[發明專利]多級微流體系統和方法

有效

• 申請號: 200980121050.2
• 申請日: 2009-04-09
• 公開（公告）號: CN102056838A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: 杰弗里·費塞;布賴恩·福勒;埃默森·張·全;馬克·恩格
• 申請（專利權）人: 弗盧丁公司
• 主分類號: B81B3/00
• 分類號: B81B3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳小明

對相關申請的交叉引用

本申請是在2008年4月11日提交的美國專利申請61/044,417的正式申請，并且要求所述美國專利申請的優先權的權益。本申請還涉及在2005年1月25日提交的美國專利申請11/043,895(代理人案號020174-012800US)。上述提交申請的每一項的整個內容通過引用結合在此。

發明背景

本發明的實施方案尤其涉及下列領域：微流體、芯片實驗室(lab-on-a-chip)，聚合酶鏈式反應(″PCR″)、生物化學分析、蛋白結晶和關于蛋白結晶條件的篩選、微型制造、實驗室機器人、免疫測定和自動生物篩選和分析。

微流體裝置可以定義為這樣的裝置，其具有一個或多個流體路徑，通常稱為通道、微通道、溝道、線路或凹槽，具有低于1000μm的橫截面尺寸，并且其提供例如增大通量和減小反應體積的益處。相關地，存在著持續的增加可以用微流體裝置完成的反應數量的趨向。例如，通常期望提供具有高反應室密度的裝置。盡管在微流體技術中最近的顯著進步，但是現有的制造技術通常表現出阻礙開發更加有效率的裝置的障礙。

因此，仍存在著對用于制備微流體裝置的改進的制造方法的持續需求，所述微流體裝置具有每單位面積的微流體裝置更高的反應或檢測區密度。本發明的實施方案滿足這些目標中的至少一些。

發明概述

本發明的實施方案提供每單位面積具有高的反應室或區密度的微流體裝置，以及它們的使用和制造方法。這種裝置可以制備得比現有裝置更小，并且通常提供改進的性能特性。使用微流體系統的一般優點包括在時間、成本方面的顯著減小，以及在用于進行分析或合成的裝置的空間要求方面的顯著降低。例如，許多診斷測定要求使用昂貴的試劑，并且可能難以得到大的測試樣品，或得到大的測試樣品是昂貴的。可以利用較小量的試劑和樣品的裝置能夠以較低成本提供更多數據點。示例性實施方案很好地適于在晶體形成和擴增反應中的應用。在一些情況下，微流體裝置可以具有控制線路，其可以同時啟動用于樣品和試劑線路的閥門。相關地，微流體裝置可以配置來在第一室中含有第一試劑，而在第二室中含有第二試劑，其中在期望的或選擇的壓力下含有第一試劑和第二試劑中的任一項或兩項。在一些情況下，微流體裝置的操作包括將第二試劑從第二室傳送到第一室，以與第一試劑混合或接觸。微流體裝置特征例如通道、閥門、室可以被至少部分地包含、嵌入彈性體塊體(block)的一個或多個層或水平(level)，或由彈性體塊體的一個或多個層或水平形成，或形成在彈性體塊體的一個或多個層或水平內。

在一個方面中，本發明的實施方案包括具有第一流動通道、第二流動通道和控制通道的微流體裝置。第一流動通道可以形成在彈性體基板的第一層中，控制通道可以形成在彈性體基板的第二層中，而第二流動通道可以形成在彈性體基板的第三層中。通常，第二層鄰近第一層，而第三層鄰近第二層。第一控制通道內的壓力變化可以調節第一和第二流動通道內的流體流動。微流體裝置還可以包括沿第一流動通道安置的第一隔離閥門，而第一控制通道控制第一隔離閥門的運行。第一隔離閥門可以包括可偏轉膜。微流體裝置還可以包括沿第二流動通道安置的第二隔離閥門，而第一控制通道控制第二隔離閥門的運行。第二隔離閥門可以包括可偏轉膜。微流體裝置還可以包括至少部分地安置在第一層內的第一室，以及至少部分地安置在第一層內的第二室。第一室可以與第一流動通道流體連通。第二室可以與第二流動通道流體連通。在一些實施方案中，第一控制通道內的壓力變化同時調節第一和第二流動通道內的流體流動。

在另一方面中，本發明的實施方案包括一種具有多層的彈性體基板的微流體裝置。例如，彈性體基板可以具有第一層、第二層和第三層，其中第二層安置在第一層和第三層之間。該裝置還可以包括至少部分地在彈性體基板的第一層內形成的第一室，和至少部分地在彈性體基板的第一層內形成的第二室。此外，該裝置可以包括在彈性體基板的第二層內形成的第一控制通道。通常，對該裝置進行配置，使得第一控制通道內的壓力變化調節通過第一層并且進入到第一室的第一流體流動，還調節通過第三層并且進入到第二室中的第二流體流動。在一些情況下，該裝置包括在第一室和第二室之間提供流體連通的界面通道。例如，界面通道可以在第三層中形成。在一些情況下，界面通道與第二流動通道流體連通。該裝置還可以包括沿界面通道安置的界面閥門。界面閥門可以調節通過第一室和第二室之間的界面通道的流動。在一些實施方案中，界面閥門包括可偏轉膜。