DE102021110094A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches - Google Patents

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Oliver Krüger
Eckart Uhlmann
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Gregor Dürre
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches umfassend- eine Mischungskammer (20) mit einer ersten Einlassöffnung(201), über die ein erstes Fluid (7) in die Mischungskammer (20) einleitbar ist, einer zweiten Einlassöffnung (2011), über die ein zweites Fluid (8) in die Mischungskammer (20) einleitbar ist, und einer Auslassöffnung (202), über die das Fluidgemisch (9) umfassend das erste Fluid (7) und das zweite Fluid (8) ableitbar ist,- eine erste Zufuhrvorrichtung (40), die fluidisch mit der Mischungskammer (20) über die erste Einlassöffnung (201) verbunden und ausgebildet ist, das erste Fluid (7) entlang einer ersten Fluidstromrichtung (F1) in die Mischungskammer (20) zu leiten, und- eine zweite Zufuhrvorrichtung (50), die fluidisch mit der Mischungskammer (20) über die zweite Einlassöffnung (2011) verbunden und ausgebildet ist, das zweite Fluid (8) entlang einer zweiten Fluidstromrichtung (F2) in die Mischungskammer (20) zu leiten.Die erste Zufuhrvorrichtung (40) umfasst ein fluidisches Bauteil (10), welches eine Auslassöffnung (102), die mit der ersten Einlassöffnung (201) der Mischungskammer (20) fluidisch verbunden ist, und mindestens ein Mittel (104a, 104b) zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids (7), das das fluidische Bauteil (10) durchströmt, insbesondere zur Ausbildung einer räumlichen Oszillation dieses Fluids (7) an der Auslassöffnung (102), aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches sowie ein entsprechendes Verfahren. Die Erzeugung von Fluidgemischen spielt beispielsweise in der Chemie, Mikrobiologie, Biochemie, Pharmazie, Medizintechnik und der Lebensmitteltechnik eine wichtige Rolle. Dabei spielt insbesondere eine Rolle, dass das erzeugte Fluidgemisch definierte Eigenschaften aufweist. Wenn bei einem Mischvorgang beispielsweise Partikel (im Nanometerbereich) entstehen, so wird häufig eine spezifische Partikelgröße verbunden mit einer definierten Größenverteilung angestrebt. Auch die erfindungsgemäße Vorrichtung sowie das erfindungsgemäße Verfahren sind zur Erzeugung von (Nano)Partikeln geeignet.
  • Aus dem Stand der Technik sind zur Erzeugung von Fluidgemischen beziehungsweise (Nano)partikeln mikrofluidische Systeme bekannt, die im Nanolitermaßstab arbeiten und präzise Kontrolle von Temperatur, Verweilzeit und Konzentrationen gelöster Stoffe erfordern. Diese Systeme weisen Strömungskanäle auf, die bezogen auf ihren Querschnitt eine große Länge haben, so dass der strömungstechnische Widerstand verhältnismäßig hoch ist. Diese Systeme sind einerseits teuer und anderseits anfällig für Verstopfungen. Auch kann eine Anwendung dieser Systeme in der Massenproduktion schwierig bis unmöglich sein.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches zu schaffen, die weniger störanfällig und auch für die Massenproduktion von Fluidgemischen beziehungsweise Partikeln mit definierten Eigenschaften geeignet sind.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Danach umfasst die Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches zunächst eine Mischungskammer mit einer ersten Einlassöffnung, über die ein erstes Fluid in die Mischungskammer einleitbar ist, einer zweiten Einlassöffnung, über die ein zweites Fluid in die Mischungskammer einleitbar ist, und einer Auslassöffnung, über die das Fluidgemisch umfassend das erste Fluid und das zweite Fluid ableitbar ist. Ferner umfasst die Vorrichtung eine erste Zufuhrvorrichtung, die fluidisch mit der Mischungskammer über die erste Einlassöffnung verbunden und ausgebildet ist, das erste Fluid entlang einer ersten Fluidstromrichtung in die Mischungskammer zu leiten, und eine zweite Zufuhrvorrichtung, die fluidisch mit der Mischungskammer über die zweite Einlassöffnung verbunden und ausgebildet ist, das zweite Fluid entlang einer zweiten Fluidstromrichtung in die Mischungskammer zu leiten.
  • Dabei umfasst die erste Zufuhrvorrichtung ein fluidisches Bauteil, das eine Auslassöffnung aufweist, die mit der ersten Einlassöffnung der Mischungskammer fluidisch verbunden ist. Insbesondere kann die Auslassöffnung des fluidischen Bauteils der ersten Einlassöffnung der Mischungskammer entsprechen.
  • Das fluidische Bauteil zeichnet sich durch mindestens ein Mittel zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids, das das fluidische Bauteil durchströmt, aus. Zur gezielten Richtungsänderung können alternierende Wirbel, z.B. erzeugt durch kollidierende Fluidströme innerhalb des fluidischen Bauteils oder durch einen Störkörper innerhalb des fluidischen Bauteils, verwendet werden. Bei dieser Art der Mittel zur Erzeugung der gezielten Richtungsänderung muss ausreichend Platz für die Erzeugung und den anschließenden Abbau der Wirbelstrukturen vorgesehen werden. Insbesondere ist dieses mindestens eine Mittel zur Ausbildung einer räumlichen Oszillation des ersten Fluids an der Auslassöffnung vorgesehen und ausgebildet.
  • Das erste Fluid wird somit nicht als (quasi)stationärer Strom in die Mischungskammer geleitet, sondern als oszillierender Fluidstrom. Neben einer longitudinalen Strömungskomponente weist das erste Fluid auch eine laterale Strömungskomponente auf, die sich zeitlich verändert. Dadurch können in der Mischungskammer Turbulenzen erzeugt werden, so dass in der Mischungskammer eine hohe Mischungsqualität erreicht werden kann. Das in die Mischungskammer eintretende, oszillierende erste Fluid kann dabei eine Reynolds-Zahl von mehr als 600, ungefähr 1000 oder sogar von mehr als 1000 aufweisen. Die Schwingungsfrequenz des oszillierenden ersten Fluids kann mindestens 100 Hz betragen, typischerweise über 2000 Hz.
  • Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, dass der Strömungswiderstand verhältnismäßig gering ist. Daher kann die erfindungsgemäße Vorrichtung für Mischprozesse von minimalen Mengen zum Beispiel im Mikroliterbereich als auch für Mischprozesse in der Massenproduktion (zum Beispiel mit mehreren Litern pro Minute) verwendet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das fluidische Bauteil eine Strömungskammer umfasst, die neben der bereits erwähnten Auslassöffnung auch eine Einlassöffnung aufweist und von dem ersten Fluid durchströmbar ist, das durch die Einlassöffnung in die Strömungskammer eintritt und durch die Auslassöffnung aus der Strömungskammer austritt. Gemäß einer Ausführungsform können die Einlassöffnung und die Auslassöffnung des fluidischen Bauteils unterschiedlich große Breiten aufweisen. Insbesondere weist die Strömungskammer einen Hauptstromkanal, der die Einlassöffnung der Strömungskammer (beziehungsweise des fluidischen Bauteils) und die Auslassöffnung der Strömungskammer (beziehungsweise des fluidischen Bauteils) miteinander verbindet, und mindestens einen Nebenstromkanal als Mittel zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids auf. Auf bewegliche Komponenten zur Erzeugung der Oszillation kann in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verzichtet werden, so dass hierdurch bedingte Kosten und Aufwendungen nicht anfallen. Zudem ist durch den Verzicht auf bewegliche Komponenten die Vibrations- und Geräuschentwicklung relativ gering.
  • Als Mittel zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids kann die Strömungskammer den bereits erwähnten mindestens einen Nebenstromkanal aufweisen. Der Nebenstromkanal ist von einem Teil des ersten Fluids, dem Nebenstrom, durchströmbar. Der Teil des ersten Fluids, der nicht in den Nebenstromkanal eintritt sondern aus dem fluidischen Bauteil austritt, wird als Hauptstrom bezeichnet. Der mindestens eine Nebenstromkanal kann einen Eingang, der sich in der Nähe der Auslassöffnung des fluidischen Bauteils befindet, und einen Ausgang aufweisen, der sich in der Nähe der Einlassöffnung des fluidischen Bauteils befindet. Der mindestens eine Nebenstromkanal kann entlang der ersten Fluidstromrichtung (von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung) betrachtet neben (nicht hinter oder vor) dem Hauptstromkanal angeordnet sein. Insbesondere können zwei Nebenstromkanäle vorgesehen sein, die sich (entlang der ersten Fluidstromrichtung betrachtet) seitlich neben dem Hauptstromkanal erstrecken, wobei der Hauptstromkanal zwischen den beiden Nebenstromkanälen angeordnet ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Nebenstromkanäle und der Hauptstromkanal in einer Reihe quer zur ersten Fluidstromrichtung angeordnet und erstrecken sich jeweils entlang der ersten Fluidstromrichtung.
  • Vorzugsweise wird der mindestens eine Nebenstromkanal durch einen Block von dem Hauptstromkanal getrennt. Dieser Block kann unterschiedliche Formen aufweisen. So kann sich der Querschnitt des Blocks entlang der ersten Fluidstromrichtung (von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung) betrachtet verjüngen. Zudem kann der Block abgerundete Kanten aufweisen. Scharfe Kanten können an dem Block insbesondere in der Nähe der Einlassöffnung und/oder der Auslassöffnung vorgesehen sein.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann der mindestens eine Nebenstromkanal eine größere oder kleinere Tiefe als der Hauptstromkanal aufweisen. (Die Tiefe ist dabei die Ausdehnung quer zur Oszillationsebene des ersten Fluids.) Hierdurch kann Einfluss auf die Oszillationsfrequenz des aus dem fluidischen Bauteil austretenden ersten Fluids genommen werden. Durch eine Reduktion der Bauteiltiefe im Bereich des mindestens einen Nebenstromkanals (im Vergleich zum Hauptstromkanal) sinkt die Oszillationsfrequenz, wenn die übrigen Parameter im Wesentlichen unverändert bleiben. Entsprechend steigt die Oszillationsfrequenz, wenn die Bauteiltiefe im Bereich des mindestens einen Nebenstromkanals (im Vergleich zum Hauptstromkanal) erhöht wird und die übrigen Parameter im Wesentlichen unverändert bleiben.
  • Eine weitere Möglichkeit, die Oszillationsfrequenz des aus dem fluidischen Bauteil austretenden ersten Fluids zu beeinflussen, kann durch mindestens einen Separator geschaffen werden, der vorzugsweise am Eingang des mindestens einen Nebenstromkanals vorgesehen ist. Der Separator unterstützt die Abspaltung des Nebenstroms von dem Strom des ersten Fluids. Dabei ist unter einem Separator ein (quer zu der in dem Nebenstromkanal vorherrschenden Strömungsrichtung) am Eingang des mindestens einen Nebenstromkanals in die Strömungskammer hineinragendes Element zu verstehen. Der Separator kann als eine Verformung (insbesondere eine Einbuchtung) der Nebenstromkanalwand oder als ein anderweitig ausgebildeter Vorsprung vorgesehen sein. So kann der Separator (kreis)kegelförmig oder pyramidal ausgebildet sein. Die Verwendung eines solchen Separators ermöglicht neben der Beeinflussung der Oszillationsfrequenz, auch den sogenannten Oszillationswinkel zu variieren. Der Oszillationswinkel ist der Winkel, den der oszillierende Fluidstrahl (zwischen seinen beiden maximalen Auslenkungen) überstreicht. Sind mehrere Nebenstromkanäle vorgesehen, so kann für jeden der Nebenstromkanäle oder nur für einen Teil der Nebenstromkanäle ein Separator vorgesehen sein.
  • Die Querschnittsfläche der einzelnen Ein- und Auslassöffnungen der Vorrichtung kann eine beliebige Form, wie beispielsweise quadratisch, rechteckig, polygonal, rund, oval usw. haben.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die erste Zufuhrvorrichtung und die erste Einlassöffnung der Mischungskammer einerseits und die zweite Zufuhrvorrichtung und die zweite Einlassöffnung der Mischungskammer andererseits derart zueinander angeordnet, dass die erste Fluidstromrichtung und die zweite Fluidstromrichtung einen Winkel von 0° bis 90° einschließen. Vorzugsweise liegt dieser Winkel in einem Bereich von 35° bis 55°. Insbesondere bevorzugt ist ein Winkel von im Wesentlichen 45°. Hierdurch kann die Mischungsqualität und die Mischungsweglänge beziehungsweise die Mischungsdauer positiv beeinflusst werden. Aus fertigungstechnischen Gründen kann der Winkel auch im Wesentlichen 90° betragen.
  • Sofern das Mittel zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids ausgebildet ist, eine Oszillation des ersten Fluids in einer Oszillationsebene herbeizuführen, können die zweite Zufuhrvorrichtung und die zweite Einlassöffnung der Mischungskammer derart angeordnet sein, dass die zweite Fluidstromrichtung und die Oszillationsebene des ersten Fluids in einer Ebene quer zur ersten Fluidstromrichtung einen Winkel einschließen, der 30° bis 150° beträgt. Vorzugsweise beträgt dieser Winkel im Wesentlichen 90°.
  • Die Mischungskammer kann eine Längsachse aufweisen, die so definiert ist, dass sie sich entlang der ersten Fluidstromrichtung erstreckt. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass sich die Querschnittsfläche der Mischungskammer quer zur Längsachse entlang der Längsachse ändert. So kann die Querschnittsfläche über den Verlauf der Längsachse der Mischungskammer größer und/oder kleiner werden. Die Größenentwicklung der Querschnittsfläche kann dabei insbesondere so gestaltet sein, dass die Ausbildung sogenannter Totwassergebiete in der Mischungskammer vermieden werden kann. Beispielsweise kann die Querschnittsfläche ausgehend von der ersten Einlassöffnung der Mischungskammer in einem stromaufwärtigen Endabschnitt der Mischungskammer mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung zunehmen und/oder in einem stromabwärtigen Endabschnitt der Mischungskammer mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung abnehmen. Der stromaufwärtige Endabschnitt kann so einen (sich stromabwärts erweiternden) Einlasskanal der Mischungskammer bilden, und der stromabwärtige Endabschnitt einen (sich stromabwärts verjüngenden) Auslasskanal. Dabei kann sich der Auslasskanal unmittelbar an den Einlasskanal anschließen. Alternativ kann zwischen dem Einlasskanal und dem Auslasskanal ein Zwischenabschnitt der Mischungskammer vorgesehen sein, in dem die Querschnittsfläche der Mischungskammer im Wesentlichen konstant ist.
  • Sofern das Mittel zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids ausgebildet ist, eine Oszillation des ersten Fluids in einer Oszillationsebene herbeizuführen, kann die Ausdehnung der Mischungskammer in der Oszillationsebene und quer zur Längsachse ausgehend von der ersten Einlassöffnung der Mischungskammer in dem Einlasskanal mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung zunehmen beziehungsweise kann die Ausdehnung der Mischungskammer in der Oszillationsebene und quer zur Längsachse in dem Auslasskanal mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung abnehmen. In dem Einlasskanal schließen die Begrenzungswände der Mischungskammer (in der Oszillationsebene betrachtet) somit einen Winkel ein, der sich vorzugsweise an dem Oszillationswinkel des oszillierenden ersten Fluids orientiert. Dieser Winkel kann bis zu 10° geringer oder bis zu 10° größer als der Oszillationswinkel sein oder einen Wert zwischen diesen beiden Werten annehmen. Besonders bevorzugt ist, wenn dieser Winkel bis zu 5° geringer oder bis zu 5° größer als der Oszillationswinkel ist oder einen Wert zwischen diesen beiden Werten annimmt. Somit kann vermieden werden, dass die Oszillation des ersten Fluids in der Mischungskammer nachteilig beeinflusst wird. Der Oszillationswinkel des ersten Fluids kann mindestens 5°, vorzugsweise mindestens 25°, insbesondere bevorzugt mindestens 40° betragen. Für viele Anwendungsfälle ist ein Oszillationswinkel zwischen 25° und 50°, insbesondere zwischen 30° und 45° geeignet. Ein typischer Maximalwert für den Oszillationswinkel ist 75°. Auch in dem Auslasskanal schließen die Begrenzungswände der Mischungskammer (in der Oszillationsebene betrachtet) einen Winkel ein, der vorzugsweise kleiner ist als der Winkel zwischen den Begrenzungswänden der Mischungskammer im Einlasskanal. Besonders bevorzugt ist der Winkel des Auslasskanals bis zu 15° kleiner als der Winkel des Einlasskanals ist. Zusätzlich kann auch die Ausdehnung der Mischungskammer quer zur Oszillationsebene in dem Einlasskanal mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung zunehmen beziehungsweise kann die Ausdehnung der Mischungskammer quer zur Oszillationsebene in dem Auslasskanal mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung abnehmen.
  • Die (relative) Größe von Einlasskanal und Auslasskanal der Mischungskammer können in Abhängigkeit der Anwendung gestaltet werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Einlassöffnung der Mischungskammer gegenüber der ersten Einlassöffnung der Mischungskammer entlang der Längsachse der Mischungskammer versetzt. Vorzugsweise ist die zweite Einlassöffnung dabei innerhalb des Einlasskanals (also in einer Begrenzungswand des Einlasskanals) ausgebildet. Entlang der Längsachse betrachtet kann der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Einlassöffnung mindestens der halben Breite der ersten Einlassöffnung der Mischungskammer entsprechen, wobei die Breite parallel zur Oszillationsebene des ersten Fluids und quer zur Längsachse der Mischungskammer definiert ist.
  • Die erste Einlassöffnung und die Auslassöffnung der Mischungskammer können auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mischungskammer ausgebildet sein. So kann die erste Einlassöffnung das stromaufwärtige Ende der Mischungskammer bilden, und die Auslassöffnung das stromabwärtige Ende. Insbesondere können die erste Einlassöffnung und die Auslassöffnung auf der Längsachse liegen.
  • Ferner ist denkbar, dass die Mischungskammer ein Volumen aufweist, das größer ist als das Volumen des fluidischen Bauteils beziehungsweise der Strömungskammer des fluidischen Bauteils. Dabei können insbesondere sowohl die Breite (Ausdehnung quer zur Längsachse der Mischungskammer und in der Oszillationsebene des ersten Fluids) als auch die Länge (Ausdehnung entlang der Längsachse) der Mischungskammer größer sein als die Breite (Ausdehnung quer zur ersten Fluidstromrichtung und in der Oszillationsebene des ersten Fluids) beziehungsweise Länge (Ausdehnung entlang der ersten Fluidstromrichtung) der Strömungskammer des fluidischen Bauteils. Durch dieses Volumenverhältnis kann vermieden werden, dass in der Mischungskammer ein unerwünscht hoher Druck aufgebaut wird. Alternativ kann das Volumen der Mischungskammer kleiner sein als das Volumen der Strömungskammer des fluidischen Bauteils. Hierbei können die Breite und/oder die Länge der Mischungskammer kleiner sein als die Breite beziehungsweise Länge der Strömungskammer des fluidischen Bauteils.
  • Hinsichtlich der zweiten Zufuhrvorrichtung kann vorgesehen sein, dass diese vorgesehen und ausgebildet ist, das zweite Fluid als (quasi)stationären Strom in die Mischungskammer zu leiten. So kann die zweite Zufuhrvorrichtung beispielsweise als Rohr ausgebildet sein, dessen Längsachse (beziehungsweise dessen stromabwärtiger länglicher Endabschnitt) die zweite Fluidstromrichtung des Fluids vorgibt. Mittels einer Pumpvorrichtung kann das zweite Fluid durch das Rohr und die zweite Einlassöffnung in die Mischungskammer geleitet werden.
  • Alternativ kann die zweite Zufuhrvorrichtung (wie bereits die erste Zufuhrvorrichtung) ebenfalls ein fluidisches Bauteil umfassen. Dieses fluidische Bauteil kann nach demselben Prinzip arbeiten wie das fluidische Bauteil der ersten Zufuhrvorrichtung. So kann es mindestens ein Mittel zur gezielten Richtungsänderung des zweiten Fluids, das das fluidische Bauteil durchströmt, insbesondere zur Ausbildung einer räumlichen Oszillation dieses Fluids an der Auslassöffnung aufweisen. Auch die übrigen Merkmale des fluidischen Bauteils der ersten Zufuhrvorrichtung sind auf das fluidische Bauteil der zweiten Zufuhrvorrichtung übertragbar. In der Mischungskammer treffen somit ein erstes oszillierendes Fluid und eine zweites oszillierendes Fluid aufeinander. Das fluidische Bauteil der zweiten Zufuhrvorrichtung kann einen kleineren Oszillationswinkel als das fluidische Bauteil der ersten Zufuhrvorrichtung aufweisen. Auch können beide Oszillationswinkel gleich groß sein.
  • Der ersten und der zweiten Zufuhrvorrichtung kann das erste beziehungsweise zweite Fluid jeweils mit Hilfe einer Pumpvorrichtung zugeführt werden. Vorzugsweise liefern die Pumpvorrichtungen konstante Volumenströme. Beispielsweise können die Pumpvorrichtungen als Spritzenpumpen oder als Umlagepumpen ausgebildet sein.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung neben der bereits erwähnten (ersten) Mischungskammer eine zweite Mischungskammer auf. Die zweite Mischungskammer umfasst (wie bereits die erste Mischungskammer) eine erste Einlassöffnung, eine zweite Einlassöffnung und eine Auslassöffnung. Die zweite Mischungskammer ist fluidisch mit der ersten Mischungskammer verbunden. Insbesondere schließt sich die zweite Mischungskammer stromabwärts an die Auslassöffnung der ersten Mischungskammer an. Dabei kann die erste Einlassöffnung der zweiten Mischungskammer der Auslassöffnung der stromaufwärtigen ersten Mischungskammer entsprechen. Demnach sind die erste und die zweite Mischungskammer unmittelbar miteinander verbunden, und nicht unter Verwendung eines zusätzlichen (beispielsweise schlauchförmigen) Überleitungsstücks. Die zweite Mischungskammer kann dazu dienen, ein weiteres (drittes) Fluid in das in der ersten Mischungskammer erzeugten Fluidgemisch einzubringen. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet, um während des Mischvorgangs Partikel zu erzeugen, so können diese Partikel mit Hilfe der zweiten Mischungskammer schichtweise aufgebaut werden, wobei das dritte Fluid beispielsweise die äußerste Schicht der Partikel bildet. Die Merkmale der ersten (stromaufwärtigen) Mischungskammer in Bezug auf die relative Anordnung von erster und zweiter Einlassöffnung und auf die Form (Einlasskanal, Auslasskanal) sind auch auf die zweite Mischungskammer übertragbar. Das Volumen (sowie Breite und Länge) der zweiten Mischungskammer kann größer sein als bei der ersten Mischungskammer.
  • Eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass sich an die Auslassöffnung der ersten Mischungskammer beziehungsweise der zweiten Mischungskammer stromabwärts ein Interaktionskanal anschließt, der mindestens eine Krümmung aufweist. Durch die mindestens eine Krümmung kann die Ausbildung sogenannter Totwassergebiete unterbunden werden. Der Interaktionskanal kann röhrenförmig gestaltet sein. Der Interaktionskanal kann der Fortsetzung des Mischvorgangs stromabwärts der Auslassöffnung der Mischungskammer dienen; und wenn bei dem Mischvorgang Partikel erzeugt werden, können diese (durch die Länge des Interaktionskanals kontrolliert) im Interaktionskanal wachsen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, die zu mischenden Fluide relativ kompakt in einem Winkel aufeinander treffen zu lassen. Dabei bewegt sich zumindesten das erste Fluid örtlich in einer Ebene hin und her, so dass das erste Fluid auch als oszillierend beschrieben werden kann. Das zweite Fluid kollidiert in einem Winkel mit dem bewegten (oszillierenden) Fluid. Um die Mischung besser zu kontrollieren und das erzeugte Fluidgemisch zu sammeln, ist es vorteilhaft, dass der Mischvorgang in einem relativ kleinen Volumen durchgeführt wird.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches. Das Verfahren wird unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt. Zur Durchführung des Verfahrens werden zunächst eine erfindungsgemäße Vorrichtung, ein erstes Fluids und ein zweites Fluid bereitgestellt. Das erste Fluid wird mit einem ersten Volumenstrom über die erste Zufuhrvorrichtung in die Mischungskammer eingeleitet. Gleichzeitig wird das zweite Fluid mit einem zweiten Volumenstrom über die zweite Zufuhrvorrichtung in die Mischungskammer eingeleitet. In der Mischungskammer wird dem ersten und zweiten Fluid Gelegenheit gegeben, sich zu vermischen und dabei gegebenenfalls Partikel zu bilden. Die Verweilzeit der Fluide in der Mischungskammer kann dabei je nach Anwendungsfall unterschiedlich ausfallen. Anschließend wird das Fluidgemisch umfassend das erste Fluid und das zweite Fluid aus der Mischungskammer über deren Auslassöffnung abgeleitet.
  • Sofern bei dem Mischvorgang Partikel erzeugt werden, so kann deren Größe sowie die Größenverteilung durch Wahl der chemischen Substanzen des ersten und zweiten Fluids, durch die Schwingungsfrequenz des ersten oszillierenden Fluids und durch die Geometrie der für den Mischvorgang verwendeten Vorrichtung beeinflusst werden.
  • Sofern sich stromabwärts ein Interaktionskanal an die Auslassöffnung der Mischungskammer anschließt, kann der Mischvorgang in dem Interaktionskanal fortgesetzt werden. Wenn bei dem Mischvorgang Partikel erzeugt wurden, können diese im Interaktionskanal weiter wachsen.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Volumenstrom größer als der zweite Volumenstrom. Je nach Anwendung können der erste und der zweite Volumenstrom jedoch gleich groß sein. Denkbar ist, dass der erste Volumenstrom und der zweite Volumenstrom über die Dauer des Mischvorgangs jeweils konstant sind. Vorzugsweise werden das erste Fluid und das zweite Fluid während des Mischvorgangs jeweils kontinuierlich in die Mischungskammer eingeleitet.
  • Der Volumenstrom des ersten und zweiten Fluids wird durch Pumpvorrichtungen gesteuert, die das erste und zweite Fluid über die erste beziehungsweise Zufuhrvorrichtung in die Mischungskammer pumpen. Der Druck der eingeleiteten Fluide kann je nach Anwendung im Bereich einiger Millibar (mbar) bis hin zu mehreren hundert bar (gegenüber dem Umgebungsdruck) liegen. Für Anwendungen in der Massenproduktion kann der Eingangsdruck über 2 bar liegen. Bevorzugt ist ein Druckbereich zwischen 2 bar und 350 bar, insbesondere bevorzugt zwischen 10 bar und 220 bar.
  • Die verwendeten Fluide können entweder nur eine chemische Substanz umfassen oder eine Mischung aus zwei oder mehr chemischen Substanzen. Die Mischung kann auch ein Lösemittel enthalten. Das Verfahren kann unter Verwendung eines ersten Fluids und eines zweiten Fluids durchgeführt werden, die unterschiedlich sind. Die beiden unterschiedlichen Fluide können sich hinsichtlich ihrer chemischen Zusammensetzung und/oder der Konzentration einzelner Bestandteile unterscheiden. Im Falle von Suspensionen können sich die beiden Fluide auch hinsichtlich der Partikelgröße unterscheiden. Denkbar ist jedoch auch, dass das erste Fluid und das zweite Fluid identisch sind, sich also hinsichtlich der genannten Eigenschaften nicht voneinander unterscheiden. Durch die in der Mischungskammer herrschenden Turbulenzen kann im Fall von identischen Suspensionen (als erstes und zweites Fluid) beispielsweise die Größe der Partikel in der Suspension variiert werden. Dabei kann auch Einfluss auf die Größenverteilung der Partikel oder auf die sogenannte Verkapselungsrate genommen werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Verfahren mit einer Flüssigkeit oder einer Suspension als erstes Fluid durchgeführt. Unter Suspension ist dabei ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und darin verteilten Partikeln zu verstehen. Auch das zweite Fluid ist entweder eine Flüssigkeit oder eine Suspension. Denkbar ist jedoch auch, dass mindestens eines der Fluide gasförmig ist.
  • Das erste Fluid kann beispielsweise ein Lösemittel und eine pharmazeutische oder therapeutische Komponente umfassen. Das zweite Fluid kann eine Flüssigkeit sein, die geeignet ist, die pharmazeutische beziehungsweise therapeutische Komponente des ersten Fluids während des Mischvorgangs zu umschließen und in dem so erhaltenen Fluidgemisch als Träger oder Vehikel für die pharmazeutische beziehungsweise therapeutische Komponente zu fungieren. So ist denkbar, dass das erste Fluid eine Suspension ist, die eine Nukleinsäure umfasst, und dass das zweite Fluid eine Lipidmischung umfasst. Die Nukleinsäure kann DNA, RNA oder mRNA sein.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches gemäß einer Ausführungsform;
    • 2-4 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung aus 1 entlang der Linien A'-A'', B'-B'' beziehungsweise C'-C'';
    • 5 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • 6 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • 7 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches gemäß einer weiteren Ausführungsform;
    • 8 eine schematische Darstellung eines Interaktionskanals gemäß einer Ausführungsform als Teil einer Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches;
    • 9 Auslenkung des oszillierenden ersten Fluids in Abhängigkeit von der Zeit bei Eintritt in die Mischungskammer der Vorrichtung zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches;
    • 10 schematische Darstellung eines Verfahrens zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches; und
    • 11 Messwerte des mit dem Verfahren aus 10 unter Verwendung der Vorrichtung aus 5 gewonnenen Fluidgemischs bei verschiedenen Volumenströmen.
  • In 1 ist schematisch eine Vorrichtung 1 zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Die 2 bis 4 zeigen jeweils eine Schnittdarstellung dieser Vorrichtung 1 entlang der Linien A'-A'', B'-B'' beziehungsweise C'-C''.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst eine Mischungskammer 20, eine erste Zufuhrvorrichtung 40, eine zweite Zufuhrvorrichtung 50 und einen Interaktionskanal 30.
  • Die Mischungskammer 20 bildet dabei das zentrale Element der Vorrichtung 1. Die Mischungskammer 20 weist eine erste Einlassöffnung 201, eine zweite Einlassöffnung 2011 und eine Auslassöffnung 202 auf. Über die erste Einlassöffnung 201 ist ein erstes Fluid 7 in die Mischungskammer 20 einleitbar, und über die zweite Einlassöffnung 2011 ein zweites Fluid 8. In der Mischungskammer 20 bilden das erste und das zweite Fluid 7, 8 ein Fluidgemisch 9, das über die Auslassöffnung 202 der Mischungskammer 20 ableitbar ist.
  • Die erste Zufuhrvorrichtung 40 ist über die erste Einlassöffnung 201 (fluidisch) mit der Mischungskammer 20 verbunden und dient dem Einleiten des ersten Fluids 7 in die Mischungskammer 20. Die zweite Zufuhrvorrichtung 50 ist über die zweite Einlassöffnung 2011 (fluidisch) mit der Mischungskammer 20 verbunden und dient dem Einleiten des zweiten Fluids 8 in die Mischungskammer 20. An die Auslassöffnung 202 schließt sich stromabwärts der Interaktionskanal 30 an. Eine beispielhafte Ausführungsform des Interaktionskanals 30 ist in 8 dargestellt und wird weiter unten erläutert.
  • Die erste Zufuhrvorrichtung 40 umfasst ein fluidisches Bauteil 10 mit zwei Nebenstromkanälen (Feedbackkanälen) 104a, 104b als Mittel zur Erzeugung eines räumlich und/oder zeitlich beweglichen ersten Fluids 7 und insbesondere zur Ausbildung einer räumlichen Oszillation des ersten Fluids 7.
  • Die Energie zur Erzeugung des räumlichen und/oder zeitlich beweglichen Fluidstrahles resultiert aus dem Eingangsdruck P10IN des ersten Fluids 7 (auch als erste Phase A bezeichnet). Die Verwendung des fluidischen Bauteils 10 hat den Vorteil, dass keine zusätzliche Energiequelle eingesetzt werden muss und somit die Komplexität und die Fehleranfälligkeit der Vorrichtung verringert werden kann. Außerdem kann so sichergestellt werden, dass keine zusätzliche externe Energie in das Fluid 7, das das fluidische Bauteil 10 durchströmt, eingetragen wird. Der Eintrag zusätzlicher Energie sollte vermieden werden. Andernfalls können durch Eintrag zusätzlicher Energie empfindliche Bestandteile der Fluide (zum Beispiel langkettige Moleküle) zerstört werden.
  • Das in 1 dargestellte fluidische Bauteil 10 mit den Nebenstromkanälen 104a, 104b ist nur exemplarisch. Grundsätzlich können auch andere fluidische Bauteile verwendet werden, wie zum Beispiel sogenannte feedback-freie Bauteile.
  • Das fluidische Bauteil 10 umfasst eine Strömungskammer 100, die von einem ersten Fluid(strom) 7 durchströmbar ist. Das fluidische Bauteil 10 hat die Funktion, eine Oszillation des ersten Fluids 7 herbeizuführen, so dass das erste Fluid 7 beim Eintreten in die Mischungskammer durch die erste Einlassöffnung 201 der Mischungskammer 20 zeitlich und/oder örtlich oszilliert.
  • Die Strömungskammer 100 umfasst eine Einlassöffnung 101 mit einer Einlassbreite b101, über die der erste Fluidstrom 7 in die Strömungskammer 100 eintritt, und eine Auslassöffnung 102 mit einer Auslassbreite b102, über die der erste Fluidstrom 7 aus der Strömungskammer 100 austritt. Die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung 102 sind jeweils dort definiert, wo die Querschnittsfläche (quer zur Fluidstromrichtung) des fluidischen Bauteils 10, die der Fluidstrom passiert, wenn er in die Strömungskammer 100 eintritt beziehungsweise aus der Strömungskammer 100 wieder austritt, jeweils am kleinsten ist. Die Breiten b101 und b102 der Ein- beziehungsweise Auslassöffnung 101, 102 entsprechen der Ausdehnung der Ein- beziehungsweise Auslassöffnung 101, 102 quer zur Fluidstromrichtung und innerhalb der (später erläuterten) Oszillationsebene des ersten Fluids 7.
  • Die Auslassöffnung 102 der Strömungskammer 100 des fluidischen Bauteils 10 entspricht hier der ersten Einlassöffnung 201 der Mischungskammer 20.
  • Die Einlassbreite b101 kann die Dimension von 0,5 µm bis 5.000 µm annehmen. Die Größe der engsten Querschnittsflächen innerhalb des fluidischen Bauteils 10 (Querschnitt A102 der Auslassöffnung 102 oder kleinste Querschnittsfläche A11 im Hauptstromkanal 103 zwischen den inneren Blöcken 11a, 11b) in der Vorrichtung 1 kann in Abhängigkeit vom gewünschten Volumenstrom gewählt werden. Je höher der Volumenstrom bei gleichbleibenden Eingangsdruck P10IN ist, desto größer müssen die Dimension z. B. der Einlassbreite b101 und / oder der Einlasshöhe h101 sein. Typische Abmaße sind 100 µm bis 3.500 µm, vorzugsweise 200 µm bis 1.500 µm.
