[发明专利]耐泡微混合器

说明书

技术领域

本发明涉及在微流动系统中的流体混合，不具有气泡阻塞流动通道并由此破坏混合可靠性的任何风险。该混合器包括刻在板面上的类似毛细管或槽道的传送管道。流体以层压的方式汇合。将限流器插入传送管道从而确保稳定的流率，并且具有能够使通过限流器的气泡分裂成不能阻塞流动路径的尺寸。

背景技术

具有微升/分钟数量级的流动的系统通常通过将加压液体源连接至类似刻入板面的毛细管或槽道的传送管来实现。在下述内容钟，传送管可以任意地作为槽道进行参考。这一槽道系统通常包括改变内部尺寸类似非常突然地变窄从而调节流率。

这种小尺寸的流动系统存在公知的实际问题，即溶解在液体中的气体可形成为液体中的气泡，并且这种气泡可能对驱动流体处于给定流率所需的压力差或压力降产生严重的影响，并且在最坏的情况下，气泡可能有效地堵塞槽道。这是由于在槽道中将(较大的)气泡分裂为多个小气泡的现象，该现象在槽道的内部变窄部分的入口处尤其明显。

流体塞将小气泡彼此分离，每个小气泡需要在其端部之间的特定压力差从而沿着槽道移动。该压力差很大程度上独立于气泡长度。短于临界长度的气泡往往使其自身位于槽道中，由此堵塞流动。该临界长度取决的因素例如流体的粘性、槽道和流体的尺寸。

实际的堵塞是否发生当然取决于压力裕量，即可用于驱动流动的压力量。只有在源头与容器之间的总压差被从气泡串和流体塞的压降的总和消耗的情况下，才会出现堵塞。

对于许多的应用情况，理想的是在系统中混合流体。即下述情况，当试剂流体被加入以示出一些变化从而表明流体中的一些物质的浓度时，例如颜色的变化可由光学设备检测到。一种应用情况是对糖尿病人分析人类细胞组织中的葡萄糖，在这种情况下，进行快速和可靠的测量涉及到生与死的问题。

因此，已经在流体层叠的基础上提出许多微混合器，以通过扩散增进混合，类似于将第一流体从上部和底部加入第二流体，从而跨过两个接触区域发生扩散，或者如DE 195 36 856中描述的更复杂的层叠，其中的流体被切成多个小的部分。

如果气泡使其自身限制其中一个流体的流动，那么这种通过层叠进行的混合会出现严重的问题，由此会改变流体的相对流率。这将导致流体的混合效率的降低，可能以错误的相对量混合流体。

为了最小化微流动系统中的气泡对流率的影响，人们可插入具有基本上比较大的阻力的限流器，使得气泡的相对作用不太明显。它们可选择为小件的玻璃毛细管，其内部直径小于槽道的直径。毛细管中的流率与毛细管的长度和直径的关系以及与沿着毛细管内部的压降的关系已经很好地进行限定。对于给定的压降，流率由此可通过选择适当长度和直径的毛细管而固定为理想值。这一实践的缺点在于这种限流器本身往往会分裂气泡，每个被分裂的气泡会增加总的流体阻力。

发明内容

本发明涉及通过将流体的层叠置在一起而进行简单的混合，其中第一流体从两侧汇合至第二流体，导致流体的层叠流动结构，层叠过程可自然地重复从而增加流体的层叠层的数量。然后，层叠流体沿着具有这一长度的槽道部分流动，该扩散可确保流体的充分混合，至少在理想情况下。

但是，如果流体包含气泡，那么流率可能会如前文所述受到影响，导致混合不可预测以及不可靠。

基于此，现在已经发现，通过根据理想的流率适当地扩宽流动槽道的入口，可控制流体膜围绕槽道中的气泡的干扰增长的定时，使得任何气泡分裂受到控制以使气泡长度只长于临界长度，由此不会产生堵塞毛细管的风险。

本发明的这一目的是产生可靠的微混合器，其中的流体可通过简单的扩散进行层叠和混合，而且没有气泡影响流率以及由此影响层叠和混合的缺点。

这一目的通过用于混合微流动系统中的至少一个第一流体和一个第二流体的装置实现，包括

-至少两个限流器

-与所述第一流体和容器流体连通的第一传送管道，

-与所述第二流体流体连通的至少一个第二传送管道，所述第二传送管道具有与所述第一传送管道流体连通的至少两个流体出口，

其中，所述第二传送管道的所述出口的每个处于下游并且与其中一个所述限流器的出口流体连通，其特征在于，限流器是耐泡的，形成为防止进入限流器的气泡破裂成消耗源头与容器之间的压差的气泡链。

泵送装置可附接至流动系统，该泵可以是恒压类型的泵，其中的弹性囊将流体挤入通道。

附图说明

图1是在微流动系统中的两种流体的简单混合结构，在其中一个通道中具有气泡。

图2是流动通道的变窄将气泡切为更小的气泡。