[发明专利]微流体装置

说明书

技术领域

本发明涉及新颖设计的微流体装置，包括这样的微流体装置的成套组件以及包括这样的微流体装置的模块化系统。

背景技术

微流体装置被定义为具有至少一个在亚毫米区域中的维度。单词“流体的”在本发明的上下文中解释为“涉及液体和/或气体组分，可选地包括细小颗粒，例如微米或纳米粒子”。

微流体装置在本领域中是已知的。在WO2004/022233中已经描述了一种模块化的微流体系统，其具有带有多个流体链接的流体供应孔的至少一个基板、等效构造的可选的中间水平板、适于可拆卸地连接到基板/中间板的多个微流体模块(各个具有一个或多个流体入口和/或出口)以及多个流体连接件。

使用微流体装置的微流体系统在本领域中也是已知的。例如，WO03/039736涉及一种用于连续合成的微反应器系统，其提供了用于所述合成的限定的反应室和条件，以及在进行化学反应时所述微反应器的使用。根据WO03/039736，所述微反应器系统是模块化设计的，处理单元由通过摩擦接合相互连接的处理模块组成，并且在所述处理单元中的流体连接可以通过所述处理模块的摩擦连接来得到。

WO2007/112945公开了一种微反应器系统组件，其包括至少n个处理模块和至少n+1个热交换模块的堆栈，其中n是等于或大于1的整数，处理模块由刚性第一材料制成并且包括用于容纳和引导反应流体的至少一个反应流体通路，热交换模块由所述第一材料以外的韧性材料制成并且包括用于容纳和引导热交换流体的至少一个热交换流体通道，其中每个处理模块夹在两个相邻的热交换模块之间。

现有技术中已知的微流体装置和系统的缺点是，按比例增大(scaling-up)只能通过并行地布置微流体装置来执行。原因是，当通过传统的微流体装置的流速增加时，传统的微流体装置的压降迅速增加。

现有技术中已知的微流体装置的另一个缺点是，特定的化学反应需要特定的反应器芯片设计。因此，设计和构建有现有技术中已知的微流体装置的微流体系统是不灵活的。因此，迅速的按比例放大实验是耗时且昂贵的。

本领域中已知的微流体装置的另一缺点是，当堵塞发生时通道可能很容易堵塞。这可能导致微流体装置的完全失效。

发明内容

本发明的一个目的是至少部分地克服现有技术已知的微流体装置的上述缺点。

本发明的另一个目的是提供能够用作微流体系统的构建模块的灵活的微流体装置。

这些目的已经通过如下微流体装置实现，该微流体装置包括具有顶壁、底壁和侧壁的处理通道，该处理通道具有在0.2mm到3mm之间的高度，优选地在0.3mm到2.5mm之间，更优选地在0.5mm到2mm之间。该处理通道具有在1.0mm到50mm之间的宽度，优选地在2.0mm到40mm之间，更优选地在3.0mm到30mm之间，更优选地在5.0mm到25mm之间，甚至更优选地在10mm到20mm之间。

处理通道的高度在这里理解为底壁与面对底壁的顶壁之间的距离。在底壁不完全是直线的情况下，高度理解为顶壁与底壁之间的最大距离。类似地，在侧壁部不是基本垂直于顶壁延伸的情况下，宽度理解为彼此相对的侧壁之间的最大距离。

处理通道包括在所述通道内的支撑装置。支撑装置在基本垂直于顶壁的方向上、在底壁与顶壁之间延伸。这意味着，支撑装置的壁在底壁和顶壁之间延伸，其中支撑装置是无孔的。因此，在处理通道中流动的流体在支撑装置周围流动。

本发明的微流体装置包括与上述处理通道并行的至少一个热交换装置。

处理通道布置来用于容纳处理流体，处理流体可能包括单一反应物(用于预热或预冷)、反应物的混合物并且可选地包括用于提供进一步混合和/或反应(即，停留时间)的反应产物。

通道和支撑尺寸由转印元件的设计来确定，转印元件用于喷砂或蚀刻技术以构造在所述目的内的通道(若该通道由玻璃制成)。可以使用其他技术来根据用于构造此装置的技术和此装置的构造材料、限定通道尺寸和支撑元件。通道和支撑结构的尺寸在设计的合理公差内创建。

在使用喷砂或蚀刻技术来构造通道的情况下，处理通道的横截面通常具有梯形形状。梯形的侧壁可以从顶壁向底壁以例如10°-30°的角度成锥形。在这种情况下，由于在顶壁位置处的侧壁之间的距离最大，该距离被定义为处理通道的宽度。

在根据本发明的微流体装置中的通道和支撑结构的尺寸可以通过标准光学显微镜技术来测量。

处理通道尺寸使得通道上的压降较低，即，低于传统微流体装置的通道上的压降10-10000的因子。较低的压降使得能够串联地使用根据本发明的多个微流体装置。