[发明专利]用于微流体应用的流量控制器组件以及用于并行地执行多个实验的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流体流量控制器组件，并且涉及一种用于并行地执行多个实验的系统，特别是用于并行地执行多个微流体实验的系统。

背景技术

当要进行多个化学实验时，目前的一般惯例是并行地进行这些实验以便节省时间。另外，出于效率、安全、降低成本和节省空间的原因，利用少量试剂在较小反应器中小规模地进行这样的实验。这种小型化的实验导致对在这样的小型实验中所使用的器材的特殊要求。

在那些小型化的实验(在本领域中通常称为“微流体实验”)中，流体试剂在每个反应器中的流速(flow rate)相当低，例如当流体为小于每分钟1毫升的液体时，流体试剂在每个反应器中的流速通常甚至小于每分钟1微升。当流体为气体时，例如气体流速小于100Nml/分钟的气体时，经常产生小于50Nml/分钟的流速。对这么小的流量的控制需要专用器材(equipment)。

当那些小型化的实验并行地进行时，流体试剂的流量(flow)通常必须在多个反应器上均匀地分布，或者必须以流速的预定比率分布。由于常规流量控制器通常笨重且昂贵，所以例如在WO99/64160中已经提出了使用被动流量控制器，例如用于流量控制的毛细管。然而，毛细管已经证明难以进行标定，这是因为其对于流体流的阻力对于毛细管的内径和长度相当敏感。由于制造公差，已经证明需要经过繁杂的工艺才能获得具有恰好的预期流动阻力的毛细管。另外，毛细管为易碎器材，因此对于实验室人员来说其是难以操作的。

WO99/64160另外公开了一种用于控制毛细管中的流速的方法，从而使其成为主动流量控制器而非被动流量控制器。在该方法中，通过对毛细管进行加热而使流体经过毛细管的流速改变。这就使流体的粘度降低，从而毛细管对于流体流的阻力减小，并且经过毛细管的流速增大。质量流传感器测量加热器下游的流速。质量流传感器的测量数据被用于控制系统的反馈回路中。

该方法可以克服毛细管具有的某些标定的问题，但是仍遗留了毛细管易碎的问题。另外，难以将加热器和传感器安装在毛细管上。这是极为不利的，由于不同实验中的预期流型(flow regime)存在差异或者不同实验中的流体试剂的粘度存在差异，所以通常对于每一次新的实验都必须配备新的毛细管。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于微流体应用的改进的流量控制器组件，以及一种用于并行地执行多个实验的改进的系统。

利用根据权利要求1的流量控制器组件并利用根据权利要求11和16的用于执行并行实验的系统来实现上述目的。

在根据本发明的流量控制器组件中以及在采用同样总体思路的系统中，微流体芯片设置为具有经过其中的通道。所述微流体芯片中的所述通道具有与公知系统中的毛细管相似的功能：对于流体流提供预定阻力，与实验平台的其它部分中的流动阻力相比，所述预定阻力优选为相对较高。

所述微流体芯片能够由玻璃(例如硼硅酸盐玻璃)、石英、计算机芯片类二氧化硅、金属等等制成。其比总体上长且细并且松软的毛细管更易于操作。所述微流体芯片还远比毛细管更为坚固。微流体芯片可以例如从Micronit，NSG Precision Cells Inc.和MicroLIQUID商购得到。微流体芯片被用于例如诊断试验、毛细管电泳、DNA测序或细胞计数。通常，那些微流体芯片与芯片座集合在一起，所述芯片座使得易于将流体供应管线和流体排放管线连接到所述微流体芯片。这就有助于快捷且容易地实现所述流量控制器和所述并行实验系统的架设。

根据本发明的所述流量控制器组件进一步包括热能传送器。这可以是加热器、冷却器或者能够进行加热以及冷却的设备。所述热能传送器适于对所述微流体芯片中的所述通道的至少一部分进行加热和/或冷却。通过这样做，经过所述通道的该部分流动的任何流体也被加热和/或冷却，从而使其粘度发生改变。由于流体的粘度是确定对于通道的流体流的阻力的参数之一，因此经过该通道的流体流的流速同样受到影响。通常而言，如果所述通道被加热，则流体的粘度将降低，并且流速将加快。当所述通道被冷却时，则相反。该原理用于主动地控制经过根据本发明的所述流量控制器组件中的所述通道的流速。