JP2006205080A - Micromixer - Google Patents

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JP2006205080A
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Takeshi Yumino
猛 弓野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a novel micromixer capable of performing mixing and agitation independent of complexity and lamination of a flow passage pattern. <P>SOLUTION: A Y-shaped flow passage 3 is formed on a substrate 2 of a micro fluid element 1. The flow passage 3 has a pair of inflow openings 4, 4, for example, at the cover part of a glass or silicon substrate for injecting a solution to be mixed, and an outflow opening 5 for discharging the mixed solution. Microflow passages 6, 6 each starting from the inflow opening 4, 4 and reaching a joining point 7 are formed on the inside of the substrate 2, the injected solution is joined at the joining point 7 and mixed in a mixing passage 8, and the mixed solution is transferred to the outflow opening 5. A through hole 13 is formed above the mixing passage 5 in the vicinity downstream of the joining point 7 in the passage 3, the through hole 13 is disposed with a stirring element 14 with sharpened tip end and a vibrator, PZT11, for exciting the stirring element at a desired frequency. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、μ−TAS、Lab−on−A−chip、マイクロリアクターに代表される微細構造をもつマイクロ流体素子を用いて行う、流体の混合・攪拌を可能とした、新規なマイクロミキサーに関するものである。   The present invention relates to a novel micromixer capable of mixing and stirring fluids using a microfluidic device having a microstructure represented by μ-TAS, Lab-on-A-chip, and microreactor. It is.

化学物質の合成・分析、ゲノム創薬支援、各種疾病診断チップに応用されるような、微細構造をもつマイクロ流体素子は、界面を利用した反応・分離・精製に有効であり、温度制御が容易であり、しかも、小型・サンプル量が少なく、かつ高速処理が可能であるという、数々の利点を有することが知られている。
このようなマイクロ流体素子の一つの機能として、その微小流路における流体の特性を利用した混合技術があり、様々なマイクロミキサーが提案されている。例えば、
特開2004−113968号公報
Microfluidic devices with fine structures, such as chemical synthesis / analysis, genome drug discovery support, and various disease diagnosis chips, are effective for reaction, separation, and purification using interfaces, and temperature control is easy. In addition, it is known to have a number of advantages that it is small in size, has a small amount of sample, and is capable of high-speed processing.
As one function of such a microfluidic device, there is a mixing technique using the characteristics of the fluid in the microchannel, and various micromixers have been proposed. For example,
JP 2004-113968 A

また、簡単なマイクロミキサーの一例としては、例えば図3に示すように、マイクロ流体素子1の基板2に、Y字形、T字形の流路3を設けたものがある。
すなわちこのマイクロ流体素子1の流路3には、ガラスまたはシリコン基板の蓋部分に混合する溶液を注入するために、一対の流入口4、4と、混合された溶液を排出するための流出口5を設けている。
また前記基板2内部にはそれぞれの流入口4、4から微小流路6、6が引き出され、合流点7で合流した後、混合流路8で混合され、流出口5まで導かれる構成となっている。
As an example of a simple micromixer, for example, as shown in FIG. 3, a substrate 2 of a microfluidic device 1 is provided with Y-shaped and T-shaped flow paths 3.
That is, a pair of inlets 4 and 4 and an outlet for discharging the mixed solution are injected into the flow path 3 of the microfluidic device 1 in order to inject a solution to be mixed into the lid portion of the glass or silicon substrate. 5 is provided.
Further, the micro flow paths 6 and 6 are drawn out from the respective inlets 4 and 4 inside the substrate 2, merged at the junction 7, mixed in the mixing channel 8, and guided to the outlet 5. ing.

しかしながら、このようなマイクロ流体素子1では、微小流路6のサイズが数100μm以下になると、微小流路6内の流体は粘性の影響が大きくなり層流が支配的となるため、少なくとも二種類の溶液を混合する場合、上述のようなY字型の流路3を作製しても二液の接する界面における拡散でしか混合されず、混合効率が悪い。   However, in such a microfluidic device 1, when the size of the microchannel 6 is several hundred μm or less, the fluid in the microchannel 6 is affected by the viscosity and the laminar flow becomes dominant. When the above solution is mixed, even if the Y-shaped flow path 3 as described above is produced, it is mixed only by diffusion at the interface where the two liquids are in contact, and the mixing efficiency is poor.

