微流体盒装置和使用方法以及组件制造方法及图纸

用以控制流体流过盒以用于流体样本化验的方法和系统，该化验用于检测目标分析物。在一个方面，该盒包括具有微流体通道网络的微流体装置、一个或多个储器和一个或多个可致动阀，所述可致动阀用于控制流体从储器流过微流体通道。在某些实施例中，该阀包括可变形膜片，该膜片能够在关闭构造和打开构造之间移动，在关闭构造中，该膜片密封微流体装置从而阻止流体流动，在打开构造中，该膜片移动远离该微流体装置以允许流体流过微流体通道。其它阀实施例使用易碎膜片或用户可移除膜片。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关文件的交叉引用本申请要求与2013年9月30日提交的美国临时专利申请第61/884,432号的优先权，其全部内容通过参见的方式纳入本文。本申请涉及于2013年9月12日提交的PCT申请US2013/059517以及于2014年8月27日提交的美国非临时申请第14/470,860号，它们的全部内容都通过参见的方式纳入本文。
技术介绍
微流体装置需要液体试剂源进行工作。典型地，对于乳状液基的系统，这些试剂储存在瓶中或管中，然后，由用户利用管道或连接器将所述瓶或管连接到该装置。此需要对管道和连接器进行复杂的操作，从而会由于泄漏或操作者失误造成可能的浪费。试剂泄漏和操作污染是系统操作中的相当大的变异源。正由于它们的特性，微流体装置对几何上限制为小量度的流体的行为、精确控制和操作进行处理。为了驱动流体穿过各装置中的微量度特征部，必须提供动力以移动工作流体。各装置可以具有微泵或小量度外压源的特征，某些装置甚至利用毛细作用力或动电(electrokinetic)机构。产生流体运动的一种方法是使用伺服驱动注射泵。这些泵具有高流体容量，并且通常需要复杂的流体预备工作。该过程可能导致较长的校正时间和不稳定的流体瞬变现象。如果使用微量度通道，则能够生产对体积数量级为皮升、速度超过每秒100000次的微滴的制造、处理、操作、会聚和检测具有优异控制能力的装置。待用于微流体装置的流体源通常定位成独立于该装置，诸如位于注射器中，在此处，流体随后通过管道被引入该微流体装置或者通过另一源引入另一装置。如果微流体装置具有多个流体输入和输出，所述流体输入和输出连接到具有多个用于管道输送的端口的任意注射器，则该装置的复杂度与制造、组装和运作的成本一起增加。
技术实现思路
在一个方面，提供一种用于微流体系统的盒，其中，试剂储存并包含在该盒中，位于密封储器中，以直到操作需要才流到微流体装置中。此允许长期储存包含有试剂的盒，同时保护试剂和微流体装置免于污染和降解。在操作中，通过将微流体装置保持到它的试剂源和废物储器附近，该盒减少了所需的试剂量。在一个方面，提供一种用于控制微流体盒装置的微流体通道中的流动的机构。该机构可以是直接一体形成到该盒的微流体装置上的阀。本文所述的装置的优势包括位于微流体系统中的阀，该阀具有简单的结构几何形状，允许阀特征和部件的生产具有好的成本效益。另一优势是非常小的体积，其相比于任何非一体的、脱离装置的阀，适于更小体积的流体用在微流体装置中的情形。在某些实施例中，提供一种系统，该系统用于通过使用具有可变形膜片的阀而控制和调节在微流体装置中的相关联压力和流动。该可变形膜片的方法用于通过使用液体静压力驱动微流体装置中的流体流。通过使用用以驱动流体输送的可变形膜片来密封试剂团并且驱动试剂团，所要求保护的这种方法是具有新颖性的。在某些实施例中，本专利技术涉及一种微流体装置的盒，该盒具有用户填充端口，用户填充端口用于按需要填充储器或者该装置的微流体通道。在一个方面，本专利技术的方法涉及用流体通过一个或者某种情形下两个或更多个填充端口而填充微流体装置的指定容积，包括设计者所需要的所有连接的通道和储器组件。在一个方面，所述方法在引入流体后，基本不在容积中留下残余空气，这是有利的，例如在以下情形中：所储存的试剂对存在的空气敏感，或者试剂是在存在空气时当经受典型的运输应力时会损坏的乳状液，或者在诊断终端使用系统中用于流体的分配方法要求在微流体装置中没有空气。在一个方面，提供一种用于对生物样本中的目标分析物进行化验的微流体盒组件。在某些实施例中，微流体盒包括：盒外壳，其限定一个或多个储器，该一个或多个储器包括试剂储器，该试剂储器包含试剂；微流体基板，其附连到所述盒外壳，该微流体基板具有与所述一个或多个储器流体联通的多个微流体通道，所述多个微流体通道适于通过使用所述试剂而对所述样本中的所述目标分析物进行化验；一个或多个阀，其与所述多个微流体通道流体连通，该一个或多个阀能够在关闭构造和打开构造之间致动，该关闭构造阻止流体流过微流体通道，该打开构造允许流体从一个或多个储器流过所述多个微流体通道；和一个或多个压力隔片，其与所述多个微流体通道流体连通，适于将压力引入所述多个微流体通道中，以便于流体以受控的方式流过所述多个微流体通道，以当所述一个或多个阀处于打开构造时，在流体流过所述多个微流体通道期间对该样本中的目标分析物进行化验。该一个或多个阀包括第一阀，第一阀定位成使得当处于关闭构造时，该第一阀将位于所述试剂储器中的试剂与所述多个微流体通道隔离，并且当处于所述打开构造时，该第一阀允许试剂流过所述多个微流体通道。在某些实施例中，该一个或多个储器还包括废物储器，所述废物储器与所述多个微流体通道流体联接，使得在化验终止期间，流体流过所述多个微流体通道进入所述废物储器。在某些实施例中，该盒外壳包括第一板，第一板附连到盒主体的第一侧，该微流体基板附连到所述盒主体的与第一侧相对的第二侧，该第一板适于密封所述一个或多个储器或所述多个微流体通道中的至少一个，其中，该第一板包括用于填充一个或多个储器中的至少一个的一个或多个填充端口以及用于将压力引入所述多个微流体通道中的所述一个或多个压力隔片。在某些实施例中，该一个或多个储器包括样本储器，而该一个或多个填充端口包括与该样本储器和/或试剂储器流体连通的用户填充端口。该用户填充端口可以包括隔片，以允许通过该填充端口进行填充同时保持相应储器的密封。在一个方面，一个或多个储器包括第一试剂储器，该第一试剂储器是密封的，并且仅通过所述一个或多个阀中的一阀通向所述多个微流体通道，该第一试剂储器具有密封在其中的一种或多种试剂。一个或多个储器还可包括第二试剂储器，该第二试剂储器与所述多个微流体通道通过所述一个或多个阀中的第二阀以及位于该第一板中的所述一个或多个填充端口的试剂填充端口流体联接。在一个方面，该一个或多个压力隔片的每个包括膜片，该膜片限定在所述第一板和所述盒主体之间，使得用加压针刺穿所述隔片允许通过该针加压，同时保持所述多个微流体通道中的密封。该压力隔片包括聚合物膜片，该聚合物膜片适于使得在用该加压针刺穿之后保持对至少最小压力的密封，所述最小压力诸如是20psi或更大。在一个方面，一个或多个阀适于在所述阀的可移动膜片运动时从关闭构造切换到打开构造。可移动膜片可以定位在盒主体和微流体基板之间，使得可移动膜片的偏转打开该阀，以允许流体从一个微流体通道流到邻抵该可变本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对生物样本中的目标分析物进行化验的微流体盒组件，所述微流体盒包括：盒外壳，所述盒外壳限定一个或多个储器，所述一个或多个储器包括试剂储器，所述试剂储器包含试剂；微流体基板，所述微流体基板附连到所述盒外壳，所述微流体基板具有与所述一个或多个储器流体联通的多个微流体通道，所述多个微流体通道适于通过使用所述试剂而对所述样本中的所述目标分析物进行化验；一个或多个阀，所述一个或多个阀与所述多个微流体通道流体连通，所述一个或多个阀能够在关闭构造和打开构造之间致动，所述关闭构造阻止流体流过所述微流体通道，所述打开构造允许流体从所述一个或多个储器流过所述多个微流体通道；和一个或多个压力隔片，所述一个或多个压力隔片与所述多个微流体通道流体连通，适于将压力引入所述多个微流体通道中，以便于流体以受控的方式流过所述多个微流体通道，以当所述一个或多个阀处于打开构造时，在流体流过所述多个微流体通道期间对所述样本中的所述目标分析物进行化验。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.09.30 US 61/884,4321.一种用于对生物样本中的目标分析物进行化验的微流体盒组件，所述微
流体盒包括：
盒外壳，所述盒外壳限定一个或多个储器，所述一个或多个储器包括试剂
储器，所述试剂储器包含试剂；
微流体基板，所述微流体基板附连到所述盒外壳，所述微流体基板具有与
所述一个或多个储器流体联通的多个微流体通道，所述多个微流体通道适于通
过使用所述试剂而对所述样本中的所述目标分析物进行化验；
一个或多个阀，所述一个或多个阀与所述多个微流体通道流体连通，所述
一个或多个阀能够在关闭构造和打开构造之间致动，所述关闭构造阻止流体流
过所述微流体通道，所述打开构造允许流体从所述一个或多个储器流过所述多
个微流体通道；和
一个或多个压力隔片，所述一个或多个压力隔片与所述多个微流体通道流
体连通，适于将压力引入所述多个微流体通道中，以便于流体以受控的方式流
过所述多个微流体通道，以当所述一个或多个阀处于打开构造时，在流体流过
所述多个微流体通道期间对所述样本中的所述目标分析物进行化验。
2.如权利要求1所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多个阀包
括第一阀，所述第一阀定位成使得当处于所述关闭构造时，所述第一阀将位于
所述试剂储器中的试剂与所述多个微流体通道隔离，并且当处于所述打开构造
时，所述第一阀允许所述试剂流过所述多个微流体通道。
3.如权利要求1所述的微流体盒组件，其特征在于，所述盒外壳包括第一
板，所述第一板附连到盒主体的第一侧，所述微流体基板附连到所述盒主体的
与所述第一侧相对的第二侧，所述第一板适于密封所述一个或多个储器或所述
多个微流体通道中的至少一个，其中，所述第一板包括用于填充所述一个或多
个储器中的至少一个的一个或多个填充端口以及用于将压力引入所述多个微
流体通道中所述一个或多个压力隔片。
4.如权利要求3所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多个储器
包括样本储器，并且在所述第一板中的所述一个或多个填充端口包括与所述样

\t本储器流体连通的用户填充端口。
5.如权利要求4所述的微流体盒组件，其特征在于，所述第一板的所述一
个或多个填充端口包括与所述试剂储器流体连通的填充端口。
6.如权利要求4所述的微流体盒组件，其特征在于，所述填充端口包括隔
片，以允许通过所述填充端口进行填充，同时保持相应储器的密封。
7.如权利要求1所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多个储器
包括第一试剂储器，所述第一试剂储器是密封的，并且仅通过所述一个或多个
阀中的一阀通向所述多个微流体通道，所述第一试剂储器具有密封在其中的一
种或多种试剂。
8.如权利要求7所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多个储器
还包括第二试剂储器，所述第二试剂储器与所述多个微流体通道通过所述一个
或多个阀中的第二阀以及位于所述第一板中的所述一个或多个填充端口的试
剂填充端口流体联接。
9.如权利要求3所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多个压力
隔片的每个包括膜片，所述膜片限定在所述第一板和所述盒主体之间，使得用
压力针刺穿所述隔片允许通过所述针加压，同时保持所述多个微流体通道中的
密封。
10.如权利要求9所述的微流体盒组件，其特征在于，所述压力隔片包
括聚合物膜片，所述聚合物膜片适于使得在用所述加压针刺穿之后保持对至少
最小压力的密封，所述最小压力诸如是20psi或更大。
11.如权利要求3所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多个
储器还包括废物储器，所述废物储器与所述多个微流体通道流体联接，使得在
化验终止期间，流体流过所述多个微流体通道进入所述废物储器。
12.如权利要求1所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多个
阀适于在所述阀的可移动膜片运动时从所述关闭构造切换到所述打开构造。
13.如权利要求12所述的微流体盒组件，其特征在于，所述一个或多
个阀适于在所述盒被加压或者在真空下通过所述一个或多个隔片被置于预定
压力时从所述关闭构造切换到所述打开构造。
14.如权利要求12所述的微流体盒组件，其特征在于，还包括：
适于将所述一个或多个阀保持在所述关闭构造的阀密封装置。
15.如权利要求12所述的微流体盒组件，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·其阿尼，T·亨，P·斯托克斯，J·夏普，A·阿贝特，A·艾斯麦尔，
申请(专利权)人：基纽拜奥股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US