一种用于粒子生成的混合器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于粒子生成的混合器，所述混合器创新了管道设置，使每个混合单元同时包括直线型混合路径和曲线型混合路径，独创了由六个半圆形混合单元构成的混合管道，并且所有管道宽度一致，可以提高混合效率，尽可能降低流阻，又能提高混合效果，不易为异物堵塞，性能更稳定，特别适用于纳米粒子的生产。本发明专利技术还公开了采用该混合器制得的微流混合芯片盒，其进液口与出液口均垂直于于芯片侧壁设置，使注射时能够防止气泡进入，同时也避免了人工手工操作驱赶注射器头部的气泡，造成的昂贵样本液体的浪费，还能多个微流混合芯片盒并行高通量使用，使用便捷，易于推广，实现了纳米粒子的高质量和高效率生产。粒子的高质量和高效率生产。粒子的高质量和高效率生产。

【技术实现步骤摘要】
一种用于粒子生成的混合器
[0001]本专利技术要求以申请日为2020年05月15日，申请号为CN202010414239.9，名称为“一种用于并行高通量纳米粒子生成的微流混合芯片盒”的专利技术专利申请，以及申请日为2020年 05月15日，申请号为CN202020811511.2，名称为“一种用于并行高通量纳米粒子生成的微流混合芯片盒”的技术专利申请为优先权。


[0002]本专利技术涉及微流控制领域，具体而言，涉及一种用于粒子生成的混合器。

技术介绍

[0003]微米与纳米材料在化工、电子、医药、生物等领域具有广泛的应用，传统的微米纳米粒子合成通常采用化学搅拌合成方式，其粒子的尺寸和形貌可通过还原剂、表面活性剂、反应器皿体积、搅拌效率及反应时间等多种因素来控制。其中反应液体的混合是纳米粒子合成最关键的因素，在传统的合成装置中，一般采用液体搅拌混合方式，这种搅拌混合方式虽然较为成熟，但是其混合效率和混合均一性难以定量或精确控制，无法满足生产高质量的纳米粒子的要求。
[0004]微流控技术作为一种新兴的交叉科学技术，已经在化学、化工、生物、及物理学等诸多领域有所应用，包括有机合成、无机粒子合成、生物材料、药物合成等方面，其特点是可对微量流体进行精确控制，具有微型化、多功能化、易于集成等优点。在微纳米颗粒合成方面，采用微流控技术代替传统的合成方式已经成为目前基础研究和工业应用中的发展趋势。
[0005]微流混合器的性能是微流控合成技术的关键核心，决定了纳米粒子生成的质量和效率。微流混合器一般分为主动式微混合器和被动式微混合器，其中主动式微混合器利用移动部件或外部能量实现有效混合，结构复杂，集成困难；被动式微混合器不需要任何外部能源，通过改变微通道的几何形状，改变流体的流场，进而实现流体工质的有效混合，其制造简便，配套设施少，得到了广泛发展。
[0006]Ansari等提出了交错人字形微混合器，该设计的主要理念是通过创造横向流动，从而增加了2种流体间的接触面积；Mengeaud等对锯齿形微通道进行了实验和数值模拟方面的研究，利用微通道发生转折的区域形成漩涡，提高混合效率；Liu等研究了三维蛇形通道微混合器、方波形微混合器和直通道微混合器；Ansari等对带有重复L形循环单元的三维蛇形通道几何参数对于流体流动和混合的影响；Mouza等利用分离重组的原理，对存在弧线通道的微混合器进行进一步完善，利用宽度均匀的分裂子通道内流体产生平衡碰撞，同时弧线型的子通道诱发Dean涡，增强混合；在此基础上，Ansari等对平面内非对称圆形通道分离重组微混合器的混合特性进行了数值模拟和实验研究，针对Mouza等研究中出现的问题，利用微混合器非对称的子通道产生的不平衡碰撞，增强混合。
[0007]但是利用现有微流混合芯片在用于制备纳米粒子时，存在混合效果不高，甚至容易出现堵塞，使制得的纳米粒子质量不够稳定。
[0008]另外，在现有传统技术条件下，微流混合芯片盒的进液端口通常设置在芯片的下表面，进液端口与芯片的下表面成垂直设置，使用时用注射器竖直向上注射样本液体，此时由于注射器头部的空白区域会造成有气泡残留在注射器中，虽然提前人为手工操作可以驱赶注射器头部的气泡，使液体样本充满整个注射器，但这样会对价格昂贵的液体样本造成浪费。与此同时，由于进液端口与芯片下表面成T形的垂直设置，也就无法对多个微流混合芯片盒进行叠加，难以实现多个微流混合芯片盒的并行高通量使用。