一方、このような混合効率を改善するべく、二液の界面の面積を大きくするために、複数の流入口のそれぞれを細分化し、合流構造を複雑化、積層化させることで、溶液を混合する手法や、流路壁に衝突させることで発生する擬似乱流を利用する手法がある。上述の方法では、マイクロ流路の設計に際し、混合する溶液の粘性や溶液に含まれる粒子の拡散係数に応じて流路構造を最適化する必要がある。   On the other hand, in order to improve the mixing efficiency, in order to increase the area of the interface between the two liquids, each of the plurality of inlets is subdivided, and the merging structure is complicated and layered to mix the solutions. There are a method and a method using a pseudo turbulent flow generated by colliding with a channel wall. In the above-described method, it is necessary to optimize the channel structure according to the viscosity of the solution to be mixed and the diffusion coefficient of particles contained in the solution when designing the microchannel.

さらに、図4に示すような超音波型マイクロミキサー9がある。
ZhenYang,et al.Sensors and Actuators A 93(2001)266-272 この超音波型マイクロミキサー9では、図3で示した、Y字型の流路3における混合流路8の下面にダイヤフラム10を形成すると共に、このダイヤフラム10の下面にPZT等の圧電素子11を密着する構成としている。この圧電素子11にパルス電圧を印加して振動を発生させ、振動をダイヤフラム10を介して前記混合流路8内の溶液に伝導することにより、サンプル液と試薬液との混合を促進するとしている。
Furthermore, there is an ultrasonic micromixer 9 as shown in FIG.
ZhenYang, et al. Sensors and Actuators A 93 (2001) 266-272 In this ultrasonic micromixer 9, a diaphragm 10 is formed on the lower surface of the mixing channel 8 in the Y-shaped channel 3 shown in FIG. In addition, the piezoelectric element 11 such as PZT is in close contact with the lower surface of the diaphragm 10. A pulse voltage is applied to the piezoelectric element 11 to generate vibration, and the vibration is conducted to the solution in the mixing channel 8 through the diaphragm 10, thereby promoting the mixing of the sample liquid and the reagent liquid. .

しかしながら、上述の手法では、粒子の拡散に頼った混合手法であるため、効率的な混合ができず、また局所的な混合が難しくチップの他の部分への影響があるため、μ−TAS、Lab−on−A−chipなどのように機能の複合化(混合+分析)が難しくなる。
本発明は、以上のような課題を克服するために提案されたものであって、流路パターンの複雑化・積層化に頼らない、混合・攪拌が可能な、新規なマイクロミキサーを提供することを目的とする。
However, since the above method is a mixing method that relies on particle diffusion, efficient mixing is not possible, and local mixing is difficult and affects other parts of the chip. It becomes difficult to combine functions (mixing + analysis) such as Lab-on-A-chip.
The present invention has been proposed in order to overcome the above-described problems, and provides a novel micromixer capable of mixing and stirring without relying on complication and lamination of flow path patterns. With the goal.

