CN220214974U - 一种非对称结构的微通道注入器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种非对称结构的微通道注入器，包括第一管路、第二管路以及第三管路，第一管路被配置为注入第一流体，第二管路被配置为注入第二流体，与第一管路呈第一夹角倾斜设置，第二管路的一端向外自由延伸，第三管路被配置为注入第三流体，与第二管路一并设置于相对第一管路的沿长度方向上的中心轴线的同一侧，并与第一管路呈第二夹角倾斜设置，第三管路的一端向外自由延伸，第三管路与第三管路之间呈第三夹角设置。通过同侧设置第二管路、第三管路，形成一个不对称微通道注入器，这一结构制造过程简单，所需材料比对称结构少，更加节能环保，同时又可以与对称结构达到一样的效果，满足现有的使用需求。

Description

一种非对称结构的微通道注入器

技术领域

本申请涉及微流控芯片领域，具体涉及一种非对称结构的微通道注入器。

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。

微通道的工程背景来源于上个世纪80年代高密度电子器件的冷却和90年代出现的微电子机械系统的传热问题。1981年，Tuckerman和Pease提出了微通道散热器的概念；1985年，Swife，Migliori和Wheatley研制出了用于两流体热交换的微通道换热器。随着微制造技术的发展，人们已经能够制造水力学直径为10～1000μm通道所构成的微尺寸换热器。1986年Cross和Ramshaw研制了印刷电路微尺寸换热器，体积换热系数达到7MW/(m3·K)；1994年Friedrich和Kang研制的微尺度换热器体积换热系数达45MW/(m3·K)；2001年，Jiang等提出了微热管冷却系统的概念，该微冷却系统实际上是一个微散热系统，由电子动力泵、微冷凝器、微热管组成。如果用微压缩冷凝系统替代微冷凝器，可实现主动冷却，支持高密度热量电子器件的高速运行。

宏观尺度下的注入通常是指用机械或流体动力的方法；微米量级尺度注入与宏观流体注入有很大区别，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，微流体的注入主要依靠分子间的扩散作用，所以在一定的实验要求之下，微流体的注入变得较为困难。已有公告号为CN215743526U的微通道注入器，采用米字结构解决这一问题，但在实际使用过程中，若流体种类较少，则会使得部分管路存在空置问题，制作过程中也需要耗费较多成本，制作难度大。

实用新型内容

鉴于上述问题，本申请提供了一种非对称结构的微通道注入器，解决了现有技术制作成本高，制作难度大的问题。

为实现上述目的，申请人提供了一种非对称结构的微通道注入器，包括第一管路、第二管路以及第三管路，第一管路被配置为注入第一流体，具有一连接面，连接面上具有一连接位；第二管路被配置为注入第二流体，与第一管路呈第一夹角倾斜设置，第二管路的一端向外自由延伸，另一端与第一管路密封连接于连接位；第三管路被配置为注入第三流体，与第二管路一并设置于相对第一管路的沿长度方向上的中心轴线的同一侧，并与第一管路呈第二夹角倾斜设置，第三管路的一端向外自由延伸，另一端与第一管路密封连接于连接位，第三管路与第三管路之间呈第三夹角设置；第一管路、第二管路和第三管路的径向尺寸范围均为35-45μm。

在一些实施例中，微通道注入器还包括第四管路，第四管路被配置为注入第四流体，第四管路的一端向外自由延伸，另一端与第一管路密封连接于连接位；第四管路设置于第二管路、第三管路之间，与第二管路、第三管路一并设置于相对第一管路的沿长度方向上的中心轴线的同一侧，第四管路的直径尺寸范围为35-45μm。

在一些实施例中，第四管路与第一管路垂直设置。

在一些实施例中，第二管路和第三管路沿第四管路长度方向上的中心轴线对称设置于第四管路的两侧。

在一些实施例中，第二管路与第四管路、第二管路与第一管路、第三管路与第四管路、第三管路与第一管路的夹角均为45°。

在一些实施例中，第二管路和第三管路的自由延伸端在连接面上的投影位置到连接位的距离相同。

在一些实施例中，第一管路具有第一进口以及第一出口，第一进口用于注入第一流体，第一出口用于流出第五流体，第五流体由第一流体、第二流体、第三流体、第四流体在连接位处汇合得到。

