[发明专利]一种双T型入口结构的平面弯曲被动式微混合器

说明书

本发明公开了一种双T型入口结构的平面弯曲被动式微混合器，属于微全分析系统、纳米粒子制备领域，包括一个连续相入口单元、两个离散相入口单元、液滴生成单元、三个阵列的液滴微混合单元、一段直通到结构和出口单元。液滴生成单元由双T型入口结构优化而来，在第一组份交汇口两侧，设置有缩口和扩口，保证液滴的稳定生成；在液滴融合位置处，设置弯曲融合结构，使两组分能够更加稳定的生成融合液滴。液滴微混合器由多个混合单元阵列而成，并在结尾处设置直通道结构，使出口单元远离微混合器主体，降低通道的制造难度，保障混合器的可靠性、耐用性。本发明进一步提高了液滴微混合器的稳定性和混合效率，有助于促进液滴微混合技术的发展。

技术领域

本发明属于微全分析系统、纳米粒子制备领域，主要涉及液滴微混合、液滴生成、液滴融合等技术，提供一种双T型入口结构的平面弯曲被动式微混合器。

背景技术

微流控集成了生物与化学领域中常涉及的样品制备、混合、分离、反应、检测等功能单元，以可控流体贯穿微流道形成的整个系统，最终实现常规生化实验室同类功能。微流控芯片技术以其体积小、效率高、成本低、易于集成等优势，在生物和化学领域有着广泛的应用前景。微混合器是微流控技术的重要组成部分，被广泛应用于生物分析、化学合成和临床测试等领域。液滴微混合是通过两相间界面将反应物溶质封装在液滴内部，防止通道壁面受污染。微流控芯片通道结构在微米量级，通道中的流体通常处于层流状态，提升混合效率、缩小混合器体积是该领域中的研究重点。

本发明属于被动式液滴微混合器，借助微通道的形貌特征来控制混合过程。相比主动式微混合器而言，被动式微混合器易于加工，使用更加方便。对被动式微混合器进行结构优化，进一步提高混合效率、缩小体积，一直是该技术的核心问题。

微液滴的生成方式、液滴内部的组分分布状态和流动状态均对液滴混合过程有重要影响，优化混合器的液滴生成结构是该领域的一项关键因素。双T型入口结构使两组分融合形成待混合液滴，防止液滴生成前发生反应。本发明在双T型入口结构的基础上，在第一组份离散相通道交汇结构处两侧分别增加突缩、突扩结构，进一步提高液滴尺寸的均一性；在第二组份离散相通道交汇结构处增加融合弯道，使液滴融合过程更加稳定。本发明所采用的通道结构对液滴微流控领域具有十分重要的价值。

发明内容

本发明是基于双T型入口结构微混合器，通过对第一组份交汇结构、两组分融合结构进行改进，提高液滴尺寸的均一性和融合的稳定性。改进型双T型入口结构简单、混合效率高、混合通道体积小，并能在下游微混合器中均一、稳定地生成混合液滴。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种双T型入口结构的平面弯曲被动式微混合器，该混合器包括连续相入口单元2、两个离散相入口单元1、液滴生成单元3、液滴微混合器4和出口单元5。两个离散相入口单元1与连续相入口单元2通过液滴生成单元3连接，液滴生成单元3通过液滴微混合器4与出口单元5连接。

连续相入口单元2设置在液滴生成单元3的上游，第一个离散相入口单元1设置在液滴生成单元3的中游，第二个离散相入口单元1设置在液滴生成单元3的下游。

连续相流体由连续相入口单元2注入，两种不同组份的离散相流体分别由两个离散相入口单元1注入。在第一个离散相入口单元1与液滴生成单元3连接的交汇口处，第一种组份的离散相流体受连续相剪切作用形成液滴，液滴沿液滴生成单元3运动并在下游与第二种组份的离散相液滴融合，形成待混合液滴。待混合液滴经过液滴微混合器4后，液滴微混合器4内部溶质与连续相流体充分混合，并从出口单元5流出。

连续相入口单元2为圆形储液池结构，并且为保证通道结构的稳定性，防止过高的压降导致通道破裂，圆形储液池通过弧形缩口结构与液滴沿液滴生成单元3连接。液滴沿液滴生成单元3为直通道结构，使第一种组份的离散相流体的液滴生成过程的稳定、连续。弧形缩口和液滴沿液滴生成单元3具有相同的截面高度，并且截面形状均为矩形。两个离散相入口单元1的结构形式相同，离散相入口单元1的截面高度小于连续相入口单元2的截面高度。