CN217368449U - 一种微通道和微流控混合芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微通道和微流控混合芯片，属于微流控芯片技术领域。它包括第一物料入口、第二物料入口、障碍通道；所述第一物料入口通过第一线性通道同时与第一支路通道、第二支路通道的进液端连通；所述第二物料入口通过第二线性通道同时与第一支路通道、第二支路通道的出液端连通；所述第二线性通道与第一支路通道、第二支路通道汇合形成的共同出液端与障碍通道的进液端连通，障碍通道的出液端与物料出口连通；所述障碍通道内均匀设置有多根障碍柱，障碍通道沿流动方向的两侧交错设置有多个U形槽。本方案采用多种混合方式共同作用，先经过两条支路后向中间汇聚，再经过障碍通道混合，能够增强混合效果，缩短混合路径，提高混合效率。

Description

一种微通道和微流控混合芯片

技术领域

本实用新型涉及一种微通道和微流控混合芯片，属于微流控芯片技术领域。

背景技术

微流控技术是指采用微通道来处理或操纵微小流体的一种流体处理技术，它是涉及到化学、物理、电子、生物学等多领域交叉的一门新兴学科。其中，微通道的尺寸仅为数十到数百微米，而微小流体的体积也仅为纳升到阿升之间。由于微流控装置具有微型化和集成化等特征，因此它也通常被称为微流控芯片。

随着微流控技术的发展，市场上也出现了一些较为成熟的微流控芯片，它们均具有自身的特点。例如，微流体混合器中的低复杂性流量控制(专利公开号CN110214047A)，它具有分叉型混合特征，但是多个分叉设计会带来较大的流体阻力，使得内部压力升高，从而限制了液体流动的速度。又如，一种微流道结构和微流控芯片(专利公开号CN214636263U)，它是采用螺旋形混合方式，存在混合通道过长的问题。

因此，设计一种微通道和微流控混合芯片，它具有混合通道短，能够提高流速，缩短混合时间的特点。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于：提供一种微通道和微流控混合芯片，它解决了目前微流控混合芯片存在流速慢，混合时间长的问题。

本实用新型所要解决的技术问题采取以下技术方案来实现：

一种微通道和微流控混合芯片，它包括第一物料入口、第二物料入口、第一支路通道、第二支路通道、障碍通道、物料出口；

所述第一物料入口通过第一线性通道同时与第一支路通道、第二支路通道的进液端连通，第一支路通道、第二支路通道以第一线性通道为轴线对称设置；

所述第二物料入口通过第二线性通道同时与第一支路通道、第二支路通道的出液端连通，第一支路通道、第二支路通道的出液端对称设置在第二线性通道两侧；

所述第二线性通道与第一支路通道、第二支路通道汇合形成的共同出液端与障碍通道的进液端连通，障碍通道的出液端与物料出口连通；

所述障碍通道内均匀设置有多根障碍柱，障碍通道沿流动方向的两侧交错设置有多个U形槽。

作为优选实例，所述第一线性通道与第一支路通道、第二支路通道连接处边缘采用圆角化过渡结构。所述第二线性通道与第一支路通道、第二支路通道连接处边缘采用圆角化过渡结构。

作为优选实例，所述障碍通道采用圆角矩形通道，障碍通道两侧的U形槽开口和底部均采用圆角化过渡结构。

作为优选实例，所述障碍通道的出液端通过第三线性通道与物料出口连通。

本实用新型的有益效果是：

(1)第一项溶液从第一物料入口进入后，在第一支路通道、第二支路通道进料端分成两支，然后两支第一项溶液在第二线性通道的两侧汇入，形成聚焦型流体，对第二线性通道内的第二项物料溶液进行挤压，加速两项物料溶液混合；

(2)在障碍通道中，混合后的两项溶液在障碍柱周围进行扩散流动，形成次级流动、回流、混乱的对流，以及分离重组式流动，增强分子扩散，加速液体的混合效果；

(3)两侧交错设置的U形槽在障碍通道处形成迷宫式通道，溶液在U形槽底部狭窄处有收敛效果，在障碍柱阵列间发散，以形成发散-收敛-发散的效果，能增强扩散和对流的效果，使液体能尽快进行混合，提升混合效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图中：1、第一物料入口；2、第二物料入口；3、第一支路通道；4、第二支路通道；5、障碍通道；6、物料出口；7、第一线性通道；8、第二线性通道；9、第三线性通道；10、障碍柱；11、U形槽；12、共同出液端。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。

实施例1

如图1所示，本微通道和微流控混合芯片包括第一物料入口1、第二物料入口2、第一支路通道3、第二支路通道4、障碍通道5、物料出口6。

第一项溶液(水相物料)通过压力泵或注射泵泵入第一物料入口1，第一物料入口1通过第一线性通道7同时与第一支路通道3、第二支路通道4的进液端连通，第一支路通道3、第二支路通道4以第一线性通道7为轴线对称设置。第一线性通道7内的第一项溶液平均分配给第一支路通道3、第二支路通道4。

