平面被动式微混合器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微流控芯片技术领域，特别是涉及一种平面被动式微混合器。
【背景技术】
[0002]微混合器作为微流控系统的重要组成部分，凭借其高效快速的混合性能，越来越多的应用于生物分析、化学合成和临床测试等领域。在两股或多股流体进行化学反应时，需要实现快速有效混合，因而微混合器是微流控中的重要组成部分，由于微流控芯片通道结构在微米量级，通道中的流体通常处于层流状态，因此实现微尺度下流体的快速混合也变得至关重要。在不同的雷诺数条件下，通道中的流体通过分子扩散和对流混合的途径实现混合。尽管前者的混合效率极高，但低雷诺数下其需要很长的混合时间。所以在微尺度下实现流体的快速且高效的混合仍然是个挑战。
[0003]混合过程主要分为被动式和主动式两种，主动式是通过外部对微混合器施加影响(如压力、电渗驱动等)控制混合过程，被动式混合是在通道内部通过改变结构和形状来促进混合。已有设计中，微混合器大多采用被动式混合机制，也有一些芯片上加入主动式元件。相比后者，被动式混合器具有不需要设置额外设备，易于加工，使用方便等优势。目前通过优化通道结构、强化混沌对流已成为被动式微混合器的核心技术。
[0004]被动式微混合器可通过拉伸、折叠、截流等作用，实现低雷诺数下的混沌混合。但此类微混合器结构多为斜坡形、倾斜形、阶梯型等三维结构，相比于平面式混合器，其结构较为复杂，加工较为困难。同时，生产成本较高，不利于批量生产和规模化应用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种平面被动式混沌流微混合器，其具有结构简单、加工便易、混合快速尚效等特点。
[0006]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]—种平面被动式微混合器，包括入口通道、出口通道以及位于入口通道和出口通道之间的至少一个混合单元，其特征在于:每个所述混合单元分别包括用于将液体进行分流的第一分流通道以及第二分流通道；以及用于将来自第一分流通道和第二分流通道的液体进行混流的混流腔;所述混流腔与相邻的混合单元的第一分流通道以及第二分流通道连通，或与出口通道连通。本发明利用“柯恩达”效应，混合器结构引导介质在对流腔中产生混沌对流，显著改善了混合效果。“柯恩达”效应是流体有离开本来的流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时，只要曲率不大，流体会顺着物体表面流动。
[0008]优选地，所述的入口通道包括分别与所述混合单元连通的第一入口通道和第二入口通道，所述的第一入口通道的宽度小于所述的第二入口通道的宽度。
[0009 ]优选地，所述第二入口通道内设有减缓液体流动的挡板。
[0010]优选地，每个所述混合单元分别具有一腔体，每一个所述腔体内分别设有一个挡块，该挡块将所述腔体分隔成所述第一分流通道、第二分流通道和混流腔，所述混流腔形成于所述第一分流通道和第二分流通道的交汇处，且位于其所在腔体的出口位置。
[0011]优选地，所述的第一分流通道的宽度和所述的第二分流通道的宽度不同。
[0012]优选地，所述的第一分流通道呈直线通道，所述的第二分流通道为“L”形通道。
[0013]优选地，所述混流腔的宽度由第一分流通道至第二分流通道逐渐变宽
[0014]优选地，所述档块的横截面为直角梯形、矩形、三角形或其组合。
[0015]优选地，每个混合单元中所述挡块以相同的方式设置。
[0016]优选地，所述入口通道和出口通道之间设有多个混和单元，该多个混合单元包括交替排布的第一混合单元以及第二混合单元;所述第一混合单元中的挡块与所述第二混合单元中的挡块的设置方式不同。
[0017]本发明该微混合器将管道限制在2D平面内，大大节省了空间；由于平面被动微混合器无需加入外部装置，且结构较为简单，加工便易，成本低廉，适合于规模化生产应用。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本发明实施例一的平面被动式微混合器的平面结构示意图；
[0020]图2是本发明实施例二的平面被动式微混合器的平面结构示意图；
[0021]图3是本发明实施例三的平面被动式微混合器的平面结构示意图；
[0022]图4是本发明实施例四的平面被动式微混合器的平面结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024]如图1所示，一种平面被动式微混合器，包括入口通道、出口通道7以及位于入口通道和出口通道7之间的混合单元6，混合单元6包括用于将液体进行分流的第一分流通道3以及第二分流通道4;以及用于将第一分流通道3和第二分流通道4的液体进行混流的混流腔5；
[0025]此处的混合单元6可以为一个，混流腔5与出口通道7连通。
[0026]当混合单元6为多个时，混流腔5与相邻的混合单元6的第一分流通道3以及第二分流通道4连通，最后一个混合单元的混流腔5与出口通道7连通。
[0027]入口通道包括第一入口通道I和第二入口通道2，其与混合单元6连通，此处的第一入口通道与所述第二入口通道的横截面呈矩形，第一入口通道I与第二入口通道2也可以是以一定角度交叉，角度为0-180度，特别地，此处第一入口通道I与第二入口通道2垂直，第一入口通道I的宽度小于所述的第二入口通道2的宽度。
[0028]每个混合单元6分别具有一腔体，每一个腔体内分别设有一个挡块8，该挡块8将腔体分隔成所述第一分流通道3、第二分流通道4和混流腔5，混流腔5形成于所述第一分流通道3和第二分流通道4的交汇处，且位于其所在腔体的出口位置。
[0029]第一入口通道I与第二入口通道2汇流于交叉口，交叉口与第一分流通I道和第二分流通道2连通，第一分流通道2的宽度与第二分流通道2的宽度不同，此处，第一分流通道2的宽度小于第二分流通道2。第一分流通道I将液体分流，第一分流通道I呈直线通道，以保证液体的最小分流路径。
[0030]第二分流通道2形状为L形，液体经过折线分流汇集于混流腔5中。
[0031]在工作时，液体流动方向为图1的箭头所示的方向，其中两种介质分别由第一入口通道I和第二入口通道