前記した課題を解決するために、本発明では、請求項1において、混合すべき流体を注入する少なくとも二つ以上の流入口と、これら流入口から互いに合流させて前記流体を混合・攪拌し、混合・攪拌した混合液を取り出す流出口へ連通する流路を備えたマイクロ流体素子において、合流後の流路の適所に、流路内の流体中に直接攪拌子を浸漬して、攪拌子を振動させて局所的に流体の混合攪拌を促進する構成としたマイクロミキサーを提案する。
また本発明では、請求項2において、前記合流後の流路の適所に、流路に連通する貫通孔を設けて、この貫通孔を介して前記攪拌子を流路内に浸漬させるようにし、この攪拌子は先端を先鋭化加工し、この攪拌子を任意の周波数で励振させる振動子とを備えたマイクロミキサーを提案する。
また本発明では、請求項3において、前記攪拌子は数100nm以下の先鋭化先端を有するシリコン、窒化シリコン製のAFMチップによって構成し、先端側を前記流路内の流体に浸漬するように設置したマイクロミキサーを提案する。
また本発明では、請求項4において、前記攪拌子は数100nm以下の先鋭化先端を有する石英、プラスチック製のファイバープローブによって構成し、先端側を前記流路内の流体に浸漬するように設置したマイクロミキサーを提案する。
また本発明では、請求項5において、前記攪拌子は先端が先鋭化された金属やプラスチックその他の材質によって構成し、先端側を前記流路内の流体に浸漬するように設置したマイクロミキサーを提案する。
また本発明では、請求項6において、前記流体に先端を浸漬した攪拌子に、前記振動子を励振することで、任意の振動周波数・振動振幅を与えて振動子先端の振動挙動により生ずる、流体の対流パターンによって、流体の混合・攪拌を促進する構成としたマイクロミキサーを提案する。
さらに本発明では、請求項7において、前記流体に先端を浸漬した攪拌子に、前記振動子を励振することで、振動子の共振周波数で任意の振動振幅を与えて振動子先端の振動挙動により生ずる、流体の対流パターンによって、流体の混合・攪拌を促進する構成としたマイクロミキサーを提案する。
In order to solve the above-described problem, in the present invention, in claim 1, at least two or more inlets for injecting fluids to be mixed, and the fluids are mixed and stirred together from these inlets, In a microfluidic device equipped with a flow channel that communicates with the outlet that takes out the mixed and stirred liquid mixture, the stirrer is immersed directly in the fluid in the flow channel at an appropriate position in the flow channel after the merge. We propose a micromixer that is configured to vibrate and locally promote mixing and stirring of fluids.
Further, in the present invention, in claim 2, a through-hole communicating with the flow path is provided at an appropriate position of the flow path after the merging, and the stirrer is immersed in the flow path through the through-hole, This stirrer has a sharpened tip, and a micromixer including a vibrator that excites the stirrer at an arbitrary frequency is proposed.
Also, in the present invention, in claim 3, the stirrer is composed of an AFM tip made of silicon or silicon nitride having a sharpened tip of several hundred nm or less, and the tip side is installed so as to be immersed in the fluid in the flow path. Proposed micromixer.
Further, in the present invention, in claim 4, the stirrer is constituted by a fiber probe made of quartz or plastic having a sharpened tip of several hundred nm or less, and the tip side is installed so as to be immersed in the fluid in the channel. Propose a micromixer.
Also, in the present invention, the micromixer according to claim 5 is proposed, wherein the stirrer is made of a metal having a sharp tip, plastic, or other material, and the tip side is installed so as to be immersed in the fluid in the flow path. To do.
Further, in the present invention, the fluid according to claim 6, which is generated by the vibration behavior of the tip of the vibrator by exciting the vibrator to the stirrer whose tip is immersed in the fluid to give an arbitrary vibration frequency and vibration amplitude. We propose a micromixer designed to promote fluid mixing and agitation with the convection pattern.
Further, according to the present invention, in claim 7, by exciting the vibrator to the stirrer whose tip is immersed in the fluid, an arbitrary vibration amplitude is given at the resonance frequency of the vibrator, and the vibration behavior of the vibrator tip is determined. The present invention proposes a micromixer configured to promote mixing and agitation of fluids by the generated convection pattern of fluids.

流路パターンの複雑化・積層化に頼らない新しい溶液混合・攪拌技術が確立されるため、微細構造を持つマイクロ流体素子の単純化・小型化を図ることができる。
また超音波振動を利用したマイクロミキサーとは異なり、直接溶液中に攪拌子を浸漬して、攪拌子を振動子で振動させて攪拌するため、極めて局所的な領域における攪拌が可能となる。
また、攪拌子の共振周波数における共振を利用するため、攪拌子を励振させる振動子の振動振幅が数nm程度でも攪拌子先端では振動振幅が増幅され、振動子自体の超音波振動の伝播や攪拌子と流体界面の振動の影響は無視することができる。
また、攪拌子の先端が先鋭化されているため、攪拌中心となる先端部における流体抵抗が小さくなり、効率良く攪拌することが可能となる。
さらに、本発明にかかるマイクロミキサーを実装するために、特別な流路を形成する必要はなく、流路上部の蓋部分に微小な貫通孔が存在すれば、混合・攪拌が可能となる。
Since a new solution mixing / stirring technique that does not depend on complication / stacking of the flow path pattern is established, the microfluidic device having a fine structure can be simplified and miniaturized.
Further, unlike a micromixer using ultrasonic vibration, a stirrer is directly immersed in a solution, and the stirrer is vibrated with a vibrator to stir, so that stirring in a very local region is possible.
In addition, since the resonance at the resonance frequency of the stirrer is used, even if the vibration amplitude of the vibrator for exciting the stirrer is about several nanometers, the vibration amplitude is amplified at the tip of the stirrer, and the propagation of ultrasonic vibration and stirring of the vibrator itself The influence of vibration at the child-fluid interface can be ignored.
In addition, since the tip of the stirrer is sharpened, the fluid resistance at the tip that is the center of stirring is reduced, and efficient stirring is possible.
Furthermore, in order to mount the micromixer according to the present invention, it is not necessary to form a special flow path, and mixing and stirring can be performed if a minute through hole exists in the lid portion at the upper part of the flow path.

