[发明专利]流体控制输送设备和方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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。