[實用新型]一種非對稱結構與電極的主動式電滲微混合器

有效

• 申請號: 201820087251.1
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN209464962U
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 周騰;王瀚林;陳利民;鄧永波;劉震宇;史留勇;葛鑒
• 申請（專利權）人: 海南大學
• 主分類號: B01F13/00
• 分類號: B01F13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于微流控芯片領域，具體公開了一種非對稱結構與電極的主動式電滲微混合器，主要由直流非對稱電極陣列、非對稱的混合室和主管道構成。由于微尺度下流體處于層流狀態，流體混合基本依靠分子擴散，本實用新型利用管道壁上的電極陣列，對混合通道施加直流電場，使混合器內流體單元產生擾動和生成渦流，縮短了混合時間，提升了混合效率。

技術領域

本實用新型專利涉及一種非對稱結構與電極的主動式電滲微混合器。該混合器的混合方式為直流驅動主動式。

背景技術

微流控芯片又稱微流控芯片實驗室或芯片實驗室(lab-on-chip ,LOC)。在醫療醫學、生物化學等領域，微流體的快速與高效混合是使用微流控芯片混合試劑的關鍵。由于在微尺度下，流體的雷諾數較小，流體處于層流狀態，流體之間的混合僅能依靠少量發生在流體交界面的分子擴散效應，導致流體混合通道長、流體混合時間花費多，所以如何提升流體的混合效率就成了亟待解決的技術問題。

根據輸入能量的不同，微混合器可分為被動微混合器和主動微混合器。由于不需要外部能源驅動，同時流體在微通道的流動主要表現為層流，所以被動微混合器的混合就容易研究和描述。被動混合器可進一步分為混沌對流混合器、并聯復合微混合器和連續層壓微混合器、噴射混合器、液滴微混合器。被動混合器的混合主要是由分子擴散和混沌對流來實現的。主動式微混合器主要依靠外部驅動，通過選擇不同的驅動方式，可以實現各種要求環境下的試劑混合。主動式微混合器可以進一步分為超聲波微流體混合器、磁力式微混合器、動電式混合器、壓力擾動式混合器等。主動式微混合器具有體積小，適用環境廣、混合結構簡單，混合效率高等特點，具備廣泛的發展前景。

在所有主動式微流體混合器的驅動方式中，采用電滲效應驅動流體混合是最為廣泛使用的方式之一，這種方式可以有效地提升流體的混合效率。為了克服微尺度下的層流混合困難問題，我們創新地設計了一種直流電極陣列緊湊分布的非對稱主動式微混合器結構，這種直流電極陣列的交替分布可以有效地引起微混合器內渦流的產生，同時非對稱的通道結構加速了流體的對流，二者共同作用下使流體混合通道距離減小，且混合效率大幅提升。

發明內容

本實用新型的目的在于設計了一種主動式微流體混合器，能夠大量縮短流體混合通道距離，同時提升混合效率。

本實用新型的技術方案是：一種非對稱結構與電極的主動式電滲微混合器，包括進口管1、出口管10、非對稱混合室和直流電極陣列，其中，非對稱混合室包括第一混合室3和第二混合室13，直流電極陣列包括第一電極2、第二電極4、第三電極8、第四電極9、第五電極11、第六電極12、第七電極14、第八電極15，且第一電極2和第八電極15、第二電極4和第七電極14、第三電極8和第六電極12、第四電極9和第五電極11分別為一對，每對電極施加電壓大小相同，極性相反；進口管1與出口管10之間為混合主通道，第一混合室3和第二混合室13拓展在主通道壁上，第一混合室3主要由半圓壁面結構5和垂直壁面結構6組成，中空半圓結構7在第一混合室3的內部，與第一混合室3共同組成完整的拓展流體通道，第一至第八電極都裝設在主管道壁上，與主管道的外壁面緊密貼合；第二混合室13與第一混合室3以主管道中軸線呈上下分布且分別接連主管道，第一混合室3和第二混合室13的最左側壁面錯位的距離大小d等于半圓壁面結構5的半圓的半徑；進口管1與出口管10的管道寬度為10μm，進口管1處流體的流速為1×10^-3m/s；布置于管道壁上下兩側的多個電極交替排列，并且相鄰電極的距離分別為5μm與2μm，即第一電極2和第二電極4的間距大小為5μm，第二電極4和第三電極8的間距大小為2μm，第三電極8和第四電極9的間距大小為5μm，同樣地，第五電極11和第六電極12的間距大小為2μm，第六電極12和第七電極14的間距大小為5μm，第七電極14和第八電極15的間距大小為2μm。