技术实现思路

[0009]为解决上述问题，本专利技术提供一种用于并行高通量纳米粒子生成的混合器，以及包含所述混合器的微流混合芯片盒，通过具有创造性的结构设计，可以大幅度提高混合效率，并能够有效降低昂贵样本液体的浪费，还能多个微流混合芯片盒并行高通量使用，实现了纳米粒子的高质量和高效率生产。
[0010]一方面，本专利技术提供一种混合器，所述混合器包括第一混合单元，混合单元包括第一通道和第二通道，第一通道包括直线形或者实质为直线形式的通道，第二通道包括曲线形或者实质为曲线形式的通道。
[0011]在一些方式中,第一通道和第二通道构成一个混合单元。
[0012]在一些方式中，第一通道包括通道入口和通道出口，第二通道也包括通道入口和出口。在一些方式中，第一通道的入口和第二通道的入口连通，从而让流体在第一通道的入口处流入第一通道内。在一些方式中，让流体在第二通道的入口流入到第二通道中。在一些方式中，流体在第一通道和第二通道的第一交汇处分别进入第一通道和第二通道。在一些方式中，经过第一通道的流体和第二通道的流体在第一通道和第二通道的出口出混合或者交汇。在一些方式中，流体在第一通道和第二通道的出口进入到第二交汇区进行混合或者交汇。
[0013]在一些方式中，第一通道和第二通道分别首尾相连，形成流体连通。
[0014]在一些方式中，第一通道和第二通道分别首尾相连，是指第一通道和第二通道的首部和首部连在一起，尾部和尾部连在一起。
[0015]进一步地，所述的第一通道包括第一入口和第一出口，第二通道包括第二入口和第二出口，所述的第一入口和第二入口流体连通；第一出口和第二出口流体连通。
[0016]进一步地，所述的混合单元还包括第一汇合区域，所述的汇合区域和第一通道的第一入口和第二通道的第二入口连通，从而实现流体的分流。
[0017]进一步地，所述的混合单元还包括第二汇合区域，所述的第二汇合区域和第一通道的第一出口和第二通道的第二出口连通，从而实现流体的汇合。
[0018]进一步地，所述第二通道的曲线形通道包括半圆弧形通道。
[0019]在前述的方式中，所述第二通道包括直线形的初始通道，该初始通道位于弧形或者曲线通道的上游。在一些方式中，所述的初始通道与直线型的第一通道具有锐角的夹角。在一些方式中，所述初始段长度小于或者等于第二通道长度的1/3。
[0020]进一步地，所述的初始通道与第一通道之间的夹角为小于90度的锐角。
[0021]进一步地，所述的混合器还包括预混合通道，所述的预混合通道与第一汇合区域连通，所述的预混合区域实现两种不同的流体的混合。
[0022]进一步地，所述的混合器还包括用于传输第一流体的通道和用于传输第二流体的通道连通，所述的第一传输通道和第二传输通道与预混合通道流体连通。
[0023]进一步地，所述混合器还包括第二混合单元，所述的第二混合单元包括第三通道和第四通道，其中，所述的第三通道包括曲线形通道，第四通道包括直线形通道。
[0024]进一步地，所述第三通道包括第三入口，第四通道包括第四入口。
[0025]进一步地，所述的第四通道的入口与第一混合单元的第二通道的出口邻近，或者，所述的第四通道的入口与第一混合单元的第二通道的出口位于通道的同一侧，或者，第三通道的第三入口与第一混合单元的第一通道的出口面对面设置。
[0026]进一步地，所述的第四通道与第一通道呈大于90度的钝角设置。
[0027]进一步地，所述的第三通道还包括位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于粒子生成的混合器，该混合器包括第一混合单元，其特征在于，所述的第一混合单元包括第一通道和第二通道，第一通道包括直线形通道，第二通道包括曲线形通道。2.如权利要求1所述的混合器，其中，所述的第一通道包括第一入口和第一出口，第二通道包括第二入口和第二出口，所述的第一入口和第二入口流体连通；第一出口和第二出口流体连通。3.如权利要求1所述的混合器，所述的混合单元还包括第一汇合区域，所述的汇合区域和第一通道的第一入口和第二通道的第二入口连通，从而实现流体的分流。4.如权利要求3所述的混合器，所述的混合单元还包括第二汇合区域，所述的第二汇合区域和第一通道的第一出口和第二通道的第二出口连通，从而实现流体的汇合。