CN213942931U - 一种星形挡块的方形微混合器 - Google Patents
一种星形挡块的方形微混合器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN213942931U CN213942931U CN202022211763.4U CN202022211763U CN213942931U CN 213942931 U CN213942931 U CN 213942931U CN 202022211763 U CN202022211763 U CN 202022211763U CN 213942931 U CN213942931 U CN 213942931U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- square
- star
- inlet
- mixing chamber
- mixing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
本实用新型属于微流控芯片领域，具体公开了一种星形挡块的方形微混合器，包括两个入口，一个出口，微混合通道，4个电极，方形混合室，星形挡块。在混合室相隔90度方位施加4个电极，通过四个电极产生的电场力打乱流体的层流状态，从而实现两种流体混合。本实用新型的特点在于：只需通过在电极上施加合适的交流电压就能实现微流体的混合，无需对混合室和混合通道进行复杂的设计，大大提高了混合效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种微通道混合器，尤其是涉及一种星形挡块的方形微混合器。
背景技术
微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。微流控芯片技术可以多层次、多方位应用于生物、医学、材料学等领域。微流控芯片有良好的生物兼容性、光学透明性，并且可大规模集成，这些特点使其为科学研究提供更多的可能性。
宏观尺度下的混合通常是指用机械或流体动力的方法，使两种或多种物料相互分散而达到一定均匀程度的单元操作；微米量级尺度混合与宏观流体混合有很大区别，这是由于微米量级尺度下流体的对流作用不明显，在这种情况下，微流体的混合主要依靠分子间的扩散作用，所以在一定的实验要求之下，微流体的混合变得较为困难。
微混合器可分为被动式微混合器和主动式微混合器两类，被动式混合器主要依靠改变微通道的形状或者在通道中加入障碍物等来增加流体间的混合面积，从而增强扩散效果，另一方面这些精心设计的管道形状或障碍物能够产生混沌流，从而增强流体间的对流；主动式混合器则是依靠各种各样的外部能量来实现混合，比如压力、温度场、磁场、声场和电场等。与被动式混合器相比，主动式混合器只需更少的时间和混合距离就能达到充分混合，并且主动式混合器还拥有开关特性，即根据是否需要混合可以随时打开或关闭混合功能，但往往结构复杂，成本较高。
基于此，本实用新型提供一种微混合通道结构单一，电极设计简单，混合效果明显的微通道混合器，依靠电场力驱动，实现两种不同浓度微流体混合。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种星形挡块的方形微混合器，用于进一步简化电极设计，优化微流通道结构。所述方形混合室（6）棱长为30μm，第一入口（1）宽度与第二入口（2）宽度均为5μm，出口（10）宽度为10μm，微混合通道（3）宽度为10μm，长度为40μm；星形挡块（6）为长度9μm的多面体，并将多面体各边长做倒角处理；所述微通道混合器为对称结构，第一入口（1）与第二入口（2）轴线分别与所述微通道混合器对称轴成30度夹角。
实用新型的技术方案是：一种星形挡块的方形微混合器，两种不同浓度的微流体分别从第一入口（1）、第二入口（2）注入，依次流经微混合通道（3）、混合室（7），从出口（10）流出，在混合室空间内因四个电极以及星形挡块（6）的作用，原先层流状态被打破，促使两种微流体进行混合。
本实用新型的特点在于：一种星形挡块的方形微混合器，微混合通道设计结构单一，电极设计结构简单，和传统主动式微通道混合器相比，本实用新型更便于大批量生产；并且本实用新型的优势在于，相比其他微通道混合器具有更加优化的结构，能够实现微流体更加高效的混合。
附图说明
图1为一种星形挡块的方形微混合器的二维结构示意图，图中：第一入口（1）、第二入口（2）、微混合通道（3）、第一电极（4）、第二电极（5）、星形挡块（6）、方形混合室（7）、第三电极（8）、第四电极（9）、出口（10）。
图2为一种星形挡块的方形微混合器的内部流线图，在每一个旋涡处都能够加强两种微流体的对流作用，实现混合。
图3为一种星形挡块的方形微混合器的流体浓度示意图，可以看出第一入口的浓度为1mol/m3，第二入口的浓度为0mol/m3,通道出口的浓度则趋近于0.5mol/m3。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。
一种星形挡块的方形微混合器，包括第一入口（1）、第二入口（2）、微混合通道（3）、第一电极（4）、第二电极（5）、星形挡块（6）、方形混合室（7）、第三电极（8）、第四电极（9）、出口（10）。
具体的，一种星形挡块的方形微混合器，其流体特性如下，第一种待混合微流体从第一入口（1）注入，初始流速为0.1mm/s，第二种待混合微流体从第二入口（2）注入，初始流速为0.1mm/s；两种微流体电导率均为0.12mS/m；第一入口（1）与第二入口（2）注入微流体初始压力均为零。
具体的，一种星形挡块的方形微混合器，其混合室（6）外圆周相隔90度均匀分布四个电极，施加交流电压，其中第一电极（4）与第四电极（9）施加相同交流电压，电压值为-V0=-sin(ω﹒t)，第二电极（5）与第三电极（8）施加相同交流电压，电压值为V0=sin(ω﹒t)，其中角频率值均为ω=16πrad/s。
具体的，一种星形挡块的方形微混合器，第一入口（1）所注入微流体浓度为1mol/m3，第二入口（2）进入的微流体浓度为0mol/m3，从微混合器出口（10）流出的混合后微流体浓度理论值应为0.5mol/m3。
具体的，本实用新型微混合通道长度并不限于此，可以根据实际需要适当缩短或加长其长度，相应减少或增加整个装置长度，以能够满足实际分离需要为标准。
Claims (4)
1.一种星形挡块的方形微混合器，包括第一入口（1）、第二入口（2）、微混合通道（3）、第一电极（4）、第二电极（5）、星形挡块（6）、方形混合室（7）、第三电极（8）、第四电极（9）、出口（10）；其特征在于：方形混合室（7）正方形宽度为30μm，第一入口（1）宽度与第二入口（2）宽度均为5μm，出口（10）宽度为10μm，微混合通道（3）宽度为10μm，星形挡块（6）为星形多边形倒角形成，宽度为9μm；所述微混合器为对称结构，第一入口（1）与第二入口（2）轴线分别与所述微混合器对称轴成30度夹角；从左到右依次连接微混合通道（3）、方形混合室（7）、出口（10），星形挡块（6）位于方形混合室（7）中心，其4个电极对称分布在方形混合室（7）四边上，相邻两个电极与方形混合室（7）中心所形成的夹角均为90度。
