用于清洁流体装置的光切割方法和设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种通过从流体系统如生物聚合物分析系统清洁积聚或堵塞的生物聚合物来提高所述流体系统的通过量的方法和系统。所述方法和系统利用光能源来光切割可能积聚或聚集在流体系统中或者堵塞通道的生物聚合物分子。所述积聚的生物聚合物可暴露于光能源足够长的时段，使得所述生物聚合物分子被给予足够的能量以光切割所述生物聚合物分子，从而恢复所述系统的效率并流过所述系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于清洁流体装置的光切割方法和设备
本公开涉及纳米
，更具体地涉及在纳米流体和微流体通道中将分子线性化。
技术介绍
生物聚合物，例如蛋白质、DNA或RNA，通常是半柔性缠绕的聚合物链的形式。这些大分子通常假定在游离溶液中具有无规卷曲构型。对于生物溶液中的双链DNA(dsDNA)，持久长度(限定其刚性的参数)通常是约50nm。为了实现DNA和其它生物聚合物的一致和准确的表征，通常期望生物聚合物移动通过流体通道以促进所述生物聚合物的分析或使用。在一些情况下，生物聚合物在通道中线性化；在其它情况下，生物聚合物出于其它目的被引导通过流体流动路径。此外，为了促进大分子和生物聚合物如DNA的表征，可以例如用荧光标记技术来标记大分子的序列或特征。然后可以对线性化的经过标记的生物聚合物进行光学成像以提供某些信息。然而，用于生物聚合物的光学映射技术已经受到光学映射图的低信息密度的阻碍，并且常规技术仅提供低通过能力。尽管提供生物聚合物分子的精确的高通过量表征的用于线性化和光学映射的系统和方法正变得越来越普遍，但是这些系统常常由于流体通道的堵塞而受到随时间降低的通过量的阻碍，所述流体通道例如包括诸如柱阵列的微制造结构的纳米流体和/或微流体线性化系统的纳米通道或微通道区域的入口。不管系统是大量装载DNA链还是轻度装载DNA链，这种堵塞都可能发生，尽管在轻度装载的系统中，堵塞可能以较慢的速率发生。因此，需要用于对处理生物聚合物的流体系统进行清洁和清除堵塞的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术的系统、方法和装置各自具有若干方面，其中没有一个方面单独地负责其期望的属性。在不限制由所附权利要求所表达的本专利技术的范围的情况下，现在将简要讨论一些特征。在考虑该讨论之后，特别是在阅读标题为“具体实施方式”的部分之后，将理解本专利技术的各种实施方式的特征如何提供包括改进的清洁和增加的通过量的优点。本公开的一个方面提供用于增强流体流动的方法。在一个方面，所述方法包括使生物聚合物分子移动以接触装置中或装置上的至少一个流体通道，由此由于所述生物聚合物分子的卷曲或聚集，或者吸附到所述通道、或所述通道或流体装置内部的任何其它纳米图案化或微图案化特征，或者缠结在其周围，而在所述装置中发生堵塞，以及以有效地光切割造成所述堵塞的生物聚合物的方式引导光源对准所述装置中已发生所述堵塞的区域，从而促进所述堵塞的去除或减少。在一些方面，所述方法还包括以有效地从所述装置中包含所述堵塞的区域冲洗出被光切割的生物聚合物分子的方式对所述装置区域中的流体施加动力。在一些方面，所述动力可包括静电力、气动力、毛细管力或其任何组合。在一些方面，引导光源包括引导具有约473nm或约488nm之一的波长的光源以激发与DNA结合的YOYO-1。在一些方面，被移动和光切割的生物聚合物分子可包括DNA或RNA。在一些方面，所述方法还包括用指示剂或光子吸收剂标记所述生物聚合物分子，以便当所述生物聚合物分子暴露于光源时促进所述生物聚合物分子的光切割。在一些方面，所述光源可以被配置为产生与用于标记所述生物聚合物分子的指示剂或光子吸收剂匹配的光，以便在暴露于所述光时最大化所述生物聚合物分子的光切割。在一些方面，用于标记生物聚合物分子的指示剂可以包括以下中的一种：YO，YOYO-1，YOYO-3，TOTO，亚甲基蓝，Cu或Rh，用于光动力学疗法的化合物或能够促进生物聚合物的光切割的任何其它光子吸收剂。每种指示剂可以用特定波长或一定范围的波长激发以便以有效的方式诱导光切割。