[发明专利]用于将微流体装置与流体处理装置接口的装置和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2004年8月4日提交的美国临时专利申请序列No.60/598,598的优先权，其全部内容并入作为参考。

技术领域

本发明涉及用于化学、生物和生化处理或反应的微流体电路领域。更具体地，本发明公开了用于将微流体装置与流体处理装置接口的装置和方法。

背景技术

近年来，制药、生物科技、化学和相关产业已经逐渐采用含有微室和通道结构的装置以用于执行各种不同的反应和分析。这些装置，通常称为微流体装置，允许减少执行一个化验所需要的试剂和样本量。它们还能使其以很可预知和可再现方式并行或依次地发生大量反应而没有人的介入。微流体装置因此保证装置实现微全体分析系统(微-TAS)，该定义描述了具有传统实验功能的小型化装置。

通常，在微-TAS装置的所有尝试可以表现为两个方式：根据负责流体运输的力和根据用于指引流体流动的机构。前者称为电动机。后者称为阀门并构成逻辑或模拟促动器，对于多种基本操作是必要的，例如流体的容量定量、流体混合、将一组流体进口连接到一组流体出口、以足够紧密的方式密封容器(根据本发明到气体或到液体通道)而允许流体存储、调节流体流速。微流体网络上的阀门和电动机的组合，由输入装置执行以载入装置，并由读数装置执行以测量分析的结果，使得微-TAS成为可能并可用。随着装置的性能和小型化的逐渐增强，为了研究和商业应用，到宏观领域的可靠和适用的接口的需要成为让使用者开发这些系统的功能的一种需求。

显然，现今的多数试剂以没有专门为微流体设计的形式贮存，且这些形式是不同种类的，例如，在诊断领域和科研领域中的小瓶和试管，药物发现产业中的微板。现存的这些标准(例如，生物分子筛选协会已经定义了微板的公开标准)已经激发了多年的专门为通用标准形式而设计的大量流体处理工具的商业化。仪器的大型安装的底座的可用性引入与流体存储标准不相符的产品变得困难，这是因为与实验空间实用性、维护、成本和使用者习惯的原因。

流体处理装置，也叫做流体处理器、分配装置、样本载入自动机、化合物分配器、分配装置、移液管、移液管工作台，具有转移流体的目的，尤其是液体，从流体贮液器转移到另一流体贮液器。根据它们在过程中的作用，参与典型流体处理过程的组件由此被分为三类：(i)原始流体贮液器的来源，(ii)转移流体的装置，和(iii)流体被移动到的流体贮液器中的容器。

概括地，并不总是确实需要自动分配装置，因为分配操作可以由配有诸如移液管或相似装置的专用工具的人员执行。但是，根据它们的总体特性能描述所有的分配装置，例如运行速度、性能、成本、污染问题和多功能。流体处理装置的期望的需求是尽能的高速(以取得高生产力，以及允许在诸如温度、试剂活性等相似条件下执行化验)、在来源和容器之间的最小污染、每次分配操作时的最小固定成本和最小成本(可消耗)、性能(计量精度、分配的容量范围、足迹等)和多功能(多种形式的相符性、执行的操作类型、来源和容器的自动识别等)。

现有的所有流体处理装置解决或部分解决这些需求，且使用者根据具体的应用和实验环境选择。不同种类的环境，分配仪器-确切为用于流体存储装置-完全不同并采用不同的技术：可弃吸头和吸入装置、浸在流体中的金属钉、吸液针和随后的冲洗和清洁操作、泵和管道、由压电或其他机械装置喷射的液滴。而且，围绕分配技术的构造及其自动化程度大大不同，从制药产业中的化合物实验室管理的复杂安装到单个手持装置。

微流体装置处理在标准试剂化验环境中通常忽略的容量，因此它们通常以分配装置的形式或以容器的形式参与该过程；实际上，不可能将微量流体移动到宏观容器中，因为在化验的随后步骤中使用的检测方法可能达不到灵敏度，或因为反应只需要更大量的样本。微流体分配装置的一个例子是压电喷嘴。微流体容器的一个例子是遗传分析的微阵列。但是，应该注意到，当大量化验以微流体的形式执行时，“微尺度-到-微尺度装置”的流体转移就会变成非常重要；如果那样，微流体装置将会也作为来源参与该过程。