混合单元、混合器、微流控芯片、混合装置制造方法及图纸

提供一种用于促进液体混合的混合单元，包括第一入口通道、第一出口通道、混合通道和至少一个扰流空腔，混合通道连通第一入口通道和第一出口通道，用于提供液体混合的空间，形成混合通道的外壁面的至少部分是与形成第一入口通道或第一出口通道的壁面相切的弧面；扰流空腔贯穿混合通道，以使混合通道内的流体受扰流空腔的影响而在混合通道中被分流。上述混合单元能够促进液体混合。还提供一种混合器、微流控芯片和混合装置及其用途。还提供使用所述微流控芯片或混合装置制备产物的方法。微流控芯片或混合装置制备产物的方法。微流控芯片或混合装置制备产物的方法。

【技术实现步骤摘要】
混合单元、混合器、微流控芯片、混合装置


[0001]本专利技术涉及微流控芯片领域，具体涉及用于液体混合的微流控芯片领域。

技术介绍

[0002]微流控芯片技术是在微米尺度下对纳升、微升级的流体样本进行操作和控制的技术。与传统体积庞大的设备相比，微流控技术可以将样品处理、生化反应、分离检测等操作单位集成在几平方厘米大小的芯片上，显著降低了样品试剂等的消耗，提高了合成或分析效率，因此，该技术被广泛应用于生物医药、化学工业等领域。
[0003]多种液体的混合反应是化学化工、生物医学等领域中最常见的操作过程之一，传统的反应器有管式反应器、釜式反应器、塔式反应器等，它们主要是在宏观尺度下对大体量的流体进行混合反应，存在设备体积大、安全性差、传质传热效率低、产物的一致性较差等缺点。通过微流控芯片，基于特殊几何结构的被动式微混合器和基于外加力场的主动式微混合器被陆续研发出来。
[0004]为了提高微通道中流体混合和反应的效率，有必要提供一种能够高效、快速、连续地实现两种流体间的混合和反应的微流控芯片，且避免产生流动死角，提高流体混合效果。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是提供混合单元，能够连续、高效地实现两种流体间的混合和反应。
[0006]为实现上述目的的混合单元包括第一入口通道、第一出口通道、混合通道以及至少一个扰流空腔，混合通道与所述第一入口通道和所述第一出口通道连通，用于提供液体混合的空间，形成所述混合通道的外壁面的至少部分是与形成所述第一入口通道或第一出口通道的壁面相切的弧面；所述扰流空腔贯穿所述混合通道，以使所述混合通道内的流体受所述扰流空腔的影响而在所述混合通道中被分流。
[0007]在一个或多个实施例中，形成所述混合通道的外壁面为第一弧面，优选地，与所述第一入口通道或第一出口通道的壁面相切的一侧第一弧面的角度小于等于90
°
。
[0008]在一个或多个实施例中，形成所述扰流空腔的内周壁面为第二弧面。
[0009]在一个或多个实施例中，形成所述混合通道的外壁面为第一弧面，形成所述扰流空腔的内周壁面为第二弧面，所述第一弧面和第二弧面共同限定出流道。
[0010]在一个或多个实施例中，所述扰流空腔将所述混合通道分割成第一流道、第二流道、入口缓冲区和出口缓冲区，所述第一流道和所述第二流道经由所述入口缓冲区与所述第一入口通道连通，经由所述出口缓冲区与所述第一出口通道连通。
[0011]在一个或多个实施例中，所述第一流道和所述第二流道设置成不在同一平面上。
[0012]在一个或多个实施例中，所述第一入口通道或所述第一出口通道的宽度为第一尺寸，所述混合通道的高度为第二尺寸，所述第二弧面的内圆半径为第三尺寸，所述第一弧面的外圆半径为第四尺寸，所述混合通道在流动平面内的第一长度为第五尺寸，所述混合通
道在流动平面内垂直于所述第一长度的第二长度为第六尺寸；
[0013]其中，在容许流体能流通的范围内，所述第一尺寸、所述第二尺寸、所述第三尺寸和所述第四尺寸、所述第五尺寸和所述第六尺寸被配置成能使所述混合通道的流通截面积最小。
[0014]在一个或多个实施例中，所述第一尺寸为在设定范围内的最小值；
[0015]所述第二尺寸为在设定范围内的最小值；
[0016]所述第三尺寸为在设定范围内的最大值；
[0017]所述第四尺寸为在设定范围内的最大值；
