CN101272729B - 微流体系统和将隔膜附着于管道的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流体系统和将隔膜附着于管道的方法。所述微流体系统包括至少一个管道(1)、隔膜(3)和至少一个安装件(4)。安装件(4)定位在隔膜(3)和管道(1)的端部(2)周围，从而将隔膜(3)安装到端部(2)。安装件(4)由可收缩材料制成，并且其紧密地安装在隔膜(3)和端部(2)周围。当安装件(4)定位在隔膜(3)和端部(2)周围时，这是通过使可收缩材料收缩而获得，例如通过加热该材料。安装件(4)由可收缩材料制成是有利的，因为这提供了将隔膜(3)紧密地安装到端部(2)的可能性。该微流体系统非常适用于例如透析探针的探针。同时本发明也要求了制造该微流体系统的方法。

Description

微流体系统和将隔膜附着于管道的方法

技术领域

本发明涉及一种具有隔膜的微流体系统，所述隔膜附着于管道特别是毛细管。本发明还涉及一种通过收缩隔膜和管道周围的安装件将隔膜附着于管道特别是毛细管的方法。

背景技术

半渗透隔膜附着于一个或多个管道的微流体系统本身广为人知。这种系统例如在渗析探针中使用。当前，隔膜通过焊接、熔化或胶合隔膜到管道的方式附着于(attached to)管道。这是不利的，因为以这种方式生产微流体系统相对困难，并且因而相对昂贵。

发明内容

因此，本发明的一个目的是提供一种微流体系统，其比现有技术的微流体系统更容易制造。

本发明的另一目的是提供一种微流体系统，其与现有技术的微流体系统相比制造更节省成本。

本发明的再一目的是提供一种以简单和节省成本的方式将隔膜附着于管道的方法。

本发明的再一目的是提供一种制造简单且节省成本的探针。

根据本发明的第一方面，上述的和其它的目的将通过设置一种微流体系统而实现，该微流体系统包括：

至少一个管道，

隔膜，

至少一个安装件，其定位隔膜和所述至少一个管道的端部周围，从而将所述隔膜安装到所述至少一个端部，

其中所述至少一个安装件由可收缩材料制成，并且其中所述至少一个安装件紧密地安装在隔膜和所述至少一个端部周围。

在此上下文中，术语“微流体系统”应该解释为意味着一种具有足够小的尺度的系统，其至少大体上防止了系统流体流动中的湍流。

在此上下文中，术语“可收缩材料”应该解释为意味着一种具有这样特性的材料，所述特性为由此材料制成的物体的至少一个尺度响应于诸如热这样的外部作用的影响而减小。该外部作用应该优选的是可控的，从而可控制由此材料制成的物体的尺寸。

安装件紧密地安装隔膜和所述一或多个端部周围。这应该以这样的方式解释，隔膜和所述一或多个端部之间的接合应该至少和隔膜自身一样紧密。因而，应该优选的是对于不能够通过隔膜的物质不可能在安装件的位置处的隔膜和一或多个端部之间通过。

有利的是所述一或多个安装件由可收缩材料制成，因为这提供了通过收缩安装件的方式，将隔膜紧密地安装到一或多个管道的端部的可能性。这是非常容易的方式将隔膜附着于所述一或多个管道，并且该微流体系统的制造与现有技术的微流体系统的制造相比从而更简单且更节省成本。

隔膜可以是半渗透的，也就是其可允许一些物质通过，同时不允许其它的物质通过。该隔膜例如可包括诸如聚醚聚碳酸酯嵌段共聚物这样的聚合物。隔膜例如可基于聚偏氟乙稀(PVDF)和亲水聚合物，例如包括酸性硫酸基组的单体或丙烯腈的共聚物。这些隔膜商业上可得到，并这些隔膜的例子例如可在US4935140和US5145583中找到。

隔膜可以是透析隔膜。这类隔膜一般对于特别物质或微粒可穿透，例如存在于体液中，典型的是血液中的葡萄糖。然而，隔膜一般对于在微流体系统内部中流动的灌注流体不能穿透。灌注流体例如可以是或包括与血液浓度相同的盐溶液。

在一个实施例中，微流体系统包括两个或更多的管道。管道中的至少两个可平行地配置，例如共轴，也就是一个管道在另外的管道内。替换地，两个或更多的管道可并排设置，例如具有一个中心管道，以及许多圆形布置在中心管道周围的管道。由此，两个或更多的管道可形成所谓的多腔管道。

替换地或附加地，管道中的至少两个可至少大体上沿共同的轴线布置，并且它们的端部彼此面对。在此实施例中，隔膜优选地沿共同的轴线连接彼此面对的两个端部。

替换地，微流体系统可包括仅一个具有隔膜附着于其上的管道。

在一个实施例中，所述至少一个管道可以是毛细管，例如玻璃毛细管。在此上下文中，术语“毛细管”应解释为当管道结合预定流体使用时，具有的内部尺度允许产生毛细管作用的管道。

优选地，对于毛细管中的至少一个的横向尺度在0.5μm至500μm区间内，例如在1μm至200μm区间内，例如在50μm至100μm区间内。

所述至少一个安装件优选地由热收缩材料制成，也就是由响应于对材料加热至特定温度区间内的温度而可收缩的材料制成。这将在下面进一步进行描述。热收缩性材料例如可以是或包括聚乙烯。这类材料的例子是UL224、MIL-I-23053/5，其是具有大概120℃的收缩温度的高柔性材料。当受热时，由这种材料制成的管道将收缩至其初始直径的大概一半。热收缩材料的另外的例子是“Krympeflex”。当这种材料加热至120℃至200℃温度区间中的温度时其将收缩。

微流体系统还包括大体上刚性的钩，其定位在所述至少一个端部处或接近端部并且在所述一或多个管道和隔膜之间。这种大体上刚性的钩可有助于限定隔膜和管道之间的腔。如果微流体系统形成诸如透析探针这样的探针的一部分，这是有利的。

隔膜可形成具有一个封闭端和一个敞开端。在此情况下，敞开端将通过安装件滑过至少一个端部并附着在那里。替换地，隔膜可形成为管道，也就是具有两个敞开端。在此情况下，隔膜的两端将需要借助于安装件安装到至少一个端部。然而，因为通过使一或多个安装件收缩而将隔膜安装到一或多个端部的过程相当简单，这不是很大的不利。另一方面，通过从非常长的隔膜材料管以期望长度切割它们，可容易地大规模生产管状隔膜。因而本实施例非常有利，因为由隔膜的容易制造引起的优势远超过与附着过程中引起的较少不利。

根据本发明的第二方面，上述的和其它的目的将通过设置一种包括根据本发明的第一方面的微流体系统的探针而实现。这种探针与类似的现有技术的探针相比制造更容易且因而更节省成本。

该探针优选的是多腔探针，也就是包括两个或更多的流体可在其中流动的管道的探针。

此探针可以是透析探针，例如微型透析探针。在此情况下，如果探针是多腔探针，灌注流体典型地将通过一些管道流向隔膜区域，在此区域它将从诸如血液这样的体液中收集物质或微粒(例如葡萄糖)，其中探针被插入在体液中。灌注流体以及收集的物质或微粒随后将沿剩余的管道流出离开隔膜区域。

根据本发明的第三方面，上述的和其它的目的将通过提供一种将隔膜附着于管道的方法而实现，该方法包括步骤：

设置具有端部的管道，

将隔膜定位在所述管道的所述端部，

将安装件定位在隔膜和端部周围，所述安装件由可收缩材料制成，并且

收缩所述安装件，从而在管道、隔膜和安装件之间提供紧密的安装。

应认识到，任何结合本发明的第一方面描述的特征还可结合本发明的第二或第三方面，任何结合本发明的第二方面描述的特征还可结合本发明的第一或第三方面，任何结合本发明的第三方面描述的特征还可结合本发明的第一或第二方面。

如上所述，通过收缩至少一个安装件安装到隔膜和端部是有利的，因为这提供了一种将隔膜附着于一或多个管道的简单且节省成本的方式。

收缩安装件的步骤包括至少加热安装件到预定温度。当然该预定温度取决于安装件的材料。然而，温度应该足以导致安装件收缩。此外，温度不应该如此高以至于对于安装件和/或诸如隔膜或管道这样的其它部件产生永久损坏。这是有利的实施例，因为简单地通过至少使安装件受热，安装件在此情况下紧密地安装到隔膜和端部。比起将隔膜熔化、焊接或胶合到端部，这要容易得多。

在一实施例中，收缩安装件的步骤可包括至少加热安装件到80℃至300℃区间的温度，例如100℃至250℃区间内，例如120℃至200℃区间内。如上所述，“Krympeflex”材料当加热至120℃至200℃区间中的温度时将收缩。

该方法还包括在定位隔膜的步骤之前去除所述管道的一部分的步骤，从而在管道的剩余部分和隔膜之间形成腔体。如果由此产生的管道/隔膜形成探针的一部分，例如透析探针，灌注流体可朝向腔体流动，在腔体处流体将保持一会，收集已经穿透隔膜的物质或微粒。灌注流体接着将连同收集的物质或微粒一起流动远离腔体。这在上面已经描述。腔体将增加灌注流体和物质或微粒之间的接触容积(contact volume)，从而改善它们的收集。

设置管道的步骤可包括设置毛细管。这在上面已经描述。

毛细管可以下面方式设置。最初，形成玻璃管道的期望配置。例如其可以仅是单一的管道、两个或更多的并排布置的管道、两个或更多的共轴布置的管道、由许多布置成圆形样式的管道围绕的中心管道、或任何其它期望的配置。接下来，可加热管道并同时沿轴向方向拉伸。结果，管道的尺寸沿轴向方向增加同时沿横向方向减小。然而，维持了期望的配置。从而形成了非常薄的管道，优选的是毛细管。该方法非常类似于制造光纤时使用的方法。

附图说明

本发明现在将参考附图进一步进行描述，其中：

图1示出了根据本发明的一个实施例的具有端部彼此面对的两管道的微流体系统在收缩安装件之前的视图；

图2示出了图1中的微流体系统在收缩安装件之后的视图；

图3示出了根据本发明的另一实施例的多腔探针形式的微流体系统；

图4示出了在其制造期间的多腔管道；

图5示出了多腔探针中的管道的一种配置；和

图6示出了多腔探针中的管道的替换配置。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的微流体系统。该微流体系统包括两个管道1，每个管道都具有端部2。两个管道1的端部2彼此面对，并且管道1大体上沿共同的纵轴布置。该微流体系统还包括半渗透隔膜3，其如此布置以致两个端部2都设置在隔膜3的内部。

围绕隔膜3和端部2的是两个安装件4。该安装件4由可收缩即尺寸可减小的材料制成。然而，图1示出了在收缩安装件4之前的微流体系统，并且安装件4因而不是紧密地安装到隔膜3和管道1。这使得可非常容易地将隔膜3和安装件4定位在端部2周围。

图2示出了图1中的微流体系统。然而，在图2中，安装件4已经优选地通过加热安装件4引起收缩。从图2可见，安装件4现在紧密地安装在隔膜3和端部2周围。

图3示出了根据本发明的另一实施例的微流体系统。图3中的微流体系统包括共轴配置的两个管道1。外管道1a的一部分已经去除，从而露出内管道1b。微流体系统还包括定位在内管道1b的端部2b附近的刚性钩5。隔膜3通过两个安装件4附着在管道1的端部2之间，安装件已经经受如上所述的收缩。由于外管道1a的一部分已经去除，在隔膜3和内管道1b之间形成腔体6。刚性钩5用于稳固微流体系统，以及用于通过安装件4连接隔膜3。

图4示出了在其制造期间的多腔管道。为了清楚起见已经断开了管的一部分。该管道包括外管1a和内管1b。外管1a和内管1b共轴设置。最初制造如图中的上部7所示的管道。从而建立了外管1a和内管1b的期望的相互位置。随后加热管道的同时沿箭头所示的轴向方向拉伸管道。从而获得了具有外管1a和内管1b的同样的相互位置的狭窄管道，如图中的下部8所示。

图5示出了多腔探针内的管道1的一种配置。管道设置有中心管1c，其由七个布置成圆形图样的外管1a包围。

图6示出了多腔探针中的管道1的替换配置。在图6中，两个管道1并排平行布置。

Claims (23)

1.一种微流体系统，包括：

至少一个管道(1)，

隔膜(3)，

至少一个安装件(4)，所述至少一个安装件(4)定位在隔膜(3)和所述管道(1)的端部(2)周围，从而将所述隔膜(3)安装到所述端部(2)，所述端部(2)设置在所述隔膜(3)内部，

其中所述安装件(4)由可收缩材料制成，并且其中所述安装件(4)紧密地安装在所述隔膜(3)和端部(2)的周围。

2.如权利要求1所述的微流体系统，其中所述隔膜(3)是半渗透的。

3.如权利要求2所述的微流体系统，其中所述隔膜(3)是透析隔膜。

4.如权利要求1至3中任一项所述的微流体系统，其中所述微流体系统包括两个或多于两个管道(1)。

5.如权利要求4所述的微流体系统，其中所述管道(1)中的至少两个平行布置。

6.如权利要求5所述的微流体系统，其中所述管道(1)中的至少两个共轴布置。

7.如权利要求4所述的微流体系统，其中所述管道(1)中的至少两个至少大体上沿公共轴线布置，并且它们的端部(2)彼此面对。

8.如权利要求1-3中任一项所述的微流体系统，其中所述管道(1)是毛细管。

9.如权利要求8所述的微流体系统，其中所述毛细管中的至少一个是玻璃毛细管。

10.如权利要求8所述的微流体系统，其中所述毛细管中的至少一个的横向尺寸在0.5μm至500μm区间内。

11.如权利要求9所述的微流体系统，其中所述毛细管中的至少一个的横向尺寸在0.5μm至500μm区间内。

12.如权利要求1-3中任一项所述的微流体系统，其中所述安装件(4)由热收缩材料制成。

13.如权利要求1-3中任一项所述的微流体系统，还包括大体上刚性的钩(5)，其定位在所述端部(2)处或接近所述端部(2)并且在所述管道(1)和隔膜(3)之间。

14.一种探针，其包括根据权利要求1至3中任一项所述的微流体系统。

15.如权利要求14所述的探针，其中所述探针是多腔探针。

16.如权利要求14所述的探针，其中所述探针是透析探针。

17.如权利要求15所述的探针，其中所述探针是透析探针。

18.一种将隔膜附着于管道的方法，所述方法包括步骤：

设置具有端部的管道，

将隔膜定位在所述管道的所述端部，

将安装件定位在所述隔膜和端部周围，将所述端部设置在所述隔膜内部，所述安装件由可收缩材料制成，并且

收缩所述安装件，从而在所述管道、所述隔膜和所述安装件之间提供紧密的安装。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述收缩安装件的步骤包括至少加热所述安装件到预定温度。

20.如权利要求19所述的方法，其中所述收缩安装件的步骤包括至少加热所述安装件到80℃至300℃区间的温度。

21.如权利要求18至20中任一项所述的方法，还包括在所述定位隔膜的步骤之前去除所述管道的一部分的步骤，从而在所述管道的剩余部分和所述隔膜之间形成腔体。

22.如权利要求18至20中任一项所述的方法，其中所述设置管道的步骤包括设置毛细管。

23.如权利要求21所述的方法，其中所述设置管道的步骤包括设置毛细管。

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