微流体装置以及制造方法和用途制造方法及图纸

本发明专利技术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，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将元件插入微流体通道中的固定位置处，元件在该位置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。低成本来准确制作的微流体装置特征流元件、通道、阀和板载泵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(芯片)上引起多元化验。呈现了这些特征的结构、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键结合，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)至聚二甲基硅氧烷以及聚二甲基硅氧烷至玻璃，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在通道中的位置，尤其是样本和试剂流从其中流过的短的空心流元件的位置，而其他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阻挠整个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。空心探测流元件被示出为固定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】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，各个申请由此通过引用在适用法律所允许的程度上整体地并入本文。
本专利技术涉及流体化验，例如生物化验，并且涉及用于进行多元化验的微盒体(microcassette)或“芯片”。
技术介绍
尽管做出大量创新尝试来制作多元化验盒体(multiplex assay cassettes),例如用于用体液样本的蛋白质化验，制造的成本仍然昂贵且该装置缺乏所期望的基本小于10的变差系数以将它们当作实用定量装置来替换普通血液测试，但是由于更佳的成本效益，长久以来都被预见为研发活动和个人医疗的未来。对于存在的许多其他化验，低成本、实用多元化验盒体的优点将是很大的优点。
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，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将元件插入微流体通道中的固定位置处，在该位置元件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。低成本来准确制作的微流体装置特征流元件、通道、阀和板载泵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(芯片)上做多元化验。呈现了这些特征的结构、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键结合，例如聚二甲基硅氧烷(PDMS)至聚二甲基硅氧烷以及聚二甲基硅氧烷至玻璃；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，并且其他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阻挠整个阀隔膜部分从由它们的接合柔韧片材料的相对的片构件限定的阀座移动。准备两个子组件，各自具有相对硬质材料的背衬，示出随后它们永久结合地面对面组装。示出空心探测流元件固定在通道中，这提供了旁通流路，其具有穿过元件的流量的至少50%,在优选实施例中，等于或大于100%。示出以非永久结合结构的金属处理的聚合物膜具有很多构造和优点。在一个方面中，描绘一种用于进行诸如生物化验等流体化验的微流体装置的特征，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，定位流元件以暴露于在装置内流动的流体来进行化验。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使得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、用于流体促动阀的柔韧隔膜或板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他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突光光线。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入口 ο该装置，其中柔韧片由弹性体构成，优选地为聚二甲基硅氧烷。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键结合而连接，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键结合而连接，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键结合而连接，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，阀座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遭受打断阀隔膜部分和其相对的座的共价键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键结合而连接，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，其中通过表面激活可结合材料的面的所选的区域的共价键结合，装置的部分被永久紧固。该装置，其中激活的形式是氧化。该装置，其中的至少一个部分包括表面可激活弹性体。该装置，其中弹性体是聚二甲基硅氧烷。该装置，其中结合由表面激活聚二甲基硅氧烷的相对表面形成。该装置，其中结合由表面激活聚二甲基硅氧烷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聚二甲基硅氧烷之外的聚合物。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，在例如聚二甲基硅氧烷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。[0031 ] 该装置，其中结合是可分隔的，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酶联免疫吸附测定(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，其中捕获层是共价键结合至限定敞开通道的基体。该装置，其中捕获层和基体两者都包括聚二甲基硅氧烷。该装置，其中捕获层的一部分形成阀隔膜，其适于接合由相对材料形成的阀座，该部分已遭受重复的使接触和打破接触的制造步骤，该制造步骤阻挠匹配阀表面的共价键结口 ο该装置构造成执行酶联免疫吸附测定生物化本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，在所述流通道中插入至少一个分离的流探测元件，其优选地为在固定位置中的极短的空心流元件，具有小于大约700微米的长度，优选地小于大约500微米，并且内直径在大约75+/?50微米之间，在许多例子中优选地为50+/?25微米，所述分离的流探测元件提供有捕获剂，所述流元件被定位以暴露于在所述装置内流动的流体来进行化验。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.03.22 US 61/465,688;2012.03.08 US 61/608,5701.一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，在所述流通道中插入至少一个分离的流探测元件，其优选地为在固定位置中的极短的空心流元件，具有小于大约700微米的长度，优选地小于大约500微米，并且内直径在大约75+/-50微米之间，在许多例子中优选地为50+/-25微米，所述分离的流探测元件提供有捕获剂，所述流元件被定位以暴露于在所述装置内流动的流体来进行化验。2.根据权利要求1所述的装置，其中所述探测元件通过拾取和放置机构插入其微流体通道中，优选地，使用近场的静电吸引以限定所述元件的位置并且实现所述放置仪器的迅速抽回。3.根据权利要求2所述的装置，其中所述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所述端面之间延伸的圆柱形外表面，并且优选地定位在所述流通道中使得允许流穿过所述元件并允许沿所述固定元件外侧的至少相等量的旁通流。4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述拾取和放置机构通过与所述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。5.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述拾取和放置机构通过自动真空拾取器来起作用。6.根据权利要求5所述的装置，其中所述真空拾取装置接合所述流元件的外圆柱表面。7.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中流通道封闭、用于流体促动阀的柔韧隔膜或板载泵隔膜优选地三者全都由柔韧片的各自部分提供，在大部分区域的其他地方中，所述柔韧片通过结合至相对的表面而连接。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述柔韧隔膜片由非弹性的、非透气的柔韧片组成，优选地为聚酯膜。9.根据权利要求8所述的装置，其中所述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。10.根据权利要求9所述的装置，其中所述探测器是落射荧光类型的，并且定位所述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。11.根据权利要求8、9或10所述的装置，其中所述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。12.根据权利要求7所述的装置，其中所述柔韧片由弹性体构成，优选地为聚二甲基硅氧烷。13.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中所述装置构造成在单个便携化验暗盒(芯片)上进行多元化验。14.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，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键结合而连接，所述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。15.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，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键结合而连接，所述相同的片的接触部分形成柔韧泵隔膜。16.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，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键结合而连接，所述相同的片的接触部分形成柔韧阀隔膜。17.根据权利要求16所述的装置，其中所述柔韧阀隔膜部分接合阀座，所述阀座初始由表面激活的可结合材料形成，所述表面激活的可结合材料遭受打断所述阀隔膜部分和其相对的座的共价键结合的一系列的使接触和打破接触。18.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，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键结合而连接，并且所述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，优选地所述片的各自部分执行所有的这些功能。19.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中通过表面激活可结合材料的面的所选的区域的共价键结合，所述装置的部分被永久紧固。20.根据权利要求19所述的装置，其中所述激活的形式是氧化。21.根据权利要求21所述的装置，其中至少一个所述部分包括表面可激活弹性体。22.根据权利要求21所述的装置，其中所述弹性体是聚二甲基硅氧烷。23.根据权利要求21或22所述的装置，其中所述结合由表面激活聚二甲基硅氧烷的相对表面形成。24.根据权利要求22所述的装置，其中所述结合由表面激活聚二甲基硅氧烷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聚二甲基硅氧烷之外的聚合物。25.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中所述装置通过准备两个子组件形成，所述两个子组件各自具有相对硬质材料的背衬和相对定向面，所述相对定向面适合于结合至另一子组件的匹配面，随后面对面地结合所述组件。26.根据权利要求25所述的装置，其中所述结合产生永久结合，优选地，在例如聚二甲基硅氧烷的相似表面的情况中，在表面激活表面的结合中，匹配表面的初始结构基本通过分子扩散而消除。27.根据权利要求25所述的装置，其中所述结合是可分隔的，例如用于使所述装置能再使用。28.根据权利要求27所述的装置，其中所述结合基本由静电吸引形成。29.根据前述权利要求的任意一项所述的装置，其中所述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50微米+/-25微米，所述元件在其内表面上用捕获剂基本...

【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：
国别省市：