防堵塞微流体多通道装置制造方法及图纸

一种防堵塞微流体多通道装置，该装置包括：第一混合室，第一混合室包括第一端部和第二端部，其中，第一端部包括与第一混合室流体连通地连接的至少一个入口；以及至少一个第一毛细元件，所述至少一个第一毛细元件包括第一端部和第二端部以及位于至少一个第一毛细元件内的至少一个隔膜，其中，所述至少一个第一毛细元件的第一端部与第一混合室的第二端部流体连通地连接，所述至少一个隔膜将所述至少一个第一毛细元件的横截面分为多个通道，其中，所述至少一个第一毛细元件包括沿着所述至少一个第一毛细元件的纵向轴线在所述至少一个第一毛细元件的一部段与所述至少一个第一毛细元件的第二端部之间减小的截面。还描述了微流体系统和使用所述微流体系统生产乳液的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】防堵塞微流体多通道装置优先权的要求本申请要求于2018年11月6号提交的序列号为16/182,009的美国申请优选权的权益，该美国申请的全部公开内容通过参引并入本文。
本专利技术属于微流体装置的领域，并且更具体地属于具有多通道的微流体装置的领域。
技术介绍
已经证明微流体技术为许多科学和
中的大量应用提供了通用且强大的工具[UtadaA.S.等人,Science,2005,38(5721):534-541]。这些应用中的大部分应用由于该技术的与在该技术产生的产品的大规模生产中遇到的困难相关联的关键限制性而仍保持是基于实验室的。特别地，众所周知的是，微流体装置中的微通道很容易被外部物质堵塞，外部物质比如为灰尘、残留物和其他污染物，例如由可能在所制造的装置内发生的化学反应产生的那些污染物。这两个特定方面限制了微流体技术的进一步发展，特别是就使用微流体生产的产品的大规模应用而言对微流体技术的潜在发展产生影响。这些限制在很多应用中都会遇到，并且更确切地说，在通过微流体生产聚合体、比如在以快速形成时间内的大规模生产聚合体中会遇到。特别地，由于标准的玻璃微流体装置容易堵塞，因此它们的大规模生产效率不高，因为一个通道玻璃微流体的生产量非常低。已经提出了由不同材料制成的其他装置、比如PDMS(聚二甲基硅氧烷)微流体装置。例如，Arriaga,L.R.等人(LabChip,2015,15,3335-3340)报告了使用软光刻技术构建的、能够实现连续生产双重乳液的可扩展的基于PDMS的微流体装置。Vian等人(LabChip,2018,18,1936–1942)报告了PDMS微流体装置，该微流体装置包括用于减少双重乳液壳的厚度的抽吸装置。然而，PDMS装置通常依赖于对流量和润湿性两者的精细控制，使得很难进行稳定的操作。NisisakoT.和ToriiT.报告了用于大规模生产单体液滴和聚合物微球的一种微流体装置，该微流体装置包括玻璃芯片以及用于将流体供给到芯片的入口孔中的支承架(LabChip.2008,8,287-293)。US9,486,757B2提出了微流体系统的并行使用，以改善对乳液的尺寸和分散性以及可扩展性的控制。WO2015/160919A1描述了基于在接合处相交以便控制乳液的尺寸和组成的多个微流体通道的系统。尽管进行了上述努力，但是仍需要一种解决堵塞问题的微流体装置，特别是当微流体装置涉及用于下述领域中的行业应用的聚合体的批量生产：比如石油和天然气、能源和环境、化妆品行业、药物和药理学行业应用、活性聚合体的大规模制造以及相关的行业应用。
技术实现思路
本专利技术通过防堵塞微流体多通道装置、微流体系统以及生产多重乳液的方法提供了针对上述问题的替代方案。因此，在第一专利技术方面中，本专利技术提供了一种防堵塞微流体多通道装置，该装置包括：i.第一混合室，该第一混合室包括第一端部和第二端部，其中，第一端部包括与第一混合室流体连通地连接的至少一个入口，其中，第一混合室构造成：-通过至少一个入口接纳第一溶液，并且-将所述第一溶液与至少第二溶液混合，以及ii.至少一个第一毛细元件，所述至少一个第一毛细元件包括：a)第一端部和第二端部，其中，至少一个第一毛细元件的第一端部与第一混合室的第二端部流体连通地连接，并且至少一个第一毛细元件的第一端部构造成从第一混合室接纳由将第一溶液与至少第二溶液混合而产生的混合物，以及b)位于至少一个第一毛细元件内的至少一个隔膜，所述至少一个隔膜将至少一个第一毛细元件的横截面分成多个毛细通道，其中，至少一个第一毛细元件包括沿着至少一个第一毛细元件的纵向轴线在至少一个第一毛细元件的第一端部与至少一个第一毛细元件的第二端部之间减小的截面。包括具有多个毛细通道的至少一个第一毛细元件的防堵塞微流体多通道装置极大地降低了被阻塞的可能性。因此，也大幅降低了微流体装置被完全阻塞的机会。在第二专利技术方面中，本专利技术提供了一种微流体系统，包括：i.根据第一实施方式的防堵塞多通道装置，ii.混合装置，该混合装置包括：a)第二混合室，该第二混合室包括第一端部和第二端部，以及b)至少一个第二毛细元件，所述至少一个第二毛细元件具有第一端部和第二端部，其中，至少一个第二毛细元件包括沿着至少一个第二毛细元件的纵向轴线在至少一个第二毛细元件的第一端部与至少一个第二毛细元件的第二端部之间增加的截面，其中，至少一个第一毛细元件的第二端部通过第二混合室与所述至少一个第二毛细元件的第一端部流体连通地连接，并且其中，第二混合室构造成：-容纳至少第三溶液，-容纳至少一个第一毛细元件的第二端部以及至少一个第二毛细元件的第一端部，以及-通过至少一个第一毛细元件的第二端部接纳由将第一溶液与至少第二溶液混合而产生的混合物。