專利名稱：在時(shí)間間隔期間切斷液流的微型液流開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在時(shí)間間隔期間切斷第一通道內(nèi)的液流的微型液流開關(guān)。在此方面，液流在第一通道的末端上由斷流裝置按確定的時(shí)間間隔切斷。在時(shí)間間隔結(jié)束后，液流繼續(xù)流動(dòng)。在此方面，微型液流開關(guān)的第一通道也像其他通道那樣，可以擴(kuò)展成例如空腔和/或室。在這種通道中，可以是優(yōu)選用蓋封閉的表面上的槽。同樣，通道也可以作為細(xì)管構(gòu)成。本發(fā)明意義上的通道原則上可以是任何結(jié)構(gòu)，其適合于在沿規(guī)定方向輸送時(shí)傳導(dǎo)液體或者氣體。
背景技術(shù)：
上述類型的微型液流開關(guān)例如可以在微型液流裝置中使用，正如文獻(xiàn)WO99/46045和US 6,296,126 B1所公開的那樣。
對(duì)不同的濕法化學(xué)、生物化學(xué)和診斷分析來說，需要將試樣液體在確定的時(shí)間間隔期間與例如微型液流裝置反應(yīng)室內(nèi)的試劑混合，其中，在該時(shí)間間隔期間然后將試樣液體與試劑轉(zhuǎn)換成制劑。隨后將該制劑從反應(yīng)室取出，以便進(jìn)行分析。公知的微型液流裝置中的斷流裝置一般作為必須從外部控制的機(jī)械閥門構(gòu)成。使用這類閥門是為了對(duì)各反應(yīng)室或者還有分析室進(jìn)行液流分離。通過外部的時(shí)間控制裝置，例如通過計(jì)算機(jī)，可以調(diào)整相應(yīng)的停留期，也就是試樣或制劑在反應(yīng)室和/或分析室內(nèi)停留的時(shí)間間隔。
這種帶有微型閥門的微型液流開關(guān)的特征在于，它具有例如相應(yīng)電控的機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件。這會(huì)導(dǎo)致很高的裝置費(fèi)用。此外，這類微型閥門組裝到微型液流開關(guān)內(nèi)也很麻煩，特別是在微型液流開關(guān)是由塑料制成的情況下。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種微型液流開關(guān)，它可以按預(yù)先規(guī)定的時(shí)間間隔斷開第一通道末端上的液流，而為此無需使液流重新流動(dòng)的電控微型閥門。
按照本發(fā)明，該目的利用具有按照權(quán)利要求1所述特征的微型液流開關(guān)得以實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明的微型液流開關(guān)的進(jìn)一步改進(jìn)借助從屬權(quán)利要求限定。按照本發(fā)明的微型液流開關(guān)為了在時(shí)間間隔期間斷開液流，除了具有至少一個(gè)第一通道外，還具有至少一個(gè)第二通道。在此方面，第一通道和第二通道具有一個(gè)共同的端部區(qū)，第一通道在端部區(qū)內(nèi)具有用于斷開在第一通道內(nèi)流動(dòng)的液流的裝置(斷流裝置)。該斷流裝置借助于在第二通道內(nèi)流動(dòng)的液流可以進(jìn)行控制，以使第一通道內(nèi)的液流繼續(xù)流動(dòng)。為此，在第二通道內(nèi)流動(dòng)的液流促使斷流裝置克服在第一通道內(nèi)流動(dòng)的液流的阻滯。因此，微型液流開關(guān)與電開關(guān)相似地關(guān)閉和接通。
有利的是，按照本發(fā)明的微型液流裝置中的斷流裝置是毛細(xì)管斷流器(Kapillarstopps)，正如Hosokawa等的文獻(xiàn)“在μTAS中用于液體氣動(dòng)操作的疏水微毛細(xì)管出口”，刊于“微型全面分析系統(tǒng)‘98”(第307-310頁，班夫，加拿大)中公開的那樣。毛細(xì)管斷流器例如可以通過躍變的幾何形狀特性或者第一通道與端部區(qū)壁的表面特性而產(chǎn)生。
按照本發(fā)明的微型液流開關(guān)可以具有一個(gè)第一通道和第二通道的共同的起始區(qū)。該共同的起始區(qū)在第一液體的輸送方向上可以設(shè)置在室或者空腔的前面或者后面。在共同的起始區(qū)的前面可以連接入口通道。由此可以向第一通道和第二通道供給同時(shí)通過入口通道進(jìn)入的液體。但是同樣可以使第一通道和第二通道經(jīng)過共同的端部區(qū)不產(chǎn)生連接。
