[发明专利]一种流体连接管及其应用

说明书

本发明公开了一种流体连接管及其应用，属于流体或微流体控制领域，本发明中每个出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；同时，每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为拓扑点处流体的速度矢量方向。如此，本发明通过流道拓扑点处的圆弧设计和切线设计防止了湍流的产生，在此基础上，进一步通过流道拓扑点处的对称设计和总长一致设计保证了每个出口子流道的流阻一致性，从而在每个出口子流道内实现了流体流量的高度一致性。

技术领域

本发明属于流体或微流体控制领域，更具体地，涉及一种流体连接管及其应用。

背景技术

流体连接管把一个入口流道变成N个出口流道，是流体/微流体控制的关键技术，在气液输运设备、供给药设备、微流控系统中应用非常普遍。而有些气液输运过程对流体的控制要求非常严苛，如多发射极胶体推进器对液体工质的输运，要求每个发射极出口流量相等。对于多发射极胶体推进器则必然需要1流道变N流道的流体连接管，将工质从储罐输运到推进器的多个发射极。如果推进器是9发射极，那么这个流体连接管必然是1流道变9流道的流体连接管。对于微牛级胶体推进器，要求9发射极出口流体流量差异在pL/min数量级。因此要求1流道变9流道的流体连接管的9个出口流体流量差异在pL/min数量级。

然而，目前1流道变N流道的流体连接管的流道设计没有考虑到这种高精度的流体流量差异的需求。有的流道设计甚至连湍流的发生都无法避免。针对这些问题，本发明提出了一种具有全流道流阻一致性的1流道变N流道的流体连接管。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种流体连接管及其应用，旨在解决现有流体连接管无法避免湍流的发生以及高精度的流体流量的一致性难以实现的技术问题。

为实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种流体连接管，包括：

粘结在一起的顶盖层和基底层；所述基底层和/或顶盖层设置导流流道，所述导流流道包括一段入口子流道和与所述入口子流道相连通的N段出口子流道；每一所述出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一所述圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；N≥2，M≥1；

每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为所述拓扑点处流体的速度矢量方向；其中，所述拓扑点为所述入口子流道与圆弧流道的连接点，或所述圆弧流道两两之间的连接点。

进一步地，当所述基底层设置导流流道时，所述基底层材料为硅，所述顶盖层材料为玻璃或硅。

进一步地，当所述顶盖层设置导流流道时，所述顶盖层材料为硅，所述基底层材料为玻璃或硅。

进一步地，当所述基底层和顶盖层均设置导流流道时，所述顶盖层和基底层材料为硅。

进一步地，所述顶盖层和基底层通过键合工艺粘结在一起。

第二方面，本发明提供了一种胶体推进器，包括流量控制阀和N个发射极，其特征在于，还包括如第一方面所述的流体连接管，且所述流量控制阀与所述入口子流道连通，所述N个发射极分别与N段出口子流道对应连通。

第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述的流体连接管在流体或微流体控制领域的应用。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

本发明中每个出口子流道均包括逐级相连通的M级圆弧流道，并且每一圆弧流道对应的圆弧角和圆的直径均相同；同时，每一个拓扑点流体下游的相邻两圆弧流道所对应的圆共用切线，并且切线方向为拓扑点处流体的速度矢量方向。如此，本发明通过流道拓扑点处的圆弧设计和切线设计防止了湍流的产生，在此基础上，进一步通过流道拓扑点处的对称设计和总长一致设计保证了每个出口子流道的流阻一致性，从而在每个出口子流道内实现了流体流量的高度一致性。

附图说明