热反应设备及使用其的方法技术

一种用于执行矩阵反应的M×N矩阵微流体设备，所述设备具有与样本入口或试剂入口中之一通过通孔相连通的多个反应单元，所述通孔形成在设备的弹性材料块。提供的方法包括在微流体设备的弹性材料块的弹性材料层中并行形成通孔的方法，所述方法包括使用已图案化的光致抗蚀剂掩膜和蚀刻剂蚀刻掉弹性材料块的弹性材料层中的区域或部分。

【技术实现步骤摘要】
本申请是2005 年 5 月 2 日提交的申请号为 200580022583. 7 (PCT/US2005/015352 ；201010154616. 6)、专利技术名称为“”的母案申请的分案申请。优先权声明本申请要求各个下面申请的优先权2005年2月14日提出的美国专利申请No. 11/058，106 ;2005年I月25日提出的美国专利申请No. 11/043,895 ;2004年6月23日提出的No. 10/876, 046 ;以及2004年5月2日提出的美国专利申请No. 10/837, 885 ;各个申请通过引用以用于所有目的的其全文被结合。相关申请的交叉引用本申请还涉及2004年4月5日提出的美国专利申请No. 10/818,642 ;2003年4月3日提出的美国临时专利申请No. 60/460,634 ;2004年4月5日提出的美国专利申请No. 10/819,088 ;2004年4月5日提出的美国专利申请No. 10/818,642 ;2002年11月27日提出的美国专利申请No. 10/3063, 798 ;2002年6月24日提出的美国临时专利申请No. 60/391，529 ;以及美国临时申请No. 60/335，292 ;各个申请通过引用以用于所有目的的其全文被结合。背景近来，为了实施提供用于准备和分析应用的各种化学和生化分析及合成，已经进行开发和制造微流体系统的尝试。因为相对于在宏大规模上实施的分析及合成根据微型化可以实现大量的优点，因此出现制造这种设备的目标。这种优点包括利用这种设备实施分析或合成所需要的时间、成本及空间的真正的减少。另外，微流体设备具有适用于使用自动系统的可能，从而因人为干扰减少而具有进一步成本降低和减少操作者失误的额外优点。微流体设备已经被提出用于各种应用，包括例如毛细管电泳、气相色谱和细胞分离。然而，这些优点的实现因与迄今为止已经被制造的微流体设备相关的各种错综复杂而经常受到阻碍。例如，许多目前微流体设备由基于硅石的基底制造；这些材料难于加工且是复杂的，并且由这些材料制造的设备是易碎的。另外，在许多现有微流体设备中的流体运输要求以使用所述设备的可控制方式对复杂电场的调节。因此，除了现有设备的目前限制之外，考虑到使用微流体设备可以实现的前述优点，仍旧存在对被设计用于实施各种化学和生化分析的微流体设备的需要。因为其在现代生物化学中的重要性，具体需要可被利用实施各种核酸扩增反应的的设备，该设备同时还具有用于各种类型分析中的足够的通用性。具有实施核酸扩增作用的设备将具有多种用途。例如，这种设备可能被用作分析工具，以确定在样本中是否存在或缺少感兴趣的具体目标核酸。因此，该设备可能被利用测试具体病原体(例如，病毒、细菌或真菌)的存在，以及识别用途(例如，父权(paternity)和法庭应用)。这种设备还可以被利用检测或特征化先前与具体疾病或基因紊乱相关联的特殊核酸。在用作分析工具时，该设备还可能被用于实施基因类型分析和基因表达分析(例如，不同基因表达研究)。可替换地，可以制备方式使用该设备以扩增足够核酸用于进一步分析，譬如扩增产物、细胞类型、DNA指纹等。在各种基因工程应用中还可使用扩增产物，例如插入在然后可被使用以转换细胞的向量中，用于想要的蛋白质产物的生产。概述在这里提供了用于实施微流体分析的多种设备和方法，包括可被利用以实施例如核酸放反应的热循环反应的设备。