NL1032816C2 - Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. - Google Patents
Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. Download PDFInfo
- Publication number
- NL1032816C2 NL1032816C2 NL1032816A NL1032816A NL1032816C2 NL 1032816 C2 NL1032816 C2 NL 1032816C2 NL 1032816 A NL1032816 A NL 1032816A NL 1032816 A NL1032816 A NL 1032816A NL 1032816 C2 NL1032816 C2 NL 1032816C2
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- chamber
- micromixing
- micro
- micromixer
- mixing
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/40—Static mixers
- B01F25/42—Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
- B01F25/43—Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
- B01F25/433—Mixing tubes wherein the shape of the tube influences the mixing, e.g. mixing tubes with varying cross-section or provided with inwardly extending profiles
- B01F25/4335—Mixers with a converging-diverging cross-section
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
- B01F33/30—Micromixers
- B01F33/301—Micromixers using specific means for arranging the streams to be mixed, e.g. channel geometries or dispositions
- B01F33/3017—Mixing chamber
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49826—Assembling or joining
Description
5
Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen
Terrein van de uitvinding
De uitvinding heeft betrekking op een micromengkamer. De uitvinding betreft tevens een micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers. Voorts betreft de 10 uitvinding een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijke micromengkamer, en een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk micromenger. Tevens heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze voor mengen middels een dergelijke micromengkamer, en een werkwijze voor mengen middels een dergelijk micromenger. Met ‘micromengkamer’ en ‘micromenger’ wordt in het kader van de uitvinding bedoeld: 15 ‘microstructurele mengkamer’ respectievelijk ‘microstructurele menger’ waarbij ‘microstructureel’ binnen het kader van de onderhavige uitvinding is gedefinieerd als: ‘omvattende ten minste één essentieel element of essentiële formatie gekenmerkt door de zeer kleine omvang ervan, in het bijzonder binnen het bereik van 10'3 tot 10'7 meter’. De uitvinding kan vooral met voordeel toegepast worden op het terrein van ‘microfluidics’ 20 waar de stromingen doorgaans laminair van aard zijn.
Achtergrond van de uitvinding 25 ‘Microfluidics’ houdt zich bezig met microstructurele inrichtingen en systemen met fluïdische functies. Daarbij kan het gaan om het manipuleren van zeer kleine hoeveelheden vloeistof of gas in de orde van microliters, nanoliters of zelfs picoliters. Belangrijke toepassingen liggen op het terrein van biotechnologie, chemische analyse, medische testen, procesbewaking en milieumetingen. Daarbij kan een min of meer compleet miniatuur 30 analysesysteem of synthesesysteem worden gerealiseerd op een microchip, een zogenaamd ‘lab-on-a-chip’ of, bij bepaalde toepassingen, een zogenaamde ‘biochip’. De inrichting of het systeem kan microkanalen, mengers, reservoirs, difïusiekamers, geïntegreerde elektrodes, pompen, kleppen enzovoorts omvatten. De microchip is meestal opgebouwd uit 1032816 2 één of meer lagen van glas, silicium of een kunststof zoals een polymeer. Met name glas is voor veel toepassingen zeer geschikt vanwege een aantal eigenschappen. Zo is glas al vele eeuwen bekend en zijn er vele typen en samenstellingen geredelijk verkrijgbaar voor een gering bedrag. Daarnaast is glas hydrofiel, chemisch inert, stabiel, optisch transparant, niet-5 poreus en geschikt voor prototyping; eigenschappen die in veel gevallen voordelig dan wel vereist zijn.
In veel fluïdische inrichtingen dienen één of meer volumes of stromen gemengd te worden. Bij microfluïdische inrichtingen zal het Reynolds getal doorgaans zo laag zijn dat we met 10 laminaire stroming te maken hebben en turbulentie niet bereikt kan worden, zodat menging van stromende volumes in beginsel niet optreedt. Om toch menging te bewerkstelligen kan men actief of passief gaan mengen. Actieve of dynamische mengers omvatten bewegende delen die de betrokken media in beweging brengen, maar dat kan ook door het aanleggen van bijvoorbeeld drukverschillen of met ultrageluid. Dergelijke mengers zijn echter 15 complex en dikwijls moeilijk te maken, en derhalve duur.
Bij passieve of statische mengers worden stromen, door te kiezen voor een bepaalde geometrie en specifieke afmetingen van de kanalen, tunnels, doorvoeren enzovoorts, zodanig ‘gevouwen en vervormd’ dat de grensvlakken tussen volumes vergroot worden. 20 Aldus zullen de diffusieoppervlakken vergroten en de difïusieafstanden afnemen waarmee menging door diffusie meer kans krijgt. Daarbij kunnen de stromen bijvoorbeeld worden gesplitst, gedraaid en vervolgens weer samengevoegd, zie bijvoorbeeld WO 2005/063368. Ook kan diffusie worden bevorderd door het bewerkstelligen van een transversale, dat wil zeggen loodrecht op de hoofdrichting van een stroom staande, stromingscomponent 25 middels daartoe aangebrachte groeven of uitsteeksels in de wand van een microfluïdisch kanaal, zie WO 03/011443. Zo zijn er nog vele andere uitvoeringsvormen van passieve of statische micromengers bekend, bijvoorbeeld te vinden in octrooidocumenten geclassificeerd in B01F13/00M (Europese classificatie).
