微流控旋液分离器及微流控旋液分离器组的制作方法

本实用新型涉及微流体流体动力学领域，特别涉及一种用于溶液分离的微流控旋液分离器。

背景技术：

分离器是把混合的物质分离成两种或者两种以上不同物质的机器，液体中固体颗粒的分离方式主要有膜过滤及离心过滤等，其中膜过滤以膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，膜表面的微孔允许小分子物质通过而成为透过液，原液中体积大于膜表面微孔的物质则被截留在膜的进液测成为浓缩液，继而实现分离的目的，离心过滤是指以离心力作为推动力，在具有过滤介质的有孔旋转的装置中加入悬浮液，固体颗粒被截留在过滤介质上，液体穿过过滤介质而流出，据此完成分离。膜过滤及离心过滤适用于分离的物质量较多的固液分离，而对于物质量少且要求较高的的物质分离效果较差且对要分离物质的损耗大。

涡流(eddy current)，一种物理名词，是指当线圈中的电流随时间的变化，由于电磁感应，附近的另一个线圈中会产生感应电流，如果用图表示，看起来就像水中的漩涡，所以叫做涡电流。涡流分离采用一种全新的分离方式，利用涡流离心分离原理，充分利用流体运动，利用从中心到外围转速递增的涡流，使流体自动从涡流中心区吸入涡流中，在离心力的作用下实现物质的分离。

微流控芯片(microfluidic chip)是当前微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems)发展的热点领域。微流控芯片体积小，所容纳的流体容量较小，在分离液体的过程中如何解决对流体低能耗而高效率的分离是微通道技术领域亟待克服的问题。

技术实现要素：

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微流控旋液分离器及微流控旋液分离器组，通过涡流发生器分离物质以减少流体损耗及高效率分离。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：一种微流控旋液分离器，其特征在于：包括本体，形成于本体内的涡流发生器、设置于本体表面的混合液入口、溶液出口及废液出口，所述混合液入口通过一微通道连接于涡流发生器一端部入口处，所述溶液出口和废液出口分设于涡流发生器相对两端的本体表面，且分别与涡流发生器的两个端部相连通。

优选的，所述微流控旋液分离器本体由对称的第一基体和第二基体低温键合形成，所述基体为玻璃或者亚克力。

优选的，所述涡流发生器位于本体的中心位置，且涡流发生器的中心轴与本体的中心轴相重合，所述溶液出口和废液出口均分设于涡流发生器两个端部的中心轴处。

优选的，第一基体和第二基体的拼接面形成为本体的中心轴面，且第一基体和第二基体拼接面的结构相同，均形成有依次相连通的溶液出口、涡流发生器及废液出口一半形状的凹槽，所述混合液入口形成于第一基体和第二基体任一基体的表面，或者分设于第一基体和第二基体的拼接面上，形成为混合液入口一半的凹槽。

再优选的，所述涡流发生器为锥台型结构，自溶液出口端向废液出口端直径渐进缩小，有利于离心分离。

进一步优选的，所述混合液入口与一压力泵连接，所述压力泵提供动力驱使混合液通过微通道进入涡流发生器，所述压力泵提供动力驱使混合液通过微通道进入涡流发生器，更进一步的使混合液挤压分离后不含颗粒的上层溶液从溶液出口流出，含有颗粒的废液流入一混合液容器里面将再次分离。

更进一步优选的，第n个微流控旋液分离器的溶液出口与第n+1个微流控旋液分离器的混合液入口连接，所述n为整数，实现微流控旋液分离器的串联连接，最终构成微流控旋液分离器组，以降低纯化液体的颗粒物含量。

本发明的有益之处在于：1)采用微通道结构节约混合液用量，降低成本； 2)通过涡流发生器作为分离器分离物质减少传统分离装置中耗材成本及减少液体损耗；3)采用物理分离方法不引入化学物质，使原溶液的化学性质不发生改变；4)采用微流体设计，此分离器中的液体与周边环境隔离，使得周边环境对液体的分离无影响，特别适用于无菌、无尘等生产的要求；5)将若干个微流控旋液分离器串联连接，多级过滤，以实现降低纯化液体的颗粒物含量。

附图说明

图1是本实用新型的微流控旋液分离器结构示意图；

图2为实施例1的第一基体拼接面主视图；

图3为实施例1的第二基体拼接面主视图；

图4为实施例2的第一基体或第二基体拼接面主视图。

图中附图标记的含义：

1-涡流发生器、2-混合液入口、3-微通道、4-废液出口、5-溶液出口、6- 本体、7-第一基体、8-第二基体。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语″第一″、″第二″仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

如图1所示为本实用新型的微流控旋液分离器，包括本体6，形成于本体 6内的涡流发生器1、设置于本体6表面的混合液入口2、废液出口4及溶液出口5，混合液入口2通过一微通道3连接于涡流发生器1一端部入口处，废液出口4和溶液出口5分设于涡流发生器相对两端的本体表面，且分别与涡流发生器的两个端部相连通，混合液入口2设于溶液出口5一侧，涡流发生器1为锥台型结构，自溶液出口5端向废液出口4端直径渐进缩小，有利于离心分离。

本体6由对称的第一基体7和第二基体8低温键合组装为一体，以下将以两种不同的键合方式做简要介绍：

实施例1：如图2所示的第一基体7和图3所示的第二基体8通过低温键合组装为本体6，第一基体7和第二基体8的拼接面相互对称，且对合后形成依次相互连通的溶液出口5、涡流发生器1及废液出口4，在与溶液出口5同侧的第一基体7表面形成有混合液出口2，混合液出口2通过一微通道3连通涡流发生器1。

实施例2：第一基体7与第二基体8相互对称，如图4所示，第一基体7 与第二基体8的接触面对合后形成依次连通的溶液出口5、涡流发生器1及废液出口4，其中，在溶液出口5同侧的本体6表面上形成有混合液入口2，混合液入口2通过微通道3与涡流发生器1连通。

为了更加清楚的理解本实用新型微流控旋液分离器，以下将对其工作过程做详细的描述：一压力泵将待分离的混合液从混合液入口2经一微通道3注入涡流发生器1中，泵提供驱动力使得流体高速注入涡流发生器1内部，由此形成涡流，由于涡流液体中的固体颗粒会聚集到涡流的底部，不含颗粒的液体会聚集到涡流的顶部，这时重复应用压力泵将待分离的混合液体从混合液入口2 经一微通道3注入涡流发生器1中，混合液将已经分离的不含颗粒的溶液从溶液出口5挤压出来，而含颗粒的废液经废液出口4流入一混合液容器里面将再次进行分离，以此完成对混合液的分离纯化。

为了降低过滤后液体的颗粒物，可以选择将若干个微流控旋液分离器串联多级过滤以优化分离纯化效果，具体地，将第n个微流控旋液分离器的溶液出口与第n+1个微流控旋液分离器的混合液入口连接，n为整数，实现微流控旋液分离器的串联连接，最终构成微流控旋液分离器组，以降低纯化液体的颗粒物含量。

综上所述：本实用新型的微流控旋液分离器有以下优点：1)采用微通道结构设计的分离器节约混合液用量，降低成本；2)通过涡流发生器作为分离器分离物质减少传统分离装置中耗材成本及减少液体损耗；3)采用物理分离方法不引入化学物质，使原溶液的化学性质不发生改变；4)采用微流体设计，此分离器中的液体与周边环境隔离，使得周边环境对液体的分离无影响，特别适用于无菌、无尘等生产的要求；5)将若干个微流控旋液分离器串联连接，多级过滤，以实现降低纯化液体的颗粒物含量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。