[0018]所述第五尺寸为在设定范围内的最小值；
[0019]所述第六尺寸为在设定范围内的最小值。
[0020]在一个或多个实施例中，形成所述第一入口通道、第一出口通道和混合通道的朝向流体侧的壁面具有凸起，以使所述壁面形成粗糙度。
[0021]在一个或多个实施例中，所述第一入口通道和所述第一出口通道设置成彼此平行和/或垂直。
[0022]本专利技术的另一个目的在于提供一种混合器，包括第二入口通道、第二出口通道和混合单元，所述第二入口通道和所述第二出口通道通过多个所述混合单元连接，优选的，多个所述混合单元首尾相连形成S型折叠结构。
[0023]在一个或多个实施例中，相邻所述混合单元的第一入口通道和第一出口通道彼此连通，形成连接所述混合单元的连接通道，所述连接通道呈渐缩状，以增加经由所述第一入口通道流向混合通道的流体流速。
[0024]本专利技术的再一个目的是提供一种微流控芯片，包括进液口、出液口、与所述进液口连接的第三入口通道和与所述出液口连接的第三出口通道，所述进液口用于引入待混合流体，所述出液口用于引出混合流体，还包括至少一个混合器，所述混合器用于连通所述第三入口通道和所述第三出口通道。
[0025]在一个或多个实施例中，所述第三入口通道的所在平面与第二入口通道所在平面形成角度。
[0026]在一个或多个实施例中，该微流控芯片包括多个进液口和与各进液口分别连通的多个第三入口通道，各所述第三入口通道均流体地连通于所述第二入口通道，其中，相邻所述第三入口通道之间的夹角范围为0
°
＜a＜360
°
，优选的，所述夹角取设定范围内的最大值，更优选的，所述夹角范围为45
°
≤a≤270
°
。
[0027]本专利技术的又一个目的是提供一种混合装置，该装置包括上述微流控芯片、至少两个原料供应部、驱动部、产物接收部和外壳，各所述原料供应部分别用于储存不同种类原料，所述原料供应部分别与所述微流控芯片的进液口流体地连通；驱动部用于为各所述原料供应部提供持续驱动力，以驱使各类所述原料进入所述进液口，并能保持在所述微流控芯片内的持续流动；产物接收部与所述微流控芯片的出液口连接，用于接收经所述微流控芯片混合后形成的产物，优选的，所述外壳包括操作台，所述原料供应部和所述产物接收部可拆装地设置在所述操作台上，更优选的，所述操作台还包括工控屏，设置在所述操作台上。
[0028]在一个或多个实施例中，该装置还包括多个原料输送管道和产物输出管道，各所
述原料输送管道用于连通所述原料供应部和所述进液口，所述产物输出管道用于连通所述出液口和所述产物接收部，其中，各所述原料输送管道包括输入口，所述产物输出管道包括输出口，所述输入口和所述输出口设置在所述操作台上，所述输入口用于与所述原料供应部连通，所述输出口用于与所述产物接收部连通。
[0029]在一个或多个实施例中，该装置还包括清洗部，所述清洗部与所述微流控芯片和/或原料输送管道和/或产物输出管道流体地连通，用于清洗所述微流控芯片和/或原料输送管道和/或产物输出管道。
[0030]在一个或多个实施例中，该装置还包括多通接头，所述多通接头分别与所述清洗部和/或各所述原料输送管道和/或所述产物输出管道独立地可关闭地连通。
[0031]在一个或多个实施例中，该装置还包括废液部和废液管路，所述废液管路用于连通所述废液部与所述出液口，所述废液部用于储存废液，优选的，所述废液部可拆卸地设置在所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合单元(10)，用于促进液体混合，其特征在于，包括：第一入口通道(11)；第一出口通道(12)；混合通道(13)，与所述第一入口通道(11)和所述第一出口通道(12)连通，用于提供液体混合的空间，形成所述混合通道(13)的外壁面的至少部分是与形成所述第一入口通道(11)或第一出口通道(12)的壁面相切的弧面；至少一个扰流空腔(15)，所述扰流空腔(15)贯穿所述混合通道(13)，以使所述混合通道(13)内的流体受所述扰流空腔(15)的影响而在所述混合通道(13)中被分流。2.如权利要求1所述的混合单元，其特征在于，形成所述混合通道(13)的外壁面为第一弧面(139)，优选地，与所述第一入口通道(11)或所述第一出口通道(12)的壁面相切的一侧第一弧面(139)的角度小于等于90
°
。3.如权利要求1所述的混合单元，其特征在于，形成所述扰流空腔(15)的内周壁面为第二弧面(151)。4.如权利要求1所述的混合单元，其特征在于，形成所述混合通道(13)的外壁面为第一弧面(139)，形成所述扰流空腔(15)的内周壁面为第二弧面(151)，所述第一弧面(139)和所述第二弧面(151)共同限定出流道。5.如权利要求1所述的混合单元，其特征在于，所述扰流空腔(15)将所述混合通道(13)分割成第一流道(131)、第二流道(132)、入口缓冲区(133)和出口缓冲区(134)，所述第一流道(131)和所述第二流道(132)经由所述入口缓冲区(133)与所述第一入口通道(11)连通，经由所述出口缓冲区(134)与所述第一出口通道(12)连通。6.如权利要求5所述的混合单元，其特征在于，所述第一流道(131)和所述第二流道(132)设置成不在同一平面上。7.如权利要求4所述的混合单元，其特征在于，所述第一入口通道(11)或所述第一出口通道(12)的宽度为第一尺寸，所述混合通道(13)的高度为第二尺寸，所述第二弧面(151)的内圆半径为第三尺寸，所述第一弧面(139)的外圆半径为第四尺寸，所述混合通道(13)在流动平面内的第一长度为第五尺寸，所述混合通道(13)在流动平面内垂直于所述第一长度的第二长度为第六尺寸；其中，在容许流体能流通的范围内，所述第一尺寸、所述第二尺寸、所述第三尺寸和所述第四尺寸、所述第五尺寸和所述第六尺寸被配置成能使所述混合通道(13)的流通截面积最小。8.如权利要求7所述的混合单元，其特征在于，所述第一尺寸为在设定范围内的最小值；所述第二尺寸为在设定范围内的最小值；所述第三尺寸为在设定范围内的最大值；所述第四尺寸为在设定范围内的最大值；所述第五尺寸为在设定范围内的最小值；所述第六尺寸为在设定范围内的最小值。
9.如权利要求1所述的混合单元，其特征在于，形成所述第一入口通道(11)、第一出口通道(12)和混合通道(13)的朝向流体侧的壁面具有凸起，以使所述壁面形成粗糙度。10.如权利要求1所述的混合单元，其特征在于，所述第一入口通道(11)和所述第一出口通道(12)设置成彼此平行和/或垂直。11.一种混合器(100)，包括第二入口通道(101)和第二出口通道(102)，其特征在于，还包括如权利要求1
‑
10任一项所述的混合单元(10)，所述第二入口通道(101)和所述第二出口通道(102)通过多个所述混合单元(10)连接，优选的，多个所述混合单元(10)首尾相连形成S型折叠结构。12.如权利要求11所述的混合器(100)，其特征在于，相邻所述混合单元(10)的第一入口通道(11)和第一出口通道(12)彼此连通，形成连接所述混合单元(10)的连接通道，所述连接通道呈渐缩状，以增加经由所述第一入口通道(11)流向混合通道(13)的流体流速。13.微流控芯片(50)，包括进液口(200)、出液口(300)、与所述进液口(200)连接的第三入口通道(400)和与所述出液口(300)连接的第三出口通道(500)，所述进液口(200)用于引入待混合流体，所述出液口(300)用于引出混合流体，其特征在于，还包括：至少一个如权利要求11
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12任一项所述的混合器(100)，所述混合器(100)用于连通所述第三入口通道(400)和所述第三出口通道(500)。14.如权利要求13所述的微流控芯片(50)，其特征在于，所述第三入口通道(400)的所在平面与第二入口通道(101)所在平面形成角度。15.如权利要求13所述的微流控芯片(50)，其特征在于，该微流控芯片包括多个进液口(200)和与各进液口(20...

【专利技术属性】
技术研发人员：田志丹，宋乐，高烊，刘韬，叶嘉明，钱其军，
申请(专利权)人：杭州霆科生物科技有限公司上海吉量医药工程有限公司，
类型：发明
国别省市：