[发明专利]流体物种的电子控制

说明书

相关申请

本申请是申请日为2004年8月27日、申请号为“200480024742.2”、发明名称为“流体物种的电子控制”的中国专利申请的分案申请，原申请是国际申请PCT／US2004／027912的中国国家阶段申请。

本申请要求2003年8月27日提交的Link等人的题名为“Electronic Control of Fluidic Species”的美国临时专利申请60／498,091的权益，该申请通过引用并入本文。技术领域

一般而言，本发明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。

背景技术

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，目的足为了输送流体、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-Sized Monodisperse Sprays and Gas Streams，”Phys.Rev.Lett.，80∶2，January12，1998(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.，86∶18，April30，2001(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US6,120,666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US6,116,516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US6,187,214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US6,248,378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WO01／89789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。

发明内容

本发明涉及用于电子控制流体物种的系统和方法。在一些情况下，本发明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，本发明提供一种方法。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。