【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流阀和装置相关申请本申请要求于2015年4月30日递交的、名称为“微流阀组件(MicrofluidicValveAssembly)”的第62/155,470号美国临时申请的权益,上述申请的内容通过引用整体并入本文。本申请要求于2015年5月5日递交的、名称为“微流体感测平台(MicrofluidicSensingPlatform)”的第62/156,368号美国临时申请的权益,上述申请的内容通过引用整体并入本文。
本技术涉及微流体装置和阀,并且更具体地,涉及包括用于选择性地控制微流体装置内的流体的流动的阀的微流体装置。该技术还涉及用于检测和/或量化流体内一种或多种目标剂的存在的微流体系统和方法。
技术介绍
包括微尺度和纳米尺度的流体的控制的微流体技术有许多应用。一个领域在于处理少量生物流体,例如血液。具体地,可以在微流控芯片上处理生物流体以确定流体组成并量化流体中某些生物标记的存在。这可以用于许多应用,包括医疗诊断。微流体在医学应用中的优势之一包括使用较少量的生物流体进行各种检验的能力。例如,对于许多医学检验,可以使用手指穿刺血滴来替代整筒注射器的血液。微流体的其它优点还包括与宏观尺度上的相同检验相比,使用较少的试剂来实行医学诊断检验所需的反应的能力。相对于传统实验室系统,微流体装置(例如微流控芯片和任何相关仪器)的较小尺寸带来显著的优势。具体地,微流体装置可以允许在护理点(point-of-care),例如在诊所或者甚至在患者家中,执行检验。通常,在微流体工业中广泛使用流体阀,例如叶片型致动器,其允许限制或调节微流体通道中的流体流动。借助流体阀,大多数 ...
【技术保护点】
一种微流阀组件,包括:刚性基底,其具有限定流体通道的至少两个相邻层,其中所述至少两个相邻层包括第一层和第二层;以及至少一个阀构件,其包括可拉伸膜,所述可拉伸膜定位成以所述可拉伸膜与所述流体通道基本分离的这种方式来密封所述流体通道,使得,其中所述可拉伸膜固定至所述第一层,并且其中所述至少一个阀构件基于所述流体通道内存在的压力与从处于所述流体通道外侧的区域作用在所述膜上的压力或力之间的差而可操作。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.30 US 62/155,470;2015.05.04 US 62/156,3681.一种微流阀组件,包括:刚性基底,其具有限定流体通道的至少两个相邻层,其中所述至少两个相邻层包括第一层和第二层;以及至少一个阀构件,其包括可拉伸膜,所述可拉伸膜定位成以所述可拉伸膜与所述流体通道基本分离的这种方式来密封所述流体通道,使得,其中所述可拉伸膜固定至所述第一层,并且其中所述至少一个阀构件基于所述流体通道内存在的压力与从处于所述流体通道外侧的区域作用在所述膜上的压力或力之间的差而可操作。2.根据权利要求1所述的微流阀组件,其中,所述阀构件的横截面积不同于所述流体通道的横截面积。3.根据权利要求1或权利要求2所述的微流阀组件,其中,所述可拉伸膜基本平行于所述相邻层中的每一个。4.根据权利要求1至3中任一项所述的微流阀组件,其中,所述流体通道中存在的压力包括流体压力。5.根据权利要求1至4中任一项所述的微流阀组件,其中,检验流体构造成流过所述流体通道。6.根据权利要求1至5中任一项所述的微流阀组件,其中,所述至少一个阀构件的所述可拉伸膜构造成膨胀并接触所述层中的一个以关闭所述检验流体在所述流体通道中的流动。7.根据权利要求1至6中任一项所述的微流阀组件,其中,所述第二层的与所述阀构件相对的区段构造成朝向所述可拉伸膜突出并且接触所述可拉伸膜以在所述流体通道中限定柱构件,其中所述可拉伸膜构造成向流体通道外侧收缩以允许检验流体在所述流体通道中在柱构件上方流过。8.根据权利要求1至7中任一项所述的微流阀组件,其中,所述阀构件的所述可拉伸膜构造成稳定地定位在所述柱构件上方以关闭所述检验流体在所述流体通道中的流动。9.根据权利要求1至8中任一项所述的微流阀组件,其中,所述柱构件不与所述可拉伸膜接触并且位于所述可拉伸膜下方,其中所述可拉伸膜构造成向所述流体通道外侧收缩以允许检验流体在所述流体通道中的流动,并且所述可拉伸膜构造成朝向柱构件的上表面膨胀以关闭检验流体在所述流体通道中的流动。10.根据权利要求1至9中任一项所述的微流阀组件,其中,所述第一层包括至少一个通孔,所述至少一个通孔构造成利于所述流体通道与定位在所述第一层上方的所述阀构件之间的连通,以利于检验流体基本在所述流体通道上方流动。11.根据权利要求1至10中任一项所述的微流阀组件,其中,所述阀构件的所述可拉伸膜嵌入有导电珠或磁珠,其中所述阀构件构造为通过电力或磁力来致动。12.一种微流阀组件,包括:刚性基底,其具有多个层,所述多个层包括第一层、第二层和第三层,其中所述第一层和所述第二层限定控制通道,并且所述第二层和第三层限定流体通道;以及至少一个阀构件,所述至少一个阀构件包括可拉伸膜,所述可拉伸膜定位成以所述可拉伸膜与所述流体通道基本分离的这种方式来密封所述流体通道,其中所述至少一个阀构件基于所述流体通道和所述控制通道中存在的压力差而可操作。13.根据权利要求12所述的微流阀组件,其中,所述流体通道和所述控制通道中存在的压力包括流体压力。14.根据权利要求12或权利要求13所述的微流阀组件,其中,检验流体构造成流过所述流体通道,并且控制流体构造成流过所述控制通道。15.根据权利要求12至14中任一项所述的微流阀组件,其中,所述至少一个阀构件的所述可拉伸膜构造成当所述流体通道和所述控制通道之间的压力差为负时膨胀并接触所述第三层以关闭检验流体在所述流体通道中的流动。16.根据权利要求12至15中任一项所述的微流阀组件,其中,所述第三层的与所述阀构件相对的区段构造成朝向所述可拉伸膜突出并且接触所述可拉伸膜以在所述流体通道中限定柱构件,其中所述可拉伸膜构造当所述流体通道与所述控制通道之间的压力差为正时朝向所述控制通道收缩以允许检验流体在所述流体通道中在所述柱构件上方流过。17.根据权利要求16所述的微流阀组件,其中,所述阀构件的所述可拉伸膜构造成稳定地定位在所述柱构件上方,以在所述流体通道与所述控制通道之间的压力差为负时关闭所述检验流体在所述流体通道中的流动。18.根据权利要求17所述的微流阀组件,其中,所述柱构件不与所述可拉伸膜接触并且定位在所述可拉伸膜下方,其中所述可拉伸膜构造成当所述流体通道与所述控制通道之间的压力差为正时朝向所述控制通道收缩以允许所述检验流体在所述流体通道中的流动,并且所述可拉伸膜构造成当所述流体通道与所述控制通道之间的压力差为负时朝向所述柱部件的上表面膨胀以关闭所述检验流体在所述流体通道中的流动。19.根据权利要求12至18中任一项所述的微流阀组件,其中,所述第二层包括至少两个通孔,所述至少两个通孔构造成利于所述流体通道与定位在所述第二层上方的所述阀构件之间的连通,以利于所述检验流体基本在所述流体通道的上方流动,其中所述阀构件的横截面积不同于所述流体通道的横截面积。20.根据权利要求12至19中任一项所述的微流阀组件,其中,所述阀构件的横截面积不同于所述流体通道的横截面积。21.根据权利要求12至20中任一项所述的微流阀组件,其中,所述阀构件的所述可拉伸膜嵌入有磁珠,其中所述阀构件构造为经由磁力致动。22.一种用于输送流体的方法,所述方法包括:提供具有多个层的刚性基底,所述多个层包括第一层、第二层和第三层,其中所述第一层和所述第二层限定控制通道,并且所述第二层和第三层限定流体通道;引起检验流体流过所述流体通道;引起控制流体流过所述控制通道;以及操作至少一个阀构件以允许或阻断所述检验流体流过所述流体通道,其中所述至少一个阀构件包括可拉伸膜,所述可拉伸膜定位成以所述可拉伸膜与所述流体通道基本分离的这种方式来密封所述控制通道,其中所述至少一个阀构件基于所述流体通道中存在的所述检验流体的压力与所述控制通道中的所述控制流体的压力的差而可操作。23.一种用于分析流体样本中的一种或多种目标剂的系统,所述系统包括:微流控芯片,其构造成将至少一种捕获剂接收到所述微流控芯片内的第一位置并将至少一种检测剂接收到所述微流控芯片内的第二位置;控制器,其构造成控制所述至少一种捕获剂通过所述微流控芯片的流动和所述至少一种检测剂通过所述微流控芯片的流动,以产生所述至少一种捕获剂和所述至少一种检测剂的混合物并引起所述混合物与所述流体样本的接触;以及传感器,其构造成检测所述一种或多种目标剂与所述至少一种捕获剂和所述至少一种检测剂的所述混合物之间的相互作用的结果。24.根据权利要求23所述的系统,其中,所述传感器还构造成基于所述相互作用的结果来确定所述一种或多种目标剂。25.根据权利要求23或权利要求24所述的系统,其中,所述传感器还构造为基于所述相互作用的结果来量化所述一种或多种目标剂。26.根据权利要求23至25中任一项所述的系统,其中,所述传感器和所述控制器集成到所述微流控芯片中。27.根据权利要求23至26中任一项所述的系统,还包括主控制器,所述主控制器构造为控制所述控制器和所述传感器的操作。28.根据权利要求27所述的系统,其中,所述主控制器和所述控制器是不同的装置。29.根据权利要求27所述的系统,其中,所述主控制器和所述控制器是同一个装置。30.根据权利要求27至29中的任一项所述的系统,其中,所述主控制器或所述控制器包括计算装置。31.根据权利要求30所述的系统,其中,所述计算装置包括至少一个处理器和存储处理器可执行指令的存储器,所述处理器可执行指令在由所述至少一个处理器执行时引起所述系统的操作。32.根据权利要求27至31中任一项所述的系统,其中,所述主控制器布置在基座装置中。33.根据权利要求23至32中任一项所述的系统,还包括至少一个加载装置,所述至少一个加载装置构造为将所述至少一种捕获剂提供到所述微流控芯片内的所述第一位置,并且将所述至少一种检测剂提供到所述微流控芯片内的所述第二位置。34.根据权利要求23至32中任一项所述的系统,还包括至少一个加载装置,所述至少一个加载装置构造为将所述至少一种捕获剂提供到所述微流控芯片内的所述第一位置。35.根据权利要求23至32中任一项所述的系统,还包括至少一个加载装置,所述至少一个加载装置构造为将所述至少一种检测剂提供到所述微流控芯片内的所述第二位置。36.根据权利要求23至35中任一项所述的系统,其中,所述至少一个加载装置包括以下中的一个或多个:喷射装置、喷嘴、滴管和注射器。37.根据权利要求23至36中任一项所述的系统,还包括一个或多个阀,以控制所述至少一种捕获剂通过所述微流控芯片的流动以及所述至少一种检测剂通过所述微流控芯片的流动。38.根据权利要求37所述的系统,其中,所述一个或多个阀包括至少一个微机电系统(MEMS)阀。39.根据权利要求23至38中任一项所述的系统,还包括一个或多个通道,以将所述至少一种捕获剂和所述至少一种检测剂输送通过所述微流控芯片。40.根据权利要求39所述的系统,其中,所述一个或多个通道的横截面尺寸在微米范围内。41.根据权利要求39或权利要求40所述的系统,其中,所述一个或多个通道包括一个或多个输入通道和单个输出通道。42.根据权利要求39至41中任一项所述的系统,其中,所述一个或多个通道包括一个或多个输入通道和多个输出通道。43.根据权利要求23至42中任一项所述的系统,其中,所述传感器包括以下中的一个或多个:振荡传感器、电化学传感器、场效应晶体管、霍尔效应传感器、谐振质量传感器、光学传感器、比色传感器、荧光传感器、光度传感器、分光光度装置、质谱仪装置和机械传感器。44.根据权利要求23至43中任一项所述的系统,还包括光源,其中,所述控制器还构造为控制所述光源的操作。45.根据权利要求44所述的系统,还包括液晶切换装置,以控制由所述光源产生的光的流动。46.根据权利要求23至45中任一项所述的系统,还包括基底,所述基底支撑所述微流控芯片和所述传感器。47.根据权利要求46所述的系统,其中,所述基底还构造为支撑一个或多个额外的微流控芯片和一个或多个额外的传感器,其中所述额外的微流控芯片和所述额外的传感器布置成子系统,所述子系统中的每一个构造为独立地操作。48.根据权利要求47所述的系统,其中,所述子系统中的每一个操作地联接至用于存储所述流体样本的公共输入孔。49.根据权利要求47或权利要求48所述的系统,其中,所述子系统中的每一个操作地联接至用于收集经处理的流体样本的公共输出孔。50.根据权利要求46至49中任一项所述的系统,其中,所述基底还包括用于联接至基座装置的一个或多个磁性元件。51.根据权利要求46至50中任一项所述的系统,进一步包括基座装置,所述基座装置构造成接收所述基底并将所述传感器连接至所述控制器或主控制器。52.根据权利要求50或权利要求51所述的系统,其中,所述基座装置包括用于联接至所述基底的一个或多个磁性元件。53.根据权利要求50至52中任一项所述的系统,其中,所述基座装置包括用于联接至所述传感器的一个或多个电端口。54.根据权利要求50至53中任一项所述的系统,其中,所述基座装置包括主控制器。55.根据权利要求50至54中任一项所述的系统,其中,所述基座装置包括用于接收所述基底的一个或多个槽。56.根据权利要求23至55中任一项所述的系统,还包括加载装置,其中,所述加载装置包括具有用于接收所述基底的槽的壳体,其中所述加载装置还包括与一个或多个喷嘴或阀操作地连接的一个或多个接收孔。57.根据权利要求56所述的系统,其中,所述一个或多个喷嘴或阀由所述控制器或主控制器控制。58.根据权利要求56或权利要求57所述的系统,其中,所述加载装置包括用于联接至所述基底的一个或多个磁性元件。59.根据权利要求23至58中任一项所述的系统,其中,所述微流控芯片还构造为接收利于所述流体样本与所述混合物之间的相互作用的一种或多种试剂。60.根据权利要求59所述的系统,还包括构造成将所述一种或多种试剂提供给所述微流控芯片的至少一个加载装置。61.根据权利要求59或权利要求60所述的系统,还包括一个或多个阀以控制所述一种或多种试剂通过所述微流控芯片的流动。62.根据权利要求59至61中任一项所述的系统,还包括一个或多个通道,以将所述一种或多种试剂输送通过所述微流控芯片。63.根据权利要求59至62中任一项所述的系统,其中,所述一种或多种试剂包括以下中的一种或多种:二抗、酶、结合剂和氧化剂。64.根据权利要求23至63中任一项所述的系统,其中,所述流体样本包括水。65.根据权利要求23至64中任一项所述的系统,其中,所述流体样本包括生物流体样本。66.根据权利要求23至65中任一项所述的系统,还包括构造成在检测相互作用的结果之前过滤所述流体样本的过滤器。67.根据权利要求23至66中任一项所述的系统,其中,所述第一位置包括捕获孔。68.根据权利要求23至67中任一项所述的系统,其中,所述第二位置包括检测孔。69.根据权利要求67或权利要求68所述的系统,其中,所述捕获孔和所述检测孔通过连接通道功能性地连接。70.根据权利要求69所述的系统,还包括阻断剂,其用于打开和关闭所述连接通道,由此允许或阻断检测剂通过所述连接通道的流动。71.根据权利要求23至70中任一项所述的系统,还包括至少一个输出通道和用于输送所述目标剂的至少一个输入通道,其中所述至少一个输入通道和所述至少一个输出通道联接至所述捕获孔。72.根据权利要求71所述的系统,还包括用于打开和关闭所述至少一个输入通道的至少一种阻断剂。73.根据权利要求71所述的系统,还包括用于打开和关闭所述至少一个输出通道的至少一种阻断剂。74.根据权利要求23至73中任一项所述的系统,其中,所述传感器布置在所述捕获孔内。75.根据权利要求23至74中任一项所述的系统,其中,所述目标剂包括以下中的一种或多种:蛋白质、抗体、抗原、酶、肽、氨基酸、DNA、RNA、核酸、糖类和脂类。76.根据权利要求23至75中任一项所述的系统,其中,所述至少一种捕获剂包括以下中的一种或多种:抗体、适体、核酸和肽。77.一种用于分析流体样本中的一种或多种目标剂的方法,所述方法包括:将至少一种捕获剂提供到微流控芯片内的第一位置;将至少一种检测剂提供到所述微流控芯片内的第二位置;由控制器控制至少一种捕获剂在所述微流控芯片中的流动和至少一种检测剂在所述微流控芯片中的流动,以产生所述至少一种捕获剂与所述至少一种检测剂的混合物;由所述控制器引起所述流体样本与所述至少一种捕获剂和所述至少一种检测剂的混合物的接触;以及由传感器检测所述一种或多种目标剂与所述至少一种捕获剂和所述至少一种检测剂的混合物之间的相互作用的结果。78.根据权利要求77所述的方法,还包括基于所述相互作用的结果来确定所述一种或多种目标剂。79.根据权利要求77或权利要求78所述的方法,还包括基于所述相互作用的结果量化所述一种或多种目标剂。80.根据权利要求77至79中任一项所述的方法,其中,所述传感器和所述控制器集成到所述微流控芯片中。81.根据权利要求77至80中任一项所述的方法,还包括由主控制器控制所述控制器和所述传感器的操作。82.根据权利要求81所述的方法,其中,主控制器和控制器是不同的装置。83.根据权利要求81所述的方法,其中,所述主控制器和所述控制器是同一个装置。84.根据权利要求81至83中的任一项所述的方法,其中,所述主控制器或所述控制器包括计算...
【专利技术属性】
技术研发人员:阿伦·拉赫阿米,马修·戴维斯,路易斯·加西亚甘塞多,安德烈亚斯·普罗基迪斯,
申请(专利权)人:奥菲迪亚有限公司,
类型:发明
国别省市:英国,GB
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