專利名稱：用于液體處理的微流體方法、裝置和系統(tǒng)的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求2005年11月2日提交的、題為“微流體生物微陣列”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列號(hào)60/732,538的優(yōu)先權(quán)；該申請(qǐng)全文納入本文作為參考用于所有目的。
背景技術(shù)：
本申請(qǐng)涉及用于液體處理的方法、裝置和系統(tǒng)。微陣列已改變了核酸檢測(cè)領(lǐng)域，微陣列允許基因表達(dá)事件、表達(dá)譜、診斷學(xué)和大規(guī)模、高解析度分析的高通量平行監(jiān)測(cè)，以及其它的一些應(yīng)用。微陣列用于生物研究、臨床診斷、藥物開(kāi)發(fā)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、法醫(yī)學(xué)和很多其它領(lǐng)域中。
當(dāng)前的遺傳學(xué)研究通常依賴于多種不同的過(guò)程來(lái)闡釋核酸序列，每個(gè)過(guò)程都向整個(gè)過(guò)程中引入了差錯(cuò)可能性。而且，這些過(guò)程來(lái)自很多不同的學(xué)科，包括化學(xué)、分子生物學(xué)、藥物以及其它學(xué)科。因此，希望能以最小的代價(jià)將遺傳診斷中所用的各過(guò)程整合到一個(gè)單獨(dú)的過(guò)程中，并且使其最易操作。
人們對(duì)制造微流體裝置的興趣日益增加。通常，在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域取得的進(jìn)展已反映到微機(jī)械結(jié)構(gòu)的制造上，例如微泵、微閥等，以及包括小室和流體通道的微流體裝置。
很多研究者已試圖將這些微制造技術(shù)具體應(yīng)用于遺傳分析涉及的一些過(guò)程的小型化中。通常，當(dāng)越來(lái)越多的試劑(例如全轉(zhuǎn)錄物檢測(cè)(WTA)試驗(yàn)中12種以上的試劑)加入到系統(tǒng)中，并且處理越來(lái)越多的樣品時(shí)常規(guī)方法不可避免地包括極度復(fù)雜的流體網(wǎng)絡(luò)。應(yīng)用到較小的平臺(tái)之后，這些流體復(fù)雜性帶來(lái)了很多問(wèn)題，例如難于制造、制造成本高和系統(tǒng)可靠性低等。因此，需要一種更簡(jiǎn)單的方法來(lái)處理樣品并以可控方法進(jìn)行反應(yīng)。然而，仍然需要將多個(gè)樣品的處理、以及核酸分析中各種操作涉及的多個(gè)步驟和反應(yīng)進(jìn)行簡(jiǎn)化和組合的設(shè)備。本發(fā)明的多種實(shí)施方式滿足了這些和其它一些需要中的一種或多種。
發(fā)明概述總體上，本發(fā)明提供用于生物試驗(yàn)的自動(dòng)樣品制備的方法、裝置和系統(tǒng)以及計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品。所述裝置、方法和計(jì)算機(jī)產(chǎn)品適于制備用于與微陣列雜交的核酸樣品，但是并不限于這些應(yīng)用。在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式中，采用微流體方法和系統(tǒng)從小平臺(tái)中產(chǎn)生樣品，其中該試驗(yàn)引入幾種液體并進(jìn)行很多反應(yīng)。本發(fā)明提供一種裝置，該裝置包括罩，所述罩包括液體腔。該液體腔包括很多進(jìn)口，這些進(jìn)口延伸到很多進(jìn)口通道，這些進(jìn)口通道與至少一個(gè)共用通道連接。所述共用通道與很多檢測(cè)通道流體相連，這些檢測(cè)通道包括成組的閥門機(jī)械裝置和門。氣體的壓力使液體進(jìn)入液體腔中，通過(guò)控制相應(yīng)的閥門機(jī)械裝置和門，產(chǎn)生所需體積的液體。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該罩是由塑料制成的。在其它優(yōu)選實(shí)施方式中，所述液體包含至少一種靶分子。
在本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方式中，提供上述系統(tǒng)，其中閥門機(jī)械裝置包括氣體可透過(guò)性流體屏障、閥門和罩。允許氣體通過(guò)的流體屏障包括第一表面和第二表面，其中第一表面暴露于空氣腔。閥門允許空氣流出空氣腔。所述罩包括進(jìn)口端，通過(guò)所述進(jìn)口端允許氣體流入氣體腔。氣體可透過(guò)性流體屏障的第二表面相對(duì)于罩的固定表面可封閉地固定，閥門用作封閉該腔或允許氣體流動(dòng)的控制單元。在優(yōu)選實(shí)施方式中，氣體可透過(guò)性流體屏障是疏水膜。
根據(jù)實(shí)施方式，可獲得一種或多種益處。參考下面的發(fā)明詳述和附圖，可充分理解本發(fā)明的這些益處和各種其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
附圖簡(jiǎn)述附圖包括在本說(shuō)明書中并且構(gòu)成了本說(shuō)明書的一部分。附圖闡釋了本發(fā)明的實(shí)施方式，和說(shuō)明書的描述一起，解釋了本發(fā)明的原理。


圖1a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的管道和閥門系統(tǒng)的圖像，該系統(tǒng)用于引入多個(gè)樣品并進(jìn)行很多反應(yīng)和步驟。
圖1b闡釋各種體積的實(shí)例。
圖2是一個(gè)概要，顯示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式提供所需體積的液體到樣品室中的各步驟。
圖3表示閥門機(jī)械裝置設(shè)計(jì)的另一個(gè)實(shí)施方式，該閥門機(jī)械裝置有氣體驅(qū)動(dòng)的可彎曲(flexible)膜閥門。
圖4a-4d表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式帶有氣體驅(qū)動(dòng)的可彎曲膜閥門的閥門機(jī)械裝置的制造和使用方法。
圖5表示閥門機(jī)械裝置設(shè)計(jì)的另一個(gè)實(shí)施方式3層可彎曲性膜閥門。
圖6a-6d表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的3層可彎曲性膜閥門機(jī)械裝置的制造和使用方法。
圖7表示閥門機(jī)械裝置設(shè)計(jì)的另一個(gè)實(shí)施方式采用氣體可透過(guò)性流體屏障的閥門。
圖8a-8d表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的采用了氣體可透過(guò)性流體屏障機(jī)械裝置的閥門的制造和使用方法。
圖9表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式采用了氣體可透過(guò)性流體屏障機(jī)械裝置的閥門的操作方法。圖9a表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的步驟示意圖，其中門(gate)是關(guān)閉的，閥門(valve)是開(kāi)放的。圖9b表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的步驟示意圖，其中門是開(kāi)放的，閥門是關(guān)閉的。
圖10表示管道和閥門系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方式，該系統(tǒng)用于引入多個(gè)樣品并進(jìn)行很多反應(yīng)和步驟。
圖11表示在WTA試驗(yàn)中應(yīng)用12種液體的實(shí)例。
圖12表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的另一個(gè)應(yīng)用-微流體卡。圖12a是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的微流體卡的布局圖。圖12b表示生物芯片系統(tǒng)的實(shí)例。
圖13表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的芯片-芯片界面結(jié)構(gòu)的圖像。
發(fā)明詳述設(shè)計(jì)以下的描述來(lái)代表具體實(shí)施方式
，但不應(yīng)理解為以任何方式限制本發(fā)明。此外，將參考文獻(xiàn)和專利來(lái)說(shuō)明摻入本發(fā)明說(shuō)明書中的一般特征，但本發(fā)明不限于這些描述。
a)總述本發(fā)明有很多優(yōu)選實(shí)施方式，并且依賴于很多專利、專利申請(qǐng)和其它參考文獻(xiàn)中本領(lǐng)域已知的細(xì)節(jié)。因此，當(dāng)在以下引用或重復(fù)某專利、專利申請(qǐng)、或其它參考文獻(xiàn)時(shí)，應(yīng)理解納入其內(nèi)容的所有目的及引用的論點(diǎn)只是為了參考。
如本申請(qǐng)書中所用，單數(shù)形式的“一”、“一個(gè)”和“這個(gè)”包括復(fù)數(shù)，除非文中另有說(shuō)明。例如。術(shù)語(yǔ)“一類制劑”包括多種制劑，包括它們的混合物。
個(gè)體不限于人類，也可以是其它生物，其中包括但不限于哺乳動(dòng)物、植物、細(xì)菌或它們的細(xì)胞。
整篇公開(kāi)內(nèi)容中，以范圍的格式提供了本發(fā)明的各方面內(nèi)容。應(yīng)理解，范圍格式的描述只是為了方便和簡(jiǎn)潔，不應(yīng)構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的非靈活性限制。因此，應(yīng)認(rèn)為范圍的描述具體公開(kāi)了所有的次級(jí)范圍以及該范圍內(nèi)的個(gè)別數(shù)值。例如，應(yīng)認(rèn)為如1-6的范圍的描述具體公開(kāi)了1-3，1-4，1-5，2-4，2-6，3-6等等的次級(jí)范圍；以及該范圍內(nèi)的各數(shù)值，例如1、2、3、4、5和6。無(wú)論該范圍有多大，上述定義都是適用的。
除非另有說(shuō)明，實(shí)施本發(fā)明可采用本領(lǐng)域技能內(nèi)的常規(guī)技術(shù)，和有機(jī)化學(xué)、聚合物技術(shù)、分子生物學(xué)(包括重組技術(shù))、細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)和免疫學(xué)所述技術(shù)。這些常規(guī)技術(shù)包括聚合物陣列合成、雜交、連接和利用標(biāo)記物檢測(cè)雜交。合適技術(shù)的具體描述可參見(jiàn)本文以下的實(shí)施例。然而，當(dāng)然也可采用其它相等的常規(guī)方法。這些常規(guī)技術(shù)及其描述可見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)室操作手冊(cè)，如Genome AnalysisA Laboratory Manual Series(I-IV卷)，Using AntibodiesALaboratory Manual，CellsA Laboratory Manual，PCR PrimerA LaboratoryManual和Molecular CloningA Laboratory Manual(均由Cold Spring HarborLaboratory Press出版)，Stryer，L.(1995)Biochemistry(第4版)Freeman，NewYork，Gait，“Oligonucleotide SynthesisA Practical Approach”1984，LPL Press，London，Nelson和Cox(2000)，Lehninger，Principles of Biochemistry第3版，W.H.Freman Pub.，New York，NY以及Berg等(2002)Biochemistry第5版，W.H.Freman Pub.，New York，NY，所有以上文獻(xiàn)的內(nèi)容納入本文目的是作參考。
本發(fā)明在某些優(yōu)選實(shí)施方式中可采用固體基質(zhì)，包括陣列。用于聚合物(包括蛋白質(zhì))陣列合成的方法和技術(shù)可見(jiàn)美國(guó)專利No.09/536,841、WO 00/58516、美國(guó)專利No.5,143,854；5,242,974；5,252,743；5,324,633；5,384,261；5,405,783；5,424,186；5,451,683；5,482,867；5,491,074；5,527,681；5,550,215；5,571,639；5,578,832；5,593,893；5,599,695；5,624,711；5,631,734；5,795,716；5,831,070；5,837,832；5,856,101；5,858,659；5,936,324；5,968,740；5,974,164；5,981,185；5,981,956；6,025,601；6,033,860；6,040,193；6,090,555；6,136,269；6,269,846和6,428,752，PCT申請(qǐng)?zhí)朠CT/US99/00730(國(guó)際
發(fā)明者高川, 俞天越 申請(qǐng)人:昂飛股份有限公司