流体输送装置、系统和方法制造方法及图纸

本文提供了输送流体的装置、系统和方法。在一些实例中，该装置、系统和方法包括至少部分由刚性可塑性变形幅片限定的可变形储存器。致动器可以压靠所述刚性可塑性变形幅片，以使所述幅片塑性变形。在某些实例中，控制器适于接纳包括可变形储存器的筒盒，并控制所述致动器压靠刚性可塑性变形幅片，以输送来自可变形储存器的流体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求2014年1月7日提交、系列号为61/924,511的美国临时申请的优先权。
本文涉及输送流体相关的装置、系统和方法。例如，本文提供了构造成精确计量小试剂体积的可变形储存器和致动器，其可用在诊断一种或多种疾病状态的微流体系统中。
技术介绍
在世界各地，诸如HIV感染(以及该疾病的各个阶段)、梅毒感染、疟疾感染以及贫血症的疾病是常见的，并使得人、特别是孕妇衰弱。例如，每年将近三百五十万孕妇感染HIV，并且将近700,000婴儿从其母亲染上HIV。这些婴幼儿HIV感染可以通过识别并治疗带有HIV的母亲来防止。此外，在发展中国家将近20％的孕妇感染了梅毒，导致每年500,000以上的婴幼儿死产和死亡。每年将近10,000妇女和200,000婴幼儿在怀孕过程中死于疟疾，并且在发展中国家，将近45％的孕妇因例如寄生虫感染、寄生物和/或营养缺乏而患有贫血症。贫血症会不利地影响孕妇产后大出血的生存几率和阻碍婴幼儿发育。在发展中国家，大约115,000母亲死亡和500,000婴幼儿死亡与贫血相关联。然而，护理点医疗诊断器具会要求一种或多种试剂必须存放在稳定环境中，直到其被使用，在该护理点，这些试剂必须以精确受控的体积和流量分配。
技术实现思路
本文提供了用于产生精确的流体流量和精确计量小流体体积的装
置、系统和方法。本文所提供的装置、系统和方法还能够在稳定无菌环境下存储流体。对小样本(例如，血液)量的化验会要求对小试剂体积的精确计量。在某些实例中，本文所提供的装置、系统和方法可以输送确定人类是否具有某一疾病状态所用的一种或多种试剂的精确流量。本文所提供的装置、系统和方法可以提供精确体积的一种或多种试剂。本文所提供的装置、系统和方法能够在无菌稳定环境下存储流体。在某些方面，本文所提供的用于微流体装置中的受控流体输送的系统可以包括对包含可变形储存器、致动器和控制器的筒盒的使用。在某些实例中，致动器可以是单独部件，可以是筒盒的部分，或者可以是控制器的部分。控制器可以适于接纳筒盒。例如，控制器可以适于接纳筒盒并运行一个或多个诊断检查(例如，用以发现疾病状态)。可变形储存器可以包括至少一个刚性可塑性变形幅片(web)。可变形储存器可以包含流体(例如，诊断分析中使用的试剂)。在某些实例中，筒盒可包括至少一个微流体通道。致动器可以具有按压表面，该按压表面适于压靠刚性可塑性变形幅片以使刚性可塑性变形幅片塑性变形，以及对可变形储存器加压，以使易破断密封打开并且流体被从可变形储存器输送出。控制器可以控制致动器压靠可变形储存器以控制流体从可变形储存器输送出(例如，输送到微流体通道)。可变形储存器可以以任何合适方式使用任何合适材料或材料组合构造。在某些实例中，刚性可塑性变形幅片和第二幅片沿周缘密封附连以在两者之间限定腔室。易破断密封段可以围绕腔室的周缘设置，以使得当施加到刚性可塑性变形幅片的载荷超过第一预定力时，流体从可变形储存器释放。例如，第一预定力可以在2N和35N之间。然而，在致动器施加第一预定力时在腔室中产生的压力作用下，周缘密封是稳定的以使密封幅片不分层，这可改变通过易破断密封离开可变形储存器的流体的流动特性。刚性可塑性变形幅片和第二幅片适于当腔室内的压力超过第一预定压力时不膨胀(例如，胀大)，这也可改变通
过易破断密封离开可变形储存器的流体的流动特性。在某些实例中，刚性可塑性变形幅片和/或第二幅片包含铝(例如，涂有热封漆和/或防护外涂层的冷成型铝)。在某些实例中，第二幅片可以定位和/或附连到刚性骨架，因此，在某些实例中，第二幅片可以比刚性可塑性变形幅片的刚性弱。可变形储存器可以具有任何形状。在某些实例中，可变形储存器可具有凸外表面。例如，在某些实例中，可变形储存器可以具有“圆顶”形状。在可变形储存器上的凸外表面可以便于刚性可塑性变形幅片的塑性变形。例如，半球形刚性可塑性变形幅片可以由致动器按压，以使半球形刚性可塑性变形幅片的被压部分向内反拱，使得可变形储存器的外表面包括凹部。当致动器从可变形储存器释放时，刚性可塑性变形幅片的该反拱能够限制弹性回弹量。致动器的按压表面可以匹配可变形储存器的外表面。具有在致动器和刚性可塑性变形幅片上的匹配表面可以确保来自可变形储存器的流体的受控输送。在某些实例中，匹配表面可以确保刚性可塑性变形幅片被按压时没有在自身上起皱。在某些实例中，刚性可塑性变形幅片的起皱可以发生。在某些实例中，匹配表面是一致的。在某些实例中，匹配表面是弯曲的。在某些实例中，两个匹配表面都是凸形的。在某些实例中，匹配表面是半球形的。在某些实例中，匹配表面是“圆顶”状的。在某些实例中，这些一致表面(例如，平坦表面)可以彼此压靠，以便包围可变形储存器的上表面的侧面折叠。在某些实例中，这些匹配表面可以在按压之前定位成使它们彼此远离弯曲，但彼此压靠使得可变形储存器的上表面反拱以紧靠致动器的按压表面形成光滑界面。在某些实例中，这些匹配表面是彼此的镜像。在某些实例中，这些匹配表面的曲率半径均在彼此的20％内、在彼此的15％内、在彼此的10％内、在彼此的5％内、在彼此的3％内、在彼此的1％内、或在彼此的0.5％内。在某些实例中，当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压靠所述可变形储存器时，致动器按压表面的中央突出部分压靠可变形储存器的上表面的中央突出部分，以使所述可变形储存器的所述中央突出部分反拱。在某些实例中，当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压靠所述可变形储存器时，按压表面的中心轴线可以与所述可变形储存器的中心轴线对齐。致动器可以压靠可变形储存器，以使其产生离开可变形储存器的受控流体流。在某些实例中，致动器可以压靠可变形储存器，以使其产生离开可变形储存器的恒定流体流。在某些实例中，该控制器可以包括步进马达和编码器，所述步进马达能够使致动器以微米级步进移动，所述编码器提供关于所述致动器的位置的反馈。在某些情况下，控制器适于以在1μl/min和500μl/min之间、在2μl/min和250μl/min之间、在5μl/min和100μl/min之间、在7μl/min和75μl/min之间、在10μl/min和50μl/min之间或在20μl/min和40μl/min之间的速率输送所述流体。在某些实例中，控制器适于一旦获得流量就限制流量的变化。在某些实例中，流量与平均流量的不一致在+/-20％、+/-15％、+/-10％或+/-5％。在某些实例中，控制器可以包括非线性软件控制，该非线性软件控制用来移动致动器，以补偿可变形储存器的形状和致动器的形状。例如，圆顶状可变形储存器和相应圆顶状致动器会要求致动器的非线性前进，以获得恒定流量。可变形储存器可以由任何合适的可塑性变形材料制成。在某些实例中，可变形储存器可以包含聚合物、金属或其组合。可变形储存器可以具有任何合适结构。可变形储存器可以形成在绕可变形储存器的周缘密封的两个幅片之间。例如，可变形储存器可包含以可冷成型铝形成的顶层，其可以包含在底面上的热封漆和在顶面上的防护聚合物涂层。具体材料的选择会影响到使可变形储存器变形所需的压力大小。在某些实例中，可变形储存器是圆顶状的。可变形储存器可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微流体装置中的受控流体输送的系统，包括：(a)筒盒，所述筒盒包括至少一个可变形储存器，所述可变形储存器容纳流体，所述可变形储存器至少部分由刚性可塑性变形幅片限定；(b)致动器，所述致动器具有按压表面，所述按压表面适于压靠所述刚性可塑性变形幅片，以使所述幅片塑性变形；以及(c)控制器，所述控制器适于接纳所述筒盒，并且控制所述按压表面压靠所述刚性可塑性变形幅片，以输送来自所述可变形储存器的流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.07 US 61/924,5111.一种用于微流体装置中的受控流体输送的系统，包括：(a)筒盒，所述筒盒包括至少一个可变形储存器，所述可变形储存器容纳流体，所述可变形储存器至少部分由刚性可塑性变形幅片限定；(b)致动器，所述致动器具有按压表面，所述按压表面适于压靠所述刚性可塑性变形幅片，以使所述幅片塑性变形；以及(c)控制器，所述控制器适于接纳所述筒盒，并且控制所述按压表面压靠所述刚性可塑性变形幅片，以输送来自所述可变形储存器的流体。2.如权利要求1所述的系统，其中所述刚性可塑性变形幅片的外表面和所述按压表面是弯曲的。3.如权利要求2所述的系统，其中当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压靠所述可变形储存器时，所述按压表面的中央突出部分压靠所述可变形储存器的中央突出部分，以使所述刚性可塑性变形幅片的中央突出部分反拱。