[发明专利]微流体混合器及其使用方法和制造方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种微流体混合器及其制造方法。

背景技术

当流体以微升量存在时，通常希望使它们在具有微米级尺寸的通道或通路中混合，从而流体不会被浪费。然而，当流体必须穿过具有微米级尺寸的通道或通路时，它们通常具有不同的表现。例如，从直径等于人的头发宽度的通道中流过的水，其行为类似于蜂蜜。即使在压力下，水的行进速度也将小于1厘米每秒。因此，两种不同流体在具有微米级尺寸的通道或通路中的混合是困难的，这是因为在这种尺寸下，流体以湍流形式流动的能力减到最弱。在具有微米级尺寸的通道或通路中，两种不同流体之间的静态扩散需要花费非常长的时间。

因此，希望具有一种在多种不同流体以微升量级的量存在时能促进流体混合的混合器。

发明内容

本文公开了一种混合器，其包括：底板；与所述底板的表面紧密接触的顶板；所述紧密接触防止从所述底板产生的流体损失；所述顶板包括：供第一流体和第二流体进入的多个第一端口；与所述多个第一端口流体连通的混合室；第一加热元件；和用于将所述第一流体和所述第二流体的紧密混合物排出的排出通道；以及与所述混合室物理接触的往复运动装置；所述往复运动装置可工作以搅拌(搅动)所述第一流体和所述第二流体。

本文还公开了一种方法，该方法包括：将第一流体和第二流体安置到混合器的多个第一端口中；所述混合器包括：底板；与所述底板的表面紧密接触的顶板；所述紧密接触防止经所述底板从所述混合器产生的流体损失；所述顶板包括：供第一流体和第二流体进入的多个第一端口；与所述多个第一端口流体连通的混合室；第一加热元件；和用于将所述第一流体和所述第二流体的紧密混合物排出的排出通道；以及设置在所述顶板的表面上的振动板(diaphragm)；所述表面与所述板的与所述底板紧密接触的表面相对；用所述第一加热元件加热所述混合室中的第一流体和第二流体；以及用所述振动板搅拌所述混合室中的第一流体和第二流体，以形成紧密流体混合物。

本文还公开了一种制造混合器的方法，该方法包括：将陶瓷先驱体(前体，precursor)倒入第一模具、第二模具和第三模具；第一模具具有槽或底板的形状；第二模具具有顶板的形状；第三模具具有第一板的形状；所述第一模具、第二模具和第三模具都具有用于结合第一加热元件和第二加热元件的腔；使所述陶瓷先驱体在所述第一模具、第二模具和第三模具中胶凝化，以形成生坯(green)底板、生坯顶板和生坯第一板；将所述生坯底板、生坯顶板和生坯第一板从相应的模具中取出；将可选的加热元件设置在位于所述生坯底板、生坯顶板和/或生坯第一板中的腔中；将所述生坯底板、生坯顶板和生坯第一板与所述可选的加热元件共同烧制(co-fire)，以形成陶瓷底板、陶瓷顶板和陶瓷第一板；使所述陶瓷底板与所述陶瓷顶板和/或陶瓷第一板互锁；所述陶瓷第一板包括：供第一流体和第二流体进入的多个端口；与所述多个端口流体连通的混合室；和第一加热元件；该加热元件可工作以在所述混合室中产生第一温度梯度；以及在所述第一板或顶板上设置振动板；所述振动板可有效地搅拌所述第一流体和第二流体。

附图说明

图1是混合器的一个实施例的示意图；

图2是第一板的第一实施例的示意图；

图3是不同流体单元在混合室中首次彼此相遇并且随后转化为紧密混合的流体混合物时的示意图；

图4A描绘了可用于组装所述混合器的顶板的示例性实施例；

图4B描绘了可用于组装所述混合器的中间板的示例性实施例；

图4C描绘了可用于组装所述混合器的底板的示例性实施例；

图5A描绘了可通过组装图4A、4B和4C所示的板而获得的混合器的一个变型；

图5B描绘了可通过组装图4A、4B和4C所示的板而获得的混合器的另一个变型；

图6A描绘了可用于组装所述混合器的相应板的一个示例性实施例；

图6B描绘了通过组装图6A所示的板而形成的混合器的一个示例性实施例；

图6C描绘了通过组装图6A所示的板而形成的混合器的另一个示例性实施例；

图7描绘了可用于在少量流体上执行多种功能的多个混合器；所述混合器可串联、并联或串并联组合地布置。

具体实施方式