在一些实施例中，连接位到第一进口的距离小于连接位到第一出口的距离。

在一些实施例中，第一管路的长度长于第二管路和第三管路。

在一些实施例中，第一管路、第二管路和第三管路的径向截面为圆形，圆形的直径为40μm。

区别于现有技术，上述技术方案通过同侧设置第二管路、第三管路，形成一个不对称微通道注入器，这一结构制造过程简单，所需材料比对称结构少，更加节能环保，同时又可以与对称结构达到一样的效果，满足现有的使用需求。

上述实用新型内容相关记载仅是本申请技术方案的概述，为了让本领域普通技术人员能够更清楚地了解本申请的技术方案，进而可以依据说明书的文字及附图记载的内容予以实施，并且为了让本申请的上述目的及其它目的、特征和优点能够更易于理解，以下结合本申请的具体实施方式及附图进行说明。

附图说明

附图仅用于示出本实用新型具体实施方式以及其他相关内容的原理、实现方式、应用、特点以及效果等，并不能认为是对本申请的限制。

在说明书附图中：

图1为一种非对称结构微通道注入器的正视结构示意图；

图2为一种非对称结构微通道注入器的三维结构示意图；

图3为一种非对称结构微通道注入器的另一正视结构示意图；

图4为一种非对称结构微通道注入器的压力切面示意图；

图5为一种非对称结构微通道注入器的速度切面示意图。

其中的附图标记包括：1、第一管路；11、连接位12、第一进口；13、第一出口；2、第二管路；21、第一间距；3、第三管路；31、第二间距；4、第四管路；a、第一夹角；b、第二夹角。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述本实用新型的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，而不构成对本实用新型的限制。

请参阅图1，本实施例涉及一种非对称结构的微通道注入器，包括第一管路1、第二管路2以及第三管路3，第一管路1被配置为注入第一流体，具有一连接面，连接面上具有一连接位11；第二管路2被配置为注入第二流体，与第一管路1呈第一夹角a倾斜设置，第二管路2的一端向外自由延伸，另一端与第一管路1密封连接于连接位11；第三管路3被配置为注入第三流体，与第二管路2一并设置于相对第一管路1的沿长度方向上的中心轴线的同一侧，并与第一管路1呈第二夹角b倾斜设置，第三管路3的一端向外自由延伸，另一端与第一管路1密封连接于连接位11，第三管路3与第三管路3之间呈第三夹角设置；第一管路1、第二管路2和第三管路3的径向尺寸范围均为35-45μm。

在本实施例中，第一管路1中通入第一流体，第二管路2中通入第二流体，第三管路3中通入第三流体，第一流体、第二流体、第三流体各不相同。可选地，第一流体或第二流体或第三流体还可以是载流体，载流体即用于溶解其余流体的载体，也可以是待混合的其余流体。第二管路2、第三管路3与第一管路1在连接位11相互连通，即第二管路2、第三管路3中的流体在连接位11与第一管路1中的流体混合，混合后的流体沿第一管路1引导至所需设备。微流体的尺寸范围多数在10～1000μm这一范围内，设置第一管路1、第二管路2、第三管路3的径向尺寸为35-45μm，便于微流体在本实施例所示微通道注入器内进行最优的分子扩散速率，同时也使得本实施例所示微通道注入器更适合大部分的微流体注入。

在本实施例中，第二管路2与第一管路1呈第一夹角a设置，第三管路3与第一管路1呈第二夹角b设置，优选的，第一夹角a、第二夹角b均为锐角。第二管路2与第三管路3设置在第一管路1的同侧，这一方式使得第一管路1的单侧设置有第二管路2与第三管路3，形成以第一管路1为中心轴线的不对称结构。这一结构制造过程简单，所需材料比对称结构少，更加节能环保，同时又可以与对称结构达到一样的效果，满足现有的使用需求。

在一些实施例中，微通道注入器还包括第四管路4，第四管路4被配置为注入第四流体，第四管路4的一端向外自由延伸，另一端与第一管路1密封连接于连接位11；第四管路4设置于第二管路2、第三管路3之间，与第二管路2、第三管路3一并设置于相对第一管路1的沿长度方向上的中心轴线的同一侧，第四管路4的直径尺寸范围为35-45μm。

在本实施例中，第四管路4与第二管路2、第三管路3设置在同侧，第四管路4设置于第二管路2、第三管路3之间，第四流体自第四管路4注入至第一管路1的连接处。通过增设第四管路4，使得微通道注入器能够混入第四流体，有助于在实际使用过程中，根据需要进行多种流体的混合。

