專利名稱：用于流體操控的相位導(dǎo)引件式樣的制作方法
用于流體操控的相位導(dǎo)引件式樣本發(fā)明涉及一種用在諸如通道、腔室的流體系統(tǒng)當(dāng)中的相位導(dǎo)引件的式樣，以及流過(guò)小室的相位導(dǎo)引件式樣。這種相位導(dǎo)引件式樣能夠應(yīng)用于廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)中。本發(fā)明解決了對(duì)于流體腔室和通道的受控的至少局部的填充和/或排空而言如何有效地使用相位導(dǎo)引件的問(wèn)題。本發(fā)明公開(kāi)了相位導(dǎo)引件的受控的溢流技術(shù)以及若干應(yīng)用。此外，本發(fā)明包括在較大流體結(jié)構(gòu)中的限制邊界的液體式樣的技術(shù)，其包括用于形成溢流結(jié)構(gòu)和具體形狀的相位導(dǎo)引件的式樣的新方法。本發(fā)明還公開(kāi)了將液體/空氣彎月面的前進(jìn)有效地轉(zhuǎn)動(dòng)了特定角度的技術(shù)。到目前為止，液體插入到流體腔室或通道當(dāng)中，而不需要對(duì)液體/空氣界面進(jìn)行工程控制。因此，系統(tǒng)的毛細(xì)壓力和所施加的致動(dòng)力以非特定性的方式進(jìn)行利用。這導(dǎo)致了對(duì)設(shè)計(jì)靈活度的嚴(yán)重限制。相位導(dǎo)引件被發(fā)展為對(duì)液體/空氣彎月面的前進(jìn)進(jìn)行控制， 從而實(shí)質(zhì)上任何形狀的腔室或通道都可以被潤(rùn)濕。并且可以借助相位導(dǎo)引件的幫助來(lái)獲得選擇性的潤(rùn)濕。相位導(dǎo)引件被定義為毛細(xì)壓力屏障，其跨越前進(jìn)中的相前(phase front)的整個(gè)長(zhǎng)度，從而前進(jìn)中的相前在穿越相位導(dǎo)引件之前自身沿著相位導(dǎo)引件對(duì)齊。典型地，該相前是液體/空氣界面。然而，該效應(yīng)也可以被用于導(dǎo)引其它的相前，例如油-液體界面。當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展了兩種類型的相位導(dǎo)引件二維QD)相位導(dǎo)引件和三維(3D)相位導(dǎo)引件。2D相位導(dǎo)引件將其相位導(dǎo)引效應(yīng)建立在可濕性的突然改變的基礎(chǔ)上。這種類型的相位導(dǎo)引件的厚度典型地可以被忽略。這種相位導(dǎo)引件的實(shí)例是條帶材料(例如聚合物) 的式樣，其在系統(tǒng)中具有低的可濕性，而對(duì)于前進(jìn)中或者后退中的液體/空氣相位而言具有高的可濕性(亦即，玻璃)。另一方面，3D相位導(dǎo)引件將其相位導(dǎo)引效應(yīng)建立在可濕性的突然改變或者幾何形狀的突然改變的基礎(chǔ)上。幾何效應(yīng)可以是由于高度差導(dǎo)致的毛細(xì)壓力的突然改變而引起的，或者是由于相前的前進(jìn)方向的突然改變而引起。相前的前進(jìn)方向的突然改變的實(shí)例是所謂的彎月面釘止效應(yīng)(meniscus pinning effect)，將會(huì)參考

圖1來(lái)解釋該效應(yīng)。這種釘止效應(yīng)發(fā)生在結(jié)構(gòu)100的邊緣。前進(jìn)中的液體102的彎月面需要將它的前進(jìn)方向轉(zhuǎn)動(dòng)特定角度(例如圖1中的90° )，這在能量方面是不利的。因此，該彎月面保持被“釘止”在結(jié)構(gòu)的邊界處。由 P. Vulto、G. Medoro、L. Altomare、G. A. Urban、Μ. Tartagni、R. Guerrieri 禾口 N. Manaresi 所著的"Selective sample recovery of DEP-separated cells and particles by phaseguide-controlled laminar flow"(J. Micromech. Microeng. ,vol. 16, pp. 1847-1853,2006) 一文中，公開(kāi)了通過(guò)不同可濕性的多條線來(lái)實(shí)施相位導(dǎo)引件。諸如 SU-8，Ordyl SY300、特氟龍和鉬的材料用在玻璃的大塊材料頂部。它還可以將相位導(dǎo)引件作為相同材料中的幾何屏障來(lái)進(jìn)行實(shí)施，或者作為材料中的凹槽來(lái)進(jìn)行實(shí)施。以下，參考附圖來(lái)更加詳細(xì)地描述本發(fā)明。附圖中類似或者對(duì)應(yīng)的細(xì)節(jié)利用相同的附圖標(biāo)記來(lái)進(jìn)行了標(biāo)記。附圖中顯示了
圖1為釘止在相位導(dǎo)引件的邊緣上的彎月面的實(shí)例；圖2為在壁和相位導(dǎo)引件之間的界面上的液體/空氣界面的相位導(dǎo)引件的穿越；圖3為各種相位導(dǎo)引件的形狀，其使得相位導(dǎo)引件更加穩(wěn)定(b、d)或比較不穩(wěn)定 (a、c)；圖4為相位導(dǎo)引件的俯視圖，以顯示對(duì)于相位導(dǎo)引件的前進(jìn)中的液體前部的穿越，其中與壁形成了一個(gè)大的界面角度和一個(gè)小的界面角度；圖5為沿著相位導(dǎo)引件在選定點(diǎn)上引起溢流的三種策略(a)通過(guò)引入急轉(zhuǎn)彎曲， (b)通過(guò)提供具有銳角的分支相位導(dǎo)引件，(c)通過(guò)提供具有銳角的溢流結(jié)構(gòu)；圖6為沒(méi)有相位導(dǎo)引件的死角填充(a)、(b)和具有相位導(dǎo)引件的死角填充(C)、 (d)、 (e)；圖7為利用液體來(lái)對(duì)相位導(dǎo)引件進(jìn)行邊界限制，以用于腔室的局部潤(rùn)濕，其中圖 7(a)顯示了利用單一相位導(dǎo)引件的邊界受限制的液體空間，圖7(b)顯示了利用兩個(gè)相位導(dǎo)引件的容積限制；圖8為利用支撐相位導(dǎo)引件的圖7 (b)的結(jié)構(gòu)，以逐步將液體操控成其最終受限制形狀；圖9為用于填充正方形腔室的相位導(dǎo)引件式樣的實(shí)例，其具有入口通道和泄除 (venting)通道；圖10為用于矩形通道的相位導(dǎo)引件式樣的實(shí)例，其具有相對(duì)于入口側(cè)向設(shè)置的泄除通道；圖11為用于矩形通道的相位導(dǎo)引件式樣的實(shí)例，其在相對(duì)于入口通道的同一側(cè)上具有泄除通道；圖12為腔室的輪廓填充，其中圖12(a)顯示了利用輪廓填充法來(lái)對(duì)矩形腔室進(jìn)行填充的實(shí)例，圖12(b)顯示了利用輪廓填充的待被填充的復(fù)雜腔室的幾何形狀的實(shí)例；圖 12(c)顯示了在利用死角填充法的時(shí)候，圖12(b)的復(fù)雜幾何形狀的填充；圖13為圖7(b)的結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)包含有溢流艙室而防止了限制邊界的相位導(dǎo)引件的溢流；圖14為利用限制邊界的相位導(dǎo)引件進(jìn)行多種液體填充的實(shí)例，在圖14(a)中，第一液體在沒(méi)有問(wèn)題的情況下進(jìn)行填充；圖14(b)和14(c)顯示了當(dāng)?shù)诙后w與第一液體相接觸的時(shí)候填充輪廓的扭曲；圖15為利用限制邊界的相位導(dǎo)引件和輪廓相位導(dǎo)引件進(jìn)行多種液體選擇性填充的實(shí)例；在圖15(a)中，第一液體在沒(méi)有問(wèn)題的情況下進(jìn)行填充；圖15(b)顯示了微小的輪廓扭曲的發(fā)生；圖16為將被兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件分隔的兩個(gè)液體連接起來(lái)的布置；圖17為將被兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件分隔的兩個(gè)液體連接起來(lái)的另一個(gè)布置；圖18為邊界受限制液體的排空原理，其中兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件對(duì)后退中的液體彎月面進(jìn)行導(dǎo)引；圖19為受限的選擇性排空的另一個(gè)布置，其中兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件對(duì)后退中的液體彎月面進(jìn)行導(dǎo)引；
圖20為基于受限液體的填充和排空的閥設(shè)置概念；圖21為受控的氣泡捕集概念；圖22為氣泡捕集結(jié)構(gòu)的實(shí)例；圖23為氣泡二極管的概念。下面，將參考附圖詳細(xì)解釋用于設(shè)計(jì)相位導(dǎo)引件式樣的本發(fā)明的原理和根據(jù)本發(fā)明所使用的理論性基本原則。相位導(dǎo)引件的穩(wěn)定性相位導(dǎo)引件-壁角度所謂的相位導(dǎo)引件的穩(wěn)定性表示液體/空氣界面穿過(guò)相位導(dǎo)引件所需的壓力。對(duì)于較大親水系統(tǒng)的前進(jìn)中的液體/空氣界面而言，在水平平面中的相位導(dǎo)引件與通道壁的界面角度對(duì)于其穩(wěn)定性發(fā)揮了關(guān)鍵作用。圖2顯示了對(duì)于3D相位導(dǎo)引件的界面角度。如果角度α很小，則豎直方向上的相位導(dǎo)引件100和通道壁104之間的毛細(xì)力則變得較大，從而液相102對(duì)于較小角度而言更加容易前進(jìn)。如果相位導(dǎo)引件的構(gòu)成材料與通道壁的構(gòu)成材料相同，則所謂的臨界角通過(guò)以下方程來(lái)限定Cicrit = 180° -2 θ(方程 1)其中θ是前進(jìn)中的液體與相位導(dǎo)引件材料的接觸角。如果腔室壁和相位導(dǎo)引件的構(gòu)成材料不同，則臨界角根據(jù)兩種材料的接觸角度而進(jìn)行限定Cicrit = 180° _θ「θ2(方程 2)對(duì)于大于該臨界角的相位導(dǎo)引件-壁界面角度，產(chǎn)生了穩(wěn)定的相位導(dǎo)引件界面。 這意味著除非施加了外部壓力，否則液體/空氣彎月面傾向于不穿越相位導(dǎo)引件。如果角度小于該臨界角，則液體/空氣彎月面還前進(jìn)，而不需要施加外部壓力。如果圖2中的液相是后退中的相，則適用相同的規(guī)則α越小，則發(fā)生溢流的幾率越高。對(duì)于大的α，在相位導(dǎo)引件-壁界面將不可能發(fā)生溢流。對(duì)于2D的相位導(dǎo)引件，適用于類似的設(shè)計(jì)規(guī)則。
相位導(dǎo)引件形狀類似的設(shè)計(jì)原則適用于相位導(dǎo)引件的形狀。如果相位導(dǎo)引件(2D或3D)與它相反于前進(jìn)中的液體彎月面的點(diǎn)形成了銳角(參見(jiàn)圖3(a)的相位導(dǎo)引件的俯視圖)，則很可能直接在該點(diǎn)處產(chǎn)生溢流。再次到達(dá)了臨界角Cicrit = 180° -2 θ(方程 3)其中θ是前進(jìn)中的液體與相位導(dǎo)引件材料的接觸角。如果角度的尖點(diǎn)與前進(jìn)中的液體彎月面方向相同(參見(jiàn)圖3(b))，則能夠構(gòu)建高穩(wěn)定性的相位導(dǎo)引件。并不期待在該點(diǎn)處發(fā)生溢流。此處的臨界參數(shù)是相位導(dǎo)引件的角度 α :α越大，則相位導(dǎo)引件的彎曲更加穩(wěn)定。在實(shí)踐中，幾乎不使用圖3(a)和3(b)中勾畫的銳角。彎曲的相位導(dǎo)引件更加普遍。在這種情況下，曲率半徑r變?yōu)榕R界參數(shù)。如果所述彎曲與液體的前進(jìn)方向相反，則較大的半徑r使得相位導(dǎo)引件更加穩(wěn)定。如果彎曲點(diǎn)與前進(jìn)中的相位方向相同，那么小的半徑導(dǎo)致在彎曲點(diǎn)本身處的穩(wěn)定性增強(qiáng)，然而，較大的半徑則表示在較長(zhǎng)距離上的彎曲。因
