[发明专利]微流体装置

说明书

A.相关申请的交叉参考

根据35 U.S.C.§119(e)，本申请要求2004年9月15日提交的美国临时专利申请 序列号60/609,970的优先权，将其全部公开内容纳入本文作参考。

B.关于联邦政府资助的研究或开发的声明

在国防部授予的项目号W911SR-04-P-0047、NIH授予的资助号 5R01HG003583-01、HSARPA授予的合同号NBCHC050133、HSARPA授予的顺序 号TTA-1-0014(协议号W81XWH-04-9-0012)中一个或多个的政府支持下进行本发明 的各个方面。政府享有本发明的某些权利。

C.背景

在过去的10-20年中，开发了各种不同且常常不相容的微流体装置设计，通常 其目的是减小生物分析方法中的样品体积需求。在不存在控制外部尺寸形状因子、 上游和下游外部接口的特性、以及内部微流体通路的长度、横截面几何形状和直径 的标准的情况下，这种微流体装置常常互不相容，并且与现有的上游纯化和下游分 析装置不相容。

尽管微型制造取得的进步使得可能在微升、甚至纳升或皮升级进行分析，但首 次获得的许多生物和环境样品的体积比现有微流体分析装置的量级大得多并与其不 相容。

因此，本领域需要一种模块化微流体组件，它可用作集成流体系统的组件，可 将具有不同外部尺寸形状因子、外部接口和/或内部流体几何形状的微流体组件连接 成有效的流体连接，并可连接微流体制备和/或分析组件和在较大量级上操作的制备 模块或方法。

D.发明概述

本发明解决了本领域的这些和其它需求。

E.附图简要说明

本领域技术人员将理解，下述附图仅仅为了说明目的，而不旨在以任何方式限 制本发明的范围。

图1说明了样品捕获和纯化模块(SCPM)和生物处理器模块(BPM)工作流程的一 种实施方式。

图2说明了毒素试验工作流程的一种实施方式。

图3说明了集成生物处理器模块(BPM)的样品捕获和纯化模块(SCPM)的一种实 施方式。

图4说明了芯片外流过筒(off-chip flow-through cartridge)的一种实施方式。

图5说明了行波流过式珠搅拌器(traveling wave flowthrough bead beater)的一 种实施方式。

图6说明了流过式(flowthrough)超声的一种实施方式，其中将探针直接插入 收集器流出物。

图7说明了核酸纯化模块的一种实施方式。

图8说明了纳米生物处理器模块化系统的一种实施方式，包括空气取样器、样 品浓缩模块以及微流体样品扩增和分析模块，可用于生物防卫应用。

图9说明了MOV^TM阀的一种实施方式。

图10说明了显微制造泵的一种实施方式。

图11说明了显微制造路由选择器的一种实施方式。

图12说明了提供样品净化基质的三维连接工作通道的横截面的一种实施方式。

图13说明了将一种或多种反应物加入反应室的流体线路的一种实施方式。

图14说明了循环测序模块(CSM)重复单元的一种实施方式。

图15说明了一个生物处理器单元的一种实施方式。

图16说明了采用外部传动的MOV阀和泵的微芯片筒的一种实施方式。

图17说明了12单元生物处理器筒的一种实施方式。

图18说明了非生物处理器单元和微芯片设计的一种实施方式。

图19说明了微芯片实施方式MBI-11。图A显示蒙板(mask)设计，其中流体 层显示为蓝色，传动层显示为红色。图B显示其中一个组件，其具有两组输入和输 出储存室、反应室和存储室以及三向路由选择器。该阀门的8条气动控制线终止于 与气动装置相连的标准连接器。图C显示出蚀刻的微流体晶片。图D显示出组装的 MBI-11三层微芯片，用实验室记号笔标出了比例尺。

图20说明了微芯片实施方式MBI-12，其装有集成样品制备的显微毛细管电泳 (μCAE)所用的纳米流体结构。用蓝色表示流体通道，用红色表示MOV传动通道。