[实用新型]一种被动式微混合器

说明书

本实用新型属于微流控领域，具体公开了一种被动式微混合器，包括了进口管、出口管、混合室、方波连接通道。混合室由混合室入口、混合室出口、混合通道、收缩结构等组成。通过设计一种特殊结构的微混合通道，微流体在流过该通道时产生冲击，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：相对于渐收缩弯管结构微混合器，明显能够缩短微流体混合时间，尾部收缩结构使得微流体混合更加充分，提高了混合效率。同时，结构简单、成本低、符合大批大量生产要求。

技术领域

本实用新型涉及一种新型的微混合器。该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；微流体混合器是微流控芯片的重要组成部分之一，具有快速、高效、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。

微混合是微混合器内的基本物理现象，微混合器已经成为了微流控系统集成设计的重要组成部分；一些要求快速反应的生物学过程如DNA杂交、细胞激活、酶反应、蛋白质折叠等不可避免地涉及反应物的混合；快速均一混合对于化学合成，生化分析，药物输送、核算测序或合成等领域中的微流控系统具有重要意义。

微流控系统中的通道特征尺度在微米级，液体流速通常较低，雷诺数远小于2000，因此流体混合主要基于层流混合机制，分子扩散的影响十分显著，所以在一定的实验要求之下，流体的混合变得较为困难；低成本的微混合器通过简单的结构改进能够提升流体之间混合的效率，达到预期的混合效果。

目前文献报道的微混合器设计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依靠外界动力（如超声、磁力、机械搅拌等）实现对微通道内流体的扰动以达到混合效果，设计较为复杂，加工成本较高；被动式微混合器主要遵循拉伸和折叠流体通道以增大流体间接触面积，促进扩散；被动式微混合器通过优化微通道的结构设计，实现液体的分流或增加通道中液体的混沌对流，促进混合效率；被动式微混合器无需任何外界动力，加工难度小，易于集成，且响应速度快，使用方便，得到广泛应用。

现有被动式微混合器实现混合的主要方式是：在流道内设置挡板或者阻块，扰动流体产生混合，流动损失大；根据SAR概念设计的的微混合器，通过产生混沌流来混合流体，混合效果好，但是存在着混合流道长，混合时间久，流动损失大等缺点；本实用新型仅依靠所设计的流道结构，不需要另外设置挡块，使得混合时间短，响应速度快，流体混合充分，混合效率大大提高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便的被动式微混合器，用于进一步缩短混合通道长度，提高响应速度，提升混合效率。

本实用新型的技术方案是：一种被动式微混合器，包括进口管、出口管、混合室、方波连接通道；混合室由混合室入口、混合室出口、混合通道、收缩结构等组成。待混合流体由进口管流入混合单元，之后流经混合通道横截面逐渐缩小，并在混合室收缩结构处急剧收缩，由混合室出口流入方波连接通道，再次加大微流体的流动扰动。

所述被动式微混合器的特征在于：所述混合通道由内圆弧结构与外圆弧结构被左右两个切割矩形切割而成，内圆弧结构与外圆弧结构圆心不重合，半径比为1:2；左切割矩形与右切割矩形在X方向切入深度比为1:1，在Y方向的切入深度比为3:2；左切割矩形在X方向切入深度与所述外圆弧结构半径比为3:10，在Y方向切入深度与所述外圆弧结构半径比为3:4；内圆弧结构与外圆弧结构的圆心距在X方向分量与内圆弧结构（3）半径之比为1:5，在Y方向分量为零。

本实用新型的收益在于：待混合微流体从进口管进入，经过混合室通道混合后由出口管流出，混合室通道横截面逐渐缩小，不断打破流动流体的层流状态，在混合室出口处形成急剧收缩的收缩结构，很大程度上加大了对流体的流动扰动；相邻两个微流体单元用方波连接通道连接，在方波连接通道内形成二次混合，很好的结合了方波通道对流体流动的扰动作用。