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】
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1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通道，以降低从至少一个反应点的蒸发。在至少一个反应点内的反应随后被检测。 还提供了被设计降低流体从设备蒸发的另外设备。一般地，这种设备包括腔体，所述腔体是形成在弹性基底中的微流体网络的部分；以及多个保护通道，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随时间在选择温度处或温度范围内实施反应的方法，所述方法包括：提供用于包含多个分离反应腔的阵列设备，所述阵列设备包括由多层形成的弹性块，其中至少一层具有形成在其中的至少一个凹槽，所述凹槽具有与凹槽可集成所述层的至少一个可偏转的隔膜，阵列设备另外包括接近至少一个反应腔的热传递设备，热传递设备被成形以接触热控制源；引入阵列设备试剂，用于执行想要的反应；和使阵列设备接触热控制设备，从而热控制设备处于与热控制源相热连通中，以使至少一个反应腔中的反应温度随热控制源的温度改变而改变。

【技术特征摘要】
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【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：US[美国]