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微混合器是一種能夠在微通道中實現樣品快速混合的裝置

發布時間：

2021-02-18

微混合器和微反應器作為微流控芯片中兩種重要的功能器件，已經被一些學者進行了研究。快速均勻混合對于化學合成、化學分析、藥物傳遞、核酸測序等領域的微流控芯片具有重要意義。

微混合器和微反應器作為微流控芯片中兩種重要的功能器件，已經被一些學者進行了研究。快速均勻混合對于化學合成、化學分析、藥物傳遞、核酸測序等領域的微流控芯片具有重要意義。微混合器是一種能夠在微通道或微室中實現樣品快速均勻混合的微流體裝置。

微反應技術是將微結構固有的優勢應用于化學反應或生化反應的技術。體現這種技術的微流控芯片的功能器件稱為微反應器。該微反應器具有線性尺寸小、試劑消耗少、反應時間短、操作靈活、廢液排放少、物理量梯度高、易于與其他功能組件集成的特點。微混合器根據混合是否需要外力源來完成，分為主動微混合器和被動微混合器。主動式微混合器需要外力源來混合樣品，被動式微混合器不需要外力源來混合樣品。

主動式微混合器的機理是通過液體在外場作用下的相對運動來實現混合效果。根據混合方式的不同，主動式微混合器主要分為微流體超聲混合器、磁力攪拌微混合器、電動混合器、壓力擾動混合器等類型。微流控超聲混合器是一種典型的主動式微混合器。混合是由超聲波振動直接引起的，因此層流混合液體可以在混合室中連續有效地混合。超聲振動混合具有較高的混合效率，但會引起局部溫升，因此不適用于生物樣品。在微通道中，動電作用可以代替壓力驅動來輸送流體介質，如各種結構的電滲泵，因此利用動電作用構建動態微混合器是一種很好的選擇。Glasgow等人設計了一種簡單的T型微混合器，將鉑電極插入兩端的入口和出口。施加不同相位的方波電場，可以感應出不均勻的速度場，從而達到混合的目的。這種驅動的優點是微通道內的液體同時混合，可以在一定程度上增強雷諾數很低的流體的混合。

對于反應速度慢的化學反應，反應完成時間比反應物混合時間長得多。在這種情況下，微混合過程對反應過程的影響很小，只需要適當的混合來促進傳質和傳熱。此時，反應動力學在反應中起主導作用，影響反應的產率和選擇性；對于快速結晶反應來說，反應速度非常快，如果在反應完成之前物料沒有充分混合，反應的收率和選擇性都會受到很大的影響。此時，反應器的混合性能起著至關重要的作用，微混合效率直接影響產品質量。因此研究微混合器對于提高反應過程的效率和產品質量有很大的幫助，并且可以降低企業在生產中的工業能耗，這樣也就大大提高了經濟效益。