一种菱形结构被动式微混合器

1.本实用新型涉及一种菱形结构被动式微混合器


背景技术：

2.微流体分析设备由于其具有设备紧凑,分析速度快,成本低等优点,已经成为对现有大型分析设备在分析检测领域的良好补充。密闭的微通道和腔体能够有效地隔离人与试剂的接触, 保障人身安全以及避免了试剂的污染反应速度加快,分析能力提高,强于宏观的人工操作试剂消耗量为微升级别,甚至更低，能够以低成本大量生产,推广使用。其中，微尺度下的微量液体混合在微全分析系统或芯片实验室中已经成为重要的微流体操作,微混合器也成为微全分析系统中重要的前处理单元。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。相较于宏观混合器,微混合器具有显著的优势,能够将试剂量的消耗降低到微米甚至更低的级别,混合速度和效率极大的提高。
3.目前，微混合器根据是否需要借助外界动力源的输入以完成混合可以分为两大类：主动式微混合器和被动式微混合器。主动微混合器主要依赖外界动力如超声,磁,机械搅拌等实现对微通道内流体的扰动以达到混合效果,设计相对较为复杂,制作难度大。被动微混合器主要遵循拉伸和折叠流体通道以增大流体之间的接触面积,以促进扩散通过优化微通道的设计,例如挡板或障碍,实现液体的分流或者增加通道中液体的混沌对流,以促进混合效率。由于被动微混合器无需任何外界动力,加工难度小,易于集成,所以二维平面微混合器目前仍是当前研究的热点。被动式微混合器为了增加流体的分子扩散和对流作用，通过在通道内设置阻挡块，以及形成速度差，从而增加流体分子直接的碰撞来提高流体的混合效率。所以,在微混合器通道的设计时,需要在尽可能的提高对流体的扰动的同时避免复杂的通道设计。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述被动式微混合器现有的不足之处，提供一种菱形结构被动式微混合器，该混合器通过改变通道的宽度，来提高了流体直接的碰撞，从而可以提高混合效率。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型公开了一种菱形结构被动式微混合器，其中包括第一入口通道1、第二入口通道3、初步混合区2、第一通道4、菱形混合区5、中间通道6、第二通道7，所述菱形混合区5至少五个通过中间通道依次连通的，所述第一入口通道1和第二入口通道3均与初步混合区2相连接，使得混合物初步混合，所述初步混合区2与第一通道4的首端相连通，所述的第一入口通道1与第二入口通道3共线布置，所述的初步混合区的圆心与第一入口通道、第二入口通道共轴线布置，通过菱形混合区5，在菱形的一边设置了缩口，使得流体在缩口处出现回流，从而加剧了流体的不平衡碰撞，易于形成湍流，提高混合强度。
7.进一步地，所述的初步混合区3，其特征在于，所述的第一入口通道1与第二入口通
道3夹角为180度，穿过初步混合区2，且对称分布，所述的第一通道4的轴线垂直于第一入口通道1与第二入口通道3，并且与初步混合区2的圆心共线。
8.更进一步地，所述的菱形混合区5，其特征在于，所述的菱形混合区5通过中间通道6依次首尾连接。
9.更进一步地所述的菱形结构的被动式微混合器，其特征在于，所述的第一入口通道1、第二入口通道3、第一通道4、第二通道7、中间通道6的宽度均相等。
10.更进一步地，所述的菱形结构的被动式微混合器，其特征在于，所述的菱形混合区(5)的单侧菱形边设置了突缩口，缩口的宽度为0.1mm，且位于菱形边的中线上。
附图说明
11.在下文中将基于实施例并参考附图来对本申请进行详细描述。
12.图1是本申请实施例的一种菱形结构被动式微混合器的二维结构示意图；
13.图2是本申请实施例的一种菱形结构被动式微混合器的三维结构示意图；
14.图3是本申请实施例的一种菱形结构被动式微混合器的菱形混合区的局部放大图。
15.附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际比例绘制。
16.附图中：1—第一入口通道2—初步混合区3—第二入口通道4—第一通道5—菱形混合区6—中间通道7—第二通道
具体实施方式
17.正如背景技术中所介绍的，一般的被动式微混合器为了增加流体的分子扩散和对流作用，通过在通道内设置阻挡块，从而产生扰动，促进流体的混合，本申请提出了一种菱形结构被动式微混合器。
18.本申请的一种典型的实施方式中，如图1、图2、图3所示，一种菱形结构被动式微混合器，其中包括第一入口通道1、第二入口通道3、初步混合区2、第一通道4、菱形混合区5、中间通道6、第二通道7，所述菱形混合区5至少五个通过中间通道依次连通的，所述第一入口通道1和第二入口通道3均与初步混合区2相连接，使得混合物初步混合，所述初步混合区2与第一通道4的首端相连通，所述的第一入口通道1与第二入口通道3共线布置，所述的初步混合区的圆心与第一入口通道、第二入口通道共轴线布置。
19.当然，不难理解的是，当需要混合的流体难以完成快速混合，则需要提高微混合器的混合性能，通过适当增加菱形混合区5和中间通道6的数目，但至少为五个，通过增加流体经过的环形混合区的数目的方式，流体可以在通道中进行多次分流与汇合，以此来提高混合效果。
20.当然，可以理解的是，流体在初步混合区完成初步混合后流入菱形混合区，由于菱形混合区的一边设置了一个缩口，导致流体到达缩口处会由于通道的横截面减小而产生回流，增加了流体在通道中的碰撞，从而提高通道的混合性能。


技术特征：
1.一种菱形结构被动式微混合器，其特征在于，包括第一入口通道(1)、第二入口通道(3)、初步混合区(2)、第一通道(4)、菱形混合区(5)、中间通道(6)、第二通道(7)，所述菱形混合区(5)至少五个通过中间通道依次连通，所述第一入口通道(1)和第二入口通道(3)均与初步混合区(2)相连接，使得混合物初步混合，所述初步混合区(2)与第一通道(4)的首端相连通，所述的第一入口通道(1)与第二入口通道(3)共线布置，所述的初步混合区的圆心与第一入口通道、第二入口通道共轴线布置，所述的菱形混合区(5)，在菱形的一边设置了缩口。2.根据权利要求1所述一种菱形结构被动式微混合器，其特征在于，所述的第一入口通道(1)与第二入口通道(3)呈180度，且穿过初步混合区(2)的中心，对称分布，所述的第一通道(4)的轴线垂直于第一入口通道(1)与第二入口通道(3)，与初步混合区(2)的圆心共线。3.根据权利要求1所述的一种菱形结构被动式微混合器，其特征在于，所述的菱形混合区(5)通过中间通道(6)依次连接。4.根据权利要求1所述的一种菱形结构被动式微混合器，其特征在于，所述的第一入口通道(1)、第二入口通道(3)、第一通道(4)、第二通道(7)、中间通道(6)的宽度均相等。

技术总结
本实用新型公开了一种菱形结构被动式微混合器，其中包括第一入口通道、第二入口通道、初步混合区、第一通道、菱形混合区、中间通道、第二通道，所述菱形混合区至少五个通过中间通道依次连通的环形单元，所述第一入口通道和第二入口通道均与初步混合区相连接，使得混合物初步混合，所述初步混合区与第一通道的首端相连通，所述的第一入口通道与第二入口通道共线布置，所述的初步混合区的圆心与第一入口通道、第二入口通道共轴线布置，通过菱形混合区，在菱形的一边设置了缩口，使得流体在缩口处出现回流，从而加剧了流体的不平衡碰撞，易于形成湍流，提高混合强度。提高混合强度。提高混合强度。


技术研发人员：张群利 张博弟 王希贵 陈聪睿 罗灏 崔琳琳 于简宁 齐开心 刘宇鹏 谢文静 于启蒙
受保护的技术使用者：东北林业大学
技术研发日：2021.07.15
技术公布日：2022/6/17