在一些方面，所述方法还可包括检测堵塞的或减小的流动状况。在一些方面，所述检测包括识别所述生物聚合物分子通过所述装置的运输降到运输阈值以下。在一些方面，所述检测包括对于装置中或装置上的至少一个流体通道的直接成像以指示堵塞。在一些方面，在预定时间或预定运输阈值之一下以自动方式实现所述装置中已发生堵塞的区域的清洁。在一些方面，所述方法还可包括以有效地使所述装置对光源的暴露最小化的方式来定位光源。所公开的另一个方面是用于增强流体流动的设备。在一些方面，所述设备可包括光源，其被配置为产生被配置用于光切割生物聚合物分子的光；和控制器，其被配置为控制所述生物聚合物分子的移动以接触装置中或装置上的至少一个流体通道，由此由于所述生物聚合物分子的卷曲或聚集，或者吸附到所述通道、或所述通道或流体装置内部的其它纳米图案化或微图案化特征，或者缠结在其周围，而在所述装置中发生堵塞，引导所述光源对准装置中已形成生物聚合物分子的堵塞物的区域，并激活所述光源以产生光束持续一段时间，来促进形成所述堵塞物的生物聚合物分子的光切割。在一些其它方面，所述设备还包括动力发生器，其被配置为产生动力，其中所述控制器被配置为经由所产生的动力控制所述生物聚合物分子的移动，并且其中所述控制器还被配置为以有效地从所述装置中出现所述堵塞物的区域冲洗出被光切割的生物聚合物分子的方式将所述动力施加到所述区域中的流体。在一些其它方面，所述设备的动力包括静电力、气动力、毛细管力或其任何组合中的至少一种。在一些方面，所述动力发生器被配置为产生静电力、气动力、毛细管力或其任何组合中的一种。在一些方面，由光源产生的光束可具有约473nm或488nm之一的波长。在一些其它方面，其中所述生物聚合物分子或所述设备可包含DNA或RNA。在一些其它方面，所述设备还可包括生物聚合物分子标记装置，其被配置为用指示剂或光子吸收剂标记生物聚合物分子，以便当暴露于由光源产生的光束时促进生物聚合物分子的光切割。在一些方面，用于标记生物聚合物分子的指示剂包括以下中的至少一种：YO，TOTO，亚甲基蓝，Cu或RH，用于光动力学疗法的化合物或任何其它合适的光子吸收剂。在一些方面，所述设备还可包括检测器，其被配置为检测通过装置中或装置上的至少一个流体通道的堵塞物或减小的流动状况。在一些方面，所述检测器可以进一步被配置为识别生物聚合物分子通过装置中或装置上的至少一个流体通道的运输降到运输阈值以下。在一些方面，所述检测器还可以进一步被配置为对装置中或装置上的至少一个流体通道直接成像以指示堵塞物。在一些其它方面，所述控制器进一步被配置为在预定时间或预定运输阈值之一下以自动方式操作所述光源并增强流体流动。在一些其它方面，所述设备还包括x、x-y或x-y-z平移电机，其被配置为以有效地使所述装置对光源的暴露最小化的方式定位所述光源，并且进一步被配置为允许将所述光源定位在相对于所述装置的任何位置。在另一个实施方式中，为了光切割的目的，通过在不使用透镜或其它光学系统的情况下使诸如LED的光源接近流体结构，将光引导到所述流体结构的区域。LED或流体结构可以被平移到位以实现这一点。所述控制器将协调移动、光强度和曝光持续时间。在光与流体结构之间的掩模可以用于最小化对不应该遭受光切割或降解的区域(例如含有尚未被装载到芯片的询问区域中的分子的样品孔)的暴露。另一个实施方式是将发光区域包括到流体装置中，以将局部激发和光切割应用于经受阻塞或堵塞的流体装置的特定区域。另一个方面包括用于表征生物聚合物分子的设备。所述设备包括流体装置，所述流体装置包括包含至少一个通道的检测区域和生物聚合物分子。所述设备还包括将生物聚合物分子移动到检测区域中的动力发生器，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于增强流体流动的方法，所述方法包括：使生物聚合物分子移动以接触装置中或装置上的至少一个流体通道，由此由于所述生物聚合物分子的卷曲或聚集，或者吸附到所述通道、或所述通道或流体装置内部的任何其它纳米特征或微特征，或者缠结在其周围，而在所述装置中发生堵塞；和以有效地光切割造成所述堵塞的生物聚合物分子的方式引导光源对准所述装置中已发生所述堵塞的区域，从而促进所述堵塞的去除或减少。