[實用新型]一種二維被動式微混合器

有效

• 申請號: 201820829516.0
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN208553992U
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發明（設計）人: 劉正春;洪薇沁;石環環;龍孟秋;徐慧
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01F13/00
• 分類號: B01F13/00;B01L3/00
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 鄧淑紅

本實用新型公開了一種二維被動式微混合器，包括依次連通的進液口、入口通道、混合通道和出口通道，進液口有兩個，對稱布置于入口通道進液端的兩側，兩進液口與入口通道之間形成T型結構。所述混合通道由若干依次連通的葫蘆型混合單元組成，第一個葫蘆型混合單元的大腔室段端部與所述入口通道的出口端連通，最后一個葫蘆型混合單元的小腔室段端部與所述出口通道的入口端連通，葫蘆型混合單元與入口通道之間的接口尺寸、相鄰葫蘆型混合單元之間的接口尺寸均小于葫蘆型混合單元的小腔室段的相應尺寸。本實用無任何垂直方向的復雜三維結構，即可在提高混合效率的同時可避免造成入口和出口之間的壓力降，且混合效率隨著雷諾數的增大有明顯提高。

技術領域

本實用新型屬于尾流控芯片領域，特別涉及一種二維被動式微混合器。

背景技術

從20世紀90年代初A.Manz等人提出微型全分析系統的概念，到2003年Forbes雜志將微流控技術評為影響人類未來15件最重要的發明之一，微流控技術已經成為一個研究熱點并得到了快速的發展。微流控技術是把化學、生物、醫學分析過程中樣品的制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米級的芯片上并自動完成分析全過程的一項技術。隨著該技術的發展，分析化學和生命科學等領域的研究系統開始逐漸變得小型化、集成化。微流控芯片是微流控技術實現的主要平臺，以微流控技術為基礎，在玻璃、PDMS等材料上刻蝕微米或納米級尺寸的通道，并研究其特性，在微尺寸通道上進行樣品的制備、反應、分離、檢測等，研究其物理及化學特性。目前存在的微流控芯片的加工方法主要有五種，分別為：熱壓法、注塑法、模塑法、激光切蝕法和LIGA。微流控芯片具有分析能力強、分析速度快、設備緊湊、成本低、能有效避免試劑污染和試劑消耗量小等優點而倍受青睞。微混合器作為微流控芯片的重要組成部分受到廣泛的關注。

微混合器目前主要分為兩種：主動式微混合器和被動式微混合器。

主動式混合器主要通過一個外部施加的刺激來促進液體混合，目前存在的刺激有：電場、磁場、聲波以及光誘導等。主動式微混合器的優點在于能夠利用外加能量源刺激流體，打破混合通道中流體的層流狀態，增強湍流，提高混合效率。但主動式微混合器的制作過程和清洗過程較復雜，且其外部施加的刺激對反應體系造成破壞作用，一些生化反應中甚至會對精細的生物細胞產生破壞作用，成為其應用的制約因素。

被動式混合器主要是通過微通道中幾何圖形的變化，引入不同的微結構誘導復雜的流體運動，以實現適當的混合。被動式微混合器不需要復雜的控制單元或者是外加的刺激輸入，不會干預生化反應，在生物分析和化學反應中有著廣泛的應用。

采用微型器件實現液體的快速混合，有利于在芯片實現樣本的快速處理和高通量分析。但由于微尺度環境下流體的雷諾數數很低，微通道內的微流體以層流形式的流動形態存在，不利于兩股流體介質快速且高效混合，因此混合強度較低。所以，對高效被動式微混合器的研究就成為目前微流控領域的研究熱點之一。