專利名稱：用于配給流體的陶瓷板及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)試試劑，具體地涉及將多種試劑的微陣列液滴同時(shí)配給到載玻片(slide)上用于測(cè)試生物和/或化學(xué)相互作用的裝置與方法。
背景技術(shù)：
在制藥與醫(yī)學(xué)行業(yè)，通常需要對(duì)多種不同試劑進(jìn)行許多測(cè)試。這些測(cè)試包括化學(xué)樣品、生物樣品的分析、藥物相互作用、藥物活性、用于疾病和病癥的測(cè)試、診斷測(cè)試等。許多這樣的測(cè)試需要一次分析多個(gè)樣品。隨著對(duì)現(xiàn)有測(cè)試以及對(duì)新測(cè)試與藥物發(fā)現(xiàn)的需求持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)于多個(gè)采樣通過(guò)量的要求仍是高的。這對(duì)于如下情形尤為如此，即，測(cè)試新藥物發(fā)現(xiàn)和測(cè)試過(guò)程中使用的試劑的無(wú)窮盡組合可能性，例如實(shí)際A1-Zn，其中n可以為約幾百萬(wàn)。
公知使用塑料孔板(well plate)用于供給各種化學(xué)制劑和生物樣品，使這些物質(zhì)在孔內(nèi)接觸和相互作用。例如，商業(yè)上可獲得的塑料卡片陣列包括96和384孔，直徑通常為約3mm至約4mm，深度約為1/2英寸。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)塑料孔板不期望地使用大量昂貴的化學(xué)制劑和/或試劑，且同時(shí)獲得非常少的數(shù)據(jù)點(diǎn)。此外，由于塑料孔板是通過(guò)擠出成型而形成，陣列內(nèi)的孔(hole)的直徑及位置的精確度不足以制作新技術(shù)所需的微孔和微通道。對(duì)于孔開(kāi)口直徑和位置不是嚴(yán)格按照規(guī)格的情形，將化學(xué)制劑和試劑引入孔開(kāi)口的分析儀器操作以及掃描孔開(kāi)口的儀器操作的精確度將不精確。因此，塑料孔板在該領(lǐng)域中的延伸應(yīng)用受限。
采用目前可獲得的技術(shù)，由于計(jì)算機(jī)輔助掃描裝置的速度，現(xiàn)在可以在一次操作內(nèi)掃描大量樣品。例如，通過(guò)增加孔板內(nèi)給定體積中孔開(kāi)口的數(shù)目，微流體掃描裝置可實(shí)現(xiàn)將多個(gè)實(shí)驗(yàn)室工藝集成和微型化至單個(gè)傳統(tǒng)芯片尺寸的裝置內(nèi)。因此，對(duì)于增加孔板內(nèi)給定體積中更小的微孔和通道的數(shù)目的需求仍是高的。實(shí)施更大數(shù)目的更小微孔和通道降低了分析或測(cè)試期間所使用的昂貴化學(xué)品和/或試劑的消耗，這又來(lái)降低了制造成本，提高了樣品處理量，由于分析更快而提供了更快的最終結(jié)果，提供了高的性能和成功，并允許與各種可獲得的儀器的大范圍集成及自動(dòng)化的容易性。這種微裝置尤其有益于將諸多少量試劑配給到玻璃測(cè)試載玻片上(即，“微點(diǎn)樣(microspotting)”)，其隨后被干燥以供稍后診斷和/或?qū)嶒?yàn)用途。
因此，仍然需要這樣的微裝置，其具有幾千個(gè)直徑約100微米量級(jí)的孔以及位于陣列內(nèi)不同水平的連接選擇性的孔的通道，用于將少量的試劑配給到特別是測(cè)試載玻片上。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題和不足，因此本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有微孔和微通道的微裝置及其制作方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是在根據(jù)期望的規(guī)格特別制作的微裝置內(nèi)提供微孔和微通道的陣列。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是通過(guò)將多個(gè)特別制作的未燒片層壓(laminating)和/或燒結(jié)在一起而在陶瓷微裝置內(nèi)提供微孔和微通道的陣列。
本發(fā)明的又一個(gè)目標(biāo)是提供一種微裝置以及該微裝置的制作方法，其中該微裝置具有幾千個(gè)孔和在該裝置內(nèi)在不同的水平連接選擇性孔的通道，以用于基板表面的整個(gè)表面上配給試劑。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種微裝置以及該微裝置的制作方法，用于使用單位面積的多個(gè)試劑滴來(lái)微點(diǎn)樣載玻片。
本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提供一種微裝置以及該微裝置的制作方法，其降低了成本，使所配給的試劑的量最小化，提高了可以在單次處理過(guò)程中可測(cè)試的樣品/試劑的數(shù)目，而且在為了診斷用途微點(diǎn)樣玻璃載玻片時(shí)可以容易且有效地使用。
本發(fā)明的另外其他目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)部分地顯而易見(jiàn)，部件地從說(shuō)明書而明顯。
在第一方面涉及用于配給流體的陶瓷板的本發(fā)明中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的上述及其他目標(biāo)。該陶瓷板包括陶瓷主體、多個(gè)貯存器饋送孔、多個(gè)配給噴嘴、與該多個(gè)配給噴嘴直接連通的開(kāi)放腔體、以及多個(gè)通道。該通道將該貯存器饋送孔連接到配給噴嘴，當(dāng)從該開(kāi)放腔體向該多個(gè)配給噴嘴內(nèi)提供壓力時(shí)，受力作用而將流體從該貯存器饋送孔傳送到該配給噴嘴，以從該陶瓷主體配給流體。
該陶瓷主體優(yōu)選地包括親水材料，其可制成具有水平地、垂直地或者甚至其組合地處于該主體內(nèi)的各種開(kāi)口，以滿足期望的規(guī)格。此外，該陶瓷主體可以制作成任何期望的形狀，包括但不限于圓形、方形和矩形。在該陶瓷板中，每個(gè)通道可以連接到單個(gè)貯存器饋送孔，或者備選地連接到兩個(gè)或更多個(gè)貯存器饋送孔，從而在配給這樣的混合物之前在輸運(yùn)過(guò)程中將兩種或更多種流體互相混合。類似地，各個(gè)通道可以連接到單個(gè)配給噴嘴，或者備選地可以連接到兩個(gè)或更多個(gè)配給噴嘴，以將流體以液滴配給到基板上。這些通道可以水平地、垂直地或者其組合地處于該陶瓷主體內(nèi)。該開(kāi)放腔體適于容納驅(qū)動(dòng)裝置，以向該多個(gè)配給噴嘴內(nèi)提供壓力。
另一方面，本發(fā)明涉及從陶瓷板配給流體的方法。該方法包括提供具有多個(gè)開(kāi)口的陶瓷主體。這些開(kāi)口包括多個(gè)貯存器饋送孔、與多個(gè)配給噴嘴直接連通的開(kāi)放腔體、以及將該多個(gè)貯存器饋送孔連接到多個(gè)配給噴嘴的多個(gè)通道。在該多個(gè)貯存器饋送孔內(nèi)提供至少一種流體。隨后從該開(kāi)放腔體向該多個(gè)配給噴嘴內(nèi)加壓，以在該開(kāi)口內(nèi)產(chǎn)生力，優(yōu)選地為毛細(xì)力。在該過(guò)程中，該毛細(xì)力導(dǎo)致該流體從該多個(gè)貯存器饋送孔傳送穿過(guò)該通道并進(jìn)入該配給噴嘴，以將來(lái)自該噴嘴的流體液滴配給到基板上。
在該方面，該陶瓷主體還優(yōu)選地為親水材料，且在該開(kāi)放腔體內(nèi)提供驅(qū)動(dòng)裝置產(chǎn)生壓力。各個(gè)通道可以連接到單個(gè)饋送孔，從而將該饋送孔內(nèi)的流體傳送到該配給噴嘴以配給到基板上。備選地，一個(gè)通道可連接到兩個(gè)或更多個(gè)貯存器饋送孔，以實(shí)現(xiàn)在該通道內(nèi)均勻混合從這些饋送孔接收的流體，由此該混合物被傳送到一個(gè)配給噴嘴或者多于一個(gè)的該配給噴嘴，以將該混合物的液滴配給到基板上。
在又一方面，本發(fā)明涉及形成用于配給流體的陶瓷板。該方法包括提供多個(gè)未燒片，以及分別在這樣的多個(gè)未燒片的第一、第二、第三和第四組未燒片內(nèi)形成第一、第二、第三和第四組開(kāi)口。在其中具有這些開(kāi)口的未燒片相互對(duì)準(zhǔn)堆疊，使得該第一組開(kāi)口形成多個(gè)貯存器饋送孔，該第二組開(kāi)口形成多個(gè)配給噴嘴，該第三組開(kāi)口形成與該多個(gè)配給噴嘴直接連通的開(kāi)放腔體，以及該第四組開(kāi)口形成將該貯存器饋送孔連接到該配給噴嘴的多個(gè)通道。這些堆疊對(duì)準(zhǔn)的未燒片隨后相互層壓，以形成用于配給流體的本發(fā)明的燒結(jié)的陶瓷板。該燒結(jié)工藝將所有層熔合在一起，從而無(wú)需分離的接合工藝。
