[发明专利]一种微流体混料通道、微流控制装置及微反应器

说明书

本发明提供一种用于快速混合微流体的微流控混合装置，其特征在于，所述微流控混合装置有两个进料通道，且为上下进料结构；所述两个进料通道后连接一组分支管；所述分支管后为一组上下起伏混合区；所述上下起伏混合区后为水平弯折混合区；所述水平弯折混合区后为扩张型物料出口区。本发明中分支管的设置，一方面可以提高流体的流动速度，另一方面对流体进行分裂重组，产生横向和纵向速度分量，流体在混合区中的混合过程中同时参与纵向混合和横向对流，可以高效地实现微流体的混合。

技术领域

本发明属于微流控制技术领域，尤其涉及一种微流体混料通道、微流控制装置及微反应器。

背景技术

微流控技术，又名芯片实验室和微全分析系统，一般定义为使用微型管道对微流体进行操作、处理和分析过程中所涉及的科学和技术。微流控装置具有试剂用量少，反应时间快，效率高，节省成本；微流体器件结构微小，在微型化、便携化和集成化方面表现突出等优点。

微流混合是为了实现不同微流体之间的均一掺杂，快速有效地混合层流状态下地液体对于各类生化反应、药物运输和医疗诊断等领域具有重要意义。然而因为在微流控装置中，由于流道特征尺寸处于微米级且通常情况下微流体流速较低，难以产生较为剧烈的对流效果，微流体的流动处于层流状态-流体各质点平行于通道内壁呈现有规则的流动，彼此互补掺杂，层流之间的混合主要靠流体分子的扩散作用和对流作用来实现。主动式微混合器需借助声场、磁场、电场等外加能源扰动实现流体混合，具有可控性高、布置灵活等特点；而被动式混合器主要是在微通道内对流动进行干扰来强化混合，仅靠器件自身的结构特征或流体特性来增强内部流体间的对流作用，扩大流体间的接触面积。不过，主动式微混合器需要借助外立场，成本较高，不利用微流控芯片地集成，因此应用不多；被动式微混合器虽然应用较多，但因为流道结构相较于主动式混合器更复杂，所以流体在被动式微混合器内流动的阻力通常更大，在实验过程中，难以达到微流体快速混合的预期目的。

针对流道结构复杂的问题，授权公告号为CN106215985A的中国专利公开的一种被动式微流体芯片，包括一种厚度较小的单层微通道结构，并在混合通道上设置多个由渐缩和突扩组成的尖角结构。虽然该芯片结构设计较为简单，但100个尖角结构会对流体流动造成很大阻力。

为了减小尖角结构带来的阻力，授权公告号为CN103599722B的中国专利公开了一种被动式微流体混合通道，包括若干第一容腔和第二容腔交替连通，通道结构较为迂回。两种容腔存在高度差意味着流体流动存在竖直方向的运动。

对上述方案进一步优化，授权公告号为CN207446125U的中国专利公开的一种被动式微流体混合器，包括了进口管、出口管、非对称圆弧结构和渐缩弯管结构，非对称圆弧结构由左混合室、上圆弧结构、下圆弧结构和右混合室组成。渐缩弯管结构由上弯管通道和下弯管通道组成。该混合器通过组合一系列的几何结构及串联形式来增强流体流动过程中的对流现象，通过改善流动过程中的横向对流来增强混合；然从因流体1从入口到混合腔会发生“短路”现象，如说明书附图1所示，入口2靠近混合腔的一端比入口1靠近混合腔的一端多了一段垂直于混合腔入口位置的流道，因此入口2进入的流体流动路径明显长于从入口1进入的流体，这导致前端流体的组分无法混合均匀，不便控制液体1和液体2的混合比例。

发明内容

为解决上述现有技术中微流体混合速度慢的问题，本发明提供一种微流体混合通道。

一种微流体混料通道，包括：

分流段，所述第一段包括若干并列设置的分支管；

上下起伏混合区，与分流段的出口位置连通，所述上下起伏混合区的内腔为起伏结构；

水平弯折混合区，与上下起伏混合区的出口位置连通，所述水平弯折混合区的内腔为落在分流段所在平面内的弯折结构。

所述分流段的每一根分支管均与上下起伏混合区的进料口连通。