2.根据权利要求1所述的一种星形挡块的方形微混合器，其特征在于：两种不同浓度的微流体分别从第一入口（1）、第二入口（2）注入，依次流经微混合通道（3）、方形混合室（7）、从出口（10）流出，在方形混合室（7）空间内因四个电极作用使原先层流状态被打破，促使两种微流体进行混合。
3.根据权利要求1所述的一种星形挡块的方形微混合器，其特征在于：其挡块三维结构为星形多面体，将各边进行倒角；方形混合室（7）对应区域的三维结构为外部六面体对减去星形多面体所剩余部分，外部六面体中心与内部星形多面体中心重合2。
4.根据权利要求1所述的一种星形挡块的方形微混合器，其特征在于：所述微混合通道（3）为四面体结构，其长为40μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022211763.4U CN213942931U (zh) | 2020-10-04 | 2020-10-04 | 一种星形挡块的方形微混合器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202022211763.4U CN213942931U (zh) | 2020-10-04 | 2020-10-04 | 一种星形挡块的方形微混合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN213942931U true CN213942931U (zh) | 2021-08-13 |
Family
ID=77202935
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202022211763.4U Active CN213942931U (zh) | 2020-10-04 | 2020-10-04 | 一种星形挡块的方形微混合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN213942931U (zh) |
-
2020
- 2020-10-04 CN CN202022211763.4U patent/CN213942931U/zh active Active
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Ward et al. | Mixing in microfluidic devices and enhancement methods | |
| Cai et al. | A review on micromixers | |
| Vatankhah et al. | Parametric study on mixing process in an in-plane spiral micromixer utilizing chaotic advection | |
| Stone et al. | Engineering flows in small devices: microfluidics toward a lab-on-a-chip | |
| Capretto et al. | Micromixing within microfluidic devices | |
| Shanko et al. | Microfluidic magnetic mixing at low reynolds numbers and in stagnant fluids | |
| Ottino et al. | Introduction: mixing in microfluidics | |
| Lee et al. | Microfluidic mixing: a review | |
| Venancio-Marques et al. | Microfluidic mixing triggered by an external LED illumination | |
| Xia et al. | Chaotic micromixers using two-layer crossing channels to exhibit fast mixing at low Reynolds numbers | |
| EP1658890B1 (en) | Microfluidic device including microchannel on which plurality of electromagnets are disposed, and methods of mixing sample and lysing cells using the microfluidic device | |
| Nam et al. | Micromixing using a conductive liquid-based focused surface acoustic wave (CL-FSAW) | |
| Nazari et al. | Mixing process and mass transfer in a novel design of induced-charge electrokinetic micromixer with a conductive mixing-chamber | |
| Gambhire et al. | A review on different micromixers and its micromixing within microchannel | |
| Xia et al. | Analysis of flow and mixing characteristics of planar asymmetric split-and-recombine (P-SAR) micromixers with fan-shaped cavities | |
| Wu et al. | Modular microfluidics for life sciences | |
| CN216093735U (zh) | 一种锯齿形直通道微混合器 | |
| CN213942931U (zh) | 一种星形挡块的方形微混合器 | |
| CN213942932U (zh) | 一种交错电极的微混合器 | |
| CN110947329A (zh) | 一种锯齿型被动式微混合器 | |
| CN210022179U (zh) | 一种高效混合萃取集成装置 | |
| Dundi et al. | Characterization of enhanced liquid mixing in T‐T mixer at various Reynolds numbers | |
| CN214159412U (zh) | 一种主被动式圆通道微流体混合器 | |
| Das et al. | Computational analysis for mixing of fluids flowing through micro-channels of different geometries | |
| Dong et al. | Mixing enhancement of electroosmotic flow in microchannels under DC and AC electric field |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |