本发明专利技术涉及用于进行例如生物化验等流体化验的微流体装置，其具有以紧凑、有效和低成本的方式使流体移动穿过多通道和通路移动的能力。具有优选地小于700微米的长度、优选地小于500微米的长度并且优选地在大约50+/‑25微米之间的内直径的优选地为极短的空心流元件的分离的流探测元件提供有捕获剂，并且通过钳或真空拾取和放置机构被插入在微流体通道中的固定位置处，在该位置处它们有效地暴露于流体来进行化验。近场的静电吸引被采用以限定元件的位置并且实现放置仪器的迅速抽回。微流体装置的特征为精确制作成本低的流元件、通道、阀和机载泵，其最小限度地侵害流路并且当为该目的而实施时，可在单个便携化验暗盒（芯片）上产生多元化验，具有低变差系数。本发明专利技术还涉及这些特征的构造、组装和使用的新颖方法，包括表面可激活可结合材料的面的所选区域的共价结合，例如PDMS至PDMS以及PDMS至玻璃，同时一片柔韧片的接触部分完成并密封流通道，固定插入的分析探测元件（尤其是样本和试剂流从其中流过的短的空心流元件）在通道中的位置，而其它部分形成柔韧阀隔膜和泵隔膜。重复的使接触和打破接触制造步骤防止这种结合妨碍整体阀隔膜部分从它们的由接合柔韧片材料的相对的片构件限定的阀座移动。示出了两个子组件的准备，它们各自具有相对硬质材料的背衬，随后它们永久结合地面对面组装。空心探测流元件示出为被固定在通道中，其提供了旁通流路，其具有穿过元件的流量的至少50%；在优选的实现方式中，大约100%或更多。金属处理的聚合物膜被示出以具有非永久结合结构的很多构造和优点。一种准备用于化验的探测元件的方法，包括通过混合来批量涂覆探测元件或空心流元件，并且拾取并将元件放置到微流体装置的流通道中，通过结合两个相对层同时密封流通道来捕获流元件。
【技术实现步骤摘要】
本申请是基于原申请号为201280024948.X（国际申请号为PCT/US2012/030216）、原申请日为2012年3月22日的专利技术名称为“微流体装置以及制造方法和用途”的专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2011年3月22日提交的序列号为61/465,688以及2012年3月8日提交的序列号为61/608570的美国申请的优先权，这些申请中的每个均据此在适用法律所允许的程度上通过引用的方式全部并入本文。
本专利技术涉及例如生物化验（assays）等流体化验，并且涉及用于进行多元化验的微盒体（microcassette）或“芯片”（chips）。
技术介绍
尽管为了制作多元化验盒体（例如用于对体液样本的蛋白质化验）而进行了大量的创新尝试，制造成本仍然昂贵并且这些装置缺乏使它们具有成为实用资格装置的资格以替换普通血液测试的、基本小于10的期望的变差系数，但是由于更佳的成本效益，长久以来都被预见为研究活动和个人医疗的未来。存在许多其它化验，对于这些化验来说，低成本且实用的多元化验盒体的优点将是很有利的。
技术实现思路
提供一种用于进行例如生物化验等流体化验的微流体装置（microfluidicdevice），其具有以紧凑、有效和低成本的方式使流体穿过多通道和通路移动的能力。具有优选地小于700微米、更优选地小于500微米的长度以及优选地在大约50+/-25微米之间的内直径的优选地为极短的空心流元件的分离的（discrete）流探测元件提供有捕获剂，并且通过钳或真空拾取和放置机构在固定的位置处被插入微流体通道中，在该位置它们有效地暴露于流体来进行化验。使用近场的静电吸引以限定元件的位置并且实现放置仪器的迅速抽回。微流体装置特征为流元件、通道、阀和机载（on-board）泵，其准确制造成本低，并且最小限度地侵害流路并且当为该目的而实施时，可在具有低变差系数的单个便携化验暗盒（cartridge）（芯片）上做多元化验。呈现了这些特征的新颖的构建、组装和使用方法，包括表面可激活可结合材料的面的所选区域的共价结合（co-valentbonding），例如PDMS至PDMS以及PDMS至玻璃；同时一片柔韧片的接触部分完成并密封流通道，固定特别是样本和试剂流从其中通过的短的空心流元件的插入的分析探测元件在通道中的位置，并且其它部分形成柔韧阀隔膜和泵隔膜。重复的使接触和打破接触制造步骤防止这种结合妨碍整个阀隔膜部分从由柔韧片材料接合的相对的片构件限定的它们的阀座移动。示出了准备两个子组件，各自具有相对硬质材料的背衬（backing），然后永久结合地面对面组装。空心探测流元件示出为被固定在通道中，这提供了旁通流路，其具有穿过元件的流量的至少50%；在优选实现方式中，大约100%或更多。金属处理的聚合物膜被示出以具有非永久结合结构的很多构造和优点。在一个方面中，特征为一种用于进行诸如生物化验等流体化验的微流体装置，其具有流通道，在流通道中插入至少一个分离的流探测元件（优选地为在固定位置中的极短的空心流元件，其具有小于大约700微米的长度，优选地小于大约500微米并且其内直径在大约75+/-50微米之间，在许多例子中优选地为50+/-25微米），空心流元件提供有捕获剂，流元件被定位以暴露于在装置内流体流来进行化验。如权利要求所指示，该特征的附加方面包括一个或更多以下特征。该装置，其中探测元件通过拾取和放置机构插入其微流体通道中。该装置，其中探测元件包括短的空心流元件，其长度小于700微米，优选地小于大约500微米，具有相对定向的平坦端面和在那些端面之间延伸的圆柱形外表面，并且优选地定位在流通道中以允许流穿过元件并允许沿固定元件外侧的至少相等量的旁通流。该装置，其中拾取和放置机构通过与流元件的相对定向部分接合的自动钳指来起作用，优选地接合相对定向的平行平坦表面。该装置，其中拾取和放置机构通过自动真空拾取器来起作用。该装置，其中真空拾取装置接合流元件的外圆柱表面。该装置，其中流通道封闭件、用于流体促动阀的柔韧隔膜或机载泵隔膜（优选地三者全都）由柔韧片的各自部分提供，柔韧片在大部分区域的其它地方通过与相对的表面结合而连接。该装置，其中柔韧隔膜片由非弹性的非透气柔韧片构成，优选地为聚酯膜。该装置，其中柔韧片经过金属处理，优选地用铝处理以相对光探测器反射入射或荧光光线。该装置，其中探测器是落射荧光类型的，并且定位金属处理膜以反射与所期望的分析物的存在有关的入射激发光线和荧光光线。该装置，其中柔韧非透气片面对面地与暴露以用于与流体样本接触的弹性膜结合。该装置，其中柔韧片由弹性体构成，优选地为PDMS。该装置，其中装置构造成在单个便携化验暗盒（芯片）上进行多元化验。该装置，其中装置的至少一些部分由可结合材料的激活表面的共价结合而连接，相同的片的接触部分固定所述探测元件在其流通道中的位置。该装置，其中装置的至少一些部分由可结合材料的激活表面的共价结合而连接，相同的片的接触部分形成柔韧泵隔膜。该装置，其中装置的至少一些部分由可结合材料的激活表面的共价结合而连接，相同的片的接触部分形成柔韧阀隔膜。该装置，其中柔韧阀隔膜部分接合阀座，其初始由表面激活的可结合材料形成，表面激活的可结合材料已经受打断阀隔膜部分和其相对的阀座的共价结合的一系列使接触和打破接触。该装置，其中装置的至少一些部分由可结合材料的激活表面的共价结合而连接，并且相同片的各自的接触部分密封流通道的敞开侧，固定所述探测元件在其流通道中的位置，形成柔韧泵隔膜或形成柔韧阀隔膜，优选地片的各自部分执行所有的这些功能。该装置，其中的部分通过表面激活可结合材料的面的所选的区域的共价结合而被永久紧固。该装置，其中激活的形式是氧化。该装置，其中所述部分中的至少一个包括表面可激活弹性体。该装置，其中弹性体是PDMS。该装置，其中结合由表面激活的PDMS的相对表面形成。该装置，其中结合由表面激活的PDMS的一个相对表面形成并且另一个表面是表面激活玻璃或除PDMS之外的聚合物。该装置通过准备的两个子组件形成，两个子组件各自具有相对硬质材料的背衬和相对定向面，相对定向面适合于结合至另一子组件的匹配面，随后面对面地结合组件。该装置，其中结合产生永久结合，优选地，在例如PDMS的相似表面的情况中，匹配表面的初始结构在表面激活表面的结合中基本通过分子扩散而消除。该装置，其中结合是可分离的，例如用于使装置能再使用。该装置，其中结合基本由静电吸引形成。该装置，其中探测元件包括圆柱形、空心流元件，其长度不大于700微米，优选地小于大约500微米，最优选地大约200微米，并且其内直径大约75+/-50微米，在许多例子中优选地50微米+/-25微米，元件在其内表面上用捕获剂基本均匀地涂覆以用于所选的流体化验。该装置，其中捕获剂是用于进行ELISA的抗体。该装置，其中在元件的所有外表面上基本都不存在捕获剂，并且探测元件相对于其所插入的通道来定尺寸，以限定穿过元件的基本流路和沿元件外部的基本旁通流路。该装置，其中探测元件具有大于其所插入的敞开通道深度的深度，并且捕获层关闭并且密封通道，从而捕获层通过其与流元件的接触而弹性地变形并且向其施加力以固定通道中元件的位置。该装置，其中捕获层是本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于进行流体化验的微流体装置，其具有微流体流通道，在所述微流体流通道中插入至少一个空心流元件，所述空心流元件在其内表面上而非在其外部纵表面上提供有化验捕获剂，所述元件被定位以暴露于在所述流通道内的流体流来进行化验，所述装置包括覆盖所述流通道和所述元件的柔韧片，并且在离开所述元件的所述流通道的所选的区域处形成能够通过气压操作的流体阀的柔韧隔膜，所述元件以一种方式在所述流通道内固定就位，使得提供穿过所述元件的流以及沿着所述元件的外侧的旁通流。
【技术特征摘要】
2011.03.22 US 61/465688;2012.03.08 US 61/6085701.一种用于进行流体化验的微流体装置，其具有微流体流通道，在所述微流体流通道中插入至少一个空心流元件，所述空心流元件在其内表面上而非在其外部纵表面上提供有化验捕获剂，所述元件被定位以暴露于在所述流通道内的流体流来进行化验，所述装置包括覆盖所述流通道和所述元件的柔韧片，并且在离开所述元件的所述流通道的所选的区域处形成能够通过气压操作的流体阀的柔韧隔膜，所述元件以一种方式在所述流通道内固定就位，使得提供穿过所述元件的流以及沿着所述元件的外侧的旁通流。2.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，在沿着所述流通道的其它所选的位置处，所述柔韧片的其它部分形成用于气动促动活塞以使所述化验的流体移动的柔韧隔膜。3.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，所述空心流元件具有小于500微米的长度。4.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，所述空心流元件具有75+/-50微米之间的内直径。5.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，所述元件中的3至10个被间隔开并且串联地固定在给定的流通道中。6.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，相对于穿过所述元件的流量，所述旁通流量为至少等量的。7.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，所述流通道的横截面为矩形并且所述元件的外部的横截面为圆柱形。8.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，所述元件具有大于其所插入的敞开通道深度的深度，关闭并且密封所述通道的柔韧片是捕获层，所述捕获层通过其与所述元件的接触而弹性地变形，因此向其施加固定所述通道中的所述元件的位置的力。9.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，所述流体阀具有置于所述通道中的座，其被所述柔韧隔膜接合时使所述通道内的流体流停止，并且在不被所述柔韧隔膜接合时允许所述流体在所述通道内流动。10.根据权利要求1或20所述的微流体装置，其中，所述装置的至少一些部分由可结合材料的激活表面的共价结合而连接，形成柔韧阀隔膜的相同的片的接触部分接合阀座，所述阀座初始由表面激活的可...
【专利技术属性】
技术研发人员：MA普特纳姆，JT布兰奇富特，CO斯坦伍德，
申请(专利权)人：西维克公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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