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.pdf

1、10申请公布号CN102341761A43申请公布日20120201CN102341761ACN102341761A21申请号201080010898022申请日20100316200264720090320NLG05D7/06200601F15C1/0420060171申请人阿凡田控股有限公司地址荷兰阿姆斯特丹72发明人ER博登斯塔夫RHW穆南74专利代理机构北京戈程知识产权代理有限公司11314代理人程伟赵占元54发明名称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57摘要本发明涉及一种用于微流体应用的流量控制器组件，所述流量控制器组件包括至少一个微流体流量控制器，所述微

2、流体流量控制器包括微流体芯片，所述微流体芯片包括用于容放流体流的通道，所述通道经过所述微流体芯片而延伸并具有通道入口和通道出口，所述通道入口能够连接到流体源，所述通道出口能够连接到另外的流体导管；热能传送器，所述热能传送器适合于通过产生热输出而对所述通道的至少一部分进行加热和/或冷却，从而影响在所述通道中存在的流体的流速；流量传感器，用于测量经过所述流量控制器行进的流体的流速，所述流量传感器适合于产生流速测量数据；数据控制单元，所述数据控制单元通过第一数据连接件连接到所述流量传感器，所述第一数据连接件允许所述数据控制单元从所述流量传感器接收流速测量数据，所述数据控制单元通过第二数据连接件连接到

3、所述热能传送器，所述第二数据连接件允许所述数据控制单元影响所述热能传送器的热输出，所述数据控制单元包括数据处理单元，所述数据处理单元适合于确定所测得的流速与预设的预期流速之差，并且适合于调节所述热能传送器的热输出以便获得或维持所述预期流速。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2011090686PCT申请的申请数据PCT/NL2010/0000442010031687PCT申请的公布数据WO2010/107302EN2010092351INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书3页说明书11页附图9页CN102341775A1/3页21一种流量控制器组件，用于微

4、流体应用，所述流量控制器组件包括至少一个微流体流量控制器，所述微流体流量控制器包括微流体芯片，所述微流体芯片包括用于容放流体流的通道，所述通道经过所述微流体芯片而延伸并且具有通道入口和通道出口，所述通道入口能够连接到流体源，所述通道出口能够连接到另外的流体导管，热能传送器，所述热能传送器适合于通过产生热输出而对所述通道的至少一部分进行加热和/或冷却，从而影响在所述通道中存在的流体的流速，流量传感器，用于测量经过所述流量控制器行进的流体的流速，所述流量传感器适合于产生流速测量数据，数据控制单元，所述数据控制单元通过第一数据连接件连接到所述流量传感器，所述第一数据连接件允许所述数据控制单元从所述流

5、量传感器接收流速测量数据，所述数据控制单元通过第二数据连接件连接到所述热能传送器，所述第二数据连接件允许所述数据控制单元影响所述热能传送器的热输出，所述数据控制单元包括数据处理单元，所述数据处理单元适合于确定所测得的流速与预设的预期流速之差，并且适合于调节所述热能传送器的热输出以便获得或维持所述预期流速。2根据权利要求1所述的流量控制器组件，其中所述流量传感器基于时差测距原理。3根据权利要求2所述的流量控制器组件，其中所述流量传感器包括热脉冲元件，所述热脉冲元件毗邻所述通道而设置，所述热脉冲元件适合于在经过所述通道行进的流体中提供热脉冲，以及热脉冲传感器，所述热脉冲传感器设置为毗邻所述通道并且

6、位于所述热脉冲元件下游的预设距离处，用于检测所述热脉冲的经过，并且其中，所述流量控制器进一步包括计时器，用于确定由所述热脉冲元件产生热脉冲和由所述热脉冲传感器检测到所述热脉冲之间流逝的时间，并且其中，利用所确定的该时间流逝来确定流速。4根据前述权利要求中的任意一项所述的流量控制器组件，其中所述微流体芯片的材料为玻璃、石英、硅或金属。5根据前述权利要求中的任意一项所述的流量控制器组件，其中所述热能传送器包括金属循迹，所述金属循迹沉积在所述微流体芯片上。6根据前述权利要求中的任意一项所述的流量控制器组件，其中所述热能传送器包括珀耳帖元件。7根据前述权利要求中的任意一项所述的流量控制器组件，其中所述

7、第一数据连接件和/或第二数据连接件包括在所述微流体芯片上的金属沉积物。权利要求书CN102341761ACN102341775A2/3页38根据前述权利要求中的任意一项所述的流量控制器组件，其中所述流量控制器组件进一步包括用于容放所述微流体芯片壳体，所述壳体优选为气密的并且/或者绝热的。9根据权利要求8所述的流量控制器组件，其中所述壳体包括指示器，用于指示在所述壳体中是否存在微流体芯片。10根据权利要求8或9所述的流量控制器组件，其中所述热能传送器包括用于热流体的回路，所述回路使热流体经过所述回路而循环，从而使流过所述回路的热流体对所述微流体芯片的至少一部分进行加热或冷却，所述回路优选为至少部

8、分地设置在所述壳体的内部。11一种系统，用于并行地执行多个实验，所述系统包括至少一个流体试剂源，多个反应器，至少一个根据前述权利要求中的任意一项所述的流量控制器组件，所述流量控制器组件中的至少一个微流体流量控制器与所述流体试剂源流体连通，并且与所述多个反应器中的至少一个反应器流体连通。12根据权利要求11所述的系统，所述系统包括多个根据权利要求110中的任意一项所述的流量控制器组件，或者包括至少一个根据权利要求110中的任意一项所述的流量控制器组件，所述流量控制器组件包括多个微流体流量控制器，其中所述多个微流体流量控制器中的每一个微流体流量控制器与所述多个反应器中的一个反应器流体连通。13根据

9、权利要求11或12所述的系统，所述系统包括多个根据权利要求110中的任意一项所述的流量控制器组件，或者包括至少一个根据权利要求110中的任意一项所述的流量控制器组件，所述流量控制器组件包括多个微流体流量控制器，其中至少两个微流体流量控制器的所述通道具有不同的直径和/或长度。14根据权利要求1113中的任意一项所述的系统，其中对于所有微流体流量控制器，所述预设的预期流速都是相同的。15根据权利要求1114中的任意一项所述的系统，所述系统进一步包括系统控制单元，所述系统控制单元连接到各单独流量控制器的各数据控制单元。16一种系统，用于并行地执行多个实验，所述系统包括至少一个流体试剂源，多个微流体芯

10、片，每一个微流体芯片包括用于容放流体流的通道，所述通道经过所述微流体芯片而延伸并且具有通道入口和通道出口，所述通道入口连接到所述流体试剂源，至少一个热能传送器，权利要求书CN102341761ACN102341775A3/3页4所述热能传送器适合于通过产生热输出而对所述通道中的一个或更多个通道的至少一部分进行加热和/或冷却，从而影响在所述通道中存在的流体的流速，多个流量传感器，每一个流量传感器配套有单独通道，每一个流量传感器适合于产生与在该流量传感器配套的通道中的流体流相关的流速测量数据，系统数据控制单元，所述系统数据控制单元通过第一数据连接件连接到每一个流量传感器，所述第一数据连接件允许所述

11、数据控制单元从每一个流量传感器接收流速测量数据，所述数据控制单元通过第二数据连接件连接到所述热能传送器，所述第二数据连接件允许所述数据控制单元影响所述热能传送器的热输出，所述系统数据控制单元包括系统数据处理单元，所述系统数据处理单元适合于确定在每一个通道中所测得的流速与用于该通道的预设的预期流速之差，并且适合于调节所述热能传送器的热输出以便获得或维持所述预期流速，以及多个反应器，所述反应器中的每一个反应器都经由另外的流体导管连接到通道出口。17根据权利要求16所述的系统，其中所述系统进一步包括用于容放多个微流体芯片的壳体，所述壳体优选为气密的并且/或者绝热的。18根据权利要求16或17所述的系

12、统，其中存在热能传送器，所述热能传送器适合于对所述通道中的每一个通道的至少一部分进行加热和/或冷却。19根据权利要求16或17所述的系统，其中存在多个加热器和/或冷却器，所述加热器和/或冷却器中的每一个都适合于对单个配套的通道的至少一部分进行加热和/或冷却。权利要求书CN102341761ACN102341775A1/11页5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技术领域0001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0002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

13、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。0003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FLOWRATE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。0004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

14、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。0005WO99/64160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

15、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。0006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FLOWREGIME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0007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。0008利用根据权利要求1的流量控制器组件并利

16、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。说明书CN102341761ACN102341775A2/11页60009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。0010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，NS

17、GPRECISIONCELLSINC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。0011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

18、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。0012在主动流量控制器例如根据本发明的控制器中，对实际流速进行测量，并且将所述实际流速与预期流速的预设数值进行比较。如果测得的流速和预期流速之差超过特定阈值，则采取动作减小该差。所述阈值的数值取决于特定应用；在某些应用中所述阈值可以为零，因此在所架设的流量控制器组件中并不存在真实阈值。在其他应用中，所述阈值可以例如为预期流速的5。在那种情况下，

19、处于所述预期流速的最佳数值周围5到5的带宽之内的测得的流速并不引起所述热能传送器的热输出的改变。因此，在权利要求1中提到的所述预设预期流速可以要么为某一数值要么为某一范围。0013所述热能传送器能够设计为循迹导线TRACINGWIRE，所述循迹导线毗邻所述通道而设置或者毗邻所述通道的一部分而设置。所述循迹导线能够附接到所述微流体芯片的外侧，或者所述循迹导线能够嵌入所述微流体芯片中。微流体芯片通常由两层基片构成。在一层中，所述通道例如由微机械加工制成或者由刻蚀制成。所述通道在一侧的整个长度上是开放的。第二层基片覆盖所述第一层，并且在其整个长度上使所述通道闭合。当然，所述通道的入口和出口仍然开放。

20、循迹导线可以设置在所述第一基片层和第二基片层之间。代替循迹导线，能够使用沉积在所述层中的一层或两层上的金属循迹。还可以使用沉积在所述微流体芯片的外侧上的金属。0014可替代地或额外地，所述微流体芯片可以通过将其设置在热流体中或者毗邻热流体进行设置而被加热或冷却，所述热流体是流动的或者静止的。所述微流体芯片还可以包括用于使所述热流体穿过的第二通道。0015可替代地或额外地，冷却能够借助于珀耳帖元件PELTIERELEMENT而得以实现。0016为测量所述实际流速，将流量传感器设置在根据本发明的所述流量控制器组件中。在实践中，利用时差测距TIMEOFFLIGHT原理的流量传感器已经成为一个适合的选

21、说明书CN102341761ACN102341775A3/11页7择。在这样的传感器中，在所述通道的第一位置处，对于流体给出标记。在所述第一位置下游的第二位置处，检测所述标记的经过。记录在所述第一位置处施加所述标记和在所述第二位置处检测所述标记之间流逝的时间。因为所述第一位置和所述第二位置彼此的距离是已知的，所以能够从所记录的时间流逝来计算所述流速。0017在特别有利地实施方案中，时差测距流量传感器利用热脉冲作为标记。在这样的实施方案中，热脉冲元件设置为在第一位置处毗邻所述通道。所述热脉冲元件能够例如为具有电阻的导线，所述导线附接到所述微流体芯片，或者所述热脉冲元件能够包括沉积在所述微流体芯片

22、上或所述微流体芯片中的金属。通过将所述导线或金属沉积物连接到电源就能够产生热脉冲。所述热脉冲元件的该实施方案适合于集成到所述微流体芯片的设计内。所述热脉冲由热脉冲传感器进行检测，所述热脉冲传感器毗邻所述微流体芯片中的所述通道而设置在第二位置处，并且位于与所述热脉冲元件相距已知距离的下游。0018在有利实施方案中，壳体设置为能够容放所述微流体芯片，并且还可以容放所述流量控制器组件的其它元件。优选地，该壳体是气密的，从而如果试剂例如为气体或液体形式发生某种逸出例如由于泄漏而逸出，就降低了安全风险。优选地，所述壳体是绝热的。这就提高了所述流量控制器的精度和响应时间。0019在优选实施方案中，所述壳体

