被动式微通道制造技术

本发明专利技术公开了一种被动式微通道，其混合单元，至少有一个，为多个时，相邻混合单元依序承接，且第一个混合单元的头端连接所述连接单元的尾端；其中所述混合单元包括：第一通道；第二通道，垂直连接于第一通道的尾端；第三通道，连接于第二通道的末端，并向第一通道的头端和第三通道的头端倾斜；以及第四通道，连接于第三通道的末端，并与第二通道平行。基于本发明专利技术在较小的混合距离下具有比较好的混合效果。

Passive microchannel

The invention discloses a passive micro channel, the mixing unit, at least one, for many, in order to undertake adjacent mixing unit, and the end of the first hybrid unit head end connected with the connecting unit; wherein the mixing unit includes a first channel; channel second, at the end of the vertical connection in the first channel; channel third, channel second is connected to the terminal, and to tilt the head end of the first channel and third channel and fourth channel head end; end connected to the third channel and second channel parallel, and. Based on the invention, a better mixing effect is obtained under the smaller mixing distance.

【技术实现步骤摘要】
被动式微通道
本专利技术涉及一种被动式微通道，用于微流控芯片，以用于两种流体的混合。
技术介绍
目前，微流控芯片上所应用的被动式微混合器有很多种，混合原理大致都是基于其各自的结构和形状，以使混合达到期望的效果。混合效果是最终指标，最终指标的实现需要考虑影响因素，常用的影响因素包括混合时间和混合距离，两者都会影响被动式微通道的规格、布设范围。微流控芯片技术广泛应用于临床医学，药物筛选、食品安全、疾病诊断、生物化学分析、环境检测等前沿领域中，本专利技术主要是根据临床医学中使用某种药物试剂在微流控芯片上检测血液中的某种物质所做的研究。中国专利文献CN101498630A公开了一种样品预处理集成芯片，该集成芯片具有四层结构，混合部分表现为其在结构片上构造的混合沟道，在混合沟道中则具有增加混合效果的微结构。微结构并没有在该文献中有清晰描述，不过其所采用的U型沟道排列则能够减小混合距离，由于其混合有赖于流体行进过程中产生的紊流和扩散，自身的混合能力有限。中国专利文献CN104914102A公开了一种微流控芯片，其在微流控芯片上形成有两个混合池，混合池是一个大致的正方形结构，相关微通道分布在正方形结构的四个边上，这些微通道又都配置有相关的阀门，可以通过控制阀门来实现各个微通道启闭的顺序，用以实现混合。这种混合方式的效果相对较差，体现在，在预先进入的样本中注入其他样本或者液体时，基于截面相对较小的微沟道流入，会在边长比较大(混合池边长远大于微沟道的宽度)的混合池内既存的液体形成界面比较清晰的混入液，如果微沟道流出的压力比较小，甚至会出现泾渭分明的现象，实质的混合效果比较差。中国专利文献CN103170378A公开了一种微流控芯片装置，其进样泵通过两根进样管道进入微流控芯片，两根进样管道通过一个Y型混合微通道用于实现初步的混合，继而在反应区设有一组S型通道，用于承接Y型混合微通道实现进一步的混合和反应，这种混合方式与中国专利文献CN101498630A中的U型管比较类似，表现为一种轴向流，两种液体之间的界面被打破相对困难，因此，该类结构若想达到期望的混合效果，往往需要比较大的混合长度，例如中国专利文献CN103170378A说明书第13段明确指出了弯曲微通道的长度在6厘米到18厘米，对于微米级别的微流控芯片，其尺寸规格太大。中国专利文献CN101708439A则公开了另外一种形式的混合方式，其在一个基片上构造微通道，而在另一个基片上构造法向孔，即法向孔与微沟道垂直，相应形成轴向流与径向流，在法向孔与微沟道连接处形成混合区，该种结构虽然能够产生轴向流与径向流的直接冲击，从而形成混合，然而，该种混合方式的混合区过小，实质的混合效果会受到影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在较小的混合距离下具有比较好的混合效果的被动式微通道。本专利技术采用以下技术方案：一种被动式微通道，包括：缓存槽，配有第一入口通道和第二入口通道，以及缓存槽出口；连接单元，该连接单元的头端连接于缓存槽出口；混合单元，至少有一个，为多个时，相邻混合单元依序承接，且第一个混合单元的头端连接所述连接单元的尾端；其中所述混合单元包括：第一通道；第二通道，垂直连接于第一通道的尾端；第三通道，连接于第二通道的末端，并向第一通道的头端和第三通道的头端倾斜；以及第四通道，连接于第三通道的末端，并与第二通道平行。上述被动式微通道，可选地，第二通道的宽度大于其余三个通道的宽度。可选地，其余三个通道宽度相等，且其余三个通道的宽度为第二通道宽度的0.45～0.55倍。可选地，第二通道与第三通道的夹角为45～75度。可选地，第一通道的头端与第三通道的尾端平齐。可选地，所述缓存槽为矩形槽；矩形槽相对的一对边中一边设有与该边垂直的第一入口通道，另一边设有与该另一边垂直的第二入口通道，且在该对边平行的方向上，第一入口通道位于矩形槽的一端，第二入口通道位于矩形槽的另一端。可选地，所述缓存槽出口位于第一入口通道所在的边上，且在第一入口通道平行的方向上，第一入口通道与缓存槽出口的第一距离大于第二入口通道与缓存槽出口的第二距离；其中，第二距离不小于第二入口通道宽度的1.5倍。可选地，所述连接单元包括：第一细通道，构造在缓存槽出口处；粗通道，承接第一细通道，宽度大于第一细通道并与第一细通道垂直。可选地，该被动式微通道各处深度相同。可选地，所述混合单元有两个，且位于后级的混合单元还接续有出口通道；出口通道包括与后级的混合单元的第一通道垂直并位于该第一通道中部的第一管道部分、承接第四通道末端并与第三通道平行的第二管道部分，以及连接第一管道部分与第二管道部分的第三管道部分。依据本专利技术，在缓存槽内进行第一入口通道和第二入口通道进入流体的初步混合，然后通过连接单元进入混合单元，混合单元具有多个弯管结构，通过弯管结构形成流体对流，尤其是其具有基于第三通道的两个反角，对流效果相对于直角弯管具有明显的提高，混合效果明显增加。此外，第三通道的存在可以大幅减小被动式微通道布设所占据的混合距离，结构更加紧凑。附图说明图1为依据本专利技术的一种被动式微通道的平面结构示意图。图2a为基于本专利技术的一种被动式微通道使用Fluent仿真数值模拟混合效果的图示(取自仿真界面，黑白条件下的亮度能够区分混合效果)。图2b为已知的一种被动式微通道使用Fluent仿真数值模拟混合效果的图示(取自仿真界面，黑白条件下的亮度能够区分混合效果)。图3a为以及本专利技术的一种被动式微通道使用Fluent仿真的流线效果图。图3b为缓存槽结构区域的流线效果图。图3c为混合单元区域的流线效果图。图中：1.第一入口通道，2.第二入口通道，3.缓存槽，4.第一细通道，5.粗通道，6.第三细通道，7.第二细通道，8.锐角弯道，9.微通道出口。具体实施方式参照说明书附图1所示的一种被动式微通道，是微通道的平面结构，可以成型在一基片上，基片一般为平置，因此附图1大致可以认为是俯视图。芯片级的微通道，其宽度是百纳米级别(0.1mm级别)，称为微通道。被动式微通道所适应的流体包括气体、液体，以及气溶胶或者含有分散固体的液体，例如悬浮液。图1中，左右方向定义为基准方向，是整体上流体的输送方向，记为横向，在水平面内与横向垂直的方向记为纵向。图1中所示的被动式微通道包括流体进入部分、混合部分，以及混合流体输出部分。其中流体输入部分构造为一个带有入口的缓存槽3，适配待混入流体的数量，在本专利技术中适用于两种流体的混入，因而为缓存槽3配有第一入口通道1和第二入口通道2。流体从缓存槽3输出需要设置一个出口，即缓存槽出口。缓存槽3意味着其具有一定的容置能力，从而随着流体的泵入而产生两种流体的初始混合，混合效果可见于图2a中缓存槽3部分的混合效果，图2中以两种颜色不同的流体混合为例所做出的模拟。众所周知，两种颜色混合会产生第三种颜色，并且混合的充分与否会在混合的界面处产生颜色的深浅(亮度变化)和颜色本身的变化)。图2中被处理成黑白图片，表现为流体在被动式微通道内的亮度变化。图中可见在混合槽3内有一条相对明亮的线，在线的两边亮度逐渐减弱，此处即为混合界面，混合后产生第三种颜色。本专利技术通过Fluent仿真数值模拟软件进行了验证，结果如图2所示，图2a为基于本专利技术的一种被动式微通道混合效果的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种被动式微通道，其特征在于，包括：缓存槽(3)，配有第一入口通道(1)和第二入口通道(2)，以及缓存槽出口；连接单元，该连接单元的头端连接于缓存槽出口；混合单元，至少有一个，为多个时，相邻混合单元依序承接，且第一个混合单元的头端连接所述连接单元的尾端；其中所述混合单元包括：第一通道；第二通道，垂直连接于第一通道的尾端；第三通道，连接于第二通道的末端，并向第一通道的头端和第三通道的头端倾斜；以及第四通道，连接于第三通道的末端，并与第二通道平行。

