TWI643656B - 微流體過濾系統 - Google Patents

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TWI643656B
TWI643656B TW106122864A TW106122864A TWI643656B TW I643656 B TWI643656 B TW I643656B TW 106122864 A TW106122864 A TW 106122864A TW 106122864 A TW106122864 A TW 106122864A TW I643656 B TWI643656 B TW I643656B
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帕維爾 柯爾尼羅維西
亞歷山大Ｎ 戈弗亞迪諾夫
大衛Ｐ 馬克爾
艾瑞克Ｄ 托尼亞伊能
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惠普硏發公司
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Abstract

本發明提供一種微流體過濾系統，其可包括：一第一微流體通道；一第一泵，其用以在一第一方向上沿著該第一微流體通道移動流體；一第二微流體通道；一第二泵，其用以在與該第一方向相對之一第二方向上沿著該第二微流體通道移動流體；及一過濾器通道，其在該第一微流體通道與該第二微流體通道之間延伸且互連該第一微流體通道與該第二微流體通道。

Description

微流體過濾系統
本發明有關於微流體過濾系統。
流體常常含有將被移除或分出之污染物。在許多狀況下，使用過濾器來移除或分出污染物。現有過濾器可能難以用於微流體應用中。
本發明之一個實例描述一種微流體過濾系統，其利用流體逆流來促進過濾器清潔。微流體過濾系統運用連接至第二微流體通道之過濾通道來過濾第一微流體通道內在第一方向上流動之流體，其中在與第一方向相對之第二方向上泵送第二微流體通道中之流體。在一個實施方案中，第二微流體通道中之流體之泵送係脈衝式的，以促進過濾通道之清潔。在一個實施方案中，在第一方向上泵送第二微板通道內之流體以促進過濾通道之清潔。
20‧‧‧微流體過濾系統
24‧‧‧微流體通道
28‧‧‧泵
34‧‧‧微流體通道
38‧‧‧泵
40‧‧‧過濾器通道
42‧‧‧方向
43‧‧‧箭頭
44‧‧‧方向
46‧‧‧方向
102‧‧‧區塊
104‧‧‧區塊
243‧‧‧過濾器通道
245‧‧‧過濾器通道
247‧‧‧過濾器通道
249‧‧‧過濾器通道
250‧‧‧泵
251‧‧‧第一區段
252‧‧‧控制器
253‧‧‧第二區段
254‧‧‧方向
255‧‧‧第一區段
256‧‧‧流量感測器
257‧‧‧第二區段
258‧‧‧流量感測器
260‧‧‧流量感測器
320‧‧‧微流體過濾系統
340‧‧‧過濾器通道
342‧‧‧過濾器通道
344‧‧‧過濾器通道
346‧‧‧過濾器通道
420‧‧‧微流體過濾系統
440‧‧‧過濾器通道
442‧‧‧過濾器通道
444‧‧‧過濾器通道
446‧‧‧過濾器通道
520‧‧‧微流體過濾系統
540‧‧‧過濾器通道
542‧‧‧過濾器通道
544‧‧‧過濾器通道
546‧‧‧過濾器通道
620‧‧‧微流體過濾系統
622‧‧‧流體初級流
623‧‧‧粒子
625‧‧‧流體次級流
720‧‧‧微流體過濾系統
720A‧‧‧微流體過濾系統
720B‧‧‧微流體過濾系統
720C‧‧‧微流體過濾系統
720D‧‧‧微流體過濾系統
728‧‧‧慣性推動泵
738‧‧‧毛細管噴射拉動泵
820‧‧‧微流體過濾系統
828‧‧‧毛細管噴射拉動泵
838‧‧‧慣性推動泵
920‧‧‧微流體過濾系統
928‧‧‧慣性推動泵
938‧‧‧慣性推動泵
950‧‧‧慣性推動泵
950B‧‧‧反向泵
950C‧‧‧反向泵
1020‧‧‧微流體過濾系統
1023‧‧‧粒子
1034‧‧‧微流體通道
1038‧‧‧泵
1044‧‧‧方向
1120‧‧‧微流體過濾系統
1143‧‧‧過濾器通道
1144‧‧‧方向
1220‧‧‧微流體過濾系統
1243‧‧‧過濾器通道
1250‧‧‧反向流泵
1256‧‧‧流量感測器
1258‧‧‧流量感測器
1260‧‧‧流量感測器
1320‧‧‧微流體過濾系統
1322‧‧‧輸入儲集器
1326‧‧‧輸出儲集器
1420‧‧‧微流體過濾系統
1422A‧‧‧個別過濾系統
1422B‧‧‧個別過濾系統
1424‧‧‧微流體通道
1423‧‧‧輸入末端
1425‧‧‧輸出末端
1520‧‧‧微流體過濾系統
1522A‧‧‧微流體過濾系統
1522B‧‧‧微流體過濾系統
1620‧‧‧微流體過濾系統
1625‧‧‧氣泡
1660‧‧‧通道清潔器
1720‧‧‧微流體過濾系統
1722A‧‧‧儲集器
1722B‧‧‧儲集器
1722C‧‧‧儲集器
1723‧‧‧較精細流體
1724A‧‧‧微流體通道
1724B‧‧‧微流體通道
1724C‧‧‧微流體通道
1728B‧‧‧泵
1728C‧‧‧泵
1743A‧‧‧過濾器通道
1743B‧‧‧過濾器通道
1747‧‧‧入口末端或輸入末端
1749‧‧‧噴射末端或輸出末端
1752‧‧‧控制器
1760A‧‧‧流量感測器
1760B‧‧‧流量感測器
1762B‧‧‧濃度感測器
1820‧‧‧微流體過濾系統
1822‧‧‧個別過濾系統
1825‧‧‧塔或柱
1843‧‧‧過濾器通道
1871‧‧‧噴嘴或排出開口
1872‧‧‧流體致動器
1920‧‧‧實例微流體過濾系統
1922‧‧‧個別過濾系統
1925‧‧‧塔或柱
1934‧‧‧微流體通道
1938‧‧‧泵
1943‧‧‧過濾器通道
1980‧‧‧主腔室
1982‧‧‧腔室
1984‧‧‧過濾器元件
A1‧‧‧銳角
A2‧‧‧銳角
A3‧‧‧角度
圖1為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖2為用於過濾流體之實例方法之流程圖。
圖3為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖4為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖5為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖6為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖7A至圖7E為在不同過濾階段期間之實例微流體過濾系統之示意圖。
