CN219308562U - 微流控芯片及微流体混合器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微流控芯片包括芯片主体，其内部开设有至少两个的进液流道以及混合流道，至少两个的进液流道末端汇合后与混合流道的始端连通；其中，混合流道沿着流体的流动方向具有多个依次连通的环形流道，每一环形流道内沿着流体的流动方向形成至少有一个挡流单元；本新型还揭示了一种微流体混合器。本申请通过在混合流道设置多个环形流道，且每一个环形流道中均设置挡流单元，使得从进液流道进入的液体再进入混合流道进行混合流动时，会在多个环形流道中经过多次分流再汇合过程，且每一次分流时又因为挡流单元的设置使得流经的混合液体进行局部阻挡反向回流，从而增加液体的混合效果，更高效的达到两种或两种以上液体混合均匀的目的。

Description

微流控芯片及微流体混合器

技术领域

本实用新型涉及微流体混合技术领域，具体地，主要涉及一种微流控芯片及微流体混合器。

背景技术

微流体混合器是将两种或两种以上流体在设计有微米尺寸的不同形状管道进行精确的控制混合，管道尺寸一般会达到数十到数百微米，混合后可以生成微米或纳米级别的颗粒，和用于化学反应合成化合物。

现有的微流体混合器有不同结构的设计，其中的微流控芯片内部形成有T型、Y型、十字型或交错人字形等微流道结构，这些结构都能够将两种或者种相以上流体混合，其中Y型微流道结构流动性较好可控性强，但是其混合效果较差。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种微流控芯片及微流体混合器。

本实用新型公开的一种微流控芯片，其包括：

芯片主体，其内部开设有至少两个的进液流道以及混合流道，至少两个的进液流道末端汇合后与混合流道的始端连通；其中，混合流道沿着流体的流动方向具有多个依次连通的环形流道，每一环形流道内沿着流体的流动方向形成至少有一个挡流单元；

设于芯片主体外壁的至少两个入流端；至少两个的入流端分别与至少两个的进液流道始端连通；以及

设于芯片主体外壁的出流端；出流端与混合流道的末端连通。

根据本实用新型一实施方式，挡流单元包括至少一个凸角微结构，凸角微结构是环形流道的内壁向着环形流道的流道中心位置外凸而形成的凸角结构。

根据本实用新型一实施方式，凸角微结构数量为两个，两个凸角微结构分别形成于环形流道相对的两内壁，且两个凸角微结构相邻。

根据本实用新型一实施方式，凸角微结构包括第一挡板和与第一挡板相接的第二挡板，第一挡板面向流动的流体；第一挡板和环形流道内壁的夹角为90度至150度。

根据本实用新型一实施方式，芯片主体外壁形成防呆结构

本实用新型公开的一种微流体混合器，其包括：

上述微流控芯片；以及

壳体，微流控芯片可拆卸安装于壳体内。

根据本实用新型一实施方式，壳体包括壳主体以及盖板，壳主体形成有容纳腔，微流控芯片适配容纳于容纳腔内，盖板盖设于壳主体，并覆盖容纳腔。

根据本实用新型一实施方式，壳主体还形成有多个储液腔，多个储液腔围绕容纳腔设置，且每一储液腔均与容纳腔连通。

根据本实用新型一实施方式，壳主体对应容纳腔的内壁设置有至少两个入流承载凹槽以及出流凹槽，微流控芯片适配容纳于容纳腔内时，至少两个的入流端分别对应容纳于至少两个入流承载凹槽内，出流端容纳于出流凹槽内。

根据本实用新型一实施方式，壳主体背向微流控芯片的外壁设置有至少两个的入流管以及至少一个出流管，至少两个的入流管与至少一个出流管分别与至少两个入流承载凹槽以及出流凹槽连通；其中，入流管的内壁形成有锥度台阶结构，出流管内壁形成锥度结构。

本申请的有益效果在于：通过在混合流道设置多个环形流道，且每一个环形流道中均设置挡流单元，使得从进液流道进入的液体再进入混合流道进行混合流动时，会在多个环形流道中经过多次分流再汇合过程，且每一次分流时又因为挡流单元的设置使得流经的混合液体进行局部阻挡反向回流，从而增加液体的混合效果，更高效的达到两种或两种以上液体混合均匀的目的。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为实施例中微流控芯片结构示意图；

