ES2635219T3

ES2635219T3 - Dispositivos microfluídicos para diálisis

Info

Publication number: ES2635219T3
Application number: ES10724641.5T
Authority: ES
Inventors: Kevin Drost; Goran Nadezda Jovanovic; Richard T. Miller; Eric K. Anderson; Alana Warner-Tuhy; James R. Curtis; Bruce W. Johnson; Julie S. Wrazel
Original assignee: Oregon State University; Outset Medical Inc
Current assignee: Oregon State University; Outset Medical Inc
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2010-06-07
Publication date: 2017-10-02
Anticipated expiration: 2030-06-07
Also published as: JP2012531256A; EP2445615A1; WO2010151419A1; US20100326914A1; EP2445615B1

Abstract

Un dispositivo microfluídico para realizar diálisis, que comprende: una primera lámina que comprende un primer campo de flujo que comprende un primer conjunto de estructuras de soporte alrededor de las que fluye la sangre durante la operación; una segunda lámina que comprende un segundo campo de flujo (136) que comprende un segundo conjunto de estructuras de soporte (138) alrededor de las cuales fluye el dializado durante la operación, en la que cada una de las estructuras de soporte (138), en al menos uno del primer campo de flujo y el segundo campo de flujo (136), comprende una columna que tiene una base con una forma seleccionada de un círculo, una lágrima, un triángulo, una elipse o un polígono, y en la que las estructuras de soporte en al menos uno del primer campo de flujo y el segundo campo de flujo (136), tiene un gradiente de tamaño y/o un gradiente de densidad de un extremo del campo de flujo (136) al extremo opuesto del campo de flujo (136); y al menos una capa de transferencia de masa intercalada entre el primer y el segundo campos de flujo (136), a través de cuya capa se produce la diálisis de la sangre cuando está en operación, caracterizado porque las estructuras de soporte (138) en al menos uno del primer campo de flujo y el segundo campo de flujo (136) tienen un gradiente de tamaño y un gradiente de densidad en el campo de flujo (136) que se reducen gradualmente de tamaño y aumentan de densidad de un extremo del campo de flujo (136) al extremo opuesto del campo de flujo (136).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivos microflmdicos para dialisis Campo

Esta divulgacion se refiere a dispositivos microflmdicos y a procedimientos para su uso y fabricacion. Antecedentes

La aparicion de la tecnologfa de microflmdica es bastante prometedora para aplicaciones de transferencia de masa y calor. Por ejemplo, hay varios sistemas importantes que requieren separacion de especies, adicion o retirada de calor, o una combinacion de los mismos. Los ejemplos incluyen dialisis de sangre, separacion de agua potable de fuentes de agua contaminadas, pasteurizacion del agua e intercambio de calor minimizado.

La hemodialisis, la purificacion de sangre externa al cuerpo, es un procedimiento usado para tratar la insuficiencia renal. La composicion qmmica de la sangre debe estar controlada para realizar sus funciones esenciales de proporcionar nutrientes y oxfgeno a las celulas del cuerpo, y transportar materiales de residuo lejos de esas celulas. La sangre contiene partmulas de muchos tamanos y tipos diferentes, incluyendo celulas, protemas, iones disueltos y productos de residuos organicos. Algunas de estas partmulas, incluyendo protemas tales como hemoglobina y albumina, son esenciales para que el cuerpo funcione apropiadamente. Otras, tales como urea, un producto residual del metabolismo de protemas, y productos de residuos moleculares grandes que solamente puede eliminar la hemodiafiltracion, deben retirarse de la sangre. De lo contrario, se acumulan e interfieren con los procesos metabolicos normales. Otras partmulas mas, incluyendo muchos de los iones sencillos disueltos en la sangre, son necesarias para el cuerpo en ciertas concentraciones que deben estar estrechamente reguladas, especialmente cuando el consumo de estas sustancias vana. Tfpicamente, para dializar la sangre se usan tecnologfas de membrana, teniendo el dializado concentraciones de diversas sales cuidadosamente controladas. Existe la necesidad de mejorar los mecanismos asociados con la dialisis para dializar y diafiltrar sangre de forma mas eficaz y mas rentable. Ademas, para la dialisis fuera de una situacion clmica, tal como en casa durante el dfa o por la noche, existe la necesidad de dializar la sangre a caudales mas lentos (significativamente mas lentos que los caudales de sangre mmimos para sistemas de dialisis convencionales) durante tiempos de tratamiento mas largos, ambos de los cuales ayudan a reducir la cantidad de sangre que esta fuera del cuerpo del paciente en cualquier momento dado, reduciendo de este modo el riesgo de una posible perdida de sangre o de producirse danos y aumentando la seguridad del paciente.

El documento WO 2006/042079 A1 se refiere a un dializador con eficacia mejorada de transferencia de masa a traves de una membrana de dialisis usando separacion de microcanales.

El documento US 2005/0202557 A1 describe un aparato que duplica la funcionalidad de un sistema fisiologico, incluyendo el aparato primera y segunda capas que definen cada una superficie superior e inferior, en las que cada capa puede comprender un molde y una membrana semipermeable puede fijarse al primer y segundo moldes de modo que la superficie superior de la membrana se fije adyacente a la superficie inferior del primer molde y la superficie inferior de la membrana se fije adyacente a la superficie superior del segundo molde.

El documento US 4.310.416 A describe un aparato de tratamiento de fluido de tipo placa para la filtracion y separacion de un fluido, transferencia de sustancias entre fluidos a traves de membranas o trasvase de sustancias espedficas contenidas en el fluido a traves de membranas.

El documento EP 0 324 922 A2 desvela un plan para la difusion de sustancias entre dos fluidos a traves de membranas semipermeables que se disponen en una pila separada por placas de soporte que tienen una primera cara plana y una segunda cara plana y que comprenden orificios que atraviesan conectados a una entrada y una salida, respectivamente.

Sumario

La presente divulgacion se refiere a un dispositivo microflmdico como se define en la reivindicacion independiente 1. El dispositivo se configura para transferencia de masa por dialisis. Por ejemplo, ciertas realizaciones desveladas incorporan membranas semipermeables en dispositivos de transferencia microflmdicos para transferir sustancias diana de un fluido a otro, tal como despues de un procedimiento de hemodialisis. El dispositivo de transferencia microflmdico se describe en ocasiones en el presente documento para su uso en un procedimiento de hemodialisis aunque el dispositivo de transferencia microflmdico es adecuado para otros usos.

Las velocidades de transferencia de masa a traves de membranas en sistemas convencionales pueden verse afectadas por las velocidades de difusion a traves de la capa lfmite relativamente espesa entre el fluido de carga y la superficie de membrana. El aumento de la velocidad del fluido cerca de la superficie de membrana, por ejemplo, por agitacion, es un metodo habitual para reducir el grosor de la capa lfmite, y por lo tanto la longitud de difusion efectiva. La separacion de membrana en un dispositivo microflmdico supera esta dificultad usando una configuracion microflmdica tal como microcanales o campos de flujo. La reduccion de profundidad de canal de un dispositivo microflmdico puede afectar a la limitacion de transferencia de masa provocada por difusion a traves de la masa de

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fluido. Sin embargo, la fabricacion de dispositivos microflmdicos implica con frecuencia procedimientos complicados y lentos que hacen la produccion comercial menos viable.

Otro problema con la separacion de membrana usando dispositivos microflmdicos son las limitaciones inherentes en el volumen que puede procesarse. Los dispositivos de membrana microflmdicos previamente desvelados superan esta dificultad apilando multiples separadores en paralelo hasta alcanzar las velocidades volumetricas deseadas. Dichos dispositivos de membrana microflmdica se desvelan en la solicitud de Estados Unidos n.° 11/243.937; publicacion de Estados Unidos n.° 2008/0093298; y publicacion de Estados Unidos n.° 2008/0108122, que se incorporan en el presente documento por referencia. Adicionalmente, la contaminacion cruzada es un riesgo significativo en procedimientos de separacion de fluidos. Esta aplicacion se dirige a realizaciones de dispositivos microflmdicos que mitigan el riesgo de contaminacion cruzada. Por ejemplo, ciertas realizaciones desveladas usan sellado por compresion para reducir o eliminar sustancialmente la contaminacion cruzada de fluidos. En determinadas realizaciones desveladas se integra un sello de compresion completo alrededor de cada region que contiene fluidos, evitando de este modo la contaminacion cruzada. Ademas, el dispositivo puede fabricarse usando tecnicas convencionales de alto volumen y bajo coste.

Se ha descrito microflmdica y tecnologfa de transferencia de calor en patente de Estados Unidos n.° 6.793.831; patente de Estados Unidos n.° 6.688.381; patente de Estados Unidos n.° 6.672.502; patente de Estados Unidos n.° 5.813.235; publicacion de Estados Unidos n.° 2008/0006040; y publicacion de Estados Unidos n.° 2004/0157096, que se incorporan en el presente documento por referencia.

Una realizacion del dispositivo desvelado comprende multiples laminas, teniendo al menos una lamina un lado frontal que define elementos de lado frontal y un lado posterior que define elementos de lado posterior. Los elementos de lado frontal pueden conectarse de forma fluida a los elementos de lado posterior por al menos una via. Las laminas se intercalan por al menos una capa de transferencia. Los elementos en el lado frontal pueden ser, por ejemplo, un colector de entrada y un colector de salida. Los elementos en el lado posterior pueden ser uno o mas microcanales o un campo de flujo. En una realizacion el colector de entrada puede comprender un orificio de entrada y el colector de salida puede comprender un orificio de salida.

Para cambiar la escala del dispositivo a la capacidad volumetrica deseada, el dispositivo puede comprender una pila de multiples subunidades capaces de realizar una operacion unitaria, tal como purificacion de fluidos. Cada subunidad tiene una primera lamina, una segunda lamina y una capa de transferencia situada entre el lado posterior de la primera lamina y el lado posterior de la segunda lamina. El dispositivo puede comprender ademas juntas situadas entre las subunidades. Cada lamina comprende un primer lado, un segundo lado y un campo de flujo o al menos un microcanal, y tipicamente multiples. Las multiples subunidades se alinean y apilan. La pila puede situarse entre una primera placa de compresion y una segunda placa de compresion. La pila puede despues comprimirse para crear un sello sustancial de todas las regiones que contienen fluidos.

Los disenos de juntas para diversas realizaciones pueden tener un corte para que el fluido se comunique entre capas y/o un corte sobre las entradas y salidas de fluido para evitar que el material de junta cuelgue en la entrada y ocluya el flujo. Las capas de transferencia en las diversas realizaciones pueden comprender cortes en las areas correspondientes a los colectores de entrada y los colectores de salida de capas adyacentes. De forma similar a la junta esto evita que la capa de transferencia se colapse en los colectores y ocluya el flujo.

Las laminas individuales pueden tener elementos en el lado frontal y el lado posterior, los elementos conectados de forma fluida por una via o varias vfas. Por ejemplo, las laminas pueden comprender una entrada y una salida en el lado frontal y microcanales o uno o mas campos de flujo en el lado posterior. La entrada y la salida pueden asociarse con colectores de fluidos, y pueden conectarse de forma fluida con extremos opuestos de los multiples microcanales o el campo de flujo mediante una primera via o vfas y una segunda via o vfas situadas en extremos opuestos de los microcanales o el campo de flujo. Las entradas y salidas de fluido pueden definir columnas de soporte para evitar que las laminas adyacentes cuelguen en las entradas y salidas y ocluyan el flujo.

Las vfas que conectan el lado frontal y el lado posterior pueden ser perpendiculares a los microcanales o al campo de flujo. Sin embargo, puede ser deseable que las vfas crucen las laminas en un angulo no perpendicular. El angulo no perpendicular puede ser mayor de cero y menor de 90, pero mas tfpicamente es de entre aproximadamente 45 ° y aproximadamente 90 °. Las vfas no perpendiculares pueden proporcionar diversos beneficios, tales como minimizacion de areas de estancamiento de fluidos o inmovilizacion de gases.

El dispositivo desvelado puede configurarse de diversas maneras. Por ejemplo, en una realizacion del dispositivo desvelado, las subunidades son sustancialmente identicas con laminas respectivas en la pila en orientaciones sustancialmente similares. Por ejemplo, las subunidades pueden estar todas orientadas con el lado frontal de la primera lamina frente a la misma placa de compresion. Los microcanales o el o los campos de flujo de capas adyacentes dentro de una subunidad pueden ser paralelos o perpendiculares entre sf. Las subunidades con microcanales paralelos pueden ser perpendiculares a subunidades adyacentes para mantener un sello de compresion alrededor de los colectores.

