TW200918162A - Microfluidic devices and methods for immiscible liquid-liquid reactions - Google Patents

Description

200918162 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 反應物包含或溶解在兩種或多個不能混合液體的反應 主要的問題是達術目之狀量傳輸的量或速率。本發明係 關於微結構_·雜裝置，和促進_不能混合液體」 液體反應的方法。 【先前技術】 在化學產生的環境中，不能混合液體—液體反應面對與 日俱增的注意，尤其是當有大量反應繼處辦。由於批 次槽的_通常很大，錢理觸，所需縣赶和維持乳 ，狀的輸送量或能量密度就變雜輕的_。可達到的 最大擋板速雜制了可輸送的量或能量密度。有兩個大致 的方法來可克服這個問題。 -個大致的方法是使_外的化學_作為一種或以 t的相轉㈣關。使酬轉催频其中定義為偏極 端的大土 77子’像疋—般具有燒鏈的四胺鹽，石黃酸鹽和疏 =°丨刀）的缺點通常是需要增加催化紙合物到一種反應 相在反c I叙後會_化—缺相分離的處理過程 ^ 1 反應所關反應ϋ内液體的高 表面體積比。 i達到高表面體積比的方式是產生穩定的乳劑物 但^的補物也會造灿下妨發展的困難。 、主 '，表面體積比(或不穩定的乳劑物)可藉由滴點 “取付此方麵缺轉常是需要注碌體和主液體 200918162 u貝之間較大的比率，這通常需要使用過多的液體。 其他製造不穩定乳劑物的可能方式是轉子定片和超音 波處理，這兩種方式都有必須適應批料大小的缺點,隨著增 加的批料大小就變得很難處理。 ^曰在產生不穩定乳劑物的其他選擇，在文獻和 實施上通 ¥疋使用靜減合器、。為了提昇*單—靜態混合I置提供 的礼化作肖’可—㈣置放乡個靜態混合裝置，明加靜態 混合的長度。_設計是在液黯_fw加靜態混合 ，，峨。可藉著在多管狀反應器内使用 多個靜態混合器的平行設計，在單一靜態混合裝置上增加 混合的容量。 刖的發明者及/或其同事先前已經發展了各種可以 用在處理過程強化中的微流體袭置,以及製造這些裝置的 方法。這钱前發展的裝置，包括先前技術圖1抑斤示之代 的儀器。圖1是不按比例的簡單透視圖，顯示某類微 瓜豆裝置的-般層狀結構。所顯示的這類微流體裝置，大 社包含至少兩個體積！ 2和14,在其中放置或建構了—個 或多個熱控獅道-在圖中沒有詳細顯示。_ 12的垂直 由水平贿16和18來限制，而體積Μ的垂直方向由水 平i板20和22來限制。 1在本又件中所使用的”水平”和π垂直"名詞只是相對名 般的姆方位，未必代表正交，也是用來方便 使用的方位，其中方位只是為了便利起見，並不意 作為所顯示之裝置的特性。其中所描述的本發明及其 200918162 水平和垂直壁板大概只 貝她例可以用在任何想要的方位 需要是交又壁板，未必要正交。 反應劑通道26-部分細節顯示在細支術的圖2 _，放 置在體積沒内，兩個中央水平壁板18和2 體積24__高訂之_板結制_平_ ，其中一些定義了反顧通道26。為了容易看清楚，將圖2 2反應劑通道26橫剖包含了較窄的运迴通道3〇,,緊跟著 較見，較不过迴的通道32。仔細觀察圖2 _的窄过迴通道邠 ，可以看出it迴通道30在财的平面上是不連續的。圖i截 ^圖所顯示之迂迴通道不連續區段之間的流體連接是由體 積24内不_平輯提供，賴2所示崎面平面垂直偏移 ，產生婉蜒且三維魏的通道3〇。我們將對圖ι和圖2所顯 示的裝置和相關其他實施例例如·年C Gneoier箄人$ 胸1679115專利中提供更多的細節。在圖1和圖2的裝置和 類似裝置中，窄的較迂迴通道3〇用來混合反應劑，同時較寬 ，較不迁迴的通道32 f跟著通道3〇用來提㈣積，讓反應劑 可以在相當控制的熱環境中來完成。 為了所需增加的熱控制反應，本發明者和/或其同僚也 已開發顯示於圖3和圖4所示絲技術的微流體裝置型態。 圖3顯不垂直壁板結構28的橫截面設計圖，有些是定義圖工 的體積24内某個橫戴面的反應劑通道2β。圖4顯示垂直壁 板結構28的橫戴面設計圖，有些是定義圖3反應劑通道洸的 額外部份。圖3反應劑通道26並不只包含在體積24之内，也 利用到額外的體積34,選擇性地顯示於圖1。圖3微流體裝 200918162 置的反應劑通道26包括多個混合器通道部分3〇,每一個都 跟著停滯時間通道部份32。藉著離開體積24層的位置33 經由圖1的水平壁板18和16向下，在圖4所示值置35進入額 外的容積34,然後回雜諸的體積24層，提供停滯時間通、 這部份32增加的總體積。 圖3和圖4解紅及其他實施範败詳細說明於 P. Barthe等人的歐洲第EP 〇63〇〇455號專利申請案(2幌） 。、=其中所說明的，圖3和圖4裝置中設計或較佳的運作模

式是藉由將-種反應劑的整個_流到圖3所示的入口 A ，而將其他反應劑流分開，流入第一入口 B1和其他的入口 β2 。相對於圖2的裝置，這可降低每一混合器通道部分3〇產生 的熱量，並從-邊逐漸_反應耻學舰的平衡。 …雖然以上圖Η中所示的各種型態裝置已得到不錯的 效能，但是在好情贼翻前技酬觀應摘狀態，則 需高熱和大輯輸鮮歧奴善_錢秘混合液體 的效能。 不能混合液體的高表面體積比有時可利用大小範圍〇四 _dU·的微通道取得，在其中反應劑是以層流移動。其 缺點是這種小的反應通道，即使相對於圖卜4的装置呈有小 的體積。因此’由於壓力限制和/或為了針對既定的反應速 平提供足夠的反應時間，流逮通常很慢，因而生產逮率也很 低。據此,最好達到像圖Η的裝置中，不能混合液體的改 善效能，Μ職少整個大小和體積，_降低· 生產速率。 200918162 【發明内容】 依據本發明某實施範例的特定特性，接觸兩個或多個 不忐混合液體的方法包括(1)提供包含反應劑通道的單— 熱回火微結構流體裝置，通道的橫截面直徑在〇. 2公釐到15 公釐範圍，沿其紐依序有兩倾乡個讓反細進入的入 口’藉著使通過那裡的流體引起-種程度混合的形式或結 構的初始混合器通道部份，II著有至少〇. i絲的體齡一 般是光滑和連續的形式或結構的初始停滯時間通道部份 和一個或多觸外的混合器通道部份，每一額外的混合器 通這部份緊接跟著-個對應的額外停滯時間通道部份;和 ⑵兩個或多個不能混合液體流經反應劑通道，其中兩個或 夕個不月匕混合液體流入兩個或多個的入口，使得兩個或多 個不能混合溶液體全部經初始混合器通道部份。 施範例的另—項舰，也說明了可實 施此方法的單一裝置。 、 廷種實施細&含單—触火懸黻觀置，反應 物通翻_直縣α 2公制15公絲目，沿反應劑通 運的長度，依序具有:（1)兩個或多個讓反應舰入的入口 ⑵藉著使通過那裡的流體引起一種程度混合的形式或,士 構的初絲合11麵雜⑶有至少(U絲的體積和 一般是光滑和連續的形式或結構的初始停树間通道部份 ，相對於裝借内可用的體積，通常最大化通道内可用的體積 :和⑷-個或多侧獅穩定器通道部份，每—穩定器通 運部份的特色是使通過其中流體引起一種程度混合的形式 200918162 或結構，每-穩定器通道部份緊接跟著―個對應的額外停 滯時間通道部份。 