TWI741658B - 流體緩衝 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於將流體引導進和引導出射流設備的裝置，其包括：連接到射流設備的流體入口的兩個或更多個流體灌注通道、控制在流體灌注通道和流體入口之間的流量的對於每個流體灌注通道的流量控制閥、連接到射流設備的流體出口的一個或更多個出口通道、以及控制在流體出口和相關聯的出口通道之間的流量的對於每個出口通道的流量控制閥。本發明亦揭露一種用於將流體輸送到流體入口的裝置，其包括：圍繞旋轉軸可旋轉的板和設置在板上的多個流體隔室，每個隔室具有流體出射口，該流體出射口設置在離旋轉軸的公共徑向距離處，並且定位成當板繞旋轉軸旋轉時與流體入口對準。

Description

流體緩衝
[相關申請的交叉引用]本申請要求於2018年1月24日提交的美國臨時專利申請序號62/621,270的優先權，該申請的公開內容通過引用併入本文。
本發明係關於用於流體緩衝的裝置與方法。
由於例如有限的空間可用性，在一次性微流控盒上裝載和存儲過多流體體積的需要可能是有問題的。另一方面，遠離感興趣射流區域（例如流動池）存儲流體（例如試劑）可能導致用於將流體從存儲位置移動到感興趣射流區域的過多的泵送時間的問題，並且呈現對在感興趣區域處替換流體的高沖洗因數要求。
許多帶有板載流體記憶體的微流控系統遠離感興趣射流區域儲藏流體，並且具有某種形式的閥控裝置，無論它是旋轉閥還是夾管閥的陣列，這進一步增加了在流體和它們在盒上被使用的地方之間的距離。被稱為體積排量的這些距離用於計算對特定化學步驟輸送的總體積，且因此流體越遠離感興趣射流區域被存儲，每一步驟所涉及的體積就越大。對於具有許多重複步驟的化學過程，這些所使用的容積乘以例如範圍從300至600的值，且因此總體積排量可能對所需的總流體體積有顯著影響。由於流體體積要求是微流控設備尺寸的主驅動因素，因此大的體積排量極大地限制了設備尺寸減小的潛力。
一些微流控盒設備使用大於對板載化學反應（onboard chemistry）需要的體積的流體體積。這種高體積可用於例如沖洗，以通過共用的公共管線和在目標表面處交換流體。當長的迴圈化驗被自動化時，這種高流體體積需求可能變得更加迫切。用於輸送遠離感興趣射流區域存儲的流體的長流體管線可能呈現出難以洗滌在微流控路徑（例如90度轉彎）中的位置。此外，由於在層流環境中的無滑移邊界條件，流體管線的壁可能難以洗滌。
在標準微流控系統中，可以在位於遠離感興趣射流區域的流體存儲區域處的通道中執行灌注，其中通道注入共用的開關閥中，該共用的開關閥實現按需流體選擇。然後，長的共用管線或公共管線將所有流體輸送到感興趣射流區域，在該射流區域中發生射流交換。在這樣的標準系統中，在感興趣射流區域處提供不同的流體之前，可以沖洗掉之前的流體，以保持新流體的正確化學成分，或者通過相反的化學反應來避免阻礙（即避免交叉污染）。
在添加不同流體之前沖洗公共管線所需的流體的體積將取決於公共管線的長度，且被稱為“體積排量”。“沖洗因數”可以被認為是應用於總體積排量或由流體共用的通道的體積的乘數。例如，如果排量管線在體積上為10 µL，則3的沖洗因數將需要30 µL的流體被抽出而通過系統以產生適當的交換。對於具有多次重複的迴圈化學化驗，最小化單獨流體轉移體積對在射流設備上存儲的總體積有重大影響。通過最小化存儲體積，由於材料和流體的減少，可以減小盒覆蓋區並在每次運行基礎上節省資金。在一些實例中，由於較短的泵送操作時間，總執行時間可能減少。
下面呈現簡化的概述，以便提供對本文所述的一些方面的基本理解。本概述並非所要求保護的主題的廣泛綜述。它既不旨在識別所要求保護的主題的關鍵或重要元素，也不旨在描述其範圍。它的唯一目的是以簡化的形式呈現一些概念作為稍後呈現的更詳細的描述的前序。
本公開的各方面包括一種裝置，該裝置包括連接到射流設備的流體入口的兩個或更多個流體灌注通道、與每個流體灌注通道操作地相關聯以控制在相關聯的流體灌注通道和流體入口之間的流量的流量控制閥、連接到射流設備的流體出口的一個或更多個出口通道、以及與每個出口通道操作地相關聯以控制在流體出口和相關聯的出口通道之間的流量的流量控制閥。
本公開的各方面包括一種方法，該方法包括在連接到射流設備的流體入口的兩個或更多個流體灌注通道中的每一個中緩衝不同的流體，其中與每個流體灌注通道操作地相關聯的流量控制閥控制在相關聯的流體灌注通道和流體入口之間的流量；使兩個或更多個流體灌注通道的第一個中的第一流體的至少一部分移動到流體入口中；使第一流體通過射流設備的流體出口移動到連接到流體出口的出口通道中，其中與出口通道操作地相關聯的流量控制閥控制在流體出口和出口通道之間的流量；使在兩個或更多個流體灌注通道的第二個中的第二流體的至少一部分移動通過將第一和第二流體灌注通道連接到流體入口的共用流體灌注通道以沖洗共用流體灌注通道，並使在第二流體灌注通道中的第二流體的至少一部分移動到流體入口中。
本公開的各方面包括一種裝置，該裝置包括繞與板的表面正交的旋轉軸可旋轉的板和設置在板上的多個流體隔室，每個隔室具有穿過板形成的流體出射口，其中多個流體隔室的流體出射口設置在離旋轉軸的公共徑向距離處，並且其中每個出射口定位成當板繞旋轉軸旋轉時與射流設備的流體入口對準。
參考附圖，在考慮以下描述和所附的申請專利範圍請求項時，本公開的主題的其他特徵和特性以及操作方法、結構的相關元件的功能和部件的組合以及製造的經濟性將變得更加明顯，所有這些都形成了本說明書的一部分，其中相同的參考數字表示在各個附圖中的相應部件。
雖然本公開的主題的各方面可以以各種形式體現，但是以下描述和附圖僅僅意欲公開這些形式中的一些作為主題的具體示例。因此，本公開的主題並沒有被規定為限於如此描述和示出的形式或示例。
除非另有限定，否則在本文中使用的所有技術術語、符號和其他技術術語或用語具有與在本公開所屬的領域中的普通技術人員通常所理解的相同的含義。本文提到的所有專利、申請、所公佈的申請和其他出版物通過引用被全部併入。如果在該章節中闡述的定義與在通過引用併入本文的專利、申請、所公佈的申請和其他出版物中闡述的定義相反或在其他方面不一致，那麼在該章節中闡述的定義相比於通過引用併入本文的定義佔優勢。
除非另有指示或上下文暗示另外的情況，否則如在本文所使用的“一個（a）”或“一個（an）”意指“至少一個”或“一個或更多個”。
該描述在描述部件、裝置、定位、特徵或其一部分的位置和/或定向時可以使用相對空間和/或定向術語。除非特別說明或者通過描述的上下文另有規定，否則這樣的術語（沒有限制地包括頂部、底部、在…上方、在…下方、在…之下、在…的頂部上、上部、下部、在…左邊、在…右邊、在…前面、在…後面、在…旁邊、相鄰、在…之間、水準、垂直、對角線、縱向、橫向、徑向、軸向等）在附圖中提到這種部件、裝置、定位、特徵或其一部分時為了方便而被使用，而沒有被規定為限制性的。
此外，除非另有說明，否則在本說明書中提到的任何特定尺寸僅代表體現本公開的各方面的設備的示例實現，且並沒有被規定為限制性的。
術語“大約”的使用適用于本文中指定的所有數值，無論是否明確地被指示。該術語通常指本領域中的普通技術人員在本公開的上下文中考慮為與所列舉的數值的偏差的合理量（即，具有等效功能或結果）的數位範圍。例如且沒有被規定為限制性的，該術語可被解釋為包括給定數值的±10%的偏差，假設這種偏差不改變該值的最終功能或結果。因此，在一些情況下，如本領域中的普通技術人員將認識到的，約1%的值可以被解釋為從0.9%至1.1%的範圍。
如本文使用的，術語“相鄰”指接近或鄰接。相鄰物體可以彼此間隔開，或者可以彼此實際或直接接觸。在一些實例中，相鄰物體可以彼此耦合，或者可以彼此整體地形成。
如本文所使用的，術語“實質上”和“實質的”指相當大的程度或限度。當與例如事件、環境、特性或屬性結合使用時，這些術語可以指事件、環境、特性或屬性精確地出現於其中的實例以及事件、環境、特性或屬性很近似地出現於其中的實例，例如解釋本文描述的示例的典型容差水準或可變性。
如本文所使用的，術語“可選的”和“可選擇地”意指隨後描述的部件、結構、元件、事件、環境、特性、屬性等可以或可以不被包括或出現，以及該描述包括部件、結構、元素、事件、環境、特性、屬性等被包括或出現於其中的實例以及它不被包括或出現於其中的實例。
根據各種示例，如本文所述的元件和設備可以與可包括一個或更多個流體處理通路的流體盒結合來使用，流體處理通路包括一個或更多個元件，例如通道、分支通道、閥、分流器、通風口、口、進入區域、通孔、珠、含珠的試劑、覆蓋層、反應部件、其任何組合等中的一個或更多個。任何元件可以與另一元件流體連通。
在說明書中描述的或申請專利範圍請求項中列舉的元件和部件的所有可能組合都被設想和考慮為本公開的一部分。應認識到，前述概念和下面更詳細討論的另外的概念（假定這樣的概念不相互不一致）的所有組合被設想為本文所公開的發明主題的一部分。特別地，出現在本公開末尾的所要求保護的主題的所有組合被設想為本文所公開的發明主題的一部分。
在所附的申請專利範圍請求項之中，術語“including（包括）”用作相應術語“comprising（包括）”的簡明英語等效形式。術語“comprising（包括）”和“including（包括）”在本文中預期是開放式的，不僅僅包括列舉的要素，還包含任何另外的要素。而且，在下面的申請專利範圍請求項之中，術語“第一”、“第二”和“第三”等僅僅用作標籤，且並不意欲在它們的物件上強加數位要求。
術語“流體連通”意指直接流體連通，例如，兩個區域可以經由連接這兩個區域的暢通的流體處理通路而彼此流體連通或者可以能夠處於流體連通中，例如，當兩個區域經由流體處理通路被連接時，這兩個區域可以能夠彼此流體連通，該流體處理通路可以包括佈置在其中的閥，其中，可以例如通過溶解可溶解閥、使可爆裂閥爆裂或以其他方式打開設置在流體處理通路中的閥在啟動閥時在兩個區域之間建立流體連通。
旋轉流體存儲託盤
在各種示例中，用於將流體輸送到射流設備（例如，射流“目標”、感興趣射流區域等）的流體入口的裝置可以包括旋轉流體存儲託盤，該託盤可以是具有根據需要直接向流體入口供應所選擇的流體的能力的更大的微流控盒設備的一部分。在本公開的上下文中，射流設備可以包括任何設備：流體通過該設備從流體入口流入該設備內並可選地流到流體出口（流體從該設備從該流體出口流出），並且射流設備可以包括在其之內流體處理（例如化學或生化化驗或其他反應）發生的設備。射流設備可以或可以不是微流控設備。旋轉流體存儲託盤通過配置成允許流體存儲井直接耦合到射流設備的流體入口來避免長體積排量的挑戰。
圖1是安裝到射流設備的旋轉流體存儲託盤的頂視立體圖，以及圖2是旋轉流體存儲託盤的平面頂視圖。旋轉流體存儲託盤10被示為安裝在微流控盒設備12上。託盤10包括板14，其上支撐流體隔室或井16。在各種示例中，託盤10是圓形的，並且被配置成圍繞旋轉軸18旋轉，該旋轉軸18與板14正交並且在各種示例中可以對應於圓形板14的旋轉軸。支撐在板14上的多個流體隔室16可以具有可變的尺寸，這取決於要存儲在每個井中的試劑或其他流體的必要存儲體積。
在各種示例中，旋轉流體存儲託盤10將是具有豎立在上面的楔形流體存儲井16的實心的（solid）圓形塑膠件。合適的塑膠包括聚丙烯、聚碳酸酯、Ultem®（聚醚醯亞胺）和聚氨酯。託盤10可以是一次性部件，但是同樣的設計特徵也可以應用於非一次性部件。
每個隔室16包括穿過板14形成的出射口或通孔20。通過每個出射口的流體流可以由合適的閥控制，該閥由推桿或其他致動器選擇性地致動，在各種示例中，推桿或其他致動器可以延伸穿過佈置在託盤10上的蓋和/或被支撐在佈置在託盤10上的蓋上，如下文進一步詳細描述的。
流體託盤10以當託盤10旋轉時將流體隔室出射口20直接放置在射流設備12的流體入口（例如流動池22的入口）上方的方式與射流設備12對準，流動池22可以佈置在旋轉流體存儲託盤10的開放中心區域24中。在各種示例中，每個流體隔室的出射口20位於距旋轉軸18相同的徑向距離處，以從而在託盤10旋轉時將出射口放置在公共位置處。
根據與旋轉流體存儲託盤配對的射流設備的配置，出射口可以位於託盤圓的外圓周上或者在中點附近。在其他示例中，出射口可以位於沿著板的半徑的任何位置處。對於後者，通過放置選項，流體託盤可以是矩形環形狀，其中託盤的中間部分是空的，以允許其他盒部件（例如流動池）存在於託盤的內部內。例如，參見在圖1和圖2的託盤10中的開放中心空間24。
圖3是旋轉流體存儲託盤30的替代示例的立體圖。旋轉存儲託盤30包括在各種示例中為圓形的旋轉板34，其上佈置有流體井36並且具有在託盤30的外周邊附近穿過板34形成的出射口40。託盤30的這種配置使不同類型的射流結構能夠與託盤配對。與圖1和圖2所示的託盤10相反，託盤30缺少對於在託盤30的中心區域內的部件（例如流動池）的開放中心空間24。
在旋轉流體存儲託盤10、30的各種示例中，可以提供託盤的速度和角位置的自動控制和監控。託盤可以例如通過齒輪、皮帶、滑輪、驅動軸等耦合到電機或其他動力裝置，以便提供託盤的自動的按需動力旋轉。託盤的角位置控制和監控可以由旋轉位置感測器（例如編碼器）和/或步進電機提供。
