TW201639773A - 微流體輸送 - Google Patents

微流體輸送 Download PDF

Info

Publication number
TW201639773A
TW201639773A TW105100744A TW105100744A TW201639773A TW 201639773 A TW201639773 A TW 201639773A TW 105100744 A TW105100744 A TW 105100744A TW 105100744 A TW105100744 A TW 105100744A TW 201639773 A TW201639773 A TW 201639773A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
fluid
auxiliary
fluid passage
storage tank
passage
Prior art date
Application number
TW105100744A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI574909B (zh
Inventor
亞歷山大 戈弗亞迪諾夫
艾瑞克Ｄ 托尼亞伊能
帕維爾 柯爾尼羅維西
Original Assignee
惠普研發公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 惠普研發公司 filed Critical 惠普研發公司
Publication of TW201639773A publication Critical patent/TW201639773A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI574909B publication Critical patent/TWI574909B/zh

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502753—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by bulk separation arrangements on lab-on-a-chip devices, e.g. for filtration or centrifugation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681—Filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0867—Multiple inlets and one sample wells, e.g. mixing, dilution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/088—Channel loops
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0433—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces
    • B01L2400/0439—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces ultrasonic vibrations, vibrating piezo elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0442—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces thermal energy, e.g. vaporisation, bubble jet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems

Abstract

一種用於微流體輸送之裝置係包含一第一流體儲存槽；一與該第一流體儲存槽間隔開的第二流體儲存槽；一主要的流體通道，其係與該第一流體儲存槽以及該第二流體儲存槽連通；一與該主要的流體通道連通的輔助的流體通道；以及一流體致動器，其係在相對該主要的流體通道不對稱的該輔助的流體通道之內，使得該流體致動器的操作係用以在該主要的流體通道中引起從該第一儲存槽朝向該第二儲存槽的流體流動。

