流体输送装置、系统和方法
【专利摘要】本文提供了输送流体的装置、系统和方法。在一些实例中，该装置、系统和方法包括至少部分由刚性可塑性变形幅片限定的可变形储存器。致动器可以压靠所述刚性可塑性变形幅片，以使所述幅片塑性变形。在某些实例中，控制器适于接纳包括可变形储存器的筒盒，并控制所述致动器压靠刚性可塑性变形幅片，以输送来自可变形储存器的流体。
【专利说明】
流体输送装置、系统和方法[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求2014年1月7日提交、系列号为61 /924，511的美国临时申请的优先权。
技术领域
[0003]本文涉及输送流体相关的装置、系统和方法。例如，本文提供了构造成精确计量小试剂体积的可变形储存器和致动器，其可用在诊断一种或多种疾病状态的微流体系统中。【背景技术】
[0004]在世界各地，诸如HIV感染(以及该疾病的各个阶段)、梅毒感染、疟疾感染以及贫血症的疾病是常见的，并使得人、特别是孕妇衰弱。例如，每年将近三百五十万孕妇感染 HIV，并且将近700,000婴儿从其母亲染上111￥。这些婴幼儿111￥感染可以通过识别并治疗带有HIV的母亲来防止。此外，在发展中国家将近20%的孕妇感染了梅毒，导致每年500，000以上的婴幼儿死产和死亡。每年将近10, 〇〇〇妇女和200,000婴幼儿在怀孕过程中死于疟疾，并且在发展中国家，将近45%的孕妇因例如寄生虫感染、寄生物和/或营养缺乏而患有贫血症。贫血症会不利地影响孕妇产后大出血的生存几率和阻碍婴幼儿发育。在发展中国家，大约115，000母亲死亡和500，000婴幼儿死亡与贫血相关联。然而，护理点医疗诊断器具会要求一种或多种试剂必须存放在稳定环境中，直到其被使用，在该护理点，这些试剂必须以精确受控的体积和流量分配。
【发明内容】
[0005]本文提供了用于产生精确的流体流量和精确计量小流体体积的装置、系统和方法。本文所提供的装置、系统和方法还能够在稳定无菌环境下存储流体。对小样本(例如，血液)量的化验会要求对小试剂体积的精确计量。在某些实例中，本文所提供的装置、系统和方法可以输送确定人类是否具有某一疾病状态所用的一种或多种试剂的精确流量。本文所提供的装置、系统和方法可以提供精确体积的一种或多种试剂。本文所提供的装置、系统和方法能够在无菌稳定环境下存储流体。
[0006]在某些方面，本文所提供的用于微流体装置中的受控流体输送的系统可以包括对包含可变形储存器、致动器和控制器的筒盒的使用。在某些实例中，致动器可以是单独部件，可以是筒盒的部分，或者可以是控制器的部分。控制器可以适于接纳筒盒。例如，控制器可以适于接纳筒盒并运行一个或多个诊断检查(例如，用以发现疾病状态)。可变形储存器可以包括至少一个刚性可塑性变形幅片(web)。可变形储存器可以包含流体(例如，诊断分析中使用的试剂)。在某些实例中，筒盒可包括至少一个微流体通道。致动器可以具有按压表面，该按压表面适于压靠刚性可塑性变形幅片以使刚性可塑性变形幅片塑性变形，以及对可变形储存器加压，以使易破断密封打开并且流体被从可变形储存器输送出。控制器可以控制致动器压靠可变形储存器以控制流体从可变形储存器输送出(例如，输送到微流体通道)。
[0007]可变形储存器可以以任何合适方式使用任何合适材料或材料组合构造。在某些实例中，刚性可塑性变形幅片和第二幅片沿周缘密封附连以在两者之间限定腔室。易破断密封段可以围绕腔室的周缘设置，以使得当施加到刚性可塑性变形幅片的载荷超过第一预定力时，流体从可变形储存器释放。例如，第一预定力可以在2N和35N之间。然而，在致动器施加第一预定力时在腔室中产生的压力作用下，周缘密封是稳定的以使密封幅片不分层，这可改变通过易破断密封离开可变形储存器的流体的流动特性。刚性可塑性变形幅片和第二幅片适于当腔室内的压力超过第一预定压力时不膨胀(例如，胀大)，这也可改变通过易破断密封离开可变形储存器的流体的流动特性。在某些实例中，刚性可塑性变形幅片和/或第二幅片包含铝(例如，涂有热封漆和/或防护外涂层的冷成型铝)。在某些实例中，第二幅片可以定位和/或附连到刚性骨架，因此，在某些实例中，第二幅片可以比刚性可塑性变形幅片的刚性弱。
[0008]可变形储存器可以具有任何形状。在某些实例中，可变形储存器可具有凸外表面。 例如，在某些实例中，可变形储存器可以具有“圆顶”形状。在可变形储存器上的凸外表面可以便于刚性可塑性变形幅片的塑性变形。例如，半球形刚性可塑性变形幅片可以由致动器按压，以使半球形刚性可塑性变形幅片的被压部分向内反拱，使得可变形储存器的外表面包括凹部。当致动器从可变形储存器释放时，刚性可塑性变形幅片的该反拱能够限制弹性回弹量。
[0009]致动器的按压表面可以匹配可变形储存器的外表面。具有在致动器和刚性可塑性变形幅片上的匹配表面可以确保来自可变形储存器的流体的受控输送。在某些实例中，匹配表面可以确保刚性可塑性变形幅片被按压时没有在自身上起皱。在某些实例中，刚性可塑性变形幅片的起皱可以发生。在某些实例中，匹配表面是一致的。在某些实例中，匹配表面是弯曲的。在某些实例中，两个匹配表面都是凸形的。在某些实例中，匹配表面是半球形的。在某些实例中，匹配表面是“圆顶”状的。在某些实例中，这些一致表面(例如，平坦表面) 可以彼此压靠，以便包围可变形储存器的上表面的侧面折叠。在某些实例中，这些匹配表面可以在按压之前定位成使它们彼此远离弯曲，但彼此压靠使得可变形储存器的上表面反拱以紧靠致动器的按压表面形成光滑界面。在某些实例中，这些匹配表面是彼此的镜像。在某些实例中，这些匹配表面的曲率半径均在彼此的20%内、在彼此的15%内、在彼此的10% 内、在彼此的5%内、在彼此的3%内、在彼此的1 %内、或在彼此的0.5%内。
[0010]在某些实例中，当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压靠所述可变形储存器时，致动器按压表面的中央突出部分压靠可变形储存器的上表面的中央突出部分， 以使所述可变形储存器的所述中央突出部分反拱。在某些实例中，当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压靠所述可变形储存器时，按压表面的中心轴线可以与所述可变形储存器的中心轴线对齐。[〇〇11]致动器可以压靠可变形储存器，以使其产生离开可变形储存器的受控流体流。在某些实例中，致动器可以压靠可变形储存器，以使其产生离开可变形储存器的恒定流体流。 在某些实例中，该控制器可以包括步进马达和编码器，所述步进马达能够使致动器以微米级步进移动，所述编码器提供关于所述致动器的位置的反馈。在某些情况下，控制器适于以在 lyl/min 和 500iil/min 之间、在 2ul/min 和 250yl/min 之间、在 5ul/min 和 lOOul/min 之间、在 7111/111；[11和75111/111；[11之间、在1〇111/111；[11和5〇111/111；[11之间或在2〇111/111；[11和4〇111/111；[11之间的速率输送所述流体。在某些实例中，控制器适于一旦获得流量就限制流量的变化。在某些实例中，流量与平均流量的不一致在+/-20 %、+/-15 %、+/-10 %或+/-5 %。在某些实例中，控制器可以包括非线性软件控制，该非线性软件控制用来移动致动器，以补偿可变形储存器的形状和致动器的形状。例如，圆顶状可变形储存器和相应圆顶状致动器会要求致动器的非线性前进，以获得恒定流量。
[0012]可变形储存器可以由任何合适的可塑性变形材料制成。在某些实例中，可变形储存器可以包含聚合物、金属或其组合。可变形储存器可以具有任何合适结构。可变形储存器可以形成在绕可变形储存器的周缘密封的两个幅片之间。例如，可变形储存器可包含以可冷成型铝形成的顶层，其可以包含在底面上的热封漆和在顶面上的防护聚合物涂层。具体材料的选择会影响到使可变形储存器变形所需的压力大小。在某些实例中，可变形储存器是圆顶状的。
[0013]可变形储存器可以包括在可变形储存器和微流体通道之间的易破断密封。在某些实例中，易破断密封可以适于通过用致动器按压可变形密封以对可变形存储器的内部加压而打开。在某些实例中，可变形储存器可以结合到骨架。骨架可以为本文所提供的可变形储存器提供刚性支承。在某些实例中，本文所提供的骨架可以限定一个或多个微流体通道。骨架可以限定位于所述易破断密封下方的减压区，这可以有助于确保当可变形储存器的内部被加压时易破断密封打开。在某些实例中，筒盒可以包括在所述至少一个微流体通道中的至少一个阻抗测量电路。控制器可以使用至少一个阻抗测量电路来确定所述微流体通道中的所述流体的位置，其可以提供反馈以进一步控制离开可变形储存器的流体流。在某些实例中，筒盒可以包括两个或更多个可变形储存器，并且控制器可以使用一个或多个致动器来按压该两个或更多个可变形储存器，以控制来自该两个或更多个可变形储存器的流体流。
[0014]致动器可以是单独部件、承载可变形储存器的筒盒的部分，或者是控制器的部分。 在某些实例中，致动器由所述筒盒保持，并适于当所述筒盒和致动器接纳在所述控制器中时由按压器致动。例如，环可以围绕可变形储存器和致动器以使可变形储存器和致动器对齐。在某些实例中，控制器可以包括致动器。在某些实例中，致动器可以是可在筒盒插入控制器中的同时插入的单独部件。
[0015]本文所提供的输送流体的方法可以包括:使本文所提供的可变形储存器与致动器对齐，以及将致动器压靠可变形储存器的上表面以使可变形储存器变形，并迫使流体流出可变形储存器。在某些实例中，可变形储存器是筒盒的部分，并且使可变形储存器与致动器对齐的步骤包括将筒盒插入包括致动器的控制器中。致动器的按压表面和可变形储存器的上表面可以匹配。在某些实例中，上表面和按压表面两者都远离彼此弯曲，以便按压表面的中央突出部分压靠可变形储存器的中央突出部分，而使可变形储存器的中央突出部分反拱。在某些实例中，上表面和按压表面两者都是平坦的，以便致动器压靠上表面保持上表面不起皱，并且保持所述可变形储存器的侧表面折叠。
[0016]本文所提供的用于运行诊断分析的方法可以包括:将血液样本输送至筒盒，将筒盒插入控制器中，以及启动控制器以运行诊断分析，其中诊断分析包括步骤:通过用致动器的匹配按压表面按压可变形储存器的上表面，从筒盒上的可变形储存器输送试剂流体。将致动器压靠可变形储存器可以沿可变形储存器的周缘打破易破断密封，以允许试剂进入至少一个微流体通道中，并与血液样本混合。
[0017]在某些实例中，本文所提供的输送流体的方法包括输送来自多个可变形储存器的多种流体。在某些实例中，本文所提供的诊断装置可要求精确计量一种或多种试剂。例如， 化验可要求精确计量一种或多种着色试剂和/或洗涤试剂。在某些实例中，单一致动器可以用于按次序输送来自不同可变形储存器的流体。在某些实例中，可以使用多个致动器。在某些实例中，两个或两个以上可变形储存器可以通过易破断密封彼此连接，用于两种液体的混合、液体和固体(诸如，低压冻干粉末)的混合，或其它组分的混合。然后，第二易破断密封可被破坏以提供组合材料流。
[0018]本文所提供的装置、系统和方法可以提供精确输送小流体量的可靠且廉价方法。 例如，在某些实例中，诊断化验可要求以恒定且规定速率引入试剂。本文所提供的装置、系统和方法还可以保持每个筒盒的试剂流体纯净且稳定，这在试剂从用于多个筒盒的外部可变形储存器获取时可能是困难的。与依赖用于计量来自外部可变形储存器的流体的栗送机构的精度的计量方法相比，本文所提供的装置、系统和方法可以更可靠。
[0019]在附图和以下说明书中对一个或多个实施例的细节进行阐述。从说明书和附图以及从权利要求书中可显示出其它特征和优点。【附图说明】
[0020]图1描绘了本文所提供的流体输送系统的第一实施例的示例。[0021 ]图2示出了沿本文所提供的可变形储存器放置的密封布置。
[0022]图3描述了本文所提供的压靠可变形储存器的致动器的示例。
[0023]图4描绘了本文所提供的流体输送系统产生的示例性流量。[〇〇24]图5描绘了控制器和筒盒的示例。
[0025]在各图中，同样的附图标记表示同样的构件。【具体实施方式】
[0026]本文提供了涉及计量精确流体量的方法和装置。在某些实例中，本文所提供的装置、系统和方法涉及诊断一种或多种疾病状态(例如，HIV感染、梅毒感染、疟疾感染、贫血症、妊娠期糖尿病和/或先兆子痫)。例如，生物样本(例如，血液)可以从哺乳动物(例如，孕妇)采集，并使用包括本文所提供的包含一个或多个可变形储存器的筒盒的套件分析，每个可变形储存器包含试剂，使得试剂可以使用接纳筒盒的控制器与生物样本混合，以确定该哺乳动物是否具有一组不同疾病状态中的任一种。在诊断多种疾病状态的装置的情况下， 每种疾病状态的分析可以例如使用来自不同可变形储存器的不同试剂并行进行，以便基本上同时提供每种疾病状态的结果。在某些实例中，本文所提供的装置、系统和方法可以在临床实验室环境之外使用。例如，本文所提供的装置、系统和方法可以用于在医院或诊所之外的乡村环境中。任何适当哺乳动物可以使用本文所提供的方法和材料来检查。例如，狗、猫、 马、牛、猪、猴和人类可以使用本文所提供的诊断装置或套件来检查。
[0027]本文所提供的装置、系统和方法可以提供小体积血液和/或试剂的精确计量，以用于确定哺乳动物是否具有一种或多种疾病状态的检查。在某些实例中，本文所提供的装置、 系统和方法可以重复输送具有不大于10 % (例如，不大于5 %、不大于3 %、不大于2 %、不大于1%、不大于1%、或不大于0.5%)的偏差的预定且恒定的流体流量和/或体积。本文所提供的装置或方法的偏差可以通过计量包含报道分子(例如，荧光添加剂或诸如氚的放射性标记)的流体的十个连续体积、使用来自报道分子的信号确定每次计量流体的平均体积(例如使用反应盘判读器(plate-reader))，并且确定相对该平均体积的最大偏差并将该最大偏差除以平均体积以确定偏差来估算。在某些实例中，所计量流体的平均体积可以使用 Karl Fisher(卡尔费休)分析来确定。在某些实例中，本文所提供的装置、系统和方法可以布置成计量500yL或以下(例如，250yL或以下、1 OOyL或以下、75yL或以下、50yL或以下、25yL 或以下、10yL或以下、或5yL或以下)的预定流体体积。在某些实例中，本文所提供的装置、系统和方法可以布置成计量在lyL/min和500yL/min之间(例如，在2yL/min和250yL/min之间、 在5yL/min和lOOuL/min之间、在7yL/min和75yL/min之间、在lOyL/min和50yL/min之间、或在20yL/min和40yL/min之间)的预定流体流。流量可以使用精确流量计来测量。例如，由 Senser 1n (盛思锐)销售的精确流量计可用于测量低流量(例如，10ul/min)和高流量(例如，1000ul/min)。流量传感器可以附连到可变形储存器的出口或连接在沿流体路径的各个位置处，用以测量流量。例如，对于图5所示的数据，流量传感器附连到筒盒的试管的出口。
[0028]本文所提供的可变形储存器也可以用于非诊断装置。在某些实例中，本文所提供的可变形储存器可用于输送诸如药物、着色剂、食用香料和/或其组合的流体。例如，本文所提供的可变形储存器可以充填药剂，并且控制器可以用于根据预定计划将精确量的该药剂注入到哺乳动物。在某些实例中，本文所提供的可变形储存器可以包含食用香料和/或着色剂，并用用以利用控制器产生定制的饮料或食物。一种或多种流体的精确输送的其它应用也被考虑到。在某些实例中，两个或两个以上可变形储存器可以通过易破断密封彼此连接， 用于两种液体的混合、液体和固体(诸如，低压冻干粉末)的混合，或其它组分的混合。然后， 第二易破断密封可被破坏以提供组合材料流。
[0029]在某些实施例中，本文所提供的装置、系统和方法可以使用具有刚性可塑性变形上幅片的可变形储存器，并且刚性可塑性变形上幅片适于由致动器变形。在某些实例中，致动器适于使刚性可塑性变形上幅片的弯曲表面反拱。在某些实例中，致动器具有匹配表面， 该匹配表面适于使刚性可塑性变形上幅片的弯曲表面反拱，同时使幅片中的起皱最小化。 使可变形储存器表面起皱会以不期望的模式出现，并且导致离开可变形储存器的流体流不均匀。在某些情况下，可变形储存器可以用于筒盒应用上的试剂存放，以用于使用点的医疗诊断。在某些实例中，可变形储存器适于将数百毫升的试剂存放延长的时段(例如，至少10 天、至少30天、至少3个月、至少6个月、至少1年或至少2年)。
[0030]在某些实例中，在致动器和可变形储存器上的匹配表面是一致的。在某些实例中， 匹配表面是弯曲的。在某些实例中，两个匹配表面都是凸形的。在某些实例中，匹配表面是半球形的。在某些实例中，匹配表面是“圆顶”状的。在某些实例中，匹配表面可以在按压之前定位成使它们远离彼此弯曲，但彼此压靠以使可变形储存器的上表面反拱而紧靠致动器的按压表面形成光滑界面。在某些实例中，匹配表面是彼此的镜像。在某些实例中，这些匹配表面均具有在彼此的20%内、在彼此的15%内、在彼此的10%内、在彼此的5%内、在彼此的3%内、在彼此的1 %内、或在彼此的0.5%内的曲率半径。
[0031]在某些实例中，当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压靠所述可变形储存器时，致动器按压表面的中央突出部分压靠可变形储存器的上表面的中央突出部分，以使所述可变形储存器的所述中央突出部分反拱。在某些实例中，当筒盒接纳在控制器中并且致动器压靠可变形储存器时，按压表面的中心轴线可以与所述可变形储存器的中心轴线对齐。
[0032]致动器可以压靠可变形储存器，以便其产生离开可变形储存器的受控流体流。在某些实例中，致动器可以压靠可变形储存器，以便其产生离开可变形储存器的恒定流体流。 在某些实例中，控制器可以包括步进马达和编码器，所述步进马达能够使致动器以微米级步进移动，所述编码器提供关于所述致动器的位置的反馈。在某些情况下，控制器适于以在 lyl/min 和 500iil/min 之间、在 2ul/min 和 250yl/min 之间、在 5ul/min 和 lOOul/min 之间、在 7y 1/min和75yl/min之间、在lOyl/min和50yl/min之间或在20yl/min和40iil/min之间的速率输送所述流体。在某些实例中，控制器可以包括非线性软件控制，该非线性软件控制用来移动致动器以补偿可变形储存器的形状和致动器的形状。例如，圆顶状可变形储存器和相应圆顶状致动器会需要致动器的非线性前进以获得恒定流量。[〇〇33] 刚性可塑性变形幅片可以以小于20 %的回弹、小于15 %的回弹、小于10 %的回弹、 小于5%的回弹、小于2%的回弹、小于1 %的回弹、或小于0.5%的回弹塑性变形。在某些实例中，刚性可塑性变形幅片可以包括铝。包含铝的幅片可以使用任何合适结合剂结合在一起。在某些实例中，本文所提供的可变形储存器中使用的刚性可塑性变形幅片可以包括一个或多个金属层和一个或多个聚合物层。例如，在铝层上的聚合物涂层可以用于帮助将相邻幅片密封在一起。
[0034]图1描绘了本文所提供的流体输送系统的示例性实施例。如图所示，筒盒110包括骨架160和可变形储存器120,可变形储存器120限定在上幅片122和下幅片124之间。可变形储存器120可以包含流体126。上幅片122具有圆顶形状，并且利用周缘密封132、填充口密封 134和易破断密封136结合到下幅片124。图2更详细描绘了这些密封的位置。上幅片122可以被冷成型成为圆顶形状或任何其它合适形状。周缘密封132可以在可变形储存器120充填流体126之前制成。周缘密封中的填充间隙可以提供储存器120充填流体126的路径。在储存器 120充填流体126之后，可制成填充密封134以密封填充间隙。周缘密封132和填充密封134可以形成上幅片122和下幅片124之间的弹性密封。在某些实例中，周缘密封132和填充密封 134熔融结合。
[0035]易破断密封136可以布置成隔离下幅片124中的开口 125。易破断密封136适于当施加到刚性可塑性变形幅片122的载荷超过一定阈值时破断，但是在可变形储存器120的其它部分或可变形储存器120的其它密封的破断之前破断。在某些实例中，骨架160可以包括在易破断密封136下方的切口 164,用以支持密封破断。在某些实例中，施加到刚性可塑性变形幅片122以打破易破断密封136的阈值载荷在2N和50N之间、在15N和30N之间或在10N和20N 之间。周缘密封132和填充密封134可以是比易破断密封136更有弹性的密封。制作各密封时使用的处理条件可以确定各密封的强度。[〇〇36] 骨架160可以支撑可变形储存器120。骨架180可以通过任何合适方法结合到可变形储存器120。例如，如图1所示，骨架160可以通过结合层180附连到可变形储存器120。骨架 160可以包括适于从可变形储存器120接收流体126的微流体通道162和/或其它通道。例如， 骨架160可以包括适于将生物样本(例如，血液)与用于检测一种或多种疾病特征的一种或多种试剂混合的腔室。
[0037]致动器140可以具有任何合适形状或大小。在某些实例中，致动器140具有匹配上幅片122的外形的按压表面。致动器140的运动可以通过马达146控制。致动器140可以压靠储存器120,使得其产生经过易破断密封136的受控流体流。在某些实例中，马达146可以包括能够使按压装置(应为致动器)140以微米级步进移动的步进马达。在某些实例中，马达 146可以包括提供关于致动器140的位置的反馈的编码器。在某些实例中，控制器用于移动致动器140。例如，图5描绘了适于接纳包括一个或多个本文所提供的可变形储存器的筒盒 510的示例性控制器500。在某些情况下，控制器适于以在lyl/min和500yl/min之间、在2yl/ min和250yl/min之间、在5yl/min和lOOul/min之间、在7yl/min和75yl/min之间、在 10yl/ min和50yl/min之间或在20yl/min和40yl/min之间的速率输送所述流体。控制器500可以包括非线性软件控制，该非线性软件控制用来移动致动器以补偿可变形储存器的形状和致动器的形状。例如，圆顶状可变形储存器120,如图1所示，以及相应圆顶状致动器140,如图1所示，会要求致动器的非线性前进，以获得恒定流量。
