毛细管驱动流体系统中的计量装置及其方法制造方法及图纸

本披露涉及毛细管驱动流体系统中的用于计量预定体积的样品流体的装置(100)。该装置包括：样品储器(SR)，该样品储器被布置为接收样品流体；第一通道(C1)，该第一通道与该样品储器(SR)处于流体连通并且分支成终止于第一阀(V1)的第二通道(C2)和终止于第二阀(V2)的第三通道(C3)。该第二通道(C2)和该第三通道(C3)一起具有预定容积，并且该第一通道(C1)被布置为通过使用毛细作用力从该样品储器(SR)吸取样品流体，以用该预定体积的样品流体填充该第二通道(C2)和该第三通道(C3)。通过选择性地打开该第一阀(V1)和该第二阀(V2)，可以形成毛细管驱动流体，从而使该预定体积的样品流体通过该第一阀(V1)流出。

Measurement device and method in capillary driven fluid system

The present disclosure relates to a device (100) in a capillary driven fluid system for measuring a predetermined volume of sample fluid. The device comprises a sample reservoir (SR) arranged to receive sample fluid, a first channel (C1) in fluid communication with the sample reservoir (SR) and branched into a second channel (C2) terminating at the first valve (V1) and a third channel (C3) terminating at the second valve (V2). The second channel (C2) has a predetermined volume together with the third channel (C3), and the first channel (C1) is arranged to suck sample fluid from the sample reservoir (SR) by using capillary force to fill the second channel (C2) and the third channel (C3) with the sample fluid of the predetermined volume. By selectively opening the first valve (V1) and the second valve (V2), a capillary driving fluid can be formed so that the predetermined volume of sample fluid flows out through the first valve (V1).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】毛细管驱动流体系统中的计量装置及其方法
示例性实施例涉及毛细管驱动流体系统中用于计量预定体积的样品流体的装置及其方法。
技术介绍
微流体研究几何上被限制在很小(通常是亚毫米)范围内的流体的行为、精确控制和操纵。基于微流体的技术用于例如喷墨打印头、DNA芯片和芯片实验室技术。在微流体应用中，流体通常被移动、混合、分离或以其他方式处理。在许多应用中，使用被动流体控制。这可以通过利用在亚毫米管内产生的毛细作用力来实现。通过对所谓的毛细管驱动流体系统的精心设计，可以执行对流体的控制和操纵。毛细管驱动流体系统可以用于计量或精确测量流体样品的体积。一种这样的应用是在血细胞分化或计数中，其中必须准确地知道所处理的血液样品的体积。在将相对大量的血液(>10mL)添加到样品储器的系统中，可能不期望处理整个血液样品，因为仅需少量(<10μL)即可获得关于血细胞组成的准确统计。因此，微流体系统需要从样品储器中测量出已知量的血液以进行处理。在毛细管驱动的微流体系统中，计量具有挑战性，因为大多数现有的基于毛细管的阀技术在流体流开始后就不允许将其切断或关闭。因此，不能简单地通过切断流动来阻止过多样品流入系统从而从样品储器中抽取计量体积的流体。因此，在毛细管驱动流体系统中需要改进的装置，该装置可以允许精确地计量预定体积的样品流体。
技术实现思路
示例性实施例提供了一种装置，该装置允许使用毛细管驱动流体系统精确计量预定体积的样品流体。该装置允许用样品流体填充具有预定容积的初始为空的空间。然后，该装置允许通过缓冲流体从该空间中去除所计量的样品流体，该缓冲流体在所计量的样品流体被毛细作用力从该空间中吸出时填充该空间。然后，所计量的样品流体可以与一部分缓冲流体一起进入辅助系统(比如诊断系统)，以允许测量样品流体的特性。附图说明上述以及另外的特征和优点将通过以下参考附图对本文所述的几个实施例进行的说明性和非限制性的详细描述而更好地得到理解，其中相同的附图标记将用于类似的元件，在附图中：图1示出了根据本披露的实施例的毛细管驱动流体系统中的装置的示意性回路图。图2示出了根据本披露的实施例的用于使用装置计量预定体积的样品流体的方法的流程图。图3示出了根据本披露的实施例的毛细管驱动流体系统中的装置的示意性回路图。图4示出了根据本披露的实施例的毛细管驱动流体系统中的装置的示意性回路图。图5示出了根据本披露的实施例的毛细管驱动流体系统中的装置的示意性回路图。图6示出了根据本披露的实施例的装置的示意性回路图。具体实施方式目的是在毛细管驱动流体系统中提供一种用于计量预定体积的样品流体的改进的装置。根据第一方面，毛细管驱动流体系统中用于计量预定体积的样品流体的装置全部或至少部分地解决了这些和其他问题，该装置包括：样品储器，该样品储器被布置为接收样品流体；第一通道，该第一通道与样品储器处于流体连通并且分支成终止于第一阀的第二通道和终止于第二阀的第三通道，其中，第二通道和第三通道一起具有预定的容积，并且第一通道被布置为通过使用毛细作用力从样品储器中吸取样品流体，以用预定体积的样品流体填充第二通道和第三通道；毛细管泵，该毛细管泵被布置为在第二通道和第三通道填充上样品流体之后排空样品储器；缓冲液储器，该缓冲液储器被布置为接收缓冲流体；第四通道，其中，第二阀经由第四通道流体地连接到缓冲液储器，第四通道被布置为在样品储器被排空后利用毛细作用力从缓冲液储器中吸取缓冲流体，并且在第四通道中的缓冲流体到达第二阀时打开第二阀，由此包括第四通道、第三通道和第二通道的流体路径从缓冲液储器一直通到第一阀；以及第一控制回路，该第一控制回路被布置为在样品储器已经排空后打开第一阀，从而在所述流体路径中出现毛细管驱动流体，由此使第二和第三通道中的预定体积的样品流体通过第一阀流出。该装置通过允许以预定的时序执行多个步骤来实现样品流体的精确计量。初始步骤是用样品流体填满预定容积的初始为空的空间。该空间构成第二通道和第三通道。因此，预定容积将是第二通道和第三通道的组合容积。下一个步骤是通过缓冲流体填充该空间在毛细作用力将所计量的样品流体从空间中吸出时允许将所计量的样品流体从空间中去除。然后，所计量的样品流体可以与一部分缓冲流体一起进入辅助系统(比如诊断系统)，以允许测量样品流体的特性。为了使该装置起作用，还需要许多将在下文中进一步详细描述的附加步骤。所提出的装置是有利的，因为其允许在没有主动控制的情况下实现对样品流体的精确计量。这简化了装置，因为其无需包括控制单元和/或外部电源即可操作。因此，该装置在旨在用于该领域的手持式设备中可能是有用的。通过仔细设计该装置，可以允许这些步骤在互不相同的时间被启动，从而允许流体运动以预定的方式发生。流体然后可以被布置为在预定时间到达流体系统中的预定位置。在所述位置，流体可以进一步被布置为致动阀，从而允许例如通过打开流体系统中的新流体路径来改变该装置的操作方式。该装置可以仅通过作用在该装置的通道中的流体上的毛细作用力并使用现有的微流体阀技术来操作。具体地，本披露提供一种方法，该方法使用包括微流体阀的微流体系统执行对样品体积的准确计量，而不必关闭任何一个阀。样品流体应当理解为要使用该装置计量的任何流体。在就样品流体的一种或多种特性方面表征样品流体(比如测量样品流体中取代基的浓度)之前，可以对样品流体进行计量，作为准备步骤。样品流体可以是例如血液。替代性地，它可以是液体形式的化合物。它也可以是固体和液体的混合物，比如分散在液体中的粉末。缓冲流体应当理解为在计量的样品流体通过毛细作用力从空间中吸出时任何适于填充空间的流体。缓冲流体可以是例如溶于水中的氯化钠(NaCl)或磷酸盐缓冲盐水(PBS)溶液。在某些情况下，缓冲流体可以是与样品流体起反应的流体。示例性系统可以包括含有需要测量的分析物的样品流体组成，并且缓冲流体含有荧光分子，当结合到分析物上时，该荧光分子发出强烈的荧光，否则发出微弱的荧光。将样品和缓冲流体混合之后，可以进行荧光强度测量，以查看在计量体积的样品中含有多少分析物。根据一个实施例，第一控制回路包括第一流体回路，该第一流体回路将第一阀流体地连接到缓冲液储器，第一流体回路被布置为从缓冲液储器吸取缓冲流体，并且当缓冲流体到达第一阀时打开第一阀。适用于该实施例的阀技术的示例是毛细管触发阀，其通过几何形状的突然变化来阻止液-汽界面的前进，从而防止液体的进一步润湿，并且由流体控制回路致动以重新开始液-汽界面的前进，使其超过几何形状的突然变化。使用流体回路打开第一阀可能是一个优点，因为它允许以简化的方式制成该装置。具体地，不需要引入基于另一种技术(比如电子和/或机电技术)的控制回路和/或系统。替代地，该装置可以借助于纯粹基于微流体的回路来实现。根据一个实施例，该装置还包括：第三阀，该第三阀流体地连接到第四通道，使得从缓冲液储器中吸取的缓冲流体在进入第四通道之前通过第三阀；以及第二控制回路，该第二控制回路被布置为在样品储器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毛细管驱动流体系统中的用于计量预定体积的样品流体的装置(100)，该装置包括：/n样品储器(SR)，该样品储器被布置为接收样品流体，/n第一通道(C1)，该第一通道与该样品储器(SR)处于流体连通并且分支成终止于第一阀(V1)的第二通道(C2)和终止于第二阀(V2)的第三通道(C3)，其中，该第二通道(C2)和该第三通道(C3)一起具有预定容积，并且该第一通道(C1)被布置为通过使用毛细作用力从该样品储器(SR)吸取样品流体，以用该预定体积的样品流体填充该第二通道(C2)和该第三通道(C3)，/n毛细管泵(CP1)，该毛细管泵被布置为在该第二通道(C2)和该第三通道(C3)填充上样品流体之后排空该样品储器(SR)，/n缓冲液储器(BR)，该缓冲液储器被布置为接收缓冲流体，/n第四通道(C4)，其中，该第二阀(V2)经由该第四通道(C4)流体地连接到该缓冲液储器(BR)，该第四通道(C4)被布置为在该样品储器(SR)被排空之后通过使用毛细作用力从该缓冲液储器(BR)中吸取缓冲流体，并且当该第四通道(C4)中的缓冲流体到达该第二阀(V2)时打开该第二阀(V2)，由此包括该第四通道(C4)、该第三通道(C3)和该第二通道(C2)的流体路径从该缓冲液储器(BR)一直通到该第一阀(V1)，以及/n第一控制回路(T1)，该第一控制回路被布置为在该样品储器(SR)被排空之后打开该第一阀(V1)，由此在所述流体路径中出现毛细管驱动流体，从而使该第二通道(C2)和该第三通道(C3)中的该预定体积的样品流体通过该第一阀(V1)流出。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170424 EP 17167678.61.一种毛细管驱动流体系统中的用于计量预定体积的样品流体的装置(100)，该装置包括：
样品储器(SR)，该样品储器被布置为接收样品流体，
第一通道(C1)，该第一通道与该样品储器(SR)处于流体连通并且分支成终止于第一阀(V1)的第二通道(C2)和终止于第二阀(V2)的第三通道(C3)，其中，该第二通道(C2)和该第三通道(C3)一起具有预定容积，并且该第一通道(C1)被布置为通过使用毛细作用力从该样品储器(SR)吸取样品流体，以用该预定体积的样品流体填充该第二通道(C2)和该第三通道(C3)，
毛细管泵(CP1)，该毛细管泵被布置为在该第二通道(C2)和该第三通道(C3)填充上样品流体之后排空该样品储器(SR)，
缓冲液储器(BR)，该缓冲液储器被布置为接收缓冲流体，
第四通道(C4)，其中，该第二阀(V2)经由该第四通道(C4)流体地连接到该缓冲液储器(BR)，该第四通道(C4)被布置为在该样品储器(SR)被排空之后通过使用毛细作用力从该缓冲液储器(BR)中吸取缓冲流体，并且当该第四通道(C4)中的缓冲流体到达该第二阀(V2)时打开该第二阀(V2)，由此包括该第四通道(C4)、该第三通道(C3)和该第二通道(C2)的流体路径从该缓冲液储器(BR)一直通到该第一阀(V1)，以及
第一控制回路(T1)，该第一控制回路被布置为在该样品储器(SR)被排空之后打开该第一阀(V1)，由此在所述流体路径中出现毛细管驱动流体，从而使该第二通道(C2)和该第三通道(C3)中的该预定体积的样品流体通过该第一阀(V1)流出。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，该第一控制回路包括第一流体回路(T1)，该第一流体回路将该第一阀(V1)流体地连接到该缓冲液储器(BR)，该第一流体回路(T1)被布置为从该缓冲液储器(BR)吸取缓冲流体，并且当缓冲流体到达该第一阀(V1)时打开该第一阀(V1)。


3.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括：
第三阀(V3)，该第三阀流体地连接到该第四通道(C4)，使得从该缓冲液储器(BR)中吸取的缓冲流体在进入该第四通道(C4)之前通过该第三阀(V3)，以及
第二控制回路(T2)，该第二控制回路被布置为在该样品储器(SR)被排空之后打开该第三阀(V3)。


4.根据权利要求3所述的装置，其中，该第二控制回路包括第二流体回路(T2)，该第二流体回路将该第三阀(V3)流体地连接到缓冲液储器，该第二流体回路(T2)被布置为从该缓冲液储器(BR)吸取缓冲流体，并且当缓冲流体到达该第三阀(V3)时打开该第三阀(V3)。


5.根据权利要求3所述的装置，其中，该第一控制回路(T1)和该第二控制回路(T2)中的至少一个被布置为将电控制信号传递到该第一阀(V1)和该第二阀(V2)中的至少一个，其中，该第一阀(V1)和该第二阀(V2)中的至少一个被布置为在接收到该电信号后打开。


6.根据权利要求3-5中任一项所述的装置，其中该第一控制回路(T1)被布置为在该第二阀(V2)打开的同时或之后打开该第一阀(V1)。


7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，该第一通道(C1)流体地连接到该样品储器(SR)，从而直接从该样品储器中吸取样品流体，并且其中，该毛细管泵(CP1)经由第一流阻器(R1)流体地连接到该样品储器(SR)，其中，该第一流阻器(R1)具有流阻，该流阻被选择为控制从该样品储器(SR)到该毛细管泵(CP1)的流量，使得该样品储器(SR)在该第二通道(C2)和第三通道(C3)填充上样品流体之后被排空。


8.根据权利要求1-6中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：本杰明·琼斯，
申请(专利权)人：医学诊断公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE