CN111278570A - 流体分配器 - Google Patents

Abstract

一种流体分配器可包括：流体喷射器，其沿一方向喷射流体；毛细汲取部，其利用毛细作用将流体吸引到流体喷射器。毛细汲取部可以在所述方向上突出超出流体喷射器。

Description

流体分配器

背景技术

众多应用，例如微生物学中的应用涉及选择性地分配不同体积的流体。通常使用移液管手动执行这种选择性分配。在某些情况下，利用自动移液装置。

附图说明

图1是示例性流体分配器的示意图。

图2是利用流体分配器分配流体的示例方法的流程图。

图3是示例性流体分配器的示意图。

图4是利用流体分配器分配流体的示例方法的流程图。

图5是从示例性储存器向上取流体时的示例性流体分配器的剖视图。

图6是用于所示的流体分配器(例如图5的流体分配器)的示例性流体喷射器的示意图。

图7是示例性流体分配系统的剖视图，其中示意性地示出了部分。

图8是图7的系统的示例孔板的放大透视图。

图9是图7的系统的示例分配平台的俯视图。

在所有附图中，相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。附图不一定按比例绘制，并且某些部分的尺寸可能被放大以更清楚地示出所示示例。此外，附图提供了与描述一致的示例和/或实施方案；然而，描述不限于附图中提供的示例和/或实施方案。

具体实施方式

本文公开了示例性流体分配器和方法，该示例性流体分配器和方法有助于以自动方式分配小体积的流体，有助于自动加载流体样本以用于通过流体喷射器进行分配，并且有助于用少量流体对小表面进行精确清洗。示例性流体分配器和方法利用毛细汲取部(capillary pick up)来自动加载流体或流体样本，以用于通过响应于电信号喷射流体的流体喷射器进行分配。

在一些示例中，流体喷射器沿着一方向分配流体，而毛细汲取部在该方向上突出超出流体喷射器。结果，当向上取待分配的流体以及当分配流体时，流体喷射器中的毛细汲取部可以在朝向相同方向的一个维度中操作。另外，毛细汲取部可以下降到流体中而与此同时流体喷射器保持在流体上方，从而抑制流体喷射器的外表面上对流体的非预期吸收并减少这种外表面对流体的非预期转移。

在一些示例中，毛细汲取部通过毛细作用吸引(wick)流体通过管的渐缩内部。在一些示例中，管的渐缩内部通向流体喷射器，以便利用毛细力向流体喷射器供应流体。管的渐缩内部容易清洁并且可以更容易地将流体输送到流体喷射器。在其他示例中，毛细汲取部可以利用芯吸纤维或其他吸收性芯吸材料。

公开了示例性流体分配器，其可以包括：流体喷射器，所述流体喷射器沿一方向喷射流体；和毛细汲取部，所述毛细汲取部利用毛细作用将流体吸引到流体喷射器。毛细汲取部可在该方向上突出超过流体喷射器。

公开了示例性流体分配器，所述示例性流体分配器可以包括微流体模具，该微流体模具包括用于喷射流体的流体喷射器和利用毛细作用将流体吸引到流体喷射器的毛细汲取管。毛细汲取管可包括直径小于或等于3mm的嘴部和从嘴部至微流体模具逐渐变细的内部。

公开了一种示例性方法，该方法可以包括将流体通过毛细作用吸引通过管的渐缩内部并吸引到流体分配器的流体喷射器。所述方法还可以包括用流体喷射器选择性地分配流体。

如将理解的那样，可以通过在基板上执行各种微制造和/或微加工工艺形成和/或连接结构和/或部件来形成本文提供的示例。基板可以包括基于硅的晶片或用于微制造装置的其他类似材料(例如，玻璃、砷化镓、塑料等)。示例可包括微流体通道、流体致动器和/或容积室。可通过在基板中执行蚀刻、微制造工艺(例如，光刻)或微加工工艺形成微流体通道和/或腔室。因此，可以由在微流体装置的基板中制造的表面限定微流体通道和/或腔室。在一些实施方案中，微流体通道和/或腔室可以由整体封装形成，其中多个连接的封装部件组合形成或限定微流体通道和/或腔室。

在本文描述的一些示例中，微流体通道和/或毛细腔室的至少一个尺寸可以小(例如，纳米尺寸，微米尺寸，毫米尺寸等)到足以辅助泵送少量液体(例如，皮升级，纳升级，微升级，毫升级等)。例如，由于毛细力，一些微流体通道可以促进毛细泵送。另外，示例可以经由流体接头将至少两条微流体通道连接至微流体输出通道。至少一个流体致动器可以被布置在至少两条微流体通道中的每一条中，并且流体致动器可以被选择性地致动，从而将流体泵送到微流体输出通道中。

微流体通道可以有助于将不同的流体(例如，具有不同的化学化合物，不同的物理性质，不同浓度等的液体)输送至微流体输出通道。在一些示例中，流体可具有至少一种不同的流体特性，例如蒸气压、温度、粘度、密度、通道壁上的接触角、表面张力和/或蒸发热。将理解的是，本文公开的示例可以辅助对小体积液体的操纵。

