專利名稱：流變測(cè)量設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流變測(cè)量設(shè)備，其是用于樣品液體的流變學(xué)表征的設(shè)備。某些實(shí)施方案特別地但是不排他地涉及到下述微流變計(jì)(micro-rheometer)和設(shè)備，即該微流變計(jì)和設(shè)備用于對(duì)使用僅非常小的體積的復(fù)雜流體例如聚合物溶液、DNA和蛋白質(zhì)溶液、關(guān)節(jié)液、血液和其它細(xì)胞溶液的流體樣品的大規(guī)模高處理量流變學(xué)表征。
背景技術(shù)：
多種流變計(jì)已知用于測(cè)量樣品液體的流變性質(zhì)，例如粘度和彈性。例如，US2008/0134765 Al公開了具有結(jié)合有幾何構(gòu)型變化以形成收縮部區(qū)的微制造的流動(dòng)通道的微流變計(jì)。所公開的微流變計(jì)還包括被內(nèi)嵌在形成流動(dòng)通道的一個(gè)側(cè)的材料內(nèi)的成陣列的壓力傳感器。以這種方式，壓力傳感器不與在流動(dòng)通道內(nèi)流動(dòng)的流體直接接觸。將壓力傳感器與流動(dòng)的液體分離的一定厚度的材料被布置為使得壓力傳感器能夠提供指示在傳感器的多個(gè)位置處的流動(dòng)流體壓力的測(cè)量。以這種方式將壓力傳感器內(nèi)嵌(即集成)在界定流動(dòng)通道的材料的主體中的動(dòng)機(jī)是為了確保在通道內(nèi)的流體的流動(dòng)不受壓力傳感器干擾或攪動(dòng)；通道的平滑的無間斷的內(nèi)部表面被提供。雖然這樣的設(shè)備是有用的，但是將意識(shí)到，與集成的壓力傳感器裝置相關(guān)聯(lián)的缺點(diǎn)是設(shè)備可能難以制造和/或制造成本高，一旦該裝置被制成，便在將壓力傳感器定位在何處方面不具有靈活性，并且壓力傳感器通過甚至小厚度的材料而與流動(dòng)液體分隔可以降低在樣品上獲得的壓力測(cè)量的精確度。此外，其僅測(cè)量樣品液體的穩(wěn)態(tài)粘度。發(fā)明概述本發(fā)明的某些實(shí)施方案的目的是至少部分地排除、緩和或解決與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)聯(lián)的問題中的一個(gè)或多個(gè)問題。某些實(shí)施方案的目標(biāo)是提供用于大規(guī)模高處理量流變學(xué)測(cè)量的流變測(cè)量設(shè)備。某些實(shí)施方案的目標(biāo)是提供用于在振蕩流下的動(dòng)態(tài)測(cè)量的流變測(cè)量設(shè)備。某些實(shí)施方案的目標(biāo)是提供比之前的裝置制造更簡(jiǎn)單且成本更低的流變測(cè)量設(shè)備。某些實(shí)施方案的目標(biāo)是提供用于在流變測(cè)量中使用的設(shè)備，該設(shè)備向使用者提供在待被用于測(cè)量在一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道中流動(dòng)的樣品的特性的傳感器的類型和位置方面的靈活性。某些實(shí)施方案的目標(biāo)是提供下述流變測(cè)量設(shè)備，即該流變測(cè)量設(shè)備可以被用于獲得來自具有非常小體積(即100微升以及甚至更小)的液體的樣品的流動(dòng)測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供用于在流變測(cè)量中使用的設(shè)備，所述設(shè)備包括:基本上剛性的材料的塊，其具有外部表面和至少第一內(nèi)部流動(dòng)通道，第一內(nèi)部流動(dòng)通道被布置在塊的內(nèi)部并且基本上在一平面中，并且塊還包括多個(gè)孔，每個(gè)孔在沿著第一內(nèi)部流動(dòng)通道的相應(yīng)的位置處與第一內(nèi)部流動(dòng)通道連通并且從相應(yīng)的位置延伸至所述外部表面，從而提供從外部表面通向第一內(nèi)部流動(dòng)通道的通路，多個(gè)孔包括第一孔、第二孔以及第三孔，第一孔與第一所述位置連通，用于連接到泵送裝置以將流體流沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道驅(qū)動(dòng)，第二孔與第二位置連通并且傳感器可位于第二孔中以測(cè)量在第二位置處的流體的性質(zhì)，第三孔與第三位置連通并且傳感器能夠位于第三孔中以測(cè)量在第三位置處的流體的性質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，塊由單一的材料主體制成。然而，在可選擇的實(shí)施方案中，塊由分離的部件制成或組裝。例如，在某些實(shí)施方案中，塊由基本上剛性的材料的流變芯片(rheochip)和分離的材料塊或主體形成，其中流變芯片具有被形成在其中的內(nèi)部流動(dòng)通道，分離的材料塊或主體可以被描述為用于流變芯片的服務(wù)模塊(service module),該分離的塊具有穿過該塊而形成的多個(gè)孔，從而在流變芯片和服務(wù)模塊被固定在一起時(shí)與流變芯片中的流動(dòng)通道連通。因此，與現(xiàn)有技術(shù)裝置成對(duì)比地，傳感器不需要被內(nèi)嵌或集成在流動(dòng)通道被界定在其中的材料塊(例如微流體芯片(microfluidic chip))內(nèi)。這使塊(并因此使整個(gè)微流變計(jì))能夠被以成本有效率的方式制造。代替將傳感器集成到塊(例如微流體芯片)中，這些傳感器可以被定位在被設(shè)置在塊中(例如在服務(wù)模塊中)的孔(其可以也被稱為通路孔、室或洞)中。因此，在某些實(shí)施方案中，在待被使用的傳感器的類型和數(shù)量以及實(shí)際上其具體的位置方面具有靈活性。塊(例如服務(wù)模塊)可以設(shè)置有更大數(shù)量的通路孔，提供沿著內(nèi)部流動(dòng)通道通向多個(gè)不同的位置的通路，使得壓力傳感器或其它傳感器可以在期望的位置被處插入以監(jiān)控在內(nèi)部通道中流動(dòng)的流體。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)孔包括第四孔，第四孔與第四位置連通以用于連接到適應(yīng)于支撐流體儲(chǔ)器的儲(chǔ)器裝置。在某些實(shí)施方案中，該第四位置相對(duì)于第一位置在第三位置和第二位置的下游。換句話說，第一位置可以在第二位置和第三位置的一側(cè)，并且第四位置可以在第二位置和第三位置的相對(duì)側(cè)。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)孔包括第五孔，流體經(jīng)由第五孔能夠被引入流動(dòng)通道中。該第五孔還可以被用于將流體從流動(dòng)通道中抽出或排出?？蛇x擇地，在其它實(shí)施方案中，多個(gè)孔包括第六孔，流體經(jīng)由第六孔能夠從流動(dòng)通道中被抽出或排出。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)孔中的每個(gè)孔(或孔中的每個(gè)孔的至少一部分)在基本上垂直于所述平面的方向延伸。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)孔中的每個(gè)孔帶有螺紋(即其設(shè)置有用于與待被旋接入孔中的部件的相應(yīng)的外螺紋嚙合的內(nèi)螺紋)。這種帶有螺紋的布置利于另外的部件連接到塊，以形成完整的流變計(jì)或流變測(cè)量系統(tǒng)。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)孔中的至少一個(gè)孔包括毗鄰于流動(dòng)通道的第一部分和毗鄰于外部表面的第二部分，第一部分在流動(dòng)通道和第二部分之間提供收縮部。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)孔中的每個(gè)孔都具有這種結(jié)構(gòu)(即結(jié)合有收縮部)。容納傳感器的孔具有這種結(jié)構(gòu)是特別有利的。收縮部使流動(dòng)通道中的流動(dòng)能夠基本上不受傳感器影響(即不受干擾)，傳感器可以被布置為與在孔的內(nèi)部的流體直接接觸，但是通過收縮部而與流動(dòng)通道分隔。在某些實(shí)施方案中，孔的收縮的部分從流動(dòng)通道向上延伸，即在大體上垂直于通道的平面并且朝向外部表面的方向上延伸。在可選擇的實(shí)施方案中，孔的收縮的部分可以橫向地延伸，例如從流動(dòng)通道的側(cè)部。在某些實(shí)施方案中，第一部分是大體上圓柱形的，并且該第一部分可以在孔與流動(dòng)通道連通所在的位置處有利地具有比流動(dòng)通道的寬度小的直徑。使用具有這種直徑的收縮的第一部分進(jìn)一步輔助傳感器裝置能夠使流動(dòng)通道內(nèi)的流動(dòng)不受影響。
在某些實(shí)施方案中，孔或每個(gè)孔的第二部分是大體上圓柱形的，例如具有實(shí)質(zhì)上比第一部分的直徑大的直徑。換句話說，當(dāng)朝向外部表面移動(dòng)時(shí)，孔或每個(gè)孔可以從將其連接于流動(dòng)通道的收縮的部分起變寬。在某些實(shí)施方案中，孔的提供收縮部的第一部分包括側(cè)部通道，側(cè)部通道從流動(dòng)通道的側(cè)部延伸并且基本上在通道的平面中。在某些這樣的實(shí)施方案中，側(cè)部通道在側(cè)部通道與流動(dòng)通道連通所在的位置處具有比所述流動(dòng)通道寬度小的寬度。通常，側(cè)部通道的與流動(dòng)通道連通的口部應(yīng)當(dāng)被制成如制造技術(shù)允許的那樣小，同時(shí)還能夠使在測(cè)試中的流體能夠填充側(cè)部通道，從而避免影響正竭力監(jiān)控的流動(dòng)通道中的流體流動(dòng)。在某些實(shí)施方案中，側(cè)部通道從流動(dòng)通道延伸至相應(yīng)的孔的室部分(其還可以被描述為側(cè)部室)，室部分提供有室，該室大體上在流動(dòng)通道的平面中延伸，用于容納經(jīng)由側(cè)部通道與流動(dòng)通道連通的一定體積的流體。合適的傳感器可以然后被布置為與在側(cè)部室的內(nèi)部的流體連通(接觸)，并且這比竭力將傳感器布置為與在側(cè)部通道自身中的流體直接連通更容易布置。在某些實(shí)施方案中，第二部分設(shè)置有螺紋，該螺紋用于與泵送裝置、傳感器殼體、儲(chǔ)器裝置、入口或出口連接器或其它為了構(gòu)建整個(gè)流變計(jì)或流變測(cè)量系統(tǒng)所需要的部件或設(shè)備的相應(yīng)地帶螺紋的部分嚙合。在某些實(shí)施方案中，第一部分通過肩部而連接于第二部分，其中0型環(huán)可被壓靠在肩部上以形成密封部，例如以密封在孔內(nèi)部并且與流動(dòng)通道連通的容積。在某些實(shí)施方案中，塊基本上透得過可見光，以利于微粒子圖像速度測(cè)量(PIV)和其它流變光學(xué)測(cè)量。在某些實(shí)施方案中，塊由PMMA或熔融石英形成。在某些實(shí)施方案中，外部表面是基本上平坦的。在某些實(shí)施方案中，所述塊包括第一塊部分和第二塊部分，第一內(nèi)部流動(dòng)通道被設(shè)置在第一塊部分和第二塊部分之間的界面處，所述外部表面是第二塊部分的外部表面，并且每個(gè)所述孔從所述界面穿過第二塊部分延伸至所述外部表面。如將意識(shí)到的，在某些實(shí)施方案中，孔中的一個(gè)或多個(gè)孔，除了從界面穿過第二部分延伸至外部表面之外，還可以包括大體上沿著界面延伸的部分。例如，在某些實(shí)施方案中，孔中的至少一個(gè)孔包括從相應(yīng)的流動(dòng)通道橫向地延伸的側(cè)部通道，并且該側(cè)部通道可以被設(shè)置在第一塊部分和第二塊部分之間的界面處。在結(jié)合有除了側(cè)部通道之外還包括側(cè)部室或室部分的通路孔的實(shí)施方案中，該室部分還可以被設(shè)置在界面處。通常，相關(guān)的孔然后包括另外的部分，該另外的部分從側(cè)部通道或側(cè)部室延伸直至外部表面。在某些實(shí)施方案中，第一塊部分可以是流變芯片，并且第二塊部分可以是服務(wù)模塊，如上文描述的。在某些實(shí)施方案中，例如在塊是通過將第一塊部分和第二塊部分夾持在一起而形成的情況下，第一塊部分和第二塊部分之間的接合部可以是可見的。在可選擇的實(shí)施方案中，例如在塊具有單體結(jié)構(gòu)的情況下，或當(dāng)?shù)谝粔K部分和第二塊部分無論是否是初始地分離的材料主體、但已以使得其之間的邊界是至少基本上不可見的方式而被附接在一起時(shí)，第一塊部分和第二塊部分之間可以不具有可見的接合部。在某些實(shí)施方案中，第一塊部分和第二塊部分可以初始地是分離的，但是可以然后被熱結(jié)合在一起。在某些實(shí)施方案中，所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道已通過下述方式形成，即在第一塊部分的平坦表面中形成凹陷部并且將第二塊部分的平坦表面附接于第一塊部分的平坦表面。在某些實(shí)施方案中，在孔中的一個(gè)孔或多個(gè)孔包括側(cè)部通道和可選擇的側(cè)部室或室部分的情況下，側(cè)部通道和/或側(cè)部室還可以通過在第一塊部分的平坦表面中形成相應(yīng)的凹陷部而形成。有利地，用于形成界定流動(dòng)通道的凹陷部的相同的制造技術(shù)可以還被用于界定側(cè)部通道和任何側(cè)部室。有利地，微機(jī)加工技術(shù)和/或平版印刷技術(shù)可以用于界定具有非常小的寬度的流動(dòng)通道和側(cè)部通道。在某些實(shí)施方案中，第一內(nèi)部流動(dòng)通道包括收縮的部分(即收縮部)，其可以被布置為將第一相對(duì)地不收縮的部分連接于第二相對(duì)地不收縮的部分。在某些實(shí)施方案中，第二位置和第三位置位于收縮的部分的各一側(cè)，而在可選擇的實(shí)施方案中，其各自沿著收縮的部分定位。在某些實(shí)施方案中，第一內(nèi)部流動(dòng)通道包括具有四個(gè)臂的十字形特征部，并且多個(gè)孔包括被布置為用于容納壓力傳感器以測(cè)量在十字形特征部的每個(gè)臂中流動(dòng)的流體的壓力的四個(gè)孔。這樣的設(shè)備因此可以被用于對(duì)圍繞十字形特征部的中心處的駐點(diǎn)的伸長(zhǎng)流動(dòng)(extensional flow)下的流變性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。在某些實(shí)施方案中，第一內(nèi)部流動(dòng)通道包括多個(gè)影響流動(dòng)的特征部，多個(gè)影響流動(dòng)的特征部被串聯(lián)地布置，使得被連接于第一孔的泵送裝置能夠同時(shí)地驅(qū)動(dòng)流體流穿過多個(gè)影響流動(dòng)的特征部，多個(gè)孔被布置為允許傳感器被定位以測(cè)量每個(gè)影響流動(dòng)的特征部處、沿著每個(gè)影響流動(dòng)的特征部或穿越每個(gè)影響流動(dòng)的特征部的流體流的至少一個(gè)性質(zhì)。在可選擇的實(shí)施方案中，多個(gè)孔可以被布置為允許通向僅有限數(shù)量的影響流動(dòng)的特征部。在某些實(shí)施方案中，塊包括被布置為基本上在平面中的內(nèi)部流動(dòng)通道的網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)包括第一內(nèi)部流動(dòng)通道。例如，內(nèi)部流動(dòng)通道的網(wǎng)絡(luò)可以被布置為模擬人類或動(dòng)物的血管系統(tǒng)。在這樣的實(shí)施方案中，第一位置可以被布置為使得被連接于第一孔的泵送裝置能夠驅(qū)動(dòng)流體流穿過網(wǎng)絡(luò)，多個(gè)孔被布置為允許傳感器的定位以測(cè)量在網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)位置處的流體流的至少一個(gè)性質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)分離的泵送裝置可以被連接于相應(yīng)的多個(gè)孔，從而從多個(gè)位置驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中的流體流。在某些實(shí)施方案中，塊包括多個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道和相應(yīng)的多個(gè)孔，多個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道包括所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道，相應(yīng)的多個(gè)孔與沿著每個(gè)分離的流動(dòng)通道的不同的位置連通，由此塊可被用于同時(shí)地測(cè)量多個(gè)分離的流體樣品的至少一個(gè)流變性質(zhì)，每個(gè)流體樣品被定位在分離的流動(dòng)通道中的相應(yīng)的一個(gè)分離的流動(dòng)通道中。因此，這樣的實(shí)施方案可以被用于同時(shí)地測(cè)量大量的液體樣品的流變性質(zhì)。優(yōu)選地，這樣的實(shí)施方案可以與下述自動(dòng)化加載設(shè)備組合，即該自動(dòng)化加載設(shè)備用于自動(dòng)地將不同的液體樣品加載到分離的相應(yīng)的流動(dòng)通道中以進(jìn)行測(cè)試。在某些實(shí)施方案中，多個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道中的每個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道具有相同的幾何構(gòu)型或配置，使得相同的測(cè)量可以被同時(shí)地在多個(gè)不同的液體樣品上進(jìn)行。在可選擇的實(shí)施方案中，將意識(shí)到，分離的流動(dòng)通道可以具有不同的幾何構(gòu)型或配置，使得不同的測(cè)試可以被同時(shí)地在不同的樣品上進(jìn)行。在某些實(shí)施方案中，設(shè)備還包括泵送裝置，泵送裝置被連接于第一孔，用于將流體流沿著第一流動(dòng)通道驅(qū)動(dòng)。在某些實(shí)施方案中，泵送裝置可操作成驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定流和振蕩流中的至少一種。在某些實(shí)施方案中，泵送裝置可以是可控制的，以提供這兩種類型的流。在某些實(shí)施方案中，泵送裝置是壓力泵，即泵送裝置適應(yīng)于通過將受控的壓力施加于在測(cè)試中的流體來驅(qū)動(dòng)流體流。這與在可選擇的實(shí)施方案中采用的泵送裝置形成對(duì)比，在可選擇的實(shí)施方案中泵送裝置包括某個(gè)致動(dòng)構(gòu)件或膜，該某個(gè)致動(dòng)構(gòu)件或膜被移位從而設(shè)定或確定穿過測(cè)試通道的流體的流速。在某些實(shí)施方案中，泵送裝置被布置為同時(shí)地驅(qū)動(dòng)流體流穿過多個(gè)流動(dòng)通道。在某些實(shí)施方案中，泵送裝置可操作成產(chǎn)生抽吸以將流體的樣品經(jīng)由不同于第一孔的孔而吸入流動(dòng)通道中。例如，待被表征的一定體積的流體可以被加載入被連接于孔中的一個(gè)孔的儲(chǔ)器中，并且泵送裝置然后可以被操作成產(chǎn)生抽吸以將液體從儲(chǔ)器中吸出以填充流動(dòng)通道和在與流動(dòng)通道連通的另一些孔的內(nèi)部的可到達(dá)的容積(例如傳感器或傳感元件被定位在其中的側(cè)部室)。在某些實(shí)施方案中，設(shè)備還包括壓力傳感器(其可以還被描述為壓力傳感元件)，壓力傳感器被布置在第二孔的內(nèi)部以測(cè)量第二孔內(nèi)的流體的壓力并且與第二位置連通。在某些實(shí)施方案中，壓力傳感器被附接于壓力傳感器殼體，該壓力傳感器殼體具有與第二孔的相應(yīng)的內(nèi)螺紋嚙合的外螺紋。在這樣的實(shí)施方案中，設(shè)備可以還包括密封裝置，該密封裝置被布置為阻止來自第一通道的流體流從第二孔流出。在某些實(shí)施方案中，該密封裝置包括0型環(huán)，0型環(huán)被布置為在壓力傳感器殼體的表面和第二孔的內(nèi)部表面之間形成密封部。在某些實(shí)施方案中，0型環(huán)被布置為在殼體被旋接入第二孔中時(shí)在壓力傳感器殼體的端部表面和第二孔的肩部之間被壓縮。在這樣的布置中，壓力傳感器或傳感元件可以被布置為與被0型環(huán)密封在第二孔的內(nèi)部的流體直接接觸。相似地，在某些實(shí)施方案中，設(shè)備還可以包括一壓力傳感器，該壓力傳感器被布置在第三孔的內(nèi)部以測(cè)量第三孔內(nèi)的流體的壓力并且與第三位置連通。將意識(shí)到，除了上文提到的壓力傳感器外或作為一種可選擇的方案，還可包括用于測(cè)量流動(dòng)通道中流動(dòng)的流體的其它性質(zhì)的傳感器。這些另外的或可選擇的傳感器可以有利地被連接于下述殼體，即該殼體適應(yīng)于以上文描述的方式中的任何方式在孔中的可釋放的附接和密封。在某些實(shí)施方案中，第一流動(dòng)通道具有小于100微升的容積。在某些其它實(shí)施方案中，第一流動(dòng)通道具有甚至更小的容積。在某些實(shí)施方案中，設(shè)備還包括儲(chǔ)器裝置，該儲(chǔ)器裝置被連接于第四孔并且被布置為容納與第一流動(dòng)通道連通的一定體積的液體。在這樣的實(shí)施方案中，儲(chǔ)器可以被布置為使得所容納的一定體積的液體具有暴露于大氣的表面。在某些實(shí)施方案中，設(shè)備還包括自動(dòng)化加載系統(tǒng)，自動(dòng)化加載系統(tǒng)用于將流體加載入流體通道或每個(gè)流體通道中。