[发明专利]一种流体结构和包括该流体结构的微流控芯片及系统

说明书

本发明涉及一种用于控制一种或多种流体的流体结构。流体管路(12、32、62、82、122)具有沿流动方向(13)延伸的保持区段(20、40、70、90)，流体管路在该保持区段中具有狭窄区域(24、44、74、94、134、170)和在横向上邻接的宽阔区域(26、46、76、96、136、172)，其中，狭窄区域在至少一个垂直于流动方向的第一方向上具有比宽阔区域的最小的侧壁间距h_w更小的侧壁间距h_e。本发明还涉及一种用于合并至少两个液体体积的方法，在其中使第一液体(140)通过流体管路输送到保持区段的狭窄区域或宽阔区域中，紧接着将事先通过缓冲介质(146)与第一液体分开的第二液体(150)输送到保持区段处，而缓冲介质通过宽阔区域或狭窄区域旁经第一液体从保持区段输出。

技术领域

本发明涉及一种用于合并两个液体体积的方法和用于根据该方法控制一种或多种流体的流体结构、尤其微流体结构，该流体结构具有流体管路，流体管路限定流动方向和在各侧通过侧壁限制的垂直于流动方向的横截面。本发明还涉及一种微流控芯片(mikrofluidischer Chip，微流体芯片)，其具有基底、用于基底的覆盖部和在基底中的这种流体结构。最后，本发明涉及一种系统，其由流体结构或微流控芯片连同第一流体和第二流体组成，根据本发明的方法使它们在流体结构或微流控芯片中合并。

背景技术

这种类型的流体结构、尤其微流体结构用于处理部分地非常小的在几ml的范围至在μl范围内的液体量。这种结构中的流体管路具有的横向尺寸在几mm或更低的范围内。液体在这种流体结构中在流经系统内经处理，即，通过产生压力差(过压和/或负压)输送通过流体管路。对此，除了微流控芯片之外，在技术上使用要求很高的控制设备或操作设备，其与微流控芯片联接或者在其中置入微流控芯片。

这种流体结构的应用各式各样。由文献US 59 72 710A例如已知一种流体结构，其具有扩散通道，扩散通道具有V形轮廓，在其中样品和检测液体合并成平行的层流，以便借助于扩散过程检测样品中的颗粒。

文献US 2011/0100476A1公开了一种微流控结构，其具有阀，该阀由在流体通道中的可熔化的结构形成。该可熔化的结构用于在外部能量输入的情况下持久地锁闭流体通道。

在文献DE 600 07 128T2中介绍了一种微流控系统的阀，其包括具有障碍物的流体通道。障碍物由智能聚合物形成，该智能聚合物在外部能量输入的情况下改变体积并且由此改变通过通道的流体流。

文献US 2013/0167958A1研究了一种在流体逻辑管路中的微流控结构。微流控结构尤其包括用于控制在载体介质中的气体或液体小泡的支路。

在文献US 2004/0195539A1中说明了一种流体管路的微流控的阀，该流体管路在基底中以通道的形式构造并且在阀的部位处具有通道收缩部。通道利用自粘性的覆盖薄膜闭合。阀在初始状态中打开并且可通过为自粘性的薄膜加压在收缩部的区域中持久闭合。此外，说明了阀可如何紧接着通过在通道收缩部的区域中的基底材料借助于从外部压入的凸模的变形再次打开。

文献US 2012/0103103427A1研究了一种具有流体通道的微流控结构，流体通道沿流动方向相继地形成有宽阔区段和狭窄区段。并行流经流体通道的两种流体在该结构中可选地集中、混合或在分开的路径中引导。

文献US 2007/0286774A1研究了一种具有流体通道的微流控装置，流体通道构造在基底中并且覆盖有薄膜。在通道中构造有至少2个区段，液体由于毛细现象流入其中。两个区段彼此间隔开，从而很细的流在它们之间中断。通过这种结构总地更好地控制通道内的很细的流。