通风微流体贮存库的制作方法

背景技术：

微应用流体学是跨包括工程、物理、化学、显微技术和生物技术之类的各种学科而应用的技术。微应用流体学涉及研究微量流体以及如何在诸如微流体芯片之类的各种微流体系统和装置中操纵、控制和使用此类微量流体。例如，微流体生物芯片(称作“芯片上实验室”)用于分子生物学领域中以集成以诸如分析酶和dna、检验生物化学毒素和病原体、诊断疾病等为目的的化验操作。

附图说明

图1根据本公开图示了包括具有通风微流体贮存库的微流体装置的示例的微流体诊断系统的示例的视图。

图2根据本公开图示了包括通风微流体贮存库的微流体装置的示例的示意性图示。

图3根据本公开图示了包括通风微流体贮存库的微流体装置的示例的侧视图。

图4根据本公开图示了采用通风微流体贮存库的方法的示例的流程图。

具体实施方式

微流体生物芯片能够用于即时检验，以实现与待检验个体相关的位置处的化验操作。例如，在微流体检验的各种即时检验方案中，可以由微流体检验装置中的传感器来分析样本，以给出疾病状态以及其他可能的情况的指示。

即时检验的一些方案采用密封或开放的流体收集盆体。在任一方案中，盆体即可以用于收集待分析的流体样本，还可以在分析后保持流体样本和/或可以依赖于微流体泵和/或重力将已分析的流体样本(即，已经检验过的大量流体体积)传输至盆体。此类方案无法适用于通过致动器(例如热电阻器)和对应喷嘴输送至盆体中的流体样本，因为在这些方案中尝试利用致动器和/或喷嘴可能诸如由于使密封的流体收集盆体增压(例如，增压至少部分地增加了至密封的流体收集盆体中的与样本相关联的气体)而导致不准确，和/或导致不期望地将流体样本中的一些或全部(例如被增压的流体样本)传输至盆体周围的环境，以及其他困难。

本公开的示例包括通风微流体贮存库以及采用该通风微流体贮存库的方法、系统和具有可执行指令的计算机可读介质。通风微流体贮存库可以例如包括外壳，以及联接至外壳的通风孔，该通风孔用于将与输送至外壳中的流体样本(即，分析后的流体样本)相关联的气体排放至联接至外壳的微流体装置周围的环境中。在一些示例中，通风微流体贮存库可以消除与流体样本一起引入(例如，由致动器的致动而经由喷嘴引入至通风微流体贮存库中)的气体的影响，并且在贮存库中存储分析后的流体样本，因此该存储库可以被安全地丢弃(例如，不会泄漏)。换言之，在微流体装置中可以将通风微流体贮存库与喷嘴一起使用，该微流体装置提供喷射机制以通过微流体装置移动流体样本，并且使该流体样本移动至通风微流体贮存库中。值得注意的是，在该示例中，流体样本保持在通风微流体贮存库中，而与样本相关联的气体经由通风孔排放至周围环境，以在避免使贮存库增压的同时依然将全部流体样本保持在通风微流体贮存库的外壳的内部空间中。

图1根据本公开图示了包括具有通风微流体贮存库的微流体装置的示例的微流体诊断系统100的示例的图示。如图1中所示的，微流体诊断系统100可以包括微流体装置102、电子器件控制器106和/或计算装置108。微流体装置102可以包括流体接收结构125、通道126、致动器128、过滤器130、电气接口132、传感器131、通风微流体贮存库(即，通风贮存库)、通风孔133以及喷嘴123。尽管在图1中示出了上述元件和配置，但本公开不限于此。相反，在微流体诊断系统100、微流体装置102中、以及在电子器件控制器106和计算装置108中可以包括更多或更少的部件和/或以各种配置来布置更多或更少的部件以提升本文所述的通风微流体贮存库。额外地，尽管示出了特定数目的元件(例如单个通道126)，但可以取决于微流体诊断系统100的期望的应用而存在更多(例如两个或更多通道126)和/或更少的诸如流体接收结构125、通道126、致动器128、过滤器130、电气接口132、传感器131、通风微流体贮存库、通风孔133、和/或喷嘴123等的各种元件。

在各种示例中，微流体装置102可以在一些示例中实施为基于芯片的装置。例如，可以使用诸如电铸、激光烧蚀、各向异性刻蚀、溅射、干法和湿法刻蚀、光刻、浇铸、模塑成型、冲压、机械加工、旋涂、层叠等之类的集成电路微制造技术来制造基于芯片的微流体装置102的结构和部件。

流体接收结构125指的是具有内部空间以接收流体样本并使该流体样本输送至微流体装置102的通道126的结构。即，流体样本可以放置或者以另外的方式提供至流体接收结构125。流体样本可以是具有颗粒的流体(例如，血液样本，包含诸如色素的颗粒物的油墨，以及其他可能的流体类型)。流体样本可以穿过设置在通道入口的过滤器130。过滤器130可以防止流体样本中特定尺寸(该尺寸取决于过滤器130的尺寸)的颗粒进入通道126。

流体接收结构125可以位于微流体装置102的外表面(即，盒体)上和/或形成在该外表面之中。然而，本公开不限于此。流体接收结构125可以联接至微流体装置102和/或微流体装置中所包括的微流体芯片的外表面，和/或可以与微流体装置102和/或微流体装置中所包括的微流体芯片的外表面是整体。在各种示例中，流体样本可以在入口处从流体接收结构引入至通道126中，穿过通道126，由微流体装置102进行处理，并且输送至通风微流体贮存库127的外壳以存储在该外壳中。

在示例中，传感器131设置在通道126中的入口附近(例如，比致动器128更靠近流体接收结构125)。在另一示例中，传感器131设置在通道126的入口中。传感器131可以是使用各种半导体形成技术形成的阻抗传感器。传感器131可以随着流体样本中的颗粒通过和/或靠近传感器131而检测阻抗变化。

致动器128在传感器131的下游靠近通道126的封闭端设置。致动器128可以使用适于从微流体装置102输送流体样本至通风贮存库127的广泛的各种结构来实施。例如，致动器128可以是产生蒸汽泡以在通道126内创建流体样本的流体位移的热电阻器。致动器128还可以实施为压电元件(例如pzt)，其由电引起的形变在通道126内产生流体位移。由电、磁、和其他力所激励的其他形变隔膜元件也可以用于实施致动器128。发生位移的流体样本可以从喷嘴123喷出和/或在通道126内移动。

喷嘴123指的是适于与致动器128一起使用的喷射喷嘴。喷嘴123设置在通道126中或者沿着通道设置。例如，喷嘴123可以邻近通道126中的传感器131。

致动器128和/或喷嘴123可以直接地或间接地随着被位移的流体样本一起给予(impart)气体。该气体可被给予至通道126和/或通风微流体贮存库127以及其他部件中。在存储流体样本的一些其他方案中，将气体随着流体样本一起给予至存储腔室中可以不必要地导致存储腔室的增压和/或不希望地影响流体样本至存储腔室的流速，以及使气体与流体样本相关联的其他不期望的影响。如本文所述的，通风微流体贮存库127通过允许气体经由如本文所述的联接至通风微流体贮存库的外壳的通风孔133排放至微流体装置周围的环境中，使得通风微流体装置127不被增压(例如，不达到增压状态或不维持增压状态)。

在一些示例中，电子器件控制器106包括控制器134、输入输出(io)电路136、以及存储器138。电子器件控制器106包括可编程装置，该可编程装置包括例如非暂时性处理器和/或计算机可读介质(例如存储器138)上的机器可读指令。应当理解的是，电子器件控制器可以执行使用硬件、指令或其组合来实现的指令(示出为固件140)。例如，电子器件控制器106的全部或一部分可以使用可编程逻辑器件(pld)、专用集成电路(asic)等实现。在一些示例中，电子器件控制器106从计算装置108接收电力。电子器件控制器106可以包括电源142。

电子器件控制器106受计算装置108的控制。计算装置108可以发送数据至电子器件控制器106并从控制器106接收数据，该数据包括用于控制微流体装置102的命令信息以及从微流体装置102获得的传感器数据。电子器件控制器106联接至电气接口132以用于为致动器128和传感器131供电。比如，如本文所述的，经由致动器128的促动，流体样本穿过通道126，并且在电子器件控制器106的控制之下由通道126中所包括的传感器131进行分析。微流体装置102将表示传感器数据的电气输出信号提供至电子器件控制器106。

计算装置108包括中央处理单元(cpu)110、各种支持电路112、存储器114、各种输入/输出(io)电路116、以及外部接口118。cpu110可以包括任意数目的能够执行由存储器114所存储的指令的微处理器。cpu110可以集成在单个装置中或跨多个装置(例如计算装置和/或微流体装置、服务器等)而分布。

存储器114可以包括随机访问存储器、只读存储器、高速缓存、磁性读/写存储器等，或者这些存储器装置的任意组合。存储器114可以包括能够存储可以由cpu110执行的指令的多个存储器部件。该存储器114可以是非暂时性计算机可读介质。存储器114可以集成在单个装置中或跨多个装置而分布。另外，存储器114可以完全或部分地与cpu110集成在同一装置中，或者其可以是分立的但是对于该装置和cpu110可访问。

存储器114可以存储操作系统(os)109以及驱动器111。os109和驱动器111可以包括可由cpu110执行以通过外部接口118控制计算装置108和电子器件控制器106的指令。驱动器111在os109和电子器件控制器106之间提供连接。因此，计算装置108包括可编程装置，该可编程装置包括例如非暂时性处理器/计算机可读介质(例如存储器114)上的机器可读指令。

支持电路112可以包括高速缓存电路、电源电路、时钟电路以及数据寄存器等。电路116可以与外部接口118协作以促进通过通信介质119与电子器件控制器106通信。外部接口118可以包括串行总线(usb)控制器，该串行总线控制器能够发送数据至电子器件控制器106并从该电子器件控制器106接收数据、以及通过usb电缆提供电力至电子器件控制器106。应当理解的是，其他类型的至电子器件控制器106的电气、光学或rf接口可以用于发送和接收数据和/或提供电力。通信介质119可以是任何类型的电气传输路径、光学传输路径、射频(rf)传输路径或类似的传输路径。

计算装置108可以包括显示器120，os109可以通过该显示器120提供用户界面(ui)122。用户可以使用ui122来与os109和驱动器111交互以控制电子器件控制器106，并且显示从电子器件控制器106接收的数据。如本文所使用的，用户可以指医护专业人员和/或待检验个体(即，患者)。然而，示例不限于此，并且用户可以指除了医护专业人员和/或待检验用户之外的任何类型的用户。计算装置108还可以显示从电子器件控制器106和/或微流体装置102接收到的数据。在一些示例中，计算装置108可以是诸如“智能电话”、平板计算机、或其他类型合适的用于提升本文所述的通风微流体贮存库的计算装置之类的装置。

图2根据本公开图示了包括通风微流体贮存库202的微流体装置的示例的示意性图示。微流体装置202包括通道226(即，微流体通道)、致动器228、传感器231、用于从流体接收结构225接收流体样本250的入口251、以及喷嘴223(例如，从通道226至通风微流体贮存库227的出口)。在示例中，过滤器230(例如，网格过滤器)可以设置在流体接收装置225中以用于过滤所应用的流体样本中的颗粒。尽管流体通道226的形状示出为“u形”，但这并非意在限制通道226的形状。因此，通道226的形状可以包括其他形状，诸如弯曲形状、蛇形形状、具有角部的形状、这些形状的组合等等。此外，通道226并未以任何特定比例或比率示出。如在装置上制造的通道226的宽度可以相对于本公开附图中所示的任何比例或比率而改变。通道中的箭头指示流体样本流过通道226的方向的示例。

入口251为通道226提供用于接收流体样本的开口。过滤器230设置在入口251中。过滤器230防止流体样本中的特定尺寸(该尺寸取决于过滤器230的尺寸)的颗粒进入通道226。入口251可以具有比通道226更大的宽度和容积。即，入口251的容积可以大于通道226的容积。入口可以使得流体样本从流体接收结构225流动至通道226中。

在一些示例中，传感器231设置在通道226中。传感器231可以是使用各种半导体技术形成的阻抗传感器。传感器231可以随着流体样本中的颗粒通过传感器231而检测阻抗变化。

致动器228在传感器231的下游靠近通道226的封闭端设置。致动器228可以是流体惯性致动器，该流体惯性制动器可以使用广泛的各种结构来实施。例如，致动器228可以是产生蒸汽泡以在通道226内创建流体位移的热电阻器。被位移的流体样本可以从喷嘴223喷入通风流体贮存库227中。

图3根据本公开图示了包括通风微流体贮存库的微流体装置的示例的侧视图。微流体装置302包括联接至微流体装置302的外壳380，以提供流体样本从微流体装置302的流体接收结构325通过通道(为了便于示意说明图3中未示出)流经通道中的传感器至外壳308中的流体输送，并且可以包括联接至外壳380(例如通过通风管385联接)的通风孔386，以将与输送至外壳380中的流体样本相关联的气体排放至微流体装置302周围的环境390中。

尽管其他配置和/或朝向是可能的，在一些示例中，微流体装置302包括如本文所述的位于通风微流体贮存库327的顶部部分上的流体接收结构325，以及位于通风微流体的底部部分上的通风微流体贮存库327)被引入至流体接收结构325中可以穿过包括通风贮存库327的流体路径，如图3中所示。换言之，在一些示例中，在其中包括外壳的通风微流体贮存库327位于微流体装置芯片和/或微流体装置的相对于流体接收结构的对侧。流体接收结构325与通风微流体贮存库327流体联通，以使得流体样本(在图3中为了便于示意说明而已经省略的例如样本通道、致动器、喷嘴以及其他部件中的至少一部分进入通风微流体贮存库327中。

在各种示例中，通风微流体贮存库327可以包括外壳380或充分封闭并限定通风微流体贮存库327的内部空间381其他结构。例如，除了在外壳380中的开口处允许流体样本输送至外壳中和/或允许经由通风口386从通风微流体贮存库327排放与流体样本相关联的气体，外壳380可以封闭内部空间381。应当注意的是，流体接收结构325具有小于通风微流体贮存库325容积的容积382。比如，在一些示例中，通风微流体贮存库的容积的范围为从15皮升至1000毫升。包括从15皮升至1000毫升的所有单个数值和子范围；例如，通风微流体贮存库的容积可以具有15皮升、50皮升或75皮升的下限值至1000毫升、500毫升或1毫升的上限值的聚醚缩醛聚烯烃的总重量。如本文所述的通风管的容积不包括在通风微流体贮存库的容积中。

如本文所述的，外壳380和/或通风管386可以由与微流体装置302相同或不同材料制成。外壳380可以联接至微流体装置302的外表面和/或与该微流体装置302的外表面是整体。比如，在一些示例中，外壳380与微流体装置是整体，并且无法从微流体装置移除。这些示例可以在诸如涉及生物流体或其他的敏感流体的那些应用中和/或在一次性使用应用以及其他应用中提升流体样本的安全存储(例如，没有泄漏)。

值的注意的是，内部空间381可以包括沟槽区域384，该沟槽区域384可以用作润湿表面(例如使得流体样本充分均匀地流入和/或流过通风微流体贮存库327)以提升流体输送至沟槽区域374中和/或流体存储。即，外壳381可以包括沿着外壳381的周边的至少一部分定位的沟槽区域384(例如，定位为沿着外壳381的周边连续)以在沟槽区域中保存至少一些流体样本。尽管为了示意方便在图3中示出的沟槽区域大体平坦并且与外壳380的内部空间381的下部部分齐平，但沟槽区域可以取决于所需的应用而改变尺寸和/或形状以保持输送至通风微流体贮存库327的流体样本中的一些或全部。例如，沟槽区域384可以是部分地延伸至适于在其中保持流体样本的外壳380中的“u形”区域，以及其他可能的形状。在一些示例中，沟槽区域384除了沿着外壳的周边之外还可以延伸至内部空间381的下部部分的另一部分中。

在各种示例中，采用通风微流体贮存库的系统可以包括通风微流体贮存库，该通风微流体贮存库包括：限定通风微流体贮存库的内部空间的外壳；用于使得流体样本流动至通风微流体贮存库的内部空间中的喷射喷嘴；以及联接至通风微流体贮存库以排放由至外壳的流体样本的流动所给予的气体排放的通风孔，以及诸如本文所述的那些其他部件。在一些示例中，系统可以包括具有沟槽区域的外壳，如本文所述的，沟槽区域沿着外壳的周边定位，以在沟槽区域中保持流体样本中的至少一些。如在图3中所示的，系统可以具有通风微流体贮存库，该通风微流体贮存库位于微流体装置的相对于(位于微流体装置的一侧的)电气接口的底部。在一些示例中，通风孔可以被定位为靠近微流体装置的计算装置的接口。

通风管385联接通风孔386至通风微流体贮存库327。通风管385指的是至少部分地形成在微流体贮存库中(例如穿过该微流体贮存库的至少一部分)的管道。通风管385可以比如，通过机械加工和/或层叠处理，以及用于形成通风管385的其他合适的工艺至少部分地形成在微流体装置302贮存库之内。在一些示例中，通风管385以一方式整个形成在微流体装置302内(即，通风管在微流体装置302内部)以将来自微流体贮存库327的气体传递至通风孔386，而除了在通风管385的相应的端部处(例如，通风孔386处的开口以及通风微流体贮存库327的外壳中的开口)之外，没有任何其他开口。即，通风管385针对由至通风微流体贮存库327的外壳380的流体样本的至少一个子集的流动所给予的气体提供间接路径以使气体从该间接路径离开。通风孔386是固定的、无障碍的孔口。

例如，通风管可以联接至通风微流体贮存库327的外壳380中的开口，该开口不同于(例如与其分离并且与其不相同)与从通道至微流体贮存库327中的入口相关联的开口。通风管385与将流体样本和与流体样本相关联的气体提供至通风微流体贮存库380的通道分离，且通风管与该通道不相同。即，由结构上与通风管385的结构不同的通道向通风微流体贮存库380提供流体样本。例如，通风管可以是并不联接至流体接收结构的专用通风管。类似地，通风孔386与流体接收结构325分离，且通风孔386与流体接收结构325不同。在一些示例中，通风孔386可以靠近电气接口388(例如包括在其中或附近)定位。在一些示例中，电气接口可以接近计算装置(例如，当微流体装置联接至计算装置时)和/或靠近基于芯片的微流体装置302上的芯片的一部分。电气接口388可以在计算装置与微流体装置302之间提供联接点，和/或提供适于附接芯片的至少一部分、实现通信(例如，用于操作微流体装置的诸如致动器、传感器之类的元件的从计算装置至微流体装置的命令的通信)以及其他功能的附接点。将通风孔386定位于靠近电气接口388可以确保可包括于电气接口388中的电子器件与经由流体接收结构325置于至微流体装置302中的流体样本之间的足够间距。

尽管图3示出了单个通风管385和单个通风孔386，但本公开不限于此。即，通风管385可以包括在每个与通风孔输送(例如流体输送)的多个通风管385中，和/或单个通风管385可以与多个通风孔输送，在其他可能性之中。

在一些示例中，通风管385可以由与微流体装置相同的材料(例如形成了微流体装置302的外表面(即，盒体)的材料)形成。然而，本公开不限于此。即，通风管可以完全地或部分地由与微流体装置不同的材料形成。用于形成通风管385的合适的材料的示例包括硅、环氧树脂、塑料、金属、和/或其组合，以及适于形成通风管385的其他材料。

图4根据本公开图示了采用通风微流体贮存库的方法的示例的流程图。如在496处所示的，在各种示例中，该方法可以包括分析流体样本。分析可以包括利用诸如那些本文所述的传感器来测量样本的各种信息和/或属性(例如阻抗)。

方法可以包括使分析后的流体样本流入通风微流体贮存库的内部空间中，如在497处所示的。这种“使”指的是例如通过致动器和/或喷嘴的促动来引起样本的流动，如本文所述的。这种流动从喷嘴排出至通风微流体贮存库中。即，使分析后的流体样本的流动确保引入至少分析后的流体样本的子集的从通道至通风微流体贮存库中的流动。

在一些示例中，方法可以包括将大量分析后的流体样本引入通风微流体贮存库中，其中通风微流体贮存库具有比流体接收结构更大的容积。换言之，在这些示例中，使得流入通风微流体贮存库中的分析后的流体的体积小于通风微流体贮存库的容积。即，通风微流体贮存库的相对于流体接收结构更大的容积促进在通风微流体贮存库中保持所有流体样本(例如所有分析后的流体样本)。

如在498处所示的，如本文所述的方法可以包括经由联接至贮存库的通风孔从通风微流体贮存库排放与分析后的流体样本相关联的气体(该气体包括在流体样本中和/或与流体样本一起进入通风微流体贮存库)。

在本公开的前述具体实施方式中，参考形成了其一部分的附图，并且其中以图示的方式示出了可以如何实施本公开的示例。足够详细地描述这些示例以使得本领域普通技术人员实施本公开的示例，并且应当理解的是，可以采用其他示例，并且可以做出工艺、电气和/或结构上的改变不并未脱离本公开的范围。

此处的附图允许这样的编号规定：其中，第一位数字与附图的编号相对应，并且剩余的数字标识附图中元件或部件。例如，参考标号100可以指图1中的元件“00”，并且类似的元件可以由图2中参考标号200标识。可以添加、交换和/或删除本文各个附图中所示的元件以便于提供本公开的许多额外示例。此外，附图中提供的元件的比率和相对比例旨在示出本公开的示例，并且不应视作是限定性的。进一步，如本文所使用的，“许多”元件和/或特征可以涉及一元件和/或特征。

与存储在存储器中并由处理器可执行的计算机可执行指令(例如，软件固件等)相对的是，如本文所使用的，“逻辑”是用于执行本文所述特定动作和/或功能等的备选或额外的处理资源，其包括硬件，例如各种形式的晶体管逻辑、专用集成电路(asic)等。

应当理解的是，当元件被称作在另一元件“上”、“连接至”另一元件或者与另一元件“联接”时，其可以直接地在另一元件上、连接至另一元件或者与另一元件联接，或者可以存在插入元件。相反地，当元件被称作“直接”在另一元件上、“直接地连接至”另一元件或者“直接地”与另一元件“联接”时，不存在插入的元件或层。

如本文所使用的，术语“和/或”包括许多相关所列项的任意和全部组合。如本文所使用的，除非另外注释，术语“或”表示逻辑包含性的或。即，“a或b”可以包括(仅a)、(仅b)或(a和b两者)。换言之，“a或b”可以表示“a和/或b”或者“a和b的一个或多个”。