图2为实施例中微流控芯片剖视图；

图3为实施例中图2的A部放大图；

图4为实施例中微流体混合器的结构示意图；

图5为实施例中微流体混合器另一视角的结构示意图；

图6为实施例中壳主体的结构示意图；

图7为实施例中壳主体和微流控芯片装配结构示意图；

图8为实施例中壳主体的俯视图。

具体实施方式

以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型。也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示诸如上、下、左、右、前、后……仅用于解释在某一特定姿态如附图所示下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本实用新型，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

为能进一步了解本实用新型的实用新型内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

实施例一

参照图1至图3，图1为实施例中微流控芯片结构示意图，图2为实施例中微流控芯片剖视图，图3为实施例中图2的A部放大图。本实施例中的微流控芯片包括：芯片主体1、至少两个入流端2和出流端3。芯片主体1内部开设有至少两个的进液流道11以及混合流道12，至少两个的进液流道11末端汇合后与混合流道12的始端连通；其中，混合流道12沿着流体的流动方向具有多个依次连通的环形流道121，每一环形流道121内沿着流体的流动方向形成至少有一个挡流单元122。至少两个入流端2设于芯片主体1外壁；至少两个的入流端2分别与至少两个的进液流道11始端连通；出流端3设于芯片主体1外壁，出流端3与混合流道12的末端连通。

通过在混合流道12设置多个环形流道121，且每一个环形流道121中均设置挡流单元122，使得进液流道11进入的液体再进入混合流道12进行混合流动时，会在多个环形流道121中经过多次分流再汇合过程，且每一次分流时又因为挡流单元122的设置使得流经的混合液体进行局部阻挡反向回流，从而增加液体的混合效果，更高效的达到两种或两种以上液体混合均匀的目的。

本实施例中将以两个进液流道11和两个入流端2为例进行说明。在其他实施例中，进液流道11和入流端2的数量也可以为相适配的三个，具体可以根据实际需求设置，此处不再赘述。

本实施例中环形流道121为近似为椭圆形结构，在其他实施例中也可以采用基本圆形结构，此处不做赘述。椭圆形的环形流道121使得混合液体先分流再汇合，此种结构就已经增强了混合效果；而在混合液体于环形流道121分流流动的过程中再经过挡流单元122进行阻挡，实现局部反向回流，再一次增强混合效果。本实施例中的挡流单元122的数量为两个，两个挡流单元122分别设置于环形流道121的两个分流支线上。本实施例中多个环形流道121中相邻两个环形流道121之间均是通过一个单独流道连通。

优选的，挡流单元122包括至少一个凸角微结构1221，凸角微结构1221是环形流道121的内壁向着环形流道121的流道中心位置外凸而形成的凸角结构。通过凸角微结构1221的设置实现对经流的混合液体的阻挡。

优选的，凸角微结构1221数量为两个，两个凸角微结构1221分别形成于环形流道121相对的两内壁，且两个凸角微结构1221相邻。如此，通过两个凸角微结构1221在环形流道121内壁的相对设置，使得阻挡混合效果进一步增强。在具体应用时，凸角微结构1221可以由两个板一体成型为凸角状。优选的，凸角微结构1221包括第一挡板12111和与第一挡板12111相接的第二挡板12112，第一挡板12111面向流动的流体；第一挡板12111和环形流道121内壁的夹角为90度至150度。优选的，第一挡板12111和环形流道121内壁的夹角为90度。可以理解的是，第一挡板12111面向流体的角度会影响对流动流体的阻挡程度，当第一挡板12111和环形流道121内壁的夹角为90度时，能够最大化的实现阻挡效果。当然，在具体应用时，第一挡板12111和环形流道121内壁的夹角可根据实际情况选择，此处不做限定。

优选的，在芯片主体1外壁形成防呆结构13。防呆结构13可以为两个或多个，本实施例中采用栓塞结构。防呆结构13可以避免微流控芯片键合时正反面出错和无法对齐的问题，大大提高了键合效率。在微流控芯片装入壳体时，也可以避免正反面出错，以便于芯片主体1以正确的姿态进行装配，实现在微流控芯片与壳体之间的流体孔的配合，大大提高了装配效率