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Las subunidades adyacentes tambien pueden ser imagenes especulares entre sf y pueden orientarse en la pila de modo que los lados frontales de la primera lamina de subunidades adyacentes se enfrenten entre sf y los lados frontales de la segunda lamina de unidades adyacentes se enfrenten entre sr Una ventaja de esta realizacion es un diseno de juntas simplificado. Otra ventaja de esta realizacion es la contaminacion cruzada reducida ya que las capas que tienen el mismo fluido son adyacentes entre st

Las laminas individuales pueden tener mas de una ruta de flujo independiente. Por ejemplo, una lamina puede tener una primera ruta de flujo definida en un primer lado y una segunda ruta de flujo definida en un lado opuesto de la misma lamina. En esta realizacion se indica en el presente documento que las laminas tienen doble cara. Por ejemplo, ademas de la lamina descrita anteriormente, los lados posteriores de la primera lamina y la segunda lamina en la subunidad pueden comprender ademas un colector de entrada y un colector de salida, y los lados frontales de la primera lamina y la segunda lamina pueden comprender ademas microcanales o uno o mas campos de flujo. Los microcanales o uno o mas campos de flujo en el lado frontal pueden conectarse de forma fluida con el colector de entrada en el lado posterior por una o mas vfas y conectarse de forma fluida con el colector de salida en el lado posterior por una o mas vfas. En lugar de juntas situadas entre las subunidades, se situan capas de transferencia entre las subunidades. Las capas de transferencia pueden ser capas de transferencia de masa.

Esta realizacion reduce el numero de laminas requerido por unidad de transferencia. Las realizaciones de una sola cara requenan dos laminas para cada unidad de transferencia, mientras que la realizacion de doble cara requiere (n+1) laminas por unidad de transferencia, donde n es el numero de unidades de transferencia deseadas. Por lo tanto para un dispositivo que tenga cien unidades de transferencia, la realizacion de doble cara solamente requiere 101 laminas, mientras que una realizacion de una sola cara requerina 200 laminas. Para mitigar la contaminacion cruzada entre el fluido contenido en la entrada y la salida del lado frontal y del fluido contenido en los microcanales del lado frontal para esta realizacion, la capa de transferencia puede sellarse sustancialmente con laminas adyacentes entre los colectores de entrada y microcanales o campos de flujo y entre los colectores de salida y los microcanales o el campo de flujo. De forma similar existe un riesgo de contaminacion cruzada en el lado posterior, que puede mitigarse de forma similar.

Una realizacion que emplea microcanales de cortes pasantes o campos de flujo tambien alivia el riesgo de contaminacion cruzada consiguiendo al mismo tiempo la eficacia de una realizacion de doble cara. En la realizacion de corte pasante, una parte sustancial de los multiples microcanales o campos de flujo de cada lamina se extienden a traves del grosor de la lamina completa, concretamente desde el lado frontal al lado posterior para formar microcanales de cortes pasantes o campos de flujo. De esta manera, los microcanales o campos de flujo actuan simultaneamente con dos unidades de separacion.

Las laminas de esta realizacion comprenden un lado frontal y un lado posterior, teniendo el lado frontal una entrada y una salida. La entrada conecta de forma fluida con el lado posterior por una o mas vfas de entrada. La o las vfas de entrada conectan de forma fluida con los microcanales de cortes pasantes o campos de flujo por microcanales de grosor parcial o campos de flujo en el lado posterior, y la salida conecta de forma fluida con el lado posterior por una o mas vfas de salida. Las vfas de salida conectan de forma fluida con los microcanales de cortes pasantes o campos de flujo por microcanales de grosor parcial en el lado posterior. Para anadir estabilidad a los microcanales de cortes pasantes o campos de flujo, pueden situarse separadas estructuras de soporte perpendiculares de grosor parcial a lo largo de los microcanales o campos de flujo. Las laminas de cortes pasantes pueden disponerse en subunidades que tengan una primera lamina, una segunda lamina y una capa de transferencia. El dispositivo puede tener multiples subunidades y los microcanales en la primera lamina pueden estar sustancialmente en paralelo o sustancialmente perpendiculares a los microcanales o campos de flujo de la segunda lamina, y los microcanales o campos de flujo de subunidades adyacentes pueden ser perpendiculares.

Una realizacion de un dispositivo microflmdico puede comprender multiples laminas, teniendo al menos una de las laminas un lado frontal que define un colector de entrada y un colector de salida y un lado posterior que define al menos un elemento de lado posterior. El colector de entrada y el colector de salida pueden conectarse de forma fluida con al menos un elemento de lado posterior por una o mas vfas. Una o mas de las vfas pueden ser no perpendiculares. En esta realizacion una o mas capas de transferencia, que definen cortes correspondientes a los colectores de entrada y colectores de salida, se intercalan con las laminas.

La presente divulgacion tambien se refiere a un dispositivo microflmdico que comprende multiples laminas, teniendo al menos una lamina un cabezal de entrada y un cabezal de salida, donde las capas de transferencia que definen cortes correspondientes al colector o los colectores de entrada y el colector o los colectores de salida se intercalan con las laminas. Como realizaciones previas, esta realizacion puede configurarse en subunidades que comprenden una primera lamina, una segunda lamina y una capa de transferencia. Una o mas subunidades pueden apilarse entre placas de compresion. Los colectores pueden definir multiples postes de apoyo y orificios para entrada y salida de fluidos. Las laminas pueden definir microcanales o uno o mas campos de flujo y los colectores tambien pueden moldearse para proporcionar longitudes de ruta de flujo aproximadamente iguales entre el orificio de entrada y el orificio de salida. Los colectores pueden ser, por ejemplo, aproximadamente triangulares.

Esta realizacion, como con realizaciones previamente desveladas puede configurarse como subunidades de imagen especular, en las que los lados frontales de la primera lamina de subunidades adyacentes se enfrentan entre sf y los

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lados frontales de la segunda lamina de subunidades adyacentes se enfrentan entre sr Adicionalmente, las laminas pueden ser laminas de doble cara o pueden definir microcanales de cortes pasantes como se ha descrito previamente. Esta realizacion puede tener diversas configuraciones, tales como microcanales de patron en paralelo o de espina de pescado, o uno o mas campos de flujo. Las laminas adyacentes pueden tener microcanales o campos de flujo sustancialmente paralelos o sustancialmente perpendiculares entre sf dentro de una subunidad o entre subunidades.

Otra realizacion de la presente divulgacion es un dispositivo microflmdico que comprende multiples laminas que tienen lados frontales y lados posteriores, donde al menos una lamina define una via para conectar de forma fluida el lado frontal y el lado posterior y donde la via corta el lado frontal y el lado posterior en un angulo no perpendicular. El dispositivo comprende ademas capas de transferencia que se intercalan con las laminas. Las laminas pueden tener elementos en el lado frontal y en el lado posterior, por ejemplo colectores de entrada, colectores de salida y microcanales o un campo de flujo, y pueden disponerse en una o mas subunidades. Las subunidades pueden apilarse entre placas de compresion, y pueden colocarse juntas entre subunidades.

Los multiples microcanales de las diversas realizaciones pueden ser sustancialmente paralelos; sin embargo pueden ser deseables otros patrones de microcanales dependiendo de la aplicacion. Un experto habitual en la materia reconocera que los microcanales pueden ser una serpentina anidada, fractalmente divergente, convergente o de un patron de hueso de pescado. Adicionalmente, en lugar de microcanales, tambien se puede proporcionar una matriz de estructuras de soporte que podnan formar un campo de flujo. Un campo de flujo puede tener las ventajas anadidas de aumentar el area de superficie activa de la capa de transferencia, permitir que el fluido fluya alrededor de burbujas de aire inmovilizadas u otras oclusiones, y mejorar la distribucion del flujo de fluido.

Los campos de flujo pueden estar formados por un par de paredes externas, opuestas, que definen un espacio de flujo en el que el fluido fluye. Las estructuras de soporte comprenden cada una columnas que pueden ser prismas con bases circulares, tales como cilindros. Sin embargo las bases del prisma tambien pueden tener una forma rectangular, de lagrima, triangular, de elipse, poligonal o de lagrima.

El campo de flujo define una serie de estructuras de soporte que tienen densidades de gradiente y diversos tamanos. Un extremo del campo de flujo tiene estructuras de soporte mayores y dispersas, que se reducen gradualmente de tamano y aumentan de densidad a medida que se acercan al extremo opuesto. Adicionalmente, parte de o todo el campo de flujo puede tratarse con un tratamiento de superficie para potenciar la dinamica de flujo. Por ejemplo, la superficie puede tratarse para hacerla hidrofila para reducir la inmovilizacion de aire. Como alternativa, puede tratarse selectivamente para ser hidrofoba en un area de soporte dispersa e hidrofila en un area de soporte densa, promoviendo que el aire inmovilizado se mueva a traves del area dispersa al area densa donde la absorcion y las fuerzas mecanicas pueden obligar al gas a salir. Las estructuras de soporte tambien pueden distribuirse aleatoriamente por todo el campo de flujo sujeto a restricciones de diseno.

Las capas adyacentes de las diversas realizaciones pueden orientarse de modo que los microcanales o los campos de flujo dirijan sus fluidos respectivos para fluir en la misma direccion (corriente paralela), direcciones opuestas (contracorriente) o en algun angulo en relacion entre sf, tal como perpendicularmente (corriente cruzada). En el caso de campos de flujo, la direccion de flujo puede comprender la direccion predominante del fluido que fluye a traves de campos de flujo. Las consideraciones de diseno equilibraran la necesidad de fuerza impulsora de transferencia potenciada (gradientes de temperatura o gradientes de concentracion) con las dificultades en la construccion y el funcionamiento inherentes en las configuraciones; dichas dificultades incluyen alineamiento y diferenciales de presion entre capas. Un experto habitual en la materia reconocera que la direccion de flujo relativa preferida dependera de la aplicacion.

Las realizaciones desveladas se configuran para realizar transferencia de masa. El dispositivo desvelado es compatible con cualquier membrana adecuada para aplicaciones particulares. Son membranas tfpicas para transferencia de masa membranas semipermeables. Dichas membranas pueden ser membranas de polfmero, copolfmero, metal, ceramica, compuesto y/o lfquido. Un ejemplo de una membrana de compuesto es membrana de compuesto de polisulfona-celulosa nanocristalina, que puede emplearse para un dispositivo de dialisis de microcanales, donde se transfieren residuos metabolicos de la sangre al dializado. Tambien pueden emplearse membranas de contacto de gas-lfquido para transferencia de una sustancia entre un lfquido y un gas. Una de dichas aplicaciones sena la oxigenacion de la sangre, por lo que la membrana permite la transferencia de dioxido de carbono y oxfgeno, de modo que el oxfgeno se transfiere a la sangre desde oxfgeno o aire con oxfgeno enriquecido, y el dioxido de carbono se transfiere de la sangre al gas. Tambien pueden emplearse membranas de fluido. Las membranas de fluido comprenden una lamina que tiene microcanales de cortes que atraviesan que contienen fluido y un primer y un segundo soporte de membrana situado para contener fluido en los microcanales. La capa de transferencia tambien puede configurarse para una pila de combustible donde la capa de transferencia comprende una membrana polimerica de electrolitos situada entre una capa catodica y una capa anodica.

Las laminas usadas en las diversas realizaciones pueden ser de cualquier material que pueda disponerse en patrones con elementos de microcanales o elementos capaces de crear uno o mas campos de flujo. Los materiales de laminas tfpicos incluyen polfmeros, metales, aleaciones metalicas, superaleaciones o intermetalicos. Los polfmeros adecuados incluyen, sin limitacion, policarbonato, tereftalato de polietileno (PET), polieterimida (PEI),

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poli(metil metacrilato) (PMMA) o un polietileno halogenado tal como poli(tetrafluoroetileno) (PTFE). Los metales o las aleaciones metalicas adecuados incluyen, sin limitacion, acero inoxidable, cobre, titanio, mquel o aluminio.

La profundidad del microcanal/ campo de flujo generalmente puede ser tan superficial como sea posible permitiendo aun al mismo tiempo el paso de fluido a traves del microcanal. La profundidad superficial debena ser coherente con, o calibrarse con, la longitud de difusion o conduccion, de modo que cuanto mas superficial sera el campo de flujo/ microcanal, mas corta sera la ruta de difusion o conduccion, aumentando de este modo la eficacia de transferencia. El riesgo de oclusion de flujo puede restringir la profundidad minima debido a irregularidades de profundidad, viscosidades de fluido en el procedimiento, contaminantes de fluido en el procedimiento o preocupaciones biologicas tales como dano celular en el caso de hemodialisis u oxigenacion de la sangre. Para conseguir el beneficio del fenomeno de los microcanales, las dimensiones de microcanales son tipicamente mayores de cero y menores de aproximadamente 1.000 pm. Mas tfpicamente, los microcanales son de mas de cero y menos de aproximadamente 400 pm y aun mas tfpicamente mayores de cero y menores de aproximadamente 100 pm, tal como de aproximadamente 10 pm a aproximadamente 90 pm.

Las realizaciones de la presente divulgacion pueden ser utiles para transferir calor o masa de un fluido a otro. Proporcionando una realizacion de la presente divulgacion que tiene una primer lamina y una segunda lamina, teniendo cada una de la primera y la segunda lamina colectores de entrada y colectores de salida conectados a microcanales o uno o mas campos de flujo separados por una capa de transferencia, proporcionando despues un primer fluido al colector de entrada de la primera lamina y un segundo fluido al colector de entrada de la segunda lamina, el calor o la masa se transferiran del primer fluido al segundo fluido o viceversa, dependiendo de la configuracion del dispositivo. Por ejemplo, proporcionando un dispositivo donde la capa de transferencia es una membrana semipermeable, tal como compuesto de polisulfona-celulosa nanocristalina, y proporcionando sangre a una lamina y dializado a otra lamina, las sustancias en la sangre se transferiran al dializado.

De forma similar, ciertas realizaciones desveladas son utiles para sistemas de transferencia de calor. La incorporacion de capas termicamente conductoras a dichos dispositivos permite que el calor se transfiera de un fluido a otro. Por tanto, en algunas realizaciones, las capas de transferencia pueden ser capas de transferencia de calor.

Lo anterior y otros objetos, elementos y ventajas de la invencion resultaran mas evidentes a partir de la siguiente descripcion detallada, que continua con referencia a las figuras adjuntas.

Breve descripcion de los dibujos

La FIG. 1 es una vista esquematica de un dispositivo de transferencia microflmdico que tiene una via de flujo a traves.

La FIG. 2 es una vista en perspectiva de una realizacion de una unica capa del dispositivo de transferencia microflmdico.

La FIG. 3 es una vista en plano del campo de flujo microflmdico con soportes de segmentos de pared.

La FIG. 4 es una vista en plano de un campo de flujo microflmdico con segmentos de pared en angulo.

La FIG. 5 es una vista en plano esquematica de la yuxtaposicion de campos de flujo con segmentos de pared en angulo.

La FIG. 6A es una vista en plano de un campo de flujo microflmdico con soportes cilmdricos.

La FIG. 6B muestra una vista superior de un par de soportes cilmdricos.

La FIG. 6C muestra una vista lateral de un par de soportes cilmdricos.

La FIG. 7 es una vista ampliada en plano de un campo de flujo microflmdico con estructura de soporte en forma de lagrima.

La FIG. 8 es una vista ampliada en plano de un campo de flujo microflmdico que tiene densidad y tamano de estructura de soporte en gradiente.

La FIG. 9 es una vista ampliada en plano de un campo de flujo microflmdico con estructuras de soporte distribuidas aleatoriamente.

La FIG. 10 es una vista en perspectiva parcial de un dispositivo ensamblado que muestra entradas y salidas de fluido.

La FIGURA 11 es una vista en perspectiva de dos dispositivos ensamblados combinados con colectores flmdicos unidos.

La FIGURA 12 es una vista de conjunto de una realizacion de un dispositivo de transferencia microflmdico con laminas con una sola cara.

La FIGURA 13 es una vista en plano de una realizacion de una lamina.

La FIGURA 14 es una vista en perspectiva del dispositivo ensamblado mostrado en la FIGURA 6.

La FIGURA 15 es una vista detallada de las rutas de flujo de fluido internas en el dispositivo de la FIGURA 6.

La FIGURA 16 es una vista en plano esquematica de la yuxtaposicion de colectores de fluido y microcanales de capas adyacentes, que tienen flujo de corriente cruzada.

La FIGURa 17 es una vista en planta esquematica parcial de la yuxtaposicion de capas adyacentes que tienen el campo de flujo mostrado en la FIGURA 3.

La FIGURA 18 es una vista detallada de las rutas de flujo de fluido interno de una realizacion que tiene un diseno

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especular de una sola cara.

La FIGURA 19 es una vista en perspectiva detallada de las rutas de flujo de fluido de una realizacion que tiene un diseno especular de una sola cara con microcanales paralelos.

La FIGURA 20 es una vista de conjunto parcial de una realizacion de un dispositivo de transferencia microflmdico que tiene laminas de doble cara.

La FIGURA 21 es una vista en plano de una lamina de doble cara.

La FIGURA 22 es una vista en plano de una capa de transferencia.

La FIGURA 23 es una vista en detalle de la ruta de flujo de un dispositivo de transferencia microflmdico que tiene laminas de doble cara.

La FIGURA 24 es una vista en detalle de la ruta de flujo de un dispositivo de transferencia microflmdica que tiene laminas de doble cara con flujo de corriente paralela.

La FIGURA 25 es una vista en plano de una lamina que tiene microcanales de cortes que atraviesan.

La FIGURA 26 es una vista en plano detallada de una lamina que tiene microcanales de cortes pasantes con soportes laterales.

La FIGURA 27 es una vista en plano detallada de una lamina que tiene microcanales de cortes pasantes con un patron de hueso de pescado.

La FIGURA 28 es una vista en perspectiva detallada de una lamina que tiene microcanales de cortes pasantes con un patron de hueso de pescado.

La FIGURA 29 es una vista de conjunto de un dispositivo de transferencia microflmdico que tiene laminas de cortes pasantes.

La FIGURA 30 es una vista detallada de la ruta de flujo de fluido de un dispositivo que tiene laminas de cortes pasantes.

La FIGURA 31 es una vista en perspectiva de un dispositivo que tiene microcanales de cortes pasantes perpendiculares y paralelos alternos.

La FIGURA 32 es una vista en plano de la yuxtaposicion de las capas de una subunidad que incorpora una membrana de fluido.

La FIGURA 33 es una vista esquematica de un dispositivo que tiene membranas de fluido.

La FIGURA 34 es una vista esquematica de un dispositivo que tiene pilas de combustible.

La FIGURA 35 es una vista en plano de una realizacion de una lamina de un dializador de campo de flujo sin regiones de colector.

La FIGURA 36 es una vista en plano de otra realizacion de una lamina de un dializador de campo de flujo sin regiones de colector.

La FIGURA 37 es una vista esquematica, en plano, de una ruta de laseres para formar un campo de flujo.

La FIGURA 38 es una vista ampliada de una parte de una lamina donde se cortan canales formados por laser.

La FIGURA 39 es una vista ampliada de una superficie de lamina que muestra canales ondulantes y clavijas formadas entre los canales.

La FIGURA 40 es una realizacion en la que se apilan laminas sin colector alternantes en un sentido de corriente cruzada.

Descripcion detallada

A. Definiciones

El dializado se refiere a un fluido acuoso que tiene los solutos apropiados en las concentraciones apropiadas para dialisis de sangre.

El microcanal se refiere a un espacio sustancialmente unido en un dispositivo microflmdico que permite el flujo del fluido, teniendo el espacio al menos una dimension menor de aproximadamente 1000 pm.

El campo de flujo significa una ruta microflmdica con una relacion de aspecto de aproximadamente 10 o mas, en la que la relacion de aspecto se define como la relacion de la anchura de la ruta microflmdica y la profundidad de la ruta microflmdica y el fluido fluye sustancialmente en la direccion de la longitud de la ruta microflmdica.

Microcanal de cortes pasantes se refiere a un microcanal con una profundidad igual al grosor de la lamina en la que se forma.

Las laminas de una sola cara se refieren a laminas que tienen elementos, tales como elementos de microcanales o campo de flujo, en los que la transferencia de calor o de masa a traves de las capas de transferencia se produce solamente en un lado.

Las laminas de doble cara se refieren a laminas que tienen elementos, tales como elementos de microcanales o elementos de campo de flujo, en ambos lados.

La membrana semipermeable se refiere a una membrana que permite el paso a traves de ella de algunas sustancias mientras que restringe otras.

Via se refiere a un microcanal que permite que el fluido fluya a traves de una lamina para conectar de forma fluida microcanales o campos de flujo en el lado frontal de la lamina con los del lado posterior de la lamina.

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B. Descripcion de dispositivo de transferencia microfluidico

La FIGURA 1 representa un diagrama de flujo contracorriente 100 para un primer fluido y un segundo fluido. Aunque la ruta de flujo se describe en el contexto de un microcanal, tambien se puede usar una ruta de flujo a traves de un campo de flujo. Ademas, aunque se muestran diversas realizaciones descritas en el presente documento con configuraciones de microcanales, cada realizacion podna construirse y manejarse usando un campo de flujo fluido en lugar de un microcanal.

Un primer fluido entra en la entrada de microcanal 102 y fluye a traves de la lamina superior 104 al microcanal 106 por medio de la via 108 donde el fluido entra en contacto con la capa 110 de transferencia. Simultaneamente, un segundo fluido en el microcanal 112 entra en contacto con la capa 110 de transferencia antes de fluir a traves de la lamina inferior 114 a la salida 116 por medio de la via 118. La capa 110 de transferencia puede ser una membrana semipermeable elegida para la aplicacion espedfica para permitir la transferencia de una o mas sustancias del fluido en el microcanal 106 al fluido en el microcanal 112, o viceversa. Por ejemplo, la aplicacion espedfica puede ser un procedimiento de hemodialisis.

La anchura de los microcanales 106 y 112 sera la mas amplia posible teniendo en cuenta parametros operativos y requisitos de construccion, tal como para evitar sustancialmente que la capa 110 de transferencia cuelgue en los microcanales. La anchura real variara dependiendo de ciertos factores, tales como la rigidez de la capa 110 de transferencia y el diferencial de presion a traves de la capa de transferencia. Las anchuras de microcanales tfpicas son de entre 100 pm y 500 pm, y mas tipicamente entre aproximadamente 200 pm y aproximadamente 400 pm.

Para dispositivos de transferencia de masa, la capa 110 de transferencia puede ser cualquier material que permita la transferencia selectiva de una sustancia o sustancias diana a traves de la capa de transferencia. Un experto habitual en la materia reconocera que la seleccion de membrana dependera de otros criterios de diseno incluyendo, sin limitacion, la sustancia que se transfiere, otras sustancias presentes en los fluidos, la velocidad de transferencia deseada, los fluidos que portan la sustancia, el fluido que recibe la sustancia, la temperatura operativa y la presion operativa. Las membranas adecuadas pueden incluir, sin limitacion, polfmero, copolfmero, metal, ceramica, compuestos, compuesto de polisulfona-celulosa nanocristalina, membranas de contacto de gas-lfquido, membranas de fibra hueca y membranas de fluido.

Cuando el dispositivo de transferencia de masa es un dispositivo de hemodialisis, algunas membranas adecuadas para la capa de transferencia incluyen sin limitacion polisulfona, polietersulfona, poliacrilanitrilo, acetato de celulosa, diacetato de celulosa y triacetato de celulosa.

Las laminas 104 y 114 pueden ser cualquier material que pueda disponerse en patrones con elementos utiles para una aplicacion particular, tales como vfas y microcanales o tales como estructuras de soporte para campos de flujo. El grosor de la lamina puede ser de entre aproximadamente 200 pm y aproximadamente 1000 pm, siendo el grosor tfpico entre aproximadamente 300 pm y aproximadamente 500 pm. Los materiales de lamina adecuados incluyen, sin limitacion, polfmeros y metales. Los ejemplos de materiales polimericos adecuados incluyen policarbonato, tereftalato de polietileno (PET), polieterimida (PEI), poli(metilmetacrilato) (PMMA) y polietileno halogenado tal como poli (tetrafluoroetileno) (PTFE). Las laminas de metal pueden ser cualquiera que pueda tener elementos deseados formados en las mismas, tales como materiales que pueden grabarse fotoqmmicamente o mecanizarse de otro modo para tener elementos deseados, incluyendo elementos ciegos. Los ejemplos incluyen aceros inoxidables, cobre, titanio, mquel y aluminio.

La FIGURA 2 muestra una vista en perspectiva de una realizacion de un diseno de lamina. Aunque la FIGURA 2 se describe en el contexto de un microcanal, puede usarse una configuracion de colector similar para flujo de fluido a un campo de flujo. El lado de colector 120 de la lamina 104 comprende la entrada 102 para recibir un fluido y dirigir el fluido a la via 108 donde el fluido fluye a traves de la placa al lado de microcanal 122 (o lado de campo de flujo) de la placa. El fluido fluye despues a traves de los microcanales 106 o el campo de flujo, donde el fluido entra en contacto con la capa de transferencia, no mostrado. La entrada 102 tiene estructuras de soporte 124 para evitar el colapso de la lamina adyacente en la entrada 102. La FIGURA 2 desvela microcanales 106 como multiples microcanales en paralelo, sin embargo la presente divulgacion no se limita a esta configuracion.

1. Campos de flujo

Como se ha mencionado, cualquiera de las realizaciones puede incorporar uno o mas campos de flujo en lugar de microcanales. La FIGURA 3 muestra una realizacion que utiliza un campo de flujo 126 en lugar de los microcanales en paralelo usados en la realizacion de las FIGURAS 1 y 2. El campo de flujo 126 puede en general formarse a partir de un par de paredes opuestas 127 que definen la periferia externa del campo de flujo 126. Se situa un espacio entre las paredes y el fluido fluye dentro del espacio desde una entrada hacia una salida. Se situan una o mas estructuras de soporte discretas, tales como segmentos de pared 128, en el espacio entre las paredes. Las estructuras de soporte actuan al menos parcialmente para proporcionar soporte a la lamina adyacente para evitar que la lamina se colapse sobre otra. Las estructuras de soporte tambien evitan que la membrana se colapse en la ruta de flujo y bloquee el flujo de sangre o dializado. Las estructuras de soporte pueden disponerse en una diversidad de disposiciones espaciales en relacion entre sf. Las estructuras de soporte pueden tener una diversidad

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de formas y tamanos y pueden estar en forma de clavijas, segmentos de pared, salientes, protrusiones, etc.

Las estructuras de soporte difieren de las paredes elongadas o divisores que forman los microcanales por que las estructuras de soporte no definen rutas de flujo alargadas, discretas. En su lugar, una pluralidad de las estructuras de soporte se situa en el espacio de flujo general entre las paredes opuestas 127 sin guiar espedficamente el fluido en una direccion particular. Las estructuras de soporte permiten mas libertad de direccion de flujo para el fluido en relacion con el flujo direccional finamente guiado de los microcanales.

Ademas, la naturaleza discreta, separada de las estructuras de soporte da como resultado exposicion de mas superficie de capa de transferencia que cuando se usen divisores de microcanales contiguos. La exposicion de mas de la capa de transferencia interpuesta a los fluidos para dializar, por ejemplo, mejora la eficacia del dispositivo en general. Un experto habitual en la materia reconocera que es deseable maximizar el area de la capa de transferencia expuesta al fluido manteniendo al mismo tiempo la integridad de la capa de transferencia con suficientes estructuras de soporte para que la capa de transferencia no colapse en una parte del campo de flujo. Ademas, las realizaciones del campo de flujo mitigan la oclusion de flujo provocada por inmovilizacion de burbujas de aire permitiendo que el fluido fluya alrededor de las burbujas de aire, lo que puede no producirse tan facilmente en el volumen mas restringido de un microcanal porque la burbuja puede ser de un tamano que bloquee significativamente el flujo en un canal particular.

En el ejemplo de la FIGURA 3, las estructuras de soporte estan en forma de segmentos de pared 128 comprendidos por cuerpos de forma rectangular o pnsmica que se extienden hacia arriba desde la superficie de la lamina. Los segmentos de pared 128 se situan en grupos de modo que un solo grupo forme una columna desde el punto de vista de la FIGURA 3. El campo de flujo completo 126 incluye una serie de columnas. Cada columna tiene una pluralidad de segmentos de pared 128 alineados extremo a extremo y separados entre sf dentro de la columna. Cada una de las columnas esta separada de una columna adyacente. La separacion entre segmentos de pared puede variar dentro de una unica columna, como tambien lo puede hacer la separacion entre una columna y una columna adyacente. Ademas, los segmentos de pared 128 pueden disponerse en otros patrones espaciales y no estan limitados a su disposicion en patrones de columna.

La FIGURA 4 muestra otro ejemplo de un campo de flujo 126 con los segmentos de pared 128 en angulo ligero en relacion con los ejes largos de las paredes opuestas 127. La magnitud del angulo de los segmentos de pared en relacion con las paredes opuestas 127 puede variar. Todos los segmentos de pared 128 pueden orientarse en el mismo angulo. Como alternativa, el angulo puede variar de un segmento de pared 128 a otro segmento de pared 128 de modo que uno o mas de los segmentos de pared 128 pueden orientarse en un angulo mientras que otros segmentos de pared pueden orientarse en un angulo diferente.

El angulo de los segmentos de pared 128 da como resultado un diseno tolerante de alineamiento cuando el dispositivo se ensambla para flujo de corriente paralela o contracorriente. Puede ser deseable que un segmento de pared se situe al menos parcialmente sobre otro segmento de pared cuando las capas adyacentes se apilan para proporcionar soporte estructural apropiado entre las capas en la pila. A este respecto, los segmentos de pared 128 pueden tener tamanos y formas relativos y pueden tambien disponerse en patrones para maximizar la probabilidad de que los segmentos de pared se alineen uno sobre otro cuando se apilan las capas. La FIGURA 5 muestra una yuxtaposicion de capas adyacentes en configuracion de corriente cruzada 130 y configuracion de corriente paralela 132, teniendo cada uno segmentos de pared 128 en angulo. La naturaleza angular de los segmentos de pared aumenta la probabilidad de que los segmentos de pared se corten o se apilen entre sf cuando las laminas se apilan. El movimiento ligero de una capa en relacion con la otra o en la direccion x o y aun soportara la membrana en la interseccion de los segmentos de pared.

La FIGURA 6A desvela un laminado 134 que tiene un campo de flujo 136 en el que las estructuras de soporte comprenden multiples postes 138 cilmdricos de soporte. De forma similar a los segmentos de pared 128 (FIGURA 3), los multiples postes 138 de soporte aumentan el area de superficie de la capa de transferencia (no mostrado) expuesta para transferencia. Adicionalmente, el fluido no se restringe a canales estrechos como en los microcanales 106 (FIGURA 2), permitiendo de este modo que el fluido atraviese lateralmente alrededor de oclusiones de flujo tales como burbujas de aire o contaminantes. La FIGURA 6B muestra una vista superior de un par de estructuras de soporte comprendidas en los postes 138 cilmdricos de soporte. La FIGURA 6C muestra una vista lateral esquematica de un par de postes 138 cilmdricos de soporte. Las dimensiones de los postes 138 cilmdricos de soporte pueden variar como tambien lo puede hacer la separacion relativa entre postes 138 cilmdricos de soporte adyacentes para proporcionar al campo de flujo caractensticas de flujo deseadas. Por ejemplo, el radio R de cada poste 138 de soporte puede estar predeterminado, como lo puede estar la distancia S entre postes 138 de soporte adyacentes. La altura H de cada poste de soporte tambien puede variar. Los postes de soporte 138 pueden ser prismas con bases circulares, tales como un cilindro. Sin embargo, las bases del prisma tambien pueden tener una forma rectangular, triangular, de elipse, poligonal o de lagrima. Por ejemplo, la FIGURA 7 desvela un campo de flujo 136 que tiene estructuras de soporte formadas por postes 138 de soporte en forma de lagrima. Esta realizacion se configura para aerodinamizar el flujo de fluido a traves del campo de flujo 136.

En una realizacion, el tamano de los postes de soporte es el mmimo posible medido en diametro para postes cilmdricos, la anchura de postes rectangulares, o dos veces la distancia promedio al centro geometrico para formas

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irregulares, sin perforar la capa de transferencia y suficientemente grande para permitir el alineamiento de postes de capas adyacentes. Las estructuras de soporte son tfpicamente mayores de cero pm y menores de 1000 pm. Mas tipicamente las estructuras de soporte son mayores de cero pm y menores de 500 pm, tal como de aproximadamente 100 pm a aproximadamente 400 pm. Un experto habitual en la materia reconocera que la forma y el tamano deseados de las estructuras de soporte dependeran de diversos factores tales como el material y el grosor de capa de transferencia, los fluidos implicados, las tolerancias de alineamiento de fabricacion y la eficacia de la capa de transferencia.

El campo de flujo 136 define una serie de estructuras 138 de soporte que tienen densidades de gradientes y diversos tamanos como se muestra en la FIGURA 8. Un extremo del campo de flujo 136 tiene estructuras 138 de soporte mayores y dispersas, cuyo tamano se reduce gradualmente y que aumenta de densidad al acercarse al extremo opuesto. Adicionalmente parte de o todo el campo de flujo puede tratarse con un tratamiento de superficie para potenciar la dinamica de flujo. Por ejemplo la superficie puede tratarse para hacerla hidrofila para reducir la inmovilizacion de aire. Como alternativa, se puede tratar selectivamente para que sea hidrofoba en un area de densidad de soporte baja e hidrofila en un area de densidad de soporte alta, promoviendo que el aire inmovilizado se mueva a traves del area dispersa hacia el area densa donde la absorcion y fuerzas mecanicas pueden obligar al gas a salir. Las estructuras 138 de soporte pueden no estar distribuidas aleatoriamente por todo el campo de flujo sujeto a restricciones de diseno como se muestra en la FIGURA 9.

La distancia S entre las estructuras de soporte 138 puede ser la mas amplia posible teniendo en cuenta los parametros operativos y los requisitos de construccion, tal como para evitar sustancialmente que la capa 110 de transferencia (FIGURA 1) cuelgue en el campo de flujo 136. La anchura real variara dependiendo de ciertos factores, tales como la rigidez de la capa 110 de transferencia (FIGURA 1) y el diferencial de presion operativa a traves de la capa de transferencia. Las anchuras tfpicas son entre 100 pm y 500 pm, y mas tfpicamente entre aproximadamente 200 pm y aproximadamente 400 pm.

La profundidad del microcanal o el campo de flujo crean una ventaja de eficacia de transferencia. Las dimensiones a escala micrometrica reducen las limitaciones de la transferencia de masa reduciendo las longitudes de difusion o conduccion a traves de la masa de fluido, aumentando de este modo la tasa de masa por unidad de area de la capa 110 de transferencia (FIGURA 1), aumentando en consecuencia la eficacia y reduciendo el tamano del dispositivo. La profundidad de los microcanales o el campo de flujo es tfpicamente mayor de cero y menor de 1000 pm. Mas tfpicamente la profundidad es mayor de cero y menor de 400 pm. Aun mas tfpicamente, la profundidad es mayor de cero y menor de aproximadamente 100 pm, tal como de aproximadamente 10 pm a 90 pm.

2. Dispositivos de transferencia de masa

En referencia a las FIGURAS 10 y 11, el dispositivo de transferencia de masa ensamblado 200 esta comprendido por laminas 202, laminas 204 y capas 206 de transferencia. Se proporcionan placas 208 de compresion para aplicar presion a las placas en capas 202 y 204 y las capas 206 de transferencia para proporcionar microcanales o campos de flujo de fluido sustancialmente sellados. Las placas 208 de compresion aplican presion usando, por ejemplo, cierres que conecten las placas de compresion o colocando el dispositivo 200 en un mecanismo de pinza. Un experto habitual en la materia reconocera que existen en la tecnica diversos metodos adicionales para aplicar fuerza a las placas de compresion. Los colectores flrndicos 210 se conectan operativamente con dispositivo de transferencia de masa 200, y estan conectados de forma fluida con entradas 212 de microcanales y salidas 214 de microcanales, para suministrar fluidos a los microcanales internos 106 y 112 (FIGURA 1). La FIGURA 11 muestra dos dispositivos de transferencia microflmdicos dispuestos en paralelo, sin embargo un experto habitual en la materia reconocera que pueden configurarse cualquier variedad de dispositivos en paralelo, en serie o ambos.

Las placas 208 de compresion pueden prepararse a partir de cualquier material con suficiente rigidez para comprimir uniformemente las laminas 202 y 204 y las capas 206 de transferencia. Los materiales adecuados incluyen, sin limitacion, polfmero, metales, ceramica o compuestos. Un material ejemplar puede ser, por ejemplo, acnlico. Sin embargo, un experto habitual en la materia reconocera que el material de placa de compresion y su grosor puede depender de diversos factores, por ejemplo, el numero de capas en la pila, la forma requerida para afectar a un sello, y las temperaturas operativas. Las placas 208 de compresion pueden ser planas o pueden tener una cara curvada, tal como una cara convexa, que tenga una curvatura adecuada para distribuir preferentemente de forma uniforme la presion a traves del dispositivo 200.

La FIGURA 12 muestra una vista de conjunto de una realizacion de un dispositivo 300 de transferencia microflmdico. El dispositivo de transferencia de masa 300 comprende una pila secuenciada de laminas mantenidas entre placas 302 de compresion. La pila secuenciada comprende juntas de cabeza 304, y subunidades repetidas separadas por juntas 306. Las subunidades repetidas comprenden, en orden, una primera lamina 308, una capa 310 de transferencia y una segunda lamina 312. El numero de subunidades dependera de la aplicacion y del rendimiento volumetrico y la capacidad de transferencia requerida. Adicionalmente, pueden conectarse dispositivos en paralelo como se muestra en la FIGURA 11. Las laminas 308 y 312 son de diseno sustancialmente similar. En referencia a la FIGURA 13, las laminas 308 y 312 tienen colectores de fluido 314, entrada de fluido 316, estructuras de soporte 318, vfas 322, microcanales 324 (o campos de flujo) localizados en el lado opuesto, y salida de fluido 326. Esto puede verse en mas detalle en el analisis de la FIGURA 16 posteriormente. En referencia de nuevo a la FIGURA 12, las

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juntas 304 y 306 tienen cortes 325 de modo que la junta no abarca los colectores de fluido 314, evitando el colapso del material de junta en el colector e impidiendo el flujo de fluido. Las estructuras de soporte 318 pueden transferir la fuerza de compresion a traves de la pila para facilitar el sellado de compresion por toda la pila y evitar que la lamina adyacente se colapse en el colector. Las estructuras de soporte tambien pueden prevenir que la membrana de transferencia bloquee el flujo de fluido en y a traves del colector. Estan conectados operativamente a la placa de compresion 302 los conectores 328, 330, 332 y 334 de fluido.

La FIGURA 14 muestra una vista en perspectiva de dispositivo 300 de transferencia microflmdico ensamblado. Las placas 302 de compresion tienen aperturas 336 para recibir cierres para acoplar y comprimir la pila 338. Un primer fluido entra en el dispositivo 300 a traves del conector de fluido 328 y sale del dispositivo a traves del conector de fluido 330. Un segundo fluido entra en el dispositivo 300 a traves del conector de fluido 332 y sale del dispositivo a traves del conector de fluido 334.

La FIGURA 15 proporciona una vista detallada de la ruta de flujo interna de dos subunidades de la pila 400. Las rutas de flujo de fluido 402 muestran un primer fluido que entra a traves de la entrada de fluido 404. La entrada de fluido 404 es un agujero que atraviesa que conecta de forma fluida el primer fluido con subunidades en la pila. El fluido entra en los colectores 405, fluye alrededor de la estructura de soporte 406 a traves de las vfas 408 a los microcanales 410 o campos de flujo donde entra en contacto con capas 412 de transferencia. Las capas 412 de transferencia conectan operativamente los microcanales 410 o campos de flujo que contienen el primer fluido y los microcanales 414 o campos de flujo que contienen el segundo fluido para permitir la transferencia de calor o seleccionar sustancias en los fluidos. Por ejemplo una capa de transferencia de masa, por ejemplo una membrana, puede permitir que componentes permeables a membrana del primer y el segundo fluido se transfieran a traves de la membrana de un fluido al otro.

La FIGURA 16 es una vista esquematica de los patrones de flujo de fluido de ambos fluidos yuxtapuestos. La entrada de fluido 404 proporciona el primer fluido al colector de entrada 422, donde fluye alrededor de las estructuras de soporte 406 a los microcanales 423 y se recoge en el otro extremo de los microcanales en el colector de salida 424, y despues sale a traves de la salida de fluido 418. Si la realizacion de la FIGURA 16 incluyera un campo de flujo en lugar de microcanales 423, entonces el fluido fluina desde el colector de entrada 422, a traves del campo de flujo, y hacia el colector de salida 424. A medida que el fluido fluye a traves del campo de flujo, este fluina alrededor de las diversas estructuras de soporte situadas dentro del campo de flujo.

El segundo fluido entra a traves de la entrada de fluido 416 al colector 426 de entrada, donde se dirige a microcanales 427 o campo de flujo, y se recoge en el colector 428 de salida y sale a traves de la salida 420. La FIGURA 16 desvela un dispositivo que tiene el primer y el segundo fluido que fluyen en perpendicular entre sf; sin embargo un experto habitual en la materia reconocera que se puede configurar este dispositivo para flujo de corriente paralela, a contracorriente o de corriente cruzada.

La FIGURA 17 desvela la yuxtaposicion de capas adyacentes de otra realizacion que utiliza campos de flujo 430 y 432 en lugar de multiples microcanales paralelos.

En una realizacion, el dispositivo de transferencia de masa es un dializador tal que el primer fluido es sangre y el segundo fluido es dializado. La sangre entra en la entrada de fluido 404 y fluye al colector de entrada 422. La sangre fluye despues al campo de flujo o microcanales hacia el colector de salida 424, despues sale a traves de la salida de fluido 418. El dializado entra en el dializador a traves de la entrada de fluido 416 y fluye al colector 426 de entrada, donde se dirige a microcanales 427 o campo de flujo, y se recoge en el colector 428 de salida y sale a traves de la salida 420. A medida que la sangre y el dializado fluyen a traves de sus campos de flujo respectivos, los solutos se difunden a traves de la capa de transferencia de masa. Puede formarse un gradiente de presion entre los campos de flujo respectivos para conseguir hemodiafiltracion de la sangre donde el fluido pasa periodicamente del dializado a la sangre y/o de la sangre al dializado, transfiriendo de este modo moleculas por medio de movimiento de solutos convectivo que de otro modo cruzana lentamente la barrera de membrana solamente por difusion. La ultrafiltracion es un procedimiento en dialisis en el que se provoca que el fluido se mueva a traves de una membrana dializadora mediante difusion de la sangre al dializado con el fin de retirar el exceso de fluido del torrente sangumeo del paciente. Junto con agua, algunos solutos tambien se extraen a traves de la membrana mediante conveccion en lugar de difusion. La ultrafiltracion es un resultado de un diferencial de presion entre el compartimiento de sangre y el compartimiento de dializado donde el fluido se movera de una mayor presion a una menor presion.

La FIGURA 18 desvela una realizacion del dispositivo 500 que tiene subunidades de imagen especular alternantes 502 y 504. Esta realizacion crea un colector 506 de fluido combinado, que dirige fluido a los microcanales 508 (o campos de flujo) a traves de las vfas 510. Las subunidades 502 y 504 se separan por una junta 512 con un corte para colector 506. Esta disposicion reduce la contaminacion cruzada de fluido en relacion con realizaciones que tienen colectores con fluidos diferentes que se enfrentan entre sf. Ademas, la disposicion de las subunidades 502 y 506 de esta manera permite un unico diseno de junta simplificado en comparacion con los dos disenos de junta mostrados como 304 y 306 en la FIGURA 12. Esta realizacion puede configurarse para flujo cruzado como se muestra en la FIGURA 18 o para flujo de corriente paralela o contracorriente como se muestra en la FIGURA 19.

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En referencia a la FIGURA 19, el dispositivo 520 comprende la subunidad 522 que tiene los colectores combinados 524 y 526. Las laminas 528 y 530 comprenden microcanales paralelos 532 y 534 (o campos de flujo) separados por la capa 536 de transferencia. Los microcanales paralelos 532 y 534 permiten las rutas de flujo de corriente paralela 538 y 540. Como alternativa, la inversion de la direccion de la ruta de flujo 538 o 540 conseguira un flujo contracorriente.

En otra realizacion mas, se elimina completamente la necesidad de juntas entre subunidades. La FIGURA 20 desvela una vista de conjunto parcial de un dispositivo de transferencia de masa 600 donde la lamina 604 tiene microcanales (o campos de flujo) y colectores en ambos lados. Esta configuracion permite que el dispositivo 600 se ensamble como capas alternas de capas 602 de transferencia identicas y laminas 604. La FIGURA 21 es una vista en plano del frontal 606 y la parte posterior 608 de la lamina 604. El frontal 606 de la lamina tiene una primera entrada de fluido 610 conectada de forma fluida con el primer colector 612 de entrada de fluido. El primer colector de entrada de fluido 612 dirige el fluido a traves de la via 614 a los primeros microcanales 616 de fluido (o campo de flujo) en la parte posterior 608 de la lamina. Los microcanales 616 dirigen el fluido a la via 618 que conecta de forma fluida los microcanales con el primer colector 620 de salida de fluido en el frontal 606 de la lamina, donde el primer fluido sale por la primera salida de fluido 622. De forma similar, la parte posterior 608 de la lamina tiene la segunda entrada de fluido 624 que conecta de forma fluida con el segundo colector 626 de entrada de fluido. El segundo colector 626 de entrada de fluido esta conectado de forma fluida con la via 628 que conecta de forma fluida el segundo colector de entrada de fluido con los segundos microcanales 630 de fluido (o campo de flujo) en el frontal 606 de la lamina. Los segundos microcanales 630 de fluido dirigen el fluido a la via 632 que conecta de forma fluida los segundos microcanales de fluido y el segundo colector de salida de fluido 634, que se conecta de forma fluida con la segunda salida 636 de fluido.

La FIGURA 22 desvela la capa 602 de transferencia usada en el dispositivo 600 de transferencia microflmdico (FIGURA 20). La capa 602 de transferencia tiene cuatro cortes 638 asociados con las localizaciones de los colectores 612, 620, 626 y 634 de fluido en la placa 604 (FIGURA 21). Aunque la lamina de doble cara 604 permite un dispositivo con casi la mitad del numero de laminas en comparacion con realizaciones previamente desveladas, la compresion solamente puede no sellar adecuadamente la capa de transferencia entre los colectores y los microcanales localizados en el mismo lado de la lamina.

La FIGURA 23 muestra una vista detallada de un dispositivo 700 de transferencia microflmdico que emplea laminas 604 de doble cara. El primer fluido fluye de los colectores 706 a traves de la lamina 604 a los microcanales 702 (o campo de flujo). De forma similar el segundo fluido fluye de un colector, no mostrado, en la lamina 604 a los microcanales 704 (o campo de flujo) localizados en el mismo lado de la placa que el colector 706. Debido a que la capa 602 de transferencia se comprime contra las capas adyacentes por divisores 708 de microcanales en lugar de una superficie solida, el fluido podna filtrarse bajo la capa de transferencia permitiendo que el fluido del colector 706 entre en el microcanal 704. La union 710 de capa de transferencia evita esto. Los adhesivos o la soldadura por laser podnan crear la union 710 de capa de transferencia, sin embargo un experto en la materia reconocera que se pueden emplear otros procedimientos para crear la union. Dichos procedimientos incluyen pero sin limitacion soldadura en RF, soldadura ultrasonica y soldadura termica.

Aunque la FIGURA 23 desvela un dispositivo de doble cara con flujo de corriente cruzada, tambien es posible configurar un dispositivo de doble cara con flujo de corriente paralela o contracorriente. Por ejemplo, la FIGURA 24 ilustra el dispositivo 720 que tiene las laminas 722 y 724 de doble cara dispuestas para proporcionar los colectores combinados 726 y 728. Los microcanales 730 y 732 son paralelos y estan separados por la capa 734 de transferencia, lo que permite las rutas de flujo de corriente paralela 736 y 738. De forma similar los microcanales 740 y 742 son paralelos entre sf y estan separados por la capa 744 de transferencia, lo que permite las rutas de flujo de corriente paralela no mostradas. Un experto habitual en la materia reconocera que esta realizacion tambien permite el flujo contracorriente.

Una realizacion del dispositivo de transferencia microflmdico emplea microcanales que se cortan a traves del grosor de la lamina completo. La FIGURA 25 es una vista en plano de una lamina 800 que atraviesa. La lamina 800 tiene entrada 802 de fluido, conectada de forma fluida con el colector 804 de entrada. El colector 804 de entrada esta conectado de forma fluida con la via 808. Los microcanales 810 de cortes pasantes estan conectados de forma fluida con las vfas 808 por medio de microcanales 812. Los microcanales 814 conectan de forma fluida los microcanales 810 de cortes pasantes con el colector de salida 816, que dirige el flujo de fluido a la salida 818. Con los microcanales de cortes que atraviesan el grosor de la lamina completa, los divisores de microcanales pueden necesitar apoyo estructural. La FIGURA 26 muestra la lamina 800 que tiene microcanales 810 de cortes pasantes con soporte de divisores 812 de grosor parcial. Para proporcionar un sello de compresion robusto, la lamina 800 tiene una cara 820 de sellado de compresion para comprimir la capa de transferencia contra la capa adyacente. Otra realizacion de una lamina de microcanales de cortes pasantes se muestra en la FIGURA 27.

La FIGURA 27 muestra una vista en plano de la lamina 800 que tiene divisores de microcanales que forman un patron de hueso de pescado. En referencia a la FIGURA 28, los divisores 814 de microcanales comprenden multiples segmentos 816 de pared de grosor parcial dispuestos en un patron de hueso de pescado. Los segmentos 816 de pared de grosor parcial alternan en el patron de hueso de pescado de modo que los segmentos de pared adyacente estan nivelados con lados opuestos de la lamina 800. Este diseno aumenta la eficacia del dispositivo

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exponiendo una mayor area de la superficie de la capa de transferencia (no mostrada). Los segmentos 816 de la pared de grosor parcial pueden formar esencialmente un campo de flujo en lugar de microcanales, ya que los segmentos 816 de pared de grosor parcial no restringen necesariamente el flujo de fluido a un unico canal.

La FIGURA 29 muestra una vista de conjunto del dispositivo 900 de transferencia microflmdico usando laminas 906 de cortes pasantes. Las placas 902 de compresion, conectadas operativamente con juntas 904, mantienen y comprimen subunidades repetidas que comprenden, en orden, la lamina 906 de primer fluido, capa 908 de transferencia y lamina 910 de segundo fluido. Las subunidades se separan por capas 912 de transferencia. Una ventaja de esta realizacion es la exposicion de capa de transferencia aumentada por microcanal. Ya que los microcanales de cortes pasantes estan unidos en dos lados con capas 908 y 912 de transferencia, lo que las conecta operativamente con placas adyacentes, el area de superficie de capa de transferencia por lamina casi se duplica. Esto permite menos capas, y permite la reduccion de costes y dispositivos mas pequenos.

La FIGURA 30 proporciona un detalle de la ruta 1000 de flujo de fluido. El fluido entra en el colector 1002 de entrada, que dirige el fluido a la via 1004. El fluido viaja a traves de la via 1004 hasta el microcanal 1006, despues al microcanal 1008 de cortes pasantes. El microcanal 1008 de cortes pasantes se orienta perpendicular al microcanal 1010 de cortes pasantes, Los microcanales 1008 y 1010 de cortes pasantes tienen divisores 1012 de grosor parcial para soporte estructural. Adicionalmente, los divisores 1012 proporcionan mezcla sin impedir sustancialmente el flujo de fluido. Las capas 1014 de transferencia separan y conectan operativamente los microcanales 1008 y 1010 de cortes pasantes para permitir la transferencia de calor o masa de un fluido a otro.

La FIGURA 31 desvela un detalle de un dispositivo de cortes que atraviesan 1100 que tiene flujo tanto de corriente paralela como de corriente cruzada. El dispositivo 1100 comprende multiples subunidades 1102. La subunidad 1102 comprende una capa 1104 de transferencia entre una primera lamina 1106 y una segunda lamina 1108. Las laminas 1106 y 1108 tienen microcanales 1110 y 1112 de cortes pasantes, respectivamente. Los microcanales 1110 y 1112 son paralelos entre sf y perpendiculares a microcanales de subunidades 1102 adyacentes. Las subunidades 1102 se separan por capas 1114 de transferencia. En consecuencia, las subunidades 1102 tienen flujo de corriente paralela o contracorriente entre las laminas 1106 y 1108 dentro de la subunidad 1102, y flujo de corriente cruzada entre subunidades.

El dispositivo desvelado puede utilizar membranas de fluido. La FIGURA 32 desvela una vista en plano de la yuxtaposicion de las rutas 1202 y 1204 de flujo de fluido de procedimiento y los canales 1206 de membrana de fluidos. Las rutas 1202 y 1204 de flujo de fluidos son sustancialmente paralelas entre sf y sustancialmente perpendiculares a los canales 1206 de membrana de fluidos. En referencia ahora a la FIGURA 33, el dispositivo 1300 de membrana de fluidos comprende laminas de cortes pasantes separadas por membranas 1304 de fluido. Las membranas 1304 de fluido comprenden lamina 1306 de cortes pasantes que contiene el fluido 1308 y soportes 1310 de membrana. La lamina 1308 de cortes pasantes tiene los microcanales 1312 sustancialmente perpendiculares a microcanales 1314 de laminas 1302 de cortes pasantes. Un experto habitual en la materia reconocera que los soportes de membrana pueden ser de cualquier material adecuado para aplicaciones de membrana de lfquidos. Por ejemplo y sin limitacion, puede usarse una pelfcula de polietileno microporosa como un soporte de membrana. Un experto habitual en la materia reconocera que la necesidad de, composicion y situacion de soportes de membrana dependera de, por ejemplo, el fluido usado en la membrana de fluidos, los fluidos de procedimiento y las temperaturas y presiones operativas.

El dispositivo desvelado tambien puede configurarse como una pila de combustible. La FIGURA 34 desvela un dispositivo 1400 de pila de combustible que comprende multiples laminas 1402 de cortes pasantes separadas por una capa 1404 de transferencia que comprende un catodo 1406, un anodo 1408 y una membrana polimerica 1412 de electrolitos entre medias. El dispositivo de la FIGURA 34 puede contener, por ejemplo, hidrogeno en los microcanales 1414 y oxfgeno en los microcanales 1416. Las capas 1404 de transferencia se orientan de modo que el anodo 1408 sea adyacente a los microcanales 1414 y el catodo sea adyacente a los microcanales 1416. Un experto habitual en la materia reconocera que este dispositivo puede usarse con cualquier pila de combustible y la configuracion de la capa de transferencia dependera de, por ejemplo, los combustibles usados y la temperatura y presion operativas. Un experto habitual en la materia tambien reconocera que el dispositivo tambien puede configurarse para flujo de corriente paralela o contracorriente.

La FIGURA 35 muestra una vista en plano de una realizacion de una lamina de un dializador de campo de flujo sin regiones de colector. En esta realizacion, el campo de flujo tiene una forma poligonal con una entrada 1505 situada en un punto superior del campo de flujo y una salida 1510 situada en un punto inferior del campo de flujo. Una pluralidad de estructuras de soporte, tales como clavijas, se localizan dentro del campo de flujo. Para mayor claridad de ilustracion, las estructuras de soporte no se muestran en el campo de flujo de la FIGURA 35. La configuracion de las estructuras de soporte dentro del campo de flujo puede variar como se ha descrito anteriormente en referencia a las FIGURAS 3-9.

El campo de flujo se define por paredes opuestas 1517 con un espacio entre medias para flujo de fluido. Las paredes 1517 divergen de la entrada 1505 de modo que el campo de flujo tenga un tamano transversal relativamente pequeno en la region de la entrada 1505 y un tamano transversal ampliado en una region central 1520. La region central 1520 se representa aproximadamente con una forma oval en la FIGURA 35, aunque la forma

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de la region central puede variar. De la region central 1520, las paredes 1517 convergen hacia la salida 1510 de modo que el campo de flujo tiene un tamano transversal mas pequeno en la salida 1510 en relacion con la region central 1510. La entrada 1505 aporta fluido al campo de flujo sin ninguna region de flujo particular para que el fluido obtenga una distribucion relativamente homogenea antes de entrar en el campo de flujo.

El tamano relativamente restringido en la entrada 1505 en relacion con la region central 1520 da como resultado un diferencial de presion entre el fluido que fluye en la entrada en relacion con el fluido que fluye en la region central 1520. Es decir, la presion desciende a medida que el fluido fluye a la region central ampliada. La presion se eleva despues a medida que el fluido fluye hacia la region mas pequena de la salida 1510. Esto da como resultado un aumento de la velocidad de fluido a medida que el fluido fluye de la entrada 1505 hacia la region central 1520, y despues una reduccion de la velocidad a medida que el fluido fluye de la region central 1520 hacia la salida 1510. El campo de flujo puede variar de tamano y puede tener cualquiera de una diversidad de formas que consiguen el diferencial de tamano entre las regiones de la entrada/salida y la region central. Por ejemplo, la FIGURA 36 muestra un campo de flujo circular que consigue diferenciales de tamano entre las regiones de la entrada/salida y la region central. Son posibles otras formas, tales como oval, en rombo, etc.

En dicha realizacion, puede no requerirse ningun colector como resultado de la actuacion del campo de flujo en sf mismo como su propia region de colector y obtencion de una distribucion de flujo relativamente uniforme sencillamente mediante el efecto del descenso de presion entre la region de presion relativamente alta, de mayor velocidad de fluido asociada con la corriente de fluido entrante inmediatamente adyacente a la entrada 1505, y la region 1520 de presion relativamente menor, de menor velocidad hacia la region central 1520 del campo de flujo, combinado con las diversas estructuras de soporte tales como clavijas con los que impacta el fluido y alrededor de los que fluye para crear una distribucion de flujo uniforme. A medida que entra mas fluido en el campo de flujo a traves de la entrada 1505, el fluido que ya esta en el campo de flujo se empuja hacia la salida 1510 y fuera de ella. Ademas, la reduccion de la velocidad de fluido a medida que el fluido fluye hacia la region central 1520 da como resultado un aumento del tiempo de residencia para el fluido en el campo de flujo. El tiempo de residencia aumentado puede dar como resultado una cantidad aumentada de difusion a traves de la membrana dializadora y eficacia aumentada del dializador.

En una realizacion, las clavijas 1512 se disponen en una serie de filas de modo que las clavijas forman esencialmente canales a traves del campo de flujo. Usando tecnicas conocidas, pueden conseguirse canales de una cierta profundidad entre las filas de clavijas de la siguiente manera. En primer lugar puede crearse una lamina modelo, por ejemplo, mecanizando un material adecuado, tal como aluminio, a las dimensiones deseadas o grabando por laser una lamina de material adecuado, tal como una lamina de poliimida. En una realizacion, se usa una cantidad suficiente de laminas para formar un campo de flujo rectangular que tenga dimensiones de aproximadamente 10 centfmetros por aproximadamente 10 centimetros aunque son posibles variaciones. Se crea despues un modelo de impresion a partir de la lamina modelo bien imprimiendo una lamina de polieterimida con el modelo previamente creado o mediante una combinacion de grabado por laser e impresion con el modelo previamente creado. Finalmente, cada lamina se crea a partir del modelo de impresion. Debena apreciarse que son posibles variaciones en el procedimiento de fabricacion.

Al crear el patron usando grabado por laser, las trayectorias de los haces de laser cortan rutas de profundidad aproximadamente uniforme en el sustrato. Esto esta representado esquematicamente en la FIGURA 37, donde las lmeas 1610 representan rutas sucesivas de haces de laser que forman los canales. Un canal de profundidad relativamente uniforme en la lamina se forma a lo largo de la longitud de cada ruta de laser. Sin embargo, cuando las rutas de laser se cruzan entre sf, tales como en el punto de union 1615, la lamina se corta a aproximadamente el doble de profundidad que cuando las rutas de laser no se cruzan. La profundidad aumentada en los puntos de union 1615 es al menos parcialmente resultado de la energfa laser que se multiplica cuando los dos laseres se cruzan entre sf Esto da como resultado una ruta ondulante para cada canal en la que cada canal tiene una profundidad relativamente uniforme a lo largo de una parte de su longitud y profundidad aumentada en los puntos de union 1615.

La FIGURA 38 muestra una vista ampliada de una parte de lamina donde los canales formados por laser se cortan y tienen este tipo de canal de suelo ondulante resultante de un corte grabado por laser. La FIGURA 39 muestra una vista ampliada de la superficie de la lamina que muestra los canales ondulantes y clavijas formados entre los canales. La realizacion mostrada en la FIGURA 39 tiene superficies elevadas que son generalmente planas en los laterales y la parte superior. En otra realizacion, las superficies elevadas estan redondeadas en los laterales y la parte superior. El suelo de la ruta de canal ondulante da como resultado condiciones de mas mezcla en el flujo de lo que se conseguina de otro modo con un suelo de ruta entre todas las clavijas de profundidad relativamente igual, tal como se crea tfpicamente cuando se mecaniza aluminio, por ejemplo. Es decir, el suelo de ruta de canal ondulante da como resultado variaciones localizadas en la velocidad de flujo y direccion de flujo en cada region de profundidad aumentada. Esto provoca mezcla localizada del fluido a medida que fluye a lo largo de las regiones de profundidad aumentada. La mezcla tiende a aumentar la eficacia del dispositivo llevando repetidas veces el dializado nuevo mas cerca de la superficie de la membrana de transferencia.

La FIGURA 40 muestra una realizacion en la que se apilan laminas simetricas alternantes en un modo de corriente cruzada para separacion de las entradas 1505a y salidas 1510a de las laminas que manipulan el fluido para dializar, por ejemplo, de las entradas 1505b y salidas 1510b de las laminas intercaladas que manipulan el dializado. Para

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dicha realizacion, cada lamina puede ser sustancialmente simetrica alrededor de un eje central, tal como una forma cuadrada o circular, de modo que pueda conseguirse apilamiento uniforme. Puede configurarse casi cualquier grado de flujo contracorriente o de corriente cruzada o de corriente paralela con un campo de flujo sin colector y entradas y salidas localizadas apropiadamente y quedanan dentro del alcance de la presente invencion.

Para determinar la viabilidad del uso del dispositivo desvelado para hemodialisis, se fabricaron dispositivos basados en microcanales de una, tres y cinco capas y un dispositivo de campo de flujo de una unica capa. El dispositivo basado en microcanales contema microcanales que eran de 100 pm de profundidad y 400 pm de anchura con divisores de 200 pm de anchura. Hay 51 canales en la serie, que proporcionan un area de transferencia de membrana relativamente pequeno de 4,2 cm2 por capa (o unidad de transferencia). El diseno del campo de flujo tuvo 6,3 cm2 de area de transferencia de membrana con una profundidad de campo de flujo de 60 pm. Las laminas se prepararon y se moldearon usando una tecnica de impresion en caliente. Todos los dispositivos se configuraron para flujo cruzado y sellado usando compresion. Las capas de transferencia fueron membranas de laminas planas AN69 disponibles de Gambro Medical.

Los caudales de fluidos a traves de las diversas realizaciones microflmdicas desveladas dependen del caudal a traves de una lamina individual y del numero de laminas en una pila. En un dispositivo microflmdico que se usa para dialisis dentro de un sistema de dialisis, el caudal a traves del dializador microflmdico puede coincidir sustancialmente con el caudal de dializado que se produce corriente arriba del dializador, tal como se desvela en la Solicitud de Patente de Estados Unidos titulada "Dialysis System with Ultrapurification Control", presentado el 7 de junio de 2010, y que nombra a James R. Curtis, Ladislaus F. Nonn, y Julie Wrazel que se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad. De esta manera pueden conseguirse caudales de hasta 1000 ml/min, aunque pueden preferirse caudales menores, tales como 100 ml/min a traves de uno de los lados de la membrana para aplicaciones de dialisis fuera de la situacion clmica, tal como dialisis domestica o nocturna. La Solicitud de Patente de Estados Unidos titulada "Fluid Purification System”, presentada el 7 de junio de 2010, que nombra a Richard B. Peterson, James R. Curtis, Hailei Wang, Robbie Ingram-Gobel, Luke W. Fisher y Anna E. Garrison y “Dialysis System", presentada el 7 de junio de 2010, que nombra a Julie Wrazel, James R. Curtis, Ladislaus F. Nonn, Richard B. Peterson, Hailei Wang, Robbie Ingram-Govel, Luke W. Fisher, Anna B. Garrision, M. Kevin Drost, Goran Jovanovic, Todd Miller, Bruce Johnson y Alana Warner-Tuhy, tambien se incorporan en el presente documento por referencia en su totalidad.

C. Preparacion de dispositivos de transferencia microflmdicos

Pueden producirse dispositivos desvelados en el presente documento por muchas de las tecnicas implicadas en un enfoque de fabricacion conocido como microlaminacion. Se describen procedimientos de microlaminacion en varias patentes y solicitudes pendientes de cesion comun a la Universidad Estatal de Oregon, incluyendo las Patentes de Estados Unidos n.° 6.793.831, 6.672.502 y Publicacion de Estados Unidos n.° 2007/0029365, titulada High Volume Microlamination Production of Mecs Devices y 2008/0108122, titulada Microchemical Nanofactories, todas las cuales se incorporan en el presente documento por referencia.

La microlaminacion consiste en la creacion de patrones y union de capas finas de material, denominadas laminas, para generar un dispositivo monolftico con caractensticas incluidas. La microlaminacion tfpicamente implica al menos tres niveles de tecnologfa de produccion: 1) creacion de patron de lamina, 2) registro de laminas y 3) union de laminas. Por lo tanto, el procedimiento de la presente invencion para preparar dispositivos comprende proporcionar multiples laminas, registrar las laminas y unir las laminas. La union de laminas no se requiere para todas las realizaciones desveladas, ya que las laminas registradas se mantienen entre placas de compresion lo que proporciona un sello de compresion. Como otra alternativa mas, ciertas realizaciones pueden tener al menos algunas laminas unidas entre sf en combinacion con compresion. El procedimiento tambien puede incluir disociar componentes (es decir, subestructuras de estructuras) para preparar el dispositivo. La disociacion de componentes puede realizarse antes de, despues de o simultaneamente con la union de las laminas.

En un aspecto de la invencion, se forman laminas a partir de una diversidad de materiales, particularmente metales; aleaciones, incluyendo metales intermetalicos y superaleaciones; materiales polimericos, incluyendo unicamente como ejemplo y sin limitacion, policarbonato, tereftalato de polietileno (PET), polieterimida (PEI), poli(metil metacrilato) (PMMA) y polietileno halogenado tal como poli(tetrafluoroetileno) (PTFE); ceramica; y combinaciones de dichos materiales. La seleccion apropiada de un material para una aplicacion particular se determinara por diversos factores, tales como las propiedades ffsicas del metal o la aleacion metalica y el coste. Los ejemplos de metales y aleaciones particularmente utiles para microlaminacion metalica incluyen aceros inoxidables, cobre, titanio, mquel y aluminio. Las laminas utiles para el procedimiento de microlaminacion de la presente invencion pueden tener una diversidad de tamanos. En general, las laminas tienen grosores de aproximadamente 25 pm a aproximadamente 1000 pm de grosor, preferentemente de aproximadamente 25 pm a aproximadamente 500 pm de grosor y aun mas preferentemente de aproximadamente 25 pm a 250 pm de grosor. Las laminas individuales dentro de una pila tambien pueden tener diferentes grosores.

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1. Patrones de laminas

La creacion de patrones de laminas puede comprender maquinar o grabar un patron en la lamina. La creacion de patrones de laminas puede tambien comprender impresion, impresion por rodillo y/o estampado. El patron producido depende del dispositivo que se fabrique. Sin limitacion, las tecnicas para maquinacion o grabado incluyen haz de laser, haz de electrones, haz de iones, deposicion o retirada de material electroqmmico, por electrodescarga, qmmica y mecanica. Pueden crearse patrones de las laminas por combinaciones de tecnicas, tales como procedimientos tanto litograficos como no litograficos. Los procedimientos litograficos incluyen procedimientos de micromoldeo y galvanoplastia, tales como LIGA, y otras tecnicas de fabricacion de forma final. Algunos ejemplos adicionales de tecnicas litograficas incluyen micromecanizacion qmmica (es decir, grabado humedo), mecanizacion fotoqmmica, micromecanizacion electroqmmica (EMM) a traves de mascarilla, grabado plasmatico, as^ como tecnicas de deposicion, tales como deposicion de vaporizacion qmmica, pulverizacion, evaporacion y galvanoplastia. Las tecnicas no litograficas incluyen mecanizacion de electrodescarga (EDM), micromecanizacion mecanica y micromecanizacion por laser (es decir, fotoablacion por laser). Probablemente se prefiera micromecanizacion fotoqmmica y electroqmmica para dispositivos de produccion en masa.

Un procedimiento para creacion de patrones de laminas para realizaciones de dispositivo desveladas es la microimpresion. Por ejemplo, ciertas realizaciones de la presente divulgacion se prepararon usando las siguientes tecnicas. Se uso un sistema de litograffa de nanoimpresion Obducat para transferir patrones de microescala de modelos a partes polimericas. La fabricacion de modelos se consiguio por modelos de micromolienda en metal, tal como aluminio. Tambien se uso un procedimiento de doble transferencia usando otro material, tal como polieterimida (PEI), como el intermedio. Tambien se uso un procedimiento de triple transferencia usando fotorresistente en patron como el modelo de partida. El patron se transfirio del fotorresistente, tfpicamente SU-8, a polidimetilsiloxano (PDMS), despues a un epoxi termoendurecible (por ejemplo, Conapoxi FR-1080) que despues se uso como el modelo de impresion en la herramienta Obducat, transfiriendo el patron a un polfmero de menor temperatura de fusion, tal como tereftalato de polietileno (PET). El SU-8 puede depositarse y tener un patron en multiples capas, lo que permite la creacion de modelos de multiples planos de precision. Estos planos pueden estar tanto por encima como por debajo del plano con el sello de compresion, lo que permite, por ejemplo, la formacion de elementos protruyentes tales como protuberancias de sellado asf como canales con multiples profundidades. Las laminas tambien pueden imprimirse en ambos lados simultaneamente usando simultaneamente dos modelos. Se usaron tecnicas de alineamiento tales como marcas y clavijas durante la creacion de prototipos. Se anticipa que se conseguira produccion de volumen usando impresion en rodillo y tecnicas de laminacion, tambien conocidas como procedimientos de conversion, que incluiran alineamiento automatico usando sistemas de vision.

Otro procedimiento usado para preparar realizaciones desveladas fue grabado fotoqmmico de laminas metalicas, por ejemplo, acero inoxidable 316/316L. Se uso fotorresistente en patron para enmascarar tanto el lado frontal como el posterior de las laminas, con diferentes patrones de enmascaramiento para cada lado. El grabado parcial de cada lado creo canales de flujo intrincados, incluyendo vfas de un lado al otro y canales abiertos a ambos lados. Tambien se crearon estructuras de soporte pequenas usadas para estabilizar los divisores de canales. Dichas estructuras pueden usarse para crear arquitecturas divisoras de canales segmentadas, aumentando de este modo el area de superficie activa de la capa de transferencia.

Tambien se uso mecanizacion por laser para cortar vfas, orificios de entrada y salida y orificios de clavijas de alineamiento en laminas asf como modelos de impresion. Se uso un ESI 5330 con un laser de longitud de onda de 355 nm para mecanizacion por laser. En produccion en volumen tambien puede usarse un laser para cortar vfas y otras penetraciones. Para crear la via, el angulo del laser sera preferentemente no perpendicular para crear una via no perpendicular, reduciendo de este modo los volumenes muertos en el canal del flujo. Como alternativa, las vfas y otras penetraciones pueden crearse usando una operacion de estampado. La operacion de estampado puede realizarse como parte de la operacion de impresion mediante el diseno de modelos de estampado/impresion apropiados. Tambien se crean vfas no perpendiculares en particular disenando modelos de estampado/impresion apropiados.

Se ha conseguido micromecanizacion por laser con accion de laser por pulsos o continua. Los sistemas de mecanizado basados en Nd:YAG y laseres de exdmeros son tfpicamente por pulsos, mientras que los sistemas de laser de CO2 son continuos. El modelo 4420 de Electro Scientific Industries es un sistema tfpico de Nd:YAG. Este sistema de micromecanizacion usa dos grados de libertad moviendo el flujo de laser enfocado a traves de una parte en un movimiento X-Y controlado digitalmente. La accion de corte es termica o qmmicamente ablativa, dependiendo del material que se mecanice y la longitud de onda usada. El mecanismo conductor para el laser de Nd:YAG puede ser un servo actuador controlado digitalmente que proporciona una resolucion de aproximadamente 2 pm. La anchura del corte que atraviesa sin embargo, depende del diametro del haz enfocado.

Tambien se han mecanizado laminas con sistemas de laser de CO2. La mayona de los laseres de CO2 comerciales realizan semiablacion o licuan el material que se corta. Se usa con frecuencia un eyector a gas de alta velocidad para ayudar a retirar los residuos. Como con los sistemas de Nd:YAG, el laser (o la pieza de trabajo) se traslada en las direcciones X-Y para obtener un patron deseado en el material.

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Se ha usado un laser por pulsos Nd:YAG para cortar, por ejemplo, a traves de cunas de acero de 90 pm de grosor. Las anchuras en lmea para estos cortes fueron de aproximadamente 35 pm de ancho, aunque con el acero, se observo algo de ahusamiento. Puede producirse algo de residuo y formacion de rebordes a lo largo del borde del corte en el lado frontal. Este material puede retirarse facilmente a partir de la superficie durante la preparacion de laminas, tal como por pulido de la superficie.

Tambien pueden crearse patrones de laminas usando un laser de CO2. Los cortes pasantes de CO2 fueron de aproximadamente 200 pm de ancho y tambien mostraron un ligero ahusamiento. La anchura del corte de laser de CO2 fue la minima que pudo obtenerse con el sistema usado. La parte puede limpiarse en una etapa de preparacion de lamina usando pulido de superficie para retirar los residuos.

Los laseres Nd:YAG por pulsos tambien son capaces de micromecanizar laminas preparadas a partir de materiales polimericos, tales como laminas hechas de poliimidas. Los laseres Nd:YAG por pulsos son capaces de micromecanizar estos materiales con alta resolucion y sin residuos de refundicion. Las longitudes de onda ultravioletas parecen mejores para este tipo de trabajo donde la ablacion qmmica es aparentemente el mecanismo implicado en la retirada de material. Se han producido orificios limpios, con bordes afilados en el intervalo de 2550 pm de diametro.

2. Preparacion de laminas

Dependiendo de la lamina y la tecnica de creacion de patrones usada, la creacion de patrones de laminas puede incluir preparacion de laminas. Las laminas pueden prepararse por una diversidad de tecnicas. Por ejemplo, puede ser beneficioso el pulido de superficie de una lamina despues de la formacion de patron. Ademas, puede usarse grabado acido para retirar cualquier oxido de una lamina de metal o aleacion. La preparacion de laminas tambien puede incluir aplicar un revestimiento sin oxidos a parte de o todas las laminas. Un ejemplo de esto sena la galvanoplastia de oro en la lamina para evitar la oxidacion en condiciones ambientales.

3. Registro

El registro de laminas comprende (1) apilar las laminas de modo que cada una de las multiples laminas en una pila usada para preparar un dispositivo este en su localizacion apropiada dentro de la pila, y (2) colocar laminas adyacentes unas con respecto a las otras de modo que se alineen de forma apropiada como se determina por el diseno del dispositivo. Debena reconocerse que puede usarse una diversidad de metodos para alinear apropiadamente laminas, incluyendo alinear manual y visualmente las laminas.

La precision con la que pueden situarse laminas unas con respecto a otras puede determinar si funcionara un dispositivo final. La complejidad puede variar de estructuras tales como series de microcanales, que son tolerantes a un cierto grado de alineamiento erroneo, a dispositivos mas sofisticados que requieren alineamiento altamente preciso. Un experto habitual en la materia reconocera que los microcanales en laminas adyacentes que son paralelas entre sf requieren una mayor precision de alineamiento que las realizaciones que tienen flujo de corriente cruzada. Pueden usarse varios procedimientos de alineamiento para conseguir la precision deseada. Puede conseguirse registro, por ejemplo, usando una grna mecanica de alineamiento que acepte la pila de laminas y las alinee usando algun elemento incluido, por ejemplo, esquinas y bordes, que funcionan mejor si dichos elementos son comunes para todas las laminas. Otro enfoque incorpora elementos de alineamiento, tales como orificios, en cada lamina al mismo tiempo que se mecanizan otros elementos. Despues se usan grnas mecanicas de alineamiento que incorporan clavijas que pasan a traves de los orificios de alineamiento. El enfoque de alineamiento de bordes puede registrar las laminas hasta 10 micrometres, suponiendo que los bordes de las laminas sean precisos hasta esta precision. Con clavijas de alineamiento y una tecnica de mecanizacion de laminas de alta precision, es viable el posicionamiento a nivel micrometrico.

Tambien pueden usarse sistemas de vision y registro de laminas asistido termicamente segun se desee. Se proporcionan detalles adicionales con respecto a registro de lamina asistido termicamente en la Publicacion de Patente n.° 2007/0029365, que se incorpora en el presente documento por referencia. Un experto habitual en la materia tambien reconocera que el procedimiento de registro puede automatizarse.

4. Fabricacion del dispositivo

La union de laminas comprende unir al menos algunas de multiples laminas entre sf para producir un dispositivo monolftico (tambien denominado laminado). La union de laminas puede conseguirse por varios procedimientos incluyendo, sin limitacion, soldadura/union de difusion, abrasion termica, union adhesiva, union adhesiva termica, union adhesiva curativa, union electrostatica, soldadura de resistencia, soldadura de microproyeccion y combinaciones de las mismas. Ademas de o como alternativa a la union de las laminas registradas, el dispositivo desvelado puede ensamblarse entre placas de compresion. Sin embargo, para algunas aplicaciones, la union de las laminas a la capa de transferencia puede ser preferible. Adicionalmente, puede usarse una union o una soldadura, tal como una soldadura de adherencia por laser, para facilitar el ensamblaje durante la fabricacion.

Un procedimiento preferido de fabricacion de dispositivo implica tecnicas de fabricacion de bajo coste, de alto rendimiento. Se consigue la creacion de patrones de laminas usando diversas tecnicas, incluyendo impresion,

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estampado y grabado fotoqmmico, entre otras. En una realizacion preferida, se consigue ensamblaje usando tecnicas de rodillo, tales como las usadas en el procesamiento de redes o industrias de conversion. Las pelfculas polimericas se imprimen y estampan en rodillo y despues se laminan para formar un subensamblaje. Se crean patrones de las laminas metalicas usando grabado fotoqmmico. Tambien pueden usarse tecnicas de chorro de agua abrasivo que se estan desarrollando ahora, para creacion de patrones de laminas metalicas en el futuro. Los subensamblajes se separan, se apilan y se ensamblan en marcos de compresion. El procedimiento de sellado primario es por compresion de un marco externo, sin embargo, pueden usarse tecnicas de union tales como soldadura por laser y adhesivos para partes de algunas realizaciones. Puede aplicarse un sellante o procedimiento de sellado a los bordes para evitar filtraciones externas a traves de la membrana.

5. Operaciones de transferencia de calor

En otras realizaciones, los dispositivos de transferencia microflmdicos desvelados en el presente documento pueden usarse en diversas operaciones de transferencia de calor. Como con los dispositivos de transferencia de masa desvelados en el presente documento, los dispositivos de transferencia de calor pueden comprender una pila de multiples subunidades para cambiar la escala del dispositivo a la capacidad volumetrica deseada. Pueden incorporarse capas termicamente conductoras a dichos dispositivos (por ejemplo, situadas entre las subunidades) para permitir que el calor se transfiera de un fluido a otro.

Por ejemplo, en referencia a la FIGURA 1, en una realizacion de transferencia de calor, la capa 110 de transferencia puede ser una capa de transferencia de calor para permitir que el calor se transfiera del fluido en el microcanal 106 al fluido en el microcanal 112, o viceversa. En esta realizacion, la capa 110 de transferencia puede ser cualquier material capaz de conducir el calor de un fluido a otro a una velocidad suficiente para la aplicacion deseada. Los factores relevantes incluyen, sin limitacion, la conductividad termica de la capa 110 de transferencia de calor, el grosor de la capa de transferencia de calor y la velocidad deseada de transferencia de calor. Los materiales adecuados incluyen, sin limitacion, metal, aleacion metalica, ceramica, polfmero o compuestos de los mismos. Los metales adecuados incluyen, sin limitacion, hierro, cobre, aluminio, mquel, titanio, oro, plata o estano. El cobre puede ser un material particularmente deseable.

De forma similar a los dispositivos de transferencia de masa descritos en el presente documento, las dimensiones de escala micrometrica de un dispositivo de transferencia de calor microflmdico reduce las limitaciones de transferencia de calor reduciendo las longitudes de difusion o conduccion a traves de la masa de fluido, aumentando de este modo la velocidad de transferencia de calor por unidad de area de la capa 110 de transferencia (FIGURA 1), aumentando en consecuencia la eficacia y reduciendo el tamano del dispositivo.

Las realizaciones desveladas tambien pueden incorporar componentes de transferencia tanto de calor como de masa. Un experto habitual en la materia reconocera que son posibles varias configuraciones y la aplicacion deseada dictara las configuraciones optimas.

A la vista de las muchas realizaciones posibles a las que pueden aplicarse los principios del dispositivo desvelado, se reconocera que las realizaciones ilustradas son solamente ejemplos preferidos y no debenan interpretarse como limitantes de las realizaciones a un alcance mas estrecho que el que apreciana un experto habitual en la materia. En su lugar, el alcance se define por las siguientes reivindicaciones.

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REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo microflmdico para realizar dialisis, que comprende:

una primera lamina que comprende un primer campo de flujo que comprende un primer conjunto de estructuras de soporte alrededor de las que fluye la sangre durante la operacion;

una segunda lamina que comprende un segundo campo de flujo (136) que comprende un segundo conjunto de estructuras de soporte (138) alrededor de las cuales fluye el dializado durante la operacion, en la que cada una de las estructuras de soporte (138), en al menos uno del primer campo de flujo y el segundo campo de flujo (136), comprende una columna que tiene una base con una forma seleccionada de un drculo, una lagrima, un triangulo, una elipse o un polfgono, y en la que las estructuras de soporte en al menos uno del primer campo de flujo y el segundo campo de flujo (136), tiene un gradiente de tamano y/o un gradiente de densidad de un extremo del campo de flujo (136) al extremo opuesto del campo de flujo (136); y

al menos una capa de transferencia de masa intercalada entre el primer y el segundo campos de flujo (136), a traves de cuya capa se produce la dialisis de la sangre cuando esta en operacion,

caracterizado porque las estructuras de soporte (138) en al menos uno del primer campo de flujo y el segundo campo de flujo (136) tienen un gradiente de tamano y un gradiente de densidad en el campo de flujo (136) que se reducen gradualmente de tamano y aumentan de densidad de un extremo del campo de flujo (136) al extremo opuesto del campo de flujo (136).
2. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el dispositivo no comprende una region colectora, el dispositivo comprende ademas una region colectora conectada de forma fluida con al menos uno de los primer o segundo campos de flujo, o el dispositivo comprende ademas regiones colectoras conectadas de forma fluida tanto con el primer como con el segundo campos de flujo.
3. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que las primera y segunda laminas, junto con la capa de transferencia de masa intercalada, forman una subunidad.
4. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 3 que tiene multiples subunidades.
5. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la primera lamina y la segunda lamina tienen un lado frontal y un lado posterior, y en el que la capa de transferencia se situa entre el lado posterior de la primera lamina y el lado frontal de la segunda lamina.
6. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la capa de transferencia de masa es una membrana o membrana semipermeable.
7. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que cada uno de los primero y segundo campos de flujo tiene una direccion de flujo predominante, y en el que una direccion de flujo predominante de la sangre es contracorriente a una direccion predominante de flujo del dializado, o la direccion de flujo de la sangre es de corriente cruzada con una direccion predominante de flujo del dializado.
8. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que las estructuras de soporte (138) definen sustancialmente la misma forma geometrica, o las estructuras de soporte definen multiples formas geometricas diferentes.
9. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la capa de transferencia de masa es una membrana semipermeable que se intercala con laminas adyacentes.
10. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la al menos una capa de transferencia de masa comprende una membrana semipermeable, el dispositivo comprende ademas una capa de transferencia de calor o el dispositivo se configura tanto para transferencia de calor como para transferencia de masa.
11. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que los elementos que definen un campo de flujo tienen una direccion predominante de flujo de fluido, y en el que las multiples estructuras de soporte son segmentos de pared en angulo en relacion con la direccion predominante del flujo de fluido.
12. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el tamano se reduce y la densidad aumenta en una direccion predominante del flujo de fluido.
13. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 1, que comprende multiples laminas que definen microcanales, en el que los microcanales de cada lamina son sustancialmente paralelos o sustancialmente perpendiculares a los microcanales de al menos una lamina adyacente.
14. El dispositivo de acuerdo con la reivindicacion 13, en el que una parte sustancial de los microcanales se extienden del lado frontal al lado posterior para formar microcanales de corte pasante, estando los microcanales de corte pasante conectados de forma fluida con una o mas vfas de entrada por primeros microcanales de grosor parcial y los microcanales de corte pasante conectados de forma fluida con la o las vfas de salida por segundos microcanales de grosor parcial.