[发明专利]一种被动式微混合器

说明书

技术领域

    本发明涉及微流体混合的微流体领域，尤其涉及一种被动式微混合器。 

背景技术

微流体系统传统的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，既节省了试剂，又减小了危险性（如有毒或者反应剧烈的试剂）。微化学工程作为新兴的技术可以用于分析和综合应用，微化学工程涉及的微型反应系统主要包括微混合器、微型热交换器、微流道。其中，微混合器存在许多问题：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，混合常常是分子水平上的扩散运动，使微量液体的混合变得困难。 

微混合器分为主动式和被动式，被动式微混合器是指不需要外部能量的方法，主要依赖于通道几何形状来促使流体混合，其优点是：结构简单，多为平面结构，易于加工和集成；缺点是：混合速度相对较慢，混合时间长。主动式微混合器则需要外力源来促进混合如：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。主动式微混合器虽然混合效果好，但是其结构相对复杂，制造和加工困难，不易于集成。因此如果用于芯片实验室上面现有的被动式微混合器更适合，但是需要继续提高其混合效率，缩短混合时间和混合长度。 

中国专利公开号为：CN 102233241 A，申请号为：201110197592.7，名称为：一种基于成涡结构强化混合的平面被动式微混合器，利用弯管中加挡板和突缩结构扰动流体促使流体混合，虽然也能达到混合，但是由于流体直接撞击挡板和突缩结构带来的流动损失较大，耗能多。 

微混合器多数是处于层流状态，通过改变微混合器的几何形状，增加流体的接触有助于充分混合。以往的被动式微混合器多是通过直接改变流动方向增加横向流动促使流体混合，但是其流动损失也比较大，且混合效果不是特别理想。现有被动式微混合器产生混合的主要方式是：1、在流道内增加挡板，扰动流体产生混合，流动损失大；2、混合流道长，混合时间长；3、产生混沌流来混合流体，混合效果好，流动损失大；4、利用突括和突缩结构产生旋涡混合流体。现有的被动式微混合器的主要缺点是：混合时间长，混合流道长，混合效果不佳。本发明的特点是利用对数螺旋线组合成的流道缩短了混合距离，混合效果也大大提高。 

发明内容

为了克服现有的被动式微混合器的混合效率低，混合距离长，本发明提供一种高混合效率、短混合距离的被动式微混合器。 

本发明采用的技术方案是：包括上下键合在一起的上盖板和混合板，上盖板的右部开有位于中心位置的出口管，上盖板的左部开有关于出口管前后对称的第一、第二种流体入口管，混合板上从左至右依次设有进口主通道、n个混合单元、出口主通道；n个混合单元是n个基本混合单元从左至右通过圆弧过渡连接得到，单个基本混合单元的水平轴截面的外轮廓是由四对数螺旋线和两个直线组合而成，第一、第二对数螺旋线的起始点之间通过直线一相连，第三、第四对数螺旋线的起始点之间通过直线二相连。 

第一对数螺旋线的起始点 的极坐标是，第二对数螺旋线的起始点的极坐标是，第三对数螺旋线的起始点的极坐标是，第四对数螺旋线的起始点的极坐标是；四条所述对数螺旋线的起始点围成一个正方形、终点围成另一个正方形；10μm<m<100μm，为对数螺旋线旋转的起始点处的极角，，。 

本发明的优点是： 

1、本发明利用对数螺旋线组合成微混合器，以这种特殊曲线引组合而成的流道使流体的流动方向缓慢的发生改变，在这些曲线起始的位置，流动方向的改变增加了流体间的接触面积。流体在能产生二次流和迪恩涡。这些都有利于流体间的接触，有效的促进了混合。并且这种方式产生的混合比通过碰撞方法产生混合所耗得能量少。从而有效的提高了混合效率。

2、本发明结构非常简单，仅有几条对数螺旋线组成，能量损失少；无死区，粒子通行性好；混合效率高，可以有效缩短混合时间和混合长度。 

附图说明

图1是本发明的结构主视图； 

图2是图1中上盖板7的俯视图；

图3是图1中A-A剖面图；

图4是本发明中的基本混合单元图；

图5是图4中局部I放大图；

图6是本发明中的对数螺旋线图；