[发明专利]搭载压电悬臂梁的可调节式微通道混合器

说明书

本发明公开了一种搭载压电悬臂梁的可调节式微通道混合器，包括微通道混合器基板和微通道混合器盖板。微通道混合器基板上设有多个进样口及其输入流道，以及混合流道及其末端的出样口；微通道混合器基板、微通道混合器盖板连接后形成完整的微通道混合器单元结构；输入流道A、输入流道B汇合后连接混合流道，在输入流道A、输入流道B的汇合口设有压电悬臂梁，该压电悬臂梁包括激振片、压电片，激振片长度大于压电片长度，压电片贴合固定于激振片上，在压电效应下，激振片的自由端带动汇合口处的流体作旋转运动，在混合通道内形成纵向涡流态，实现混合强化。本发明具有结构紧凑、加工性好、功耗低、强化传质效果好、可调节能力强、易于集成等优势。

技术领域

本发明涉及微流体化学分析技术领域，具体地，涉及一种用于试剂混合的微连续流高效混合微通道混合器。

背景技术

在化学、生物领域，两种流体的混合是常见的传质过程。由于传统的宏观混合设备存在混合效率低、试剂消耗量大、安装体积大等诸多缺陷，越来越多的技术人员开始研究微小尺度下的快速混合技术。目前，微混合技术及其设备已经成为微流体分析领域的研究热点。微混合系统可以被定义为处理微升量级的微机电系统，其具有如下优点：①安装空间小；②能量消耗少；③比表面积大；④试剂用量少；⑤可控性好，安全性高。

对于微流体混合系统，由于尺度较小、流速较低，因此流体雷诺数较低，流体的运动状态为层流。于是，在微尺度下，为实现试剂间快速、有效的混合，微型混合器的设计应当设法增大两种流体间的接触面积。

为了实现较好的混合效果，现有的技术大多采用增加被动式扰流元件的方式改变流动结构、增大流体接触面积。CN2650109Y公开了一种三维交叉导流式微型混合器，其核心部件是加工有周期性交叉排列的导流块，通过在流场内产生剪切流和延伸流，增加不同流体间的界面面积以实现传质过程的强化。然而，该结构较为复杂，对加工工艺的要求比较高，并且存在压降较大的问题。

理想情况下，微通道混合器除混合效率高外，还应当具备混合效果可实时调节这一特征。传统技术大多采用改变试剂流量的方式调节混合效果，该方法虽然可行，但是对驱动流体运动的微泵的性能有较高的要求。

此外，还有一些技术，通过施加电场和磁场的方式，利用洛伦兹力控制电解质运动来实现混合效率的提高和混合效果的调节，然而，这种类型的技术方案存在安装空间大、工艺复杂、集成度低等缺陷。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足和缺陷，本发明提供了一种搭载压电悬臂梁的可调节式微通道混合器，本发明结构简单、设计合理，具有集成性好、混合效率高、可实时调节混合效果等显著优势。

具体的技术方案为：

一种搭载压电悬臂梁的可调节式微通道混合器，包括微通道混合器基板和微通道混合器盖板；

所述的微通道混合器基板上设有进样口A及其输入流道A、进样口B及其输入流道B、混合流道及其末端的出样口；

所述的进样口A、进样口B、出样口贯穿微通道混合器盖板便于进样或者取样；

所述的微通道混合器基板、微通道混合器盖板连接后形成完整的微通道混合器单元结构；

所述的输入流道A、输入流道B汇合后连接混合流道，在输入流道A、输入流道B的汇合口设有压电悬臂梁，该压电悬臂梁包括激振片、压电片，激振片长度大于压电片长度，压电片贴合固定于激振片上，在压电效应下，激振片的自由端带动所述汇合口处的流体作旋转运动，在混合通道内形成纵向涡流态，实现混合强化。

所述的微通道混合器基板上设有安装卡槽，用于安装所述的压电悬臂梁。

通过改变施加在所述压电悬臂梁两端的电压值可实现压电悬臂梁振动幅度的实时调节。

所述的激振片与微通道上下的间隙高度控制在5%至20%的微通道高度之间。