τ 另-貫％例包含單-熱回火微結構流體裝置，反應 物通道的賊面直縣〇. 2公_ 15錢細，沿其長触 通逞依序财有:（1)油或乡個讓反應舰人的入口⑵ 藉著使通過職齡劍起—触度混合和帛—級壓力下 降的形式或結構的初始混合器、通道部份⑶藉著有至少0 i 毫升的體積和-般是光滑和連續的形式或結構的初始停滯 時間通道部份，相對於裝置内可用_積，通常最大化通道 内可用的體積，和(4)-個或多個個別的穩定器通道部份 每-穩定器猶部份的特色是使触其中喊體引起某種 程度混合和帛二賴力下降_彡錢結構,帛二級壓力下 降比第-級小，每-穩定器通道部份緊接跟著—個 額外停滯時間通道部份。 …的 本發明其他特性及優點將揭示於下列詳喊明中以 及部份能夠被業界熟知此技術者立即地由該說明了解或藉 由實施在麟綱包討請翻範_及酬明^ 明瞭。 叩 Α人們了解絲本發明之—般酬以及下解細說明之 貫施例纖作為提供概念或架構以了解本發明申請專利範 圍之減。所提供附圖在於提供更進一步了解本發明以及 在此加入構成部份說明書。附圖顯示出本發明各種實施例 以及連同綱書作鱗釋本發明、 【實施方式】 第 K) 音· 200918162 現在參考本發明優先實施例詳細加以說明，其範纖 示於附圖中。儘可能地，整個附圖中相同的參考數示 相同的或類似的元件。 、圖5的示細，其顯示依據本發明方法的反應劑流動， 以及依據本發明的單一微結構流體裝置1〇内部的一般性流 徑。包含兩個或多個反應劑的兩個或多個不能混合液體， - 在單一微'轉構流體裝置10内，從兩個或多個的入口 A和B進 人瓶賴itit 26。反細it翻纖面紐最好在〇. 2 a厘到15 A厘範圍，沿其長度依序有兩個或多個讓反應劑 進入的入口 A和B，藉著使通過其中麟體引起一種程度混 合形式或結構的初始混合器通道部份38，麟有至少〇. i毫 升的體積和-般是締和連續的形式或結構的初始停滞時 間通道部份40,相對於裝置内可用的體積，通常最大化通道 内可用的體積，和-個或多個額外的混合器通道部份似，每 額外的〜器通道部份緊接跟著_個對應的額外停滞時 、 間通道部份46。換句話說，如圖5所示，額外的混合器通道 部份和其相對應的額外停滞時間通道部份46 -起表示重複 η人的單元42,其中n是正魏。流體從出口 c離開裝置。 — 我們所瞭解的M單―"裝置是結構化以及排列成使得裝 置通常無法非破壞性地分解。一些範例包括依據本發明者 =/或其同僚某開發的方法，所準備的玻璃，玻璃陶究，和陶 瓷微結構裝置。_簡和权在本發财是财用的。 圖5所表不的方法和微結顧體裝置在不能混合流體介 質中併入兩項重要特性，即乳化作用和反應時間。這種配 第〗！ 頁 200918162 置保證了由初紐合Hit道部份38和. •個或多個額外的攪 拌器通道料44所提供的絲面 ::r:::：rr^40^ „ 紅積。為了提供大型内部體積，初始佟、、帶日卑 縣較至少αι毫升的體積，技是至少 ❹個額外的停if時間通道部份最 的子=純赠赌相_歸，轉不—找要有相同 口 m A孔化作用區域，以及停滯時間 =侦供反應時間所需的體積，這通常不是只轉1個 瓦乍口扭曲舰侧區麵結翻情形。這 用區域的缺點是傾積，報___。 m、^們了可藉由將兩個或多個不能混合流體流入兩 /、夕個的入口 A和βΐ，而不是流入第二個額外入口松，使 =兩個或夕個不能混合流體全部流經初始混合器通道部份 ,，_ 5所表示的枝在圖3和4先前技術的裝置令，選擇 =實施。為了避免插塞和蓋住額外入口 β2，最好在初始 W%間通遏部份之後，需要使肖具有反應舰道而沒有 額外入口之裝置。 d.幾乎咐微混合ϋ設計在較高流量下糊較佳的乳化 f w。本發_裝置的優點是_高的流量但是仍然保持 停留時間與反應動力所需要反應赖相匹配。 依據本發3膽置的—觸祕圖6的目祕佳實施範 例是在圖1的體積24中有用的壁板結黻截面。要注意的 第12 頁 200918162 疋，圖6的結構是特意和圖4所示的結構—起使用，如同以上 圖3和4所討論的，以同樣的方式產生增加的停滞時間通道 體積。 如圖5的示意圖，在圖6的裝置中，將包含兩種或多個反 應劑的兩個或多個不能混合流體供應至兩個或多個的入口a 和B1到達單一微結構流體裝置内的反應劑通道(裝置ι〇的 型態大致顯示於圖υ。反應劑通道26特徵之橫截面直徑U 取奸在0. 2讀到15公釐細内，沿其長度依序具有兩個或 多個讓反應劑進入的入口 Α*Β1，藉著使通過其中的流體引 起-種程度混合形式或結構的初始混合器通道部份紙藉 著有至少0.1毫升的體積和一般是光滑和連續的形式或結 構的初始停滯時間通道部份4〇,相對於裝置内可用的體積， 通常最大化通道内可用的體積和—個或多個額外的混合= 通道部份44,每一額外的混合II通道部份緊接跟著一個對 應的額外停滯時間通道部份46。 、圖6所表示的方法和微結構流體裝置同樣在不能混合 流體介質巾狀兩猶要特性，即乳化仙和反應時間。 廷種配置保證了由初始混合騎道部份38和一個或多個額 外的混合器通道部份44所提供的高表面/體積比，以及由間 隔的混合器區域之間停滯時間通道部份4〇和妨的直線形通 這所提供的大型内部體積。為了提供大型内部體積，初始 ㈣時間通道她麵最好是綱.丨細職，更好 疋至少3請_積。額外的停滞時間通道部份妨最好 有相似的體積，但不-定需要和初始通道部份4〇或者相互 200918162 之間有相同的體積。 在圖6的裝置中，結構化額外的混合器44引起比初始授 拌器通道部份38較少程度的壓力下降。也就是說，假定額 外的混合器通道部份44在和初始混合器通道部份38相同壓 力和流速下供應相同的流體，將其結構化和安排以產生比 初始混合器通道部份38產生較少的壓力下降。在圖6的實 施範例中，額外的混合器44比初始混合器38較短，而且沿其 長度有較少的混合元件60。因而額外的混合器在某種意義 上比混合器更像穩定器，而且使用這種穩定器來代替全長 的混合器，就整個反應劑通道而言，更顯著地造成減少壓力 下降。在本發明的方法中，如同以上針對使用圖3裝置所討 論的，沒有使用到額外入口 B2,但可用在本發明範圍外的方 法。 依據本發明裝置的另一個實施範例，圖7是在圖丨的容 積24内垂直壁板結構的橫截面圖。要注意的是，和圖6的結 構以同樣的方式，圖7是特意和圖4所示的結構一起使用，如 同以上圖3和4所討論的，以同樣的方式產生增加的停滯時 間通道體積。 和圖6的結構成對比，圖7所示的實施範例沒有提供額 外入口。雖然這個實施範例的初始混合器38是狹窄和扭曲 通道部份的形式，而這個實施範例的額外的混合器或穩定 器44是槽室的形式，以結構内有用的流速，將其結構化和設 計以產生自續式震盪喷射器。圖7的自續式震盪噴射穩定 态比圖6的穩定器44產生甚至減少的壓力下降，並維持幾乎 第14 頁 200918162 一樣的乳化作用。 圖7的自續式震盪噴射穩定器，每一都設計成槽室β〇的 形式，有一個（或更多個)供應通道62，一個或多個的供應通 道62,每一都在槽室60的共同壁板64進入槽室60, 一個或多 個的供應通道62包含一個或多個的供應通道62和所有通道 間壁板的總通道寬度66,槽室60在垂直於一個或多個供應 通道62的方向有寬度68,至少兩倍於總通道寬度66。槽室 60也可包括一個或多個的支柱7〇可用以加強壓力阻抗不 然會導致相當大的開口槽室。 試驗： 使用酿胺反應作為測試反應。測試程式如下：丨.682g (0. 01莫耳）的2-苯乙酸氣化物⑴溶解到1 L的乾乙酸乙酯 或曱笨中。1-笨乙胺(1· 212 g，0. 〇1莫耳)溶解到1 L的〇. 1 N氫氧化鈉溶液中。這兩種不能混合溶液在室溫下以不同 的流速，透過反應器以1:1的固定比例泵運。反應終止後， 在反應器出口以含有1 N氯化酸溶液的燒杯收集液體。分 離有機相，烘乾並倒入氣相色層儀來加以分析。 倒入的順序並不重要;轉換使用在有機和水相的入口 並不會景>響到產量。一種反應劑倒入試驗的入口 A，類似於 圖8所示的結構，另一種反應劑倒入選定的入口 B，根據此試 驗所需的總混合器個數加上停滯時間或反應區域而定。調 ^流速以限制滯留時間變化的範圍至1.1到1· 5秒。結果顯 不於圖9的曲線中。百分比產量作為乳化區域(混合器區域 在第一個之後）的函數。如圖中所見，較多的乳化區域有較 第15 頁 200918162 =的產量。在這種特枝應的例子中，在第—個 :固數。在圓底輪生同樣的反應⑽ 二取 _rpm磁性絲器)，參考值的產量是55.6%。里， 方』==法/裝置(線跡48)和本發明 ’。、在跡5〇—56)在不同的流量下未顯示出）下 跳Γ百鼓如巴鱗健力獨之函數。比_裝置線 個卩2的裝置，其具有單個混合器通道部份和接續的單 ⑭逼部份。其餘的線跡5G-56都是由以下方 每 倒了_劑通過祕 甘冉1'跟者—個停滯時間通道部份。 ^跡50顯示出如同本發明方法所描述的圖3裝置的產 广果，峨跡52顯神則是圖裝置的結果，在裝置的出口 個停滞時間結構。在線跡5〇和52中，接下來的攪 4和减齡器姻的長度和混合元件她。和此成 =的是線跡54和56。線㈣是來自圖7,而線跡56是來自 二，Γ置1線跡54和56顯示本發曰月最佳結構的卓越性，授 為或礼化為或初始混合器的穩定器下游比初始混合器還 厂或者疋幸乂不汝集(較低的壓力下降）。如線跡Μ和邰所 不，結果是在崎低_力下(壓力下降)具有高產量。 毁計理論及分析： 士，了說明其中描述的設計原理和方法如何使用和適用 在t定化學反應的範例，細提ώ 了以下簡單的反應系統 的分析，而不是受限於理論。總混合和/或乳化元件的最佳 第丨6 頁 200918162 化個數N被認為是分析用的變數，計算求出（i)壓力下降， (11)可提供充足反應時間的反應器總體積，和（i i丨）乳劑擴 月欠相中滴點最大直徑之間的平衡點。 用的符號如下：T是介面張力，p是混合物密度,S是 ，性介質巾擴散相的溶解度，D是擴散係數，R是氣體莫耳 系數’ T是溫度，v是反應器的總體積，^是一個乳化元件的 體積，Vn是—個執行區段的_，AR是乳化元件中的壓 力下降，而Q是總體積流量。 在每一乳化元件中乳化由剪應力產生以及我們能夠採 用下列公式評估整個反應器在該處理過程中消散能量;其 f 但杜決狄—辦—單元之設計： ⑴ 在刀政相巾液滴之最大直徑能夠以下列公式加以評估: ^mav =c eM il / > i . , (2) r_ 體積it個直控被評估出來後，就可為所需直型通道的 我· 數量級的乳麵定時間。為了容易說明， 铁也可的趣定性作暇驗著絲處理過程(雖 滴半徑ίί為他像是聚結的機制）。對於該處理過程，液 4 (3) 丹r κ為混合物特性，由下列公式界定出: k = izli^nSD ' 9RT ⑷ 仏如我們m將反絲中液滴尺寸減為最低，一個乳 第/7 Μ 200918162 化兀件出口處液滴半徑能夠採用dmax/2。在反應器中產生 之壓力降低可改寫為： δρ = λ^(δρ +δρ〇γ)⑸ 以及總體和可寫為v=N(vm+vw)’假如乳化元件體積能夠忽

略，其約寺於ν=Ν · I。其能夠使我們計算出總停 r =V/Q ° J 一對於已知的反應作用以及處理條件，設定所需要之流 f以及總停留_。假如_亦假設乳化元件之設計^ 定出，則所有參數被設定，除了元件數目N。該數目由1 兩個規範界定出：⑴在任何乳化播出口處之半經應該 、小化(亦即在前面直型通道的出口處）。（ii)勤下降應該 °胃條件允許細妓先前公私下所示(對於最X 佳情況rfl，k，hAPm及ΛΡπτ為固定的）： 、

kr ~N ⑹ ^=^i^Pm+APDT/ 其中r及ΛΡ必需對n最小化。 數值範例： 在所記錄數據中我們選擇兩種所採用系統作為數值 例，即乙基—醋酸(C4H8〇2)-水以及曱笨(⑽8)-水系統 表1:兩種特定範例之流體特性(2(TC) 乾 1 乙基-醋酸/水 曱笨7 LlimN/rn) 48.6 443^~^ jMkg/m3) 866 845~^^ 918 』(m2/s) le-9 第丨8 頁 200918162 我們採用下列反應器以及反應/處理過程條件之假言凡. Q=15〇mi/分 σ又· △p q G巴(決定於溶劑黏滯係數，為了單純在此保持固定） V^lmi15巴(決定於溶劑黏滯係數，為了單純在此保持固定） r =20 秒 敲下列結果： 乙基-醋酸/水 甲笨冰 Μμτη) ――-— 94 89 k (mV1) -------- 6.40E-18 -·· .1 3.70E-20 —----- ▲ σ的数值都很大以及對應於乳化作用不佳的穩 釦丨Γ就是我們需要這種情況實施本發明的原因。圖11 '。‘4柯域巾報告的獅_的醉模型最終的分析 :7圖1,1顯示乙酸乙酯和水的結果。混合器、/穩定器個 幵，滴點大小以左邊垂直軸上微米解位的菱 來= 虎來細，壓力下_右輕雜上細的方形符號 出11中可見_，大部分的滴點半徑減小是 出現在弟四或第五混人哭 計算牡果、、3人_/ 。圖12顯示甲苯和水的 卢::二二…敏器個數也是在水平軸，滴點大小以 紅微米為單位的菱形符號來表示，壓力下降以 2條圖的方形符號來表示。和圖11成對比，圖 滴點丨或—佩合117敎11之後，就出現大部分的 ”’偟/，、。這顯示藉由實行本發明所描述的設計原理 200918162 ，可找到最彳i絲，❿這最健麵值是減應而定。 另一簡單的數量級估計將顯示本發明說明中描述的整 合性方法可姐避免聚結。絲性連續的相，滴點的剪力 驅動聚結，可以數麵型轉估聚結雜最大半徑R的值; 一項（固定界面方法)產生：