圖8為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖9為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖10為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖11為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖12為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖13為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖14為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖15為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖16為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖17A為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖17B為圖17A之微流體過濾系統之示意圖，其說明過濾通道之清潔。
圖18為實例微流體過濾系統之示意圖。
圖19為示意性地說明實例微流體過濾系統之俯視圖。
圖20為示意性地說明實例微流體過濾系統之俯視圖。
圖1示意性地說明實例微流體過濾系統20。過濾系統20包含微流體通道24、泵28、微流體通道34、泵38及過濾器通道40。微流體通道24(其一部分被展示)包含流體初級流被導引所沿著的通路或管道。在一個實施方案中，通道24導引樣本流，其含有不同大小的粒子或不同大 小的化學或生物元素。出於本發明之目的，術語「微流體」指代含有流體或通過此流體流之體積，其中此等體積具有一毫米及低於一毫米之至少一個尺寸(例如：長度、寬度、高度等)。在一個實施方案中，具有為在流體流中傳輸且由過濾器通道40過濾之粒子之大小之至少兩倍及高達10倍的一個尺寸。
儘管微流體通道24在圖1中被說明為線性且沿著其長度具有均一截面積，但在其他實施方案中，微流體通道24可具有多種大小及形狀。舉例而言，在其他實施方案中，微流體通道24可具有多種不同截面形狀。在其他實施方案中，微流體通道24可沿著其長度具有變化的截面大小及/或截面形狀。在其他實施方案中，微流體通道24可沿著非線性路徑(諸如多邊形路徑、曲形路徑或蜿蜒蛇形路徑)而延伸。
泵28包含用以將力施加至流體且在由箭頭42指示之第一方向上沿著通道24移動流體的裝置。泵28之實例包括但不限於壓電隔膜、熱氣泡電阻器泵，及靜電微機電系統(MEMS)隔膜、機械/衝擊驅動隔膜、音圈泵、磁致伸縮驅動泵以及流體噴射器。就流體噴射器而言，自通道24噴射流體以產生在由箭頭42指示之方向上汲取流體之毛細管壓力。此流體噴射器之實例包括但不限於將流體噴射通過噴嘴之氣泡射流電阻器。在一個實施方案中，泵28可包含慣性泵，其中泵28沿著通道24之長度非對稱地定位，與通道24之末端隔開不同距離，使得泵28傳播反向波且在由箭頭42指示之方向上產生單向淨流體流。在一個實施方案中，泵28可設置於微流體通道24之任一末端處、設置於通道24內，或設置於通道24之末端以外。在一個實施方案中，泵28可在通道24內橫越過濾器通道40在由箭頭 42指示之方向上推動流體。在另一實施方案中，泵28可在通道24內橫越過濾器通道40在由箭頭42指示之方向上汲取流體。
微流體通道34與過濾器通道40合作以將粒子過濾為遠離或離開通道24內之流體初級流。微流體通道34(其一部分被展示)包含流體次級逆流被導引所沿著的通路或管道。
儘管微流體通道34被說明為線性、平行於通道24且沿著其長度具有均一截面積，但在其他實施方案中，微流體通道34可具有多種不同大小、形狀及路徑。舉例而言，在其他實施方案中，微流體通道34可具有多種不同截面形狀。在其他實施方案中，微流體通道34可沿著其長度具有變化的截面大小及/或截面形狀。在其他實施方案中，微流體通道34可沿著非線性路徑(諸如多邊形路徑、曲形路徑或蜿蜒蛇形路徑)而延伸。在其他實施方案中，微流體通道34可非平行於通道24或與通道24成傾斜關係而延伸。
泵38相似於泵28。泵38包含用以將力施加至流體且在如由箭頭44所指示之第一方向上沿著通道34移動流體的裝置。泵38之實例包括但不限於壓電隔膜、熱氣泡電阻器泵，及靜電微機電系統(MEMS)隔膜、機械/衝擊驅動隔膜、音圈泵、磁致伸縮驅動泵以及流體噴射器。就流體噴射器而言，自通道34噴射流體以產生在由箭頭44指示之方向上汲取流體的毛細管壓力。此流體噴射器之一個實例為將流體噴射通過噴嘴之氣泡射流電阻器。在一個實施方案中，泵28可包含慣性泵，其中泵38沿著通道34之長度非對稱地定位，與通道34之末端隔開不同距離，使得泵38傳播反向波且在由箭頭44指示之方向上產生單向淨流體流。在一個實施方案 中，泵38可設置於微流體通道34之任一末端處、設置於通道34內，或設置於通道34之末端以外。在一個實施方案中，泵38可在通道34內橫越過濾器通道40在由箭頭44指示之方向上推動流體。在另一實施方案中，泵38可在通道34內橫越過濾器通道40在由箭頭44指示之方向上汲取流體。
過濾器通道40包含在微流體通道24與微流體通道34之間延伸且互連微流體通道24與微流體通道34的微流體通路。過濾器通道40經定尺寸及/或塑形為具有用以阻礙或阻擋至少一個尺寸大小大於預定尺寸大小之選定粒子或元素之流動的大小或截面積。在一個實施方案中，過濾器通道40之截面積具有小於或等於至少5μm及高達10μm的至少一個尺寸，以便過濾或阻擋具有較大尺寸之粒子或元素之通過。在一個實施方案中，微流體通道34及24在截面上可具有數百微米之一個尺寸，而過濾通道40在截面上具有一微米或數十微米尺度之一個尺寸。
在一個實施方案中，過濾器通道40連接至微流體通道24，其中通道24及40之相交中心線垂直或使得通道24及40之相交中心線形成面向微流體通道24之上游末端的銳角，與由箭頭42指示之方向相對。因此，可將較大粒子移動為遠離過濾器通道40，以便清潔或不堵塞過濾器通道40。在一個實施方案中，過濾器通道40連接至微流體通道34，使得通道34及40之相交中心線垂直或使得通道34及40之相交中心線形成面向微流體通道34上游末端的銳角，與由箭頭44指示之方向相對。因此，通道34內移動之流體較不可能流動至過濾器通道40及微流體通道24中。
圖2為用於過濾流體初級流之實例方法100之流程圖。儘管方法100被描述為由上文所描述之微流體過濾系統20實行，但應理解，方 法100可由下文中所描述之微流體過濾系統中之任一者實行。
如由區塊102所指示，在由圖1中之箭頭42所指示之第一方向上沿著第一微流體通道(微流體通道24)引導流體初級流。在一個實施方案中，藉由泵28之動作來促進在第一方向上之初級流。在一個實施方案中，可在由箭頭42指示之方向上推動初級流。在另一實施方案中，可在由箭頭42指示之方向上汲取初級流。在一個實施方案中，泵28可藉由自通道24噴射一定體積的流體來移動流體，其中毛細管壓力在由箭頭42指示之方向上汲取流體。
如由區塊104所指示，沿著第二微流體通道(微流體通道34)及與第一方向(如由箭頭44所指示)相對之第二方向產生或引導流體次級流，以便將正被過濾之流體汲取至通道34中。在此過濾期間，可相抵於過濾器通道40而汲取在第一微流體通道24內且大於過濾器通道40之尺寸的粒子，以便堵塞或閉塞過濾器通道40。在圖1所展示之實例中，在由箭頭46指示之方向上汲取較大粒子，且相抵於過濾器通道40之嘴部或入口48而保持較大粒子。在一個實施方案中，入口48可包含經定大小及/或塑形以阻擋較大粒子傳遞離開通道24之單一開口。在另一實施方案中，入口48可包含多個較小通路，該多個較小通路中之每一者經定大小及/或塑形以阻擋較大粒子傳遞離開通道24。
