[发明专利]一种混沌微流控芯片混合器及其混合方法

说明书

技术领域

本发明涉及微混合器的设计和加工，特别是涉及混沌微流控芯片混合器的 设计和加工。

背景技术

基于微流控芯片的生物和化学反应具有试剂消耗少、反应速度快、产率高 等优点，在微流控芯片上经常进行的DNA杂交、细胞激活、酶反应、有机合成 和分析测试等，不可避免地涉及反应物的混合。快速均匀混合对于生化反应、 有机合成和分析测试等领域的微流控系统具有重要意义。由于微流控芯片通道 的尺寸小，通道内的层流效应显著，严重影响了溶液之间的扩散与混合，从而 影响反应的进行。

目前报道的微流控芯片混合器多是在微流控芯片上加工两条以上的微通 道，然后汇聚成一条混合反应通道，溶液在混合反应通道内产生层流效应之后， 通过混合器破坏溶液间的层流效应，实现混合。根据混合器的作用形式，微流 控芯片混合器分为主动混合器和被动混合器。主动混合器借助磁力、电场力、 声场等外力产生混合。被动混合器单纯依靠通道的几何形状或流体特性产生混 合效果，不包括可移动部件。混沌混合器是被动混合器的典型代表，通常是在 微流控芯片的微通道底部微加工脊型突起，破坏溶液间的层流效应。一般来说， 被动和主动混合器通常需要复杂的微加工过程和昂贵的加工设备，例如三维微 通道的加工、通道内微结构的加工、微流控芯片与电场、磁场、声场的集成等， 从而限制了其应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种混沌微流控芯片混合器，使用该混合器可避免不 同溶液在混合时产生层流效应。

为实现上述发明目的，本发明所采取的技术方案是：该混沌微流控芯片混 合器包括封接在一起的第一基片和第二基片，其中，在第一基片的上表面设有 微通道，所述微通道的深度为10～100微米，在第二基片上沿水平方向间隔地 至少设有两个竖直的通孔使不同溶液产生垂直交汇，所述通孔与微通道连通。

进一步地，本发明所述微通道的深度为10～50微米。

进一步地，本发明所述微通道的形状为直线形、折线形或螺旋形。

使用本发明的微混合器进行混合的方法是将不同的溶液分别通过沿水平方 向间隔开的两个以上通孔引入微通道中，使所述的不同溶液在微通道内垂直交 汇，并进行混合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：不同溶液依次沿垂直方向进入微 通道，在微通道内的混合区垂直交汇，垂直进入的溶液冲击狭小的微通道(微 通道的深度可在10-100微米)内的原有溶液，产生混沌效应，从而避免了溶液 之间层流效应的产生；若微通道的深度为10-50微米，则可以更好地防止溶液 之间层流效应的产生。本发明的混沌混合器还避免了现有混沌微流控芯片混合 器的微通道的底部微结构的加工；本发明的混沌混合器加工过程简单，混合速 度快，无需使用昂贵的加工设备，能够在普通实验室内完成加工制作。

附图说明

图1本发明混沌微流控芯片混合器的混合原理示意图；

图2折线型微通道微流控芯片混合器的结构示意图；

图3直线型微通道微流控芯片混合器的结构示意图；

图4高锰酸钾溶液的吸光度与浓度的线性关系曲线图；

图5六价铬溶液的吸光度与浓度的线性关系曲线图；

图中：1-第一基片，2-微通道，3-第二基片，4-第一通孔，5-混合区， 6-第二通孔，7-溶液进样接口，8-石英毛细管。

具体实施方式

实施例1

本发明混合器的混合原理示意图参见图1。

如图2所示，在第一基片1上刻蚀或热压长度为40厘米、宽度为100微米、 深度为10微米的折线型单根微通道2。在第二基片3上沿水平方向间隔地钻3 个竖直的通孔，将第一基片1和第二基片3封接在一起，使第二基片3上的两 个第一通孔4和一个第二通孔6与微通道2连通；其中，图2中的微通道2的 出口与第二通孔6交接，使得混合后的溶液由微通道2再经第二通孔6流出微 混合器。

不同的溶液在正压力或负压力的驱动下，沿与微通道2垂直的方向分别经 两个第一通孔4依次进入微通道2，在微通道2的混合区5垂直交汇而产生混沌 效应，避免了层流效应的产生，使混合在瞬间完成，混合后的溶液经第二通孔6 流出微混合器。