請求項1によれば、直接、流体中に振動子を浸漬して攪拌するため、局所的な領域における攪拌が可能となる。   According to the first aspect, since the vibrator is immersed and stirred directly in the fluid, stirring in a local region is possible.

請求項2によれば、攪拌子を振動子により攪拌子の一次或いは高次の共振周波数で振動させることで攪拌子先端が特有な振動を発生させ、これに対応して攪拌子先端の周辺で溶液が特有の対流パターンを形成し、これによって混合・攪拌が促進される。   According to the second aspect, the stirring bar tip is caused to vibrate at a primary or higher resonance frequency of the stirring bar by the vibrator, thereby generating a specific vibration at the tip of the stirring bar. The solution forms a unique convection pattern, which facilitates mixing and stirring.

請求項3、4、5によれば、AFMチップ、ファイバープローブ、先端先鋭化された金属やプラスチックその他の材質で構成した攪拌子を流路内の流体に浸漬して、振動を与え、流体の混合・攪拌が促進される。   According to the third, fourth, and fifth aspects, the AFM tip, the fiber probe, the stirrer composed of a metal having a sharp tip, plastic, or other material is immersed in the fluid in the flow path to give vibration, Mixing and stirring are promoted.

請求項6、7によれば、流体に浸漬された先端が先鋭化された攪拌子は振動子によって、任意の振動周波数・振動振幅を与えることによって生じる振動子先端の振動挙動を利用した流体の対流パターンを得ることができる。
このため、粘性の異なる混合溶液ごとにマイクロ流体素子の流路設計を行うことなく、攪拌子の先端形状または圧電素子の周波数・振幅を最適化させるだけで効率よく混合・攪拌される。
According to the sixth and seventh aspects, the stirrer with the sharpened tip immersed in the fluid is made of the fluid using the vibration behavior of the tip of the vibrator generated by giving an arbitrary vibration frequency and vibration amplitude by the vibrator. A convection pattern can be obtained.
For this reason, mixing / stirring can be performed efficiently only by optimizing the shape of the tip of the stirrer or the frequency / amplitude of the piezoelectric element without designing the flow path of the microfluidic element for each mixed solution having different viscosities.

以下、本発明にかかるマイクロミキサーについて、一つの実施の形態を挙げ、添付の図面に基づいて説明する。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a micromixer according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings with an embodiment.

