一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件的制作方法
【專利摘要】一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，包括圓形基底、大叉指換能器、下隔膜、小叉指換能器組、上隔膜以及溫控結構，其中大叉指換能器濺射在圓形基底上；下隔膜濺射于圓形基底上并將大叉指換能器覆蓋；小叉指換能器組濺射在隔膜上；上隔膜濺射在隔膜上并將小叉指換能器組覆蓋；溫控結構濺射在上隔膜上。本發明能夠同時完成反應液的混合、顆粒的富集與分離等一系列反應，并適合促進其他許多的微化學反應，同時溫控結構可以實時監測并調整反應液溫度，保證反應在適宜的溫度下進行。該發明設備簡單便攜，集成度高，需要樣本較少，能耗較低，反應效率高，溫度控制快速精準，反應開放式易操作和維護，集成了多種不同功能。
【專利說明】
一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件
技術領域
[0001]本發明屬于微納制造技術領域，涉及一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件。【背景技術】
[0002]隨著微納制造技術的不斷發展，人們對于各種反應的微型化、快速化、集成化、經濟化的要求越來越高。微納制造技術中的微流控系統能夠集成檢測電路，同時完成為化學反應中混合、反應、檢測等環節并實現智能化控制。但現有微流控系統主要依靠不同流道分階段完成，各個環節依靠不同流道實現難以真正集成，而且流道容易堵塞，不易清理維護， 成本高昂。目前主要靠機械振動促進試劑混合與反應，設備難以集成，在試劑較少時效率很低。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種可以集成試劑混合、反應、檢測乃至顆粒富集與分離等多功能的適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，該器件具有體積小、效率高、易集成、可溫控的特點。
[0004]為達到上述目的，本發明采用如下的技術方案予以實現:
[0005]—種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，包括圓形基底、大叉指換能器、下隔膜、小叉指換能器組、上隔膜以及溫控結構，其中大叉指換能器濺射在圓形基底上； 下隔膜濺射于圓形基底上并將大叉指換能器覆蓋;小叉指換能器組濺射在隔膜上；上隔膜濺射在隔膜上并將小叉指換能器組覆蓋;溫控結構濺射在上隔膜上。
[0006]本發明進一步的改進在于，所述圓形基底材質為壓電材料鈮酸鋰晶體。
[0007]本發明進一步的改進在于，所述大叉指換能器由一對漸開線叉指和圓形反射柵組成，漸開線的基圓直徑為2毫米，基圓的圓心與圓形基底的圓心重合，漸開線展開角度為 1080度，漸開線的外圍布有圓形反射柵。
[0008]本發明進一步的改進在于，所述下隔膜、下隔膜均為二氧化硅薄膜。
[0009]本發明進一步的改進在于，所述圓形基底高度為500WH，大叉指換能器、小叉指換能器組以及溫控結構的高度為50nm;上隔膜和下隔膜的高度為70nm〇
[0010]本發明進一步的改進在于，所述小叉指換能器組由若干結構相同的漸開線叉指換能器組成，漸開線叉指的展開角度為1080度，漸開線的基圓的圓心均勻分布在基圓上，數個漸開線叉指對均勻設置，漸開線的基圓半徑按需求設定。
[0011]本發明進一步的改進在于，所述溫控結構由帕爾貼和測溫電阻組成，帕爾貼、測溫電阻以及基圓為同心圓。
[0012]相對于現有技術，本發明的有益效果是:反應時，直接將反應液滴在器件中心，對大叉指換能器及小叉指換能器組的各個叉指環指換能器分別施加相應頻率的交變電壓，各個叉指換能器任一點產生的聲表面波都沿自己基圓的切線方向傳播。在大叉指換能器的作用下液滴圍繞基圓旋轉，叉值換能器組的各個叉值換能器基圓圓心均在基圓上，它們能將各自不同頻率的聲表面波對應的不同尺寸顆粒富集到自己的基圓內。測溫電阻和帕爾貼組成的溫控系統可以保證反應液維持適宜的反應溫度。
[0013]本發明測溫電阻和帕爾貼組成的溫控系統可以保證反應液維持適宜的反應溫度。 只對大叉指換能器施加適宜的變頻交變電壓，液滴在聲表面波激勵下圍繞基圓旋轉，可以實現顆粒富集、促進試劑混合、反應進行;若同時再對小叉指換能器組的各個叉指換能器施加相應頻率的交流電壓，各個叉值換能能器所激發的不同頻率的聲表面波可以將對應的不同尺寸顆粒分別富集到自己的基圓內，實現顆粒的分離。
[0014]該發明設備簡單便攜，集成度高，需要樣本較少，能耗較低，反應效率高，溫度控制快速精準，反應開放式易操作和維護，集成了多種不同功能。
[0015]利用本發明可以同時完成反應液的混合、顆粒的富集與分離等一系列反應，同時也適合促進其他許多的微化學反應。【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的剖視圖。[〇〇17]圖2是本發明大叉指換能器的俯視圖。
[0018]圖3是本發明下隔膜與小叉指換能器組的俯視圖。
[0019]圖4是本發明溫控結構俯的視圖。
[0020]圖中:1為基底，2為大叉指換能器，3為下隔膜，4為小叉指換能器組，5為上隔膜，6 為溫控結構，7為帕爾貼，8為測溫電阻，9為大叉指換能器基圓，10為反射柵。【具體實施方式】[〇〇21]以下結合附圖對本發明做進一步的詳細說明。