23、具有指示器，所述指示器指示微流体芯片是否存在。0020在优选实施方案中，所述壳体具有连接器，用于连接流体供应管线和/或流体排放管线。0021所述流量控制器组件能够包括多个微流体流量控制器。0022在用于并行地执行多个实验或者大体上为化学反应的系统中，设置了根据本发明的流量控制器组件。该流量控制器组件连接到至少一个流体试剂源。所述系统进一步包括多个反应器，所述反应器经由所述流量控制器组件连接到所述流体试剂源。0023在可能实施方案中，设置了根据本发明的多个流量控制器组件，每一个流量控制器组件包括单个微流体流量控制器。在该实施方案中，所有流量控制器组件连接到所述流体试剂源。所述流量控制器组件中的每

24、一个都连接到单个反应器。0024在不同的可能实施方案中，设置了单个根据本发明的流量控制器组件，所述流量控制器组件包括单个微流体流量控制器。在该实施方案中，所有流量控制器组件连接到所述流体试剂源。所述流量控制器组件连接到多个反应器。0025在另外的可能实施方案中，设置了单个根据本发明的流量控制器组件，所述流量控制器组件包括多个微流体流量控制器。在该实施方案中，流量控制器组件连接到所述流体试剂源。所述微流体流量控制器中的每一个都连接到单个反应器。0026在另外的可能实施方案中，设置了多个根据本发明的流量控制器组件，所述流量控制器组件包括多个微流体流量控制器。在该实施方案中，所述流量控制器组件连接到

25、所述流体试剂源。所述微流体流量控制器中的每一个都连接到单个反应器。0027上述实施方案也可以进行组合。这些实施方案中的任意一个都可以包括多个流体试剂源。0028所述系统可以包括系统控制单元，所述系统控制单元连接到所述系统的独立的微流体流量控制器的数据控制单元。0029可以设想，对于所述系统中的所有微流体流量控制器，所述预设预期流速都是相说明书CN102341761ACN102341775A4/11页8同的。还可以设想，所述预期流速按照预定比值在所述系统的全部所述微流体流量控制器上进行分布，所述预定比值例如为1234。0030在用于并行地执行多个实验或者大体上为化学反应的系统其包括根据本发明的多

26、个微流体流量控制器和/或流量控制器组件中，可以共用某些元件。例如，可以具有热能传送器，所述热能传送器作用在所述系统中的多个通道上。也可以存在系统数据控制单元，所述系统数据控制单元从多个流量传感器接收流速测量数据，并且/或者调节多个热能传送器的热输出。还可以将多个微流体芯片设置在单个壳体中。附图说明0031将参考附图对本发明进行更为具体的解释，在附图中显示了本发明的非限制性实施方案。附图显示了0032图1为可商购的微流体芯片的实例；0033图2为根据本发明的微流体流量控制器的第一实施方案；0034图3为根据图2中的流量控制器组件具有壳体的实施方案；0035图4为根据本发明的流量控制器组件的第二实

27、施方案；0036图5为图4中的实施方案的变型；0037图6为反应系统中采用的根据本发明的流量控制器组件；0038图7为用于使用根据本发明的流量控制器组件进行多个并行实验的反应系统；0039图8为用于使用根据本发明的流量控制器组件进行多个并行实验的反应系统的第二实施方案；0040图9为根据本发明的反应系统的第三实施方案；0041图10为将本发明所使用的微流体芯片设置在壳体中的另一个可能实施方案；0042图11为微流体芯片的壳体的又一个实施方案，该微流体芯片能够用于根据本发明的流量控制器组件中。具体实施方式0043图1显示了可商购的微流体芯片10的实例。该芯片10包括通道11，通道11具有通道入口

28、12和通道出口13。芯片10包括第一基片层14和第二基片层15。0044在该实例中，微流体芯片10由硼硅酸盐玻璃制成。然而，本发明中所使用的微流体芯片还可以由其它材料制成，例如不同类型的玻璃、石英、二氧化硅例如，用于电子芯片的材料或者与其相似的材料或金属。0045在图1的实例中，通道11在第一基片层14中被刻蚀或者被微机械加工。通道11在其整个长度上开放，因为这是在第一基片层14中形成通道11的最便利方式。然后，通过在第一基片层14的顶部上设置第二基片层15，通道11在其整个长度上闭合。基片层14、15随后彼此联结BOND，使得流体不能够从通道11逸出到第一基片层14和第二基片层15之间的界面