図1に、本発明にかかるマイクロミキサー12を模式的に示す。なお、ここでは、従来技術で示した、マイクロミキサーで実質的に同様の構成要素には、同符号を付して説明する。
この場合、このマイクロミキサー12は、マイクロ流体素子1の基板2に、Y字形の流路3を設けており、この流路3は、例えばガラスまたはシリコン基板の蓋部分に混合する溶液を注入するための、一対の流入口4、4と、混合された溶液を吐出するための流出口5とを有している。
また前記基板2内部にはそれぞれの流入口4、4から合流点7に至る微小流路6、6を形成しており、注入した溶液を前記合流点7で合流させて、混合流路8で混合させ、この混合溶液を流出口5までもたらすようにしている。
そして、このような流路3における合流点7下流近傍の混合流路5の上部には、貫通孔13を設けており、この貫通孔13には、先端先鋭化加工した攪拌子14と、この攪拌子14を任意の周波数で励振させる振動子であるPZT11を配置する構成としている。
FIG. 1 schematically shows a micromixer 12 according to the present invention. In addition, here, the same reference numerals are given to the components that are substantially the same in the micromixer shown in the prior art.
In this case, the micromixer 12 is provided with a Y-shaped flow path 3 on the substrate 2 of the microfluidic device 1, and the flow path 3 injects a solution to be mixed into, for example, a lid portion of a glass or silicon substrate. Therefore, it has a pair of inflow ports 4 and 4 and an outflow port 5 for discharging the mixed solution.
In addition, microchannels 6 and 6 extending from the respective inlets 4 and 4 to the junction 7 are formed inside the substrate 2, and the injected solution is merged at the junction 7 to be mixed in the mixing channel 8. The mixed solution is brought to the outlet 5.
A through hole 13 is provided in the upper part of the mixing channel 5 in the vicinity of the junction 7 in the channel 3, and the through hole 13 has a stir bar 14 with a sharpened tip, PZT 11 which is a vibrator for exciting the stirring bar 14 at an arbitrary frequency is arranged.

すなわち上記構成のマイクロミキサー12は、動作原理を説明すると、簡単のために、図2に示すように、微小流路6内の流体を微小液滴15として表せば、この微小液滴15に攪拌子14先端を浸漬させ、攪拌子14にPZT11で振動を与えたときに攪拌子14先端近傍の流体が特有な対流パターンや擬似乱流を発生することで、混合・攪拌を促進させることができることに基づいている。   In other words, the operation principle of the micromixer 12 configured as described above will be described. For the sake of simplicity, as shown in FIG. 2, if the fluid in the microchannel 6 is represented as the microdroplet 15, the micromixer 12 is agitated. Mixing and stirring can be promoted by causing the fluid near the tip of the stirring bar 14 to generate a unique convection pattern or pseudo turbulent flow when the tip of the core 14 is immersed and the stirring bar 14 is vibrated with PZT 11. Based on.

そこで、実際に図2に示すように、マイクロミキサー12の混合・攪拌の作用を検証してみる。
先ず、流体挙動を追跡するために、微小液滴15にトレーサーとして3μmの蛍光粒子を懸濁させ、攪拌子14として光ファイバーを先鋭化させて作製したファイバープローブの先端16を、微小液滴15中に浸漬させる。
次に、前記ファイバープローブをPZT11により振動させてファイバープローブ先端16を振動させる。このときのファイバープローブ先端16近傍での微小液滴15中の流体の挙動を蛍光顕微鏡17により観察する。
なお、前記攪拌子14は先端先鋭化加工したものであるが、この攪拌子14先端の形状と、振動子であるPZT11による振動周波数と、振動振幅に応じて液中の流体挙動に影響を及ぼすことがわかっている。
Therefore, as shown in FIG. 2, the action of mixing / stirring of the micromixer 12 will be verified.
First, in order to track the fluid behavior, the tip 16 of the fiber probe produced by suspending 3 μm fluorescent particles as a tracer in the microdroplet 15 and sharpening the optical fiber as the stirrer 14 is placed in the microdroplet 15. Soak in.
Next, the fiber probe is vibrated by the PZT 11 to vibrate the fiber probe tip 16. At this time, the behavior of the fluid in the microdroplet 15 near the tip 16 of the fiber probe is observed with a fluorescence microscope 17.
The stirrer 14 is sharpened at the tip, but influences the fluid behavior in the liquid according to the shape of the tip of the stirrer 14, the vibration frequency by the vibrator PZT11, and the vibration amplitude. I know that.

攪拌子14先端の形状が、微細な径のまま、加工しない状態(エッチングなし)と、先端のテーパー角が例えば60°、30°の場合を取り上げ、所定の振動周波数を与えたところ、通常、PZT11の振幅が微小であるため、ファイバープローブ先端16の振幅も微小となり、流体挙動としての変化は現れず、超音波振動を液滴中の流体に与えるのみであるが、振動周波数が20〜30kHzにおいて急峻な共振点が得られた。   When the shape of the tip of the stirrer 14 remains a fine diameter and is not processed (no etching), and the taper angle of the tip is 60 °, 30 °, for example, and given a predetermined vibration frequency, Since the amplitude of the PZT 11 is very small, the amplitude of the fiber probe tip 16 is also small, no change in fluid behavior appears, and only ultrasonic vibration is applied to the fluid in the droplet, but the vibration frequency is 20 to 30 kHz. A steep resonance point was obtained.