⑺ he為兩滴液滴間之排水臨界薄膜厚度，τ為剪切速率，^ 為連續性液態相之動態黏滞性。 對於直徑D之圓柱形直徑，在半徑r處剪切速率r為: r = 64r 1L·^ /«\ nD [ {] 因而，在導致隶大聚結半徑忆之剪應力速率下液體體 積部份表示如下： 該數值清楚地高度地決定於管件之内徑以及因而解釋 為何在兩個穩定器之間達成小尺寸為最重要的。 能夠對具有長方形斷面溝槽進行相同的分析。已證實 長寬比為對某一微通道體積提供充份剪力之關鍵因素。計 算剪率詳細說明可參考p.s. Lee &S.V. Garimella，Thermally developing flow and heat transfer in rectangular microchannels of different aspect ratios, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 49, pp. 3060-3067，2006。 【圖式簡單說明】 第20 頁 200918162 示出特定先前技術微流體裝置之一 圖1為示意圖，其顯 般層化結構。 =為圖1之體積％内垂直壁板結構之斷面平面圖。 =為之體積24内垂直壁板結構之另一斷面平面圖。 ^ ^圖1之另—體積34内垂直壁板結構之斷面平面圖。 圖5為示音區j甘肖_ 以及本發綱槪糊流動 直壁置-項實施卿之體垂 垂直=:1=Γ項實施例在圖1之體積24内 圖8為制作為測試本發明方法所使雌置在圖1之體 積24内垂直壁板結構之斷面平面圖。 圖9為曲線圖，其顯不出百分比產量(丫軸)為乳化區域 數目（X轴)之函數。 圖10為曲線圖，其顯示出在一項比較性裝置中，在依據 本發明方法中所使用兩個裝置中，及依據本發明之兩個裝 置中測試聽侧產蚊百分比為以巴鱗健力下降的 函數。 圖11及12為曲線ϋ，細示出混合及/或混合及穩定哭 區域數目對以微米為單讀滴半徑（菱形，左轴）以及兩個口口 不可相混-對舰叱鱗_力下降(謂，右轴)之影 響。 ^ 【主要元件符號說明】 200918162 單一微結構流體裝置10;橫截面直徑11;水平壁板 16,18;容積24;反應劑通道26;垂直壁板結構28;混合器 通道部分30;停滯時間通道部份32;位置33;額外的體積 34;位置35, 37;初始混合器通道部份38;初始停滯時間通 道部份40;額外的混合器通道部份44;額外停滯時間通道 部份46;線跡48, 50, 52, 54, 56;槽室60;供應通道62;共 同壁板64;總通道寬度66;寬度68;支柱70。 第22 頁

Claims (1)

1. 200918162 十、申請專利範圍： 1. 一種接觸兩個或多個不能混合液體之方法，該方法包括： 提供包含反應劑通道的單一熱回火微結構流體裝置，通 道的橫戴面直徑在〇. 2公釐到15公釐範圍内，沿著其長度依 序具有兩個或多個讓反應劑進入的入口，初始混合器通道 部份特徵在於藉著使通過其中流體引起一種程度混合的形 式或結構，藉著具有至少0.1毫升的體積和一般是光滑和連 續形式或結構的初始停滯時間通道部份，和一個或多個額 外的混合器通道部份，每一額外的混合器通道部份緊接跟 著一個對應的額外停滯時間通道部份； 兩個或多個不能混合液體流經反應劑通道，其中兩個或 夕個不此混合液體流入兩個或多個的入口，使得兩個或多 個不能混合液體全部流經初始混合器通道部份。 2·依據申請專利範圍第1項之方法，其中提供單一熱回火微 、、’口構流體裝置之步驟更進一步包含提供具有初始混合器通 道部份之單一熱回火微結構流體裝置，其特徵為具有至少 〇· 3毫升之體積。 3’種單一熱回火微結構流體裝置，其包含反應劑通道於 其中，其特徵在於通道的橫戴面直徑在〇· 2公釐到15公釐範 圍内，沿著其長度依序具有兩個或多個讓反應劑進入的入 口 ；初始混合器通道部份，其特徵在於藉著使通過其中流體 弓丨起一種程度混合的形式或結構;初始停滯時間通道部份 其特徵在祕歧彡、〇. 1毫升的體積和-般是糖和連續 形式或結構，其通常使通道内可利用體積相對於裝置内可、 第23 頁 200918162 利用ϋ積為最大化;以及其中更進—步包含—個或多個各 別穩定器通道部份沿著流體通道在初始混合器通道部份之 後以及亚麵外切，每—歡騎道霜賊在 過其中_弓丨起一種程度混合的形式或結構，每-穩定器 通迢部份緊接跟著對應各卿外的停滞時間通道部份。 據申料概圍第1項之觀構流體裝置，其中初始停 ♦間通娜觸：徵在於具有至少Q. 1毫升的體積。 依據申請專利範圍第3及4項之微結構流體襄置，其中一 個或多侧I定器通道部份構造成以及排列成產生較小程度 之壓力降細祕：^。 ^據申請專利範圍第3或4項之微結構流體裝置，其中混 口扣通運部份包含具有第一長度之狹窄彎曲通道部份以 及一個或多個穩定器通道部份，每—穩定器通道部份包含 長度小於第—長度之狹窄彎曲通道部份。 ^據申請專利細第3或4項之微結構流體裝置，其中混 二通逼4份包含第一數目混合器元件，及一個或多個穩 定器通道部份，其包含混合器元件之數目小於第-數目Γ 依據申叫專利細第3或4項之微結構流體I置，其中混 ^器通道部份包含狹窄彎曲通道部份，以及一個或多個穩 定。^運4至少一個包含具有一個或多個分離供料通道 ^自知式畏邊喷射器槽室，-個或多個通道均在槽室共同 板心L入槽至，一個或多個分離供料通道具有總通道寬 ^ 5個 <,個分_供料通道以及任何所冑0部通道壁 板。併之讀，槽室在垂直於—個或多個通道方向之寬度 第24 頁 200918162 至少為所有通道寬度之兩倍。 9. 依據申請專利細第3或4項之微結構流體裝置,其中裝 置包含單一物體，其由玻璃，陶瓷，或破璃陶兗構成。 10. -種單-熱回火微結構流體駭，其包含反應劑通道於 其中，其特徵在於通道的橫截面直徑在〇· 2公釐到15公釐範 圍内，沿著其長度依序具有兩個或多個讓反應劑進入的入 口；初始混合器通道部份，其特徵在於藉著使通過其中流體 引起-種程度混合以及第-程度壓力下降_式或結才=· 初始停滯時間通道部份，其特徵在於具有至少〇.)毫升的體 積和一般是光滑和連續形式或結構，其通常使通道内可利虹 用體積相對於裝制可體積為最域;以及其令更進 了步包含—域乡個各職定麵道部份沿絲體通道在 初始混合II猶部份线，每—穩枝贼部份特徵在於 使通過其憎刺起—齡度絲叹帛二錄壓力下降 t程度壓力下降小於第—程度，每一穩定 ^接跟者對應各_外的停树_道部份。 H據申請專利範圍第10項之微_ 初始停滞時間通道部份特徵為具有至少 之;^ 刀始 於、、曰入、:二微結構流體裝置，其中在初 側並不對反補_提^-。 ^據申鞠_㈣，_12項之微 f混合^麵份包含具料—長紅狹 以及一個或多個穩定器通 -, 句合具疮,# _ 母穩定器通道部份 匕3長度小於第一長度之狹窄彎曲通道部份。 200918162 14.依據申請專利範園第1〇, ^或12項之微結構流體裝置， 其中混合器通道部份包含第一數目混合器元件，及一個^ ’ 多個穩定器通道部份，其包含混合器元件之數目小於第一 數目。 、 15·依據申叫專利範圍第或η項之微結構流體裝置，其中 混合器通道部份包含狹窄彎曲通道部份，以及—個或多個 穩定益通道部份至少一個包含具有一個或多個分離供料通 C之自、、；式展盪噴射器槽室，一個或多個通道均在槽室共 ^板處叙槽室，―個或多個分雜料通道具有總通道 寬度包3個或多個分離供料通道以及任何所有内部通道 土板口併之I度，槽室在垂直於一個或多個通道方向之寬 度至少為所有通道寬度之兩倍。 第26 頁