[发明专利]微流体装置中的流体控制

说明书

优先权声明

本申请根据35U.S.C.§119要求2012年7月31日提交的美国临时申请序列第61/677710号的优先权，以其内容为基础并通过参考将其全文结合于此。

发明领域

本发明一般涉及微流体装置领域，更具体涉及在微流体装置中产生流体流的方法。

技术背景

微流体装置可称为微结构化反应器或模块、微通道反应器或模块、微线路反应器或模块或者微反应器，微流体装置是其中能对流体进行限制并进行反应性或非反应性处理的装置。在一些应用中，所述处理可涉及对化学反应的分析。在另一些应用中，所述处理可涉及作为制造或生产工艺的一部分执行的化学、物理和/或生物过程，例如细胞培养。在一些应用中，限制在微流体装置中的一种或多种工作流体可与一种或多种相关的热交换流体交换热量。在任意情况中，工作流体的受限空间的特征性最小维度一般约为0.1纳米至5毫米，优选为100纳米至500微米。

微通道是这种限制的最典型形式，微流体装置可操作多项任务，例如作为连续流反应器或模块或者作为细胞培养室。微通道的内部维度为传质率和传热率提供了显著改善。采用微通道的微反应器和流动模块提供了许多优于传统规模反应器的优点，包括能量效率、反应速度、反应产率、安全性、可靠性、可扩缩性等方面的巨大改善。例如可将微通道设置在作为层叠结构的一部分的层内，如美国PG公开2012/0052558中所示的结构，其中的层叠微流体装置包括一个层，该层中设置有包含反应物通路的微通道。

发明概述

一种操作微流体装置的方法，其中该微流体装置包括微流体通道、流体传输延伸件和吸收性微流体流动调节器。微流体通道从微流体装置的通道出口室开始延伸，并且流体传输延伸件与该通道出口室流体连接。吸收性微流体流动调节器设置成能在与流体传输延伸件流体连接时从该流体传输延伸件吸收流体。该方法包括允许流体进入微流体通道和通道出口室之内，使流体传输延伸件充满流体，并通过将吸收性微流体流动调节器与流体传输延伸件流体连接以从该流体传输延伸件吸收流体，从而在微流体通道中产生流体流。

附图简要描述

通过以下详述并结合附图，将更完整地理解本发明，在附图中使用类似的附图标记表示类似的元件，其中：

图1是微流体装置的透视图；

图2是微流体装置的示意图，是吸收性微流体流动调节器的一种实施方式；和

图3是微流体装置的示意图，是吸收性微流体流动调节器的另一种实施方式。

发明详述

在参考详细图示各实施方式的附图之前，应理解，本申请不限于附图中说明或图示的所述细节或方法。还应理解，术语的目的仅是描述，不应理解为限制。

参考图1，示出微流体装置15上的吸收性微流体流动调节器35的一种实施方式。微流体通道20与通道进口室10和通道出口室25流体连接。流体传输延伸件30流体连接至通道出口室25并通过接触的方式连接至吸收性微流体流动调节器35。允许一种或多种流体进入微流体装置15，将微流体装置15填充至所需水平并完全充满流体传输延伸件30。在本申请中使用“充满”来描述不能再吸收任何更多流体。

通过将吸收性微流体流动调节器35流体连接至流体传输延伸件30并通过例如毛细作用从流体传输延伸件30吸收流体，吸收性微流体流动调节器35在微流体通道20中产生流体流。重要的是，应注意，随着吸收性微流体流动调节器35产生流体流，流体传输延伸件30优选保持充满。若流体传输延伸件30未保持充满，则通常将更难以利用吸收性微流体流动调节器35来控制微流体通道的流速。在一些实施方式中可能有益的做法是，流体传输延伸件30从微流体装置15伸出最多约5毫米，以助于确保流体传输延伸件30保持充满。

流体传输延伸件30可包括细线、滤纸、薄膜过滤器、硝化纤维纸、玻璃纤维、乙酸纤维素薄膜、硝酸纤维素薄膜、棉基材料或任意适合于通过毛细作用传输流体的材料。微流体装置15可通过注塑、热压印、光刻法、软刻法(soft lithography)、立体造型法(stereolithography)、蚀刻、模塑、激光烧蚀显微机加工或其组合来制作。微流体通道20可具有多种横截面形状。例如，设想的形状包括但并不限于最多约1毫米宽乘约500微米高或者直径约为100纳米至1毫米的横截面几何形状。吸收性微流体流动调节器35可选自薄膜过滤器或任意纤维素基材料，包括滤纸、复写纸、纸巾、棉纸或硝基纤维素纸。