30 Ontwerpvariabelen bij passieve of statische mengers zijn de geometrie en de afmetingen van kanalen, tunnels, doorvoeren enzovoorts. Samen met de eigenschappen van de betrokken media en componenten (viscositeit, dichtheid en difïusiviteit) en het debiet bepalen deze de drukval over de menger, de waarden van het Reynolds getal, het 3 stromingsregime, de waarden van het Peclet getal, het mengregime, de efficiëntie (bereikte menging), de snelheid (benodigde tijd), het aantal benodigde mengelementen en de benodigde ruimte of oppervlak (‘footprint’). Vooral voor hogere Reynolds getallen kan met bekende passieve of statische micromengers veelal niet aan meer stringente specificaties 5 aangaande efficiëntie, snelheid, aantal mengelementen, ‘footprint’ en drukval worden voldaan. Er bestaat derhalve een behoefte aan een passieve of statische micromenger waarmee dat wel kan. Daarbij is deze bij voorkeur compatibel met bekende microfluïdische inrichtingen en kan deze vervaardigd worden van daarvoor gangbare materialen, zoals glas, bij voorkeur middels in het betrokken veld gangbare technieken, zoals poederstralen, etsen 10 en bonden. Doel van de uitvinding is te voorzien in die behoefte.
Samenvatting van de uitvinding 15 De uitvinding verschaft een micromengkamer zoals beschreven in conclusie 1 en een micromenger zoals beschreven in conclusie 15. Een dergelijke micromengkamer of micromenger blijkt in de praktijk zo ontworpen te kunnen worden dat ook voor hogere Reynolds getallen aan meer stringente specificaties aangaande efficiëntie, snelheid, aantal mengelementen, ‘footprint’ en drukval kan worden voldaan. Daarbij heeft het gekromde 20 pad bij voorkeur de vorm van een helix zodat een volume in een micromengkamer een gedeeltelijke, gehele of meervoudige rondgaande beweging maakt.
In een voorkeursuitvoering heeft ten minste één doorsnede van de micromengkamer ten minste deels in hoofdzaak een ronde vorm. De micromengkamer heeft dan bijvoorbeeld de 25 vorm van een cilinder of afgeknotte kegel. Een dergelijke vorm blijkt in de praktijk geschikt en relatief eenvoudig te realiseren. In een eerste uitvoeringsvorm van een micromengkamer volgens de uitvinding stroomt het instromende volume tangentieel de micromengkamer in, en stroomt het uitstromende volume axiaal de micromengkamer uit. Daarbij is de werkzame doorsnede van de uitstroomopening bij voorkeur relatief klein ten 30 opzichte van de doorsnede van de micromengkamer. Aldus blijkt een goede menging te kunnen worden bereikt. In een tweede uitvoeringsvorm van een micromengkamer volgens de uitvinding stroomt het instromende volume axiaal de micromengkamer in en het uitstromende volume tangentieel de micromengkamer uit. In een uitvoeringsvorm van een 4 micromenger volgens de uitvinding omvat deze micromengkamers van beide uitvoeringsvormen waarbij de uitstroomopening van een micromengkamer van het eerste type fluïdisch wordt verbonden met de instroomopening van een micromengkamer van het tweede type waarbij de fluïdische verbinding wordt gerealiseerd middels een fluïdische 5 geleider waarvan de doorsnede relatief klein is ten opzichte van een doorsnede van een micromengkamer. Zo blijkt een zeer efficiënte en snelle menging bereikt te kunnen worden. Micromengkamers en micromengers volgens de uitvinding kunnen echter ook op allerlei andere manieren naar believen in serie of parallel worden geschakeld.
10 De uitvinding verschaf! tevens een werkwijze voor het vervaardigen van een micromengkamer volgens de uitvinding zoals beschreven in conclusie 21, en een werkwijze voor het vervaardigen van een micromenger volgens de uitvinding zoals beschreven in conclusie 25. Daarbij worden de micromengkamer of micromengkamers en de benodigde kanalen, tunnels, doorgangen enzovoorts bij voorkeur aangebracht middels poederstralen.
15 Dergelijke materialen en technieken worden veel gebruikt bij het vervaardigen van microfluïdische inrichtingen. Maar ook etsen, boren, frezen enzovoorts behoren tot de mogelijkheden. Daarbij kan bovendien met voordeel gebruik worden van het verschijnsel ‘blast-lag’, bijvoorbeeld voor het in een enkele procesgang vervaardigen van ondiepere, smallere kanalen en diepere, bredere structuren, gaten of doorvoeren. Dat zal nader worden 20 besproken in de navolgende meer gedetailleerde beschrijving van een uitvoeringsvoorbeeld van een micromenger volgens de uitvinding.
Bij voorkeur wordt glas als materiaal gebruikt vanwege zijn, al eerder genoemde, goede eigenschappen. Daarbij wordt opgemerkt dat in het kader van de onderhavige uitvinding het 25 begrip ‘glas’ ook glasachtige materialen omvat. Maar ook andere materialen, bij voorkeur compatibel met microstructurele technologie en ‘microfluïdics’ in het bijzonder, kunnen in bepaalde gevallen met voordeel worden toegepast. Te denken valt aan bijvoorbeeld silicium, polymeren, roestvast staal, molybdeen en bepaalde legeringen.
30 De uitvinding verschaft tevens een werkwijze voor mengen middels een micromengkamer volgens de uitvinding zoals beschreven in conclusie 29 en een werkwijze voor mengen middels een micromenger volgens de uitvinding zoals beschreven in conclusie 30.
5
Korte beschrijving van de figuren
De uitvinding wordt in het navolgende toegelicht aan de hand van een niet-beperkend uitvoeringsvoorbeeld van een micromenger volgens de uitvinding.
5 Daartoe toont.
figuur 1 een langsdoorsnede van de drie glazen platen waaruit het micromenger wordt opgebouwd, in ongemonteerde toestand; - figuur 2 een bovenaanzicht op de micromenger; - figuur 3 een langsdoorsnede van de micromenger langs het vlak A-A aangegeven in 10 figuur 2; - figuur 4 een gedeelte, aangegeven met B in figuur 3, van die langsdoorsnede; en - figuur 5 een min of meer schematisch perspectivisch aanzicht op dat gedeelte van de micromenger.
15
Uitvoeringsvoorbeeld van een micromenger volgens de uitvinding
Het in de figuren weergeven uitvoeringsvoorbeeld van een micromenger (1) volgens de uitvinding omvat een achttal micromengkamers (4a-h) volgens de uitvinding elk 20 omvattende een instroomopening en een uitstroomopening. Een door een eerste instroomopening (3a) tangentieel in een eerste micromengkamer (4a) instromend volume wordt gedwongen in de eerste micromengkamer (4a) een eerste min of meer helixvormig pad te volgen om daarna door een eerste uitstroomopening (5a) de eerste micromengkamer (4a) axiaal uit te stromen. Via een fluïdische verbinding in de vorm van een eerste smallere 25 kortere doorgang (7a) stroomt het volume door een tweede instroomopening (3b) axiaal een tweede micromengkamer (4b) in. Vervolgens wordt het volume gedwongen in de tweede micromengkamer (4b) een tweede min of meer helixvormig pad te volgen om daarna door een tweede uitstroomopening (5b) de tweede micromengkamer (4b) tangentiaal uit te stromen. Daarbij vallen de hoofdas van het eerste helixvormig pad, de hoofdas van de 30 eerste uitstroomopening (5a), de hoofdas van de tweede instroomopening (3b), en de hoofdas van het tweede helixvormig pad samen. Tijdens het transport door de eerste micromengkamer (4a), de eerste smallere doorgang (7a) en de tweede micromengkamer 6 (4b) wordt het volume ‘opgevouwen’ en ‘uitgerekt’ en ‘expandeert’ het, waarbij een menging plaatsvindt.
Via een fluïdische verbinding in de vorm van een langer kanaal of tunnel (8) stroomt het 5 volume door een derde instroomopening (3c) axiaal een derde micromengkamer (4c) in. In de derde micromengkamer (4c) wordt het volume weer gedwongen een derde min of meer helixvormig pad te volgen om daarna door een derde uitstroomopening (5c) de derde micromengkamer (4c) axiaal uit te stromen. Via een fluïdische verbinding in de vorm van een tweede smallere kortere doorgang (7b) stroomt het volume door een vierde 10 instroomopening (3d) axiaal een vierde micromengkamer (4d) in. In de vierde micromengkamer (4d) wordt het volume weer gedwongen een vierde min of meer helixvormig pad te volgen om daarna door een vierde uitstroomopening (5d) de vierde micromengkamer (4d) tangentieel uit te stromen. Tijdens het transport door de derde micromengkamer (4c), de tweede smallere doorgang (7b) en de vierde micromengkamer 15 (4d) wordt het volume weer ‘opgevouwen’ en ‘uitgerekt’ en ‘expandeert’ het, waarbij een verdere menging plaatsvindt. Vervolgens stroomt het volume door nog vier micromengkamers (4e-h) en wordt daarbij nog verder gemengd.
In het gegeven uitvoeringsvoorbeeld is de hoogte van een mengkamer (4a-h) 150 20 micrometer en de diameter 400 micrometer. De diameter van de eerste uitstroomopening (5a) is 250. De diepte van een kanaal (8,9,10) is 150 micrometer en de breedte 200 micrometer.
In de praktijk blijkt dat met een dergelijke micromenger (1) een zeer goede menging in een 25 korte tijd kan worden bewerkstelligd. Dat is onder andere het gevolg van het ‘opvouwen’ van een volume in een micromengkamer en het ‘vervormen en uitrekken’ van een ‘opgevouwen’ volume bij het passeren van een smallere uitstroomopening of doorgang. In bepaalde gevallen zou kunnen worden volstaan met alleen de eerste micromengkamer (4a) en de smallere eerste uitstroomopening (5a) om een voldoende menging te bewerkstelligen. 30 Het volume passeert vervolgens de eerste smallere doorgang (7a) om door de tweede instroomopening (3b) de tweede micromengkamer (4b) in te stromen waarbij het volume ‘expandeert’. Daarbij vindt een verdere menging plaats. De op dit punt bereikte menging zou ook weer voldoende kunnen zijn. In de tweede mengkamer (4b) vindt een nog verdere 7 menging plaats en vervolgens stroomt het volume de tweede uitstroomopening (5b) uit en een kanaal of tunnel (8) in. In bepaalde gevallen zal de op dat punt bereikte menging voldoende zijn en kan met de twee micromengkamers in serie met de relatief smallere doorgang daartussen (4a+7a+4b) worden volstaan en kan aldus met een zeer kleine 5 ‘footprint’ in een zeer korte tijd een goede menging worden bereikt. In het gegeven uitvoeringsvoorbeeld omvat de micro menger (1) naast de eerste en de tweede micromengkamer (4a,4b) echter ook nog een derde en vierde micromengkamer (4c,4d) en nog vier andere (4e-4f) Het aantal benodigde mengelementen c.q mengkamers en smallere uitstroomopeningen en doorgangen hangt uiteraard af van de gewenste uiteindelijke 10 menging.
Met een micromengkamer of micromenger volgens de uitvinding kan ten opzichte van bekende ‘split and recombine’ concepten, bijvoorbeeld WO 2005/063368, vooral bij hogere Reynolds getallen, een veel betere menging bereikt worden. Hoe hoger de Reynolds 15 getallen, hoe groter de verhouding tussen inertiekrachten en viskeuze krachten zal zijn, en hoe eerder en vollediger de vorming van een rondgaande c.q. helixvormige stroom en het ‘opvouwen’ in een micromengkamer zal optreden. Bij ‘split and recombine’ concepten daarentegen wordt voor het ‘opvouwen’ niet, althans in veel mindere mate, van inertiekrachten gebruik gemaakt en zal de menging bij toenemende Reynolds getallen veel 20 minder toenemen. Samen met het ‘uitrekken’ van een volume bij het passeren van een smallere uitstroomopening of doorgang en eventueel het vervolgens ‘expanderen’ in een grotere ruimte of een volgende micromengkamer, blijkt een zeer goede en snelle menging te kunnen worden gerealiseerd. Opgemerkt wordt nog dat de stromingen in de micromenger in beginsel overal laminair zullen zijn maar dat in bepaalde gevallen ook wel turbulentie 25 kan ontstaan, bijvoorbeeld in een gedeelte van een micromengkamer.
Uiteraard zijn naast het gegeven uitvoeringsvoorbeeld (1) ook allerlei andere combinaties, in serie en/of parallel, van één of meer micromengkamers en/of één of meer micromengers volgens de uitvinding mogelijk. Daarbij kan een aantal micromengkamers relatief 30 eenvoudig in serie gezet worden omdat elke micromengkamer maar één ingang en één uitgang heeft en daarbij dus geen extra elementen als splitsers, zoals bij ‘split and recombine’ mengers, nodig zijn.
8
De micromenger (1) wordt vervaardigd door gebruik te maken van gangbare microstructurele glastechnologie. Daarbij wordt uitgegaan van een aantal glazen platen (la,lb,lc). In het oppervlak van een plaat (la,lc) worden ondiepe kanalen gerealiseerd die na afdekking met een andere plaat (1b), tunnels (8,9,10) vormen. Voorts worden toevoeren 5 (11,12), afvoer (13) en doorgangen (7a,7b) aangebracht. Een bij uitstek geschikte techniek daarvoor is poederstralen met behulp van maskers. Vooral bij glas is dit een bekende en goedkope techniek waarmee in een enkele bewerkingsstap kanalen en gaten of doorvoeren kunnen worden gerealiseerd.
10 In beginsel zijn voor het poederstralen in het geval van het beschreven micromenger (1) vier maskers nodig: twee maskers voor de kanalen (8,9,10) en micromengkamers (4a,4b,4c,4d), één masker voor de doorgangen (7a,7b) en één masker voor de toevoeren en afvoer (11,12,13). Bij het poederstralen kan nu echter ook met voordeel gebruik worden gemaakt van het, normaliter als nadelig beschouwde, verschijnsel ‘blast lag’ dat inhoudt dat 15 van smallere structuren de diepte tijdens het poederstralen langzamer toeneemt dan van bredere structuren. Op deze manier kunnen met een enkel masker, in één stap in een plaat zowel ondiepere, smallere kanalen als ook diepere, bredere structuren of doorgangen gemaakt worden. Zo kunnen in het onderhavige geval de toevoeren (11,12) en afvoer (12) samen met een gedeelte van de kanalen in een enkele bewerkingsstap gerealiseerd worden, 20 hetgeen een masker en een bewerkingsstap scheelt. Zo kunnen ook de doorgangen (7a, 7b) samen met een gedeelte van de kanalen in een enkele bewerkingsstap gerealiseerd worden. Aldus kan in het onderhavige geval het benodigde aantal maskers en bewerkingsstappen bijvoorbeeld worden gereduceerd tot de helft, hetgeen uiteraard een grote besparing van tijd en kosten met zich meebrengt.
25
De drie glazen platen (la,lb,lc) worden op elkaar bevestigd middels thermisch bonden en dienen daarom met een bepaalde nauwkeurigheid op elkaar uitgericht te worden. Dit is compatibel met de gebruikte microstructurele glastechnologie, omdat hulpstructuren voor het uitlijnen zonder extra bewerkingen in de platen kunnen worden aangebracht.
De structuur kan ook, geheel of deels, vervaardigd worden van andere materialen, bijvoorbeeld silicium of een polymeer. Ook kunnen andere microstructurele technieken, bijvoorbeeld nat chemisch etsen, REE of molding technieken, worden toegepast. Zo kan het 30 9 bewerken van het glas met een combinatie van poederstralen, bijvoorbeeld voor de doorvoeren of gaten, en nat-chemisch etsen, bijvoorbeeld voor de kanalen en micromengkamers, voordelig zijn. Zo kunnen de micromengkamers en de micromenger veel kleiner worden uitgevoerd, hetgeen bijvoorbeeld voor onderzoekstoepassingen 5 waardevol kan zijn. Voor bepaalde toepassingen kan het voordelig zijn gebruik te maken van een materiaal met een hoge warmtegeleiding, zoals een metaal of een legering, bijvoorbeeld roestvast staal, hastelloy of molybdeen. Te denken valt aan micromengers waarbij een reactiemengsel snel moet kunnen worden opgewarmd of, bijvoorbeeld bij een exotherme reactie, warmte snel moet kunnen worden afgevoerd.
10
Het gebruik van glas is doorgaans voordelig omdat het een inert en optisch transparant materiaal is dat bestand is tegen hoge temperaturen. Zo is bij veel chemische reacties een goede menging belangrijk, kunnen de reactanten en/of de reactieproducten corrosief zijn, en kan de reactie plaats vinden bij hoge temperatuur. Het gebruik van glas heeft dan 15 aanzienlijke voordelen. Voorts heeft het gebruik van glas en poederstralen als belangrijk voordeel dat een grotere diepte-breedte verhouding van de kanalen mogelijk is dan bij nat chemisch etsen. Een grotere diepte-breedte verhouding is in veel gevallen gunstig voor de menging. Bij nat chemisch etsen van amorfe materialen kan de diepte-breedte verhouding in beginsel niet groter zijn dan 0,5 terwijl bij poederstralen een verhouding groter dan 1,0 20 eenvoudig haalbaar is. Een verhouding groter dan 1,0 is weliswaar ook met RIE te bereiken, maar RIE is een veel duurdere techniek dan poederstralen.
Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding geenszins beperkt is tot het gegeven uitvoeringsvoorbeeld, maar dat binnen het kader van de uitvinding vele varianten mogelijk 25 zijn.
1032816
Claims (30)
1. Micromengkamer voorzien van een instroomopening en een uitstroomopening waarbij het geheel zodanig is vormgegeven dat een door de instroomopening de 5 micromengkamer instromend volume vervolgens gedwongen wordt ten minste deels een gekromd pad te volgen.
2. Micromengkamer volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de werkzame doorsnede van de uitstroomopening relatief klein is ten opzichte van de doorsnede van de micromengkamer.
3. Micromengkamer volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het gekromde pad ten minste deels in hoofdzaak de vorm van ten minste een deel van een helix heeft.
4. Micromengkamer volgens een der conclusies 1-3, met het kenmerk, dat ten minste één doorsnede van de micromengkamer ten minste deels in hoofdzaak een ronde vorm heeft.
5. Micromengkamer volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het geheel zodanig is vormgegeven dat een door de instroomopening de micromengkamer instromend volume ten minste deels in hoofdzaak tangentieel de micromengkamer instroomt.
6. Micromengkamer volgens een der conclusies 1-4, met het kenmerk, dat het geheel 20 zodanig is vormgegeven dat een door de instroomopening de micromengkamer instromend volume ten minste deels in hoofdzaak axiaal de micromengkamer instroomt.
7. Micromengkamer volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het geheel zodanig is vormgegeven dat een door de uitstroomopening de micromengkamer uitstromend volume ten minste deels in hoofdzaak tangentieel de micromengkamer 25 uitstroomt.
8. Micromengkamer volgens een der conclusies 1-6, met het kenmerk, dat het geheel zodanig is vormgegeven dat een door de uitstroomopening de micromengkamer uitstromend volume ten minste deels in hoofdzaak axiaal de micromengkamer uitstroomt.
9. Micromengkamer volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de hoofdas van de uitstroomopening in hoofdzaak samenvalt met de hoofdas van de helix.
10. Micromengkamer volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de hoofdas van de instroomopening in hoofdzaak samenvalt met de hoofdas van de helix. 1 032 81 6
11. Micromengkamer volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de hoofdas van de uitstroomopening in hoofdzaak samenvat met de hoofdas van de ronde vorm.
12. Micromengkamer volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de hoofdas van de instroomopening in hoofdzaak samenvalt met de hoofdas van de ronde vorm.
13. Micromengkamer volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de micromengkamer ten minste deels van glas is.
14. Micromengkamer volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de micromengkamer ten minste deels is opgebouwd uit meerdere platen, bij voorkeur van glas. 10
15. Micromenger omvattende meerdere micromengkamers volgens één der conclusies 1-14, waarbij ten minste één uitstroomopening fluïdisch is verbonden met ten minste één instroomopening.