Description

微流體輸送
本發明關於微流體輸送。
微流體技術係牽涉到小體積的流體以及如何在各種的系統以及例如是微流體晶片的裝置中操縱、控制及使用此種小體積的流體的研究。在某些實例中，微流體晶片可被使用在醫療及生物學的領域中，以評估流體及其成分。
根據本發明之一個態樣，其提供一種用於微流體輸送之裝置，其係包括：一第一流體儲存槽；一第二流體儲存槽，其係與該第一流體儲存槽間隔開；一主要的流體通道，其係與該第一流體儲存槽以及該第二流體儲存槽連通；一輔助的流體通道，其係與該主要的流體通道連通；以及一流體致動器，其係在相對該主要的流體通道為不對稱的該輔助的流體通道之內，該流體致動器的操作是用以在該主要的流體通道中引起從該第一儲存槽朝向該第二儲存槽的流體流動。
根據本發明之一個態樣，其提供一種用於微流體輸送之裝置，其係包括：第一及第二流體儲存槽；一主要的流體通道，其係延伸在該第一及第二流體儲存槽之間；一輔助的流體通道，其係與該主要的流體 通道連通，並且包含一相對該第一及第二儲存槽為不對稱的區段；以及一流體致動器，其係在該輔助的流體通道的該區段之內，該流體致動器係用以在該主要的流體通道中引起在該第一及第二儲存槽之間的流體流動。
根據本發明之一個態樣，其提供一種微流體輸送之方法，其係包括：將一主要的流體通道與一第一儲存槽以及一與該第一儲存槽間隔開的第二儲存槽連通；將一輔助的流體通道與該主要的流體通道連通；以及操作一被設置在相對該主要的流體通道為不對稱的該輔助的流體通道之內的流體致動器，其係包含在該主要的流體通道中引起從該第一儲存槽朝向該第二儲存槽的流體流動。
100‧‧‧微流體裝置
110‧‧‧流體儲存槽
120‧‧‧流體儲存槽
130‧‧‧主要的流體通道
140‧‧‧輔助的流體通道
142、144、146‧‧‧區段(腳)
150‧‧‧流體致動器
200‧‧‧微流體裝置
210‧‧‧流體儲存槽
220‧‧‧流體儲存槽
230‧‧‧主要的流體通道
240‧‧‧輔助的流體通道
242、244、246‧‧‧區段(腳)
250‧‧‧流體致動器
260‧‧‧過濾器
300‧‧‧微流體裝置
310‧‧‧流體儲存槽
320‧‧‧流體儲存槽
330‧‧‧主要的流體通道
340‧‧‧輔助的流體通道
342、344、346‧‧‧區段(腳)
350‧‧‧流體致動器
400‧‧‧微流體裝置
410‧‧‧流體儲存槽
420‧‧‧流體儲存槽
430‧‧‧主要的流體通道
440‧‧‧輔助的流體通道
442、444‧‧‧區段(腳)
444a、444b‧‧‧子區段(子腳)
446‧‧‧區段(腳)
450‧‧‧流體致動器
500‧‧‧微流體裝置
510‧‧‧流體儲存槽
520‧‧‧流體儲存槽
530‧‧‧主要的流體通道
540‧‧‧輔助的流體通道
542、544、546‧‧‧區段(腳)
550‧‧‧流體致動器
600‧‧‧微流體裝置
610‧‧‧流體儲存槽
620‧‧‧流體儲存槽
630‧‧‧主要的流體通道
640‧‧‧輔助的流體通道
642、644、646‧‧‧區段(腳)
650‧‧‧流體致動器
700‧‧‧微流體裝置
710‧‧‧流體儲存槽
720‧‧‧流體儲存槽
730‧‧‧主要的流體通道
740‧‧‧輔助的流體通道
742、744‧‧‧區段
750‧‧‧流體致動器
760‧‧‧過濾器
800‧‧‧方法
802、804、806‧‧‧步驟
808‧‧‧輔助的流體流動
810‧‧‧主要的流體流動
L‧‧‧流體致動器的長度
L1‧‧‧主要的通道長度
L2‧‧‧主要的通道長度
LOC‧‧‧流體致動器的位置
LX‧‧‧輔助的通道長度
WX‧‧‧輔助的通道寬度
圖1是描繪一種用於微流體輸送之裝置的一個例子的概要圖。
圖2是描繪一種用於微流體輸送之裝置的另一個例子的概要圖。
圖3是描繪一種用於微流體輸送之裝置的另一個例子的概要圖。
圖4是描繪一種用於微流體輸送之裝置的另一個例子的概要圖。
圖5是描繪一種用於微流體輸送之裝置的另一個例子的概要圖。
圖6是描繪一種用於微流體輸送之裝置的另一個例子的概要圖。
圖7是描繪一種用於微流體輸送之裝置的另一個例子的概要圖。
圖8是描繪一種微流體輸送之方法的一個例子的流程圖。
在以下的詳細說明中係參考到構成其之一部分的所附的圖式，並且在圖式中係藉由例證而展示本揭露內容可被實施於其中之特定的 例子。將瞭解到的是，其它例子亦可被利用，並且可以做成結構或邏輯的改變，而不脫離本揭露內容的範疇。
本揭露內容的例子係針對於一種微流體裝置，其例如可被使用以處理及評估生物的流體。在某些例子中，此種處理及評估係牽涉到微流體的流動控制及輸送。於是，本揭露內容的例子係牽涉到控制在一微流體裝置的一流體通道之內及/或通過該流體通道的流體流動。