本实施例中的微流控芯片可以达到两种或两种以上液体的充分混合，混合均匀，效果好。可以应用于纳米药物、纳米载体和微球的制备。其中，纳米药物包括但不限于核酸类药物、小分子纳米药物和纳米晶药物等，纳米载体包括但不限于脂质纳米粒(LNP)、聚合物、多肽和蛋白等。所述核酸类药物包括但不限于mRNA、siRNA、环状RNA和自复制RNA等，所述小分子纳米药物包括但不限于姜黄素脂质体、紫杉醇脂质体和阿霉素脂质体等；微球包括但不限于PLGA微球、凝胶微球和栓塞微球等。

本实施例中的芯片主体1可由两片高分子材料注塑成型，或者两片玻璃、金属材料加工而成，并通过不同键合方式进行密封贴合，此处不再赘述。

实施例二

再一并参照图4至图8，图4为实施例中微流体混合器的结构示意图，图5为实施例中微流体混合器另一视角的结构示意图，图6为实施例中壳主体的结构示意图，图7为实施例中壳主体和微流控芯片装配结构示意图，图8为实施例中壳主体的俯视图。本实施例中的微流体混合器包括实施例一中的微流控芯片以及壳体10，微流控芯片可拆卸安装于壳体10内。通过壳体10对微流控芯片进行防护，且微流控芯片和壳体10为可拆卸连接关系。如此可以使得使用后的微流控芯片进行拆卸更换，而壳体10可以进行重复利用，从而达到降低成本的目的。

本实施例中的壳体10包括壳主体101以及盖板102，壳主体101形成有容纳腔100，微流控芯片适配容纳于容纳腔100内，盖板102盖设于壳主体101，并覆盖容纳腔100。容纳腔100的形状和大小与微流控芯片的形状和大小相适配，微流控芯片适配装载于容纳腔100内。壳主体101对应容纳腔100的内壁设置有定位柱14，微流控芯片对应定位柱14的位置设置有与定位柱相适配的定位孔15，通过定位柱14和定位孔15配合进行定位装配。本实施例中的容纳腔100和微流控芯片均为矩形体形状。

优选的，壳主体101盖板102之间是通过调节固定部103进行调节固定，本实施例中的调节固定部位103为多个螺栓或螺钉，多个螺栓或螺钉围绕容纳腔100周缘依次间隔设置。在具体应用时，可以通过松紧螺栓或螺钉的螺接深度，从而调整微流控芯片的耐受力，以及壳体10的整体厚度。

优选的，壳主体101对应容纳腔100的内壁设置有至少两个入流承载凹槽1011以及出流凹槽1012，微流控芯片适配容纳于容纳腔100内时，至少两个的入流端2分别对应容纳于至少两个入流承载凹槽1011内，出流端3容纳于出流凹槽1012内。通过入流承载凹槽1011以及出流凹槽1012的设置，以便于对入流端2和出流端3的承载，也便于微流控芯片透过壳主体101与外界形成流畅的连通关系。优选的，入流承载凹槽1011以及出流凹槽1012内均设置密封圈，密封圈围绕对入流端2和出流端3设置，以便于密封。

优选的，壳主体101背向微流控芯片的外壁设置有至少两个的入流管1013以及至少一个出流管1014，至少两个的入流管1013与至少一个出流管1014分别与至少两个入流承载凹槽1011以及出流凹槽1012连通；其中，入流管1013的内壁形成有锥度台阶结构10131，出流管1014内壁形成锥度结构10141。通过入流管1013以及出流管1014的设置，以便于微流控芯片外接流入液体和混合液体的流出。其中，出流管1014的数量为至少一个，本实施中为一个，在其他实例中也可以为二个或者多个，如此可以对已经混合均匀的液体进行多股出流。其中，入流管1013的内壁形成有锥度台阶结构能够有效抵挡冲击并减少流体的残留。在具体应用时，入流管1013的开孔锥度有效适配国产和进口注射器，能轻松插紧并进行密封。在出流管1014内壁形成锥度结构能够减少液滴挂口。

