1.1 研究動機與目的
微機電系統(MEMS ,Micro-Electro-Mechanical-Systems) 是一個跨領域的技 術整合系統，因此必須結合機械、電子、材料、控制、物理、生醫、化學、光學 系統 (micro total analysis system, µTAS)。
就以混合來說，混合在巨觀(macro-scale flow)尺度的流場中要達成此一目的 相當容易，一般而言，兩種或多種不同液體的混合是藉由在流場中加入一些擾
增加兩液體之間的接觸面積，或是利用外加的能量來加速分子間的擴散皆為當前 極為重要的課題。
本實驗是以 Liu 等人的 2D 蛇狀為出發點，在改變不同的角度，以及不同的 雷諾數下，利用實驗室既有設備，如μ-PIV，來對我們所設計的流道來做流場的 觀察，再將所拍攝的圖形用灰階值來做比較，目的在於設計出在低的雷諾數下，
並在短距離以及短時間內達到混合效果的流道。
1.2 文獻回顧
現今發展出來的微混合器，依據產生混合的方式，可將混合器的種類分為二 種：主動式的微混合器(active mixer)與被動式的微混合器(passive mixer)。簡單來 說，主動式混合器基本是上是由外部輸入的能量來產生混合；而被動式混合器是 單純利用幾何形狀或者是流體的特性來產生效果。
1.2.1 主動式微混合器(active mixing)
主動式微混合器可以藉由流場中加入一些可移動的機制(moving parts)，給予 外加能量，例如：聲波、熱、磁場……等，用來增加液體間的接觸面積。
在 1993 年，由 Miyake 等人[1]，首先將一種液體佈滿在混合區內，然後再 將另一種液體經由 400 個 15μm × 15μm 的微噴嘴(Micro-Nozzle)注入混合區 內，如圖 1-1，經由這些微噴嘴，增加兩種液體的接觸面積，達到快速混合的效 果。
在 2000 年，Vibbu Vivek 等人[2]，利用壓電材料設計出一聲波混合器，來混 合工作流體，如圖 1-2，此結構為依環狀扇形之聲波震動器(fresnel annular sector actuator，FASA)，利用此聲波致動器於工作流體中產生強大的側向聲波推力，可
2002 年，Suzuki 和 Ho[5]，提出的微混合器中，如圖 1-5，先將導線嵌入底 材中並且置於微流道的下方，在導線上施有依時序變化的電流，進而可以改變微 流道中的磁場，當流道中的流體為帶有磁性的生醫流體，施加電流時，這些磁性 粒子會受到磁場的作用而被吸引或是排斥，藉由磁性粒子的移動，來幫助流場之
混合，當混合結束後，這些磁性粒子在藉由外加強力的磁場將之分開。
2004 年，Hao Chen 與 Jens-Christian Meiners 採用拓樸混合(Topologic mixing) 的方式[6]，利用液體多次交叉流動，並由擴散來增加濃度梯度以得到快速且有 效的混合。基本上流體的流動係在一螺旋狀的流道內進行，如圖 1-6 所示。流體 藉由在流道內不斷的產生分離、旋轉、再結合的流動狀態下來達到混合之目的。
1.2.2 被動式微混合器(passive mixing)
2000 年，Liu 等人[7]利用微機電技術，在微管道中製作一連串彎曲如蛇形的
2002年，Abraham D. Stroock等人[9]，在一寬200µm，深70µm，長3cm的流 道下，又蝕刻了一個類似魚鰭的凹槽，如圖1-9，讓六個魚鰭為一組，在每一組 後讓魚鰭長短相互顛倒，此為個一週期，共15個週期，如此一來，當流體經過每 一個週期後，流體會以左旋以及右旋的方式混合，而到最後一個週期時，可以看 見兩流體混合的效果非常好。
由文獻可以知道，主動式的微混合器，最主要是利用聲波、壓力梯度、電場、
或是可移動的機構給予流場一外加的能量或是力，進而促使分子間的擴散速度增 加。而被動式的微混合器單純只靠結構的設計，其結構的設計有蛇形、螺旋、甚 至是凹槽的設計，這些設計都是為了增加流體間的接觸面積以達成有效混合。而 綜觀主動式和被動式混合器，兩者之間各有其優缺點，就主動式混合器來說，其 所造成的混合時間較短且效果較好，但是其製造過程往往都過於複雜與困難，且 耐用性可能較低，相對的其所花費也較高；而被動式混合器，其製程較容易達成，
成本也較便宜，但是其混合的效果不如主動式的微混合器佳，且混合的時間較 長，也因此目前大量的文獻都在研究如何設計出高效能的被動式混合器。