[发明专利]流动分配器

说明书

描述了一种用于将流体流从较小的流体流分配到较宽的流体流的分配器(100)。其包括流体输入部(110)和多个流体输出部(120)，以及在流体输入部(110)和多个流体输出部(120)之间的通道结构。该通道结构包括交替分叉通道子结构(132)和公共通道子结构(134)，其中，各子结构设置成使得从分叉通道子结构(132)离开不同通道的流体在随后的公共通道子结构(134)中混合，并且由此分叉通道子结构(132)的各流体通道设置成使得这些流体通道在其边缘处不接触随后的公共通道子结构(134)。

技术领域

本发明涉及流体领域。更具体地说，本发明涉及一种用于将流体流从具有较小流体塞的流动分配到具有较宽的流体塞的流动的流动分配器，以及包括这种分配器的对应的微流体装置、色谱系统和化学反应器。

背景技术

设计新颖的微流体流动分配器以使从窄连接通道或管到宽的分离或反应通道的过渡以及相反的过渡具有最小的色散，这仍然是感兴趣的主题。

可能是最标志性的微流体分配器是由雷尼尔集团(Regnier Group)在微制造的CEC和LC柱上提出的、通常被称为分叉(BF)分配器。其特征在于，它将每个通道连续地分成2个子通道，产生具有相等长度的2n个分配通道，其中n是连续分割的数目。尽管所使用的分配器设计成使得在每个分叉高度处速度保持相同(需要在最初的几个分离阶段中使用相当宽的分配器通道)，但是数值研究表明，如果分配器通道在所有分叉高度处保持相等的宽度，则获得的色散要小得多。图1(a)示出了在所有分叉高度处通道保持相等宽度的这种分叉分配器的示例。

另一类型的分配器经由发散部段来使流动散布，该发散部段是中空的或填充有微结构(柱形物)。与开放的发散部段的情况相比，柱形物的存在可以将色散损失降低至少50％。如果柱形物沿径向方向伸展，以促进径向色散，则可以获得另一主要的改进。在图1(b)中示出这样的径向连接的(RI)分配器的一种示例。它与分叉型分配器明显地区别在于：在分叉型分配器中，分配器中的流动路径一旦分叉就永不再接触。

考虑图1a中示出的类型的BF分配器，即具有恒定通道宽度的BF分配器，该BF分配器是无可改变地需要最小的体积来执行分配任务的分配器类型。鉴于色散通常强烈地受系统的体积的支配，则这赋予了BF分配器重要的优点。BF分配器的另一个明显优点是，所有的流动路径具有相同的轨迹长度，而RI分配器明显具有不同的流动路径长度(通过中心比通过侧边短)。

然而，分叉型分配器的一个重要的缺点是，它对局部阻塞非常敏感。如果分配器中的一个通道部段阻塞，则从其分叉出的所有后续通道都将受到影响，因为它们仅从被阻塞的母部段接收液体。这是径向互连型分配器可被认为是有利的，因为它们可利用它们的径向混合以及在所有高度处不同液体流之间存在完全接触的事实来克服这样的局部阻塞。因此，近来对不同流动分配器的阻塞特性进行关注的研究使用了计算流体动力学(CFD)。得出的结论是：如果不存在阻塞，则BF分配器由于其最小体积而比RI分配器表现得更好，而只有当通道中发生显著的阻塞(超过50％)时，才能期望RI分配器强于BF分配器。然而，该研究是通过考虑具有非常宽的通道的系统来进行的，在该系统中，分配可能受各单独的部段中的分配所支配。

发明内容

本发明的各实施例的目的是提出一种用于将流体流动从较小的流体塞分配到较宽的流体塞的分配器，其中实现了良好的色散性能和良好的抗阻塞性。

上述目的通过根据本发明的各实施例的装置和系统来实现。

本发明涉及一种用于将流体流动从较小流体塞分配到较宽流体塞的分配器，所述分配器包括：流体输入部和多个流体输出部，以及位于流体输入部与多个流体输出部之间的通道结构，通道结构包括交替分叉通道子结构和公共通道子结构，其中，所述子结构被设置成，使得从分叉通道子结构离开不同通道的流体在随后的公共通道子结构中混合，并且分叉通道子结构的各流体通道由此被设置成，使得这些流体通道在其边缘处不接触随后的公共通道子结构。

分配器可以是微流体分配器。