CN101117617A - 隔离阀单元和具有隔离阀的反应装置 - Google Patents

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CN101117617A
CN101117617A CNA2007100849263A CN200710084926A CN101117617A CN 101117617 A CN101117617 A CN 101117617A CN A2007100849263 A CNA2007100849263 A CN A2007100849263A CN 200710084926 A CN200710084926 A CN 200710084926A CN 101117617 A CN101117617 A CN 101117617A
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李廷健
李凡石
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Abstract

本发明提供了一种隔离阀单元和具有该隔离阀单元的反应装置。该隔离阀单元包括：填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料和多个分散于相变材料中并通过吸收由于辐照电磁波而产生的外部电磁波能量而产生热量的发热颗粒；将阀室连接至管道的连接通道；和将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，其中，当外部能源将电磁波辐照到发热颗粒时，发热颗粒产生热量并熔融和膨胀相变材料，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。

Description

隔离阀单元和具有隔离阀的反应装置
技术领域
本发明涉及一种隔离阀单元，该隔离阀单元可以以适时方式关闭管道，由此阻挡流体流动；和具有该隔离阀的反应装置。
背景技术
通常，用于生物化学反应如溶菌反应或聚合酶链反应(PCR)的基质(即芯片)具有构成流径的微管道。为了防止生物化学反应期间流体蒸发或流动，必须及时关闭微管道。为了实现这点，设置隔离阀。
图1为Anal.Chem.Vol.76第1824-1831页，2004中所公开的常规隔离阀的俯视图。
参照图1，常规隔离阀单元10包括形成在基底11之上的管道12，连接至管道12的空气泵15，设置在空气泵15与管道12之间的连接通道16上的石蜡P。为了加热空气泵15和石蜡P，将加热板20安装在基底11上。为了使石蜡P能够流动，通过加热板20产生的热量将其熔融。通过空气泵15中的空气膨胀将石蜡P泵向管道12，如图1中双短划线所示。同时，附图标记13表示其中发生生物化学反应的主反应室13。
但是，在常规隔离阀单元10中，由于空气泵15和加热板20安装在基底11上，因此不容易实现基底的微型化和集成化。另外，通过再次固化被加热熔融并被导入管道中的石蜡来关闭管道需要相当长时间。因此，难以精确地控制管道12的关闭时机。
发明内容
本发明提供了一种隔离阀单元，对其进行改进以微型化和集成化生物化学反应基底；和具有该隔离阀单元的反应装置。
本发明也提供了一种能够通过辐照电磁波如激光束而关闭管道的隔离阀，和具有该隔离阀单元的反应装置。
依据本发明的一个方面，提供了一种隔离阀单元，其包括：填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料和多个分散于该相变材料中并通过吸收由于辐照电磁波而产生的外部电磁波能量而产生热量的发热颗粒；将阀室连接至管道的连接通道；和将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，其中，当外部能源将电磁波辐照到发热颗粒时，发热颗粒产生热量并熔融和膨胀相变材料，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
依据本发明的另一方面，提供了一种反应装置，其包括：形成流体通道的流体管道；具有安装在流体管道上的反应室的基底；和用于适时地关闭流体管道的隔离阀单元，其中，该隔离阀单元包括：形成在基底中的且填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料和多个分散于该相变材料中并通过吸收由于辐照电磁波而产生的外部电磁波能量而产生热量的发热颗粒；将阀室连接至流体管道的连接通道；和将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，其中，当外部能源将电磁波辐照到发热颗粒时，发热颗粒产生热量并熔融和膨胀相变材料，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
该外部能源可以包括辐照激光束的激光束源。
该激光束源可以包括激光二极管。
从激光束源中发出的激光束可以为能量至少为1mJ/脉冲的脉冲电磁波。
从激光束源中发出的激光束可以为输出功率至少为10mW的连续波电磁波。
从激光束源中发出的激光束的波长范围可以为750～1300nm。
每个发热颗粒的直径范围可以为1nm～100μm。发热颗粒可以分散于憎水性载体油(carrier oil)中。
该发热颗粒包括铁磁材料或金属氧化物。该金属氧化物可以为选自Al2O3、TiO2、Ta2O3、Fe2O3、Fe3O4和HfO2中的至少一种。
该发热颗粒可以具有选自聚合物、量子点和磁珠的至少一种形状。
该磁珠可以包含选自Fe、Ni、Cr和其氧化物中的至少一种。
该相变材料可以为选自蜡、凝胶和热塑性树脂中的至少一种。
蜡可以为选自石蜡、微晶蜡、合成蜡和天然蜡中的至少一种。
凝胶可以是由选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯基酰胺中的至少一种材料形成的。
热塑性树脂可以为选自环状烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、全氟烷氧基聚合物(perfluoralkoxy)(PFA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)和聚偏二氟乙烯(PVDF)中的至少一种。
该隔离阀单元可以进一步包括连接通道中的缓冲室。
该反应装置可以进一步包括用于旋转基底的旋转单元，其中通过旋转基底产生的离心力将被电磁波辐照的阀门填料泵送到流体管道中。
该反应装置可以进一步包括另一阀门室和另一连接通道，用于关闭连接至反应室另一侧的流体管道。
该基底可以包括结合在一起的上下板。
该上下板可以通过结合剂结合在一起或者通过超声波热结合在一起。
流体管道、反应室、阀室和连接通道可以形成在上下基底中的一个之上。
该基底可以设有流体孔，通过该流体孔将流体注入流体管道中；还设有阀门填料孔，通过该阀门填料孔将阀门填料注入阀室中。
至少一部分基底可以是透明的，使得电磁波可以透过其传播。
本发明也提供了一种隔离阀单元，其包括：填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料；将阀室连接至管道的连接通道；和将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，其中，当电磁波辐照阀门填料时，相变材料通过吸收电磁波的能量而熔融，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
本发明也提供了一种反应装置，其包括：形成流体通道的流体管道；具有安装在流体管道上的反应室的基底；和用于适时地关闭流体管道的隔离阀单元，其中，隔离阀单元包括：形成在基底中的且填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料；将阀室连接至管道的连接通道；和将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，其中，当电磁波辐照阀门填料时，相变材料通过吸收电磁波的能量而熔融，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
附图说明
通过参照附图详细地描述本发明的示例性实施方式，本发明的上述和其它其它特征与优点将变得更清楚，其中：
图1为常规隔离阀的俯视图；
图2为采用了依据本发明实施方式的隔离阀单元的反应装置的立体图；
图3为沿图2中线III-III获得的剖视图；
图4为示出当激光辐照纯石蜡和含通过激光辐照加热的发热颗粒的石蜡时达到熔点所需时间的曲线图；
图5A、5B和5C为顺序地示出图3和4中所示隔离阀单元的操作测试结果的照片；
图6为采用了依据本发明另一实施方式的隔离阀单元的反应装置的立体图；
图7为采用了依据本发明又一实施方式的隔离阀单元的反应装置的立体图；
图8A、8B、8C和8D为顺序地示出图6中所示隔离阀单元的操作测试结果的照片。
具体实施方式
虽然参照本发明的示例性实施方法对本发明进行了具体地显示和描述，但是本领域技术人员认为，在不背离权利要求书所限定的本发明的精神和范围下，可以在其中对形式和详细内容进行各种改变。
图2为采用了依据本发明实施方式的隔离阀单元的反应装置的立体图，且图3为沿图2中线III-III获得的剖视图。
参照图2和3，反应装置100A包括形成用于生物化学反应流体的通道的流体管道111，其上具有反应室113的基底101，和用于及时关闭流体管道111的隔离阀单元110A。反应室113提供其中发生和观察流体的生物化学反应的空间。
基底101包括通过结合剂A结合在一起的上下板102和105。下板102设有流体管道111和反应室113。上板105设有多个通过其注入流体的流体孔115和116，和多个用于防止反应室113中产生气泡的排气孔117和118。
附图标记131表示用于形成结合剂A用通道的结合剂管道。上板105设有结合剂孔132和133，通过该孔将结合剂A注入结合剂管道131中。当通过结合剂孔132和133中之一注入结合剂A时，结合剂A沿结合剂管道131沉积，同时通过结合剂孔132和133中的另一个从结合剂管道131中排出空气。当结合剂A变硬时，上下板102和105结合在一起。附图标记134、141和146表示形成在下板102上的其它结合剂管道。附图标记135和136表示用于结合剂管道134的结合剂孔。附图标记142、143和144表示用于结合剂管道141的结合剂孔。附图标记147、148和149表示用于结合剂管道146的结合剂孔。
隔离阀单元110A包括第一和第二阀室120A和125A，第一和第二连接通道122A和127A，和激光束源150，该激光束源为向第一和第二阀室120A和125A辐照电磁波的示例性外部能源。阀室120A和125A形成在基底101的下板102之上并填充有阀门填料M。上板105设有阀门填料孔121A和126A，通过该孔将阀门填料注入阀室120A和125A。
第一连接通道122A将第一阀室120A连接至流体管道111，同时第二连接通道127A将第二阀室125A连接至流体管道111。第一和第二连接通道122A和127A形成于基底101的下板102之上。提供第一阀室120A和第一连接通道122A，由此关闭连接至反应室113一侧的流体管道；和提供第二阀室125A和第二连接通道127A，由此关闭连接至反应室113另一侧的流体管道。
全部或至少一部分(与第一反应室120A和第二反应室125A重叠的部分)上板105是透明的，由此使得从激光束源150中发出的激光束被透射到第一反应室120A和第二反应室125A。因此，上板105可以是由玻璃或透明塑料材料形成的。下板102可以是由与上板105相同的材料形成的。同时，当下板102是由硅材料(其为高导热性的)形成的时候，可以快速地且可靠地进行需要热循环的反应如PCR。
阀门填料M可以包括室温下为固态的相变材料和多个均匀分散于相变材料中的发热颗粒。相变材料可以为相变为液态的蜡，其在加热时导致体积膨胀。例如，蜡可以为石蜡、微晶蜡、合成蜡、或天然蜡。
同时，相变材料可以为凝胶或热塑性材料。凝胶可以由聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、或聚乙烯基酰胺形成。热塑性材料可以由环状烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)、或聚偏二氟乙烯(PVDF)形成。
每个发热颗粒的直径范围为1nm～100μm，使得该发热颗粒可以自由地通过连接通道122A和127A。发热颗粒均匀分散于蜡中。当电磁波如激光束辐照到发热颗粒上时，当发热颗粒被激光束的辐射能加热时它们产生热量。在这点上，每个发热颗粒可以具有含有金属组份的内核与包裹该内核的憎水性表面结构。例如，每个发热颗粒可以具有包括由Fe形成的内核与多个所形成的包裹内核且偶合于Fe的表面活性剂的分子结构。
通常，发热颗粒储存并分散于载体油中。载体油可以是憎水性的，使得具有憎水性表面层的发热颗粒可以均匀地分散于其中。将其中分散有发热颗粒的载体油与蜡混合，由此形成阀门填料M。每个发热颗粒的颗粒结构并不限于该聚合物结构。也就是说，颗粒结构可以是量子点结构或磁珠结构。
图4为示出当激光辐照纯石蜡和含通过激光辐照加热的发热颗粒的石蜡时达到熔点所需时间的曲线图。
参照图4，实线显示了纯石蜡的温度变化。虚线显示了50％杂质(发热颗粒)石蜡的温度变化，其中含有平均直径为10nm的分散的发热颗粒的载体油和石蜡以1∶1的比例混合。双虚线显示了20％杂质(发热颗粒)石蜡的温度变化，其中含有平均直径为10nm的分散的发热颗粒的载体油和石蜡以1∶4的比例混合。用于测试的激光束波长为808nm。石蜡熔点范围为约68℃～74℃。参照图4，纯石蜡在经过大于20秒钟之后达到熔点(参见图4中(ii))。50％杂质石蜡和20％杂质石蜡很快被加热达到熔点。也就是说，在经过约5秒钟之后，50％杂质石蜡和20％杂质石蜡达到熔点(参见图4中(i))。
再次参照图2和3，发热颗粒可以包括铁磁材料，如Fe、Ni、Co、或其氧化物。发热颗粒可以包括金属氧化物，如Al2O3、TiO2、Ta2O3、Fe2O3、Fe3O4和HfO2等。当发热颗粒包括这种铁磁材料时，可以采用磁铁容易地调整发热颗粒的位置。因此，在通过阀门填料孔121A和126A注入阀门填料M之后，可以采用基底101外侧的磁体将阀门填料M移动到其中可以容易地用阀门填料M关闭流体管道111的位置。
激光束源150可以包括激光二极管。可以使用能够辐照能量至少为1mJ/脉冲的脉冲激光束的激光束源作为该激光束源150。可选择地，可以使用能够辐照输出功率至少为10mW的连续波激光束的激光束源作为该激光束源150。反应装置100A可以进一步包括面对第二阀室125A的另一激光束源(未显示)。可选择地，反应装置100A可以进一步包括光程转换单元(例如一个或多个镜子)，其用于将激光束源150的光程方向转换为朝向第二阀室125A。
进行测试，由此确定隔离阀单元110A的操作。图5A、5B和5C顺序地显示了测试结果。
参照图5A，黑色阀门填料M填充在第一和第二阀室120A和125A中。黑色阀门填料为50％杂质(发热颗粒)石蜡，其中含有平均直径为10nm的分散的发热颗粒的载体油和石蜡以1∶1的比例混合。参照图5B，当1.5W的连续波激光束辐照到第一阀室120A时，第一阀室120A中的阀门填料M被快速加热使其膨胀，好似其将要爆炸。随后，将阀门填料M通过第一连接通道122A导入流体管道111中。通过停止激光束的辐照将导入流体管道111的阀门填料M快速冷却并由此固化，由此关闭连接至反应室113一侧的流体管道111。
参照图5C，当1.5W的连续波激光束辐照到第二阀室125A时，第二阀室125A中的阀门填料M被快速加热使其膨胀，好似其将要爆炸。随后，将阀门填料M通过第二连接通道127A导入流体管道111中。通过停止激光束的辐照将导入流体管道111的阀门填料M快速冷却并由此固化，由此关闭连接至反应室113另一侧的流体管道111。关闭流体管道111之后，激光束辐照反应室113中新鲜(green)的流体40秒钟，由此诱导溶菌反应。确定关闭的流体管道111中是否存在泄漏，结果是没有发生泄漏。
图6为采用了依据本发明另一实施方式的隔离阀单元的反应装置的立体图，且图7为采用了依据本发明又一实施方式的隔离阀单元的反应装置的立体图。
依据图6和7中所示实施方式的隔离阀单元110B与110C和反应装置100B与100C类似于图2和3中所示实施方式的那些。因此，下面主要描述不同部件或部分。
首先参照图6，反应装置100B包括形成用于生物化学反应流体的通道的流体管道111，其中在流体管道上111上形成反应室113的基底101，和用于及时关闭流体管道111的隔离阀单元110B。基底101包括通过结合剂结合在一起的上下板102和105。
下板102设有流体管道111和反应室113。上板105设有多个通过其向流体管道111注入流体的流体孔115和116，和多个用于防止反应室113中产生气泡的排气孔117和118。附图标记131、134、141和146表示形成在下板102上的结合剂管道，且附图标记132、133、135、136、142、144、147、148和149表示形成在上板105上的结合剂孔。
参照图7，在该实施方式的反应装置中，上下板102和105通过超声波热结合在一起。因此，基底101上没有设置用于形成结合剂流动通道的结合剂管道或者用于将结合剂注入结合剂管道的结合剂孔。
再次参照图6，隔离阀单元110B包括第一和第二阀室120B和125B，第一和第二连接通道122B和127B，第一和第二缓冲室123B和128B，和激光束源150。阀室120B和125B形成在下板102之上并填充有阀门填料M(参见图3)。上板105设有阀门填料孔121B和126B，通过该孔将阀门填料M注入阀室120B和125B。
第一连接通道122B将第一阀室120B连接至流体管道111，同时第二连接通道127B将第二阀室125B连接至流体管道111。第一和第二连接通道122B和127B形成于基底101的下板102之上。第一缓冲室123B形成于第一阀室120B与流体管道111之间的第一连接通道122B之上。第二缓冲室128B形成于第二阀室125B与流体管道111之间的第二连接通道127B之上。第一和第二缓冲室123B和128B设置在下板102上，且上板105在对应于第一和第二缓冲室123B和128B的部分设有排气孔124B和129B。缓冲室123B和128B增加阀门填料M注入量的临界公差(marginaltolerance)，并防止阀门填料M由于外部震动而流入流体管道111中。因此，缓冲室123B和128B降低了产物的次品率。
提供第一阀室120B、第一缓冲室123B和第一连接通道122B，由此关闭连接至反应室113一侧的流体管道111；和提供第二阀室125B、第二缓冲室128B和第二连接通道127B，由此关闭连接至反应室113另一侧的流体管道111。同时，阀门填料M和激光束源150与图2和3中所示实施方式的那些相同，因此在此略去对它们的详细描述。
反应装置100B进一步包括支撑基底101和在箭头R所示方向上以高RPM旋转的转盘160。因此，由转盘160支撑和旋转的基底101接收到箭头C所示方向上的离心力。通过该离心力泵送填充于阀室120B和125B中的阀门填料M。本发明中，用于以高RPM旋转基底101的单元并不限于转盘160。
再次参照图7，隔离阀单元110C包括第一和第二阀室120C和125C，第一和第二连接通道122C和127C，第一和第二缓冲室123C和128C，和激光束源150。附图标记121B和126B表示通过其将阀门填料M注入阀室120B和125B的阀门填料孔。附图标记124C和129C表示用于排气的排气孔。
提供第一阀室120C、第一缓冲室123C和第一连接通道122C，由此关闭连接至反应室113一侧的流体管道111；和提供第二阀室125C、第二缓冲室128C和第二连接通道127C，由此关闭连接至反应室113另一侧的流体管道111。反应室100C进一步包含支撑和在箭头R所示方向上以高RPM旋转基底101的转盘160。
进行测试，由此检查隔离阀单元110B的操作。图8A、8B和8C顺序地显示了测试结果。
参照图8A，黑色阀门填料M填充在第一和第二阀室120B和125B中。黑色阀门填料为50％杂质(发热颗粒)石蜡，其中含有平均直径为10nm的分散的发热颗粒的载体油和石蜡以1∶1的比例混合。当1.5W的连续波激光束辐照到第一阀室120B一秒钟且基底101(参见图6)以3000rpm旋转几秒钟时，第一阀室120B的阀门填料M被熔融而膨胀，并且通过施加到基底101上的离心力泵送。随后，阀门填料M通过如图8A和8B中所示的第一缓冲室123B导入流体管道111中。通过停止激光束的辐照快速冷却导入流体管道111的阀门填料M并由此使其固化，由此关闭连接至反应室113一侧的流体管道111。
当1.5W的连续波激光束辐照到第二阀室125B一秒钟且基底101(参见图6)以3000rpm旋转几秒钟时，第二阀室125B的阀门填料M被熔融而膨胀，并且通过施加到基底101上的离心力泵送。随后，阀门填料M通过第二缓冲室128B(参见图8C和8D)导入流体管道111中。通过停止激光束的辐照快速冷却导入流体管道111的阀门填料M并由此使其固化，由此关闭连接至反应室113另一侧的流体管道111。在关闭流体管道111之后，确定当基底101以3000rpm旋转时关闭的流体管道111中是否发生泄漏。结果没有发生泄漏。
本发明也提供了一种能够通过电磁波辐照而熔融阀门填料来关闭管道的隔离阀，该阀门填料仅仅包括相变材料而无发热颗粒；和使用该隔离阀的反应装置。
依据本发明，并未提供气泵或加热板，因此容易降低生物化合物反应基质的尺寸，并且实现了基质的集成化。
另外，由于通过辐照电磁波如激光束来实现管道的关闭，所以可以快速地且及时地关闭管道。
虽然参照本发明的示例性实施方式对其进行了特别地显示和描述，但是本领域技术人员认为，在不背离权利要求书所限定的本发明的精神和范围下，可以在其中对形式和详细内容进行各种改变。

Claims (43)

1.一种隔离阀单元，其包括：
填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料和多个分散于该相变材料中并通过吸收由于辐照电磁波而产生的外部电磁波能量而产生热量的发热颗粒；
将阀室连接至管道的连接通道；和
将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，
其中，当外部能源将电磁波辐照到发热颗粒时，发热颗粒产生热量并熔融和膨胀相变材料，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
2.权利要求1的隔离阀单元，其中外部能源包括辐照激光束的激光束源。
3.权利要求2的隔离阀单元，其中激光束源包括激光二极管。
4.权利要求2的隔离阀单元，其中从激光束源中发出的激光束为能量至少为1mJ/脉冲的脉冲电磁波。
5.权利要求2的隔离阀单元，其中从激光束源中发出的激光束为输出功率至少为10mW的连续波电磁波。
6.权利要求2的隔离阀单元，其中从激光束源中发出的激光束的波长范围为750～1300nm。
7.权利要求1的隔离阀单元，其中每个发热颗粒的直径范围为1nm～100μm。
8.权利要求7的隔离阀单元，其中发热颗粒分散于憎水性载体油中。
9.权利要求1的隔离阀单元，其中发热颗粒包括铁磁材料或金属氧化物。
10.权利要求9的隔离阀单元，其中金属氧化物为选自Al2O3、TiO2、Ta2O3、Fe2O3、Fe3O4和HfO2中的至少一种。
11.权利要求1的隔离阀单元，其中发热颗粒具有选自聚合物、量子点和磁珠的至少一种形状。
12.权利要求11的隔离阀单元，其中磁珠包含选自Fe、Ni、Cr和其氧化物中的至少一种。
13.权利要求1的隔离阀单元，其中相变材料为选自蜡、凝胶和热塑性树脂中的至少一种。
14.权利要求13的隔离阀单元，其中蜡为选自石蜡、微晶蜡、合成蜡和天然蜡中的至少一种。
15.权利要求13的隔离阀单元，其中凝胶是由选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯基酰胺中的至少一种材料形成的。
16.权利要求13的隔离阀单元，其中热塑性树脂为选自环状烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)和聚偏二氟乙烯(PVDF)中的至少一种。
17.权利要求1的隔离阀单元，其进一步包括连接通道中的缓冲室。
18.一种反应装置，其包括：
形成流体通道的流体管道；
具有安装在流体管道上的反应室的基底；和
用于适时地关闭流体管道的隔离阀单元，
其中，该隔离阀单元包括：
形成在基底中的且填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料和多个分散于该相变材料中并通过吸收由于辐照电磁波而产生的外部电磁波能量而产生热量的发热颗粒；
将阀室连接至流体管道的连接通道；和
将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，
其中，当外部能源将电磁波辐照到发热颗粒时，发热颗粒产生热量并熔融和膨胀相变材料，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
19.权利要求18的反应装置，其中外部能源包括辐照激光束的激光束源。
20.权利要求19的反应装置，其中激光束源包括激光二极管。
21.权利要求19的反应装置，其中从激光束源中发出的激光束为能量至少为1mJ/脉冲的脉冲电磁波。
22.权利要求19的反应装置，其中从激光束源中发出的激光束为输出功率至少为10mW的连续波电磁波。
23.权利要求19的反应装置，其中从激光束源中发出的激光束的波长范围为750～1300nm。
24.权利要求18的反应装置，其中每个发热颗粒的直径范围为1nm～100μm。
25.权利要求24的反应装置，其中发热颗粒分散于憎水性载体油中。
26.权利要求18的反应装置，其中发热颗粒包括铁磁材料或金属氧化物。
27.权利要求26的反应装置，其中金属氧化物为选自Al2O3、TiO2、Ta2O3、Fe2O3、Fe3O4和HfO2中的至少一种。
28.权利要求18的反应装置，其中发热颗粒具有选自聚合物、量子点和磁珠的至少一种形状。
29.权利要求28的反应装置，其中磁珠包含选自Fe、Ni、Cr和其氧化物中的至少一种。
30.权利要求18的反应装置，其中相变材料为选自蜡、凝胶和热塑性树脂中的至少一种。
31.权利要求30的反应装置，其中蜡为选自石蜡、微晶蜡、合成蜡和天然蜡中的至少一种。
32.权利要求30的反应装置，其中凝胶是由选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯和聚乙烯基酰胺中的至少一种材料形成的。
33.权利要求30的反应装置，其中热塑性树脂为选自环状烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛(POM)、全氟烷氧基聚合物(PFA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)和聚偏二氟乙烯(PVDF)中的至少一种。
34.权利要求18的反应装置，其进一步包括连接通道中的缓冲室。
35.权利要求18的反应装置，其进一步包括用于旋转基底的旋转单元，其中通过旋转基底产生的离心力将被电磁波辐照的阀门填料泵送到流体管道中。
36.权利要求18的反应装置，其进一步包括另一阀室和另一连接通道，用于关闭连接至反应室另一侧的流体管道。
37.权利要求18的反应装置，其中基底包括结合在一起的上下板。
38.权利要求37的反应装置，其中上下板通过结合剂结合在一起或者通过超声波热结合在一起。
39.权利要求37的反应装置，其中流体管道、反应室、阀室和连接通道形成在上下基底中的一个之上。
40.权利要求18的反应装置，其中基底设有流体孔，通过该流体孔将流体注入流体管道中；还设有阀门填料孔，通过该阀门填料孔将阀门填料注入阀室中。
41.权利要求18的反应装置，其中至少一部分基底是透明的，使得电磁波可以透过其传播。
42.一种隔离阀单元，其包括：
填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料；
将阀室连接至管道的连接通道；和
将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，
其中，当电磁波辐照阀门填料时，相变材料通过吸收电磁波的能量而熔融，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
43.一种反应装置，其包括：
形成流体通道的流体管道；
具有安装在流体管道上的反应室的基底；和
用于适时地关闭流体管道的隔离阀单元，
其中，隔离阀单元包括：
形成在基底中的且填充有阀门填料的阀室，该阀门填料包括室温下为固态的相变材料；
将阀室连接至管道的连接通道；和
将电磁波辐照到阀门填料的外部能源，
其中，当电磁波辐照阀门填料时，相变材料通过吸收电磁波的能量而熔融，从而将阀门填料通过连接通道导入管道中，由此关闭管道。
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