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 US 62/044,8231.一种用于增强流体流动的方法，所述方法包括：使生物聚合物分子移动以接触装置中或装置上的至少一个流体通道，由此由于所述生物聚合物分子的卷曲或聚集，或者吸附到所述通道、或所述通道或流体装置内部的任何其它纳米特征或微特征，或者缠结在其周围，而在所述装置中发生堵塞；和以有效地光切割造成所述堵塞的生物聚合物分子的方式引导光源对准所述装置中已发生所述堵塞的区域，从而促进所述堵塞的去除或减少。2.根据权利要求1所述的方法，其还包括以有效地从包括所述堵塞的所述装置的所述区域冲洗出被光切割的生物聚合物分子的方式对所述装置的所述区域中的流体施加动力。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述动力包括静电力、气动力、毛细管力或其任何组合。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述生物聚合物分子包括DNA或RNA。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其还包括用指示剂标记所述生物聚合物分子，以便当所述生物聚合物分子暴露于所述光源时促进所述生物聚合物分子的光切割，其中所述光源被配置为产生与所述指示剂匹配的光以增强光切割能力。6.根据权利要求5所述的方法，其中用于标记所述生物聚合物分子的所述指示剂包括以下中的一种或多种：YOYO-1，YOYO-3，TOTO，亚甲基蓝，Cu，Rh，用于光动力学疗法的化合物，以及其它能够促进所述生物聚合物在用光子照射时裂解的光子吸收剂。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述指示剂是YOYO-1并且所述光源具有约473nm或约488nm之一的波长。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的方法，其还包括检测堵塞的或减小的流动状况。9.根据权利要求8所述的方法，其中所述检测包括识别所述生物聚合物分子通过所述装置的运输降到运输阈值以下。10.根据权利要求8所述的方法，其中所述检测包括对所述装置中或所述装置上的至少一个流体通道直接成像以指示堵塞。11.根据权利要求1至10中的任一项所述的方法，其中在预定时间或预定运输阈值之一下以自动方式实现对所述装置中已发生堵塞的区域的清洁。12.根据权利要求1至11中的任一项所述的方法，其还包括以有效地使除了其中已发生所述堵塞的所述装置的所述区域外，所述装置对所述光源的暴露最小化的方式定位所述光源。13.一种用于增强流体流动的设备，所述设备包括：光源，其被配置为产生被配置用于光切割生物聚合物分子的光束；和控制器，其被配置为：控制所述生物聚合物分子的移动以接触装置中或装置上的至少一个流体通道，由此由于所述生物聚合物分子的卷曲或聚集，或者吸附到所述通道、或所述通道或流体装置内部的其它纳米图案化或微图案化特征，或者缠结在其周围，而在所述装置中发生堵塞；引导所述光源对准所述装置中已形成生物聚合物分子的堵塞物的区域；和激活所述光源以产生所述光束持续一段时间，以促进形成所述堵塞物的所述生物聚合物分子的光切割。14.根据权利要求13所述的设备，其还包括被配置为产生动力的动力发生器，其中所述控制器被配置为经由所产生的动力来控制所述生物聚合物分子的移动，并且其中所述控制器进一步被配置为以有效地从所述装置中出现所述堵塞物的区域冲洗出被光切割的生物聚合物分子的方式将所述动力施加到所述区域中的流体。15.根据权利要求14所述的设备，其中所述动力包括静电力、气动力、毛细管力或其任何组合。16.根据权利要求13所述的设备，其中所述动力发生器被配置为产生静电力或气动力中的一种。17.根据权利要求13至16中的任一项所述的设备，其中由所述光源产生的光束具有约473nm或约488nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚贤炜，威廉·K·里奇韦，
申请(专利权)人：生物纳米基因公司，
类型：发明
国别省市：美国,US