在各種示例中，旋轉流體存儲託盤自動旋轉以使所選擇的流體隔室的出射口與射流設備的流體入口對準是通過將電動齒輪驅動系統耦合到圍繞託盤的周邊形成的匹配齒輪齒來實現的。例如，託盤10可包括用於例如通過齒輪（例如，小齒輪）或皮帶來將託盤10耦合到電機的周邊齒輪齒26，以通過使各個隔室16的出射口20對準射流設備的入口來實現託盤10的動力旋轉，以在各個隔室16當中進行選擇。類似地，託盤30可以包括用於例如通過齒輪（例如小齒輪）或皮帶來將託盤30耦合到電機的周邊齒輪齒46，以通過使各個隔室36的出射口40對準射流設備的入口來實現託盤30的動力旋轉，以在各個隔室36當中進行選擇。
在託盤10的旋轉板14和託盤30的板34與射流設備之間的介面可以包括彈性體，以便在託盤的流體出射口和射流設備的流體入口之間形成完全的流體密封。在各種示例中，彈性體可以被包覆成型到板14或34的底部，並且將由具有低靜摩擦（即，傾向於防止靜止表面開始運動的摩擦）的材料組成，以避免在託盤10、30被壓縮到射流設備上時對轉動託盤10、30的過大扭矩需求，例如大約0.3牛頓-米或更小。合適的彈性體可以包括熱塑性彈性體，例如Dynaflex®、Santoprene®和矽樹脂。
在各種示例中，旋轉流體存儲託盤的設計適應用於夾緊託盤以在旋轉板和射流設備之間形成密封以及以不突出的方式旋轉託盤的致動點。因此，在各種示例中，齒輪齒26、46在相應託盤10、30的外周邊上形成。可以通過用低摩擦材料在井託盤的頂部邊緣處壓縮來實現夾緊力。
圖4和圖5分別是旋轉流體存儲託盤50的可選示例的平面頂視圖和底視圖。旋轉存儲託盤50包括在各種示例中為圓形的旋轉板，其上設置有流體井52、54並具有在託盤的外周邊附近穿過該板形成的分別由閥56、58覆蓋的出射口。託盤50可包括用於例如通過齒輪（例如小齒輪）或皮帶來將託盤50耦合到電機的外周邊齒輪齒62，以實現託盤50的動力旋轉。
圖6是旋轉流體託盤50和蓋64的分解立體圖。蓋64包括被配置成選擇性地打開託盤50的閥56和58的閥致動器66。在所示的示例中，每個閥致動器包括由限定翼片的周邊的槽72在蓋64中形成的柔性翼片70。推桿68在翼片70下方延伸。
如圖9和圖10（其為閥致動器66的截面圖）所示，推桿在翼片下方延伸到圖10中的剛好在閥58上方的位置68（1）。當翼片70通過在閥致動器66上施加力而向下偏轉時，推桿的點延伸到閥58中到位置68（2）。在託盤50的底表面上的彈性材料環60（也參見圖5）包括延伸到在託盤的井的底部中形成的孔中的突出部或按鈕80。突出部可以具有在其中形成的狹縫隔膜，以形成閥58，並且當推桿68的點被推入狹縫中時閥打開以及當推桿縮回時閥關閉。井的孔與射流設備74的通道76對準。在一個示例中，推桿68使狹縫隔膜密封件足夠偏轉，以打開閥58並允許注射泵從存儲井抽取流體。
如圖9和圖10所示，彈性環60在射流設備74和託盤50的底部之間圍繞通道76和井的孔的介面形成密封。託盤50和射流設備74可以由部件或機構（例如彈簧82）保持彼此緊密接觸。
柔性密封件78可以設置在蓋64上。密封件78可被提供以防止碎屑落入閥致動器66的槽72中。
圖8A-8C示出用於推桿68的頂端的替代配置。在圖8A中，推桿68a具有單個鈍化點配置。在圖8B中，推桿68b具有分叉點配置。在圖8C中，推桿68c具有帶有半圓形橫斷面的分叉配置。
流體灌注歧管
根據本文所述的示例，描述了一種用於將流體引導進和引導出具有流體入口和流體出口的設備的裝置，該裝置可以包括與需要在單個直列（in-line）位置處的流體交換的射流設備耦合或集成到該射流設備中的射流歧管。在這個上下文中，直列位置將被稱為射流設備的流體入口。歧管被配置成允許試劑或其他流體一直灌注到裝進到流體入口內的非常短的共用射流管線或公共管線。在這個上下文中的術語“priming（灌注）”、“caching（緩衝）”、“prime（灌注）”或“cache（緩衝）”描述了在輸送到射流設備並在射流設備內使用之前通過將流體推入或拉入它們的專用通道中來對流體或其他流體分級的行為。
如圖11所示，用於將流體引導進和引導出具有流體入口和流體出口的設備的示例裝置包括流體灌注歧管100。歧管100構建在基板102上，在基板102上支撐或耦合有具有流體入口53和流體出口55的射流設備51，例如流動池。
歧管100包括兩個或更多個流體灌注通道104、106、108、110、112（在所示示例中為五個流體灌注通道，儘管歧管可包括多於或少於五個流體灌注通道）和旁通管線120。流體灌注通道104、106、108、110、112中的一個或更多個可以具有蛇形配置，以最大化可以在通道中緩衝的流體的量。流體灌注通道104、106、108、110、112恰好在流體入口53之前會聚，並且與流體入口53流體連通，在流體入口53處可以發生流體交換。在示出的示例中，兩個不同的公共管線162、164正好形成在流體入口53之前，在流體入口53處流體灌注通道104、106、108、110、112會聚以從在流體入口53處的同一口位置進入射流設備51。分離的會聚路徑保持對彼此敏感的流體（例如試劑）分離，同時保持在射流設備51上的單個入口點。
在各種示例中，單獨的閥位置124、126、128、130、132各自分別操作地與流體灌注通道104、106、108、110、112中的一個相關聯，以實現哪個流體灌注通道在流體輸送期間被處理的選擇。單獨的閥位置122操作地與旁通管線120相關聯。
在這個上下文中，操作地與通道相關聯的閥耦合到通道，以這樣的方式使得閥的選擇性啟動將選擇性地允許或阻止流體流過相關聯的通道和/或選擇性地控制通過通道的流體流速。
連接器或配件136、138、140、142、144可被設置成將流體灌注通道104、106、108、110、112的每一個分別連接到流體源。在示例中，連接器136、138、140、142、144可以連接到引導來自流體入口的流體的公共通道，該流體入口耦合到旋轉流體存儲託盤（如上所述），該旋轉流體存儲託盤攜帶在流體灌注通道104、106、108、110、112中灌注或緩衝的不同流體中的每個。連接器134可以與旁通管線120相關聯。在各種示例中，旁通通道120可包括在離閥122的相對端處的第二閥154。旁通通道120還可以包括連接器160。在各種示例中，流體灌注通道104、106、108、110、112以及在閥位置124、126、128、130、132處的相關聯的閥與流體的主存儲區域物理地分離，流體從該主存儲區域流入流體灌注通道內。
每個流體灌注通道104、106、108、110、112專用於被灌注用於在射流設備51中使用的單個試劑或其他流體。在每個單獨通道之間切換流是通過操縱放置在灌注通道和對於每個通道的流體源之間的閥124、126、128、130、132來實現的。在各種示例中，閥124、126、128、130、132可以由分別被製造為每個相關聯的流體灌注通道104、106、108、110、112的入口的小的圓角形凹陷（rounded dips）組成，並且可以用外部夾桿壓縮以密封它們的相應通道。在各種示例中，在通道上粘合的材料應該足夠柔軟，以實現這種夾管閥機制的使用。這些類型的閥通常被稱為夾管閥。只有具有打開的閥的通道才允許流動出現，因而產生選擇流體到其相應的通道的特定流。
除了灌注通道之外，還存在一個或更多個其他有閥通道，例如旁通通道120，其形成到不同反應區的直接樣品輸入管線和旁通通道。旁通通道允許用空氣或洗滌緩衝液從公共管線沖洗，以避免在灌注期間之前灌注的流體的剩餘部分的污染。旁通通道120可用於引入氣泡，以使提供給射流設備51的不同流體的不同團塊與灌注通道分開。在其他示例中，旁通通道120也可以用作再使用緩衝。例如，對於通過入口53帶來的流體，為了避免必須將該流體推回到源井，旁通通道120可以用作臨時存儲通道（假設所存儲的流體體積不大於旁通通道內部體積）。
任何數量的灌注通道和其他通道都可以存在，只要一直灌注到流動池的入口的能力不被它們的存在阻礙。
對夾管閥的可行選擇可包括其他微流控閥門裝置選項，包括氣動彈性閥。
夾管閥的另一種替代的可行備選方案包括如圖12-14所示的旋轉閥組件。在一個示例中，旋轉閥元件包括旋轉閥202，旋轉閥202可旋轉地安裝在歧管基板200內並借助於公共入口管線236和公共出口管線238分別連接到射流設備230（例如流動池）的入口232和出口234。
如圖13所示，在一個示例中，旋轉閥202包括可以由剛性塑膠材料製成的第一圓盤204和設置在圓盤204上（例如，在圓盤204上包覆成型）的彈性帽206。用於帽206的合適彈性體可以包括熱塑性彈性體，例如Dynaflex®、Santoprene®和矽樹脂。帽206包括以圓周圖案佈置的O形環208和通道210。如圖14所示，可以設置用於將旋轉閥202連接到電機或用於動力旋轉的其他裝置的軸216。可以設置用於限制閥202的旋轉的硬止動臂218。
多個流體灌注通道220、222、224、226在歧管基板200中形成，並且可以借助于通孔240、242、244、246連接到試劑存儲容器（未示出）。
每個流體灌注通道220、222、224、226終止于相對於旋轉閥202的中心的公共徑向位置。在帽206中形成的通道210包括對應於閥202的中心的出口214和入口212。當閥202旋轉使得通道210的入口端212與流體灌注通道220、222、224、226之一的末端對準時，流體可以從灌注通道流入入口212中、通過通道210、流入連接到公共入口管線236的出口214中。剩餘的未連接的流體灌注管線的末端將與O形環208中的一個對準，以密封未連接的管線中的每一個。因此，旋轉閥可以將通道210旋轉到所選擇的流體灌注管線，因為所有其他流體灌注通道都被密封以防止流體流動。
公共出口管線238可以連接到泵（未示出），用於通過旋轉閥元件和射流設備抽取流體。一個或更多個附加閥（諸如夾管閥）可以被提供用於控制來自泵的壓力的施加以及用於控制來自公共出口管線238的出口流體流以例如提供旁通和流體再使用能力和/或用於將出口流連接到廢物容器。
某些流體可能是彼此不相容的，且將被保持分離。如果這些流體在下一個流體流經共用管線之前沒有保持分離或沒有被充分洗滌掉，則後續的反應或其他處理可能被消極地影響。灌注歧管的各種示例被配置成允許每個灌注通道在單個位置處引入流體入口內，同時防止交叉污染。例如，在所示的歧管100中，包括引入同一入口53的兩條公共管線162、164（而不是幾條不同的管線或僅僅一條）允許管線的智能洗滌，以防止交叉污染。在所示示例中，流體灌注通道104、106和108連接到公共通道162，在公共通道162中，流體灌注通道106在接合點114處與流體灌注通道104合併，並且流體灌注通道108在接合點116處與流體灌注通道104和106合併。從接合點114到流體入口53的距離加上從流體入口53到流體出口55的距離可以被稱為體積排量，並且從接合點116到入口53的距離可以被稱為公共管線體積。此外在所示的示例中，流體灌注通道110和112連接到公共通道164，在公共通道164中，流體灌注通道110在接合點118處與流體灌注通道112合併。從接合點118到流體入口53和從116到入口53的距離是體積排量。理想地，接合點114、116、118盡可能靠近流體入口53，以最小化體積排量。
歧管100還包括與流體出口55流體連通的流體出口通道148。出口通道148可具有蛇形配置，以便最大化可緩衝它們的端部的流體的量。在各種示例中，單獨的閥位置152與出口通道148相關聯，以控制出口通道中的流量。閥152可以是夾管閥或其他合適的閥。
連接器158可以被提供用於將出口通道148連接到下游射流元件（例如廢物室）和/或用於將出口通道148連接到壓差源（例如泵）。
次級通道146從出口通道148延伸，並包括用於控制通過次級通道的流量的閥150。次級通道146可以對空氣開放，並提供氣泡以分離移動到出口通道148中的流體的團塊。
用流體灌注通道104、106、108、110、112將流體灌注管線一直延伸到流體入口53實現優於一些預先存在的系統的射流改進。主要地，在目標處（at-target）灌注大大減少了在使用期間流體的必要的牽拉距離。當流體管線距離被最小化時，沖洗出之前的流體以便防止交叉污染所需的總體積也最小化。
在示例中，流體轉移通過啟動連接到出口通道148的注射泵（未示出）來被執行並且允許流體的來回運動。任何其他壓差產生機構也可以工作，但是具有反轉流動方向的能力的機構對實現流體再使用是理想的。
例如，通過向歧管施加壓差和操作一個或更多個閥，第一流體（例如，第一試劑或其他化驗或反應成分）可以穿過入口53通過公共管線162從流體灌注通道104移動到設備50中。接下來，來自流體灌注通道106的可能不同於第一流體的一定體積的第二流體（例如，第二試劑或其他化驗或反應成分）通過公共管線162被提取以沖洗任何剩餘量的第一流體。等於通常在接合點116和入口53之間的體積排量乘以倍增因數的一定量的第二流體通過在接合點116和入口53之間的公共管線移動，並被引導到旁通管線120而不是入口53內以繞過設備51。在沖洗後，一定量的第二流體可以穿過入口53從流體灌注通道106通過公共管線162移動到設備51內。當將第二流體移動到設備50中時，先前移動到設備51中的一定量的第一流體可以通過流體出口55移動到出口通道148中。接下來，一定量的第二流體可以通過流體入口53從設備51移動並回到流體灌注通道106內，並且保留在出口通道148中的一定量的第一流體可以通過流體出口55從出口通道148移動回到設備51內，用於在設備51中再次使用。
在目標處灌注歧管包括被製造為較大射流設備的一部分的微流控通道系統，以將存儲在板載貯器中的流體連結到特定的直列目的地區域，用於流體交換。在各種示例中，歧管的流體通道系統可以被製造到具有將測序流體輸送到集成流動池的功能的微流控盒設備的主體中。通道可以是在注射成型的設備主體上的設計特徵，或者是靠著主體（例如基板102）密封的單獨模制的分佈層，以形成通道。
應認識到，前述概念和下面更詳細討論的另外的概念（假定這樣的概念不相互不一致）的所有組合被設想為本文所公開的發明主題的一部分。特別地，出現在本公開末尾的所要求保護的主題的所有組合被設想為本文所公開的發明主題的一部分。還應當認識到，也可以在通過引用併入的任何公開中出現的在本文中明確地採用的術語應當給予與本文公開的特定概念最一致的含義。
雖然已經參考某些說明性示例（包括特徵的各種組合和子組合）相當詳細地描述和示出了本公開的主題，但是本領域中的技術人員將容易認識到被包含在本公開的範圍內的其他示例及其變化和修改。此外，這樣的示例、組合和子組合的描述並不意欲傳達所要求保護的主題需要除了在申請專利範圍請求項中明確列舉的特徵或特徵的組合之外的特徵或特徵的組合。因此，本公開的範圍旨在包括被包含在所附的申請專利範圍請求項的精神和範圍內的所有修改和變化。
10:旋轉流體存儲託盤 12:微流控盒設備/射流設備 14:板/旋轉板 16:流體隔室/井 18:旋轉軸 20:出射口/通孔 22:流動池 24:開放中心區域/開放中心空間 26:齒輪齒 30:旋轉流體存儲託盤 34:板/旋轉板 36:流體隔室/井 40:出射口 46:齒輪齒 50:旋轉流體存儲託盤 51:射流設備 52:流體井 53:流體入口 54:流體井 55:流體出口 56:閥 58:閥 60:彈性材料環 62:齒輪齒 64:蓋 66:閥致動器 68:推桿 68（1）:位置 68（2）:位置 68a:推桿 68b:推桿 68c:推桿 70:柔性翼片 72:槽 74:射流設備 76:通道 78:柔性密封件 80:突出部/按鈕 82:彈簧 100:流體灌注歧管 102:基板 104:流體灌注通道 106:流體灌注通道 108:流體灌注通道 110:流體灌注通道 112:流體灌注通道 114:接合點 116:接合點 118:接合點 120:旁通管線/旁通通道 122:閥 124:閥 126:閥 128:閥 130:閥 132:閥 134:連接器 136:連接器/配件 138:連接器/配件 140:連接器/配件 142:連接器/配件 144:連接器/配件 146:次級通道 148:出口通道 150:閥 152:閥 154:第二閥 158:連接器 160:連接器 162:公共管線 164:公共管線 200:歧管基板 202:旋轉閥 204:第一圓盤 206:彈性帽 208:O形環 210:通道 212:入口 214:出口 216:軸 218:硬止動臂 220:流體灌注通道 222:流體灌注通道 224:流體灌注通道 226:流體灌注通道 230:射流設備 232:入口 234:出口 236:公共入口管線 238:公共出口管線 240:通孔 242:通孔 244:通孔 246:通孔
被合併在本文中並形成說明書的一部分的附圖示出了本公開的主題的各種示例。在附圖中，相同的參考數位指示相同的或在功能上類似的元件。 [圖1]是安裝到射流設備的示例旋轉流體託盤的頂部立體圖。 [圖2]是示例旋轉流體託盤的平面頂視圖。 [圖3]是旋轉流體託盤的可選示例的立體圖。 [圖4]是示例旋轉流體託盤的平面頂視圖。 [圖5]是圖4所示的旋轉流體託盤的平面底視圖。 [圖6]是示例旋轉流體託盤和蓋的分解立體圖。 [圖7]是圖6所示的蓋的局部平面底視圖。 [圖8A、8B、8C]是不同推桿的頂端配置的局部立體圖。 [圖9]是沿圖6中的A-A線的橫向截面圖。 [圖10]是圖9中的區域B的部分截面圖。 [圖11]是示例流體灌注歧管的立體圖。 [圖12]是對於流體灌注歧管的旋轉閥元件的局部頂視立體圖。 [圖13]是旋轉閥的平面圖。 [圖14]是對於流體灌注歧管的旋轉閥元件的局部底視立體圖。
50:旋轉流體存儲託盤
52:流體井
54:流體井
100:流體灌注歧管
102:基板
104:流體灌注通道
106:流體灌注通道
108:流體灌注通道
110:流體灌注通道
112:流體灌注通道
114:接合點
116:接合點
118:接合點
