CN105960282A - 流体输送装置、***和方法 - Google Patents

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伊恩·格里尔森·麦克德门特
阿伦·奥本海默
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Abstract

本文提供了输送流体的装置、***和方法。在某些实例中，装置、***和方法包括储存器，储存器包括限定腔室的密封柔性材料和围绕密封柔性材料的壳体。腔室可以容纳待输送的流体。密封柔性材料包括至少一个易破断密封。壳体包括支撑所述密封柔性材料的刚性侧壁。在某些实例中，本文所提供的方法可以通过压靠所述密封柔性材料的顶表面来输送流体。在某些实例中，本文所提供的***可以包括控制器，该控制器适于接纳所述筒盒并按压所述密封柔性材料的顶表面，以将所述腔室中的所述流体加压至足以输送流体通过所述易破断密封的压力。

Description

流体输送装置、***和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年1月7日提交、序列号为61/924,565的美国临时申请的优先权。
技术领域
本文涉及输送流体相关的装置、***和方法。例如，本文提供了构造成精确计量小试剂体积的储存器，其可以用在诊断一种或多种疾病状态的微流体***中。
背景技术
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HIV。这些婴幼儿HIV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10,000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
本文提供了用于精确的流体流量和精确计量小流体体积的装置、***和方法。本文所提供的装置、***和方法还能够在稳定无菌环境下存放流体。对小样本(例如，血液)量的化验会要求小试剂体积的精确计量。在某些实例中，本文所提供的护理点诊断产品可以存放并精确计量试剂，这可以确保新鲜试剂供应、样本的安全处置以及可重复使用设备的清洁。
装置、***和方法可以包括储存器，储存器包括限定腔室的密封柔性材料和围绕密封柔性材料的壳体。腔室可以容纳待输送的流体。密封柔性材料可以包括至少一个易破断密封。壳体可以包括支撑所述密封柔性材料的刚性侧壁。在某些实例中，本文所提供的方法可以通过压靠密封柔性材料的顶表面来输送流体。在某些实例中，本文所提供的***可包括控制器，该控制器适于接纳筒盒并用足以将所述腔室中的所述流体加压至足以输送流体通过所述易破断密封的压力的载荷按压所述密封柔性材料的顶表面。本文所提供的储存器可以用于提供稳定流量。例如，稳定流量可以提高诊断检查的精确度。在某些实例中，本文所提供的方法和***可以使用本文所提供的储存器以将期望流量以不大于20％的波动保持至少10秒。
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***可以包括包含储存器和控制器的筒盒的使用。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)。
在某些实例中，本文所提供的用于受控流体输送的***包括包含至少一个储存器的筒盒和适于接纳筒盒的控制器。储存器可以包括限定腔室的密封柔性材料和围绕所述密封柔性材料的壳体。腔室可以容纳流体。密封柔性材料可以包括至少一个易破断密封。壳体可以包括支撑密封柔性材料的刚性侧壁。控制器可以适于按压所述密封柔性材料的顶表面，以将所述腔室中的所述流体加压至足以输送流体通过易破断密封的压力。
在某些实例中，***可以包括刚性柱塞。控制器可以通过施加载荷到刚性柱塞来按压密封柔性材料的顶表面。随着柱塞向下移动，密封柔性材料可以用作翻卷隔膜。载荷可以用足以将密封柔性材料加压至足以打破易破断密封的压力的力来施加。刚性柱塞的内表面可以是平坦的。在某些实例中，***的壳体和/或密封柔性材料可以是筒形的。在某些实例中，刚性壳体和刚性柱塞保留密封柔性材料的小表面面积(例如，小于0.5cm2、小于0.25cm2、或小于0.1cm2)暴露，这可限制密封柔性材料因刚性柱塞的压力而弹性膨胀的量。
本文所提供的控制器可以适于按压本文所提供的储存器的顶表面，使得***产生离开密封柔性材料的恒定流。在某些实例中，本文所提供的控制器可以适于以7μl/min和300μl/min之间的速率输送所述流体。在某些实例中，本文所提供的控制器可以包括步进马达和编码器，所述步进马达能够使按压装置以微米级步进移动，编码器提供关于按压装置的位置的反馈。
本文所提供的储存器中的密封柔性材料可以形成在两个柔性幅材(web)之间，这两个柔性幅材利用周缘密封和易破断密封结合在一起。在某些实例中，易破断密封适于当在储存器的上表面上的载荷超过2N和35N之间时打开。在某些实例中，密封柔性材料包括聚合物。聚合物可以选自由聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、环烯烃聚合物和共聚物、其它液体贮藏聚合物及它们的组合构成的组。
本文所提供的筒盒可以包括布置成从储存器接收流体的一个或多个微流体通道。储存器的易破断密封可以设置成当流体输送通过易破断密封时输送所述流体至微流体通道。在某些实例中，本文所提供的筒盒可以包括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筒盒中的流***置。在某些实例中，本文所提供的筒盒可以包括至少两个本文所提供的储存器。在某些实例中，本文所提供的筒盒可以包括至少三个本文所提供的储存器，每个储存器包含不同流体(例如，不同试剂)。在某些实例中，密封柔性材料可以围绕刚性侧壁结合到平坦基部。
本文所提供的储存器的壳体可以包括在侧壁上的唇部。该唇部可以延伸过密封柔性材料的顶表面的一部分。在某些实例中，唇部覆盖密封柔性材料的顶表面的1％和20％之间，而刚性柱塞覆盖顶表面的至少80％。唇部和柱塞可以布置成当流体被推出密封柔性材料时促进柔性密封材料的所需折叠模式。在某些实例中，侧壁的内表面可以包括肋部，并且这些肋部布置成产生密封柔性材料的所需折叠模式(例如，在抵靠壳体真空成形的第一幅材中)。在某些实例中，当柱塞前进以产生所需折叠模式时，柱塞可以键接到壳体侧壁中的槽，以产生柱塞和密封柔性材料的顶表面的转动。在某些实例中，柱塞可以融合于第一幅材。在某些实例中，柱塞可以与第一幅材分离开。在某些实例中，第一幅材和柱塞两者都可以包括相同聚合物或同一类聚合物(例如，两者都可以是COC聚合物)。在某些实例中，可以穿过柱塞和第一幅材制成孔。在某些实例中，端口适配成穿过柱塞和第一幅材。例如，柱塞和第一幅材中的孔或端口可以用于将内含物泵入或泵出储存器的顶侧。在某些实例中，柱塞和第一幅材中的孔或端口可以允许试剂、洗液或其它流体通过储存器流通。在某些实例中，储存器可以包括适于结合到目标分析的粘合剂，并且储存器可用冲洗液冲洗以移除样本中的非目标成分。
在某些实例中，本文所提供的方法、装置和***可以包括在本文所提供的储存器内的柔性或顺应性基质。
在附图和以下说明书中阐述了一个或多个实施例的细节。从说明书和附图和权利要求书中可显示出其它特征和优点。
附图说明
图1描绘了本文所提供的流体输送***的示例。
图2是包括一系列本文所提供的储存器的示例性筒盒的示意图。
图3是示出了密封的位置的、结合到壳体的柔性幅材的仰视图。
图4A描绘了壳体被移除的储存器。
图4B示出了流体分配之后且壳体被移除的、图4A的储存器。
图5描绘了示出使用本文所述***输送流体所需的力的力曲线图。
图6描绘了由本文所提供的流体输送***产生的示例性流量。
图7描绘了示例性生产组装线。
图8描绘了适于接纳包括本文所提供的储存器的筒盒的控制器。
图9描绘了具有在储存器内的柔性或顺应性基质的、本文所提供的流体输送***的示例。
图10描绘了具有在储存器内的柔性或顺应性基质的、本文所提供的流体输送***的另一示例。
各图中同样的附图标记表示同样的构件。
具体实施方式
本文提供了涉及在精确流量下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、***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储存器的筒盒的套件分析，每个储存器包含试剂，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、***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、***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。
本文所提供的装置、***和方法可以提供小体积和流量的试剂的精确计量，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、***和方法可以重复输送具有不大于20％的偏差(例如，不大于10％的偏差、不大于5％的偏差、不大于3％的偏差、不大于2％的偏差、不大于1％的偏差、或不大于0.5％的偏差)的预定且恒定的流体流量和/或体积。在某些实例中，流量的期望流量在所需时段(例如，至少2秒、至少5秒、至少10秒或至少20秒)上可在预定偏差内(例如，20％、15％、10％、5％、3％、2％、1％)。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))并且从该平均体积确定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、***和方法可以布置成计量500μL或以下(例如，250μL或以下、100μL或以下、75μL或以下、50μL或以下、25μL或以下、10μL或以下、或5μL或以下)的预定流体体积。在某些实例中，本文所提供的装置、***和方法可以布置成计量在1μL/min和500μL/min之间(例如，在2μL/min和250μL/min之间、在5μL/min和100μL/min之间、在7μL/min和75μL/min之间、在10μL/min和50μL/min之间、或在20μL/min和40μL/min之间)的预定流体流量。流量可以使用精确流量计来测量。例如，由Senserion(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6所示的数据，流量传感器附连到经过筒盒的试管的出口。
本文所提供的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，本文所提供的储存器可以包含食用香料和/或着色剂，并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。第二易破断密封可接着被破坏以提供组合材料流。
图1描绘了包括储存器120和按压装置190的示例性***。如图所示，储存器120在密封柔性材料110和130内，密封柔性材料110和130被刚性壳体105包封并支撑，刚性壳体105包括刚性侧壁106、刚性柱塞108和骨架180。储存器120可以包含流体165(例如，试剂)，流体165被包封在形成在柔性材料的第一幅材110和第二幅材130之间的腔室中。第一幅材110设置成抵靠刚性侧壁106和刚性柱塞108。例如，第一幅材110可以在刚性柱塞108在或不在原位的情况下抵靠刚性壳体105真空成形。第二幅材130利用周缘密封140、填充密封170和易破断密封150结合到第一幅材110。如下面将更详细讨论的，周缘密封140可以在储存器120充填流体165之前制成。周缘密封中的填充间隙160可以提供储存器120充填流体165的路径。在储存器120充填流体165之后，可制成填充密封170以密封填充间隙。周缘密封140和填充密封170可以形成第一幅材110和第二幅材130之间的耐久密封。例如，在周缘密封140和填充密封170处的结合可以比第一幅材110和第二幅材130的材料强度更强。在某些实例中，周缘密封140和填充密封170熔融结合。在某些实例中，第一幅材110与壳体105内膜接触，以防止松弛配合和能量损失。第一幅材110与壳体105内膜接触可以允许纯粹液力作用。此外，消除或最小化弹性或粘弹性结构中的能量损失或储存可以提高液力作用。
易破断密封150可以设置成隔离第二幅材130中的开口135。易破断密封150适于当密封柔性材料110和130内的压力超过阈值时但在储存器120的其它部分或储存器120的其它密封被破断之前打破。在某些实例中，阈值在5N和50N之间、在10N和30N之间、或在15N和20N之间。周缘密封140和填充密封170必须是比易破断密封150更耐久的密封。如下面更详细讨论的，制造每个密封时所使用的处理条件决定了每个密封的强度。
壳体105可以包括在侧壁106上的唇部107，唇部107部分地延伸过第一幅材110的顶部升高表面。刚性柱塞108可以坐落于唇部107内在第一幅材110的顶表面上。刚性柱塞108相对于侧壁106自由上下移动。按压装置190可以用于施加力(例如，大约10N至20N)到刚性柱塞108，以将储存器120内压力提高到足以打破易破断密封150的压力，使得流体流过易破断密封150，通过在第二幅材130中的开口135，进入骨架180中的一个或多个通道182。唇部107可以提供围绕储存器120的周缘的间隙空间，用于第一幅材110在刚性柱塞108向下移动时随着流体被推出储存器120而折叠和/或翻卷到其自身上。在某些实例中，唇部107具有小于第一幅材110的上突出表面的表面面积的20％的、小于第一幅材110的上突出表面的表面面积的15％的、小于第一幅材110的上突出表面的表面面积的10％的、或小于第一幅材110的上突出表面的表面面积的5％的内表面面积。具有唇部可以促进当流体离开储存器时第一幅材110的折叠作用。如果小体积的空气或气泡存在于本文所提供的储存器内，则在储存器被压缩时，这些空气或气泡可以变成被捕集在侧壁的折叠部内，因此防止空气或气泡被推动通过易破断密封。例如，在某些诊断装置中，如果气泡进入微流体通道，气泡就会破坏检查，因此本文所提供的储存器可以提高诊断装置的可靠性。在某些实例中，壳体105可以包括设计成因第一幅材抵靠壳体105的真空成形而引起第一幅材110中的某些折叠模式的内肋部或其它特征。在某些实例中，柱塞108可以键接到侧壁106中的槽中，以致使柱塞108随着按压装置前进而旋转，以促进所需折叠模式。
骨架180可以支撑储存器120。骨架180可以通过任何合适方法结合到壳体105。例如，如图1所示，骨架180可以通过热桩185附连到壳体105。骨架180可以包括适于从储存器120接收流体165的微流体通道182和/或其它通道。例如，骨架180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。在某些实例中，骨架180可以包括位于易破断密封150下面以支持密封破裂的切口。
按压装置190可以具有任何合适形状或大小。在某些实例中，按压装置190可以包括对齐特征199，对齐特征199可以与刚性柱塞108的对齐特征109匹配。按压装置190的运动可以通过马达195控制。在某些实例中，刚性柱塞108可以从储存器取消，并且按压装置190可以具有直接压靠第一幅材110的上突出表面的平坦按压表面。
按压装置190可以压靠储存器120，使得其产生通过易破断密封150的受控流体流。在某些实例中，马达195可以包括能够使按压装置190以微米级步进移动的步进马达。在某些实例中，马达195可以包括提供关于按压装置190的位置的反馈的编码器。在某些实例中，控制器用于移动按压装置190。例如，图8描绘了适于接纳包括一个或多个本文所提供的储存器的筒盒810的示例性控制器800。在某些实例中，控制器适于以在1μl/min和500μl/min之间、在2μl/min和250μl/min之间、在5μl/min和100μl/min之间、在7μl/min和75μl/min之间、在10μl/min和50μl/min之间或在20μl/min和40μl/min之间的速率输送所述流体。
图2描绘了包括多个本文所提供的储存器220的示例筒盒。虽然难以看见，但储存器220包括在形成在骨架280、侧壁206、唇部207和刚性柱塞208之间的腔室内的密封柔性材料。如图所述，壳体205包括填充口260，其可以便于充填储存器220中的由密封柔性材料限定的腔室。密封柔性材料可以包括第一幅材和第二幅材，诸如上面参照图1所述的第一幅材和第二幅材。刚性壳体105的唇部107可以成形为促进柔性材料沿腔室212的周缘的折叠和/或翻卷。
图3示出了结合到壳体的柔性幅材的仰视图，突出了密封的位置。如图所示，周缘密封340绕圆筒形腔室365延伸，限定流出口332，并且保留填充间隙以允许流体被输送通过填充口360。流出口332包括在第二幅材中的开口335。易破断密封350将流出口和开口335与腔室的其余部分隔离开。在流体通过填充口360提供给腔室之后，制成填充密封370，以包封储存器。
图4A和4B描绘了壳体被移除的储存器420。如图所示，第一幅材410和第二幅材(未标号)430沿周缘密封440结合在一起以形成充填流体的腔室。刚性柱塞408位于幅材410的上突出表面上。随着刚性柱塞408压靠幅材410以将流体推出储存器420，幅材410可以沿腔室的周缘脊412折叠和/或翻卷在其自身上。如图4B所示，气泡可以沿周缘脊412聚集并因此随着储存器被压缩而捕集在储存器的侧壁的折叠部中，这可以禁止气泡进入骨架480中的通道。
本文所提供的储存器可由任何合适材料制成。在某些实例中，本文所提供的储存器可以包含聚合物。密封柔性材料可以是聚合物。例如，密封柔性材料可以选自聚烯烃(例如，聚乙烯)、聚氨酯、热塑性弹性体、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、环烯烃共聚物、其它液体贮藏聚合物及其组合。密封柔性材料的厚度可以确保其是顺应性的。在某些实例中，密封柔性材料(例如，幅材110和130)的厚度在25微米和500微米之间、在100微米和250微米之间、或在125微米和175微米之间。刚性壳体150或250或350和刚性柱塞140或540可以由诸如塑料、金属和/或陶瓷材料的任何合适刚性材料制成。在某些实例中，壳体和/或柱塞的厚度可以增加刚性。在某些实例中，壳体和密封柔性材料可以由相同聚合物形成，但具有不同厚度。例如，具有大约150微米厚度的环烯烃共聚物的幅材可形成密封柔性材料，而壳体可以由环烯烃共聚物(“COC”)形成并具有在1毫米和5毫米之间的厚度。在某些实例中，柔性幅材可以熔融结合到壳体的各部分。在某些实例中，COC(以及即使在存在水的情况下也具有粘在一起的趋势的类似聚合物)的使用可以提高微流体诊断装置的可靠性。例如，当易破断密封开始破断时，用于破断易破断密封的压力可以引起大初始流量进入微流体***，这有时会将空气推入到微流体***中。通过使用COC或类似聚合物，在易破断密封下游在聚合物薄膜之间的固有静摩擦即使在密封被打破之后也能抑制初始流量。COC或类似聚合物的使用也可以通过在储存器上的压力被移除以中止流体流过易破断密封之后形成弱静摩擦密封来降低来自储存器的非预期流量。然而，弱静摩擦密封可以容易通过重新施加压力而打开。输送来自储存器的液体的典型力在0.4-1.0牛顿力的范围内。
在某些实例中，储存器可以包括透紫外线、电子束或伽玛射线的聚合物。例如，环烯烃共聚物足以透280nm波长的紫外线、电子束和伽玛射线，因此由环烯烃共聚物制成的储存器可以允许试剂在试剂密封在储存器中之后容易消毒。
由于密封柔性材料和刚性壳体，本文所提供的储存器可以提供对离开储存器的流体流的更好控制。当密封柔性材料被柱塞按压时，刚性壳体的侧壁提供对柔性密封材料的支撑，因此极少量的按压能量以储存器的弹性变形的形式储存。没有壳体的情况下，被按压装置按压的密封柔性材料会弹性变形(例如，胀大)并且接着在按压停止之后会恢复，因此即使在按压力收回之后也使流体流持续。然而，刚性壳体可以防止这种弹性变形。此外，腔室的圆筒形形状和平坦柱塞的使用可以导致储存器内的流体的高利用率(例如，大于60％、大于70％、大于80％、或大于90％)。这在使用必须无浪费地输送到化验的小量高价值活性物时是关键的。
图5描绘了用于输送来自本文所提供的示例性储存器的流体的按压力。如图所示，在大约10N和14N之间的初始力和仅250微米的刚性柱塞行程用于打破易破断密封。在易破断密封被打破之后，在0.4N和1N(100克力)之间的力用于从本文所提供的储存器提供稳定流体流。图6描绘了使用本文所提供的储存器的、两种不同试剂的示例性输送曲线。如图所示，使用本文所提供的储存器能够获得一致的流量。在某些实例中，在泵送阶段之间，疏水性聚合物幅材之间的天然静摩擦可以阻止来自储存器的流体流。然而，如上所述，天然静摩擦形成弱密封，该弱密封容易通过重新施加压力打破。
图7描绘了生产本文所提供的储存器的示例性组装线。如图所示，提供壳体705并将其与来自卷轴的第一柔性膜710结合。在某些实例中，一个或多个柱塞也可以提供成包含在壳体705中，用于与第一柔性膜710组合。壳体705和柱塞可以使用包括注塑成型、热成型或模压成型的任何合适技术形成。在某些实例中，壳体705和柱塞(多个柱塞)可以共同成型。在某些实例中，壳体705和柱塞(多个柱塞)单独形成并此后组合。柔性膜710可以在第一柔性膜710抵靠壳体705真空成型720之前被预加热。第二柔性膜730也可以设置在卷轴上。第二柔性膜730可以在第二柔性膜在工位740焊接到第一柔性膜710且剪裁这些柔性膜之前被刺穿735。在工位750，易破断或易碎密封用以将在工位735形成的穿孔与形成在第一柔性膜710和第二柔性膜730之间的腔室的其余部分隔离开。腔室接着在工位760通过填充间隙充填流体，并且腔室在工位770通过密封填充间隙而被完全密封。接着在工位785，骨架780对齐并结合到密封柔性膜和壳体。箔790可以设置在卷轴上，并在工位795抵靠壳体705的顶侧密封。在某些实例中，箔790可以在第一柔性膜710在工位720抵靠壳体705真空成形之后施加到壳体705的顶侧。箔密封可以在使用之前由用户移除，但当储存器在包装、运输和/或储存时为储存器提供保护。
图8描绘了适于接纳包括一个或多个本文所提供的储存器的筒盒810的控制器800。
