[发明专利]具有粘度适应性的超快微流混合器

说明书

本发明公开了一种具有粘度适应性的超快微流混合器，由入口通道、混合通道和观察通道依次连通而成；其中，所述入口通道包括中央通道以及设于中央通道两侧并与其连通的两个侧通道；所述混合通道为圆弧型、或者由多个圆弧型通道联结而成；所述观察通道和所述混合通道一体成型或拼接连通；本发明对流体的粘度有较强的适应性，当流体的粘度发生较大的改变时候(1‑30cp)，仍可以获得90％以上的高混合效率，且混合时间短至数微秒；该混合器制作工艺简单，仅需一次标准平面光刻工艺即可完成整个混合器模具的制作，无需多次曝光、对准等复杂工艺。

技术领域

本发明涉及微流控芯片，尤其涉及一种具有粘度适应性的超快微流混合器。

背景技术

近年来，芯片实验室(Lab-on-a-chip)已经在生物、化学、医学等领域获得广泛的研究和应用，微流混合器是其中重要组成部分，在进行快速反应动力学的研究中，必须用到超快微流混合器。

目前大部分超快微流混合器工作时依靠较大的流速提高混合通道的雷诺数以增加混合的效果，而当流体处于雷诺数较低的时候，混合效率会大幅度降低。而生物反应所处的真实环境为粘度较大的细胞环境，粘度的增大伴随着微流混合器内的雷诺数的降低，并会导致微流混合器的混合效率大幅度降低而不满足实验要求。并且较大的流速意味着样品的大量消耗，这对于昂贵的生物样品来说耗费是巨大的。目前市面上的混合高粘度流体的混合器大部分集中在依靠外部能量以促进混合的主动式混合器，但是外部能量往往会对实验样品造成不可逆的影响。而能够混合高粘度流体的被动式混合器只有依靠使用复杂的三维结构和较大的流速以获得较好的混合效果，不依靠三维结构的被动式混合器在获得高效率混合的前提下所获得的混合时间最短在500μs左右。前者对于混合器的制作会带来较大的困难，后者对于许多生物动力学实验来说混合时间过长。

发明内容

发明目的：为解决现有技术不能在高粘度条件下兼备混合速度快与样品消耗量小的问题，本发明提供了一种采用圆弧通道拼接形成混合通道以加速流体混合、提高对流体粘度适应性的超快微流混合器。

技术方案：本发明所述的一种具有粘度适应性的超快微流混合器，由入口通道、混合通道和观察通道依次连通而成；其中，所述入口通道包括中央通道以及设于中央通道两侧并与其连通的两个侧通道；所述混合通道为圆弧型、或者由多个圆弧型通道联结而成；所述观察通道和所述混合通道一体成型或拼接连通。

优选的，所述混合通道由第一圆弧、第二圆弧和第三圆弧三个圆弧首尾联结而成，所述第一圆弧与中央通道的末端连通，其直径大于第二圆弧和第三圆弧的直径之和；所述第二圆弧和第三圆弧拼接成S型通道，该S型通道与第一圆弧的末端连通，且被第一圆弧包围；优选的，采用半圆通道构成所述混合通道。

进一步优选的，所述侧通道与中央通道垂直。

工作原理：本发明由入口通道、混合通道和观察通道(出口通道)三个通道组成，中央通道通入一种样品溶液，两个侧通道通入另一种样品溶液，两种液体之间产生两个接触面，使得液体的接触面积相较于Y型入口通道得到了一倍的提升，进一步增大混合效率；混合通道由多个圆弧型通道组成，流体通过上述圆弧形通道能够在不涉及三维结构的前提下形成强烈的混沌对流；圆弧的联接方式使得流体在弧形通道中最大限度地保持同方向对流旋转以增加混合效率；混合通道优选为由三个半圆圆弧组成，具体为一个直径较大的圆弧和两个直径较小的圆弧，其中大圆弧的直径大于两个小圆弧直径之和，使得涡流旋转方向最大限度地保持一致，从而极大地提高混合效率。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优势：1、本发明对流体的粘度有较强的适应性，当流体的粘度发生较大的改变时候(1-30cp)，仍可以获得90％以上的高混合效率，且混合时间短至数微秒；2、该混合器制作工艺简单，仅需一次标准平面光刻工艺即可完成整个混合器模具的制作，无需多次曝光、对准等复杂工艺。

附图说明

图1为本发明的超快微流混合器的整体结构示意图；