29、内。基片层14、15彼此的联结能够例如通过胶合、焊接等得以实现。联结工艺的最佳选择将例如取决于基片层的材料以及微流体芯片上的压力要求。0046通道入口12和通道出口13在图1的实例中设置在芯片10的顶部处。然而，它们还能够设置在芯片10的四个侧面中的一个侧面或更多侧面处并且/或者设置在芯片10的说明书CN102341761ACN102341775A5/11页9底部处。0047图2显示了根据本发明的微流体流量控制器的第一实施方案。0048图2显示的微流体芯片10包括用于容放流体流的通道11。流体可以是气体、液体、气体和液体的组合物、凝胶等等。0049通道11具有通道入口12，通道入口12可以连接

30、到流体源，例如处于压力之下的大量气体或液体。该通道还具有通道出口13，通道出口13可以连接到另外的流体导管，该流体导管将流体抽取到使用流体的地点像如反应器或消耗流体的地点。0050根据本发明的微流体流量控制器包括热能传送器20。实际中，芯片10具有循迹导线21，在该实例中，循迹导线21在通道11的两侧上沿着通道11的一部分延伸。循迹导线21具有电阻，这使得循迹导线21在电流经过其流动时升温。循迹导线21优选为在基片层14、15之间嵌入微流体芯片10中。其可以是例如胶合到基片层14、15中的至少一个基片层的实际导线，但是其还可以由例如借助于化学蒸气沉积法而沉积在基片层14、15中的一个基片层上的

31、金属制成。0051作为替代或额外地，循迹导线也能够设置在微流体芯片10的外表面上。0052在图2的实例中，循迹导线21沿着通道11延伸。然而，其也可以按照不同图案例如按照网格进行铺设。0053循迹导线21具有连接点23。在这些点23处，可以附接连接导线24。连接导线24使循迹导线21与热控制器22连接。热控制器22控制热能传送器20。0054作为替代或额外地，热能传送器20能够具有珀耳帖元件，从而也可以实现对通道11的冷却。0055可以设置热传感器在图2中未示出，其测量流过通道11的流体的温度，或者例如在邻近通道11的微流体芯片的表面的温度。0056微流体流量控制器进一步包括流量传感器30。在

32、该实例中，流量传感器30利用时差测距原理对经过通道11的流体流的流速进行测量。0057为此目的，流量传感器30已经具有热脉冲元件31。该热脉冲元件31毗邻通道11而设置。在该实例中，热脉冲元件具有两个热主动部件31A、31B，热主动部件31A、31B设置在通道11的每一侧上。然而，热脉冲元件也可以设置在通道11的一侧上，或者热脉冲元件也可以至少部分地在通道11周围延伸。0058热脉冲元件31设计为在通道11中的流体中产生热脉冲，例如热量脉冲。0059在热脉冲元件31的下游，在与热脉冲元件31相距一定距离处设置有热传感器32。该热传感器32检测由热脉冲元件31产生的热脉冲的经过。由于热脉冲元件3

33、1和热传感器32之间的距离是已知的，所以通道中的流体中的热脉冲抵达热传感器32所花费的时间指示了通道11中的流体的流速。0060流量传感器30由传感器控制单元33控制。该传感器控制单元具有计时器，该计时器确定由热脉冲元件31产生热脉冲和由热脉冲检测器32检测热脉冲之间所流逝的时间。该时间流逝称为“时差”。0061由热脉冲元件产生的连续的热脉冲可以全部具有相同的强度和长度，但是这些热脉冲在强度和/或长度上也可以不相同。当两个连续脉冲之间的时间短于脉冲抵达热脉冲检测器所耗费的时间时，这是特别有用的。通过识别每一个脉冲的强度和/或长度，流量传说明书CN102341761ACN102341775A6/

34、11页10感器控制单元就能够计算出属于每一个单独脉冲的正确时差。0062在该实例中，流量传感器30设置在热能传送器的毗邻通道11而设置的那部分的下游。然而，流量传感器30也能够设置在其上游。在热能传送器的毗邻通道11而设置的那部分的上游和/或下游也可以存在多个流量传感器30。在先进的实施方案中，一个流量传感器设置在热能传送器的毗邻通道11而设置的那部分的上游，并且一个流量传感器设置在其下游。在该实施方案中，可以监测热能传送器20对于经过通道11的流速的影响。0063代替按照时差测距原理工作的流量传感器或者除了该流量传感器之外，可以采用其它类型的流量传感器。0064微流体流量控制器还包括对微流体

35、流量控制器进行控制的数据控制单元40。数据控制单元40借助于第一数据连接件41连接到流量传感器30。该第一数据连接件41允许数据控制单元从流量传感器30接收流量测量数据。0065数据控制单元进一步包括第二数据连接件42。该第二数据连接件42使数据控制单元40与热能传送器20连接。数据控制单元40适合于控制热能传送器20的热输出。0066用于热能传送器20的控制器22和/或流量传感器控制单元33可以集成在数据控制单元40中，或者可以与其分离。0067另外，流量传感器组件可以进一步包括第二热传感器未显示，该第二热传感器用于监测穿过通道11的流体的温度。利用来自该传感器的数据来确保当热能传送器对通道

36、11中的流体进行加热或冷却时在通道中的流体中不出现非预期的温度水平。例如，如果流体已知在特定温度之上降解，则该第二传感器能够将数据提供到数据控制单元，该数据控制单元转而防止热能传送器使通道中的流体升温到高于该降解温度的温度。该特征还有助于防止由于系统错误而产生非预期的加热或冷却，例如当预期流速设定到由该系统所不能达到的数值例如，极低或极高时，或者当由于系统故障而不能将足够的流体供应到微流体芯片时。0068根据本发明的微流体流量控制器的操作如下。0069在数据控制单元中进行设定预期流速。该预期流速可以是用于流速的数值例如每分钟01ML，或者流速范围例如，“在每分钟005ML与每分钟015ML之间

37、”或者“每分钟01ML/10”。0070流体经由通道入口12进入微流体流量控制器，并且穿过微流体芯片10中的通道11。流量传感器30测量通道11中的流体的流速。由流量传感器30获得的流量测量数据经过第一数据连接件41传送到数据控制单元40。0071在数据控制单元40中，将所测得的流速与预设的预期流速进行比较。如果所测得的流速不同于预期流速的预设数值或者落在预设流速范围之外，则采取动作使流速适应。0072流速的这种适应通过起动热能传送器20而得以实现。如果所测得的流速低于预期流速或低于最小预期流速，则热能传送器为流量通道提供额外的热量。以此方式，微流体芯片的通道中的流体的粘度降低，并且通道中的流

38、体的流速加快。替代粘度改变或者除了粘度改变之外，其它效应也可以在改变流速时发挥作用，例如流体和/或通道的热膨胀。0073如果所测得的流速高于预期流速或高于最大预期流速，则热能传送器为流量通道提供较少的热量，或者甚至主动地对通道进行冷却。以此方式，微流体芯片的通道中的流体的粘度升高，并且通道中的流体的流速减慢。替代粘度改变或者除了粘度改变之外，其它效说明书CN102341761ACN102341775A7/11页11应也可以在改变流速时发挥作用，例如流体和/或通道的热膨胀。热能传送器能够通过减少热输出而供应较少的热量。冷却能够例如借助于珀耳帖元件而得以实现。0074在可能的实施方案中，以迭代步骤

39、ITERATINGSTEPS完成流速的适应。热输出例如改变为使循迹导线升温1摄氏度，然后确定对于流速的影响。如果流速未被足够地加快，则循迹导线21被另外升温1摄氏度，并且再次对流速进行测量。这样重复直到获得预期流速，或者直到流速处于预期范围之内。0075如果流速处于预期数值处或者预期范围之内，则热能传送器的热输出修改为使流体的温度不改变太多。0076图3显示了根据图2中的流量控制器组件具有壳体50的实施方案。0077在图3的实例中，热控制器22、传感器控制单元33和数据控制单元设置在壳体50外部。然而，这些零件中的一个或者更多个还可以设置在壳体50内部。0078壳体50是绝热的。这减少了组件的