流体致动器可以被实施为本文描述的流体喷射器的一部分，流体致动器例如可以包括热致动器、基于压电膜的致动器、静电膜致动器、机械/冲击驱动膜致动器、磁致伸缩驱动致动器、电化学致动器、其他此类微型设备或其任何组合。在一些示例中，可以通过执行各种微制造工艺在微流体通道中形成流体致动器。

图1示意性示出了示例性流体分配器20的部分。流体分配器20有助于以自动化的方式分配小体积的流体，有助于自动加载流体样本以用于通过流体喷射器进行分配，并且有助于利用少量流体对小表面进行精确清洗。流体分配器20利用毛细汲取部自动加载流体或流体样本以通过流体喷射器分配。流体分配器20包括流体喷射器(FE)30和毛细汲取部(CP)40。

流体喷射器30包括选择性地喷射或分配流体的装置。在该示例中，流体喷射器30沿箭头42所示的方向喷射流体。在一种实施方案中，流体喷射器30包括从毛细汲取部40接收流体的腔室、从该腔室延伸的喷嘴或孔口和流体致动器，所述流体致动器邻近腔室，以便通过喷嘴或孔口排出腔室内的流体。在这种实施方案中，喷嘴或孔口面向箭头42的方向。

通过喷嘴或孔口排出腔室内的流体的流体致动器可包括多种不同的流体致动器的其中之一。例如，流体致动器可以包括热致动器、基于压电膜的致动器、静电膜致动器、机械/冲击驱动的膜致动器、磁致伸缩驱动致动器、电化学致动器、其他这样的微型设备或其任意组合。为了提供小且精确体积流体的受控喷射，流体喷射器30可包括由电阻器提供的热致动器形式的流体致动器，所述电阻器输出足够量的热量以使腔室内的流体成核或汽化而产生膨胀的泡，所述膨胀的泡使得流体从喷嘴排出。

在一种实施方案中，流体喷射器30可控地一次或利用单次喷射喷射小体积流体。例如，在一种实施方案中，流体喷射器30可以喷射体积小于1nL的流体液滴。在一种实施方案中，流体喷射器30可以喷射体积小于500pL的流体液滴。在一些实施方案中，流体喷射器30可以喷射体积小于或等于2pL的流体液滴。例如，在流体喷射器30包括利用热电阻使流体成核并产生膨胀的泡以通过喷嘴排出流体的热致动器的实施方案中，流体喷射器30可以喷射体积小于或等于500pL的流体液滴，并且在某些实施方案中，流体喷射器30可以喷射体积小于或等于2pL(皮升)的流体液滴。

毛细汲取部40包括流体毛细吸引导管，该流体毛细吸引导管使用芯吸或毛细作用沿箭头44所示的方向抽吸流体。毛细作用是指液体在没有诸如重力的外力的帮助下或者抵抗诸如重力的外力在狭窄的空间中流动。这种毛细作用或芯吸可以是液体和周围固体表面之间的分子间作用力的结果。在一种实施方案中，毛细汲取部40通过毛细作用将流体从嘴部46一直吸引或抽吸到流体喷射器30。例如，在一种实施方案中，毛细汲取部40通过毛细作用将流体从嘴部46一直抽吸或吸引到上述腔室，所述腔室在孔口和流体致动器之间延伸。

除了抽吸流体并将流体供应到流体喷射器30之外，毛细汲取部40还可以用作流体喷射器30的存储容积或储存器。在一种实施方案中，毛细汲取部40存储被向上抽吸或吸引的流体，直到流体喷射器喷射该流体为止。随着流体喷射器30喷射流体，毛细汲取部40通过毛细作用自动补充喷射的流体，从而使流体喷射器30准备好进行随后的流体喷射。在一种实施方案中，流体喷射器30在单次喷射期间喷射一定体积的流体，其中毛细汲取部40容纳并保持多个该体积的流体。例如，在一种实施方案中，流体喷射器30可以喷射小于或等于1nL的体积，而毛细汲取部40可以存储至少5nL的流体体积，从而利用单次流体获取或浸入为至少五次流体喷射提供流体。在另一实施方案中，在单次流体获取或浸入之后，毛细汲取部40可容纳或保持至少10nL，从而为至少10次流体喷射提供流体。

在一种实施方案中，毛细汲取部40包括大量的芯吸纤维、网格、基质等，其利用毛细作用沿箭头44所示的方向吸引流体。在另一实施方案中，毛细汲取部40可包括中空管，该中空管具有渐缩内部，随着其远离管的嘴部46延伸，所述渐缩内部的横截面面积减小。在一些实施方案中，形成毛细汲取部40的中空管的内表面还可以涂覆有亲流体材料或由亲流体材料形成。在一些实施方案中，嘴部46的表面可以由疏流体材料形成或涂覆有疏流体材料，以抑制沿唇沿或嘴部46吸收流体，在所述唇沿或嘴部46处流体可能被意外地排出并意外地释放到非预期表面上。

如图1所示，毛细汲取部40和流体喷射器30直接或间接地连接到彼此，从而相对于彼此固定。在所示示例中，流体喷射器30和毛细汲取部40通过中间支撑或连接结构29连接到彼此并且相对于彼此保持。在一种实施方案中，结构29承载致动器或连接至致动器以便使得流体喷射器30和毛细汲取部40一致移动。结果，毛细汲取部40和流体喷射器30可以在流体储存器和流体分配位置之间有效且精确地一起移动，毛细汲取部40从该流体储存器抽吸流体，在该流体分配位置处流体喷射器30分配由毛细汲取部40供应的流体。

在其他实施方案中，毛细汲取部40和流体喷射器30相对于彼此固定，而且静止不动，其中流体储存器和流体分配位置相对于流体喷射器30和毛细汲取部40移动，毛细汲取部40从该流体储存器抽取流体，在该流体分配位置处，流体喷射器30分配流体。在一些实施方案中，毛细汲取部40和流体喷射器30连接到彼此从而一致移动，而流体储存器和分配位置也相对于喷射器30和获取部40移动，毛细汲取部40从所述流体储存器吸取流体，并且流体喷射器30在所述分配位置分配流体。

如图1进一步所示，毛细汲取部40在与流体喷射器30相同的方向(方向42)上突出。结果，在向上取待分配的流体以及在分配流体时，毛细汲取部40和流体喷射器30可以在面向同一方向的一个维度上工作。

此外，毛细汲取部40沿箭头42所示的方向突出超过流体喷射器30。这有利于将嘴部46浸入容纳有流体48的储存器47中且位于流体48的液位49以下，而同时即使储存器47可能在流体喷射器30下方延伸，流体喷射器30的下表面51也没有随着毛细汲取部40下降到储存器47中而浸没到流体48中或与流体48接触。结果，毛细汲取部40可下降到流体中，而流体喷射器30保持在流体上方，从而抑制在流体喷射器30的外表面对流体的非预期吸收并减少这种外表面对流体的非预期转移。

图2是用于加载和分配流体的示例方法100的流程图。方法100有助于以自动化方式分配少量流体，这有助于流体样本的自动加载以通过流体喷射器进行分配，并且有助于用少量流体对小表面进行精确清洗。方法100利用毛细汲取部自动加载流体或流体样本，以用于通过流体喷射器进行分配，该流体喷射器响应电信号以自动方式喷射流体。尽管方法100被示出为由流体分配器20执行，但是应该意识到，可以利用下文所述的其他示例性流体分配器或类似的流体分配器类似地来执行方法100。

如框104所示，诸如流体48之类的流体通过毛细汲取部40从嘴部被通过毛细作用吸引到流体喷射器30，该毛细汲取部40在一方向上突出超过流体分配器20的流体喷射器30。通过毛细作用将流体毛细作用从储存器抽吸并且移动到流体喷射器30。在一种实施方案中，没有利用诸如额外泵送之类的额外辅助将流体移动至流体喷射器30。由于毛细汲取部40在流体喷射器30分配流体的方向上突出超过流体喷射器30，因此毛细汲取部40和流体喷射器30可以在单一维度或平行平面组中操作，与此同时减少流体意外覆盖在流体喷射器30的下表面上的发生。

如框108所示，流体喷射器30选择性地分配流体。在一个实施方案中，当流体喷射器30消耗渐缩内部内的流体供应时，毛细汲取部40的内部存储并保持流体。在一个实施方案中，毛细汲取部40的内部存储来自单次流体获取、浸入或通过毛细作用吸引的足够量的流体体积，以供应流体喷射器30的多次单个流体喷射或流体液滴。在一个实施方案中，流体喷射器30可以喷射小于或等于1nL的体积，而毛细汲取部40可存储至少5nL的流体体积，从而通过单次流体获取或浸入为至少五次流体喷射供应流体。在另一实施方案中，在单次流体获取或浸入之后，毛细汲取部40可容纳或保持至少10nL，从而至少为10次流体喷射供应流体。随着由喷射器30喷射的液滴的尺寸或体积减小，用由毛细汲取部240从单次流体获取获得的流体所供应的单个流体喷射的数量增加。

图3示意性地示出了示例性流体分配器220的部分。流体分配器220与上述流体分配器20类似，但不同之处在于流体分配器220被特别示出为包括毛细汲取部240以代替毛细汲取部40。对应于流体分配器20的部件的流体分配器220的部件被赋予类似编号。

