[实用新型]一种二维被动式微混合器

说明书

本实用新型公开了一种二维被动式微混合器，包括依次连通的进液口、入口通道、混合通道和出口通道，进液口有两个，对称布置于入口通道进液端的两侧，两进液口与入口通道之间形成T型结构。所述混合通道由若干依次连通的葫芦型混合单元组成，第一个葫芦型混合单元的大腔室段端部与所述入口通道的出口端连通，最后一个葫芦型混合单元的小腔室段端部与所述出口通道的入口端连通，葫芦型混合单元与入口通道之间的接口尺寸、相邻葫芦型混合单元之间的接口尺寸均小于葫芦型混合单元的小腔室段的相应尺寸。本实用无任何垂直方向的复杂三维结构，即可在提高混合效率的同时可避免造成入口和出口之间的压力降，且混合效率随着雷诺数的增大有明显提高。

技术领域

本实用新型属于尾流控芯片领域，特别涉及一种二维被动式微混合器。

背景技术

从20世纪90年代初A.Manz等人提出微型全分析系统的概念，到2003年Forbes杂志将微流控技术评为影响人类未来15件最重要的发明之一，微流控技术已经成为一个研究热点并得到了快速的发展。微流控技术是把化学、生物、医学分析过程中样品的制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米级的芯片上并自动完成分析全过程的一项技术。随着该技术的发展，分析化学和生命科学等领域的研究系统开始逐渐变得小型化、集成化。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台，以微流控技术为基础，在玻璃、PDMS等材料上刻蚀微米或纳米级尺寸的通道，并研究其特性，在微尺寸通道上进行样品的制备、反应、分离、检测等，研究其物理及化学特性。目前存在的微流控芯片的加工方法主要有五种，分别为：热压法、注塑法、模塑法、激光切蚀法和LIGA。微流控芯片具有分析能力强、分析速度快、设备紧凑、成本低、能有效避免试剂污染和试剂消耗量小等优点而倍受青睐。微混合器作为微流控芯片的重要组成部分受到广泛的关注。

微混合器目前主要分为两种：主动式微混合器和被动式微混合器。

主动式混合器主要通过一个外部施加的刺激来促进液体混合，目前存在的刺激有：电场、磁场、声波以及光诱导等。主动式微混合器的优点在于能够利用外加能量源刺激流体，打破混合通道中流体的层流状态，增强湍流，提高混合效率。但主动式微混合器的制作过程和清洗过程较复杂，且其外部施加的刺激对反应体系造成破坏作用，一些生化反应中甚至会对精细的生物细胞产生破坏作用，成为其应用的制约因素。

被动式混合器主要是通过微通道中几何图形的变化，引入不同的微结构诱导复杂的流体运动，以实现适当的混合。被动式微混合器不需要复杂的控制单元或者是外加的刺激输入，不会干预生化反应，在生物分析和化学反应中有着广泛的应用。

采用微型器件实现液体的快速混合，有利于在芯片实现样本的快速处理和高通量分析。但由于微尺度环境下流体的雷诺数数很低，微通道内的微流体以层流形式的流动形态存在，不利于两股流体介质快速且高效混合，因此混合强度较低。所以，对高效被动式微混合器的研究就成为目前微流控领域的研究热点之一。