微流体系统的入口与毛细管通道的连接技术方案

本发明专利技术涉及微流体系统，并且更具体地涉及具有毛细管通道（１４）和用于接收流体的入口（１２）的微流体系统，以及填充毛细管通道（１４）的方法。所提供的是微流体系统，其具有用于接收流体的入口（１２）、毛细管通道（１４）、用于使过量流体流出的出口（２０）、以及用于将入口（１２）连接到毛细管通道（１４）的储存器（１０）。储存器（１０）形成从入口（１２）到出口（２０）的第一通道，以及从入口（１２）到毛细管通道（１４）的进口（２２）的第二通道。第一通道的流体阻力足够地低，以便当流体在入口（１２）处在压力作用下被接收时，在毛细管通道（１４）的进口（２２）处实现压力降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及微流体系统领域，并且更具体地涉及包括毛细管通道和用于接收流体的入口的微流体系统。
技术介绍
由于微流体技术的使用，使得在化学和
已经取得了显著的进步。术语“微流体”通常被用于表示具有通道和腔室的系统或装置，所述通道和腔室被构造成具有至少一个横截面尺寸诸如深度、宽度、或直径小于毫米的。例如，微流体通道和腔室形成流体通道网络，其允许非常微量的材料的运输、混合、分离和/或检测。微流体装置是特别有利的，因为它们使得对小的样本尺寸进行各种不同的测量，例如化学的、光学的测量等等，以及实现自动化的高吞吐量处理过程成为可能。由于微流体装置中使用了小通道尺寸和流体体积，因此存在影响流体在微流体装置中流动的因素，这些因素在流体更大规模的流动中是次要的。例如，流体的诸如表面张力、粘度等等物理性能相比于大规模的流动所具有的这些性能能够对流体力学产生更大的影响。从US 2005/0133101A1中已知了一种微流体系统，其具有用于存储从外部注入的流体的入口储存腔。流动通道将储存腔与反应腔相连接。由固有的毛细现象产生了移动流体所必须的驱动力，使得无需外部驱动力。
技术实现思路
在微流体装置中，能够自发地填充液体的装置通常是合乎需要的，也就是说，填充速度完全是或者至少主要地是由装置和流体例如样品流体的特性所决定。一旦填充过程被启动，填充速度不会受到使用者的影响是合乎需要的。例如，当使用微流体分析装置时，通常样品首先是按量计算地获取，其远多于并且不相符于微流体分析装置的测量范围。例如，样品流体可以在微流体系统的前端单元或者模块中获取，其例如可以被压力所驱动。消除与微流体系统的压力驱动部分和毛细驱动部分的连接相关的界面现象将会是合乎需要的。对于微流体装置的毛细驱动部分消除施加于将要引入到毛细管部分中的流体上的压力也将是合乎需要的。获得具有用于在压力作用下接收流体的入口且具有能自发地填充流体的毛细管通道的微流体系统同样是合乎需要的。为了更好地考虑一个或多个这些关注，在本专利技术的第一方面，提供了一种微流体系统，包括-用于接收流体的入口；-毛细管通道；-用于使过量流体流出的出口；以及-用于将所述入口连接到所述毛细管通道的储存器；其中，所述储存器形成从所述入口到所述出口的第一通道；所述储存器形成从所述入口到所述毛细管通道的进口的第二通道；以及所述第一通道的流体阻力足够地小，以使当流体在所述入口处在压力作用下被接收时实现所述毛细管通道的所述进口处的压力降低。压力的降低是通过储存器的结构来实现的。特别地，压力被降低而不采用主动压力降低装置。压力驱动流体流动所受到的流体阻力是利用压力差除以流速而获得的，也就是说 R.ffi#= ΔΡ/Φ。流体阻力的单位是1 s/m3。给定了流体的性质，则流体阻力分别完全取决于储存器或者毛细管通道的几何参数。例如，具有矩形横截面的储存器通道或者一般而言槽道的流体阻力大约是R流体=12 η L/h3w (1-0. 63(h/w)),其中η表示流体的动态粘度，L表示槽道的长度，h表示槽道的高度，以及w表示槽道的宽度，h小于或等于W。因此，一般而言，足够的低流体阻力能够通过相应的通道或者槽道的足够大的横截面来实现。术语“横截面”的意思是横截面区域。这个横截面区域是可以被流体所填充的区域，也就是说，尤其是流体沿着相应的通道或者槽道流动的最大可用区域。这个区域可以沿着给定的横截面是连续的，或者其可以包括两个或更多个分开的部分。例如，当储存器充满了多孔过滤器材料时，由于过滤材料的流体移动，因此横截面被减小。此外，由于过滤材料形成储存器内壁，因此横截面区域会被分开。