流体控制输送设备和方法技术

流体输送控制设备包括：(i)至少一个入口门，用于允许流体进入到腔室中；(ii)至少一个出口门，用于允许流体从腔室中通过；(iii)至少一个生物传感器；(iv)至少一个致动器；并且其中所述至少一个生物传感器与所述流体流体连通并且与具有致动器能力的阀门相关联，所述具有致动器能力的阀门与阀门允许或禁止从腔室输送流体的传感器测量的条件连通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】流体控制输送设备和方法
本技术涉及使流体能够选择性地注入到诸如微流体(microfluidic)芯片之类的设备中的设备和方法。特别地，该技术具有使得流体能够生物安全地注入到智能微流体芯片中的真正应用，该智能微流体芯片可以植入到身体中以用于各种生物医学应用。
技术介绍
微流体芯片是包括通道、混合器、腔室和阀门的芯片实验室(lab-on-chip)设备。通道在直径上是亚毫米的，并且流体可以使用通道、腔室、混合器和阀门被引导、混合和分离。一种类型的微流体芯片可以在刻有通道的玻璃表面上实现，另一种类型的微流体芯片可以使用模制成通道、腔室和阀门的聚(二甲基硅氧烷)PDMS制造。在使用中，腔室是用于保存样品测定和试剂的容器；阀门控制通道中的流体流，并且混合器控制进入到腔室中的流。微流体芯片具有流体样品和试剂被泵入到其中的一个或多个入口，并且可以具有混合流体可以从其离开的一个或多个出口。微流体的应用很多：DNA提取、芯片上PCR、细胞分析、单细胞成像、药物输送、病原体检测、燃料电池功率、食品技术和混合。控制样品测定和试剂向微流体芯片中的输送将有利于设备的高效操作。
技术实现思路
根据本技术的第一方面，提供了一种流体输送控制设备，包括：腔室；用于允许流体进入到腔室中的至少一个入口门；用于允许流体从腔室通过的至少一个出口门；至少一个生物传感器；至少一个致动器；其中至少一个生物传感器与所述流体连通并且与具有致动器能力的阀门相关联，具有致动器能力的阀门与阀门允许或禁止从腔室输送流体的传感器测量的条件连通。>至少一个生物传感器可以位于腔室附近或腔室内。它可以包括能够例如通过检测所选择的流体参数来检测腔室内的流体并且将输出输送到用于具有致动器能力的阀门的控制单元的生物传感器。至少一个致动器可以包括多个致动器，其中致动器致动具有致动器能力的阀门。至少一个致动器可以包括允许流体进入和流出腔室的其它致动器。附加的致动器可以位于腔室的上游或下游，并且可以包括用于辅助流体流入和/或流出腔室的泵(诸如，蠕动泵)。具有致动器能力的阀门可以被配置为单个阀门和致动器单元或者被配置为单独的阀门和致动器单元。当其被配置为单个阀门和致动器单元时，具有致动器能力的阀门会在单个操作中响应所选择的流体参数并致动阀门打开或关闭。当具有致动器能力的阀门被配置为单独的阀门和致动器单元时，该阀门单元将位于腔室内，从而允许或禁止流体从腔室的输送，并且致动器单元可以位于腔室外部。控制单元可以包括可编程微控制器。可以用传感器条件对处理器编程，在该传感器条件下，具有致动器能力的阀门起作用以允许或禁止从腔室输送流体。入口门、出口门和腔室可以被包括在一起作为管、管道或其它用于微流体芯片的此类导管。替代地，它们可以由诸如注射器之类的注入设备被包括在一起。流体输送控制设备可以特别地设在智能微流体芯片上，或者它可以在智能微流体芯片的上游使用。智能微流体芯片是包括至少一个生物传感器和至少一个致动器的微流体芯片，该致动器设有控制单元，该控制单元与微流体芯片位于一起并耦合到至少一个致动器和至少一个生物传感器并且打开或关闭芯片内的至少一个腔室、阀门和/或混合器。控制单元可以包括特定于芯片的应用的可编程微控制器或定制硬件，并且可以包括存储单元。智能微流体芯片可以例如在控制单元的指导下启用一个或多个微测定。在一个实施例中，流体输送控制设备包括智能微流体芯片，该智能微流体芯片包括芯片内的微流体入口室，以及至少一个生物传感器，该至少一个生物传感器能够感测入口室中的流体并将输出输送到芯片的控制单元。在这个实施例中，具有致动器能力的阀门可以包括用于从入口室到芯片内部的出口的单独的或集成的阀门和致动器单元，其响应于控制单元打开或关闭从入口室的出口并允许或禁止(防止)流体流到芯片内部。在另一个实施例中，流体输送控制设备与智能微流体芯片结合使用。在这个实施例中，流体输送设备包括芯片外部的腔室和至少一个生物传感器，该生物传感器能够感测腔室中的流体并将输出输送到芯片的控制单元。在这个实施例中，具有致动器能力的阀门可以包括用于腔室的单独的或集成的阀门和致动器单元，其响应于控制单元打开或关闭腔室并允许或禁止(防止)流体流到芯片。在该实施例中，流体输送控制设备可以特别地被配置为用于芯片的入口导管或管。在那种情况下，入口导管或管限定具有入口门和出口门的腔室(其可以是微流体或可以不是微流体)，并且可以至少部分地在腔室内提供至少一个生物传感器和具有致动器能力的阀门。智能微流体芯片可以被制造为可直接植入在人体或动物体内。替代地，它可以设在包含生物相容性材料的外壳内，从而允许其植入到人体或动物体内。在任一种情况下，智能微流体芯片可以包括入口导管或管以及出口导管或管，从而允许流体从人或动物体外进入和流出智能微流体芯片。入口导管或管可以特别地包括用于芯片的流体输送控制设备。入口和/或出口门可以设有密封件，例如，挡板(shutter)，使得它们的端口可以被打开和/或关闭。挡板可以包括膜。挡板控制致动器可以与控制单元连通，从而关闭或打开挡板膜。(一个或多个)密封件可以用于防止污染智能微流体芯片。在另一个实施例中，流体输送设备包括用于容纳注射器的壳体和适于与壳体接合的注射器。注射器可以包括具有致动器能力的阀门。壳体可以包括传感器系统，该传感器系统包括至少一个生物传感器和控制单元。注射器插入到壳体中可以使得具有致动器能力的阀门与传感器系统对准。具有致动器能力的阀门可以响应于控制单元而在将注射器插入到壳体中时打开或关闭阀门，并且防止或允许使用注射器。当其被插入到壳体中时，具有致动器能力的阀门可以特别地处于关闭状态。传感器系统可以例如通过电磁信号响应来触发阀门打开，并允许流体流出注射器。在另一个实施例中，流体输送控制设备包括适于包括传感器系统的注射器，该传感器系统包括至少一个生物传感器、控制单元和具有致动器能力的阀门。传感器系统可以设在注射器的外壁上或注射器的外壁内，并且具有致动器能力的阀门可以位于注射器的内部。具有致动器能力的阀门可以响应于控制单元打开或关闭阀门并且防止或允许使用注射器。当其被插入到壳体中时，具有致动器能力的阀门可以处于关闭状态。它可以特别地包括设在注射器的内壁上的弹性杆，该弹性杆与设在注射器的柱塞内的凹口或凹槽接合。在实施例中，具有致动器能力的阀门可以包括预加载的弹簧、解耦的磁体、流量计和爆裂式保险丝中的一个或多个。它可以特别地包括在弹簧上的涂层，该涂层在与注射到设备中的药物或其它液体反应时会溶解。当与正确的流体接触时，该反应使弹簧收缩或膨胀(打开和/或关闭阀门等)—在这种情况下，溶解流体可能与功能流体无关。在实施例中，选择至少一个生物传感器来检测包括电化学、光学、电子、电化学发光、荧光、生物发光、压电、重量分析和热电信号的组信号中的一个或多个信号的变化。至少一个生物传感器可以特别地包括光传感器阵列，其可以位于微流体腔室内或微流体腔室外部、适于检测在流体内提供的标记物分子的对接。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流体输送控制设备，包括：/n(i)至少一个入口门，用于允许流体进入到腔室中；/n(ii)至少一个出口门，用于允许流体从腔室中通过；/n(iii)至少一个生物传感器；/n(iv)至少一个致动器；以及/n其中所述至少一个生物传感器与所述流体流体连通并且与具有致动器能力的阀门相关联，所述具有致动器能力的阀门与阀门允许或禁止从腔室输送流体的传感器测量的条件连通。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180510 GB 1807636.41.一种流体输送控制设备，包括：
(i)至少一个入口门，用于允许流体进入到腔室中；
(ii)至少一个出口门，用于允许流体从腔室中通过；
(iii)至少一个生物传感器；
(iv)至少一个致动器；以及
其中所述至少一个生物传感器与所述流体流体连通并且与具有致动器能力的阀门相关联，所述具有致动器能力的阀门与阀门允许或禁止从腔室输送流体的传感器测量的条件连通。


2.根据权利要求1所述的设备，其中具有致动器能力的阀门是单个单元，或者其中阀门与致动器分离。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的设备，其中在单个单元中的具有致动器能力的阀门在单个操作中响应于所选择的流体参数并且致动阀门的打开/关闭。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括用于控制流体进出腔室的多个阀门。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，包括微流体芯片。


6.根据权利要求5所述的设备，其中芯片与用于辅助流体流动的泵相关联。


7.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中所述至少一个生物传感器被选择以检测选自包括以下的信号的组中的任意一个或多个信号的变化：电化学、光学、电子、电化学发光、荧光、生物发光、压电、重量分析和热电。


8.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中生物传感器被标记物分子对接并且能够被光传感器的阵列检测，可选地，其中光传感器位于腔室的外部。


9.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其能够直接地或在生物相容性植入设备内植入到哺乳动物、鸟类、两栖动物、节肢动物、鱼类或爬行动物体内。


10.根据前述权利要求中的任一项所述的设备，其中在入口和出口中包括密封件。


11.一种用于控制流体输送系统中的流体输送的阀门，该阀门具有控制系统，该控制系统包括至少一个生物传感器，该生物传感器与所述流体流体连通并且向处理器提供经验数据；与处理器连通的一体式或离散式致动器，所述处理器被编程为具有阀门允许或禁止从腔室输送流体的条件。


12.根据权利要求11所述的阀门，还包括权利要求1至10中所记载的特征中的任何一个或多个特征。


13.一种向系统输送精确/适当量的流体的方法，所述方法包括以下步骤：
(i)使用根据前述...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·奥泽，M·梅利亚克，H·J·M·文森特，
申请(专利权)人：阿姆有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB