[发明专利]用于流体混匀的微流控芯片和多组分流体混匀方法

说明书

本发明提出一种用于流体混匀的微流控芯片，其包括：第一通道，其能够供流体通过，第一通道沿流体通过微流控芯片的方向延伸，在第一通道中设置有分流柱，流体经过分流柱能够使流体分流，第一通道设置有出液口和回流口，出液口位于第一通道的与流体通过微流控芯片的方向垂直的方向上的边缘位置，回流口位于与出液口隔开的中间位置；第二通道，其连接于第一通道，使出液口和回流口连通，流经第一通道的边缘位置的流体能够经由出液口进入第二通道，并且经由第二通道由回流口再次导入第一通道。通过采用上述技术方案，第一通道的边缘位置的层流流体能够经出液口进入第二通道，并通过回流口返回第一通道和中间部位的支流汇聚，使流体混合均匀。

技术领域

本发明属于生物医疗技术领域，特别涉及一种用于流体混匀的微流控芯片和多组分流体混匀方法。

背景技术

微流控指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为其具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片。利用微流控技术可以构建多种微通道网络来模拟微血管系统，或者是组织、器官结构，因此微流控技术在组织工程、肿瘤研究等方面有着重要的应用。

因为微管道的尺寸小，液体在微管道中的行为与宏观尺度通道中不同，这些流体行为是微流控的重要特征和标志，主要表现在其流动呈现层流特性。层流与湍流相对应，是指流体的层状流动，其流线与管壁相互平行。在粘性力远远大于惯性力，或雷诺数小于3000时，层流就会出现。当几相不同颜色的流体从不同的入口进入同一个微通道时，即使它们互溶，也会形成层次分明的多相平行流动。

因为微流控芯片操作的液体是微量的，在微流控芯片中培养的细胞也是微量的，那么如果多组分的液体混合不均匀的话，在高通量药物测试等试验中结果就会产生巨大的偏差，大大降低试验的可重复性和均一性。在微流控芯片中，多组分液体的混匀对实验有着重要的影响。

如图1所示，有一种现有技术的用于液体混合的微流控方法，将多种液体收集在一起，然后逐渐分流为多个支流，最后通过将支流逐渐汇合的方式进行混合。

这种方法虽然简单可靠，但也存在不足之处：理论上，分流的支流越多混合就会越均匀，但是由于在微流控芯片中液体的流动大多是层流状态的，分流后最边缘的支流很难和其他种类的支流混合。

如图2所示，另一种现有技术中的用于液体混合的微流控芯片具有储液池200，通过入液口100将多种液体引流到储液池200，多种液体在储液池200里进行混合后再根据实际需要从多个出口300引出。

这种微流控芯片因为尺寸较小(微米至毫米级)，很难安装主动搅匀设备(例如电机驱动的搅拌桨等)，由于在微流控芯片中液体的流动大多的层流状态，相互之间融合较为困难，所以难以混合不同的液体或者会产生混合不均匀的情况。

发明内容

基于上述现有技术的缺陷，本发明旨在提出一种用于流体混匀的微流控芯片，解决现有技术中流体混合不均匀的问题。本发明还提出一种多组分流体混匀方法。

本发明第一方面提出一种用于流体混匀的微流控芯片，其包括：

第一通道，所述第一通道能够供流体通过，所述第一通道沿所述流体通过所述微流控芯片的方向延伸，在所述第一通道中设置有分流柱，所述流体经过所述分流柱能够使所述流体分流，所述第一通道设置有出液口和回流口，所述出液口位于第一通道的与所述流体通过所述微流控芯片的方向垂直的方向上的边缘位置，所述回流口位于与所述出液口隔开的中间位置；

第二通道，所述第二通道连接于所述第一通道，使所述出液口和所述回流口连通，流经所述第一通道的边缘位置的流体能够经由所述出液口进入所述第二通道，并且经由所述第二通道由所述回流口再次导入所述第一通道。