[发明专利]微流体混合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种液体混合装置，尤其涉及一种结构简单、混合效率高的 微流体混合装置。

背景技术

在化学、生物等领域中，微流体系统(microfluidic system)得到越来越 多的应用，如体积小至几个微升、纳升，甚至皮升的微量流体的传输、成分 分析及化学反应等。在实际应用中，常常需要快速、有效地混合两种或多种 微量液体。

在微通道中，由于流体流动的雷诺数(流体流动中惯性力与粘性力比值) 很低，属层流状态，流体的混合过程是通过流体分子的自由扩散进行的，基 于自由扩散的混合过程是极其缓慢的，因此，流体达到充分混合就需要较长 的混合时间和较长的混合通道。这显然不能满足要求快速反应、高效分析的 现代生物、化学领域应用的需要。

针对这个问题，很多学者进行了广泛的研究，并提出了各种不同形式、 基于不同原理的微流体混合器，大致可分为主动式混合器和被动式混合器两 种。被动式混合器结构简单，但需要较长的混合通道，且混合过程不可控； 主动式混合器结构复杂，较短的通道便可达到好的混合效果，且混合过程可 控。

一种超声波微流体混合器(参见ultrasonic micromixer for microfluidic  system，Micro Electro Mechanical Systems，2000.MEMS 2000，23-27Jan.2000， Pages 80-85)通过超声波的振动时微流体混合。该超声波微流体混合器通 过蚀刻玻璃并结合硅形成通道，然后在硅上形成一个薄膜层，利用粘结在薄 膜上的压电陶瓷驱动薄膜以扰动通道内的微流体实现混合目的。超声波微流 体混合器虽然在一定程度上提高微流体混合的效果，但是需要较长的混合通 道和混合时间。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种结构简单、混合效率高的微流体混合装置。

一种微流体混合装置，包括基座、设置在所述基座上的表面波产生单元 和若干垂直分布在所述基座上的柱体，所述柱体顶端具有容纳微流体的凹槽， 所述表面波产生单元为两个，所述若干柱体分布在所述表面波产生单元之间， 所述主体和表面波产生单元位于所述基座的同一表面上。

与现有技术相比，本发明实施例的微流体混合装置的通过表面波产生单 元产生的表面波在基座上的传播过程中，使柱体随着波形的传播发生振动， 使得容纳在凹槽内的微流体快速混合，从而使得微流体混合装置的结构简单、 混合效率高。

附图说明

图1是本发明第一实施例微流体混合装置的示意图。

图2是图1中II-II线截面示意图。

图3是本发明第二实施例微流体混合装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1及图2所示，本发明第一实施例的微流体混合装置10包括基座11、 若干柱体12、第一电极13和第二电极14。

基座11呈长方体形状，其由压电材料制成，如砷化锗(GaAs)、铌锂酸 (LiNbO₃)、钽锂酸(LiTaO₃)或石英(quartz)等。

若干柱体12垂直且呈阵列式设置在基座11的中间部位，每一个柱体12远 离基座11的一端具有一个凹槽121。凹槽121用来容纳要混合的两种或多种微 流体。柱体12可以为圆柱体、三棱柱、五棱柱等柱体形状。柱体12可以与基 座11一体成型，也可以通过粘结等方式固定在基座11上。柱体12与基座11的 材料可以相同，也可以不同，除压电材料外，柱体12还可以由金属或者金属 氧化物制成，如铁、铜、铝、锌、氧化锌(ZnO)、氧化铜(CuO)等。

在基座11的表面且在柱体12的两侧分别设置第一电极13和第二电极14。 第一电极13和第二电极14为梳状电极(interdigital transducers，IDT)结构，第 一电极13具有相互交叉的输入端131和输出端132，第二电解14具有相互交叉 的输入端141和输出端142。