[发明专利]检测和控制微流体器件中的流体的装置和方法

说明书

技术领域

本公开涉及用于检测和控制微流体器件中的流体的方法和装置，更具体地，涉及用于快速且准确地确定位于微流体器件中的微通道的特定位置处的流体是液体还是气体、并且基于与流体的状态相关的确定来控制微流体器件中的所述流体的移动的方法和装置。

背景技术

随着个性化医疗保健的发展，基因分析、体外诊断、基因核苷酸序列分析等已经变得重要，对其需要也增大。因此，能够通过使用小的样品量快速执行多个测试的系统正在发展并被商业化。此外，为了实施该系统，微流体器件诸如微流控芯片或芯片实验室（LOC）目前正显得重要。包括多个微通道和多个微腔室的微流体器件被设计成控制及处理非常小量的流体（例如，在大约几nl至大约几ml范围内的流体）。通过使用微流体器件，微流体的反应时间可以被最低限度地减少，并且微流体的反应及其结果的测量可以被同时执行。微流体器件可以通过使用不同的方法制造，根据不同的方法使用不同的材料。

微流体器件包括在其中发生反应的多个微腔室和提供样品或试剂到多个微腔室的多个微通道。因而，为了控制样品或试剂移动到期望的位置，必须准确地检测每个微通道的状态和多个微通道中的流体的状态。然而，因为微流体器件的每个微通道的尺寸和每个微腔室的尺寸在大约几十微米至大约几百微米的范围内，所以难以快速且准确地检测流体的状态。

目前提出的流体检测方法的示例包括：在微通道中设置多个电极然后通过测量电极之间的电阻变化来检测流体的状态的方法，以及采集部分微通道的图像并经由图像处理操作确定流体的状态的方法。在使用电极的方法的情形下，在微通道中设置电极困难，微流体器件的制造成本可能增加，并且存在样品或试剂可能被污染的可能性。在采集图像的方法的情形下，由于图像采集设备的设置以及光线的影响（lighting），存在空间限制，并且确定速度可能由于图像处理操作而降低。

发明内容

提供用于快速且准确地确定位于微流体器件中的微通道的特定位置处的流体是液体还是气体、并且基于与流体的状态相关的确定来控制微流体器件中的所述流体的移动的方法和装置。

额外的方面将在以下的描述中部分地阐述，且部分将通过该描述变得显然，或者可以通过对所给出的描述的实践而习知。

根据本发明的一方面，一种流体控制装置包括：检测单元，用于朝向微流体器件照射光，检测从微流体器件反射的光，然后输出信号；传输单元，用于将检测单元移动到微流体器件的测量位置；确定单元，用于控制通过传输单元的传输操作，以及通过参考从检测单元输出的信号确定在微流体器件的测量位置的流体的状态；以及流体控制单元，用于基于通过确定单元的所述确定来控制微流体器件中的流体的移动，其中基于由检测单元测量的反射光的强度的变化，确定单元确定在微流体器件的测量位置的流体是从气体变为液体还是从液体变为气体。

检测单元可以包括朝向微流体器件照射光的光源以及检测从微流体器件反射的光的光电探测器。

检测单元还可以包括朝向光电探测器反射已经透过微流体器件的光的反射板。

光源和光电探测器可以设置在关于微流体器件的相同方向，反射板设置在光源和光电探测器的关于微流体器件的相反侧。

传输单元可以包括：框架；电动机，设置在框架的一侧；导引螺杆，通过电动机转动；底座，根据导引螺杆的转动进行线性移动；以及导杆，附接到框架从而稳定地引导底座的移动。

光源和光电探测器可以设置在底座上。

底座可以包括能够在导杆上滑动以引导底座的移动的夹持器（holder）。

传输单元还可以包括一个或多个位置传感器，该一个或多个位置传感器附接在框架上从而在底座移动时检测底座的位置。

确定单元可以包括：传感器电路，用于与检测单元交换信号；驱动电路，用于与传输单元交换信号；控制电路，经由传感器电路控制检测单元以及经由驱动电路控制传输单元；以及控制软件，控制控制电路的操作以及基于来自检测单元的信号确定流体的状态。

通过比较由检测单元测量的反射光的强度值与参考值，确定单元可以确定流体的状态。

确定单元可以通过比较多个数据的平均值与参考值来确定流体的状态，其中多个数据包含由检测单元测量的、与反射光的强度相关的当前数据，以及紧接着所述当前数据之前测量的、与反射光的强度相关的之前的多个数据。

通过比较差值与参考值，确定单元可以确定流体的状态，其中所述差值相应于与由检测单元测量最近测量的光强度相关的多个数据的平均值和与之前预定次测量的光强度相关的之前的多个数据的平均值的差。