本發(fā)明的另一個(gè)方面提供流變測(cè)量設(shè)備，其包括:基本上剛性的材料的塊，其具有外部表面和至少第一內(nèi)部流動(dòng)通道，第一內(nèi)部流動(dòng)通道被布置在塊的內(nèi)部并且基本上在一平面中，并且塊還包括多個(gè)通路孔，每個(gè)孔在沿著流動(dòng)通道的相應(yīng)的位置處與流動(dòng)通道連通并且從相應(yīng)的位置延伸至外部表面，從而提供從外部表面通向流動(dòng)通道的通路，使得泵送裝置和傳感裝置可被選擇性地連接于通路孔，以將流體流沿著通道驅(qū)動(dòng)并且測(cè)量沿著通道流動(dòng)的流體的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)。有利地，每個(gè)通路孔可以設(shè)置有內(nèi)螺紋，以利于傳感器、泵送裝置等的連接。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供制造流變計(jì)的方法，該方法包括:提供具有平坦表面的基本上剛性的材料的第一主體；在所述平坦表面中形成至少一個(gè)通道(凹陷部、溝槽);提供具有外部表面和用于與第一主體的平坦表面匹配的平坦表面的基本上剛性的材料的第二主體；在所選擇的位置處形成從平坦表面至外部表面穿過第二主體的多個(gè)孔；將所述平坦表面匹配在一起，使得至少第一內(nèi)部流動(dòng)通道由在第一主體的平坦表面和第二主體的平坦表面中的所述至少一個(gè)通道界定，并且使得每個(gè)孔在沿著第一內(nèi)部流動(dòng)通道的相應(yīng)的位置處與第一內(nèi)部流動(dòng)通道連通，從而提供從所述外部表面通向第一內(nèi)部流動(dòng)通道的通路，由此泵送裝置和傳感裝置可被連接于孔，以將流體流沿著第一內(nèi)部流動(dòng)通道驅(qū)動(dòng)并且測(cè)量沿著第一內(nèi)部流動(dòng)通道流動(dòng)的流體的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供制造流變計(jì)的方法，該方法包括:提供具有平坦表面的基本上剛性的材料的第一主體；在所述平坦表面中形成通道、從通道的側(cè)部延伸的側(cè)部通道以及在側(cè)部通道的端部處的可選擇的側(cè)部室；提供具有外部表面和用于與第一主體的平坦表面匹配的平坦表面的基本上剛性的材料的第二主體；形成從平坦表面至外部表面穿過第二主體的孔；將所述平坦表面匹配在一起，使得內(nèi)部流動(dòng)通道由所述通道和第二主體的平坦表面界定，并且使得所述孔與側(cè)部通道或側(cè)部室連通，由此傳感裝置可被連接于所述孔以測(cè)量沿著流動(dòng)通道流動(dòng)的流體的性質(zhì)。有利地，通道和側(cè)部通道可以使用相同的制造技術(shù)例如微機(jī)加工和/或平版印刷術(shù)在同一時(shí)間形成。因此，側(cè)部通道寬度可以被制造得非常小，使得其存在不影響流動(dòng)通道中的流體流，并且還能夠監(jiān)控或測(cè)量流動(dòng)通道中的流體性質(zhì)。在某些實(shí)施方案中，沒那么精確的技術(shù)可以用于形成穿過第二主體的孔，例如常規(guī)的鉆孔或其它機(jī)加工技術(shù)。有利地，在側(cè)部通道的與側(cè)部通道的與流動(dòng)通道連通的端部相對(duì)的端部處包括有側(cè)部室的實(shí)施方案中，側(cè)部室可以被制造得相對(duì)大些，即具有至少一個(gè)大于側(cè)部通道的寬度的尺寸，以利于在第二主體中的孔和側(cè)部室之間的對(duì)準(zhǔn)。因此，雖然穿過第二主體的孔可能已使用不如用于形成側(cè)部通道的那些技術(shù)那么精確的技術(shù)制成，但是第二主體僅必須以足以將孔安置為與側(cè)部室連通的精確度來被對(duì)準(zhǔn)，而不是與較纖細(xì)的側(cè)部通道連通。合適的傳感器然后可以被定位在第二主體中的孔中，該傳感器與側(cè)部室連通，并且因此還經(jīng)由側(cè)部通道與在流動(dòng)通道中流動(dòng)的流體連通。在某些實(shí)施方案中，方法還包括給每個(gè)孔設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)螺紋。某些實(shí)施方案還包括將平坦表面結(jié)合在一起。在這樣的實(shí)施方案中，第一主體和第二主體可以各自由熱塑性材料形成，并且結(jié)合可以包括熱結(jié)合。在某些實(shí)施方案中，方法還包括將壓力傳感元件(其可以還被描述為壓力傳感器)定位在孔中的至少一個(gè)孔的內(nèi)部。在這樣的方法中，方法還可以包括在壓力傳感元件和第一流動(dòng)通道之間提供收縮部。其可以有利地通過將用于容納傳感器的孔布置成以下述方式被制成來實(shí)現(xiàn)，即該方式使得孔具有在流動(dòng)通道上的相對(duì)窄的開口和毗鄰于外部表面的隨后較寬的部分，用于容納傳感器。方法然后還可以包括形成密封部以阻止流體從容納壓力傳感器的孔流出至外部表面。有利地，在通過收縮部例如小直徑口部而與流動(dòng)通道分隔的密封的容積或側(cè)部室的內(nèi)部布置傳感器，通道內(nèi)的流體流的性質(zhì)可以被精確地測(cè)量，而不干擾流動(dòng)并且不需要在制造期間將傳感器高成本且不靈活地集成在第一主體或第二主體內(nèi)。附圖簡(jiǎn)述現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施方案，在附圖中:

圖1是實(shí)施本發(fā)明的用于復(fù)雜流體的較大規(guī)模的高處理量流變測(cè)量表征的基于流變芯片的微流變計(jì)的關(guān)鍵部件的組件的透視圖；圖2是實(shí)施本發(fā)明的流變計(jì)的部件的示意圖；圖2a_2i圖示了實(shí)施本發(fā)明的流變測(cè)量設(shè)備的部件；圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的流變測(cè)量設(shè)備；圖4圖示了另外的實(shí)施本發(fā)明的流變測(cè)量設(shè)備；圖5圖示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案(用于測(cè)量瞬時(shí)和穩(wěn)態(tài)粘度的流變芯片設(shè)計(jì)的實(shí)施例)；圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的流變測(cè)量設(shè)備；圖7圖示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案(用于模擬微循環(huán)中的血液動(dòng)力學(xué)的流變芯片設(shè)計(jì)的實(shí)施例)；圖8-10圖示了本發(fā)明的某些實(shí)施方案的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)；圖11是另一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的流變計(jì)的一部分的示意圖；圖12是實(shí)施本發(fā)明的流變測(cè)量設(shè)備的一部分的從上方觀察到的示意圖；圖13是圖12的設(shè)備的沿著線A-A的橫截面的示意圖；圖14是圖12的設(shè)備的沿著線B-B的橫截面的示意圖；圖15是來自圖12的設(shè)備的沿著線A-A的橫截面的示意圖，具有被結(jié)合于該設(shè)備的上塊和位于相應(yīng)的孔中的壓力傳感器；圖16是另一個(gè)實(shí)施本發(fā)明的流變測(cè)量設(shè)備的一部分的從上方觀察到的示意圖；圖17是來自圖16的設(shè)備的沿著線A-A的橫截面的示意圖；以及圖18是來自圖16的設(shè)備的沿著線A-A的橫截面的示意圖，具有被結(jié)合在適當(dāng)位置中的上塊部分。本發(fā)明的實(shí)施方案的詳細(xì)描述現(xiàn)在參照?qǐng)D1，實(shí)施本發(fā)明的流變計(jì)(其還可以被描述為流變測(cè)量設(shè)備和/或流變測(cè)量系統(tǒng))包括通過將第一塊部分11附接于第二塊部分12而被形成的基本上剛性并且透明的材料的塊I。已組裝的塊I包括三個(gè)分離的并且共面的微流動(dòng)通道14a、14b和14c。這三個(gè)流動(dòng)通道被界定在第一塊部分11和第二塊部分12的平坦的匹配的表面之間的界面處。塊I還包括多個(gè)通路孔2，多個(gè)通路孔2中的每個(gè)通路孔被布置為在沿著該通道的長(zhǎng)度的相應(yīng)的位置處與內(nèi)部流動(dòng)通道中的一個(gè)內(nèi)部流動(dòng)通道連通，并且被布置為從該位置向上延伸至塊I的基本上平坦的外部表面13。因此，每個(gè)孔或洞2提供通向內(nèi)部流動(dòng)通道中的一個(gè)內(nèi)部流動(dòng)通道的通路，使得泵送裝置、傳感器等可以被附接于塊I并且產(chǎn)生通道14a-c中的流體流的測(cè)量特性。在該第一實(shí)施方案中，泵送裝置3a被連接于與流動(dòng)通道14a連通的第一孔，從而將流體流沿著該通道驅(qū)動(dòng)。壓力傳感器位于與流動(dòng)通道14a連通的第二孔和第三孔中，這些壓力傳感器每個(gè)被安裝在壓力傳感器殼體4a上。微型儲(chǔ)器5a被附接于與通道14a連通的第四孔，并且入口 /出口連接器6a被插入第五孔中。關(guān)于第二內(nèi)部通道14b，傳感器殼體4b被插入連通通路孔中的一個(gè)連通通路孔中，并且入口 /出口連接器6b被插入另外的通路孔中。 關(guān)于第三微通道14c，另外的泵送裝置3c像傳感器殼體4c那樣被示出為已準(zhǔn)備好在相應(yīng)的通路孔中插入。儲(chǔ)器5c已經(jīng)被定位在通路孔中的一個(gè)通路孔中，并且入口 /出口連接器6c被示出為已準(zhǔn)備好在另外的通路孔2中插入。將意識(shí)到，所圖示的布置提供以下優(yōu)勢(shì):在傳感器類型和位置的具體的配置和實(shí)際上泵送裝置方面具有靈活性。不同的傳感器可以被附接于(即“以插頭插入”至)塊1，以到達(dá)內(nèi)嵌的微通道并進(jìn)行多種流變學(xué)測(cè)量。在所圖示的布置中，泵送裝置3a和3c可以被獨(dú)立地控制，以對(duì)被容納在通道14a內(nèi)的第一樣品和被容納在通道14c內(nèi)的另外的樣品同時(shí)地進(jìn)行獨(dú)立的流變學(xué)測(cè)量。現(xiàn)在參照?qǐng)D2，其圖示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。再次地，塊I包括下部分11和上部分12，該上部分12具有基本上平坦的外部表面13?；旧显趩我坏钠矫嬷械牧鲃?dòng)通道14被基本上界定在上塊11和下塊12的匹配的平坦表面之間的界面處。微型泵3被布置為在通道14內(nèi)產(chǎn)生以期望的流速的流體的穩(wěn)定流或以期望的頻率和振幅的振蕩流。穩(wěn)定流速率、頻率和振幅每個(gè)都是借助于控制裝置7的對(duì)微型泵3的合適的控制而可調(diào)整的，其中控制裝置7包括PC和控制器、AD/DA轉(zhuǎn)換器和數(shù)據(jù)分析裝置。微型泵3被連接于上塊12中的第一孔21。被安裝在殼體4中的壓力傳感器被連接于孔22和23。雖然在圖中未示出，但是壓力傳感元件位于這些殼體4的下端部處或附近，使得其與位于僅在相應(yīng)的孔22和23的內(nèi)部的毗鄰于流動(dòng)通道14的一定體積的測(cè)試流體直接接觸。這些壓力傳感器也被連接于控制裝置7。適應(yīng)于容納待被表征的一定體積的液體的微型儲(chǔ)器5被附接于第四孔24，在本實(shí)施例中所容納的液體具有暴露于大氣壓力的表面50。系統(tǒng)還包括被連接于第五孔25的入口 /出口連接器6。微型泵3和入口 /出口連接器6每個(gè)被連接于閥門100，閥門100還被連接于液體收集器和處置單元101。閥門100受控制裝置7的控制。系統(tǒng)還包括機(jī)器人液體加載系統(tǒng)8,機(jī)器人液體加載系統(tǒng)8適應(yīng)于到達(dá)樣品(即小體積的液體)的陣列9和洗液10的儲(chǔ)器，以在每次樣品測(cè)量之后清潔和凈化系統(tǒng)。為了對(duì)特定的樣品進(jìn)行測(cè)量，機(jī)器人液體加載系統(tǒng)從樣品陣列9到達(dá)樣品，將樣品放置在微型儲(chǔ)器5中，并且然后微型泵被控制以產(chǎn)生抽吸，從而將樣品液體從微型儲(chǔ)器向下吸入流動(dòng)通道14中并且還填充在壓力傳感器孔22和23的內(nèi)部的側(cè)部體積。在加載之后，微型泵然后被控制以產(chǎn)生期望的流動(dòng)，并且壓力傳感器被用于獲得在沿著孔22和孔23與其連通的流動(dòng)通道14的兩個(gè)位置處的流體壓力的測(cè)量。現(xiàn)在參照?qǐng)D2a_2i，這些示出了本發(fā)明的某些實(shí)施方案的多個(gè)部件。圖2a示出了具有成多種設(shè)計(jì)的微制造的流動(dòng)通道的流變芯片。該流變芯片是剛性材料的第一主體11，具有被形成在基本上平坦的表面110中的多個(gè)通道(其還可以被稱為溝槽或凹陷部)140a-140c。這些通道中的每個(gè)通道包括相應(yīng)的收縮部1401a_1401c。圖2b圖示了上主體12，其具有用于與圖2a中示出的第一主體11的平坦表面110匹配的平坦表面131。該主體或塊部分還可以被描述為用于流變芯片的服務(wù)模塊以控制流動(dòng)和溫度，并且集成有流變芯片、微型泵、微傳感器探針(壓力、溫度、pH、氧、二氧化碳等)、微型儲(chǔ)器、閥門、入口和出口連接器等。該第二部分12包括多個(gè)孔，每個(gè)孔從下平坦表面131穿過第二主體12延伸至上外部表面13。這些孔包括分別的第一孔21a-21c、分別的第二孔22a-22c、分別的第三孔23a-23c、分別的第四孔24a-24c和分別的第五孔25a-25c。每個(gè)孔被定位為使得當(dāng)上部分12被附接于下部分11時(shí)，每個(gè)孔提供通向被界定在部分11和部分12之間的界面中的多個(gè)內(nèi)部流動(dòng)通道中的相應(yīng)的一條通路。圖2c圖示了微型泵3，其可操作成產(chǎn)生以給定的流速的穩(wěn)定流或以給定的頻率和振幅的振蕩流。圖2d圖示了具有幾何構(gòu)型的傳感器殼體，其可以被用于承載本發(fā)明的實(shí)施方案中的多種傳感器或傳感元件。殼體4可以因此被布置為容納或承載多種微傳感器探針，例如壓力傳感器、溫度傳感器、PH傳感器等。傳感器殼體包括第一大體上圓柱形的部分41和第二大體上圓柱形的部分42。第一圓柱形的部分41具有比第二圓柱形的部分42小的直徑，并且被布置為用于插入在表面模塊12中的第二孔22或第三孔23中的任何一個(gè)中。雖然在圖中未示出，但是該第一圓柱形的部分41可以帶有螺紋(即設(shè)置有外螺紋)，以用于與設(shè)置在第二孔22和第三孔23中的相應(yīng)的內(nèi)螺紋嚙合。雖然在圖中未示出，但是傳感器殼體4所承載的傳感器可以位于第一部分41的距離第二部分42最遠(yuǎn)的端部處或附近。因此，當(dāng)傳感器殼體被定位在相應(yīng)的孔22或孔23中時(shí)，傳感器被定位為接近于相應(yīng)的流動(dòng)通道。圖2e圖示了可以在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的樣品微型儲(chǔ)器。微型儲(chǔ)器5包括用于容納待被測(cè)試的一定量的液體樣品的內(nèi)部空腔50，并且具有用于在服務(wù)模塊的第四孔24a-24c中的一個(gè)孔中定位的第一圓柱形的部分51 (其可以設(shè)置有外螺紋)，以及具有更寬的直徑的第二圓柱形的部分52。圖2f圖示了可以在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用的入口 /出口連接器。再次地，連接器包括用于在服務(wù)模塊中的孔25中的任何一個(gè)孔中插入的第一圓柱形的部分61，以及具有增加的直徑的第二圓柱形的部分62。連接器6還包括鉆孔60，鉆孔60提供沿著其縱向軸線完全地穿過連接器的流體導(dǎo)管。圖2g-2i圖示了圖2中示出的系統(tǒng)的另外的部件?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，其圖示了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。在本實(shí)施方案中，剛性的塊I設(shè)置有三個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道14a、14b和14c和多個(gè)通路孔2，通路孔2提供從塊I的上外部表面通向內(nèi)部通道的通路。每個(gè)通路孔2具有毗鄰于外部表面并且具有相對(duì)較大的直徑的上部分以及具有相對(duì)小的直徑的下部分，在相對(duì)較大的直徑部分和相應(yīng)的內(nèi)部通道之間提供收縮部。在本實(shí)施方案中，口部20的直徑小于在相關(guān)的位置處的流動(dòng)通道的寬度，其中口部20由每個(gè)下孔部分提供以將孔連接于相應(yīng)的流動(dòng)通道。在圖3的實(shí)施方案中，流動(dòng)通道14a_14c中的每個(gè)流動(dòng)通道設(shè)置有相應(yīng)的收縮部或收縮的部分141a_141c。這些收縮的部分中的兩個(gè)收縮的部分141a和141c在圖的頂部被更詳細(xì)地示出。壓力傳感器可以被布置在位于這些收縮部的任意一側(cè)上的孔中，以測(cè)量當(dāng)流體流借助于被連接于另外的孔2的泵送裝置而沿著相應(yīng)的通道被驅(qū)動(dòng)時(shí)穿越收縮部的壓降。將意識(shí)到，圖3的實(shí)施方案可以包括由流變芯片和相應(yīng)的服務(wù)模塊形成的塊I。圖3的實(shí)施方案因此可以被認(rèn)為是表示用于同時(shí)地測(cè)量在多種尺寸的微通道中的剪切和拉伸粘度的流變芯片設(shè)計(jì)的實(shí)施例。在圖3中，示出了多個(gè)通路孔2，但是不是其全部都被標(biāo)記，以便不降低圖的清楚性。然而，將意識(shí)到，每個(gè)通路孔具有在塊I的上外部表面處的圓形開口。在圖中，在三個(gè)通道的末端處的通路孔是用于入口/出口和泵連接的孔。緊鄰在每個(gè)通道的左末端的較小的孔的右方的較大的孔是用于連接到儲(chǔ)器的孔。緊鄰近于每個(gè)收縮部并且圍繞每個(gè)收縮部的成對(duì)的孔是傳感器可以被定位在其中的孔?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4,其圖示了又一個(gè)實(shí)施方案。在此,三個(gè)分離的流動(dòng)通道14a_14c再次地被設(shè)置在塊I的內(nèi)部。第一流動(dòng)通道14a設(shè)置有一系列的收縮部或收縮特征部141a，并且設(shè)置有通向該第一通道14a的多個(gè)通路孔，以能夠連接泵送裝置以將流體流在該通道中驅(qū)動(dòng)，并且測(cè)量在多個(gè)位置處的壓力。這些位置包括在收縮部141a的序列的任意一側(cè)的位置。對(duì)于通道14b來說，設(shè)置有相對(duì)長(zhǎng)的收縮的部分141b，并且設(shè)置有通路孔以使壓力傳感器能夠被定位為測(cè)量在沿著收縮的部分自身的兩個(gè)位置處的壓力。相似地，第三通道141c設(shè)置有多個(gè)通路孔，以使泵送裝置能夠?qū)⒘餮刂ǖ莉?qū)動(dòng)，并且以使壓力能夠在相對(duì)不收縮的部分之間的沿著收縮的部分141c的兩個(gè)位置處被測(cè)量?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，其圖示了另一個(gè)實(shí)施方案，其可以被描述為流變芯片，其被設(shè)計(jì)為測(cè)量瞬時(shí)和穩(wěn)態(tài)粘度。內(nèi)部地被界定在塊I內(nèi)的流動(dòng)通道14包括具有四個(gè)臂1431-1434的十字形特征部或十字部143。設(shè)置有多個(gè)通路孔2，這些孔中的四個(gè)孔被布置為使壓力差測(cè)量能夠在十字形特征部143的四個(gè)臂中的每個(gè)臂之間進(jìn)行。泵送裝置可以被連接于通路入口孔，從而驅(qū)動(dòng)通道14中的流體流。在本實(shí)施方案中，孔21是入口孔，用于連接到泵或其它用于驅(qū)動(dòng)通道14中的流體流的泵送裝置。通路孔22是壓力傳感器將被定位在其中的孔。通路孔25與孔26—樣都是出口孔。現(xiàn)在參照?qǐng)D6，其示出了本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案。在此塊I設(shè)置有包括多個(gè)特征部143、144的流動(dòng)通道布置。特征部143是十字部，其中心通常形成駐點(diǎn)。特征部144用于細(xì)胞基本組分從血漿中的分離。將意識(shí)到，圖6中示出的布置是用于從血漿分離出細(xì)胞基本組分并且用于測(cè)量其剪切和拉伸粘度的流變芯片設(shè)計(jì)的實(shí)施例。孔21是入口和泵連接孔。孔26 (其余的較小孔)是出口孔?？?2a是用于容納壓力傳感器以測(cè)量具有高濃度的細(xì)胞基本組分的血液的流變性質(zhì)的壓力傳感器孔?？?2b是用于定位壓力傳感器以測(cè)量在剪切流下的血漿的流變性質(zhì)的壓力傳感器孔?？?2c是用于測(cè)量在伸長(zhǎng)流動(dòng)下的血漿的流變性質(zhì)的壓力傳感器孔?，F(xiàn)在參照?qǐng)D7，其圖示了本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案。在此塊I設(shè)置有具有分支構(gòu)型以模擬血管系統(tǒng)的流動(dòng)通道的基本上平面的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)1400。多個(gè)孔被設(shè)置在塊中，以提供用于在穿越網(wǎng)絡(luò)的多個(gè)不同的位置處的壓力測(cè)量的通路。另外的孔被提供以使泵送裝置能夠被連接以驅(qū)動(dòng)流穿過分支的網(wǎng)絡(luò)。特別地，孔21a是入口和推動(dòng)泵(push-pump)孔，其是泵將被附接于其以驅(qū)動(dòng)或推動(dòng)流體穿過通道1400的分支網(wǎng)絡(luò)的孔?？?6a是出口孔?？?1b是出口和拉動(dòng)泵(pull-pump)孔，其是泵送裝置可以被連接于其從而產(chǎn)生抽吸以拉動(dòng)或吸引流體穿過通道的網(wǎng)絡(luò)的孔?？?6b是另一個(gè)出口孔?？?2是用于壓力傳感器的定位以測(cè)量在網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)點(diǎn)處的壓力以及以測(cè)量網(wǎng)絡(luò)中的不同的點(diǎn)之間的壓力差的孔。現(xiàn)在參照?qǐng)D8，其圖示了本發(fā)明的實(shí)施方案中的傳感器殼體42向塊I的附接。殼體4的第一圓柱形的部分41位于孔2的上部分22內(nèi)。該第一部分41具有平坦的端部表面43，壓力傳感器400位于平坦的端部表面43處。殼體部分41和孔部分22分別地設(shè)置有外螺紋和內(nèi)螺紋，使得殼體41可以被旋接入孔2中，從而將O型環(huán)402壓縮在平坦的端部表面43和將第二孔部分22連接于第一孔部分21的平坦的肩部23之間。部分21具有很大地減小的直徑，形成收縮部。如上文提到的，壓力傳感元件400在本實(shí)施例中位于殼體的端部表面43處。將意識(shí)到，在可選擇的實(shí)施方案中，壓力傳感器400的位置可以是不同的。例如，其可以被定位成接近于殼體的端部表面或緊鄰在殼體的端部表面的內(nèi)側(cè)。然而，這些實(shí)施方案具有共同的事實(shí)，即:壓力傳感器400被定位為與在通路孔2內(nèi)部(即在被界定在傳感器殼體4、密封裝置402和孔2之間的室的內(nèi)部)的小體積V的流體直接接觸，其中該小體積V的流體自身(經(jīng)由收縮的部分21)與在通道14中流動(dòng)的流體流體連通。在某些實(shí)施方案中，孔2的收縮部或第一部分21具有約0.3mm的直徑，并且與收縮部連通的通道14的寬度是0.3_。通過以這種方式將收縮部21的直徑布置為基本上小于通道的在連接點(diǎn)處的寬度，通道14中的流體的流動(dòng)基本上不受通道14的壁中的連接部分21的口部影響(即不被干擾或不被擾動(dòng))，并且在通路孔2的內(nèi)部的體積V的流體的壓力基本上與緊鄰近于收縮部21的點(diǎn)處的流體的壓力相同。將意識(shí)到，多種材料可以被用于O型環(huán)402，例如橡膠。此外，將意識(shí)到，可以采用多種其它形式的密封裝置，以在傳感器殼體和殼體或其一部分被插入其中的通路孔2之間形成合適的密封。現(xiàn)在參照?qǐng)D9，其示出了本發(fā)明的實(shí)施方案中的被連接于流變計(jì)塊I的通路孔21的微型泵組件(泵送裝置)的細(xì)節(jié)。微型泵組件3包括容納有泵致動(dòng)裝置的主體，其中泵致動(dòng)裝置是可控制的以驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定流或振蕩流體流。組件3包括連接部分，連接部分中的每個(gè)是基本上圓柱形的，并且連接部分中的較低的一個(gè)被插入通路孔21中。雖然在圖中未示出，但是在某些實(shí)施方案中，泵組件3的連接部分設(shè)置有外螺紋，該外螺紋與被設(shè)置在通路孔21 (其還可以被描述為是帶有螺紋的鉆孔或包括帶有螺紋的鉆孔)的內(nèi)部的相應(yīng)的內(nèi)螺紋嚙合。在泵組件3的較低的連接裝置下方設(shè)置有密封裝置，該密封裝置呈無毛邊的硬橡膠密封部403的形式，即不具有邊緣的硬橡膠密封部。該橡膠密封部具有泵組件3的出口導(dǎo)管或鉆孔通過其而與流動(dòng)通道14流體連通的中央孔、洞或鉆孔?，F(xiàn)在參照?qǐng)D10，其圖示了在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中的入口或出口連接器5的布置。連接器5包括具有第一直徑的第一圓柱形的部分51和具有更大的第二直徑的第二圓柱形的部分52。第一圓柱形的部分51被接收在微流變計(jì)的塊I中的相應(yīng)的鉆孔或通路孔25內(nèi)。中央鉆孔大體上沿著其縱向軸線延伸穿過連接器的兩個(gè)部分，并且借助于在被壓縮在連接器5的軸向端部和塊I的表面之間的另一個(gè)無毛邊的硬橡膠密封部403中的孔、洞或鉆孔而與流動(dòng)通道14流體連通?，F(xiàn)在參照?qǐng)D11，其圖示了實(shí)施本發(fā)明的流變計(jì)的一部分。流變計(jì)包括塊1，塊I具有被界定在其內(nèi)的兩個(gè)流動(dòng)通道14a、14b。通路孔從連接兩個(gè)流動(dòng)通道的部位向上地延伸穿過塊至上表面13。該孔包括與流動(dòng)通道直接連通的下部分201以及基本上比下部分201寬的上部分202。該上部分202是基本上圓柱形的，并且肩部部分203連接上部分202和下部分201。適應(yīng)于容納體積Vl的測(cè)試流體的儲(chǔ)器5被固定在孔中，其通過合適的裝置而被固定到孔的上部分202中。在某些實(shí)施方案中，這種固定是通過被設(shè)置在儲(chǔ)器外表面和孔的內(nèi)部表面上的螺紋，然而在其它實(shí)施方案中可以采用可供選擇的固定裝置。例如，在某些實(shí)施方案中，則儲(chǔ)器5可以適應(yīng)于是向孔中的推入配合(例如過盈配合)。儲(chǔ)器5的端部表面將O型環(huán)402壓靠在孔的肩部203上，從而形成密封部。儲(chǔ)器5適應(yīng)于容納在0.1ml至2ml的范圍內(nèi)的體積Vl的測(cè)試流體，例如1ml。設(shè)備還包括以壓力泵的形式的泵送裝置3。該壓力泵包括高壓源31，例如壓縮氣體的氣缸。該高壓源31被連接于在控制器7的控制下的可控制的調(diào)節(jié)器32?？煽刂频恼{(diào)節(jié)器32被連接于儲(chǔ)器5，并且測(cè)定在儲(chǔ)器的內(nèi)部并且與所述體積的測(cè)試流體的表面接觸的體積V2的流體的壓力。控制器7控制可控制的調(diào)節(jié)器32以設(shè)置儲(chǔ)器5中的該體積V2的流體的壓力，并且在該具體的實(shí)施方案中壓力可控制至任何值，高至高壓源31的壓力。因此，壓力泵送裝置設(shè)定被施加于測(cè)試流體的壓力，并且通過將該壓力施加于測(cè)試流體使測(cè)試流體同時(shí)地沿著流動(dòng)通道14A和14B流動(dòng)。因此，流體流可以根據(jù)需要而使用恒定的壓力來被驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)壓力進(jìn)而決定穿過多個(gè)流動(dòng)通道的流體的流速。雖然在圖中示出兩個(gè)流動(dòng)通道，但是在可選擇的實(shí)施方案中，壓力泵可以將流體流在僅單一的通道中或沿著甚至更大數(shù)量的流動(dòng)通道同時(shí)地驅(qū)動(dòng)。有利地，這種壓力驅(qū)動(dòng)使穩(wěn)態(tài)流動(dòng)狀態(tài)能夠被快速地實(shí)現(xiàn)，因此需要僅小體積的樣品(即測(cè)試)流體。因?yàn)榉€(wěn)態(tài)狀態(tài)被快速地實(shí)現(xiàn)，所以僅小體積的樣品流體可以在到達(dá)該穩(wěn)態(tài)狀態(tài)中被消耗。這種壓力驅(qū)動(dòng)與可選擇的實(shí)施方案是成對(duì)比的，在可選擇的實(shí)施方案中泵送裝置被布置為將某個(gè)與測(cè)試流體接觸的致動(dòng)膜移位從而確定流速。這樣的樣品包括注射器泵和壓電泵。在這樣的實(shí)施方案中，如果流速被控制，那么系統(tǒng)中所產(chǎn)生的壓力由流速確定。圖11中示出的壓力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于生物材料的小樣品的測(cè)試來說是特別地方便的。因此，本發(fā)明的實(shí)施方案可以在診斷應(yīng)用中使用，例如醫(yī)療診斷。現(xiàn)在參照?qǐng)D12，其是實(shí)施本發(fā)明的流變計(jì)的一部分的從上方觀察到的示意圖。圖12圖示了第一塊部分11的上平坦表面110的一部分，所述一部分具有界定被形成在其中的流動(dòng)通道140的凹陷部。該流動(dòng)通道140在本實(shí)施例中已通過平版印刷技術(shù)而被界定，其中平版印刷技術(shù)包括常規(guī)的掩膜技術(shù)和蝕刻技術(shù)。在所圖示的部分中的該通道140具有恒定的寬度W1。在流動(dòng)通道140被制造的同時(shí)，側(cè)部通道141和側(cè)部室142 (其還可以被稱為塊中的相關(guān)的孔或通路孔的室部分)已經(jīng)被形成。側(cè)部通道141在本實(shí)施例中具有比Wl小得多(例如小于寬度Wl的10%或甚至更小)的寬度W2，并且側(cè)部通道141的口部大體上在位置P處與流動(dòng)通道140連通。側(cè)部通道141的相對(duì)的端部接合側(cè)部室142，側(cè)部室142在本實(shí)施例中由在第一塊部分11的表面110中的大體上圓形的凹陷部提供。在可選擇的實(shí)施方案中，側(cè)部室142可以具有不同的形狀。然而，便利地，側(cè)部室142基本上比側(cè)部通道141寬。如將意識(shí)到的，側(cè)部通道141在流動(dòng)通道140和側(cè)部室142之間提供很大的收縮部。還在圖中示出虛線201，虛線201圖示了當(dāng)兩個(gè)塊部分被附接在一起時(shí)穿過上塊部分12的孔的第一部分201相對(duì)于側(cè)部室142的位置。如將意識(shí)到的，第一孔部分201具有基本上大于側(cè)部通道141的寬度的直徑。有利地，側(cè)部室142的設(shè)置有利于制造。如果上塊部分中的孔可以以足夠的精確度被制造，使得其在兩個(gè)塊部分被附接在一起時(shí)至少部分地與側(cè)部室142重疊，那么上塊中的孔將與側(cè)部通道141并因此與流動(dòng)通道140的位置P流體連通?，F(xiàn)在參照?qǐng)D13，其示出了圖12中示出的下塊的一部分的沿著線A-A的橫截面。圖14圖示了沿著線B-B的第二橫截面。現(xiàn)在參照?qǐng)D15，其示出了設(shè)備的橫截面，其中上塊部分12被附接于下塊部分11，使得流動(dòng)通道和側(cè)部通道被界定在上塊部分12的平坦表面131和下塊部分11之間。上塊部分具有被形成在其內(nèi)的孔，該孔包括下部分201，下部分201被對(duì)準(zhǔn)從而提供完全地在側(cè)部室142的周邊內(nèi)的口部?？装晕⒌乇认虏糠?01寬的上部分202。平坦的肩部部分203將下部分201連接于上部分202。在孔的上部分202內(nèi)設(shè)置有壓力傳感器殼體42，壓力傳感器殼體42具有被布置為將O型環(huán)402緊貼孔的肩部部分203來接合和壓縮的端部表面43。壓力傳感元件400也被布置在該端部表面43處。壓力傳感器殼體42因此與上塊部分12經(jīng)由O型環(huán)402而形成密封部。