CN207786484U - 一种可实现高效混合的微流体芯片 - Google Patents
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Abstract
一种可实现高效混合的微流体芯片，包括基板、覆盖在基板上下的上玻璃片、下玻璃片，所述基板上设有不同几何结构的通道，所述通道包括入口通道、直通道和出口通道；所述通道均匀分布在基板上。本实用新型的有益效果是有利于微流体芯片受力均匀，提高基板使用寿命和减少了因基板变形引起的测量误差；可实现不同组分液体的高效、快速混合，得到混合均匀的溶液。
Description
技术领域
本实用新型属于高分子、生物流体在微尺度下的混合技术领域，特别涉及一种可实现高效混合的微流体芯片。
背景技术
目前,传统微流控芯片虽然应用广泛,大部分微流控生物芯片和微机电系统(MEMS)已经用于生物学和医学研究以及芯片实验室(Lab-on-chip)的控制等领域。但多数仅用于单一组分微流体的输送和控制，对于两种组分以上流体的混合仍然存在混合效率低，时间长的缺点，无法满足科学实验要求多种微流体快速混合的需要。
中国专利文献中，公开号为CN102527280A、发明名称为“一种微混合和微反应装置”的发明专利公开了一种技术方案，包括微流控芯片，由刻有微通道的聚二甲基硅烷薄层与玻璃片键合而成，和芯片夹，用于夹持所述微流控芯片，所述微流道包括两条溶液入口通道和一条溶液出口通道，每条通道由一宽通道和一窄通道贯通连接形成，且三个窄通道均与一混合腔贯通连接，从而使三条通道相互连通。上述技术方案虽然实现了两种以上组分的微混合，但是存在混合不均匀、混合时间长，混合质量差等缺点。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种可实现高效混合的微流体芯片，目的是满足多组分高分子流体充分混合的要求，提高混合质量。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：
一种可实现高效混合的微流体芯片，包括基板、覆盖在基板上下的上玻璃片、下玻璃片，所述基板上设有不同几何结构的通道，所述通道包括入口通道、直通道和出口通道；所述通道均匀分布在基板上。
和现有技术相比，本方案基于多组分流体充分高效混合的构思，设置了微流体芯片基板的通道，包括均匀分布在基板上的不同几何结构的通道。通道均匀设置在基板上有利于微流体芯片受力均匀，提高基板使用寿命和减少了因基板变形引起的测量误差。不同几何结构的通道可实现不同组分液体的高效、快速混合，得到混合均匀的溶液。
基于上述方案，本发明还做出了如下改进：
所述基板上一端设有圆弧通道，作为流体A的入口通道；所述圆弧通道径向外延伸处设有流体B的入口通道，流体A、B通道构成皇冠形状。本改进方案中通过圆弧通道和圆弧外延伸通道的设计，实现流体B在进入圆弧通道时被流体A沿圆弧切线切断形成微滴液，进入直流道二者再进行进一步的混合；流体A的粘度一般高于流体B的粘度，粘度较高的流体对粘度较低流体的剪切力度较好，提高混合效率。
所述直通道前段靠近入口通道处嵌有镶块，直通道中后段为沿基板中轴线开设、均匀分布的凹凸交错的凹凸通道。本改进方案中利用镶块和凹凸转弯通道的作用对混合液体进行充分高效的混合。
所述入口通道关于基板中轴对称，或位于基板的一侧；本改进方案中根据流体压力决定入口通道的形状，若混合量多采用流道对称的结构可以显著降低因流体压力产生的内应力。而混合量小时压力小，采用仅一侧的非对称结构时内应力也不大可满足要求。
所述圆弧通道径向外延伸处设有流体C的入口通道，流体B、C通道相邻，流体A通道与流体B、C通道构成皇冠形状。本改进方案是针对两种以上组分的液体设计的，流体A可以实现对流体B、C的剪切，实现初步的混合。
流体B入口通道中轴与直通道中轴夹角β范围为15゜-75゜。
圆弧通道与直通道的夹角α范围为100°-150゜。
本发明的有益效果是多种特殊几何形状结构的通道，用于控制多种液体组分导入到主通道，并且实现微液滴的切割、形成、输送和混合；可实现多组分流体充分高效的混合，进一步借助光学显微镜可以观察微流体的流动和混合情况。
附图说明
为了更清楚地说明实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本实用新型实施例1微流体芯片的俯视图；
图2为本实用新型实施例1微流体芯片的A-A剖视图；
图3为本实用新型实施例2微流体芯片的俯视图；
图4为本实用新型实施例3微流体芯片的俯视图；
图5为本实用新型实施例4微流体芯片的俯视图；