在一個實施方案中，次級流係恆定的。在另一實施方案中，次級流係間歇的或脈衝式的。在次級流減慢或暫停之此等時間期間，可能正堵塞過濾器通道40之較大粒子被釋放且被向下游驅動以沿著通道24清潔過濾器通道40之進口。最終結果為較大粒子經歷來回運動，從而反覆地或 不斷地堵塞及不堵塞過濾器通道40。
在一個實施方案中，可利用方法100以過濾樣本。舉例而言，若全血將被清除掉紅血球以獲得及分析血漿，則可利用方法100以將清潔樣本(血漿)流通過過濾器通道40引導至通道34內之次級流，其中通道24內之初級流輸出「廢料」(紅血球)。然而，在其他程序(諸如DNA提取程序)中，大粒子可包含具有經吸收的所關注DNA分子之二氧化矽珠粒。在此實施方案中，通道24內之初級流可含有經吸收的所關注DNA分子，而通道24內之次級流可包括已傳遞通過過濾器通道40之經溶解細胞(蛋白質、脂質等等)的其餘部分。
圖3示意性地說明實例微流體過濾系統220。系統220相似於上文所描述之系統20，惟系統220被說明為另外包含各種實例過濾器通道243、245、247及249、泵250及控制器252除外。對應於系統20之組件或元件的系統220之彼等剩餘組件或元件被相似地編號。
類似於過濾器通道40，過濾器通道243、245、247及249各自包含在微流體通道24與微流體通道34之間延伸且互連微流體通道24與微流體通道34的微流體通路。此等過濾器通道243、245、247及249中之每一者經定尺寸及/或塑形為阻礙或阻擋至少一個尺寸大小大於預定尺寸大小之選定粒子或元素之流動。此等過濾器通道243、245、247及249中之每一者具有小於微流體通道24之截面積的截面積。儘管系統220被說明為包括過濾器通道40以及過濾器通道243、245、247及249中之每一者，但在其他實施方案中，系統20可包含不到全部的所展示之彼等通道。在一些實施方案中，系統220可包括在通道24及34之間延伸的多個過濾器通道，其 中多個過濾器通道中之每一者具有相同形狀或組態。
在所說明之實例中，過濾器通道243以與通道24及34中之每一者成傾斜關係的角度在通道24及34之間線性地延伸。通道24及過濾器通道243具有形成面向微流體通道24之上游末端之銳角A1的相交中心線。通道34及過濾器通道243具有形成面向微流體通道34之上游末端(與箭頭44之方向相對)之銳角A2的相交中心線。
過濾器通道245包含多分段式過濾通道。過濾器通道245具有自微流體通路24垂直地延伸的第一區段251，及與微流體通路34成傾斜關係而形成面向微流體通道34之上游末端之銳角的第二區段253。過濾器通道247包含多分段式過濾通道，其具有與微流體通道24成傾斜關係的第一區段255，及與微流體通道34亦成傾斜關係的第二區段257，其中區段255及257分別相對於通道24及34延伸不同角度。
過濾器通道249包含在通道24及34之間延伸的蜿蜒蛇形過濾通道。儘管通道243、245、247及249中之每一者被說明為具有所說明之大小、形狀及角度，但在其他實施方案中，通道243、245、247及249中之每一者可具有其他大小、形狀及角度，同時維持相同的整體一般組態。
泵250包含用以在由箭頭254指示之方向上在通道34中在與泵38相對之方向上移動流體的裝置。在所說明之實例中，泵250在啟動時在箭頭254之方向上移動流體。泵250可選擇性地啟動以藉由以下方式來更強有力地清潔過濾器通道40、243、245、247及249：產生自通道34通過此等過濾器通道而進入通道24之反向流體流，以卸除可相抵於此等過濾器通道之入口而截留的較大粒子。泵250可在由泵38進行之流體移動暫停或 停止時啟動。
泵250之實例包括但不限於壓電隔膜、熱氣泡電阻器泵，及靜電微機電系統(MEMS)隔膜、機械/衝擊驅動隔膜、音圈泵、磁致伸縮驅動泵以及流體噴射器。就流體噴射器而言，自通道34噴射流體以產生在由箭頭254指示之方向上汲取流體的毛細管壓力。此流體噴射器之實例包括但不限於將流體噴射通過噴嘴之氣泡射流電阻器。在一個實施方案中，泵250可包含慣性泵，其中泵250沿著通道34之長度非對稱地定位，與通道34之末端隔開不同距離，使得泵250傳播反向波且在由箭頭254指示之方向上產生單向淨流體流。在一個實施方案中，泵250可設置於微流體通道34之任一末端處、設置於通道34內，或設置於通道34之末端以外。在一個實施方案中，泵38可在通道34內越過過濾器通道40在由箭頭254指示之方向上推動流體。在另一實施方案中，泵250可在通道34內越過過濾器通道40在由箭頭44指示之方向上汲取流體。
控制器252包含遵循電腦可讀指令或程式設計以便控制泵28、38及250之啟動的處理單元。出於本申請案之目的，術語「處理單元」應意謂執行非暫時性電腦可讀媒體或記憶體中所含有之指令序列的目前開發或未來開發之計算硬體。執行該等指令序列會致使處理單元進行諸如產生控制信號之步驟。該等指令可自唯讀記憶體(ROM)、大容量儲存裝置或某一其他持續儲存器載入於隨機存取記憶體(RAM)中以供處理單元執行。在其他具體實例中，可代替或結合軟體指令而使用硬佈線電路系統以實施所描述之功能。舉例而言，控制器252可被體現為一或多個特殊應用積體電路(ASIC)之部分。除非另有特定提及，否則控制器並不限於硬體電路 系統與軟體之任何特定組合，亦不限於用於由處理單元執行之指令的任何特定源。
在一個實施方案中，控制器252輸出控制信號而致使泵38之泵送動作或操作係間歇的或脈衝式的，從而促進閉塞或堵塞過濾器通道之任何特定元素的來回運動，以潛在地去除此等堵塞粒子或元素。舉例而言，在單段操作中，控制器252可輸出控制信號而致使泵38以介於1kHz與48kHz之間的頻率進行泵送。在一個實施方案中，控制器252可代替地或另外輸出控制信號而致使泵250在泵38之泵送期間在反向方向(由箭頭254指示)上泵送流體，以縮減堵塞粒子正相抵於過濾器通道40、243、245、247、249之入口或在泵38之泵送暫停之時間期間被固持的力，以更強有力地將任何堵塞粒子吹出或去除為遠離過濾器通道40、243、245、247、249之入口。
在一個實施方案中，系統220可另外包含一或多個流量感測器，諸如實例流量感測器256(示意性地展示)。在此實施方案中，流量感測器偵測流體流，且基於經偵測之流體流，控制器252判定過濾器通道40、243、245、247、249是否被足夠地堵塞，以便(A)保證泵38泵送流體之頻率改變，(B)保證泵250更頻繁地進行反向泵送，及/或(C)保證泵28、38及/或250正驅動流體之速率或力改變。舉例而言，在一個實施方案中，感測器256可偵測通道34內在由箭頭44指示之方向上的流體流量。若經偵測之流量降至低於預定臨限值，則控制器252可判定保證控制器252進行自動改變之堵塞情形，諸如增加泵28之泵送力或速率、縮減泵38之泵送力或速率、減低泵38被致動之頻率，及/或增加泵250被致動之頻率。
在一些實施方案中，系統220可代替地或另外包含位於通道24內(諸如緊接於通道24之下游末端，或處於通道24之排出口)之流量感測器258，其中若經偵測之流量升至高於預定臨限值，則控制器252可判定保證控制器252進行自動改變之堵塞情形，諸如增加泵28之泵送力或速率、縮減泵38之泵送力或速率、減低泵38被致動之頻率，及/或增加泵250被致動之頻率。在又其他實施方案中，流量感測器(諸如感測器260)可位於過濾器通道40、243、245、247、249中之至少一者內，其中若經偵測之流量降至低於預定臨限值，則控制器252可判定保證控制器252進行自動改變之堵塞情形，諸如增加泵28之泵送力或速率、縮減泵38之泵送力或速率、減低泵38被致動之頻率，及/或增加泵250被致動之頻率。