壓力傳感器元件400被布置為使得其感測(cè)被容納在壓力傳感殼體、O型環(huán)、肩部部分203、下孔部分201以及側(cè)部室142之間的密封空間中的一定體積V的流體的壓力。因此，壓力傳感器元件400能夠感測(cè)該體積V中的流體壓力，該體積V經(jīng)由側(cè)部通道141與流動(dòng)通道140中的點(diǎn)P連通。有利地，側(cè)部通道141的寬度可以被制造得非常小，從而不攪動(dòng)流動(dòng)通道140中的流動(dòng)狀態(tài)，上塊中的孔可以被制造得大至足以利于壓力傳感器布置在其內(nèi)，并且側(cè)部室142的設(shè)置利于被界定在上塊部分12中的孔的部分與通路孔的由側(cè)部通道141和側(cè)部室142提供的部分匹配。如將意識(shí)到的，側(cè)部通道141和側(cè)部室142形成大體上沿著上塊和下塊之間的界面延伸的通路孔的部分。通路孔的其余部分被設(shè)置在上塊部分12中，并且從流動(dòng)通道的平面大體上向上延伸至塊上表面13。雖然僅單一的側(cè)部通道和單一的側(cè)部室在圖中被示出，但是將意識(shí)到，實(shí)施方案可以包括多個(gè)側(cè)部通道和可選擇的側(cè)部室，每個(gè)在相應(yīng)的位置處分接(tapping)入流動(dòng)通道中以使在該位置處的流體性質(zhì)能夠被測(cè)量，而不干擾沿著流動(dòng)通道的流體流?，F(xiàn)在參照?qǐng)D16，其示出了可選擇的實(shí)施方案的一部分，其大體上具有與圖12中示出的設(shè)備相同的結(jié)構(gòu)，但是不同的是側(cè)部通道141在進(jìn)入側(cè)部室時(shí)不向外變寬。圖17示出了沿著線A-A的橫截面。為了將上塊部分12與下塊部分11正確地對(duì)準(zhǔn)，則穿過上塊部分12所設(shè)置的孔的口部必須在兩個(gè)塊部分被附接在一起時(shí)至少部分地與側(cè)部通道141重疊。如果上塊部分12的孔具有相對(duì)小的口部(在圖中以虛線201表示)，那么上塊部分12相對(duì)于下塊部分11的定位和/或上部分中的口部的制造必須以高精確度進(jìn)行。這在某些實(shí)施方案中被實(shí)現(xiàn)。然而，在可選擇的實(shí)施方案中，上塊部分12中的孔2被布置為具有相對(duì)寬的口部，在圖16中以虛線2圖示出。通過布置孔具有相對(duì)寬的口部，對(duì)上塊相對(duì)于下塊的定位和孔在上塊中的定位的精確度的要求均被降低。參照?qǐng)D18，其示出了被附接于下塊部分11的上塊部分12，其具有帶有相對(duì)寬的口部的孔2。在側(cè)部通道141和孔2之間具有很大的重疊，并且因此被容納在孔2中的壓力傳感器400與填充側(cè)部通道141的體積V的流體連通。再次地，壓力傳感器400可以是相對(duì)大的，并且經(jīng)由收縮的側(cè)部通道141而能夠感測(cè)在流動(dòng)通道140中的點(diǎn)P處的流體的壓力。在圖18中示出的布置中，壓力傳感殼體42緊貼穿過上塊部分12的孔2的內(nèi)部側(cè)壁形成密封部，并且不需要O型環(huán)。將意識(shí)到，本發(fā)明的實(shí)施方案可以包括一個(gè)或多個(gè)微流體通道，并且能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜流體的流變計(jì)量表征。某些實(shí)施方案可以被用于測(cè)量穩(wěn)定剪切和拉伸粘度。在某些實(shí)施方案中，泵送裝置可以是注射器泵或正排量泵。然而，泵送裝置的可選擇的形式也可以被采用，例如壓電致動(dòng)器。本發(fā)明的實(shí)施方案可以結(jié)合多種傳感器，例如壓力傳感器、溫度傳感器和其它用于測(cè)量流體性質(zhì)的傳感器。某些實(shí)施方案包括具有用于測(cè)量拉伸粘度的交叉狹縫流動(dòng)(cross-slit flow)幾何構(gòu)型的流動(dòng)通道或流動(dòng)通道網(wǎng)絡(luò)。某些實(shí)施方案可以被描述為流變芯片流變計(jì)，其被設(shè)計(jì)為用于顯微流(microscopic flow)中的復(fù)雜流體的全面的流變計(jì)量和流動(dòng)表征。這樣的實(shí)施方案不僅測(cè)量穩(wěn)定剪切和名義拉伸粘度，而且也可以被用于通過進(jìn)行以高至IOOOHz或甚至更高頻率的小或大振幅振蕩實(shí)驗(yàn)(SAOS或LAOS)來測(cè)量存儲(chǔ)模量和損耗模量。某些實(shí)施方案具有模塊化的設(shè)計(jì)，并且結(jié)合有用于SAOS和/或LAOS實(shí)驗(yàn)的微型化高精度壓電致動(dòng)器以及用于穩(wěn)定流實(shí)驗(yàn)的注射器泵或其它正排量泵，或結(jié)合有作為用于穩(wěn)定流實(shí)驗(yàn)的注射器泵或其它正排量泵的一種替代的用于SAOS和/或LAOS實(shí)驗(yàn)的微型化高精度壓電致動(dòng)器。某些實(shí)施方案可以被描述為由適合于以高度地成本有效率的方式大規(guī)模生產(chǎn)且不減弱性能的的剛性塑料或熔融石英材料制成的微流體芯片。通過具有模塊化的設(shè)計(jì)，本發(fā)明的實(shí)施方案包括流變芯片和多種可互換的傳感器，本發(fā)明的實(shí)施方案能夠在以成本有效率的方式且不減弱性能的情況下在沿著多種流動(dòng)幾何構(gòu)型的多個(gè)詢問點(diǎn)(interrogation point)處部署傳感器的方面提供大的靈活性。某些實(shí)施方案可以被用于測(cè)量全血的剪切粘度。某些實(shí)施方案還可以與光學(xué)技術(shù)共同使用以測(cè)定全血細(xì)胞的聚集。很多的壓力傳感器可以在本發(fā)明的實(shí)施方案中使用(例如可以使用能夠?qū)崿F(xiàn)高至15Bar的壓力測(cè)量的壓力傳感器)，并且可容易地被部署和互換，而不需要在其被連接所在的流變芯片或塊中有任何改變。在某些實(shí)施方案中，芯片或塊的整體流動(dòng)幾何構(gòu)型易于被包括微粒子圖像速度測(cè)量(micro-piv)、流動(dòng)誘導(dǎo)雙折射測(cè)量(flow-1nduced birefringence measurement)、突光和極化顯微鏡(fluorescent and polarised microscopy)、具有多個(gè)光講的激光鑷(lasertweezer)等的原位流變光學(xué)探針(in-situ rheo-optical probe)接近。某些實(shí)施方案包括具有擁有交叉狹縫流動(dòng)幾何構(gòu)型的流動(dòng)通道的流變計(jì)塊，使得可以產(chǎn)生圍繞駐點(diǎn)的伸長(zhǎng)流動(dòng)，由此提供復(fù)雜流體的“真實(shí)”穩(wěn)態(tài)拉伸粘度的可靠的測(cè)量。本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以被用于同時(shí)地進(jìn)行復(fù)雜流體的在小幅振蕩剪切(SAOS)或大幅振蕩剪切(LAOS)中的在不同的流速或不同的頻率和/或振幅的范圍內(nèi)的流變計(jì)量表征。本發(fā)明的某些實(shí)施方案可以被用于細(xì)胞-血漿分離與全血和血漿的流變性質(zhì)的同時(shí)測(cè)量。在某些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)生物傳感器可以被集成在塊或芯片中，以能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)的生物分析和流變計(jì)量表征。本發(fā)明的某些實(shí)施方案采取微流體芯片的形式，并且可以在生物流體例如DNA、蛋白質(zhì)和細(xì)胞(干細(xì)胞)的生廣中的品質(zhì)和工藝控制中使用。本發(fā)明的某些實(shí)施方案采取微流體芯片的形式，并且可以在均一尺寸的微乳狀液和纖維的生產(chǎn)中使用。本發(fā)明的某些實(shí)施方案提供使整個(gè)系統(tǒng)能夠在尺寸上被減小的流變測(cè)量設(shè)備。例如，某些實(shí)施方案提供下述流變計(jì)芯片或塊:其適合于安裝在顯微鏡上以進(jìn)行原位結(jié)構(gòu)表征，或其可以在太空站中使用以用于實(shí)施在零重力下的流變計(jì)量表征。某些實(shí)施方案提供完全地自動(dòng)化的流變測(cè)量系統(tǒng)，以能夠?qū)崿F(xiàn)大量的樣品的高處理量流變分析(例如同時(shí)地測(cè)量多個(gè)樣品)。將意識(shí)到，上文描述的本發(fā)明的實(shí)施方案的塊或塊結(jié)構(gòu)還可以被描述為流變芯片。因此，本發(fā)明的某些實(shí)施方案提供基于流變芯片的流變計(jì)。
某些實(shí)施方案展示出桌面流變計(jì)向基于流變芯片的手掌尺寸的微流變計(jì)的微型化。某些實(shí)施本發(fā)明的流變計(jì)能夠進(jìn)行顯微流中的復(fù)雜流體的全面的流變計(jì)量和流動(dòng)表征，并且可以在用于復(fù)雜流體的表征的新穎的機(jī)械光譜技術(shù)(mechanicalspectroscopy technique)中使用。某些實(shí)施本發(fā)明的流變芯片由剛性的塑料或熔融石英材料制成，且具有被界定在其中的高精度流動(dòng)通道。這樣的實(shí)施方案適合于以高度地成本有效率的方式大量生產(chǎn)且不減弱性能。本發(fā)明的實(shí)施方案能夠提供多種優(yōu)點(diǎn)/益處，包括以下:某些實(shí)施方案能夠提供在高于商業(yè)流變計(jì)的變形速率至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)的變形速率下的復(fù)雜流體的非線性穩(wěn)定剪切粘度和拉伸粘度的測(cè)量，其高至IOfV1或更高。本發(fā)明的實(shí)施方案能夠被用于測(cè)量在高于目前可獲得的商業(yè)流變計(jì)的頻率至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)的頻率下的存儲(chǔ)模量和損耗模量，其高至1000Hz或更高。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)通道被布置為具有慣性效應(yīng)被最小化或甚至完全地消除的足夠地小的體積。某些實(shí)施方案提供使高靈敏度測(cè)量能夠被進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)，并且需要僅非常小的量的樣品(例如不大于I微升或幾微升)。本發(fā)明的實(shí)施方案提供下述優(yōu)點(diǎn):`在沿著微流動(dòng)幾何構(gòu)型的所需要的/所選擇的詢問點(diǎn)處部署傳感器方面賦予高靈活性。某些實(shí)施方案還提供在一個(gè)或多個(gè)通道內(nèi)流動(dòng)的流體易于被光學(xué)探針接近的優(yōu)某些實(shí)施方案還提供其能夠?qū)崿F(xiàn)高處理量流變學(xué)表征的優(yōu)點(diǎn)。與本發(fā)明的實(shí)施方案成對(duì)比地，某些已知的商業(yè)流變計(jì)受其采用的機(jī)械致動(dòng)器和在非常低的變形速率(約δΟΟΟ Γ1)和低頻率(約30Hz)下的慣性效應(yīng)限制。某些已知的基于微流體的粘度計(jì)使用常規(guī)的注射器泵和被限制高至僅2Bar的高成本的壓力傳感器僅能夠測(cè)量非線性剪切粘度。本發(fā)明的某些實(shí)施方案因此能夠滿足對(duì)能夠提供全面的流變學(xué)和流動(dòng)表征的流變測(cè)量設(shè)備的需要。如上文提到的，某些實(shí)施本發(fā)明的流變芯片由PMMA制成，并且可以通過軟平版印刷法被制造。換句話說，平版印刷技術(shù)可以被用于形成流變芯片或塊的一個(gè)部分中的通道，其與一個(gè)或多個(gè)其它部分配合以界定內(nèi)部流動(dòng)通道。某些實(shí)施方案采用以高精度壓電致動(dòng)器的形式的泵送裝置以及常規(guī)的注射器泵，或采用作為常規(guī)的注射器泵的一種替代的以高精度壓電致動(dòng)器的形式的泵送裝置。將意識(shí)到，被結(jié)合入本發(fā)明的實(shí)施方案中的流體通道可以具有多種寬度、深度、形狀、長(zhǎng)徑比、長(zhǎng)度等等。例如，合適的近似的通道寬度(例如不收縮的部分的寬度)包括但不限于:2mm、1.5mm、lmm、0.80mm、0.50mm、0.10mm、0.050mm>0.045mm、0.040mm 以及甚至更小。合適的近似的通道深度包括但不限于:2謹(jǐn)、1.5謹(jǐn)、I謹(jǐn)、0.80mm、0.5Ctam、0.10mm、0.062謹(jǐn)、
0.050mm、0.045mm、0.040mm以及甚至更小。合適的通道形狀包括但不限于矩形和正方形。矩形通道的合適的長(zhǎng)徑比(寬度:深度)包括但不限于:8: 1、6: 1、4: 1、2: 1、1: 1、
I: 0.5,1: 0.33,1: 0.25和1: 0.2。合適的通道長(zhǎng)度包括但不限于:100_、80_、60mm、40mm、20mm以及甚至更短。收縮的部分的合適的長(zhǎng)度包括但不限于:60mm、40mm、20mm、10mm、5mm以及甚至更短。在某些實(shí)施方案中，與不收縮的部分相比，收縮的部分僅在一個(gè)維度中被收縮，例如僅在寬度或僅在深度中。在某些可選擇的實(shí)施方案中，收縮的部分在兩個(gè)維度中被收縮，即在寬度和深度二者中。合適的收縮比率(例如不收縮的寬度與收縮的寬度的比率)包括但不限于:10: 1、8: 1、6: 1、4: I和2: I。上文提到的具體的維度、長(zhǎng)徑比和/或收縮比率的任何可能的組合可以在本發(fā)明的實(shí)施方案中被采用。
權(quán)利要求
1.一種用于在流變測(cè)量中使用的設(shè)備，所述設(shè)備包括: 基本上剛性的材料的塊，其具有外部表面和至少第一內(nèi)部流動(dòng)通道，所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道被布置在所述塊的內(nèi)部并且基本上在一平面中，并且所述塊還包括多個(gè)孔，每個(gè)孔沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道在相應(yīng)的位置處與所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道連通并且從相應(yīng)的位置延伸至所述外部表面，從而提供從所述外部表面通向所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道的通路，所述多個(gè)孔包括第一孔、第二孔以及第三孔，所述第一孔與第一所述位置連通，用于連接到泵送裝置以將流體流沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道驅(qū)動(dòng)，所述第二孔與第二位置連通并且傳感器能夠位于所述第二孔中以測(cè)量在所述第二位置處的流體的性質(zhì)，所述第三孔與第三位置連通并且傳感器能夠位于所述第三孔中以測(cè)量在所述第三位置處的流體的性質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)孔包括第四孔，所述第四孔與第四位置連通以用于連接到適應(yīng)于支撐流體儲(chǔ)器的儲(chǔ)器裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述第四位置相對(duì)于所述第一位置在所述第二位置和所述第三位置的下游。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)孔包括第五孔，所述第五孔與第五位置連通并且流體經(jīng)由所述第五孔能夠被引入所述流動(dòng)通道中。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)孔包括第六孔，所述第六孔與第六位置連通并且流體經(jīng)由所述第六孔能夠從所述流動(dòng)通道中被抽出或排出。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)孔中的每個(gè)孔的至少一部分在基本上垂直于所述平面的方向延伸。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)孔中的每個(gè)孔帶有螺紋。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述多個(gè)孔中的至少一個(gè)孔包括毗鄰于所述流動(dòng)通道的第一部分和毗鄰于所述外部表面的第二部分，所述第一部分在所述流動(dòng)通道和所述第二部分之間提供收縮部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第一部分是大體上圓柱形的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述第一部分在所述孔與所述流動(dòng)通道連通所在的位置處具有比所述流動(dòng)通道的寬度小的直徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第一部分包括側(cè)部通道，所述側(cè)部通道從所述流動(dòng)通道的側(cè)部延伸并且基本上在所述平面中。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述側(cè)部通道在所述側(cè)部通道與所述流動(dòng)通道連通所在的位置處具有比所述流動(dòng)通道的寬度小的寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述側(cè)部通道從所述流動(dòng)通道延伸至相應(yīng)的孔的室部分，所述室部分提供有室，所述室大體上在所述平面中延伸以用于容納經(jīng)由所述側(cè)部通道與所述流動(dòng)通道連通的一定體積的流體。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第二部分是大體上圓柱形的。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述第二部分設(shè)置有螺紋，該螺紋用于與泵送裝置、傳感器殼體、儲(chǔ)器裝置、或入口或出口連接器的相應(yīng)地帶螺紋的部分嚙合。
16.根據(jù)權(quán)利要求8至15中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一部分通過至少肩部而連接于所述第二部分，其中O型環(huán)能夠被壓靠在所述肩部上以形成密封部。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述塊基本上透得過可見光。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述塊由PMMA或熔融石英形成。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述外部表面是基本上平坦的。
20.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述塊包括第一塊部分和第二塊部分，所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道被設(shè)置在所述第一塊部分和所述第二塊部分之間的界面處，所述外部表面是所述第二塊部分的外部表面，并且每個(gè)所述孔從所述界面穿過所述第二塊部分延伸至所述外部表面。
21.根據(jù)從屬于權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)時(shí)的權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述側(cè)部通道和可選擇的所述室部分被設(shè)置在所述界面處。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的設(shè)備，其中所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道通過下述方式而形成，即在所述第一塊部分的平坦表面中形成凹陷部并且將所述第二塊部分的平坦表面附接到所述第一塊部分的平坦表面。
23.根據(jù)當(dāng)從屬于權(quán)利要求21時(shí)的權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述側(cè)部通道和可選擇的所述室部分包括在所述第一塊部分的所述平坦表面中的相應(yīng)的凹陷部。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道包括收縮的部分。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述第二位置和所述第三位置位于所述收縮的部分的各一側(cè)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中所述第二位置和所述第三位置各自沿著所述收縮的部分定位。
27.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道包括具有四個(gè)臂的十字形特征部，并且所述多個(gè)孔包括被布置為容納壓力傳感器以測(cè)量在所述十字形特征部的每個(gè)臂中流動(dòng)的流體的壓力的四個(gè)孔。
28.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道包括多個(gè)影響流動(dòng)的特征部，所述多個(gè)影響流動(dòng)的特征部被串聯(lián)地布置，使得被連接于所述第一孔的泵送裝置能夠同時(shí)地驅(qū)動(dòng)流體流穿過所述多個(gè)影響流動(dòng)的特征部，所述多個(gè)孔被布置為允許傳感器被定位以測(cè)量在每個(gè)影響流動(dòng)的特征部處、沿著每個(gè)影響流動(dòng)的特征部或穿越每個(gè)影響流動(dòng)的特征部的流體流的至少一個(gè)性質(zhì)。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述塊包括被布置為基本上在所述平面中的內(nèi)部流動(dòng)通道的網(wǎng)絡(luò)，所述網(wǎng)絡(luò)包括所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中所述第一位置被布置為使得被連接于所述第一孔的泵送裝置能夠驅(qū)動(dòng)流體流穿過所述網(wǎng)絡(luò)，并且所述多個(gè)孔被布置為允許傳感器的定位以測(cè)量在所述網(wǎng)絡(luò)上的多個(gè)位置處的流體流的至少一個(gè)性質(zhì)。
31.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述塊包括多個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道和相應(yīng)的多個(gè)孔，所述多個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道包括所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道，所述相應(yīng)的多個(gè)孔與沿著每個(gè)分離的流動(dòng)通道的不同的位置連通，由此所述塊能夠用于同時(shí)地測(cè)量多個(gè)分離的流體樣品的至少一個(gè)流變性質(zhì)，每個(gè)流體樣品被定位在所述分離的流動(dòng)通道中的相應(yīng)的一個(gè)分離的流動(dòng)通道中。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的設(shè)備， 其中所述多個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道中的每個(gè)分離的內(nèi)部流動(dòng)通道具有相同的幾何構(gòu)型。
33.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括: 泵送裝置，其被連接于所述第一孔，用于將流體流沿著所述第一流動(dòng)通道驅(qū)動(dòng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中所述泵送裝置可操作成驅(qū)動(dòng)穩(wěn)定流和振蕩流中的至少一種。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中所述泵送裝置可操作成產(chǎn)生抽吸，以將流體的樣品經(jīng)由不同于所述第一孔的孔而吸入所述流動(dòng)通道中。
36.根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中所述泵送裝置適應(yīng)于通過施加受控的壓力而驅(qū)動(dòng)所述流體流。
37.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括: 壓力傳感器，其被布置在所述第二孔的內(nèi)部以測(cè)量所述第二孔內(nèi)的流體的壓力，并且與所述第二位置連通。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中所述壓力傳感器被附接于壓力傳感器殼體，所述壓力傳感器殼體具有與所述第二孔的相應(yīng)的內(nèi)螺紋嚙合的外螺紋。
39.根據(jù)權(quán)利要求37或權(quán)利要求38所述的設(shè)備，還包括密封裝置，所述密封裝置被布置為阻止來自所述第一通道的流體流從所述第二孔流出。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的設(shè)備，其中所述密封裝置包括O型環(huán)，所述O型環(huán)被布置為在所述壓力傳感器殼體的 表面和所述第二孔的內(nèi)部表面之間形成密封部。
41.根據(jù)當(dāng)從屬于權(quán)利要求38時(shí)的權(quán)利要求40所述的設(shè)備，其中所述O型環(huán)被布置為在所述殼體被旋接入所述第二孔中時(shí)在所述壓力傳感器殼體的端部表面和所述第二孔的肩部之間被壓縮。
42.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括: 壓力傳感器，其被布置在所述第三孔的內(nèi)部以測(cè)量所述第三孔內(nèi)的流體的壓力并且與所述第三位置連通。
43.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述第一流動(dòng)通道具有小于5ml的容積。
44.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括: 儲(chǔ)器裝置，其被連接于所述第四孔并且被布置為容納與所述第一流動(dòng)通道連通的一定體積的液體。
45.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括: 自動(dòng)化加載系統(tǒng)，其用于將流體加載入所述流體通道或每個(gè)流體通道中。
46.一種流變測(cè)量設(shè)備，包括: 基本上剛性的材料的塊，其具有外部表面和至少第一內(nèi)部流動(dòng)通道，所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道被布置在所述塊的內(nèi)部并且基本上在平面中，并且所述塊還包括多個(gè)通路孔，每個(gè)孔在沿著所述流動(dòng)通道的相應(yīng)的位置處與所述流動(dòng)通道連通并且從相應(yīng)的位置延伸至所述外部表面，從而提供從所述外部表面通向所述流動(dòng)通道的通路，使得泵送裝置和傳感裝置能夠被選擇性地連接于所述通路孔，以將流體流沿著所述通道驅(qū)動(dòng)并且測(cè)量沿著所述通道流動(dòng)的流體的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的設(shè)備，其中每個(gè)通路孔包括內(nèi)螺紋。
48.一種制造流變計(jì)的方法，所述方法包括:提供具有平坦表面的基本上剛性的材料的第一主體； 在所述平坦表面中形成至少一個(gè)通道； 提供具有外部表面和用于與所述第一主體的平坦表面匹配的平坦表面的基本上剛性的材料的第二主體； 在所選擇的位置處形成從所述平坦表面至所述外部表面穿過所述第二主體的多個(gè)孔； 將所述平坦表面匹配在一起，使得至少第一內(nèi)部流動(dòng)通道由在所述第一主體的平坦表面和所述第二主體的平坦表面中的所述至少一個(gè)通道界定，并且使得每個(gè)孔在沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道的相應(yīng)的位置處與所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道連通，從而提供從所述外部表面通向所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道的通路，由此泵送裝置和傳感裝置能夠被連接于所述孔，以將流體流沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道驅(qū)動(dòng)并且測(cè)量沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道流動(dòng)的流體的一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)。
49.一種制造流變計(jì)的方法，所述方法包括: 提供具有平坦表面的基本上剛性的材料的第一主體； 在所述平坦表面中形成通道、從所述通道的側(cè)部延伸的側(cè)部通道以及在所述側(cè)部通道的端部處的可選擇的側(cè)部室； 提供具有外部表面和用于與所述第一主體的平坦表面匹配的平坦表面的基本上剛性的材料的第二主體； 形成從所述平坦表面至所述外部表面穿過所述第二主體的孔； 將所述平坦表面匹配在一起，使得內(nèi)部流動(dòng)通道由所述通道和所述第二主體的平坦表面界定，并且使得所述孔與所述側(cè)部通道或所述側(cè)部室連通，由此傳感裝置能夠被連接于所述孔以測(cè)量沿著所述流動(dòng)通道流動(dòng)的流體的性質(zhì)。
50.根據(jù)權(quán)利要求48或權(quán)利要求29所述的方法，還包括給所述孔或每個(gè)孔設(shè)置相應(yīng)的內(nèi)螺紋。
51.根據(jù)權(quán)利要求48至59中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將所述平坦表面結(jié)合在一起。
52.根據(jù)權(quán)利要求51所述的方法，其中所述第一主體和所述第二主體各自由熱塑性材料形成，并且所述結(jié)合包括熱結(jié)合。
53.根據(jù)權(quán)利要求48至52中任一項(xiàng)所述的方法，還包括將壓力傳感元件定位在所述孔的內(nèi)部。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，還包括: 在所述壓力傳感元件和所述第一流動(dòng)通道之間提供收縮部。
55.根據(jù)權(quán)利要求46或權(quán)利要求47所述的方法，還包括形成密封部以阻止流體從容納所述壓力傳感器的孔流出至所述外部表面。
全文摘要
流變測(cè)量設(shè)備包括具有外部表面和至少第一內(nèi)部流動(dòng)通道的基本上剛性的材料的塊，所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道被布置在所述塊的內(nèi)部并且基本上在平面中，并且所述塊還包括多個(gè)孔，每個(gè)孔沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道在相應(yīng)的位置處與所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道連通并且從相應(yīng)的位置延伸至所述外部表面，從而提供從所述外部表面通向所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道的通路，所述多個(gè)孔包括第一孔、第二孔以及第三孔，第一孔與第一所述位置連通用于連接到泵送裝置以將流體流沿著所述第一內(nèi)部流動(dòng)通道驅(qū)動(dòng)，第二孔與第二位置連通并且傳感器可位于第二孔中以測(cè)量在所述第二位置處的流體的性質(zhì)，第三孔與第三位置連通并且傳感器可位于第三孔中以測(cè)量在所述第三位置處的流體的性質(zhì)。
文檔編號(hào)G01N11/00GK103154699SQ201180044127
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月3日
發(fā)明者袁學(xué)鋒 申請(qǐng)人:曼徹斯特大學(xué)