[發(fā)明專利]微流控溫度控制系統(tǒng)在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202180007258.2 | 申請日： | 2021-03-09 |
| 公開（公告）號： | CN114829016A | 公開（公告）日： | 2022-07-29 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 羌梁梁 | 申請（專利權(quán)）人： | 艾斯生物實驗室有限責任公司 |
| 主分類號： | B01L3/00 | 分類號： | B01L3/00;B01L7/00;C12Q1/24 |
| 代理公司： | 北京華睿卓成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11436 | 代理人： | 程淼;劉光明 |
| 地址： | 美國加利*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 微流控 溫度 控制系統(tǒng) | ||
一種微流控系統(tǒng)，包括限定在所述微流控系統(tǒng)襯底中的微流控室；多個微流控通道，每個微流控通道流體連接到所述微流控室；以及多個溫度控制裝置。每個溫度控制裝置設(shè)置為與相應(yīng)的一個微流控通道的壁接觸，并且配置為加熱或冷卻所述微流控通道中的流體。一種用于操作微流控系統(tǒng)的方法，包括通過控制相應(yīng)溫度控制裝置的操作，將多個微流控通道中的每個中的流體加熱或冷卻至相應(yīng)的目標溫度；控制從每個所述微流控通道進入所述微流控室的流體流動；以及使生物或化學反應(yīng)發(fā)生在所述微流控室中或在與所述微流控室相鄰的反應(yīng)室中。
本申請要求于2020年3月10日提交的序列號為62/987,467的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其內(nèi)容通過引用整體并入本文。
背景技術(shù)
溫度控制，諸如加熱和冷卻，是微流控芯片設(shè)計和制造中的相關(guān)參數(shù)。溫度控制對于各種生物和化學反應(yīng)都很重要，包括酶促反應(yīng)，諸如聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)、重組酶聚合酶擴增(RPA)、環(huán)介導(dǎo)等溫擴增(LAMP)、定量PCR(qPCR)、液滴數(shù)字PCR(ddPCR)、脫氧核糖核酸(DNA)連接、核糖核酸(RNA)逆轉(zhuǎn)錄和其他反應(yīng)?；瘜W反應(yīng)(例如染料標記、標簽切割和二硫鍵還原)通常在受控溫度下進行。微流控反應(yīng)環(huán)境中的液體試劑通過微芯片或微電池的直接加熱和冷卻來加熱和冷卻，例如，使用Peltier(熱電冷卻)或電阻加熱器以目標加熱或冷卻速率來加熱和冷卻。
發(fā)明內(nèi)容
我們在此描述了一種能夠有效、精確地控制系統(tǒng)中的流體溫度的微流控系統(tǒng)。這些系統(tǒng)包括流體連接到微流控室的微流控通道。每個通道中的所述流體被獨立加熱或冷卻到目標溫度，并且所述目標溫度下的所述流體流入所述微流控室。在一些示例中，生物或化學反應(yīng)，諸如溫度敏感反應(yīng)，發(fā)生在所述微流控室中。在一些示例中，包含處于所述目標溫度的所述流體的所述微流控室用作相鄰反應(yīng)室的溫度調(diào)節(jié)器，在該反應(yīng)室中發(fā)生生物或化學反應(yīng)，諸如溫度敏感反應(yīng)。例如，這些微流控系統(tǒng)可用于聚合酶鏈式反應(yīng)(PCR)測試。因為要加熱或冷卻的流體的體積相對于所述微流控室的體積小，所以加熱或冷卻是快速且節(jié)能的。該系統(tǒng)緊湊、便攜，并且可以使用電池電源(例如來自可充電電池的電源)進行操作。這些緊湊型便攜式系統(tǒng)的應(yīng)用可包括對傳染病(例如SARS-CoV-2、流感、艾滋病毒或其他傳染病)進行現(xiàn)場或在家測試。
在一個方面中，微流控系統(tǒng)包括限定在所述微流控系統(tǒng)的襯底中的微流控室；多個微流控通道，其中每個微流控通道與所述微流控室流體連接；和多個溫度控制裝置。每個溫度控制裝置布置為與相應(yīng)的一個微流控通道的壁接觸，并且配置為加熱或冷卻所述微流控通道中的流體。
實施例可以包括以下特征中的一個或兩個或更多個的任意組合。
所述微流控系統(tǒng)包括多個泵，每個泵配置為將流體從相應(yīng)的一個微流控通道泵送到所述微流控室中。
所述微流控系統(tǒng)包括多個閥，每個閥沿著相應(yīng)的一個微流控通道布置。
所述微流控系統(tǒng)包括配置為控制所述多個溫度控制裝置的操作的溫度控制系統(tǒng)。所述溫度控制系統(tǒng)配置為實現(xiàn)所述多個溫度控制裝置的閉環(huán)反饋溫度控制。所述溫度控制系統(tǒng)包括多個溫度傳感器，每個溫度傳感器設(shè)置成與相應(yīng)的一個溫度控制裝置接觸。所述溫度控制系統(tǒng)包括一個或更多個微控制器或微處理器，其配置為基于來自相應(yīng)的溫度傳感器的信號控制每個溫度控制裝置的操作。所述溫度控制系統(tǒng)配置為獨立于每個其他溫度控制裝置的操作來控制每個溫度控制裝置的操作。所述溫度控制系統(tǒng)配置為由可充電電池供電。
所述溫度控制裝置中的至少一個包括：有源加熱或冷卻元件；以及設(shè)置在所述有源加熱或冷卻元件與各自微流控通道的壁之間的散熱器。
所述溫度控制裝置中的至少一個包括電阻加熱器、輻射加熱器或熱電加熱或冷卻裝置中的一種或更多種。
所述微流控室的頂壁、所述微流控室的底壁或兩者由光學透明材料形成。
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