请参阅图1与图2，在一些实施例中，第四管路4与第一管路1垂直设置，将连接面自连接位11处划分为两个部分，第二管路2与第三管路3分别设置在这两个部分中，避免第二管路2与第三管路3重叠设置，第二流体、第三流体、第四流体在连接位11处与第一流体混合更为规范，便于后续操作。

在一些实施例中，第二管路2和第三管路3沿第四管路4长度方向上的中心轴线对称设置于第四管路4的两侧。在本实施例中，第二管路2和第三管路3对称设置，即如图1所示，第一夹角a与第二夹角b相同。和传统微注入器相比，本实施例所示具有更加优化的结构，能够实现微流体高效的注入和冲洗。

在一些实施例中，第二管路2与第四管路4、第二管路2与第一管路1、第三管路3与第四管路4、第三管路3与第一管路1的夹角均为45°。在本实施例中，第一夹角a与第二夹角b均为45°，第四管路4垂直设置在第一管路1上，这一方式使得相邻的两个管路之间均保持较大的夹角设置，在给各个管路注入对应的流体时，在管路的注入口处预留出最大的操作空间，便于注入操作。

请参阅图3，在一些实施例中，第二管路2和第三管路3的自由延伸端在连接面上的投影位置到连接位11的距离相同。第二管路2与第三管路3的自由延伸端在连接面上的投影即图3中所示的第一间距21以及第二间距31，第一间距21与第二间距31相同。在本实施例中，第一管路1、第二管路2、第三管路3以及第四管路4优选为直管，第二管路2与第三管路3对称设置在第四管路4的两侧，且第一间距21与第二间距31相同，表示第二管路2与第三管路3的长度相同。第二流体与第三流体的流动速率不同，为便于在实际使用过程中更好控制第二流体与第三流体的流速，第二管路2与第三管路3长度相同更有助于凸显出第二流体、第三流体的流速区别，便于后续操作。

在一些实施例中，第一管路1具有第一进口12以及第一出口13，第一进口12用于注入第一流体，第一出口13用于流出第五流体，第五流体由第一流体、第二流体、第三流体、第四流体在连接位11处汇合得到。第五流体为混合后的流体。在本实施例中，第一管路1与第二管路2、第三管路3、第四管路4的径向尺寸相同，则第五流体的压强会大于第一流体、第二流体、第三流体以及第四流体，本实施例所示第五流体的流速将大于第一流体、第二流体、第三流体以及第四流体，从而提升第五流体的流速，达到高效的流体注入效果。

在一些实施例中，连接位11到第一进口12的距离小于连接位11到第一出口13的距离。这一设置方式延长了第五流体在第一管路1内的注入路程，即延长了第五流体在第一管路1内的停留时间，使得第五流体的流速加速度作用时间更长，从而能够更为明显地提升第五流体的流速，便于后续操作，例如，微流体的冲洗或注入操作。

在一些实施例中，第一管路1的长度长于第二管路2和第三管路3。在本实施例中，第一管路1的长度长于第二管路2和第三管路3，则进一步延长了第五流体在第一管路1内的注入路程，即延长了第五流体在第一管路1内的停留时间，使得第五流体的流速加速度作用时间更长，从而能够更为明显地提升第五流体的流速，便于后续操作，例如，微流体的冲洗或注入操作。

在一些实施例中，第一管路1、第二管路2和第三管路3的径向截面为圆形，圆形的直径为40μm。在本实施例中，径向截面为圆形使得第一管路1、第二管路2、第三管路3均为标准圆柱体，在制作上降低了成本，便于大批量生产，同时，圆形相比于矩形，能够在单位时间内通入更多的流体，提高流体的混合速率，进一步提升混合后流体的流速。

上述技术方案通过同侧设置第二管路2、第三管路3，形成一个不对称微通道注入器，这一结构制造过程简单，所需材料比对称结构少，更加节能环保，同时又可以与对称结构达到一样的效果，满足现有的使用需求。

具体实施例：

图2为一种不对称结构微注入器的三维结构示意图，图中：包括第一入口(即第一进口12)、第二入口(即第二管路2的进口)、第三入口(即第三管路3的进口)、第四入口(即第四管路4的进口)、出口(即第一出口13)。

图4为一种不对称结构微注入器的压力切面示意图，图中可以看出第一入口(即第一进口12)、第二入口(即第二管路2的进口)、第三入口(即第三管路3的进口)、第四入口(即第四管路4的进口)的流体流速较慢，所以压力较大，出口的流体流速较快，压力较小。