圖1是描繪一種用於微流體輸送之微流體裝置100的一個例子的概要圖。微流體裝置100係包含一流體儲存槽110、一流體儲存槽120、一主要的流體通道130、一輔助的流體通道140、以及一流體致動器150。流體儲存槽110以及流體儲存槽120可以與間隔開彼此，並且分別可包含或是接收一流體或是流體的混合物，例如是一生物的流體、或是其它液體、流體、或可流動的材料。
在一例子中，主要的流體通道130係在一端與流體儲存槽110連通，並且在一相對的端與流體儲存槽120連通，使得主要的流體通道130係延伸在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間。此外，輔助的流體通道140係與主要的流體通道130連通，並且流體致動器150係被形成在輔助的流體通道140中、設置在其之內、或是與連通。如同在以下敘述的，流體致動器150的啟動或操作係在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間的主要的流體通道130中引起流體流動。除了透過主要的流體通道130的流體連通之外，流體儲存槽110以及流體儲存槽120可以另外與彼此流體地連通。
在圖1描繪的例子中，輔助的流體通道140是一U形的通道，並且包含一與主要的流體通道130連通的區段或腳142、一與主要的流 體通道130連通的區段或腳144、以及一延伸在腳142與腳144之間的區段或腳146。就此而論，在一例子中，腳142、腳144以及腳146係形成一流體通道迴路。
在一例子中，輔助的流體通道140係相對主要的流體通道130為不對稱的，其中輔助的流體通道140係從在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間的主要的流體通道130的一中點偏移、或是相對於該中點而偏移。更明確地說，輔助的流體通道140的腳142及/或腳144係從在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間的主要的流體通道130的一中點偏移、或是相對於該中點而偏移。因此，輔助的流體通道140亦對於流體儲存槽110及120是不對稱的。如同在以下敘述的，輔助的流體通道140的不對稱性可以貢獻到在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間的主要的流體通道130中、或是透過該主要的流體通道130之流體的輸送(亦即，流體的微流體輸送)。
在一例子中，如同在圖1中所繪的，流體致動器150係沿著輔助的流體通道140的一腳(例如，腳142)加以設置、或是被設置在該腳之內。然而，流體致動器150可被設置在輔助的流體通道140的其它位置中、或是在該其它位置處。此外，流體致動器150可包含多個被形成在輔助的流體通道140中、設置在輔助的流體通道140之內、或是與輔助的流體通道140連通的流體致動器。
流體致動器150可以是任何在輔助的流體通道140之內產生流體的位移的裝置。在一例子中，流體致動器150係代表一流體的慣性泵，並且可被實施為各種的結構。例如，流體致動器150可被實施為一熱敏電 阻，其係產生一成核的(nucleating)汽泡，而該汽泡係在輔助的流體通道140之內產生流體的位移。此外，流體致動器150可被實施為一壓電致動器，其係包含一被設置在一可移動的薄膜上之壓電材料，使得當被啟動時，該壓電材料係造成該薄膜的偏轉，藉此產生一壓力脈波，而該壓力脈波係在輔助的流體通道140之內產生流體的位移。其它藉由電性、磁性、或是其它的力而被啟動之偏轉的薄膜元件用於實施流體致動器150也是可行的。
如同在圖1的例子中所繪，流體致動器150係相對主要的流體通道130為不對稱的，其中流體致動器150係從在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間的主要的流體通道130的一中點偏移、或是相對於該中點而偏移。更明確地說，流體致動器150沿著且參考主要的流體通道130的一位置係從在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間的主要的流體通道130的一中點偏移、或是相對於該中點而偏移。因此，流體致動器150相對於流體儲存槽110及120也是不對稱的。如同在以下敘述的，流體致動器150的不對稱性可以貢獻到在流體儲存槽110與流體儲存槽120之間的主要的流體通道130中、或是通過該主要的流體通道130之流體的輸送(亦即，流體的微流體輸送)。
在一例子中，微流體裝置100的各種的參數係被選擇或是界定，以最佳化微流體裝置100的效能。參考圖1，此種參數係被識別且例如是包含以下：
L1-主要的通道長度
L2-主要的通道長度
LX-輔助的通道長度
WX-輔助的通道寬度
LOC-流體致動器的位置
L-流體致動器的長度
