[发明专利]用于微流体系统的开关

说明书

技术领域

本发明一般涉及微流体系统，并且具体涉及在这种系统中使用的开关、过滤器和其它功能部件。虽然将关于片状的纸基基底描述本发明，但是应理解本发明不局限于由该材料制成的基底，并且可以在其它材料的基底上使用，例如亲水性聚合物基底。

背景技术

在纸和其它织造和非织造纤维及多孔表面上制造廉价的微流体通道以产生微流体系统的概念已被成功地证明。片状的纸是容易获得的，并且能够制造用于这种微流体系统的非常低成本的基底。建立这种系统的一个目的是制造低成本的生物分析和指示装置，其直接设想的应用是检测饮用水中的水生细菌、体液中的某种特定蛋白质或生物标记的存在(癌症测试)、人或动物血样及尿样中的葡萄糖及其它生化物质的水平。低成本纸基生物分析和环境分析装置的发展到目前为止已允许快速的和单步的反应以检测流体样本中的分析物。由Whitesides领导的哈佛大学的研究者们(见Martinez，A.W.，Phillips，S.T.，Butte，M.J.和Whitesides G.M.，“Platform for Inexpensive，Low-Volume，Portable Bioassays”，Angew.Chem.Int.Ed.46，1318-1320(2007))近来通过印刷常规光致抗蚀剂聚合物(PDMS)图案而在纸上创建通道。纸提供毛细管通道，而光致抗蚀剂聚合物形成定义该通道的屏障。最近，该哈佛的小组使用x-y绘图仪在纸表面上绘制通道(见Bruzewicz，D.A.，Reches，M.和Whitesides，G.M.，“Low-Cost Printing of Poly(dimethylsiloxane)Barriers to Define Microchannels in Paper，Anal Chem.80，3387-3392(2008)以及Martinez，A.W.；Phillips，S.T.；Carrilho，E.；Thomas Ill，S.W.；Sindi，H.；Whitesides，G.M.，“Simple telemedicine for developing regions：camera phones and paper-based microfluidic devices for real-time，off-site diagnosis”.Anal.Chem.80(2008)3699-3707)。将绘图仪的笔填充以聚二甲基硅氧烷(PDMS)在己烷中的疏水溶液，并产生大量带有1cm到2mm宽的通道的10cm长的图案。他们的第二个在纸表面上创建的微通道系统克服了第一个微通道系统的主要缺点，即，常规光致抗蚀剂聚合物的坚硬和易碎的屏障材料。然而，他们的第二个系统具有较差的通道分辨率和清晰度，因为不能控制PDMS溶液在纸张中的穿透度。

在美国7125639，即分子传递光刻中，发明人Charles Daniel Schaper(分类430/253、430/258)描述了一种用于图案化基底的过程，包括步骤：1)用光敏材料涂覆载体，2)将光敏材料暴露于辐射的图案，以及3)将暴露的材料物理地传递到基底上。

在Paul G Clem等人的美国6518168，即自组装单层直接表面图案化(提交日11/02/1998)中，一种用于形成沉积在表面上的材料的图案的技术包括：在表面上以一图案形成自组装单层，以及经由化学气相沉积或经由溶胶-凝胶处理，以与自组装的单层图案互补的图案在表面上沉积材料。该材料可以是金属、金属氧化物等。

在BUTTE，Manish，J.等人的WO/2008/060449，即微流体检测器(申请日9-11/2007)中，提供了用于确定指示疾病状态的分析物的物件和方法。在一些实施例中，这里所描述的物件和方法能够用于定性或定量地确定流体样本中某成分的存在，该成分诸如是特定类型的细胞。在一个具体实施例中，提供了用于快速检测T细胞的低成本微流体系统。该微流体系统可以使用通道中的固定化抗体和粘附分子以从诸如少量血液的流体样本中捕捉T细胞。可以使用专门针对T细胞受体(TCR)的抗体，以金属胶体(例如金纳米微粒)标记所捕捉的T细胞，并且可以将金属银催化沉淀到这些细胞上。可以对所捕捉的T细胞的数量进行计数，并且所捕捉的T细胞的数量可以指示病人的疾病状态，诸如重症综合型免疫缺乏症或人类免疫缺陷病毒。

上述专利均未描述任何用于在微流体系统中控制流体的运动或以其它方式影响流体的功能部件。另外，不能通过上述系统进行多步骤反应。

因此，本发明的一个目的是提供一种包括这种功能部件的微流体系统。