微流体装置制造方法及图纸

提供了一种微流体装置，包括：多个孔，每个孔包括一个充当该孔的入口和出口的开口，其中每个开口与共用流体通道流体连通，并且每个开口通过隔离通道与共用流体通道相连，并且所述多个孔按径向对称图案布置在该装置上。还提供了包括该装置的系统和方法。

Microfluidic device

Provides a microfluidic device includes: a plurality of holes, each hole includes an opening as the hole entrance and exit, each opening and sharing the fluid channel in fluid communication, and each opening and sharing isolation channels connected by fluid channels, and the plurality of holes are arranged on the pattern according to the radial symmetry device. Systems and methods comprising the same are also provided.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求享有2014年4月9日申请的新加坡专利申请No.10201401377X的优先权，它的内容通过整体引用被结合于此以用于各种目的。
本专利技术涉及生物化学和生物医学工程领域，特别涉及用于检测生物化学分子的微流体装置。
技术介绍
聚合酶链反应(PCR)是用于核酸扩增和基因检测的成熟方法。该方法通常是在诸如PCR管和孔板之类的装置中进行。但是，针对基于微流体芯片的PCR装置的研究日益增多，以用于各种应用，包括食品安全试验，环境监视和即时临床诊断。与常规装置相比，基于微流体/纳流体芯片的PCR系统具备许多优势，诸如操作快，样品体积小，样品易于输送到分析段并且在多个孔中平行扩增。微流体PCR装置的一个这样的实施例是具有3个PCR反应孔的盒上实验室系统。为了进一步加强本实施例的系统的检测能力，已经开发出了具有更多孔的PCR芯片，努力满足各种应用之需，诸如癌症和传染病诊断，其中可以有10个以上的目标。微流体PCR平台可以被分为三类：腔室静止的PCR系统，连续流动的PCR系统和热对流驱动的PCR系统。其中，腔室静止的PCR系统最适合于具有高流通量的多腔室PCR扩增。但是，要在单个芯片上有效地进行聚合酶链反应有相当多的挑战要克服。例如，不容易将少量PCR混合物均匀地输送到各个腔中。此外，由于PCR腔的体积非常小，防止反应混合物在高温下(例如95℃)因蒸发而损失非常重要。另外，在聚合酶链反应过程中可能形成气泡，这会显著地影响芯片操作并降低聚合酶链反应的效率。解决这些问题最常用的方法是将泵和阀集成到用于加载和密封PCR混合物的芯片上。但是，将许多部件集成到单个芯片上使得装置的建造与操作复杂化。一个替代方法是利用毛细作用驱动的微流体将样品加载到反应室内，用表面活性剂使PCR混合物和PCR芯片之间的接触角最小化可以实现这种方法。但是，增加的表面活性剂对PCR扩增效率通常有不良的影响。离心力是另一个选项，这是由于它易于应用于盘式微流体装置，以精确输送PCR混合物。但是，基于离心力的流体输送不太灵活，特别是当PCR部分与其他的生物样品制备部分集成时。已经开发出PCR快速填充的不同方法。例如，已经开发出PCR阵列芯片，通过将分配通道/反应孔的表面硅烷化以增强毛细作用力来驱动流体，该阵列芯片将PCR混合物自动吸入到分配通道和反应孔内。但是，这种方法需要额外的步骤来改善表面。防止PCR混合物损失对于基于微流体的PCR系统来说是个挑战。样品损失的三个主要原因如下：(i)在样品加载过程中圈闭在反应孔中空气在高温下膨胀，并将样品溶液推出反应孔。