一种四电极微通道混合器的制作方法

本实用新型涉及一种微通道混合器，尤其是涉及一种四电极微通道混合器。

背景技术：

微流控芯片以其微型化、便携化、可集成、成本低廉等特点成为研究的热门领域，其所依托的微流控技术已成为应用于机械、生物医学、化学工程、航空航天等多个领域的崭新技术；在化学实验、环境监测、dna检测等诸多领域中进行试验反应前都会用到微通道混合器，来实现不同要求下多种试剂的充分混合，性能优良的微通道混合器具有快速、高效、易于集成的特点且成本较低，结构简单，混合良好。

宏观尺度下的混合通常是指用机械或流体动力的方法，使两种或多种物料相互分散而达到一定均匀程度的单元操作；微米量级尺度混合与宏观流体混合有很大区别，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，微流体的混合主要依靠分子间的扩散作用，所以在一定的实验要求之下，微流体的混合变得较为困难。

基于此，本实用新型提供一种微混合通道结构单一，电极设计简单，混合效果明显的微通道混合器，依靠电场力驱动，实现两种不同浓度微流体混合。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种具有新型结构的四电极微通道混合器，用于进一步简化电极设计，优化微流通道结构。所述混合室（6）外圆直径为30μm，第一入口（1）宽度与第二入口（2）宽度均为5μm，出口（10）宽度为10μm，微混合通道（3）宽度为10μm，长度为40μm；锯齿形挡块（7）为长方体在左侧切除两个底边为等腰直角三角形的三棱柱，并将多面体各棱做倒角处理；所述微通道混合器为对称结构，第一入口（1）与第二入口（2）轴线分别与所述微通道混合器对称轴成30度夹角。

本实用新型的技术方案是：一种四电极微通道混合器，两种不同浓度的微流体分别从第一入口（1）、第二入口（2）注入，依次流经微混合通道（3）、混合室（6），从出口（10）流出，在混合室空间内因四个电极以及锯齿形挡块（7）的作用，原先层流状态被打破，促使两种微流体进行混合。

本实用新型的特点在于：一种四电极微通道混合器，微混合通道设计结构单一，电极设计结构简单，和传统主动式微通道混合器相比，本实用新型更便于大批量生产；并且本实用新型的优势在于，相比其他微通道混合器具有更加优化的结构，能够实现微流体更加高效的混合。

附图说明

图1为四电极微通道混合器二维结构示意图，图中：第一入口（1）、第二入口（2）、微混合通道（3）、第一电极（4）、第二电极（5）、混合室（6）、锯齿形挡块（7）、第三电极（8）、第四电极（9）、出口（10）。

图2为四电极微通道混合器内部流线图，在每一个旋涡处都能够加强两种微流体的对流作用，实现混合。

图3为四电极微通道混合器的流体浓度示意图，可以看出第一入口的浓度为0mol/m³，第二入口的浓度为1mol/m³,通道出口的浓度则趋近于0.5mol/m³。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

一种四电极微通道混合器，包括第一入口（1）、第二入口（2）、微混合通道（3）、第一电极（4）、第二电极（5）、混合室（6）、锯齿形挡块（7）、第三电极（8）、第四电极（9）、出口（10）。

具体的，一种四电极微通道混合器，其流体特性如下，第一种待混合微流体从第一入口（1）注入，初始流速为0.1mm/s，第二种待混合微流体从第二入口（2）注入，初始流速为0.1mm/s；两种微流体电导率均为0.12ms/m；第一入口（1）与第二入口（2）注入微流体初始压力均为零。

具体的，一种四电极微通道混合器，其混合室（6）外圆周相隔90度均匀分布四个电极，施加交流电压，其中第一电极（4）与第四电极（9）施加相同交流电压，电压值为-v0=-sin(ω﹒t)，第二电极（5）与第三电极（8）施加相同交流电压，其中角频率值均为ω=16πrad/s。

具体的，一种四电极微通道混合器，第一入口（1）所注入微流体浓度为0mol/m³，第二入口（2）进入的微流体浓度为1mol/m³，从微流体混合器出口（10）流出的混合后微流体浓度理论值应为0.5mol/m³。

技术特征：

1.一种四电极微通道混合器，包括第一入口（1）、第二入口（2）、微混合通道（3）、第一电极（4）、第二电极（5）、混合室（6）、锯齿形挡块（7）、第三电极（8）、第四电极（9）、出口（10）；其特征在于：两种不同浓度的微流体分别从第一入口（1）、第二入口（2）进入，依次流经微混合通道（3）与混合室（6），从出口（10）流出，在混合室（6）空间内因四个电极和锯齿形挡块（7）的作用，层流状态被打破，促使两种微流体进行混合。

2.根据权利要求1所述的四电极微通道混合器，其特征在于，所述混合室（6）外圆直径为30μm，第一入口（1）宽度与第二入口（2）宽度均为5μm，出口（10）宽度为10μm，微混合通道（3）宽度为10μm，锯齿形挡块（7）为长20μm、宽10μm的长方形在左侧切除两个斜边长为10μm的等腰直角三角形后形成；所述微通道混合器为对称结构，第一入口（1）与第二入口（2）轴线分别与所述微通道混合器对称轴成30度夹角。

3.根据权利要求1所述的四电极微通道混合器，其特征在于，4个电极均匀分布在混合室（6）的外圆圆周上，相邻两个电极与混合室圆心所形成的夹角均为90度。

4.根据权利要求1所述的四电极微通道混合器，其特征在于，锯齿形挡块（7）为长方体在左侧切除两个底边为等腰直角三角形的三棱柱，并将多面体各棱做倒角处理。

5.根据权利要求1所述的四电极微通道混合器，其特征在于，所述微混合通道（3）其长度为40μm。

技术总结
本实用新型属于微流控芯片领域，具体公开了一种四电极微通道混合器，包括两个入口，一个出口，微混合通道，4个电极，混合室，锯齿形挡块。通过在混合室相隔90度方位施加4个电极，电极产生的电场力打乱流体的层流状态，从而实现两种流体混合。本实用新型的特点在于：只需通过在电极上施加合适的交流电压就能实现微流体的混合，无需对混合室和混合通道进行复杂的设计，大大提高了混合效率。

技术研发人员：何孝涵;史小明;钟翔涛;黄志维;邓鲁豫;周腾;史留勇
受保护的技术使用者：海南大学
技术研发日：2019.11.30
技术公布日：2020.08.28