用于处理液体的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了用于处理液体的装置和方法。该装置和方法使用离心力来驱动液体流动，并便于液体在例如微流体装置上的混合、计量和排序中的一个或多个。

Methods and devices used to deal with liquids

The invention provides a device and a method for dealing with a liquid. The device and method use centrifugal force to drive liquid flow, and facilitate one or more liquids in mixing, metering and sorting on a microfluidic device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理液体的方法和装置
本专利技术涉及一种用于处理液体的装置，具体地，涉及用于一种或多种液体的混合、试剂的再悬浮和/或检测室的填充的装置。更具体地，本专利技术涉及但并非仅仅涉及一种微流体装置，例如，离心微流体装置。
技术介绍
被称为“盘上实验室（Lab-on-a-disc）”装置的装置允许液体体积的混合、排序和控制。通过绕旋转轴旋转装置，在离心力的作用下，可能引起液体流过这样的装置。可选地，可能通过其他方式，例如压力驱动流和毛细驱动流，来诱导装置中的液体流动。在“盘上实验室”装置上的液体的处理可能需要混合液体（例如，包括两种或两种以上成分的液体），或者液体中的一种或多种干燥剂的再悬浮。特别是在微流体装置中，实现两种液体或者液体和干试剂的有效混合可能是一种挑战，特别是在处理通常与微流体装置一起使用的少量的液体的时候。因此，具有促进液体在这样的装置上的有效混合的结构是很有用的。
技术实现思路
在独立权利要求中阐述了本专利技术的各方面。此外，在从属权利要求中阐述了实施例的可选特征。在一些实施例中，提供了一种用于处理液体的装置，该装置配置为绕旋转轴旋转。该装置包括第一腔体，该第一腔体可能是例如，腔室、通道或通道网络。该第一腔体包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分。该第一腔体包括布置在远端部分中的第一端口。该装置还包括第二腔体，该第二腔体可能是例如腔室、通道或通道网络。该第二腔体包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分。该第二腔体包括在远端部分中的第二端口。第一管道结构连接第一端口和第二端口以在第一端口和第二端口之间引导流体流动。第二端口位于第一端口的径向外侧。第二腔体配置为当液体流入第二腔体时，一定体积的气体被困在第二腔体中，并且气体的压力增加。换句话说，流入和流出第二腔体的唯一流体流动路径是经由第二端口。在使用中，作为第一步，液体被输送到第一腔体中。这可能在离心力的作用下通过毛细管作用或其它方式实现。当装置旋转时，第一腔体中的液体经由第一端口流出第一腔体进入管道结构，并且可选地进入第二腔体。通过配置第二腔体使得经由第二端口是流入和流出第二腔体的唯一流体流路，当液体从第一管道结构向第二腔体流下，存在于第一管道结构和第二腔体中的气体被移动并且被困在第二腔体中。当液体流动时，被困的气体的压力增大，直到气体压力与液体上的离心压力平衡。当装置减速或停止时，离心压力降低，被困的气体膨胀，并且迫使液体沿着第一管道结构返回，在一些实施例中，返回到第一腔体中。可能重复加速和减速的过程以混合液体。应当理解的是，第一腔体可能包括其它端口，入口或出口，这些端口可能与上述流动或混合配置不相关。在一些实施例中，该装置包括下游腔体和出口管道，出口管道将第一腔体的出口端口连接至下游腔体的入口。下游腔体可能是例如，腔室。出口管道从出口端口径向向内延伸至第一弯曲部并且从第一弯曲部径向向外延伸至下游腔体的入口。第一弯曲部布置为相对于第一腔体的径向最外侧径向向内，并且相对于第一腔体的径向最内侧径向向外。有利地，这种结构有助于控制从第一腔体输送到下游腔体的液体的体积。由于在第二腔体中的压力与离心力之间的平衡，可能控制第一腔体中的液位，从而使得液体流入下游腔体的开始时间（第一腔体中的液体升高至第一弯曲部上方的时间）和体积（在那之后存在于第一腔体的液体）都能够被控制，正如下面详细讨论的。参照图10a至10g，这一概念将被更详细地解释。