CN102553480B - 微混合器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造成本低且混合效率高的微混合器，其包括主体和振动元件，该主体包括多个第一腔室、振动腔室、混合流道、第二腔室、传输流道、多个凸块、第一递减块和第二递减块；其中，第一腔室容纳流体；混合流道的一端与第一腔室连接，另一端与振动腔室连接；传输流道的一端与振动腔室连接，另一端与第二腔室连接；该多个凸块交错设置在混合流道的相对的两个内壁上；第一递减块设置在混合流道的内壁，第一递减块的靠近振动腔室的截面积小于远离振动腔室的截面积；第二递减块设置在传输流道的内壁，第二递减块的靠近第二腔室的截面积小于远离第二腔室的截面积；振动元件对应振动腔室位于主体的表面上；振动元件接收电子信号产生振动使得振动腔室的容积改变，从而将流体从第一腔室泵吸至第二腔室。

Description

微混合器

技术领域

本发明涉及一种混合器，尤其涉及一种微型混合器。

背景技术

随着纳米科技的发展，微机电技术广泛应用于多个领域。在生物领域，出现了可以储存大量信息并且快速检验的生物晶片，其可以实现取样、传输、筛选、分离、混合与检测等功能。已有设计中，生物晶片中的微混合器大多采用被动式混合机制得到，其要利用晶片中流道的几何形状来增加流场中的扰动程度从而达到混合的目的。此外，也有在生物晶片中加入主动式元件，也就是采用主动式的混合机制得到检验体之间的混合。上述的主动式或被动式均需在生物晶片外连接微型泵，该微型泵驱动检验体流动。但是，这些生物晶片中的微混合器在实际应用中混合效率低，且结构复杂，制造成本高，不利于推广使用。

发明内容

本发明公开了一种制造成本低且混合效率高的微混合器。

本发明的微混合器包括主体和振动元件，该主体包括多个第一腔室、振动腔室、混合流道、第二腔室、传输流道、多个凸块、第一递减块和第二递减块。其中，第一腔室容纳流体；混合流道的一端与第一腔室连接，另一端与振动腔室连接；传输流道的一端与振动腔室连接，另一端与第二腔室连接。该多个凸块交错设置在混合流道的相对的两个内壁上；第一递减块设置在混合流道的内壁，第一递减块的靠近振动腔室的截面积小于远离振动腔室的截面积；第二递减块设置在传输流道的内壁，第二递减块的靠近第二腔室的截面积小于远离第二腔室的截面积；振动元件对应振动腔室位于主体的表面上；振动元件接收电子信号产生振动使得振动腔室的容积改变，从而将流体从第一腔室泵吸至第二腔室。

在一个实施例中，流体为气体、液体或气液混合体。

在一个实施例中，该振动元件为压电薄膜等。

在一个实施例中，该微混合器包括多个第一递减块，设置在混合流道的内壁。

在一个实施例中，该微混合器包括多个第二递减块，设置在传输流道的内壁。

在一个实施例中，该凸块位于第一递减块与振动腔室之间。

本发明的微混合器由于将振动元件设置在主体的表面上，将第一递减块和第二递减块分别设置在混合流道和传输流道的内壁，从而可以通过振动元件的振动使得混合器内的液体或气体朝向固定方向流动。另外，本发明的微混合器在混合流道的相对的两内壁上设置多个交错的凸块，从而可以使液体之间、气体之间或气体液体之间更快地混合。

附图说明

图1为本发明的微混合器的结构示意图。

图2为图1沿A-A′的截面图。

图3为图2的微混合器在振动腔室容积增大时的截面图。

图4为图2的微混合器在振动腔室容积缩小时的截面图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的微混合起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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和2所示，微混合器1包括主体2和振动元件3。主体2包括上基板2a和下基板2b，上基板2a设置在下基板2b的接合表面2c上。上基板2a与下基板2b的材料为玻璃，硅晶片、亚克力、PMMA等。

下基板2b具有凹凸图案，凹凸图案位于其与下基板2b的接合表面2c上，通过该凹凸图案在上基板2a和下基板2b之间形成多个第一腔室21、振动腔室22、混合流道23、第二腔室24、传输流道25、多个凸块26，第一递减块27和第二递减块28。

在其它实施例中，凹凸图案可以形成在上基板2a上。也可以在上基板2a和下基板2b上都形成凹凸图案。

多个第一腔室21可以容纳多种流体。该流体包括气体或液体。

混合流道23的一端与第一腔室21连接，另一端与振动腔室22连接。

传输流道25的一端与振动腔室22连接，另一端与第二腔室24连接。

凸块26交错设置在混合流道23的相对的两个内壁上。凸块26的截面形状包括三角形、矩形、梯形等。

第一递减块27设置在混合流道23的内壁，第一递减块27的靠近振动腔室22的截面积小于远离振动腔室22的截面积。第一递减块27的截面形状可以是截面积递减的任何几何形状，例如锥形、梯形等。第一递减块27可以有多个。

