微流体装置制造方法及图纸

提供了一种微流体装置，其包括：多个孔，每个孔具有入口和出口，其中所述入口与一个或多个进入通道流体连通并且所述出口与一个或多个排出通道流体连通，其中所述出口通过出口连接通道连接到所述排出通道并且所述入口通过入口连接通道连接到所述进入通道，其中所述出口连接通道的尺寸被构造成使得所述孔中所包含的液体的表面张力阻止所述液体通过所述出口连接通道被释放。还提供了所述装置的系统、方法和用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微流体装置
本专利技术涉及生物化学和生物医学工程领域，特别是微流体装置和用于检测生物化学分子的微流体装置。
技术介绍
疾病的延迟诊断是医院的一个主要问题。例如，对多重耐药细菌(MDRB)的延迟诊断可以导致提高的死亡率和发病率，因为这些细菌具有高度的接触传染性并且这些细菌的感染率在大约数小时内成指数地增加。患者由于延迟诊断而进行的治疗和住院也对卫生保健行业造成巨大的经济负担。此外，集中式医院尤其面临巨大的后勤和经济负担，其中通常每天超过300名患者被筛选病原体，如耐甲氧西林(methicillin)的金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)(MRSA)病原体。例如，MRSA感染每年使美国卫生保健系统花费超过200亿美元。快速增加的MRSA感染率进一步加剧了该问题，相比于1995年的22％，所述MRSA感染率占2004年金黄色葡萄球菌感染的60％。在新加坡的公立医院，受MRSA细菌感染的患者在住院期间死亡的可能性是未感染患者的10倍。这些患者还在医院停留4.6倍长的时间并且面临4倍高的医院相关费用。除拯救生命以外，病原体的快速检测还使得卫生保健人员能够以及时的方式采取缓解措施，如隔离患者并确定有效的治疗方案。现行表型诊断方法是缓慢的，对于某些疾病来说范围在18–24小时或甚至更长，例如对于结核病来说需约4–6周。这是因为此类表型诊断方法，如用于精确检测MRSA的抗微生物敏感性测试，非常依赖于细菌培养物的生长速率。因此，这些方法通常需要长达1–4天，在此期间，感染率和患者死亡率会显著增加。因此，现有的表型方法需要用检测耐药基因的方法，如聚合酶链式反应(PCR)或实时PCR来补充。即使靶耐药基因的存在可能并不赋予表型耐药性并且将不会检测到新颖的耐药基因，PCR也无疑是用于检测已知的靶耐药基因的快速且灵敏的测定。然而，考虑到与任何给定的细菌菌种有关的耐药基因的绝对数目，必须以高度多重的方式进行PCR。例如，在MRSA感染的情况下，卫生保健提供者不仅关注主要耐药基因(其为mecA)的存在，而且除此以外，他们还想要确定细菌和种特异性控制基因如16SrRNA和nuc以及其它抗生素耐药基因如ermA、blaZ和msrA的存在。实际上，仅MRSA感染就存在远远超过20种的目标靶基因。实施正确治疗也是与检测病原体的存在一样关键的任务。例如，传统知识建议在不存在抗生素耐药特征的情况下使用广谱抗生素来治疗MRSA感染。然而，广谱抗生素的使用存在缺点。此外，新的治疗如使用噬菌体需要进一步研究以显示它们在体内环境中起作用。目前，窄谱抗生素被广泛地视为一种用于MRSA感染的可行的治疗选择，条件是使用PCR快速筛选患者的所有相关抗生素耐药基因。在使用PCR筛选抗生素耐药基因时，出于两个原因，进行多个单重(singleplexed)PCR反应并非一种可行的选择。首先，这显著地增加了每名患者的PCR反应数目，因此限制了可以被同时处理的患者样品的数目。其次，考虑到患者样品(其限于不涉及培养步骤的单个鼻拭子)不得不被分割在几个反应中，测定的灵敏度也会受到不利影响。此外，如上文所述，多个靶基因有待筛选。另一方面，多重PCR将解决这些问题，因为多个抗生素耐药靶基因将在单个PCR反应中被扩增，从而将患者通量有效地增加了多倍。实时PCR使得能够进行多重检测。然而，所检测的靶基因的数目是低的，通常在1至3个靶标范围，且在一些情况下，为4到5个靶标。低多重性主要归因于光可分离的荧光缀合DNA探针的数目的限制。