类似于毛细汲取部40，毛细汲取部240和流体喷射器30直接或间接地彼此连接，以便彼此一致地运动。结果，毛细汲取部240和流体喷射器30可以在流体储存器和流体分配位置之间有效且精确地一起移动，毛细汲取部40从该流体储存器抽吸流体，流体喷射器30在该流体分配位置中分配由毛细汲取部40供应的流体。毛细汲取部240沿箭头42所指示的方向突出超过流体喷射器30的下面或表面51，该方向与流体喷射器30喷射流体的方向相同。结果，毛细汲取部240和流体喷射器30可以在向上取待分配的流体时以及在分配流体时在面朝同一方向的一个维度中操作。另外，在流体喷射器30保持在流体上方的同时，毛细汲取部240可以下降到流体中，从而抑制在流体喷射器的外表面(例如表面51)对流体的非预期吸收并减少这种外表面对流体的非预期转移。

如图3进一步所示，毛细汲取部240包括具有内部渐缩通道250的管。通道250的渐缩内部轮廓有助于沿箭头44所示方向通过毛细作用吸引流体。因为通道250利用渐缩轮廓辅助通过毛细作用吸引，通道250是通畅(clear)的或开放的，从而降低了由于颗粒干燥而造成堵塞或阻塞的可能性。通道250也更容易清洗。

在一个实施方案中，形成毛细汲取部240的管的渐缩内部250从嘴部246一直延伸到流体喷射器30。结果，在毛细作用下，流体从嘴部246一直移动到流体喷射器30，而无需额外的泵。

在一个实施方案中，渐缩内部250具有由被向上抽吸的流体完全润湿的材料形成的内表面。换句话说，渐缩内部250具有由相对于被向上抽吸的流体呈亲流体性的材料形成的表面。在一个实施方案中，渐缩内部250的表面包括诸如聚醚酰亚胺(PEI)的材料。在一些实施方案中，渐缩内部250的表面可以由包覆成型(over molded)的材料形成。例如，在一些实施方案中，形成毛细汲取部240的管可以由第一种材料形成，其中，渐缩内部250的内表面或由涂覆在第一种材料上的不同的第二种材料形成。在一些实施方案中，内表面可以涂覆有诸如金的金属。在一个实施方案中，形成毛细汲取部240的管或末端可以由可注射模制的塑料制成，其中金属层(相对于诸如聚丙烯的塑料是亲水的)化学镀在塑料上。在一些实施方案中，渐缩内部250的内表面可以由其他较不亲水的材料，例如聚丙烯形成。

形成毛细汲取部240的管的嘴部246的直径小于或等于要通过毛细作用抽吸的流体的毛细长度。在一个实施方案中，毛细汲取部240具有小于或等于6mm的直径(基于水的毛细长度)。该尺寸还有助于通过毛细汲取部240从具有小开口或端口的小储存器中抽出流体。

在其他实施方案中，毛细汲取部240的管的嘴部246的直径是这样的直径，其允许在毛细汲取部240的管内并且沿着毛细汲取部240的管从嘴部246完全毛细上升到流体喷射器30(根据Jurin定律)。在其他实施方案中，嘴部246可以更大，其中可以利用泵从储存器47中抽出流体或辅助最初通过毛细力抽吸的流体流向流体喷射器30。

除了抽吸流体并将流体供应到流体喷射器30之外，毛细汲取部240还可以用作流体喷射器30的存储容积或储存器。在一个实施方案中，毛细汲取部240存储被抽吸或搅动的流体，直到流体喷射器喷出这种流体为止。随着流体喷射器30喷射流体，毛细汲取部240补充所喷射的流体，从而使流体喷射器30准备好用于随后的流体喷射。在一个实施方案中，流体喷射器30在单次喷射期间喷射一定体积的流体，其中毛细汲取部240容纳并保持多个该体积。例如，在一个实施方案中，流体喷射器30可以喷射小于或等于1nL的体积，而毛细汲取部240可以存储至少5nL的流体体积，从而利用单次流体获取或侵入为至少五次流体喷射提供流体。在另一实施方案中，在单次流体获取或侵入之后，毛细汲取部240可包含或保持至少10nL，从而为至少10次流体喷射供应流体。随着由喷射器30喷射的液滴的尺寸或体积减小，由毛细汲取部240从单次流体获取获得的流体供应的单个流体喷射的数量增加。

图4是用于加载和分配流体的示例方法300的流程图。方法300以自动化方式促进小体积流体的分配，其促进流体样本的自动加载以通过流体喷射器进行分配并且有利于用少量流体对小表面进行精确清洗。方法300利用毛细汲取部自动加载流体或流体样本，以用于通过流体喷射器分配，该流体喷射器响应电信号以自动方式喷射流体。尽管方法300被示出为由流体分配器220执行，但是应当意识到的是可以利用下文所述的其他示例性流体分配器或相似的流体分配器类似地执行方法300。

如框304所示，诸如流体48之类的流体从嘴部通过管的渐缩内部被依靠毛细作用带到流体喷射器。从储存器中抽吸流体并通过毛细作用将流体移动到流体喷射器30。在一个实施方案中，没有利用诸如额外的泵送之类的额外辅助将流体移动至流体喷射器30。

如框308所示，流体喷射器30选择性地分配流体。在一个实施方案中，当流体喷射器30消耗渐缩内部内的流体供应时，管的渐缩内部存储并保持流体。在一个实施方案中，管的渐缩内部存储来自单次流体获取、浸入或通过毛细作用吸引的流体体积，该流体体积足以供应流体喷射器30的多次单个流体喷射或液滴。在一个实施方案中，流体喷射器30可以喷射小于或等于1nL的体积的流体，而毛细汲取部240可存储至少5nL的流体体积，从而利用单次流体获取或浸入为至少五次流体喷射供应流体。在另一实施方案中，在单次流体获取或侵入之后，毛细汲取部240可包含或保持至少10nL，从而为至少10次流体喷射供应流体。随着由喷射器30喷射的液滴的尺寸或体积减小，由毛细汲取部240从单次流体获取的流体供应的单个流体喷射的数量增加。

图5是在从储存器47抽出流体48期间的示例性流体分配器420的截面图。流体分配器420包括支撑件429、流体喷射器30和毛细汲取部440。支撑件429包括支撑流体喷射器30和毛细汲取部440二者的结构。在所示示例中，支撑件429包括具有远端的细长构件，该远端支撑流体喷射器30和毛细汲取部440。在所示示例中，支撑件429包括朝着其远端逐渐变细的构件，流体喷射器30和毛细汲取部440位于该远端处。支撑件429的狭窄的渐缩远端有助于将毛细汲取部440定位到具有有限尺寸的嘴部或开口的储存器47中。

在一个实施方案中，支撑件429还包括连接器431，该连接器431便于将支撑件429可移除地或可释放地安装到定位器，该定位器相对于毛细汲取部44的流体源(A)和流体喷射器30的分配位置(B)可控制地定位或移动支撑件429、承载的流体喷射器30和毛细汲取部440。在一个实施方案中，连接器431包括卡扣(snap)，该卡扣弹性弯曲以将支撑件429附接至定位器。在另一实施方案中，连接器431可包括舌和槽中的一个，其滑入定位器的舌和槽中的另一个。在又一实施方案中，连接器431可包括塞，该塞可释放地容纳在定位器的对应端口内。在这样的实施方案中，连接器431可以包括电接触垫、导电销等，其有助于将电力以及电控制信号从定位器(或控制器)传输到由分配器420承载的流体喷射器30，以为流体喷射器30供电并且控制流体喷射器30。在又一实施方案中，连接器431可包括渐缩桶形凹部，该渐缩桶形凹部将被压配到定位器的对应渐缩桶形凸部中。在其他实施方案中，连接器431可以被省略，其中支撑件429以其它方式形成为定位器或其他支撑结构的一部分。

上文描述了流体喷射器30。图6示意性地示出了流体喷射器530，该流体喷射器的一个示例可以用作流体分配器20、220或420中的流体喷射器30。流体喷射器530包括腔室534、喷嘴孔口536和流体致动器538。腔室534包括一容积，以容纳从毛细汲取部(例如毛细汲取部40、240或440)接收的流体。喷嘴孔口536包括开口，所述开口从腔室534的内部延伸并且可以通过该开口沿方向42喷射流体。流体致动器538包括通过孔口536排出腔室534内的流体的机构。在一个实施方案中，流体致动器538可包括热致动器、基于压电膜的致动器、静电膜致动器、机械/冲击驱动膜致动器、磁致伸缩驱动致动器、电化学致动器、其他此类微型设备或其任何组合。为了提供小精确体积的流体的受控喷射，流体喷射器530可包括热致动器形式的流体致动器538，该热致动器由电阻器提供，所述电阻器输出足够量的热量以使腔室534内的流体成核或汽化以产生膨胀的泡，该膨胀的泡使流体通过喷嘴孔口536排出。

如图5所示，毛细汲取部440与上述毛细汲取部240相似。毛细汲取部440沿箭头42所示的方向突出超过流体喷射器30的下面或表面51，该方向与流体喷射器30喷射流体的方向相同。结果，在向上取待分配的流体时以及在分配流体时，毛细汲取部440和流体喷射器30可以在面向相同方向的同一维度中操作。另外，毛细汲取部440可以降低到流体中并且同时流体喷射器30保持在流体上方，从而抑制在流体喷射器的外表面(例如表面51)对流体的非预期吸收并减少这种外表面对流体的非预期转移。

如图5进一步所示，毛细汲取部440包括具有内部渐缩通道450的管。通道450的渐缩内部轮廓有助于通过毛细作用沿箭头44所示方向吸引流体。因为通道450利用渐缩轮廓以促进毛细吸引，所以通道450是通畅(clear)的或开放的，从而降低了由于颗粒干燥而造成堵塞或阻塞的可能性。通道450也更容易清洁。

在一个实施方案中，形成毛细汲取部440的管的渐缩内部450从嘴部446一直延伸到流体喷射器30。结果，在没有附加泵的情况下，流体凭借毛细作用从嘴部446一直移动到流体喷射器30。在一个实施方案中，渐缩内部450具有由被向上抽吸的流体完全润湿的材料形成的表面。换句话说，渐缩内部450具有由至少一种相对于被抽吸上来的流体呈亲流体性的材料形成的内表面。在一个实施方案中，渐缩内部450的表面包括诸如聚醚酰亚胺(PEI)的材料。在一些实施方案中，渐缩内部250的表面可以由包覆成型的材料形成。例如，在一些实施方案中，形成毛细汲取部440的管可以由第一材料形成，其中，渐缩内部450的内表面或由不同的第二材料形成，所述第二材料涂覆在第一材料上。在一些实施方案中，内表面可以涂覆有诸如金的金属。在一个实施方案中，形成毛细汲取部440的管或末端可以由可注射模制的塑料制成，其中金属层(相对于诸如聚丙烯的塑料是亲水的)化学镀覆在塑料上。在另一实施方案中，整个毛细汲取部440由亲流体材料形成，例如相对于水的亲水性。在一些实施方案中，渐缩内部450的内表面可以由其他亲水性较小的材料，例如聚丙烯形成。

形成毛细汲取部440的管的嘴部446的直径小于或等于要通过毛细作用向上抽吸的流体的毛细长度。在一个实施方案中，毛细汲取部440的直径小于或等于6mm(基于水的毛细长度)。该尺寸还便于通过毛细汲取部440从具有小开口或端口的小储存器中抽出流体。

在其他实施方案中，毛细汲取部440的管的嘴部446的直径是这样的直径，其允许在毛细汲取部440的管内并沿着毛细汲取部440的管从嘴部446完全毛细上升到流体喷射器30(根据Jurin定律)。在其他实施方案中，嘴部446可以更大，其中可以利用泵从储存器47中抽出流体或辅助最初通过毛细作用力抽吸的流体流向流体喷射器30。

除了抽吸流体并将流体供应到流体喷射器30之外，毛细汲取部440还可以用作流体喷射器30的存储容积或储存器。在一个实施方案中，毛细汲取部440存储被向上抽吸或搅拌的流体，直到流体喷射器喷射这种流体为止。当流体喷射器30喷射流体时，毛细汲取部440补充所喷射的流体，从而使流体喷射器30准备好用于随后的流体喷射。在一个实施方案中，流体喷射器30在单次喷射期间喷射一定体积的流体，其中毛细汲取部440容纳并保持多个该体积。例如，在一个实施方案中，流体喷射器30可以喷射小于或等于1nL的体积，而毛细汲取部440可以存储至少5nL的流体体积，从而利用单次液体获取或浸入为至少五次流体喷射提供流体。在另一实施方案中，在单次流体获取或侵入之后，毛细汲取部440可包含或保持至少10nL，从而为至少10次流体喷射供应流体。随着由喷射器30喷射的液滴的尺寸或体积减小，由毛细汲取部440从单次流体获取获得的流体供应的单个流体喷射的数量增加。

图7示意性示出了示例性流体分配系统500。流体分配系统500包括台502、供应/混合孔板504、分配平台506、流体分配器420、定位器524、传感器526和控制器528。台502包括支撑孔板和分配平台506的基座。在一个实施方案中，台502是固定的。在另一实施方案中，台502可在至少一个轴线或维度上移动。例如，在一个实施方案中，台502可在X、Y和Z轴上移动以相对于流体分配器420可控地定位孔板504和分配平台506。

供应/混合孔板504包括用于容纳各种不同流体和/或样本的多个单个孔或腔。图8是示出孔板504的示例的放大截面图。如图8所示，孔板604可以包括单个孔560的二维阵列，其中这些孔560可以填充有各种流体或样本以由流体分配器420抽吸并且用于在分配平台506上由流体分配器420进行分配。在一个实施方案中，可以通过布置在台502内的流体导管向孔560供应流体。在另一个实施方案中，外部分配器可以向孔560供应流体。

在一个实施方案中，每个孔502均包括底部区域562和顶表面以及边沿或嘴部区域564，所述底部区域562以及顶表面和边沿或嘴部区域564涂覆有疏水性材料或由疏水性材料形成。底部562和嘴部564之间的孔502的两面侧壁均由亲水材料形成。在一个实施方案中，每个孔562所包含的体积是流体分配器420的每个单个流体获取部440的流体容纳容量的倍数。在一个实施方案中，每个孔562皆保持至少33nL。在其他实施方案中，孔560可以具有其他容量。

在一个实施方案中，每个孔560均具有至少3.5mm的口径。在一个实施方案中，每个孔560的口径不大于16mm。在一个实施方案中，孔板504包括384个孔560，每个孔560均具有直径为3.5mm的嘴部564，其中孔之间的中心到中心间隔为4.5mm。在一个实施方案中，孔板504包括96个孔560，每个孔560均具有直径为7.5mm的嘴部564，其中，孔之间的中心到中心的间隔为9mm。在另一实施方案中，孔板504包括24个孔560，每个孔560皆具有直径为16mm的嘴部564，其中孔之间的中心到中心的间隔为18mm。在一些实施方案中，孔560中的一些是空的，从而提供用于混合来自其他孔560的不同样本或流体的体积。

