專利名稱：熱反應(yīng)設(shè)備及使用其的方法
熱反應(yīng)設(shè)備及使用其的方法本申請是2005 年 5 月 2 日提交的申請?zhí)枮?200580022583. 7 (PCT/US2005/015352 ；201010154616. 6)、發(fā)明名稱為“熱反應(yīng)設(shè)備及使用其的方法”的母案申請的分案申請。優(yōu)先權(quán)聲明本申請要求各個下面申請的優(yōu)先權(quán)2005年2月14日提出的美國專利申請No. 11/058，106 ;2005年I月25日提出的美國專利申請No. 11/043,895 ;2004年6月23日提出的No. 10/876, 046 ;以及2004年5月2日提出的美國專利申請No. 10/837, 885 ;各個申請通過引用以用于所有目的的其全文被結(jié)合。相關(guān)申請的交叉引用本申請還涉及2004年4月5日提出的美國專利申請No. 10/818,642 ;2003年4月3日提出的美國臨時專利申請No. 60/460,634 ;2004年4月5日提出的美國專利申請No. 10/819,088 ;2004年4月5日提出的美國專利申請No. 10/818,642 ;2002年11月27日提出的美國專利申請No. 10/3063, 798 ;2002年6月24日提出的美國臨時專利申請No. 60/391，529 ;以及美國臨時申請No. 60/335，292 ;各個申請通過引用以用于所有目的的其全文被結(jié)合。背景近來，為了實施提供用于準備和分析應(yīng)用的各種化學(xué)和生化分析及合成，已經(jīng)進行開發(fā)和制造微流體系統(tǒng)的嘗試。因為相對于在宏大規(guī)模上實施的分析及合成根據(jù)微型化可以實現(xiàn)大量的優(yōu)點，因此出現(xiàn)制造這種設(shè)備的目標。這種優(yōu)點包括利用這種設(shè)備實施分析或合成所需要的時間、成本及空間的真正的減少。另外，微流體設(shè)備具有適用于使用自動系統(tǒng)的可能，從而因人為干擾減少而具有進一步成本降低和減少操作者失誤的額外優(yōu)點。微流體設(shè)備已經(jīng)被提出用于各種應(yīng)用，包括例如毛細管電泳、氣相色譜和細胞分離。然而，這些優(yōu)點的實現(xiàn)因與迄今為止已經(jīng)被制造的微流體設(shè)備相關(guān)的各種錯綜復(fù)雜而經(jīng)常受到阻礙。例如，許多目前微流體設(shè)備由基于硅石的基底制造；這些材料難于加工且是復(fù)雜的，并且由這些材料制造的設(shè)備是易碎的。另外，在許多現(xiàn)有微流體設(shè)備中的流體運輸要求以使用所述設(shè)備的可控制方式對復(fù)雜電場的調(diào)節(jié)。因此，除了現(xiàn)有設(shè)備的目前限制之外，考慮到使用微流體設(shè)備可以實現(xiàn)的前述優(yōu)點，仍舊存在對被設(shè)計用于實施各種化學(xué)和生化分析的微流體設(shè)備的需要。因為其在現(xiàn)代生物化學(xué)中的重要性，具體需要可被利用實施各種核酸擴增反應(yīng)的的設(shè)備，該設(shè)備同時還具有用于各種類型分析中的足夠的通用性。具有實施核酸擴增作用的設(shè)備將具有多種用途。例如，這種設(shè)備可能被用作分析工具，以確定在樣本中是否存在或缺少感興趣的具體目標核酸。因此，該設(shè)備可能被利用測試具體病原體(例如，病毒、細菌或真菌)的存在，以及識別用途(例如，父權(quán)(paternity)和法庭應(yīng)用)。這種設(shè)備還可以被利用檢測或特征化先前與具體疾病或基因紊亂相關(guān)聯(lián)的特殊核酸。在用作分析工具時，該設(shè)備還可能被用于實施基因類型分析和基因表達分析(例如，不同基因表達研究)?？商鎿Q地，可以制備方式使用該設(shè)備以擴增足夠核酸用于進一步分析，譬如擴增產(chǎn)物、細胞類型、DNA指紋等。在各種基因工程應(yīng)用中還可使用擴增產(chǎn)物，例如插入在然后可被使用以轉(zhuǎn)換細胞的向量中，用于想要的蛋白質(zhì)產(chǎn)物的生產(chǎn)。概述在這里提供了用于實施微流體分析的多種設(shè)備和方法，包括可被利用以實施例如核酸放反應(yīng)的熱循環(huán)反應(yīng)的設(shè)備。該設(shè)備不同于常規(guī)微流體設(shè)備在于它們包括彈性部件；在某些例子中，許多或全部設(shè)備由彈性材料組成。具體設(shè)備被設(shè)計以實施熱循環(huán)反應(yīng)(例如，PCR)，所述設(shè)備包括一或多個彈性閥門，以調(diào)整流過設(shè)備的溶液。因此，還提供了使用這種設(shè)計的設(shè)備實施擴增反應(yīng)的方法。一些設(shè)備包括盲流動通道，所述盲流動通道包括起到反應(yīng)點作用的區(qū)域。具體這種設(shè)備包括形成在彈性材料內(nèi)的流動通道，以及多個與流動通道流體相通的盲流動通道，各個盲流動通道的區(qū)域限定反應(yīng)區(qū)域。所述設(shè)備還包括重疊和相交于各個盲流動通道的 一個或多個控制通道，其中彈性隔膜在各個交叉點將一個或多個控制通道與盲流動通道隔開。在這種設(shè)備將彈性隔膜設(shè)置偏斜入盲流動通道或從盲流動通道收回，響應(yīng)于激勵作用力。所述設(shè)備可理想地進一步包括多個保護通道，其形成在彈性材料中和重疊流動通道和/或反應(yīng)點中一個或多個。保護通道被設(shè)計具有貫通其間的流體流，以減少從所述設(shè)備中的流動通道和反應(yīng)點的蒸發(fā)。另外，所述設(shè)備可理想地包括沉積在各個反應(yīng)點內(nèi)的一個或多個試劑。在某一設(shè)備中，流動通道是多個流動通道中之一，各個流動通道與從那里分支的多級盲流動通道相流體連通。在這種設(shè)計的設(shè)備中，在一些例子中，多個流動通道互相內(nèi)部連接，以致于流體可經(jīng)由單入口被導(dǎo)入各個反應(yīng)點。在其它設(shè)備中，然而，多個流動通道互相隔離，以致于導(dǎo)入一個流動通道的流體不能流入另一流動通道，以及各個流動通道包括在流體可被導(dǎo)入的一端或兩端處的入口。其它設(shè)備包括具有至少50個點/cm2的密度的反應(yīng)點陣列，反應(yīng)點典型地形成在彈性材料內(nèi)。其它設(shè)備具有更高密度，例如至少250、500或1000個點/cm2。另一其它設(shè)備包括形成在彈性基底內(nèi)的反應(yīng)點，在彈性基底處用于實施反應(yīng)的試劑為非共價固定的。試劑可以是一種或多種試劑，用于實質(zhì)上實施任意類型反應(yīng)。在一些實施例中，試劑包括用于實施核酸擴增反應(yīng)的一種試劑。因此，在一些設(shè)備中，試劑包括引物、聚合酶和一種或多種核苷酸。在其它設(shè)備中，試劑是核酸模板。還提供了各種矩陣或基于陣列的設(shè)備。這些設(shè)備中的某些包括(i)第一多個流動通道，其形成在彈性基底內(nèi)，(ii)第二多個流動通道，其形成在彈性基底內(nèi)，與第一多個流動通道相交叉，以限定反應(yīng)點陣列，(iii)可被激勵的多個隔離閥門，其被設(shè)置在第一和第二多個流動通道內(nèi)，以將各個反應(yīng)點內(nèi)的溶液與在另一反應(yīng)點處的溶液相隔離，以及(iv)多個保護通道，其重疊一個或多個流動通道和/或一個或多個反應(yīng)點，以阻止溶液從那里的蒸發(fā)。前面設(shè)備可以被利用以實施大量不同反應(yīng)，包括涉及溫度調(diào)整的那些(例如，核酸分析的熱循環(huán))。使用某些盲道性設(shè)備實施的方法涉及提供包括形成在彈性材料內(nèi)的流動通道的微流體設(shè)備；以及與流動通道相連通的多個盲流動通道，各個盲流動通道的末端區(qū)域限定反應(yīng)點。至少一種試劑被引入各個反應(yīng)點，然后反應(yīng)在一個或多個反應(yīng)點處被檢測。方法可優(yōu)選擇地包括在反應(yīng)點內(nèi)對至少一種試劑加熱。因此，例如，方法可涉及引入用于核酸擴增反應(yīng)的部件，以及然后對部件進行熱循環(huán)以形成擴增的產(chǎn)物。
其它方法涉及提供包括一個或多個反應(yīng)點的微流體設(shè)備，各個反應(yīng)點包括用于實施分析的第一試劑，所述試劑被非共價地沉積在彈性基底上。然后，第二試劑被導(dǎo)入一個或多個反應(yīng)點，從而第一和第二試劑混合以形成反應(yīng)混合物。在一個或多個反應(yīng)點處在第一和第二試劑之間的反應(yīng)隨后被檢測。另一其它方法涉及提供微流體設(shè)備，所述微流體設(shè)備包括形成在基底內(nèi)的反應(yīng)點陣列且具有至少50個點/cm2的密度。至少一個試劑被引入各個反應(yīng)點。然后，檢測在一個或多個反應(yīng)點處的反應(yīng)。 又一其它方法涉及提供微流體設(shè)備，所述微流體設(shè)備包括形成在彈性基底內(nèi)的至少一個反應(yīng)點以及還有多個保護通道形成在彈性基底內(nèi)。至少一個試劑被引入各個反應(yīng)點，然后在反應(yīng)點內(nèi)被加熱。在加熱之前或期間流體流過保護通道，以降低從至少一個反應(yīng)點的蒸發(fā)。在至少一個反應(yīng)點內(nèi)的反應(yīng)隨后被檢測。還提供了被設(shè)計降低流體從設(shè)備蒸發(fā)的另外設(shè)備。一般地，這種設(shè)備包括腔體，所述腔體是形成在彈性基底中的微流體網(wǎng)絡(luò)的部分；以及多個保護通道，其重疊腔體且通過隔膜與腔體相分離。在這種設(shè)備的保護通道被制成合適大小，(i)允許溶液流過其中，以及(ii)以致于因隔膜在激勵作用力對保護通道的作用而偏轉(zhuǎn)，流入、流出或流過腔體的溶液基本上沒有減少。其它設(shè)備包括(i) 一個或多個流動通道和/或一個或多個反應(yīng)點；以及(ii)多個保護通道，其重疊微流體設(shè)備且通過彈性體與那里相分離，其中保護通道之間的間隔在Iym至Imm之間。