图中，1、基板；2、上玻璃片；3、下玻璃片；4、入口通道；5、直通道；6、出口通道；40-1、40-2、流体A入口通道；41-1、41-2、流体B入口通道；42-1、42-2、流体C入口通道；50、镶块；51、凹凸通道。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1、2所示，一种可实现高效混合的微流体芯片，包括基板1、覆盖在基板上下的上玻璃片2、下玻璃片3，所述基板1上设有不同几何结构的通道，所述通道包括入口通道4、直通道5和出口通道6；所述通道均匀分布在基板1上。所述入口通4关于基板1中轴对称，所述基板1上一端设有圆弧通道，作为流体A的入口通道40-1、40-2；所述圆弧通道径向外延伸处设有流体B的入口通道41-1、41-2，流体A、B通道构成皇冠形状。所述直通道5前段靠近入口通道处嵌有镶块50，直通道5中后段为沿基板中轴线开设、均匀分布的凹凸交错的凹凸通道51；镶块50的数量可根据具体需要选择。流体B入口通道中轴与直通道中轴夹角β范围为15゜-75゜。圆弧通道的宽度范围为50-200微米。
实施例2
如图3所示，与实施例1不同点在于圆弧通道径向外延伸处还设有流体C的入口通道42-1、42-2，流体B、C通道紧挨，流体C入口通道与直通道5相邻，流体A通道与流体B、C通道构成皇冠形状。流体B入口通道中轴与直通道中轴夹角β范围为15゜-75゜，流体C入口通道靠近直通道的边与直通道中轴的夹角φ范围为10゜-35゜。本实施例中流道B、C紧挨，流道B、C也可通过圆弧通道相连，二者位置也可互换，布局方式不局限于本实施例。
实施例3
如图4所示，一种可实现高效混合的微流体芯片，包括基板1、覆盖在基板上下的上玻璃片2、下玻璃片3，所述基板1上设有不同几何结构的通道，所述通道包括入口通道4、直通道5和出口通道6；所述通道均匀分布在基板1上。所述入口通4位于基板的一侧，所述基板1上一端设有圆弧通道，作为流体A的入口通道40-1；所述圆弧通道径向外延伸处设有流体B的入口通道41-1，流体A、B通道构成半个皇冠形状。圆弧通道内侧边即半径小的边在与直通道汇合处为圆弧切线、而非圆弧。所述直通道5前段靠近入口通道处嵌有镶块50，直通道5中后段为沿基板中轴线开设、均匀分布的凹凸交错的凹凸通道51；镶块50的数量可根据具体需要选择。流体B入口通道中轴与直通道中轴夹角β范围为15゜-75゜，圆弧通道的宽度范围为50-200微米，圆弧通道内侧边与直通道的夹角α范围为100°-150゜
实施例4
如图5所示，与实施例3不同点在于所述圆弧通道径向外延伸处还设有流体C的入口通道42-1、42-2，流体B、C通道紧挨，流体C通道42-1与直通道5相邻，流体A通道与流体B、C通道构成半个皇冠形状。流体B入口通道中轴与直通道中轴夹角β范围为15゜-75゜，流体C入口通道靠近直通道的边与直通道中轴的夹角φ范围为10゜-35゜。本实施例中流道B、C紧挨，流道B、C也可通过圆弧通道相连，二者位置也可互换，布局方式不局限于本实施例。
Claims (6)
1.一种可实现高效混合的微流体芯片，包括基板、覆盖在基板上下的上玻璃片、下玻璃片，其特征在于：所述基板上设有不同几何结构的通道，所述通道包括入口通道、直通道和出口通道；所述通道均匀分布在基板上；所述基板上一端设有圆弧通道，作为流体的入口通道，入口通道至少为2个；所述圆弧通道的一端作为流体A的入口通道；所述圆弧通道径向外延伸处设有流体B的入口通道，流体A、B通道构成皇冠形状。
2.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于：所述直通道前段靠近入口通道处嵌有镶块，直通道中后段为沿基板中轴线开设、均匀分布的凹凸交错的凹凸通道。
3.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于：所述入口通道关于基板中轴对称，或位于基板的一侧。
4.根据权利要求1或3所述的微流体芯片，其特征在于：所述圆弧通道径向外延伸处设有流体C的入口通道，流体B、C通道相邻，流体A通道与流体B、C通道构成皇冠形状。
5.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于：流体B入口通道中轴与直通道中轴夹角β范围为15゜-75゜。
6.根据权利要求3所述的微流体芯片，其特征在于：入口通道位于基板一侧时，圆弧通道与直通道的夹角α范围为100°-150゜。
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