[发明专利]一种锯齿型被动式微混合器

说明书

本发明公开了一种锯齿型被动式微流控混合器，包含至少两个进液孔、与所述的进液口连通的入口通道、出口通道、用于连通所述入口通道和出口通道的至少一个混合单元；所述混合单元包含多个与水平线呈45度的直线通道一和135度的直线通道二，两种直线通道依次连通，构成锯齿型通道；当所述混合单元数量为两个或两个以上时，第一个混合单元的入口与所述入口通道连通，第一个混合单元的出口为第二个混合单元的入口，以此类推，最后一个混合单元的出口与所述出口通道连通。本发明利用直线通道侧壁上的圆弧凸起产生的迪恩涡，进而引起凸起中流体的二次流效应，促进层流液体的激烈接触，从而提升Re＝1时的微混合效率。

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，具体涉及一种锯齿型被动式微混合器。

背景技术

混合不仅是自然界中普遍存在的现象，也是许多化工技术过程中重要的步骤。微混合技术作为微流控芯片领域中基本但极为重要的液体操作技术，被广泛地应用于集成化的微全分析系统中。随着微流控技术的发展，微观尺度下的混合越来越受到研究者的关注，也是微流控技术中的关键环节之一。然而，在微观尺寸下的混合是难以进行的。这是由于微观尺度下雷诺数低，液体呈层流状态，缺乏湍流，液体接触面积少。当微通道的尺寸只有几百微米的时候，基于分子扩散的混合则需要上万秒的时间。特别地，包含大分子的溶液之间的混合效率通常很低，这是由于其扩散系数比大多数液体低一到两个数量级，微尺度下的混合效率难以提升。因此，开发高性能的微混合芯片及方法对于微量珍贵试剂之间精准操作意义重大。

被动式微流控混合器作为一种无需任何外部刺激源的混合方式，特别适用于生物化学领域的液体混合操作，而不会对细胞、细菌等物质产生任何影响。被动式微混合器的设计原理通常是尽可能地使得微通道中的层流液体尽可能地折叠拉伸，促进层流液体之间的扩散程度，使层流液体发生强烈的接触，以促进混合。目前文献报道的被动式混合芯片适用的条件是在高雷诺数条件(通常是提高进液流速，促进液体在微通道中的激烈接触)，而对于低雷诺数条件下的混合效率仍旧难以提高。

专利ZL201621081990.7通过在方波型微混合器的侧壁上增加半圆形凸起结构，通过该结构引起迪恩涡流，进一步引发二次流现象，能够提高低雷诺数条件下的层流混合效率。然而，该混合器对于低雷诺数条件下的混合促进效果并不强烈，仍旧需要20个方波混合单元才能达到74％左右的混合效率。凸起的结构对于混合效果的促进的方法并未明确。

发明内容

本发明所要解决的问题是：提供一种锯齿型被动式微混合器，无需外部任何刺激，平面式结构，易于加工，适用于批量生产。

本发明为解决上述问题所提供的技术方案为：一种锯齿型被动式微混合器，包括至少两个进液口，与所述进液口连通的入口通道、出口通道、用于连通所述入口通道和出口通道的至少一个混合单元；所述混合单元包含多个与水平线呈45度的直线通道一和135度的直线通道二，直线通道一和直线通道二依次连通，构成锯齿型通道；当所述混合单元数量为两个或两个以上时，第一个混合单元的入口与所述入口通道连通，第一个混合单元的出口为第二个混合单元的入口，以此类推，最后一个混合单元的出口与所述出口通道连通。

优选的，与水平线呈45度的直线通道一和135度的直线通道二的两侧均设有至少一个凸起，凸起呈交错分布。

优选的，所述凸起为半圆形，用于产生二次流扰动层流液体，促进混合。

优选的，所述直线通道一和直线通道二的宽度为50-200微米之间，所述凸起半径为200-400微米之间，进一步提高整体混合效率。

优选的，所述锯齿型被动式微混合器的蚀刻深度为50-200微米之间，保证采用简单的蚀刻工艺实现微混合通道的蚀刻加工。