用于剪切敏感流体的微流体歧管制造技术

本发明专利技术提供微流体装置。具有被构造成输送血液的第一歧管通道、第二歧管通道和第三歧管通道的歧管可结合至限定出人造脉管的基底。第一歧管通道可构造成沿第一方向运送血液。第二歧管通道和第三歧管通道中的每个均可在第一结点处结合至第一歧管通道，并可构造成从第一歧管通道接收血液。第二歧管通道可构造成沿离开第一方向的第二方向运送血液。第三歧管通道可构造成沿离开第二方向的第三方向运送血液。第一通道、第二通道和第三通道可以是非共面的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年2月17日提交的、标题为“用于剪切敏感流体的微流体歧管”的美国临时专利申请号61/940,577的优先权，其在此通过引用整体并入本文。
技术介绍
用于处理血液的微流体医疗装置可用于向患者的血液中引入氧气或从中清除不希望的微粒。这些微流体装置可以包括被联结到处理通道的血液分配歧管。该装置的处理通道可以不是全部位于单个平面内。血液到非共面处理通道的分配可以通过压力囊实现。然而，压力囊通常需要大的灌注量且不具有控制流向各个管道的流体分布的能力。替代地，也可以使用一系列歧管，每个歧管具有多个位于一个平面内的分配通道，但是单一平面歧管不能将血液分配至非共面的处理通道。
技术实现思路
本专利技术的多个方面和实施方式涉及将流体分配至微流体装置的非共面处理通道的系统和方法。至少一个方面涉及微流体装置。微流体装置可包括歧管。歧管可包括第一歧管通道、第二歧管通道和第三歧管通道，其结合至限定出人造脉管的基底。第一歧管通道可被构造成沿第一方向运送血液。第二歧管通道和第三歧管通道中的每个可在一个第一结点处结合到所述第一歧管通道，且可以被构造成从所述第一歧管通道接收血液，使得通过第二歧管通道和第三歧管通道的总血液流量与通过第一歧管通道的血液流量基本相等。第二歧管通道可构造成沿离开第一方向的第二方向运送血液。第三歧管通道可以构造成沿离开第一方向的第三方向运送血液。第一歧管通道、第二歧管通道和第三歧管通道可以是非共面的。在一些实施方式中，结点处的壁由希克斯-亨纳冲击函数、非均匀理性基础样条、三次样条、T样条、点云和多项式函数中的一种所限定。在一些实施方式中，第一歧管通道进一步构造成以第一壁剪切速率运送血液。在一些实施方式中，第二歧管通道进一步构造成以低于第一壁剪切速率的第二壁剪切速率运送血液。在一些实施方式中，第三歧管通道进一步构造成以低于第一壁剪切速率的第三壁剪切速率运送血液。在一些实施方式中，第一结点构造成确保通过该连接点的壁剪切速率梯度保持在被选择成能维持血液健康的阈值之下。该阈值可以是约每微米0.0006倒数秒。在一些实施方式中，第一歧管通道构造成以约4500倒数秒至约10,000倒数秒范围内的壁剪切速率输送血液。在一些实施方式中，第二歧管通道和第三歧管通道中的至少一个构造成以约100倒数秒至约800倒数秒范围内的壁剪切速率输送血液。在一些实施方式中，第一壁剪切速率被选择为足以产生推出歧管中的血块的驱动力。在一些实施方式中，该装置包括第四歧管通道和第五歧管通道。第四歧管通道和第五歧管通道中的每个可在第二结点处结合到所述第二歧管通道，且可以构造成从所述第二歧管通道接收血液，使得通过第四歧管通道和第五歧管通道的总血液流量与通过第二歧管通道的血液流量基本相等。第四歧管通道可构造成沿离开第二方向的第四方向运送血液。第五歧管通道可构造成沿离开第二方向的第五方向运送血液。第二歧管通道、第四歧管通道和第五歧管通道可以是非共面的。在一些实施方式中，第四歧管通道可构造成以低于第二壁剪切速率的第四壁剪切速率运送血液。第五歧管通道可构造成以低于第二壁剪切速率的第五壁剪切速率运送血液。在一些实施方式中，第一通道、第二通道和第三通道中的至少一个包括过渡区域，其构造成改变由被输送穿过所述至少一个通道的血液所经历的壁剪切速率，使得过渡区域上游的血液所经历的壁剪切速率高于过渡区域下游的血液所经历的壁剪切速率。