[發(fā)明專利]具有改進(jìn)的氣體管理的電滲泵

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980147374.3
• 申請(qǐng)日: 2009-11-25
• 公開（公告）號(hào): CN102308090A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬納森·波斯納;卡米爾·薩洛姆;邁克爾·萊伯;馬克·里德;戴爾·比爾曼;馬修·哈格;布賴恩·克蘭;戴維·海納;羅伯特·卡因
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊路敏納公司;阿利桑那州立大學(xué)校董會(huì)
• 主分類號(hào): F04B19/00
• 分類號(hào): F04B19/00;F04B37/00;F04B37/10
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 趙華偉

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求于2008年11月26日提交且具有相同標(biāo)題的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)No.?61/118,073的權(quán)益，所述申請(qǐng)以引用的方式全文結(jié)合到本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及電滲泵，且更具體地涉及用于生化分析系統(tǒng)的電滲泵。

背景技術(shù)

近年來(lái)，電滲（EO）泵已經(jīng)被提出用于有限數(shù)量的應(yīng)用中。EO泵通常包括流體腔，其被平面介質(zhì)分為內(nèi)貯存器和外貯存器，所述平面介質(zhì)在其間形成分隔壁。所述介質(zhì)還可稱為玻璃料（frit）。在介質(zhì)的相反側(cè)分別在內(nèi)貯存器和外貯存器中提供陽(yáng)極和陰極。當(dāng)電勢(shì)被施加到陽(yáng)極和陰極上時(shí)，介質(zhì)形成泵送介質(zhì)且使得流體通過(guò)電滲牽引流動(dòng)通過(guò)泵送介質(zhì)。EO泵的示例在美國(guó)專利申請(qǐng)No.?11/168,779（公開No.?2007/0009366）、美國(guó)專利申請(qǐng)No.?10/912,527（公開No.?2006/0029851）和美國(guó)申請(qǐng)No.11/125,720（公開No.?2006/0254913）中被描述，它們都明確地全文結(jié)合到本文。出現(xiàn)流體泵送的過(guò)程稱為電滲效應(yīng)。電滲效應(yīng)的一個(gè)副產(chǎn)物是在泵腔內(nèi)產(chǎn)生由電解引起的氣泡（通常是氫和氧）。這些氣泡通常形成在陽(yáng)極和陰極表面上且可能在電極表面、泵送介質(zhì)、或泵殼體內(nèi)成核或沿著電極表面、泵送介質(zhì)、或泵殼體成核。當(dāng)氣泡過(guò)度積聚時(shí)，其通常將降低泵性能。

已經(jīng)提出各種技術(shù)以在電極處產(chǎn)生氣體就將其從泵腔移除以避免不利地影響EO泵的性能。例如，公開No.?2007/0009366描述了一種“平面內(nèi)”電滲泵，其試圖減少由電解氣體生成引起的泵性能的降低。公開No.?2007/0009366在其中描述了使用圍繞電極提供的護(hù)套。護(hù)套由傳輸流體和離子但阻礙氣泡和氣體的材料形成。公開No.?2006/0254913描述了一種獨(dú)立取向的EO泵，其中電解分解所產(chǎn)生的氣體被收集并且通向催化劑，并接著由催化劑再結(jié)合以形成液體。催化劑位于貯存器之外，催化劑所產(chǎn)生的液體通過(guò)滲透膜被再引入到流體貯存器中。

然而，常規(guī)EO泵具有一些缺點(diǎn)。例如，現(xiàn)有EO泵所使用的氣體管理技術(shù)可對(duì)于EO泵可微型化的程度施加不期望的設(shè)計(jì)約束。當(dāng)常規(guī)EO泵減少體積時(shí)，泵腔所維持的氣體相對(duì)量相對(duì)于介質(zhì)的尺寸增加。當(dāng)氣體-介質(zhì)面積比增加時(shí)，流動(dòng)性能減少，且在一些情形中流率可能不期望地低。常規(guī)EO泵的流動(dòng)性能和泵體積使得這種EO泵對(duì)于一些小型應(yīng)用（例如，在一些生化分析中）來(lái)說(shuō)是不實(shí)用的。

其中，對(duì)于分析遺傳物質(zhì)，使用生化分析。為了加快分析遺傳物質(zhì)，最近已經(jīng)報(bào)道許多新的DNA測(cè)序技術(shù)，其基于擴(kuò)增和非擴(kuò)增分子的并行分析。這些新技術(shù)通常依賴于熒光核苷酸和寡核苷酸的檢測(cè)。此外，這些新技術(shù)往往顯著取決于必須以高精度水平執(zhí)行的自動(dòng)過(guò)程。例如，計(jì)算系統(tǒng)可控制流體流子系統(tǒng)，其負(fù)責(zé)啟動(dòng)在微流體流動(dòng)單元內(nèi)的若干反應(yīng)周期。這些周期可用不同溶液和/或溫度和流率來(lái)實(shí)施。然而，為了控制流體流子系統(tǒng)，操作各種泵送裝置。這些裝置中的一些具有可移動(dòng)部件，其可干擾或消極地影響讀取和分析熒光信號(hào)。此外，在一個(gè)或多個(gè)周期之后，泵可能需要更換或清潔，從而增加完成包括若干周期的一次運(yùn)行的時(shí)間量。

生化分析通常以極小微觀比例進(jìn)行，且因此可受益于使用類似小的設(shè)備，例如微流體流動(dòng)單元、岐管等等。常規(guī)EO泵的小型化受限，使得還不能滿足對(duì)于分析物分析（例如核酸測(cè)序反應(yīng)）的泵送流體的EO流的全部潛力。

此外，生物或化學(xué)分析中的不同方法和系統(tǒng)可需要核酸片段（例如，具有受限尺寸的DNA片段）。例如，各種測(cè)序平臺(tái)使用包括DNA片段的DNA庫(kù)。DNA片段可分離成單鏈核酸模板并且隨后被測(cè)序。用于DNA片段化的各種方法是已知的，例如酶消化、聲處理、霧化、例如使用注射器的水力剪切。然而，上述方法中的每種都具有不期望的限制。

仍存在對(duì)于改進(jìn)EO泵設(shè)計(jì)的需求，所述改進(jìn)EO泵設(shè)計(jì)具有小型尺寸但是仍以足以保持高流率的速率有效地移除氣體。此外，需要可用于生物或化學(xué)分析的片段化核酸的替代性方法。

發(fā)明內(nèi)容