6而，使得相位導(dǎo)引件整體更加穩(wěn)定。在實(shí)踐中，在相位導(dǎo)引件整個(gè)長(zhǎng)度上的輕微彎曲使得相位導(dǎo)引件更加穩(wěn)定。如果圖3中的液體正在后退，則使用相同的規(guī)則在圖3(a)和圖3(c)中，溢流最有可能在相位導(dǎo)引件的彎曲部分處發(fā)生，而在圖3(b)和3(d)中最不可能在彎曲部分處發(fā)生。通過(guò)相位導(dǎo)引件與腔室壁形成的角度來(lái)控制相位導(dǎo)引件的溢流如圖4所示，假設(shè)相位導(dǎo)引件的兩側(cè)都與腔室或者通道壁毗連，相位導(dǎo)引件穿越前進(jìn)中的液體前部，相位導(dǎo)引件100具有與第一壁和第二壁104、106形成的一個(gè)大的界面角度h和一個(gè)小的界面角度α2。該相位導(dǎo)引件在最小的角度下進(jìn)行穿越。如果與通道壁的界面角度在兩側(cè)上均相同，則無(wú)法預(yù)測(cè)在較大的親水系統(tǒng)中將對(duì)前進(jìn)中的液相發(fā)生溢流。相反，如果兩個(gè)界面角度的其中一個(gè)小于另一個(gè)，則可以預(yù)測(cè)在相位導(dǎo)引件-壁界面角度最小的那側(cè)發(fā)生溢流。通過(guò)相位導(dǎo)引件的形狀來(lái)控制相位導(dǎo)引件的溢流如果沿著相位導(dǎo)引件在特定點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)了受控的溢流，則根據(jù)本發(fā)明，在具有角度 ^3的那點(diǎn)上引入了彎曲，該角度α 3比任意一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁角度都要小。圖5在俯視圖中顯示了沿著相位導(dǎo)引件在選定點(diǎn)上引起溢流的三種策略(a)通過(guò)引入急轉(zhuǎn)彎曲，(b) 具有銳角的分支相位導(dǎo)引件108，(c)具有銳角的溢流結(jié)構(gòu)。在所有情況中，角度α3應(yīng)當(dāng)比相位導(dǎo)引件-壁角度、和α2要小。對(duì)于3D相位導(dǎo)引件而言，在相位導(dǎo)引主要基于釘止效應(yīng)的情況下，還可以通過(guò)對(duì)相位導(dǎo)引件進(jìn)行分支來(lái)引入不穩(wěn)定性(參見(jiàn)圖5(b))。再次地，分支的相位導(dǎo)引件與主相位導(dǎo)引件之間的小角度α 3導(dǎo)致穩(wěn)定性降低。圖5(c)顯示了可替代的結(jié)構(gòu)，其中通過(guò)增加了額外的結(jié)構(gòu)110而引入了較小的角度。死角填充和排空相位導(dǎo)引件是對(duì)死角填充的必備工具，在沒(méi)有相位導(dǎo)引件的幫助下，死角保持為未潤(rùn)濕狀態(tài)。液體腔室的幾何形狀被限定為使得在沒(méi)有相位導(dǎo)引件的情況下，空氣被捕集在死角中。從死角的極端角落處產(chǎn)生的相位導(dǎo)引件解決了這個(gè)問(wèn)題，這是因?yàn)榍斑M(jìn)中的相位在穿過(guò)相位導(dǎo)引件之前自身沿著相位導(dǎo)引件的整個(gè)長(zhǎng)度對(duì)齊。圖6顯示了不具有相位導(dǎo)引件((a)、(b))和具有相位導(dǎo)引件((c), (d)、(e))的死角填充的效果。在不具有相位導(dǎo)引件的情況下，在液體前進(jìn)期間，空氣被捕集在腔室112 的角落中。在具有相位導(dǎo)引件114的情況下，在相前前進(jìn)之前，死角首先被液體102填充。對(duì)于死角的排空適用類似的規(guī)則起源于死角的相位導(dǎo)引件能夠使得大部分液體從那個(gè)角完全恢復(fù)。限制邊界的相位導(dǎo)引件在本發(fā)明的含義當(dāng)中，所謂的限制邊界的相位導(dǎo)引件116在較大的通道或腔室中限制了液體容積102。它根據(jù)有效的液體容積而確定了液體/空氣邊界的形狀。圖7顯示了利用單一的相位導(dǎo)引件(圖7(a))或者利用多個(gè)相位導(dǎo)引件(圖7(b))來(lái)對(duì)容積進(jìn)行限制的兩個(gè)實(shí)例。相位導(dǎo)引件的形狀不必是直的，而可以具有任何形狀。必備的支撐相位導(dǎo)引件支撐死角填充并對(duì)相位導(dǎo)引件進(jìn)行邊界限制的相位導(dǎo)引件是必備的相位導(dǎo)引件的典型實(shí)例。這意味著沒(méi)有這些相位導(dǎo)引件，設(shè)備的微流體功能就會(huì)受到阻礙。除了這些必備的相位導(dǎo)引件以外，人們還可以使用支撐相位導(dǎo)引件。這些相位導(dǎo)引件在所需方向上逐步地操控著前進(jìn)中的液體/空氣彎月面。這些支撐相位導(dǎo)引件使得系統(tǒng)更加可靠，因?yàn)橐后w/空氣彎月面通過(guò)較高的連續(xù)性來(lái)進(jìn)行控制，正如在僅僅具有必備相位導(dǎo)引件的情況那樣。因?yàn)閮H僅采取了很少的操控步驟，這防止了在相位導(dǎo)引件的界面上產(chǎn)生過(guò)大的壓力聚積。當(dāng)液體在能量不利的形狀下被操控的時(shí)候可能發(fā)生過(guò)大的壓力聚積。圖8給出了使用支撐相位導(dǎo)引件的實(shí)例。此處，圖7(b)的結(jié)構(gòu)被額外設(shè)置有支撐相位導(dǎo)引件118，從而將液體102逐步操控到其最終受限的形狀。并且，可以通過(guò)添加支撐相位導(dǎo)引件來(lái)改進(jìn)圖6的結(jié)構(gòu)，這些支撐相位導(dǎo)引件會(huì)在死角中逐步操控液體。在大多數(shù)情況下，必備的支撐相位導(dǎo)引件的功能性對(duì)于后退中的液相也得以保持。利用死角法的腔室填充在死角相位導(dǎo)引件的幫助下，獨(dú)立于入口和泄除通道的定位，具有任何形狀的任何腔室(也稱為艙室)可以被填充。泄除通道對(duì)后退中的相位進(jìn)行泄除，從而防止了填充期間的腔室中的壓力聚積。圖9給出了矩形腔室120的填充實(shí)例。首先，限定了死角。其次， 從死角中抽取相位導(dǎo)引件，使其及時(shí)的在特定點(diǎn)上跨越構(gòu)想的前進(jìn)中的液體/空氣彎月面的整個(gè)長(zhǎng)度。因此，很重要的是，相位導(dǎo)引件并不互相穿越。使用特殊的相位導(dǎo)引件(其可以稱為延遲相位導(dǎo)引件)來(lái)防止在腔室被完全填充之前液相進(jìn)入到泄除通道。這是很重要的，因?yàn)檫^(guò)早進(jìn)入泄除通道將導(dǎo)致壓力聚積引起的不完全填充。增加了支撐的相位導(dǎo)引件將顯著改進(jìn)填充行為。在圖9中，正方形腔室120具有入口通道122和泄除通道124。如圖9(a)所示，首先，在應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生相位導(dǎo)引件的位置處限定死角126。然后，對(duì)死角相位導(dǎo)引件1 和阻滯了泄除通道的延遲相位導(dǎo)引件130應(yīng)用相位導(dǎo)引件式樣。