[实用新型]一种不对称扇形腔微混合器

说明书

本实用新型属于微流控领域，具体公开了一种不对称扇形腔微混合器，包括第一进口管、第二进口管、连接通道、微混合单元、出口管。微混合单元由第一渐缩弯管、第二渐缩弯管、第三渐缩弯管、扇形腔等组成。设计一种混合通道半径不断变化的结构，使微流体在流过混合通道时产生冲击，打破原先的层流状态，加强待混合微流体的对流效应。本实用新型的主要优势在于：几何结构比较简单，易于大批大量生产加工，混合通道短，不需要另外设计挡块等结构，减小对微流体流动的阻力，缩短混合时间，提高混合效率。

技术领域

本实用新型涉及一种新型不对称扇形腔微混合器。该不对称扇形腔微混合器的混合方式为被动式。

背景技术

微流控芯片是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，因此又被称为芯片实验室；微混合器是微流控芯片的重要组成部分之一，性能优良的微混合器具有快速高效混合、易于控制和易于集成的特点，且成本较低，结构简单，混合良好。

微混合器根据是否外加驱动装置可分为主动式微混合器和被动式微混合器，主动式微混合器主要是通过外加不同的场来驱使试验中的流体混合，虽然这种混合器的混合效果较好，但是由于结构复杂，成本较高，在各个领域中实现这种技术的普遍性并不高；被动式微混合器主要通过设计调整微混合器中的混合通道的外形几何特征或者材料性质来改变微流体混合的过程，达到加强流体的对流扩散作用，实现高效率的微流体混合。

在微米量级的尺度下，流体的对流作用带来的混合效应并不强烈，在这种情况下，微流体的混合主要依靠分子间的扩散作用，所以在一定的实验要求之下，流体的混合变得较为困难；性能优良的微混合器通过简单的结构能够提升流体之间混合的效率，达到预期的混合效果。

现在对不同微流体的混合的主要方法是在微混合器内增加一定数量的挡板，挡板会对通道内的流体流动产生阻扰作用，使得流体混合的对流扩散作用增强，同时也使得流体的流动损失增大；本实用新型的创新点在于改进了流道内的结构，不需要挡板结构，使得混合时间短、混合流道短、流体混合充分、混合效率提高。

被动式微混合器相比于传统宏观下的混合器具有很多优点；微混合器的体积小，极大的降低了对实验资源的损耗，同时以较少的待混合实验试剂获得较高程度的试剂混合效果，并且响应速度快，混合效率高，因此有着广泛的应用前景。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种结构简单、使用方便的不对称扇形腔微混合器，用于进一步缩短混合通道长度，减少混合时间，提升混合的效率。

本实用新型的技术方案是：一种不对称扇形腔微混合器，包括第一进口管（1）、第二进口管（2）、连接通道（3）、微混合单元（4）、出口管（11）；所述微混合单元（4）由微混合单元入口（5）、微混合单元出口（6）、第一渐缩弯管（7）、第二渐缩弯管（8）、第三渐缩弯管（9）、扇形腔（10）组成。

所述的不对称扇形腔微混合器特征在于：两种待混合微流体分别从第一进口管（1）和第二进口管（2）流入连接通道（3），再流经微混合单元（4），由出口管（11）排出；所述第一进口管（1）、第二进口管（2）的管径为30微米，所述连接通道（3）、出口管（11）的管径为50微米，所述第一进口管（1）、第二进口管（2）中心线夹角为90度，所述连接通道（3）长度为100微米。

本实用新型的收益在于：两种待混合微流体在通道内流动过程中第一渐缩弯管、第二渐缩弯管、第三渐缩弯管及扇形腔形成“收缩-扩张”通道结构，共同对微流体的流动产生干扰，打破原微流体流动的层流状态；由于混合管道壁面的约束作用，混合流体在混合管道内流动经过“收缩-扩张”通道结构时加强了微混合器内的两种微流体的非均匀性，使对流作用更加强烈，从而增强混合器的混合效果。