就此而論，在一例子中，主要的通道長度(L1)係被定義為從流體儲存槽110沿著且參考主要的流體通道130而至流體致動器150的位置之一距離，並且主要的通道長度(L2)係被定義為從流體儲存槽120沿著且參考主要的流體通道130而至流體致動器150的位置之一距離。於是，微流體裝置100的不對稱性係包含主要的通道長度(L1)是大於主要的通道長度(L2)。此外，在一例子中，輔助的通道長度(LX)係被定義為輔助的流體通道140的例如是腳142及144的一長度，並且輔助的通道寬度(WX)係被定義為輔助的流體通道140的例如是腳146的一寬度。再者，在一例子中，流體致動器的位置(LOC)係被定義為從主要的流體通道130至流體致動器150之一距離，並且流體致動器的長度(L)係被定義為流體致動器150的一長度。
圖2是描繪一種用於微流體輸送之微流體裝置200的另一個例子的概要圖。類似於微流體裝置100，微流體裝置200係包含一流體儲存槽210、一流體儲存槽220、一主要的流體通道230、一輔助的流體通道240、以及一流體致動器250。此外，類似於微流體裝置100的輔助的流體通道140，微流體裝置200的輔助的流體通道240是一U形的通道，並且包含一與主要的流體通道230連通的區段或腳242、一與主要的流體通道230連通的區段或腳244、以及一延伸在腳242及腳244之間的區段或腳246。就此而論，在一例子中，腳242、腳244以及腳246係形成一流體通道迴路。
如同在圖2的例子中所繪，流體致動器250係被設置在輔助 的流體通道240的腳244中。此外，相較於微流體裝置100，微流體裝置200的輔助的通道寬度(WX)係小於微流體裝置100的輔助的通道寬度(WX)。因此，相較於微流體裝置100，微流體裝置200的主要的通道長度(L1)係小於微流體裝置100的主要的通道長度(L1)。然而，類似於微流體裝置100，微流體裝置200之輔助的流體通道240以及流體致動器250係分別相對主要的流體通道230為不對稱的，而且相對流體儲存槽210及220為不對稱的。
在一例子中，如同在圖2中所繪的，微流體裝置200係包含過濾器260。過濾器260係被設置以避免某些微粒(例如，外來的微粒或是該流體的選擇的成分)從主要的流體通道230流入到輔助的流體通道240中。在一例子中，過濾器260係被設置在輔助的流體通道240的介於主要的流體通道230與流體致動器250之間的腳244中。就此而論，過濾器260係排除及/或保護某些微粒免於接觸或是和流體致動器250相互作用。在一例子中，除了腳244之外，過濾器260亦可被設置在輔助的流體通道240的腳242中。因此，過濾器260係避免某些微粒進入到輔助的流體通道240中。
在一例子中，過濾器260係包含一種微粒容忍架構。微粒容忍架構(PTA)例如可包含被形成在輔助的流體通道240中、或是設置在輔助的流體通道240之內的一柱、一圓柱、一桿或是其它結構(或是多種結構)。就此而論，該微粒容忍架構係在輔助的流體通道240中形成一"島狀物"，其係容許流體流入到輔助的流體通道240中，而防止某些微粒流入到輔助的流體通道240中。在一例子中，該微粒容忍架構係被形成在輔助的流體通道240之內，朝向或是位在輔助的流體通道240的與主要的流體通道230連通的一端。
過濾器260亦可包含一多孔的薄膜，其係容許流體能夠通過其，同時阻擋某些微粒。再者，輔助的流體通道240例如可包含朝向或是位在輔助的流體通道240的一端的腳242及/或腳244的一個變窄，以避免某些微粒流入到輔助的流體通道240中。
圖3是描繪一種用於微流體輸送之微流體裝置300的另一個例子的概要圖。類似於微流體裝置100，微流體裝置300係包含一流體儲存槽310、一流體儲存槽320、一主要的流體通道330、一輔助的流體通道340、以及一流體致動器350。此外，類似於微流體裝置100的輔助的流體通道140，微流體裝置300的輔助的流體通道340係包含一與主要的流體通道330連通的區段或腳342、一與主要的流體通道330連通的區段或腳344、以及一延伸在腳342及腳344之間的區段或腳346。就此而論，在一例子中，腳342、腳344以及腳346係形成一流體通道迴路。
圖4是描繪一種用於微流體輸送之微流體裝置400的另一個例子的概要圖。類似於微流體裝置100，微流體裝置400係包含一流體儲存槽410、一流體儲存槽420、一主要的流體通道430、一輔助的流體通道440、以及一流體致動器450。此外，類似於微流體裝置100的輔助的流體通道140，微流體裝置400的輔助的流體通道440係包含一與主要的流體通道430連通的區段或腳442、一包含子區段或子腳444a及444b的與主要的流體通道430連通的區段或腳444、以及一延伸在腳442以及腳444(包含子腳444a以及444b)之間的區段或腳446，其中子區段或子腳444a及444b係形成區段或腳444的一分岔。就此而論，在一例子中，腳442、腳444(包含子腳444a及444b)、以及腳446係形成一流體通道迴路。
圖5是描繪一種用於微流體輸送之微流體裝置500的另一個例子的概要圖。類似於微流體裝置100，微流體裝置500係包含一流體儲存槽510、一流體儲存槽520、一主要的流體通道530、一輔助的流體通道540、以及一流體致動器550。此外，類似於微流體裝置100的輔助的流體通道140，微流體裝置500的輔助的流體通道540係包含一與主要的流體通道530連通的區段或腳542、一與主要的流體通道530連通的區段或腳544、以及一延伸在腳542及腳544之間的區段或腳546。就此而論，在一例子中，腳542、腳544、以及腳546係形成一流體通道迴路。
儘管輔助的流體通道140以及輔助的流體通道240分別在圖1及2的例子中被描繪為U形的，但是該輔助的流體通道可包含其它形狀、配置、及/或安排。例如，如同在圖3、4及5的例子中所繪以及在以下所敘述的，該輔助的流體通道的腳中的任意個之一腳、兩腳、及/或一部分或多個部分都可被定向在一相對該主要的流體通道之角度(非零的角度)下。
例如，如同在圖3的例子中所繪，輔助的通道340的腳344的一部分係被定向在一相對主要的流體通道330之角度下。此外，如同在圖4的例子中所繪，輔助的通道440的腳444係包含被定向在一相對主要的流體通道430之角度下的子腳444b。再者，如同在圖5的例子中所繪，輔助的流體通道540的腳542及544係分別被定向在一相對主要的流體通道530之角度下。然而，該輔助的流體通道的其它角度、配置、及/或安排也是可能的。例如，該輔助的流體通道的區段或腳可以具有可變的尺寸(寬度及高度)，並且可包含圓形或彎曲的角落或區段。
圖6是描繪一種用於微流體輸送之微流體裝置600的另一個 例子的概要圖。類似於微流體裝置100，微流體裝置600係包含一流體儲存槽610、一流體儲存槽620、一主要的流體通道630、一輔助的流體通道640、以及一流體致動器650。
在圖6描繪的例子中，微流體裝置600的輔助的流體通道640係與流體儲存槽610以及主要的流體通道630連通。更明確地說，在一例子中，輔助的流體通道640係包含一與流體儲存槽610連通的腳或區段642、一與主要的流體通道630連通的腳或區段644、以及一介於區段642與區段644之間的腳或區段646。在一例子中，輔助的流體通道640是一U形的通道，使得區段642、區段644以及作為輔助的流體通道640的一彎曲的部分之區段646係形成一流體通道迴路。就此而論，在一例子中，流體致動器650係沿著輔助的流體通道640的區段642被設置、或是被設置在該區段642之內。於是，輔助的流體通道640係相對主要的流體通道630為不對稱的，並且相對流體儲存槽610及620為不對稱的，並且流體致動器650係相對主要的流體通道630為不對稱的，並且相對流體儲存槽610及620為不對稱的。如同在以下敘述的，輔助的流體通道640的不對稱性以及流體致動器650的不對稱性係貢獻到在流體儲存槽610與流體儲存槽620之間的主要的流體通道630中、或是通過該主要的流體通道630之流體的輸送。
圖7是描繪一種用於微流體輸送之微流體裝置700的另一個例子的概要圖。類似於微流體裝置100，微流體裝置700係包含一流體儲存槽710、一流體儲存槽720、一主要的流體通道730、一輔助的流體通道740、以及一流體致動器750。
在圖7描繪的例子中，微流體裝置700的輔助的流體通道 740係與流體儲存槽710以及主要的流體通道730連通。更明確地說，在一例子中，輔助的流體通道740係包含一與流體儲存槽710連通的區段742、以及一與主要的流體通道730連通的區段744。在一例子中，區段744係提供一彎曲的部分給與主要的流體通道730連通之輔助的流體通道740。就此而論，在一例子中，流體致動器750係沿著輔助的流體通道740的區段742被設置、或是被設置在該區段742之內。於是，輔助的流體通道740係相對主要的流體通道730為不對稱的，並且相對流體儲存槽710及720為不對稱的，並且流體致動器750係相對主要的流體通道730為不對稱的，並且相對流體儲存槽710及720為不對稱的。如同在以下敘述的，輔助的流體通道740的不對稱性以及流體致動器750的不對稱性係貢獻到在流體儲存槽710與流體儲存槽720之間的主要的流體通道730中、或是通過該主要的流體通道730之流體的輸送。
在一例子中，類似於微流體裝置200，微流體裝置700係包含一過濾器760以避免某些微粒(例如，外來的微粒、或是該流體的選擇的成分)流入到輔助的流體通道740中。如同在圖7的例子中所繪，過濾器760係被設置在輔助的流體通道740的介於流體儲存槽710與流體致動器750之間的區段742中。就此而論，過濾器760係排除或是保護某些微粒免於接觸流體致動器750、或是和流體致動器750相互作用。類似於微流體裝置200的過濾器260，過濾器760可包含一微粒容忍架構、一多孔的薄膜、或是輔助的流體通道740的一個變窄，以避免某些微粒流入到輔助的流體通道740中。
圖8是描繪一種利用一微流體裝置(例如，如同分別在圖1、 2、3、4、5、6及7的例子中所繪的微流體裝置100、200、300、400、500、600及700)的微流體輸送之方法800的一個例子的流程圖。
在802之處，方法800係包含將一主要的流體通道(例如，主要的流體通道130、230、330、430、530、630、730)與一第一儲存槽以及一與該第一儲存槽間隔開的第二儲存槽(例如，流體儲存槽110及120、210及220、310及320、410及420、510及520、610及620、710及720)連通。
在804之處，方法800係包含將一輔助的流體通道(例如，輔助的流體通道140、240、340、440、540、640、740)與該主要的流體通道(例如，主要的流體通道130、230、330、430、530、630、730)連通。
在806之處，方法800係包含操作一被設置在相對該主要的流體通道為不對稱的該輔助的流體通道之內的流體致動器(例如，被設置在相對主要的流體通道130、230、330、430、530、630、730為不對稱的輔助的流體通道140、240、340、440、540、640、740之內的流體致動器150、250、350、450、550、650、750)。就此而論，方法800的806係包含在該主要的流體通道中引起從該第一儲存槽朝向該第二儲存槽(例如，在主要的流體通道130、230、330、430、530、630、730中，從流體儲存槽110、210、310、410、510、610、710朝向流體儲存槽120、220、320、420、520、620、720)的流體流動。
更明確地說，如同在圖1、2、3、4、5、6及7的例子中所繪，如同由箭頭808所代表的，該流體致動器(例如，流體致動器150、250、350、450、550、650、750)的操作或啟動係在輔助的流體通道(例如，輔助的流體通道140、240、340、440、540、640、740)中產生輔助的流體流動，其 於是如同由箭頭810所代表的，在主要的流體通道(例如，主要的流體通道130、230、330、430、530、630、730)中產生主要的流體流動。因此，流體流動係被提供在該些流體儲存槽(例如，流體儲存槽110及120、210及220、310及320、410及420、510及520、610及620、710及720)之間的主要的流體通道中、或是通過該主要的流體通道(例如，主要的流體通道130、230、330、430、530、630、730)。
儘管被描繪及敘述為個別且/或順序的步驟，但是該方法可包含一不同的順序或序列的步驟，並且可以同時、部分或全部地結合步驟或是執行步驟。
在某些例子中，一種如同在此所述的包含微流體流動控制及輸送之微流體裝置可以提供利用一種"非接觸"或是"軟性泵送"的方式來將流體移動通過一流體通道的功能。更明確地說，如同在此所述的，藉由在相對一主要的流體通道為不對稱的一輔助的流體通道中包含一流體致動器(亦即，流體泵)，該流體的曝露至該流體致動器、以及因此該流體的曝露至例如該流體致動器之可能的溫度及/或壓力衝擊可加以降低或是避免。
在某些例子中，一種如同在此所述的微流體裝置可以應用在微流體技術、綠色化學、化學物質合成、化學物質分析、生物學分析及偵測、生物學合成、醫療診斷、以及其它的領域中。例如，在此所述的流體致動器、輔助的流體通道以及主要的流體通道之配置係容許微流體流動的控制及輸送，同時降低材料(例如，像是生物學或是生化的物體/細胞之脆弱的材料)的曝露至該流體致動器之可能的溫度及/或壓力。
在某些例子中，藉由在該輔助的流體通道的一入口及/或出 口、或是接近入口及/或出口處包含一過濾器(例如，PTA、多孔的薄膜)，某些流體的成分(例如，固體的微粒、或例如是細胞之脆弱的成分)可以避免進入該輔助的流體通道，並且因此可以排除及/或受到保護免於曝露至該流體致動器的溫度及/或壓力(亦即，潛在使其劣化的溫度及/或壓力)。
儘管特定的例子已經在此被描繪及敘述，但該項技術中具有通常技能者將會體認到的是，各種替代及/或等同的實施方式都可以取代所展示及敘述的特定例子，而不脫離本揭露內容的範疇。此申請案係欲涵蓋在此論述的特定例子的任何調適或變化。
100‧‧‧微流體裝置
110‧‧‧流體儲存槽
120‧‧‧流體儲存槽
130‧‧‧主要的流體通道
140‧‧‧輔助的流體通道
142、144、146‧‧‧區段(腳)
150‧‧‧流體致動器
808‧‧‧輔助的流體流動
810‧‧‧主要的流體流動
L‧‧‧流體致動器的長度
L1‧‧‧主要的通道長度
L2‧‧‧主要的通道長度
LOC‧‧‧流體致動器的位置
LX‧‧‧輔助的通道長度
WX‧‧‧輔助的通道寬度

Claims (15)

  1. 一種用於微流體輸送之裝置，其係包括：一第一流體儲存槽；一第二流體儲存槽，其係與該第一流體儲存槽間隔開；一主要的流體通道，其係與該第一流體儲存槽以及該第二流體儲存槽連通；一輔助的流體通道，其係與該主要的流體通道連通；以及一流體致動器，其係在相對該主要的流體通道為不對稱的該輔助的流體通道之內，該流體致動器的操作是用以在該主要的流體通道中引起從該第一儲存槽朝向該第二儲存槽的流體流動。
  2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該輔助的流體通道係具有一與該第一儲存槽連通的第一端、以及一與該主要的流體通道連通的第二端。
  3. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該輔助的流體通道係具有分別與該主要的流體通道連通的一第一端以及一第二端。
  4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該輔助的流體通道係與該主要的流體通道為不對稱地連通。
  5. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該輔助的流體通道係包含一區段，該區段係與該主要的流體通道連通，並且被定向在一相對該主要的流體通道之非零的角度下。
  6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該輔助的流體通道係包括一通道迴路，並且包含一與該主要的流體通道連通的第一腳以及一與該主要的流體通道連通的第二腳，並且其中該流體致動器係被設置在該第一腳以及該 第二腳中之一內。
  7. 如申請專利範圍第1項之裝置，其進一步包括：一過濾器，其係相關於流體流過該輔助的流體通道的一方向而被設置在該流體致動器之前。
  8. 一種用於微流體輸送之裝置，其係包括：第一及第二流體儲存槽；一主要的流體通道，其係延伸在該第一及第二流體儲存槽之間；一輔助的流體通道，其係與該主要的流體通道連通，並且包含一相對該第一及第二儲存槽為不對稱的區段；以及一流體致動器，其係在該輔助的流體通道的該區段之內，該流體致動器係用以在該主要的流體通道中引起在該第一及第二儲存槽之間的流體流動。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該輔助的流體通道係進一步與該第一及第二儲存槽中之一連通。
  10. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該輔助的流體通道係包含另一與該主要的流體通道連通的區段。
  11. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該輔助的流體通道係相對該主要的流體通道為不對稱的。
  12. 如申請專利範圍第8項之裝置，其中該輔助的流體通道係包括一通道迴路，並且該流體致動器係相對該主要的流體通道為不對稱地被設置在該通道迴路之內。
  13. 一種微流體輸送之方法，其係包括： 將一主要的流體通道與一第一儲存槽以及一與該第一儲存槽間隔開的第二儲存槽連通；將一輔助的流體通道與該主要的流體通道連通；以及操作一被設置在相對該主要的流體通道為不對稱的該輔助的流體通道之內的流體致動器，其係包含在該主要的流體通道中引起從該第一儲存槽朝向該第二儲存槽的流體流動。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法，其中將該輔助的流體通道與該主要的流體通道連通係包含將該輔助的流體通道的一第一端與該第一儲存槽連通，並且將該輔助的流體通道的一第二端與該主要的流體通道連通。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法，其中將該輔助的流體通道與該主要的流體通道連通係包含將該輔助的流體通道的第一及第二端與該主要的流體通道連通。
TW105100744A 2015-01-30 2016-01-12 用於微流體輸送之裝置和方法 TWI574909B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2015/013894 WO2016122635A1 (en) 2015-01-30 2015-01-30 Microfluidic transport

