Mikrofluidischer Split-and-Recombine-Mischer für die (Bio-)chemische Analytik

Inhalt:
Ein passiver mikrofluidischer Mischer für das schnelle Vermischen zweier Flüssigkeiten wird in diesem Beitrag vorgestellt. Das Mischprinzip des Mikromischers basiert auf der sequentiellen Split-and-Recombine-Methode, die durch eine drei-dimensionale Kanalgeometrie die Flüssigkeiten wiederholt schichtet. Die Vermischung wird mit diesem Design bei hohen Flussraten durch chaotische Advektion, die in rechtwinkligen Kanälen auftritt, begünstigt, wie in CFD Analysen gezeigt wird. Um diesen Effekt zu verstärken, wird die Reynoldszahl zusätzlich lokal durch Verjüngung der Kanalgeometrie an den Stellen der Rekombination erhöht. Der Mischer wurde in einer Glas-Silizium-Glas-Sandwichtechnologie gefertigt. Mit der chemischen Iodometrie konnte die Vermischung im Kanal untersucht werden. Bei einer Flussrate von 1000 myl/min an beiden Eingängen und einer Reynoldszahl (Re) von 62, beträgt die Mischzeit 5 ms. Die Eignung des Mischers für biologische Pulsexperimente mit eukaryotischen Zellen wurde erfolgreich nachgewiesen.