5.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述第二通道的曲线形通道包括半圆弧形通道。6.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述第二通道还包括直线形的初始段通道，所述的初始段位于曲线通道的上游。7.如权利要求6所述的混合器，其特征在于，所述初始段通道的长度小于或者等于第二通道长度的1/3。8.如权利要求6所述的混合器，其特征在于，所述的初始通道与第一通道之间的夹角为小于90度的锐角。9.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述的混合器还包括预混合通道，所述的预混合通道与第一汇合区域连通，所述的预混合区域实现两种不同的流体的混合。10.如权利要求9所述的混合器，其特征在于，所述的混合器还包括用于传输第一流体的通道和用于传输第二流体的通道连通，所述的第一传输通道和第二传输通道与预混合通道流体连通。11.如权利要求2所述的混合器，其特征在于，所述混合器还包括第二混合单元，所述的第二混合单元包括第三通道和第四通道，其中，所述的第三通道包括曲线形通道，第四通道包括直线形通道。12.如权利要求11所述的混合器，其特征在于，所述第三通道包括第三入口，第四通道包括第四入口。13.如权利要求12所述的混合器，其中，所述的第四通道的入口与第一混合单元的第二通道的出口邻近，或者，所述的第四通道的入口与第一混合单元的第二通道的出口位于通道的同一侧，或者，第三通道的第三入口与第一混合单元的第一通道的出口面对面设置。14.如权利要求12所述的混合器，其中，所述的第四通道与第一通道呈大于90度的钝角设置。15.如权利要求12所述的混合器，所述的第三通道还包括位于曲线通道上游的直线型初始通道，所述的初始通道是第一直线型通道的部分延伸。16.如权利要求12所述的混合器，所述的混合器包括第三汇合区域，在第三汇合区域的流体部分进入到第三通道，部分进入到第二通道。17.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述混合器还包括第二混合单元，所述的第二混合单元包括第三通道和第四通道，其中，所述的第三通道包括曲线形通道，第四通道包括直线形通道，第三通与第一通道位于混合单元的同侧，第四通道与第二通道位于混合
单元的另一同侧。18.如权利要求1所述的混合器，其中，混合器还包括第二混合单元，其中，第一混合单元位于第二混合单元的上游，第二混合单元包括第三通道和第四通道，其中，所述的第三通道包括曲线形通道，第四通道包括直线形通道；以第四通道为参照，所述第一混合单元的曲线通道与第二混合单元的曲线通道分别位于第四通道的两侧。19.如权利要求1
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18之一所述的混合器，其特征在于，所有通道宽度相同，或者深度相同。20.如权利要求1
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19之一所述的混合器，其特征在于，所述的通道的横切面为矩形。21.一种用于纳米粒子生成的混合器，该混合器包括n个混合单元，其中所述的每一个混合单元包括第一通道和第二通道，第一通道包括直线形通道，第二通道包括曲线形通道，第一通道具有第一入口和第二出口，第二通道具有第三入口和第四出口，所述的第一入口和第三入口流体连通，其中n为1
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6的自然整数。22.一种用于纳米粒子生成的混合器，该混合器包括第一混合单元，其中所述的第一混合单元包括第一通道和第二通道，第一通...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄雷，张育坚，李航文，
申请(专利权)人：斯微上海生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：