优选的，在壳主体101的一侧壁设置有拉板104，以便于对微流体混合器进行手持移动操作。优选的，在拉板104外壁设置防脱纹1041，以避免手持操作时的脱手。

优选的，壳主体101还形成有多个储液腔200，多个储液腔200围绕容纳腔100设置，且每一储液腔200均与容纳腔100连通。本实施例中的储液腔200的数量为四个，四个储液腔200分别与容纳腔100的四角连通。通过储液腔200的设置，在微流控芯片内的液体由轻微泄漏时，四角的储液腔200能有效储存泄漏的液体，防止液体洒漏污染制备的原料或产物。

综上，本申请的微流控芯片和微流体混合器采用Y型微流道结构，流动性好，可控性强，且通过对混合后液体的多次分流再汇合，且在分流时对混合液体进行局部阻挡反向回流，从而增加液体的混合效果，更高效的达到两种或两种以上液体混合均匀的目的。此外，加工难度不大，适合大规模批量生产。

以上所述仅为本实用新型的实施方式而已，并不用于限制本实用新型。对于本领域技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原理的内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本实用新型的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

芯片主体(1)，其内部开设有至少两个的进液流道(11)以及混合流道(12)，所述至少两个的进液流道(11)末端汇合后与所述混合流道(12)的始端连通；其中，所述混合流道(12)沿着流体的流动方向具有多个依次连通的环形流道(121)，每一所述环形流道(121)内沿着流体的流动方向形成至少有一个挡流单元(122)；

设于所述芯片主体(1)外壁的至少两个入流端(2)；所述至少两个的入流端(2)分别与所述至少两个的进液流道(11)始端连通；以及

设于所述芯片主体(1)外壁的出流端(3)；所述出流端(3)与所述混合流道(12)的末端连通。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述挡流单元(122)包括至少一个凸角微结构(1221)，所述凸角微结构(1221)是所述环形流道(121)的内壁向着所述环形流道(121)的流道中心位置外凸而形成的凸角结构。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述凸角微结构(1221)数量为两个，两个所述凸角微结构(1221)分别形成于所述环形流道(121)相对的两内壁，且两个所述凸角微结构(1221)相邻。

4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述凸角微结构(1221)包括第一挡板(12111)和与所述第一挡板(12111)相接的第二挡板(12112)，所述第一挡板(12111)面向流动的流体；所述第一挡板(12111)和所述环形流道(121)内壁的夹角为90度至150度。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体(1)外壁形成防呆结构(13)。

6.一种微流体混合器，其特征在于，包括：

权利要求1-5任一所述的微流控芯片；以及

壳体(10)，所述微流控芯片可拆卸安装于所述壳体(10)内。

7.根据权利要求6所述微流体混合器，其特征在于，所述壳体(10)包括壳主体(101)以及盖板(102)，所述壳主体(101)形成有容纳腔(100)，所述微流控芯片适配容纳于所述容纳腔(100)内，所述盖板(102)盖设于所述壳主体(101)，并覆盖所述容纳腔(100)。

8.根据权利要求7所述微流体混合器，其特征在于，所述壳主体(101)还形成有多个储液腔(200)，多个所述储液腔(200)围绕所述容纳腔(100)设置，且每一所述储液腔(200)均与所述容纳腔(100)连通。

9.根据权利要求7所述微流体混合器，其特征在于，所述壳主体(101)对应所述容纳腔(100)的内壁设置有至少两个入流承载凹槽(1011)以及出流凹槽(1012)，所述微流控芯片适配容纳于所述容纳腔(100)内时，所述至少两个的入流端(2)分别对应容纳于所述至少两个入流承载凹槽(1011)内，所述出流端(3)容纳于所述出流凹槽(1012)内。

10.根据权利要求9所述微流体混合器，其特征在于，所述壳主体(101)背向所述微流控芯片的外壁设置有至少两个的入流管(1013)以及至少一个出流管(1014)，所述至少两个的入流管(1013)与所述至少一个出流管(1014)分别与所述至少两个入流承载凹槽(1011)以及出流凹槽(1012)连通；其中，所述入流管(1013)的内壁形成有锥度台阶结构，所述出流管(1014)内壁形成锥度结构。

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