120:旁通管線/旁通通道
122:閥
124:閥
126:閥
128:閥
130:閥
132:閥
134:連接器
136:連接器/配件
138:連接器/配件
140:連接器/配件
142:連接器/配件
144:連接器/配件
146:次級通道
148:出口通道
150:閥
152:閥
154:第二閥
158:連接器
160:連接器
162:公共管線
164:公共管線

Claims (20)

  1. 一種用於供應流體的裝置，包括：一旋轉流體託盤，該旋轉流體託盤包括複數個流體隔室，該複數個流體隔室中之每個隔室具有一流體出射口，其中該複數個流體隔室中之每個隔室的各個流體出射口經設置在自該旋轉流體託盤之一旋轉軸一共同半徑距離處，且其中在該旋轉流體託盤繞該旋轉軸旋轉時，每個流體出射口經定位以與一流體裝置之一流體入口對準；以及一蓋，該蓋包含在一對應流體出射口經定位與該流體入口對齊時用於打開該對應流體出射口的閥致動器。
  2. 根據請求項1所述之用於供應流體的裝置，其中該旋轉流體託盤是圓形的。
  3. 根據請求項1所述之用於供應流體的裝置，其中該複數個流體隔室中之至少一者跨度(span)該旋轉流體託盤之周邊。
  4. 根據請求項1所述之用於供應流體的裝置，其中該旋轉流體託盤係一矩形環。
  5. 根據請求項1所述之用於供應流體的裝置，其中該蓋定位於該複數個流體隔室之上。
  6. 根據請求項1所述之用於供應流體的裝置，其中各個流體出射口設置於該旋轉流體託盤之一外周邊上。
  7. 根據請求項1所述之用於供應流體的裝置，其進一步包括一彈性密封件，該彈性密封件在該旋轉流體託盤與該流體裝置之該流體入口之間形成一流體密封。
  8. 根據請求項7所述之用於供應流體的裝置，其中該彈性密封件經包覆成型至該旋轉流體託盤之該底部。
  9. 根據請求項1所述之用於供應流體的裝置，其進一步包括用於影響該旋轉流體託盤之圍繞該旋轉軸之動力旋轉的一驅動系統。
  10. 根據請求項9所述之用於供應流體的裝置，其中該驅動系統包括與形成於該旋轉流體託盤上之匹配齒輪齒耦合之一電動驅動齒輪。
  11. 一種用於供應流體的裝置，包括：一旋轉流體託盤，該旋轉流體託盤包括複數個流體隔室，該複數個流體隔室中之每個隔室具有包括一彈性材料之一流體出射口，該彈性材料具有形成於其中之一狹縫隔膜，且其中各個流體出射口在該旋轉流體裝置繞一旋轉軸旋轉時，經定位以與該流體裝置之一流體入口對齊；以及一蓋，該蓋包括在一對應流體出射口與該流體入口對齊時打開該對應流體出射口之一閥致動器。
  12. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其中該旋轉流體託盤是圓形的。
  13. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其中該複數個流體隔室中之至少一者跨度該旋轉流體託盤之該周邊。
  14. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其中該旋轉流體託盤係一矩形環。
  15. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其中該蓋定位於該複數個流體隔室之上。
  16. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其中各個流體出射口設置於該旋轉流體託盤之一外周邊上。
  17. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其進一步包括用於影響該旋轉流體託盤之圍繞該旋轉軸之動力旋轉的一驅動系統。
  18. 根據請求項17所述之用於供應流體的裝置，其中該驅動系統 包括與形成於該旋轉流體託盤上之匹配齒輪齒耦合之一電動驅動齒輪。
  19. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其中該閥致動器包括一推桿，以偏轉該狹縫隔膜來打開該流體出射口。
  20. 根據請求項11所述之用於供應流體的裝置，其中該閥致動器進一步包括形成於該蓋中之一柔性翼片。
TW109121354A 2018-01-24 2019-01-08 流體緩衝 TWI741658B (zh)

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