[0022]參見圖1，本發明為一種適用于試劑混合、顆粒富集與分離的開放式微化學反應器件，包括圓形基底1、大叉指換能器2、下隔膜3、小叉指換能器組4、上隔膜5以及溫控結構6， 其中大叉指換能器2濺射在圓形基底1上；下隔膜3濺射于圓形基底1上并將大叉指換能器2 覆蓋；小叉指換能器組4濺射在隔膜3上；上隔膜5濺射在隔膜3上并將小叉指換能器組4覆蓋;溫控結構6濺射在上隔膜5上。[〇〇23] 所述圓形基底1高度為500M1，大叉指換能器2、小叉指換能器組4以及溫控結構6的高度為50nm;上隔膜5和下隔膜3的高度為70nm〇
[0024]參見圖2,所述大叉指換能器2為濺射在圓形基底1上的一對漸開線叉指。大叉指換能器2由一對漸開線叉指和圓形反射柵10組成，漸開線的基圓9直徑為2毫米，基圓9的圓心與圓形基底1的圓心重合，漸開線展開角度為1080度，漸開線的外圍布有圓形反射柵10。
[0025]參見圖3,所述小叉指換能器組4為濺射在下隔膜3上的一組漸開線叉指對。小叉指換能器組4由若干結構相同的漸開線叉指換能器組成，漸開線叉指的展開角度為1080度，漸開線的基圓的圓心均勻分布在基圓9上，數個漸開線叉指對均勻設置，漸開線的基圓半徑按需求設定。
[0026]參見圖4,溫控結構6由帕爾貼7和測溫電阻8構成，帕爾貼7、測溫電阻8以及基圓9 為同心圓。
[0027]本發明工作方式如下:將反應液滴在本發明反應器件的中央，若只對大叉指換能器施加一定頻率范圍的變頻交流電壓，由于叉指換能器任一點產生的聲表面波都沿自己基圓的切線方向傳播，大叉指換能器2激發聲表面波促使液滴圍繞基圓9旋轉，能夠實現促進反應液的混合、將反應液顆粒富集到基圓9上以及促進反應進行的各個功能;若同時對小叉指換能器組4的各個小叉指換能器施加對應頻率的交流電壓，各個小叉指換能器能將各自不同頻率的聲表面波對應的不同尺寸顆粒富集到自己的基圓內，從而實現不同尺度顆粒的分離。溫控結構6包括可以升降溫的帕爾貼7和測溫電阻8,可以實時監測并調整反應液溫度，保證反應在適宜的溫度下進行。
[0028]本發明利用聲表面波的聲致微流效應，利用漸開線特性以漸開線叉指換能器為核心，能夠同時完成反應液的混合、顆粒的富集與分離等一系列反應，同時也適合促進其他許多的微化學反應，溫控結構可以實時監測并調整反應液溫度，保證反應在適宜的溫度下進行。本發明采用微納加工工藝，大大減小了設備體積，與現有傳統設備相比集成度高、攜帶方便、節約能耗、加工成本低、需要樣本少，同時在反應過程中采用全固定的設備，避免了傳統設備因為部件運動造成的設備可靠性降低的缺陷。
【主權項】
1.一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，其特征在于，包括圓形基底 (1)、大叉指換能器(2)、下隔膜(3)、小叉指換能器組(4)、上隔膜(5)以及溫控結構(6)，其中 大叉指換能器(2)濺射在圓形基底(1)上;下隔膜(3)濺射于圓形基底(1)上并將大叉指換能 器(2)覆蓋;小叉指換能器組(4)濺射在隔膜(3)上;上隔膜(5)濺射在隔膜(3)上并將小叉指 換能器組(4)覆蓋;溫控結構(6)濺射在上隔膜(5)上。2.根據權利要求1所述的一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，其特征 在于，所述圓形基底(1)材質為壓電材料鈮酸鋰晶體。3.根據權利要求1所述的一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，其特征 在于，所述大叉指換能器(2)由一對漸開線叉指和圓形反射柵(10)組成，漸開線的基圓(9) 直徑為2毫米，基圓(9)的圓心與圓形基底(1)的圓心重合，漸開線展開角度為1080度，漸開 線的外圍布有圓形反射柵(10)。4.根據權利要求1所述的一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，其特征 在于，所述下隔膜(3)、下隔膜(5)均為二氧化硅薄膜。5.根據權利要求1所述的一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，其特征 在于，所述圓形基底(1)高度為500mi，大叉指換能器(2)、小叉指換能器組(4)以及溫控結構 (6)的高度為50nm;上隔膜(5)和下隔膜(3)的高度為70nm〇6.根據權利要求1所述的一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，其特征 在于，所述小叉指換能器組(4)由若干結構相同的漸開線叉指換能器組成，漸開線叉指的展 開角度為1080度，漸開線的基圓的圓心均勻分布在基圓(9)上，數個漸開線叉指對均勻設 置，漸開線的基圓半徑按需求設定。7.根據權利要求1所述的一種適用于混合、顆粒富集與分離的微化學反應器件，其特征 在于，所述溫控結構(6)由帕爾貼(7)和測溫電阻(8)組成，帕爾貼(7)、測溫電阻(8)以及基 圓(9)為同心圓。
【文檔編號】B01J19/00GK106076219SQ201610407634
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月12日
【發明人】王朝暉, 衛首鵬, 白橙, 沈亮, 蘆海偉, 蔣莊德
【申請人】西安交通大學