该设备不同于常规微流体设备在于它们包括弹性部件；在某些例子中，许多或全部设备由弹性材料组成。具体设备被设计以实施热循环反应(例如，PCR)，所述设备包括一或多个弹性阀门，以调整流过设备的溶液。因此，还提供了使用这种设计的设备实施扩增反应的方法。一些设备包括盲流动通道，所述盲流动通道包括起到反应点作用的区域。具体这种设备包括形成在弹性材料内的流动通道，以及多个与流动通道流体相通的盲流动通道，各个盲流动通道的区域限定反应区域。所述设备还包括重叠和相交于各个盲流动通道的 一个或多个控制通道，其中弹性隔膜在各个交叉点将一个或多个控制通道与盲流动通道隔开。在这种设备将弹性隔膜设置偏斜入盲流动通道或从盲流动通道收回，响应于激励作用力。所述设备可理想地进一步包括多个保护通道，其形成在弹性材料中和重叠流动通道和/或反应点中一个或多个。保护通道被设计具有贯通其间的流体流，以减少从所述设备中的流动通道和反应点的蒸发。另外，所述设备可理想地包括沉积在各个反应点内的一个或多个试剂。在某一设备中，流动通道是多个流动通道中之一，各个流动通道与从那里分支的多级盲流动通道相流体连通。在这种设计的设备中，在一些例子中，多个流动通道互相内部连接，以致于流体可经由单入口被导入各个反应点。在其它设备中，然而，多个流动通道互相隔离，以致于导入一个流动通道的流体不能流入另一流动通道，以及各个流动通道包括在流体可被导入的一端或两端处的入口。其它设备包括具有至少50个点/cm2的密度的反应点阵列，反应点典型地形成在弹性材料内。其它设备具有更高密度，例如至少250、500或1000个点/cm2。另一其它设备包括形成在弹性基底内的反应点，在弹性基底处用于实施反应的试剂为非共价固定的。试剂可以是一种或多种试剂，用于实质上实施任意类型反应。在一些实施例中，试剂包括用于实施核酸扩增反应的一种试剂。因此，在一些设备中，试剂包括引物、聚合酶和一种或多种核苷酸。在其它设备中，试剂是核酸模板。还提供了各种矩阵或基于阵列的设备。这些设备中的某些包括(i)第一多个流动通道，其形成在弹性基底内，(ii)第二多个流动通道，其形成在弹性基底内，与第一多个流动通道相交叉，以限定反应点阵列，(iii)可被激励的多个隔离阀门，其被设置在第一和第二多个流动通道内，以将各个反应点内的溶液与在另一反应点处的溶液相隔离，以及(iv)多个保护通道，其重叠一个或多个流动通道和/或一个或多个反应点，以阻止溶液从那里的蒸发。前面设备可以被利用以实施大量不同反应，包括涉及温度调整的那些(例如，核酸分析的热循环)。使用某些盲道性设备实施的方法涉及提供包括形成在弹性材料内的流动通道的微流体设备；以及与流动通道相连通的多个盲流动通道，各个盲流动通道的末端区域限定反应点。至少一种试剂被引入各个反应点，然后反应在一个或多个反应点处被检测。方法可优选择地包括在反应点内对至少一种试剂加热。因此，例如，方法可涉及引入用于核酸扩增反应的部件，以及然后对部件进行热循环以形成扩增的产物。其它方法涉及提供包括一个或多个反应点的微流体设备，各个反应点包括用于实施分析的第一试剂，所述试剂被非共价地沉积在弹性基底上。然后，第二试剂被导入一个或多个反应点，从而第一和第二试剂混合以形成反应混合物。在一个或多个反应点处在第一和第二试剂之间的反应随后被检测。另一其它方法涉及提供微流体设备，所述微流体设备包括形成在基底内的反应点阵列且具有至少50个点/cm2的密度。至少一个试剂被引入各个反应点。然后，检测在一个或多个反应点处的反应。 又一其它方法涉及提供微流体设备，所述微流体设备包括形成在弹性基底内的至少一个反应点以及还有多个保护通道形成在弹性基底内。至少一个试剂被引入各个反应点，然后在反应点内被加热。