在本發(fā)明的該方面，該第一、第二、第三和第四組開(kāi)口優(yōu)選地由材料去除技術(shù)形成，更優(yōu)選地，使用沖孔工具通過(guò)在該未燒片內(nèi)沖開(kāi)口而形成。該沖孔工具優(yōu)選地具有至少兩種不同尺寸直徑的交替打孔器的沖孔頭，用于形成本發(fā)明的陶瓷板。在形成用于微點(diǎn)樣的本發(fā)明的陶瓷板時(shí)，形成于該未燒片內(nèi)的該第一、第二、第三和第四組開(kāi)口可以在單個(gè)未燒片內(nèi)垂直地或者水平地分布，或者可以垂直地、水平地或者其組合地處于不同的未燒片內(nèi)。


在所附權(quán)利要求中具體地列出了被認(rèn)為是新穎的本發(fā)明的特征以及本發(fā)明的基本原理特性。圖示僅用于闡述目的，未按比例繪制。然而，通過(guò)參照結(jié)合附圖進(jìn)行的以下詳細(xì)描述，可以最佳地理解本發(fā)明本身，無(wú)論是作為組織還是操作方法，在附圖中圖1示出了本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置的剖面視圖。
圖2示出了用于形成圖1的微點(diǎn)樣裝置的各種分層和工藝步驟的剖面視圖。
圖3示出了圖1和4所示的微點(diǎn)樣裝置的微點(diǎn)樣噴嘴陣列的部分俯視平面圖。
圖4示出了具有矩形形狀的本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置的俯視平面圖。
圖5和6示出了用于形成具有圓形形狀的本發(fā)明另一種微點(diǎn)樣裝置的圖2內(nèi)不同層的俯視平面圖。
圖7示出了用于制作本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置的穿孔工具(punch tool)的俯視平面圖。
具體實(shí)施例方式
將參照?qǐng)D示的圖1至7描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，附圖中相似的數(shù)字指代相似的本發(fā)明的特征。
本發(fā)明涉及微點(diǎn)樣裝置和制作這種微點(diǎn)樣裝置的方法。本發(fā)明的各種微點(diǎn)樣裝置優(yōu)選為一種共燒結(jié)的多功能的微陣列點(diǎn)樣裝置，其具有單個(gè)大的腔體，用于驅(qū)動(dòng)流體表面；多個(gè)貯存器饋送孔，用于容納和保持至少一種流體(即，試劑)或者多個(gè)不同的流體于不同的貯存器內(nèi)；大量不同的流體通道，用于從該貯存器饋送孔接收流體；以及，大量不同的微點(diǎn)樣流體配給噴嘴，連接到該通道以將多陣列的少量流體配給到基板上供稍后使用，該基板優(yōu)選為玻璃測(cè)試載玻片。設(shè)于本微點(diǎn)樣裝置內(nèi)的流體可包括但不限于，包含生物和/或化學(xué)試劑流體，該流體用于為了實(shí)驗(yàn)及診斷目的測(cè)試其諸多組合。
一方面，各個(gè)流體通道可以連接到單個(gè)貯存器饋送孔，使得該饋送孔內(nèi)的流體被引入到并傳輸通過(guò)該流體通道，且隨后被引入到微點(diǎn)樣噴嘴以將該流體配給到測(cè)試載玻片上。備選地，兩個(gè)或更多個(gè)貯存器饋送孔可連接到單個(gè)通道，使得來(lái)自兩個(gè)貯存器的流體被引入單個(gè)通道，在蠕變流動(dòng)下在傳輸中在其中混合，優(yōu)選地為約Re＜1的蠕變流動(dòng)，且隨后被引入到單個(gè)微點(diǎn)樣噴嘴以將該混合物配給到測(cè)試載玻片上。
本微點(diǎn)樣裝置優(yōu)選地由親水材料(例如鋁鎂硅酸鹽玻璃)制成，從而實(shí)現(xiàn)借助毛細(xì)力通過(guò)其親水層的流體的連續(xù)自供給流動(dòng)，并從而實(shí)現(xiàn)來(lái)自微點(diǎn)樣噴嘴的流體的受控配給。備選地，該微點(diǎn)樣裝置可由任何材料制成，由此一旦形成貯存器饋送孔、配給噴嘴以及通道的開(kāi)口，則為這些開(kāi)口提供親水表面，例如使用親水材料涂布這些開(kāi)口的表面。
由于各個(gè)貯存器饋送孔的尺寸足以保持足夠量的流體，本微點(diǎn)樣裝置有利地能夠以受控的方式對(duì)于每個(gè)貯存器配給許多滴流體。單個(gè)大腔體的微點(diǎn)樣裝置適于容納驅(qū)動(dòng)裝置(例如，柱塞)以驅(qū)動(dòng)處于許多微點(diǎn)樣噴嘴內(nèi)的流體表面。通過(guò)驅(qū)動(dòng)許多微點(diǎn)樣噴嘴內(nèi)的流體表面，該微點(diǎn)樣裝置可以從每個(gè)微點(diǎn)樣噴嘴配給少量流體到載玻片上而不接觸該載玻片?？梢赃B續(xù)地或者以預(yù)定間隔或次數(shù)以離散的模式執(zhí)行將流體滴從微點(diǎn)樣噴嘴配給到測(cè)試載玻片上。
