[发明专利]用于微流体系统的热转移方法和结构

说明书

相关专利申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本专利申请要求2006年12月22日提交的、标题为“THERMAL TRANSFER METHODS AND STRUCTURESFOR MICROFLUIDIC SYSTEMS(用于微流体系统的热转移方法和结构)”的美国临时专利申请No.60/871,611的优先权，据此全文引入以供参考。 

背景技术

本发明涉及微流体处理装置领域。更具体地讲，本发明提供采用热活化的真空以使微流体处理阵列内的被分析物移动的方法和设备。 

在其中进行多种化学或生物处理的设备在科学和/或诊断研究中起到越来越重要的作用。在这种设备中提供的室优选在体积上很小以降低进行处理所需要的被分析物的量。 

与包括室的处理装置相关的一个持久问题是流体在装置中不同结构之间的转移。转移室之间的流体内容物的常规方法通常需要人为干预(例如，手动移液)和/或机器操纵。这种转移处理具有多个缺点，包括(但不限于)出错的可能性、复杂性和相关的高成本等。 

发明内容

本发明提供包括具有热转移结构的一个或多个处理阵列的处理装置，该热转移结构可以单独使用或结合旋转使用以传送微流体系统内的流体。热传送功能可以通过这样实现：改变一个或多个室的温度生成真空以在处理阵列内沿所选方向抽吸流体。 

本发明的方法和装置的潜在优点之一是，用热转移结构使流体沿与重力和/或旋转处理装置而生成的离心力方向相反的方向移动的能力。换句话讲，用热活化的真空可以使流体逆重力方向移动或向旋转轴移动。如本文所用，术语“真空”指处理阵列中的空间之间的足够大以使流体沿所选方向移动的压差。 

热转移结构还可以在不需要物理阀门结构的情况下用于控制处理装置内的流体移动，该物理阀门结构需要打开或关闭物理结构来允许流体流通。例如，可以选择尺寸、几何形状、材料等使得流体流通通常将不会在不存在真空的情况下发生。如本文所述可以使用的一个结构为包括流体圈闭(fluid trap)的导管。在这种情况下，可以使用由热转移结构提供的热活化的真空来控制处理阵列内的流体移动。 

在一些实施例中，热转移结构可以包括位于处理装置的一个区域中的热驱动室，该室远离流体将在其间传送的室。远程热驱动室可以流动连接到通过设备中形成的导管使流体在其间传送的室。这种结构的一个潜在优点是，加热(或冷却)以生成真空的处理装置部分可以充分地从流体将在其间传送的室中移除，使得在传送流体中的被分析物没有因为热驱动室的加热或冷却而被显著地加热或冷却。 

热转移结构和方法还可以用于传送多个离散体积的流体(按顺序和/或同时)进入或穿过处理阵列中的室。这种对流体传送的控制可以用于(例如)洗涤以从样本中移除不期望的材料、在所选的时间并以所选的量传送试剂等。当用于转移多个离散体积的流体时，热转移结构由于热驱动室中液体的存在而可以更有效地工作，在热驱动室中液体的至少一部分发生相改变而变成气体。这种相改变可以增加由加热引起的滞留流体(resident fluid)的体积改变，因此，当冷却滞留流体时所得的真空力(vacuum force)也可以增加。 

在一个方面，本发明提供了一种转移处理装置内的流体的方法， 该方法通过这样实现：提供具有至少一个处理阵列的处理装置，该处理阵列包括第一室和容纳有滞留流体的热转移结构，其中热转移结构包括连接到第一室的转移导管；在第一室中提供被分析物；通过这样使滞留流体的第一部分穿过转移导管进入第一室中的被分析物中：通过加热热转移结构中的滞留流体的至少一部分使得热转移结构内的滞留流体的体积增加，促使滞留流体的第一部分进入第一室中；并且在滞留流体的第一部分进入第一室之后使热转移结构中的加热的滞留流体冷却，其中热转移结构内的滞留流体的体积减小使得第一室中的被分析物的至少一部分被抽吸穿过转移导管进入热转移结构中。 

本发明的方法可以任选包括对热转移结构中的滞留流体进行两个或更多个连续的加热和冷却循环。 

本发明的方法可以任选包括在使滞留流体的第一部分通过第一室中的被分析物的同时使处理装置绕旋转轴旋转，其中旋转驱使被分析物朝向第一室的径向远端。在旋转期间，本方法还可以包括旋转使得转移导管的至少一部分比第一室的至少一部分位于更靠近旋转轴的位置。