在其它設(shè)備中，間隔在5 μ m至500 μ m之間，在其它設(shè)備中，在ΙΟμπι至100 μ m之間，在另一其它設(shè)備中，間隔在40μπι至75μπι之間。還提供了在某些微流體設(shè)備的反應(yīng)點中實施核酸分析的合成物。某些這些合成物包括下面中的一種或多種阻滯蛋白質(zhì)結(jié)合在彈性材料上的試劑和洗滌劑。阻滯劑典型地由包含蛋白質(zhì)的組中選擇(例如明膠或清蛋白，例如牛血清清蛋白(BSA))。洗滌劑例如可以是 SDS 或 Triton。附圖簡要說明圖IA是示例設(shè)備的示意表示，具有交叉垂直和水流動通道的矩陣設(shè)計。圖IB-E顯示圖IA中所示設(shè)備的部分的擴增視圖，并示出其操作。圖IF是另一示例矩陣設(shè)計設(shè)備的示意表示，其利用保護通道減少樣本蒸發(fā)。圖2是示例盲道設(shè)備的平面圖。圖3A是另一示例盲道設(shè)備的平面圖。圖3B是更復(fù)雜盲道設(shè)備的示意表示，基于圖3A中所示的通用設(shè)計的單元。圖4是利用混合設(shè)計的設(shè)備的平面圖。圖5是顯示實施熱循環(huán)反應(yīng)的上升(ramp up)和下降時間的圖標。圖6顯示在盲道型設(shè)備中的反應(yīng)點內(nèi)點樣試劑的位置(spotted reagent)的位置，示出試劑在設(shè)備拐角處反應(yīng)點內(nèi)正確的排列。圖7A和7B分別是另一混合型微流體設(shè)備的橫截面圖和示意圖，并且表示被用于實施例1-4中所述試驗的這種設(shè)備。圖8是條形圖，在其中繪出用于六種不同β肌動蛋白TaqMan反應(yīng)的平均FAM/PRI/控制比率。這些反應(yīng)在微流體設(shè)備(芯片)中和Macro (宏)TaqMan反應(yīng)中被熱循環(huán)。所述控制為沒有DNA的第一和第四條形集合。誤差條是這些比率的標準偏差。
圖9是描繪示例針點樣工藝的圖。從源(例如微量滴定板(microtiter plate))中汲取試劑，然后通過使加載針接觸基底被印刷。洗刷步驟包括在真空干燥之后在去離子水中的攪動。

圖10是條形圖，描繪基于例2中所述試驗的用于例I (見圖7B)中所述微流體設(shè)備(芯片)的FAM信號強度。數(shù)據(jù)為由標準線道的FAM/PRI比率衡量的(FAM信號/PRI信號)形式。誤差條線為沿線道的標準偏差。“I. 3X”和“IX”指示指代點樣極和探針相關(guān)于其標稱值的集中度。圖11是條形圖，顯示在微流體設(shè)備(實心條)中用于Macro TaqMan (條圖)和TaqMan反應(yīng)的9_10孔的平均VIC/PFI/控制比率。兩個負控制(控制)和具有100pg/nl基因組DNA的兩個樣本被熱循環(huán)，如上所述的反應(yīng)部件具有4倍的標準極/探針。誤差條線表不平均比率的標準偏差。圖12是條形圖，顯示用于從微流體設(shè)備的單流通通道(見圖7B)中分支的各個 IO-Inl孔的FAM/PRI/控制比率?；蚪MDNA的數(shù)量為O. 25pg/nl，這產(chǎn)生每個孔的一個目標備份的平均。圖13是條形圖，描繪使用圖7B中所示的微流體設(shè)備的用于CYP2D6SNP的平均VIC/PRI/控制比率。Allele I(Al-I)是針對基準或野生型等位基因CYP2D6*1的用于VIC探針的位置控制。Allele 2(A1_2)是針對變型或突變等位基因CYP2D6*3的用于FAM探針的位置控制?？刂茮]有DNA模板。以100pn/pl或20pn/pl使用基因組DNA。誤差條線是這些比率的標準偏差。圖14是條形圖，顯示在圖7B中所示的微流體設(shè)備中用于CYP2D6SNP的平均FAM/PRI/控制比率。樣本與相關(guān)于圖13及例3中所述的相同。圖15是用于例4中試驗的微流體設(shè)備的示意圖。圖16是包含來自圖7B中所示的微流體設(shè)備中Macro PCR和PCR反應(yīng)的PCR產(chǎn)物的聚丙烯酰胺凝膠。在左側(cè)上結(jié)果示出不同DAN基對長度的近似漂移。包含散布帶的線道為分子量標示。標示“Macro”的線道是來自不同稀釋液的Macro反應(yīng)的PCR產(chǎn)物。標示“In chip(芯片中)”的線道是在芯片中產(chǎn)生的PCR產(chǎn)物。包含貫通凝膠的許多條帶線道非特異性背景信號。圖17a_17d描繪在閥門關(guān)閉和閥門閉合狀態(tài)中隔離微流體設(shè)備的兩個優(yōu)選設(shè)計。圖18a和18b描繪在執(zhí)行熱循環(huán)反應(yīng)之后隔離微流體設(shè)備的圖像。圖18a描繪兩個彩色圖像，以及圖18b描繪減少控制紅色信號的之后的剩余信號。圖19描繪每孔復(fù)制的平均數(shù)量與正極性孔數(shù)量比較的圖表。圖20描繪等溫擴增配置-SCORPION。圖21描繪示例矩陣微流體設(shè)備平面圖。圖22A描繪根據(jù)本發(fā)明實施例的具有整體壓力累積井(well)的微流體設(shè)備的基底；圖22B描繪圖8A中所示的微流體設(shè)備的展開圖，進一步包括彈性塊；圖22C是圖22B中所示的微流體設(shè)備的整體圖；圖22D是圖22B中所示的微流體設(shè)備的平面圖；圖22E是圖22B中所示的微流體設(shè)備的橫截面圖23是在本發(fā)明微流體設(shè)備中某些實施例中使用的通路(via)的橫截面圖。圖24是根據(jù)本發(fā)明實施例的用于激勵微流體設(shè)備的情形的透視圖。圖25描繪被推向根據(jù)本發(fā)明實施例的微流體設(shè)備的上表面的壓盤的剖視圖；圖26A是根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)的簡化整體圖；圖26B是圖26A的系統(tǒng)中接收臺的透視圖；圖26C是在根據(jù)本發(fā)明另一實施例的板接口或壓盤內(nèi)流體選擇路線(routing)的后平面圖；圖27A和27B是顯示根據(jù)本發(fā)明實施例的界面壓盤的橫截面?zhèn)纫晥D，所示界面壓盤被匹配到載體上；
圖28A是根據(jù)本發(fā)明實施例的整體載體的透視圖；圖28B是根據(jù)本發(fā)明中另一實施例的使用PCR的整體載體的透視圖；圖29A是用于約束圖28A中載體的系統(tǒng)的簡化橫截面圖；圖29B是用于約束圖28B中載體的系統(tǒng)的簡化橫截面圖；圖29C是圖28B中載體部分的簡化平面圖；圖29D是使用圖28B中系統(tǒng)的真空卡盤(vacuum chuck)的簡化平面圖；以及圖30是使用圖28B中系統(tǒng)的真空卡盤的簡化整體圖。詳細說明I.定義如果沒有特定限定，這里使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員共同理解的含義。下面參考將本發(fā)明所使用的眾多術(shù)語的一般性定義提供給技術(shù)人員Singleton 等，DICTIONARY OFMICROBIOLOGY AND MOLECULAR BIOLOGY(2d ed.1994)；THECAMBRIDGE DICTIONARY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(ffalkered. ，1988) ；THE GLOSSARYOF GENETICS, 5TH ED. , R. Rieger 等(eds.), Springer Verlag (1991);以及 Hale&Marham，THE HARPER COLLINS DICTIONARY OF BIOLOGY (1991).如這里所使用的，下面術(shù)語歸若沒有特定限定則屬于它們的含義?！傲鲃油ǖ馈蓖ǔＶ傅氖侨芤和ㄟ^其可流動的流通路徑。若沒有特定指示，術(shù)語“閥門”指的是在其中內(nèi)插入流通通道和控制通道且由彈性膈膜分隔開的結(jié)構(gòu)，所述彈性膈膜響應(yīng)激勵力可被偏轉(zhuǎn)入流動通道或從流動通道收回?！懊さ馈被颉八篮ǖ馈敝傅氖橇鲃油ǖ?，其具有入口單沒有單獨的出口。因此，進出盲道的溶液流出現(xiàn)在同樣位置。充填一個或多個盲道的填充過程有時被簡稱為“盲目填充(blind fill) ”。“隔離反應(yīng)點”通常指的是沒有與設(shè)備上存在的其他反應(yīng)點流體連通的反應(yīng)點。在相關(guān)于盲道被使用時，隔離反應(yīng)點為盲道末端的區(qū)域，所述區(qū)域可以由與盲道相關(guān)聯(lián)的閥
門堵塞。“通孔(via) ”指的是形成在彈性材料設(shè)備中的通道，以提供流體在設(shè)備的外部端口和一個或多個流動通道之間進出。因此，通孔可用作樣本輸入或輸出，例如。術(shù)語“彈性材料體”和“彈性材料”具有本領(lǐng)域所使用的通常含義。因此，例如，Allcock等(Contemporary Polymer Chemistry,第二代Ed)描述了通常作為存在于其玻璃轉(zhuǎn)化溫度和液化溫度之間溫度處的聚合物的彈性材料體。彈性材料展示彈性性能，因為聚合物鏈容易受到扭轉(zhuǎn)運動以響應(yīng)于作用力而使主鏈伸直，在沒有作用力下主鏈重新纏繞呈現(xiàn)先前形狀。一般地，在施加作用力時彈性體變形，但然后在去除作用力時回復(fù)至其初始形狀。由彈性材料展示的彈性可以由楊氏模量具體化。在這里公開的的利用在微流體設(shè)備中的彈性材料典型地具有在大約IPa-ITpa的楊氏模量，在其它例子中在大約IOPa-IOOGpa之間，在另一其他例子中在大約20Pa_lGpa之間，在又一其他例子中在大約50Pa_10Mpa之間，以及具體例子中在大約IOOPa-IMpa之間。取決于具體應(yīng)用的需要，還可以利用具有這些范圍之外的楊氏模量的彈性材料。這里所述的某些微流體設(shè)備由彈性體聚合物制造，例如，GE RTV 615 (配方)、乙烯-硅烷交聯(lián)(型)硅酮彈性體(族)。然而，本微流體系統(tǒng)不限于這一種配方、型號或這族聚合物；而是，幾乎任意彈性體聚合物均是使用的。給定聚合物化學(xué)的差異性、母體、合成方法、反應(yīng)條件和可能的添加劑，有大量可能彈性體系統(tǒng)，其可被使用制造單片彈性微閥 門和泵。對材料的選擇典型地取決于被實施應(yīng)用所要求的具體材料參數(shù)(例如，耐溶劑性(solvent resistance)、硬度、可透氣性和/或溫度穩(wěn)定性)。在這里公開的相關(guān)于在微流體設(shè)備部件的制造中可被使用的彈性體材料類型的另外細節(jié)被闡述在Unger等(2000)Science 288 :113_116，和PCT公開W002/43615及W001/01025中，其在此通過引用以其用于所有目的的全文被結(jié)合。術(shù)語“核酸”、“多核苷酸”和“低聚核苷酸”在這里被使用用于包含任意長度的核苷酸的聚合體形式，包括但不限于核糖核苷酸(ribonucleotide)或脫氧核糖核苷酸。在這些術(shù)語之間在長度上沒有想要的差別。另外這些屬于僅僅指的是分子的主要結(jié)構(gòu)。因此，在具體實施例中，這些術(shù)語可以包含三個、雙個和單個絞合DNA，以及三個、雙個和單個絞合RNA。它們還包括變更，例如通過甲基化和/或壓蓋(capping)，以及多核苷酸的未變化的形式。尤其是，術(shù)語“核酸”、“多核苷酸”和“低聚核苷酸”包括多脫氧核糖核苷酸(包含2-脫氧-D-核糖)、多核糖核苷酸(包含D-核糖)、為嘌呤或嘧啶堿的N-或C-糖苷的任意類型多核苷酸，以及包含非核苷酸主鏈(nonnucleotidic backbone)的其他聚合物，例如聚酰胺(譬如肽核酸(PNA))和聚嗎啉代(polymorpholino)(與Neugene —樣可以從Corvallis Oregon(康瓦利斯城俄勒岡州)Anti_Virals有限公司買到)聚合物以及其他合成序列特定核酸聚合物，假定聚合物在允許堿基配對和堿基堆積的結(jié)構(gòu)中包含核酸基鹽(nucleobases),例如在DNA和RNA的構(gòu)造中?！疤结槨笔且环N核酸，其使用一種或多種化學(xué)鍵能夠結(jié)合互補序列的目標核酸，通常使用互補基對，通常使用氫鍵構(gòu)成，從而形成復(fù)式結(jié)構(gòu)。探針結(jié)合或雜交“探針結(jié)合點”。探針可由可檢測標示來標示，以允許探針的輕易檢測，具體地曾經(jīng)探針雜交至其互補目標。例如，附連到探針的標示可包括任意本領(lǐng)域已知的各種不同標示，它們可以通過化學(xué)或物理手段來檢測?？杀桓竭B到探針的適當標示包括但不限于放射性同位元素、熒光團、發(fā)色團、質(zhì)量標示、電子密度顆粒、磁顆粒、自旋標示、發(fā)射化學(xué)螢光的分子、電化學(xué)活性分子、酶、輔助因子和酶基片。探針能夠在大小上明顯改變。一些探針是相當?shù)亩?。通常，探針為至?至15個核苷酸長。其它探針為至少20、30或40個核苷酸長。另一探針略微更長，為至少50、60、70、80、90個核苷酸長。又一探針更長，為至少100、150、200個或更多個核苷酸長。探針還可以為落入前面范圍內(nèi)的任意特定長?！耙?primer) ”是單旋多聚核苷酸，其在合適條件(也就是，四種不同三磷酸核苷和用于聚合的試劑例如或DNA或RNA聚合酶或反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄酶的情況下)下在合適緩沖物基在適當溫度處能夠起到模板導(dǎo)向的DNA合成中的起始點作用。引物的合適長度取決于引物所要的長度，但是典型地為至少7個核苷酸長，以及更典型地在10至30個核苷酸長之間變化。短引物分子一般要求較低溫度，以與模板形成足夠穩(wěn)定的復(fù)合聯(lián)合體。引物不必反應(yīng)模板的特定序列，但必須足夠互補以與模板雜交。術(shù)語“引物點”或“引物結(jié)合點”指的是引物雜交的目標DNA的節(jié)段。“引物對”標示包括5' “上游引物”和3' “下游引物”的一序列引物，5' “上游引物”與將被擴增的DNA 序列的5'端的補充物雜交，3' “下游引物”與將被擴增的DNA序列的V端的補充物雜交。“完美互補的”引物具有在引物整個長度上的完全互補的序列，并且沒有失諧。引物對目標序列的部分(子序列)典型地是完美互補的?！笆еC”指的是引物中的核苷酸和與其對齊的目標核酸中的核苷酸不是互補的點。參照引物使用時的術(shù)語“基本上互補”表示引物與其目標序列不是完美互補的；代替之，引物僅僅充分互補的，以在理想的弓I物結(jié)合點處選擇地雜交至各自的螺旋。術(shù)語“互補”表示一個核酸與另一個核酸分子是一致的或選擇性雜交的。相比總的特異性缺失，更多選擇性的雜交選擇性出現(xiàn)在雜交發(fā)生時。典型地，在至少14-25個核苷酸的拉伸上有至少大約55%相同時，，選擇性雜交將發(fā)生，優(yōu)選至少60%，更優(yōu)選至少75%，進而最優(yōu)選至少90%。優(yōu)選地,一個核酸專門雜交至其余核酸。參見M. Kanehisa,NucleicAcids Res. 12 :203(1984)。術(shù)語“標示”指的是可以通過物理、化學(xué)、電磁和其它相關(guān)分析技術(shù)檢測的分子或分子方面?？杀焕玫目蓹z測標示的例子包括但不限于放射性同位元素、熒光團、發(fā)色團、質(zhì)量標示、電子密度顆粒、磁顆粒、自旋標示、發(fā)射化學(xué)螢光的分子、電化學(xué)活性分子、酶、輔助因子、鏈接至核酸探針的酶和酶基片。術(shù)語“可檢測標示”表示與標示共軛結(jié)合的試劑或具有某些固有特征(例如，大小、形狀或顏色)的試劑，所述特征允許其沒有共軛結(jié)合至分離標示而被檢測。“多形態(tài)標記”或“多形態(tài)點”為擴散發(fā)生處的地點。優(yōu)選的標記具有至少兩個等位基因，各個等位基因以大于所選擇群體的1%的頻率出現(xiàn)，更優(yōu)選地以大于10%或20%。多形態(tài)地點可以與一基對一樣小。多形態(tài)標記包括限制酶斷片長度多晶型、可變數(shù)量銜接重復(fù)(VNTV S)、超變量區(qū)域、小隨體(minisatellite)、二核苷酸重復(fù)、四核苷酸重復(fù)、單序列重復(fù)和例如Alu的插入元素。第一可識別等位基因形式被任意設(shè)計為參考形式，以及其它等位基因形式被設(shè)計為替代的或可變的等位基因。在選擇的基團中最頻繁出現(xiàn)的等位基因形式有時被稱為野生型形式。二倍有機體可以是等位基因形式的同型結(jié)合或雜合的。二對等位基因多形態(tài)具有兩種形式。三對等位基因多形態(tài)具有三種形式?！皢魏塑账岫嘈螒B(tài)”(SNP)出現(xiàn)在由單核苷酸所占據(jù)的多形態(tài)點，所述多形態(tài)點為等位基因序列之間變化的位置。該部位之前或之后通常有等位基因的高度保守序列(例如，在小于人群1/100或1/1000的成員中改變)。單核苷酸多形態(tài)通常由于在多態(tài)位點一個核苷酸代替另一個而產(chǎn)生。轉(zhuǎn)換是一個嘌呤被另一嘌呤代替或一個嘧啶被另一嘧啶代替。顛換是嘧啶代替嘌呤或反之。單核苷酸多形態(tài)也可由核苷酸缺失或核苷酸關(guān)于參考等位基因的插入而產(chǎn)生。“試劑”廣義地指任何在反應(yīng)中應(yīng)用的藥劑。試劑可包含自身可被監(jiān)測的單一試劑(例如，當其被加熱時被監(jiān)測的物質(zhì))或兩者或更多試劑的混合物。試劑可以是有生命的(例如，細胞)或無生命的。用于核酸擴增反應(yīng)的可仿效的試劑包含但不局限于緩沖液、金屬離子、多聚酶、引物、模 板核酸、核苷酸、標記、染料、核酸酶以及諸如此類。用于酶反應(yīng)的試劑包含，例如，底物、輔助因子、聯(lián)結(jié)酶、緩沖液、金屬離子、抑制劑和催化劑。用于基于細胞的反應(yīng)的試劑包含但不局限于細胞、細胞特異性染料和結(jié)合至細胞受體的配基(例如，激動劑和拮抗劑)?！芭浠笔侵溉魏畏肿樱瑢τ谠摲肿哟嬖诹硪惶禺愋曰蚍翘禺愋越Y(jié)合至該配基的分子(即，抗配基)，所述結(jié)合由于抗配基對配基某部分的識別。II.概述在這里提供具有獨特流動通道構(gòu)造的大量不同微流體設(shè)備(有時成為芯片)，還有使用這些設(shè)備實施各種高吞吐量分析的方法。這些設(shè)備被設(shè)計用于需要溫度控制的分析中，尤其涉及熱循環(huán)的分析中(例如，核酸擴增反應(yīng))。微流體設(shè)備結(jié)合具體設(shè)計特征假定具有明顯小于許多常規(guī)微流體設(shè)備的足跡的設(shè)備，使該設(shè)備將容易地與其他儀器相結(jié)合以及用于自動分析。某些微流體設(shè)備使用了典型地在這里被稱為“盲道”或“盲填充”的設(shè)計，其部分特征在于具有大量盲道，如在限定部分中所指示的，所述盲道是具有死端或封閉端的流動通道，以使溶液可以僅僅在一端進出盲道(也就是，沒有分離的盲道的進口和出口)。這些設(shè)備僅僅需要用于各個盲道的單一閥門，以封閉盲道區(qū)域形成封閉的區(qū)域點。在這種設(shè)備的制造期間，將用于實施分析的一個或多個試劑沉積在反應(yīng)點，從而導(dǎo)致輸入和輸出數(shù)量的明顯減少。另外，盲道被連接到相互連接的通道網(wǎng)絡(luò)，以使可以從單一或有限數(shù)量的樣本輸入填充所有反應(yīng)點。因為輸入和輸出的復(fù)雜度的降低以及基金單一閥門被用于封閉各個反應(yīng)點，所以增加了可用于反應(yīng)點的空間。因此這些設(shè)備的特點意味著各個設(shè)備可包括大量反應(yīng)點(例如，直至數(shù)千個)且可以實現(xiàn)高反應(yīng)點密度(例如，超過1000-4000反應(yīng)點/cm2)。單獨地和共同地，相比于傳統(tǒng)微流體設(shè)備，這些特點還直接轉(zhuǎn)變?yōu)檫@些設(shè)備大小的明顯減小。在這里公開的其他微流體設(shè)備使用矩陣設(shè)計。一般地，這種類型的微流體設(shè)備使用大量相互交叉的水平和垂直流動通道，以在交叉點處限定反應(yīng)點陣列。因此，這種設(shè)計的設(shè)備還具有反應(yīng)點陣列；然而，使用這種設(shè)計，為了調(diào)節(jié)大量樣本而有大量樣本輸入和對應(yīng)的輸出。被稱為可轉(zhuǎn)換流動陣列結(jié)構(gòu)的閥門系統(tǒng)使溶液能夠選擇性地僅僅流過水平流動通道，從而允許矩陣中的各種流動通道的可轉(zhuǎn)換封閉。因此，盡管盲道設(shè)備被設(shè)計以在不同狀況下使用有限數(shù)量樣本實施大量分析，然而矩陣設(shè)備被構(gòu)造以在有限數(shù)量狀況下對大量樣本進行分析。另一其他設(shè)備使這輛中通常設(shè)計類型的組合。被描述的微流體設(shè)備其另外特征部分在于，使用各種部件，例如由彈性體材料制造的流動通道、控制通道、閥門和/或泵。在一些例子中，實質(zhì)上，整個設(shè)備由彈性體材料制造。因此，這種設(shè)備在形式和功能上明顯不同于由基于硅的材料制造的常規(guī)微流體設(shè)備的主要特點。所述設(shè)備的設(shè)計使它們能夠與大量不同加熱系統(tǒng)相組合而被利用。因此，所述設(shè)備在實施要求溫度控制的各種分析中是有用的。另外，在加熱應(yīng)用中使用的這些微流體設(shè)備可結(jié)合另外的設(shè)計特征，以是從反應(yīng)點的樣本蒸發(fā)最小化。這種類型的設(shè)備通常包括形成在彈性設(shè)備內(nèi)的大量保護通道，水可以通過所述保護通道流入以增加形成所述設(shè)備的彈性材料內(nèi)的水蒸氣壓力，從而降低從反應(yīng)點的樣本蒸發(fā)。在另一實施例中，可以使用溫度循環(huán)設(shè)備以控制微流體的溫度。優(yōu)選地，微流體設(shè)備可能適于與微流體設(shè)備實現(xiàn)熱接觸。其中微流體設(shè)備由例如載玻片的基底材料或例如塑料載體的載體板底部支承，可以在載體或載片的區(qū)域中形成窗口，以使微流體設(shè)備優(yōu)選具有彈性塊的設(shè)備可以直接接觸溫度循環(huán)的加熱/制冷塊。在優(yōu)選實施例中，加熱/制冷塊具有在其中的凹槽，以與供給微流體設(shè)備吸力的真空源相連通，優(yōu)選在其中發(fā)生反應(yīng)的部分?？商鎿Q地，可將剛硬熱傳導(dǎo)板粘結(jié)到微流體設(shè)備，所述微流體設(shè)備然后與加熱和制冷塊相匹配，用于實施熱傳導(dǎo)效應(yīng)。某些設(shè)備的陣列格式意味著該設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量。共同地，高吞吐量和溫度控制能力使這些設(shè)備對執(zhí)行大量核酸擴增(例如，聚合酶鏈反應(yīng)-PCR)是有用的。這種反應(yīng)在這里將被詳盡地描述為所述設(shè)備效用的指示，尤其它們在需要溫度控制的任意反應(yīng)中的用途。然而，應(yīng)當理解的是，所述設(shè)備不限于這些具體應(yīng)用。所述設(shè)備可被用于多種其他類型分析或反應(yīng)中。多個例子包括對蛋白質(zhì)配合基相互作用和多個單元和各種化合物之間 相互作用的分析。在下文中提供了另外的例子。III.微流體設(shè)備的一般結(jié)構(gòu)A.泵和閥這里公開的微流體設(shè)備通常至少部分由彈性體材料構(gòu)造和使用單一或多層柔軟平版印刷(MSL)技術(shù)或犧牲層封裝方法(參見，例如Unger等(2000) Science 288 113-116，和PCT公開W001/01025中，其兩者在此通過引用以其用于所有目的的全文被結(jié)合)構(gòu)造。使用這種方法，微流體設(shè)備可被設(shè)計，在其中控制流過所述設(shè)備流動通道的溶液，至少部分地使用由彈性隔膜或扇形體與流動通道分離的一個或多個控制通道。這個隔膜或扇形體可被偏轉(zhuǎn)進入流動通道或從流動通道中縮回，通過將激勵力作用到控制通道使控制通道與流動通道相關(guān)聯(lián)。通過控制隔膜被偏轉(zhuǎn)進入流動通道或從流動通道中縮回的程度，溶液流動可以被減緩或完全被堵塞流動通道。使用這種類型的控制通道和流動通道的組合，人們可以制備各種不同類型的閥門和泵，用于調(diào)節(jié)溶液流動，如在Unger等(2000)Science288 :113-116，和 PCT 公開 W0/02/43615 和 W001/01025 中詳細地所述的一樣。這里所提供的設(shè)備結(jié)合了這種泵閥，以選擇地隔離允許試劑發(fā)生反應(yīng)處的反應(yīng)點。反應(yīng)點可被定位在設(shè)備內(nèi)任意不同位置。例如，在一些矩陣型設(shè)備中，反應(yīng)點被定位在一套流動通道的交叉處。在盲道設(shè)備中，反應(yīng)點被定位在盲道的末端。如果在溫度控制反應(yīng)(例如，熱循環(huán)反應(yīng))中使用該設(shè)備，然后，如在下文中更詳細所述的，彈性體設(shè)備典型地被固定到支承上(例如，載玻片)。然后，可將得到的結(jié)構(gòu)放置在溫度控制板上，例如，以控制在各種反應(yīng)點處溫度。在熱循環(huán)反應(yīng)的情況中，可將該設(shè)備放置在任意數(shù)量的熱循環(huán)板上。因為該設(shè)備由是相對光透明的彈性材料制造，使用各種不同檢測系統(tǒng)可以容易地監(jiān)控實質(zhì)上在微流體設(shè)備上任意位置處的反應(yīng)。然而，大多數(shù)檢測典型地發(fā)生在反應(yīng)點自身處(例如，在包含流動通道的交叉點或在流動通道的盲端的區(qū)域內(nèi))。該設(shè)備由基本上透明材料制造的事實還意味著對常規(guī)基于硅的微流體設(shè)備沒有用途的當前設(shè)備可以使用具體檢測系統(tǒng)。使用被結(jié)合進所述設(shè)備或與所述設(shè)備分離但與將被檢測設(shè)備的區(qū)域?qū)R的檢測器，可以實施檢測。B.保護通道為了減少樣本和試劑從這里提供的彈性微流體設(shè)備的蒸發(fā)，大量保護通道可以被形成在所述設(shè)備中。保護通道與控制通道類似之處在于典型地它們被成形在彈性體層中，所述彈性體層覆蓋在流動通道和/或反應(yīng)點上。因此，與控制通道一樣，保護通道與下方流動通道和/或反應(yīng)點由彈性材料的膈膜或扇形體分離開。與控制通道不一樣，保護通道的橫截面積是相當小的。一般地，具有較小面積的膈膜比具有較大面積的膈膜在同樣施加的壓力下將更小偏斜。設(shè)計保護通道，以將被壓縮以使溶液(典型地是水)流入保護通道。源于保護通道的水蒸氣可散布入鄰近流動通道或反應(yīng)點的彈性體孔徑中，從而增加鄰近流動通道或反應(yīng)點的水蒸氣密度，并且減少從那里的溶液蒸發(fā)。一般地，保護通道是足夠小的，以使在壓縮分離保護通道與下方流動通道或反應(yīng)點的膈膜時，基本上不會限制溶液流入、流出或流過流動通道或保護通道重疊的反應(yīng)點。術(shù) 語“基本上限制”或其他類似術(shù)語在這個上下文中被使用時意味著與在相同條件下進、出或通過流動通道或反應(yīng)點的溶液流相比，在進、出或通過流動通道或反應(yīng)點的溶液流沒有減少多于40 %，典型地少于30 %，通常少于20 %，以及在一些例子中少于10 %，在保護通道沒有被壓縮以得到通過其中的溶液流時。通常這意味著保護通道具有在IOOym2和50，000 μ m2之間的橫截面積，或者在其間的任意整體或非整體橫截面積。因此，例如，在某些例子中，橫截面積小于50，000 μ m2,在其它例子中小于10，000 μ m2,在另一例子中小于1000 μ m2，以及在又一例子中小于100 μ m2，保護通道可以具有任意各種形狀，包括但不限于圓形、橢圓形、正方形、矩形、六邊形和八面體形狀。保護通道被設(shè)計以在它采用實施熱循環(huán)反應(yīng)的期間和條件下減少來自所述設(shè)備的樣本和試劑的蒸發(fā)至小于50%，在其它例子中小于45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、5%或1%。因此，例如，包含40循環(huán)的典型PCR反應(yīng)可以在120分鐘內(nèi)被實施。保護通道系統(tǒng)被設(shè)計以在近似這個時間框架期間將蒸發(fā)減少至前述限制。為了達到這個蒸發(fā)減少的水平，保護通道典型地呈現(xiàn)在至少10線/cm2至1000線/cm2的密度，或者在其間的任意整數(shù)密度值。尤其是，保護通道一般為至少25線/cm2，在其他例中至少50線/cm2，在另一例中至少100線/cm2，以及在又一例中至少500線/cm2。為了達到蒸發(fā)減少的這個水平，保護通道典型地呈現(xiàn)如從一線的外邊沿至相鄰線最近外邊沿被測量的在Imm至Iym之間間隔處，或者在其間的任意整數(shù)密度水平。尤其是，保護通道一般地間隔500 μ m至5 μ m之間，在其他例子中在ΙΟΟμπ 至ΙΟμ 之間，在另外例子中在75μπ 至40μπ 之間。因此，間隔典型地為至少yml,而小于Imm,在其他例子中小于500 μ m,在另外例子中小于400 μ m,在又一例子中小于300 μ m,在其他例子中小于200 μ m,在另一例子中小于100 μ m、50 μ m或25 μ m0保護通道可被形成為分離的通道網(wǎng)絡(luò)，或者可是分支控制通道的較小通道。保護通道可伸展過所述設(shè)備或者僅有所述設(shè)備的具體區(qū)域或多個區(qū)域。典型地，保護通道被鄰近和在流動通道和反應(yīng)點上方設(shè)置，與這些是蒸發(fā)主要涉及的主要位置處。保護通道在具體矩陣設(shè)備上的示例位置被示出在圖IC中，以及保護通道在具體盲道設(shè)備上的示例位置被示出在圖3B和3C中，并且在下文中被詳細說明。流過保護通道的溶液包括能夠減少水蒸發(fā)的任意物質(zhì)。所述物質(zhì)可是增加鄰近流線和/或反應(yīng)點的水蒸氣濃度的一種，或是盡管沒有增加水蒸氣濃度但是阻礙從流線和/或反應(yīng)點的水蒸發(fā)的一種(阻塞劑)。因此，一種選擇是實質(zhì)上利用任意水溶液，在這種情況中合適的溶液包括但不限于水和緩沖溶液(例如，TaqMan緩沖溶液和磷酸緩沖鹽水)。合適的阻塞劑包括例如礦物油。保護通道典型地被成形在彈性體中，利用上面引證的MSL技術(shù)和/或犧牲層封裝方法。下面部分更詳細地描述大量具體結(jié)構(gòu)，其可被利用實施各種分析，包括需要溫度控制的分析(例如，核酸擴增反應(yīng))。應(yīng)當理解的是，然而，這些結(jié)構(gòu)是示例性的且對這些系統(tǒng)的改型對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。 IV.矩陣圖A.概述利用矩陣圖的設(shè)備一般具有多個垂直和水平流動通道，所述多個垂直和水平流動通道相互交叉形成連接點陣列，因為不同樣本和試劑(或成套試劑)可被導(dǎo)入各個流動通道，因此大量樣本可在相當多的反應(yīng)條件下以高吞吐量格式被測試。因此，例如，如果不同樣本被導(dǎo)入M個不同垂直流動通道中的每個，并且不同試劑(或成套試劑)被導(dǎo)入N個不同水平流動通道中的每個，然后可以同時實施MXN個不同反應(yīng)。典型地，矩陣設(shè)備包括用于垂直和水平流動通道的可轉(zhuǎn)換隔離的閥門。所述不同地，使閥門定位以允許選擇僅僅穿過垂直流動通道或僅僅穿過水平流動通道的流動。因為這種類型的設(shè)備允許相關(guān)于樣本的類型和數(shù)量、以及試劑數(shù)量和類型的選擇的彈性，所以這些設(shè)備非常好地適于實施分析，在其中人們試圖在相當多的反應(yīng)條件下篩選大量樣本。矩陣設(shè)備可優(yōu)選地結(jié)合保護通道以有助于阻止樣本和試劑的蒸發(fā)。本發(fā)明提供用于高密度矩陣設(shè)計，所述設(shè)計利用微流體設(shè)備中層間流體連通通孔，以構(gòu)造貫通設(shè)備的控制線和流體線。例如，通過使流體線位于兩層彈性體阻塞的各層中，更高密度反應(yīng)單元布置是可能的。圖21描繪了示例矩陣設(shè)計，其中各個具有流體通道的第一彈性層2110(第一層)和第二彈性層2120(第二層)形成在其間。例如，第一層2110中的試劑流體通道通過通孔2130被連接到第二層2120中的試劑流體通道，盡管第二層2120在其中也具有樣本通道，樣本通道和試劑通道分別終止在樣本和試劑腔2180中。樣本和試劑腔2180通過接口通道2150互相連通，所述接口通道2150具有與其相關(guān)聯(lián)的接口閥門2140以控制反應(yīng)單元2160中各個腔2180之間流體流通。使用中，接口被首先關(guān)閉，然后將試劑從試劑入口導(dǎo)入試劑通道，以及將樣本通過樣本入口導(dǎo)入樣本通道，然后容器閥門2170被閉合，以將各反應(yīng)單元2160與其它反應(yīng)單元2160隔離。一旦反應(yīng)單元2160被隔離，則打開接口閥門2140以使樣本腔和試劑腔處于互相連通之中，以使可以發(fā)生想要的反應(yīng)。因此，本發(fā)明的優(yōu)選方面提供用于M數(shù)量不同樣本與N數(shù)量不同試劑反應(yīng)的微流體設(shè)備，所述微流體設(shè)備包括多個反應(yīng)單元、各個反應(yīng)單元包括樣本腔和試劑腔，樣本腔和試劑腔通過接口通道處于流體連通中，所述接口通道具有在其間關(guān)聯(lián)的接口閥，用于控制樣本腔和試劑腔之間樣本連通；多個試劑入口，各個處于與試劑腔的流體連通中；其中樣本入口或試劑入口中之一通過通孔分別處于與樣本腔之一或試劑腔之一相流體連通。具體實施例包括使反應(yīng)單元形成在彈性塊內(nèi)，所述彈性塊由結(jié)合在一起的多層形成，以及接口閥是可偏轉(zhuǎn)隔膜；使樣本入口通過樣本通道與樣本腔相連通，以及試劑入口通過試劑通道與試劑腔相連通，樣本通道部分和試劑通道部分被大約彼此平行地定位，并且各個具有相互關(guān)聯(lián)的容器閥，用于控制貫通的流體連通；使與樣本通道相關(guān)聯(lián)的閥門以及與試劑通道相關(guān)聯(lián)的閥門互相是可操作地連通的，通過公共容易控制通道；使容器公共控制通道沿大約垂直樣本通道或試劑通道之一的線被定位。本發(fā)明的另一方面提供用于實現(xiàn)彈性材料塊中特征的方法，所述方法包括步驟提供第一彈性材料層；在第一彈性材料層表面上施加光致抗蝕劑層；對光致抗蝕劑層施加光圖案以形成反應(yīng)的光致抗蝕劑材料的圖案；去除未反應(yīng)的光致抗蝕劑材料，在第一彈性材料層表面上剩下已反應(yīng)的光致抗蝕劑圖案；對第一彈性材料層施加蝕刻試劑以蝕刻沒有由已反應(yīng)光致抗蝕劑材料的圖案覆蓋的第一彈性材料層表面，從而去除沒有由已反應(yīng)光致抗蝕劑材料的圖案覆蓋的第一彈性材料層區(qū)域，而剩下對應(yīng)于已反應(yīng)光致抗蝕劑材料圖案的彈性材料層圖案。在本方法的具體優(yōu)選實施例中，所述方法包括去除已反應(yīng)光致抗蝕劑材料圖案的步驟；通過將粘接帶應(yīng)用到彈性材料層和已反應(yīng)光致抗蝕劑材料圖案的表面， 引起實施去除，然后從彈性材料層分離粘接帶，同時一些或全部已反應(yīng)光致抗蝕劑材料圖案被從彈性材料的表面去除；使光致抗蝕劑為SU8 ;使蝕刻劑包括四丁銨氟化物-三水合物；使特征為通孔；使彈性材料塊包括粘接在一起的多個彈性材料層，其中兩個或多個彈性材料層具有形成在其中的進出口，并且一個彈性材料層中的一個進出口通過通孔與另一彈性材料層中的進出口相連通。本發(fā)明的微流體設(shè)備可被進一步集成入載體設(shè)備，所述載體設(shè)備被描述在由Unger于2004年3月29日提出的待審及共有的US專利申請序列號60/557，715中，其在這里用于所有目的而被結(jié)合。Unger載體提供板上連續(xù)流體壓力，以使遠離流體壓力源的閥門保持閉合，例如家庭氣壓。Unger另外提供用于自動系統(tǒng)，用于對如這里所述的本發(fā)明的閥門進行裝料(charge)和激勵。另一優(yōu)選實施例，用于對累積器裝料和對閥門激勵的自動系統(tǒng)采用具有壓盤的設(shè)備，所述壓盤匹配在微流體設(shè)備的一個或多個表面上，其中壓盤具有于控制真空或壓力源向流體連通的至少兩個或多個口，以及可包括用于操縱微流體設(shè)備部分的機械部分，例如，但不限于止回閥。本發(fā)明的另一方面提供用于使用基底用于使彈性材料塊、載體穩(wěn)定，優(yōu)選具有一個或多個下面特征井(well)或蓄積槽，其與彈性材料塊通過形成在載體中或使用載體的至少一個通道相流體連通；累積器與彈性材料塊通過形成在載體中或使用載體的至少一個通道相流體連通，以及流體口與彈性材料塊相流體連通，其中流體口對于自動真空或壓力源優(yōu)選是可訪問的，譬如上述的自動系統(tǒng)，其中自動源進一步包括端口的壓盤，所述端口與流體口相匹配，以形成自動系統(tǒng)之間封閉流體連接，用于將流體壓力或真空施加給彈性材料塊。在具體實施例中，自動源還可實現(xiàn)與相關(guān)聯(lián)于載體的一個或多個激勵器的流體連通，用于充斥和釋放保持在積累器上的壓力。在具體實施例中，載體可進一步包括定位在接觸微流體設(shè)備的載體區(qū)域中的區(qū)域，其中區(qū)域有不同于載體另一部分的材料制造，被選擇用于改進熱傳導(dǎo)和散布參數(shù)的區(qū)域材料不同于載體的其他部分。用于改進熱傳導(dǎo)和散布參數(shù)的優(yōu)選材料包括，但不限于硅，優(yōu)選地硅被高度拋光，例如在半導(dǎo)體場中可利用的硅類型，如從晶片切割拋光晶片或部分，例如芯片(芯片)。本發(fā)明的另一方面提供用于使用熱源，例如，但不限于PCR熱循環(huán)器，其可從其原始制造狀態(tài)被改變，熱源具有可以匹配載體部分的熱調(diào)節(jié)部分，優(yōu)選地，載體的熱傳導(dǎo)和散布部分用于對彈性塊載體提供通過熱傳導(dǎo)和散布部分的熱控制。在優(yōu)選實施例中，通過將真空源應(yīng)用至被形成在熱源的熱調(diào)節(jié)部分內(nèi)一個或多個通道，改進熱接觸，其中通道被形成以接觸載體的熱傳導(dǎo)和散布部分的表面，以施加吸引和保持載體的熱傳導(dǎo)和散布部分的位置。在優(yōu)選實施例中，載體的熱傳導(dǎo)和散布部分沒有實際與載體相接觸，而是與載體和彈性材料塊相關(guān)聯(lián)，通過僅僅將熱傳導(dǎo)和散布部分粘結(jié)至彈性材料塊，以及剩下圍繞熱傳導(dǎo)和散布部分中邊沿的間隙，以減小由載體引起的寄生熱效應(yīng)。應(yīng)當理解的是，在這里所述的本發(fā)明的許多方面中，優(yōu)選彈性材料塊可能被取代，使用在這里沒有描述的現(xiàn)有技術(shù)的任意已知的微流體設(shè)備，例如由美國加利福尼亞圣克拉拉的Af f yme tr i X (R)或由美國加利福尼亞芒廷維尤的Caliper所制造的設(shè)備例如GeneChip(R)(基因芯片)。受讓給Soane、Parce、Fodor、Wilding、Ekstrom、Quake或Unger的美國專利描述微流體或中等規(guī)模流體設(shè)備，所述設(shè)備可被取代本發(fā)明的彈性材料塊以利用熱優(yōu)點和改進，例如吸引定位，減少至流體設(shè)備的其他區(qū)域的寄生熱傳遞，這在上面使用彈性材料塊的上下文中被描述。B.示例設(shè)計和用途圖IA提供一種示例矩陣設(shè)備的圖示。這種設(shè)備100包括七個垂直流動通道102 和七個水平直流動通道104，它們交叉形成49個不同交叉或反應(yīng)點106的陣列。這種具體設(shè)備因此使七種樣本能夠與其中七種不同試劑或套試劑起反應(yīng)。在垂直方向中調(diào)節(jié)溶液流量的列閥門110可以由控制通道118控制，所述控制通道118可以在單一入口 114處被全部激勵。類似地，行閥門108調(diào)節(jié)水平方向中的溶液流量；這些由控制通道116所控制，所述控制通道116由單一控制入口 112所激勵。如圖IA所顯示，調(diào)節(jié)行閥門108的控制通道116取決于位置在寬度上變化。在控制通道116交叉垂直流動通道102時，控制通道116是足夠窄的，以使在它被激勵時它不會偏轉(zhuǎn)入垂直流動通道102，從而基本上減少貫穿其中的溶液流量。然而，控制通道116的寬度在它重疊水平流動通道104時被增加；這使控制通道的膈膜足夠大以阻塞穿過水平流動通道104的溶液流動。在操作中，試劑R1-R7被引入它們各自的水平流動通道104和樣本S1-S7被噴射入它們各自的垂直流動通道102。在各個水平流動通道104中的試劑因此與在各個垂直流動通道102樣本在交叉106處混合，所述交叉106在具體設(shè)備中為井或腔的形狀。因此，在核酸擴增反應(yīng)的具體情況中，例如，擴增反應(yīng)必需的試劑被導(dǎo)入各個水平流動通道104。不同核酸模板被導(dǎo)入垂直流動通道102。