[发明专利]3D层流微混合器

说明书

本发明公开了一种3D层流微混合器，包括V型入口通道、出口通道以及位于入口通道、出口通道之间的第一混合单元、第一层叠单元、第二混合单元、第二层叠单元、第二混合单元及交换单元依次相连。层叠单元将上下分流道拧绳成左右分流道，交换单元将左右分流道拧绳对调位置。本发明的构型优势在于依靠流道的快速拆分与组合与交换，能够实现层流流体的高效混合，在较高流速下卡曼涡街的对流方式更加高效的促进混合，并且结构简单，易于利用激光直写的方式进行大批量制备，在药物试验、微化学反应等领域具有重要的应用。

技术领域

本发明涉及微混合装置，用于液体与液体、液体与气体、气体与气体，得到两种流体均匀分布的3D层流微混合器。

背景技术

微混合器已经成为微流控制集成系统设计的重要的组成部分；快速均一混合对于化学合成，生化分析，药物运输、核算测序或合成等领域中的微流控制系统具有重要的意义。

微流控系统的通道特征尺寸在微米级，雷诺数小于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，所以在一定条件下，流体混合变得较为困难，所以在高通量情况下达到预期的混合效果，需要对微混合器进行设计。

发明内容

本发明的目的是解决在高通量时，快速高效的完成液体与液体、气体与液体的均匀混合而提供的一种3D层流微混合器，该混合器空间占比小，具有较大的耐压性质，可以进行高通量快速混合。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种3D层流微混合器，特点是该混合器包括：入口单元、第一混合单元、第一叠层单元、第二混合单元、第二叠层单元、左右交换单元及出口单元，所述第一叠层单元与第二叠层单元结构相同、相对纵切面对称设置；第一叠层单元、第二混合单元、第二叠层单元及左右交换单元为数个；

以第二混合单元、第一叠层单元、第二混合单元、第二叠层单元、第二混合单元、左右交换单元依次连接为一单元组；

所述入口单元、第一混合单元、第一叠层单元、第二混合单元、第二叠层单元、第二混合单元、左右交换单元、第一单元组、第二单元组……第n单元组、出口单元依次连接构成所述3D层流微混合器；n=1～6；其中：

所述入口单元为V形体，两顶端为入口；

所述第一混合单元为空心矩形体，体内长度一端三分之一、宽度二分之一处、垂直于底面设置一圆柱，圆柱与空心矩形体等高；

第一叠层单元为双通道拧绳构成端面为矩形的长方体；

第二混合单元为空心矩形体，体内距长度一端三分之一处、垂直于底面对称设置两圆柱、距长度另一端三分之一、宽度二分之一处、垂直于底面设置一圆柱，圆柱与空心矩形体等高；

所述左右交换单元为双通道拧绳构成端面为矩形的长方体；

所述出口单元为L形体，顶端为出口。

所述第一叠层单元双通道拧绳使左右排列通道变为上下排列。

所述左右交换单元双通道拧绳使左右排列通道对调位置。

本发明是标准的三维结构，但在流通方向是准二维结构，加工较为方便，可以在提供极高的混合效率的同时大幅度的节省空间占比，是一种高集成度大通量的微混合器件。此结构易于散热，微通道具有较好的散热功能，若在外界加入散热层与温控系统，可以进行一些严格控温化学反应；此外由于结构为细长矩形结构，可集成多通道并联混合，在化工中可以实现大通量安全无污染的生产。当将结构做小时，因为具有极高的混合效率，所以可以较大提高生物监测方面的效率与性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明实施例结构示意图；

图3为本发明入口单元结构示意图；