微流体测试系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于研究流体样本的测试系统，其包括流体容器（１０）和光学系统（３０）。所述流体容器（１０）设有容纳和引导样本流体的微通道（１３、１４）。在所述微通道内设置有源元件（１），具体而言，所述有源元件由与吸光染料混合的水凝胶构成。通过激光束（３５）能够使所述有源元件从非激活态转化为具有不同形状的激活态。可以采用其设计微阀门和／或泵。优选通过源自于光盘播放器的读出／写入单元的光学系统（３０）生成所述激光束（３５）。

Microfluidic test system

The present invention relates to a test system for studying a fluid sample comprising a fluid container (10) and an optical system (30). The fluid container (10) has a microchannel (13, 14) for receiving and guiding the sample fluid. An active element (1) is provided within the microchannel, and in particular, the active element is composed of a hydrogel mixed with a light absorbing dye. The active component can be transformed from a non active state into a passive state with different shapes by a laser beam (35). It can be designed with micro valves and / or pumps. Preferably, the laser beam (35) is generated by an optical system (30) originating from a readout / write unit of the optical disk player.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种带有微通道的流体容器和包括这种容器的用于检验流体的测试系统。
技术介绍
在生物学和医药学领域，在集成平台中对小样本进行检验变得越来越重要。此类平台通常具有微通道，所述微通道容纳并引导有待处理的，例如有待输送、起反应或测量的流体成分。US6030581公开了一种测试平台，其集成在一种类似光盘(CD)的装置内，并且包括用于操纵样本流体的不同机构。具体地，所述测试平台可以包括带有金属箔的阀门，其需要集成线路，从而实现通过电压进行切换。
技术实现思路
基于这种情况，本专利技术的目的在于提供对小流体样本进行检验的机构，所述机构使用可靠，并且能够以经济有效的方式生产。这一目的是通过根据权利要求1所述的流体容器和根据权利要求8所述的用于流体的测试系统实现的。在相关权利要求内公开了优选实施例。根据本专利技术的流体容器包括微通道，其容纳和引导有待处理和/或检验的(气态或液态)流体。术语“微通道”将表明允许对微小样本进行分析的流体容器的小型化。所述微通道通常为矩形，其高度为1到1000μm，优选为10到100μm，其中，所述通道的宽度不是非常关键的设计参数，其通常处于1到1000μm的范围内。根据本专利技术，在至少一个微通道内在固定的位置设置至少一个“有源元件”，其方式为，使来自光源的光束能够抵达所述有源元件，所述光源相对于所述流体容器可以处于内部或外部。所述(单色或多色的)光束的波长通常处于350nm到850nm的范围内，但是在需要的情况下也可以采用其他波长(例如红外线)。根据定义，所述有源元件可以在光线作用下从非激活态转化为激活态，其中，所述有源元件在所述“非激活态”和“激活态”内将分别呈现不同的形状。这里，术语“形状”既指外形也指尺寸，例如将具有不同直径的两个球体看作具有不同的形状。具体地，不同的形状可以与体积和/或沿至少一个方向的范围的差值有关，所述差值优选大于5％，最优选大于20％(相对于较小的体积/范围而言)。因此，所述差值明显大于与我们通常体验的由于加热导致的每种材料的热膨胀相关的差值。总体上，在激活态和非激活态下，所述有源元件的稠度都应当是非液态，从而使所述有源元件在这些状态下大体呈现既定形状。由于上述类型的流体容器不需要任何电气设备或线路，因而能够以非常经济有效的方式制造。作为替代，可以通过由适当材料构成的有源元件实现诸如阀门或泵的针对流体流的控制元件，其中光束可以进入所述适当材料。例如，可以通过与光盘播放器的读出/写入装置类似的光学系统生成所述光束。其优点在于可以采用很多市面可得部件，并且能够在无需直接的机械接触的情况下对流体容器进行控制。此外，还可以经常将所述光源用于实现其他目的，例如，用于样本的光学分析。对于在光线作用下改变其形状的有源元件而言，各种不同的实现都是可能的。根据优选实施例，所述有源元件包括的材料(例如蜡)为，如果向所述材料增加热量或从所述材料去除热量，那么在大约10℃到大约80℃的温度范围内，最优选在大约30℃到大约40℃的范围内，所述材料将发生相变(phase transition)。在这种情况下，利用了与适当材料的物理相变相关的体积变化，因此无需以复杂的方式设计有源元件的结构，只需简单地将一定数量或质量的材料用作所述有源元件。例如，所述相变可以是固相、液相和气相之间和/或不同类型的固相(晶体结构)之间的变换之一。在对本专利技术的优选实现中，所述有源元件包括凝胶，具体而言，包括具有上临界溶解温度(upper-crytical solution temperature)的水凝胶。在诸如水的溶剂内，这样的水凝胶在低温下溶解并膨胀，在升高的温度下发生相分离，即溶剂释出，凝胶塌缩(collapses)。此类凝胶的相关体积变化可以高达200％或更高。可以任选对所述凝胶进行结构设计，使之具有增大的表面积，以提高反应速度，加快扩散过程。在对上述实施例的进一步改进当中，所述有源元件包括将所吸收的光转换为热量的转换材料。所述转换材料可以与所述凝胶非匀质或匀质混合或化学键合，其优点在于，通过整个有源元件吸收光，从而实现快速、均匀变换。或者，可以将所述转换材料与所述凝胶分立设置，甚至可以选择与之通过中间保护层隔离，在这种情况下，必须将所述转换材料中生成的热量传导至所述凝胶。可以利用有源元件的形状变化实现对流体容器内的流体流的有效控制。例如，可以将所述有源元件设置在微通道内，从而使其在膨胀状态下阻塞所述微通道。因此，所述有源元件起着使流体流有选择地通过微通道或将其截止的阀门的作用。根据在流控制中的另一应用，沿微通道的至少一个壁设置所述有源元件，使所述有源元件在其膨胀状态下将流体从所述微通道驱出。此外，所述有源元件可以在其膨胀状态下阻塞或不阻塞所述微通道。在这种情况下，更重要的作用在于，将一定量的流体从微通道的体积内排出，从而使所述有源元件起到泵的作用。所述流体容器的微通道可以至少部分被诸如玻璃或透明塑料的透明材料覆盖。之后，在这样的微通道内设置有源元件，使光束易于抵达有源元件，从而激发向激活态的预期变换。本专利技术还涉及一种用于流体(尤其是体积通常处于100nl到1000μl量级的的少量流体)的测试系统，其包括下述组件上述类型的流体容器，即，具有其内设置了至少一个光束可及的有源元件的微通道，其中，可以通过光使所述有源元件转化为具有不同形状的激活态。光学系统，用于通过光束有选择地照射所述流体容器的有源元件。上述试验系统提供了用于在上述类型的流体容器内操控样本的完整布置。在这种情况下，通过由光学系统，即在流体容器外部产生的光控制流体容器内的有源元件。因此，能够尽可能使流体容器保持简单，例如，仅包括微通道、有源元件和样本。当然，可以将上文所述的流体容器的所有具体实施例与测试系统结合采用。因此，要想了解有关所述测试系统的细部特征、优点和改进的更多信息，请参考前述说明。在对所述测试系统的进一步改进中，所述光学系统包括控制器，所述控制器用于根据对所述有源元件的预期作用控制所述光束的位置、强度和/或持续时间。如果有源元件，例如，在微通道内起着阀门作用，那么所述阀门应当能够在一定时间内保持开启，所述光束必须保证这一点，例如，提供足够的能量以维持水凝胶中的相变并补偿流动的流体的冷却效应。此外，所述光学系统可以包括用于采用经聚焦的激光束扫描流体容器内部的区域的机构。具体地，这样的机构可以源自于光盘播放器的读出和/或写入单元。扫描和聚焦激光束的优点在于只需设置一个光源即可实现对多个有源元件的控制。通常，由于有源元件内的热过程存在惯性，能够以足够快的速度执行扫描，从而基本上同时切换大量有源元件。根据本专利技术的另一实施例，所述测试系统的光学系统可以用于执行对样本的光学处理。例如，其能够生成光束，并将其引导到样本当中，其能够诱发某些过程，例如，化学反应或荧光的激发。此外，所述光学系统可以用于采集从样本射出(反射、透射、发射、……)的光，以测量样本的光学特性。通过参考下文所述的一个或多个实施例，本专利技术的这些和其他方面将变得显而易见并得到阐释。附图说明在下文中将借助附图通过举例的方式描述本专利技术，在附图中图1示出了根据本专利技术的测试系统的原理图，其采用了与吸收染料混合的水凝胶； 图2示出了图1所示的流体容器的备选实施例，其采用了由转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有微通道（１３、１４、２２－２６）的流体容器（１０、２０），在所述微通道内设置了至少一个光束（３５）可及的有源元件（１－５），其中，通过光（３５）的照射，所述有源元件（１－５）能够转化到具有不同形状的激活态。

【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：赖因霍尔德温贝格尔弗里德尔，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]