CN116568797A - 流体装置和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于流体输送的微流体系统。微流体系统包括微流体装置。微流体装置包括入口本体，该入口本体包括入口。微流体装置包括支撑入口本体的基部。基部包括与入口流体连通的通道。基部包括在通道的表面上形成的一个或多个传感器，或在通道的表面中形成的一个或多个凹槽中形成的一个或多个传感器。通道被构造为便于流体的流动。流体包括多个珠粒。流体包括多个悬浮单元。入口被构造为在入口端口处接收流体。入口被构造为穿过与通道流体连通的开口输出流体。入口被构造为在通道的水平维度的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动。装置被构造为补偿否则会存在的边缘效应。还描述了相关的方法、设备、系统、技术和物品。

Description

流体装置和方法
相关申请的交叉引用
本申请基于美国法典第35章第119(e)款要求于2020年6月30日提交的美国临时申请No.63/046,500的优先权，其全部内容通过引入并入本申请。
技术领域
本公开涉及用于流体输送的装置和方法。具体地，本公开涉及超高通量微流体装置和相关方法。
背景技术
已开发的微流体装置和方法涉及多通道或单通道端口。在这两种设计的情况下，穿过相应的装置的流体的通道上的速度分布在流动的主要方向上变化，从而产生不均匀的速度分布。不均匀的速度分布以不期望的方式降低连接到装置的传感器的精度并妨碍通量。附加地，在一些已开发的微流体装置中，装置的有源传感器区域可以在通道长度方向上与入口和出口结构分开若干毫米量级的距离(在一个示例性装置中为约12mm)。此外，在一些已开发的微流体装置中，部分地由于入口和出口结构或分支通道网络的相对较大的占地面积，可用于传感器区域的基底的面积显著减小。
本发明人开发出了至少克服了相关技术的装置的上述问题的微流体装置和方法的改进。
发明内容
以下特征中的一个或多个可以包括在任何可行的组合中。
提供了用于流体输送的装置。该装置包括入口本体，该入口本体包括入口。该装置包括支撑入口本体的基部，该基部包括与入口流体连通的通道。该装置包括出口本体，该出口本体包括出口，基部支撑该出口本体，出口与通道流体连通。入口被构造为在入口端口处接收流体。入口被构造为穿过与通道流体连通的开口输出流体。入口被构造为在通道的至少一个维度(dimension)的实质部分(substantial portion)上提供流体的基本上均匀的流动。
所述至少一个维度可以是竖直平面和水平平面中的一个。
入口、通道和出口可以被构造为在通道的水平平面的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动。
入口、通道和出口可以被构造为提供穿过通道内的立方体区域的实质部分的流体的基本上均匀的流动。
装置可以是微流体装置。通道可以是微流体通道。
入口本体、基部和出口本体可以形成整体(unitary body)。
入口可以是装置的单个入口。通道可以是装置的单个通道。出口可以是装置的单个出口。
入口端口的截面面积与通道的进入口的截面面积的比例可以是约1比约7.5。
入口端口的截面面积与开口的截面面积的比例可以是约1比约50。
开口的截面面积与通道的进入口的截面面积的比例可以是约6.67比约1。
入口端口的深度与入口的端部处的深度的比例可以是约1比约2。
入口端口的深度和入口的端部处的深度和入口端口处或附近的高度的比例可以是约1比约2比约3。
通道的高度和入口端口的深度和入口的端部处的深度和入口端口处或附近的高度的比例可以是约1比约4比约8比约12。
水平平面中的开口的宽度和深度的比例可以是约25比约1。
竖直平面中的通道的宽度和高度的比例可以是约180比约1。
入口和/或出口的至少一侧在水平平面中的截面形状可以是蝴蝶结形状或文丘里形状，该至少一侧背离通道。
入口和/或出口的两侧在水平平面中可以具有蝴蝶结形状或文丘里形状。
入口和/或出口在竖直平面中的截面形状可以是弓形或括号形。
入口端口在水平平面中的截面形状可以是矩形形状。
基部可以包括平行板结构。
装置可以被构造为在约1μL/sec和约500μL/sec之间的体积流率下提供流体的基本上均匀的流动。
附加地，提供了用于流体输送的微流体系统。微流体系统包括微流体装置。微流体装置包括入口本体，该入口本体包括入口。微流体装置包括支撑入口本体的基部。基部包括与入口流体连通的通道。微流体装置包括在通道的表面上形成的一个或多个传感器，或在通道的表面中形成的一个或多个凹槽中形成的一个或多个传感器。微流体装置包括出口本体，该出口本体包括出口，所述基部支撑出口本体，出口与通道流体连通。
所述通道可以被构造为便于(facilitate)流体的流动。流体可以包括例如悬浮在其中的多个固体珠粒。流体可以包括多个悬浮单元。入口可以被构造为在入口端口处接收流体。入口可以被构造为穿过与通道流体连通的开口输出流体。入口可以被构造为在通道的水平维度的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动。该装置可以被构造为补偿否则会存在的边缘效应。
多个珠粒中的每一个均可以具有约10μm至约160μm的最大维度、例如宽度或直径。
多个悬浮单元中的每一个均可以具有约10μm至约50μm的最大维度、例如宽度或直径。
可以在通道的表面上形成约150,000个传感器，或者可以分别在约150,000个凹槽中形成约150,000个传感器，该凹槽形成在通道的表面中。
基部可以包括平行板结构。
微流体装置可以被构造为在约1μL/sec和约500μL/sec之间的体积流率下提供流体的基本上均匀的流动。
提供了用于流体输送的方法。该方法包括设置入口本体，该入口本体包括入口。该方法包括设置支撑入口本体的基部，该基部包括与入口流体连通的通道。该方法包括设置出口本体，该出口本体包括出口，所述基部支撑出口本体，出口与通道流体连通。该方法包括在入口的入口端口处接收流体。该方法包括穿过入口的与通道流体连通的开口输出流体。该方法包括利用入口在通道的水平维度的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动。
该方法可以包括利用入口、通道和出口在通道的水平平面的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动。
基部可以包括平行板结构。
该方法可以包括利用入口、通道和出口在约1μL/sec和约500μL/sec之间的体积流率下提供流体的基本上均匀的流动。
提供了用于流体输送的装置。该装置包括入口本体，该入口本体包括入口。该装置包括支撑入口本体的基部，基部包括与入口流体连通的通道。入口被构造为在入口端口处接收流体。入口被构造为穿过与通道流体连通的开口输出流体。入口被构造为在通道的至少一个维度的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动。
提供了用于流体输送的微流体系统。微流体系统包括微流体装置。微流体装置包括入口本体，该入口本体包括入口。微流体装置包括支撑入口本体的基部。基部包括与入口流体连通的通道。基部包括形成在通道的表面上的一个或多个传感器，或在通道的表面中形成的一个或多个凹槽中形成的一个或多个传感器。通道被构造为便于流体的流动。流体包括多个珠粒。流体包括多个悬浮的单元。入口被构造为在入口端口处接收流体。入口被构造为穿过与通道流体连通的开口输出流体。入口被构造为在通道的水平维度的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动。该装置被构造为补偿否则会存在的边缘效应。
在阅读以下附图、详细说明和权利要求书之后，将更全面地理解所公开主题的这些和其他能力。
附图说明
从以下结合附图的详细说明中，将更容易理解这些和其他特征，在附图中：
图1是根据示例性实施方式的阿尔法类型(α类型)的微流体装置的立体线框视图；
图2是根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口本体和入口或出口本体和出口的详细立体线框视图；
图3是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口、入口过渡部、通道、出口过渡部和出口中的流体流动区域；
图4A是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约0.1微升/秒(μL/sec)的体积流率流动的流体(例如，水)的速度；
图4B是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1μL/sec的体积流率流动的流体(例如，水)的速度；
图5是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约10μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图6是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图7是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图8是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约500μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图9是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1,000μL/sec(或约1毫升/秒(mL/sec))的体积流率流动的流体的速度；
图10是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约5,000μL/sec(或约10mL/sec)的体积流率流动的流体的速度；
图11是根据示例性实施方式的贝塔类型(β类型)的微流体装置的立体线框视图；
图12是根据示例性实施方式的β类型的微流体装置的入口本体和入口或出口本体和出口的细节立体线框视图；
图13是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置的入口、入口过渡部、通道、出口过渡部和出口中的流体流动区域；
图14是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图15是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图16A是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图16B是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约10μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图17是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的伽马类型(γ类型)的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约10μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图18是根据示例性实施方式的德尔塔类型(δ类型)的微流体装置的立体线框视图；
图19是根据示例性实施方式的过程的图；
图20是根据相关技术的多通道微流体装置的立体图；
图21是平面线框视图，其突出显示了根据现有技术的单通道微流体装置的常规通道的在XZ平面中以约1,000μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图22A是截面，其突出显示了在穿过根据示例性实施方式的α类型的装置的通道的第一点的XY平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图22B是图22A的底部的放大的中央部分；
图23是截面的放大部分，其突出显示了在穿过根据示例性实施方式的α类型的装置的通道的第二点的XY平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图24是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有半比例(50％)入口/出口的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图25是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有半比例(50％)入口/出口的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1mL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图26是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有四分之三比例(75％)入口/出口的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图27是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有十分之九比例(90％)入口/出口的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图28是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有十分之九比例(90％)入口/出口的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1mL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图29是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的在具有原尺寸(full-scale，100％)入口/出口的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约2mL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图30是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有二分之三比例(150％)入口/出口的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；
图31是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1μL/sec的体积流率流动的、粘度是水的100倍的流体的速度；
图32是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约10μL/sec的体积流率流动的、粘度是水的100倍的流体的速度；
图33是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的、粘度是水的100倍的流体的速度；
图34是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约0.1μL/sec的体积流率流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度；
图35是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度；
图36是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约2mL/sec的体积流率流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度；
图37是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约5mL/sec的体积流率流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度；
图38是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约10mL/sec的体积流率流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度；
图39是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有类似于其他实施方式的入口但具有相对较大体积的无限制的出口的替选的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度；以及
图40是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的替选的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。
应当注意的是，附图不一定按比例绘制。附图旨在仅描绘本文公开的主题的典型方面，因此不应被视为限制本公开的范围。本领域技术人员将理解，本文具体描述并在附图中示出的结构、系统、装置和方法是非限制性的示例性实施方式，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。
具体实施方式
图20是多通道微流体装置700的立体图。多通道微流体装置700包括入口本体705、基部750、出口本体795、多个入口(即800a、800b、800…和800n)、多个出口(即800a'、800b'、800'…和800n')以及基部750中的多个通道890，每个通道分别对应于多个入口800和出口800'。多个入口800和出口800'(或分支通道)的实施可能在通道不由整料(例如，黏合到玻璃的硅树脂弹性体铸件)限定的应用中产生挑战，这在研究实验室中很常见。此外，多个入口800和多个出口800'可能占用可用于试验的装置的总面积的很大一部分。通道之间的分隔部可能导致表面空间的损失，并且流速可能从每个通道的中央到边缘发生变化。
图21是等高线俯视图，其突出显示了在宽的单通道微流体装置900的通道1090的XZ平面中以约1,000μL/sec(约1mL/sec)的体积流率流动的流体(例如，水)的速度。单通道微流体装置900包括入口本体905、基部950、出口本体995、入口本体905内的单个入口1000、出口本体995内的单个出口1000'和基部950内的通道1090。单个入口1000连接到通道1090，通道1090连接到单个出口1000'。单个入口1000、通道1090和单个出口1000'允许流体流过单通道微流体装置900。如本说明书通篇所使用的，除非另有说明，否则例如如图21所示，在通道1090的大致中央1095处，X方向对应于装置的宽度(纸面上的上下)，Y方向对应于装置的高度(进入和离开纸面)，并且Z方向对应于流动的主要方向(纸面的左到右)。大致中央1095出现在通道1090的XZ平面内。
通常，流体经由单个入口1000进入单通道微流体装置900，主要在负Y方向上向下落到通道1090中，通常在Z方向上流过通道1090，流入单个出口1000'，并主要在Y方向上向上升起离开单通道微流体装置900。然而，由于单个入口1000和单个出口1000'，流体的实质部分尤其是在单个入口1000和单个出口1000'附近在正X方向和负X方向上传播。单个入口1000和单个出口1000'的使用产生流过通道1090的流体的不均匀的速度分布。
在本示例中，将体积流率设定为约1mL/sec(大致为试验通道所占的体积，即每秒约0.675mL)，流体在单个入口1000和单个出口1000'下方或附近在Z方向上的速度相对较高，即在约0.4444mm/sec(显示为“4.444444e-01”)至约0.5000mm/sec(显示为“5.000000e-01”)的数量级上(on the order of)；而沿着通道1090的边缘的流体在Z方向上的速度相对较低，即在约0.0000mm/sec至约0.05556mm/sec的数量级上。如图所示，通道1090内的单个入口1000和单个出口1000'之间的流体在Z方向上的速度在约0.0000mm/sec到约0.5000mm/sec的数量级上以它们之间的各种增量变化，即约0.05556mm/sec、约0.1111mm/sec、约0.1667mm/sec、约0.2222mm/sec、约0.2778mm/sec、约0.3333mm/sec、约0.3889mm/sec以及约0.4444mm/sec。通道1090的中央1095附近的流体在Z方向上的速度在约0.05556mm/sec至约0.1111mm/sec的数量级上。虽然人们可以使用具有该设计的装置对流体进行分析，但通道1090的有效使用面积会显著减小，尤其是当分析对流速、剪切应力或介质交换敏感时。另外，如果在通道1090的周边和单个入口1000或单个出口1000'的附近设置传感器，则Z方向上的不均匀速度会降低单通道微流体装置900中的传感器的精度。此外，即使只在通道1090的具有约0.05556mm/sec到约0.1111mm/sec的数量级的Z方向上的速度的区域中设置传感器，Z方向上的速度在该区域内仍可能是相对不均匀的，并且单通道微流体装置900中的传感器的精度也会降低。如果在试验中使用，在入口处相对较高的速度(和剪切应力)可能会破坏活单元。
提供了包括入口和出口的微流体装置。微流体装置可以被构造为最小化未使用的潜在有源传感器区域，最大化有源传感器区域中的均匀流动区域，抵消有源传感器区域中的通道的周边处的摩擦效应，和/或修改穿过入口结构和出口结构的流动以促进有源传感器区域的通道中的均匀流动。
入口和出口均可以形成用于在Y方向上的主要竖直流体流的开口。入口和出口均可以连接到通道的相应的端部，用于在Z方向上的主要水平流体流。通道可以构造有用于分析的传感器和/或凹槽。根据本公开的装置可以应用于如下的通道：其在一个或多个凹槽的底部处具有一个或多个传感器和/或在通道的底部和/或顶部处的相对平坦的表面上具有一个或多个传感器。入口导管和出口导管均可以改变Y方向(YZ平面中的竖直方向)上的长度和Z方向(XZ平面中的水平方向)上的深度。入口导管几何形状可以被构造为在进入通道之前为流体提供沿着XY平面的变化的阻力(粘性阻力)。出口导管几何形状可以以相同的方式构造成具有变化的阻力，以在出口的底部处接收沿着X方向上的宽度离开通道的流体。入口几何形状和出口几何形状均可以被构造为在进入装置的通道时使平面(Z方向)速度分布的变化最小化。入口几何形状可以被构造为使流体的平面速度分布平滑。入口几何形状可以被构造为在层流条件下在通道的平面壁和表面上产生基本上均匀的剪切应力。微流体装置的各种示例性实施方式可以规避对分支的分叉通道的需要，利用已开发的微流体装置，设置分支的分叉通道以使流体以在通道的宽度上均匀的方式流动。
此外，入口相对于通道的相对较短的长度(在Y方向上)可以被构造为在足够快的层流速度下将入口中的颗粒(例如，珠粒和单元(beads and cells))的沉积最小化。例如，在一些示例性实施方式中，珠粒具有约25μm至约50μm的最大维度，而悬浮单元具有约10μm至约30μm的最大维度。
此外，本发明的微流体装置的入口几何形状和出口几何形状可以被构造为促进高效的可制造性。入口几何形状和出口几何形状可以被构造为在腔中产生正拔模角(draftangle)，该正拔模角提供沿着XY平面的变化的阻力。入口导管几何形状和出口导管几何形状可以被构造为促进通过注射成型的大尺度制造。入口和出口可以被注射成型。入口和出口可以形成为与通道分离的一个或多个顶部件。替选地，入口和出口可以与包围通道的基部或基底一起形成。入口、出口和它们之间的通道可以通过注射成型形成为整体。
在一些示例性实施方式中，单通道微流体装置可以在通道中构造有相对较大的传感器区域，其中，具有单个入口和单个出口(与多个入口和出口相反)，单个入口和单个出口均相对于传感器区域具有相对最小的占地面积，并且沿着通道的宽度(X方向)具有相对均匀的流动。如上所述，一些先前开发的设计使用分支的分叉通道网络来使平面速度分布均匀，该设计占据总的平坦表面的相对较大部分并且固有地难以制造。另外，已开发的入口和出口的高度大多固定到通道的高处并且相对较短，导致重颗粒(例如，珠粒和单元)在已开发的装置的入口和出口中、尤其是在具有相对较慢流率的区域中的不期望的沉积。然而，根据本公开的示例性实施方式的入口和出口的长度(在Y方向上)可以比通道的高度长大致一个数量级，并且入口和出口的长度(在Y方向上)对应于流体中沉积的移动方向。此外，本公开的示例性实施方式的入口和出口的导管几何形状被构造为在整个入口和出口中产生足够的流动，从而允许颗粒保持悬浮并到达表面剪力高到足以促进颗粒流过装置的通道。
如上所述，在一些已开发的微流体装置中，入口结构和出口结构与传感器区域之间的Z方向上的距离在约12mm的数量级上，并且在传感器区域中仅设置约50,000个凹槽。然而，在本公开的示例性实施方式的入口和出口的占地面积相对较小的情况下，在同等尺寸的传感器区域中可以设置大量的凹槽，例如，数量级为约150,000个凹槽和/或约150,000个传感器。
在示例性实施方式中，通道可以是平行板微流体通道。可以使用以下流动等式来量化穿过通道的流动的属性。平行板微流体通道的体积流量可以如下表示为等式(1)：
在本等式中，h＝高度(Y方向)，w＝宽度(X方向)，L＝长度(Z方向)，μ＝粘度，ΔP＝压力差，R＝阻力，和Q＝体积流量。请注意，在平行板结构中，宽度(在X方向上)明显大于长度(在Y方向上)，即w>>h。
平行板微流体通道的流动原理可以如下表示为等式(2)：
平行板微流体通道的流动阻力(或粘性阻力)关系可以如下表示为等式(3)：
也就是说，阻力强烈依赖于长度(在Y方向上)。具体地，阻力与长度(在Y方向上)的立方成反比。
任何满足本文所公开的功能和目的的结构都在本公开的范围内。下面，详细提供了满足本文所公开的功能和目的的示例性实施方式；然而，本公开内容不限于此。尽管本文的示例性实施方式是针对微流体应用的，但所公开的构造可以放大或缩小到任何合适的尺度。附加地，本文的示例性实施方式可以提供流体穿过任何装置的基座或水平结构和/或在任何装置的基座或水平结构上的均匀流动。例如，本文的示例性实施方式可以提供流体穿过用于引起催化反应的区域和/或在用于引起催化反应的区域上的均匀流动。在一些示例性实施方式中，装置可以被构造为促进流体穿过催化剂基座和/或在催化剂基座上的均匀流动。
α类型的微流体装置
图1是根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的立体线框视图。请注意本文使用的惯例：以奇数开头的附图标记(例如，100、150等)表示结构，而以偶数开头的附图标记(例如，200、290等)表示结构中的开口或孔隙(该惯例不适用于过程1100)。α类型的微流体装置100可以包括入口本体105、基部150和出口本体195。入口200可以形成在入口本体105中。入口本体105可以基本上类似于出口本体195。替选地，入口本体105可以相比于出口本体195有变化。入口本体105、基部150和出口本体195可以是整体或者独立的部件。在一些示例性实施方式中，入口本体105和出口本体195是可互换的。在一些示例性实施方式中，入口200和出口200'基本上是相同且可互换的，只是在取向上颠倒。术语“入口”不旨在限制，并且可以在一些示例性实施方式中指示流体流动的方向；反转流体流动的方向可能导致术语“入口”和“出口”的颠倒。
出口200'可以形成在出口本体195中。入口200可以基本上类似于出口200'。替选地，入口200可以相比于出口200'有变化。通道290可以在入口200和出口200'之间提供流体连接。入口过渡部285可以设置在入口200的底部开口和通道290的入口侧之间。出口过渡部295可以设置在通道290的出口侧和出口200'的底部开口之间。
在一些示例性实施方式中，针对微流体应用，通道可以具有平行板结构，并且通道290在Y方向上的高度可以是均匀的，并且可以在约0.05mm至约0.50mm的数量级上。通道290可以具有矩形棱柱形状。具体地，通道290在Y方向上的高度可以在约0.25mm的数量级上。在一些示例性实施方式中，通道290在Y方向上的高度降低，以最小化穿过装置100的输送流体的体积消耗。在一些示例性实施方式中，通道290在Y方向上的高度被优化以考虑通道290的表面上的剪切应力。在恒定的压力差下，通道290的表面上的剪切应力是通道290的高度的直接线性函数。例如，对于具有约25-50μm的最大维度的珠粒和具有约10-20μm的最大维度的悬浮单元而言，当将流体、诸如油引入到流体(例如水)以隔离凹槽阵列时，观察到通道290的约0.25mm的高度产生足够的和期望的剪切应力。在一些示例性实施方式中，通道290在X方向上的宽度可以在约45.0mm的数量级上。在其他示例性实施方式中，通道290在X方向上的宽度可以在约200mm的数量级上。在一些示例性实施方式中，通道290在Y方向上的高度与通道290在X方向上的宽度的比例可以是约1比约180。在一些示例性实施方式中，通道290在Z方向上的长度可以在约70mm的数量级上。
可以通过注射成型或任何其他合适的方法形成入口本体105、基部150、出口本体195、入口200、入口过渡部285、通道290、出口过渡部295和出口200'。
图2是根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口本体105和入口200的详细立体线框视图。附加地或替选地，出口本体195和出口200'可以分别以与入口本体105和入口200基本上类似或相同的方式实施。入口200可以被构造为将穿过入口200的流体流动从入口200的进入口(例如，端口205，下面描述的示例)转换到入口200的离开口(例如，开口240，下面描述的示例)。具体地，入口200可以被构造为将入口200的进入口处(例如，在端口205处)的流体流动转换成入口200的离开口处(例如，在开口240处)的基本上均匀的流动。如本文所使用的，术语“基本上均匀的”流动可用于指代在给定试验中的装置的给定区域中限定为例如最大观测值的约10％的范围内的流体流动。下文提供了基本上均匀的流动的非限制性示例。为清楚起见，模拟以速度的10级分度表示，从而将均匀性的分辨率限制在10％内。
相反地，出口200'可以被构造为将穿过出口200'的流体流动从出口200'的进入口(例如，开口240)转换到出口200'的离开口(例如，端口205)。具体地，出口200'可以被构造为将出口200'的进入口处(例如，开口240处)的流体的基本上均匀的流动转换成适于流体离开出口200'(例如，在端口205处)的流动。
这样，入口200被构造成在流体进入通道290时提供基本上均匀的流体流动。进入通道290的基本上均匀的流动提高了连接至装置100的传感器的精度和/或穿过装置100的流体的通量。
如图所示，例如，在下面的图4A、图4B和图5-图9(尤其是图5-图9)的左侧，如图2中的虚线箭头所示，虚线箭头描绘了流体的速度，并且入口200中每个矢量的端部处的流体的速度在X方向上在沿着入口200的基本上所有点处基本相同。当入口和出口中的每一个通向入口和出口中的每一个的边缘时，入口导管和出口导管中的每一个在Z方向上的深度从顶部入口端口朝向边缘沿着X方向逐渐增加强烈地减小了截面阻力，使得由深度贡献的反比阻力平衡了由从入口端口到入口的底部的任何路径长度贡献的线性阻力(参见等式3)。例如，当结构是入口200时，来自端口205的流动路径(例如，在图2中用虚线箭头标记的流动路径)的累积阻力等于或接近等于入口200的底部上的开口240处的流动路径的累积阻力。入口底部处的这些流动路径的速度也是同样均匀的。
在图2的实施方式中，入口200的一侧可以是基本上平坦的(与XY平面大致共面)，对应于入口200的面向通道290并面向出口200'的一侧的XY平面。相反地，出口200'可以是基本上平坦的(与XY平面大致共面)，对应于出口200'的面向通道290并面向入口200的一侧的XY平面。
相反地，出口200'被构造为在流体离开通道290时接收基本上均匀的流体流动。来自通道290的基本上均匀的流动确保了连接至装置100的传感器的精度和/或穿过装置100的流体的通量。如图所示，例如，在下面的图4-图9的右侧，离开通道290的流体在Z方向上的速度在X方向上在沿着出口200'的基本上所有点处基本相同。
入口200和/或出口200'可以包括端口205。端口205可以在Z方向上具有深度210。在一些示例性实施方式中，端口205在Z方向上的深度210可以在约0.5mm至约1.5mm之间的范围内，并且在一些实施方式中，在约0.9mm至约1.0mm之间的范围内。端口205可以具有基本上线性的边缘(如图1所示)或非线性边缘(未示出)。端口205可以构造有敞开的顶部(在XZ平面中)、敞开的底部(在XZ平面中)和四个封闭的侧部(在XY和YZ平面中各有两个)。
如图2所示，端口205在XY、YZ和XZ平面的每一者中的一个或多个中可以具有矩形(包括正方形)截面。XZ平面中的其他截面形状、诸如圆形或椭圆形也在本公开的范围内(例如参见图18)。
入口200和/或出口200'可以包括渐缩区域220。渐缩区域220可以在Z方向上逐渐变窄。也就是说，当从上方(从XZ平面)观察时，渐缩区域220可以在端口205附近具有Z方向上的相对较小的深度，并且在转折点225附近具有Z方向上的相对较大的深度。如图2所示，当从上方(从XZ平面)观察时，渐缩区域220可以仅设置在入口200的一侧，即，背离通道290的一侧。相反地，当从上方(从XZ平面)观察时，渐缩区域220可以仅设置在出口200'的一侧，即，背离通道290的一侧。换言之，入口200或出口200'的面向通道290的一侧可以不具有渐缩形状，并且可以是相对平坦的(与XY平面大致共面)。(参见图11-图15、图16A和图16B的示例性实施方式，其中入口400和出口400'的两侧都是渐缩的。)
渐缩区域220可以在Y方向上具有高度215。在一些示例性实施方式中，Y方向上的高度215可以为约3.0mm。在一些示例性实施方式中，Y方向上的高度215可以等于从入口200和/或出口200'的中央到边缘(在235处)的距离的约八分之一，使得深度235在Z方向上的渐缩形状可以逐渐加倍。入口可以是基本上竖直的通道(或导管)。
转折点225可以设置在渐缩区域220与弯曲和渐缩区域230之间。弯曲和渐缩区域230可以在Y方向上是弯曲的并且在Z方向上是渐缩的。也就是说，当从侧面(从XY平面)观察时，弯曲和渐缩区域230可以在转折点225处在Y方向上开始弯曲，并且Y方向上的弯曲可以终止于弯曲和渐缩区域230的端部处。此外，当从上方(从XZ平面)观察时，弯曲和渐缩区域230可以在转折点225处在Z方向上具有相对较小的深度，并且在弯曲和渐缩区域230的端部处在Z方向上具有相对较大的深度235。在一些示例性实施方式中，弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235可以在约1.0mm至约3.0mm之间的范围内，并且在一些实施方式中，在约1.8mm至约2.0mm之间的范围内。
α类型的微流体装置100的总体积可以是约1,168μL，通道290的体积可以是约742.5μL，入口200或出口200'的体积可以是约212.75μL，入口200和出口200'的体积可以是约425.5μL。这样，入口200和出口200'的体积占α类型的微流体装置100的总体积的百分比可以是约36.43％。
弯曲和锥形区域230可以是具有相对较慢流速的死体积(dead-volume)区域(或涡流形成区域)，其可以被最小化以用于完全的介质交换。在一些示例性实施方式中，可以利用倒角和/或弯曲的交叉点(未示出)来避免相邻表面的相对尖锐的90°交叉点。
在一些示例性实施方式中，如图2所示，Z方向上的深度可以线性变化，例如从端口205附近的约0.75mm到端部处的约1.5mm；从端口205附近的约0.9mm到端部处的约1.8mm；从端口205附近的约1.0mm到端部处的约2.0mm；或从端口205附近的约1.5mm到端部处的约3.0mm。在图2所述的示例性实施方式中，例如，深度以1:2的比例变化，使得由深度贡献的反比阻力以8(即，23)倍变化，从而平衡了由从入口端口的中央到入口边缘的底部的长度变化(～8)贡献的线性阻力，例如，约3.0mm至约24.0mm(例如，参见等式3)。入口200和出口200'可以具有一个或多个基本上线性的边缘，例如，如图2所示。在一些示例性实施方式中，Z方向上的深度可以从端口205到端部(在深度235处)增加。入口200和出口200'可以具有一个或多个弯曲的边缘(未示出)。替选地，在一些示例性实施方式中，Z方向上的深度可以从端口到端部基本恒定(例如，不是渐缩的)，具有基本上线性的边缘(参见图17)。
在一些示例性实施方式中，从深度210的约1.0mm到深度235的约2.0mm(或约0.75mm到约1.5mm、或约0.9mm到约1.8mm、或约1.5mm到约3.0mm)的渐缩可以是线性的。线性渐缩形状足以平衡端口205的中央与沿着开口240的任何点之间的流动阻力。流体流动路径的长度(图2中的虚线)大致从端口205处的约3.0mm变化到端口205和端部(深度235处)之间的约24.0mm(例如，从中央到端部的长度长8倍)，相应地，由长度贡献的阻力增加8倍。为了平衡阻力，从端口205的中央到深度235的深度加倍的渐缩形状有效地将由深度贡献的阻力减小了8倍(23)。在其他示例性实施方式中，由于在线性渐缩形状的情况下，与端部相比，在中央(相对快速地达到最大的Z方向速度)存在略低的阻力，因此渐缩可以是非线性的或弯曲的。线性渐缩形状可以在试验通道290的进入口处产生足够均匀的速度。在一些示例性实施方式中，开口240在Z方向上具有在约1.5mm和约3.0mm之间的范围内(约2.0mm、大于约2.0mm、或小于约2.0mm)的深度。
开口240可以形成在入口本体105的底部表面或出口本体195的底部表面中。也就是说，开口240可以形成为在入口200的内部和入口过渡部285之间提供流体连通，或者在装置的另一侧，开口可以形成为在出口过渡部295和出口200'的内部之间提供流体连通。入口过渡部285和/或出口过渡部可以具有基本上直线的形状或任何其他合适的形状。入口过渡部285和/或出口过渡部295可以具有基本上线性的边缘(如图1所示)或非线性边缘(未示出)。
入口过渡部285可以用于将流体的主要流动方向从离开入口200之后的Y方向上的基本竖直的方向和X方向上的基本水平的方向改变为进入通道290之前的Z方向上的基本水平的方向。相反地，出口过渡部295可以用于将流体的主要流动方向从通道290中的Z方向上的基本水平的方向改变为进入出口200'之前的Y方向上的基本竖直的方向和X方向上的基本水平的方向。
图3是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口200、入口过渡部285、通道290和出口过渡部295中的流体流动区域。图3内的实心形状表示流体流动区域，其在图3的左侧开始于在入口200的端口205处进入，然后穿过端口205向下(在Y方向上)流动，在入口200内向下(在Y方向上)和向外或横向(在两个X方向上)流动，离开入口200的底部处的开口240，进入入口过渡部285，在离开入口过渡部285之前改变方向以向右(在Z方向上)流动，进入通道290，从左向右(在Z方向上)流动穿过通道290，离开进入到出口过渡部295中，改变方向以便向上流动到出口200'的底部处的开口240中，向上(在Y方向上)和向内(在两个X方向上)朝向端口205流动，向上(在Y方向上)穿过端口205，并且从端口205的顶部离开。虽然如本文所述的流体流动的主要方向是从左向右，但是应当理解，入口和出口可以颠倒，使得流体从右向左流动。
表1总结了本公开的微流体装置的各种示例性实施方式的速度研究。
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图4A是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约0.1μL/sec的体积流率流动的流体(例如，水)的速度。在一些示例性实施方式中，可以在通道290的上内表面和下内表面之间的约一半处测量流体的速度。在图4A、图4B、图5-图10、图14、图15、图16A、图16B、图17和图24-图30(含)的示例性实施方式中，通道290在Y方向上的高度为约0.25mm，并且在通道290的上内表面下方约0.125mm处或在通道290的下内表面上方约0.125mm处测量流体的速度。在相对较低的流率下，如图4A所示，水的粘滞效应可能变得更明显，并且观察到较小的边缘效应。本示例性设计的上限可以通过层流约束来限制。在图4A的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化至约0.009893mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约0.009893mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半的高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度在相对较窄的范围内，即，约0.008793mm/sec至约0.009893mm/sec。然而，在图4A的示例性实施方式的情况下，在通道290的四个角中，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293的区域291中，Z方向上的速度为约0.007694mm/sec至约0.008793mm/sec。换言之，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
在一些示例性实施方式中，端口205的截面面积(即，X维度×Z维度)与通道290的进入口的截面面积(即，X维度×Y维度)的第一比例为约2.0(例如，1.0mm×2.0mm)比约15.0(例如，0.25mm×60.0mm)或约1.0比约7.5。在一些示例性实施方式中，端口205的截面面积(即，X维度×Z维度)与开口240的截面面积(即，X维度×Z维度)的第二比例为约2.0(例如，1.0mm×2.0mm)比约100.0(2.0mm×50.0mm)或约1.0比约50.0。在一些示例性实施方式中，开口240的截面面积(即，X维度×Z维度)与通道290的进入口的截面面积(即，X维度×Y维度)的第三比例为约100.0(2.0mm×50.0mm)比约15.0(例如，0.25mm×60.0mm)或约6.67比约1.00。在一些示例性实施方式中，端口205的深度210与入口200或出口200'的端部处的深度235的第四比例为约1.0比约2.0。在一些示例性实施方式中，端口205的深度210与入口200或出口200'的端部处的深度235与端口205处或附近的高度215的第五比例为约1.0比约2.0比约3.0。在一些示例性实施方式中，通道290的高度与端口205的深度210与入口200或出口200'的端部处的深度235与端口205处或附近的高度215的第六比例为约0.25比约1.0比约2.0比约3.0，或约1.0比约4.0比约8.0比约12.0。在一些示例性实施方式中，入口200或出口200'的一侧或两侧在XZ平面中的截面形状是蝴蝶结形状(即类似于围绕颈部穿戴的被称为蝴蝶结的服饰配件)或文丘里形状。在一些示例性实施方式中，入口200或出口200'在XY平面中的截面形状是弓形(即类似于弓箭用的弓)或括号形状(即类似于左括号(“{”)或类似于右括号(“}”))。
图4B是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1μL/sec的体积流率流动的流体(例如，水)的速度。也就是说，图4B中所示的测试的体积流率是图4A中所示的测试中使用的体积流率的约10倍。
在图4B的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约0.09886mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约0.09886mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半的高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度为约0.08788mm/sec至约0.09886mm/sec。不同于图4A的示例性实施方式，在图4B中，在Z方向上在通道290的底部表面上方约0.125mm的高度处，装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的所有流体的速度是基本上均匀的，即在约0.08788mm/sec和约0.09886mm/sec之间，包括沿着通道290的侧边缘的区域。换言之，对于α类型的微流体装置100，体积流率从约0.1μL/sec(图4A)到约1μL/sec(图4B)的变化是明显的，因为在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度在0.1μL/sec下是大部分均匀的(参见，沿着图4A的区域291中的侧边缘的变化)；而在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度在1μL/sec下是基本上均匀的(参见，图4A与图4B)。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
图5是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约10μL/sec的体积流率流动的流体的速度。也就是说，图5中所示的测试的体积流率是图4B中所示的测试中使用的体积流率的约10倍。
在图5的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约1.000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约1.000mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半的高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度为约0.9025mm/sec至约1.000mm/sec。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
图6是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。也就是说，图6中所示的测试的体积流率是图5中所示的测试中使用的体积流率的约10倍。类似于图5的示例性实施方式，在图6中，在通道290的底部表面上方约0.125mm的Z方向上的高度处，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的所有流体的速度是基本上均匀的，即在约9.000mm/sec和约10.00mm/sec之间，包括沿着通道290的侧边缘的区域。
图7是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。图6和图7之间的唯一区别是视角不同。
图8是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约500μL/sec的体积流率流动的流体的速度。也就是说，图8中所示的测试的体积流率是图6和图7中所示的测试中使用的体积流率的约5倍。类似于图4B和图5-图7(含)的示例性实施方式，在图8中，在通道290的底部表面上方约0.125mm的Z方向上的高度处，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的所有流体的速度是基本上均匀的，即在约47.00mm/sec和约52.00mm/sec之间，包括沿着通道290的侧边缘的区域。
图9是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约1,000μL/sec(或约1mL/sec)的体积流率流动的流体的速度。也就是说，图9中所示的测试的体积流率是图8中所示的测试中使用的体积流率的约2倍。在图9中，在通道290的底部表面上方约0.125mm的Z方向上的高度处，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度明显不是基本上均匀的(甚至不如图4A中所示的测试中的均匀程度)。在图9的左侧，在入口本体105的下方，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度变化相对较大。也就是说，在装置100的Z方向上流动的流体的速度在入口本体105下方在约0.0000mm/sec和约110.0mm/sec之间；在通道290中在约86.00mm/sec和约110.0mm/sec之间；以及在出口本体195下方在约110.0mm/sec和约24.00mm/sec之间。在不规则的、大致椭圆形的区域(如图9所示)中观察到最高速度，该区域从入口200的端口205右边的点延伸到出口200'的端口205左边的点；而在图9的左侧，在入口200的端口205的任一侧的两个分区中观察到最低速度。在通道290内，如在图9中看到的那样，在通道290的中央观察到最高速度。在图9的示例性实施方式的情况下，在通道290的四个角中，沿着装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293的区域291的侧边缘，在Z方向上的速度为约86.00mm/sec至约98.00mm/sec，低于在不规则的、大致椭圆形的区域所呈现的速度。
图10是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约5,000μL/sec(或约5μL/sec)的体积流率流动的流体的速度。也就是说，图10中所示的测试的体积流率是图9中所示的测试中使用的体积流率的约5倍。不同于图4B和图5-图8(含)的示例性实施方式，在图10中，在通道290的底部表面上方约0.125mm的Z方向上的高度处，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度明显不是基本上均匀的(甚至不如图4A中所示的测试中的均匀程度)。在图10的左侧，在入口本体105的下方，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度变化相对较大。也就是说，装置100的在Z方向上流动的流体的速度在入口本体105下方在约0.0000mm/sec和约733.0mm/sec之间；在通道290中在约326.0mm/sec和约652.0mm/sec之间；以及在出口本体195下方在约163.0mm/sec和约652.0mm/sec之间。在入口200的端口205附近观察到最高速度；而在图10的左侧，在入口200的端口205任一侧的两个分区中观察到最低速度。在通道290内，在入口200的端口205的任一侧观察到最高速度，而在通道290内紧靠入口200的端口205的右侧(在Z方向上)出现局部的相对较慢的点，如图10所示。
图22A是根据示例性实施方式的相对于装置100的入口200的端口205在Z方向上进入通道290约3.0mm的穿过通道290的XY平面中的截面。应当注意，端口205和入口200的结构被示出以用于参考，并且不形成截面中的XY平面的一部分。在图22A的底部示出了通道290的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动并在Z方向上流动的流体的速度。图22B包括图22A的底部的放大的中央部分。图22B呈现抛物线式的速度分布，其中最大速度位于平面的中间部分，在该中间部分测量Z方向上的平面速度的所有测量值，即，在距通道290的底部约0.125mm处测量。图22A和图22B表明，与如图23所示的在Z方向上进入通道290约1.0mm相比，在Z方向上进入通道290约3.0mm处的Z方向上的速度更加均匀。在图22A和图22B中，在Z方向上进入通道290约3.0mm处的Z方向上的速度从邻近通道290的上边缘和下边缘处的约6mm/s至约7mm/s的最小速度变化到在通道的Y方向上的中间点(即，距通道底部约0.125mm)处的约11mm/s至约13mm/s的最大速度。
图23是相对于根据示例性实施方式的装置100的入口200的端口205在Z方向上进入通道290约1.0mm的穿过通道290的远边缘左侧的XY平面中的放大截面，即，该截面比图22A和图22B的截面更靠近入口200。仅示出了装置100的通道290的一侧(负X方向侧)。在图23的底部示出了通道290的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动并在Z方向上流动的流体的速度。图23表明，与如图22A和图22B所示的在Z方向上进入通道290的3.0mm处相比，Z方向上的速度在进入通道290的1.0mm处不太均匀。此外，请注意，图23表明通道290中的最大速度不一定一直延伸到通道290的边缘。用于在XY平面中生成图23的分析系统的分辨率不会导致在本说明书中呈现的所有XZ平面速度分布中靠近通道的边缘的相对较慢速度的相关联数据及其显示。在图23可能表明相对较高的速度(在13mm/sec的量级上)一直或几乎一直延伸到通道290的边缘的程度上，这可能是用于生成图23的分辨率和分析系统的伪像(artifact)。对于本结构通常已知的是，相对较慢的速度发生在相对靠近通道290的边缘处，在通道290的高度的一半的量级上，即，在X方向上距通道的边缘约0.000mm至约0.125mm内。事实上，最大速度不会物理地到达通道290的边缘，如图23左侧的约11.00mm/sec至约13.00mm/sec的速度的延伸所暗示的。换言之，可以合理地预期通道290的左侧边缘和右侧边缘具有类似于通道290的顶部边缘和底部边缘的渐变的速度分布。
此外，图23示出了通道290中最均匀的速度继续发生在通道290的沿Y方向向上的约一半处。例如，当通道290在Y方向上具有约0.250mm的长度时，最均匀的速度发生在Y方向上距通道290的底部约0.125mm处。在图23B的右侧，Z方向上的主要速度在约6.000mm/sec和约13.00mm/sec之间。然而，在图23B的最左侧，对应于通道290的侧边缘，Z方向上的速度在约6.000mm/sec和约11.00mm/sec之间。在通道290的顶部附近，Z方向上的速度在约6.000mm/sec和约7.000mm/sec之间。在通道290的底部附近，Z方向上的速度在约4.000mm/sec和约6.000mm/sec之间。换言之，与通道290的中央相比，通道290的边缘附近的Z方向上的速度有更大的变化。
图24-图28和图30示出了具有按比例缩小(图24-图28)的入口200和出口200'结构以及按比例放大(图30)的入口200和出口200'结构的α类型的微流体装置在XZ平面中的速度分布。图29是具有原尺寸(100％)入口200和出口200'结构的α类型的微流体装置在XZ平面中的另一速度分布，其中流体以2,000μL/sec(或约2mL/sec)的体积流率流动，即，为了分析原尺寸(100％)入口200和出口200'，可以依次在图9之后(约1mL/sec)和图10之前(约5mL/sec)观察图29。
如在本节中所使用的，术语“按比例缩小”、“按比例放大”、“原尺寸(100％)”等旨在表示入口200和出口200'结构相对于α类型的微流体装置的入口和出口结构的差异，该α类型的微流体装置的端口205在Z方向上的深度210为约1.0mm并且弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235为约2.0mm。术语按比例缩小、按比例放大、原尺寸(100％)等不应被解释为定性的。换言之，例如，为了方便起见，使用术语“原尺寸(100％)”来表示与其他设计进行比较的参考设计。此外，如本文所使用的，在一些实施方式中，术语“比例”和变型(即，半比例、四分之三比例(75％)等)可以指入口200和出口200'的两个维度的变化，即例如端口205在Z方向上的深度210和弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235。在图24-图28和图30中，除了深度210和深度235之外，装置100的其他特征可以与上述原尺寸(100％)版本、例如图1-图3的示例性实施方式的特征相同。
图24是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有半比例(50％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。端口205在Z方向上的深度210可以是约0.5mm，并且弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235可以是约1.0mm。α类型的微流体装置100的总体积可以是约967μL，通道290的体积可以是约742.5μL，入口200或出口200'的体积可以是约112.25μL，入口200和出口200'的体积可以是约224.5μL。这样，入口200和出口200'的体积占α类型的微流体装置100的总体积的百分比可以是约23.21％。
在图24的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约4.000mm/sec变化到约11.00mm/sec。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约11.00mm/sec变化到约4.000mm/sec。在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半的高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从约8.000mm/sec变化到约11.00mm/sec。峰值速度为约10.00mm/sec至约11.00mm/sec，并且出现在两个区域中，一个区域相对靠近入口200的端口205，而另一个区域相对靠近出口200'的端口205。从在Z方向上基本上均匀的速度的观点来看，在约100μL/sec的体积流率下，半比例(50％)入口200/出口200'在相同或类似的体积流率下不如其他比例理想。
图25是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有半比例(50％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1mL/sec的体积流率流动的流体的速度。也就是说，该体积流率是图24中所示的测试的体积流率的约10倍。图25的入口200/出口200'的设计与图24的设计相同。
在图25的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约43.00mm/sec变化到约128.0mm/sec。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约128.0mm/sec变化到约43.00mm/sec。在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从约71.00mm/sec变化到约114.0mm/sec。峰值速度为约114.0mm/sec至约128.0mm/sec，并且出现在两个区域中，一个区域相对靠近入口200的端口205，而另一个区域相对靠近出口200'的端口205。从在Z方向上基本上均匀的速度的观点来看，在约1mL/sec的体积流率下，半比例(50％)入口200/出口200'在相同或类似的体积流率下不如其他比例理想。
图26是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有四分之三比例(75％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。端口205在Z方向上的深度210可以是约0.75mm，并且弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235可以是约1.5mm。α类型的微流体装置100的总体积可以是约1,067μL，通道290的体积可以是约742.5μL，入口200或出口200'的体积可以是约162.25μL，并且入口200和出口200'的体积可以是约324.5μL。这样，入口200和出口200'的体积占α类型的微流体装置100的总体积的百分比可以是约30.41％。
在图26的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约4.000mm/sec变化到约10.00mm/sec。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约10.00mm/sec变化到约4.000mm/sec。在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从约8.000mm/sec变化到约10.00mm/sec。在通道290的四个角中，在装置100的位于入口本体105与出口本体195之间的传感器区域293的区域291中，Z方向上的速度为约8.000mm/sec至约9.000mm/sec。峰值速度为约9.000mm/sec至约10.00mm/sec，并且在通道290的实质部分上以及装置100的在入口本体105下方和出口本体195下方邻近通道290的部分中发生。从在Z方向上基本上均匀的速度的观点来看，在约100μL/sec的体积流率下，四分之三比例(75％)的入口200/出口200'比相对较小比例的装置更接近理想状况，但是在相同或类似的体积流率下不如其他比例理想。
图27是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有十分之九比例(90％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。端口205在Z方向上的深度210可以是约0.9mm，并且弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235可以是约1.8mm。α类型的微流体装置100的总体积可以是约1,128μL，通道290的体积可以是约742.5μL，入口200或出口200'的体积可以是约192.75μL，入口200和出口200'的体积可以是约385.5μL。这样，入口200和出口200'的体积占α类型的微流体装置100的总体积的百分比可以是约34.18％。
在图27的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约13.00mm/sec。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约13.00mm/sec变化到约6.000mm/sec。也就是说，速度在过渡部285和295中变化很大。相比之下，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从约11.00mm/sec变化到约13.00mm/sec。峰值速度为约11.00mm/sec至约13.00mm/sec，并且在通道290的实质部分上或在整个通道上发生。从在Z方向上基本上均匀的速度的观点来看，在约100μL/sec的体积流率下，十分之九比例(90％)的入口200/出口200'比相对较小比例的装置更接近理想状况，并且在相同或类似的体积流率下与具有原尺寸(100％)入口200/出口200'的设计的装置相当。
图28是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有十分之九比例(90％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约1mL/sec的体积流率流动的流体的速度。也就是说，体积流率是图27中所示的测试的体积流率的约10倍。
在图28的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部285和通道290中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约16.00mm/sec变化到约146.0mm/sec。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约130.0mm/sec变化到约49.00mm/sec。在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从约98.00mm/sec变化到约146.0mm/sec。在通道290的实质部分上，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从约114.0mm/sec变化到约130.0mm/sec。峰值速度为约130.0mm/sec至约146.0mm/sec，并且发生在相对靠近入口200的端口205的一个区域中。从在Z方向上基本上均匀的速度的观点来看，在约1mL/sec的体积流率下，十分之九比例(90％)的入口200/出口200'在相同或类似的体积流率下不如其他比例理想，但基本上比许多相对较小比例的装置接近理想状况。
图29是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的在具有原尺寸(100％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约2mL/sec的体积流率流动的流体的速度。如上面详细指出的，对于具有原尺寸(100％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100，端口205在Z方向上的深度210可以是约1.0mm，并且弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235可以是约2.0mm。
在图29中，装置100的在Z方向上流动的流体的速度在入口本体105下方在约0.0000mm/sec和约424.0mm/sec之间；在通道290中在约188.0mm/sec和约282.0mm/sec之间；以及在出口本体195下方在约47.00mm/sec和约282.0mm/sec之间。在入口200的端口205附近观察到在约377.0mm/sec和约424.0mm/sec之间的最高速度；并且在图29的左侧，在入口200的端口205的任一侧的两个分区中观察到在约0.0000mm/sec和约47.00mm/sec之间的最低速度。在通道290内，在通道290的实质部分的不规则形状区域中观察到最高速度，该速度在约235.0mm/sec和约282.0mm/sec之间。
当依次在图9之后(约1mL/sec)和图10之前(约10mL/sec)观察图29时，即，在从图4到图10(含)的进展中，具有原尺寸(100％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100的如下测量的在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度呈现为基本上均匀：在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处在包括1μL/sec(图4B)、10μL/sec(图5)、100μL/sec(图6和图7)、和500μL/sec(图8)的多个体积流率下测量。在0.1μL/sec(图4A)和1μL/sec(图4B)的体积流率之间，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从部分均匀过渡到基本上均匀。相反地，在500μL/sec(图8)和1mL/sec(图9)的体积流率之间，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从基本上均匀过渡到部分均匀。在1mL/sec(图9)和2mL/sec(图29)和5mL/sec(图10)的体积流率之间，在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从部分均匀过渡到基本上不均匀。也就是说，具有原尺寸(100％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100的如下测量的在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度呈现为基本上均匀：在通道290的下表面和上表面之间的在Y方向上的约一半高度处在约0.5μL/sec和约750μL/sec之间、更具体地在约1μL/sec和约500μL/sec之间的体积流率下测量。
当流体的体积流率为约500μL/sec(图8)时，利用具有原尺寸(100％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中获得通道290的在约47.00mm/sec和约52.00mm/sec之间的Z方向上的最大的基本均匀速度。此外，当流体的体积流率为约1μL/sec(图4B)时，利用具有原尺寸(100％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中获得通道290的在约0.08788mm/sec和约0.09886mm/sec之间的Z方向上的最小的基本均匀速度。
图30是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的具有二分之三比例(150％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置的入口过渡部、通道和出口过渡部的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。对于具有二分之三比例(150％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100，端口205在Z方向上的深度210可以是约1.5mm，并且弯曲和渐缩区域230的端部在Z方向上的深度235可以是约3.0mm。具有二分之三比例(150％)入口200/出口200'的α类型的微流体装置100的总体积可以是约1,370μL，通道290的体积可以是约742.5μL，入口200或出口200'的体积可以是约313.75μL，入口200和出口200'的体积可以是约627.5μL。这样，入口200和出口200'的体积占α类型的微流体装置100的总体积的百分比可以是大约45.80％。图30是对于具有二分之三比例(150％)入口200和出口200'结构的α类型的微流体装置的在XZ平面中的速度分布图，其中流体以约100μL/sec的体积流率流动。
当在从图26到图27到图6到图30的进展中观察图30时，具有十分之九比例(90％)入口200/出口200'(图27)的、具有原尺寸(100％)入口200/出口200'(图6)的、以及具有二分之三比例(150％)入口200/出口200'(图30)的α类型的微流体装置100中的每一个的如下测量的在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度都呈现为基本上均匀：在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处、在约100μL/sec的体积流率下测量。在四分之三比例(75％)入口200/出口200'(图26)和十分之九比例(90％)入口200/出口200'(图27)之间，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半的高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从部分不均匀过渡到基本上或完全均匀。具有十分之九比例(90％)入口200/出口200'(图27)的α类型的微流体装置100在体积流率为约100μL/sec时，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度呈现为基本上均匀，该速度在约11.00mm/sec至约13.00mm/sec的范围内。具有原尺寸(100％)入口200/出口200'(图6)的α类型的微流体装置100在体积流率约为100μL/sec时，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度呈现为基本上均匀，该速度在约9.000mm/sec至约10.00mm/sec的范围内。具有二分之三比例(150％)入口200/出口200'(图30)的α类型的微流体装置100在体积流率为约100μL/sec时，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度呈现为基本上均匀，该速度在约8.000mm/sec至约10.00mm/sec的范围内。
在与图31-图38相关的测试中，流体的粘度基本上高于与图4A、图4B、图5-图10、图14、图15、图16A、图16B、图17、图22A、图22B、图23-图30、图39和图40(含)相关的测试中流体的粘度。图31-图33是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中分别以约1μL/sec、约10μL/sec和约100μL/sec的体积流率流动的粘度是水的100倍的流体的速度。图34-图38是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置100的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中分别以约0.1μL/sec、约100μL/sec、约2mL/sec、约5mL/sec和约10mL/sec的体积流率流动的粘度是水的1,000倍的流体的速度。图31-图36表明α类型的微流体装置100的使流体在粘度基本上相对较高的情况下(高达水的粘度的约1,000倍)并且在高达约2mL/sec的体积流率下在通道290中产生基本上均匀的流动的能力。为便于比较，与图31相关的测试可以与图4B的测试(约1μL/sec)进行比较；与图32相关的测试可以与图5的测试(约10μL/sec)进行比较；与图33和图35相关的测试中的每一个均可以与图6、图7、图22A、图22B、图23、图24、图26、图27、图30、图39和图40的测试(约100μL/sec)中的每一个进行比较；图34的测试可以与图4A的测试(约0.1μL/sec)进行比较；图36的测试可以与图29的测试比较(约2,000μL/sec)；并且图37的测试可以与图10的测试(约5,000μL/sec)进行比较。
具体地，在图31的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约1μL/sec的体积流率下并且在Z方向上流动的、粘度是水的100倍的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约0.1226mm/sec，但该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，通道290和出口过渡部295中的在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约0.1226mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度在相对窄的范围内，即约0.1089mm/sec至约0.1226mm/sec。然而，在图31的示例性实施方式的情况下，在通道290的两个角中，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293的区域291中，Z方向上的速度为约0.09533mm/sec至约0.1089mm/sec。换言之，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
在图32的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约10μL/sec的体积流率下流动并且在Z方向上流动的、粘度是水的100倍的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约1.000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约1.000mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度在相对窄的范围内，即约0.9812mm/sec和约1.000mm/sec。然而，在图32的示例性实施方式的情况下，在通道290的两个角中，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293的区域291中，Z方向上的速度为约0.8586mm/sec至约0.9812mm/sec。换言之，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
在图33的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约100μL/sec的体积流率下流动并且在Z方向上流动的、粘度是水的100倍的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约12.00mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，通道290和出口过渡部295中的在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约12.00mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度在相对窄的范围内，即约11.00mm/sec至约12.00mm/sec。然而，在图33的示例性实施方式的情况下，在通道290的两个角中，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293的区域291中，Z方向上的速度为约10.00mm/sec至约11.00mm/sec。换言之，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
在图34的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约0.1μL/sec的体积流率下流动并且在Z方向上流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约0.01224mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，通道290和出口过渡部295中的在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约0.01224mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度在相对窄的范围内，即约0.01088mm/sec至约0.01224mm/sec。然而，在图34的示例性实施方式的情况下，在通道290的两个角中，在装置100的传感器区域293的位于入口本体105和出口本体195之间的区域291中，Z方向上的速度为约0.009520mm/sec至约0.01088mm/sec。换言之，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
在图35的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约100μL/sec的体积流率下流动并且在Z方向上流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约12.00mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约12.00mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度在相对窄的范围内，即约11.00mm/sec至约12.00mm/sec。然而，在图35的示例性实施方式的情况下，在通道290的两个角中，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293的区域291中，Z方向上的速度为约10.00mm/sec至约11.00mm/sec。换言之，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
在图36的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约2,000μL/sec(约2mL/sec)的体积流率下流动并且在Z方向上流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约248.0mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约248.0mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度在相对窄的范围内，即约221.0mm/sec至约248.0mm/sec。换言之，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造和出口200'的上述构造的有利效果。
在图37的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约5,000μL/sec(约5mL/sec)的体积流率下流动并且在Z方向上流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约656.0mm/sec。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约656.0mm/sec变化到约0.0000mm/sec。在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度从约510.0mm/sec变化到约656.0mm/sec。在通道290的四个角中并且沿着通道290的侧边缘，在装置100的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293的区域291中，Z方向上的速度为约510.0mm/sec至约583.0mm/sec。峰值速度为约583.0mm/sec至约656.0mm/sec，并且在通道290的实质部分上以及在装置100的在入口本体105下方和在出口本体195下方邻近通道290的部分中发生。装置100的在入口200和出口200'中的每一个的下方的四个角中的每一个中出现约0.000mm/sec的最小速度。
在图38中，在通道290的底部表面上方约0.125mm的Z方向上的高度处，装置100的传感器区域293中的通道290的在约10,000μL/sec(约10mL/sec)的体积流率下流动并在Z方向上流动的、粘度是水的1,000倍的流体的速度明显不是基本上均匀的(甚至不如图37中所示的测试中的均匀程度)。在图38的左侧，在入口本体105的下方，在装置100的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的流体的速度变化相对较大。也就是说，装置100的在Z方向上流动的流体的速度在入口本体105下方在约0.0000mm/sec和约2,165mm/sec之间；在通道290中在约481.0mm/sec和约1,684mm/sec之间；以及在出口本体195下方在约241.0mm/sec和约1,684.0mm/sec之间。在入口200的端口205附近观察到最高速度；而在图10的左侧，在入口200的端口205任一侧的两个分区中观察到最低速度。在通道290内，在入口200的端口205的任一侧观察到最高速度，而在通道290内紧靠入口200的端口205的右侧(在Z方向上)出现局部的相对较慢的点，如图38所示。
图39是平面线框视图，其突出显示了类似于其他实施方式的具有入口200的替选的α类型的微流体装置100A的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度，但是替代出口200'，根据示例性实施方式，替选的α类型的微流体装置100A具有相对较大体积的无限制的出口200A。具体地，出口200A可以具有基本上直线的形状，其具有邻近出口过渡部的敞开的底部和可从装置100A上方访问的敞开的顶部以及由出口本体195限定并在出口本体195内的四个侧壁。出口200A中的开口可以具有基本上等于通道290的X方向上的宽度，以及约2.0mm的Z方向上的维度。
在图39的示例性实施方式的情况下，入口过渡部285和通道290中的在约100μL/sec的体积流率下流动并且在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部285和通道290的位于入口本体105正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约13.00mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体105下方的区域中。类似地，在通道290和出口过渡部295中在Z方向上流动的流体的速度在通道290和出口过渡部295的位于出口本体195正下方的区域中从约13.00mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体195的下方的区域中。相反地，在通道290的下表面和上表面之间在Y方向上的约一半高度处测量的装置100A的位于入口本体105和出口本体195之间的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度在相对窄的范围内，即约11.00mm/sec至约13.00mm/sec。换言之，在装置100A的传感器区域293中的通道290的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口200的上述示例性构造的有利效果并且独立于出口200A的结构。
