[實用新型]一種微流體流量分配裝置

有效

• 申請號: 201721030735.4
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN207446280U
• 公開（公告）日: 2018-06-05
• 發明（設計）人: 周騰;葛鑒;汝紹鋒;史留勇;王瀚林;廖宇蘭
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;B01J4/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種微流體流量分配裝置，包括入口、分配器、出口，微流體從入口進入，利用分配器內部管道在分叉口處不同直徑，實現微流體的流量分配。由于微尺度下流體處于層流狀態，流量分配只能通過調節直徑來實現，本實用新型利用分配器內管道的直徑變化，產生多種流量輸出，還可以進行串聯分級聯結，增加輸出流量的多樣性。本實用新型結構簡單，具有易加工、精度高的特點。

技術領域

本實用新型涉及一種微流控裝置，特別是微流體流量分配裝置。

背景技術

微流控裝置，是指使用微米級管道處理或控制微小流體的裝置，廣泛用于生物化學、醫學等領域。具有體積小，所需試劑和樣品少的優點。隨著材料科學、微納米加工技術和微電子學所取得的突破性進展，微流控芯片也得到了迅速發展。

其中流量分配設計是微流控裝置設計的基礎，即將微流體按預定流量通過不同路徑分配到相應的支路或功能元件。為適應時代的需求，現今的研究集中在集成方面，特別是生物傳感器的研究，開發制造具有超強運行能力的多功能芯片。隨著微流控裝置集約化、規模化的發展，傳統的電路等效法、經驗試湊法越來越難以滿足設計要求。

因此，針對現有技術的不足，需要發明一種高精度且易設計加工的微流控流量分配裝置。

發明內容

為了解決上述技術問題，本實用新型對微流控流量分配裝置采用拓撲優化方法進行設計，實現了微流體流量的合理分配。本實用新型使用如下技術方案：

一種微流體流量分配裝置，流量分配裝置由入口（1）、分配器（2）、出口A（3）、出口B（4）、出口C（5）組成；微流體通過入口進入分配器，經分配器內管道到達出口。其中，所述入口（1）、出口A（3）、出口B（4）、出口C（5）的寬度均為100微米，所述分配器尺寸為800×1300平方微米；所述入口（1）、出口B（4）位于分配器（2）的水平中軸線上，分別位于分配器（2）的左端和右端；所述出口A（3）、出口C（5）位于分配器（2）的右端，出口A（3）中線距分配器（2）頂部150微米，出口A（3）、出口C（5）關于分配器（2）水平中軸線成對稱分布；所述分配器（2），內部管道有分叉口A（6）、分叉口B（7）；所述分叉口A（6）位于距分配器（2）左端640微米，距分配器（2）頂部600微米處，管C（211）與管D（212）在分叉口A（6）處管道截面積之比為1:4；所述分叉口B（7）位于距分配器（2）左端400微米，距分配器（2）頂部900微米處，管A（21）與管B（22）在分叉口B（7）處管道截面積之比為5:9；所述分叉口A（6）、分叉口B（7）處圓滑連接，所述管C（211）、管D（212）、管B（22）分別與出口A（3）、出口B（4）、出口C（5）圓滑連接，圓滑連接的曲率半徑均為10微米。

此結構可以實現出口A（3）、出口B（4）、出口C（5）的流量之比為1:4:9。

進一步的，本實用新型可以串聯分級，實現出口流量的多樣化。

與現有技術相比，本實用新型有如下優點：

本實用新型是基于有限元與數值分析的設計，屬于非機械型流量分配器，不含有機械微泵和微閥，因此加工方便。并且本實用新型是通過充分利用管道形狀及結構來實現流量分配的，與傳統的電路等效法相比，不采用理想假設（忽略彎管等形狀因素），從而避免了理論與實際結果之間的誤差，使得本實用新型結構精度更高。另外，由于本實用新型結構簡單，有利于與其他微流控裝置（微泵、微閥等）共同集成在一塊芯片上，從而構成微全分析系統，提高空間利用率。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

其中：1為入口， 2為分配器， 21、22、211、212為分配器內部管道，3、4、5為出口，6、7為分配器內部管道分叉口。

圖2為本實用新型的流線仿真圖。

圖3為本實用新型的串聯分級結構示意圖；