4.如权利要求2所述的系统，其中所述外表面和所述按压表面具有匹配的曲率。5.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压靠所述可变形储存器时，所述按压表面的中心轴线与所述可变形储存器的中心轴线对齐。6.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中当所述致动器使所述刚性可塑性变形幅片塑性变形时，所述刚性可塑性变形幅片不起皱。7.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述控制器适于移动所述致动器，使得所述系统产生进入至少一个微流体通道中的恒定流。8.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器适于以在7μl/min和75μl/min之间的流量输送所述流体。9.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述控制器包括步进马达和编码器，所述步进马达能够使所述致动器以微米级步进移动，所述编码器用以提供关于所述致动器的位置的反馈。10.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述可变形储存器形成在所述刚性可塑性变形幅片和第二幅片之间，所述刚性可塑性变形幅片和所述第二幅片利用周缘密封密封在一起以形成腔室，但在所述可变形储存器和微流体通道之间保留至少一个易破断密封，其中，由致动器使所述刚性可塑性变形幅片产生的塑性变形在所述腔室内产生的所述压力足以打破所述易破断密封。11.如权利要求10所述的系统，其中所述可变形储存器结合到骨架，所述骨架限定位于所述易破断密封下方的减压区。12.如权利要求10或权利要求11所述的系统，其中易破断密封适于当所述腔室上的载荷超过在2N和35N之间的载荷时打开，其中所述周缘密封能承受至少35N的载荷。13.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述刚性可塑性变形幅片包括金属。14.如权利要求13所述的系统，其中所述金属包括铝。15.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述刚性可塑性变形幅片包括聚合物。16.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述致动器是所述控制器的部分。17.如权利要求1-15中的一项所述的系统，其中所述致动器由所述筒盒保持，并且所述致动器适于当所述筒盒和致动器被接纳在所述控制器中时由按压件致动。18.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述筒盒包括在至少一个微流体通道中的至少一个阻抗测量电路，所述控制器适于使用所述至少一个阻抗测量电路来确定所述流体在所述微流体通道中的位置。19.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述筒盒进一步包括一个或多个微流体通道。20.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中当所述致动器在通过所述致动器变形之后释放时，所述刚性可塑性变形幅片具有小于5％的最大回弹。21.一种用于适于接纳微流体筒盒的微流体装置的控制器，所述控制器包括致动器，所述致动器具有适于压靠刚性可塑性变形幅片的按压表面，所述刚性可塑性变形幅片至少部分限定微流体筒盒上的可变形储存器，所述按压表面的形状与所述刚性可塑性变形幅片的外形匹配。22.如权利要求21所述的控制器，其中所述按压表面是凸形的。23.如权利要求21或权利要求22所述的控制器，其中当所述微流体筒盒接纳在所述控制器中时，所述致动器的中心轴线与所述可变形储存器的中心轴线对齐。24.如权利要求21-23中的一项所述的控制器，其中所述控制器适于移动所述致动器，使得所述系统产生进入至少一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿伦·奥本海默，鲁兹·韦伯尔，马蒂亚斯·克龙斯拜因，扎卡里·杰罗德·特雷纳，菲利普·查尔斯·瓦尔克，安德鲁·博伊斯，亚当·凯西，
申请(专利权)人：达克雷诊断器材有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US