[发明专利]微流体传输系统

说明书

相关申请 

此申请要求2007年2月22日提交的题为“微流体传输系统”的美国临时申请No.60/903,139的权益，该申请整体结合于此作为参考。 

技术领域

本发明涉及流体管理系统，例如泵、阀等，更特别的涉及微流体管理或传输系统，例如微型泵、微型阀、微型电机等及其制造，其中微流体管理系统配置和设计成控制流体在微环境或微小环境中的流动。本发明还涉及微机电系统(MEMS)及多种微流控装置。 

背景技术

由于近来的已经使得能够在微小环境中形成和操作功能流体输送或传输系统的技术进步，与诸如微型泵、微型阀、微型电机等微流控装置相关的微流控领域已经获得了显著的发展动力。这种技术的一些已实现的和可能的应用还促进了对微流控装置的兴趣。 

微流控装置允许对特别少量的流体进行控制以完成工作或其它任务。微流控装置包括多种用于在装置中控制和分析流体的部件。典型地，这些元件从由硅、玻璃、陶瓷、塑料和/或石英制成的基底微制作而成。这些流体处理部件通过蚀刻在同一基底中的微流道连接，流体在流体推进/驱动机构的控制下通过这些微流道流动。电子部件也可制作在基底上，使得传感器和控制回路能被组合在同一装置中。因为所有元件都使用常规的光刻技术制成，多部件装置可容易地组装在复杂的集成系统中。 

与已有相关微流控装置或系统有关的一个问题是难以流体连接内部部分与外部部分，例如在形成诸如输入端口和输出端口的各种端口时便是如 此。尽管形成通过泵和阀的各种流体通道在常规的泵和阀中容易实现，但是，普通方法在微小环境中证明是不可行的。事实上，很难使用普通制造方法在玻璃管中钻孔或机加工孔。因此，现有制造方法限制了微流体装置或系统的尺寸，尺寸的限制导致其应用的相应限制。换句话说，如果制造方法的改进能达到使得系统能被制造得明显更小的程度，那么，微小流体传输系统的使用还有一些潜在的应用。 

诸如微型泵的微流控装置的发展已产生了一种特殊的应用，即，通常所指的芯片实验室技术(lab on a chip technology)，这可提供医学、工业及其它领域中的显著的进步。事实上，已做过多种尝试以通过将可实现流体传输作用的流体传输元件小型化来将微流控装置组合在芯片上。 

许多微流控装置由电磁力和压电力致动。其它的可由气力、热气力、热电力、形状记忆合金及其它力致动。 

发明内容

本发明力图通过提供一种微流体传输系统来解决已有技术固有的问题和缺陷，该微流体传输系统设计成用于微环境中和提供简单有效的泵作用和阀作用。 

本发明可克服已有技术的缺陷的一种方法是用通往形成于长形体部中的一个或多个内孔的槽来代替在微型泵或微型阀体侧面中钻出或机加工出的通道孔。槽可由多种方法产形成且易于在微环境中制造。槽可用容纳系统覆盖或隔离，该容纳系统用于形成流体通道和控制流体按预期方式的流动。 

依照示例性实施例，如这里所述和广泛说明的，本发明的特征在于一种用于在微环境中传输流体的微流体传输系统，其中，该微流体传输系统包括：(a)具有第一端部和第二端部及外表面的长形体部；(b)形成于长形体部内的多个内孔，该内孔沿着长形体部的长度的至少一部分延伸，以在其中运送流体；和(c)至少一个互连槽，该至少一个互连槽在关键的、预先确定的位置和取向上与长形体部内的所述多个内孔中的至少两个相 交，以流体连接所述至少两个内孔和限定通过长形体部的多个可能的流体通道。 

该微流体传输系统还包括至少一个通道槽，该通道槽在关键的、预先确定的位置和取向上与长形体部内的所述多个内孔中的一个相交，以使该通道槽和该内孔互相流体连通，该通道槽还限定了长形体部内的附加的可能的流体通道。 

该微流体传输系统还包括设置于所述多个内孔中的每一个内的至少一个杆，所述杆被选择性地定位，以限定一特殊的预先确定的流体通道和随后的流体流动路径，以及操纵和控制通过该流体流动路径的流体流动。 

该微流体传输系统还包括配置用来封装和容纳长形体部的壳体，其中，该壳体包括：(i)配置成接纳该长形体部的内部部分；(ii)将该壳体密封到长形体部以防止在该壳体和该长形体部之间的意外流体流动的多个密封件；(iii)形成于该壳体内且与长形体部流体连接以使流体传送通过该壳体的至少一个流体通道。