次に、前記PZT11によりファイバープローブの共振周波数で振動させ、ファイバープローブ先端16の振動を増幅させると、ファイバープローブ先端16の流体挙動に変化が現れた。   Next, when the PZT 11 was vibrated at the resonance frequency of the fiber probe and the vibration of the fiber probe tip 16 was amplified, a change appeared in the fluid behavior of the fiber probe tip 16.

さらに、ファイバープローブの共振周波数で、PZT11に対する印加電圧を変えて振動振幅を変えると、攪拌子14先端を中心に、それぞれの振幅に応じて自由渦(左右回転)、複数の渦が得られることがわかった。
この場合、印加電圧が比較的小さい場合には、ファイバープローブ先端16を中心とした自由渦が現れ、特有の対流パターンを示す。
前記PZT11に印加する電圧を大きくすると、対流パターンに変化が現れ始め、単一だった渦が2つまたは4つに増加し、ファイバープローブ先端16を中心とした対称的な擬似乱流が発生し、これによって微小液滴内流体の効率的な攪拌が可能となることがわかる。
Furthermore, when the vibration amplitude is changed by changing the voltage applied to the PZT 11 at the resonance frequency of the fiber probe, free vortices (left-right rotation) and a plurality of vortices can be obtained centering on the tip of the stirrer 14 according to each amplitude. I understood.
In this case, when the applied voltage is relatively small, a free vortex centered on the fiber probe tip 16 appears and shows a specific convection pattern.
When the voltage applied to the PZT 11 is increased, the convection pattern begins to change, the single vortex increases to two or four, and a symmetrical pseudo-turbulent flow around the fiber probe tip 16 is generated. Thus, it can be seen that efficient stirring of the fluid in the microdroplet becomes possible.

以上のことから、同一のファイバープローブ、同一のPZT、同一の動作条件(振動周波数、振動振幅)を満たすことで、
(1)プローブ(攪拌子14)先端を中心に対称的な対流パターンが得られる。
(2)共振周波数で流体挙動が変化する。
(3)印加電圧を変えることで、自由渦(左右回転)、複数の渦が得られる。
(4)先端曲率を小さくすることで流速が高速化する。
(5)流体挙動に再現性(任意の電圧・周波数)がある。
(6)周波数依存性がある。
ということが知見された。
From the above, by satisfying the same fiber probe, the same PZT, and the same operating conditions (vibration frequency, vibration amplitude),
(1) A symmetrical convection pattern is obtained around the tip of the probe (stirrer 14).
(2) The fluid behavior changes at the resonance frequency.
(3) By changing the applied voltage, free vortices (left-right rotation) and a plurality of vortices can be obtained.
(4) The flow velocity is increased by reducing the tip curvature.
(5) The fluid behavior has reproducibility (arbitrary voltage / frequency).
(6) There is frequency dependence.
That was discovered.

本発明にかかるマイクロミキサーの構成を説明するための、模式的説明図である。It is typical explanatory drawing for demonstrating the structure of the micromixer concerning this invention. 図1に示すマイクロミキサーの、流体の混合・攪拌作用を説明するために供せられる模式図である。It is a schematic diagram provided in order to demonstrate the mixing and stirring action of the fluid of the micromixer shown in FIG. 従来のマイクロミキサーの一例を示した、模式的説明図である。It is typical explanatory drawing which showed an example of the conventional micromixer. 従来のマイクロミキサーの別例を示した、模式的断面図である。It is typical sectional drawing which showed another example of the conventional micromixer.