16. Micromenger volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat de micromenger een 15 fluïdische geleider omvat voor het realiseren van de fluïdische verbinding.
17. Micromenger volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat de werkzame doorsnede van de fluïdische geleider relatief klein is ten opzichte van de doorsnede van een micromengkamer.
18. Micromenger volgens een der conclusies 15-17, met het kenmerk, dat de hoofdas van 20 een uitstroomopening en de hoofdas van een instroomopening in hoofdzaak samenvallen.
19. Micromenger volgens één der conclusies 15-18, met het kenmerk, dat de micromenger ten minste deel van glas is.
20. Micromenger volgens één der conclusies 15-19, met het kenmerk, dat de micromenger 25 ten minste deels is opgebouwd uit meerdere platen, bij voorkeur van glas.
21. Werkwijze voor het vervaardigen van een micromengkamer volgens één der conclusies 1-14, met het kenmerk, dat de werkwijze het stapelen en onderling verbinden van meerdere platen, bij voorkeur van glas, omvat.
22. Werkwijze volgens conclusie 21, met het kenmerk, dat het onderling verbinden thermisch bonden omvat.
23. Werkwijze volgens conclusie 21 of 22, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens poederstralen omvat.
24. Werkwijze volgens conclusie 23, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van het verschijnsel ‘blast-lagV
25. Werkwijze voor het vervaardigen van een micromenger volgens een der conclusies 15- 5 20, met het kenmerk, dat de werkwijze het stapelen en onderling verbinden van meerdere platen, bij voorkeur van glas, omvat.
26. Werkwijze volgens conclusie 25, met het kenmerk, dat het onderling verbinden thermisch bonden omvat.
27. Werkwijze volgens conclusie 25 of 26, met het kenmerk, dat de werkwijze tevens 10 poederstralen omvat.
28. Werkwijze volgens conclusie 27, met het kenmerk, dat gebruik wordt gemaakt van het verschijnsel ‘blast-lag’.
29. Werkwijze voor mengen middels een micromengkamer volgens een der conclusies 1- 15 14, met het kenmerk, dat de werkwijze het door de instroomopening in de micromengkamer doen instromen van een volume, omvat.
30. Werkwijze voor mengen middels een micromenger volgens een der conclusies 15-20, met het kenmerk, dat de werkwijze het door een instroomopening in een 20 micromengkamer doen instromen van een volume, omvat. 1032816
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1032816A NL1032816C2 (nl) | 2006-11-06 | 2006-11-06 | Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. |
PCT/NL2007/000276 WO2008056975A1 (en) | 2006-11-06 | 2007-11-05 | Micromixing chamber, micromixer comprising a plurality of such micromixing chambers, methods for manufacturing thereof, and methods for mixing |
US12/513,602 US8740448B2 (en) | 2006-11-06 | 2007-11-05 | Micromixing chamber, micromixer comprising a plurality of such micromixing chambers, methods for manufacturing thereof, and methods for mixing |
EP20070834592 EP2089144B1 (en) | 2006-11-06 | 2007-11-05 | Micromixing chamber, micromixer comprising a plurality of such micromixing chambers and methods for manufacturing thereof |
AT07834592T ATE527050T1 (de) | 2006-11-06 | 2007-11-05 | Mikromischkammer, mikromischer mit mehreren derartigen mikromischkammern und verfahren zur herstellung davon |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL1032816A NL1032816C2 (nl) | 2006-11-06 | 2006-11-06 | Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. |
NL1032816 | 2006-11-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL1032816C2 true NL1032816C2 (nl) | 2008-05-08 |
Family
ID=38089170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL1032816A NL1032816C2 (nl) | 2006-11-06 | 2006-11-06 | Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8740448B2 (nl) |
EP (1) | EP2089144B1 (nl) |
AT (1) | ATE527050T1 (nl) |
NL (1) | NL1032816C2 (nl) |
WO (1) | WO2008056975A1 (nl) |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1032816C2 (nl) * | 2006-11-06 | 2008-05-08 | Micronit Microfluidics Bv | Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. |
DE102008009199A1 (de) * | 2008-02-15 | 2009-08-27 | Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Reaktionsmischersystem zur Vermischung und chemischer Reaktion von mindestens zwei Fluiden |
US9079140B2 (en) | 2011-04-13 | 2015-07-14 | Microfluidics International Corporation | Compact interaction chamber with multiple cross micro impinging jets |
WO2012166756A1 (en) * | 2011-05-31 | 2012-12-06 | Corning Incorporated | Twist flow microfluidic mixer and module |
WO2013082347A1 (en) | 2011-11-30 | 2013-06-06 | Corning Incorporated | Fluidic module permanent stack assemblies and methods |
JP2014198324A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | ソニー株式会社 | マイクロ流路及びマイクロ流体デバイス |
US20140334245A1 (en) * | 2013-05-08 | 2014-11-13 | Karlsruher Institut Fuer Technologie | Emulsifying arrangement |
CN103599722B (zh) * | 2013-11-22 | 2015-09-09 | 上海交通大学 | 仿生学微流控混合器 |
US10128087B2 (en) | 2014-04-07 | 2018-11-13 | Lam Research Corporation | Configuration independent gas delivery system |
US10557197B2 (en) | 2014-10-17 | 2020-02-11 | Lam Research Corporation | Monolithic gas distribution manifold and various construction techniques and use cases therefor |
US10022689B2 (en) * | 2015-07-24 | 2018-07-17 | Lam Research Corporation | Fluid mixing hub for semiconductor processing tool |
US10215317B2 (en) | 2016-01-15 | 2019-02-26 | Lam Research Corporation | Additively manufactured gas distribution manifold |
CN113019212B (zh) * | 2019-12-23 | 2023-08-25 | 胡桃夹子治疗公司 | 微流体装置及其使用方法 |
CN111974290B (zh) * | 2020-08-31 | 2021-10-12 | 南京航空航天大学 | 一种太极形被动式微混合器 |
CN115245801B (zh) * | 2021-07-01 | 2024-01-02 | 华东理工大学 | 一种圆形旋流式微反应通道、微反应器及微反应系统 |
CN113908744A (zh) * | 2021-11-08 | 2022-01-11 | 常州大学 | 一种微流控混合器及其应用 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004054696A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Glaxo Group Limited | A mixing apparatus and method |
US20060079003A1 (en) * | 2004-10-12 | 2006-04-13 | Witty Thomas R | Apparatus and method for a precision flow assay |
Family Cites Families (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3251653A (en) * | 1962-11-13 | 1966-05-17 | Union Carbide Corp | Double-cone reactor for vapor-phase reactions |
US3261593A (en) * | 1963-12-20 | 1966-07-19 | Pennsalt Chemicals Corp | Fluid mixing process and apparatus |
US3881701A (en) * | 1973-09-17 | 1975-05-06 | Aerojet General Co | Fluid mixer reactor |
GB2073243B (en) * | 1980-03-04 | 1984-12-05 | Tokyo Rikakikai Kk | Continuous fermentor or reactor |
US4480925A (en) * | 1980-11-10 | 1984-11-06 | Dietrich David E | Method of mixing fluids |
IT1161200B (it) * | 1983-02-25 | 1987-03-18 | Montedison Spa | Processo e apparecchio per la preparazione di particelle di ossidi metallici monodisperse, sferiche, non aggregate e di dimensione inferiore al micron |
EP0213329B1 (de) * | 1985-07-30 | 1991-10-02 | Hartmut Wolf | Zerstäubungsvorrichtung |
US4790666A (en) * | 1987-02-05 | 1988-12-13 | Ecolab Inc. | Low-shear, cyclonic mixing apparatus and method of using |
US5523063A (en) * | 1992-12-02 | 1996-06-04 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for the turbulent mixing of gases |
DE19511603A1 (de) * | 1995-03-30 | 1996-10-02 | Norbert Dr Ing Schwesinger | Vorrichtung zum Mischen kleiner Flüssigkeitsmengen |
US6004517A (en) * | 1995-05-24 | 1999-12-21 | The Dow Chemical Company | Process to make allyl chloride and reactor useful in that process |
FR2735480B1 (fr) * | 1995-06-15 | 1997-07-18 | Atochem Elf Sa | Procede de polymerisation anionique en continu d'au moins un monomere (meth)acrylique pour l'obtention de polymeres a haut taux de solide |
US5695648A (en) * | 1995-10-31 | 1997-12-09 | Chicago Bridge & Iron Technical Services Company | Method and apparatus for withdrawing effluent from a solids-contacting vessel having an adjustable weir |
US6270641B1 (en) * | 1999-04-26 | 2001-08-07 | Sandia Corporation | Method and apparatus for reducing sample dispersion in turns and junctions of microchannel systems |
EP1210550B1 (en) * | 1999-09-06 | 2004-11-24 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Mixing device |
US20020003001A1 (en) * | 2000-05-24 | 2002-01-10 | Weigl Bernhard H. | Surface tension valves for microfluidic applications |
DE10041823C2 (de) * | 2000-08-25 | 2002-12-19 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Verfahren und statischer Mikrovermischer zum Mischen mindestens zweier Fluide |
US6331073B1 (en) * | 2000-10-20 | 2001-12-18 | Industrial Technology Research Institute | Order-changing microfluidic mixer |
US7097347B2 (en) * | 2001-05-07 | 2006-08-29 | Uop Llc | Static mixer and process for mixing at least two fluids |
US6863867B2 (en) * | 2001-05-07 | 2005-03-08 | Uop Llc | Apparatus for mixing and reacting at least two fluids |
US6655829B1 (en) * | 2001-05-07 | 2003-12-02 | Uop Llc | Static mixer and process for mixing at least two fluids |
DE10123093A1 (de) * | 2001-05-07 | 2002-11-21 | Inst Mikrotechnik Mainz Gmbh | Verfahren und statischer Mikrovermischer zum Mischen mindestens zweier Fluide |
US7518136B2 (en) * | 2001-12-17 | 2009-04-14 | Tecomet, Inc. | Devices, methods, and systems involving cast computed tomography collimators |
US20020197733A1 (en) * | 2001-06-20 | 2002-12-26 | Coventor, Inc. | Microfluidic system including a virtual wall fluid interface port for interfacing fluids with the microfluidic system |
AU2002319668A1 (en) | 2001-07-27 | 2003-02-17 | President And Fellows Of Harvard College | Laminar mixing apparatus and methods |
