[发明专利]一种基于微气泡驱动的震荡射流式微混合器

说明书

一种基于微气泡驱动的震荡射流式微混合器，该微混合器包括上层盖板、下层基板；所述上层盖板、下层基板采用高温键合连接，两者共同组成微混合器混合装置。本发明基于脉冲电压激励加热器产生可控气泡，并以气泡的周期性胀缩产生交替的高低压力，促使混合液体产生震荡射流；同时结合被动式混合器常用的扰流结构(支路结构、锯齿形结构、挡流结构等)，强化混合，实现微尺度下多种流体的快速融合。该微混合器具有适用范围广、混合效率高、可集成性强等优势。

技术领域

本发明提供一种可用于提高微量流体混合效率的新型主动式微混合器，属于微混合器技术领域。

背景技术

微型全分析系统技术兴起于在20世纪90年代，主要包含微混合器、微阀、微泵、微反应器、微换热器等。相较于传统实验分析技术，该技术具有实验体积小、样品利用率高、安全性能高、易于小型化和自动化等优势。基于以上优势，该技术已在生命科学、分析化学等领域受到广泛关注。

微混合器作为微型全分析系统的重要部件之一，主要用于实现不同样品之间的充分混合，为后续的各种反应提供保障条件。宏观尺寸下，多数流体流速较大，易处于湍流状态，可以通过湍流快速的实现不同流体之间的完全混合。在微尺度条件下，流体的表面积与体积的比值急剧增大，惯性力的作用迅速减少，表面力与粘性力的影响占主导地位，使微通道内部流体的流动以层流为主，从而导致各种流体混合以分子扩散为主，很难实现各种流体的快速高效混合。为解决上述问题，各种不同类型的微混合器应运而生。目前，根据有无外界能量驱动微混合器可分为被动式微混合器、主动式微混合器。被动式微混合器主要通过改变管道的内部结构和形状，增大流体间接触面积，达到增强混合的效果。主动式混合器一般通过外部能量(压力扰动、声波扰动等)诱发液体间的相对运动来达到混合的效果。

总体来讲，主动混合器一般具有工作附件较少，易于操作、混合效率偏低等特点；被动式混合器具有混合效率高、混合时间短、适用范围窄(不适用于易受高温、高压等影响的样品)、不易集成化等特点。

发明内容

本发明基于微气泡驱动的震荡射流式微混合器，该微混合器包括上层盖板、下层基板；所述上层盖板、下层基板采用高温键合连接，两者共同组成微混合器混合装置。本发明基于脉冲电压激励加热器产生可控气泡，并以气泡的周期性胀缩产生交替的高低压力，促使混合液体产生震荡射流；同时结合被动式混合器常用的扰流结构(支路结构、锯齿形结构、挡流结构等)，强化混合，实现微尺度下多种流体的快速融合。该微混合器具有适用范围广、混合效率高、可集成性强等优势。

本发明采用的技术方案为一种基于微气泡驱动的震荡射流式微混合器，该微混合器包括上层盖板(24)、下层基板(25)；所述上层盖板(24)、下层基板(25)采用高温键合连接，两者共同组成微混合器混合装置(28)。

所述上层盖板(24)面向下层基板(25)的一侧沉积有薄膜电阻加热器(16)，薄膜电阻加热器(16)与金属引线(17)相连，薄膜电阻加热器与上层盖板之间沉积有绝缘薄膜(18)；上层盖板(24)上依次加工有入口通道通孔a(19)、入口通道通孔b(20)、入口通道通孔c(21)、信合线键合孔(22)、出口通道通孔(23)。

所述下层基板(25)上加工有微混合器流道结构，该混合器流道采用多通道入口形式，以期实现多种流体的混合；混合器流道的数量优选为三个，即入口通道a(1)、入口通道b(2)、入口通道c(3)；通过三个通道的三股流体汇合后，汇合的流体进入主混合通道(4)，主混合通道(4)内设有锯齿形结构(5)；经微喷嘴结构(6)后进入混合室(7)，混合室(7)分为上、中、下三部分，混合室(7)的上部左、右两侧分别设有微气泡驱动装置循环回路a(11)、微气泡驱动装置循环回路b(12)，中部设有条形支路结构(8)，下部设有圆柱型挡流结构(9)；圆柱型挡流结构(9)与出口通道(10)连接，出口通道(10)内设有锯齿形结构(5)。