已经开发出几种方法以避免空气圈闭，包括改进PCR孔的形状设计，并且改变孔的表面以使它非常亲水。(ii)原来溶于PCR混合物中的气体在高温下因可溶性降低而释放；这也可能将样品溶液推出反应孔。在加载之前为PCR混合物脱气可以有助于使这一影响最小化。(iii)PCR混合物在高温下会蒸发，导致样品容积损失；在多个热循环之后这一点特别显著。为了解决这一问题，在填充各反应室之后用单独的阀来密封它们。此外，各种细菌的快速检测是食品安全试验和临床诊断的关键。常规PCR或者反转录PCR(RT-PCR)通常用于细菌检测。但是这要忍受一个重要的缺点，即它需要快速而精确的热循环，以使目标DNA分子在反应过程中变性、延长和退火。因此需要提供一种微流体装置和系统，以克服或者至少改善上述的一个或多个缺点。
技术实现思路
在第一方面中，提供了一种微流体装置，包括：多个孔，每个孔包括一个充当该孔的入口和出口的开口，其中每个开口与共用流体通道流体连通，并且其中每个开口通过隔离通道与共用流体通道相连，并且所述多个孔在该装置上被布置成径向对称的图案。在第二方面中，提供了一种系统，该系统包括：此处公开的微流体装置；布置在微流体装置上方或下方的检测装置，以在使用过程中检测由包含在孔中的可能的反应产物发射的信号。在第三方面中，提供了一种使用此处公开的系统从液体样品中检测至少一种目标分子的方法，其中该方法依次包括：(i)用来自包含有目标分子的源头的液体样品填充多个孔；(ii)用来自密封剂源的密封剂填充共用流体通道；(iii)允许检测探针和目标分子之间在多个孔中进行反应；(iv)检测由反应产物发出的信号。附图说明当结合非限定性的实施例和附图考虑时，参照详细说明会更好地理解本专利技术，其中：图1显示了根据本专利技术的一个实施方式的装置的示意图。具体地说，图1a显示了装置100的示意性的概览，图1b显示了装置100的放大的示意图，而图1c显示了孔104的横截面。图1d显示了另一个实施例，其中多个孔104在装置100上被设置成线性图案，这些孔通过隔离通道108与一个共用流体通道106流体连通。图2a显示了根据本专利技术的一个实施方式的装置的示意图，该装置被连接到真空源160和管170上，该管用作包含可能的目标分子的源头。图2b显示了图2a的装置的孔中的压力的曲线，该压力对应于注射泵160中的真空体积，在实施例2参考该图。图3显示了根据本专利技术的另一个实施方式的装置的示意图，该装置被连接到真空源180、密封剂源180和包含可能的目标分子的源170。源160、170、180通过阀142、144、146连接到装置100。图4a显示了根据本专利技术的一个实施方式的系统200的示意图。除了别的以外，系统200包括PCR装置100、发热元件202和光学系统210。图4b显示了根据来自光学系统210的光的高斯正态分布的模拟结果，在实施例4中参考该图。装置100的多个孔可以以与光的分布互补的方式布置。图5a显示了加载到装置100内的样品的照片，在实施例2中参考该图。图5b显示了每个孔的平均填充体积对所施加的真空的曲线，在实施例2中参考该图。图5c显示了不同孔中填充的体积对沿着流体通道的孔的位置的曲线，在实施例2中参考该图。图6a显示了当使用的真空体积不足、小于5毫升时PCR室的照片，而图6b显示了当使用22毫升的真空体积时PCR室的照片。在实施例3a中参考图6a和图6b。图7显示了实施例3b中的密封过程的进程的照片。图8显示了原料RNA样品、其10倍到10,000倍的稀释液(即浓度为1.00E+01、1.00E+02、1.00E+03和1.00E+04)和阴性对照的扩增曲线，在实施例5中参考该图。图9显示了在奥米伽PCR阵列芯片上对HPIV1和HPIV2病毒进行同步端点检测的图像，在实施例5中参考该图。图10显示了沸点温度对不同甘油浓度的曲线，在实施例6b中参考该图。图11显示了从约103、105、107、和109的细菌细胞中提取出的质粒DNA的扩增曲线，在实施例6b中参考该图。图12a显示了在65℃下在40分钟的HDA之后捕获的端点荧光信号，在实施例6b中参考该图。