[发明专利]可编程微流体数字阵列

说明书

本申请是申请号为200980154761.X的中国专利申请的分案申请，原申请是2009年12月07日提交的PCT国际申请PCT/US2009/067037于2011年7月15日进入中国国家阶段的申请。

技术领域

本发明涉及可编程微流体数字阵列。

背景技术

微流体装置能在不久之前仍无法想象的尺度上用于分析、制备、测量以及其他操作功能。微流体装置的优点包括节约珍贵的试剂和样品、样品分析或合成的高密度和高通量、肉眼几乎不可见的水平上的流体精确度和准确度以及替换在宏观流体尺度上操作的对应设备所带来的空间减少。与微流体装置尺寸减小和密度增大相关的是更高的复杂度和更大的工程和制造成本以及更精细的装置构造。

尽管在微流体设计和应用方面有这些进展，但是降低微流体芯片的复杂度以及简化它们的操作还是有用的。此外，需要增强的控制流体流动以及微流体装置中发生的相关反应过程的能力。因此，本领域需要与微流体装置相关的改进的方法和系统。

发明内容

本发明涉及微流体装置。更具体地，本发明涉及可编程微流体数字阵列及其操作方法。仅作为举例，所述方法和设备已应用于在微流体芯片中提供异步逻辑功能的系统中。此外，本发明的一些实施方案将单向阀整合入数字阵列以提供闭锁控制线。然而，应认识到本发明具有广得多的适用范围。

根据本发明的一个实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含压力源和与压力源流体连通的控制线。所述微流体装置还包含多个通过所述控制线操作的阀，还包含独立阀，所述独立阀位于所述控制线附近并在所述压力源和所述多个阀之间。

根据本发明的另一个实施方案，提供了操作具有阀和控制线的微流体装置的方法，所述控制线具有与其相连的阀组。所述方法包括关闭所述阀并对所述控制线施加压力。所述关闭的阀导致与所述控制线相连的阀组不可操作。

根据本发明的又一个实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含第一阀、第二阀和与所述第一阀和第二阀流体连通的控制线。所述微流体装置还包含与所述控制线流体连通的压力蓄积器(pressure accumulator)以及位于所述压力蓄积器和所述第二阀之间的所述控制线附近的单向阀。

根据本发明的一个替代性实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含多个以阵列布局布置的反应室。所述多个反应室的每一个具有与多个反应室中之一流体连通的第一阀和与所述多个反应室中的所述之一流体连通的第二阀。所述微流体装置还包含可操作以开动所述第一阀和所述第二阀的第一控制线以及与所述多个反应室流体连通的输入线组。所述微流体装置还包含与所述输入线组流体连通的多个样品入口以及布置于所述第一控制线中的单向阀。

根据本发明的另一个替代性实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含多个反应室和多个第一输入口。所述多个第一输入口的每个通过第一多个输入线之一与所述多个反应室的一个或多个流体连通。所述微流体装置还包含多个第二输入口。所述多个第二输入口的每个通过第二多个输入线之一与所述多个反应室的一个或多个流体连通。所述微流体装置还包含与第一控制线流体连通的第一压力蓄积器。所述第一控制线设置为关闭所述第一多个输入线。此外，所述微流体装置包含与第二控制线流体连通的第二压力蓄积器。所述第二控制线设置为关闭所述第二多个输入线。另外，所述微流体装置包含布置在所述第一压力蓄积器和所述第一多个输入线之间的所述第一控制线中的第一单向阀，和布置在所述第二压力蓄积器和所述第二多个输入线之间的所述第二控制线中的第二单向阀。

根据又一个替代性实施方案，提供了操作具有多个阀以及单向阀的微流体装置的方法。所述方法包括向所述微流体装置的控制线施加第一流体压力，以及应答于所述第一压力的施加而关闭所述多个阀。所述方法还包括应答于所述第一压力的施加而关闭所述单向阀，以及向所述微流体装置的第二控制线施加第二流体压力。

根据本发明的一个具体实施方案，提供了操作具有多个输入口的微流体装置的方法。所述方法包括向所述多个输入口之一提供输入流体，以及开动阀组以关闭与所述多个输入口的亚组连接的第一部分输入线。所述亚组不包含所述多个输入口的所述之一。所述方法还包括使所述输入流体流过与所述多个输入口的所述之一连接的输入线，使所述输入流体流经所述输入线到达所述输入线的第二部分并关闭第二阀组以分隔多个反应室。