圖9(c)、(d)、(e)、(f)和(g)顯示了液體102的預(yù)期的填充行為。圖9(h)顯示了更加精細(xì)的具有支撐相位導(dǎo)引件132的相位導(dǎo)引件式樣。相位導(dǎo)引件還能夠使得彎月面在任何方向上轉(zhuǎn)動(dòng)。因此可以將入口和泄除通道 124定位在腔室中的任何位置。圖10和圖11分別顯示了泄除通道IM定位在相對(duì)于入口通道122的側(cè)面或相同側(cè)的兩個(gè)實(shí)例。特別而言，圖10顯示了用于矩形腔室120的相位導(dǎo)引件式樣的實(shí)例，其中泄除通道1 相對(duì)于入口通道122而位于側(cè)面。首先；限定了死角126。附圖標(biāo)記130表示延遲相位導(dǎo)引件并且附圖標(biāo)記134表示液體彎月面的構(gòu)想的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖10(b)顯示了可能的相位導(dǎo)引件式樣的實(shí)例，圖10(c)顯示了導(dǎo)致相同結(jié)果的不同式樣。圖10(b)和10 (c)顯示了一個(gè)以上的相位導(dǎo)引件式樣導(dǎo)致了所需的結(jié)果。圖11 (c) 顯示了相位導(dǎo)引件式樣以及相位導(dǎo)引件與壁之間的角度的合適選擇，該合適選擇使得忽略了延遲相位導(dǎo)引件130。在這種情形中，減小的相位導(dǎo)引件-壁角度α引起了相對(duì)于泄除通道的遠(yuǎn)側(cè)上的溢流。特別而言，圖11顯示了用于矩形通道的相位導(dǎo)引件式樣的實(shí)例，其中泄除通道IM位于相對(duì)于入口通道122的同側(cè)。如圖11(a)所示，首先限定了死角126。 附圖標(biāo)記134表示液體彎月面的構(gòu)想的轉(zhuǎn)動(dòng)。圖11(b)顯示了可能的相位導(dǎo)引件式樣的實(shí)例。能夠通過(guò)減小前述的相位導(dǎo)引件的相位導(dǎo)引件-壁角度α來(lái)省略延遲相位導(dǎo)引件 130，從而確保了相位導(dǎo)引件的那一側(cè)上的溢流。很明顯，在兩個(gè)實(shí)例當(dāng)中，支撐相位導(dǎo)引件穩(wěn)定了填充性能。并且，圖11的概念能夠被輕易地朝著長(zhǎng)的無(wú)出口的通道的填充概念延伸。圖9、圖10和圖11中的正方形腔室的排空大體上遵循相同的策略。如果腔室入口 122還用于對(duì)腔室進(jìn)行排空，則需要在腔室的入口處額外地增加延遲相位導(dǎo)引件。這對(duì)于恢復(fù)完全的液體是有必要的。如果泄除通道1 用來(lái)排空腔室的話，則不需要額外的相位導(dǎo)引件，因?yàn)樾钩ǖ酪呀?jīng)被延遲相位導(dǎo)引件130橫跨。死角填充和排放的概念可以延伸到任何形狀的腔室(例如參見(jiàn)圖11 (C))。它還可以應(yīng)用于具有圓角的腔室。輪廓填充法相對(duì)于上述的死角法的可替代技術(shù)是借助輪廓相位導(dǎo)引件的幫助來(lái)對(duì)艙室進(jìn)行填充。在這種情形下，如圖12(a)和12(b)所示，相位導(dǎo)引件形成的式樣使得腔室沿著其完整輪廓而填充了薄的液體層。盡管下一個(gè)相位導(dǎo)引件朝著最終所需的形狀來(lái)逐步操控液體，但該下一個(gè)相位導(dǎo)引件大體上保持了相同的輪廓。特別而言，圖12(a)顯示了利用輪廓填充法來(lái)填充矩形腔室的實(shí)例。附圖標(biāo)記122表示入口，IM表示出口，附圖標(biāo)記136表示輪廓相位導(dǎo)引件。圖12(b)描繪了將利用輪廓填充來(lái)填充的復(fù)雜腔室的幾何形狀的實(shí)例。 如圖12(c)所示，可以通過(guò)提供死角相位導(dǎo)引件128、輔助相位導(dǎo)引件132以及延遲相位導(dǎo)引件130，從而利用死角填充法來(lái)填充相同復(fù)雜的幾何形狀。還可以利用輪廓填充法對(duì)腔室進(jìn)行排空。在這種情況下，建議從泄除通道開(kāi)始來(lái)對(duì)腔室進(jìn)行排空。輪廓填充和排空的概念可以延伸到如圖12(b)所示的任何形狀的腔室。溢流結(jié)構(gòu)圖7中的所示的邊界受限的液體填充概念的問(wèn)題是太大液體容積的注入引起了限制邊界的相位導(dǎo)引件的溢流。為了防止溢流，可以將溢流艙室添加至所述結(jié)構(gòu)(參見(jiàn)圖 13)。然而，應(yīng)當(dāng)防止的是在受限制的腔室區(qū)域被填充之前液相到達(dá)了溢流腔室。這是通過(guò)在溢流腔室的入口處增加了額外的溢流相位導(dǎo)引件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。為了確保溢流相位導(dǎo)引件在任何一個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件之前被穿越，必須降低它的穩(wěn)定性，例如，通過(guò)將它的相位導(dǎo)引件-壁角度選擇為小于限制邊界的相位導(dǎo)引件的任何一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁角度。如圖13所示，在根據(jù)圖7(b)的結(jié)構(gòu)當(dāng)中，限制邊界的相位導(dǎo)引件的溢流通過(guò)包含了溢流艙室140而得以防止，該溢流艙室140包括泄除結(jié)構(gòu)142。該艙室被溢流相位導(dǎo)引件 144封閉，該溢流相位導(dǎo)引件144確保了在溢流艙室140發(fā)生溢流之前受限區(qū)域的完全填充。為了確保溢流相位導(dǎo)引件的溢流，它的穩(wěn)定性必須低于限制邊界的相位導(dǎo)引件116的穩(wěn)定性。這是通過(guò)將它其中一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁角度α2選擇為小于限制邊界的相位導(dǎo)引件的任何一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁角度α ！來(lái)實(shí)現(xiàn)的。多液體填充例如圖7、圖8和圖13中的限制邊界的相位導(dǎo)引件結(jié)構(gòu)能夠使得液體具有層片狀式樣。這意味著液體能夠一個(gè)接著一個(gè)被順序地插入。