因此，发射带宽有效地限于500-700nm。此外，在通常连接于DNA探针的5’端的有机荧光团的激发光谱与发射光谱之间存在显著重叠。可选地，代替实时PCR，终点多重PCR测定也可以是一种可行的选择，因为只需要确定耐药基因的存在或不存在。多重PCR在单个反应中合并了多个引物对，其中每个引物对扩增某个靶基因。在基因扩增之后是使用DNA结合染料进行的终点检测测定，如凝胶电泳和解链曲线分析，以确认所述靶基因的存在。通常基于相应扩增子的大小(凝胶电泳)或解链温度(解链曲线分析)来检测靶基因。然而，此类检测方法具有有限的特异性，因为两个不同靶基因的扩增子可能具有类似的大小和/或解链温度，或者可选地，大小和解链温度的值可能过于接近而使得扩增子可能不被准确地分辨。此类情况在检测大量靶基因的高度多重测定中极有可能出现。此外，凝胶电泳是极其耗时且劳动密集的。DNA微阵列被视为一种可行的终点检测测定，其中首先进行多重PCR以生成单链扩增子，之后是扩增子与固定化在芯片上的序列特异性探针的杂交。然而，工作流程是耗时且劳动密集的，其中将芯片与PCR产物培育数小时，之后进行一系列的洗涤步骤。还需要对芯片进行表面处理以将探针固定化到芯片表面上并且确保在培育期间DNA定位于探针样点处。高的设备成本是另一个问题，因为使用机器人技术将探针点样到芯片表面上，并且光学设置加入了用于从一个视野转移到另一个视野以覆盖整个芯片区域的扫描器。DNA测序是另一种平台技术，其使得能够进行基因组测序和分析以确定是否存在已知的突变或耐药性决定簇。然而，DNA测序仍然是耗时的过程，其可能需要几天，并且在测序速度与可能产生的测序误差之间还存在折衷。虽然DNA纯化是DNA测序的一个关键先导，但它也是快速诊断细菌感染和抗生素耐药性的一个限制因素，因为首先进行过夜培养以获得纯的种特异性细菌菌落，从所述菌落提取DNA。最后，虽然更新的测序技术可以大幅减少测序时间，但与购买这些机器并运行所述测定相关的成本仍然很高。因此，需要提供克服或至少改善一个或多个上述缺点的装置和系统。需要检测靶分子的快速、高通量且精确的方法。
技术实现思路
在第一个方面，提供了一种微流体装置，其包括：多个孔，每个孔具有入口和出口，其中所述入口与一个或多个进入通道流体连通并且所述出口与一个或多个排出通道流体连通，其中所述出口通过出口连接通道连接到所述排出通道并且所述入口通过入口连接通道连接到所述进入通道，其中所述出口连接通道的尺寸被构造成使得所述孔中所包含的液体的表面张力阻止所述液体通过所述出口连接通道被释放。在第二个方面，提供了一种系统，其包括：如本文所公开的微流体装置；和检测装置，其被布置在所述微流体装置的上方或下方，用于检测在使用期间由所述孔中所包含的可能反应产物发射的信号。在第三个方面，提供了一种使用如本文所公开的系统从液体样品中检测至少一种靶分子的方法，其中所述方法依序包括：通过以被选择成允许所述液体样品流入到所述多个孔中、同时避免所述液体释放到所述排出通道中的流速，将所述液体样品从包含可能的靶分子的源泵送到进入通道中来用所述液体样品填充多个孔，通过从连接到所述进入通道的真空源抽真空来去除所述进入通道中的过量液体，将密封剂泵送到所述进入通道中，之后将密封剂泵送到所述排出通道中以由此隔离每个孔中的液体样品，和检测由靶分子与检测探针之间的反应产物发射的可能信号。在第四个方面，提供了如本文所公开的系统在检测耐受至少一种抗细菌剂的细菌中的用途。附图说明当结合非限制实施例和附图考虑时，参考具体实施方式将更好地理解本专利技术，在附图中：图1a显示根据本公开的一个具体实施例的每个孔的俯视图的图示。图1b显示所公开的微流体装置100中的孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体装置，其包括：多个孔，每个孔具有入口和出口，其中所述入口与一个或多个进入通道流体连通并且所述出口与一个或多个排出通道流体连通，其中所述出口通过出口连接通道连接到所述排出通道并且所述入口通过入口连接通道连接到所述进入通道，其中所述出口连接通道的尺寸被构造成使得所述孔中所包含的液体的表面张力阻止所述液体通过所述出口连接通道被释放。