[发明专利]一种基于迪恩涡流的微流体高效混合器

说明书

本发明公开了一种基于迪恩涡流的微流体高效混合器，其结构包括：两个入口、一个出口和微流体通道。通过设计微流体通道的结构，在两种微流体流经微通道的不同区域时，利用微流体在弯曲通道流动的“迪恩效应”以及流体在通道拐弯处的方向突变，使得微流体沿微通道内壁面在沿着流体流动方向以及垂直于流体流动方向流动、翻转，在两种微流体时刻处于位置交换的状态，加强了对流扩散强度。本发明的优势在于：结构简单，加工成本低，混合速度快，依靠微通道结构改变就能实现多种微流体高效被动混合，对流体流量局限较小。

技术领域

本发明属于微流控芯片领域；具体涉及一种基于迪恩涡流的微流体高效混合器。

背景技术

微流控芯片是一种以在微米尺度空间对流体进行操控的技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，因此又被称为芯片实验室，微流体混合器作为微流控芯片的重要组成部分，越来越受到该领域的广泛关注，凭借其所具有的体积小、混合效率高、反应速度快等优势，在化学检测、生物检测、精细材料合成等领域应用越来越广泛。

在微纳尺度下，流体的主要流动状态为层流，混合主要依靠流体间的分子扩散作用，因此进行一些流体混合时，需要的时间较长，效率较低，在通道的结构与外部场等方面提出了很多改进。

在US9194780B2的专利文献中公开了一种微流控无源混合芯片，该芯片采用同心圆作为混合流道，包括两个入口和一个出口，两个入口位于外圈，从外圈向内圈依次流动，出口位于内圈；但是该方案因为外圈的曲率半径更大，根据迪恩数的表达式：

其中，d是弯管界面直径，R是弯管曲率半径，可以看出，曲率半径越大，迪恩数越小，所起到的混合作用越弱，因此从内圈设置出口不利于混合。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于迪恩涡流的微流体高效混合器。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种基于迪恩涡流的微流体高效混合器，包括两个入口、1个出口和一个微流体通道，两种微流体从两个入口流入，在微流体通道内混合后，从出口流出，其中微流体通道为依次连通的环形通道，入口位于最内圈的环形起始位置，然后，经过多圈环形通道后从最外圈的环形通道流出。

作为进一步的技术方案，所述的两个微流体通道入口为并行的通道入口，为方便加工，从通道的垂直方向注入；

作为进一步的技术方案，所述的混合通道，由同心/非同心圆的平行通道组成，同心圆的通道在两行通道交会时采用短直通道连接；

作为进一步的技术方案，所述的微流体混合通道长度根据所需混合的流体物性确定，可以由多组同心/非同心圆通道组成，也可由一组通道组成。

作为进一步的技术方案，所述的同心/非同心圆混合通道可以是变截面通道，也可以是等截面通道。

作为进一步的技术方案，所述的出口在通道末端，为方便加工以及混合液体的收集，从通道的垂直方向流出。

作为进一步的技术方案，所述的障碍物非均匀设置，自流体入口开始，所设置的第一个障碍物与环形通道的内圆外切，所设置的第二个障碍物与环形通道的外圆内切，以此间隔设置。

上述本发明的实施例的有益效果如下：