在一些实施例中，出口管道从出口端口径向向外延伸至第二弯曲部并且从第二弯曲部径向向内延伸至第一弯曲部。在这些实施例中，第一弯曲部位于第二弯曲部的下游。在其他实施例中，第一弯曲部位于第二弯曲部的上游。有利地，产生的U型弯曲减小了在第一次操作之后虹吸再吸入的风险（即在液体已经被输送到下游腔体中之后，防止液体越过出口管道的顶部）。通常，在液体已经被输送到下游腔体中之后，径向向外的U型弯曲部仍充满液体，因此，在后续加速或减速期间，抑制另外的液体在协议中的后面阶段再次装填内弯曲部和外弯曲部（即第一弯曲部和第二弯曲部）。在一些实施例中，第一腔体具有从出口管道的第一弯曲部的径向向内和向外延伸的第一径向区域，以及相对于第一径向区域径向向外的第二径向区域，第一腔体的出口端口布置在第二径向区域中。第一腔体在第一径向区域中的横截面面积小于的第一腔体在第二径向区域中的横截面面积。该结构有助于更好地控制液体从第一腔体输送到下游腔体中的时间，如下参考图10f将更详细地进行解释。在一些实施例中，第一腔体在第一径向区域中的横截面面积相对于第一腔体在第二径向区域中的横截面面积一个或多个减小布置在第一腔体中的一个或多个柱体。可选地或附加地，在一些实施例中，第一腔体在第一径向区域中的横截面面积相对于第一腔体在第二径向区域中的横截面面积减小第一腔体在第一径向区域中的周向伸长的减小和/或第一壳体在第一径向区域中的深度（即，第一腔体平行于旋转转的尺寸）的减小。例如，第一腔体的周向伸长在第一区域和第二区域之间可能存在阶跃变化，和/或第一腔体的深度在第一区域和第二区域之间可能存在阶跃变化。在一些实施例中，第一径向区域相对于出口管道的第一弯曲部径向内的径向伸长小于第二径向区域的径向伸长。在一些实施例中，出口端口可能与第一端口分开。在其它实施例中，第一端口和出口端口可能是相同的，例如，第一腔体可能包括（经由第一管道结构）与第二腔体和（经由出口管道）与下游腔体同时流体连通的单个端口。换句话说，在一些实施例中，提供了一种用于处理液体的装置，该装置配置为绕旋转轴旋转，并且包括具有第一端口的第一通气室和具有第二端口的第二非通气室。第一通气室和第二非通气室均包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分。第一端口和第二端口分别布置在第一腔体和第二腔体的相应远端部分中，第二端口相对于第一端口径向向外。该装置还包括连接第一端口和第二端口以在第一端口和第二端口之间引导液体流动。在一些实施例中，该装置包括下游通气室和将第一腔体的出口端口连接至下游腔体的入口的出口管道。出口管道从出口端口径向向内延伸至第一弯曲部，并且从第一弯曲部径向向外延伸至下游通气室的入口。第一弯曲部布置在第一通气室的径向最外侧部分的径向内侧，并且位于第一通气室的径向最内侧部分的径向外侧。应当理解，本文所使用的术语“通气”和“非通气”是指使得将通气室连接至装置外部的大气或封闭的空气回路，使得当液体流入通气室的入口端口或流出气室的出口端口时，可能平衡压力。相反，非通气室既不连接至外部空气，也不连接至封闭的空气回路，使得液体一旦填充非通气室的任何入口端口和出口端口，进出非通气室的各流速的任何差异均会导致非通气室中气体压力的变化。换句话说，在非通气室中，进出非通气室的唯一液体流动路径是一个或多个通过装置的液体流动回路的一个或多个液体端口部分。应当理解，根据不同情况，本文所述的腔体可能被描述为通气的或非通气的。例如，上述第二腔体可能被描述为“非通气的”，并且在一些实施例中，第一腔体和下游腔体可能被描述为“通气的”。在一些实施例中，非通气室仅具有单个端口，其用作入口和出口。一旦液体填充该端口，随着液体进入腔室，腔室中的气体压力增加。在一些实施例中，第二腔体的第二端口布置在第二腔体的径向最外侧。如上所述，在离心力的作用下，液体沿着第一管道结构从第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理液体的装置，所述装置配置为绕旋转轴旋转，并且所述装置包括：第一腔体，其具有第一端口，所述第一腔体包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分；第二腔体，其具有第二端口，所述第二腔体包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分；以及第一管道结构，其连接所述第一端口和所述第二端口以在所述第一端口和所述第二端口之间引导液体流动；其中，所述第一端口和第二端口分别布置在所述第一腔体和第二腔体各自的远端部分内；其中，所述第二端口位于所述第一端口的径向外侧；并且其中，所述第二腔体配置为使得，当液体流入所述第二腔体时，气体体积被困在所述第二腔体中，并且气体的压力增加。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.16 GB 1522227.6;2016.10.07 GB 1617080.5;201.一种用于处理液体的装置，所述装置配置为绕旋转轴旋转，并且所述装置包括：第一腔体，其具有第一端口，所述第一腔体包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分；第二腔体，其具有第二端口，所述第二腔体包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分；以及第一管道结构，其连接所述第一端口和所述第二端口以在所述第一端口和所述第二端口之间引导液体流动；其中，所述第一端口和第二端口分别布置在所述第一腔体和第二腔体各自的远端部分内；其中，所述第二端口位于所述第一端口的径向外侧；并且其中，所述第二腔体配置为使得，当液体流入所述第二腔体时，气体体积被困在所述第二腔体中，并且气体的压力增加。2.根据权利要求1所述的装置，所述装置包括：下游腔体；以及出口管道，其将所述第一腔体的出口端口连接至所述下游腔体的入口，其中，所述出口管道从所述出口端口径向向内延伸至第一弯曲部，并且从所述第一弯曲部径向向外延伸至所述下游腔体的所述入口，并且所述第一弯曲部布置在所述第一腔体的径向最外侧部分的径向内侧，并且位于所述第一腔体的径向最内侧部分的径向外侧。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述出口管道包括位于所述出口端口的径向外侧的第二弯曲部。4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述第一腔体具有从所述出口管道的所述第一弯曲部径向向内和向外延伸的第一径向区域，以及位于所述第一径向区域的径向外侧的第二径向区域，所述第一腔体的所述出口端口布置在所述第二径向区域中；所述第一腔体在所述第一径向区域中的横截面面积小于在所述第一腔体在所述第二径向区域中的横截面面积。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，通过布置在所述第一腔体中的一个或多个柱体，使得所述第一腔体在所述第一径向区域中的横截面面积相对于该第一腔体在所述第二径向区域中的横截面面积减小。6.根据权利要求4或5所述的装置，其特征在于，位于所述出口管道的所述第一弯曲部的径向内侧的所述第一径向区域的径向伸长小于所述第二径向区域的径向伸长。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二端口在所述第二腔体的径向最外侧上。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一腔体包括第一多个端口，所述第一多个端口包括所述第一端口，其中，所述第一管道结构将所述第一多个端口连接至所述第二腔体，并且所述第一多个端口布置在所述第一腔体的所述远端部分中。9.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二腔体包括第二多个端口，所述第二多个端口包括所述第二端口，其中，所述第一管道结构将所述第二多个端口连接至所述第一腔体，并且所述第二多个端口布置在所述第二腔体的所述远端部分中。10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述第一管道结构包括共用管道部分，所述共用管道部分配置为在使用中，来自所述第一多个端口中的两个或更多端口和/或所述第二多个端口中的两个或更多端口的液体合并在共用管道部分中。11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，一种或多种试剂被包含在所述第一腔体、所述第二腔体和所述第一管道结构中的一个或多个中。12.根据前述权利要求中的任一项所述的装置，其特征在于，所述第二腔体包含一种或多种试剂。13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述一种或多种试剂是干试剂。14.根据权利要求12或13所述的装置，其特征在于，所述第二腔体包括一个部分，该部分位于所述一种或多个试剂的径向外侧。15.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一管道结构包含一种或多种干试剂，所述第一管道结构包含位于所述一种或多种试剂的上游的部分。16.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二腔体包括液体保留部分，布置在所述液体保留部分和所述第二端口之间的所述第二腔体的壁的至少一部分径向向内延伸。17.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二腔体的壁从所述第二端口径向向外延伸。18.根据权利要求16或17所述的装置，其特征在于，所述第二腔体是检测室。19.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二腔体包括第一部分和溢流部分，所述溢流部分与所述第一部分被所述第二腔体的壁的一部分隔开，所述第二腔体的所述壁的所述部分从所述第一部分径向向内延伸至第一径向位置，并且从所述第一径向位置径向向外延伸至所述溢流部分。20.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述装置还包括：第三腔体，其具有第三端口，所述第三腔体具有位于一远端部分的径向内侧的近端部分；第二管道结构，其在所述第一腔体和所述第三端口之间提供流体流动路径；其中，经由所述第三端口进入和离开所述第三腔体是唯一的流体流动路径；其中，所述第三端口位于所述第一端口的径向外侧。21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述第三腔体包括液体保留部分，布置在所述液体保留部分和所述第三端口之间的所述第三腔体的壁的至少一部分径向向内延伸。22.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，所述第三腔体的壁从所述第三端口径向向外延伸。23.根据权利要求21或22所述的装置，其特征在于，所述第二管道结构连接至所述第一管道结构，使得在使用中，来自所述第一腔体的液体经由所述第一管道结构的至少一部分流至所述第二管道结构。24.根据权利要求23所述的装置，其特征在于，所述装置还包括位于所述第一管道结构和所述第二管道结构之间的虹吸管。25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述第二管道结构包括通气口。26.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述第一管道结构和所述第二管道结构中的一个或两个包括第一试剂室，所述第一试剂室具有相对于近端部分径向向外的远端部分并且包含一种或多种试剂；所述第一试剂室具有第一端口，在使用中，所述第一试剂室经由所述第一端口进行填充，并且，所述第一试剂室的所述第一端口位于所述第一试剂室的所述远端部分。27.根据权利要求26所述的装置，其特征在于，所述第一端口位于所述第一试剂室的径向最外侧。28.根据权利要求26或27所述的装置，所述装置还包括第二试剂室，所述第二试剂室通过相应的管道结构与所述第一试剂室串联连接。29.根据权利要求26或28所述的装置，所述装置还包括第二试剂室，所述第二试剂室通过相应的管道结构的分支与所述第一试剂室并联连接。30.一种用于处理液体的装置，所述装置配置为能绕旋转轴旋转，所述装置包括：第一腔体，其具有第一多个端口，所述第一腔体包括位于一远端部分的径向内侧的近端部分；空气镇流结构，其配置为使得当液体从所述第一多个端口流出时，一定体积的气体被困在所述空气镇流结构中，所述气体的压力增大；并且其中，所述第一多个端口布置在所述第一腔体的远端部分。31.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述空气镇流结构是检测室。32.根据权利要求30或31所述的装置，其特征在于，所述装置还包括第一管道结构，所述第一管道结构将所述第一多个端口连接至所述空气镇流结构，其中，所述第一管道结构包括共用管道部分，所述共用管道部分配置为在使用中，来自所述第一多个端口中的两个或更多端口的液体流合并在所述共用管道部分中。33.根据前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：塔尼娅·莫拉·皮雷·德·安德雷德·滕雷罗，路易斯·米格尔·迪亚斯·马丁斯，法比奥·米格尔·罗洛·佩雷拉，努诺·亚历山大·埃斯特韦斯·里斯，
申请(专利权)人：拜奥塞菲特公司，
类型：发明
国别省市：葡萄牙,PT