微流體通道和微流體裝置制造方法
【專利摘要】本文涉及一種微流體通道和微流體裝置，提出一種微流體通道，其包括中心軸是三維曲線的攪拌流動(dòng)通道。
【專利說明】微流體通道和微流體裝置
[0001]相關(guān)申請的交叉參考
[0002]本申請要求2013年3月29日提交的日本優(yōu)先權(quán)專利申請JP2013-075420的權(quán)益，其整體內(nèi)容通過弓I用并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本技術(shù)涉及微流體通道和微流體裝置，并且更具體地涉及用于在流動(dòng)通道中混合或攪拌流體的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0004]使用微流體通道用于混合或攪拌流體的技術(shù)使用在各種應(yīng)用中。在現(xiàn)有技術(shù)中，已經(jīng)做出對微流體通道的各種研究，以便改進(jìn)在混合或攪拌中的效率(例如，參考日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2003-001077、國際公開N0.2010/131297、日本未經(jīng)審查的專利申請公開 N0.2010-82491、2011-67741、2006-7007、2006-43607、2006-320877、2005-199245、2006-142210、2008-212882、2010-29747 和 2006-255584)。
[0005]日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2003-001077已經(jīng)提出微流體通道，其中擴(kuò)散長度通過形成合并流動(dòng)通道和在層狀中與其連通的流動(dòng)通道而縮短。此外，國際公開N0.2010/131297已經(jīng)提出配置成反復(fù)分支和合并的微反應(yīng)器，以便改進(jìn)用于流體的混合性能。此外，日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2010-82491和2011-67741公開了通過產(chǎn)生到合并部的渦旋流或?qū)α鞫倪M(jìn)在混合流體中效率的技術(shù)。
[0006]另一方面，日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2006-7007、2006-43607和2006-320877公開了通過使用障礙、旋轉(zhuǎn)體或電極而產(chǎn)生在流體中的對流或渦旋流的技術(shù)，全部這些障礙、旋轉(zhuǎn)體和電極均設(shè)置在流動(dòng)通道中。此外，日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2005-199245,2006-142210,2008-212882 和 2010-29747 公開了通過在流動(dòng)通道內(nèi)設(shè)置不規(guī)則結(jié)構(gòu)(irregularity)而改變內(nèi)部循環(huán)流體流動(dòng)的技術(shù)。此外，在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2006-255584中公開的微反應(yīng)器經(jīng)配置使得流體交替穿過襯底的前表面?zhèn)攘鲃?dòng)通道和后表面?zhèn)攘鲃?dòng)通道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]然而，現(xiàn)有技術(shù)中上述的微流體通道具有不充分的攪拌效率。另外，在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2003-001077中公開的層結(jié)構(gòu)導(dǎo)致復(fù)雜的流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)。此外，根據(jù)在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2003-001077中公開的技術(shù)，流動(dòng)通道可能堵塞，因?yàn)橛斜匾s小流動(dòng)通道的直徑，以便縮短擴(kuò)散長度。同樣，在國際公開N0.2010/131297公開的技術(shù)也導(dǎo)致復(fù)雜的流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)。
