[发明专利]一种具有短混合距离的高通量被动混合装置及方法

说明书

本发明公开一种具有短混合距离的高通量被动混合装置及方法，包括微通道第一入口、微通道第二入口、微通道第三入口、五边形预混单元、直线形通道障碍物、Ω形通道障碍物、微通道出口和两个串联的五边形收缩扩张通道单元；所述直线形通道障碍物和Ω形通道障碍物位于所述五边形收缩扩张通道单元的内部，所述直线形通道障碍物的末端位于Ω形通道障碍物所包围的区域内部，位于首端的五边形收缩扩张通道单元的入口与五边形预混单元的出口以及直线形通道障碍物的首端相连通，所述五边形预混单元的入口与所述微通道第一入口、所述微通道第二入口和所述微通道第三入口相连通，位于末端的五边形收缩扩张通道单元的出口与所述微通道出口相连通。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域技术领域，特别涉及一种具有短混合距离的高通量被动混合装置及方法。

背景技术

微流控系统由于其快速的样品分析时间、小样品消耗、高输出通量以及便携性等特点被广泛用于微芯片实验分析系统。在生物医学领域，样品的化学反应、DNA检测、细胞裂解、生物筛选等都依赖于不同试剂间的混合效率。为了提高微芯片分析系统的检测性能，在提高不同样品间的混合效率的同时并缩短混合距离一直是科研工作者们的重点关注问题。

由于微流控系统中流体的层流特性导致样品的混合机制主要依赖于分子扩散作用，而分子扩散增加了混合的时间和长度，这与微流体系统的小型化是不相容的。为了解决这一问题，人们提出了不同的加强样品混合的方法，大致可分为主动混合和被动混合两种。其中，主动混合主要借助于外部场(如电场、磁场、热场、超声场、微波场等)的作用以加强不同样品的混合。但是该方法多局限于低通量的情况，而且其在使用过程中需要消耗大量的外部能量，且结构也比较复杂，不易于加工。被动混合是借助于微流体通道结构的设计，通过引入混沌对流从而实现样品的高效混合，被动混合方法由于其操作简单、易于集成以及无外部能量消耗等特点，常被用于微芯片实验分析系统。

但是，目前已有的被动混合器虽然能够在较高通量的条件下实现较好的混合效果，但是其混合距离却很长，从而导致微流体通道内部呈现出很大的压强降，这对于研发高度集成化微芯片实验分析系统是非常不利的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种具有短混合距离的高通量被动混合装置及方法，可以改变流场的流动方向，以增加不同流体间的接触面积，从而实现不同溶液的高通量短距离高通量混合。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有短混合距离的高通量被动混合装置，包括微通道第一入口、微通道第二入口、微通道第三入口、五边形预混单元、直线形通道障碍物、Ω形通道障碍物、微通道出口和两个串联的五边形收缩扩张通道单元；

所述直线形通道障碍物和Ω形通道障碍物位于所述五边形收缩扩张通道单元的内部，所述直线形通道障碍物的末端位于Ω形通道障碍物所包围的区域内部，位于首端的五边形收缩扩张通道单元的入口与五边形预混单元的出口以及直线形通道障碍物的首端相连通，所述五边形预混单元的入口与所述微通道第一入口、所述微通道第二入口和所述微通道第三入口相连通，位于末端的五边形收缩扩张通道单元的出口与所述微通道出口相连通。

进一步地，所述五边形收缩扩张通道单元中收缩结构处的宽度w_b为50μm。

进一步地，所述五边形收缩扩张通道单元沿x轴方向的长度L_r为550μm。

进一步地，所述五边形收缩扩张通道单元中收缩结构的中轴线与所述Ω形通道障碍物的中心保持水平。

进一步地，所述Ω形通道障碍物距离所述五边形收缩扩张通道单元入口的距离L₁为50μm。