40、热量散失。这就使得流速的控制更为准确且有效。当提高了良好的绝热时，由于散失到环境中的热量减少，热能传送器的热输出有效地用于对通道中的流体进行加热或冷却。这样还使得流量控制器组件的响应时间缩短更快地获得预期流速。0079在图3的实施方案中，壳体50具有连接器51，连接器51使流体供应管线16容易地连接到微流体芯片10的入口12，并且使流体排放管线17容易地连接到微流体芯片10的出口13。0080有利地，壳体50是气密的且/或液体密封的。在此情况下，如果微流体芯片10发生泄漏，以及/或者在微流体芯片10和流体供应管线16之间的连接发生泄漏，以及/或者在微流体芯片10和流体排放管线17之间的连接发生

41、泄漏，则气体或液体不会逸出壳体。0081在图3的实施方案中，设置有指示器52。指示器52指示壳体50中是否存在微流体芯片10。在该实例中，指示器安装为使其能够围绕轴线53枢转。指示器52被弹簧偏压，使得当壳体中不存在微流体芯片10时，指示器的尖端接近壳体50的外部面。在图3中以虚线显示了指示器52的这一位置。当微流体芯片10插入壳体50中时，其向外推动指示器52。在图3中以实线显示了这一位置。0082当然，这只是能够如何实现指示器的一个实例，该指示器对壳体50中是否存在微流体芯片10进行显示。例如，还可以为壳体50设置窗口，通过该窗口可以直观地检查是否存在微流体芯片10。其它选择例如是，通过在

42、壳体50中设置微流体芯片10来对开关进行操作，例如，该操作使电路闭合从而使灯例如LED开启。0083图4显示了根据本发明的流量控制器组件的第二实施方案。0084在图4的实施方案中，与前述实施方案一样，微流体芯片10设置在壳体50中。微流体芯片10还包括入口12、出口13和从入口12延伸到出口13的通道。壳体具有连接器51，连接器51使流体供应管线16联接到微流体芯片10的入口12，并且使流体排放管线17联接到微流体芯片10的出口13。另外，设置有时差测距型流量传感器30，与前述实施方案一样。然而，在图4的实施方案中，使用了不同类型的热能传送器。0085在图4的实施方案中，设置有用于热流体的存储

43、器60。该存储器60借助于热流体供应管线61和热流体排放管线62而与壳体50的内部流体连通。热流体存储器60中的热流体的温度由热控制器22进行控制。热流体泵63设置并布置为使得热流体能够经过如箭说明书CN102341761ACN102341775A8/11页12头TF所示的回路而循环，该回路包括存储器60、热流体供应管线61、壳体50的内部以及热流体排放管线62。0086操作时，热流体存储器60至少部分地填充有热流体，该热流体是能够将热量传送到物体的流体，或者是这样的流体热量能够从物体传送到该流体。在存储器60中，热流体被加热或冷却到预期温度。为此目的，热流体存储器60具有加热器和/或冷却器。

44、热控制器22控制存储器60中的温度。0087热控制器22使得热流体存储器60的加热器或冷却器将热流体的温度达到预期温度。泵63使得热流体经过包括存储器60、热流体供应管线61、壳体50的内部以及热流体排放管线62的回路而循环。以此方式，热流体还在微流体芯片上流动，从而对微流体芯片10进行加热或冷却，并且利用其同样对微流体芯片的通道11中的流体进行加热或冷却。0088微流体芯片的通道中的流体的粘度随着温度的改变而改变，并且通过粘度的改变，通道中的流体的流速也改变。替代粘度改变或者除了粘度改变之外，其它效应也可以在改变流速时发挥作用，例如流体和/或通道的热膨胀。0089图5显示了图4中的实施方案的