在加热之前或期间流体流过保护本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现弹性材料块中纵横比特征的方法，所述方法包括步骤：·提供第一弹性材料层；·将光致抗蚀剂层应用在所述第一弹性材料层表面上；·将光图案应用至所述光致抗蚀剂层，以形成已反应的光致抗蚀剂材料图案；·去除未反应的光致抗蚀剂材料，在所述第一弹性材料层的所述表面上剩下已反应的光致抗蚀剂材料图案；·将蚀刻剂应用到所述第一弹性材料表面，以蚀刻没有由已反应的光致抗蚀剂材料的所述图案所覆盖的所述第一弹性材料层的所述表面，从而去除没有由已反应的光致抗蚀剂的所述图案所覆盖的所述第一弹性材料层的区域，进而剩下对应于已反应的光致抗蚀剂材料的所述图案的所述弹性材料层的图案，其中从侧面看去时，纵横比等于或大于：高度是特征宽度的长度的至少两倍。

【技术特征摘要】
2004.05.02 US 10/837,885;2004.06.23 US 10/876,0461.一种实现弹性材料块中纵横比特征的方法，所述方法包括步骤 提供第一弹性材料层； 将光致抗蚀剂层应用在所述第一弹性材料层表面上； 将光图案应用至所述光致抗蚀剂层，以形成已反应的光致抗蚀剂材料图案； 去除未反应的光致抗蚀剂材料，在所述第一弹性材料层的所述表面上剩下已反应的光致抗蚀剂材料图案； 将蚀刻剂应用到所述第一弹性材料表面，以蚀刻没有由已反应的光致抗蚀剂材料的所述图案所覆盖的所述第一弹性材料层的所述表面，从而去除没有由已反应的光致抗蚀剂的所述图案所覆盖的所述第一弹性材料层的区域，进而剩下对应于已反应的光致抗蚀剂材料的所述图案的所述弹性材料层的图案， 其中从侧面看去时，纵横比等于或大于高度是特征宽度的长度的至少两倍。2.如权利要求I中所述的方法，进一步包括去除已反应光致抗蚀剂材料的所述图案的步骤。3.如权利要求2中所述的方法，其中通过将粘结带应用到所述弹性材料层的所述表面和已反应光致抗蚀剂材料的所述图案而进行所述去除，然后将所述粘结带与所述弹性材料层分离，同时已反应光致抗蚀剂材料的所述图案的部分或全部从所述弹性材料层的所述表面被去除。4.如权利要求I中所述的方法，其中所述光致抗蚀剂是SU8。5.如权利要求I中所述的方法，其中所述蚀刻剂包括四丁铵氟化物-三水合物。6.如权利要求I中所述的方法，其中所述特征为通孔。7.如权利要求6中所述的方法，其中所述弹性材料块包括粘结在一起的多个弹性材料层，其中两个或多个弹性材料层具有形成在其中的凹槽，以及一个弹性材料层中的一个凹槽与另一个弹性材料层中的凹槽通过所述通孔处于连通中。8.一种用于使M种不同样本与N种不同试剂反应的微流体设备，其包括 多个反应单元，各个反应单元包括样本腔和试剂腔，所述样本腔和所述试剂腔通过具有关联的分界阀的分界通道处于流体连通中，所述分界阀用于控制所述样本腔和所述试剂腔之间的流体连通； 多个样本入口，各个样本入口与所述样本腔处于流体连通中； 多个试剂入口，各个试剂入口与所述试剂腔处于流体连通中； 其中所述腔中的至少一个包含低聚核苷酸或蛋白质聚合物及内部对照(intercollating)染料。9.如权利要求8中所述微流体设备，其中所述反应单元被形成在弹性块内，所述弹性块由粘结在一起的多层构成，以及所述分界阀是可偏转的隔膜。10.如权利要求8中所述的微流体设备，其中所述样本入口与所述样本腔通过样本通道处于连通中，以及所述试剂入口与所述试剂腔通过试剂通道处于连通中，所述样本通道的一部分和所述试剂通道的一部分大约互相平行地被定位且各个通道具有相关联的容器阀门，用于控制通过通道的流体连通。11.如权利要求10中所述的微流体设备，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：费德里科·顾特塞德，马克·A·恩格，黄江，埃默森·全，罗伯特·格罗斯曼，菲里普·林，周厚朴，吉克·金保尔，马丁·皮普瑞兹克，杰弗里·费塞，
申请(专利权)人：弗卢丁公司，
类型：发明
国别省市：