[0008]在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2010-82491和2011-67741中公開的技術(shù)中，需要相對于流動(dòng)通道在合并部中提供很大的空間，以便執(zhí)行更有效的混合。此外，還有必要將流入速度加速。在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2006-7007,2006-43607和2006-320877中公開的技術(shù)也導(dǎo)致復(fù)雜的流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)，并且因此有必要進(jìn)一步提供單獨(dú)控制機(jī)構(gòu)。與此相反，在日本未經(jīng)審查的專利申請公開N0.2005-199245、2006-142210、2008-212882和2010-29747中公開的技術(shù)中，不必提供控制機(jī)構(gòu)等。然而，由于通過僅在流動(dòng)通道中壁表面上使用不規(guī)則結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生對流，所以流動(dòng)效率很低。此外，為了獲得優(yōu)良的攪拌性能，有必要增加流動(dòng)通道的長度。
[0009]因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，需要提供具有優(yōu)良攪拌效率的微流體通道和微流體裝置。
[0010]根據(jù)本公開實(shí)施方式的微流體通道包括:攪拌流動(dòng)通道，其中心軸是三維曲線。[0011 ] 在微流體通道中，攪拌流動(dòng)通道以螺旋形狀形成。
[0012]此外，在攪拌流動(dòng)通道中，與中心軸垂直的橫截面在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中變化。
[0013]在橫截面中的變化可以是在橫截面形狀中的變化。
[0014]在這種情況下，例如橫截面可圍繞中心軸旋轉(zhuǎn)。
[0015]可替代地,在橫截面中的變化是橫截面面積的變化。
[0016]在這種情況下，例如多個(gè)錐形部分或多個(gè)倒錐形部分可設(shè)置在攪拌流動(dòng)通道中。
[0017]與此相反，在攪拌流動(dòng)通道中，在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中，在螺旋間距、螺旋軌道半徑和螺旋軌道軸位置中的至少一種變化。
[0018]此外，攪拌流動(dòng)通道的始端連接到第一流動(dòng)通道和第二流動(dòng)通道的合并部。
[0019]在微流體通道中，攪拌流動(dòng)通道可經(jīng)配置具有多個(gè)流動(dòng)通道，其中心軸是三維曲線。多個(gè)流動(dòng)通道可具有共同的始端和終端。與中心軸垂直的橫截面反復(fù)膨脹并且收縮。多個(gè)流動(dòng)通道可形成以便彼此相交。
[0020]此外，攪拌流動(dòng)通道可形成在微芯片中。
[0021 ] 在這種情況下，攪拌流動(dòng)通道的中心軸在微芯片的縱向方向、在寬度方向以及在厚度方向上的位置在從始端到終端的部分中連續(xù)變化。
[0022]攪拌流動(dòng)通道可通過使用激光束光刻而形成。
[0023]根據(jù)本技術(shù)另一個(gè)實(shí)施方式的微流體裝置包括上述微流體通道。
[0024]在微流體裝置中，攪拌流動(dòng)通道可形成為可附接和可拆卸的。
[0025]根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施方式，提供了攪拌流動(dòng)通道，其中心軸是三維曲線。因此，可以實(shí)現(xiàn)攪拌效率很高的微流體通道和微流體裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的微流體通道的配置示例的透視圖；
[0027]圖2是示出在圖1中示出的攪拌流體通道形狀的放大透視圖；
[0028]圖3A示出其橫截面是圓形的攪拌流動(dòng)通道的總體形狀，而圖3B示出其中心軸的位置等；
[0029]圖4A示出其橫截面是垂直伸長和橢圓形的攪拌流動(dòng)通道的總體形狀，而圖4B示出其中心軸的位置等；
[0030]圖5A示出其橫截面是水平伸長和橢圓形的攪拌流動(dòng)通道的總體形狀，而圖5B示出其中心軸的位置等；
[0031]圖6A示出其橫截面是矩形形狀的攪拌流動(dòng)通道的總體形狀，而圖6B示出其中心軸的位置等；
[0032]圖7A示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第一修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道形狀的示例，而圖7B示出其中心軸的位置等；
[0033]圖8A示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第一修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道形狀的另一個(gè)示例，而圖8B示出其中心軸的位置等；
[0034]圖9A示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第一修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道形狀的另一個(gè)示例，而圖9B示出其中心軸的位置等；
[0035]圖1OA示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第二修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道形狀的示例，而圖1OB示出其中心軸的位置等；
[0036]圖1lA示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第二修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例，而圖1lB示出其中心軸的位置等；
[0037]圖12A示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第二修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例，而圖12B示出其中心軸的位置等；
[0038]圖13A示出根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第二修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例，而圖13B示出其中心軸的位置等；
[0039]圖14A示出根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的第一修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例，而圖14B示出其中心軸的位置等；
[0040]圖15示出根據(jù)本公開第三實(shí)施方式的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例；
[0041]圖16示出在圖15中示出的攪拌流動(dòng)通道內(nèi)側(cè)的平流(advect1n)產(chǎn)生的原理；
[0042]圖17示出根據(jù)本公開第四實(shí)施方式的微流體裝置的配置示例；
[0043]圖18示出根據(jù)本公開第五實(shí)施方式的微流體通道的攪拌流體通道的形狀示例；
[0044]圖19示出根據(jù)本公開第五實(shí)施方式的微流體通道的攪拌流體通道的形狀示例；以及
[0045]圖20示出根據(jù)本公開第五實(shí)施方式的微流體通道的攪拌流體通道的形狀示例。

【具體實(shí)施方式】
[0046]在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本公開的實(shí)施方式。本公開不限于下面描述的實(shí)施方式。此外，描述將以下面的順序進(jìn)行。
[0047]1.第一實(shí)施方式
[0048](包括螺旋攪拌流動(dòng)通道的微流體通道的示例)
[0049]2.第一實(shí)施方式的第一修改例
[0050](其橫截面改變的微流體通道的示例)
[0051]3.第一實(shí)施方式的第二修改例
[0052](其螺旋軌道改變的微流體通道的示例)
[0053]4.第二實(shí)施方式
[0054](包括其中心軸是三維曲線而沒有規(guī)律的攪拌流動(dòng)通道的微流體通道的示例)
[0055]5.第二實(shí)施方式的第一修改例
[0056](包括其中心軸是三維曲線而沒有規(guī)律、并且其橫截面形狀變化的攪拌流動(dòng)通道的微流體通道的示例)
[0057]6.第三實(shí)施方式
[0058](其中攪拌流動(dòng)通道經(jīng)配置具有多個(gè)流動(dòng)通道的微流體通道的示例)
[0059]7.第四實(shí)施方式
[0060](微流體裝置的示例)
[0061]8.第五實(shí)施方式
[0062](其中攪拌流動(dòng)通道的中心軸具有線性螺旋形狀的微流體通道的示例)
[0063]1.第一實(shí)施方式
[0064]首先，將描述根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的微流體通道。圖1是示出根據(jù)本實(shí)施方式的微流體通道的配置示例的透視圖。圖2是示出其攪拌流體通道形狀的放大透視圖。此夕卜，圖3A至6B示出攪拌流動(dòng)通道的形狀示例。
[0065]總體配置