符号の説明Explanation of symbols

1 マイクロ流体素子
2 基板
3 流路
4 流入口
5 流出口
6 微小流路
7 合流点
8 混合流路
9 超音波型マイクロミキサー
10 ダイヤフラム
11 PZT
12 マイクロミキサー
13 貫通孔
14 攪拌子
15 微小液滴
16 先端
17 蛍光顕微鏡
1 Microfluidic device 2 Substrate 3 Channel 4 Inlet 5 Outlet 6 Microchannel 7 Junction point 8 Mixing channel 9 Ultrasonic micromixer 10 Diaphragm 11 PZT
12 Micromixer 13 Through-hole 14 Stirrer 15 Microdroplet 16 Tip 17 Fluorescence microscope

Claims (7)

混合すべき流体を注入する少なくとも二つ以上の流入口と、これら流入口から互いに合流させて前記流体を混合・攪拌し、混合・攪拌した混合液を取り出す流出口へ連通する流路を備えたマイクロ流体素子において、合流後の流路の適所に、流路内の流体中に直接攪拌子を浸漬して、攪拌子を振動させて局所的に流体の混合攪拌を促進する構成としたことを特徴とするマイクロミキサー。 At least two or more inlets for injecting fluids to be mixed, and a flow path communicating with the outlets for mixing and agitating the fluids from the inlets to mix and agitate the liquids to be mixed and agitated In the microfluidic device, the stirrer is directly immersed in the fluid in the flow path at the appropriate position of the flow path after merging, and the stirrer is vibrated to promote local mixing and stirring of the fluid. Features a micromixer. 前記合流後の流路の適所に、流路に連通する貫通孔を設けて、この貫通孔を介して前記攪拌子を流路内に浸漬させるようにし、この攪拌子は先端を先鋭化加工し、この攪拌子を任意の周波数で励振させる振動子とを備えたことを特徴とする請求項1記載のマイクロミキサー。 A through hole communicating with the flow path is provided at an appropriate position of the flow path after the merging, and the stirrer is immersed in the flow path through the through hole, and the stir bar has a sharpened tip. The micromixer according to claim 1, further comprising a vibrator that excites the stirring bar at an arbitrary frequency. 前記攪拌子はAFMチップによって構成し、先端側を前記流路内の流体に浸漬するように設置したことを特徴とする請求項1又は2記載のマイクロミキサー。 3. The micromixer according to claim 1, wherein the stirrer is constituted by an AFM chip and is disposed so that a tip side is immersed in a fluid in the flow path. 前記攪拌子はファイバープローブによって構成し、先端側を前記流路内の流体に浸漬するように設置したことを特徴とする請求項1又は2記載のマイクロミキサー。 The micromixer according to claim 1 or 2, wherein the stirrer is constituted by a fiber probe and is arranged so that a tip side is immersed in a fluid in the flow path. 前記攪拌子は先端が先鋭化された金属やプラスチックその他の材質によって構成し、先端側を前記流路内の流体に浸漬するように設置したことを特徴とする請求項1又は2記載のマイクロミキサー。 3. The micromixer according to claim 1, wherein the stirrer is made of metal, plastic, or other material having a sharp tip, and is disposed so that the tip side is immersed in the fluid in the flow path. . 前記流体に先端を浸漬した攪拌子に、前記振動子を励振することで、任意の振動周波数・振動振幅を与えて攪拌子先端の振動挙動により生ずる、流体の対流パターンによって、流体の混合・攪拌を促進する構成としたことを特徴とする請求項1ないし5記載のうち、いずれか1記載のマイクロミキサー。 Mixing and agitation of the fluid by the convection pattern of the fluid, which is caused by the vibration behavior of the agitator tip by giving an arbitrary vibration frequency and amplitude by exciting the vibrator to the agitator whose tip is immersed in the fluid The micromixer according to any one of claims 1 to 5, wherein the micromixer is configured to promote heat. 前記流体に先端を浸漬した攪拌子に、前記振動子を励振することで、振動子の共振周波数で任意の振動振幅を与えて攪拌子先端の振動挙動により生ずる、流体の対流パターンによって、流体の混合・攪拌を促進する構成としたことを特徴とする請求項6記載のマイクロミキサー。
By exciting the vibrator to the stirrer whose tip is immersed in the fluid, an arbitrary vibration amplitude is given at the resonance frequency of the vibrator, and the convection pattern of the fluid is generated by the vibration behavior of the stirrer tip. The micromixer according to claim 6, wherein mixing and stirring are promoted.
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