过渡区域可包括由希克斯-亨纳冲击函数、非均匀理性基础样条、三次样条、T样条、点云和多项式函数中的一种所限定的侧壁。过渡区域上游的所述至少一个通道的横截面积可大于过渡区域下游的所述至少一个通道的横截面积。过渡区域的长度可以被选择以实现在过渡区域中的期望的壁剪切速率梯度。在一些实施方式中，过渡区域的长度与过渡区域中的壁剪切速率梯度成反比。在一些实施方式中，歧管进一步包括会聚在第三结点以形成第八歧管通道的第六歧管通道和第七歧管通道，使得通过第八通道的血液流量与通过第六歧管通道和第七歧管通道的总的血液流量基本上相同。第六通道可构造成以第六壁剪切速率运送血液。第七通道可构造成以第七壁剪切速率运送血液。第八通道可构造成以低于第六壁剪切速率和第七壁剪切速率的第八壁剪切速率运送血液。至少一个方面涉及制造微流体装置的方法。该方法包括为歧管的第一部分提供第一模具。第一部分可包括具有入口和出口并构造成沿第一方向运送流体的主通道。该方法包括将聚合物材料注入第一模具以形成歧管的第一部分。该方法包括为所述歧管的第二部分提供第二模具。第二部分可包括多个二级通道。每个二级通道可具有入口和出口。每个二级通道的入口可结合至第一结点。该方法包括将聚合物材料注入第二模具以形成歧管的第二部分。该方法包括为歧管的第三部分提供第三模具。第三部分可以包括多个三级通道。每个三级通道可具有入口和出口。每个三级通道的入口可结合至第二结点。该方法包括将聚合物材料注入所述第三模具以形成歧管的第三部分。该方法包括将歧管的第一部分融合到所述歧管的第二部分，使得主通道的出口在第一结点处结合至多个二级通道中的每一个二级通道的入口，主通道和多个二级通道是非共面的。该方法包括将歧管的第二部分融合到所述歧管的第三部分，使得第一个二级通道的出口在第二结点处结合至多个三级通道中的每一个三级通道的入口，第一个二级通道和多个三级通道是非共面的。在一些实施方式中，该方法包括在第一结点和第二结点处将歧管的内表面抛光。附图说明附图不一定按比例绘制。各附图中相同的附图标记和命名指代相同的元件。为了清楚的目的，各附图中不是每个部件都有标记。图1是根据说明性实施方式的微流体装置的剖视图；图2A是根据说明性实施方式的三维微流体歧管的视图；图2B是根据说明性实施方式的结合至血液过滤装置的图2A的三维微流体歧管的局部视图；图3A是根据说明性实施方式的可用于控制壁剪切速率梯度的微流体通道的局部视图；图3B是各示例性微流体通道的沿长度方向的剪切速率的曲线图；图4A是根据说明性实施方式的形成三维微流体歧管过程的流程图；图4B是通过图4A所示过程形成的微流体歧管的几个示例性部分的视图；图4C是根据说明性实施方式的通过图4A所示的过程形成的三维微流体歧管的视图。具体实施方式以下是对于将流体引导至微流体装置的非共面处理通道的系统和方法的各种构思和实施方式的更详细描述。上面介绍并且在下面更详细地讨论的各种构思可以用许多方式中的任何一种来实现，因为所描述的构思不局限于任何特定的实施方式。提供具体实施方式和应用场合的实例主要是为了说明的目的。图1是根据说明性实施方式的微流体装置100的剖视图。该装置100包括三个层106a至106c(统称为层106)，其限定出流体通道102a至102e(统称为流体通道102)和气体通道104a至104d(统称为气体通道104)。通道的顶壁、底壁和侧壁由可渗透材料制成，以促成气体交换。在一些实施方式中，装置100可用于促成气体与流体交换。微流体装置100可用在期望将气体输送至流体或从流体中输送出气体的医疗应用或工业应用中。例如，微流体装置100可用在肺辅助装置中，其通过将氧气输送至血液而弥补患者体内受损的肺的功能。如箭头所示，在通道102和104中，流体和气体沿平行方向流动。装置100构造成使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体装置，包括：歧管，其具有第一歧管通道、第二歧管通道和第三歧管通道，结合至限定出人造脉管的基底，其中：所述第一歧管通道构造成沿第一方向运送血液；所述第二歧管通道和所述第三歧管通道中的每一个均在第一结点处结合至所述第一歧管通道，并构造成从所述第一歧管通道接收血液，使得通过所述第二歧管通道和所述第三歧管通道的总血液流量与通过所述第一歧管通道的血液流量基本相等；所述第二歧管通道构造成沿离开所述第一方向的第二方向运送血液；所述第三歧管通道构造成沿离开所述第一方向的第三方向运送血液；所述第一歧管通道、所述第二歧管通道和所述第三歧管通道是不共面的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 US 61/9405771.一种微流体装置，包括：歧管，其具有第一歧管通道、第二歧管通道和第三歧管通道，结合至限定出人造脉管的基底，其中：所述第一歧管通道构造成沿第一方向运送血液；所述第二歧管通道和所述第三歧管通道中的每一个均在第一结点处结合至所述第一歧管通道，并构造成从所述第一歧管通道接收血液，使得通过所述第二歧管通道和所述第三歧管通道的总血液流量与通过所述第一歧管通道的血液流量基本相等；所述第二歧管通道构造成沿离开所述第一方向的第二方向运送血液；所述第三歧管通道构造成沿离开所述第一方向的第三方向运送血液；所述第一歧管通道、所述第二歧管通道和所述第三歧管通道是不共面的。2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，结点处的壁由希克斯-亨纳冲击函数、非均匀理性基础样条、三次样条、T样条、点云和多项式函数中的一种所限定。3.根据权利要求1所述的微流体装置，其中：所述第一歧管通道进一步构造成以第一壁剪切速率运送血液；所述第二歧管通道进一步构造成以低于所述第一壁剪切速率的第二壁剪切速率运送血液；以及所述第三歧管通道进一步构造成以低于所述第一壁剪切速率的第三壁剪切速率运送血液。4.根据权利要求3所述的微流体装置，其中，所述第一结点构造成确保通过所述结点的壁剪切速率梯度保持在被选择成能够维持血液健康的阈值以下。5.根据权利要求4所述的微流体装置，其中，所述阈值为约每微米0.0006倒数秒。6.根据权利要求3所述的微流体装置，其中，所述第一歧管通道构造成以约4500倒数秒至约10,000倒数秒的范围内的壁剪切速率运输血液。7.根据权利要求3所述的微流体装置，其中，所述第二歧管通道和所述第三歧管通道中的至少一个构造成以约100倒数秒至约800倒数秒的范围内的壁剪切速率运输血液。8.根据权利要求3所述的微流体装置，其中，所述第一壁剪切速率被选择为能够产生足以推出歧管中血块的驱动力。9.根据权利要求1所述的微流体装置，还包括第四歧管通道和第五歧管通道，其中：所述第四歧管通道和所述第五歧管通道中的每个在第二结点处结合到所述第二歧管通道，且构造成从所述第二歧管通道接收血液，使得通过所述第四歧管通道和所述第五歧管通道的总血液流量与通过第二歧管通道的血液流量基本相等；所述第四歧管通道构造成沿离开所述第二方向的第四方向运送血液；所述第五歧管通道构造成沿离开所述第二方向的第五方向运送血液；以及所述第二歧管通道、所述第四歧管通道和所述第五歧管通道是非共面的。10.根据权利要求9所述的微流体装置，其中：所述第四歧管通道进一步构造成以低于所述第二壁剪切速率的第四壁剪切速率运送血液；以及所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·L·查莱斯特，杰弗里·T·伯恩斯坦，A·埃普施特恩，D·I·哈吉斯，C·迪比亚斯欧，V·科拉查拉马，
申请(专利权)人：查尔斯斯塔克布料实验室公司，
类型：发明
国别省市：美国;US