[0066]如在圖1中所示，在本實(shí)施方式的微流體通道10中，例如其中心軸是三維曲線的攪拌流動(dòng)通道I設(shè)置在合并部5的下游側(cè)處，在合并部5中，合并其中引入流體2a的流動(dòng)通道3和其中引入流體2b的流動(dòng)通道4。
[0067]攪拌流動(dòng)通道I
[0068]例如，攪拌流動(dòng)通道I可具有螺旋形狀，如在圖2中所示。微流體通道具有這樣的特性，即由于流動(dòng)通道的直徑小到1_或更小(其中流動(dòng)通道一般產(chǎn)生的大小是500 μ m或更小)，所以快速執(zhí)行借助于擴(kuò)散的混合。另一方面，在微流體通道中，流體流動(dòng)強(qiáng)烈地受到流動(dòng)通道壁表面的限制。因此，對流不太可能從與流動(dòng)方向垂直的表面向內(nèi)產(chǎn)生，并且借助于平流的混合不太可能執(zhí)行。因此，在本實(shí)施方式的微流體通道10中，通過允許攪拌流動(dòng)通道I具有螺旋形狀，平流在流中產(chǎn)生，并且借助于擴(kuò)散執(zhí)行混合。這種協(xié)同效應(yīng)提高了攪拌效率。
[0069]并不特別限于此，攪拌流動(dòng)通道I的橫截面形狀可利用各種形狀，諸如在圖3A和3B中示出的圓形形狀，如在圖4A和4B中示出的豎直細(xì)長橢圓形，如在圖5A和5B中示出的水平細(xì)長橢圓形，如在圖6A和6B中示出的矩形形狀等。在此描述的橫截面是與流動(dòng)通道中心軸a垂直的橫截面，并且同樣應(yīng)用在下面的描述中。然后，甚至當(dāng)流動(dòng)通道的橫截面具有上述形狀時(shí)，攪拌流動(dòng)通道I可通過在流中產(chǎn)生平流而改進(jìn)攪拌效率。也就是說，無論橫截面形狀，攪拌流動(dòng)通道I可以高效率攪拌流體。
[0070]操作
[0071]在本實(shí)施方式的微流體通道10中，例如流體2a被引入到流動(dòng)通道3中，而與流體2a不同的流體2b被引入到流動(dòng)通道4。然后，流體2a和流體2b合并在合并部5中并且引入到攪拌流動(dòng)通道I。在攪拌流動(dòng)通道I中，流體2a和流體2b有效地?cái)嚢璨⑶医柚跀U(kuò)散混合和平流而混合。攪拌流動(dòng)通道I不僅混合多個(gè)類型的流體，還可導(dǎo)致在流體之間的反應(yīng)，以及此外在流體或懸浮物質(zhì)中溶解的分子之間的反應(yīng)。更具體地，如果第一流體設(shè)定為用作熒光抗體流體，而使用其中細(xì)胞懸浮的第二流體，則可以通過產(chǎn)生在細(xì)胞表面上的抗原-抗體反應(yīng)而熒光性地染色細(xì)胞，從而遵循在兩種流體之間的混合。
[0072]制造方法
[0073]例如，本實(shí)施方式的微流體通道10可通過使用激光束光刻來制造。激光束光刻還可形成曲面形狀或復(fù)雜三維形狀，其全部都難以通過使用現(xiàn)有技術(shù)彼此堆疊平板的技術(shù)來成形。因此，特別優(yōu)選的是在形成其中心軸是三維曲線的攪拌流動(dòng)通道I中使用。微流體通道10的制造方法不限于激光束光刻。還可使用可形成三維彎曲形狀的其它技術(shù)。
[0074]此外，可形成本實(shí)施方式的微流體通道10，以便攪拌流動(dòng)通道I和其它部分彼此集成。然而，還可以僅制造攪拌流動(dòng)通道I作為單獨(dú)部件，以插入或連接到單獨(dú)的微流體通道。在這種情況下，可以僅形成通過使用諸如激光束光刻等制造的攪拌流動(dòng)通道1，以及通過使用如在現(xiàn)有技術(shù)中彼此接合(bond)具有流動(dòng)通道的襯底而制造其它部分。這可提高生產(chǎn)率。
[0075]本實(shí)施方式的微流體通道10具有螺旋形攪拌流動(dòng)通道I。因此，在攪拌流動(dòng)通道I中，可以通過利用由平流和擴(kuò)散獲得的協(xié)同效應(yīng)來高效攪拌流體。此外，本實(shí)施方式的微流體通道10攪拌一種類型的流體。甚至當(dāng)混合多種類型的流體或甚至當(dāng)在流體通道中產(chǎn)生反應(yīng)時(shí)可以優(yōu)選使用。
[0076]2.第一實(shí)施方式的第一修改例
[0077]接著，將描述本公開第一實(shí)施方式的第一修改例的微流體通道。在圖3A至6B中示出的攪拌流動(dòng)通道I經(jīng)配置以便與中心軸a垂直的橫截面從流動(dòng)通道始端Ia到流動(dòng)通道終端Ib具有相同形狀。然而，本公開不限于此?？梢圆捎眠@樣的配置，其中攪拌流動(dòng)通道I的橫截面形狀在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中變化。
[0078]圖7A至9B示出在本修改例的微流體通道中設(shè)置的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例。例如，如在圖7A和7B中示出，在本修改例的微流體通道中設(shè)置的攪拌流動(dòng)通道具有相同的橫截面形狀。然而，可以采用這樣的配置，其中其取向取決于位置而變化。更具體地，在圖7A和7B中示出的攪拌流動(dòng)通道21的形狀被形成為使得與中心軸a垂直的橫截面在從流動(dòng)通道始端21a到流動(dòng)通道終端21b以預(yù)定角度圍繞中心軸a旋轉(zhuǎn)。
[0079]此外，例如，如在圖8A和8B中示出，在本修改例的微流體通道中，還可以改變攪拌流動(dòng)通道的橫截面形狀本身。在圖8A和SB中示出的攪拌流動(dòng)通道31采用這樣的配置，其中與中心軸a垂直的橫截面形狀從流動(dòng)通道始端31a到流動(dòng)通道終端31b連續(xù)變化。
[0080]此外，例如，如在圖9A和9B中示出，在本修改例的微流體通道中，還可以形成攪拌流動(dòng)通道以便具有這樣的形狀:其中，與中心軸a垂直的橫截面的大小(橫截面面積)連續(xù)變化。在圖9A和9B中示出的攪拌流動(dòng)通道41被配置為使得與中心軸a垂直的橫截面的大小(橫截面面積)從流動(dòng)通道始端41a到流動(dòng)通道終端41b連續(xù)變化。因此，錐形部分或倒錐形部分形成在攪拌流動(dòng)通道41中間。
[0081]以這種方式，可以通過采用其中攪拌流動(dòng)通道的橫截面形狀在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端截面中變化的配置形成更復(fù)雜的平流(對流)。因此，提高了攪拌效率，從而使混合能夠進(jìn)一步均勻執(zhí)行。
[0082]在本修改例的微流動(dòng)通道中，除了上述那些之外的配置和效應(yīng)仍與上述的第一實(shí)施方式的那些相同。
[0083]3.第一實(shí)施方式的第二修改例
[0084]接著，將描述根據(jù)本公開第一實(shí)施方式的第二修改例的微流體通道。在圖1A至9B中，示出的攪拌流動(dòng)通道具有螺旋形攪拌流動(dòng)通道，其具有恒定的中心軸a的螺旋軌道和螺旋間距。然而，本公開不限于此。在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中，可改變螺旋間距、螺旋軌道半徑和螺旋軌道軸的位置。
[0085]圖1OA至12B示出在本修改例的微流體通道中設(shè)置的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例。例如，如在圖1OA和1B中示出，在本修改例的微流體通道中，可以設(shè)置攪拌流動(dòng)通道51，其中中心軸a的螺旋軌道間距在從流動(dòng)通道始端51a到流動(dòng)通道終端51b的部分中規(guī)則或不規(guī)則變化。
[0086]此外，例如，如在圖1IA和IlB中示出，在本修改例的微流體通道中，可以設(shè)置攪拌流動(dòng)通道61，其中中心軸a的螺旋軌道半徑在從流動(dòng)通道始端61a到流動(dòng)通道終端61b的部分中規(guī)則或不規(guī)則變化。此外，例如，如在圖12A和12B中示出，在本修改例的微流體通道中，可設(shè)置攪拌流動(dòng)通道71，其中中心軸a的螺旋軌道軸的位置在從流動(dòng)通道始端71a到流動(dòng)通道終端71b的截面中三維變化。
[0087]以這種方式，甚至在包括其中螺旋間距、螺旋軌道半徑和螺旋軌道軸位置在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中變化的攪拌流動(dòng)通道的微流體通道中，與上述的第一實(shí)施方式的微流體通道類似，可以通過利用由平流和擴(kuò)散獲得的協(xié)同效應(yīng)來高效地?cái)嚢枇黧w。本修改例的微流體通道還可配置為在螺旋間距、螺旋軌道半徑和螺旋軌道軸位置之中的多個(gè)條件發(fā)生變化。
[0088]在本修改例的微流動(dòng)通道中，除了上述那些之外的配置和效應(yīng)仍與上述的第一實(shí)施方式的那些相同。
[0089]4.第二實(shí)施方式
[0090]接著，將描述根據(jù)本公開第二實(shí)施方式的微流體通道。在上述的第一實(shí)施方式和修改例中的微流體通道具有螺旋攪拌流動(dòng)軌道。然而，本公開不限于此。如果三維曲線用作中心軸，則可利用任何攪拌流動(dòng)通道。
[0091]圖13A至13B示出在本實(shí)施方式的微流體通道中設(shè)置的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例。攪拌流動(dòng)通道81設(shè)置在本實(shí)施方式的微流體通道中，在圖13B中示出的所述攪拌流動(dòng)通道81的中心軸是三維曲線。在攪拌流動(dòng)通道81中，中心軸a的位置在從流動(dòng)通道始端81a到流動(dòng)通道終端81b的部分中規(guī)則或不規(guī)則變化。