第二项溶液(油相物料)通过压力泵或注射泵泵入第二物料入口2，第一物料入口1进料速度大于第二物料入口2进料速度，第二物料入口2通过第二线性通道8同时与第一支路通道3、第二支路通道4的出液端连通，第一支路通道3、第二支路通道4的出液端对称设置在第二线性通道8两侧；两侧的第一项溶液向中间冲击第二线性通道8内的第二项溶液，三条通道汇合后形成聚焦型流体，并继续向障碍通道5流动。第一项溶液、第二项溶液也可通过注射器直接注入。

第二线性通道8与第一支路通道3、第二支路通道4汇合形成的共同出液端12与障碍通道5的进液端连通，障碍通道5的出液端与物料出口6连通；障碍通道5内均匀设置有多根障碍柱10，障碍通道5沿流动方向的两侧交错设置有多个U形槽11。经过障碍柱10发散和U形槽11底部的狭窄部收敛，形成发散-收敛交错的混合效果，能增强扩散和对流的效果，使液体能尽快进行混合，提升混合效果

工作原理：

(1)第一项溶液从第一物料入口1泵入后，在第一支路通道3、第二支路通道4进料端平均分成两支第一项溶液，然后两支第一项溶液在第二线性通道8的两侧汇入，形成聚焦型流体，对第二线性通道8内的第二项物料溶液进行挤压，加速两项物料溶液混合；

(2)初步混合后的两项溶液，在障碍通道5的障碍柱10周围进行扩散流动，形成次级流动、回流、混乱的对流，以及分离重组式流动，增强分子扩散，加速液体的混合效果，并且两侧交错设置的U形槽11在障碍通道5处形成迷宫式通道，溶液在U形槽11底部狭窄处有收敛效果，在障碍柱10阵列间发散，以形成发散-收敛-发散的效果，能增强扩散和对流的效果，使液体能尽快进行混合，提升混合效果；

(3)最后，经过多次混合的液体从物料出口6排出，物料出口6处可以连接管道进行产品收集。

实施例2

第一线性通道7与第一支路通道3、第二支路通道4连接处边缘采用圆角化过渡结构。所述第二线性通道8与第一支路通道3、第二支路通道4连接处边缘采用圆角化过渡结构。障碍通道5采用圆角矩形通道，障碍通道5两侧的U形槽11开口和底部均采用圆角化过渡结构。其他结构与实施例1相同。

内部所有边缘均采用圆角化处理，避免了生成的纳米粒在转接处发生阻滞及堵塞，降低了管道阻力，提高了混合效率。

实施例3

障碍通道5的出液端通过第三线性通道9与物料出口6连通。其他结构与实施例1相同。

从障碍通道5流出的液体在第三线性通道9进行最后一次收敛混合，直至从物料出口6排出。

结合以上实施例，本方案结构与常见的单一的分离重组式结构相比，通过缩短混合通道长度，能够减小通道的阻力，降低液体流动的压力，使液体流速得到进一步提高。多种混合方式共同作用，能够缩短混合时间。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种微通道和微流控混合芯片，其特征在于，它包括第一物料入口(1)、第二物料入口(2)、第一支路通道(3)、第二支路通道(4)、障碍通道(5)、物料出口(6)；

所述第一物料入口(1)通过第一线性通道(7)同时与第一支路通道(3)、第二支路通道(4)的进液端连通，第一支路通道(3)、第二支路通道(4)以第一线性通道(7)为轴线对称设置；

所述第二物料入口(2)通过第二线性通道(8)同时与第一支路通道(3)、第二支路通道(4)的出液端连通，第一支路通道(3)、第二支路通道(4)的出液端对称设置在第二线性通道(8)两侧；

所述第二线性通道(8)与第一支路通道(3)、第二支路通道(4)汇合形成的共同出液端与障碍通道(5)的进液端连通，障碍通道(5)的出液端与物料出口(6)连通；

所述障碍通道(5)内均匀设置有多根障碍柱(10)，障碍通道(5)沿流动方向的两侧交错设置有多个U形槽(11)。

2.根据权利要求1所述一种微通道和微流控混合芯片，其特征在于，所述第一线性通道(7)与第一支路通道(3)、第二支路通道(4)连接处边缘采用圆角化过渡结构。

3.根据权利要求1所述一种微通道和微流控混合芯片，其特征在于，所述第二线性通道(8)与第一支路通道(3)、第二支路通道(4)连接处边缘采用圆角化过渡结构。

4.根据权利要求1所述一种微通道和微流控混合芯片，其特征在于，所述障碍通道(5)采用圆角矩形通道，障碍通道(5)两侧的U形槽(11)开口和底部均采用圆角化过渡结构。

5.根据权利要求1所述一种微通道和微流控混合芯片，其特征在于，所述障碍通道(5)的出液端通过第三线性通道(9)与物料出口(6)连通。

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