[0038]图2示出了用于将上幅片122密封到下幅片124的密封模式。如图所示，周缘密封 132绕圆顶状腔室126延伸，限定流出口 133并且保留填充间隙以允许流体通过填充口 135输送。流出口 137包括在下幅片124中的开口 125。易破断密封136将流出口 137和开口 125与腔室的其余部分隔离。在流体通过填充口 135提供给腔室之后，制成填充密封134以包封可变形储存器。[〇〇39]图3示出了被致动器140按压的示例可变形储存器120。如图所示，上幅片122塑性变形，这将可变形储存器加压至使得易破断密封破断的压力，以允许流体126流过易破断密封 136〇
[0040]可变形储存器可以包括在可变形储存器和微流体通道之间的易破断密封。在某些实例中，易破断密封可以适于通过用致动器按压可变形密封对可变形储液的内部加压而打开。在某些实例中，可变形储存器可以结合到骨架。骨架可以限定一个或多个微流体通道。 骨架可以限定位于所述易破断密封下方的减压区，这可有助于确保当可变形储存器的内部被加压时易破断密封打开。在某些实例中，筒盒可以包括在所述至少一个微流体通道中的至少一个阻抗测量电路。控制器可以使用该至少一个阻抗测量电路来确定所述微流体通道中的所述流体的位置，其可以提供反馈以进一步控制离开可变形储存器的流体流。在某些实例中，筒盒可以包括两个或更多个可变形储存器，并且控制器可以使用一个或多个致动器按压该两个或更多个可变形储存器，以控制来自该两个或更多个可变形储存器的流体流。
[0041]致动器可以是单独部件，是承载可变形储存器的筒盒的部分，或者是控制器的部分。在某些实例中，致动器由所述筒盒保持，并适于当所述筒盒和致动器接纳在所述控制器中时由按压件致动。例如，环可以围绕可变形储存器和致动器，以使可变形储存器和致动器对齐。在某些实例中，控制器可以包括致动器。在某些实例中，致动器可以是能够在筒盒插入控制器中的同时插入的单独部件。
[0042]本文所提供的输送流体的方法可以包括使可变形储存器和致动器对齐，以及将致动器压靠可变形储存器的上表面以使可变形储存器变形并迫使流体离开可变形储存器。在某些实例中，可变形储存器是筒盒的部分，并且使可变形储存器与致动器对齐的步骤包括将筒盒插入包括致动器的控制器。致动器的按压表面和可变形储存器的上表面可以匹配。在某些实例中，上表面和按压表面两者都远离彼此弯曲以便按压表面的中央突出部分压靠可变形储存器的中央突出部分，以使可变形储存器的中央突出部分反拱。在某些实例中，上表面和按压表面两者都是平坦的，以便致动器压靠上表面保持上表面不起皱并且所述可变形储存器的侧表面折叠。
[0043]本文所提供的运行诊断分析的方法可以包括将血液样本输送至筒盒，将筒盒插入控制器，以及启动控制器以运行诊断分析，其中诊断分析包括步骤:用致动器的匹配按压表面按压可变形储存器的上表面，输送来自筒盒上的可变形储存器的试剂流体。致动器压靠可变形储存器可以沿可变形储存器的周缘打破易破断密封，以允许试剂进入至少一个微流体通道中并与血液样本混合。
[0044]图4示出了使用本文所提供的可变形储存器获得的流量。如图所示，当易破断密封破断时，对可变形储存器的初始加压产生初始流。使刚性可塑性变形上幅片进一步塑性变形的致动器的后续运动可以被控制，以产生来自可变形储存器的稳定流体流。[〇〇45]已经描述了本发明的若干实施方式。然而，应理解，可进行各种改进而不背离本发明的精神和范围。因此，其它实施例包括在所附权利要求书的范围内。
【主权项】
1.一种用于微流体装置中的受控流体输送的系统，包括:(a)筒盒，所述筒盒包括至少一个可变形储存器，所述可变形储存器容纳流体，所述可 变形储存器至少部分由刚性可塑性变形幅片限定；(b)致动器，所述致动器具有按压表面，所述按压表面适于压靠所述刚性可塑性变形幅 片，以使所述幅片塑性变形；以及(c)控制器，所述控制器适于接纳所述筒盒，并且控制所述按压表面压靠所述刚性可塑 性变形幅片，以输送来自所述可变形储存器的流体。2.如权利要求1所述的系统，其中所述刚性可塑性变形幅片的外表面和所述按压表面 是弯曲的。3.如权利要求2所述的系统，其中当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所述致动器压 靠所述可变形储存器时，所述按压表面的中央突出部分压靠所述可变形储存器的中央突出 部分，以使所述刚性可塑性变形幅片的中央突出部分反拱。4.如权利要求2所述的系统，其中所述外表面和所述按压表面具有匹配的曲率。5.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中当所述筒盒接纳在所述控制器中并且所 述致动器压靠所述可变形储存器时，所述按压表面的中心轴线与所述可变形储存器的中心 轴线对齐。6.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中当所述致动器使所述刚性可塑性变形幅 片塑性变形时，所述刚性可塑性变形幅片不起皱。7.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述控制器适于移动所述致动器，使得 所述系统产生进入至少一个微流体通道中的恒定流。8.如权利要求7所述的系统，其中所述控制器适于以在7yl/min和75yl/min之间的流量 输送所述流体。9.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述控制器包括步进马达和编码器，所 述步进马达能够使所述致动器以微米级步进移动，所述编码器用以提供关于所述致动器的 位置的反馈。10.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述可变形储存器形成在所述刚性可 塑性变形幅片和第二幅片之间，所述刚性可塑性变形幅片和所述第二幅片利用周缘密封密 封在一起以形成腔室，但在所述可变形储存器和微流体通道之间保留至少一个易破断密 封，其中，由致动器使所述刚性可塑性变形幅片产生的塑性变形在所述腔室内产生的所述 压力足以打破所述易破断密封。11.如权利要求10所述的系统，其中所述可变形储存器结合到骨架，所述骨架限定位于 所述易破断密封下方的减压区。12.如权利要求10或权利要求11所述的系统，其中易破断密封适于当所述腔室上的载 荷超过在2N和35N之间的载荷时打开，其中所述周缘密封能承受至少35N的载荷。13.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述刚性可塑性变形幅片包括金属。14.如权利要求13所述的系统，其中所述金属包括铝。15.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述刚性可塑性变形幅片包括聚合物。16.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述致动器是所述控制器的部分。17.如权利要求1-15中的一项所述的系统，其中所述致动器由所述筒盒保持，并且所述致动器适于当所述筒盒和致动器被接纳在所述控制器中时由按压件致动。18.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述筒盒包括在至少一个微流体通道 中的至少一个阻抗测量电路，所述控制器适于使用所述至少一个阻抗测量电路来确定所述 流体在所述微流体通道中的位置。19.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中所述筒盒进一步包括一个或多个微流 体通道。20.如前述权利要求中的一项所述的系统，其中当所述致动器在通过所述致动器变形 之后释放时，所述刚性可塑性变形幅片具有小于5%的最大回弹。21.—种用于适于接纳微流体筒盒的微流体装置的控制器，所述控制器包括致动器，所 述致动器具有适于压靠刚性可塑性变形幅片的按压表面，所述刚性可塑性变形幅片至少部 分限定微流体筒盒上的可变形储存器，所述按压表面的形状与所述刚性可塑性变形幅片的 外形匹配。22.如权利要求21所述的控制器，其中所述按压表面是凸形的。23.如权利要求21或权利要求22所述的控制器，其中当所述微流体筒盒接纳在所述控 制器中时，所述致动器的中心轴线与所述可变形储存器的中心轴线对齐。24.如权利要求21-23中的一项所述的控制器，其中所述控制器适于移动所述致动器， 使得所述系统产生进入至少一个微流体通道中的恒定流。25.如权利要求24所述的控制器，其中所述控制器适于以在7iU/min和75iU/min之间的 流量输送所述流体。26.如权利要求21-25中的一项所述的控制器，其中所述控制器包括步进马达和编码 器，所述步进马达能够使所述致动器以微米级步进移动，所述编码器提供关于所述致动器 的位置的反馈。27.如权利要求21-26中的一项所述的控制器，其中所述控制器适于从所述筒盒中的至 少一个阻抗测量电路检测所述筒盒中的流体位置。28.—种微流体筒盒，所述微流体筒盒包括至少一个可变形储存器和至少一个微流体 通道，所述可变形储存器包括利用周缘密封和易破断密封连接在一起的刚性可塑性变形幅 片和第二幅片，所述可变形储存器限定腔室，所述可变形储存器容纳流体，所述易破断密封 在施加到所述刚性可塑性变形幅片的载荷超过在2N和35N之间的力时打开，所述周缘密封 对于小于75N的载荷保持完整，所述刚性可塑性变形幅片构造成当被至少2克的力按压时塑 性变形。29.如权利要求28所述的微流体筒盒，其中所述至少一个刚性可塑性变形幅片的外表 面是凸形的。30.如权利要求28或权利要求29所述的微流体筒盒，其中所述刚性可塑性变形幅片构 造成在变形后具有5 %的最大回弹。31.如权利要求28-30中的一项所述的微流体筒盒，其中还包括骨架，所述可变形储存 器结合到所述骨架，并且所述骨架限定位于所述易破断密封下方的减压区。32.如权利要求28-31中一项所述的微流体筒盒，其中所述刚性可塑性变形幅片包括金属。33.如权利要求28-32中一项所述的微流体筒盒，其中所述筒盒包括在所述至少一个微流体通道中的至少一个阻抗测量电路。34.—种输送流体的方法，包括:(a)使可变形储存器和致动器对齐，以便所述致动器的按压表面布置成与所述可变形 储存器的上表面相对，所述按压表面匹配所述上表面；以及(b)将所述致动器压靠所述上表面，以使所述可变形储存器变形，并迫使流体离开所述 可变形储存器。35.如权利要求34所述的方法，其中所述可变形储存器是包括至少一个微流体通道的 微流体筒盒的部分，其中将所述致动器压靠所述上表面输送流体到所述微流体通道。36.如权利要求35所述的方法，其中所述致动器是适于接纳所述筒盒的控制器的部分， 其中通过将所述筒盒插入所述控制器中使所述可变形储存器和致动器对齐。37.如权利要求34-36中的一项所述的方法，其中所述上表面和所述按压表面是弯曲 的，其中将所述致动器压靠所述上表面包括将所述按压表面的中央突出部分压靠所述可变 形储存器的中央突出部分，以使所述可变形储存器的所述中央突出部分反拱。38.如权利要求34-37中的一项所述的方法，其中所述上表面和所述按压表面是平坦 的，其中将所述致动器压靠所述上表面将所述上表面保持为无起皱以及将所述可变形储存 器的侧表面保持为折叠。39.如权利要求34-38中的一项所述的方法，其中使所述可变形储存器和所述致动器对 齐包括使所述按压表面的中心轴线与所述可变形储存器的中心轴线对齐。40.如权利要求34-39中的一项所述的方法，其中所述致动器移动，其移动速率产生进 入所述至少一个微流体通道中的恒定流，其中，所述恒定流的流量在7yl/min和75yl/min之 间。41.如权利要求34-40中的一项所述的方法，其中使用步进马达按压所述致动器，并且 所述步进马达能够实现微米级步进。42.如权利要求34-41中的一项所述的方法，其中所述可变形储存器形成在围绕所述可 变形储存器的周缘密封的两个幅片之间，所述可变形储存器包括在所述可变形储存器和微 流体通道之间的易破断密封，其中按压所述致动器使得所述易破断密封打开。43.—种运行诊断分析的方法，包括:(a)输送血液样本至筒盒，所述筒盒包括至少一个可变形储存器和至少一个微流体通 道，所述可变形储存器容纳试剂流体，所述可变形储存器具有上表面；(b)将所述筒盒插入控制器中；以及(c)启动所述控制器以对所述筒盒中的所述血液样本进行诊断分析，所述诊断分析包 括步骤:所述控制器将致动器的按压表面压靠所述可变形储存器的所述上表面，以将所述 试剂流体输送到所述微流体通道中，所述试剂流体与所述血液样本混合。44.如权利要求43所述的方法，其中所述按压表面匹配所述上表面。
【文档编号】B01L3/00GK105980058SQ201580007677
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年1月6日
【发明人】阿伦·奥本海默, 鲁兹·韦伯尔, 马蒂亚斯·克龙斯拜因, 扎卡里·杰罗德·特雷纳, 菲利普·查尔斯·瓦尔克, 安德鲁·博伊斯, 亚当·凯西
【申请人】达克雷诊断器材有限公司