[0092]在流動(dòng)通道橫截面方向中的平流(對流)以這樣的方式產(chǎn)生:即流動(dòng)通道壁表面的取向變化。在現(xiàn)有技術(shù)中二維軌道的流動(dòng)通道中，力僅在與二維軌道表面平行的一個(gè)軸的方向上作用。然而，如在圖13A和13B中示出的攪拌流動(dòng)通道81中，在三維軌道的流動(dòng)通道中，可以在兩個(gè)軸的方向上施加力。因此，可以更有效地產(chǎn)生平流(對流)。然后，甚至在本實(shí)施方式的微流體通道中，可以在攪拌流動(dòng)通道中通過利用由平流和擴(kuò)散獲得的協(xié)同效應(yīng)來高效地?cái)嚢枇黧w。
[0093]在本實(shí)施方式的微流動(dòng)通道中，除了上述那些之外的配置和效應(yīng)仍與上述的第一實(shí)施方式的那些相同。
[0094]5.第二實(shí)施方式的第一修改例
[0095]接著，將描述本公開第二實(shí)施方式的第一修改例的微流體通道。在圖13A至13B中示出的攪拌流動(dòng)通道81中，與中心軸a垂直的橫截面具有從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的相同形狀。然而，本公開不限于此。攪拌流動(dòng)通道被配置為使得橫截面形狀在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中變化。
[0096]圖14A至14B示出在本修改例的微流體通道中設(shè)置的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例。例如，如在圖14A和14B中示出，在本修改例的微流體通道中，可以設(shè)置攪拌流動(dòng)通道91，其被配置為使得與中心軸a垂直的橫截面形狀在從流動(dòng)通道始端91a到流動(dòng)通道終端91b的部分中連續(xù)變化。
[0097]如在圖14A和14B中示出的攪拌流動(dòng)通道91中，如果采用其中改變橫截面形狀的配置，則可以在復(fù)雜流體通道的橫截面方向上更有效地產(chǎn)生平流(對流)。因此，可以比上述第二實(shí)施方式的微流體通道提高攪拌效率。
[0098]在本修改例的微流動(dòng)通道中，除了上述那些之外的配置和效應(yīng)仍與上述的第二實(shí)施方式的那些相同。
[0099]6.第三實(shí)施方式
[0100]接著，將描述本公開第三實(shí)施方式的微流體通道。圖15示出在本實(shí)施方式微流體通道中設(shè)置的攪拌流動(dòng)通道的形狀示例。圖16示出在圖15中示出的攪拌流動(dòng)通道內(nèi)側(cè)的平流產(chǎn)生的原理。配置為具有其中心軸是三維曲線的多個(gè)流動(dòng)通道的攪拌流動(dòng)通道101配置在本實(shí)施方式的微流體通道中。
[0101]如在圖15中示出，攪拌流動(dòng)通道101被配置為具有兩個(gè)流動(dòng)通道，其中，流動(dòng)通道始端1la和流動(dòng)通道終端1lb被共同享有。每個(gè)流動(dòng)通道被設(shè)置為使得與中心軸垂直的橫截面反復(fù)膨脹并且收縮，并且使得反復(fù)地彼此相交。然后，如在圖16中所示，在攪拌流動(dòng)通道101的其中兩個(gè)流動(dòng)通道彼此相交的部分中，產(chǎn)生在相互不同方向上的平流(對流)。因此，可以有效地?cái)嚢柙诿總€(gè)流動(dòng)通道中循環(huán)的流體。
[0102]在本實(shí)施方式的微流動(dòng)通道中，除了上述那些之外的配置和效應(yīng)仍與上述的第一實(shí)施方式的那些相同。
[0103]7.第四實(shí)施方式
[0104]接著，將描述本公開第四實(shí)施方式的微流體裝置。圖17示出根據(jù)本公開第四實(shí)施方式的微流體裝置的配置示例。本實(shí)施方式的微流體裝置12包括上述的第一到第三實(shí)施方式和修改例的微流體通道。例如，微流體裝置12可具有芯片、盒體等的形式。
[0105]本實(shí)施方式的微流體裝置12可被形成為與微流體通道集成。然而，如在圖17中所示，攪拌流動(dòng)通道11或微流體通道可形成為可附接和可拆卸的。然后，例如，當(dāng)微流體通道形成在微芯片中時(shí)，攪拌流動(dòng)通道的中心軸在微芯片的縱向方向X、在寬度方向I以及在厚度方向Z上的位置在從始端到終端的部分中連續(xù)變化。
[0106]如在圖17中所示的微流體裝置12中，微流體通道或攪拌流動(dòng)通道11變成模塊13，并且結(jié)合在微流體裝置中作為組件。通過使用這種配置，可以改變攪拌流動(dòng)通道的類型或配置，其取決于使用目的。因此，除了由用戶取代的通用產(chǎn)品，還可以設(shè)計(jì)不同使用的專用流動(dòng)通道裝置。