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流体装置，其包括：多个孔，每个孔具有入口和出口，其中所述入口与一个或多个进入通道流体连通并且所述出口与一个或多个排出通道流体连通，其中所述出口通过出口连接通道连接到所述排出通道并且所述入口通过入口连接通道连接到所述进入通道，其中所述出口连接通道的尺寸被构造成使得所述孔中所包含的液体的表面张力阻止所述液体通过所述出口连接通道被释放，并且其中所述出口连接通道包括会聚区域，所述会聚区域具有连接所述孔的底部与所述出口连接通道的斜面。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置仅包括一个进入通道。3.根据权利要求1所述的装置，其中所述装置仅包括一个排出通道。4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述进入通道将所有入口彼此连接并且所述排出通道将所有出口彼此连接。5.根据权利要求1所述的装置，其中每个孔包括检测探针。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述检测探针是冻干的检测探针。7.根据权利要求5或6所述的装置，其中每个孔中的所述检测探针特异性地结合不同的靶分子。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述靶分子是扩增反应的产物。9.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述多个孔以对称模式被布置在所述装置上。10.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述多个孔以辐射对称模式被布置在所述装置上。11.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述出口连接通道的尺寸是0.05mm到3mm乘以0.05mm到3mm。12.根据权利要求11所述的装置，其中所述出口连接通道的尺寸是0.2mm乘以0.2mm。13.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述入口连接通道的尺寸被构造成使得所述液体到所述孔中的流入不被所述液体的表面张力所阻止。14.根据权利要求1或2所述的装置，其中每个孔的体积被独立地选择为1μl到10μl。15.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述多个孔在2个到100个孔的范围。16.根据权利要求1所述的装置，其中所述进入通道与以下中的任一个流体连通：连接到所述进入通道的第一端的真空源或通过液体捕集器连接到所述进入通道的第一端的真空源、连接到所述进入通道的第二端的密封剂源、连接到所述进入通道的第二端的气体源和连接到所述进入通道的第二端的包含可能靶分子的源。17.根据权利要求1所述的装置，其中所述排出通道与以下中的任一个流体连通：连接到所述排出通道的第一端的真空源或通过液体捕集器连接到所述排出通道的第一端的真空源和连接到所述排出通道的第二端的密封剂源。18.根据权利要求16或17所述的装置，其中与真空源、密封剂源、气体源或包含可能靶分子的源的所述连接由一个或多个阀控制，所述一个或多个阀能够被单独地控制。19.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述多个孔仅能通过所述进入通道和排出通道进入。20.根据权利要求1或2所述的装置，其中覆盖或形成所述孔的顶部或顶部和底部的材料由透明材料制成，而剩余装置由半透明材料制成。21.根据权利要求1或2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：应仪如，S·K·库马拉萨米，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