圖4至圖6說明多個過濾器通道之特性可沿著通道24及34之長度如何變化。圖4說明微流體過濾系統320。過濾系統320相似於過濾系統220，惟過濾器通道40、243、245、247、249被替換為過濾器通道340、342、344及346除外，其中沿著通道24連續的不同過濾器通道之入口的截面積在下游方向(箭頭42之方向)上漸進地變大，以提供通道24內之初級流的漸進或逐步過濾。在所說明之實例中，泵28及38被特定地說明為分別在由箭頭42及44指示之方向上汲取流體。在此等實施方案中，泵28及38可包含如上文所描述之噴射裝置。對應於系統220之組件的系統320之彼等剩餘組件或元件被相似地編號或如圖3所展示。舉例而言，系統320另外包含圖3所展示之泵250、控制器252以及感測器256、258及260。
圖5說明微流體過濾系統420。系統420相似於系統320，惟系統420包含過濾器通道440、442、444及446除外。過濾器通道440、 442、444及446在互連通道24及34之間延伸。過濾器通道440、442、444及446沿著通道24連續地具有入口截面積，其在下游方向(箭頭42之方向)上漸進地變小，以提供通道24內之初級流的漸進或逐步過濾。
圖6示意性地說明微流體過濾系統520。系統520相似於系統320，惟系統520包含過濾器通道540、542、544及546除外。在所說明之實例中，由通道24及各種過濾器通道之相交中心線形成的角度沿著通道24之長度變化，以便變化經過濾流體被汲取通過不同過濾通道當中之過濾器通道的力及速率。在所說明之實例中，通道24及各種過濾器通道之相交中心線的角度可在下游方向上(在箭頭42之方向上)連續地或逐漸地變大。舉例而言，最上游過濾器通道540可具有接近於0°之較小角度，其中每一連續下游過濾器通道(通道542、544及546)可具有大於上游前置過濾器通道之角度的角度，接近90°。在其他實施方案中，通道24及各種過濾器通道之相交中心線的角度可在下游方向上(在箭頭42之方向上)連續地或逐漸地變小。儘管系統320、420及520中之每一者的過濾器通道中之每一者被說明為與通道24及34中之每一者成傾斜關係的線性通道，但在其他實施方案中，此等過濾器通道中之每一者可具有諸如圖3所展示之組態的替代組態。
圖7A至圖7E說明實例微流體過濾系統620之一種實例過濾及清潔操作。系統620相似於上文所描述之系統220，惟系統620包含在通道24與通道34之間延伸且互連通道24與通道34的一系列平行的均一隔開之過濾器通道243除外。儘管未說明，但系統620包含圖3所展示之剩餘組件或元件中之每一者。
如圖7A所說明，控制器252在遵循非暫時性電腦可讀媒體中所含有之指令的情況下輸出控制信號而作為初級泵脈衝之部分來啟動泵28以在由箭頭42指示之方向上沿著通道24移動含有粒子623之流體初級流622。如圖7B所說明，在初級泵脈衝已結束之後，控制器252進一步輸出控制信號而作為次級泵脈衝之部分來致使泵38在由箭頭44指示之方向上沿著通道34移動流體次級流625。在次級泵脈衝期間，通道24中之樣本之部分被拉動至過濾器通道243中以形成次級流625。在此時間期間，粒子623被保持為鄰近於過濾器通道243之入口，從而潛在地堵塞過濾器通道243。
如圖7C所說明，在次級泵脈衝完成之後，控制器252再次輸出控制信號而致使泵28執行第二初級泵脈衝，從而在由箭頭42指示之方向上進一步沿著通道24移動樣本初級流622。在第二初級泵脈衝期間，先前相抵於過濾器通道243而駐留之粒子623變得自通道243之入口或開口去除，從而清淤過濾器通道243。如圖7D所說明，在第二初級泵脈衝完成之後，控制器252再次輸出控制信號而致使泵38執行第二次級泵脈衝，其中將通道24內之額外體積的樣本橫越過濾器通道243拉動至通道34中且沿著通道34及由箭頭44指示之方向而移動。在此時間期間，粒子23可再次變得或新粒子23可變得相抵於過濾器通道243之入口開口而駐留，從而潛在地堵塞過濾器通道243。一旦第二次級泵脈衝已完成，控制器252就再次執行先前所描述之初級泵脈衝。初級泵脈衝與次級泵脈衝之間的此交替循環係由控制器252重複。在此循環期間，隨著樣本(最初在通道24中被供應)橫越過濾器通道243被過濾且經由通道34被排出，過濾器通道243被反覆地堵塞且被反覆地敞開或清潔。
如圖7E所說明，控制器252可藉由輸出控制信號而致使泵250在通道34內在如由箭頭254所指示之反向方向上泵送流體來加速過濾器通道243之清潔或清淤。反向流體流移動通過過濾器通道243，且沿著通道24去除相抵於過濾器通道243之入口或開口而截留的彼等粒子623。在一個實施方案中，此反向流係在泵28處於非作用中時發生。在又一實施方案中，此反向流係在泵28處於作用中時發生，從而進一步幫助將截留粒子623移動為遠離過濾器通道243之入口。
在一個實施方案中，此增強型清潔係由控制器252以預定義時間或時間間隔而定期地實行。在又一實施方案中，此增強型清潔係由控制器252回應於來自感測器256、感測器258及/或感測器260之信號而實行。舉例而言，回應於來自此等感測器256、258、260中任一者之信號指示足夠堵塞數目或堵塞程度之過濾器通道243，控制器252可自動地暫停泵38之泵送且起始泵250之泵送。在一些實施方案中，控制器252亦可自動地起始泵28之泵送。在一些實施方案中，此泵送可繼續達預定義時間長度。在其他實施方案中，此泵送可繼續直至來自感測器256、258、260中之至少一者之信號指示高於預定義臨限值之流量恢復，此反映足夠程度或數目之過濾器通道243已被清淤。在一些實施方案中，可省略泵250。
圖8說明另一實例微流體過濾系統720。過濾系統720相似於過濾系統620，惟過濾系統720被特定地說明為包含慣性推動泵728及毛細管噴射拉動泵738除外。對應於系統620及系統220之組件的系統720之彼等剩餘組件或元件被相似地編號或如圖3所說明。
慣性推動泵728沿著通道24及由箭頭42指示之方向推動流 體(諸如經接收樣本)。慣性推動泵728包含慣性泵，其中泵728包含流體致動器，其沿著通道24之長度非對稱地定位且與通道24之末端隔開不同距離，使得泵728傳播反向波且在由箭頭42指示之方向上產生單向淨流體流。形成泵728之流體致動器之實例包括但不限於壓電隔膜、熱氣泡電阻器流體致動器，及靜電微機電系統(MEMS)隔膜流體致動器、機械/衝擊驅動隔膜致動器、電化學氣泡產生器、音圈流體致動器以及磁致伸縮驅動流體致動器。
泵738包含流體噴射器，流體噴射器包含流體致動器(諸如上文關於泵728所描述之流體致動器)，及排出通口或噴嘴，泵738之流體致動器將流體噴射通過該排出通口或噴嘴。此流體噴射器之實例包括但不限於將流體噴射通過噴嘴之氣泡射流電阻器。就流體噴射器而言，自通道34噴射流體以產生在由箭頭44指示之方向上汲取流體的毛細管壓力。通過排出通口來排出流體會將通道24內之流體橫越過濾器通道243汲取或拉動至通道34中。被阻止流動通過過濾器通道243之粒子623沿著通道24被驅動且被驅動至接收通道接收儲集器，如由箭頭43所指示。
圖9示意性地說明實例微流體過濾系統820。系統820相似於系統720，惟系統820被特定地說明為包含毛細管噴射拉動泵828及慣性推動泵838以代替泵728及泵738除外。對應於系統720之組件或元件的系統820之彼等剩餘組件或元件被相似地編號或如圖3及圖8所展示。