图9描绘了具有在储存器210内的柔性或顺应性基质966的、本文所提供的流体输送***的实施例。如图所示，储存器120可以具有如图1所示的相同结构和相同部件，但还包括在第一幅材110和第二幅材130之间的腔室中的纤维基质966。当刚性柱塞108被按下时，纤维基质966可以被压缩成更小体积。在某些实例中，纤维基质966可以保持固体或半固体颗粒968。在某些实例中，颗粒968可以包含试剂和/或抗凝血剂。在某些实例中，颗粒968可以是目标捕获剂颗粒。
在某些实例中，储存器120可以在预压缩状态下存在于微流体装置中并可以包含纤维基质966。在某些实例中，预压缩储存器可以用作微流体装置中的混合室。储存器120可以通过对储存器内的泵送而膨胀，以及被再次压缩以将流体压出第一幅材110和第二幅材130之间的腔室。在某些实例中，颗粒968可以是目标捕获剂颗粒。例如，在某些实例中，生物样本流体可以通过将生物样本泵入储存器来进入储存器120以使储存器膨胀，以便生物样本内的目标结合到目标捕获剂颗粒。在样本接触目标捕获剂颗粒之后，生物样本可通过刚性柱塞108的压下被移除。在某些实例中，储存器120可以包括在储存器的相反两侧处的入口和出口。在某些实例中，刚性柱塞108可以振动以促进混合。在某些实例中，生物样本可以另外通过将清洗溶液泵入储存器中并将刚性柱塞108压下以移除清洗溶液被从储存器120洗出。在某些实例中，多个清洗循环可以确保不想要的生物制剂从储存器120移除。溶解缓冲液可接着泵入储存器120以溶解目标，并且结果产生的溶解产物可通过将刚性柱塞108压下来泵出储存器120。溶解产物可以被采集并分析。替代地，在某些实例中，纤维基质可以包括泡沫或多微孔网状物。在某些实例中，溶解产物的分析可以指示所发现的目标的量(例如，病毒载量)。在某些实例中，医生或健康护理专家可以利用来自本文所提供的装置、***和方法的数据辅助诊断。在某些实例中，储存器120的一个或多个部分可以在预定波长下是透射的。例如，储存器120可以包含从280纳米至1微米透射的COC。在某些实例中，储存器120可以用作反应容器并且内含物被光谱分析。例如，刚性柱塞108可以形成位于容纳在致动器中的小光谱仪状二极管光源上方的透镜，并且使用分析仪检测吸收率。
本文所提供的纤维基质966可以是纤维的任何合适缠结。纤维基质可以允许样本被芯吸过储存器120，与抗凝血剂、试剂、目标捕获剂或其组合混杂和/或接触。在某些实例中，本文所提供的方法、装置和***整合有非纺织网，以作为纤维基质。在本文所提供的方法、***和装置中，非纺织网可以使用任何合适材料和任何合适工艺制备。抗凝血剂和/或目标捕获剂可以在处理、生产和/或进一步操纵结构纤维的各种过程中的任何时段期间，与形成纤维基质的结构纤维混合，以生产出抗凝血剂/目标捕获剂缠结的纤维基质。合适方法包括干法成网***、纺粘***、水刺***、熔喷***和电纺***。
纤维基质中的纤维可以包括可挤出聚合物的全排列，可挤出聚合物诸如是聚丙烯、聚乙烯、PVC、纤维胶、聚酯和PLA。在某些实例中，结构纤维具有低可萃取性，和/或是生物惰性的。
在某些实例中，抗凝血剂和/或目标捕获剂可以在水平过程(horizontal process)中由吹风机吹入正在离开模具的熔喷或纺粘结构纤维流。与结构纤维缠结的抗凝血剂和/或目标捕获剂流可以在一对真空转筒之间采集和压延。压延可以与加热(或者增加或者潜伏)结合使用以使结构纤维结合。在某些实例中，使结构纤维结合或缠结的其它方法可以用于纤维基质。
在某些实例中，抗凝血剂和/或目标捕获剂/纤维基质可以进一步处理，以将抗凝血剂和/或目标捕获剂进一步稳固在纤维基质内。例如，纤维基质复合材料可以被针刺、针穿、针毡、喷气缠结、水刺或水力缠结。
目标捕获剂可以整合到纤维基质中，用以捕获所需目标，以将目标与其余的生物成分分离开。因此，目标捕获剂的选择高度依赖于目标。例如，在某些实例中，目标是病毒，而目标捕获剂是病毒粒子捕获剂。合适的目标捕获剂包括抗载脂蛋白E ab1、抗载脂蛋白E ab2、抗载脂蛋白E ab3、抗载脂蛋白E ab3、抗E2ab2、抗E2ab4、肝素、E2适体、DC-SIGN-Fc嵌合体(chimea)、G蛋白磁珠、链霉磁珠、Ni-NTA磁珠、载脂蛋白H磁珠，MBP-6xHis-no氯化钙及其组合。
图10描绘了本文所提供的储存器1020的替代布置，储存器1020具有适合的入口1052和出口1054，以使流体1050&1054可以通过形成在第一幅材1010和第二幅材1030之间的腔室。如图所示，入口1052可以形成在第一幅材1010和第二幅材1030之间。流体1052(例如，生物样本)可以泵入储存器1020，以便其充填并与纤维基质或顺应性基质1066和/或颗粒1068混杂。颗粒1068和/或纤维基质或顺应性基质1066可以具有与以上关于上述颗粒968和/或纤维基质或顺应性基质966所述相同的结构和/或材料。在某些实例中，颗粒1068可以包含目标捕获剂颗粒。颗粒1068可以保持在纤维基质或顺应性基质1066中，以便流体泵入或泵出储存器1020不会引起颗粒1068被泵出储存器1020。在可以是几分之一秒或数个小时的充足时段后，可以通过将柱塞1008压下将样本泵出出口1056。柱塞1008和壳体1005可以是与第一幅材1010和第二幅材1030配合的刚性结构，配合的方式与以上关于柱塞108、壳体105、第一幅材110和第二幅材130所述方式相同。类似地，后续冲洗液(多种冲洗液)和/或后续溶解药剂可以被泵送通过储存器1020，以形成可接着被分析的溶解产物，如上所述。在某些实例中，溶解产物可以被泵送以进行分析。在某些实例中，溶解产物可以在储存器1020内进行分析。
已经描述了许多本发明的实施方式。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，其它实施例也在所附权利要求书的范围内。

Claims (41)

1.一种用于微流体装置中的受控流体输送的***，包括：
a)筒盒，所述筒盒包括至少一个储存器，所述储存器包括限定腔室的密封柔性材料以及围绕所述密封柔性材料的壳体，所述腔室容纳流体，所述密封柔性材料包括至少一个易破断密封，所述壳体包括支撑所述密封柔性材料的刚性侧壁；以及
b)控制器，所述控制器适于接纳所述筒盒并按压所述密封柔性材料的顶表面，以将所述腔室中的所述流体加压至足以将流体输送通过所述易破断密封的压力。
2.如权利要求1所述的***，其中所述壳体是筒形。
3.如权利要求1或2所述的***，还包括刚性柱塞，其中所述控制器通过对所述刚性柱塞施加力来按压所述顶表面。
4.如权利要求3所述的***，其中所述刚性柱塞具有平坦的内表面。
5.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述密封柔性材料是筒形。
6.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述控制器适于按压所述顶表面，以便所述***产生离开所述密封柔性材料的恒定流。
7.如权利要求6所述的***，其中所述控制器适于以7μl/min和75μl/min之间的流量输送所述流体。
8.如前述权利要求中的一项所述的***，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按压装置抵靠所述顶表面以微米级步进移动，所述编码器提供关于所述按压装置的位置的反馈。
9.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述密封柔性材料形成在两个柔性幅材之间，所述柔性幅材用周缘密封和所述易破断密封结合在一起。
10.如权利要求9所述的***，其中易破断密封适于当2N和50N之间的腔室载荷施加到所述密封柔性材料时打开。
11.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述密封柔性材料包括聚合物。
12.如权利要求11所述的***，其中所述聚合物选自由聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚酰亚胺、环烯烃聚合物和共聚物、聚氨酯、热塑性弹性体及它们的组合构成的组。
13.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述筒盒包括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筒盒中的所述流体的位置。
14.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述筒盒还包括至少一个微流体通道，其中所述易破断密封布置成当所述流体输送通过所述易破断密封时，输送所述流体至所述微流体通道。
15.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述筒盒进一步包括至少两个所述储存器。
16.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述密封柔性材料结合到所述刚性侧壁的平坦基部。
17.如前述权利要求中的一项所述的***，其中所述壳体还包括在所述侧壁上的唇部，所述唇部延伸过所述顶表面的一部分。
18.如权利要求17所述的***，其中所述壳体还包括在所述唇部内的刚性柱塞，所述刚性柱塞覆盖所述顶表面的至少80％。
19.一种包括至少一个储存器的筒盒，所述储存器包括限定腔室的密封柔性材料以及围绕所述密封柔性材料的壳体，所述腔室容纳流体，所述密封柔性材料包括至少一个易破断密封，所述壳体包括支撑所述密封柔性材料的刚性侧壁。
20.如权利要求19所述的筒盒，其中所述壳体是筒形。
21.如权利要求19或权利要求20所述的筒盒，其中还包括刚性柱塞，所述刚性柱塞适于相对于所述刚性侧壁移动以按压所述密封柔性材料。
22.如权利要求21所述的筒盒，其中所述刚性柱塞具有平坦的内表面。
23.如权利要求19-22中的一项所述的筒盒，其中所述密封柔性材料是筒形。
24.如权利要求19-23中的一项所述的筒盒，其中所述密封柔性材料形成在两个柔性幅材之间，所述柔性幅材利用周缘密封和所述易破断密封结合在一起。
25.如权利要求24所述的筒盒，其中易破断密封适于当在2N和50N之间的载荷施加到所述密封柔性材料时打开。
26.如权利要求19-25中的一项所述的筒盒，其中所述密封柔性材料包括聚合物。
27.如权利要求26所述的筒盒，其中所述聚合物选自由聚乙烯、聚对苯二甲酸酯、聚酰胺、环烯烃共聚物及它们的组合构成的组。
28.如权利要求19-27中的一项所述的筒盒，其中所述筒盒包括至少一个阻抗测量电路。
29.如权利要求19-28中的一项所述的筒盒，还包括至少一个微流体通道，其中所述易破断密封布置成当所述流体输送通过所述易破断密封时，输送所述流体至所述微流体通道。
30.如权利要求19-29中的一项所述的筒盒，还包括至少第二储存器。
31.如权利要求19-30中的一项所述的筒盒，其中所述密封柔性材料结合到所述刚性侧壁的平坦基部。
32.如权利要求19-31中的一项所述的筒盒，其中所述壳体还包括在所述侧壁上的唇部，所述唇部延伸过所述顶表面的一部分。
33.如权利要求32所述的筒盒，其中所述壳体还包括在所述唇部内的刚性柱塞，所述刚性柱塞覆盖所述顶表面的至少80％。
34.一种输送流体的方法，包括：
a)使储存器和按压装置对齐，以便所述按压装置的按压表面布置成与所述储存器的顶表面相对，所述储存器包括限定腔室的密封柔性材料以及围绕所述密封柔性材料的壳体，所述腔室容纳流体，所述密封柔性材料包括至少一个易破断密封，所述壳体包括支撑所述密封柔性材料的刚性侧壁；
b)将所述按压装置压靠所述顶表面，以对所述密封柔性材料的顶表面的至少80％均匀施加压力，以使所述易破断密封破断并输送所述流体通过所述易破断密封。
35.如权利要求34所述的方法，其中所述储存器是包括至少一个微流体通道的微流体筒盒的部分，其中将所述按压装置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34或权利要求35所述的方法，还包括：刚性柱塞设置成抵靠所述密封柔性材料的所述顶表面的至少80％，其中所述按压装置压靠所述刚性柱塞以对所述密封柔性材料的所述顶表面的至少80％均匀施加压力。
37.如权利要求34-36中的一项所述的方法，其中所述顶表面是平坦的，其中压靠所述顶表面的表面是平坦的。
38.如权利要求34-37中的一项所述的方法，其中使所述储存器和所述按压装置对齐包括使所述按压装置的中心轴线与所述储存器的中心轴线对齐。
39.如权利要求34-38中的一项所述的方法，其中所述按压装置移动，其移动速率使得所述按压装置产生通过所述易破断密封的所述流体的恒定流，其中所述恒定流的流量在7μl/min和75μl/min之间。
40.如权利要求34-39中的一项所述的方法，其中用步进马达按压所述按压装置，并且所述步进马达能够实现微米级步进。
41.一种制造流体输送储存器的方法，包括：
a)将第一柔性幅材抵靠刚性壳体真空成形，所述刚性壳体包括侧壁；
b)抵靠真空成形的所述第一柔性幅材施加第二柔性幅材；
c)将所述第一柔性幅材密封到所述第二柔性幅材，以在所述第一和第二柔性幅材之间形成至少一个腔室；
d)用流体充填所述至少一个腔室；以及
e)将所述壳体与所述第一和第二柔性幅材结合到刚性基底。
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