為了便于理解本發(fā)明且不以任何方式限制本發(fā)明，圖1至4示出了本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置100的一個(gè)實(shí)施方式。該微點(diǎn)樣裝置包括彼此連接且遍及該裝置的多個(gè)微孔和微通道，其形成了單個(gè)大腔體、貯存器饋送孔、流體通道、以及用于將少量流體配給到基板上的微點(diǎn)樣噴嘴，該基板優(yōu)選地為用于診斷和/或?qū)嶒?yàn)用途的玻璃測(cè)試載玻片。應(yīng)該認(rèn)識(shí)和理解，通過(guò)采用遍及該裝置的微孔和通道的不同矩陣來(lái)制作，可以根據(jù)期望的規(guī)格特別制作本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置。
微點(diǎn)樣裝置100優(yōu)選地由多個(gè)未燒片制成。例如，圖2示出了未燒片1至9，其中每個(gè)未燒片定制以滿足所期望得到的燒結(jié)的微裝置結(jié)構(gòu)的規(guī)格。該未燒片優(yōu)選地由親水陶瓷材料組成，該親水陶瓷材料包括但不限于鋁鎂硅酸鹽玻璃等。各個(gè)未燒片的厚度可根據(jù)微裝置的期望規(guī)格而改變，但是優(yōu)選范圍為約3mil至約30mil。微裝置結(jié)構(gòu)的總厚度可以是任何期望的量，但是優(yōu)選地在1mm以下，從而集成到當(dāng)前的宏觀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室(field laboratory)儀器。
在各個(gè)未燒片內(nèi)形成大量垂直和水平的開(kāi)口，以形成該微點(diǎn)樣裝置的微孔和通道。這些垂直和水平的開(kāi)口優(yōu)選地通過(guò)材料去除技術(shù)而形成于未燒片內(nèi)，該材料去除技術(shù)為例如通過(guò)交疊沖孔(即，步?jīng)_(nibbling))、激光鉆孔、電子束鉆孔、噴砂和高壓液體噴射而將材料沖出未燒片?？蛇x地，當(dāng)對(duì)未燒片沖孔時(shí)，可以在該未燒片下側(cè)提供剛性支撐膜以防止未燒片以及沖孔形成的孔的任何變形(例如壓紋、通路破裂等)。該剛性支撐膜可由具有足夠剛性的任何材料(例如金屬膜)組成，當(dāng)在未燒片下側(cè)提供該剛性支撐膜時(shí)，該剛性支撐膜為這些未燒片在沖孔工藝中提供了增強(qiáng)的強(qiáng)度，從而保護(hù)未燒片和所得的沖孔形成的開(kāi)口免受有害的損傷。
參考圖7，其中沖孔穿過(guò)未燒片形成該垂直和水平開(kāi)口，沖孔工具200在模具組內(nèi)集成了至少兩種不同的沖孔尺寸，以形成本微點(diǎn)樣裝置，例如具有大于第二沖孔202的直徑的第一沖孔201，由此每個(gè)沖孔的尺寸都與相鄰的沖孔互不相同。這有利地提高了制作本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置的處理量。
不同的沖孔尺寸用于在各個(gè)未燒片內(nèi)形成垂直和水平開(kāi)口，由此可以使用這種沖孔工具200以有效且省時(shí)的方式為單個(gè)未燒片提供不同尺寸的開(kāi)口。例如，圖2示出了具有第一沖孔尺寸開(kāi)口12與較小的第二沖孔尺寸開(kāi)口14的組合的未燒片層2。可以使用配備了至少兩種不同沖孔尺寸的單個(gè)沖孔工具以及交疊沖孔工藝，形成這些沖孔開(kāi)口12、14。在這種情況下，優(yōu)選地使用不同的交替尺寸的沖孔采用期望的沖孔陣列圖案和順序編程該具有不同沖孔尺寸的沖孔工具，以用于在各個(gè)未燒片內(nèi)沖孔形成不同尺寸的開(kāi)口。在形成水平開(kāi)口時(shí)，該程序可進(jìn)一步包括交疊沖孔該不同的沖孔尺寸，從而在各個(gè)未燒片內(nèi)形成不同寬度(和長(zhǎng)度)的水平通道開(kāi)口。備選地，可以使用交疊沖孔技術(shù)利用單個(gè)沖孔尺寸在未燒片內(nèi)提供不同尺寸的開(kāi)口。
根據(jù)本發(fā)明，無(wú)論使用單個(gè)沖孔還是使用不同尺寸的多個(gè)沖孔，水平開(kāi)口在為平滑或粗糙的未燒片內(nèi)通常為矩形開(kāi)口，而未燒片內(nèi)的垂直開(kāi)口可以是圓形、矩形、平滑、粗糙、或者甚至其組合。各個(gè)垂直開(kāi)口的直徑可以為約20微米或更大，而水平開(kāi)口寬度可以為約20微米或更大，長(zhǎng)度大于約20微米。然而，應(yīng)該理解，制造中使用的直徑最終取決于具體應(yīng)用和技術(shù)變量，例如將被提供于微點(diǎn)樣裝置內(nèi)的流體的粘度、這些流體的表面張力和/或活性、流體的期望量、以及流體的期望流速、毛細(xì)作用和/或強(qiáng)制流動(dòng)等。
再次參考圖1和2的裝置，通過(guò)為多個(gè)未燒片，即未燒片1至9提供不同形狀和尺寸的許多垂直和水平開(kāi)口，由此制作微點(diǎn)樣裝置100。例如，這些開(kāi)口包括具有基本上處于中心的開(kāi)口10的未燒片，以及具有多個(gè)饋送孔的其他或相同的未燒片，饋送孔可包括位于該中心開(kāi)口10的周圍或者相鄰側(cè)的大饋送孔12和小饋送孔16。其他未燒片提供有在位置上對(duì)應(yīng)于該中心開(kāi)口下方的多個(gè)點(diǎn)樣孔開(kāi)口，其可包括大點(diǎn)樣孔14和小點(diǎn)樣孔19，且其他未燒片提供有用于形成通道20、22、24以及其連接18的水平和/或垂直開(kāi)口。
一旦為未燒片提供尺寸和形狀變化的多個(gè)期望的垂直和水平開(kāi)口，則將這些未燒片堆疊、層壓并燒結(jié)在一起以形成所得的燒結(jié)的微點(diǎn)樣裝置100?？梢砸陨婕盁?、壓力和時(shí)間的傳統(tǒng)工藝層壓該多個(gè)未燒片以形成該陶瓷微裝置結(jié)構(gòu)100。優(yōu)選的層壓壓力在800psi以下，溫度在90℃以下，層壓時(shí)間小于約5分鐘。更優(yōu)選地，層壓壓力范圍為約300psi至約2,000psi，溫度范圍為約60℃至約90℃，層壓時(shí)間范圍為約1分鐘至約5分鐘。一旦完成未燒片疊層的層壓，隨后以傳統(tǒng)工藝燒結(jié)該層壓的未燒片以形成本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置。應(yīng)該認(rèn)識(shí)和理解，該燒結(jié)工藝和條件取決于材料的選擇以及用于形成未燒片的粘結(jié)劑系統(tǒng)。
參考圖1和2，未燒片堆疊并相互對(duì)準(zhǔn)，使得在相應(yīng)未燒片內(nèi)的中心開(kāi)口10、大饋送孔12、小饋送孔16、大點(diǎn)樣孔14、小點(diǎn)樣孔19、以及具有其連接18的通道20、22、24堆疊對(duì)準(zhǔn)，且隨后該疊層被層壓并燒結(jié)以形成微點(diǎn)樣裝置100。在該情形，對(duì)準(zhǔn)的中心開(kāi)口10形成單個(gè)大的腔體110，優(yōu)選地基本上位于該裝置的中心。大饋送孔12與小饋送孔16組合形成了貯存器饋送孔，其具有大的部分120和小的部分160以用于容納和保持流體。大點(diǎn)樣孔14和小點(diǎn)樣孔19形成微點(diǎn)樣裝置100的微點(diǎn)樣噴嘴140、190，而具有連接18的通道20、22、24形成了具有連接180的流體通道120、122、124，以用于將來(lái)自貯存器饋送孔120、160的流體傳送到裝置100的微點(diǎn)樣噴嘴140、190。
在本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置100中，微點(diǎn)樣噴嘴140、190同時(shí)與單個(gè)大腔體110和流體通道120、122、124連通。一種流體或者多種不同流體被引入到貯存器饋送孔的大的部分120內(nèi)并被保留在貯存器饋送孔120、160的這兩個(gè)部分內(nèi)。貯存器饋送孔的較小的或較低的部分160與流體通道的連接部分180連通，該連接部分180又連接到裝置100的流體通道120、122、124以接收來(lái)自至少一個(gè)貯存器饋送孔的流體。
如圖3中的微點(diǎn)樣噴嘴陣列所示，各個(gè)微點(diǎn)樣噴嘴140、190連接到單個(gè)通道。該單個(gè)通道又連接到至少一個(gè)貯存器饋送孔(如通道120、122所示)，或者備選地連接到兩個(gè)或更多個(gè)貯存器饋送孔(如連接通道155所示)。這些通道可以水平地布置于x-y平面內(nèi)，如圖3的實(shí)線所指代，或者這些通道可以全部或者部分垂直地處于z方向，如圖3的虛線所指代。即，微點(diǎn)樣裝置的通道可以在該裝置內(nèi)位于同一水平，或者在該微裝置內(nèi)可以位于不同水平。在這種情況，可以在同一未燒片內(nèi)沖孔形成該通道，例如通道120和122，由此這些通道可以交錯(cuò)和彼此分離。在這方面，該裝置將具有連接到單個(gè)通道的單個(gè)饋送孔。備選地，通道120和122可以在同一水平內(nèi)彼此連接，從而實(shí)現(xiàn)在配給之前，在通道內(nèi)混合來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)饋送孔的兩種或更多種流體。
例如，如果第一和第二饋送孔通過(guò)第一和第二通道彼此連接，則這些通道的連接點(diǎn)為配給流體開(kāi)始混合的位置。這些流體隨后可繼續(xù)混合，直到該混合物到達(dá)相應(yīng)的小出口微點(diǎn)樣噴嘴190，這些通道連接到該噴嘴以將混合物配給到基板上。無(wú)論通道連接到多個(gè)貯存器饋送孔或者單個(gè)饋送孔，這些通道優(yōu)選地在各個(gè)未燒片內(nèi)交疊沖孔，使得這些通道形成為完全水平、部分水平和部分垂直(即，連接180)，或者它們甚至可以在微點(diǎn)樣裝置內(nèi)形成具有與水平部分連接的垂直有角度的部分。
裝置100的單個(gè)大腔體110適于容納驅(qū)動(dòng)裝置，以向下將壓力優(yōu)選為氣壓施加到微點(diǎn)樣噴嘴140、190內(nèi)，使得當(dāng)貯存器饋送孔120、160提供有流體時(shí)，該空氣壓力驅(qū)動(dòng)處于各個(gè)微點(diǎn)樣噴嘴內(nèi)的流體表面，這又啟動(dòng)該裝置的毛細(xì)作用，從貯存器吸引流體到通道中并通過(guò)通道，進(jìn)入微點(diǎn)樣噴嘴，從而同時(shí)在基板表面(例如測(cè)試載玻片表面)的整個(gè)表面配給流體液滴微陣列。借助來(lái)自大腔體110的壓縮空氣的各個(gè)力，流體液滴從微點(diǎn)樣裝置100配給到基板上。配給微點(diǎn)樣噴嘴出口190的直徑優(yōu)選小于約50微米，更優(yōu)選地從約20微米(或甚至更小)至約50微米，由此實(shí)現(xiàn)單位基板表面積上配給流體或者流體混合物的許多液滴。
參考圖4至6，微點(diǎn)樣裝置可提供有允許容易集成到宏觀測(cè)試儀器中的任何期望的形狀，例如圓形、方形、矩形等。例如，圖4示出了具有矩形形狀的微點(diǎn)樣裝置100A的俯視平面圖。該微點(diǎn)樣裝置100A具有基本上位于其中心的單個(gè)大腔體110，該腔體具有微點(diǎn)樣噴嘴140、190。該單個(gè)大腔體示為基本上矩形的圖案；然而，應(yīng)該理解，該腔體可具有任何期望的形狀以滿足定制的規(guī)格。在腔體110的相對(duì)側(cè)上設(shè)置第一饋送孔陣列和第二饋送孔陣列，用于接收和保持一種或多種流體。包括垂直和水平?jīng)_孔形成的開(kāi)口的各個(gè)開(kāi)口也可以具有各種形狀，包括但不限于圓形、方形、矩形等。
圖5和6示出了備選實(shí)施方式，由此制作圓形微點(diǎn)樣裝置100B，其中圖5示出了在圖2的層3上的該圓形裝置的俯視平面圖，而圖6示出了在圖2的層5上的俯視平面圖。如本發(fā)明該實(shí)施方式所示，微點(diǎn)樣噴嘴140、190(僅示出大的部分140)在該裝置內(nèi)以圓形圖案設(shè)置。貯存器饋送孔120、160(僅示出小的部分160)也設(shè)置于圍繞圓形微點(diǎn)樣噴嘴的圓形圖案內(nèi)。圖6示出了以圓形方式形成同一x-y平面內(nèi)的多個(gè)通道120、121、122、123等。這些通道的最內(nèi)端對(duì)應(yīng)于用于形成微點(diǎn)樣噴嘴的開(kāi)口14。即，該層內(nèi)最靠近該裝置中心的各個(gè)通道的端部被用作形成微點(diǎn)樣噴嘴的開(kāi)口。圖6還示出了，通道設(shè)置于裝置100B內(nèi)的不同水平，連接180由此將貯存器連接到底下的通道(未示出)。
因此，本發(fā)明有利地提供了微點(diǎn)樣裝置，其可以特別制作以滿足期望的規(guī)格用于將少量的流體或者流體混合物配給到基板上，該基板優(yōu)選為測(cè)試載玻片，其可以被干燥供稍后診斷和/或?qū)嶒?yàn)用途。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)為，該微點(diǎn)樣裝置還能夠以受控的、一致的且可重復(fù)的方式，將每個(gè)單位面積的許多流體液滴配給到基板上。本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置基本上避免了任何串?dāng)_，因?yàn)橥ǖ赖幕ミB被掩埋在微點(diǎn)樣裝置的主體內(nèi)。本發(fā)明的微點(diǎn)樣裝置降低了成本，使所配給的試劑的量最小化，提高了可以在單次處理過(guò)程中可測(cè)試的樣品/試劑的數(shù)目，而且在微點(diǎn)樣玻璃載玻片時(shí)可以容易且有效地使用，由此實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)玻璃載玻片上的快速、多樣品點(diǎn)測(cè)試。
盡管已經(jīng)結(jié)合具體優(yōu)選實(shí)施方式具體地描述了本發(fā)明，但是可見(jiàn)，就前面的描述而言，許多變換、調(diào)整和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是明顯的。因此設(shè)想權(quán)利要求將包括落在本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神內(nèi)的任何這樣的變換、調(diào)整和變化。
權(quán)利要求
1.一種用于配給流體的陶瓷板，包括陶瓷主體；多個(gè)貯存器饋送孔，處于所述陶瓷主體內(nèi)用于保持流體；多個(gè)配給噴嘴，處于所述陶瓷主體內(nèi)；與所述多個(gè)配給噴嘴直接連通的開(kāi)放腔體；以及多個(gè)通道，處于所述陶瓷主體內(nèi)，當(dāng)從所述開(kāi)放腔體向所述多個(gè)配給噴嘴內(nèi)提供壓力時(shí)，在力作用下從所述多個(gè)貯存器饋送孔傳送所述流體到所述多個(gè)配給噴嘴，以從該陶瓷主體配給所述流體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述多個(gè)貯存器饋送孔、所述多個(gè)配給噴嘴和所述多個(gè)通道均具有親水表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述多個(gè)通道包括在所述陶瓷主體內(nèi)處于不同高度的通道的矩陣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述多個(gè)配給噴嘴的單個(gè)配給噴嘴連接到所述多個(gè)通道的單個(gè)通道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述多個(gè)配給噴嘴的單個(gè)配給噴嘴連接到所述多個(gè)通道的兩個(gè)或更多個(gè)通道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述多個(gè)配給噴嘴的單個(gè)通道連接到所述多個(gè)貯存器饋送孔的單個(gè)貯存器饋送孔。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述多個(gè)通道的單個(gè)通道連接到兩個(gè)或更多個(gè)貯存器饋送孔，從而在配給之前在所述單個(gè)通道內(nèi)混合來(lái)自兩個(gè)或更多個(gè)貯存器饋送孔的所述流體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述陶瓷主體具有選自由圓形、方形和矩形組成的組的形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述開(kāi)放腔體適用于容納驅(qū)動(dòng)裝置以將所述壓力提供到所述多個(gè)配給噴嘴內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶瓷板，其中所述多個(gè)通道的選擇的那些具有處于所述陶瓷主體內(nèi)的與垂直有角度部分組合的水平部分。
11.一種從陶瓷板配給流體的方法，其包括提供具有多個(gè)開(kāi)口的陶瓷主體，所述開(kāi)口包括多個(gè)貯存器饋送孔、與多個(gè)配給噴嘴直接連通的開(kāi)放腔體、以及將所述多個(gè)貯存器饋送孔連接到所述多個(gè)配給噴嘴的多個(gè)通道；在所述多個(gè)貯存器饋送孔內(nèi)提供至少一種流體；從所述開(kāi)放腔體向所述多個(gè)配給噴嘴內(nèi)加壓，以在所述開(kāi)口內(nèi)產(chǎn)生力；通過(guò)所述力將來(lái)自所述多個(gè)貯存器饋送孔的所述至少一種流體通過(guò)所述多個(gè)通道傳送到所述多個(gè)配給噴嘴；以及將來(lái)自所述多個(gè)配給噴嘴的所述流體的液滴配給到基板上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中選擇的開(kāi)口具有親水表面。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括在所述開(kāi)放腔體內(nèi)提供驅(qū)動(dòng)裝置以產(chǎn)生所述壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個(gè)通道的一個(gè)通道連接到所述多個(gè)貯存器饋送孔的單個(gè)饋送孔，以從所述陶瓷主體配給所述流體。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個(gè)通道的一個(gè)通道連接到所述多個(gè)貯存器饋送孔的至少兩個(gè)饋送孔，由此來(lái)自所述至少兩個(gè)饋送孔的所述流體由此被引入到所述通道，在輸運(yùn)過(guò)程中在所述通道內(nèi)均勻混合以形成混合物，且所述混合物的液滴從所述多個(gè)配給噴嘴配給到所述基板上。
16.一種形成用于配給流體的陶瓷板的方法，其包括提供多個(gè)未燒片；在第一組所述多個(gè)未燒片內(nèi)形成第一組開(kāi)口；在第二組所述多個(gè)未燒片內(nèi)形成第二組開(kāi)口；在第三組所述多個(gè)未燒片內(nèi)形成第三組開(kāi)口；在第四組所述多個(gè)未燒片內(nèi)形成第四組開(kāi)口；將所述多個(gè)未燒片相互對(duì)準(zhǔn)堆疊，使得所述第一組開(kāi)口形成多個(gè)貯存器饋送孔，所述第二組開(kāi)口形成多個(gè)配給噴嘴，所述第三組開(kāi)口形成與所述多個(gè)配給噴嘴直接連通的開(kāi)放腔體，且所述第四組開(kāi)口形成將所述貯存器饋送孔連接到所述多個(gè)配給噴嘴的多個(gè)通道；層壓所述多個(gè)未燒片；以及燒結(jié)所述層壓的多個(gè)未燒片，以形成用于配給流體的所述陶瓷板。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一、第二、第三、和第四組開(kāi)口通過(guò)材料去除技術(shù)形成于各個(gè)所述多個(gè)未燒片內(nèi)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述材料去除技術(shù)包括使用具有沖孔頭的沖孔工具在各個(gè)所述多個(gè)未燒片內(nèi)沖孔形成所述第一、第二、第三、和第四組開(kāi)口，所述沖孔頭具有至少兩種不同尺寸直徑的交替打孔器。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一、第二、第三、和第四組開(kāi)口的選擇的組合垂直地或者水平地處于所述多個(gè)未燒片的單個(gè)未燒片內(nèi)，以形成所述陶瓷板。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述第一、第二、第三、和第四組開(kāi)口的選擇的組合垂直地、水平地或者其組合地處于所述多個(gè)未燒片的不同未燒片內(nèi)，以形成所述陶瓷板。
全文摘要
本發(fā)明揭示了制作微點(diǎn)樣板的方法及所得的微點(diǎn)樣板，該微點(diǎn)樣板具有多個(gè)饋送孔、多個(gè)配給噴嘴、與該配給噴嘴連通的開(kāi)放腔體、以及多個(gè)通道。該通道將饋送孔連接到配給噴嘴，以將來(lái)自饋送孔的流體在毛細(xì)力作用下傳送到配給噴嘴。通道可將保持流體的單個(gè)饋送孔連接到配給噴嘴以配給該流體，或者一個(gè)通道可將兩個(gè)或更多個(gè)饋送孔連接到配給噴嘴，以在配給混合物之前實(shí)現(xiàn)在該通道內(nèi)混合來(lái)自該饋送孔的流體。該微點(diǎn)樣板允許通過(guò)毛細(xì)力實(shí)現(xiàn)流體的連續(xù)自供給流動(dòng)通過(guò)其親水層，以實(shí)現(xiàn)受控地將多陣列的流體液滴配給到優(yōu)選為測(cè)試載玻片的基板上，用于后面的用途。
文檔編號(hào)B67D99/00GK101028917SQ20071000794
公開(kāi)日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月28日
發(fā)明者戈文達(dá)雷簡(jiǎn)·那塔雷簡(jiǎn) 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司