由于储存器沿着第一通道的流体阻力取决于沿着第一通道的横截面的尺寸大小和几何形状，因此必须根据横截面的几何形状对外形尺寸进行选择。通过对储存器外形尺寸的适当选择，特别是通过相对于毛细管通道和/或第二通道的外形尺寸对储存器的第一通道的外形尺寸进行选择，例如，从入口处填充储存器的任何受压力驱动的流体的流动能够被阻止进入到毛细管通道中。例如，由于相对于毛细管通道的阻力而言储存器的阻力是微不足道，因此流体将仅仅流过而不会填充毛细管通道。任何多余的流体被迫使通过出口离开储存器。因此，由于第一通道，或者特别是第一通道的位于第一和第二通道的共用部分上游处的所述部分的足够的低流体阻力，使得在毛细管通道的进口处形成压力降低。因此， 毛细管通道可以自发地进行填充。术语“填充毛细管通道”意味着完全地或者至少到达定义限度地，例如到达微流体装置的一个位置地，填充毛细管通道。沿着第一通道的储存器的流体阻力的级数可能会局部地发生变化，并且例如不必要是线性的。例如，至少在第一通道的一个或者多个部分上，相应部分的流体阻力可以是足够的低，以使得流体阻力的总的效果是在毛细管通道的进口处形成压力降低。例如，第一通道的横截面在它从入口到出口的流程中发生变化。也就是说，横截面的剖面沿着第一通道并非是恒定不变的。例如，至少在第一通道的一个或更多个部分中，横截面是足够大的，从而使得总体而言，沿着第一通道变化的横截面的作用是提供足够的低流体阻力，并且因此， 实现在毛细管通道的进口处的压力降低。例如，第一通道，它从入口到出口的流程中具有的横截面剖面足够地大以便于当流体在入口处在压力作用下被接收时，在毛细管通道的进口处提供压力降低。这意味着第一通道的流体阻力是足够的低。特别地，第一通道可以具有横截面剖面，其在第一通道从入口到出口的流程中至少局部足够地大以便于当流体在入口处在压力作用下被接收时，在毛细管通道的进口处提供压力降低。例如，毛细管通道是利用毛细管作用力来输送流体的毛细管通道。例如，微流体系统包括微流体装置。例如毛细管通道是用于将流体输送到微流体系统的微流体装置的毛细管通道。例如，入口是用于接收在压力作用下的流体的入口。由于压力降低或者甚至是压力消除，样品流体在压力驱动下进入微流体系统的执行对毛细管通道的填充的影响是微不足道的。此外，所述填充不依赖于微流体系统的取向，并且因而例如不依赖于包括微流体系统的手持设备的取向。出口例如是溢流口。例如，出口通向外部。例如，第二通道至少具有与第一通道共用的上游部分。也就是说，第一通道部分地或者全部地包括第二通道。例如，在第一通道从入口到出口的流程中，第二通道的下游部分可以分叉出来。下文中，将对具有第一通道的足够的低流体阻力的储存器的构造设计的多个例子进行说明。例如，第一通道的位于毛细管通道的进口的下游处和/或第一和第二通道的共用部分的下游处的那部分的流体阻力可以是足够的低，以便于在第一通道的这个部分的上游端，并且因而在毛细管通道的进口处提供压力降低。例如，毛细管通道的进口可以被设置在第一和第二通道的所述共用部分的下游端，或者第一和第二通道可以在通道的共用部分的下游分开。在两种情况下，毛细管通道进口处的压力都将等于或者小于通道的共用部分的下游端的压力。足够的低流体阻力可以通过足够大的横截面剖面来实现。另外地和/或可选择地，从位于通道的共用部分下游的第一通道分出来的第二通道的一部分可以具有一定的流体阻力，其例如比通道的共用部分的和/或第一通道的位于通道的共用部分下游的那部分的流体阻力高。然后，第一通道尤其是在第一通道的所述下游部分的流体阻力将是足够的低，以便本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种微流体系统，包括：－用于接收流体的入口（１２）；－毛细管通道（１４）；－用于使过量流体流出的出口（２０）；以及－用于将所述入口（１２）连接到所述毛细管通道（１４）的储存器（１０）；其中，所述储存器（１０）形成从所述入口（１２）到所述出口（２０）的第一通道；所述储存器（１０）形成从所述入口（１２）到所述毛细管通道（１４）的进口（２２）的第二通道；以及所述第一通道的流体阻力足够地小，以使当流体在所述入口（１２）处在压力作用下被接收时实现所述毛细管通道（１４）的所述进口（２２）处的压力降低。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·朔尔滕，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL