[发明专利]用于液滴产生和/或流体操纵的系统和方法

说明书

相关申请

本申请要求美国临时专利申请No.61/540194的优先权，该美国临时专利申请No.61/540194的申请日为2011年9月28日，标题为“Systems and Methods for Droplet Production and/or Fluidic Manipulation”，申请人为Sperling等，该文献的全部内容结合在本申请中，作为参考。

政府资助

得到本发明多个方面的研究至少部分由National Science Foundation赞助，授予号为DMR-1006546和DMR-0820484。美国政府在本发明中有某些权利。

技术领域

本发明通常涉及用于操纵流体和/或制造液滴的系统和技术。

背景技术

微流体学是涉及在非常小的尺度上控制流体流的技术领域。微流体装置通常包括非常小的槽道，流体在该槽道内流动，该槽道能够分支，或者以其它方式布置成使得流体能够相互组合、能够将流体转移至不同位置、引起在流体之间的层流、稀释流体等。主要的努力集中到“芯片实验室”的微流体技术，其中，研究人员试图在非常小的尺度上在“芯片”或微流体装置上执行已知的化学或生物反应。另外，在宏观尺度上不需要知道的新技术利用微流体学来发展。

例如，操纵流体以便形成合适形状的流体流、不连续的流体流、液滴、颗粒、分散液等(目的是流体传送、产品制造、分析等)是相对良好研究的技术。例如，高度单分散的液滴(小于100微米直径)已经利用通常称为流动聚焦的技术来产生。在该技术中，迫使流体从毛细管中出来进入液体池中，其中，管定位在小孔上面，且通过该孔的外部液体收缩流使得气体聚焦至细射流，该细射流随后通过毛细管不稳定性而破碎成等尺寸的液滴。类似的结构能够用于产生在空气中的液体液滴。

不过，尽管有这些进步，还需要改进在产生液滴中有用的技术。

发明内容

本发明通常涉及用于操纵流体和/或制造液滴的系统和技术。在一些示例中，本发明的主题涉及相互关联的产品、对于特殊问题的可选方案和/或一个或多个系统和/或物品的多个不同用途。

在一个方面，本发明通常涉及一种方法。在一组实施例中，该方法包括以下操作：提供微流体装置，该微流体装置包括多个液滴制造单元，其中，基本各液滴制造单元可以与不同液滴流体源和公共载体流体源流体连通；向基本全部的不同液滴流体源施加基本相同的压力和/或压力降，以便使得液滴流体从不同液滴流体源运动到微流体装置中；以及在该微流体装置中产生包括多个液滴的组，其中，该组的基本各液滴可以包括只来自该不同液滴流体源中的一个的液滴流体。在一些实施例中，该组的多个液滴可以包含在来自公共载体流体源的载体流体内。

在另一组实施例中，方法包括以下操作：提供微流体装置，该微流体装置包括多个流体单元，其中，基本各流体单元与不同第一流体源和公共第二流体源流体连通；向基本全部的不同第一流体源施加基本相同的压力和/或压力降，以便使得第一流体从不同第一流体源运动到微流体装置中；以及在该微流体装置的基本各流体单元中产生多个第一和第二流体的混合物。在一些示例中，该多个混合物中的基本各混合物包括只来自不同第一流体源中的一个的第一流体和来自公共第二流体源的第二流体。

在另一组实施例中，本发明涉及一种物品。根据一组实施例，该物品包括微流体装置，该微流体装置包括多个液滴制造单元。在一些示例中，基本各液滴制造单元与不同液滴流体源和公共载体流体源流体连通。在一些示例中，液滴制造单元定位成大约9mm、大约4.5mm或大约2.25mm的重复间距。

在另一组实施例中，物品包括微流体装置，该微流体装置包括多个液滴制造单元。在一些实施例中，基本各液滴制造单元与不同液滴流体源和公共载体流体源流体连通。在某些示例中，至少一个液滴制造单元包括：进口，用于从不同液滴流体源中的一个接收液滴流体，其中，该进口通过第一微流体槽道而与微流体槽道的交叉部流体连通；以及第二微流体槽道，该第二微流体槽道从该交叉部伸出，其中，该第二微流体槽道与公共载体流体源流体连通。在一些示例中，第一或第二微流体槽道中的至少一个具有在液滴制造单元内的长度，该长度大于液滴制造单元的最大尺寸的两倍。