[發明專利]一種基于PCB的微混合裝置

有效

• 申請號: 201811282198.1
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109499460B
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 曹全梁;范齊;韓小濤;劉春婷;李亮
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B01F13/00
• 分類號: B01F13/00;H05K1/02
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 廖盈春;曹葆青

1.一種基于PCB的微混合裝置，其特征在于，包括：板件模塊、蓋板模塊、注射模塊、電源模塊和外置磁場模塊；

所述板件模塊用于提供液體流動的通道和電流通過的區域，所述板件模塊包括：導體層(10-1、10-2)、微通道(4)和絕緣層，所述導體層(10-1、10-2)、微通道(4)和絕緣層一體成形，其中，導體層(10-1、10-2)通過PCB技術進行覆銅而形成，微通道區域和絕緣層區域不覆銅，使得微通道區域與導體層區域之間存在高度差，從而形成微通道；所述微通道兩側的導體層是獨立的，用于在對兩側導體的電流進行獨立控制時，在微通道內產生高梯度磁場；

所述蓋板模塊用于為所述板件模塊提供一個封閉的環境，且與所述板件模塊共同構成液體混合的工作區；

所述注射模塊與所述板件模塊連接，用于將待混合液體自動輸入到工作區；

所述電源模塊用于為板件模塊提供電能，使得所述板件模塊在液體混合區域產生高梯度的磁場；

所述外置磁場模塊用于與板件模塊在液體混合區域產生的高梯度磁場配合，產生多種調控模式來實現更高效的混合。

2.如權利要求1所述的微混合裝置，其特征在于，所述板件模塊還包括：入液口(3-1、3-2)、儲液槽(2-1、2-2)、出液口(6)和電極(14-1、14-2)；

所述入液口(3-1、3-2)和儲液槽(2-1、2-2)是一體成形的，用于給液體提供流入的通道；

所述出液口(6)用于給液體提供流出的通道；

所述電極(14-1、14-2)作為所述電源模塊接入所述導體層(10-1、10-2)的接口。

3.如權利要求2所述的微混合裝置，其特征在于，通過PCB技術中的層壓工藝將一塊帶有儲液槽大小穿孔的板和一塊在對應位置打了入液口大小穿孔的板結合在一起形成一個整體，從而獲得所述入液口(3-1、3-2)和所述儲液槽(2-1、2-2)。

4.如權利要求1所述的微混合裝置，其特征在于，所述絕緣層包括：第一絕緣層(9-1)、第二絕緣層(9-2)、第三絕緣層(9-3)和第四絕緣層(9-4)，所述第一絕緣層(9-1)和第四絕緣層(9-4)用于對導體層(10-1、10-2)起物理隔離作用；所述第二絕緣層(9-2)和第三絕緣層(9-3)用于使得微通道(4)兩側覆銅區域寬度小，電流密度大，提高磁場梯度；

所述第一絕緣層(9-1)與所述微通道(4)相連，在蓋板時利用紫外線膠封住第一絕緣層(9-1)，所述第二絕緣層(9-2)、第三絕緣層(9-3)和第四絕緣層(9-4)不做特別處理。

5.如權利要求1-4任一項所述的微混合裝置，其特征在于，所述注射模塊包括：注射泵、注射器(1-1、1-2)、微管和PEEK接頭；

所述注射泵用于控制液體流入板件的流速；

所述注射器(1-1、1-2)用于裝載兩種待混合液體，并配合所述注射泵一起使用；

所述微管用于連接所述注射器(1-1、1-2)和所述PEEK接頭，作為液體流出注射器(1-1、1-2)的通道；

所述PEEK接頭由兩部分組成，一部分用于連接微管，另一部分用于連接板件上的入液口(3-1、3-2)，兩部分之間使用紫外線膠進行粘接。

6.如權利要求1-4任一項所述的微混合裝置，其特征在于，工作時，當在水一側的導體層通入恒定電流時，對微通道內磁性液體產生垂直于初始層流流速方向上的梯度磁場力，誘導磁性液體發生側向偏移，從而打破層流，實現液體的混合；

當同時在兩側的導體層通入正向恒定電流且施加垂直板件向上的外加均勻磁場，或者三者同時反向時，在微通道內產生更高的磁場梯度，更快打破層流狀態，實現液體的混合；

當在水一側的導體層通入交變電流，對管道中磁性液體產生間歇性的定向梯度磁場力，誘導磁性液體發生側向偏移，打破層流，實現液體混合；

當在兩側的導體層同時通入互補的交變電流時，在磁性液體中產生周期性方向交替變化的側向梯度磁場力，促使磁性液體在微通道中發生振蕩運動，讓磁性液體與水之間反復相互接觸，讓混合更加均勻；

當同時在兩側的導體層通入相同的交變電流且施加垂直于板件向上的外加均勻磁場時，能實現磁性液體在微通道的兩側振蕩，使得磁性粒子受到的側向交變的梯度磁場力更大，混合效果更好。