[发明专利]一种适用于混合、颗粒富集与分离的微化学反应器件

说明书

技术领域

本发明属于微纳制造技术领域，涉及一种适用于混合、颗粒富集与分离的微化学反应器件。

背景技术

随着微纳制造技术的不断发展，人们对于各种反应的微型化、快速化、集成化、经济化的要求越来越高。微纳制造技术中的微流控系统能够集成检测电路，同时完成为化学反应中混合、反应、检测等环节并实现智能化控制。但现有微流控系统主要依靠不同流道分阶段完成，各个环节依靠不同流道实现难以真正集成，而且流道容易堵塞，不易清理维护，成本高昂。目前主要靠机械振动促进试剂混合与反应，设备难以集成，在试剂较少时效率很低。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以集成试剂混合、反应、检测乃至颗粒富集与分离等多功能的适用于混合、颗粒富集与分离的微化学反应器件，该器件具有体积小、效率高、易集成、可温控的特点。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：

一种适用于混合、颗粒富集与分离的微化学反应器件，包括圆形基底、大叉指换能器、下隔膜、小叉指换能器组、上隔膜以及温控结构，其中大叉指换能器溅射在圆形基底上；下隔膜溅射于圆形基底上并将大叉指换能器覆盖；小叉指换能器组溅射在隔膜上；上隔膜溅射在隔膜上并将小叉指换能器组覆盖；温控结构溅射在上隔膜上。

本发明进一步的改进在于，所述圆形基底材质为压电材料铌酸锂晶体。

本发明进一步的改进在于，所述大叉指换能器由一对渐开线叉指和圆形反射栅组成，渐开线的基圆直径为2毫米，基圆的圆心与圆形基底的圆心重合，渐开线展开角度为1080度，渐开线的外围布有圆形反射栅。

本发明进一步的改进在于，所述下隔膜、下隔膜均为二氧化硅薄膜。

本发明进一步的改进在于，所述圆形基底高度为500μm，大叉指换能器、小叉指换能器组以及温控结构的高度为50nm；上隔膜和下隔膜的高度为70nm。

本发明进一步的改进在于，所述小叉指换能器组由若干结构相同的渐开线叉指换能器组成，渐开线叉指的展开角度为1080度，渐开线的基圆的圆心均匀分布在基圆上，数个渐开线叉指对均匀设置，渐开线的基圆半径按需求设定。

本发明进一步的改进在于，所述温控结构由帕尔贴和测温电阻组成，帕尔贴、测温电阻以及基圆为同心圆。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：反应时，直接将反应液滴在器件中心，对大叉指换能器及小叉指换能器组的各个叉指环指换能器分别施加相应频率的交变电压，各个叉指换能器任一点产生的声表面波都沿自己基圆的切线方向传播。在大叉指换能器的作用下液滴围绕基圆旋转，叉值换能器组的各个叉值换能器基圆圆心均在基圆上，它们能将各自不同频率的声表面波对应的不同尺寸颗粒富集到自己的基圆内。测温电阻和帕尔贴组成的温控系统可以保证反应液维持适宜的反应温度。

本发明测温电阻和帕尔贴组成的温控系统可以保证反应液维持适宜的反应温度。只对大叉指换能器施加适宜的变频交变电压，液滴在声表面波激励下围绕基圆旋转，可以实现颗粒富集、促进试剂混合、反应进行；若同时再对小叉指换能器组的各个叉指换能器施加相应频率的交流电压，各个叉值换能能器所激发的不同频率的声表面波可以将对应的不同尺寸颗粒分别富集到自己的基圆内，实现颗粒的分离。

该发明设备简单便携，集成度高，需要样本较少，能耗较低，反应效率高，温度控制快速精准，反应开放式易操作和维护，集成了多种不同功能。

利用本发明可以同时完成反应液的混合、颗粒的富集与分离等一系列反应，同时也适合促进其他许多的微化学反应。

附图说明

图1是本发明的剖视图。

图2是本发明大叉指换能器的俯视图。

图3是本发明下隔膜与小叉指换能器组的俯视图。

图4是本发明温控结构俯的视图。

图中：1为基底，2为大叉指换能器，3为下隔膜，4为小叉指换能器组，5为上隔膜，6为温控结构，7为帕尔贴，8为测温电阻，9为大叉指换能器基圆，10为反射栅。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1，本发明为一种适用于试剂混合、颗粒富集与分离的开放式微化学反应器件，包括圆形基底1、大叉指换能器2、下隔膜3、小叉指换能器组4、上隔膜5以及温控结构6，其中大叉指换能器2溅射在圆形基底1上；下隔膜3溅射于圆形基底1上并将大叉指换能器2覆盖；小叉指换能器组4溅射在隔膜3上；上隔膜5溅射在隔膜3上并将小叉指换能器组4覆盖；温控结构6溅射在上隔膜5上。