图5为一种不对称结构微注入器的速度切面示意图，可以看出第一入口(即第一进口12)、第二入口(即第二管路2的进口)、第三入口(即第三管路3的进口)、第四入口(即第四管路4的进口)的流体流速较慢，而流体在出口的速度较快。

本实施例所示不对称结构微注入器，包括第一入口(即第一进口12)、第二入口(即第二管路2的进口)、第三入口(即第三管路3的进口)、第四入口(即第四管路4的进口)、出口(即第一出口13)。

具体的，一种不对称结构微注入器，其流体特性如下，待注入流体从第一入口(即第一进口12)、第二入口(即第二管路2的进口)、第三入口(即第三管路3的进口)、第四入口(即第四管路4的进口)流入，流体从出口(即第一出口13)流出后。

具体的，第一入口(即第一进口12)、第二入口(即第二管路2的进口)、第三入口(即第三管路3的进口)、第四入口(即第四管路4的进口)的压力因流体流速慢而较大，出口(即第一出口13)的压力因液体流速快而较小。

具体的，本实施例的微出入口(即各管路进口与第一出口13)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，以能够满足实际速度需要为标准。

本实施例的特点在于：一种不对称结构微注入器，器件入口(即各管路进口)、出口(即第一出口13)、微通道结构单一，设计简单，为标准圆柱体；和传统微注入器相比，本实用新型更便于大批量生产：并且本实施例的优势在于，相比其他微注入器具有更加优化的结构，能够实现微流体更加高效的注入和冲洗。

尽管在本申请的说明书文字及附图中已经对上述各实施例进行了描述，但并不能因此限制本申请的专利保护范围。凡是基于本申请的实质理念，利用本申请说明书文字及附图记载的内容所作的等效结构或等效流程替换或修改产生的技术方案，以及直接或间接地将以上实施例的技术方案实施于其他相关的技术领域等，均包括在本申请的专利保护范围之内。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

以上本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种非对称结构的微通道注入器，其特征在于，包括：

第一管路，被配置为注入第一流体，具有一连接面，所述连接面上具有一连接位；

第二管路，被配置为注入第二流体，与所述第一管路呈第一夹角倾斜设置，所述第二管路的一端向外自由延伸，另一端与所述第一管路密封连接于所述连接位；

第三管路，被配置为注入第三流体，与所述第二管路一并设置于相对所述第一管路的沿长度方向上的中心轴线的同一侧，并与所述第一管路呈第二夹角倾斜设置，所述第三管路的一端向外自由延伸，另一端与所述第一管路密封连接于所述连接位，所述第三管路与所述第三管路之间呈第三夹角设置；

所述第一管路、第二管路和第三管路的径向尺寸范围均为35-45μm。

2.根据权利要求1所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，还包括：

第四管路，被配置为注入第四流体，所述第四管路的一端向外自由延伸，另一端与所述第一管路密封连接于所述连接位；

所述第四管路设置于所述第二管路、第三管路之间，与所述第二管路、第三管路一并设置于相对所述第一管路的沿长度方向上的中心轴线的同一侧，所述第四管路的直径尺寸范围为35-45μm。

3.根据权利要求2所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述第四管路与所述第一管路垂直设置。

4.根据权利要求2或3所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述第二管路和第三管路沿所述第四管路长度方向上的中心轴线对称设置于所述第四管路的两侧。

5.根据权利要求4所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述第二管路与所述第四管路、所述第二管路与所述第一管路、所述第三管路与所述第四管路、所述第三管路与所述第一管路的夹角均为45°。

6.根据权利要求1至3任一项所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述第二管路和所述第三管路的自由延伸端在所述连接面上的投影位置到所述连接位的距离相同。

7.根据权利要求1所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述第一管路具有第一进口以及第一出口，所述第一进口用于注入所述第一流体，所述第一出口用于流出第五流体，所述第五流体由所述第一流体、第二流体、第三流体、第四流体在所述连接位处汇合得到。

8.根据权利要求7所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述连接位到所述第一进口的距离小于所述连接位到所述第一出口的距离。

9.根据权利要求1所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述第一管路的长度长于所述第二管路和所述第三管路。

10.根据权利要求1所述的非对称结构的微通道注入器，其特征在于，所述第一管路、所述第二管路和所述第三管路的径向截面为圆形，所述圆形的直径为40μm。