[发明专利]一种以磁性液体为媒介的可控调比微流混合器

说明书

本发明公开一种以磁性液体为媒介的可控调比微流混合器，包括芯片基底、芯片盖板和永磁铁；芯片盖板贴合在芯片基底上，芯片基底和芯片盖板开有相对应的凹槽，永磁铁镶嵌在凹槽中；芯片基底上设有微流通道；芯片盖板上设有两组出入口、两个调比线圈、电源接口、混合平面线圈组和混合出口。本发明通过产生磁场梯度实现对混合物质的比例调节，促使磁性液体内非磁性颗粒产生震荡作用，完成物质的混合。本发明的优势在于，混合过程快速、均匀、可控；对磁性液体的pH、离子、表面电荷等物理参数无特殊要求，磁性液体可实现生物兼容；可实现对混合物质的比例调节，并且可以在线调节混合比例，调节方法快捷方便。

技术领域

本发明属于微流控技术领域，具体涉及一种以磁性液体为媒介的可控调比微流混合器。

背景技术

自20世纪90年代，A.Manz等人提出微全分析系统以来，微流控芯片已经在全世界范围内被广泛研究。由于微流控芯片具有体积小、质量轻、价格低、便于携带、试样消耗少、反应速率快和使用方便等诸多优点，使其在化学、生物学、医学等领域成为研究热点。在微机电系统（MEMS）的发展带动下，近年来微流控技术得到了极其快速的发展，在各类微流控装置工作过程中，两种或两种以上的物质混合是关键技术，因此绝大多数场合几乎都离不开一个重要功能性器件——微流混合器，其主要功能是实现微流体的快速与高校混合。

目前国内外众多研究者已针对微流混合器做了大量工作，并且研制出各式各样的微流混合器。现有的微流混合器主要分为主动式与被动式两种。主动式微流混合器是借用外部动力，如电、光、声和温度等进行混合，混合过程可控，但混合器结构较为复杂且对微流体物理性质要求较高；被动式微流混合器通过设置特殊的几何结构实现混合过程，具有结构简单易于制造的优势，但混合较为缓慢且混合过程不可控。两种形式各有优势，为适应微流控技术的发展，近年来人们开始采取措施综合利用两种混合器的优势，但都是以将一定比例的微流体混合均匀为目的，不具有在混合过程中实现调节比例的功能。

磁性液体是由纳米磁性颗粒、基载液和表面活性剂三部分组成的胶体悬浮液，是兼有磁性和流动性的功能性流体。由于磁性液体的独特性质，使得磁性液体在微流控系统中有了特殊应用，在生物兼容性磁性液体研制成功后，磁性液体有了更广泛的应用。磁性液体的操控相比其他方法具有易于实现，不受pH、离子、表面电荷的影响等优势，且在磁场的作用下磁性液体中的非磁性颗粒会受到磁性浮力，进而可对非磁性颗粒进行操控，实现非磁性颗粒的移动、分离和混合等操作。

发明内容

为了克服现有技术的缺点，本发明提供一种可以实现混合效果好且混合比例可控的以磁性液体为媒介的可控调比微流混合器。

本发明采用的技术方案如下：

一种以磁性液体为媒介的可控调比微流混合器，包括芯片基底1、芯片盖板2和永磁铁10；芯片盖板2贴合在芯片基底1上，芯片基底1和芯片盖板2开有相对应的凹槽，永磁铁10镶嵌在凹槽中，磁极与芯片基底1和芯片盖板2相垂直；

芯片基底1上设有微流通道6；芯片盖板2上设有A出口3、A入口4、A调比线圈5、B入口7、B出口8、B调比线圈9、电源接口11、混合平面线圈组12和混合出口13；

微流通道6为刻在芯片基底1上的槽道，包括四条分通道和一条主通道；四条分通道的一端与主通道连通，另一端通过开在芯片盖板2上的锥形通孔与外界连通，依次分别为A出口3、A入口4、B入口7和B出口8；主通道一端与四条分通道连通，另一端贯穿磁控混合区15，在近末端处为蛇形弯曲，形成几何混合区14，末端通过开在芯片盖板2上的锥形通孔混合出口13与外界连通；在A出口3对应的分通道与A入口4对应的分通道之间的通道上设有A调比线圈5，在B入口7对应的分通道与B出口8对应的分通道之间的通道上设有B调比线圈9，A调比线圈5与B调比线圈9为平面线圈，A调比线圈5和B调比线圈9分别从始端与终端各引出一条导线与设在芯片盖板2两侧的电源接口11连接，每个调比线圈分别由外接直流电源独立供电；