【技术特征摘要】
1.一种被动式微通道，其特征在于，包括：缓存槽(3)，配有第一入口通道(1)和第二入口通道(2)，以及缓存槽出口；连接单元，该连接单元的头端连接于缓存槽出口；混合单元，至少有一个，为多个时，相邻混合单元依序承接，且第一个混合单元的头端连接所述连接单元的尾端；其中所述混合单元包括：第一通道；第二通道，垂直连接于第一通道的尾端；第三通道，连接于第二通道的末端，并向第一通道的头端和第三通道的头端倾斜；以及第四通道，连接于第三通道的末端，并与第二通道平行。2.根据权利要求1所述的被动式微通道，其特征在于，第二通道的宽度大于其余三个通道的宽度。3.根据权利要求2所述的被动式微通道，其特征在于，其余三个通道宽度相等，且其余三个通道的宽度为第二通道宽度的0.45～0.55倍。4.根据权利要求1-3任一所述的被动式微通道，其特征在于，第二通道与第三通道的夹角为45～75度。5.根据权利要求1-3任一所述的被动式微通道，其特征在于，第一通道的头端与第三通道的尾端平齐。6.根据权利要求1所述的被动式微通道，其特征在于，所述缓存槽(3)为矩形槽；矩形槽相对的一对边中一边设有与该边垂直的第一入口通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽丽，陈修高，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学，
类型：发明
国别省市：山东,37