技术领域本实用新型涉及微流体混合技术领域，特别是涉及到压电驱动集成式微混合器。
背景技术：
微流体混合器是微流控芯片(microfluidicchip)重要部件之一，主要用于实现多种微量试剂有效快速的混合，在化学合成、生物反应、生命科学等领域有很广泛的应用前景。微混合器的通道结构通常在微米量级，流体的雷诺数非常小，流体处于层流状态，流体间主要依靠分子扩散作用混合，而要达到完全混合则需要相当长的混合时间。这导致微流控快速高效分析的优势减弱甚至消失，因此，在微尺度下进行流体的快速混合对微流控至关重要。为了提高流体的混合效率，必须采取有效的方式来增加流体间的微接触面积或者增强对流和扩散效果。目前，根据有无外界能量驱动微混合器可分为两大类：主动式微混合器及被动式微混合器。被动混合器通常采用具有复杂结构的微通道或微通道中的特殊结构，尽可能增大微接触面积以提高混合效率，其缺点在于加工难度大、混合效果及可控性差。主动式微混合器需要外部能量驱动进行混合，主要包括：微搅拌、压力扰动、声波扰动、磁力驱动、电流体驱动等，其优点在于混合效果好且混合过程可控，但也会存在加工工艺复杂、加工成本昂贵、不易集成等诸多问题。经对现有文献检索发现，中国专利号：CN102553482A，专利名：新型回流式微混合器，该专利公开了一种高回流被动式微流体混合器。该微混合器利用康达效应通过设置左右对称反馈通道引起回流，回流延长了流体的混合时间并促进形成涡流，增大了流体间的接触面积。但仍存在以下缺点：对于低雷诺数的流体，其回流率以及混合强度较差，结构参数难以确定，且混合过程不可控制。
技术实现要素：
为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型提供了一种基于压电驱动集成式微混合器，使溶液混合速度更快，混合效果更好并且混合过程更加可控。本实用新型所采用的技术方案是：提供一种基于压电驱动集成式微混合器，本体由固接而成的上部衬底层、中部回流层、下部振动层组成，上部衬底层设有上部混合腔，集成有多个流体入口、混合溶液出口，中部回流层设有顺时针回流通道、逆时针回流通道、中部混合腔，集成有回流压电微泵以及芯片电极，下部振动层设有进出口微流通道、下部混合腔，集成有进出流压电微泵、振子基底；各混合腔同心且内径相同。下部振动层进口微流通道的外壁均与混合腔相切，且旋向保持一致，流体通过自身流动形成旋流；中部回流层顺时针回流通道的外壁均与混合腔相切，旋向为顺时针，流体通过顺时针方向的回流，在混合腔中形成顺时针旋流；中部回流层逆时针回流通道外壁均与混合腔相切，流体通过逆时针方向回流，在混合腔中形成逆时针旋流。两种回流方式依次交替循环作用，极大地增强了溶液的混合效果。通过连续交变信号驱动压电振子基底，基于频率不同，使其处于一阶或者多阶模态振动，增强流体间对流和扩散作用，提高了混合效率。集成的回流压电微泵可以为有阀泵或者无阀泵，数量为两个或者多个；流体入口数量为两个或者多个。本实用新型的工作原理是：与腔体相切的多个旋向相同的流道便于流体通过自身的流动在腔室内产生旋流效应；压电微泵是利用压电陶瓷的逆压电效应使压电振子产生变形，由变形导致泵腔容积变化实现流体的单向流动；振子基底是利用压电振子处于一阶或多阶模态振动，作用于微流体中，增强流体间对流和扩散作用。与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：将交替式循环回流与往复式模态振动两种方式共同作用于微混合中，是一种主动性更强、过程更可控的微混合器。在具备极强的混合能力基础上，不仅可以快速混合好高雷诺数的溶液，也能高效混合好低雷诺数的溶液，具有广大的适用范围。附图说明下面结合附图及实施例对本实用新型进一步说明。附图中：图1为本实用新型所述的三维结构装配图。图2为本实用新型所述的俯视角结构爆炸图。图3为本实用新型所述的仰视角结构爆炸图。图4为本实用新型所述的上部衬底层结构示意图。图5为本实用新型所述的中部回流层结构示意图。图6为本实用新型所述的下部振动层结构示意图。图7为本实用新型所述的出入口流向示意图。图8为本实用新型所述的回流层逆时针流向示意图。图9为本实用新型所述的回流层顺时针流向示意图。其中：1、混合溶液出口；2、无阀微泵A；3、流体入口一；4、振子基底；5、有阀微泵A；6、芯片电极；7、无阀微泵B；8、中部回流层；9、下部振动层；10、上部衬底层；11、无阀微泵C；12、有阀微泵B；13、流体入口二；14、无阀微泵D；15、有阀微泵C。具体实施方式请参阅图1、图2、图3，以混合两种溶液(溶液A和溶液B)，驱动进出流的动力源为有阀微泵、驱动回流的动力源为4个压电无阀微泵为例来说明本实用新型。本实用新型由三部分固接而成，上部衬底层(10)集成有流体入口一(3)、流体入口二(13)、混合溶液出口(1)；中部回流层(8)集成有无阀微泵A(2)、无阀微泵B(7)、无阀微泵C(11)、无阀微泵D(14)以及芯片电极(6)；下部振动层(9)集成有振子基底(4)、有阀微泵A(5)、有阀微泵B(12)、有阀微泵C(15)。如图4所示，上部衬底层(10)设有上部混合腔(1001)、上部入口通道一(1002)、上部入口通道二(1004)、上部出口通道(1003)。如图5所示，中部回流层(8)设有中部混合腔(803)，微泵腔体A(802)、以及流道A1(801)、流道A2(804)，微泵腔体B(806)、以及流道B1(807)、流道B2(805)，微泵腔体C(810)以及流道C1(809)、流道C2(811)，微泵腔体D(814)以及流道D1(815)、流道D2(813)，中部入口通道一(816)、中部入口通道二(808)、中部出口通道(812)。如图6所示，下部振动层(9)设有下部混合腔(901)、下部入口流道一(904)、入口流道二(902)、下部出口流道(903)。各混合腔同心且内径相同。工作时，A溶液通过压电有阀微泵A(5)驱动，由流体入口一(3)、上部入口通道一(1004)、中部入口通道一(816)、下部入口流道一(904)流入底部混合腔(901)中，同时B溶液通过压电有阀微泵B(12)驱动，由流体入口二(13)、上部入口通道二(1002)、中部入口通道二(808)、下部入口流道二(902)流入下部混合腔(901)中，由于下部出入口流道外壁与下部混合腔相切且旋向一致，因此，流体可以通过自身的流动，在下部混合腔(901)内形成旋流，对溶液进行初步的微混合。此后经过以下回流方式一、回流方式二交替循环回流后，最终混合好的溶液通过压电有阀微泵C(15)驱动，由下部出口流道(903)、经过中部出口通道(812)、上部出口通道(1003)从混合溶液出口(1)流出，流向示意如图7所示。回流方式一：无阀微泵A(2)、无阀微泵C(11)工作，混合溶液经流道A1(801)、流道C1(809)分别流入腔体A(802)、腔体C(810)，又分别从流道A2(804)、流道C2(811)流回中部混合腔(803)，形成回流，由于流道A1(801)、流道A2(804)、流道C1(809)、C2流道(811)外壁均与混合腔相切且旋向为逆时针，因此，在混合腔中产生逆时针旋流，流向示意如图8所示。回流方式二：压电无阀微泵B(7)、无阀微泵D(14)工作，混合溶液经流道B1(807)、流道D1(815)分别流入腔体B(806)、腔体D(814)，又分别从流道B2(805)、流道D2(813)流回中部混合腔(803)，形成回流，由于流道B1(807)、B2(805)、D1(815)、D2(813)外壁均与混合腔相切且旋向为顺时针，因此，在混合腔中产生顺时针旋流，流向示意如图9所示。两种主动回流方式依次循环交替工作，增大流体间的接触面积，使溶液混合得更加高效。振子基底(4)在混合过程中一直处于一阶或者多阶模态振动，强化了流体间对流与扩散作用，使溶液混合得更加充分。上述的压电无阀微泵A(2)、无阀微泵B(7)、无阀微泵C(11)无阀微泵D(14)、压电有阀微泵A(5)、有阀微泵B(12)、有阀微泵C(15)、振子基底(4)均通过芯片电极(6)与外部控制器连接。