对流体性质的横向检测制造技术

一种用于检测流体的特性的微流体设备(100)。设备(100)包括微流体通道(110)和柱式流量分配器(130)，该微流体通道(110)具有至少用于接收流体塞的入口(120)或用于移除流体塞的出口，该柱式流量分配器(130)用于重新定向流体塞使得流体塞的长轴基本上垂直于微流体通道的壁定向，而非其原始定向，在原始定向中，较长的轴沿较窄的入口通道的纵向方向来定向，微流体通道的宽度W显著大于入口或出口通道的宽度w。微流体设备(100)被适配成检测流体的物理或化学性质，微流体设备(100)被配置成用于在沿微流体通道的宽度方向横跨微流体通道定位的检测区域中检测性质。微流体设备(100)被配置成具有位于柱式流量分配器(130)的距离D内的检测区域(210)，该距离D小于微流体通道的宽度W。

Transverse detection of fluid properties

A microfluidic device (100) for detecting the characteristics of a fluid. The device (100) includes a microfluidic channel (110) and a column flow divider (130) having an inlet (120) for receiving a fluid plug or an outlet for removing a fluid plug, and the column flow divider (130) is used to reorient the fluid plug so that the long axis of the fluid plug is substantially perpendicular to the wall orientation of the microfluidic channel, rather than its original orientation, in the original orientation, The longer axis is oriented along the longitudinal direction of the narrower inlet channel, and the width W of the microfluidic channel is significantly larger than that of the inlet or outlet channel. The microfluidic device (100) is adapted to detect the physical or chemical properties of the fluid, and the microfluidic device (100) is configured to detect the properties in the detection area positioned across the microfluidic channel along the width direction of the microfluidic channel. The microfluidic device (100) is configured with a detection area (210) within a distance D of the column flow divider (130), which is smaller than the width W of the microfluidic channel.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对流体性质的横向检测专利
本专利技术涉及一种用于检测流体特性的微流体设备。更具体地，本专利技术涉及一种微流体设备，其中分配器和检测器被配置成用于以良好的灵敏度检测流体性质。专利技术背景对流体性质的检测在多种应用中被执行。在许多应用中，可用于检测性质的流体的量很少，这增加了获得准确和高分辨率的性质的量化的难度。通常，微流体结构被用于执行对少量流体的表征。然而，即使对于常规的微流体结构，可用的流体的量也可能使准确表征具有挑战。已经专门构造了一些特定的微流体结构来表征仅少量可用的流体的性质。其一个示例是Z形构造，其中微流体通道具有Z形状，并且其中通过在微流体通道的长度方向上检测性质来执行该检测。然而，即使可执行检测的路径长度对于有限的可用的流体的量来说非常长，现有的解决方案也通常对应于感应背压较高的系统。因此，仍有改进的空间。专利技术概述本专利技术的各实施例的目的是提供一种允许以良好的灵敏度检测流体的特性的检测系统。本专利技术的各实施例的优点在于，即使在样本的可用量受到限制的情况下，也获得了允许以高灵敏度检测特性的检测系统。根据本专利技术的各实施例的优点在于提供了一种检测系统，其允许在长路径长度上进行测量，同时限制系统中发生压降。上述目的通过根据本专利技术的方法和设备来实现。在第一方面，本专利技术的各实施例涉及一种用于检测流体的特性的微流体设备，该微流体设备包括：具有用于接收流体塞(fluidplug)的入口或用于移除流体塞的出口的微流体通道、用于以如下方式重新定向流体塞的柱式流量分配器：使得流体塞的长轴基本上垂直于微流体通道的壁(例如向上直立的侧壁)定向(即，沿横向定向)，而非其原始定向，在原始定向中，较长的轴沿较窄的入口通道的纵向方向来定向，微流体通道的宽度W显著大于入口或出口通道的宽度w，其中微流体设备(100)被适配成用至少一个检测器(200)来检测流体的物理或化学性质，微流体设备(100)被配置成用于在沿微流体通道(110)的宽度方向横跨微流体通道(110)定位的检测区域(210)中检测性质，并且微流体设备(100)被配置成具有位于柱式流量分配器(130)的出口或入口的距离D内的检测区域(210)，该距离D小于微流体通道的宽度W。特别有利的是，包括多个柱的柱式流量分配器以减少流体塞的前进和/或后退前部的变形。本专利技术的各实施例的优点在于，该系统可以以较高的灵敏度检测具有非常小体积的流体塞的性质，从而允许研究小体积的样品。后者是通过使检测区域在微流体通道的宽度方向上取向而获得的。输入端和输出端之间的微流体通道的长度与微流体通道的最大宽度的纵横比可以为1或更大。具有宽度W的微流体通道的部分的总长度可以大于微流体通道的宽度W。在一些实施例中，流量分配器可被定位在微流体通道的入口处。在一些实施例中，流量分配器可被定位在微流体通道的出口处。在根据本专利技术的各实施例中，在微流体通道中可有利地引入多个柱，例如有序的柱的阵列。在出口处的分配器附近进行检测的情况下，特别有利的是，此类多个柱可减少流体塞的表面形状的变形。在又一些其他实施例中，流量分配器可被定位在微流体通道的入口和出口两者处。检测器可以是入口处和出口处的流量分配器共用的，或者，如果使用更长的通道，则检测器可位于入口处的流量分配器附近，出口处的流量分配器附近或在这两个位置处。本专利技术的各实施例的优点在于，由于对处于相同状态的流体样品的不同部分进行了检测，因此可获得针对流体性质的更准确的检测，而当沿着微流体通道的长度进行测量时，所获得的结果将在处于不同状态的流体样品的不同部分上进行平均。本专利技术的各实施例的优点在于，流体塞在检测器位置处的线速度显著低于在入口通道和出口通道中的线速度，从而允许允许与可能有助于、增强或放大检测的局部特征进行更有效的交互。本专利技术的各实施例的一个优点是，具有高分辨率(即通过样本的路径长度足够长)的检测系统可以比获得长路径长度的现有检测系统更容易地被制造，该现有检测系统诸如例如是在U形通道中进行测量的现有技术系统或在Z形通道中进行测量的现有技术系统。在检测区域中的微流体通道的宽度(W)可以为至少0.2mm，优选地为1mm，优选地为至少10mm至几十厘米。本专利技术的各实施例的一个优点是，具有高分辨率(即通过样本的路径长度足够长)和具有低体积(即入口和/或出口通道或入口或出口毛细管的宽度必须保持较低)的检测系统可以比获得长路径长度的现有检测系统引入显著更低的背压，该现有检测系统诸如例如是在U形通道中进行测量的现有技术系统或在Z形通道中进行测量的现有技术系统。有利的是，在本专利技术的各实施例中引起的背压可以比现有的现有技术系统(诸如，使用U形通道或Z形通道的系统)至少小10倍，有利地至少小100倍。微流体设备可被适配成在样品和辐射束之间提供交互，用于确定样品的光学性质。光学检测可有助于检测可被用于表征流体塞的流体塞的各种性质，诸如例如检测吸收或吸收光谱、透射或透射光谱、反射或反射光谱、散射和拉曼光谱等。这些光学特性可被用于鉴定和量化存在于流体塞中的组分。系统可包括准直装置和/或引导装置，以用于将辐射限制在受限检测区域中。引导装置可以是用于使辐射重定向以使其停留在受限检测区域中的反射器或反射表面，或者是用于减少在受限检测区域之外发生的辐射的吸收器或吸收表面。此类反射表面可出现在检测区域中的微流体通道的底部和上侧处以及出现在检测区域旁边的柱结构上。系统可被适配成使用光纤将来自辐射源的辐射耦合进来和/或将辐射朝向检测器耦合出去。此类光纤可以以多种方式被耦合到微流体设备，诸如例如使用光纤的分裂表面，使用光纤的耦合等。微流体设备可包括辐射源和/或光学检测器。微流体设备可包括用于将外部检测器耦合至微流体设备的耦合器，使得外部检测器可读取在检测区域中捕捉的信号。本专利技术的各实施例的优点在于，微流体设备可被用作可与包括检测器的检测系统一起使用的暗盒。其优点在于，此类暗盒可作为耗材使用，可从检测系统中分离出来以供清洗等。微流体设备可包括用于将辐射束从外部光学辐射源耦合进来的耦合器。辐射源可以是集成辐射源。该检测器可以是集成检测器。本专利技术的各实施例的优点在于，此系统可以是易于使用的，例如，无需将外部辐射源或检测器耦合到微流体设备。微流体设备可包括在微流体通道的大致宽度方向上位于微流体通道中的波导，波导用于引起在波导中行进的辐射与微流体通道中的样本流体的交互。波导可被布置成在微流体通道中引起与样品流体的倏逝(evanescent)波交互。微流体设备可包括用于检测电阻、阻抗、电容或电流密度中的任一者的电检测器。电检测器可包括至少一个工作电极和至少一个对电极。微流体通道在电检测器的位置处的高度可能显著小于在微流体通道的其余部分中的平均高度。微流体设备可包括化学检测器。本专利技术还涉及一种包括如上所述的微流体设备的检测系统。检测系统可进一步包括集成辐射源、集成检测器、用于处理检测数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测流体的特性的微流体设备(100)，所述微流体设备(100)包括/n至少具有用于接收流体塞的入口(120)或用于移除流体塞的出口的微流体通道(110)、用于以如下方式重新定向所述流体塞的柱式流量分配器(130)：使得所述流体塞的长轴基本上垂直于所述微流体通道的壁定向(即，沿横向定向)，而非其原始定向，在所述原始定向中，较长的轴沿较窄的入口通道的纵向方向来定向，所述微流体通道的宽度W显著大于所述入口或出口通道的宽度w，/n其中所述微流体设备(100)被适配成用至少一个检测器(200)来检测所述流体的物理或化学性质，所述微流体设备(100)被配置成用于在沿所述微流体通道(110)的宽度方向横跨所述微流体通道(110)定位的检测区域(210)中检测性质，并且所述微流体设备(100)被配置成具有位于所述柱式流量分配器(130)的出口或入口的距离D内的检测区域(210)，所述距离D小于所述微流体通道的所述宽度W。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170427 EP 17168557.11.一种用于检测流体的特性的微流体设备(100)，所述微流体设备(100)包括
至少具有用于接收流体塞的入口(120)或用于移除流体塞的出口的微流体通道(110)、用于以如下方式重新定向所述流体塞的柱式流量分配器(130)：使得所述流体塞的长轴基本上垂直于所述微流体通道的壁定向(即，沿横向定向)，而非其原始定向，在所述原始定向中，较长的轴沿较窄的入口通道的纵向方向来定向，所述微流体通道的宽度W显著大于所述入口或出口通道的宽度w，
其中所述微流体设备(100)被适配成用至少一个检测器(200)来检测所述流体的物理或化学性质，所述微流体设备(100)被配置成用于在沿所述微流体通道(110)的宽度方向横跨所述微流体通道(110)定位的检测区域(210)中检测性质，并且所述微流体设备(100)被配置成具有位于所述柱式流量分配器(130)的出口或入口的距离D内的检测区域(210)，所述距离D小于所述微流体通道的所述宽度W。


2.如权利要求1所述的微流体设备(100)，其特征在于，在所述检测区域中的所述微流体通道(110)的所述宽度(W)为至少0.2mm，优选地为至少1mm，例如至少为10mm。


3.如前述权利要求中的任一项所述的微流体设备(100)，其特征在于，所述微流体设备被适配成在样品与辐射束之间提供交互，用于确定所述样品的光学性质。


4.如权利要求3所述的微流体设备(100)，其特征在于，系统包括用于在受限检测区域中限制所述辐射的准直装置和/或引导装置。


5.如权利要求4所述的微流体设备(100)，其特征在于，所述引导装置是用于使辐射重新定向以使其停留在所述受限检测区域中的反射器或反射表面，或者是用于减少在所述受限检测区域之外发生的辐...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·雅克布斯，W·德马尔斯彻，
申请(专利权)人：制药流体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：比利时;BE