毛細管噴射拉動泵828相似於泵738，惟泵828位於通道24內以便在由箭頭42指示之方向上沿著及橫越過濾器通道243之入口開口汲取流體(諸如經接收樣本)除外。慣性推動泵838相似於上文所描述之推 動泵728，惟泵838位於通道34內以便在由箭頭44指示之方向上推動流體除外。因此，來自通道24之經過濾流體流動通過過濾器通道243且流動至通道34中，且由泵838進一步向前移動。同時，通道24內之初級流622內之粒子623係由流體噴射器泵828通過泵828之排出噴嘴或開口而排出。
圖10示意性地說明實例微流體過濾系統920。系統920相似於系統220及620，惟過濾系統920被特定地說明為包含慣性推動泵928、慣性推動泵938及慣性推動泵950除外。對應於系統620及系統220之組件的系統920之彼等剩餘組件或元件被相似地編號或如圖3所說明。
慣性推動泵928相似於上文所描述之推動泵728。慣性推動泵938相似於上文所描述之慣性推動泵838。慣性推動泵950相似於推動泵728或推動泵838，惟泵950之功能相似於上文所描述之泵250除外。在操作中，推動泵928自樣本源汲取流體，且沿著通道24在由箭頭42指示之方向上移動流體初級流622。推動泵938為在由箭頭44指示之方向上沿著通道34之流體次級流625，以將初級流622之流體橫越流體過濾器243汲取至通道34中以供泵938驅動。在將實行增強型清淤或清潔時，泵938暫停且控制器252啟動泵950以在如由箭頭254所指示之反向方向上移動流體，從而橫越過濾器通道243沿著通道34驅動流體且驅動至通道24中以去除任何堵塞或截留粒子623。
圖11示意性地說明實例微流體過濾系統1020。過濾系統1020相似於過濾系統220及過濾系統820，惟系統1020另外充當分類器除外，分類器另外包含微流體通道1034、泵1038、過濾器通道1243及反向流泵1250。對應於系統820之組件或元件的系統1020之彼等剩餘組件或元件 被相似地編號或如圖3所展示。舉例而言，儘管圖11中未特定地說明，但系統1020另外包含控制器252以及感測器256、258及260。
微流體通道1034相似於微流體通道34之處在於通道1034將逆流提供至通道24內之初級流622，其中逆流相抵於過濾器通道1243而汲取粒子，且帶走傳遞通過過濾器通道1243之經過濾流體。泵1038包含慣性推動泵以在由箭頭1044指示之方向上沿著微流體通道1034移動流體三級流，以便將粒子1023汲取或拉動至流體過濾器1243中且橫越流體過濾器1243。
過濾器通道1243相似於過濾器通道243，惟過濾器通道1243在互連通道24與通道1034之間延伸除外。過濾器通道1243具有不同於過濾器通道243之截面積及/或形狀的截面積及/或形狀。過濾器通道1243經定大小及/或塑形以接收及傳遞無法傳遞通過過濾器通道243之粒子1023(無論化學、生物抑或類似者)。同時，過濾器通道1243經定大小及/或塑形以阻擋或抑制粒子623之流動或通過。因此，系統1020可充當分類器，其通過過濾器通道1243及微流體通道1034來抽取粒子1023，通過泵828之排出通口來抽取粒子623，且通過過濾器通道243及微流體通道34來抽取經過濾流體之剩餘部分。在一些實施方案中，應瞭解，泵828可包含相似於上文所描述之泵728的慣性泵。同樣地，慣性泵838及1038中之每一者包含相似於上文所描述之泵738的毛細管噴射拉動泵。
反向流泵1250相似於上文所描述之泵950，惟泵1250位於微流體通道1034內除外。反向流泵1250之功能相似於泵950之處在於泵1250可在泵1038處於非作用中時啟動，以使流動反向來去除或清淤通道24 內可阻擋或閉塞流體過濾器1243之入口或通路的任何粒子。
在所說明之實例中，系統1020可另外包含流量感測器1256、1258及/或1260以將指示過濾器通道1243之堵塞的信號輸出至控制器252(圖3所展示)。如同來自感測器256、258及260之信號，控制器252可判定保證控制器252進行自動改變之堵塞情形，諸如增加泵828之泵送力或速率、縮減泵1038之泵送力或速率、減低泵1038被致動之頻率，及/或增加反向泵1250被致動之頻率及/或泵1250之驅動力。
圖12示意性地說明實例微流體過濾系統1120。過濾系統1120相似於系統1020，惟系統1120以連續或分級方式來分類初級流622之樣本中之不同大小的粒子除外，其中不含有粒子之流體及含有較小粒子之流體首先被過濾，且其中不含有粒子之流體及含有較小粒子之流體接著被再次過濾以將小粒子與剩餘流體分離。系統1120相似於系統1020，惟過濾器通道系統1120包含過濾器通道1143而非通道243且泵838在由箭頭1144指示之方向上沿著通道34移動流體除外，該方向係與流體在通道24內移動之方向相同。對應於系統1020之組件的系統1120之彼等剩餘組件或元件被相似地編號或如圖3所展示。儘管泵838被說明為慣性推動泵，但在其他實施方案中，泵838可包含相似於上文所描述之慣性拉動泵738的流體噴射器。
過濾器通道1143經定大小為相似於上文所描述之過濾器通道243。然而，過濾器通道1143在互連微流體通道1034與微流體通道34之間延伸。過濾器通道1143經進一步定向以便具有中心線，該等中心線與微流體通道1034之中心線相交，以形成非平行於通道1034之中心線且在面向箭頭1144之方向(通道1034內的流體流之上游方向，或通道34內的流 體流之下游方向)為90°或更小的角度A3。
在一些實施方案中，通道34可另外包含反向泵950以用於加速過濾器通道1143之堵塞。如上文關於系統1020所描述，系統1120可另外包含偵測過濾器通道1243或1143之堵塞條件的流量感測器，其中控制器252可判定保證控制器252進行自動改變之堵塞情形(藉由比較流量信號與預定臨限值)。舉例而言，回應於判定過濾器通道1243之堵塞，控制器252可增加泵828之泵送力或速率、縮減泵1038之泵送力或速率、減低泵1038被致動之頻率。回應於判定過濾器1143之堵塞，控制器252可增加泵1038之泵送力或速率、縮減泵950之泵送力或速率、減低泵950被致動之頻率，及/或增加反向泵950被致動之頻率及/或泵950之驅動力。
圖13示意性地說明實例微流體過濾系統1220。系統1220相似於系統1020，惟微流體通道34及過濾器通道243相較於微流體通道1034及過濾器通道1243位於通道24之相對側上除外。對應於系統120或系統220之組件的系統1220之彼等剩餘組件或元件被相似地編號或如圖3所展示。系統1220之操作方式相似於系統1020之操作方式。
圖14示意性地說明實例微流體過濾系統1320。系統1320包含配置於輸入儲集器1322與輸出儲集器1326之間的平行微流體過濾系統720A、720B、720C及720D(統稱為系統720)。上文關於圖8而描述過濾系統720中之每一者。就過濾系統720中之每一者而言，泵728自輸入儲集器1322汲取流體(諸如原始樣本)，且沿著通道24移動經汲取流體越過過濾器通道243。
如上文關於過濾系統720所描述，過濾系統720中之每一者 之泵738拉動流動通過通道24的原始樣本之部分(無粒子623之部分)通過且橫越過濾器通道243而進入通道34。經過濾樣本(無粒子623之部分)通過泵738之噴嘴或其他排出通口被噴射或逐出。通道24中之剩餘粒子623最終遞送至輸出儲集器1326。過濾系統720中之每一者並行地操作以在縮減區域(諸如微流體晶片上之縮減區域)中更快速地進行此等過濾操作。
在一些實施方案中，系統1320可包含平行地配置於儲集器1322及1326之間的其他微流體過濾系統。舉例而言，在其他實施方案中，系統1320可包含上文所描述之個別過濾系統中之任一者。在一個實施方案中，系統1320可包含以上個別過濾系統中之任一者、平行地配置且各自特定地包括上述反向流泵250之個別過濾系統、上述不同過濾器通道中之任一者、控制器252，及/或觸發控制器252之動作的上述流量感測器中之任一者。
圖15示意性地說明實例微流體過濾系統1420。系統1420相似於系統1320，惟系統1420將含有大粒子623之流體再循環回至輸入儲集器1322除外，輸入儲集器1322亦充當輸出儲集器，以便不斷地純化儲集器1322內之流體。如圖15所展示，系統1420包含多個個別過濾系統1422A、1422B(統稱為過濾系統1422)。個別過濾系統1422中之每一者相似於上文關於圖8所描述之過濾系統720，惟微流體通道24被替換為微流體通道1424除外。微流體通道1424具有連接至儲集器1322之輸入末端1423及連接至儲集器1322之輸出末端1425。在所說明之實例中，通道1424為U形。在其他實施方案中，通道1424可具有其他形狀，其中輸入末端及輸出末端兩者皆連接至儲集器1322。
在一些實施方案中，系統1420可包含沿著儲集器1322平行地配置之其他個別微流體過濾系統。舉例而言，在其他實施方案中，系統1420可包含上文所描述之個別過濾系統中之任一者，但其中上述通道24之輸出末端被再選路回至且連接至將流體供應至通道24之輸入末端的同一儲集器。在一個實施方案中，系統1420可包含經修改使得通道24將流體排出回至供通道24汲取流體之儲集器的以上個別過濾系統中之任一者，其中平行地配置之個別過濾系統可包含上述反向流泵250、上述不同過濾器通道中之任一者、控制器252，及/或觸發控制器252之動作的上述流量感測器中之任一者。
圖16示意性地說明實例微流體過濾系統1520。系統1520包含沿著儲集器1322而配置之平行微流體過濾系統1522A及1522B(統稱為系統1522)，儲集器1322針對個別過濾系統1522中之每一者充當流體輸入及流體輸出兩者。過濾系統1522中之每一者相似於上述過濾系統820，惟在系統1520中個別過濾系統1522中之每一者具有以流體方式連接至同一儲集器1322之兩個通道24及34除外。因此，在通過泵828之噴嘴或出口開口自通道24中之每一者排出較大粒子623時，將經過濾流體自通道34排出回至儲集器1322中，使得儲集器1322內所含有之流體被反覆地再循環及再過濾以增強純化。
在一個實施方案中，系統1520可具有沿著儲集器1322之多個不同個別微流體過濾系統，其中不同個別微流體過濾系統中之每一者經組態以自儲集器1322之流體濾出不同大小的粒子。舉例而言，在一個實施方案中，過濾系統1522B可具有過濾器通道243，過濾器通道243具有不同 大小的截面積及/或形狀以濾出相較於由過濾系統1522A之過濾器通道243濾出之粒子不同的粒子。
在一些實施方案中，具有不同粒子過濾屬性之個別微流體過濾系統1522可由控制器252選擇性地啟動以變化儲集器1322內之流體被過濾的程度。舉例而言，控制器252可經由輸入裝置接收輸入，其選擇將自儲集器1322中之樣本流體移除何種大小的粒子。根據此輸入，控制器252可啟動沿著儲集器1322之不同個別過濾系統1522中之選定過濾系統，其濾出由使用者選擇之彼等大小的粒子。若使用者需要濾出太大而不能傳遞通過系統1522A之過濾器通道243的第一粒子，但保持太大而不能傳遞通過系統1522B之過濾器通道243的第二粒子，則控制器252可使系統1522B處於非作用中狀態，同時啟動系統1522A。若使用者需要濾出第一粒子及第二粒子兩者，則控制器252可輸出控制信號而啟動系統1522A及1522B兩者。
儘管被說明為包括相似於上文所描述之過濾系統820的個別過濾系統1522，但在其他實施方案中，系統1520可包含沿著儲集器1322平行地配置之其他個別微流體過濾系統。舉例而言，在其他實施方案中，系統1420可包含上文所描述之個別過濾系統中之任一者。在系統1520中，平行地配置之個別過濾系統中之每一者可另外包含上述反向流泵250、上述不同過濾器通道中之任一者、控制器252，及/或觸發控制器252之動作的上述流量感測器中之任一者。
圖17A及圖17B示意性地說明實例微流體過濾系統1620。系統1620相似於上文所描述之系統220及系統820，惟系統1620另外包含通道清潔器1660除外。對應於系統820之元件的系統1620之彼等剩餘組件 或元件被相似地編號或如圖3所展示。詳言之，儘管未說明，但系統1620另外包含圖3所展示之反向流泵250、控制器252以及流量感測器256、258及260。
通道清潔器1660包含位於過濾器通道243中之每一者內的流體致動器。通道清潔器1660致動其對應通道內之流體或向其施加力，以便將任何堵塞粒子623驅動為遠離各別通道243之入口或嘴部。在一個實施方案中，此等通道清潔器1660中之每一者係由控制器252定期地同時致動，或回應於自至少一個流量感測器接收到指示通道堵塞之信號而同時致動。在另一實施方案中，此等通道清潔器1660中之每一者可獨立於其他通道清潔器1660被致動，從而促進目前未被堵塞或閉塞之彼等過濾器通道243的繼續過濾。舉例而言，在一個實施方案中，此等通道243中之每一者可包括流量感測器1260，其中控制器252可判定過濾器通道243之哪些目前被堵塞或閉塞，且可接著輸出控制信號而僅僅啟動與堵塞通道243相關聯之彼等通道清潔器1660。
在一個實施方案中，通道清潔器1660中之每一者包含清潔電阻器。在此實施方案中，控制器252藉由橫越此等電阻器供應電流來啟動個別通道清潔器，使得產生熱以汽化各別通道243內之流體且產生氣泡1625，氣泡1625將堵塞粒子643推動或逐出為遠離各別通道243之入口，如圖17B所說明。在又其他實施方案中，個別通道清潔器中之每一者可包含其他形式之流體致動器，諸如壓電隔膜、靜電微機電系統(MEMS)隔膜、機械/衝擊驅動隔膜、電化學氣泡產生器、音圈流體致動器、磁致伸縮或壓電驅動流體致動器。在一些實施方案中，通道243之部分可省略通道清潔 器1660。
圖18示意性地說明實例微流體過濾系統1720。系統1720使用依序系列的逆流以按大小、不同性質及/或不同化學反應而以使用多個再循環迴路之多級方式來過濾及餾份粒子。系統1720包含儲集器1722A、1722B、1722C(統稱為儲集器1722)、微流體通道1724A、1724B、1724C(統稱為通道1724)、泵1728A、1728B、1728C(統稱為泵1728)、過濾器通道1743A及1743B(統稱為通道1743)、反向泵950A、950B(統稱為反向泵950)(上文所描述)、通道清潔器660、控制器1752、流量感測器1760A、1760B(統稱為感測器1760)，以及濃度感測器1762B及1762C(統稱為感測器1762)。儘管被說明為包含由連續過濾器通道1743A及1743B提供之兩個過濾級，但在其他實施方案中，系統1720可包括多於兩個此等過濾級。
當儲集器1722中之每一者中之流體正被連續地過濾且使其指定內容物較純時，儲集器1722各自將流體供應至其各別微流體通道1724及自其各別微流體通道1724接收流體。儲集器1722A含有最原始樣本流體，即，含有粒子623、粒子1023及較精細流體1723中之每一者的流體。儲集器1722B含有已由過濾器通道1743A過濾以自儲集器1722A內之基本流體或原始流體分出粒子1023及較精細流體1723的流體。儲集器1722C含有已由過濾器通道1743B過濾以自儲集器1722A內之粒子1023分出較精細流體1723的流體。系統720之繼續過濾會增加儲集器1722A內之流體中的粒子623之濃度，增加儲集器1722B內的粒子1023之濃度，且增加儲集器1722C中的較精細流體1723(無粒子或具有小於粒子1023之粒子的流體)之濃度。
通道1724各自具有入口末端或輸入末端1747及排出末端或輸出末端1749，其兩者皆連接至同一各別儲集器。泵1728A、1728B及1728C分別通過通道1724A、1724B及1724C移動流體，以橫越各別通道再循環流體。在一個實施方案中，泵1728包含緊接於每一通道之入口末端1747的慣性泵以沿著且通過各別通道中之每一者推動流體。在另一實施方案中，泵1728可包含緊接於出口末端1749之流體注入器，諸如將流體噴射通過排出開口或噴嘴之流體致動器，以便沿著通過各別通道中之每一者拉動或汲取流體。
過濾器通道1743A包含在通道1724A及1724B之間延伸且互連通道1724A及1724B的第一組過濾器通道。過濾器通道1743A各自具有第一截面積及/或形狀以便允許粒子1023及較精細流體1723(其在大小方面可小於粒子623)通過，同時阻擋粒子623之通過。過濾器通道1743B包含在通道1724B及1724C之間延伸且互連通道1724B及1724C的第一組過濾器通道。過濾器通道1743B各自具有第一截面積及/或形狀以便允許較精細流體1723(其省略粒子或其含有小於粒子1023之粒子)通過，同時阻擋粒子1023之通過。
上文描述反向泵950。反向泵950在啟動時在反向方向上驅動其各別通道內之流體以分別進一步促進過濾器通道1743A及1743B之清淤。反向泵950可由控制器252基於預定週期而啟動，或回應於來自流量感測器1760之信號指示過濾器通道1743中之關聯過濾器通道之堵塞而啟動。
通道清潔器1660安置於過濾器通道1743A及1743B中之每一者內。上文關於系統1620而說明及描述通道清潔器1660。通道清潔器1660 在由控制器1752啟動時強有力地去除可閉塞或堵塞特定通道清潔器1660所處之通道的任何粒子。
控制器1752相似於上文所描述之控制器252。控制器1752輸出控制信號，該等控制信號啟動泵1728且可進一步啟動反向泵950及/或通道清潔器1660。在一個實施方案中，控制器1752輸出控制信號而致使泵1728中之每一者的泵送動作或操作係間歇的或脈衝式的，從而促進閉塞或堵塞過濾器通道之任何特定元素的來回運動，以潛在地去除此等堵塞粒子或元素。在一個實施方案中，控制器1752致使泵1726B在泵1728A及1728C中之每一者處於非作用中或暫停時啟動或泵送。
控制器1752進一步自流量感測器1760接收信號且比較此等信號與預定臨限值，以判定過濾器通道中之哪些(若存在)可能被堵塞或正經歷堵塞。流量感測器1760偵測個別過濾器通道1743中之每一者內之流動速率。控制器1752比較來自流量感測器1760之流動速率信號與預定義儲存臨限值，以判定流體流量足夠低以指示個別過濾器通道1743可能正經歷堵塞。
回應於此等過濾器通道1743A中之至少一者可能被堵塞的判定，控制器1752可增加泵1728A之泵送力或速率，可縮減泵1728B之泵送力或速率，及/或可減低泵1728B被致動之頻率以清淤過濾器通道1743A。回應於此等過濾器通道1743B中之至少一者可能被堵塞的判定，控制器1752可增加泵1728B之泵送力或速率，可縮減泵1728C之泵送力或速率，及/或可減低泵1728C被致動之頻率以清淤過濾器通道1743B。
在又其他實施方案中，在經歷堵塞之過濾器通道1743A之 數目小於預定義臨限值的狀況下，控制器1752可輸出控制信號而啟動與正經歷堵塞之特定過濾器相關聯的彼等個別通道清潔器1660。同樣地，在經歷堵塞之過濾器通道1743B之數目小於預定義臨限值的狀況下，控制器1752可輸出控制信號而啟動與正經歷堵塞之特定過濾器相關聯的彼等個別通道清潔器1660。另一方面，在經歷堵塞之過濾器通道1743A之數目大於預定義臨限值(諸如此等接通過濾器之大多數正變得堵塞)的狀況下，控制器1752可諸如藉由輸出控制信號而啟動反向泵950B及/或啟動通道清潔器1660中之每一者來起始更多全系統範圍之清潔。在經歷堵塞之過濾器通道1743B之數目大於預定義臨限值(諸如此等接通過濾器之大多數正變得堵塞)的狀況下，控制器1752可諸如藉由輸出控制信號而啟動反向泵950C及/或啟動過濾器通道1743B之通道清潔器1660中之每一者來起始更多全系統範圍之清潔。
濃度感測器1762偵測其各別儲集器1722內的粒子或不同粒子群組之濃度，及/或儲集器1722中之每一者內的流體之純度。濃度感測器1762將信號輸出至控制器1752。控制器1752基於來自濃度感測器1762之信號來控制泵1728之操作。舉例而言，使用者可輸入針對儲集器1722B或儲集器1722C中之特定粒子或組成物之特定純度位準或特定濃度範圍的請求。控制器1752可操作泵1726直至在各別儲集器中滿足此等濃度或純度請求。在一些實施方案中，使用者可輸入針對儲集器1722B及1722C內的流體之特定量或體積或粒子之特定計數的請求。在此等實施方案中，感測器1762可代替地或另外識別粒子之數目或含有該等粒子之流體之體積。控制器1752之過濾的持續時間可另外基於此等輸入體積/量請求。
圖19說明實例微流體過濾系統1820。系統1820相似於上文所描述之系統1420，惟系統1820被說明為在中心儲集器或流體供應槽1322之兩側上具有一系列個別過濾系統1822且每一系統1822在微流體通道1423與通道34之接面處包含塔或柱1825以形成或界定兩個過濾通道1843除外。對應於系統1420之組件的系統1820之彼等剩餘組件被相似地編號。圖19將泵738特定地說明為包含噴嘴或排出開口1871及流體致動器1872，流體致動器1872將流體噴射通過排出開口18712以橫越過濾器通道1843將流體自微流體通道1424汲取至通道34中。儘管圖19中未說明，但系統1820另外包含如上文所描述及圖3所說明之控制器252以及流量感測器256、258及260。
圖20說明實例微流體過濾系統1920，系統1920相似於上文所描述之系統1820，惟系統1920包含平行地位於儲集器或流體供應器1322之相對側上的個別過濾系統1922除外。系統1922相似於上文所描述之系統1822，惟系統1922各自在通道1424與通道1934之接合點處包含微流體通道1934、泵1938及多個塔或柱1925以形成或界定多個過濾器通道1943除外。系統1920可提供小粒子、中等粒子與大粒子之間的三向分離。對應於系統1820之組件的系統1920之彼等剩餘組件被相似地編號。儘管圖20中未說明，但系統1820可另外包含如上文所描述及圖3所說明之控制器252以及流量感測器256、258及260。
微流體通道1934自過濾器通道1943延伸，且包含主腔室1980、腔室1982及過濾器元件1984。主腔室1980在過濾器通道1943與隔室或流體腔室1982之間延伸。腔室1982各自含有泵1938中之一者。每一 泵1938包含流體致動器1872，其將流體噴射通過噴嘴或排出通口1871，以自通道1424橫越過濾通道1943及橫越通道1934之主體1980將流體汲取至各別隔室1982中。過濾器元件1984包含諸如柱、塔等等之結構，該等結構以預定間隔在腔室1982之每一者的前部中延伸。過濾器元件1984具有間隔以便進一步阻擋大小大於此等間隔之粒子，以在流體進入腔室1982及由泵1938排出之前，提供流體之進一步過濾。在一些實施方案中，控制器252(圖3所展示)可選擇性地啟動獨立於彼此之個別泵1938，以回應於來自流量感測器256、258及260之信號指示過濾器通道1943可能發生堵塞而改變流體自通道1424被汲取至通道1934中之速率。在一些實施方案中，控制器252可替代地啟動腔室1982中之泵1938以潛在地縮減過濾器元件1984處之粒子堵塞。
儘管已參考實例實施方案而描述本發明，但熟習此項技術者將認識到，可在不脫離所主張之主題之精神及範圍的情況下在形式及細節上作出改變。舉例而言，儘管不同實例實施方案可能已被描述為包括提供一或多個益處之一或多個特徵，但預期到，所描述之特徵可能在所描述之實例實施方案中或在其他替代實施方案中彼此互換或彼此組合。因為本發明之技術相對複雜，所以並非所有技術改變皆係可預見的。參考實例實施方案所描述及在以下申請專利範圍中所闡述之本發明係明顯地欲為儘可能寬泛。舉例而言，除非另有特定提及，否則列舉單一特定元件之申請專利範圍亦涵蓋複數個此等特定元件。申請專利範圍中之術語「第一」「第二」「第三」等等僅僅區分不同元件，且除非另有敍述，否則並不特定地與本發明中的元件之特定次序或特定編號相關聯。

Claims (15)

  1. 一種微流體過濾系統，其包含：一第一微流體通道；一第一泵，其用以在一第一方向上沿著該第一微流體通道移動流體；一第二微流體通道；一第二泵，其用以在與該第一方向相對之一第二方向上沿著該第二微流體通道移動流體；及一過濾器通道，其在該第一微流體通道與該第二微流體通道之間延伸且互連該第一微流體通道與該第二微流體通道。
  2. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其中該過濾器通道形成鄰近於該第一微流體通道之面向該第一方向的一鈍角，及鄰近於該第二微流體通道之面向該第二方向的一鈍角。
  3. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含一第三泵，該第三泵用以在該第一方向上沿著該第二微流體通道移動流體。
  4. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含：一第三微流體通道；一第二過濾器通道，其在該第三微流體通道與該第二微流體通道之間延伸且互連該第三微流體通道與該第二微流體通道；及一第三泵，其用以在該第二方向上沿著該第二微流體通道移動流體。
  5. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含：一第三微流體通道；一第二過濾器通道，其在該第二微流體通道與該第三微流體通道之間延伸且互連該第二微流體通道與該第三微流體通道；及一第三泵，其用以在該第一方向上沿著該第三微流體通道移動流體。
  6. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含：一輸入儲集器，其中該第一微流體通道具有連接至該輸入儲集器之一入口及一出口；一第一輸出儲集器，其中該第二微流體通道具有連接至該第一輸出儲集器之一入口及一出口；及一第二輸出儲集器，其中該第三微流體通道具有連接至該第二輸出儲集器之一入口及一出口。
  7. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含：一第三微流體通道；一第二過濾器通道，其在該第一微流體通道與該第三微流體通道之間延伸且互連該第一微流體通道與該第三微流體通道；及一第三泵，其用以在該第二方向上沿著該第三微流體通道移動流體。
  8. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其中該第一微流體通道具有一截面積，其為將被移動通過該第一微流體通道之粒子之一最大尺寸之至少兩倍且不大於十倍。
  9. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含：一流體儲集器，其中該第一微流體通道具有連接至該流體儲集器之一入口及一出口，其中該第二泵包含：一噴嘴開口；及一流體噴射器，其用以將流體噴射通過該噴嘴開口以自該第二微流體通道排出流體。
  10. 如申請專利範圍第9項之微流體過濾系統，其包含：一第一流體腔室，其處於該第二微流體通道中，其中該第二泵包含：一第一噴嘴開口，其處於該第一流體腔室內；及一第一流體噴射器，其處於該第一流體腔室內以將流體噴射通過該第一噴嘴開口；一第二流體腔室，其處於該第二微流體通道中；一第三泵，其用以在該第二方向上沿著該第二微流體通道移動流體，該第三泵包含：一第二噴嘴開口，其處於該第二流體腔室中；及一第二流體噴射器，其處於該第二流體腔室內以將流體噴射通過該第二噴嘴開口；一第一過濾器，其用以過濾進入該第一流體腔室之第一大小的粒子；及一第二過濾器，其用以過濾進入該第二流體腔室之不同於所述第一大小的粒子之第二大小的粒子。
  11. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含：一流體儲集器，其中該第一泵將流體自該流體儲集器移動至該第一微流體通道中，且包含：一噴嘴開口；及一流體噴射器，其用以將流體噴射通過該噴嘴開口以自該第一微流體通道排出流體；且其中該第二泵包含一慣性泵以將流體自該第二微流體通道移動至該流體儲集器中。
  12. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含在該過濾器通道內之一慣性泵。
  13. 如申請專利範圍第1項之微流體過濾系統，其進一步包含：一輸入儲集器，其中該第一微流體通道具有連接至該輸入儲集器之一入口及一出口；及一輸出儲集器，其中該第二微流體通道具有連接至該輸出儲集器之一入口及一出口。
  14. 一種方法，其包含：在一第一方向上沿著一第一微流體通道引導一初級流；及沿著一第二微流體通道及與該第一方向相對之一第二方向引導一次級流，以在該第一微流體通道內相抵於一過濾通道而汲取一大粒子，該過濾通道在該第一微流體通道與該第二微流體通道之間延伸且互連該第一微流體通道與該第二微流體通道。
  15. 一種設備，其包含：一流體儲集器；一第一微流體通道，其具有連接至該流體儲集器之一入口及一出口；一慣性氣泡射流泵，其用以沿著該第一微流體通道將流體自該流體儲集器移動通過該入口，且離開該出口而移動至該流體儲集器；一第二微流體通道；一過濾器通道，其在該第一微流體通道與該第二微流體通道之間延伸且互連該第一微流體通道與該第二微流體通道；一噴嘴開口，其處於該第二微流體通道中；及一氣泡射流電阻器，其用以在所形成之氣泡的膨脹期間將流體噴射通過該噴嘴開口，且自該第一微流體通道通過該過濾器通道將流體汲取至該第二微流體通道中。
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