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微反应 电极复合芯片

阅读：67发布：2020-05-17

专利汇可以提供微反应电极复合芯片专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型提供了一种适用于电化学反应的微反应电极复合芯片，其包括微反应通道单元和适于产生耦合电场的电极组件；流体在所述微反应通道单元内流动时经过耦合电场，以使流体产生电化学反应。此种微反应电极复合芯片，首先，通过将两个微流道层叠设置，减少平面空间的占用，合理利用立体空间；其次，通过层叠微流道之间的连通实现流体的立体交叉混合，延长了微反应通道，提高了反应效率；并且无需在每个微反应通道单元结束处设计收窄的出口，进而降低了流体的压降，保证了流体的高流速，并在保证混合效率的同时，提高了产量；通过电极组件通电，微反应电极复合芯片中的流体会受到电的效果，实现反应，提高反应效率。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是微反应电极复合芯片专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种微反应电极复合芯片，其特征在于，包括微反应通道单元和适于产生耦合电场的电极组件；
流体在所述微反应通道单元内流动时经过耦合电场，以使流体产生电化学反应；
所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；其中所述微反应通道单元具有入液口和出液口，以及
所述正电极或负电极设置在微反应通道单元的入液口处；所述负电极或正电极设置在微反应通道单元的出液口处。
2.如权利要求1所述的微反应电极复合芯片，其特征在于，
所述微反应通道单元包括：两个上下层叠设置的微流道，并且两微流道相互连通，以使两微流道内的流体相互混合。
3.如权利要求2所述的微反应电极复合芯片，其特征在于，
所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及两微流道之间设有一组对流孔，所述一组对流孔包括两个对流孔，以使两微流道内的流体往返交叉混合；
在该组对流孔中，一个所述对流孔内设置有所述正电极，另一个所述对流孔内设置有所述负电极。
4.如权利要求3所述的微反应电极复合芯片，其特征在于，
所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及所述微流道呈L形；
所述正电极位于上部/下部的所述微流道的直流部处；所述负电极位于下部/上部的所述微流道的直流部处。
5.如权利要求2所述的微反应电极复合芯片，其特征在于，
所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及所述微流道呈L形，并且一微流道的流通尽头处设置有一个与另一微流道相互连通的引流端头，
所述正电极位于上部/下部的所述微流道的所述引流端头处；所述负电极位于下部/上部的所述微流道的所述引流端头处。
6.如权利要求2所述的微反应电极复合芯片，其特征在于，
所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及所述微流道呈L形，并且一微流道的流通尽头处设置有一个与另一微流道相互连通的引流端头，
在上下层叠的两个微流道中，
位于下部的所述微流道的流体适于通过一对流孔经引流端头流至上部的所述微流道中；以及
位于上部的微流道中的流体适于通过另一对流孔经引流端头流至所述位于下部的所述微流道中；
其中，一个对流孔中设置所述正电极，另一个对流孔中设置所述负电极。

说明书全文

微反应电极复合芯片

技术领域

[0001] 本实用新型涉及芯片，具体涉及一种微反应电极复合芯片。

背景技术

[0002] 现有技术中的微反应芯片，多是将流体从微反应芯片的物料入口处注入，然后在其微反应通道中实现了混合，再从微反应芯片的物料出口处排出，最终实现流体的混合效
果。

[0003] 但是，此种微反应芯片中的流体在混合的过程中无法进行电化学反应，所以使用形式十分单一。
实用新型内容

[0004] 为了解决上述技术问题，本实用新型为了提供一种微反应电极复合芯片，所采用的技术方案是：

[0005] 一种微反应电极复合芯片，包括微反应通道单元和适于产生耦合电场的电极组件；

[0006] 流体在所述微反应通道单元内流动时经过耦合电场，以使流体产生电化学反应。

[0007] 作为优选，所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；其中

[0008] 所述微反应通道单元具有入液口和出液口，以及

[0009] 所述正电极或负电极设置在微反应通道单元的入液口处；所述负电极或正电极设置在微反应通道单元的出液口处。

[0010] 作为优选，所述微反应通道单元包括：两个上下层叠设置的微流道，并且两微流道相互连通，以使两微流道内的流体相互混合。

[0011] 作为优选，所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及

[0012] 两微流道之间设有一组对流孔，所述一组对流孔包括两个对流孔，以使两微流道内的流体往返交叉混合；

[0013] 在该组对流孔中，一个所述对流孔内设置有所述正电极，另一个所述对流孔内设置有所述负电极。

[0014] 作为优选，所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及

[0015] 所述微流道呈L形；

[0016] 所述正电极位于上部/下部的所述微流道的直流部处；所述负电极位于下部 /上部的所述微流道的直流部处。

[0017] 作为优选，所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及

[0018] 所述微流道呈L形，并且一微流道的流通尽头处设置有一个与另一微流道相互连通的引流端头，

[0019] 所述正电极位于上部/下部的所述微流道的所述引流端头处；所述负电极位于下部/上部的所述微流道的所述引流端头处。

[0020] 作为优选，所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及

[0021] 所述微流道呈L形，并且一微流道的流通尽头处设置有一个与另一微流道相互连通的引流端头，

[0022] 在上下层叠的两个微流道中，

[0023] 位于下部的所述微流道的流体适于通过一对流孔经引流端头流至上部的所述微流道中；以及

[0024] 位于上部的微流道中的流体适于通过另一对流孔经引流端头流至所述位于下部的所述微流道中；

[0025] 其中，一个对流孔中设置所述正电极，另一个对流孔中设置所述负电极。

[0026] 本实用新型的有益效果是此种微反应电极复合芯片，首先，通过将两个微流道层叠设置，减少平面空间的占用，合理利用立体空间，延长了微反应通道；其次，通过层叠微流
道之间的连通实现流体的立体交叉混合，并且无需在每个微反应通道单元结束处设计收窄
的出口，进而降低了流体的压降，保证了流体的高流速，并在保证混合效率的同时，提高了
产量；通过正、负电极的设置，当正、负电极通电的时候，通过电极组件通电，微反应电极复
合芯片中的流体会受到电的效果，实现反应，提高反应效率。
附图说明

[0027] 下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

[0028] 图1是本实用新型一种微反应电极复合芯片的实施例1中正、负电极安装结构示意图。

[0029] 图2是本实用新型一种实施例中的微反应通道单元的结构示意图。

[0030] 图3是图2在A-A处的剖视图。

[0031] 图4是图2在C-C处的剖视图。

[0032] 图5是本实用新型实施例2中正、负电极安装结构示意图。

[0033] 图6是本实用新型一种实施例所对应的两微流道中流体流向简图。

[0034] 图7是本实用新型实施例3中正、负电极安装结构示意图。

[0035] 图8是本实用新型一种微反应电极复合芯片的实施例4中正、负电极安装结构示意图。

[0036] 图9是本实用新型另一种实施例中的微反应通道单元的结构示意图。

[0037] 图10是图9在A-A处的剖视图。

[0038] 图11是图9在C-C处的剖视图。

[0039] 图12是本实用新型另一种实施例流体流向简图。

[0040] 图13是本实用新型一种微反应电极复合芯片中的实施例5中正、负电极安装结构示意图。

[0041] 图14是本实用新型另一种实施例流体混合实例的结果图。

[0042] 图中：

[0043] 微反应通道单元1

[0044] 微流道100，上部的微流道100a、下部的微流道100b、拐点101，端部102，直流部103；

[0045] 对流孔200，引流端头300；

[0046] 半圆过渡腔401，扰流柱402；

[0047] 第一入剂口501，第二入剂口502；

[0048] 入液口6，出液口7.正电极8，负电极9。

具体实施方式

[0049] 下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参
考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的
限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有
变化、修改和等同物。

[0050] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为
了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的
方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

[0051] 此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连
接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机
械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的
普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，在本实
用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

[0052] 流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部
分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论
的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本
实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

[0053] 实施例1

[0054] 图1是本实用新型一种微反应电极复合芯片的一种实施例的结构示意图。

[0055] 如图1和图2所示，本实施例1提供了一种微反应电极复合芯片，包括微反应通道单元1和适于产生耦合电场的电极组件；流体在所述微反应通道单元内流动时经过耦合电场，
以使流体产生电化学反应。

[0056] 电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；其中微反应通道单元具有入液口6和出液口7，以及正电极8设置在入液口6处；负电极9设置在出液口
7处。当流体从入液口6流入以后，在正电极8和负电极9通电的作用下，加速流体的反应效
率。

[0057] 作为正、负电极安装的一种可选方式，负电极9设置在入液口6处；正电极8设置在出液口7处这一技术方案同样可行。

[0058] 实施例2

[0059] 图2是本实用新型第一种实施例中的微反应通道单元的结构示意图。

[0060] 微反应通道单元1包括：两个上下层叠设置的微流道100，并且两微流道 100相互连通，以使两微流道100内的流体相互混合。两种不同的流体从入液口 6注入微反应电极复
合芯片以后，经过至少一个微反应通道单元1的充分混合以后，由出液口7排出。微反应通道
单元1为微反应电极复合芯片的最小单位，微反应电极复合芯片可以通过若干微反应通道
单元1串联设置完成一条完整的反应通道。

[0061] 此种微反应电极复合芯片，首先，通过将两个微流道100层叠设置，即对微反应通道采用立体布局的方式，合理利用立体空间，与传统微反应电极复合芯片相比，在同样的微
反应通道布局面积的基础上，本微反应电极复合芯片的微反应通道更长，因此，反应更加充
分，尤其适合极难混合微反应的流体；并且无需在每个微反应通道单元结束处均设计收窄
的出口，进而降低了流体的压降，保证了流体的高流速，并在保证混合效率的同时，提高了
产量。

[0062] 结合图1～图5，电极组件包括至少一对正、负电极，且位于微反应电极复合芯片上；两微流道100之间设有一组对流孔200，一组对流孔200包括两个对流孔200，以使两微流
道100内的流体往返交叉混合。在该组对流孔200中，一个对流孔200内设置有正电极8，另一
个对流孔200内设置有负电极9。当液体在对流的过程中，同时在通电的正电极8和负电极9
的作用下，加快反应。

[0063] 微流道100可以呈L形(以图2虚线部分为界)；以及在上下层叠的两个微流道100中(为了更加清楚的表示上下两微流道，将上部的微流道采用标号100a，下部的微流道采用标
号100b)，位于上部的微流道100a的拐点101处与位于下部的微流道100b的端部102通过一
对流孔200连通；位于下部的微流道100b 的拐点101处与位于上部的微流道100a的端部102
通过另一对流孔200连通，进而实现两微流道100内的流体往返交叉混合，同时，在混合的过
程中，正电极8和负电极9在通电状态下，加速流体的反应速率。

[0064] 从图1和图2可以看出，上下叠层的两个微流道100从俯视图的角度呈U 形，其L形的两微流道采用近似对称布设。

[0065] 图3是图2在A-A处的剖视图。该剖视图为流体从下部的微流道100b流至上部的微流道100a。

[0066] 图4是图2在C-C处的剖视图。该剖视图为流体从上部的微流道100a流至下部的微流道100b。

[0067] 从图3和图4所示，能够清楚的看到两流体经过对流孔分别在上、下部的微流道内反复交叉。

[0068] 在图2中，为了更清楚的表示拐点101和端部102的具体位置，因此对流孔未示出。

[0069] 图6是本实用新型第一种实施例所对应的两微流道中流体流向简图，该图主要反应上部的微流道100a内流体的流向分布，且通过两种箭头分别表示两种流体的流动方向，
即当两种流体分别注入微流道100以后，上部的微流道100a、下部的微流道100b对应的两种
流体可以在拐点101、端部102处分别流向下部的微流道100、上部的微流道100a以实现交叉
混合，在拐点101处是垂直于纸面向下的方向，将上部的微流道100a的流体流入下部的微流
道100b以实现混合，而在端部102处是垂直于纸面向上的方向，将下部的微流道100b流入上
部的微流道100a以实现混合，通过图5中的两种箭头示意可以很清楚的看出两种流体在上
部的微流道100a进行混合；在混合之后流体再排出至串联设置的下一微反应通道单元1，重
复上述过程。

[0070] 实施例3

[0071] 所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及微流道呈L形；正电极8位于上部的所述微流道100的直流部103处；负电极9位于下部的所述
微流道100的直流部103处；当液体在对流的之前，在通电的正电极8和负电极9的作用下，加
快反应。

[0072] 作为本方案中的另一个可选方案，所述正电极8位于下部的所述微流道100 的直流部103处；所述负电极9位于上部的所述微流道100的直流部103处。

[0073] 实施例4

[0074] 图8是本实用新型一种微反应电极复合芯片的另一种实施例的结构示意图。

[0075] 图9是本实用新型另一种实施例中的微反应通道单元的结构示意图。

[0076] 所述电极组件包括至少一对正、负电极，且位于所述微反应电极复合芯片上；以及所述微流道100呈L形，并且一微流道100的流通尽头处设置有一个与另一微流道100相互连
通的引流端头300，

[0077] 所述正电极8位于上部的所述微流道的所述引流端头300处；所述负电极9 位于下部的所述微流道100的所述引流端头300处；

[0078] 作为本方案中的另一个可选方案，所述正电极8位于下部的所述微流道100 的所述引流端头300处；所述负电极9位于上部的所述微流道100的所述引流端头300处。

[0079] 结合图8和图9所示，微流道100呈L形，并且一微流道100的流通尽头处设置有一个与另一微流道100相互连通的引流端头300。

[0080] 图10是图9在A-A处的剖视图。该剖视图为流体从下部的微流道100b流至上部的微流道100a。

[0081] 图11是图9在C-C处的剖视图。该剖视图为流体从上部的微流道100a流至下部的微流道100b。

[0082] 从图10和图11所示，在上下层叠的两个微流道100中，位于下部的微流道100b的流体适于通过一对流孔200经引流端头300(位于上部的微流道100a 的引流端头300)流至上
部的微流道100a中；以及位于上部的微流道100a中的流体适于通过另一对流孔200经引流
端头300(位于下部的微流道100b的引流端头300)流至位于下部的微流道100b中。当液体在
对流的过程中，同时在通电的正电极8和负电极9的作用下，加快反应。

[0083] 此处设置引流端头300，可以增大下部的微流道100中流体与进入上部的微流道100的流体的混合，极大的提高了混合效率。在该组对流孔200中，一个对流孔200内设置有
正电极8，另一个对流孔200内设置有负电极9。当液体在对流的过程中，同时在通电的正电
极8和负电极9的作用下，加快反应。

[0084] 见图8，当两种流体分别从第一入剂口501和第二入剂口502注入微流道 100以后，两种流体分别在两个引流端头300下游处实现混合，而后，充分混合后的流体从出液口7中
排出。

[0085] 图12是本实用新型另一种实施例流体流向简图，该图主要反应上部的微流道100a内流体的流向分布；其中，位于上部的引流端头300即对应图中左侧的对流孔200处，流体是
向上流动，即垂直于纸面朝上，而位于下部的引流端头 300，即图中右侧的对流孔200处，流
体是向下流动，即垂直于纸面朝下；通过两种箭头分别表示两种流体的流动方向，通过两种
箭头示意可以很清楚的看出两种流体在上部的微流道100a进行混合。

[0086] 实施例5

[0087] 图13是本实用新型一种微反应电极复合芯片中的实施例5中正、负电极安装结构示意图。

[0088] 如图13所示，微流道100呈L形，并且一微流道100的流通尽头处设置有一个与另一微流道100相互连通的引流端头300，

[0089] 在上下层叠的两个微流道100中，

[0090] 位于下部的所述微流道100的流体适于通过一对流孔200经引流端头300 流至上部的所述微流道100中；以及

[0091] 位于上部的微流道100中的流体适于通过另一对流孔200经引流端头300 流至所述位于下部的所述微流道100中；

[0092] 其中，一个对流孔200中设置所述正电极8，另一个对流孔200中设置所述负电极9。

[0093] 当液体在对流的过程中，同时在通电的正电极8和负电极9的作用下，加快反应。

[0094] 如图1、图8和图13所示，上述微反应电极复合芯片的两种结构均可以采用半圆过渡腔401的方式进行过渡；若干微反应通道单元1串联排列且在弯折处通过半圆过渡腔401
过渡；在半圆过渡腔401内分布有若干扰流柱402。

[0095] 作为半圆过渡腔401的具体实施方式，其可以采用一个公共腔，即上、下部的微流道均可以连通该公共腔，并且通过其内部的扰流柱402提高混合效果。

[0096] 半圆过渡腔401的具体实施方式，也可以采用两个半圆腔独立且层叠设置，即位于上部的半圆腔是用于连通上部的微流道100a；位于下部的半圆腔是用于连通下部的微流道
100b。

[0097] 上述两种实施方式均能够实现若干微反应通道单元1串联排列后的过渡作用，使在微反应电极复合芯片的面积上提高微反应通道的长度。

[0098] 在半圆过渡腔401内设置扰流柱402，具有以下优点，即可以提高半圆过渡腔401对于流体的承压强度，以及使流通的流体在扰流柱402的影响下改变流向，从而起到充分混合
的效果。

[0099] 对于两个半圆腔独立且层叠方式设置的半圆过渡腔401，当流体流至半圆腔中时，此时位于上下的半圆腔中的流体不会再实现混合，而是在扰流柱402的作用下实现撞击混
合，而后，直至流出半圆过渡腔401至后续的微流道100内，再实现进一步混合。

[0100] 作为微反应电极复合芯片一种可选的结构，微反应电极复合芯片采用多层设置，且包括中间层和上、下层；其中正、负电极设置在上、下层之间且贯穿中间层；且上层对应上
部的微流道100a，下层对应下部的微流道100b；在上、下层与中间层的接触面上分别开设有
沿微流道100轨迹分布的凹槽；中间层上开设有一组对流孔200；以及上、下层在其凹槽与中
间层贴合后形成两微流道100，且两微流道适于通过一组对流孔200使两种流体通过往返两
微流道实现交叉混合。

[0101] 对于两个半圆过渡腔401独立且层叠的方式，扰流柱402连接固定在中间层。

[0102] 图14是本实用新型微反应电极复合芯片的另一种实施例流体混合实例的结果图。

[0103] 该流体混合结果是在输入的流体流速为0.6m/s下进行的。

[0104] 上层的微流道100a和下层的微流道100b均注入不同的流体，分别定义流体A、流体B，从流体入口开始第一个微反应通道单元可以看出明显的流体交叉混合现象，其中两流体
白色线条部分(图中用AB表示)表示两者进行混合反应；在经过第二个微反应通道单元后，
明显白色线条部分增多，在经过第三个微反应通道单元后，白色线条部分明显增多，并且在
十个微反应通道单元至半圆腔 401位置时，两种流体完全混合。

[0105] 从上述结果可以看出，本微反应电极复合芯片能够在高流速的情况下实现快速均匀混合，比传统的微芯片的混合效率更高。

[0106] 综上，本微反应电极复合芯片利用双层设置的微流道100与对流孔200实现流体的上、下交叉混合，采用立体的方式增大了微反应通道的长度，在相同微反应电极复合芯片上
能够实现更长的微流道100反应通道布局，提高了微反应效果，并且无需在每个微反应通道
单元结束处设计收窄的出口，进而降低了流体的压降，保证了流体的高流速，并在保证混合
效率的同时，提高了产量，正、负电极的存在，实现了电化学反应的效果。

[0107] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对所述术语的示意性表
述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在
任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

[0108] 以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实
用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术
性范围。

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微反应电极复合芯片

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