用于流体操控的相位导引件式样制造技术

本发明专利技术涉及一种用于流体系统的相位导引件式样，所述流体系统例如为通道、腔室和穿过细胞的流动。为了有效地控制流体腔室和通道的填充和/或排空，提出了相位导引件的受控的溢流技术。此外，提供了较大流体结构中的边界受限的液体式样技术，包括用于形成溢流结构和具体形状的相位导引件的式样的方法。本发明专利技术还提出了有效地使液体/空气弯月面的前进转动特定角度的技术。特别而言，提出了用于对包含在舱室中的液体的流动进行导引的相位导引件式样，其中相位导引件被移动中的液相所引起的溢流受到了沿着相位导引件的毛细力的局部改变的控制，其中在毛细力的局部改变的位置上产生了液体引起的在相位导引件上的所述溢流。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种用于流体系统的相位导引件式样，所述流体系统例如为通道、腔室和穿过细胞的流动。为了有效地控制流体腔室和通道的填充和/或排空，提出了相位导引件的受控的溢流技术。此外，提供了较大流体结构中的边界受限的液体式样技术，包括用于形成溢流结构和具体形状的相位导引件的式样的方法。本专利技术还提出了有效地使液体/空气弯月面的前进转动特定角度的技术。特别而言，提出了用于对包含在舱室中的液体的流动进行导引的相位导引件式样，其中相位导引件被移动中的液相所引起的溢流受到了沿着相位导引件的毛细力的局部改变的控制，其中在毛细力的局部改变的位置上产生了液体引起的在相位导引件上的所述溢流。【专利说明】 本专利技术是中国专利申请号为201080009923. 3,专利技术名称为"用于流体操控的相位 导引件式样"，国际申请日为2010年1月29日的进入中国的PCT专利申请的分案申请。 用于流体操控的相位导引件式样
本专利技术涉及一种用在诸如通道、腔室的流体系统当中的相位导引件的式样，以及 流过小室的相位导引件式样。这种相位导引件式样能够应用于广泛的应用领域当中。本发 明解决了对于流体腔室和通道的受控的至少局部的填充和/或排空而言如何有效地使用 相位导引件的问题。本专利技术公开了相位导引件的受控的溢流技术以及若干应用。此外，本 专利技术包括在较大流体结构中的限制边界的液体式样的技术，其包括用于形成溢流结构和具 体形状的相位导引件的式样的新方法。本专利技术还公开了将液体/空气弯月面的前进有效地 转动了特定角度的技术。
技术介绍
到目前为止，液体插入到流体腔室或通道当中，而不需要对液体/空气界面进行 工程控制。因此，系统的毛细压力和所施加的致动力以非特定性的方式进行利用。这导致 了对设计灵活度的严重限制。相位导引件被发展为对液体/空气弯月面的前进进行控制， 从而实质上任何形状的腔室或通道都可以被润湿。并且可以借助相位导引件的帮助来获得 选择性的润湿。 相位导引件被定义为毛细压力屏障，其跨越前进中的相前（phase front)的整个 长度，从而前进中的相前在穿越相位导引件之前自身沿着相位导引件对齐。典型地，该相前 是液体/空气界面。然而，该效应也可以被用于导引其它的相前，例如油-液体界面。 当前已经发展了两种类型的相位导引件：二维（2D)相位导引件和三维（3D)相位 导引件。 2D相位导引件将其相位导引效应建立在可湿性的突然改变的基础上。这种类型的 相位导引件的厚度典型地可以被忽略。这种相位导引件的实例是条带材料（例如聚合物） 的式样，其在系统中具有低的可湿性，而对于前进中或者后退中的液体/空气相位而言具 有高的可湿性（亦即，玻璃）。 另一方面，3D相位导引件将其相位导引效应建立在可湿性的突然改变或者几何形 状的突然改变的基础上。几何效应可以是由于高度差导致的毛细压力的突然改变而引起 的，或者是由于相前的前进方向的突然改变而引起。相前的前进方向的突然改变的实例是 所谓的弯月面钉止效应（meniscus pinning effect),将会参考图1来解释该效应。这种钉 止效应发生在结构100的边缘。前进中的液体102的弯月面需要将它的前进方向转动特定 角度（例如图1中的90° )，这在能量方面是不利的。因此，该弯月面保持被"钉止"在结 构的边界处。 由 P. Vulto、G. Medoro、L. Altomare、G. A. Urban、M. Tartagni、R. Guerrieri 和 N. Manaresi 所著的"Selective sample recovery of DEP-separated cells and particles by phaseguide-controlled laminar flow"（J. Micromech. Microeng.，vol. 16 ，pp. 1847-1853,2006) -文中，公开了通过不同可湿性的多条线来实施相位导引件。诸如 SU-8, Ordyl SY300、特氟龙和钼的材料用在玻璃的大块材料顶部。它还可以将相位导引件 作为相同材料中的几何屏障来进行实施，或者作为材料中的凹槽来进行实施。 【专利附图】【附图说明】 以下，参考附图来更加详细地描述本专利技术。附图中类似或者对应的细节利用相同 的附图标记来进行了标记。附图中显示了： 图1为钉止在相位导引件的边缘上的弯月面的实例； 图2为在壁和相位导引件之间的界面上的液体/空气界面的相位导引件的穿越； 图3为各种相位导引件的形状，其使得相位导引件更加稳定（b、d)或比较不稳定 (a、c); 图4为相位导引件的俯视图，以显示对于相位导引件的前进中的液体前部的穿 越，其中与壁形成了一个大的界面角度和一个小的界面角度； 图5为沿着相位导引件在选定点上引起溢流的三种策略：(a)通过引入急转弯曲， (b)通过提供具有锐角的分支相位导引件，（c)通过提供具有锐角的溢流结构； 图6为没有相位导引件的死角填充（a)、（b)和具有相位导引件的死角填充（c)、 ⑷、（e); 图7为利用液体来对相位导引件进行边界限制，以用于腔室的局部润湿，其中图 7(a)显示了利用单一相位导引件的边界受限制的液体空间，图7(b)显示了利用两个相位 导引件的容积限制； 图8为利用支撑相位导引件的图7(b)的结构，以逐步将液体操控成其最终受限制 形状； 图9为用于填充正方形腔室的相位导引件式样的实例，其具有入口通道和泄除 (venting)通道； 图10为用于矩形通道的相位导引件式样的实例，其具有相对于入口侧向设置的 泄除通道； 图11为用于矩形通道的相位导引件式样的实例，其在相对于入口通道的同一侧 上具有泄除通道； 图12为腔室的轮廓填充，其中图12(a)显示了利用轮廓填充法来对矩形腔室进行 填充的实例，图12(b)显示了利用轮廓填充的待被填充的复杂腔室的几何形状的实例；图 12(c)显示了在利用死角填充法的时候，图12(b)的复杂几何形状的填充； 图13为图7(b)的结构，其中通过包含有溢流舱室而防止了限制边界的相位导引 件的溢流； 图14为利用限制边界的相位导引件进行多种液体填充的实例，在图14(a)中，第 一液体在没有问题的情况下进行填充；图14(b)和14(c)显示了当第二液体与第一液体相 接触的时候填充轮廓的扭曲； 图15为利用限制边界的相位导引件和轮廓相位导引件进行多种液体选择性填充 的实例；在图15(a)中，第一液体在没有问题的情况下进行填充；图15(b)显示了微小的轮 廓扭曲的发生； 图16为将被两个限制边界的相位导引件分隔的两个液体连接起来的布置； 图17为将被两个限制边界的相位导引件分隔的两个液体连接起来的另一个布 置； 图18为边界受限制液体的排空原理，其中两个限制边界的相位导引件对后退中 的液体弯月面进行导引； 图19为受限的选择性排空的另一个布置，其中两个限制边界的相位导引件对后 退中的液体弯月面进行导引； 图20为基于受限液体的填充和排空的阀设置概念； 图21为受控的气泡捕集概念； 图22为气泡捕集结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种相位导引件式样，利用液体用于对舱室局部润湿，其中提供有至少一个限制边界的相位导引件，以用于在所述舱室中形成至少一个液体容积的边界，从而所述液体容积的至少部分边界并未受到所述舱室的壁的边界限制，其中所述相位引导件为毛细压力屏障，其跨越前进中的相前的整个长度，从而前进中的相前在穿越相位导引件之前自身沿着相位导引件对齐。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P·菲尔托，G·乌尔班，S·珀徳斯聪，
申请(专利权)人：莱顿大学，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL