专利名称：用于分析生物材料的微流控装置的组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于分析生物材料，尤其是用于识别生物材料样本中 的寡核苷酸序列的^b危控装置组件，以下处理将明确地以该生物材料 样本作为参考，而这并不意味着普遍性上的任何缺失。
背景技术：
如众所周知，根据不同的程序，核酸(DNA)的分析需要用于制备 生物材料样本、分离有关细胞、提取和放大核蛋白材料以及使与搜寻
如果样本包含与靶细丝互补的细丝，则就会发生混杂化(并且试验已肯 定)。当完成制备步骤时，利用例如光学技术检查样本(称为"检测"步 骤)。
用于分析核酸的集成式微流控装置是已知的，其基于在半导体材 料的芯片(称为LOC， Lab-On-Chip)上，集成了一系列元件和结构，以 容许执行用于放大和识别寡核苦酸序列所需要的成套功能。
详细地说，如
图1中所示，用于分析DNA的集成类型的微流控 装置l,其包括底座支承件2(具体地说，"PCB-印刷电路板")和微流控 芯片3。微流控芯片3由底座支承件2承载，其实现与外部必要的电 连接。
更详细地说，在图2和图3中，微流控芯片3包括半导体材料的 衬底4和定位在衬底4上的结构层5(例如，联接在衬底4上的玻璃片)。 入口储槽6(例如四个)卩艮定为穿过结构层5，与村底入口 7保持流体连 通，该入口形成为穿过衬底4的表面部分。
多个微流控通道8(例如针对各个入口储槽6有三个)掩蔽在衬底4的内部，并且分别与相应的衬底入口 7相通，这些通道将衬底入口 7 与相应的衬底出口 9连接起来，该出口也是穿过衬底4的表面部分而 形成的。
检测室10限定在结构层5中，处于衬底出口 9处，检测室流控 地连接在出口 9上。具体地说，检测室10指定为用于从微流控通道8 中接收流体以执行光学识别核酸序列的步骤，该流体包含经过预处理 的(例如，通过恰当的加热循环)悬浮液中的核酸材料。为此，检测室 lO含有多个所谓的"DNA探针"ll，其包括参考DNA的单独细丝，参 考DNA包含已确定的核苦S菱序列；更准确地说，DNA探针11设置 在固定位置，以形成矩阵(所谓微阵列)12，并且例如，移植到检测室 IO的底部上。在混杂化步骤结束时，与单独的互补DNA序列绑定的 某些由标号ll'指示的DNA探针，其包含荧光团，并因此可利用光学 技术检测到(称为"生物检测")。
加热元件13，例如多晶硅电阻器，其形成在衬底4的表面上，并 相对于微流控通道8横向延伸。加热元件13可按已知的方式电连接 在外部电功率源(未示出)上，以便将热功率释放给微流控通道8，用于 根据设定的加热分布(在上述加热循环期间)而控制其内部温度。具体 地说，在图1中，设置在底座支承件2上位于微流控芯片3—侧的接 触垫片14"l妻触加热元件13,该加热元件13则与底座支承件2的表面 上所形成的电极15发生接触；由例如树脂制成的侧盖16("球顶")，覆 盖微流控芯片3侧面上的接触垫片14。
在使用时，为了避免生物材料的污染或避免其由于在加热循环期 间材料遇到高温而形成的蒸发，必须将衬底入口 7、衬底出口 9和检 测室10中的部分或全部都密封起来。例如，在加热循环期间，所有 上述开口都必须进行便利地密封。相反，在例如加载生物样本以进行 分析的操作期间，至少衬底入口 7必须是可从外部进入的。类似而言， 在冲洗和漂洗^:测室10的操作期间，衬底出口 9和检测室10必须是 可进入的。为了在微流控装置的区域上形成可松开的密封，在2005年12月 23曰提交的专利申请EP 05112913.8中，描述了在柔软的生物相容性 材料中使用联接在弹性夹子上的垫圈，该夹子构造成可利用压力而闭 合在底座支承件2的侧边界上。由例如塑料制成的弹性夹子，其由用 户手动施加到所关心的相应区域(具体地说，建议使用至少两个塑料夹 子用于密封， 一个用于村底入口 7，另一个用于村底出口 9和;险测室 10)，并且通过底座支承件2上特别提供的定位销而促进其定位。当施 加到合适位置上时，夹子将垫圏推挤在开口上，以密封它们。
