔編號(hào)】F16K7/12GK103703292SQ201280034738
【公開(kāi)日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2012年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月13日
【發(fā)明者】安東尼·瓊斯, 喬納森·烏普斯德?tīng)? 申請(qǐng)人:牛津楠路珀?duì)柨萍加邢薰?br>