按照本發(fā)明，第一通道短于第二通道。同樣可以第一通道具有大于第二通道的毛細(xì)力。就毛細(xì)力的大小而言，可以從按下列方式計(jì)算的壓差中得出ΔP＝-2γcosθ(1/w+1/h-1/W-1/H)，其中γ和θ表示液體的表面張力及液體與通道壁之間的邊緣角，W和H表示在通道位置前面的通道的幾何尺寸，w和h表示在通道位置后面的通道的幾何尺寸。
第一通道具有小于第二通道的容積。此外，第二通道可以具有延遲液流的裝置(延遲裝置)。上述措施的作用是，這樣延遲第二通道內(nèi)的液流，使在第二通道內(nèi)流動(dòng)的液流在一個(gè)晚于在第一通道內(nèi)流動(dòng)的液流的時(shí)間點(diǎn)上到達(dá)共同的端部區(qū)。由此可以調(diào)整時(shí)間間隔，在該時(shí)間間隔上在第一通道內(nèi)流動(dòng)的液流由斷流裝置阻滯。
裝入第二通道內(nèi)的延遲裝置可以是節(jié)流閥。
在第一通道和第二通道的共同的端部區(qū)的后面可以連接一出口通道。在此方面，該出口通道可至少分成兩個(gè)支路。通過這兩個(gè)支路可以將在共同的端部區(qū)后面第二通道內(nèi)流動(dòng)的液體基本上再與從第一通道流入共同的端部區(qū)的液體分離。優(yōu)選這樣構(gòu)成共同的端部區(qū)，即，使第一通道和第二通道的液體在導(dǎo)通開關(guān)時(shí)彼此分層流動(dòng)。
按照本發(fā)明，第一通道、第二通道、入口通道和/或出口通道可以具有帶一個(gè)或者多個(gè)室和/或空腔的段，并這樣構(gòu)成通道系統(tǒng)。這些空腔或室可以例如是反應(yīng)室，由此然后可以在空腔或室內(nèi)有利地設(shè)置試劑。
按照本發(fā)明，第一和/或第二通道和/或入口通道和/或出口通道具有對(duì)稱矩形段。
除了通過毛細(xì)力在通道內(nèi)輸送液體外，也可以通過由壓力生成裝置在通道的開始和末端產(chǎn)生的壓差(各自通道端上的超壓或者低壓)來輸送液體。為了保持?jǐn)嗔餮b置的功能，壓力生成裝置必須這樣設(shè)計(jì)或者至少這樣調(diào)整，使得只由壓力生成裝置產(chǎn)生的壓力不足以使第一通道的液體通過斷流裝置。此外，作為可以在開關(guān)各通道內(nèi)輸送液體的力，可以考慮電滲力、電泳力或者是靜電力。
按照本發(fā)明的開關(guān)可以是支架的，特別是試樣支架的一部分。


現(xiàn)借助附圖對(duì)按照本發(fā)明的微型液流裝置作詳細(xì)說明。附圖中圖1a-8d示出按照本發(fā)明的微型液流開關(guān)的第一至第七實(shí)施例；圖9a-9c示出按照本發(fā)明的開關(guān)的細(xì)部；圖10a-10d示出可選擇的按照本發(fā)明的開關(guān)的細(xì)部；圖11示出另一可選擇的按照本發(fā)明的開關(guān)的細(xì)部。
具體實(shí)施例方式
圖1a-圖8d中示出的按照本發(fā)明微型液流開關(guān)的實(shí)施例均具有至少一個(gè)第一通道3和至少一個(gè)第二通道4，它們具有共同的端部區(qū)6。在該共同的端部區(qū)6上連接有一出口通道7。
共同的端部區(qū)6和連接在其上的通道3、4、7在圖9a-9c中示范性地局部放大示出。借助這些圖首先介紹本發(fā)明所按照的原理。
如已經(jīng)示出的那樣，通入端部區(qū)6內(nèi)的有第一通道3和第二通道4，而出口通道7在端部區(qū)6上開始。在端部區(qū)6內(nèi)在第一通道3上連接有毛細(xì)管斷流器(Kapillar-stopp)20。在此方面，毛細(xì)管斷流器20通過幾何形狀特性的躍變而產(chǎn)生。這類毛細(xì)管斷流器20對(duì)從第一通道3流出的液體構(gòu)成阻礙。該液體雖然到達(dá)毛細(xì)管斷流器20，但為了能夠通過毛細(xì)管斷流器20到達(dá)其他端部區(qū)6，液體必須克服壓差Δp。該壓差Δp可以通過下列數(shù)學(xué)公式表述ΔP＝-2γcosθ(1/w+1/h-1/W-1/H)，其中w構(gòu)成毛細(xì)管斷流器20的通道的寬度，h構(gòu)成毛細(xì)管斷流器20的通道的高度，W連接在毛細(xì)管斷流器20上的其他端部區(qū)6的寬度，H連接在毛細(xì)管斷流器20上的其他端部區(qū)6的高度。
通過θ和γ帶入材料系數(shù)，即邊緣角和表面張力(同樣參見Hoskoma等的aaO)。在取決于液體潤(rùn)濕狀況的情況下，通過將大橫斷面變小可以產(chǎn)生幾何特性的躍變或者相反。
毛細(xì)管斷流器20上所要克服的壓差Δp由于作用于第一通道3內(nèi)的液體流動(dòng)的輸送力而不能支配。因此，毛細(xì)管斷流器20由于所要克服的壓差Δp對(duì)于在第一通道3內(nèi)流動(dòng)的液體形成阻礙。毛細(xì)管斷流器20由此可以得到克服，即毛細(xì)管斷流器20受到來自其他共同的端部區(qū)6液體的潤(rùn)濕。通過該液體，處于毛細(xì)管斷流器上的液體的表面張力下降，在毛細(xì)管斷流器20內(nèi)積聚的液體可以流出。在本發(fā)明中選擇第二液體，它從外部經(jīng)過毛細(xì)管斷流器20進(jìn)入其他共同的端部區(qū)。該液體與毛細(xì)管斷流器內(nèi)積聚的液體產(chǎn)生接觸，由此第一液體重新流動(dòng)。在圖1a-8d示出的實(shí)施例中，毛細(xì)管斷流器20的作用也借助于通過第二通道4輸送的液體得到消除。
如圖9c所示，第二通道4具有與共同的端部區(qū)6和連接在其上的出口通道7相同的深度。由此防止從第二通道4向共同的端部區(qū)6內(nèi)的液體輸送的中斷。如果第二通道4末端前面的高度小于共同的端部區(qū)6的高度，那么第二通道4末端處的端部區(qū)6的高度可以通過結(jié)構(gòu)措施加以實(shí)現(xiàn)。例如可以采用斜面、臺(tái)階或者溝槽，它們將第二通道4的底部置于端部區(qū)6底部的水平上。這類溝槽例如在專利文獻(xiàn)US 6,296,126 B1中有所介紹。由此在向共同的端部區(qū)6的過渡時(shí)可以防止第二通道4內(nèi)的流動(dòng)中斷。
與此相反，共同的端部區(qū)6具有向著第一通道方向的臺(tái)階(圖9b，9c)。共同的端部區(qū)由此具有大于第一通道3的深度。通過幾何形狀的這種躍變構(gòu)成毛細(xì)管斷流器。
在圖10a-10d中示出的可選擇的按照本發(fā)明開關(guān)的細(xì)部與圖9a-9c示出的開關(guān)不同之處在于具有毛細(xì)管斷流器20，它作為比第一通道3變細(xì)的通道連接在第一通道3上。變細(xì)的通道在向共同的端部區(qū)6過渡的末端為毛細(xì)管斷流器。另一個(gè)區(qū)別在于，第二通道4和端部區(qū)6之間的過渡區(qū)內(nèi)的袋式切口。此外，該開關(guān)與圖9a-9c中示出的開關(guān)相對(duì)應(yīng)。
圖10a示出，液流通過第一通道3進(jìn)入毛細(xì)管斷流器20，并如已經(jīng)介紹的那樣，在毛細(xì)管斷流器20與其他端部區(qū)6的邊界上由于表面張力而停止流動(dòng)。通過在端部區(qū)6內(nèi)例如直角或者傾斜通向第一通道3的第二通道4，液流由于例如毛細(xì)力的輸送力，被輸送到端部區(qū)6。只要在第二通道4內(nèi)輸送的該液體到達(dá)端部區(qū)6的變寬區(qū)域，液體由于毛細(xì)力就會(huì)流入毛細(xì)管斷流器20所通入的端部區(qū)6(圖10b)。只要液體到達(dá)毛細(xì)管斷流器20的排出口(圖10c)，排出口就會(huì)從外面被潤(rùn)濕，毛細(xì)管斷流器20的作用得到消除。在此，從第二通道4流出的液體的液體前端與毛細(xì)管斷流器20入口區(qū)內(nèi)的彎月形液面接觸。來自第二通道4和毛細(xì)管斷流器20的液體相接觸以及在毛細(xì)管斷流器20的出口上必然受到克服的表面張力由此下降。因此，正如通過第二通道4輸送的液體那樣，通過第一通道3輸送的液體完全注滿端部區(qū)6，并從那里通過出口通道7繼續(xù)輸送。
由毛細(xì)管斷流器20構(gòu)成的斷流裝置也可通過在第二通道4內(nèi)引導(dǎo)的液流這樣控制，即，使第一通道3內(nèi)由斷流裝置(毛細(xì)管斷流器20)中斷的液流可以繼續(xù)流動(dòng)。通過結(jié)構(gòu)措施，在按照本發(fā)明的微型液流開關(guān)中，可以實(shí)現(xiàn)在在第二通道4內(nèi)的液流時(shí)間延遲地取消第一通道3內(nèi)的液流中斷之前，液流首先注滿第一通道3。
在圖11中示出的另一可選擇的按照本發(fā)明的開關(guān)的細(xì)部，與圖9a-9c或圖10a-10d中示出的開關(guān)的不同之處在于具有毛細(xì)管斷流器20，它通過共同的端部區(qū)6區(qū)域內(nèi)的壁表面特性相對(duì)于鄰接的第一通道3的變化構(gòu)成。第一通道3的壁表面具有親水特性，而共同的端部區(qū)內(nèi)的壁表面具有疏水特性。通過從第一通道3向共同的端部區(qū)6的過渡時(shí)表面特性的躍變，構(gòu)成毛細(xì)管斷流器20，在其處通過第一通道3輸送的液體前端停止流動(dòng)，因?yàn)檩斔土Σ蛔阋钥朔?xì)管斷流器20。然后由毛細(xì)管斷流器20這樣構(gòu)成的中斷裝置可以按照公知的方式和方法，通過在第二通道4內(nèi)引導(dǎo)的液體這樣控制，即，使第一通道3內(nèi)的液體繼續(xù)進(jìn)行液體輸送。
現(xiàn)借助下面的描述對(duì)按照本發(fā)明不同的微型液流開關(guān)作詳細(xì)說明，其中，詳細(xì)探討不同實(shí)施方式之間的區(qū)別。開關(guān)的各通道2、3、4、7主要具有空腔，并這樣作為通道系統(tǒng)構(gòu)成，下面也稱其為通道系統(tǒng)。
下面參閱圖1a-1b。在圖1a-1b中示出的實(shí)施例1具有入口通道系統(tǒng)2。該入口通道系統(tǒng)2通入第一通道系統(tǒng)3和第二通道系統(tǒng)4在該處開始的起始區(qū)5內(nèi)。第一通道系統(tǒng)3在與起始區(qū)5的連接處具有通道形式的第一段3a。在該第一段3a上連接第二段3b。該第二段3b作為空腔構(gòu)成，在該空腔內(nèi)可以置入例如試劑的化學(xué)材料。第二段3b因此構(gòu)成按照第一實(shí)施例1的微型液流裝置中的反應(yīng)室。第一實(shí)施例1的第二段3b通過與第一段同樣作為通道構(gòu)成的第三段3c，與端部區(qū)6以及特別是與毛細(xì)管斷流器20連接。
在與起始區(qū)5的連接處，第二通道系統(tǒng)4具有作為通道構(gòu)成的第一段4a。在該第一段上連接作為空腔構(gòu)成的第二段4b，然后在其上連接通入端部區(qū)6內(nèi)的第三段4c。
借助圖1b-1d對(duì)按照第一實(shí)施例1的按本發(fā)明的開關(guān)的功能進(jìn)行了介紹。按照本發(fā)明的微型液流開關(guān)通過入口通道系統(tǒng)2注入。進(jìn)入入口通道系統(tǒng)2內(nèi)的液體由于入口通道系統(tǒng)2內(nèi)的毛細(xì)力被輸送到起始區(qū)5。液流從那里分流，其中，通道系統(tǒng)3比通道系統(tǒng)4更快地注入液體。在第一通道3內(nèi)，部分液體依次注入第一段3a、作為反應(yīng)室構(gòu)成的第二段3b和第三段3c。然后從第一通道系統(tǒng)3的第三段3c又注入毛細(xì)管斷流器20，直至彎月形液面在毛細(xì)管斷流器20的末端停止流動(dòng)。
另一部分液體輸送到第二通道系統(tǒng)4內(nèi)(圖1b-1c)。在此，首先注入第一段4a，然后注入構(gòu)成第二段4b的空腔。隨后，液體由于作用的毛細(xì)力流入第二通道系統(tǒng)4的第三段4c內(nèi)，并在時(shí)間上延遲到達(dá)端部區(qū)6內(nèi)。在該端部區(qū)6內(nèi)，然后按已述方式消除毛細(xì)管斷流器20。在通過從第二通道系統(tǒng)4流出的液體直至消除毛細(xì)管斷流器20的時(shí)間段內(nèi)，置入第一通道系統(tǒng)第二段3b反應(yīng)室內(nèi)的試劑與流入該第二段3b內(nèi)的液體產(chǎn)生反應(yīng)。通過消除毛細(xì)管斷流器20，液體由于作用的毛細(xì)力而從反應(yīng)室輸出，并通過出口通道7從微型液流裝置中排出。
下面繼續(xù)參閱圖2a-2d，借助其對(duì)第二實(shí)施例11進(jìn)行介紹。如同第一實(shí)施例1那樣，第二實(shí)施例11也具有入口通道系統(tǒng)2。在此方面，入口通道系統(tǒng)2包括作為通道構(gòu)成的第一段2a。在該第一段2a上連接第二段2b。該第二段2b由空腔構(gòu)成。第二段2b通過入口通道系統(tǒng)的第三段2c與起始區(qū)5連接，第一通道系統(tǒng)3和第二通道系統(tǒng)4在起始區(qū)內(nèi)開始。無論是第一通道系統(tǒng)3還是第二通道系統(tǒng)4，在第二實(shí)施例11中均由簡(jiǎn)單的通道構(gòu)成。通過第一通道系統(tǒng)3和第二通道系統(tǒng)4的相應(yīng)構(gòu)成，達(dá)到第一通道系統(tǒng)3內(nèi)的液體輸送明顯快于第二通道系統(tǒng)4的目的。兩個(gè)通道系統(tǒng)3、4通入共同的端部區(qū)，其中，在兩個(gè)通道系統(tǒng)3、4內(nèi)輸送的液體只有在設(shè)置在端部區(qū)6內(nèi)的毛細(xì)管斷流器20后面才能匯合。
微型液流開關(guān)的第二實(shí)施例11通過入口通道系統(tǒng)的第一段2a注入。進(jìn)入的液體由于作用的毛細(xì)力被輸送到入口通道系統(tǒng)的第二段2b內(nèi)。液體通過入口通道系統(tǒng)2的第三段2c輸送到第一通道系統(tǒng)3和第二通道系統(tǒng)4的共同的起始點(diǎn)5。第一部分液體從起始點(diǎn)5輸送到第一通道系統(tǒng)3內(nèi)，并從那里由于作用的毛細(xì)力進(jìn)入毛細(xì)管斷流器20。在毛細(xì)管斷流器20通向其他端點(diǎn)6的末端處，液體停止流動(dòng)。到達(dá)起始區(qū)5的第二部分液體通過第二通道系統(tǒng)4的通道輸送到端部區(qū)6(圖2b，2c)。只要在第二通道系統(tǒng)4內(nèi)輸送的液體到達(dá)端部區(qū)6，就會(huì)按所述的方式消除毛細(xì)管斷流器20的作用。然后液體可以通過第一通道系統(tǒng)3、第二通道系統(tǒng)4和出口通道系統(tǒng)7排出。在這種情況下，液體的輸送借助于作用的毛細(xì)力實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)借助圖3a-3c介紹按照本發(fā)明的微型液流開關(guān)的第三實(shí)施例12。圖3a-3c中示出的第三實(shí)施例12與圖1a-1e中示出的第一實(shí)施例不同之處主要在于，第二通道系統(tǒng)4沒有分成不同的段。確切地說，第二通道系統(tǒng)4作為通道從起始區(qū)5向端部區(qū)6延伸。在此方面，該通道的橫斷面明顯小于段3a和3c內(nèi)第一通道系統(tǒng)3的橫斷面。
其優(yōu)點(diǎn)是，控制斷流裝置(毛細(xì)管斷流器20)所需的在第二通道系統(tǒng)4內(nèi)輸送的液體容積明顯減少。通過入口通道系統(tǒng)2流入的液體幾乎完全輸送到第一通道系統(tǒng)3內(nèi)，并由此也輸送到由第二段3b構(gòu)成的反應(yīng)室內(nèi)。輸送到第一通道系統(tǒng)3內(nèi)的遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于流入微型液流裝置12內(nèi)的這部分液量由此轉(zhuǎn)換成制劑，而無需隨后將該制劑在端部區(qū)6內(nèi)通過從第二通道系統(tǒng)4流入的液量稀釋。
下面參閱圖4a。在該圖中示出按照本發(fā)明的微型液流裝置13a。微型液流裝置13a相當(dāng)于按照第三實(shí)施例12的三個(gè)微型液流開關(guān)的組合，其中，按照第三實(shí)施例12的微型液流開關(guān)彼此并聯(lián)設(shè)置，并通過共同的的輸入通道8供給液體。從該共同的的輸入通道8分接出按照第三實(shí)施例12的三個(gè)并聯(lián)微型液流開關(guān)的入口通道系統(tǒng)2。整個(gè)微型液流裝置13a因此由按照第三實(shí)施例12的開關(guān)和輸入通道8構(gòu)成。此外，實(shí)施例13a每個(gè)開關(guān)的功能與按照第三實(shí)施例12的各微型液流開關(guān)相同。
圖4b中示出的微型液流裝置13b具有按照第三實(shí)施例12的三個(gè)微型液流開關(guān)。在此方面，微型液流開關(guān)前后串聯(lián)，即在液體的輸送方向上，第二開關(guān)的入口通道系統(tǒng)2連接在第一開關(guān)的出口通道系統(tǒng)7上，第三開關(guān)的入口通道2連接在第二開關(guān)的出口通道7上。在此方面，如圖3a-3c所示那樣，各開關(guān)相當(dāng)于按照第三實(shí)施例12的開關(guān)。僅按照?qǐng)D4b的微型液流裝置的第三開關(guān)在第二通道系統(tǒng)4的范圍內(nèi)不同構(gòu)成。第二通道系統(tǒng)4具有三個(gè)在液體輸送方向上串聯(lián)的段。第一段4a和第三段4c作為簡(jiǎn)單的通道構(gòu)成，而中間的第二段4b對(duì)稱矩形構(gòu)成。通過第二段4b的對(duì)稱矩形體，第三開關(guān)的第二通道系統(tǒng)與第一和第二開關(guān)的第二通道系統(tǒng)相比加長(zhǎng)。由此在第三開關(guān)中直至來自第二通道系統(tǒng)4的液體到達(dá)共同的端部區(qū)6所經(jīng)過的時(shí)間間隔，大于微型液流裝置13b第一和第二開關(guān)時(shí)的時(shí)間間隔。此外，微型液流裝置13b的各開關(guān)功能上與按照第三實(shí)施例12各開關(guān)相同。
現(xiàn)借助圖5a-5h介紹按照本發(fā)明的液流開關(guān)的第四實(shí)施例14。在此方面，圖5f、5g和5h示出圖5a、5c及5e的細(xì)部。
與前面所述實(shí)施例的不同之處在于，在第四實(shí)施例14中，第二通道系統(tǒng)4與第一通道系統(tǒng)3成銳角地在共同的端部區(qū)6上構(gòu)成。另一區(qū)別在于，出口通道系統(tǒng)7與共同的端部區(qū)相間隔分成第一支路7a和第二支路7b。在此方面，第一支路7a具有基本上與第一通道系統(tǒng)3的橫斷面相應(yīng)的橫斷面。與此相反，第二支路具有基本上與第二通道系統(tǒng)4的橫斷面相應(yīng)的橫斷面。
按照本發(fā)明的微型液流裝置按照的該第四實(shí)施例的設(shè)想是，通過第一通道系統(tǒng)3或第二通道系統(tǒng)4輸入的液體無明顯的混合直接“相互處于”出口通道系統(tǒng)7連接在共同的端部區(qū)6上的區(qū)域，然后分層流向第一支路7a和第二支路7b的分接點(diǎn)，以及然后通過第一通道系統(tǒng)3傳輸?shù)囊后w流入第一支路7a，通過第二通道系統(tǒng)4流入的液體通過第二支路7b排出。不同液體分層流動(dòng)的特性例如在文獻(xiàn)DE 195 36 858 C2中已有介紹。
如果現(xiàn)在反應(yīng)室的制劑進(jìn)入第一通道系統(tǒng)3并從那里進(jìn)入毛細(xì)管斷流器20，那么該制劑由于毛細(xì)管斷流器20仍處于共同的端部區(qū)6內(nèi)。到制劑進(jìn)入第一毛細(xì)管系統(tǒng)3或到毛細(xì)管斷流器20的時(shí)間延遲后(圖5C)，第二液體通過第二通道系統(tǒng)4流入，以便然后進(jìn)入共同的端部區(qū)6(圖5d)。在此方面，從第二通道系統(tǒng)4流入的液體潤(rùn)濕毛細(xì)管斷流器20的排出口，并消除毛細(xì)管斷流器20的作用。在毛細(xì)管斷流器20和第一通道系統(tǒng)3內(nèi)積聚的制劑此時(shí)由于作用的毛細(xì)力被輸送到端部區(qū)或出口通道系統(tǒng)7內(nèi)。與此同時(shí)，從第二通道系統(tǒng)4也繼續(xù)輸送液體。幾乎平行流入共同的端部區(qū)內(nèi)的兩個(gè)液體由于缺少紊流相互分層，并通過出口通道系統(tǒng)7并排輸送，直至在分接點(diǎn)上制品基本上由第一支路7a排出，從第二通道系統(tǒng)4流入的液體基本上在第二支路7b內(nèi)排出。
在第四實(shí)施例14中，優(yōu)選第二通道系統(tǒng)4的容積補(bǔ)償通道7b的容積，以便通過第二通道系統(tǒng)4進(jìn)入的流體在出口通道系統(tǒng)7中完全與制劑分離。
下面參閱圖6a-6d。在圖6a-6d示出的第五實(shí)施例15中，通過第二通道系統(tǒng)4流入的液體并未先從制劑的輸出液體中分流，正如第一、第二和第三實(shí)施例的情況那樣。確切地說，在第五實(shí)施例15中，第二通道系統(tǒng)4為一單獨(dú)的通道系統(tǒng)，它直接通入毛細(xì)管斷流器20后面的共同的端部區(qū)6內(nèi)。這種微型液流裝置例如適合于通過第二通道系統(tǒng)4輸送用于進(jìn)行其他生物化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)(試劑溶液)，在消除毛細(xì)管斷流器20后，它與通過第一通道系統(tǒng)3和毛細(xì)管斷流器20流入的制劑共同輸送到其他反應(yīng)室、分析室或者類似的裝置。但也可以在第二通道系統(tǒng)4內(nèi)輸送不影響制劑的惰性液體，以控制毛細(xì)管斷流器20。
下面參閱圖7a-7d。為進(jìn)行大量的化學(xué)和生物化學(xué)分析，需要將制劑摻入其他液體，以便為產(chǎn)生新的制劑進(jìn)行進(jìn)一步反應(yīng)。也可以為進(jìn)一步分析而須稀釋制劑。對(duì)這種過程適合采用按照第六實(shí)施例的微型液流裝置。在該實(shí)施例16中，利用通過第二通道系統(tǒng)4流入的液體連接另外兩個(gè)通道系統(tǒng)。也就是說，除了第一通道系統(tǒng)3和第二通道系統(tǒng)4外，第三通道系統(tǒng)17、18也通入共同的端部區(qū)6。該通道系統(tǒng)具有空腔17和從空腔17通向共同的端部區(qū)6的通道18。從外部通過未示出的孔將第二液體注入空腔17內(nèi)。該液體由于作用的毛細(xì)力通過通道18被輸送到共同的端部區(qū)6。在此方面，通道18通入共同的端部區(qū)也如同第一通道系統(tǒng)3通入共同的端部區(qū)6一樣，作為毛細(xì)管斷流器20構(gòu)成。
如果現(xiàn)在為了時(shí)間延遲地進(jìn)行第一通道系統(tǒng)3和第三通道系統(tǒng)17、18內(nèi)的液體輸送，通過第二通道系統(tǒng)4傳輸液體，那么除了第一通道系統(tǒng)3末端上的毛細(xì)管斷流器20外，第三通道系統(tǒng)17、18末端上的毛細(xì)管斷流器20從外面也被由第二通道系統(tǒng)4流入的液體潤(rùn)濕。兩個(gè)毛細(xì)管斷流器的作用被消除，且在共同的端部區(qū)6和連接在上面的出口通道系統(tǒng)7內(nèi)，不同的液體通過出口通道系統(tǒng)7轉(zhuǎn)入其他反應(yīng)室或者分析室19內(nèi)。因?yàn)榈诙ǖ老到y(tǒng)4與共同的端部區(qū)6或出口通道系統(tǒng)7的深度相同，所以從第二通道系統(tǒng)4流入的液體可以不受阻礙地進(jìn)入共同的端部區(qū)6，并由此潤(rùn)濕第一通道系統(tǒng)3和第三通道系統(tǒng)17、18的兩個(gè)毛細(xì)管斷流器20并消除毛細(xì)管斷流器。
現(xiàn)借助圖8a-8d介紹按照本發(fā)明開關(guān)的第七實(shí)施例27。該按照本發(fā)明的開關(guān)具有兩個(gè)第一通道系統(tǒng)3，其在一共同的端部區(qū)6上引導(dǎo)。在此方面，第一通道系統(tǒng)3的出口作為毛細(xì)管斷流器20構(gòu)成，從而輸送到第一通道系統(tǒng)3內(nèi)的液體在毛細(xì)管斷流器20上斷流，并且不進(jìn)入共同的端部區(qū)6。
此外，第二通道系統(tǒng)4通入共同的端部區(qū)。借助于在第二通道系統(tǒng)4內(nèi)輸送的液體，可以將毛細(xì)管斷流器20用液體潤(rùn)濕，由此毛細(xì)管斷流器20的作用消除，輸入第一通道系統(tǒng)3內(nèi)的液體進(jìn)入共同的端部區(qū)6。然后，借助于出口通道系統(tǒng)7將兩個(gè)第一通道系統(tǒng)的處于共同的端部區(qū)6內(nèi)的液體和第二通道系統(tǒng)4的液體從共同的端部區(qū)送離。
權(quán)利要求
1.用于在時(shí)間間隔期間斷開液流的微型液流開關(guān)(1)，具有以下特征- 開關(guān)具有至少一個(gè)第一通道(3)和至少一個(gè)第二通道(4)；- 第一通道(3)和第二通道(4)具有一個(gè)共同的端部區(qū)(6)；- 第一通道(3)在向共同的端部區(qū)(6)的過渡處具有用于斷開在第一通道(3)內(nèi)流動(dòng)的液流的裝置(斷流裝置20)；- 斷流裝置(20)可借助于在第二通道(4)內(nèi)流動(dòng)的液流進(jìn)行控制，以使第一通道(3)內(nèi)的液流繼續(xù)流走。
2.按權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于，斷流裝置為液控的微型閥。
3.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，斷流裝置為毛細(xì)管斷流器(20)。
4.按上述權(quán)利要求所述的開關(guān)，其特征在于，毛細(xì)管斷流器具有躍變的幾何形狀特性。
5.按權(quán)利要求3所述的開關(guān)，其特征在于，毛細(xì)管斷流器具有躍變的表面特性。
6.按上述權(quán)利要求之一所述的微型液流裝置，其特征在于，第一通道(3)和第二通道(4)具有一個(gè)共同的起始區(qū)(5)。
7.按上述權(quán)利要求所述的開關(guān)，其特征在于，共同的起始區(qū)(5)設(shè)置在一空腔或者室的前面或后面。
8.按權(quán)利要求1-5之一所述的開關(guān)，其特征在于，第一通道(3)和第二通道(4)具有分開的起始區(qū)。
9.按上述權(quán)利要求所述的開關(guān)，其特征在于，第一通道(3)和第二通道(4)彼此分開地注入液體。
10.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，第一通道(3)短于第二通道(4)。
11.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，第一通道(3)具有大于第二通道(4)的毛細(xì)力。
12.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，第二通道(4)具有一優(yōu)選可調(diào)整的用于延遲液流的裝置(延遲裝置)。
13.按上述權(quán)利要求所述的開關(guān)，其特征在于，延遲裝置為節(jié)流閥。
14.按權(quán)利要求2-9之一所述的開關(guān)，其特征在于，在共同的起始區(qū)(5)的前面連接一入口通道(2)。
15.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，在共同的端部區(qū)的后面連接一出口通道(7)。
16.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，第一通道(3)、第二通道(4)、入口通道(2)和/或出口通道(7)具有帶一個(gè)或者多個(gè)空腔(2b，3b，4b)、室和/或空穴的段，并由此構(gòu)成通道系統(tǒng)。
17.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，第一通道(3)、第二通道(4)、入口通道(2)和/或出口通道(7)具有對(duì)稱矩形段。
18.按權(quán)利要求16所述的開關(guān)，其特征在于，在一個(gè)或者多個(gè)空腔(2b，3b，4b)內(nèi)設(shè)置試劑。
19.按權(quán)利要求11所述的開關(guān)，其特征在于，出口通道系統(tǒng)具有一支路。
20.按上述權(quán)利要求所述的開關(guān)，其特征在于，這樣構(gòu)成共同的端部區(qū)，即，使從第一通道流出的液體和從第二通道流出的液體分層流動(dòng)。
21.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，開關(guān)具有多個(gè)第一通道。
22.按上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)，其特征在于，開關(guān)具有多個(gè)第二通道。
23.支架，特別是試樣支架，其特征在于，支架具有按照上述權(quán)利要求之一所述的開關(guān)。
24.一種用于運(yùn)行按權(quán)利要求1-23之一所述的開關(guān)的方法，其特征在于，- 將第一通道(3)內(nèi)的第一液體一直輸送到斷流裝置(20)，- 在時(shí)間上延遲地向共同的端部區(qū)(6)輸送第二通道(4)內(nèi)的第二液體，- 由第二液體控制斷流裝置，以便通過斷流裝置繼續(xù)將第一液體輸送出去。
25.按權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，- 第一通道和/或第二通道內(nèi)的液體通過毛細(xì)力輸送。
26.按上述權(quán)利要求24或25之一所述的方法，其特征在于，第二液體為強(qiáng)潤(rùn)濕的液體。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型液流開關(guān)(1)，用于在時(shí)間間隔期間斷開液流，具有以下特征開關(guān)具有至少一個(gè)第一通道(3)和至少一個(gè)第二通道(4)；第一通道(3)和第二通道(4)具有一個(gè)共同的端部區(qū)(6)；第一通道(3)在共同的端部區(qū)(6)中具有用于斷開在第一通道(3)內(nèi)流動(dòng)的液流的裝置(斷流裝置20)；斷流裝置(20)可借助于在第二通道(4)內(nèi)流動(dòng)的液流進(jìn)行控制，以使第一通道(3)內(nèi)的液流繼續(xù)流動(dòng)，第一通道和第二通道內(nèi)的輸送有利地通過作用于各通道內(nèi)的毛細(xì)力進(jìn)行。
文檔編號(hào)B81B3/00GK1526479SQ20041000779
公開日2004年9月8日 申請(qǐng)日期2004年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月23日
發(fā)明者拉爾夫·彼得斯, 格特·布蘭肯施泰因, 霍爾格·巴托斯, 克勞斯·馬闊特, 巴托斯, 馬闊特, 布蘭肯施泰因, 拉爾夫 彼得斯 申請(qǐng)人:Steag顯微部件股份有限公司