CN104169590A - 用于泵送液体的流控模块、装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种流控模块(10)，能围绕旋转中心(52)旋转，该流控模块包括第一室(60)、第二室(64)以及压缩室(62)。第一流体通道(68)设置在第一室(60)与压缩室(62)之间，并且第二流体通道(74)设置在第二室(64)与压缩室(62)之间。与第一流体通道(68)的对从压缩室到第一室的液体流的流动阻力相比，第二流体通道(74)的对从压缩室到第二室的液体流的流动阻力更小。根据高旋转频率下的旋转，液体最初通过第一流体通道(68)从第一室(60)被引入到压缩室(62)中，使得可压缩介质在压缩室内被压缩。随后，旋转频率减小，使得压缩室内的可压缩介质将会膨胀，并因此使得液体通过第二流体通道(74)被驱动到第二室(64)中。

Description

用于泵送液体的流控模块、装置和方法
本发明涉及一种用于泵送液体的流控(fluidics，射流)模块、装置和方法，并且特别地，涉及这种一种流控模块、装置和方法，其适用于在离心机转子中被动向内地泵送液体。
用于处理液体的转子特别地用于离心微流控技术中。适当的转子包括用于接收液体的室以及用于为流体规定路线(route)的通道。在转子的向心加速度的作用下，液体受到径向向外的力，并可因此借助于对应的流体路线到达径向外部位置。离心微流控技术主要应用于生命科学领域，特别地应用于实验室分析。离心微流控技术用于使过程运行自动化并且用于以自动化方式执行诸如移液(pipette)、混合、计量、等分以及离心的操作。
用于执行这种操作的离心力径向向外的作用，使得在传统转子中，液体仅被径向向外地泵送，而不是从径向外部位置径向向内地泵送到径向内部位置。由此，流控路径受到转子的半径的限制，并因此转子内的流控过程的数量也受到转子的半径的限制。因此，包括大量流控过程的研究将会要求保证所需径向路径的大的转子。然而，大的转子不能应用在标准装置中并且限制最大旋转频率，同时，另外，转子表面面积的大部分保持未被使用。
为了增大这种离心机转子中的流控单元操作的密度，和/或为了减小离心机转子的尺寸，必不可少的是，不仅要根据转子的径向长度来利用转子，而且还要根据转子的表面面积来利用转子。为了能够实现这一点，在离心机转子中径向向内地移动样品液体(即，向内泵送该样品液体)是有利的或必需的。
在离心机转子内实施向内的泵送的不同的技术在现有技术中是已知的。大部分的已知技术利用主动的向内泵送，即借助于外部工具实现向内泵送。
例如，在Kong等的“在运动中的离心微流控平台上径向向内气动地泵送流体(Pneumatically Pumping Fluids Radially Inward On CentrifugalMicrofluidic Platforms in Motion)”(给Anal.Chem.的信，82，pp.8039-8041，2010)中描述了在使用外部压力源时的向内泵送。
在Abi-Samra等的“离心微流控平台中的热气动泵送(Thermo-pneumatic pumping in centrifugal microfluidic platforms)”(微流体纳米流体(Microfluid Nanofluid)，D0I 10.1007/s10404-011-0830-5,2011)中以及Abi-Samra等的“在离心微流控平台上经由热致动机构径向向内地泵送流体(Pumping fluids radially inward on centrifugal microfluidicplatforms via thermally-actuated mechanisms)”(μTAS会议文献，2011)中描述了借助于通过红外线辐射来加热空气而在离心作用下热气动地向内泵送液体。
另外，US 7,819,138 B2描述了一种微流控装置，在该装置中，液体借助于外部空气压力源在空转圆盘转子中被径向向内泵送。
除了在离心系统中影响液体的向内泵送的这种主动方法之外，还已知其他技术，其中，通过使用作用在旋转圆盘中的液体上的离心加速度场，产生并存储气动能量，以便以后用于当使用离心加速度时使液体的流动方向反转。例如，Noroozi等的“基于往复离心微流控技术的多重免疫分析系统(A multiplexed immunoassay system based upon reciprocatingcentrifugal microfluidics)”(科学仪器评论(Review of ScientificInstruments)，82，064303(2011))公开了一种流控系统，在该系统中，压力室径向向内地布置在反应室中，在高旋转频率下的反应室的离心装填期间，气泡在压力室内被捕获并压缩。基于旋转频率的减小，压力室内的气泡将再次膨胀，使得在反应室内将发生液体的向后移动。以这个方式，可能产生有效混合。
另外，在Noroozi等的“基于往复流动的离心微流控混合器(Reciprocating flow-based centrifugal microfluidics mixer)”(科学仪器评论(Review of Scientific Instruments)，80,075102,2009)中，混合液体的方法是已知的，在该方法中，混合室的两个入口流控地连接到液体室，而混合室的出口连接到空气室。通过混合室的离心装填，空气在空气室内被捕获并压缩。由于旋转频率的减小，空气室内所捕获的空气膨胀，使得在混合室内可产生向后的流动。通过交替地增大和减小旋转频率，将实现混合室内液体的有效混合。
在Gorkin等的“离心微流控平台中的气动泵送(Pneumatic pumping incentrifugal microfluidic platforms)”(微流体纳米流体(Microfluid Nanofluid)(2010)9:541-549)中描述了离心微流控平台中的气动泵送。入口室通过径向向外延伸的流体通道连接到压力室。在通过高旋转频率下的旋转所实现的离心力作用下，液体从入口室被驱动到压力室中，在该压力室中气泡被捕获并压缩。由于旋转频率的减小，气泡再次膨胀，并且液体移动回到入口室中。因此，液体的向后泵送发生在相同路径上。另外，所述文献描述了另一申请，在该另一申请中，出口室通过弯管(syphon，虹吸管)连接到压力室。在给定足够高的旋转频率的情况下，入口通道、压力室以及出口弯管中的液面几乎处于平衡，同时保持在压力室内的空气体积被压缩。由于旋转频率的减小，作用在液体上的离心力变得更小，并且压缩后的空气膨胀，使得液体被泵送到入口通道中并泵送到弯管中。以这个方式，弯管可被装填，并且压力室可通过弯管被排空到出口室中。
在向内泵送的已知方法中，一方面，因此使用了诸如外部压缩波、加热装置或蜡阀的工具。所述工具构成对转子来说是附加的材料和外围装置，并且因此，这些工具是昂贵的。此外，外围装置所需的控制和转子内的过程是复杂的。此外，这些方法非常耗时。例如，通过使用外部压力源向内泵送68μl的样品液体花费60秒，例如，如Kong等所描述的。对于例如Abi-Samra等所描述的热气动泵送，表示了7.6±1.5μl/min的泵送速率。使用外部压力源的方法的另一缺点在于存在范围在1.5Hz到3.0Hz的受限的旋转频率，该方法可在该频率范围内可靠地运行。对于热气动向内泵送，需要密封的压力室以用于待加热的空气。在所描述的方法中，已经通过熔化并凝固蜡阀而实现了这种压力室，然而，这构成不可逆的过程。
对于在US 7,819,138 B2中所描述的方法，必须停止转子，否则由于离心力所产生的破坏可能导致不期望的惯性和表面效应。
最后，Gorkin所描述的方法局限于将样品液体在相同流控路径上从外部到内部地返回到最初径向位置，或局限于装填弯管。因此，一般地，穿过另一流控路径向内泵送至进一步径向向内的位置是不可能的。
本发明的目的是提供一种用于泵送液体的流控模块、装置和方法，其能够以灵活的方式在离心系统内向内泵送液体。
这个目的通过根据权利要求1所述的流控模块、根据权利要求9所述的装置以及根据权利要求12所述的方法来实现。
本发明的实施例提供了一种流控模块，该流控模块能围绕旋转中心旋转，该流控模块包括：
第一室，该第一室包括流体出口；
压缩室；
第二室，该第二室包括流体入口；
第一流体通道，该第一流体通道位于第一室的流体出口与压缩室之间；
第二流体通道，该第二流体通道位于压缩室与第二室的流体入口之间，
其中，液体能穿过第一流动通道从第一室被离心驱动至压缩室中，
其中，第二流体通道包括至少一个部分，与该至少一个部分的末端相比，该至少一个部分的起始部位于更加径向向内的位置，
其中，与第一流体通道的对从压缩室至第一室的液膜的流动阻力相比，第二流体通道的对从压缩室至第二室的液膜的流动阻力更小，并且
其中，根据流控模块的旋转，所述压缩室内的可压缩介质能通过由离心力从第一室驱动到压缩室中的液体而被捕获并压缩，并且其中，液体能通过旋转频率的减小并通过可压缩介质产生的膨胀而从压缩室穿过第二流体通道被驱动到第二室中。
本发明的实施例提供了一种用于泵送液体的装置，该装置包括这种流控模块以及驱动装置，该驱动装置构造成使流控模块经受不同的旋转频率。该驱动装置构造成在第一阶段中，使流控模块经受这样的旋转频率，以使得液体从第一室穿过第一流体通道而被驱动到压缩室中，因此可压缩介质在该压缩室中被捕获并压缩，第一流体通道、压缩室以及第二流体通道中的液体的装填水平面采用平衡状态。驱动装置进一步构造成在第二阶段中减小旋转频率，这样使得压缩室内的可压缩介质将会膨胀，并因此将液体从压缩室穿过第二流体通道驱动到第二室中。
本发明的实施例还提供了一种泵送液体的方法，其中，液体被引入适当流控模块的第一室中。流控模块经受旋转频率，以便将液体从第一室穿过第一流体通道驱动到压缩室中，可压缩介质在压缩室内被捕获并压缩，且第一流体通道、压缩室以及第二流体通道中的液体的装填水平面采用平衡状态。随后，旋转频率减小，压缩室内的可压缩介质膨胀，并因此将液体从压缩室穿过第二流体通道驱动到第二室中。
本发明的实施例基于这样的发现，即，通过调节第一室与压缩室之间的入口通道的流动阻力以及调节压缩室与第二室之间的出口通道的流动阻力，能够在离心系统中以灵活的方式反向泵送液体。向内的泵送可发生至比泵送发生的位置更加径向向内的位置处。因此，在本发明的实施例中，与第一室的流体出口相比，第二室的流体入口可位于更加径向向内的位置。在本发明的实施例中，与第一室相比，整个第二室可位于更将径向向内的位置。因此，由于液体还可被泵送至比起始位置更加径向向内的位置，所以本发明的实施例能够以灵活的方式径向向内泵送液体。
从第一室驱动到压缩室中的大量液体使得可根据足够的旋转频率下的旋转而实现第一流体通道、压缩室以及第二流体通道中的装填水平面的平衡状态。在上下文中，旋转频率足够高，以用于将这种离心力施加于液体，使得压缩室内的可压缩介质被充分地压缩，以使得根据旋转频率的减小，将液体从压缩室穿过第二流体通道驱动到第二室中。
压缩室为非通气室，以便能够压缩可压缩介质。在实施例中，除了连接到第一流体通道(多个第一流体通道)的流体入口(多个流体入口)以及连接到第二流体通道(多个第二流体通道)的流体出口(流体出口)以外，压缩室不包括其他流体开口。
第二室可为任何流控结构，例如耦接至关于流动方向的在下游连接的流控结构的连续流控结构。
在实施例中，压缩室包括：流体入口和流体出口；第一流体通道，该第一流体通道将第一室的流体出口连接到压缩室的流体入口；以及第二流体通道，该第二流体通道将压缩室的流体出口连接到第二室的流体入口。在实施例中，压缩室包括流控地耦接至通道部分的流体开口，第一流体通道和第二流体通道通向该通道部分。
在本发明的实施例中，第二流体通道的流动截面大于第一流体通道的流动截面，从而以便实施第二流体通道的较低流动阻力。在本发明的实施例中，第二流体通道可相应地短于第一流体通道，以便即使在相等或较小的流动截面的情况下也可实施低于第一流体通道的流动阻力。在本发明的实施例中，第一流体通道的流动阻力可至少为第二流体通道的流动阻力的两倍。在实施例中，第一流体通道可包括用于增大第一流体通道的流控阻力的阀。该阀可对从第一室到压缩室的流体流显示出比相反方向上更大的流动阻力。例如，阀可构造成使由离心产生的流体流能够从第一室进入压缩室，但构造成防止从压缩室到第一室中的回流。例如，阀可包括球阀或回压阀。
在本发明的实施例中，第二流体通道可包括弯管。
本发明的实施例因此依赖于与用于压缩室的入口通道和出口通道相结合的气动泵送效应，这些入口通道和出口通道具有不同几何结构，这样使得与入口通道相比，出口通道提供更低的流动阻力。因此，液体的流体动力特性可被开发用于向内泵送液体。对应的方法从现有技术中不是已知的。在这方面，应当注意的是，根据Gorkin的上述文件，向内泵送效应不是由不同流动阻力实现的而是由通道和结构的对应径向布置实现的，以便能够装填弯管以及能够排空弯管上方的压力室。
在本发明的实施例中，可通过热支持或借助于气体逸出支持所描述的泵送效应。为此，本发明的实施例可包括用于在压缩室内产生压力的压力源和/或用于加热压缩室内的可压缩介质的加热源。
本发明的实施例因此涉及几何结构和方法，由于不同的流体动力阻力，因此可在压缩可压缩介质之后借助于该方法在离心机转子中向内泵送液体。本发明的另一实施例涉及几何结构和方法，由于不同的流体动力阻力，因此在压缩可压缩机介质之后借助于该方法在离心机转子中向内泵送液体，从而装填弯管。
本发明的实施例因此能够在离心机转子中将液体被动向内泵送至可比起始位置更加径向向内的位置。
下文将参考附图更详细地说明本发明的优选实施例，在附图中：
图1示意性示出了本发明的流控模块的实施例的一部分的顶视图；
图2示出了用于示出图1中所示的实施例的功能的示意图；
图3和图4示出了用于示出本发明的装置的实施例的示意侧视图；以及
图5示出了本发明的流控模块的可替换实施例的一部分的示意顶视图。
在更详细地说明本发明的实施例之前，应首先指出的是，本发明的实施例特别地应用于离心微流控技术领域，该领域是关于处理纳升到毫升范围内的液体。因此，流控结构可具有微米范围内的合适尺寸，以用于处理对应体积的液体。流控结构(几何结构)以及相关方法适用于在离心机转子中径向向内泵送液体。在上下文中，在与流控结构可围绕旋转的旋转中心相关的每种情况下，向内泵送被理解为意味着将液体从径向外部位置运输到径向内部位置。被动向内泵送被理解为意味着被转子的旋转频率和至压缩室的供给管道和来自压缩室的排放管道的流控阻力所排他地控制的向内泵送。
无论何时使用表述“径向的”，都指的是根据旋转中心是径向的，流控模块和/或转子可围绕该旋转中心旋转。因此，在离心场中，远离旋转中心的径向方向是径向下降的，并且朝向旋转中心的径向方向是径向上升的。其起始部比其末端更靠近旋转中心的流体通道因此是径向下降的，而其起始部比其末端与旋转中心间隔得更远的流体通道是径向上升的。
在参考图1和图2更详细地处理具有对应的流控结构的流控模块的实施例之前，首先给出参考图3和图4的本发明的装置实施例的描述。
图3示出了具有旋转本体形式的流控模块10的装置，该流控模块包括基板12和覆盖件14。基板12和覆盖件14在顶视图中可为圆形的，该基板和该覆盖件具有中央开口，旋转本体10可借助于该中央开口通过共同的紧固件16安装到驱动装置的旋转部分18上。旋转部分18可旋转地安装在驱动装置20的固定部分22上。该驱动装置可为具有可调节转速的传统离心机，或者例如为CD或DVD驱动装置。构造成控制驱动装置20的控制装置24可设置成使得旋转本体10在不同的旋转频率下旋转。如对于本领域内的技术人员显而易见的，控制装置24例如可通过相应程序化的计算装置或通过用户特定的集成电路来实施。控制元件24可进一步构造成基于用户在部件上的手动输入而控制驱动装置20，以便影响旋转本体的必要旋转。在任何情况下，控制元件24均构造成控制驱动装置20，以便使旋转本体受到所需的旋转频率，从而实施如本文所描述的发明。具有仅一个旋转方向的传统离心机可用作驱动装置20。
旋转本体10包括所需的流控结构。所需的流控结构可由覆盖件14中的腔和通道、由基板12中的腔和通道或由基板12以及覆盖件14中的腔和通道形成。在实施例中，流控结构可例如形成在基板12中，而装填开口和通气开口形成在覆盖件14中。
在图4所示的可替换的实施例中，流控模块32被插入转子中，并连同转子30一起形成旋转本体10。每个流控模块32均可包括基板和覆盖件，其中，又可形成对应的流控结构。由转子30与流控模块32形成的旋转本体10又可通过由控制装置24控制的驱动装置20而经受旋转。
在本发明的实施例中，包括流控结构的流控模块和/或包括流控结构的旋转本体可由任何合适的材料形成，例如，诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、PVC、聚氯乙烯)或PDMS(聚二甲硅氧烷)的塑料、玻璃等等。旋转本体10还可被认为是离心微流控平台。
图1示出了本发明的流控模块50的一部分的顶视图，在该图中，已经省略了覆盖件，使得可看到流控结构。图1所示的流控模块50可具有圆盘的形状，使得流控结构可围绕旋转中心52旋转。圆盘可包括用于附接至驱动装置的中央孔54，例如上文参考图3和图4所说明的。
流控结构构造成在流控模块50内径向向内地泵送流体。流控结构包括第一室60、压缩室62以及第二室64，该第一室表示入口室，该第二室表示接收室。入口室60的流体出口66(在实施例中表示的该流体出口布置在入口室60的径向外端部处)通过第一流体通道68流控地连接到压缩室62的流体入口70。流体入口70可位于压缩室62的径向外部区域处。压缩室62的流体出口72通过第二流体通道74流控地连接到接收室64的流体入口76。流体出口72布置在压缩室62的径向外部区域处，所述径向外部区域在方位角(azimuthal)方向上与流体入口70间隔开。第二流体通道74包括径向向内延伸部分，并因此该第二流体通道表示液体流从压缩室62到第二室64的径向上升。
如图1示意性表示的，入口室60可包括装填区域80以及通气区域82。接收室64可包括通气区域84。装填区域80以及通气区域82和84可流控地连接到对应的装填开口(未示出)以及通气开口(未示出)。
如在图1中可见，第二流体通道74的流动截面(该流动截面将压缩室62的流体出口72流控地连接到接收室64的流体入口76)大于流体通道68的流动截面(该流动截面将入口室60的流体出口66连接到压缩室62的流体入口70)。因此，与第一流体通道68提供用于从压缩室62至入口通道60的液体流的流动阻力相比，第二流体通道74对从压缩室62到接收室64的液体流提供更低的流动阻力。
泵送高度由图1中的参考标号90表示，液体可通过该泵送高度从压缩室62被泵送到接收室64中。
在操作(下文将参考图2进行说明)中，阶段1最初包括将大量的液体引入到入口室60中(例如通过装填区域80)。在上下文中，入口通道68将以毛细作用(capillary)方式装填，或者该入口通道的装填操作由流控模块在低旋转频率f低下的旋转来支持。一旦已经装填完入口室60，则旋转频率就从低频率f低增加到高频率f高。由于因旋转频率的这种增加所产生的离心力Fz的作用，故液体被迫从入口室60通过入口通道68而进入压缩室62中并进入出口通道74中。在上下文中，频率f高足够高以将这种离心力施加于液体，因此，位于压缩室62内的可压缩介质(例如，空气)被压缩，如图2的阶段2所表示的。由于这个压缩，压缩室62内的压力从压力p1(如图2中阶段1所示的)增加到压力p2(如图2中阶段2所示的)。在稳定的旋转频率的情况下，入口通道68、出口通道74以及压缩室62中的液体的装填水平面采用平衡状态和/或平衡位置，如可从图2中的阶段2中的装填水平面可见。
从这个状态开始，旋转频率在图2所示的阶段3中迅速减小，使得压缩室62内的压力降低，其中，大部分样品液体通过最低阻力的路径溢出。这个最低阻力的路径为出口通道74，与入口通道68提供用于至入口室60的液体流的流动阻力相比，该出口通道对至接收室64的液体流提供更低的流动阻力。位于压缩室62内的空气将根据压缩室62内的压力p3的降低而膨胀。
在本发明的实施例中，低旋转频率f低还可变为零或采用负值，该负值表示反向旋转方向。
在本发明的实施例中，流控模块可整体地实现。本发明的实施例可构造成用于泵送任何样品液体，诸如水、血液或其他悬浮液。本发明的实施例允许在大约6Hz的旋转频率的低旋转频率下和大约75Hz的旋转频率的高旋转频率下以及在大约32Hz/s的旋转减速下，200μL的水样品的75％可在大约3秒内被径向向内传送超过大约400mm的泵送高度。
在所描述的实施例中，仅设置了一个入口通道68和一个出口通道74。在可替换的实施例中，多个入口通道可设置在入口室60与压缩室62之间，和/或多个出口通道可设置在压缩室62与接收室64之间。
如图1所示，与压缩室62的流体入口70相比，流体出口66相对于旋转中心52位于更加径向向内的位置，使得入口通道68径向下降。与接收室64的流体入口76相比，压缩室62的流体出口72位于更加径向向外的位置，使得流体通道74径向上升。
在图1所示的实施例中，与入口通道60相比，整个接收室64位于更加径向向内的位置。因此，本发明的实施例能够实现径向向内引导的净泵送作用。
在可替换的实施例中，流体通道74还可包括径向下降部分。例如，流体通道74可包括弯管，压缩室62通过该弯管流控地连接到接收室64。与压缩室62的流体出口相比，所述弯管的出口可位于更加径向向外的位置，对于压缩室而言，遵循弯管的装填(灌注)而经历弯管内的抽吸作用是可能的，这由旋转频率的减小而影响。
图5示出了流控模块的实施例的可替换的流控结构。压缩室162仅包括一个流体开口163，该流体开口可被称为流体入口/出口。第一流体通道168设置在第一室(储液器)160的流体出口66与压缩室162之间，并且第二流体通道174设置在压缩室162与第二室(收集室)164的流体入口76之间。室160和164进而可设置有对应的装填区域80以及通气区域82和84。如图5所示，第一流体通道168和第二流体通道174通向通道部分165，该通道部分流控地连接到流体开口163。借助于图5所示的流控结构，可以与上文参考图1和图2描述的方式(其中，流控模块经受对应的旋转)类似的方式来实施向内泵送。因此，该说明将相应地应用到图5所示的实施例。
因此，在本发明的实施例中，液体在转子内被径向向内泵送。在上下文中，液体最初在高旋转频率下穿过一个或多个狭窄入口通道(该入口通道显示大液压阻力)径向向外泵送到捕获并压缩可压缩介质的室中。同时，装填连接到压缩室并连接到径向向内定位的接收室的一个或多个另外的出口通道(该出口通道显示低液压阻力)。由于转子迅速减速至低旋转频率，故压缩介质将再次膨胀。大部分液体穿过出口通道(多个出口通道)被泵送至接收室中，而仅较小部分的液体被泵送回到入口通道(多个入口通道)中。
在本发明的实施例中，泵送操作可由压缩室内的可压缩介质的附加膨胀来支持。这种附加膨胀可通过所提供的对应的加热而热引发。可替换地，这种附加膨胀可通过由于化学反应产生的气体逸出而引起。再次，如可替换的，这种膨胀可通过借助于对应压力源产生的附加外部压力而支持。
如上文所说明的，可获得不同的流动阻力，其中，入口通道包括比出口通道更小的流动截面，使得狭窄的入口通道表示用于待处理液体的大阻力，而宽的出口通道表示非常低的阻力。在可替换的实施例中，如已知的，由于流动阻力除了取决于流动截面之外还取决于流体通道的长度，因此可能通过相应地调节入口通道以及出口通道的长度来获得流动阻力。
因此，本发明的实施例能够在离心机转子中实现被动的向内泵送。不同于传统方法，本发明表示的被动方法例如无需转子中的附加介质(液体、蜡等)并且无需附加外部元件(诸如压力源或热源)，并因此本发明表示的被动方法涉及较低费用以及较低成本。在本发明的实施例中，这种外部元件可设置成仅为支持性的。另外，本发明的实施例能够实现明显比现有方法更快的泵送，与根据已知方法的几分钟相反，本发明的泵送对于少许100μL仅需要几秒。此外，本发明的优点在于泵送方法可借助于所描述的流控结构重复任意多次。
对本领域内的技术人员显而易见的是，所描述的流控结构仅表示特定实施例，并且可替换的实施例可在尺寸和形状方面进行变化。本领域内的任何技术人员可容易理解的是，可从所描述的流控结构以及旋转频率变化的同时适于根据本发明的方法向内泵送期望体积的液体的任何流控结构以及旋转频率都是可能的。另外，对于本领域内的任何技术人员显而易见的是，压缩室的容量以及流体通道的流动阻力可以任意方式实施以便获得本发明的效果。

Claims (14)

1.一种流控模块(10；50)，所述流控模块能围绕旋转中心(52)旋转，所述流控模块包括：
第一室(60；160)，所述第一室包括流体出口(66)；
压缩室(62；162)；
第二室(64；164)，所述第二室包括流体入口(76)；
第一流体通道(68；168)，所述第一流体通道位于所述第一室(60；160)的所述流体出口(66)与所述压缩室(62；162)之间；
第二流体通道(74；174)，所述第二流体通道位于所述压缩室(62；162)与所述第二室(64；164)的所述流体入口(76)之间，
其中，液体能穿过所述第一流体通道从所述第一室(62；162)被离心驱动至所述压缩室(62；162)中，
其中，所述第二流体通道(74；174)包括至少一个部分，与该至少一个部分的末端相比，该至少一个部分的起始部位于更加径向向外的位置，
其中，与所述第一流体通道(68；168)的对从所述压缩室(62；162)至所述第一室(60)的液体流的流动阻力相比，所述第二流体通道(74；174)的对从所述压缩室(62；162)至所述第二室(64；164)的液体流的流动阻力更小，并且
其中，根据所述流控模块(10；50)的旋转，所述压缩室(62；162)内的可压缩介质能通过由离心力从所述第一室(60；160)驱动到所述压缩室(62；162)中的液体而被捕获并压缩，并且其中，液体能通过旋转频率的减小并通过所述可压缩介质产生的膨胀而从所述压缩室(62；162)穿过所述第二流体通道(74；174)被驱动到所述第二室(64；164)中。
2.根据权利要求1所述的流控模块(10；50)，其中，所述第二流体通道(74；174)的流动截面大于所述第一流体通道(68；168)的流动截面。
3.根据权利要求1或2中的一项所述的流控模块，其中，与所述第一室的所述流体出口(66)相比，所述第二室(64；164)的所述流体入口(76)位于更加径向向内的位置。
4.根据权利要求3所述的流控模块，其中，与所述第一室(60；160)相比，整个所述第二室(64；164)位于更加径向向内的位置。
5.根据权利要求1或2中的一项所述的流控模块，其中，所述第二流体通道包括弯管。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的流控模块，其中，所述压缩室(62)包括流体入口(70)以及流体出口(72)，所述第一流体通道(68)将所述第一室(60)的所述流体出口(66)连接到所述压缩室(62)的所述流体入口(70)，并且所述第二流体通道(74)将所述压缩室(62)的所述流体出口(72)连接到所述第二室(64)的所述流体入口(76)。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的流控模块，其中，所述压缩室(162)包括流控地耦接至通道部分(165)的流体开口(163)，所述第一流体通道(168)与所述第二流体通道(174)通向所述通道部分。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的流控模块，其中，所述第一流体通道(68；168)包括阀，所述阀对从所述第一室(60；160)到所述压缩室(62；162)的流体流显示出比相反方向上更大的流动阻力。
9.一种用于泵送液体的装置，所述装置包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的流控模块(10；50)，
驱动装置(20)，所述驱动装置构造成：
在第一阶段中，使所述流控模块(10；50)经受这样的旋转频率，以使得液体从所述第一室(60；160)穿过所述第一流体通道(68；168)而被驱动到所述压缩室(62；162)中，因此可压缩介质在所述压缩室中被捕获并压缩，所述第一流体通道(68；168)、所述压缩室(62；162)以及所述第二流体通道(74；174)中的液体的装填水平面采用平衡状态；并且
在第二阶段中，减小所述旋转频率，以使得所述压缩室(62；162)内的所述可压缩介质将会膨胀，并从而将液体从所述压缩室(62；162)穿过所述第二流体通道驱动到所述第二室中。
10.根据权利要求9所述的装置，所述装置进一步包括用于根据所述旋转频率的减小而支持所述可压缩介质的膨胀的设备。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，用于支持的该设备包括以下中的至少一个：用于在所述压缩室(62；162)内产生压力的压力源；用于加热所述可压缩介质的加热源；以及用于由化学反应而实现气体逸出的设备。
12.一种泵送液体的方法，所述方法包括：
将液体引入根据权利要求1至8中任一项所述的流控模块(10；50)的所述第一室(60；160)中；
使所述流控模块(10；50)经受旋转频率，以便将液体从所述第一室(60；160)穿过所述第一流体通道(68；168)驱动到所述压缩室(62；162)中，所述可压缩介质在所述压缩室(62；162)内被捕获并压缩，并且所述第一流体通道(68；168)、所述压缩室(62；162)以及所述第二流体通道(74；174)中的液体的装填水平面采用平衡状态；以及
减小所述旋转频率，所述压缩室(62；162)内的所述可压缩介质膨胀，并因此将液体从所述压缩室穿过所述第二流体通道(74；174)驱动到所述第二室中。
13.根据权利要求12所述的方法，所述方法进一步包括根据所述旋转频率的减小而支持所述可压缩介质的膨胀。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，支持的步骤包括以下中的至少一个：使所述可压缩介质经受压力；加热所述可压缩介质；以及实现所述压缩室内的气体逸出。
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