45、变型。在该变型中，热流体并非自由地流过壳体50，而是流过通路64。该通路64设置在壳体50内部，使得流过通道64的热流体能够对微流体芯片10的通道11中存在的任何流体进行加热或冷却，例如通过对微流体芯片10进行加热和/或冷却而实现此点。0090图6显示了反应系统中采用的根据本发明的流量控制器组件。在图6的实例中，使用了根据图2的流量控制器组件，但是本领域技术人员将清楚，也可以使用根据本发明的流量控制器组件的其它实施方案。0091在根据图6的反应系统中，设置有流体试剂源70。该源借助于流体供应管线16而与流量控制器组件的通道11流体连接。流体排放管线17连接到流量控制器组件的出口13，并且连接到

46、反应容器71，反应容器71在该实例中具有固定床73。然而，反应容器71可以为适合于待执行反应的任何类型。因此，流体排放管线17在流量控制器组件和反应容器71之间提供了流体连通。流体流或试剂以及反应产物由箭头F指示。0092反应产物从反应容器71经过反应产物排放管线72而被移除。该管线可以将反应产物例如带到在线分析器、用于离线分析的收集点、废弃物或选择阀。0093在图6的系统中，使用流量控制器组件控制试剂从源70到反应容器71的流速。0094通常而言，流体试剂源70会被加压，以便使流体试剂流动到反应容器71。然而，还可以使用产生流体流的其它方式，例如采用电位差。0095图7显示了用于进行多个并行

47、实验的反应系统，其中使用了根据本发明的流量控制器组件1。在图7的实例中，使用了根据图2的流量控制器组件，但是本领域技术人员将清楚，也可以使用根据本发明的流量控制器组件的其它实施方案。0096在根据图7的系统中，存在单个流体试剂源60，以将试剂供应到并行设置的反应容器71、74、75、76。存在根据本发明的单个流量控制器组件以对流动到反应容器的流速进行控制。试剂产物排放管线72、77、78、79从各个反应容器71、74、75、76排放反应产物。0097流量控制器组件如上所述地进行操作，并且控制流体试剂从源70到并行反应器的流速。如果对于所有反应容器流量控制器的下游的流体流的阻力都相同，则经过所有

48、反应容器的流速将至少基本相等。说明书CN102341761ACN102341775A9/11页130098图8显示了用于进行多个并行实验的反应系统的第二实施方案，其中使用了根据本发明的流量控制器组件。0099在该实施方案中，每一个反应容器具有其自身配套的流量控制器组件1。在图8的实例中，使用了根据图2的流量控制器组件，但是本领域技术人员将清楚，也可以使用根据本发明的流量控制器组件的其它实施方案。流量控制器组件不必全部等同。例如，可以使用不同的微流体芯片，其中通道11具有不同的长度和/或直径。0100流体试剂气体、液体、凝胶等通过单个流体试剂源70进行供应。流体试剂从流体试剂源70经由与反应容器

49、71、74、76配套的流量控制器组件1流动到反应容器71、74、76中的一个容器。在图8的实例中，反应容器为固定床反应器，但是也可以替换为适合于实验的任何其它类型的反应器。例如，来自不同源的试剂可以被供应到反应器内。0101在图8的实例中，反应产物排放管线72、77、79分别从反应容器71、74、76将反应产物带到选择阀90。根据选择阀90的设定，来自反应容器的反应产物要么到达在线分析器91要么到达废弃物92。0102本领域技术人员将清楚，选择阀90、在线分析器91和废弃物92的这种配置还可以与根据本发明的流量控制器组件的其它实施方案以及/或者根据本发明的反应系统的其它实施方案组合地进行使用。另外，在另一方面，可以将图8的实施方案中的一个或更多个反应容器的反应产物直接引导到废弃物和/或在线分析器，或者例如引导到用于离线分析的收集点。0103在图8的实施方案中，流量控制器组件设置在公共壳体50中。当然，每一个流量控制器组件也可以设置在单独壳体中，或者每一个流量控制器组件也可以设置在单独壳体中并且这些单独壳体一起设置在另外的公共壳体中。0104在图8的实施方案中，每一个流量控制器组件的数据控制单元40借助于数据连接件43、44、45连接到单个系统控制单元80。例如为了得到流动到各单独反应容器71、74、76的单独流体流的预期流速比值，系统控制单元80对各单独流量控制器组件