US7275562B2 (en) * | 2001-10-17 | 2007-10-02 | Agilent Technologies, Inc. | Extensible spiral for flex circuit |
US20030165079A1 (en) * | 2001-12-11 | 2003-09-04 | Kuan Chen | Swirling-flow micro mixer and method |
US20030123322A1 (en) * | 2001-12-31 | 2003-07-03 | Industrial Technology Research Institute | Microfluidic mixer apparatus and microfluidic reactor apparatus for microfluidic processing |
US20040047767A1 (en) * | 2002-09-11 | 2004-03-11 | Richard Bergman | Microfluidic channel for band broadening compensation |
US20040126254A1 (en) * | 2002-10-31 | 2004-07-01 | Chen Ching Jen | Surface micromachined mechanical micropumps and fluid shear mixing, lysing, and separation microsystems |
US7160025B2 (en) * | 2003-06-11 | 2007-01-09 | Agency For Science, Technology And Research | Micromixer apparatus and methods of using same |
US20070177458A1 (en) | 2003-12-23 | 2007-08-02 | The Regents Of The University Of Michigan | Method for mixing fluid streams, microfluidic mixer and microfluidic chip utilizing same |
NL1032816C2 (nl) * | 2006-11-06 | 2008-05-08 | Micronit Microfluidics Bv | Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. |
TWI372721B (en) * | 2009-03-30 | 2012-09-21 | Univ Nat Cheng Kung | Micro-mixer chip |
JP5804543B2 (ja) * | 2010-04-05 | 2015-11-04 | 株式会社根本杏林堂 | ミキシングデバイス、ミキシングチューブ、薬液注入システム及び薬液の混合方法 |
-
2006
- 2006-11-06 NL NL1032816A patent/NL1032816C2/nl not_active IP Right Cessation
-
2007
- 2007-11-05 EP EP20070834592 patent/EP2089144B1/en not_active Not-in-force
- 2007-11-05 WO PCT/NL2007/000276 patent/WO2008056975A1/en active Application Filing
- 2007-11-05 AT AT07834592T patent/ATE527050T1/de not_active IP Right Cessation
- 2007-11-05 US US12/513,602 patent/US8740448B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004054696A1 (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-01 | Glaxo Group Limited | A mixing apparatus and method |
US20060079003A1 (en) * | 2004-10-12 | 2006-04-13 | Witty Thomas R | Apparatus and method for a precision flow assay |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2089144B1 (en) | 2011-10-05 |
WO2008056975A1 (en) | 2008-05-15 |
EP2089144A1 (en) | 2009-08-19 |
US8740448B2 (en) | 2014-06-03 |
ATE527050T1 (de) | 2011-10-15 |
US20100067323A1 (en) | 2010-03-18 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL1032816C2 (nl) | Micromengkamer, micromenger omvattende meerdere van dergelijke micromengkamers, werkwijzen voor het vervaardigen daarvan, en werkwijzen voor mengen. | |
Lee et al. | Passive mixers in microfluidic systems: A review | |
Hardt et al. | Passive micro mixers for applications in the micro reactor and µTAS field | |
Melin et al. | A fast passive and planar liquid sample micromixer | |
Chung et al. | Design of passive mixers utilizing microfluidic self-circulation in the mixing chamber | |
Kumar et al. | Single-phase fluid flow and mixing in microchannels | |
Xia et al. | Chaotic micromixers using two-layer crossing channels to exhibit fast mixing at low Reynolds numbers | |
Chung et al. | Effect of geometry on fluid mixing of the rhombic micromixers | |
Mao et al. | Milliseconds microfluidic chaotic bubble mixer | |
US9555382B2 (en) | Centrifugal microfluidic mixing apparatus with deflection element, and method of mixing | |
Mouza et al. | Mixing performance of a chaotic micro-mixer | |
Xia et al. | Analysis of flow and mixing characteristics of planar asymmetric split-and-recombine (P-SAR) micromixers with fan-shaped cavities | |
TWI230683B (en) | The micromixer with overlapping-crisscross entrance | |
Moritani et al. | Generation of uniform-size droplets by multistep hydrodynamic droplet division in microfluidic circuits | |
WO2020078367A1 (en) | Pressure insensitive microfluidic circuit for droplet generation and uses thereof | |
Farahinia et al. | Numerical analysis of a microfluidic mixer and the effects of different cross-sections and various input angles on its mixing performance | |
WO2018177868A1 (en) | Device and method for generating droplets | |
Nisisako et al. | Formation of droplets using branch channels in a microfluidic circuit | |
Hairer et al. | An integrated flow-cell for full sample stream control | |
TW200940162A (en) | A micromixer and microreactor with split-and-recombination and chaotic mechanisms | |
JP6115930B2 (ja) | 多段分割流路型混合器 | |
Wibowo et al. | Fluid properties and hydrodynamics of microfluidic systems | |
Moghimi et al. | Design and fabrication of an effective micromixer through passive method | |
Luque et al. | Silicon microdevice for emulsion production using three-dimensional flow focusing | |
Howell | Three-Dimensional Particle Focusing |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD2B | A search report has been drawn up | ||
V1 | Lapsed because of non-payment of the annual fee |
Effective date: 20130601 |