然而，如果僅僅使用限制邊界的相位導(dǎo)引件則產(chǎn)生了問(wèn)題。圖14示出了該問(wèn)題。圖14顯示了利用限制邊界的相位導(dǎo)引件116進(jìn)行多液體填充的實(shí)例。如圖14(a)所描繪的那樣，第一液體102的填充沒(méi)有發(fā)生任何問(wèn)題。當(dāng)?shù)诙后w103與第一液體102相接觸的時(shí)候，填充輪廓呈現(xiàn)出扭曲146，其能夠從圖 14(b)和(c)中看到。如果第二液體103及時(shí)地在特定點(diǎn)上被插入為接近第一液體102，則它們將會(huì)進(jìn)行接觸。從那一刻開(kāi)始，液體前部仍然受到相位導(dǎo)引件式樣的控制，但是兩個(gè)液體(它們實(shí)際上變成了一個(gè)液體)的分布并未受到相位導(dǎo)引件式樣的控制。因此還是第一液體會(huì)進(jìn)行位移。為了使該位移最小化，重要的是兩個(gè)液體盡可能地長(zhǎng)地保持互相分隔。這可以通過(guò)插入輪廓相位導(dǎo)引件136來(lái)實(shí)現(xiàn)，該輪廓相位導(dǎo)引件136使得兩個(gè)液體進(jìn)行接觸之后待被填充的面積減小到最小。該輪廓相位導(dǎo)引件的式樣應(yīng)當(dāng)形成為使得溢流首先在第二液體的側(cè)面發(fā)生，從而防止空氣-氣泡的捕集。圖15顯示了利用限制邊界的相位導(dǎo)引件116和輪廓相位導(dǎo)引件136來(lái)進(jìn)行多個(gè)液體選擇性填充的實(shí)例。從圖15(a)中能夠看到，第一液體102的填充沒(méi)有問(wèn)題。第二液體103通過(guò)輪廓相位導(dǎo)引件136而與第一液體保持盡可能長(zhǎng)的距離。從而發(fā)生了最小的輪廓扭曲146，其如圖15(b)所示。該輪廓相位導(dǎo)引件的式樣形成為使得在兩個(gè)液體交匯的側(cè)面上發(fā)生溢流，例如，通過(guò)減少相位導(dǎo)引件-壁角度α。連接兩個(gè)液體利用圖14的原理可以將之前分別注入的兩個(gè)液體連接在一起。在這種情況下，需要增加額外的泄除結(jié)構(gòu)來(lái)防止壓力聚積。圖16和圖17顯示了液體連接的兩個(gè)概念。在圖 16中，在兩個(gè)液體之間的空間當(dāng)中引入了第三液體105。一旦與另一個(gè)液體相接觸，則限制邊界的相位導(dǎo)引件屏障不再發(fā)揮其功能，空氣狹槽可以通過(guò)三個(gè)液體的其中一個(gè)上的微小壓力來(lái)進(jìn)行填充。圖17顯示了另一種方法，其中限制邊界的相位導(dǎo)引件通過(guò)兩個(gè)分隔的液體的其中一個(gè)液體上的超壓力而穿越。為了確?？諝?狹槽的完全填充，必須在相對(duì)于閥結(jié)構(gòu)而言的狹槽遠(yuǎn)端上發(fā)生溢流。這可以通過(guò)降低那一側(cè)上的相位導(dǎo)引件的穩(wěn)定性來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，通過(guò)減小相位導(dǎo)引件-壁界面角度。特別而言，圖16顯示了用于連接兩個(gè)液體102和103的布置，所述兩個(gè)液體通過(guò)兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件116而分隔開(kāi)。如圖16(a)所示，可以通過(guò)入口 122來(lái)引入第三液體105來(lái)使得兩個(gè)液體連接。在第一次接觸之后，限制邊界的相位導(dǎo)引件屏障被打破， 并且能夠通過(guò)來(lái)自入口 122的液體流來(lái)獲得完全填充(參見(jiàn)圖16(b))，或者通過(guò)來(lái)自兩側(cè)中的至少一側(cè)的液體流來(lái)獲得完全填充(參見(jiàn)圖16(c))。圖17顯示了用于連接兩個(gè)液體102和103的另一個(gè)布置，所述兩個(gè)液體通過(guò)兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件116而分隔開(kāi)。相位導(dǎo)引件被構(gòu)造成使得在相對(duì)于泄除結(jié)構(gòu)IM而言空氣-狹槽的盡頭端上發(fā)生溢流。這可以例如通過(guò)減小兩個(gè)相位導(dǎo)引件116中的至少一個(gè)相位導(dǎo)引件的相位導(dǎo)引件-壁角度α來(lái)完成。正如從圖17(b)可以看到的，超壓力引起相位導(dǎo)引件的溢流，并且如圖17(c)所示，引起對(duì)空氣-狹槽的填充。選擇性排空?qǐng)D14、圖15、圖16和圖17中所示的概念也可以反過(guò)來(lái)它們可以用于對(duì)液體艙室進(jìn)行選擇性的排空。在這種情況中，應(yīng)當(dāng)增加更多的限制邊界的相位導(dǎo)引件，以防止彎月面發(fā)生不希望的前進(jìn)。在圖18中，對(duì)于后退中的液相簡(jiǎn)略勾繪了這種方法，以將液體容積分成兩部分。
特別而言，圖18顯示了受限制的液體的排空原理，其中兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件116對(duì)前進(jìn)中的空氣相位進(jìn)行導(dǎo)引，從而分隔兩個(gè)液體容積。兩個(gè)額外的相位導(dǎo)引件150 防止了空氣彎月面從橫向側(cè)面前進(jìn)。很顯然，該方法對(duì)于圖7 (a)中的等價(jià)排空也可以起作用，在圖7(a)中，僅僅一半保持為填充有液體。與圖14類似，圖18中的排空不是選擇性的。為了使得恢復(fù)是選擇性的(亦即，特定的液體填充需要被恢復(fù))，需要對(duì)額外的相位導(dǎo)引件進(jìn)行式樣設(shè)計(jì)，這與圖15相類似。圖19顯示了液體容積152通過(guò)引入額外的輪廓相位導(dǎo)引件而從更大的液體容積中被選擇性地恢復(fù)。如果在液體內(nèi)部已經(jīng)進(jìn)行了分離并且各種被分離的產(chǎn)品需要被恢復(fù)，那么這種應(yīng)用可以變得很重要。這種分離的實(shí)例是電泳分離、等速電泳分離、雙向電泳分離、等電子聚焦分離、聲學(xué)分離等。特別而言，圖19顯示了受限制的選擇性排空的原理，其中兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件116對(duì)后退中的液體彎月面進(jìn)行導(dǎo)引。額外的兩個(gè)相位導(dǎo)引件150防止了空氣彎月面從橫向側(cè)面前進(jìn)。額外的輪廓相位導(dǎo)引件5將非選擇性恢復(fù)的容積減小到最小。圖19(b) 顯示了非選擇性排空期間的液體彎月面。圖19(c)顯示了唯一液體152的選擇性排空。閥設(shè)置的概念圖18的概念可以用作閥設(shè)置原理。液體填充通道導(dǎo)致僅在起動(dòng)的時(shí)候才產(chǎn)生液力的液體阻力。如果引入了氣隙，則需要克服液體/空氣彎月面的壓力來(lái)置換液體。這種原理可以作為閥設(shè)置概念而使用，其中根據(jù)指令來(lái)引入或去除空氣，導(dǎo)致液體流動(dòng)或者流
動(dòng)停止。在第二實(shí)施方案當(dāng)中，引入空氣來(lái)產(chǎn)生閥，該空氣被液體在兩側(cè)封裝。通過(guò)這種方式，當(dāng)阻塞腔室的空氣增多的時(shí)候克服了壓力屏障。該原理可以被用作開(kāi)關(guān)甚或被用作晶體管?？梢酝ㄟ^(guò)只是部分地用空氣來(lái)填充腔室從而實(shí)現(xiàn)晶體管，以使得液力阻力增大。很顯然，所述原理對(duì)于油相位而言比氣體相位適用性更好。從圖20可以看出，閥設(shè)置的概念建立在受限制的液體填充和排空的基礎(chǔ)上。圖20(b)描繪了 由于液體/空氣彎月面上存在壓降，液體的排空導(dǎo)致了液體流動(dòng)的停止。如圖20(a)所示，一旦中間艙室被重新用液體填充的話，則流動(dòng)是連續(xù)的。如果阻滯氣體相位在兩側(cè)上都被液體阻滯的話，則阻滯壓力更進(jìn)一步增大，其如圖20(c)所示。受控的氣泡捕集相位導(dǎo)引件可以用于在通道或腔室的填充期間對(duì)空氣氣泡156進(jìn)行捕集。這是通過(guò)對(duì)在需要引入空氣氣泡的區(qū)域周圍的液體/空氣界面進(jìn)行導(dǎo)引來(lái)完成的。圖21顯示了這種結(jié)構(gòu)的實(shí)例。取決于相位導(dǎo)引件158的形狀，空氣氣泡156可以固定到位或者具有一定的自由度。在圖21當(dāng)中，氣泡并未在流動(dòng)的方向上造成阻礙，因此在形成氣泡之后能夠通過(guò)所述流動(dòng)而被運(yùn)輸。根據(jù)圖21(a、b)所示的受控的氣泡捕集概念，前進(jìn)中的液體相位受到控制，從而后退中的相位被前進(jìn)中的相位包圍(參見(jiàn)圖21(c))。如圖21(d)所示，如果產(chǎn)生的氣泡是可移動(dòng)的，則其能夠利用該流動(dòng)進(jìn)行運(yùn)輸。在圖22中顯示了其它類型的固定的和可移動(dòng)的氣泡捕集結(jié)構(gòu)158。所述概念不僅適用于相位導(dǎo)引件，還適用于腔室內(nèi)部形成式樣的疏水性或略微親水性的補(bǔ)片(patches)。特別而言，圖22(a、c)顯示了產(chǎn)生可移動(dòng)氣泡的氣泡捕集結(jié)構(gòu)158的多個(gè)實(shí)例，而圖22(b、d)顯示了產(chǎn)生靜態(tài)氣泡的多個(gè)結(jié)構(gòu)。圖22(c、e)顯示了導(dǎo)致靜態(tài)氣泡產(chǎn)生的疏水性或略微親水性的補(bǔ)片。氣泡二極管產(chǎn)生可移動(dòng)氣泡的概念可以用于產(chǎn)生流體二極管160。在這種情況下，在流體二極管腔室中產(chǎn)生了氣泡，該氣泡可以在一個(gè)方向上移動(dòng)，直到它阻滯住了通道的入口。對(duì)于反向流動(dòng)而言，氣泡被氣泡捕集相位導(dǎo)引件158捕集。此處，由于氣泡156并未阻滯通道的整個(gè)寬度，因此流體流動(dòng)能夠連續(xù)。所述概念還適用于疏水性或略微親水性的補(bǔ)片，以及其它相位，例如油而不是空氣或水。圖23描繪了氣泡二極管的一般概念。如圖23(a)所示，在加寬的流體通道中形成可移動(dòng)氣泡的捕集結(jié)構(gòu)158。圖23(b)顯示了在填充的時(shí)候形成了氣泡156，該氣泡156阻滯了通道(圖23(c))從而在向前方向上產(chǎn)生流動(dòng)。在相反流動(dòng)當(dāng)中，氣泡被捕集結(jié)構(gòu)再次捕集，從而并不對(duì)流動(dòng)進(jìn)行阻礙。圖23(e)顯示了可替代實(shí)施方案，其中疏水性(或略微親水性)的補(bǔ)片用于氣泡捕集。這些補(bǔ)片的優(yōu)點(diǎn)在于它們?cè)龃罅藲馀莸目梢苿?dòng)性，這是因?yàn)橐后w的表面張力減小。應(yīng)用上述的相位導(dǎo)引件結(jié)構(gòu)存在大量應(yīng)用。在液體被引入到腔室、通道、毛細(xì)管或者管子中的情況下，可以使用根據(jù)本發(fā)明的相位導(dǎo)引件來(lái)控制填充行為。特別重要的是對(duì)矩形腔室的填充，這是因?yàn)槠湓试S將流體的功能性應(yīng)用于較小的空間。例如，當(dāng)在CMOS芯片或其它微制造芯片的頂端放置微流體結(jié)構(gòu)的時(shí)候(其中表面面積是重要的成本因素)，這會(huì)很實(shí)用。并且，諸如噴墨打印頭的腔室的填充和排空通過(guò)所述引入而得到了巨大的便利性，這是因?yàn)榭梢宰杂蛇x擇腔室的形狀，而不妨礙填充和排空行為。相位導(dǎo)引件還使得至今不可能的填充技術(shù)成為可能。實(shí)踐中的實(shí)例是利用聚丙烯酰胺凝膠來(lái)填充色帶盒或卡式磁帶。在傳統(tǒng)上，這需要豎直握持色帶盒，利用重力來(lái)作為填充力，同時(shí)需要極其小心地用滴管吸取來(lái)完成。相位導(dǎo)引件則使得這種填充沒(méi)那么關(guān)鍵。此外，可以通過(guò)例如用于填充的滴管或泵的壓力來(lái)水平地完成填充。這種卡式磁帶類型的填充對(duì)于瓊脂糖凝膠也可以是有益的，這是因?yàn)檫@將導(dǎo)致可復(fù)制的凝膠厚度，從而在凝膠中產(chǎn)生受控的電流密度或者電壓降?？梢允÷杂糜跇颖揪?sample wells)的蜂巢結(jié)構(gòu)，這是因?yàn)榭梢岳孟辔粚?dǎo)引件來(lái)產(chǎn)生樣本井，該相位導(dǎo)引件在填充期間使得樣本井自由離開(kāi)凝膠。以上已經(jīng)提到了在例如電泳分離、等速電泳分離、雙向電泳分離、超聲波分離、等電子分離之后對(duì)于樣本恢復(fù)的選擇性填充的重要性。選擇性恢復(fù)的重要應(yīng)用也是苯酚或者 tryzol提取。典型地在生物實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中使用這種通用操作來(lái)從蛋白質(zhì)和細(xì)胞碎片中分離出核酸。核酸保持為水相，而蛋白質(zhì)和碎片在水相和有機(jī)相之間的邊界上堆積。典型地來(lái)說(shuō)，需要小心地以滴管吸取來(lái)僅僅恢復(fù)水相。合適的相位導(dǎo)引件結(jié)構(gòu)能夠進(jìn)行兩個(gè)相位的計(jì)量，并且能夠利用上述的選擇性排空結(jié)構(gòu)而使得僅僅對(duì)水相進(jìn)行選擇性恢復(fù)。在文獻(xiàn)W02008/049638當(dāng)中，已經(jīng)討論了受限的凝膠在微結(jié)構(gòu)當(dāng)中進(jìn)行填充的重要性。這基本上是重要的，因?yàn)槟z能夠被用作分離基質(zhì)，而且能作為鹽橋或者作為幾乎無(wú)限的液力阻力，而不影響離子傳導(dǎo)性(ionic conductivity)。離子傳導(dǎo)性可以用于通道和腔室的選擇性填充和排空。
12
已經(jīng)對(duì)于大型親水腔室/通道網(wǎng)絡(luò)中的液體-氣體界面描述了上述原理。所述原理還適用于液體-液體界面，其中第二液體的可濕性顯著小于第一液體的可濕性。該第二液體則表現(xiàn)為類似于上述實(shí)例和應(yīng)用當(dāng)中描述的氣體相位。所述原理還適用于大型疏水系統(tǒng)。然而，對(duì)于以上給出的所有實(shí)例和應(yīng)用而言，兩種相位(液體和氣體)的功能性被顛倒。
權(quán)利要求
1.一種相位導(dǎo)引件式樣，用于對(duì)包含在艙室中的液體的流動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)引，其中所述相位導(dǎo)引件式樣的至少一個(gè)相位導(dǎo)引件被成形為使得所述相位導(dǎo)引件沿著所述相位導(dǎo)引件具有毛細(xì)力的工程局部改變，以用于對(duì)通過(guò)液相使所述相位導(dǎo)引件發(fā)生溢流的位置進(jìn)行控制液相，其中沿著相位導(dǎo)引件的通過(guò)所述液體在相位導(dǎo)引件上引起所述溢流的所述位置位于毛細(xì)力發(fā)生局部改變的位置上，并且所述位置表示所述相位導(dǎo)引件的最薄弱點(diǎn)，從而限定了相位導(dǎo)引件的穩(wěn)定性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中，對(duì)于所述液體正在前進(jìn)的情形，毛細(xì)力的所述改變是毛細(xì)力的增大，并且其中，在相對(duì)于前進(jìn)中的液相的遠(yuǎn)側(cè)上，所述相位導(dǎo)引件式樣與所述艙室的第一壁形成了第一角度，并與所述艙室的第二壁形成了第二角度，所述第一角度小于所述第二角度， 從而在該較小的角度上引起了溢流，或者其中引入了相位導(dǎo)引件的彎曲，并且在相對(duì)于前進(jìn)中的液相的遠(yuǎn)側(cè)上具有彎曲角度， 該彎曲角度小于所述相位導(dǎo)引件與所述腔室的第一壁和第二壁形成的任何一個(gè)角度，或者其中在相對(duì)于前進(jìn)中的相位的所述相位導(dǎo)引件的遠(yuǎn)側(cè)上設(shè)有分支結(jié)構(gòu)，從而該相位導(dǎo)引件與所述分支結(jié)構(gòu)形成角度小于所述相位導(dǎo)引件與所述腔室的第一壁和第二壁形成的任何一個(gè)角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中，對(duì)于所述液體正在后退的情形，所述毛細(xì)力的改變是毛細(xì)力的減小，并且其中，在相對(duì)于后退中的液相的遠(yuǎn)側(cè)上，所述相位導(dǎo)引件式樣與所述艙室的第一壁形成了第一角度，并與所述艙室的第二壁形成了第二角度，所述第一角度小于所述第二角度， 從而在該較小的角度上引起了溢流，或者其中引入了相位導(dǎo)引件的彎曲，并且在相對(duì)于后退中的液相的遠(yuǎn)側(cè)上具有彎曲角度， 該彎曲角度小于所述相位導(dǎo)引件與所述腔室的第一壁和第二壁形成的任何一個(gè)角度，或者其中在相對(duì)于后退中的相位的所述相位導(dǎo)引件的遠(yuǎn)側(cè)上設(shè)有分支結(jié)構(gòu)，從而該相位導(dǎo)引件與所述分支結(jié)構(gòu)形成角度小于所述相位導(dǎo)引件與所述腔室的第一壁和第二壁形成的任何一個(gè)角度。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中所述相位導(dǎo)引件包括充當(dāng)了毛細(xì)壓力邊界的凹槽、隆起或具有不同可濕性的材料線，所述毛細(xì)壓力邊界跨越移動(dòng)中的液體-氣體、液體-油或者氣體-油彎月面的整個(gè)長(zhǎng)度，從而所述彎月面在跳過(guò)相位導(dǎo)引件之前沿著所述相位導(dǎo)引件至少部分對(duì)齊。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的相位導(dǎo)引件式樣，包括至少兩個(gè)相位導(dǎo)引件，所述至少兩個(gè)相位導(dǎo)引件在填充過(guò)程期間在特定點(diǎn)上及時(shí)地限制了前進(jìn)中的或后退中的液體，其中所述相位導(dǎo)引件的穩(wěn)定性互不相同，用于以預(yù)定順序限定所述相位導(dǎo)引件的順序溢流和/或選擇性溢流。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的至少一項(xiàng)所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中提供有至少一個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件，以用于在所述艙室中形成至少一個(gè)液體容積的邊界，從而所述液體容積的至少部分邊界并未受到所述艙室的壁的邊界限制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中提供有溢流艙室，以用于接收過(guò)多的液體，從而防止了所述限制邊界的相位導(dǎo)引件的溢流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中所述溢流艙室被穩(wěn)定性低于所述限制邊界的相位導(dǎo)引件中的任何一個(gè)的相位導(dǎo)引件封閉。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中提供了多個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件， 以用于順序地插入或抽出互相接近的多個(gè)液體容積。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的相位導(dǎo)引件式樣，還包括至少一個(gè)輪廓相位導(dǎo)引件，以用于在填充或排空期間對(duì)液體輪廓進(jìn)行保持。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中兩個(gè)或更多液體被至少兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件分隔開(kāi)，所述至少兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件能夠通過(guò)所述限制邊界的相位導(dǎo)引件中的至少一個(gè)的溢流而進(jìn)行連接，或者所述至少兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件能夠通過(guò)將額外的液體插入到所述輪廓相位導(dǎo)弓I件之間的排空空間內(nèi)而進(jìn)行連接。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中液體被至少兩個(gè)限制邊界的相位導(dǎo)引件進(jìn)行邊界限制，并且其中，進(jìn)行第一溢流的相位導(dǎo)引件比另一個(gè)相位導(dǎo)引件具有更低的穩(wěn)定性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中為了降低所述穩(wěn)定性，將要發(fā)生溢流的相位導(dǎo)引件的至少一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁界面角度被選擇為小于其它的限制邊界的相位導(dǎo)引件的任何一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁界面角度，或者其中為了降低所述穩(wěn)定性，引入了將要發(fā)生溢流的相位導(dǎo)引件的彎曲，其中彎曲角度小于多個(gè)所述限制邊界的相位導(dǎo)引件的任何一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁界面角度，或者其中為了降低所述穩(wěn)定性，設(shè)置分支結(jié)構(gòu)，從而所產(chǎn)生的角度小于多個(gè)所述限制邊界的相位導(dǎo)引件的任何一個(gè)相位導(dǎo)引件-壁界面角度。
14.根據(jù)前述其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中至少一個(gè)相位導(dǎo)引件起源于至少一個(gè)死角，該死角由空間形成，所述空間在沒(méi)有提供所述相位導(dǎo)引件的情況下在填充期間不會(huì)被潤(rùn)濕，或者在排空期間不會(huì)被排空。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中泄除通道被延遲相位導(dǎo)引件封閉， 該延遲相位導(dǎo)引件阻礙了半月面穿入到泄除結(jié)構(gòu)當(dāng)中，直到在前進(jìn)中的液體的情況下，所構(gòu)想的微流體空間已經(jīng)被完全填充，或者在后退中的液體的情況下，所構(gòu)想的微流體空間已經(jīng)被完全排空。
16.根據(jù)前述其中一項(xiàng)權(quán)利要求所述的相位導(dǎo)引件式樣，其中設(shè)有至少一個(gè)輪廓相位導(dǎo)引件，該輪廓相位導(dǎo)引件沿循所述艙室的輪廓，并與待被填充或者待被排空的艙室的邊界相距特定距離。
17.—種對(duì)包括了根據(jù)權(quán)利要求16的相位導(dǎo)引件式樣的艙室進(jìn)行填充和/或排空的方法，其中首先對(duì)整個(gè)空間的輪廓進(jìn)行填充，接著通過(guò)額外的輪廓相位導(dǎo)引件來(lái)逐步操控成所需的形狀，或者其中首先對(duì)整個(gè)空間的輪廓進(jìn)行排空，接著通過(guò)額外的輪廓相位導(dǎo)引件來(lái)對(duì)所述空間逐步排空。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于流體系統(tǒng)的相位導(dǎo)引件式樣，所述流體系統(tǒng)例如為通道、腔室和穿過(guò)細(xì)胞的流動(dòng)。為了有效地控制流體腔室和通道的填充和/或排空，提出了相位導(dǎo)引件的受控的溢流技術(shù)。此外，提供了較大流體結(jié)構(gòu)中的邊界受限的液體式樣技術(shù)，包括用于形成溢流結(jié)構(gòu)和具體形狀的相位導(dǎo)引件的式樣的方法。本發(fā)明還提出了有效地使液體/空氣彎月面的前進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)特定角度的技術(shù)。特別而言，提出了用于對(duì)包含在艙室中的液體的流動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)引的相位導(dǎo)引件式樣，其中相位導(dǎo)引件被移動(dòng)中的液相所引起的溢流受到了沿著相位導(dǎo)引件的毛細(xì)力的局部改變的控制，其中在毛細(xì)力的局部改變的位置上產(chǎn)生了液體引起的在相位導(dǎo)引件上的所述溢流。
文檔編號(hào)B01L3/00GK102395421SQ201080009923
公開(kāi)日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日
發(fā)明者G·烏爾班, P·菲爾托, S·珀德斯聰 申請(qǐng)人:萊頓大學(xué)