第二递减块28设置在传输流道25的内壁，第二递减块28的靠近第二腔室24的截面积小于远离第二腔室24的截面积。第二递减块28的截面形状可以是截面接递减的任何几何形状，例如锥形、梯形等。第二递减块28可以有多个。

振动元件3位于下基板2b的表面上，振动元件3的位置对应于振动腔室23。振动元件3可以是压电薄膜。振动元件3接收电子信号，在振动方向上产生往复振动。

另外，微混合器1还包括输入管4和输出管5。当振动元件3振动时，流体经过输入管4流入第一腔室21中，经微混合器1混合后，经输出管5输出至微混合器1外。

下面结合图3和4说明微混合器的工作原理。

当振动元件3向下弯曲时，振动腔室22受振动元件3的驱动而容积增大，微混合器1中的流体从第一腔室21和第二腔室24流向振动腔室22，流体经过第一递减块27时受到第一阻力，经过第二递减块28时受到第二阻力。其中，流体经过第一递减块27时，第一递减块27和混合流道23的内壁的距离逐渐增大；流体经过第二递减块28时，第二递减块28和传输流道25的内壁之间的距离逐渐减小，因此第一阻力小于第二阻力。因此，从第一腔室21流向振动腔室22的流体的流量大于从第二腔室24流向振动腔室22的流体的流量。

当振动元件3向上弯曲时，振动腔室22受振动元件3的驱动而容积减小，微混合器1中的流体从振动腔室22流向第一腔室21和第二腔室24，流体经过第一递减块27时受到第三阻力，经过第二递减块28时受到第四阻力。其中，流体经过第一递减块27时，第一递减块27和混合流道27的内壁的距离逐渐减小；流体经过第二递减块28时，第二递减块28和传输流道25的内壁之间的距离逐渐增大，因此第三阻力大于第四阻力。因此，从振动腔室22流向第一腔室21的流体的流量小于从振动腔室22流向第二腔室24的流体的流量。

因此，当振动元件3接收到电子信号产生往复振动后，微混合器1中的流体整体上是从第一腔室21流向第二腔室24的。

另外，由于凸块26对混合流道23中流场的影响，流体会在混合流道23中受到交错扰动，因此流体之间的接触面积增加。同时，凸块26之间产生回流区，使得流体受回流效果的影响加强了混合效率。

综上所述，本发明的微混合器具有如下优点：

由于混合流道内具有多个交错排列的凸块，因此能在极短的距离内均匀且高效率地混合两种以上的流体。

由于采用振动元件驱动振动腔室的容积变化，因此不需要外接流体推动设备，从而便于携带，使用便利。

由于微混合器的结构简单，因此其制造成本低。

以上具体实施方式仅用于描述本发明的微混合器的技术方案，不用于限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的范围内，可以得到各种变型和组合，因此本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (6)

1.一种微混合器，其特征在于，该微混合器包括主体和振动元件，其中，

该主体包括多个第一腔室、振动腔室、混合流道、第二腔室、传输流道、多个凸块、第一递减块和第二递减块；

该第一腔室容纳流体；

该混合流道的一端与该第一腔室连接，另一端与该振动腔室连接；

该传输流道的一端与该振动腔室连接，另一端与该第二腔室连接；

该多个凸块交错设置在该混合流道的相对的两个内壁上；

该第一递减块设置在该混合流道的内壁，该第一递减块的靠近该振动腔室的截面积小于远离该振动腔室的截面积；

该第二递减块设置在该传输流道的内壁，该第二递减块的靠近该第二腔室的截面积小于远离该第二腔室的截面积；

该振动元件对应该振动腔室位于该主体的表面上，该振动元件接收电子信号产生振动使得该振动腔室的容积改变，从而将该流体从该第一腔室传输至该第二腔室。

2.如权利要求1所述的微混合器，其特征在于，该流体为气体、液体或气液混合体。

3.如权利要求1～2中任一项所述的微混合器，其特征在于，该振动元件为压电薄膜。

4.如权利要求3中所述的微混合器，其特征在于，包括多个该第一递减块，设置在该混合流道的内壁。

5.如权利要求3或4中任一项所述的微混合器，其特征在于，包括多个该第二递减块，设置在该传输流道的内壁。

6.如权利要求3或4中任一项所述的微混合器，其特征在于，该凸块位于该第一递减块与该振动腔室之间。

Images