本专利技术的作者已经观察到，本专利技术的包括如上所限定的防堵塞多通道装置的微流体系统由于该微流体系统降低了被完全阻塞的风险而呈现出增加的使用寿命。此外，复杂软结构比如聚合体的生产率相对于标准设备的生产率也提高了。在第三专利技术方面中，本专利技术提供了一种生产多重乳液的方法，该方法包括下述步骤：a)提供根据第二专利技术方面的微流体系统；b)将第一溶液通过至少一个入口注入；c)将第一溶液在第一混合室中与至少第二溶液混合；d)使从步骤(c)得到的混合物从第一混合室通过至少一个第一毛细元件流动至第二混合室；e)将从步骤(d)得到的混合物在第二混合室中与至少第三溶液混合以产生多重乳液；以及f)将从步骤(e)得到的所述多重乳液通过至少一个第二毛细元件的第二端部输出。附图说明参照附图，本专利技术的这些及其他特征和优点将鉴于本专利技术的详细描述变得清楚地理解，其中，本专利技术的这些及其他特征和优点根据本专利技术的优选实施方式而变得明显，优选实施方式仅作为示例而给出，并且不限于此。图1是微流体系统(1)的实施方式的立体表示。图2是微流体系统(1)的实施方式的轮廓表示。图3(a)至图3(c)是微流体系统(1)的蒙太奇照片；并且图3(d)是毛细元件(130)的横截面图。图4(a)至图4(d)是在工作示例1至工作示例3的微流体系统(1)内的高分子的高生产量制造；图4(e)是在工作示例3中制备的聚合体的明场光学显微镜学图像；并且图4(f)是所述聚合体内部填充有罗丹明B的荧光显微镜学图像。图5图示了在下述两种不同的情况下微流体装置(1)堵塞的显微图像：(a)单个通道堵塞以及(b)双通道堵塞。顶部部分的示意图显示了相应通道被堵塞时的情况。图6是微流体系统(1)的实施方式的立体表示，其中，两个毛细元件(130、130’)平行布置并且具有两个中间通道(150、150’)。图7(a)至图7(f)是平行布置的微流体系统(1)的蒙太奇照片。图8是具有两个平行布置的毛细元件(130、130’)的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防堵塞微流体多通道装置(100)，包括：/ni.第一混合室(110)，所述第一混合室(110)包括第一端部(111)和第二端部(112)，其中，所述第一端部(111)包括与所述第一混合室(110)流体连通地连接的至少一个入口(120)，/n其中，所述第一混合室(110)构造成：/n-通过所述至少一个入口(120)接纳第一溶液，并且/n-将所述第一溶液与至少第二溶液混合，以及/nii.至少一个第一毛细元件(130)，所述至少一个第一毛细元件(130)包括：/na)第一端部(131)和第二端部(132)，/n其中，所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)与所述第一混合室(110)的所述第二端部(112)流体连通地连接，并且所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)构造成从所述第一混合室(110)接纳由将所述第一溶液与所述至少第二溶液混合而产生的混合物，以及/nb)位于所述至少一个第一毛细元件(130)内的至少一个隔膜(137)，所述至少一个隔膜(137)将所述至少一个第一毛细元件(130)的横截面分成多个毛细通道(133、134、135、136)，/n其中，所述至少一个第一毛细元件(130)包括沿着所述至少一个第一毛细元件(130)的纵向轴线在所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)与所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第二端部(132)之间减小的截面。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181106 US 16/182,0091.一种防堵塞微流体多通道装置(100)，包括：
i.第一混合室(110)，所述第一混合室(110)包括第一端部(111)和第二端部(112)，其中，所述第一端部(111)包括与所述第一混合室(110)流体连通地连接的至少一个入口(120)，
其中，所述第一混合室(110)构造成：
-通过所述至少一个入口(120)接纳第一溶液，并且
-将所述第一溶液与至少第二溶液混合，以及
ii.至少一个第一毛细元件(130)，所述至少一个第一毛细元件(130)包括：
a)第一端部(131)和第二端部(132)，
其中，所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)与所述第一混合室(110)的所述第二端部(112)流体连通地连接，并且所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)构造成从所述第一混合室(110)接纳由将所述第一溶液与所述至少第二溶液混合而产生的混合物，以及
b)位于所述至少一个第一毛细元件(130)内的至少一个隔膜(137)，所述至少一个隔膜(137)将所述至少一个第一毛细元件(130)的横截面分成多个毛细通道(133、134、135、136)，
其中，所述至少一个第一毛细元件(130)包括沿着所述至少一个第一毛细元件(130)的纵向轴线在所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)与所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第二端部(132)之间减小的截面。


2.根据权利要求1所述的装置(100)，其中，所述第一混合室(110)的所述第一端部(111)包括与所述第一混合室(110)流体连通地连接的第二入口。


3.根据权利要求1或2中的任一项所述的装置(100)，其中，所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)容纳在所述第一混合室(110)中。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置(100)，其中，所述至少一个第一毛细元件(130)是毛细管。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的装置(100)，其中，所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)与所述第一混合室(110)的所述第二端部(112)之间的连接包括第一密封件(140)，所述第一密封件(140)构造成提供所述至少一个第一毛细元件(130)的所述第一端部(131)与所述第一混合室(110)的所述第二端部(112)之间的水密连接。


6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置(100)，其中，所述第一混合室(110)的内表面的至少一部分包括疏水处理部。


7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置(100)，其中，所述至少一个第一毛细元件(130)中的毛细通道的数目为至少3。


8.根据权利要求1至7中的任一项所述的装置(100)，其中，多个所述毛细通道(133、134、135、136)的内表面的至少一部分包括疏水处理部。


9.根据权利要求1至8中的任一项所述的装置(100)，其中，所述第一混合室(110)还包括流体连通地连接在所述第一混合室(110)与所述至少一个第一毛细元件(130)之间的至少一个中间通道(150)。


10.根据权利要求9所述的装置(100)，包括两个第一毛细元件(130、130’)和两个中间...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡安·佩雷斯梅卡德尔，胡远都，
申请(专利权)人：哈佛大学，
类型：发明
国别省市：美国;US