[0107]此外，在現(xiàn)有技術(shù)中的制造方法可應(yīng)用到除了攪拌流動(dòng)通道之外的部分。因此，可以簡化用作基礎(chǔ)組件的流動(dòng)通道裝置的設(shè)計(jì)和制造。另一方面，例如，關(guān)于攪拌流動(dòng)通道，可以通過使用激光束光刻而同時(shí)形成多個(gè)流動(dòng)通道部件。因此，可以提高產(chǎn)量并且可以簡化整個(gè)流動(dòng)通道裝置的流動(dòng)通道。以這種方式，可以高效地?cái)嚢枇黧w，并且可以實(shí)現(xiàn)多用途的微流體裝置。
[0108]8.第五實(shí)施方式
[0109]接著，將描述本公開第五實(shí)施方式的微流體通道。圖18到20示出根據(jù)本公開第五實(shí)施方式的微流體通道的攪拌流體通道的形狀示例。攪拌流動(dòng)通道設(shè)置在本實(shí)施方式的微流體通道中，其中，中心軸是直線并且流動(dòng)通道的形狀是螺旋形。
[0110]如在圖18中示出的攪拌流動(dòng)通道111和在圖19中示出的攪拌流動(dòng)通道121中，本實(shí)施方式的微流體通道中的攪拌流動(dòng)通道被配置為使得與中心軸垂直的橫截面變化為在一個(gè)方向中旋轉(zhuǎn)。攪拌流動(dòng)通道的橫截面形狀不限于橢圓形(如在圖18中示出的攪拌流動(dòng)通道111)或矩形形狀(如在圖19中示出的攪拌流動(dòng)通道121)。攪拌流動(dòng)通道可利用各種形狀。
[0111]此外，如在圖20中示出，本實(shí)施方式的微流體通道可利用攪拌流動(dòng)通道131，該攪拌流動(dòng)通道被配置為使得與中心軸垂直的橫截面變化為旋轉(zhuǎn)，并且旋轉(zhuǎn)方向在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中反復(fù)反轉(zhuǎn)。
[0112]由于中心軸是直線，所以本實(shí)施方式的微流體通道具有比根據(jù)第一到第三實(shí)施方式和修改例的微流體通道的攪拌流動(dòng)通道的攪拌性能低的攪拌性能。然而，流動(dòng)通道的壁表面連續(xù)變化，導(dǎo)致平流產(chǎn)生的力更強(qiáng)，并且攪拌效率比現(xiàn)有技術(shù)中的微流體通道的那些更優(yōu)良。
[0113]此外，本公開可利用以下配置。
[0114](I) 一種微流體通道包括:攪拌流動(dòng)通道，其中心軸是三維曲線。
[0115](2)在(I)中描述的微流體通道，其中，攪拌流動(dòng)通道以螺旋形狀形成。
[0116]( 3)在(I)或(2)中描述的微流體通道，其中，在攪拌流動(dòng)通道中，與中心軸垂直的橫截面在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中變化。
[0117](4)在(3)中描述的微流體通道，其中，橫截面的變化是在橫截面形狀中的變化。
[0118](5)在(4)中描述的微流體通道，其中，橫截面被變化為圍繞中心軸而旋轉(zhuǎn)。
[0119](6)在(3)到(5)中的任何一項(xiàng)中描述的微流體通道，其中，橫截面的變化是在橫截面面積的變化。
[0120](7)在(I)到(6)中的任何一項(xiàng)中描述的微流體通道，其中，多個(gè)錐形部分或多個(gè)倒錐形部分設(shè)置在攪拌流動(dòng)通道中。
[0121](8 )在(2 )到(7 )中的任何一項(xiàng)中描述的微流體通道，其中，在攪拌流動(dòng)通道中，在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中，螺旋間距、螺旋軌道半徑和螺旋軌道軸位置中的至少一種發(fā)生變化。
[0122](9)在(I) IlJ(S)中的任何一項(xiàng)中描述的微流體通道，其中，攪拌流動(dòng)通道的始端連接到第一流動(dòng)通道和第二流動(dòng)通道的合并部。
[0123]( 10 )在(I)到(9 )中的任何一項(xiàng)中描述的微流體通道,其中，攪拌流動(dòng)通道被配置為具有多個(gè)其中心軸是三維曲線的流動(dòng)通道，該多個(gè)流動(dòng)通道具有共同的始端和終端，與中心軸垂直的橫截面反復(fù)膨脹并且收縮，以及多個(gè)流動(dòng)通道被形成為彼此相交。
[0124]( 11)在(I)到(10 )中的任何一項(xiàng)中描述的微流體通道，其中，攪拌流動(dòng)通道形成在微芯片中。
[0125](12)在(11)中描述的微流體通道，其中，攪拌流動(dòng)通道的中心軸在微芯片的縱向方向上、在寬度方向上以及在厚度方向上的位置在從始端到終端的截面中連續(xù)變化。