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201639773A true TW201639773A (zh) 2016-11-16
TWI574909B TWI574909B (zh) 2017-03-21

Family

ID=56544051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105100744A TWI574909B (zh) 2015-01-30 2016-01-12 用於微流體輸送之裝置和方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10589269B2 (zh)
EP (1) EP3237325B1 (zh)
CN (1) CN107614421B (zh)
TW (1) TWI574909B (zh)
WO (1) WO2016122635A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI670499B (zh) * 2017-04-07 2019-09-01 美商惠普研發公司 微流體裝置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019514017A (ja) * 2016-04-28 2019-05-30 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． マイクロ流体濾過
US11686327B2 (en) 2017-04-07 2023-06-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Inertial pumps
WO2022216275A1 (en) * 2021-04-06 2022-10-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic device channel splitting

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6942771B1 (en) * 1999-04-21 2005-09-13 Clinical Micro Sensors, Inc. Microfluidic systems in the electrochemical detection of target analytes
US6952962B2 (en) 2000-10-24 2005-10-11 Sandia National Laboratories Mobile monolithic polymer elements for flow control in microfluidic devices
US7323140B2 (en) * 2001-03-28 2008-01-29 Handylab, Inc. Moving microdroplets in a microfluidic device
US7753656B2 (en) 2002-06-20 2010-07-13 Lawrence Livermore National Security, Llc Magnetohydrodynamic pump with a system for promoting flow of fluid in one direction
TW590982B (en) 2002-09-27 2004-06-11 Agnitio Science & Technology I Micro-fluid driving device
CN101031500A (zh) * 2004-09-28 2007-09-05 克利弗兰生物传感器私人有限公司 微流体装置
US20060193730A1 (en) 2005-02-25 2006-08-31 Jacob Rosenstein Method and apparatus for controlling microfluidic flow
US9211539B2 (en) * 2009-04-02 2015-12-15 Purdue Research Foundation Variable volume mixing and automatic fluid management for programmable microfluids
TW201043786A (en) 2009-06-05 2010-12-16 Univ Nat Taiwan Microfluidic pump, fluid guiding module, and fluid transporting system
US20130014843A1 (en) * 2009-12-17 2013-01-17 Alan Derek Wright Pressure enhancing device
US8597486B2 (en) * 2010-04-21 2013-12-03 Nanyang Technological University Droplet based miniaturized device with on-demand droplet-trapping, -fusion, and -releasing
EP2571696B1 (en) 2010-05-21 2019-08-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid ejection device with circulation pump
CN103249486B (zh) 2010-09-09 2015-05-27 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 微流体装置、微流体计量供给系统以及用于微流体测量和计量供给的方法
DE102010042265A1 (de) 2010-10-11 2012-04-12 PARltec GmbH Ventil, Vorrichtung mit Ventil, Verwendung des Ventils in der Vorrichtung, Mikropumpe mit Ventil, Verneblersystem mit Ventil und Dosier-/Mischvorrichtung mit Ventil
US9790546B2 (en) 2012-08-31 2017-10-17 Roche Molecular Systems, Inc. Microfluidic chip, device and system for the generation of aqueous droplets in emulsion oil for nucleic acid amplification
BR112015027225B1 (pt) 2013-04-30 2021-11-03 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dispositivo sensor microfluídico
US9409170B2 (en) 2013-06-24 2016-08-09 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic mixing device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI670499B (zh) * 2017-04-07 2019-09-01 美商惠普研發公司 微流體裝置
US11110453B2 (en) 2017-04-07 2021-09-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic devices

Also Published As

Publication number Publication date
US10589269B2 (en) 2020-03-17
CN107614421B (zh) 2021-04-30
EP3237325B1 (en) 2019-11-27
US20180029032A1 (en) 2018-02-01
TWI574909B (zh) 2017-03-21
EP3237325A4 (en) 2018-06-20
EP3237325A1 (en) 2017-11-01
CN107614421A (zh) 2018-01-19
WO2016122635A1 (en) 2016-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI574909B (zh) 用於微流體輸送之裝置和方法
Tanyeri et al. A microfluidic-based hydrodynamic trap: design and implementation
Wang et al. Controlling flow behavior of water in microfluidics with a chemically patterned anisotropic wetting surface
US8343425B1 (en) Multi-layer micro/nanofluid devices with bio-nanovalves
KR100509254B1 (ko) 미세 유체의 이송 시간을 제어할 수 있는 미세 유체 소자
WO2015163365A1 (ja) ブレード複合型開放流路装置およびその接合体
Ellinas et al. Superhydrophobic, passive microvalves with controllable opening threshold: Exploiting plasma nanotextured microfluidics for a programmable flow switchboard
US20180280911A1 (en) Microfluidic droplet generator with controlled break-up mechanism
CN108883413B (zh) 微流体网络装置
JP2004225912A (ja) マイクロ流体スイッチ
Wang et al. Anisotropic Janus Si nanopillar arrays as a microfluidic one-way valve for gas–liquid separation
JP2007225438A (ja) マイクロ流体チップ
Ishida et al. First-come-first-store microfluidic device of droplets using hydrophobic passive microvalves
Oskooei et al. Bubble gate for in-plane flow control
Kim et al. Water-head pumps provide precise and fast microfluidic pumping and switching versus syringe pumps
Fujimoto et al. Dynamic formation of a microchannel array enabling kinesin-driven microtubule transport between separate compartments on a chip
JP4054798B2 (ja) 流体搬送方法
KR100955845B1 (ko) 액적 병합장치 및 이를 이용한 액적 병합 방법
US6802331B2 (en) Particle-based check valve
JP2020513853A (ja) 慣性ポンプ
US11224734B2 (en) Valve, in particular for a device for administering a liquid medicament, and a corresponding device for administering a liquid medicament
Perdigones et al. Pneumatically actuated positive gain microvalve with n-channel metal-oxide semiconductor-like behaviour
WO2016157893A1 (ja) 混合流路及びこの混合流路を備えたマイクロ流体デバイス
Glick et al. Single-layer microfluidic current source via optofluidic lithography
JP2007315754A (ja) 目的物質の塗布方法、及びマイクロ化学チップ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees