CN100345617C - 磁电式循环混合器 - Google Patents

Abstract

一种微流体控制技术领域的磁电式循环混合器，包括：实验台、密封盖、通道层、磁场控制器。密封盖与通道层通过阳极键合或者热键合技术密封在一起，并设置在实验台上，实验台、密封盖和通道层上通过共有的对准斜角对准，实验台上设有凸台，磁场控制器通过凸台固定在实验台上。本发明利用电场进行驱动，无需在混合器上集成制作专门的混合驱动系统，尤其在一次性混合器件的批量生产中，可以提高生产效率，降低生产成本，缩小器件体积，此外，本发明器件还可用于药物的快速混合和微量注射，在生物试剂、化学试剂浓度和组分的实时测定和预防医学、环境水源的监控都具有很强的实用价值。

Description

磁电式循环混合器

技术领域

本发明涉及的是一种微电子技术领域的器件，具体是一种磁电式循环混合器。

背景技术

微混合器有被动微混合器和主动微混合器。被动式微混合器是通过流体的被动流动实现迅速混合，被动式微混合器需要构造特殊的微流体通道来使不同试剂流的扩散效应变得更为显著，目前多数采用多层流的混合机理，利用分散混合设计，通过管路的几何交叉将液流裂分成小组分，并以小的分流重新汇合，从而产生更大的界面区域，实现更有效的混合。在微流体系统中，由于通道长度和孔径小，雷诺数较小，流体在被动式混合器中实现均匀混合难度较高，耗时较长。主动式微混合器是通过外界的作用如气动、超声波振动或电场诱导循环来实现流体的迅速混合，这种方式下，由于在微混合器上需要集成用于混合驱动的设备或者专用的驱动装置，混合器制作成本相对较高，此外，也加大了缩小混合器体积的困难性。采用磁电效应对微管道内流体施加驱动，利用动磁产生电场，从而促动混合，目前鲜有研究，其根本原理是磁电效应进行驱动，不需要在混合器上制作专门的混合驱动系统，因此，在一定程度上降低了成本，尤其在一次性混合器件的批量生产中，可以提高生产效率，降低生产成本，缩小器件体积。

经对现有技术的文献检索发现，美国专利号为：US 2002/0023841 A1，名称为：电泳水流驱动对流式微混合器(Electrohydrodynamic ConvectionMicrofluidic Mixer)，该专利中提到的混合器由制作在硅基上的微腔和电场驱动系统组成，通过设置在流体通道的电极实现对微腔流路内试剂的电场驱动，并形成流体对流，从而促进试剂的混合。这样的系统虽然没有机械驱动部件，然而本身的制作工艺并不简单，需要在混合器上制作电极和驱动引导线路，此外，为了避免许多生物和化学试剂对电极的反应，需要对电极进行钝化或是涂覆处理，加大了应用难度，在用做一次性器件时，其批量生产的周期较长，成本相对较高。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种磁电式循环混合器，使其利用电场进行驱动，无需在混合器上制作专门的混合驱动系统，因此，在一定程度上降低了成本，工艺相对简单，器件工作性能稳定，具有良好的可重复性，解决了背景技术中存在的问题。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括：实验台、密封盖、通道层、磁场控制器。密封盖与通道层通过阳极键合或者热键合技术密封在一起，并设置在实验台上，实验台、密封盖和通道层通过共有的对准斜角对准，实验台上设有凸台，磁场控制器通过凸台固定在实验台上。实验台上设有卡紧装置，卡紧装置为一带有梯形槽的角台，卡紧装置将密封起来的密封盖与通道层固紧在梯形槽内。

本发明中，实验台由树脂材料制作。密封盖和通道层由玻璃制作，随后封装成形，在密封盖上设有试剂样品输入口、试剂样品输出口，在通道层以刻蚀工艺形成循环微通道。

本发明混合器的磁场控制器，依靠辅助控制设备，控制穿越密封盖和通道层中孔的磁场变化，从而在其内的密闭循环内形成电场，进而推动待混合试剂在其内运动混合。本发明中的混合器在进行微量试剂混合时，先要将待混合试剂用真空作用由入口导入，其后启动磁场控制器混合，混合试剂由试剂样品输出口导出。

本发明混合器以磁电效应进行驱动，不需要在混合器上制作专门的混合驱动系统，因此，在保障很多已有的技术仍然行的基础上，在一定程度上降低了成本，尤其在一次性混合器件的批量生产中，可以提高生产效率，降低生产成本，缩小器件体积，此外，本发明器件还可用于药物的快速混合和微量注射，在生物试剂、化学试剂浓度和组分的实时测定和预防医学、环境水源的监控都具有很强的实用价值。

附图说明

图1为本发明整体示意图

图2为本发明分解结构示意图

图3为图2的局部放大示意图(一)

图4为图2的局部放大示意图(二)

具体实施方式

如图1-4所示，本发明包括：实验台1、密封盖2、通道层3、磁场控制器7。密封盖2与通道层3通过阳极键合或者热键合技术密封在一起，并设置在实验台1上，实验台1、密封盖2和通道层3通过三者共有的对准斜角5对准，实验台1上设有凸台8，磁场控制器7通过凸台8固定在实验台1上。实验台1上设有卡紧装置6，卡紧装置6为一带有梯形槽11的角台，卡紧装置6将密封起来的密封盖2与通道层3固紧在梯形槽11内。

实验台1上设有凹槽12，位于试剂入口9的正下方。

密封盖2上设有试剂入口9和试剂出口10，与通道层3上的循环微通道4对应连接，密封盖2与通道层3密封结合。

密封盖2和通道层3由玻璃制作，通道层3上的循环微通道4是由刻蚀技术在玻璃上加工制作。实验台1由树脂材料制作。

实验台1、密封盖2和通道层3上共有的对准斜角5起对准作用，使摆放保持正确的位置，卡紧装置6可将密封起来的密封盖2与通道层3固紧在梯形槽11内，防止操作中在实验台1上滑动，实验台1上的凹槽12是为了方便安装拆卸密封起来的密封盖2与通道层3。磁场控制器7由磁芯和线圈组成，在实验台1的凸台8下固定，磁场控制器7可商业购买，如东莞市盛鑫电子生产的芯径22mm，型号：Mach2089EA/I22。

在进行微量试剂混合时，先要将待混合试剂用真空作用由试剂入口9导入，其后启动磁场控制器7，依靠辅助控制设备，控制穿越密封盖2和通道层3中孔的磁场变化，以磁电效应推动待混合试剂在其内运动混合，混合后试剂由试剂出口10导出。

Claims (4)

1、一种磁电式循环混合器，包括：通道层(3)、磁场控制器(7)，其特征在于，还包括：实验台(1)、密封盖(2)，密封盖(2)与通道层(3)通过阳极键合或者热键合技术密封在一起，并设置在实验台(1)上，实验台(1)、密封盖(2)和通道层(3)通过三者共有的对准斜角(5)对准，实验台(1)上设有凸台(8)，磁场控制器(7)通过凸台(8)固定在实验台(1)上，实验台(1)上设有卡紧装置(6)，卡紧装置(6)为一带有梯形槽(11)的角台，卡紧装置(6)将密封起来的密封盖(2)与通道层(3)固紧在梯形槽(11)内；密封盖(2)上设有试剂入口(9)和试剂出口(10)，与通道层(3)上的循环微通道(4)对应连接，磁场控制器(7)由磁芯和线圈组成，它穿过循环微通道(4)的中心孔，磁场控制器(7)依靠辅助控制设备，控制穿越密封盖和通道层中孔的磁场变化，从而在其内的密闭循环内形成电场。

2、根据权利要求1所述的磁电式循环混合器，其特征是，实验台(1)上设有凹槽(12)，位于试剂入口(9)的正下方。

3、根据权利要求1所述的磁电式循环混合器，其特征是，实验台(1)材料为树脂材料。

4、根据权利要求1所述的磁电式循环混合器，其特征是，密封盖(2)和通道层(3)由玻璃制作，通道层(3)上的循环微通道(4)是由刻蚀技术在玻璃上加工制作。

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