CN101227972A - 微流体系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微流体系统，其具有：微型管道结构，用于输送流体；另一管道结构，用于输送传热流体，该另一管道结构通过至少一个分隔壁与微型结构分开。为了可以及时地识别在微流体系统中的内部泄漏的危险，这样设计，即微型管道结构(2)在至少一个位置上通过另一分隔壁(11)与空腔(12)分开；该另一分隔壁(11)至少局部地薄弱于所述微型管道结构(2)与所述另一管道结构(5)之间的分隔壁(8)；并且该空腔(12)与用于检测渗透流体的检测装置(14)连接。

Description

微流体系统
技术领域
本发明涉及一种微流体系统，其具有：微型管道结构，用于输送流体；另一管道结构，用于输送传热流体，该管道结构通过至少一个分隔壁与微型管道结构隔开。
背景技术
在EP 1 217 099 A2中公开的这种微流体系统形成微反应器，在该微反应器中，微型管道结构设计用于在第一板中的待混合的流体(离析物)和反应产物；另一管道结构设计用于在另一板中的的传热流体。这两个板在第三板的中间位置的下方结合，该第三板形成在微型管道结构和另一管道结构之间的分隔壁。该传热流体在外部被调节温度，这就是说被加热或者被冷却。
为了确保良好的热传递，在产物侧和热传递侧之间的分隔壁必须设计地尽可能薄。在化学反应时，特别是在高反应温度时，经常产生对微型管道结构的内壁的腐蚀。在这种情况下，可以通过化学剂的溢出来识别向外部的泄漏。因为反应通常在具有强制通风的通风橱中进行，所以对操作者的危险较小。与此相比，在热传递侧和产物侧之间出现泄漏，此时化学剂泛溢到热传递循环中，从而在恒温情况下化学剂在通风橱外被汽化，由此操作者可能遭受有毒物质的蒸汽。此外，当化学剂到达热传递循环中或者传热流体到达微型反应器的微型管道结构中时，可能由此产生对热传递或化学反应的干扰。
发明内容
因此，本发明的目的在于，及时地识别在调节温度的微流体系统中的内部泄漏的危险。
根据本发明该目的这样实现，即在开头所述类型的微流体系统中，微型管道结构在至少一个位置上通过另一分隔壁与空腔分开，即该另一分隔壁设计为至少局部地薄弱于在微型管道结构和另一管道结构之间的分隔壁，并且该空腔与用于检测渗透的流体的检测装置连接。
因此，该另一分隔壁形成预定破裂位置，该预定破裂位置在微型管道结构中腐蚀时首先被破坏。在这种情况下，该流体从微型管道结构中流到空腔中，在那里借助检测装置检测该流体。作为检测结果，可以生成警报信号和/或自动地切断运行中的反应过程。
为了检测渗透到空腔中的流体，可以考虑多个不同的检测原理。对此，其中通过渗透的流体冷却仪表热线的热测速法、在空腔中通过渗透的液体改变的导电性和电容的测量、例如浊度测量的光学测量方法、用于根据渗透的流体来检测在空腔中声音传播的变化的超声波等等来计算。
优选地应用简单进而廉价的检测原理，如例如热测速法、导电性测量和电容测量，从而该测量装置直接地设置在空腔中。因为微流体系统在故障的情况下不可以被修理，所以检测装置应该还是廉价的一次性部件。
可选地，空腔可以设计为管道，在该空腔上连接有优选设置在原来的微流体系统外部的、例如设置在压力密封的封装件中或者在包括微流体系统的多层结构的层中的检测装置。
用于预定破裂位置的另一分隔壁可以以不同的方式设计为弱于在微型管道结构和另一管道结构之间的分隔壁。优选地，另一分隔壁设计得薄于在微型管道结构和另一管道结构之间的分隔壁。可选地或者作为补充，该另一分隔壁可以通过化学预处理或放射处理被弱化。
微流体系统通常必须满足在耐压强度方面的要求，在微型管道结构和另一管道结构之间的分隔壁的最小允许的壁厚度有一个下限，其中该分隔壁两侧的管道宽度越小，该壁厚度可能越小。优选地，由此在另一分隔壁的侧面上的空腔的宽度小于在其他侧面上的微型管道结构的管道宽度，从而另一分隔壁的壁厚度可以被减小，而没有存在这样的危险，即该分隔壁在压力测试时被测试压力破坏。
为了提高在检测微流体系统的由腐蚀带来的危险时的安全性与可靠性，或者为了可以监测多个重要位置，在微型管道结构的至少一个另一位置上设置其他分隔壁、空腔和检测装置的冗余装置。由此在微型管道结构和不同的空腔之间的其他分隔壁的弱化可以是相同的或者不同的。在两个或多个预定破裂位置的第一预定破裂位置处发生了流体渗入到各个在后设置的空腔，从而首先生成警报或预警，而在第二或者另一预定破裂位置破裂时可能生成较高级别的警报或者自动地切断在微流体系统中的反应过程，并且可能引入另一安全措施，如例如冲洗过程。
本发明优选地在这种微流体系统中应用，基于如高温、物质转化等等的特殊的情况该微流体系统的受到的腐蚀程度增大。相应地，根据本发明的微流体系统中优选地涉及一种微型反应器、微型混合器和/或微型保持器。
附图说明
下面根据示意图进一步阐述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的微流体系统的示意性实施例；以及
图2示出了根据本发明的微流体系统的另一实施例的横截面图。
具体实施方式
图1示出了以微反应器形式的微流体系统，该微流体系统具有一个一部分的或多部分的载体(基板)1，在该载体中设置有用于输送和混合流体3和4的微型管道结构2。此外，该载体1包括另一管道结构5，在该管道结构中流动有传热流体6。在微型管道结构2的混合段7的区域中，该微型管道结构通过薄的分隔壁8与另一管道结构5分开，该分隔壁具有仅十分之几毫米的厚度。另一管道结构5通过流体连接件9(如软管连接件或者流体管道)连接到恒温器10上，在该恒温器中根据流体3和4的放热反应而冷却来调节传热流体6的温度。
在混合段7的区域中的一个位置处，微型管道结构2通过另一分隔壁11与同样设置在载体1中的空腔12分开。该空腔12在此设计为管道形，并且通过另一流体连接件13连接到检测装置14上，该检测装置如此设置，即检测渗透到空腔12中的流体。对此适合的检测方法通常已知，因此不再继续阐述。检测装置14在检测的情况下生成输出信号15，可以考虑该信号用于生成警报或者用于引入其他措施，如例如切断反应过程。另一分隔壁11相比于分隔壁8设计得更弱，在此更薄，从而在分隔壁8被破坏并且在流体从微型管道结构2渗透到另一管道结构5或者与此相反从另一管道结构5渗透到微型管道结构2之前，在微型管道结构2内部腐蚀的情况下首先产生对另一分隔壁11的破坏。
图2示出了用于微流体系统的以模块形式的微反应器。在多部分的载体1的基板16上安置有包括微型管道结构2的结构化的层17。可选地，该微型管道结构2通过显微技术的合适的方法同样单侧地安装在唯一的板中。向上打开的微型管道结构2利用薄板18覆盖，该薄板用作另一结构化的层19的基板，该层包括另一管道结构5的一部分。该层19向上利用其它的板20覆盖。另一管道结构5的其余部分在结构化的额外的层21中设置在额外的基板22上，二者由下部抵靠在基板16上。流体管道23用于供给或排放流体3、4和传热流体6以及用于连接管道结构5的两部分，该流体管道垂直于板和结构16至22的基面延伸并且相应地横穿该基面。板16、18和22部分地承载电结构，该电结构根据设计是温度传感器24或者电容压力传感器25并且用于测量在微型管道结构2中流体的温度和压力。
在混合段7的区域中，空腔12设置在板16和22之间，在该空腔中设置有用于检测渗透到空腔12中的流体的电结构26。该电结构26例如可以由两个彼此间隔的电极构成，在两个电极之间测量导电率或者电容。例如可能还涉及到声变换器，该声变换器测量由该声变换器发出的声波的声音传播，或者涉及到以光栅的形式的浊度传感器。该电结构26与后置的评估装置(在此未示出)一起形成检测装置14。该板16在空腔12的区域中减少厚度并且在那里形成另一分隔壁11的预定破裂位置。由此在另一分隔壁11的任一侧面上空腔12的宽度小于在其他侧面上微型管道结构2的管道宽度，从而尽管另一分隔壁11的厚度减小，但是没有存在这样的危险，即分隔壁在压力测试时被测试压力破坏。