在某些分析中，被導(dǎo)入作為試劑混合物部分的引物(primer)可能在流動通道之間不同，所述試劑混合物被導(dǎo)入各個水平流動通道104中。這使將起反應(yīng)的各個核酸模板具有大量不同引物。圖IB-E顯示圖IA中所述設(shè)備中的鄰近反應(yīng)點的放大平面圖，以更具體地說明設(shè)備如何在分析中操作。用于簡明目的，沒有顯示反應(yīng)孔形式的交叉106，以及控制通道116、118被省略，僅僅行及列閥門110、108被顯示(矩形盒子)。如圖IB中所示，通過閉合列閥門110和打開行閥門108開始分析，以允許溶液流過水平流動通道104，同時阻塞流過垂直流動通道102。試劑Rl然后被導(dǎo)入水平流動通道104進而完全流過水平流動通道104的長度，以使所有反應(yīng)點106被填充。通過外部泵可以得到穿過水平流動通道104的溶液流，但是更典型地通過將蠕動泵結(jié)合進彈性材料設(shè)備自身而得到。如在例如Unger等(2000)Science 288 :113-116，和 PCT 公開 W001/01025 中中詳細所述的。一旦Rl被導(dǎo)入，則關(guān)閉行閥門108及打開列閥門2(見圖1C)。這使樣本SI和S2被導(dǎo)入垂直流動通道102以及流過其各自流動通道。當樣本流過垂直流動通道102時，它們從反應(yīng)點106排出R1，從而在反應(yīng)點106剩下樣本。然后，如圖ID中所示，打開行閥門108允許SI和S2散布且與Rl混合。因此，在各個交叉點或反應(yīng)點106區(qū)域中獲得樣本和試劑(R1S1和R1S2)的混合物。在使SI和S2與Rl散布持續(xù)足夠時間之后，所有行及列閥門108、110被閉合以將SI和S2隔離在其各自反應(yīng)點106之內(nèi)且阻止SI和S2的相互混合(參見圖1E)。然后允許混合物起反應(yīng)，并且通過監(jiān)測交叉部106或包含交叉部106的交叉形狀區(qū)域檢測反應(yīng)。用于需要加熱的分析(例如，在擴增反應(yīng)的熱循環(huán)中)，設(shè)備被放置在加熱器上，并且在加熱同時樣本保持被隔離。圖IA中所示設(shè)備的修改版本顯示在圖IF中。通常結(jié)構(gòu)具有與圖IA中所述的許 多類似之處，以及兩圖中的共同部分共用相同參考標記。圖IF中所示的設(shè)備150不同之處在于水平流動通道104對被連接到公共入口 124。這實質(zhì)上使用進入入口 124的唯一單一注射口，使雙套試劑被導(dǎo)入兩相鄰流動通道。公共入口的使用相對于垂直流動通道102進一步被擴展。在這個具體例子中，使用進入樣本入口 120的單一注射口，各個樣本被導(dǎo)入五個垂直流動通道102。因此，使用這個具體設(shè)備，實質(zhì)上有用于樣本和試劑的各個具體組合的十個重復(fù)反應(yīng)。當然,重復(fù)反應(yīng)的數(shù)量可以理想地通過改變連接到公共入口 120、124的垂直和/或水平流動通道102、104的數(shù)量而被改變。圖IF所示的設(shè)備還包括調(diào)節(jié)控制通道130的分離控制通道入口 128和調(diào)節(jié)控制通道134的另一控制通道入口 132，所述控制通道130可被用于支配流向出口 132的溶液流，所述控制通道134調(diào)節(jié)至出口 136的溶液流。另外地，設(shè)備150結(jié)合保護通道138。在具體設(shè)計中，保護通道138被形成為控制通道116的部分。如前所述，保護通道138小于行閥門108 ;因此，保護通道138的隔膜沒有被轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)進入下面的水平流動通道104中，以使溶液流被中斷。最后，圖IF中所示設(shè)計不同之處在于在水平和垂直流線交叉處的孔中沒有發(fā)生反應(yīng)，而是在交叉自身中。V.盲道設(shè)計A.概述利用盲道設(shè)計的設(shè)備具有具體特點。首先，設(shè)備包括一個或多個流動通道，一個或多個盲道從所述一個或多個流動通道分支出來。如上所述，這種通道的末端區(qū)域可用作反應(yīng)點。由重疊流動通道形成的閥門可被激勵以隔離盲道末端處的反應(yīng)點。閥門提供用于可轉(zhuǎn)換地隔離反應(yīng)點的機構(gòu)。第二，與盲道相連通的流動通道網(wǎng)絡(luò)被配置，以使反應(yīng)點的所有或大多數(shù)可以使用單個或有限數(shù)量入口(例如，小于5個或小于10個)來填充。填充盲流動通道的能力是可能實現(xiàn)的，因為所述設(shè)備由彈性材料制造。彈性材料是足夠多孔的，以使當溶液被導(dǎo)入通道時流動通道和盲道內(nèi)的空氣可以通過這些孔逃逸。在其他微流體設(shè)備中利用的材料的孔隙缺乏排除了盲道的使用，因為在容也被注入時如果在沿流體路徑某處沒有提供通孔則盲道中的空氣不再溢出。第三特點在于，在反應(yīng)點內(nèi)制造期間，一個或多個試劑被非共價地沉積在彈性體的地層上(見下文的關(guān)于制造工藝的另外細節(jié))。試劑被非共價地粘附，因為試劑被設(shè)計以在樣本被導(dǎo)入反應(yīng)點時被溶解。為了使分析數(shù)量最大化，不同試劑或成套試劑被沉積在各個不同反應(yīng)點處。設(shè)計具體盲道設(shè)備，以使反應(yīng)點以陣列形式被布置。因此，在被設(shè)計用于實施核算擴增反應(yīng)的那些盲道設(shè)備中，例如，實施擴展反應(yīng)所需要的一個或多個試劑在該設(shè)備被制造期間被沉積在各個反應(yīng)點處。這種試劑包括例如下面的一些或全部引物、聚合酶、核苷、輔助因子、金屬離子、緩沖劑、添加的染料等。為了使高吞吐量最大化，被選擇擴增DNA中不同區(qū)域的不同引物被沉積在各個反應(yīng)點。因此，當核酸模板經(jīng)由入口被導(dǎo)入反應(yīng)點時，大量擴展反應(yīng)可以在模板的不同區(qū)段處被執(zhí)行。通過將設(shè)備放置在熱循環(huán)板上和在各種所要求溫度之間循環(huán)設(shè)備，可以完成必須用于擴增反應(yīng)的熱循環(huán)。 可以以各種方法穩(wěn)定試劑。例如在一些例子中，一種或多種試劑被非共價地沉積在反應(yīng)點，而在另外例子中，一個或多個試劑被共價地在反應(yīng)點粘附到基底。如果被共價粘接，試劑可被經(jīng)由鏈接物(linker)鏈接至基底。各種鏈接物型號可以被利用，例如光化學(xué)/對光不安定的鏈接物、對熱不安定連接物以及可由酶化作用裂開的鏈接物。某些鏈接物是雙功能的(也就是，鏈接物包含在各端的功能基團，其與被定位在鏈接物將被附著的元素上基團是有反應(yīng)的)；在各端的功能基團可以是相同的或不同的。在某些測定中可以被使用的合適鏈接物的例子包括直鏈或支鏈碳鏈接物、雜環(huán)鏈接物和肽鏈接物。各種型號鏈接物是可以從Rockford, Illinois (伊利諾斯州羅克福德)的Pierce Chemical Company得到，并且被描述在 EPA188256 ；US 專利 No. 4671958、4659839、4414148、4669784、4680338、4569789 和 4589071,并且由 Eggenweiler, H. M, Pharmaceutical Agent Discovery Today1998，3，552所描述。NVOC (6硝基藜蘆氧基碳?；?鏈接物和其它NOVC相關(guān)鏈接物是合適的光化學(xué)鏈接物的例子(見，例如W090/15070和W092/10092)。例如在US5382513中討論了具有蛋白酶劈裂點的肽。圖2是一種利用盲道設(shè)計的示例設(shè)備的簡化平面圖。設(shè)備200包括形成在彈性材料基底202中的流動通道204和從那里分支的一套分支流動通道206。各個分支流動通道206終止于反應(yīng)點208，從而形成反應(yīng)點陣列。重疊分支流動通道206的是控制通道210，其由隔膜212與分支流動通道206相分離。對控制通道210的激勵使隔膜212偏轉(zhuǎn)入分支流動通道206 (也就是起到閥門的作用)，從而使各個反應(yīng)點208與其余反應(yīng)點相分離。這種設(shè)備的操作包括將測試樣本注入流動通道204，然后溶液流入各個分支通道206。一旦樣本填充各個分支通道206，則激勵控制通道210引起閥門/隔膜212啟動以偏轉(zhuǎn)入分之同道206，從而封閉各個反應(yīng)點208。當樣本流入和保持在反應(yīng)點208時，它溶解預(yù)先被點樣在各個反應(yīng)點208的試劑。一旦被溶解，則試劑可與樣本起反應(yīng)。閥門212通過擴散防止在各個反應(yīng)點208溶解的試劑互相混合。在樣本和試劑之間反應(yīng)然后被檢測到，典型地在反應(yīng)點208內(nèi)。反應(yīng)可以優(yōu)選被加熱，如在下文的溫度控制部中所述的。圖3A顯示某種程度更復(fù)雜盲流通通道設(shè)計的例子。在這個具體設(shè)計300中，各個水平流動通道304套在其末端被連接直兩個垂直流動通道302。多個分支流動通道306從各個水平流動通道304伸展出去。在這個具體設(shè)計的分支流動通道304是隔行交替的，以使附連到任意給定水平流動通道304的分支流動通道306被定位在被直接連接到相鄰水平流動通道304的兩個分支通道306之間，或者被定位在直接連接到相鄰流動通道304的分支流動通道306和一個垂直流動通道302之間。當使用圖3A所述的設(shè)計時，各個分支流動通道306終止于反應(yīng)點308。還與圖3A中所示設(shè)計相一致，控制通道310重疊各個分支通道且與下面分支通道由隔膜312相隔離。在端口 316處啟動控制通道。垂直和水平流動通道302、304相交叉，以使樣本對入口 314的諸如允許溶液流過水平和垂直流動通道網(wǎng)絡(luò)，并且最終經(jīng)由分支流動通道306進入各個反應(yīng)點308。因此，在操作中，樣本被注入入口以將溶液導(dǎo)入各個反應(yīng)點。一旦反應(yīng)點被填充，則通過在端口擠壓控制通道啟動閥門/隔膜以將溶液俘獲在反應(yīng)點內(nèi)。預(yù)先沉積在反應(yīng)點的試劑被重新懸浮在反應(yīng)點內(nèi)，從而允許在沉積試劑和樣本之間的反應(yīng)在各個反應(yīng)點內(nèi)。反應(yīng)點內(nèi)的反應(yīng)由檢測器來監(jiān)控。再者，反應(yīng)可優(yōu)選地可控制加熱的，根據(jù)在下面溫度控制部中所闡述的方法。在圖3A中顯示的通常設(shè)計的更復(fù)雜的復(fù)制品被顯示在圖3B中。圖3B中所示設(shè)備是一種圖3A中所示的水平和分支流動通道302的單元組織被重復(fù)多次的設(shè)備。圖3B中所示設(shè)備進一步顯示了保護通道320在將被使用在涉及加熱(例如，熱循環(huán))的應(yīng)用中的這些設(shè)備的包含。保護通道320相對于流動通道304和分支通道306的示例定位以在圖3B右平面中所述的擴增視圖被顯示。保護通道320重疊分支流動通道306和反應(yīng)點308。如上所述，在對設(shè)備300的加熱期間水流過保護通道320，以增加設(shè)備中水的局部濃度，從而減少從流動通道306和反應(yīng)點308中的溶液中水的蒸發(fā)。在這部分開始論述的盲通道設(shè)備的特征使設(shè)備的痕跡最小化，以及使大量反應(yīng)點將被形成在設(shè)備上以及用于將被獲得高密度。例如具有2500個反應(yīng)點的這種類型的設(shè)備可被容易地制造以裝配在標準顯微鏡玻片上(25mmX75mm)前述特征還能夠使用利用盲道設(shè)計的設(shè)備獲得反應(yīng)點中的非常高的密度。例如，可以輕易地獲得至少50、60、70、80、90或100個反應(yīng)點/cm2的密度或在其間的任意整數(shù)密度值。然后，具體設(shè)備具有更高密度范圍，例如在100至4000個反應(yīng)點/cm2，或在其間的任意整數(shù)密度值。例如，一些設(shè)備具有100、150、200、250、300、400、500、600、700、800、900 或 1000 個反應(yīng)點 /cm2 的密度。也可以獲得具有至少2000、3000或4000個反應(yīng)點/cm2的非常高密度的設(shè)備。這種高密度直接轉(zhuǎn)變?yōu)樵O(shè)備上的非常多的反應(yīng)點。利用盲道結(jié)構(gòu)的設(shè)備典型地具有至少10-100反應(yīng)點，或者在其間的任意整數(shù)點。更具體地，設(shè)備具有至少100-1000反應(yīng)點，或者在其間的任意整數(shù)點。較高密度設(shè)備可以具有更多反應(yīng)點，例如至少1000-10000反應(yīng)點，或者在其間的任意整數(shù)點。因此，取決于設(shè)備的整個尺寸，具體設(shè)備具有至少100 ；500 ；1000 ；2000 ；3000 ；4000 ；5000 ；6000 ；7000 ；8000 ；9000 ； 10000 ；20000 ；30000 ；40000 ；50000 或 100000 反應(yīng)點。大量反應(yīng)點和可以得到的密度還是制造非常小的井(well)或腔的能力的結(jié)果。例如，腔或井典型地具有小于50nL的容積；在另外例子中，小于40nL、30nL、20nL或IOnL ；以及在又一例子中，小于5nL或InL。作為具體例子，具體設(shè)備具有300微米長、300微米寬和10微米深的井。在這里提供的盲道設(shè)備可以利用具體設(shè)計特征和在PCT申請PCT/USO 1/44549(公告為W002/43615)和PCT/US02/10875 (公告為W002/082047)中所述的方法論，包括例如用于填充死端通道、液體起動(priming)、壓縮除氣起動的手段，以及用于在微流體通道的填充期間置換氣體的各種手段。這兩個PCT公開在此通過標準以其全文被結(jié)合用于所有目的。VI.混合設(shè)計又一設(shè)備使矩陣和盲填充設(shè)計的混合體。這種類型設(shè)備的設(shè)計類似于圖3A中所示的盲道設(shè)備，除了各個水平流動通道被連接到其自身樣本入口和水平流動通道經(jīng)由垂直流動通道沒有相互連接之外。因此，導(dǎo)入任意給定水平流動通道的樣本僅僅填充水平流動通道和附連到那里的反應(yīng)點。然而，在圖3A所示的盲流動通道中，樣本可經(jīng)由垂直流動通道302在水平流動通道304之間流動。這種通常設(shè)備的設(shè)備例子被顯示在圖4中。設(shè)備400包括多個水平流動通道404，各個水平流動通道具有從它或自身樣本入口 414伸展的多個分支流動通道406。控制通道410重疊各個分支流動通道406，并且膈膜(閥門)412將控制通道410與下面分支流動通道406分離。當使用盲流動通道設(shè)計時，在入口 416對控制通道的起動引起使膈膜412偏轉(zhuǎn)向分支流動通道406，以及隔離反應(yīng)點408。在這種設(shè)計的變化中，各個水平流動通道404 可包括在各端的入口 414，從而允許從兩端導(dǎo)入樣本。在一些例子中，試劑在設(shè)備制造期間被沉積在反應(yīng)點。在相當多的反應(yīng)狀況下，這使大量樣本以短時間被測試，無需如矩陣設(shè)備所要求的試劑額外的時間消耗?？商鎿Q地，在注射在芯片之前可以制備反應(yīng)混合物。一旦注入混合物，它們可以被分析或進一步處理(例如，被加熱)。通過將不同樣本注入各個水平流動通道，大量樣本可以被快速分析。假定試劑已經(jīng)被預(yù)先沉積在反應(yīng)點。與任意給定水平流動通道相關(guān)聯(lián)的在各個反應(yīng)點處相同試劑存在提供了容易的方法，以使用各個通道實施大量重復(fù)反應(yīng)。如果替換，則在反應(yīng)點處的試劑不同于任意給定的流動通道，然后各個樣本實質(zhì)上同時接受各種不同反應(yīng)條件。因此，這里提供的設(shè)備被調(diào)整用于各種不同類型的研究。如果研究包括在用戶控制條件下相當多的不同樣本的篩選(例如，100樣本對100種用戶選擇試劑)，則矩陣設(shè)備提供有用的溶液。然而如果研究包括對一種或有限數(shù)量樣本在大量反應(yīng)條件下的分析(例如，一個樣本對10000個反應(yīng)條件)，則盲道設(shè)計是有用的。最后，如果人們針對限定反應(yīng)條件想檢驗相當多數(shù)量樣本，不必注入試劑(例如，100樣本對100種預(yù)先限定的試劑)，則混合設(shè)備是有用的。VII.溫度控制A.設(shè)備和部件大量不同選擇的變化復(fù)雜度(sophistication)是可以利用的，用于控制微流體設(shè)備或整個設(shè)備中選擇區(qū)域內(nèi)的溫度。因此，如這里所使用的，術(shù)語溫度控制器被廣泛地意味著指代可以調(diào)節(jié)整個微流體設(shè)備或微流體設(shè)備部分內(nèi)的溫度的設(shè)備或部件(例如，在具體溫度區(qū)域內(nèi)或在盲道型微流體設(shè)備矩陣中的一個或多個連接點處)。通常地，將該設(shè)備放置在熱循環(huán)板上以熱循環(huán)該設(shè)備。大量這種板是容易通過商業(yè)渠道可以得到的，包括例如ThermoHybaid Px2 (Franklin, MA), MJ ResearchPTC-200(South San Francisco,CA),Eppendorf Part#E5331(ffestbury,NY),Techne Part#205330(Princeton, NJ)。陣列設(shè)備與熱控制設(shè)備相接觸，以致于熱控制設(shè)備與熱控制源相連通，以使至少一個反應(yīng)腔中的反應(yīng)溫度隋若控制源溫度的改變而改變。
在不同實施例中，熱傳遞設(shè)備可以包括例如硅的半導(dǎo)體，可以包括反射材料和/或可以包括金屬。熱控制設(shè)備可以適于將作用力施加給熱傳遞設(shè)備以將熱傳遞設(shè)備推向熱控制源。作用力在不同實施例中可以包括磁的、靜電的或真空作用力。例如，在一個實施例中，作用力包括通過通道施加向熱傳遞設(shè)備的真空作用力，所述通道形成在熱控制設(shè)備或熱傳遞設(shè)備的表面。在熱控制設(shè)備的表面和熱傳遞設(shè)備的表面之間得到的真空度可以被檢測到。這種檢測可以使用真空度檢測器被執(zhí)行，所述真空度檢測器被定位在沿通道的位置或遠離真空源位置的通道處。在真空沒有超過預(yù)先設(shè)定值時，可以顯示警報或可以符合重新排列協(xié)議。陣列設(shè)備可以與熱控制設(shè)備相接觸，通過一個或多個機械或電機械定位設(shè)備的使用。該方法的執(zhí)行可以是自動控制的和監(jiān)控的。例如，這種自動控制和監(jiān)控可以使用自動控制系統(tǒng)來執(zhí)行，所述自動控制系統(tǒng)可操作的與機器人控制系統(tǒng)相通訊，用于引入熱控制設(shè)備或從熱控制設(shè)備去除陣列設(shè)備。還可以監(jiān)控反應(yīng)的進程。
可以提供包括熱控制設(shè)備的單元?？梢蕴峁┌嚵性O(shè)備和熱控制設(shè)備的系統(tǒng)。為了確保熱循環(huán)步驟的精確度，在具體設(shè)備中，有用的是將檢測溫度的傳感器結(jié)合在設(shè)備的各個區(qū)域處。用于檢測溫度的一種結(jié)構(gòu)是熱電偶。這種熱點偶可能如圖案化在下面基底材料上的薄膜導(dǎo)線或者如直接結(jié)合進微制造彈性材料自身的導(dǎo)線一樣被制造。還可以通過電阻變化來檢測溫度。例如，熱電阻器中的電阻變化可以被校準為給定的溫度變化，利用常規(guī)技術(shù)可將所述熱電阻器制造在下面半導(dǎo)體基底上?？商鎿Q地，熱電阻器可能被直接插入微制造彈性材料。通過電阻檢測溫度的另一方案被描述在Wu等“MEMS Flow Sensors for Nano-fluidic Applications”， Sensors and ActuatorsA89152-158(2001)，該文因此通過引用以其全文被結(jié)合。這篇論文描述了摻雜多晶硅結(jié)構(gòu)對控制和檢測溫度的用途。用于多晶硅和其它半導(dǎo)體材料，電阻的溫度系數(shù)可以通過特性和雜質(zhì)數(shù)量精確控制，從而優(yōu)化用于給定應(yīng)用的傳感器的性能。熱色(thermochromatic)材料是可用于檢測擴增設(shè)備中區(qū)域上溫度的另一類型結(jié)構(gòu)。尤其是，具體材料當其經(jīng)過不同溫度時動態(tài)地和可再生地改變顏色。這種材料在其經(jīng)過不同溫度時可能被添加至溶液。熱色材料可以被形成在下面基底上或被結(jié)合在彈性材料內(nèi)?？商鎿Q地，熱色材料可以顆粒形式被添加至樣本溶液。檢測溫度的另一方法是通過紅外照相機的使用。與顯微鏡連接的紅外照相機可被用于確定整個擴增結(jié)構(gòu)的溫度曲線。彈性體材料對射線的滲透將會有助于這樣分析。檢測溫度的另一方法是通過熱電物質(zhì)的使用。尤其是，某些水晶材料，具體地這些材料還展示壓電行為，展示壓電效應(yīng)。這種效應(yīng)描述了材料晶體點陣的極化以及材料兩端電壓高度依賴于溫度的現(xiàn)象。這種材料可被結(jié)合在基底或彈性體上，以及被用于檢測溫度。其它電現(xiàn)象，例如電容和電感，根據(jù)本發(fā)明的實施例可被展示以檢測溫度。B.精確熱循環(huán)的校驗如在下文制造部分詳細所描述的，盲道設(shè)備具有基底層，試劑被放置在所述基底層上。包括包含流動通道和控制通道的兩層的結(jié)構(gòu)被重疊在基底層上，以使流動通道與沉積試劑相對齊。然后將基底層的外側(cè)放置在基底(例如玻璃)上。通常，反應(yīng)在其上發(fā)生的反應(yīng)點為在基底/玻璃界面上面的大約100-150微米。使用已知熱擴散率方程及設(shè)備中所使用的彈性體和玻璃的近似值，人們可計算在反應(yīng)點內(nèi)溫度到達控制器試圖保持的溫度所要求的時間。在表I中示出的計算出的數(shù)值說明可以快速達到溫度，即使使用比反應(yīng)點為近似100-150微米的設(shè)備中所使用的厚許多的彈性體和玻璃(也就是，用于這里所述設(shè)備的典型距離)。表I :計算出的在指示時間處通過PDMS和玻璃層的熱擴散長度。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)彈性材料塊中縱橫比特征的方法，所述方法包括步驟 提供第一彈性材料層； 將光致抗蝕劑層應(yīng)用在所述第一彈性材料層表面上； 將光圖案應(yīng)用至所述光致抗蝕劑層，以形成已反應(yīng)的光致抗蝕劑材料圖案； 去除未反應(yīng)的光致抗蝕劑材料，在所述第一彈性材料層的所述表面上剩下已反應(yīng)的光致抗蝕劑材料圖案； 將蝕刻劑應(yīng)用到所述第一彈性材料表面，以蝕刻沒有由已反應(yīng)的光致抗蝕劑材料的所述圖案所覆蓋的所述第一彈性材料層的所述表面，從而去除沒有由已反應(yīng)的光致抗蝕劑的所述圖案所覆蓋的所述第一彈性材料層的區(qū)域，進而剩下對應(yīng)于已反應(yīng)的光致抗蝕劑材料的所述圖案的所述彈性材料層的圖案， 其中從側(cè)面看去時，縱橫比等于或大于高度是特征寬度的長度的至少兩倍。
2.如權(quán)利要求I中所述的方法，進一步包括去除已反應(yīng)光致抗蝕劑材料的所述圖案的步驟。
3.如權(quán)利要求2中所述的方法，其中通過將粘結(jié)帶應(yīng)用到所述彈性材料層的所述表面和已反應(yīng)光致抗蝕劑材料的所述圖案而進行所述去除，然后將所述粘結(jié)帶與所述彈性材料層分離，同時已反應(yīng)光致抗蝕劑材料的所述圖案的部分或全部從所述彈性材料層的所述表面被去除。
4.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中所述光致抗蝕劑是SU8。
5.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中所述蝕刻劑包括四丁銨氟化物-三水合物。
6.如權(quán)利要求I中所述的方法，其中所述特征為通孔。
7.如權(quán)利要求6中所述的方法，其中所述彈性材料塊包括粘結(jié)在一起的多個彈性材料層，其中兩個或多個彈性材料層具有形成在其中的凹槽，以及一個彈性材料層中的一個凹槽與另一個彈性材料層中的凹槽通過所述通孔處于連通中。
8.一種用于使M種不同樣本與N種不同試劑反應(yīng)的微流體設(shè)備，其包括 多個反應(yīng)單元，各個反應(yīng)單元包括樣本腔和試劑腔，所述樣本腔和所述試劑腔通過具有關(guān)聯(lián)的分界閥的分界通道處于流體連通中，所述分界閥用于控制所述樣本腔和所述試劑腔之間的流體連通； 多個樣本入口，各個樣本入口與所述樣本腔處于流體連通中； 多個試劑入口，各個試劑入口與所述試劑腔處于流體連通中； 其中所述腔中的至少一個包含低聚核苷酸或蛋白質(zhì)聚合物及內(nèi)部對照(intercollating)染料。
9.如權(quán)利要求8中所述微流體設(shè)備，其中所述反應(yīng)單元被形成在彈性塊內(nèi)，所述彈性塊由粘結(jié)在一起的多層構(gòu)成，以及所述分界閥是可偏轉(zhuǎn)的隔膜。
10.如權(quán)利要求8中所述的微流體設(shè)備，其中所述樣本入口與所述樣本腔通過樣本通道處于連通中，以及所述試劑入口與所述試劑腔通過試劑通道處于連通中，所述樣本通道的一部分和所述試劑通道的一部分大約互相平行地被定位且各個通道具有相關(guān)聯(lián)的容器閥門，用于控制通過通道的流體連通。
11.如權(quán)利要求10中所述的微流體設(shè)備，其中所述相關(guān)聯(lián)于所述樣本通道的所述閥門和相關(guān)聯(lián)于所述試劑通道的所述閥門可操作地通過公共容器控制通道互相處于連通中。
12.如權(quán)利要求11中所述的微流體設(shè)備，其中所述公共容器控制通道沿大約垂直于所述樣本通道和所述試劑通道中之一的線被定位。
13.如權(quán)利要求8中所述的設(shè)備，其中內(nèi)部對照染料是SYBRGreen (TM)。
14.一種用于確定蛋白質(zhì)或低聚核苷酸變性溫度的方法，所述方法包括提供權(quán)利要求8中的設(shè)備的步驟，改變設(shè)備中的溫度，進而檢測染料中的改變。
15.一種將PCR反應(yīng)容器保持在熱控制設(shè)備的熱控制表面的真空使用。
16.如權(quán)利要求15中所述的使用，其中容器是微流體設(shè)備。
17.如權(quán)利要求16中所述的使用，其中容器是彈性材料微流體設(shè)備。
18.—種在微流體支撐基底內(nèi)使用熱傳導(dǎo)插入物以使熱傳導(dǎo)局部化的熱傳導(dǎo)插入物的使用。
19.如權(quán)利要求18中所述的使用，其中基底是集成載體。
20.如權(quán)利要求18中所述的使用，其中熱傳導(dǎo)插入物是硅。
21.如權(quán)利要求20中所述的使用，其中硅是拋光的。
22.如權(quán)利要求15中所述的使用，其中通過形成在與微流體設(shè)備接觸的熱控制表面中的通道，施加真空壓力。
23.如權(quán)利要求22中所述的使用，其中微流體設(shè)備是彈性材料微流體設(shè)備。
24.如權(quán)利要求22中所述的使用，其中微流體設(shè)備另外包括熱傳導(dǎo)部分。
25.如權(quán)利要求24中所述的使用，其中熱傳導(dǎo)部分是硅。
26.一種用微流體設(shè)備執(zhí)行PCR的微流體設(shè)備的使用，其中PCR設(shè)備具有處于流體隔離的每平方cm(厘米)面積大于100個反應(yīng)的反應(yīng)密度。
27.如權(quán)利要求26中所述的使用，其中反應(yīng)密度大于250。
28.如權(quán)利要求26中所述的使用，其中反應(yīng)密度大于500。
29.如權(quán)利要求26中所述的使用，其中反應(yīng)密度大于750。
30.如權(quán)利要求26中所述的使用，其中反應(yīng)密度大于1000。
31.如權(quán)利要求26中所述的使用，其中反應(yīng)密度大于1250
32.如權(quán)利要求26中所述的使用，其中反應(yīng)密度大于1500。
33.一種對稱光學(xué)系統(tǒng)的使用，所述對稱光學(xué)系統(tǒng)具有低于I. 5的NA，對包含PCR反應(yīng)的微流體設(shè)備成像。
34.如權(quán)利要求33中所述的使用，其中NA低于1.0。
35.一種甘油作為控制線流體的使用。
36.如權(quán)利要求35中所述的使用，其中甘油為溶液的一部分。
37.一種PEG溶液作為控制線流體的使用。
38.一種自動激勵設(shè)備的使用，以控制微流體設(shè)備中的PCR反應(yīng)。
39.如權(quán)利要求38中所述的使用，其中激勵設(shè)備控制閥門。
40.如權(quán)利要求38中所述的使用，其中微流體設(shè)備包括彈性塊。
41.如權(quán)利要求38中所述的使用，其中在采用熱控制設(shè)備的系統(tǒng)中使用自動閥門激勵設(shè)備。
42.如權(quán)利要求41中所述的使用，其中熱控制設(shè)備采用真空，以協(xié)助實現(xiàn)與微流體設(shè)備的熱接觸。
43.如權(quán)利要求38中所述的使用，其中自動閥門激勵設(shè)備、計算機控制用于PCR的微流體設(shè)備的激勵。
44.如權(quán)利要求39中所述的使用，其中閥門包括可偏轉(zhuǎn)的隔膜。
全文摘要
一種用于執(zhí)行矩陣反應(yīng)的M×N矩陣微流體設(shè)備，所述設(shè)備具有與樣本入口或試劑入口中之一通過通孔相連通的多個反應(yīng)單元，所述通孔形成在設(shè)備的彈性材料塊。提供的方法包括在微流體設(shè)備的彈性材料塊的彈性材料層中并行形成通孔的方法，所述方法包括使用已圖案化的光致抗蝕劑掩膜和蝕刻劑蝕刻掉彈性材料塊的彈性材料層中的區(qū)域或部分。
文檔編號G01N21/00GK102778432SQ20121027035
公開日2012年11月14日 申請日期2005年5月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月2日
發(fā)明者吉克·金保爾, 周厚樸, 埃默森·全, 杰弗里·費塞, 羅伯特·格羅斯曼, 菲里普·林, 費德里科·顧特塞德, 馬丁·皮普瑞茲克, 馬克·A·恩格, 黃江 申請人:弗盧丁公司