图12b显示了逐孔的信号强度对孔数目的曲线，在实施例6b参考该图。图13显示了根据本专利技术的一个实施方式的集成的多合一分子诊断装置500的分解图，该装置包括PCR芯片102和样品制备盒502。具体实施方式在一个实施方式中，提供了一种微流体装置，包括：多个孔，每个孔包括一个充当该孔的入口和出口的开口，其中每个开口与一个共用流体通道流体连通，并且每个开口通过隔离通道与共用流体通道相连，并且所述多个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体装置，包括：多个孔，每个孔包括一个充当该孔的入口和出口的开口，其中每个开口与共用流体通道流体连通，并且其中每个开口经隔离通道连接到共用流体通道，并且其中所述多个孔按径向对称图案被布置在该装置上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.09 SG 10201401377X1.一种微流体装置，包括：多个孔，每个孔包括一个充当该孔的入口和出口的开口，其中每个开口与共用流体通道流体连通，并且其中每个开口经隔离通道连接到共用流体通道，并且其中所述多个孔按径向对称图案被布置在该装置上。2.根据权利要求1所述的装置，其中流体通道的第一端能够被构造成与以下源中的一个或多个流体连接：包括可能的目标分子的源，密封剂源，洗涤试剂源和用于聚合酶链反应或者酶联免疫吸附试验的试剂的其他源。3.根据任一上述权利要求所述的装置，其中流体通道的第二端能够被构造成与真空源流体连接。4.根据权利要求3所述的装置，其中一个或多个液体流动封堵器连接在流体通道的第二端和真空源之间。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述封堵器包括大小设置成防止液体通过但允许气体通过的孔洞。6.根据权利要求2-5的任一项所述的装置，其中与源的连接能够由一个或多个阀单独控制。7.根据任一上述权利要求所述的装置，其中隔离通道的横截面尺寸的大小被设置成防止孔中的液体从孔中离开。8.根据权利要求7所述的装置，其中隔离通道的横截面尺寸为0.05毫米至3毫米乘以0.05毫米至3毫米。9.根据权利要求8所述的装置，其中隔离通道的横截面尺寸为0.5毫米乘以0.5毫米。10.根据任一上述权利要求所述的装置，其中流体通道的横截面尺寸为0.05毫米至3毫米乘以0.05毫米至3毫米。11.根据权利要求10所述的装置，其中流体通道的横截面尺寸为0.5毫米乘以0.5毫米。12.根据任一上述权利要求所述的装置，其中每个孔的容积在1到50微升之间独立地选择。13.根据任一上述权利要求所述的装置，其中每个孔包括检测探针。14.根据权利要求13所述的装置，其中检测探针能够与目标分子形成反应产物。15.根据任一上述权利要求所述的装置，其中所述多个孔的数目在2和100之间、或者5和100之间、或者5和50之间。16.根据任一上述权利要求所述的装置，其中覆盖或者形成孔的顶部和/或底部的材料由光学透明材料制成。17.根据任一上述权利要求所述的装置，其中(i)所有孔在共同平面中被定位在共用流体通道的一侧，或者(ii)第一组孔被定位在共用流体通道的第一侧，而第二组孔在与所述第一侧共同的平面中被定位在共用流体通道的相对侧，或者(iii)孔被径向地定位在共用流体通道周围。18.根据权利要求17所述的装置，其中相对的孔的隔离通道位于共用流体通道上的同一点处，或者共用流体通道上的不同点处。19.根据任一上述权利要求所述的装置，其中每个孔的隔离通道相对于共用流体通道以10°到90°的角度定位。20.一种系统，该系统包括：上述任一权利要求所述的微流体装置；布置在微流体装置上方或下方的检测装置，用于检测使用过程中包含在孔中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：应仪如，徐国林，邓任生，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：新加坡;SG