[0126](13)在(I)到(12)中的任何一項(xiàng)中描述的微流體通道，其中攪拌流動(dòng)通道通過使用激光束光刻而形成。
[0127](14) 一種微流體裝置，其包括在(I)中描述的微流體通道。
[0128](15)在(14)中描述的微流體裝置，其中，攪拌流動(dòng)通道形成為可附接和可拆卸的。
[0129]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，只要處于所附權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)，則根據(jù)設(shè)計(jì)需求和其它因素，可進(jìn)行各種修改、組合、子組合和變更。
【權(quán)利要求】
1.一種微流體通道，其包括: 攪拌流動(dòng)通道，其中心軸是三維曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體通道， 其中，所述攪拌流動(dòng)通道以螺旋形狀形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體通道， 其中，在所述攪拌流動(dòng)通道中，與所述中心軸垂直的橫截面在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微流體通道， 其中，在所述橫截面的變化是橫截面形狀的變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微流體通道， 其中，所述橫截面圍繞所述中心軸旋轉(zhuǎn)地變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微流體通道， 其中，在所述 橫截面的變化是橫截面面積的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微流體通道， 其中，多個(gè)錐形部分或多個(gè)倒錐形部分設(shè)置在所述攪拌流動(dòng)通道中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微流體通道， 其中，在所述攪拌流動(dòng)通道中，在從流動(dòng)通道始端到流動(dòng)通道終端的部分中，螺旋間距、螺旋軌道半徑和螺旋軌道軸位置中的至少一種發(fā)生變化。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體通道， 其中，所述攪拌流動(dòng)通道的始端連接到第一流動(dòng)通道和第二流動(dòng)通道的合并部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體通道， 其中，所述攪拌流動(dòng)通道被配置為具有其中心軸是三維曲線的多個(gè)流動(dòng)通道， 其中，所述多個(gè)流動(dòng)通道具有共同的始端和終端， 其中，與所述中心軸垂直的橫截面反復(fù)膨脹并且收縮，以及 其中，所述多個(gè)流動(dòng)通道被形成為彼此相交。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體通道， 其中，所述攪拌流動(dòng)通道形成在微芯片中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微流體通道， 其中，所述攪拌流動(dòng)通道的中心軸在所述微芯片的縱向方向、寬度方向以及厚度方向上的位置在從始端到終端的部分中連續(xù)變化。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的微流體通道， 其中，所述攪拌流動(dòng)通道通過使用激光束光刻而形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體通道，其中， 所述中心軸是直線，并且所述攪拌流動(dòng)通道被配置為使得垂直于所述中心軸的橫截面旋轉(zhuǎn)地變化。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的微流體通道，其中，所述橫截面是橢圓形。
16.一種微流體裝置，其包括: 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體通道。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微流體裝置，其中，所述攪拌 流動(dòng)通道形成為能附接和能拆卸的。
【文檔編號(hào)】B01F13/00GK104069767SQ201410108442
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】伊藤達(dá)巳, 增原慎 申請人:索尼公司