Claims (9)

1.一种微流体系统，其具有：微型管道结构(2)，用于输送流体(3、4)；另一管道结构(5)，用于输送传热流体(6)，所述另一管道结构通过至少一个分隔壁(8)与所述微型结构(2)分开，其特征在于，所述微型管道结构(2)在至少一个位置上通过另一分隔壁(11)与空腔(12)分开；所述另一分隔壁(11)设计为至少局部地薄弱于所述微型管道结构(2)与所述另一管道结构(5)之间的分隔壁(8)；并且所述空腔(12)与用于检测渗透流体的检测装置(14)连接。
2.根据权利要求1所述的微流体系统，其特征在于，所述检测装置(14)设置在所述空腔(12)中。
3.根据权利要求1所述的微流体系统，其特征在于，所述空腔(12)设计为管道，所述管道通至所述检测装置(14)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的微流体系统，其特征在于，相比于在所述微型管道结构(2)和所述另一管道结构(5)之间的所述分隔壁(8)，所述另一分隔壁(11)设计得更薄。
5.根据前述权利要求中任一项所述的微流体系统，其特征在于，所述另一分隔壁(11)通过化学预处理或放射处理被弱化。
6.根据前述权利要求中任一项所述的微流体系统，其特征在于，在所述另一分隔壁(11)的一侧上的所述空腔(12)的宽度小于在所述另一分隔壁(11)的另一侧上的所述微型管道结构(2)的管道宽度。
7.根据前述权利要求中任一项所述的微流体系统，其特征在于，在所述微型管道结构(2)的至少一个其他位置上设置所述另一分隔壁、空腔和检测装置的冗余布置。
8.根据前述权利要求中任一项所述的微流体系统，其特征在于，在所述微型管道结构(2)的至少一个其他位置上设置所述另一分隔壁、所述空腔和所述检测装置的补充布置，其中所述另一分隔壁的弱化是不同的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的微流体系统，其特征在于，所述微流体系统设计为微型反应器、微型混合器和/或微型保持器。
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