[发明专利]一种压电微混合器

说明书

技术领域

本发明涉及微流体泵送与混合的微机械领域，尤其涉及一种压电无阀微混合器。 

背景技术

    微流芯片是MEMS研究的一个重要分支，可将传统生化检测过程的分离、加样、混合、反应、检测等功能在芯片上得以实现，微流芯片可以实现从纳升到微升的流体流动的控制和驱动，可以实现微量液体流量的精确控制，已被广泛应用于化学分析、疾病诊断、药物筛选等许多领域；而微混合器是微流控芯片中的重要功能器件之一，由于尺度的缩小，微通道中流体表面积与体积的比值相当的大，液体的流速和雷诺数较低，常处于一种层流的状态，使得微量液体的混合变得困难，人们对如何促进微通道中液体的混合做了大量的研究,依据有无外界动力源，微混合器大致可以分为被动式微混合器和主动式微混合器两种，被动式微混合器是指不需要外部动力源，主要依赖于通道几何形状对流体进行混合，如开槽通道、流体分层流（在通道中加障碍物），蛇形通道、诱发混沌对流等，例如Schonfeld等设计的新型的SAR微混合器；Stroock等利用在通道底部刻蚀交错渔鼓形槽道制成了SHM微混合器，除此之外还有SLM，SGM,CGM等通道结构。还有通过使通道在空间范围内弯曲进行流体混合，如C型，Z型，弯弧管道，L型，T型，修改的tesla结构，扭曲管道等通道结构，主动式微混合器按作用原理分可分为电动力式、磁动力式、超声波式、分支注入式、压电式、磁致式、射流式、机械式等；例如Yang等研究的超声制动微混合器的震动源来源于压电陶瓷（PZT），Frédéric Bottausci小组研制了一种蜘蛛式微混合器等，被动式微混合器无需外部能量的输入，混合效果稳定，便于集成在微流控系统中，但通道往往很长或体积很大，需要加工复杂的三维结构，且对于雷诺数特别低的流动，混合效果不佳、可控性差。现有的主动式混合器混合时间较被动式混合器短、可控性较好，但需要外部激励或扰动、可靠性有待提高，针对现有微混合器存在的问题，本专利设计出同时含有主动和被动元素的压电无阀微混合器，以提高混合效果大大缩短混合时间。 

发明内容

本发明的目的是为了提供一种能使流体混合更加充分、高效的压电无阀微混合器，使混合的速度相对更快，混合的效果更好，在混合过程中对介质无损伤，适合针对涉及活体细胞或高分子物质的混合。 

本发明采用的技术方案是：压电无阀微混合器由两个泵进口通道、进口缓冲腔、进口涡旋管、压电振子、上基体、泵体、由基体泵腔和泵体泵腔组成的泵腔、出口涡旋管、出口缓冲腔和一个泵出口通道组成，上基体上设有两个泵进口通道、基体泵腔和一个泵出口通道，泵体上设有进口缓冲腔、进口涡旋管、泵体泵腔、出口涡旋管、出口缓冲腔；泵的两进口通道在进口缓冲腔入口相交汇并与进口缓冲腔相通，进口缓冲腔与进口涡旋管相通，进口涡旋管与泵体泵腔相通，泵体泵腔与出口涡旋管，出口涡旋管与出口缓冲腔相通，出口缓冲腔与位于出口缓冲腔上方的泵出口通道相通；基体泵腔和泵体泵腔相通，共同组成了泵腔；压电振子位于上基体的基体泵腔之上，本发明的结构如附图1所示。 

    所述的两个泵进口通道与竖直方向的夹角为β/2， ＜β≤，相交连通，所述的泵进口通道的直径分别为d₁，d₂（d₁ ﹥d₂），其值与所需混合样本的体积流量相关，所述的两个泵进口通道的直径平方之比等于各自通入泵进口通道的不同液体的体积流量之比。 

所述进口缓冲腔，出口缓冲腔，进口涡旋管，出口涡旋管以及泵体泵腔的高度均为b（d₂/2﹤b﹤d₂）。 

所述进口缓冲腔和出口缓冲腔为圆形，直径为2 d₂，高度为b。