流体物种的电子控制制造技术

本发明专利技术的多个方面涉及例如在微流体系统中控制和操作流体物种。一个方面，本发明专利技术涉及用于形成被流体包围的流体液滴的系统和方法，例如使用电场、机械改变、添加干涉流体等。在一些情况下，液滴中可以各自具有基本上均匀数量的实体。例如，该液滴的９５％或更多可以各自含有特定物种相同数量的实体。另一方面，本发明专利技术涉及用于将流体液滴分成两个液滴的系统和方法，例如，通过电荷和／或偶极与电场的相互作用进行。根据本发明专利技术另一方面，本发明专利技术还涉及用于融合液滴的系统和方法，例如，通过电荷和／或偶极相互作用。在一些情况下，液滴的融合可以引发或决定反应。在本发明专利技术相关方面，还提供用于使液滴内发生流体混合的系统和方法。在另一方面，本发明专利技术涉及用于分选液滴的系统和方法，例如通过使液滴移动到流体系统内的确定区域进行分选。实例包括使用电学相互作用（例如，电荷、偶极等）或者力学系统（例如，流体位移）来分选液滴。在一些情况下，可以以较高速率分选流体液滴，例如，以约１０液滴／秒或更高的速率。本发明专利技术另一方面提供测定液滴或其组分的能力，例如，使用荧光和／或其它光学技术（例如，显微镜），或者电感技术，例如电介质检测。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般而言，本专利技术涉及用于控制流体物种的系统和方法，具体而言，涉及用于电子控制流体物种的系统和方法。
技术介绍
操作流体以形成所需形状的流体流、不连续流体流、液滴、颗粒、分散体等，目的是为了输送流体、制备产品、分析等，这是研究较为充分的技术。例如，直径小于100微米的高度单分散的气泡用称为毛细流集中的技术制得。在该技术中，迫使气体从毛细管出来进入液体浴中，该管位于小孔之上，并且外部液体的收缩流通过该孔将气体集中为细的射流，随后由于毛细管不稳定性分为大小大致相等的泡。在相关技术中，可以使用类似装置在空气中形成液体液滴。题为“Generation of Steady Liquid Microthreads and Micron-SizedMonodisperse Sprays and Gas Streams，”Phys.Rev.Lett.，802，January 12，1998(Ganan-Calvo)的文章描述了通过层状加速气流形成微观液体线，产生细喷射。题为“Dynamic Pattern Formation in a Vesicle-Generating Microfluidic Device，”Phys.Rev.Lett.，8618，April 30，2001(Thorsen等人)的文章描述了通过在两条微流体通道之间的“T”结合处将水引入到流动油中，经过微流体错流从而在连续油相中形成不连续水相。2000年9月19日公布的美国专利US 6,120,666描述了一种具有流体集中腔室的微型制造装置，该流体集中腔室用于空间限制用于分析流体介质中的微观颗粒的第一和第二样品流体流，例如在生物流体分析中。2000年9月12日公布的美国专利US 6,116,516描述了毛细管微射流的形成，和通过该微射流的分离形成单分散的气溶胶。2001年2月13日公布的美国专利US 6,187,214描述了大小范围为约1-约5微米的雾化颗粒，是由两种不混溶的流体相互作用产生的。2001年6月19日公布的美国专利US 6,248,378描述了使用微射流产生引入到食物中的颗粒，并且当该微射流分离时形成单分散的气溶胶。微流体系统已在多种文章背景中有述，一般是在微型化实验室(例如，临床)分析的文章中。其它应用也有所描述。例如，2001年11月29日公开的Anderson等人的国际专利公开WO 01/89789中描述了多级微流体系统，可以用于在表面上提供材料例如生物材料和细胞的图案。其它出版物描述了包括阀、开关和其它组件的微流体系统。随着宏观或微观流体动力学已经取得明显进步，需要改进技术以及这些技术的效果。
技术实现思路
本专利技术涉及用于电子控制流体物种的系统和方法。在一些情况下，本专利技术的主题包括相关产品、针对特殊问题的替代方案和/或一种或多种系统和/或制品的多种不同用途。在一个方面，本专利技术提供一种方法。在一组实施方案中，该方法是一种在微流体系统中以受控方式结合至少两个物种的方法。该方法包括以下步骤提供一串在微流体系统中流动的液滴；从该串液滴中选择第一液滴，并从该串液滴中的至少一些其它液滴分离第一液滴(其中，该第一液滴具有小于约100微米的最大横截面尺寸，并含有第一化学、生物或生物化学物种)，提供从该串液滴分离的第二液滴(其中，该第二液滴具有小于约100微米的最大横截面尺寸，并含有第二化学、生物或生物化学物种)，选择性推动第一液滴和/或第二液滴朝向一个可以发生合并的位置，并允许第一液滴和第二液滴合并为一个组合液滴，并确定涉及至少是第一液滴中第一物种和第二液滴中第二物种的反应。根据另一组实施方案的方法是一种在微流体系统中以受控方式分选液滴的方法。该方法包括以下步骤提供一串在微流体系统中流动的液滴，从该串液滴中选择第一液滴，并从该串液滴的至少一些其它液滴分离第一液滴。在一些情况下，该第一液滴具有小于约100微米的最大横截面尺寸。在又一组实施方案中，该方法是一种为微流体系统中一个或多个液滴赋予电荷的方法。该方法可以包括以下步骤提供微流体系统中的液滴，赋予该液滴偶极矩，当偶极矩存在时，将该液滴分成至少两个子液滴，子液滴中的至少一个带有来自赋予该初始液滴的偶极矩的电荷。在另一组实施方案中，该方法是一种在微流体系统中结合至少两个液滴的方法。该方法包括以下步骤在微流体系统中提供至少两个液滴，将该液滴暴露在电场中，从而在液滴中诱导偶极矩，并且至少部分通过由于诱导偶极矩导致的液滴-液滴吸引将至少两个液滴合并为单个液滴。根据另一组实施方案，该方法包括以下步骤在被第二液体流体包围的第一流体上产生至少约10-14C的电荷。根据又一组实施方案，该方法包括以下步骤在被第二液体流体包围的第一流体上施加至少约10-9N的电场力。在又一组实施方案中，在含有第一液滴和第二液滴的第一流体中，第一流体被第二液体流体包围，该方法包括以至少约10或至少约100液滴/s的速率分选第一和第二液滴。在又一组实施方案中，该方法包括以下步骤提供被第二液体流体包围的第一流体的液滴，其中该液滴具有一定比值的含有第一物种的液滴与不含第一物种的液滴，并且分选该液滴，以将含有第一物种的液滴与不含第一物种的液滴的比值增加至少约2倍。在另一组实施方案中，在含有第一液滴和第二液滴的第一流体中，其中第一流体被第二液体流体包围，该方法包括在基本上不改变第二液体流体流速的情况下，对第一和第二液滴进行分选。在又一组实施方案中，该方法包括以下步骤使用电场将被第二液体流体包围的第一流体液滴分为两个液滴。在另一方面，本专利技术是一种制品。在一组实施方案中，该制品包括被第二液体流体包围的、电荷至少约为10-14C的第一流体液滴。在另一组实施方案中，该制品包括含有被第二液体流体包围的第一流体的液滴，其中该液滴的至少约90％各自由相同量的物种实体组成。在又一方面，本专利技术是一种装置。根据一组实施方案，该装置包括微流体通道以及构造和布置为在微流体通道内产生至少约1V/微米电场的电场发生器。在又一方面，本专利技术涉及一种实施文中描述的一种或多种实施方案的方法。在又一方面，本专利技术涉及一种使用文中描述的一种或多种实施方案的方法。在又一方面，本专利技术涉及一种改进文中描述的一种或多种实施方案的方法。结合附图，从以下详细描述的本专利技术各种非限定性实施方案中，本专利技术的其它优点和新特征将变得明显。如果本说明书和通过引用并入的文件包括抵触和/或不一致的内容，则以本说明书为准。如果通过引用并入的两份或更多份申请包括彼此抵触和/或不一致的内容，则以后提交的申请为准。附图说明通过实施例并参考附图来描述本专利技术非限定性的实施方案，附图是示意性的，并非是按比例画出的。这些图中，所示的每个相同或近似相同的组件通常以单一数字表示。为清楚起见，并非每个组件在每个图中都标出，而且当不必说明即可使本领域技术人员理解本专利技术时，也并不是本专利技术每个实施方案的每个组件都要表示出来。在这些图中图1A和1B表示根据本专利技术一个实施方案将液滴分开；图2A和2B表示施加电场之前的根据本专利技术实施方案的装置；图3A和3B表示施加电场之后的图2A和2B的装置；图4A和4B表示施加反向电场之后的图2A和2B的装置；图5是根据本专利技术一个实施方案液滴分开的示意图；图6A和6B是本专利技术其它实施方案的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在微流体系统中以受控方式结合至少两个物种的方法，该方法包括以下步骤：　　　　提供一串在微流体系统中流动的液滴；　　　　从该串液滴中选择第一液滴，并使第一液滴与该串液滴中的至少一些其它液滴分离，其中，该第一液滴具有小于约１００微米的最大横截面尺寸，并含有第一种化学、生物或生物化学物种；　　　　提供从该串液滴分离的第二液滴，其中，该第二液滴具有小于约１００微米的最大横截面尺寸，并含有第二种化学、生物或生物化学物种；　　　　选择性推动第一液滴和／或第二液滴朝向可以发生合并的位置，并允许第一液滴和第二液滴合并为一个组合液滴；和　　　　确定涉及至少是第一液滴中第一物种和第二液滴中第二物种的反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：达伦R林克，大卫A韦茨，格拉德克里斯托巴尔阿兹卡特，成正东，安根镐，
申请(专利权)人：哈佛大学，
类型：发明
国别省市：US[美国]