  • Die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung 102 sind auf zwei sich strömungstechnisch gegenüberlegenden Seiten des fluidischen Bauteils 10 angeordnet. Die Strömungskammer 100, genauer ein Hauptstromkanal 103 der Strömungskammer 100, verbindet die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung 102 obstruktionsfrei miteinander. In einer nicht dargestellten Ausführungsvariante können die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung mittels einer nicht obstruktionsfreien Strömungskammer 100 verbunden sein.
  • Der erste Fluidstrom 2 bewegt sich in der Strömungskammer 10 im Wesentlichen entlang einer Längsachse A des fluidischen Bauteils 1 (die die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung 102 miteinander verbindet) von der Einlassöffnung 101 zu der Auslassöffnung 102. Die Längsachse A bildet eine Symmetrieachse des fluidischen Bauteils 1. Die Längsachse A liegt in zwei senkrecht zueinander stehenden Symmetrieebenen S1 und S2, gegenüber denen das fluidische Bauteil 1 spiegelsymmetrisch ist. Alternativ kann das fluidische Bauteil 1 nicht (spiegel)symmetrisch aufgebaut sein.
  • Zur gezielten Richtungsänderung des Fluidstroms umfasst die Strömungskammer 100 neben dem Hauptstromkanal 103 zwei Nebenstromkanäle 104a, 104b. Der Hauptstromkanal 103 und die zwei Nebenstromkanäle 104a, 104b erstrecken sich im Wesentlichen entlang der Längsachse A des fluidischen Bauteils 10, wobei der Hauptstromkanal 103 (quer zur Längsachse A betrachtet) zwischen den zwei Nebenstromkanälen 104a, 104b angeordnet ist. Unmittelbar hinter der Einlassöffnung 101 teilt sich die Strömungskammer 10 in den Hauptstromkanal 103 und die zwei Nebenstromkanäle 104a, 104b, die dann unmittelbar vor der Auslassöffnung 102 wieder zusammengeführt werden. In der hier dargestellten Ausführungsform sind die zwei Nebenstromkanäle 104a, 104b symmetrisch bezüglich der Symmetrieebene S2 angeordnet (3). Gemäß einer nicht dargestellten Alternative sind die Nebenstromkanäle nicht symmetrisch angeordnet. Diese Nebenströmungskanäle können auch außerhalb der dargestellten Strömungsebene positioniert werden. Diese Kanäle können beispielsweise mittels Schläuchen, die sich auch außerhalb der Symmetrieebene S1 befinden, realisiert werden oder durch Kanäle die in einem Winkel zur Strömungsebene (Symmetrieebene S1) stehen, verlaufen.
  • Der Hauptstromkanal 103 verbindet im Wesentlichen geradlinig die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung 102 miteinander, so dass der Fluidstrom 7 im Wesentlichen entlang der Längsachse A des fluidischen Bauteils 10 strömt. Der Hauptstromkanal 103 kann typischerweise ein Volumen von 0,08 mm3 bis 260 mm3 aufnehmen. Besonders bevorzugt ist ein Volumen des Hauptstromkanals 103 von 0,3 mm3 bis 120 mm3. In der dargestellten Ausführungsform beträgt das Volumen des Hauptstromkanals 103 ca. 0,67 mm3. Das fluidische Bauteil 10 hat ein fluidfassendes Volumen zwischen 0,5 mm3 und 1,2 mm3, wobei die kleinste Querschnittsfläche A102 an der Auslassöffnung 102 ca. 0,09 mm2 beträgt. In der dargestellten Ausführungsform beträgt die Querschnittsfläche A101 an der Einlassöffnung 101 ca. 0,12 mm2.
  • Die Nebenstromkanäle 104a, 104b erstrecken sich ausgehend von der Einlassöffnung 101 in einem ersten Abschnitt jeweils zunächst in einem Winkel von im Wesentlichen 90° zu der Längsachse A in entgegengesetzte Richtungen. Anschließend biegen die Nebenstromkanäle 104a, 104b ab, so dass sie sich jeweils im Wesentlichen parallel zu der Längsachse A (in Richtung auf die Auslassöffnung 102) erstrecken (zweiter Abschnitt). Um die Nebenstromkanäle 104a, 104b und den Hauptstromkanal 103 wieder zusammenzuführen, ändern die Nebenstromkanäle 104a, 104b am Ende des zweiten Abschnitts nochmals ihre Richtung, so dass sie jeweils im Wesentlichen in Richtung auf die Längsachse A gerichtet sind (dritter Abschnitt). In der Ausführungsform der 1 ändert sich die Richtung der Nebenstromkanäle 104a, 104b beim Übergang vom zweiten in den dritten Abschnitt um einen Winkel von ca. 120°. Jedoch können für die Richtungsänderung zwischen diesen beiden Abschnitten der Nebenstromkanäle 104a, 104b auch andere als der hier genannte Winkel gewählt werden oder gar einem vollständig anderen Verlauf folgen.
  • Die Nebenstromkanäle 104a, 104b sind ein Mittel zur Beeinflussung der Richtung des ersten Fluidstromes 7, der die Strömungskammer 100 durchströmt. Die Nebenstromkanäle 104a, 104b weisen hierfür jeweils einen Eingang 104a1, 104b1, der durch das der Auslassöffnung 102 zugewandte Ende der Nebenstromkanäle 104a, 104b gebildet wird, und jeweils einen Ausgang 104a3, 104b3, der durch das der Einlassöffnung 101 zugewandte Ende der Nebenstromkanäle 104a, 104b gebildet wird, auf. Durch die Eingänge 104a1, 104b1 fließt ein kleiner Teil des ersten Fluidstroms 7, die Nebenströme, in die Nebenstromkanäle 104a, 104b. Der restliche Teil des ersten Fluidstroms 7 (der sogenannte Hauptstrom) tritt über die Auslassöffnung 102 aus dem fluidischen Bauteil 10 aus. Die Nebenströme treten an den Ausgängen 104a3, 104b3 aus den Nebenstromkanälen 104a, 104b aus, wo sie einen seitlichen (quer zur Längsachse A) Impuls auf den durch die Einlassöffnung 101 eintretenden ersten Fluidstrom 7 ausüben können. Dabei wird die Richtung des ersten Fluidstromes 7 derart beeinflusst, dass der an der Auslassöffnung 102 austretende Hauptstrom räumlich oszilliert, und zwar in einer Ebene, in der der Hauptstromkanal 103 und die Nebenstromkanäle 104a, 104b angeordnet sind. Die Ebene, in der der Hauptstrom oszilliert, wird auch Oszillationsebene bezeichnet und entspricht im Wesentlichen der Symmetrieebene S1 beziehungsweise ist parallel zu der Symmetrieebene S1.
  • Die Nebenstromkanäle 104a, 104b weisen in der hier dargestellten Ausführungsform jeweils eine Querschnittsfläche auf, die über die gesamte Länge (vom Eingang 104a1, 104b1 bis zum Ausgang 104a2, 104b2) der Nebenstromkanäle 104a, 104b nahezu konstant ist. Demgegenüber nimmt die Größe der Querschnittsfläche des Hauptstromkanals 103 in Strömungsrichtung des Hauptstromes (also in Richtung von der Einlassöffnung 101 zu der Auslassöffnung 102) im Wesentlichen stetig zu. Dabei ist die Form des Hauptstromkanals 103 hier beispielhaft spiegelsymmetrisch zu den Symmetrieebenen S1 und S2.
  • Die Querschnittsfläche des Hauptstromkanals 103 kann aber grundsätzlich auch stromabwärts abnehmen.
  • Der Hauptstromkanal 103 ist von jedem Nebenstromkanal 104a, 104b durch einen Block 11a, 11b getrennt. Die zwei Blöcke 11a, 11b sind in der Ausführungsform symmetrisch bezüglich der Spiegelebene S2 angeordnet. Prinzipiell können sie jedoch auch unterschiedlich ausgebildet und nicht symmetrisch ausgerichtet sein. Bei nicht symmetrischer Ausrichtung ist auch die Form des Hauptstromkanals 103 nicht symmetrisch zu der Spiegelebene S2. Eine symmetrische Ausführungsform der zwei Blöcke 11a, 11b wird bevorzugt.
  • Die Form der Böcke 11a, 11b, die in 1 dargestellt ist, ist nur beispielhaft und kann variiert werden. Die Blöcke 11a, 11b aus 1 weisen abgerundete Kanten auf. Es sind auch scharfe Kanten möglich. Die Ausführungsvariante mit abgerundete Kanten wird bevorzugt.
  • Der Einlassöffnung 101 der Strömungskammer 100 ist stromaufwärts ein trichterförmiger Ansatz 106 vorgeschaltet, der sich in Richtung auf die Einlassöffnung 101 (stromabwärts) verjüngt. Grundsätzlich ist auch ein Ansatz 106 möglich, der im wesentlichen konstanten Querschnitt aufweist oder abschnittsweise eine erweiterte Querschnittsfläche. Dieser trichterförmige Ansatz kann auch als Einlasskanal bezeichnet werden. Auch die Strömungskammer 100 verjüngt sich und zwar im Bereich der Auslassöffnung 102 stromabwärts der inneren Blöcke 11a, 11b. Die Verjüngung wird von einem Auslasskanal 107 gebildet und beginnt am Nebenstromkanaleinlass 104a1, 104b1. Dabei verjüngen sich der Ansatz 106 und der Auslasskanal 107 derart, dass nur deren Breite, das heißt deren Ausdehnung in der Symmetrieebene S1 senkrecht zu der Längsachse A, jeweils stromabwärts abnimmt. Die Verjüngung wirkt sich in dieser Ausführungsform nicht auf die Tiefe (das heißt die Ausdehnung in der Symmetrieebene S2 senkrecht zu der Längsachse A) des Ansatzes 106 und des Auslasskanals 107 aus (2). Alternativ können sich der Ansatz 106 und der Auslasskanal 107 auch jeweils in der Breite und in der Tiefe verjüngen. Ferner kann sich nur der Ansatz 106 in der Tiefe oder in der Breite verjüngen, während sich der Auslasskanal 107 sowohl in der Breite als auch in der Tiefe verjüngt, und umgekehrt. Die Form des Ansatzes 106 und des Auslasskanals 107 sind in 1 nur beispielhaft gezeigt. Hier nimmt deren Breite stromabwärts jeweils linear ab, wobei die Begrenzungswände des Ansatzes 106 und des Auslasskanals 107 (jeweils in der Oszillationsebene betrachtet) einen Winkel ε beziehungsweise φ einschließen. Andere Formen der Verjüngung sind möglich. Die Länge l106 des Einlasskanals oder in diesem Beispiel des trichterförmigen Ansatzes 106 entspricht in dieser Ausführungsform mindestens dem 1,5-fachen der Einlassbreite b101, also gilt l106 ≥ 1,5×b101. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die Länge l106 des trichterförmigen Ansatzes 106 größer als das 3-fache der Breite b101. Bei einem gegebenen und festen Wert der Breite b101 gilt: je kleiner der Winkel ε ist, desto länger sollte der Einlasskanal 106 sein.
  • Die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung 102 weisen jeweils eine idealisierte rechteckige Querschnittsfläche auf. Diese weisen jeweils die gleiche Tiefe (Ausdehnung in der Symmetrieebene S2 senkrecht zur Längsachse A, 2) auf, unterscheiden sich jedoch in ihrer Breite b101, b102 (Ausdehnung in der Symmetrieebene S1 senkrecht zur Längsachse A, 2). Grundsätzlich können die Ecken der Querschnittsflächen abgerundet sein, und die gegenüberliegenden Flächen, die die Ein- beziehungsweise Auslassöffnung 101, 102 begrenzen, müssen nicht parallel verlaufen. Im Extremfall können die Einlassöffnung 101 und die Auslassöffnung 102 auch kreisförmige oder ellipsoidartige Querschnittsflächen aufweisen.
  • Die Auslassöffnung 102 der Strömungskammer 100 des fluidischen Bauteils 10 entspricht hier der ersten Einlassöffnung 201 der Mischungskammer 20. Vorteilhaft ist es, wenn generell (also für alle Ausführungsformen) die Querschnittsfläche A102 der Auslassöffnung 102 die kleinste oder gleich der kleinsten Querschnittsfläche von den Querschnittsflächen A101, A11 und A102 ist, also folgendes gilt: A102 ≤ min(A101, A11), insbesondere wenn die Querschnittsfläche A102 der Auslassöffnung 102 die kleinste Querschnittsfläche der Strömungskammer 100 des fluidischen Bauteils 10 ist. Die Querschnittsfläche A102 der Auslassöffnung 102 und die Querschnittsfläche A201 der erstenEinlassöffnung 201 sind gleich groß, ebenso wie die Breite b102 und die Breite b201 sowie die Höhe h102 und die Höhe h201 gleich sind. An der Auslassöffnung 102 beziehungsweise der ersten Einlassöffnung 201 treffen der sich verjüngende Auslasskanal 107 des fluidischen Bauteils 10 und der später erläuterte, sich verbreiternde Einlasskanal 206 der Mischungskammer 20 aufeinander, so dass in diesem Übergangsbereich eine Kante ausgebildet ist. Dieser Übergangsbereich kann abgerundet sein. Die Rundung kann einen Radius 109 aufweisen, der kleiner ist als die minimale Breite von b101 (Breite der Einlassöffnung 101) und b11 (zugehörige Breite der kleinsten Querschnittsfläche A11 im Hauptstromkanal 103 zwischen den inneren Blöcken 11a, 11b). Ein Extremwert, wodurch ein scharfkantiger Auslass 102 entsteht, ist ein Radius von Null. Aufgrund der höheren mechanischen Stabilität ist ein Radius 109 zu bevorzugen.
  • Stromabwärts der ersten Einlassöffnung 201 der Mischungskammer 20 schließt sich ein Einlasskanal 206 an. Der Einlasskanal 206 weist eine stromabwärts sich vergrößernde Querschnittsfläche (quer zur ersten Fluidstromrichtung beziehungsweise zur Längsachse L der Mischungskammer 20) auf. Dabei nimmt insbesondere die Breite (Ausdehnung in der Oszillationsebene und quer zur Längsachse L) des Einlasskanals 206 stromabwärts zu. Die Breite nimmt hier linear zu. Jedoch kann die Zunahme der Breite auch einem Polynom folgen. Die den Einlasskanal 206 begrenzenden Wände schließen in der Oszillationsebene betrachtet einen Winkel δ ein. Dieser Winkel δ kann unterschiedliche Maße aufweisen. Vorteilhaft ist ein Winkel δ, der in Abhängigkeit von dem Oszillationswinkel α gewählt wird. Dabei ist eine Abweichung vom Oszillationswinkel α von +10° und -10° möglich, also α - 10° < δ < α + 10°. Eine besonders bevorzugter Wert für den Winkel δ ist α - 5° < δ < α + 5°. Der Oszillationswinkel α entspricht hier dem natürlichen Oszillationswinkel, der sich in Abwesenheit des Einlasskanals 206 und der Mischungskammer 20 einstellen würde.
  • Im Einlasskanal 206 vergrößert sich die Querschnittsfläche A200 (quer zur Längsachse L) der Mischungskammer 20 stetig. Die Querschnittsfläche an der Einlassöffnung 201 beträgt hier beispielsweise 0,09 mm2 und vergrößert sich entlang der Längsachse L bis zum Mittelpunkt der zweiten Einlassöffnung 2011 auf mehr als das Doppelte. Die Querschnittfläche hat im Mittelpunkt der zweiten Einlassöffnung 2011 den Wert 0,26 mm2. Die Querschnittsfläche A2011 der zweiten Einlassöffnung 2011 ist in dieser Ausführungsvariante kleiner als die der ersten Einlassöffnung 201 und nimmt den Wert 0,07 mm2 an.
  • In der Ausführungsform der 1 ist die Breite b20 der Mischungskammer 20 kleiner als die Breite b10 des fluidischen Bauteils 10. Ferner ist die Länge l20 der Mischungskammer 20 kleiner als die Länge l10 des fluidischen Bauteils 10. Die Breite ist jeweils die Ausdehnung in der Oszillationsebene des ersten Fluids 7 und quer zur Längsachse A, L des fluidischen Bauteils 10 beziehungsweise der Mischungskammer 20. Die Länge ist jeweils die Ausdehnung in der Oszillationsebene des ersten Fluids 7 und entlang der Längsachse A, L des fluidischen Bauteils 10 beziehungsweise der Mischungskammer 20.
  • In dieser dargestellten Ausführungsform wird die Breite b20 der Mischungskammer 20 durch zwei annähernden parallele Flächen, die in einem Zwischenabschnitt der Mischungskammer 20 als Begrenzungswände fungieren, definiert. Der Zwischenabschnitt ist entlang der ersten Fluidstromrichtung F1 zwischen dem Einlasskanal 206 und einem Auslasskanal 207 der Mischungskammer 20 ausgebildet. Grundsätzlich können die Begrenzungswände auch anders (als eben und parallel) gestaltet sein, wie beispielsweise in 6 angedeutet ist.
  • Am stromabwärtigen Ende des Zwischenabschnitts schließt sich der Auslasskanal 207 an. Dessen Querschnittsfläche (quer zur ersten Fluidstromrichtung beziehungsweise zur Längsachse L der Mischungskammer 20) nimmt stromabwärts entlang der Längsachse L ab. Dabei nimmt insbesondere die Breite (Ausdehnung in der Oszillationsebene und quer zur Längsachse L) des Auslasskanals 207 stromabwärts ab. Die Breite nimmt hier linear ab. Jedoch kann die Abnahme der Breite auch einem Polynom folgen. Die den Auslasskanal 207 begrenzenden Wände schließen in der Oszillationsebene betrachtet einen Winkel ω ein. Vorteilhaft ist es, wenn der Winkel ω kleiner als der Winkel δ ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Winkel ω bis zu 15° kleiner als der Winkel δ ist. Das stromabwärtige Ende des Auslasskanals 207 wird durch die Auslassöffnung 202 gebildet.
  • Das Fluidgemisch 9 aus dem ersten und dem zweiten Fluid 7, 8 verlässt die Mischungskammer 20 durch diese Auslassöffnung 202.
  • Die Auslassöffnung 202 hat eine Querschnittsfläche A202, die hier beispielhaft rechteckig ist und daher eine Breite b202 und eine Höhe h202 aufweist. Grundsätzlich ist auch eine nicht rechteckförmige Querschnittsfläche der Auslassöffnung 202 möglich. Die Querschnittsfläche A202 ist größer als die kleinste Querschnittsfläche A1min aus dem Mittel zur Erzeugung eines räumlich beweglichen Fluidstrahl 10 (A101, A11 oder A102, also A1min = min(A101, A11, A102)). Die Querschnittfläche A202 ist gleich groß oder größer als die Summe aus der Hälfte der Querschnittsfläche A2011 der zweiten Einlassöffnung 2011 und der gesamten Querschnittsfläche A1min, oder anders ausgedrückt: A202 ≥ A1min + 0,5 × A2011. Besonders bevorzugt wird A202 ≥ A1min + A2011.
  • In einer nicht dargestellten Ausführungsform können auch mehrere Auslassöffnungen 202 vorgesehen sein, die in unterschiedliche Interaktionskanäle 30 münden. Auch kann ein Teil der mehreren Auslassöffnungen 202 in entsprechend vorgesehene Interaktionskanäle münden und ein anderer Teil kann ohne Interaktionskanäle ausgebildet sein. Für die Summe der Querschnittsflächen A202 der mehreren Auslassöffnungen 202 gelten die gleichen Ausführungen wie oben beschrieben.
  • 2 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 aus 1 entlang der Linie A'-A''. Demnach haben in dieser Ausführungsform das fluidische Bauteil 10, die Mischungskammer 20 und zumindest das stromaufwärtige Ende des Interaktionskanals 30 eine konstante Höhe h. Die Höhe (auch Tiefe genannt) ist die Ausdehnung quer zur Oszillationsebene des ersten Fluids 7. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann die Höhe h nicht konstant sein. Insbesondere im Bereich der Einlasskanäle 106 und 206 sowie der Auslasskanäle 107 und 207 kann die Höhe h von der Höhe in der restlichen Vorrichtung abweichen.
  • Die zweite Zufuhrvorrichtung 50, die zum Einleiten des zweiten Fluids 8 in die Mischungskammer 20 vorgesehen ist, umfasst ein Rohr 204, das sich entlang einer Längsachse erstreckt und für das zweite Fluid 8 die Fluidstromrichtung F2 vorgibt. Das Rohr 204 ist über die zweite Einlassöffnung 2011 der Mischungskammer 20 mit der Mischungskammer 20 verbunden. Das Rohr 204 steht (in der Symmetrieebene S2 beziehungsweise einer Ebene, die senkrecht zu der Oszillationsebene und entlang der Längsachse L verläuft, betrachtet) in einem Winkel β zur Oszillationsebene des fluidischen Bauteils 10 beziehungsweise der Symmetrieebenen S1. In dieser Ausführungsform ist der Winkel β = 90°. Grundsätzlich kann der Winkel einen anderen Wert annehmen. Dadurch wird die Mischungsqualität und/oder die Mischungsweglänge beziehungsweise die Mischungszeit beeinflusst Zur Verringerung des Druckverlusts wird ein Wert von 45° ± 10° für den Winkel β bevorzugt. Wenn bei dem Mischungsvorgang Partikel erzeugt werden, so ist zur Verringerung der Partikelgröße ein Winkel größer als 90° vorteilhaft
  • 3 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 aus 1 entlang der Linie B'-B''. In dieser Schnittdarstellung ist Querschnittsfläche des Hauptstromkanals 103 und der Nebenstromkanäle 104a, 104b des fluidischen Bauteils 10 zu erkennen. In dieser Ausführungsform sind die Höhen h103, h104a, h104b der Kanäle 103, 104a, 104b gleich groß. Jedoch können sie prinzipiell auch voneinander abweichen können. In 3 sind die Querschnittsflächen der Haupt- und Nebenstromkanäle 103, 104a, 104b vereinfacht scharfkantig dargestellt. Jedoch können die Ecken mit Radien versehen, also abgerundet, sein.
  • Die 4 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorrichtung 1 aus 1 entlang der Linie C'-C''. In dieser Schnittdarstellung ist ein Querschnitt durch den Einlasskanal 206 der Mischungskammer 20 zu erkennen. Wieder werden vereinfacht die Ecken nicht mit Radien dargestellt, obwohl diese vorhanden sein können. Der Abstand der seitlichen Begrenzungswände des Einlasskanals 206 (parallel zur Oszillationsebene und quer zur Längsachse L) ist über die gesamte Höhe h206 konstant. Dieser Abstand kann sich jedoch auch entlang der Höhe h206 ändern.
  • In 4 ist auch erkennbar, dass die zweite Einlassöffnung 2011 der Mischungskammer 20 in deren Einlasskanal 206 ausgebildet ist. In einer Ebene quer zur Längsachse L betrachtet schließt das Rohr (Zufuhrkanal 204) einen Winkel η mit der Oszillationsebene ein. In der dargestellten Ausführungsform beträgt der Winkel η = 90° Grundsätzlich kann der Winkel einen anderen Wert annehmen, z.B. zwischen 30° und 150° liegen. Es wird ein Winkel η von 90° bevorzugt, insbesondere bei einer Ausführungsvariante mit einer zweiten Einlassöffnung 2011. Jedoch kann auch vorgesehen sein, dass die Mischungskammer mehrere zweite Einlassöffnungen aufweist, über die die Mischungskammer mit einer entsprechenden Anzahl von zweiten Zufuhrvorrichtungen (als Rohr ausgeführt) verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform (nicht dargestellt) kann es vorteilhaft sein, wenn der jeweilige Winkel η einen anderen Wert als 90° annimmt. Eine vorteilhafte Variante mit mehreren zweiten Einlassöffnungen und entsprechenden zweiten Zufuhrvorrichtungen Einlasskanälen 204 ist, wenn diese alternierend an der Deckfläche (in 4 oben dargestellt) und der der Deckfläche gegenüberliegenden Grundfläche (in 4 unten dargestellt) der Mischungskammer 20 ausgebildet sind.
  • In 5 ist eine Vorrichtung 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführungsform der 1 bis 4 insbesondere in der Gestaltung des fluidischen Bauteils 10 sowie im Größenverhältnis der Volumen der Strömungskammer 100 des fluidischen Bauteils 10 und der Mischungskammer 20.
  • Das Volumen der Mischungskammer 20 ist größer als das Volumen der Strömungskammer 100 des fluidischen Bauteils 10. Konkret sind in dieser Ausführungsform sowohl die Breite b20 der Mischungskammer 20 als auch die Länge l20 der Mischungskammer 20 größer als die Breite b10 des fluidischen Bauteils 10 beziehungsweise als die Länge l10 des fluidischen Bauteils 10. Somit gelten die Verhältnisse b20 > b10 und l20 > l10. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das fluidfüllende Volumen V10 der Strömungskammer 100 des fuidischen Bauteils 10 erheblich kleiner als das Volumen V20 der Mischungskammer 20: V20 > V10. Vorzugsweise gilt: V20 > 2 × V10.
  • In dieser Ausführungsform ist eine zweite Einlassöffnung 2011 für den zweiten Fluidstrom 8 (beziehungsweise eine Phase B) vorgesehen. Jedoch können grundsätzlich weitere zweite Einlassöffnungen in der Mischungskammer vorgesehen sein, die vorgesehen sind, ebenfalls die Phase B oder andere Phasen in die Mischungskammer 20 einzuleiten.
  • Die zweite Einlassöffnung 2011 für den zweiten Fluidstrom 8 (beziehungsweise Phase B) befindet sich auch in dieser Ausführungsform innerhalb des Einlasskanals 206 der Mischungskammer 20. Grundsätzlich kann die (mindestens eine) zweite Einlassöffnung 2011 frei innerhalb der Mischungskammer 20 positioniert werden. Bevorzugt ist die Positionierung der (mindestens einen) zweiten Einlassöffnung 2011 im Einlasskanal 206 oder im Auslasskanal 207 der Mischungskammer 20. Besonders bevorzugt ist die Positionierung von mindestens einer zweiten Einlassöffnung 2011 im Einlasskanal 206.
  • Der Abstand zwischen mindestens einer zweiten Einlassöffnung 2011 und der ersten Einlassöffnung 201 entlang der Längsachse L wird in 5 durch die Länge l2011 dargestellt. Vorteilhaft ist, wenn die Länge l2011 mindestens der halben Breite b201 der ersten Einlassöffnung 201 entspricht, also l2011 ≥ 0,5 × b201 gilt. Besonders vorteilhaft ist, wenn die Länge l2011 mindestens der Summe aus der halben Breite b102 der ersten Einlassöffnung 201 und der halben Breite b2011 der zweiten Einlassöffnung 2011 entspricht: l2011 ≥ 0,5 × (b201 + b2011). Vorteilhaft ist auch, wenn die Länge l2011 nicht größer als das Fünffache der Breite b201 der ersten Einlassöffnung 201 ist; insgesamt also folgendes gilt: 5 × b201 ≥ l2011 ≥ 0,5 × (b102 + b2011) gilt.
  • In der Ausführungsform der 5 ist die zweite Einlassöffnung 2011 kreisförmig und besitzt die Breite b2011, die dem Durchmesser des Kreises entspricht. Grundsätzlich ist auch eine von der Kreisform abweichende Form für die zweite Einlassöffnung 2011 möglich. Die Fläche A2011 der zweiten Einlassöffnung 2011 ist in dieser Ausführungsform etwas kleiner als die Fläche A102 der Auslassöffnung 102 des fluidischen Bauteils 10. (Die Auslassöffnung 102 des fluidischen Bauteils 10 entspricht hier der ersten Einlassöffnung 201 der Mischungskammer 20, so dass die Fläche A2011 der zweiten Einlassöffnung 2011 auch etwas kleiner als die Fläche A201 der ersten Einlassöffnung 201 ist.) Die Fläche A102 wird durch die Auslassbreite b102 und der Auslasstiefe t102 definiert. In der Ausführungsform aus 5 nimmt die Querschnittsfläche A20 (quer zur Längsachse L) der Mischungskammer 20 im Einlasskanal 206 stetig zu. Die Querschnittsfläche A20 wird durch die Breite b20 und der Höhe h20 (Ausdehnung quer zur Oszillationsebene des ersten Fluids) definiert. Im Bereich des Einlasskanals 206 kann die Querschnittsfläche A20 der Mischungskammer 20 als Querschnittsfläche A206 bezeichnet werden, und die zugehörige Breite und Höhe als Breite b206 und Höhe h206. Vorteilhaft ist, wenn die Querschnittsfläche A20 im Abstand von ungefähr l2011 - (b2011/2) von der ersten Einlassöffnung 201 (entlang der Längsachse L) eine sprunghafte Größenänderung aufweist. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die sprunghafte Größenänderung durch die Vergrößerung der Höhe h20 realisiert wird.
  • Bei dem in 5 dargestellten fluidischen Bauteil 10 sind die Breiten b101, b11 und b102 annähernd gleich groß. Beispielsweise können sie ca. 0,3 mm betragen. Der Radius 109 an der Auslassöffnung 102 kann dann ca. 0,025 mm betragen.
  • In 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von jenen der 1 bis 5 insbesondere darin, dass die Mischungskammer mehrteilig ausgebildet ist. Das heißt, dass die Mischungskammer mehrere (hier beispielhaft zwei) Unterkammern 20, 20' umfasst, die entlang der Längsachse L nacheinander angeordnet sind. Demnach gibt es in Bezug auf das fluidische Bauteil 10 und die erste Fluidstromrichtung eine stromaufwärtige Unterkammer 20, die sich unmittelbar an die Auslassöffnung 102 des fluidischen Bauteils 10 anschließt, und eine stromabwärtige Unterkammer 20', die sich unmittelbar an die Auslassöffnung 202 der stromaufwärtigen Unterkammer 20 anschließt. Die erste Einlassöffnung der stromabwärtigen Unterkammer 20' entspricht der Auslassöffnung der stromaufwärtigen Unterkammer 20. Dabei weist jede Unterkammer 20, 20' einen sich entlang der Längsachse L stromabwärts vergrößernden Einlasskanal 206, 206' und einen sich entlang der Längsachse L stromabwärts verjüngenden Auslasskanal 207, 207' auf. Im Einlasskanal der stromabwärtigen Unterkammer ist auch eine zweite Einlassöffnung 2012 ausgebildet. Die zwei Unterkammern können auch als eine Mischungskammer 20 mit einer zentralen Verengung angesehen werden. Diese Mischungskammer 20 ist dann so aufgebaut, dass sich vor und nach der zweiten Einlassöffnung 2011 die Querschnittsfläche A20 der Mischungskammer 20 stromabwärts bis zu einem bestimmten Punkt vergrößert, im weiteren Verlauf konstant bleibt und dann wieder bis zu einem (lokalen) Minimum verkleinert. Stromabwärts des (lokalen) Minimums vergrößert sich die Querschnittsfläche A20 wieder. In diesem Bereich befindet sich die weitere Einlassöffnung 2012. Im weiteren Verlauf weist die Mischungskammer 20 die im Zusammenhang mit den Ausführungsformen aus den 1 und 5 beschriebenen Merkmale auf. Abschnitte mit entlang der Längsachse L konstanter Querschnittsfläche A20 sind optional.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erste Teil der Mischungskammer (beziehungsweise die stromaufwärtige Unterkammer 20) mit der zweiten Einlassöffnung 2011 so ausgebildet ist, dass sich alternierende Wirbel ausbilden können, um so die Bewegung des ersten Fluids 7 und des bewegten gemischten Fluidstrahls 9 zu verstärken. Daher ist der erste Teil der Mischungskammer (beziehungsweise die stromaufwärtige Unterkammer 20) so geformt, dass jeweils die beiden begrenzenden Wände, die in der Oszillationsebene betrachtet einander gegenüberliegen und an denen der zeitlich bewegte Strahl des ersten Fluids 7 abwechselnd vorbei strömt, eine taschenartige Struktur für die Ausbildung eines alternierenden Wirbels bilden.
  • In 7 ist eine weitere ausführungsform der Vorrichtung 1 dargestellt. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den Ausführungsformen aus den 1, 5 und 6 insbesondere in der Form der Mischungskammer 20 sowie in der Anzahl der zweiten Einlassöffnungen 2011. Neben der einen zweiten Einlassöffnung 2011a für das zweite Fluid 8 (Phase B) ist eine weitere zweite Einlassöffnung 2011b in der Mischungskammer 20 vorgesehen. Diese weitere zweite Einlassöffnung 2011b kann grundsätzlich auch das zweite Fluid 8 in die Mischungskammer 20 leiten. Alternativ kann die weitere zweite Einlassöffnung 2011b dazu dienen, eine weitere Phase C bzw. ein drittes Fluid in die Mischungskammer 20 zu leiten. In 7 ist die Anzahl der zweiten Einlassöffnungen 2011 zwei. Jedoch können auch mehr als zwei zweite Einlassöffnungen vorgesehen sein.
  • Die beiden zweiten Einlassöffnungen 2011a, 2011b sind in einer gemeinsamen Begrenzungswand des Einlasskanals 206 ausgebildet. Grundsätzlich können die beiden oder mindestens zwei zweiten Einlassöffnungen 2011 auch auf einander gegenüberliegenden Seite der Mischungskammer 20 ausgebildet sein. Das bedeutet, dass mindestens eine zweite Einlassöffnung 2011 (wie in 4 dargestellt) auf der Oberseite der Vorrichtung 1 ausgebildet ist und mindestens eine weitere zweite Einlassöffnung 2011 auf der der Oberseite gegenüberliegenden Unterseite der Vorrichtung 1 ausgebildet ist.
  • In 7 befinden sich die beiden zweiten Einlassöffnungen 2011 nebeneinander und weisen dabei denselben Abstand l2011 (entlang der Längsachse L) zu der ersten Einlassöffnung 201 auf. Alternativ können die zweiten Einlassöffnungen 2011 unterschiedliche Abstände l2011 aufweisen.
  • Vorteilhaft ist, wenn ein Abstand b2013 (quer zur Längsachse L) zwischen den zweiten Einlassöffnungen 2011 klein gewählt wird. Es ist vorteilhaft, wenn der Abstand b2013 zwischen den beiden zweiten Einlassöffnungen 2011a und 2011b kleiner als die Breite b201 der ersten Einlassöffnung 201 ist.
  • In den vorstehenden Ausführungsformen weisen die Vorrichtungen stromabwärts der Auslassöffnung 202 der Mischungskammer 20 jeweils einen Interaktionskanal 30 auf. Jedoch ist dieser Interaktionskanal nur fakultativ. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch ohne einen solchen Interaktionskanal auskommen. In den vorstehenden Ausführungsformen weisen die Vorrichtungen eine konkrete Anzahl (meistens eine) von ersten/zweiten Einlassöffnungen, Auslassöffnungen und ersten/zweiten Zufuhrvorrichtungen auf. Tatsächlich können es jeweils auch mehr als nur eine sein.
  • Vorteilhaft ist, wenn die Begrenzungsflächen der Vorrichtung 1, die in Kontakt mit dem ersten Fluid 7, dem zweiten Fluid 8 beziehungsweise dem Fluidgemisch 9 kommen, eine geringe Oberflächenrauigkeit besitzen. Bereits durch den dynamisch bewegten Fluidstahl ist das Ablagerungsrisiko von Komponenten der Fluide in der Vorrichtung 1 sehr gering. Durch die geringe Oberflächenrauigkeit kann diese Wirkung verstärkt werden, was die Stabilität der Vorrichtung im Dauerbetrieb erhöht. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Oberfläche insbesondere in der Mischungskammer lipophil ist.
  • Es können unterschiedliche Typen von fluidischen Bauteilen eingesetzt werden. Diese können als Mittel zur gezielten Richtungsänderung Nebenstromkanäle oder andere Mittel aufweisen.
  • In der Beschreibung werden die Begriffe Höhe h und Tiefe t synonym für die Ausdehnung quer zur Oszillationsebene des ersten Fluids verwendet.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ermöglicht, dass eine große Volumenstromspanne beispielsweise zwischen 20ml/min und 200 ml/min für das erste beziehungsweise zweite Fluid 7 oder 8 verwendet werden kann. Im dem Fall, dass in der Mischungskammer 20 Partikel erzeugt werden, wird durch den Volumenstrom die Partikelgröße nicht signifikant geändert. Dadurch ist die Vorrichtung 1 sehr robust bzgl. eventuell technisch begründeter Schwankungen im Volumenstrom. Außerdem kann dieses System für den Labormaßstab sowie für die Massenproduktion eingesetzt werden.
  • 8 zeigt eine beispielhafte Ausgestaltung eines Interaktionskanals 30. Der Interaktionskanal 30 ist optionaler Bestandteil der Vorrichtung 1. Wenn vorhanden, ist der Interaktionskanal 30 mit der Auslassöffnung 202 der Mischungskammer 20 verbunden. Der Interaktionskanal 30 ist rohrförmig und weist in 8 eine Vielzahl von Krümmungen 31 auf. Die Anzahl der Krümmungen sowie deren Krümmungsradius ist in 8 nur beispielhaft. Generell ist die Form des Interaktionskanals 30 so zu gestalten, dass keine Totwassergebiete entstehen, um eine unkontrollierte Agglomeration zu vermeiden. Beim Durchströmen des Interaktionskanals 30 wird dem aus der Auslassöffnung 202 austretenden Fluidgemisch 9 eine weitere Gelegenheit zum Mischen gegeben. Sollten während des Mischvorgangs in der Mischungskammer 20 Partikel erzeugt worden sein, so kann der Interaktionskanal dem Wachstum der Partikel dienen. Die Verweilzeit des erzeugten Fluidgemischs 9 beziehungsweise der Partikel ist durch die Länge des Interaktionskanals 30 steuerbar.
  • In 9 ist schematisch die Auslenkung des bewegten (oszillierenden) ersten Fluids 7 (an der Auslassöffnung 102 des fluidischen Bauteils 10) im zeitlichen Verlauf dargestellt. Es ist erkennbar, dass das erste Fluid periodisch zwischen zwei maximalen Auslenkungen von hier beispielhaft in etwa ±25° oszilliert. Die gestrichelte Linie stellt dabei einen idealisierten sinusförmigen Verlauf des bewegten Fluidstrahls dar. Zur Erhöhung der Mischungsqualität in der Mischungskammer 20 ist eine zusätzliche Zwischenschwingung vorteilhaft. Eine solche Zwischenschwingung ist anhand der durchgezogenen Linie dargestellt und bei ungefähr ±5° vorgesehen. Ein solcher zeitlicher Verlauf (mit Zwischenschwingung) kann beispielsweise mit den fluidischen Bauteilen 10 aus 6 oder 7 erzeugt werden. Gemäß 9 beträgt der Oszillationswinkel α ca. 50°. Grundsätzlich kann der Oszillationswinkel auch von diesem Wert abweichen. Der Oszillationswinkel wird in Abhängigkeit der gewünschten Mischungsqualität, der zu mischenden Fluide und der zu mischenden Volumina gewählt.
  • 10 zeigt schematisch den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Mischen von (hier beispielshaft zwei) Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemischs, das diese beiden Fluide umfasst. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet.
  • Die ersten Verfahrensschritte, die in 10 mit P1.1, P2.1 und P3.1 bezeichnet werden, betreffen das erste Fluid 7 und werden parallel zu den Verfahrensschritten P1.2, P2.2 und P3.2, die das zweite Fluid 8 betreffen, durchgeführt. Während dieser Verfahrensschritte liegen das erste Fluid 7 und das zweite Fluid 8 in getrennter Form vor.
  • Zunächst wird in den Verfahrensschritten P1.1 und P1.2 der Volumenstrom des ersten beziehungsweise zweiten Fluids eingestellt. Hierdurch kann das Mischungsverhältnis (und für den Fall, dass bei dem Mischvorgang Partikel erzeugt werden, gegebenenfalls auch die Partikelgröße) eingestellt werden.
  • In den darauffolgenden Verfahrensschritten P2.1 und P2.2 werden mittels geeigneter Pumpvorrichtungen (je nach Menge beispielsweise Spritzen- oder Umlagepumpen) der Eingangsdruck P10IN des ersten Fluids 7 und der Eingangsdruck P20IN des zweiten Fluids 8 eingestellt und werden das erste und das zweite Fluid 7, 8 in die erste beziehungsweise zweite Zufuhrvorrichtung 40, 50 geleitet. Der Eingangsdruck P10IN des ersten Fluids 7 ist dabei der Druck, mit dem das erste Fluid über die Einlassöffnung 101 in die Strömungskammer 100 des fluidischen Bauteils 10 (erste Zufuhreinrichtung 40) eintritt. Der Eingangsdruck P20IN des zweiten Fluids 8 ist dabei der Druck, mit dem das zweite Fluid in die zweite Zufuhreinrichtung 50 eintritt.
  • Die angelegten Eingangsdrücke liegen im Bereich einiger Millibar bis hin zu mehreren hundert bar (gegenüber dem Umgebungsdruck). Für die Massenproduktion werden beispielsweise Eingangsdrücke von weit über 2 bar verwendet. Der Druck kann dreistellige Werte wie z.B. 600 bar einnehmen. Bevorzugt wird ein Druckbereich zwischen 2 bar und 350 bar. Besonders bevorzugt ist ein Druckbereich zwischen 10 bar und 220 bar.
  • Nachdem das erste und zweite Fluid 7, 8 in die jeweilige Zufuhreinrichtung 40, 50 eingeleitet worden sind, werden mit Hilfe der Zufuhrvorrichtungen 40, 50 in den Verfahrensschritten P3.1 beziehungsweise P3.2 ihre Strömungseigenschaften angepasst.
  • So wird in P3.1 mit Hilfe des fluidischen Bauteils 10 eine Oszillation des ersten Fluids 7 erzeugt. Die Oszillationsfrequenz ist in der Regel höher als 100 Hz. Vorteilhaft ist eine Bewegungsfrequenz beziehungsweise Oszillationsfrequenz von mehreren tausend Herz, wie beispielsweise 2000 Hz. Somit wird an der Auslassöffnung 102 des fluidischen Bauteils 10 ein passiv oszillierendes erstes Fluid 7 bereitgestellt. Der Oszillationswinkel des ersten Fluids kann mindestens 5°, vorzugsweise mindestens 25°, insbesondere bevorzugt mindestens 40° betragen. Für viele Anwendungsfälle ist ein Oszillationswinkel zwischen 25° und 50°, insbesondere zwischen 30° und 45° geeignet. Ein typischer Maximalwert für den Oszillationswinkel ist 75°.
  • In dem parallelen Verfahrensschritt P3.2 wird in der zweiten Zufuhrvorrichtung 50 mit Hilfe der zugehörigen Pumpvorrichtung ein (quasi-) stationärer zweiter Fluidstrahl 8 erzeugt. Alternativ ist auch möglich, dass in dem Verfahrensschritt P3.2 mit Hilfe der zweiten Zufuhrvorrichtung 50 eine Oszillation des zweiten Fluids 8 erzeugt wird. (Hierfür ist die zweite Zufuhrvorrichtung 50 mit einem fluidischen Bauteil 10 ähnlich zu dem der ersten Zufuhrvorrichtung 40 zu versehen.)
  • Im Verfahrensschritt P4 werden der oszillierende erste Fluidstrahl 7, der von der ersten Zufuhrvorrichtung 40 bereitgestellt wird, und der (quasi)stationäre zweite Fluidstrahl 8, der von der zweiten Zufuhrvorrichtung 50 bereitgestellt wird, über die erste beziehungsweise zweite Einlassöffnung 201, 2011 in die Mischungskammer 20 geleitet und dort vereinigt. Die Kollision erfolgt unter den Winkeln β und η, die bereits weiter oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung 1 näher erläutert wurden. Bei Anwendung des Verfahrens im industriellen Produktionsmaßstab beziehungsweise in der Massenproduktion werden das Fluid 7 und / oder Fluid 8 mit einem kontinuierlichen Volumenstrom in die Mischungskammer 20 geleitet.
  • Nach dem Verfahrensschritt P4 kann direkt der Verfahrensschritt P7 folgen, in dem das erzeugte Fluidgemisch 9 der Vorrichtung 1 entnommen wird. Der Verfahrensschritt P7 kann weiterhin eine thermische Behandlung (Kühlen) des erzeugten Fluidgemischs und/oder das Abtrennen einer Komponente (beispielsweise eines Lösemittels) aus dem Fluidgemisch umfassen.
  • Jedoch kann ein oder mehr Zwischenschritte P5 und/oder P6 zwischen P4 und P7 vorgesehen sein.
  • So kann in dem Verfahrensschritt P5 das Fluidgemisch 9, das am Ende des Mischvorgangs P4 aus der Mischungskammer 20 über deren Auslassöffnung 202 austritt, in einen sich stromabwärts anschließenden Interaktionskanal 30 geleitet werden, in dem dem Fluidgemisch 9 eine weitere Gelegenheit zur Durchmischung gegeben wird. Sofern während des Mischvorgangs P4 Partikel entstanden sind, können diese Partikel im Interaktionskanal 30 wachsen. Der Interaktionskanal 30 wurde bereits weiter oben im Zusammenhang mit der Vorrichtung 1 näher erläutert.
  • An den Verfahrensschritt P5 kann sich optional der Verfahrensschritt P6 anschließen. Alternativ kann auf den Verfahrensschritt P5 direkt der Verfahrensschritt P7 folgen. Der Verfahrensschritt P6 sieht vor, dass das erzeugte Fluidgemisch (mit oder ohne Partikel) mit einem weiteren Medium (Fluid) versetzt wird, beispielsweise zwecks Verdünnung. Das Medium kann je nach Natur des erzeugten Fluidgemischs gewählt werden. Dies kann für die Weiterverarbeitung, beispielsweise wenn Nanopartikel erzeugt worden sind, förderlich sein.
  • Das beschriebene Verfahren kann in der Chemie zur Erzeugung von chemischen Gemischen angewandt werden. Auch in der Mikrobiologie, Biochemie, Pharmazie, Medizintechnik und der Lebensmitteltechnik ist das beschriebene Verfahren anwendbar. Zur Erzeugung von pharmazeutischen beziehungsweise therapeutischen Mikropartikeln kann das Verfahren mit einem Lösungsmittel versetzt mit pharmazeutischem beziehungsweise therapeutischem Material und/oder mit einem Fluid versetzt mit einem oder mehreren partikelbehafteten pharmazeutischen beziehungsweise therapeutischen Materialien als erstes und/oder das zweites Fluid 8 durchgeführt werden.
  • So kann das Verfahren genutzt werden, um RNA in einer definierten Partikelgröße in eine Lipidschicht zu hüllen. Dabei kann das erste Fluid 7 eine wässrige Lösung mit RNA (beispielsweise mRNA) sein und das zweite Fluid 8 ein Lipid oder eine Lipidmischung.
  • In 11 sind Messwerte eines Fluidgemischs dargestellt, das unter Verwendung der Vorrichtung aus 5 und des Verfahrens aus 10 erzeugt worden ist. Das Fluidgemisch enthält während des Mischvorgangs erzeugte Partikel. Konkret wurde hier als erstes Fluid ein Satz mRNA und als zweites Fluid ein Lipidgemisch verwendet. Während des Mischvorgangs wurden mRNA-Partikel gebildet, die von einer Lipidschicht umschlossen sind. Das Verfahren wurde mehrfach mit verschiedenen Volumenströmen (13,3 ml/min, 40 ml/min und 60 ml/min) durchgeführt. Dabei war der Volumenstrom des ersten Fluids jeweils drei mal so groß wie der Volumenstrom des zweiten Fluids. Die in 11 angegebenen Volumenströme entsprechen jeweils der Summe des ersten und zweiten Fluids. Der Volumenstrom ist beispielsweise von der Zusammensetzung des Lipidgemischs abhängig.
  • In 11 sind in drei Graphiken a), b) und c) Messwerte zu den Kenngrößen Verkapselungseffizienz (Graphik a)), Partikelgröße (Graphik b)) und Polydispersitätsindex, kurz PDI (Graphik c)) jeweils für drei verschiedene Volumenströme dargestellt. Die Verkapselungseffizienz gibt den prozentualen Anteil der mRNA an, die in Partikelform vorliegt. Der Polydispersitätsindex gibt die Größenverteilung der mRNA-Partikel an. Dabei bedeutet ein Polydispersitätsindex von 0, dass alle Partikel die gleiche Größe haben. In allen Graphiken stellen die Werte auf der Abzisse lediglich verschiedene Probenahmen zu unterschiedlichen Zeitpunkten dar.
  • Graphik a) ist entnehmbar, dass die Verkapselungseffizienz unabhängig vom eingestellten Volumenstrom stets zwischen 95% und 100% liegt. (Diese Effizienz stellt sich auch bei Volumenströmen ein, die höher oder tiefer als die in 11 angegebenen Werte sind.) Bei einer industriellen Herstellung von mRNA-Partikeln, die von einer Lipidschicht umhüllt sind, wird standardmäßig ein Wert oberhalb von 85% erwartet. Das erfindungsgemäße Verfahren kann diesen Standard problemlos erfüllen.
  • Was die Partikelgröße betrifft (Graphik b)), so zeigt sich, dass bei einem geringen Volumenstrom von hier 13,3 ml/min eine Partikelgröße von ca. 90 nm erzielt wird und dass die Partikelgröße durch Erhöhen des Volumenstroms auf 40 ml/min auf ca. 70 nm sinkt. Eine weitere Erhöhung des Volumenstroms auf 60 ml/min führt hingegen zu keiner weiteren Reduzierung der Partikelgröße. Durch Wahl des passenden Volumenstroms können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren von einer Lipidschicht umschlossene mRNA-Partikel erzeugt werden, deren Größe in dem standardmäßigen Größenbereich (gestrichelte Linie) liegt. Die Größe des Volumenstroms kann dabei durch die Zusammensetzung der Lipidmischung beeinflusst werden.
  • Die Größenverteilung der erzeugten Partikel (Graphik c)) ist verhältnismäßig eng, wobei die Größe des Volumenstroms nur eine vernachlässigbar geringe Auswirkung auf die Größenverteilung der Partikel hat. Graphik c) zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch hinsichtlich der Größenverteilung der von einer Lipidschicht umschlossenen mRNA-Partikel im Rahmen des Industriestandards liegt.

Claims (19)

  1. Vorrichtung (1) zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches umfassend - eine Mischungskammer (20) mit einer ersten Einlassöffnung(201), über die ein erstes Fluid (7) in die Mischungskammer (20) einleitbar ist, einer zweiten Einlassöffnung (2011), über die ein zweites Fluid (8) in die Mischungskammer (20) einleitbar ist, und einer Auslassöffnung (202), über die das Fluidgemisch (9) umfassend das erste Fluid (7) und das zweite Fluid (8) ableitbar ist, - eine erste Zufuhrvorrichtung (40), die fluidisch mit der Mischungskammer (20) über die erste Einlassöffnung (201) verbunden und ausgebildet ist, das erste Fluid (7) entlang einer ersten Fluidstromrichtung (F1) in die Mischungskammer (20) zu leiten, und - eine zweite Zufuhrvorrichtung (50), die fluidisch mit der Mischungskammer (20) über die zweite Einlassöffnung (2011) verbunden und ausgebildet ist, das zweite Fluid (8) entlang einer zweiten Fluidstromrichtung (F2) in die Mischungskammer (20) zu leiten, wobei die erste Zufuhrvorrichtung (40) ein fluidisches Bauteil (10) umfasst, welches aufweist - eine Auslassöffnung (102), die mit der ersten Einlassöffnung (201) der Mischungskammer (20) fluidisch verbunden ist, und - mindestens ein Mittel (104a, 104b) zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids (7), das das fluidische Bauteil (10) durchströmt, insbesondere zur Ausbildung einer räumlichen Oszillation dieses Fluids (7) an der Auslassöffnung (102).
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das fluidische Bauteil (10) eine Strömungskammer (100) umfasst, die von dem ersten Fluid (7) durchströmbar ist und die einen Hauptstromkanal (103), der eine Einlassöffnung (101) des fluidischen Bauteils (10) und dessen Auslassöffnung (102) miteinander verbindet, und mindestens einen Nebenstromkanal (104a, 104b) als Mittel zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids (7) aufweist.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zufuhrvorrichtung (40) und die erste Einlassöffnung (201) der Mischungskammer (20) einerseits und die zweite Zufuhrvorrichtung (50) und die zweite Einlassöffnung (2011) der Mischungskammer (20) andererseits derart zueinander angeordnet sind, dass die erste Fluidstromrichtung (F1) und die zweite Fluidstromrichtung (F2) einen Winkel (β) von 0° bis 90°, vorzugsweise von 35° bis 55°, insbesondere bevorzugt von 45° einschließen.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (104a, 104b) zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids (7) ausgebildet ist, eine Oszillation des ersten Fluids (7) in einer Oszillationsebene herbeizuführen, und dass die zweite Zufuhrvorrichtung (50) und die zweite Einlassöffnung (2011) der Mischungskammer (20) derart angeordnet sind, dass die zweite Fluidstromrichtung (F2) und die Oszillationsebene des ersten Fluids (7) in einer Ebene quer zur ersten Fluidstromrichtung (F1) einen Winkel (η) einschließen, der 30° bis 150°, vorzugsweise 90° beträgt.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungskammer (20) eine Längsachse (L) aufweist, die sich entlang der ersten Fluidstromrichtung (F1) erstreckt, und dass sich die Querschnittsfläche der Mischungskammer (20), die quer zur Längsachse (L) definiert ist, entlang der Längsachse (L) ändert.
  6. Vorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche ausgehend von der ersten Einlassöffnung (201) der Mischungskammer (20) in einem einen Einlasskanal (206) bildenden, stromaufwärtigen Endabschnitt der Mischungskammer (20) mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung (201) zunimmt und/oder dass die Querschnittsfläche in einem einen Auslasskanal (207) bildenden, stromabwärtigen Endabschnitt der Mischungskammer (20) mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung (201) abnimmt.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (104a, 104b) zur gezielten Richtungsänderung des ersten Fluids (7) ausgebildet ist, eine Oszillation des ersten Fluids (7) in einer Oszillationsebene herbeizuführen, und dass die Ausdehnung der Mischungskammer (20) in der Oszillationsebene und quer zur Längsachse (L) ausgehend von der ersten Einlassöffnung (201) der Mischungskammer (20) in dem Einlasskanal (206) mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung (201) zunimmt beziehungsweise dass die Ausdehnung der Mischungskammer (20) in der Oszillationsebene und quer zur Längsachse (L) in dem Auslasskanal (207) mit zunehmendem Abstand von der ersten Einlassöffnung (201) abnimmt.
  8. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Einlassöffnung (2011) der Mischungskammer (20) gegenüber der ersten Einlassöffnung (201) der Mischungskammer (20) entlang der Längsachse (L) der Mischungskammer (20) versetzt und innerhalb des Einlasskanals (206) ausgebildet ist.
  9. Vorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Einlassöffnung (201, 2011) entlang der Längsachse (L) mindestens der halben Breite (b201) der ersten Einlassöffnung (201) der Mischungskammer (20) entspricht, wobei die Breite (b201) parallel zur Oszillationsebene und quer zur Längsachse (L) definiert ist.
  10. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischungskammer (20) ein Volumen aufweist, das größer ist als das Volumen des fluidischen Bauteils (10) beziehungsweise der Strömungskammer (100) des fluidischen Bauteils (10).
  11. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zufuhrvorrichtung (50) vorgesehen und ausgebildet ist, das zweite Fluid (8) als (quasi)stationären Strom in die Mischungskammer (20) zu leiten oder dass die zweite Zufuhrvorrichtung (50) ein fluidisches Bauteil (10) umfasst, welches aufweist - eine Auslassöffnung (102), die mit der zweiten Einlassöffnung (2011) der Mischungskammer (20) fluidisch verbunden ist, und - mindestens ein Mittel (104a, 104b) zur gezielten Richtungsänderung des zweiten Fluids (8), das das fluidische Bauteil (10) durchströmt, insbesondere zur Ausbildung einer räumlichen Oszillation dieses Fluids (8) an der Auslassöffnung (102).
  12. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Auslassöffnung (202) der Mischungskammer (20) stromabwärts eine zweite Mischungskammer (20') anschließt, wobei die zweite Mischungskammer (20') eine erste Einlassöffnung (201'), eine zweite Einlassöffnung (2011') und eine Auslassöffnung (202') umfasst, wobei die erste Einlassöffnung (201') der zweiten Mischungskammer (20') der Auslassöffnung (202) der stromaufwärtigen Mischungskammer (20) entspricht.
  13. Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich an die Auslassöffnung (202, 202') der Mischungskammer (20) beziehungsweise der zweiten Mischungskammer (20') stromabwärts ein Interaktionskanal (30) anschließt, der mindestens eine Krümmung aufweist.
  14. Verfahren zum Mischen von Fluiden und zum Erzeugen eines Fluidgemisches, das folgende Schritte umfasst, - Bereitstellen einer Vorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, eines ersten Fluids (7) und eines zweiten Fluids (8) - Einleiten des ersten Fluids (7) mit einem ersten Volumenstrom über die erste Zufuhrvorrichtung (40) in die Mischungskammer (20) und gleichzeitiges Einleiten des zweiten Fluids (8) mit einem zweiten Volumenstrom über die zweite Zufuhrvorrichtung (50) in die Mischungskammer (20) - Ableiten des Fluidgemischs (9) umfassend das erste Fluid (7) und das zweite Fluid (8) aus der Mischungskammer (20) über deren Auslassöffnung (202).
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Volumenstrom größer ist als der zweite Volumenstrom oder dass der erste Volumenstrom und der zweite Volumenstrom gleich groß sind.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid (7) und das zweite Fluid (8) jeweils eine Flüssigkeit oder eine Suspension, umfassend eine Flüssigkeit und darin verteilte Partikel, ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Einleiten des ersten Fluids in die Mischungskammer und das Einleiten des zweiten Fluids in die Mischungskammer jeweils kontinuierlich erfolgt.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste Fluid (7) und das zweite Fluid (8) hinsichtlich chemischer Zusammensetzung und/oder Konzentration einzelner Bestandteile unterscheiden.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Fluid (7) RNA, insbesondere mRNA, umfasst und dass das zweite Fluid (8) eine Lipidmischung umfasst.
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