分配平台506包括一区域，在该区域中分配器420分配流体并且在从孔560中的不同的一个孔中抽出不同流体之前可以清洁或清洗毛细汲取部440。图9是分配平台506的示例的俯视图。如图7和9所示，分配平台506包括盒570、擦拭垫572、洗涤流体容器574和废液容器576。

盒570包括具有端口的微流控芯片或模具，来自流体分配器420的流体可被喷射或分配到这些端口中。盒570可包括与分配的流体相互作用的各种微流体通道、微流体机构或微机电(MEM)装置。为此，盒570可以包括各种泵、阀、传感器等。在一个实施方案中，盒570可移除地安装在平台506上。在另一实施方案中，盒570可以形成为平台506的一部分。在所示的示例中，盒570包括端口578，通过该端口578，流体可以被从流体喷射器30喷射到盒570中。在一些实施方案中，可以使用分配器420通过端口578从盒570中抽出已经与盒570相互作用或由盒570感测的流体。

如图9进一步所示，盒570包括与盒570连通的电触点580，该电触点580便于控制盒570。在一个实施方案中，盒570可以在将流体分配到盒570或从盒570中抽出流体时电连接到控制器528，从而提供关于向盒570中分配流体或从盒570中抽出流体的闭环反馈。这种通信可以辅助在将流体分配到盒570中或从盒570中抽出流体的时间内的控制。在另一个实施方案中，当将流体分配到盒570中或从盒570中抽出流体时，盒570可以是未激活(inactive)的，其中，当从台502移除盒570时，盒570的有效部件(active components)被供电且控制。

擦拭垫572包括一表面，利用该表面可以擦拭和清洁每个流体分配器420的毛细汲取部440(图5所示)的嘴部446。清洗流体储存器574包括容纳清洗流体582的储存器，用于去除或清洁毛细汲取部440的嘴部446和外部。可以由毛细汲取部440抽吸储存器574中所容纳的清洗流体，随后由流体喷射器30将清洗流体喷射到废液储存器576，以清洁毛细汲取部440和流体喷射器30的内部。这种清洁可以减少不同孔560中的不同流体之间的交叉污染。在一些实施方案中，可以省略擦拭垫572和储存器574、576。

上文描述了流体分配器420并在图5中对其进行了图示说明。在所示的示例中，流体分配器420可移除地安装到定位器524。尽管定位器524被示出为承载三个流体分配器420，但在其他实施方案中，定位器524可以承载或支撑更多或更少的该种流体分配器420。每个流体分配器420均通过各种电线或迹线电连接到控制器528，以辅助控制器528控制分配器420的流体喷射器30。每个流体分配器420均具有提供流体喷射器30和毛细汲取部440的远端，其中将远端的尺寸设计成浸入每个孔560中并浸入储存器574中。在分配器420要从盒570中抽出流体的实施方案中，分配器420的远端的尺寸同样可以设计为浸入盒570的端口578中的至少一个中。

定位器524包括定位装置，该定位装置承载分配器420并相对于台502可控制地定位分配器420。在一个实施方案中，定位器524包括一个或多个皮带、轨道、引导件等，这些皮带、轨道、引导件等引导由电动机、气压缸﹣活塞组件、电动伺服机构等驱动的滑架的运动。在一个实施方案中，定位器524将沿着X、Y和Z轴中的每个轴重新定位分配器420中的每个。

传感器526包括至少一个传感器，以感测定位器524相对于台502的相对位置。在一个实施方案中，传感器526包括光学传感器。在其他实施方案中，传感器526可以包括电触开关或其他传感器。来自传感器526的信号被传送到控制器528。

控制器528包括输出控制信号的装置，该控制信号控制定位器524和流体分配器420的流体喷射器30。在一些实施方案中，控制器528可以额外地控制盒570。控制器528包括遵循存储在非暂态计算机可读介质中的指令的处理单元或包括具有提供这种指令的逻辑元件的集成电路，其中指令指挥控制器5282输出控制信号。在一种实施方案中，控制器528基于从传感器526接收到的信号将控制信号输出到定位器524和流体分配器420的流体喷射器30。

当根据一组指令和一个示例性协议进行操作时，控制器528可以输出控制信号，从而使定位器524相对于孔板504定位分配器420，使得不同的流体分配器420从不同的孔560取流体。控制器528可以进一步输出控制信号，从而使定位器524重新将这些分配器420定位在空孔560对面，所述分配器420具有由相应流体填充的毛细汲取部440，其中来自控制器528的控制信号使流体喷射器30将精确控制体积的不同流体喷射或分配到空孔中，用于在空的混合孔中混合不同的流体。此后，可以通过至少一个分配器420中的毛细汲取部440抽取混合的流体。然后，控制器528可以输出控制信号，从而使定位器524将分配器420定位在与盒570的选定端口578相对的位置，其中控制器528输出控制信号，从而使流体喷射器30将流体的混合物喷射到盒570的选定端口578中。

在一些实施方案中，可以省略这种混合或可以进行在盒570中的这种混合，其中通过毛细汲取部440从选定的孔560中抽出的流体被直接转移到盒570。例如，在流体分配器520中的至少一个流体分配器已经被从孔560加载至少一种流体使得流体被存储在毛细汲取部440内之后，则控制器528可以将控制信号输出到定位器524，从而使定位器524将选定的流体分配器420定位在与盒570的选定端口578相对的位置处。一旦选定的流体分配器420与选定的端口578相对时，控制器528便可以输出控制信号，从而使选定的流体喷射器30将不同的选定流体喷射到盒570的选定的端口578中。

在一些实施方案中，系统500可以将少量的流体分配到其他表面上，而不是将流体分配到盒570中。例如，在其他实施方案中，控制器528可以控制定位器524，并且流体喷射器302将精确控制量的流体分配到要清洗或以其他方式处理的非常小的区域上。总体而言，系统500提供了在精确位置处分配精确控制的小体积流体时自动获取流体的功能。

尽管已经参考示例实施方案描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到的是可以在不背离所要求保护的主题的精神和范围的情况下对形式和细节进行改变。例如，尽管已经将不同的示例实施方案描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是可以预期，在所描述的实施方案或其它替代实施方案中，所描述的特征可以彼此互换或替代地彼此组合。因为本公开的技术相对复杂，所以不能预见该技术中的所有改变。参照示例实施方案描述并在所附权利要求中阐述的本公开显然旨在尽可能广泛。例如，除非另外特别指出，否则引用单个特定元件的权利要求还包括多个这样的特定元件。权利要求中的术语“第一”，“第二”，“第三”等仅区别不同的元件，并且除非另有说明，否则不应与本公开中的元件的特定顺序或特定编号特定地关联。

Claims (15)

1.一种流体分配器，所述流体分配器包括：

流体喷射器，所述流体喷射器用于沿一方向喷射流体；和

毛细汲取部，所述毛细汲取部沿所述方向突出超过所述流体喷射器。

2.根据权利要求1所述的流体分配器，其中，所述毛细汲取部包括具有渐缩内部的管。

3.根据权利要求2所述的流体分配器，其中，所述管包括嘴部，其中，所述渐缩内部从所述嘴部到所述流体喷射器逐渐变细。

4.根据权利要求3所述的流体分配器，其中，所述渐缩内部包括亲水性内表面。

5.根据权利要求1所述的流体分配器，其中，所述毛细汲取部包括具有嘴部的管，所述嘴部的直径小于或等于将由所述流体喷射器喷射的流体的毛细长度的两倍。

6.根据权利要求1所述的流体分配器，其中，所述毛细汲取部包括具有嘴部的管，所述嘴部的直径小于或等于6mm。

7.根据权利要求1所述的流体分配器，其中，所述流体喷射器包括具有流体喷射器的微流体模具，所述流体喷射器分配小于或等于纳升的单个体积。

8.根据权利要求7所述的流体分配器，其中，所述流体喷射器包括热电阻，以使相邻的流体成核并形成泡，所述泡使流体通过喷嘴喷出。

9.根据权利要求1所述的流体分配器，所述流体分配器还包括第二流体喷射器，以沿所述方向喷射流体，其中，所述毛细汲取部将流体供应到所述第二流体喷射器。

10.根据权利要求1所述的流体分配器，所述流体分配器还包括：

第二流体喷射器，所述第二流体喷射器沿所述方向喷射流体；和

第二毛细汲取部，所述第二毛细汲取部利用毛细作用将流体吸引到所述第二流体喷射器，所述第二毛细汲取部沿着所述方向突出超过第二致动器。

11.根据权利要求1所述的流体分配器，所述流体分配器还包括第二毛细汲取部，所述第二毛细汲取部利用毛细作用将流体吸引到所述流体喷射器，所述第二毛细汲取部沿着所述方向突出超过所述流体喷射器。

12.根据权利要求1所述的流体分配器，所述流体分配器包括毛细汲取部清洁器，所述毛细汲取部清洁器选自由擦拭垫和清洁液储存器构成的清洁器组。

13.一种使用流体分配器分配流体的方法，所述方法包括：

通过管的渐缩内部将流体通过毛细作用吸引到所述流体分配器的流体喷射器；和

利用所述流体喷射器选择性地喷射所述流体。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，以小于或等于一纳升的单个体积分配所述流体。

15.一种流体分配器，所述流体分配器包括：

微流体模具，所述微流体模具包括流体喷射器以喷射流体；和

毛细汲取管，所述毛细汲取管利用毛细作用将流体吸引到所述流体喷射器，所述毛细汲取管包括：

直径小于或等于3毫米的嘴部；和

从所述嘴部到所述微流体模具逐渐变细的内部。

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