图40是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的替选的α类型的微流体装置100A的入口过渡部285、通道290和出口过渡部295的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。图39和图40之间的唯一区别是视角不同。
图39和图40共同表明，α类型的微流体装置100和100A的入口200可以足以(不需要用于出口200'或出口200A的任何特定收缩结构)实现如上文所述和所示的通道290的在Z方向上的基本上均匀的流动。
β类型的微流体装置
图11-图15、图16A和图16B示出了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置300。图11-图15、图16A和图16B中的β类型的微流体装置300基本上类似于图1-图3、图4A、图4B和图5-图10中的α类型的微流体装置100，除了在图1-图3、图4A、图4B和图5-图10中，入口200和出口200'的仅一侧是平坦的(与XY平面大致共面)，即，面向通道290的一侧是平坦的(与XY平面大致共面)，并且背离通道290的一侧是渐缩的。而在图11-图15、图16A和图16B中，入口400和出口400'的两侧都是渐缩的，即，面向通道490的一侧和背离通道490的一侧都是渐缩的。否则，图11-图15、图16A和图16B中的β类型的微流体装置300的一个或多个特征可以基本上类似于图1-图3、图4A、图4B和图5-图10中的α类型的微流体装置100的对应特征。
图14是立体线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置300的入口过渡部485、通道490和出口过渡部495的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。图15是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的β类型的微流体装置300的入口过渡部485、通道490和出口过渡部495的在XZ平面中以约100μL/sec的体积流率流动的流体的速度。
在入口过渡部485和通道490中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部485和通道490的位于入口本体305正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约10.00mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体305下方的区域中。类似地，在通道490和出口过渡部495中在Z方向上流动的流体的速度在通道490和出口过渡部495的位于出口本体395正下方的区域中从约10.00mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体395下方的区域中。相反地，在装置300的位于入口本体305和出口本体395之间的传感器区域493(即，通道490的直线区域)中的通道490的在Z方向上流动的基本上所有流体或整个流体的速度为约9.000mm/sec至约10.00mm/sec。换言之，在装置300的传感器区域493中的通道490的在Z方向上流动的基本上所有流体或整个流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口400的上述示例性构造和出口400'的上述构造的有利效果。
图16A是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置300的入口过渡部485、通道490和出口过渡部495的在XZ平面中以约1μL/sec(相比于图14-图15小约100倍)的相对较低的体积流率流动的流体的速度。在图16A的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部485和通道490中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部485和通道490的位于入口本体305正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约0.09634mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体305下方的区域中。类似地，在通道490和出口过渡部495中在Z方向上流动的流体的速度在通道490和出口过渡部495的位于出口本体395正下方的区域中从约0.09634mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体395下方的区域中。相反地，在装置300的位于入口本体305和出口本体395之间的传感器区域493中的通道490的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度为约0.08563mm/sec至约0.09634mm/sec。流体的基本上均匀的流动是入口400的上述示例性构造和出口400'的上述构造的有利效果。
图16B是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的α类型的微流体装置300的入口过渡部485、通道490和出口过渡部495的在XZ平面中以约10μL/sec(相比于图15小约10倍)的相对较低的体积流率流动的流体的速度。在图16B的示例性实施方式的情况下，在入口过渡部485和通道490中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部485和通道490的位于入口本体305正下方的区域中从约0.0000mm/sec变化到约0.9858mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在入口本体305下方的区域中。类似地，在通道490和出口过渡部495中在Z方向上流动的流体的速度在通道490和出口过渡部495的位于出口本体395正下方的区域中从约0.9858mm/sec变化到约0.0000mm/sec，但是该速度变化的区域基本上包含在出口本体395下方的区域中。相反地，在装置300的位于入口本体305和出口本体395之间的传感器区域493中的通道490的在Z方向上流动的基本上所有流体的速度为约0.8763mm/sec至约0.9858mm/sec。换言之，装置300的传感器区域493中的通道490的在Z方向上流动的基本上所有或所有流体的速度是基本上均匀的。流体的基本上均匀的流动是入口400的上述示例性构造和出口400'的上述构造的有利效果。
在一些示例性实施方式中，端口405的截面面积(即，X维度×Z维度)与通道490的进入口的截面面积(即，X维度×Y维度)的第一比例为约2.0(例如，1.0mm×2.0mm)比约11.25(例如，0.25mm×45.0mm)或约1.0比约5.625。在一些示例性实施方式中，端口405的截面面积(即，X维度×Z维度)与开口440的截面面积(即，X维度×Z维度)的第二比例为约2.0(例如，1.0mm×2.0mm)比约45.0((2.0mm×45.0mm)/2)或约1.0比约22.5。在一些示例性实施方式中，开口440的截面面积(即，X维度×Z维度)与通道490的进入口的截面面积(即，X维度×Y维度)的第三比例为约100.0(2.0mm×50.0mm)比约15.0(例如，0.25mm×60.0mm)或约6.67比约1.00。在一些示例性实施方式中，端口405的深度410与入口400或出口400'的端部处的深度435的第四比例为约1.0比约2.0。在一些示例性实施方式中，端口405的深度410和入口400或出口400'的端部处的深度435和端口405处或附近的高度415的第五比例为约1.0比约2.0比约3.0。在一些示例性实施方式中，通道490的高度和端口405的深度410和入口400或出口400'的端部处的深度435和端口405处或附近的高度415的第六比例为约0.25比约1.0比约2.0比约3.0，或约1.0比约4.0比约8.0比约12.0。在一些示例性实施方式中，入口400或出口400'在XZ平面中的截面形状是蝴蝶结形状(即类似于围绕颈部穿戴的被称为蝴蝶结的服饰配件)或文丘里形状。在一些示例性实施方式中，入口400或出口400'在XY平面中的截面形状是弓形(即类似于弓箭用的弓)或括号形状(即类似于左括号(“{”)或类似于右括号(“}”))。
γ类型的微流体装置
图17是平面线框视图，其突出显示了根据示例性实施方式的γ类型的微流体装置300A的入口过渡部485A、可以是试验通道的通道490A、和出口过渡部495A的在XZ平面中以约1,000μL/sec的体积流率流动的流体的速度。γ类型的微流体装置300A可以基本上类似于α类型的微流体装置300；这样，相似结构以类似的方式进行编号，并且为了简洁起见，省略了一些相似的结构。γ类型的微流体装置300A和α类型的微流体装置300之间的一个区别可以是入口400A和出口400'A在XZ平面上没有逐渐变窄(与α类型的微流体装置300的入口400和出口400'相比)。也就是说，入口400A和出口400'A中的每一个不是从端口到两端都是渐缩的，而是可以具有Z方向上的均匀深度。入口400A和出口400'A(包括它们各自的端口)中的每一个的深度可以是约1.0mm。本示例性设计表明，可以提供Z方向上的入口导管渐缩形状以在通道490A中获得均匀的速度。
例如，如图17所示，在入口过渡部485A和通道490A中在Z方向上流动的流体的速度在入口过渡部485A和通道490A的位于入口本体305A正下方的区域中从约0.046mm/sec变化到约0.103mm/sec。类似地，在通道490A和出口过渡部495A中在Z方向上流动的流体的速度在通道490A和出口过渡部495A的位于出口本体395A正下方的区域中从约0.103mm/sec变化到约0.046mm/sec。在装置300A的大部分传感器区域493A中，Z方向上的速度为约0.080mm/sec至约0.091mm/sec。然而，在图17的示例性实施方式的情况下，在装置300A的位于入口400A和出口400'A的端口附近的传感器区域的大致半圆形区域491A(用虚线标记)中，Z方向上的速度为约0.091mm/sec至约0.103mm/sec。换言之，在装置300A的传感器区域493A中的通道490A的在Z方向上流动的大部分流体的速度是基本上均匀的。通过将图14、图15、图16A和图16B(尤其是图14和图15)与图17进行比较，表明了相对于省略这种渐缩形状设计(图17)，以与渐缩区域420以及弯曲和渐缩区域430(图14、图15、图16A和图16B，尤其是图14和图15)的渐缩形状相关联的方式在通道490中提供基本上均匀的速度的改进。而且，在γ类型的微流体装置300A的情况下，相对于在α类型的微流体装置300情况下观察到的差异，在最大观察速度(约0.103mm/sec)和最小观察速度(约0.046mm/sec)之间存在相对较小的差异。
δ类型的微流体装置
图18是根据示例性实施方式的δ类型的微流体装置500的立体线框视图。δ类型的微流体装置500可以基本上类似于α类型的微流体装置100或β类型的微流体装置300或γ类型的微流体装置300A；这样，相似结构以类似的方式进行编号，并且为了简洁起见，省略了一些相似的结构。δ类型的微流体装置500和α类型的微流体装置100或β类型的微流体装置300或γ类型的微流体装置300A之间的一个区别可以是端口的形状。代替为α类型的微流体装置100和β类型的微流体装置300或γ类型的微流体装置300A提供的总体直线形状，对于δ类型的微流体装置500，入口600和出口600'的端口可以具有圆筒形状。与β类型的微流体装置300或γ类型的微流体装置300A相似，δ类型的微流体装置500可以不包括在XZ平面上逐渐变窄的入口600和出口600'(与α类型的微流体装置100的入口200和出口200'相比)。
α类型的微流体装置100、β类型的微流体装置300、γ类型的微流体装置300A和δ类型的微流体装置500中的任何一个或多个特征可以以任何组合方式进行组合而没有限制。α类型的微流体装置100、β类型的微流体装置300、γ类型的微流体装置300A和δ类型的微流体装置500中的任何一个或多个特征可以省略或复制而不受限制。
图19是根据示例性实施方式的过程1100(或方法)的图。尽管参考α类型的装置100的示例性特征描述了下面的过程1100，但是过程1100可以应用于上述任何装置，包括替选的α类型的装置100A、β类型的装置300、γ类型的装置300A或δ类型的装置500。过程1100可以包括开始1105和结束1195。过程1100可以包括提供包括入口(例如，200)的入口本体(例如，105)(步骤1110)。过程1100可以包括提供支撑入口本体(例如，105)的基部(例如，150)(步骤1115)。过程1100可以包括为基部(例如，150)提供与入口(例如，200)流体连通的通道(例如，290)(步骤1120)。过程1100可以包括提供包括出口(例如，200')的出口本体(例如，195)(步骤1125)。过程1100可以包括提供支撑出口本体(例如，195)的基部(例如，150)(步骤1130)。过程1100可以包括提供与通道(例如，290)流体连通的出口(例如，200')(步骤1135)。过程1100可以包括在入口(例如，200)的入口端口(例如，205)处接收流体(步骤1140)。过程1100可以包括穿过与通道(例如，290)流体连通的入口(例如，200)的开口(例如，240)输出流体(步骤1145)。过程1100可以包括利用入口(例如，200)在通道(例如，290)的(X方向上的)宽度的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动(步骤1150)。过程1100可以包括利用入口(例如，200)、通道(例如，290)和出口(例如，200')在通道(例如，290)的水平平面(XZ平面)的实质部分上提供流体的基本上均匀的流动(步骤1155)，如例如至少在图4B、图5-图8、图14、图15、图16A、图16B、图27和图36(含)中所示的那样。过程1100的一个或多个步骤可以被重新配置、省略或重复而没有限制。
在一些示例性实施方式中，通道290可以具有非平行板结构。例如，在入口200和出口200'之间，通道290可以具有两个或更多个非平行壁。通道290可以具有截头棱锥的形状，即，末端被移除并且在Z方向上沿着整个长度具有直线截面的棱锥。通道290的入口可以具有直线形状，通道290的出口可以具有直线形状，并且可以在通道290的入口和出口之间设置成角度的壁。入口200可以小于或大于出口200'。对于通道290具有较小的入口200和较大的出口200'以及直线形状的示例性实施方式，限定通道290的四个壁中的至少两个壁的尺寸可以从入口200到出口200'线性地增大。对于通道290具有较大入口200和较小出口200'以及直线形状的示例性实施方式，限定通道290的四个壁中的至少两个壁的尺寸可以从入口200到出口200'线性地减小。在一些示例性实施方式中，直线形状通道290的所有四个壁的尺寸可以在入口200和出口200'之间增大或减小。通道290可以在XY平面中具有非直线的截面形状，诸如椭圆形、圆形、规则或不规则形状。
在一个示例性实施方式中，入口200可以具有类似于上述任何入口(即α类型、β类型、γ类型、δ类型等)的结构。通道的出口可以是出口200'的按比例放大或按比例缩小的版本。对于具有直线XY截面的截头棱锥形通道290，通道290的四个壁中的至少两个壁的尺寸可以逐渐增大或减小。在这种结构的情况下，当入口200小于出口200'时，通道290的尺寸可以在Z方向上逐渐且一直增加，并且入口200可以被构造为将基本上均匀的流动递送到通道290的进入口。随着流体穿过逐渐且一直变大的通道290行进到相对较大的出口200'，流过通道290的流体的速度分布基本上均匀地减小。相反地，当入口200大于出口200'时，通道290的尺寸可以在Z方向上逐渐且一直减小，并且入口200可以被构造为将基本上均匀的流动递送到通道290的进入口。随着流体穿过逐渐且一直变小的通道290行进到相对较小的出口200'，流过通道290的流体的速度分布基本上均匀地增加。通道290的壁在形状上可以是线性的、弯曲的或不规则的，可以使通道290的在Z方向上的速度分布具有线性的、弯曲的或不规则的变化。在通道290的宽度相比通道290的高度小十倍的示例性实施方式中，在非平行板结构的情况下，假设恒定的体积流率，除了由于截面面积相对变化而减小之外，在通道的宽度(Z方向)上的速度将是基本上均匀的。
本文使用的术语仅仅是为了描述特定实施方式的目的，而不是旨在对本公开进行限制。如本文所使用的，单数形式“一个(a、an)”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确说明。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指出所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任意和所有组合。
尽管至少一个示例性实施方式被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但是应当理解，示例性过程也可以通过一个或多个模块来执行。
本文中术语“第一”、“第二”、“第三”等的使用以不描述任何顺序的方式标识各种结构、维度或操作，并且除非在上下文中明确指定了特定顺序，否则结构、维度或操作可以以与所述顺序不同的顺序执行。
本文在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言可以应用于修饰可允许变化而不导致与其相关的基本功能改变的任何定量表示。因此，由诸如“约”和“基本上”的一个或多个术语修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度。在此以及在整个说明书和权利要求书中，范围限制可以组合和/或互换，这种范围被标识出来并且包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有说明。
除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所使用的，术语“约”被理解为在本领域的正常公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文另有明确说明，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。
在上面的说明和权利要求中，可以在元件或特征的联合列表之前出现诸如“至少一个”或“一个或多个”的短语。术语“和/或”也可以出现在两个或更多个元件或特征的列表中。除非另外隐含地或明确地与其使用的上下文矛盾，否则这种短语旨在表示单独列出的元件或特征中的任一个或所引用的元件或特征中的任一个与其他所引用元件或特征中的任一个的组合。例如，短语“A和B中的至少一个”、“A和B中的一个或多个”以及“A和/或B”都意指“单独的A、单独的B、或A和B一起”。类似的解释也适用于包括三个或更多项目的列表。例如，短语“A、B和C中的至少一个”、“A、B和C中的一个或多个”和“A、B和/或C”都意指“单独的A、单独的B、单独的C、A和B一起、A和C一起、B和C一起、或A和B和C一起”。另外，在上文和权利要求中使用术语“基于”意指“至少部分基于”，使得未引用的特征或元件也是允许的。
根据期望的构造，本文描述的主题可以体现在系统、设备、方法和/或物品中。在前述说明中阐述的实施方式不代表与本文描述的主题一致的所有实施方式。相反，它们仅仅是与所描述的主题相关的方面一致的一些示例。尽管上面已经详细描述了一些变型，但是其他修改或添加也是可能的。尤其地，除了本文阐述的那些之外，还可以提供另外的特征和/或变型。例如，上述实施方式可以涉及所公开的特征的各种组合和子组合和/或上面公开的若干其他特征的组合和子组合。另外，附图中描绘和/或本文描述的逻辑流程不一定需要所示的特定顺序或相继顺序来实现期望的结果。其他实施方式可以在所附权利要求书的范围内。

Claims (31)

1.一种用于流体输送的装置，所述装置包括：
入口本体，其包括入口；
基部，其支撑所述入口本体，所述基部包括与所述入口流体连通的通道；以及
出口本体，其包括出口，所述基部支撑所述出口本体，所述出口与所述通道流体连通，其中，
所述入口被构造为在入口端口处接收所述流体，
所述入口被构造为穿过与所述通道流体连通的开口输出所述流体，并且
所述入口被构造为在所述通道的至少一个维度的实质部分上提供所述流体的基本上均匀的流动。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个维度是竖直平面和水平平面中的一个。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口、所述通道和所述出口被构造为在所述通道的水平平面的实质部分上提供所述流体的基本上均匀的流动。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口、所述通道和所述出口被构造为提供穿过所述通道内的立方体区域的实质部分的所述流体的基本上均匀的流动。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置是微流体装置，并且所述通道是微流体通道。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口本体、所述基部和所述出口本体形成整体。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口是所述装置的单个入口，所述通道是所述装置的单个通道，并且所述出口是所述装置的单个出口。
8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口端口的截面面积与所述通道的进入口的截面面积的比例是约1比约7.5。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口端口的截面面积与所述开口的截面面积的比例是约1比约50。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口的截面面积与所述通道的进入口的截面面积的比例是约6.67比约1。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口端口的深度与所述入口的端部处的深度的比例是约1比约2。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口端口的深度和所述入口的端部处的深度和所述入口端口处或附近的高度的比例是约1比约2比约3。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，所述通道的高度和所述入口端口的深度和所述入口的端部处的深度和所述入口端口处或附近的高度的比例是约1比约4比约8比约12。
14.根据权利要求1所述的装置，其中，所述开口在水平平面中的宽度和深度的比例是约25比约1。
15.根据权利要求1所述的装置，其中，所述通道在竖直平面中的宽度和高度的比例是约180比约1。
16.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口和/或所述出口的至少一侧在水平平面中的截面形状是蝴蝶结形状或文丘里形状，所述至少一侧背离所述通道。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述入口和/或所述出口的两侧在所述水平平面中都具有蝴蝶结形状或文丘里形状。
18.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口和/或所述出口在竖直平面中的截面形状是弓形或括号形。
19.根据权利要求1所述的装置，其中，所述入口端口在水平平面中的截面形状是矩形形状。
20.根据权利要求1所述的装置，其中，所述基部包括平行板结构。
21.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置被构造为在约1μL/sec和约500μL/sec之间的体积流率下提供所述流体的基本上均匀的流动。
22.一种用于流体输送的微流体系统，所述微流体系统包括：
微流体装置，其包括：
入口本体，其包括入口；
基部，其支撑所述入口本体，所述基部包括：
通道，其与所述入口流体连通，以及
一个或多个传感器，其形成在所述通道的表面上或形成在所述通道的表面中形成的一个或多个凹槽中；和
出口本体，其包括出口，所述基部支撑所述出口本体，所述出口与所述通道流体连通，其中，
所述通道被构造为便于所述流体的流动，
所述流体包括多个珠粒和/或悬浮单元，
所述入口被构造为在入口端口处接收所述流体，
所述入口被构造为穿过与所述通道流体连通的开口输出所述流体，所述入口被构造为在所述通道的水平维度的实质部分上提供所述流体的基本上均匀的流动，并且
所述装置被构造为补偿边缘效应，否则所述边缘效应将导致所述流体相对于所述水平维度的不均匀的速度。
23.根据权利要求22所述的微流体系统,其中，
所述多个珠粒中的每一个珠粒均具有约10μm至约160μm的最大维度，
所述多个悬浮单元中的每一个悬浮单元均具有约10μm至约50μm的最大维度，并且
在所述通道的表面上形成约150,000个传感器，或者分别在约150,000个凹槽中形成约150,000个传感器，所述凹槽形成在所述通道的表面中。
24.根据权利要求22所述的微流体系统，其中，所述基部包括平行板结构。
25.根据权利要求22所述的微流体系统，其中，所述微流体装置被构造为在约1μL/sec和约500μL/sec之间的体积流率下提供所述流体的基本上均匀的流动。
26.一种用于流体输送的方法，所述方法包括：
提供包括入口的入口本体；
提供支撑所述入口本体的基部，所述基部包括与所述入口流体连通的通道；以及
提供包括出口的出口本体，所述基部支撑所述出口本体，所述出口与所述通道流体连通，
在所述入口的入口端口处接收所述流体，
穿过与所述通道流体连通的所述入口的开口输出所述流体，并且
利用所述入口在所述通道的水平维度的实质部分上提供所述流体的基本上均匀的流动。
27.根据权利要求26所述的方法，包括：
利用所述入口、所述通道和所述出口在所述通道的水平平面的实质部分上提供所述流体的基本上均匀的流动。
28.根据权利要求26所述的方法，其中，所述基部包括平行板结构。
29.根据权利要求26所述的方法，包括：
利用所述入口、所述通道和所述出口在约1μL/sec和约500μL/sec之间的体积流率下提供所述流体的基本上均匀的流动。
30.一种用于流体输送的装置，所述装置包括：
入口本体，其包括入口；以及
基部，其支撑所述入口本体，所述基部包括与所述入口流体连通的通道，其中，
所述入口被构造为在入口端口处接收所述流体，
所述入口被构造为穿过与所述通道流体连通的开口输出所述流体，并且
所述入口被构造为在所述通道的至少一个维度的实质部分上提供所述流体的基本上均匀的流动。
31.一种用于流体输送的微流体系统，所述微流体系统包括：
微流体装置，其包括：
入口本体，其包括入口；和
基部，其支撑所述入口本体，所述基部包括：
通道，其与所述入口流体连通，以及
一个或多个传感器，其形成在所述通道的表面上或形成在所述通道的表面中形成的一个或多个凹槽中，其中，
所述通道被构造为便于所述流体的流动，
所述流体包括多个珠粒和/或悬浮单元，
所述入口被构造为在入口端口处接收所述流体，
所述入口被构造为穿过与所述通道流体连通的开口输出所述流体，
所述入口被构造为在所述通道的水平维度的实质部分上提供所述流体的基本上均匀的流动，并且
所述装置被构造为补偿边缘效应，否则所述边缘效应将导致所述流体相对于所述水平维度的不均匀的速度。
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