之前所述的已知的集成式^^流控装置，虽然容许快速且经济地分 析生物材料样本，但不是完全优化的，在结构和制造工艺上呈现出某 些问题。
首先，玻璃结构层5的使用是特别昂贵的，并且还需要用于将其 联接(例如，通过接合技术)到村底4上的额外的工艺步骤。
结构层5在衬底和检测室的入口和出口处(不包括使用上述夹子 的地方)通常是向外部敞开的；因此，存在对包含在微流控装置内部的 生物材料发生污染的风险。在生物材料分析循环的确立步骤期间用户 必须手动地施加相同的弹性夹子；因此任何定位误差都可能造成污 染，并有损于分析结果。由于加热循环期间所形成的高温，夹子和相 关联的垫圈可能不能保证完好的密封，并且在最坏的情况下，可能造 成材料漏出。
另外，生物材料的加载必须由操作员在入口储槽6和相关联的衬 底入口 7处利用标准类型的吸移管手动地执行，以直接加载到微流控 芯片3上。直觉上认为，这种操作由于细小的尺寸且尤其是隔开入口 的细小距离而是4艮困难的。
发明公开
因此，本发明的目的是提供一种集成的微流控装置组件，其容许 完全或部分地解决上述问题。根据本发明，因此提供了 一种根据权利要求1所限定的微流控组件。
图纸简要说明
为了更好地理解本发明，现在将完全地通过非限制性示例并参照
附图来描述其优选实施例，附图中
-图1显示了已知类型的微流控装置的透视性顶视图， -图2是图1装置的微流控芯片的平面图，
-图3是图2中的芯片沿着剖面线ni-ni的截面图，
-图4是根据本发明一个方面所述的微流控组件的分解透视性顶 视-图5是图4组件在装配状态下的透视性顶视闺， -图6是图4组件的结构层的透视性顶视图， 國图7是根据本发明第一实施例的图4组件的接口层部分的透视性 底视图，
-图8a是图5组件沿着剖面线vm-vni剖切的截面图，
-图8b显示了图8a中的截面的放大部分，
-图9显示了一种分析系统的简化方框图，该分析系统包括根据本 发明的微流控组件，
-图10a-10f是图4组件处于不同操作状态下的平面图，
-图11是根据本发明的微流控组件的第二实施例的接口层部分的 透4见性底视图，以及
-图12是根据本发明第二实施例的微流控组件的透视性顶视图。
用于实现本发明的最佳模式
如图4和图5中所示，根据本发明第一实施例的微流控组件20 包括微流控装置l'、位于微流控装置l'上的结构覆盖件22、位于结构 覆盖件上的接口覆盖件23、以及联接并设置在接口覆盖件上的第一盖子24和第二盖子25。连接元件26，例如螺钉或铆钉插入在特别提供 的形成在各层相应点位上的联接孔27中，其将^[敖流控装置l'、结构覆 盖件22和接口覆盖件23连接在一起。另外，微流控装置l'、结构覆 盖件22和接口覆盖件23都具有大体上平行六面体的形状及主延伸方 向，并具有中轴线A。
详细地说，按照与针对图1-3所述基本相似的方式，因而用相同 的标号表示与已经描述过的部件相似的部件，微流控装置l'包括底座 支承件2(具体而言为PCB-印刷电路板、或玻璃片、陶瓷片或金属片 或柔韧条带)和微流控芯片3'。
微流控芯片3承载在底座支承件2上，位于其一端，并且底座支 承件2实现必要的输入/输出电连接。具体而言，微流控芯片3'不同于 图1-3中所示的微流控芯片，因为其不包括微流控通道8掩蔽在其中 的、定位在衬底4上面具体为玻璃的结构层。总之，微流控芯片3'包 括连接在^f鼓流控通道8上通向/离开衬底的入口 7和出口 9。
才艮据本发明的一个方面，结构覆盖件22相对于中轴线A是基本 对称的(还参见图6),并且在微流控芯片3'上限定了传统上由结构性玻 璃层所限定的开口/腔室，具体为与衬底入口 7保持流体连通的入口 储槽6'(大致相当于图3中的入口储槽6)，以及与衬底出口 9保持流体 连通的检测室IO'(大致相当于图3中的检测室10)。结构覆盖件22由 弹性材料制成(例如硅凝胶，如Sylgard⑧)，并具有例如500pm的厚度。 在结构覆盖件22中还制成了相对微流控芯片3'在侧面的外壳开口 29, 用于容纳与微流控通道8相关联的加热元件电极的侧覆盖件16(参照 图1至图2)。
接口覆盖件23由玻璃、陶瓷、金属或优选的透明塑料(如Lexan ) 制成，并且具有一系列特征，这些特征有助于与微流控装置l'的外部 对接，并且在某些操作状态下容许在装置的某些区域上实现密封。
具体而言，如还可从图7中看出，接口覆盖件23相对于中轴线A 也是基本对称的，包括位于入口储槽6'上面并与之保持流体连通的通道排列30,其将所述入口储槽6'与穿过接口覆盖件23而形成的入口 孔32连接起来，图7显示了与下层结构覆盖件22相接触的接口覆盖 件23的下表面23a。如将进一步描述的那样，通过入口孔32可实现 从外部进入微流控装置l'。具体而言，通道排列30构造成用以可重新 分布微流控装置l'的入口，以获得所需的入口孔32的构造，不同于衬 底入口 7的原始布局。
更详细地说，通道排列30包括多个入口通道33，例如在数量上 与入口储槽6'的数量相匹配，其以这样一种方式挖入到接口覆盖件23 的内部，使其就相应的上壁和侧壁而言由相同的接口覆盖件23所限 定，并且就相应的下壁而言由下层结构覆盖件22所限定。入口通道 33开始于入口储槽6',并终止于入口孔32,并且构造成用以使入口孔 32处于比相应的入口储槽6'之间的间隔距离更大的间隔距离处(例如， 甚至更大的数量级)。另外，入口通道33都有益地具有相同的长度(在 相应的入口孑L 32和相应的入口储槽6'之间)，从而保证以相同数量的 流体来填充通道(如以下进一步所述)。
接口覆盖件23还包括与检测室10'相对应的活动结构35，其设有 与接口覆盖件的下表面23a正交的垂直方向上的运动自由度。
详细地说，还参照图8a-8b,活动结构35容纳在空腔36中，该 空腔36在其整个厚度上横穿接口覆盖件23 ，并包括连接在接口覆盖 件23上的连4妾元件35a以及与连接元件35a集成一体的主体元件35b; 因而活动结构35在三个侧面由空腔36所包围。具体而言，连接元件 35a的厚度小于主体元件35b的厚度(而其又小于接口覆盖件23的厚 度)。主体元件35b还具有由弹性材料例如硅制成的中央密封元件37, 其埋置在主体元件中并在下表面23a处轻微地突出。具体地说，密封 元件37将主体元件35b用作模子，通过使硅材料硬化(例如从液体凝 胶开始)而制成。事实上，如图4中的分解图所示，当拆下密封元件 37时，主体元件35b具有通过通孔38b而连通的上下凹部38a;密封 元件37是通过用硅材料填充凹部38a和通孔38b而形成的。活动结构35还具有舌片39,其与主体元件35b的端面集成一体 并自其延伸而形成突起部分，该端面与连接元件35a相反。舌片39 具有倾斜的表面39a,该表面39a与主体元件35b连接在一起，并与 接口覆盖件的下表面23a形成锐角。
在使用过程中，当静止时，活动结构35的主体元件35b设置在 检测室10'的上面而不会触及结构覆盖件22;此外，密封元件37部分 地定位在检测室10'的内部，高于衬底出口9，但未触及微流控芯片3' 的衬底4。因而在这种操作状态下，在主体元件35b、密封元件37和 检测室10'、衬底出口 9之间存在间隙40,因此该检测室10'、衬底出 口 9在顶部是敞开的。如进一步详细所述，对活动结构35施加作用 力/压力将使主体元件35b和相关联的密封元件37朝着结构覆盖件22 移动，从而将检测室IO'(主体元件35b与结构覆盖件22发生接触)和 村底出口 9(密封元件37直接与衬底4发生接触)密封起来。
接口覆盖件23还包括多个开口(由相应的横穿接口覆盖件的通孔 以及挖入到相同接口覆盖件的下表面23a中的通道部分组成)，用于将 沖洗流体加载到检测室10'中/从检测室10'中提取冲洗流体。详细地说， 沿着中轴线A,在面向舌片39的位置设置有冲洗入口 41a，并且在相 对于中轴线A的相反侧针对主体元件35b在侧面设置有两个冲洗出口 41b。具体地说，冲洗入口 41a和冲洗出口 41b通过挖入到接口覆盖件 23中的相应的冲洗通道42而连接到空腔36上。
另外，接口覆盖件具有大致平直的上表面23b。
第一盖子24设置在接口覆盖件23的上面，与入口孔32相对应， 并由例如塑料制成。详细地说，穿过第一盖子24，形成了定位在盖子 相反两侧上的两系列填充孔43a和43b;各系列填充孔的布局复制了 入口孔32的布局。此外，如同入口孔32,填充孔43a和43b成形为 可促进恰当的流体-加载元件如吸移管或注射器的插入。如将进一步阐 述的那样，第一系列填充孔43a指定为用于将生物材料加载到微流控 装置l'的内部，而第二系列填充孔43b指定为用于加载缓沖液(例如水和盐水)；这两个系列填充孔43a和43b是间隔开的且明显不同，以便 避免由于流体残余物而51起的污染。
第 一盖子24联接在接口覆盖件23上，使其可围绕该接口覆盖件 的上表面23b正交的轴线而自由旋转。详细地说，第一盖子24通过 衬套44a和枢轴销44b进行联接，该枢轴销搁置在结构覆盖件22上， 穿过接口覆盖件23并与形成在第一盖子24中心处的联接孔45相接 合。此外，第一盖子24的突起物46与自接口覆盖件23突出的锁紧 销47协作，以使旋转运动停止。在使用过程中，如将进一步详细所 述，第一盖子24以设定的角度偏转量(例如等于90。)的旋转运动而转 动，使第一系列填充孔43a和第二系列填充孔43b与入口孔32对准， 并因而容许流体(生物材料和相应的緩沖液)装载到微流控装置l'的内部。
第二盖子25设置在接口覆盖件23的上面，与冲洗开口相对应， 并具有多个冲洗孔，这些沖洗孔的布局复制了冲洗入口 41a和出口 41b 的布局。因而，在中轴线A上具有与第二盖子25的一端相对应的入 口冲洗孔49a，以及两个侧向设置并相对于中轴线A位于相对侧上的 出口冲洗孔49b。在中央位置，在出口冲洗孔49b之间存在促动孔50， 其功能将在下面作进一步的阐述。
由于促动器(未示出)的作用，第二盖子25通过在特别提供的导向 器51中滑动从而移动，该导向器承载在接口覆盖件23的上表面23b 上；具体地说，第二盖子25至少在关闭位置和打开位置之间移动， 在关闭位置，冲洗孔不与沖洗开口对准，在打开位置，冲洗孔与所述 冲洗开口对准。
在使用过程中，连接元件26在结构覆盖件22上施加轻微的压紧， 以便在都属于刚性元件的微流控装置l'和接口覆盖件23之间实现必 要的密封。为此，连接元件26可包括用作密封垫圈，通过其高度来 控制在结构覆盖件22上压紧水平的垫片元件。连接元件26的末端可 焊接、粘接或铆接在底座支承件2上。如图9中示意性地所示，与微流控组件20协作的分析系统52包 括加载装置53,其构造成用以控制流体加载到微流控装置l'内部； 温度控制装置54,其构造成用以调节微流控装置l'内部的温度；读取 装置55，其构造成用以在分析工艺结束时对检测室10'中的微阵列12 进行检查；以及基于微处理器的控制单元56,其构造成用以控制分析 系统52的操作。如示意性地所示，其中各个装置都设有支承件57， 该支承件57指定为用于容纳微流控組件20和与微流控组件20协作 的促动装置58，以容许根据操作状态而进入微流控装置l'或使其密封 (具体地说，通过第一盖子24和第二盖子25以及活动结构35的自动 化运动)。
现在将筒要地描述使用微流控组件20的分析工艺的步骤，尤其 是关于结构覆盖件22、接口覆盖件23和第一盖子24以及第二盖子 25的往复定位方面。
详细地说，在实际使用的准备步骤中(例如在传送至最终用户期 间)，微流控装置l'是完全密封的，以避免来自外部环境的任何污染。 第一盖子24和第二盖子25处于关闭位置(图10a),因而填充孔43a和 43b不与入口孔32对准，并且冲洗孔49a-49b不与冲洗开口 41对准。 具体地说，第一盖子24处于初始位置，突起物46紧邻锁紧销47(但 不处于停止位置)。
为了加载生物材料，将微流控组件20插入在加载装置53上，其 促动装置58使第一盖子24以顺时针方向旋转90。而到达打开位置， 使得第一系列填充孔43a与下层入口孔32对准(图10b)。促动装置58 还使第二盖子25滑动到打开位置，从而通过冲洗孔49a-49b而打开冲 洗开口 41a-41b。作为备选，所述操作可由操作员手动执行。之后， 通过将特别提供的吸移管插入到填充孔43a中，从而将生物材料(例如 刚从病人中提取的生物材料)注入到微流控装置l'中。流体填充入口孔 32,沿着入口通道33移动，并到达结构覆盖件22的入口储槽6'和衬 底入口 7中。具体地说，入口通道33尺寸适合并设置成使其均可接
17收相同数量的流体。另外，所述加载操作重复与第一盖子24上的填
充孔43a的数量相同的次数。
一旦完成加载步骤，通过加载装置53的促动装置58或者由用户 手动将第一盖子24和第二盖子25再次移动到关闭位置；具体地说， 第一盖子24再次以顺时针方向旋转90。，并且第二盖子25在导向器 51中移动到接口覆盖件23的末端(图10c)。然后将微流控组件20传 递至温度控制装置54,以用于第一加热循环，在此期间微流控装置的 内部温度将达到大约100。C，以触发DNA倍增反应。温度控制装置 54自动地关闭检测室10'和衬底出口 9二者。具体地说，在这种情况 下，促动装置58包括压力元件，该压力元件插入到促动孔50中并对 接口覆盖件23的表面施加横向压力，从而推动活动结构35,使其接 触到检测室IO'的壁而将其密封，并且同时推动密封元件37，使其接 触到微流控芯片3'的表面而密封相关联的衬底出口 9。
在第一加热循环结束时，再次打开检测室10'和衬底出口 9，释放 活动结构35上的压力；另外，通过再次以顺时针方向转动第一盖子 24而使第一盖子24和第二盖子25移动到打开位置(图10d)。然后将 微流控组件20再次传递给加载装置53,这次是用按照完全与之前所 述和所示相似的方式通过第二系列入口孔43b加载緩冲液。具体地说， 緩冲液具有"推挤"生物材料，使其穿过微流控通道8，朝着衬底出口 9 并推挤到检测室10'上的功能。
接着再次以与之前所述相似的方式，在温度控制装置54内部进 行第二加热循环。具体地说，第一盖子24进一步以顺时针方向旋转， 使突起物46邻接在锁紧销47上(图10e),从而使旋转运动停止(末端 停止位置)。
接着，执行用于冲洗掉过剩流体的沖洗步骤。为此目的，在图10f 中，使第二盖子25移动至打开位置(而第一盖子24仍处于末端停止位 置)。之后通过入口冲洗孔49a(和下层冲洗入口 41 a)迫使冲洗液进入4企 测室10'内部。具体地i兌，如还可从图8a-8b中看出，舌片39和相关联的活动结构35的倾斜表面39a在给定的特殊的布局下有助于将引入 的液体向检测室传送。此外，液体对舌片39施加足够的向上的压力(即 朝向接口覆盖件23的上表面23b),以使主体元件35b远离结构覆盖 件22并进一步打开(和保持打开)检测室10'。接下来，冲洗液与过剩 流体一起离开出口沖洗孔49b;冲洗出口 41b可有用地连接在真空泵 上，以提高流体提取速度。在后续干燥步骤中，相同的沖洗开口 41 a-41 b 用于将热空气引入到检测室10'内部。
最后，将微流控组件20插入到读取装置55中，在此处执行读取 微阵列12的操作。对于该操作不需要^f敫流控组件20的进一步动作， 因为用于制造它的材料是透明的，并因此不用改变光学读取方式。
之前所述的集成式微流控装置组件具有许多优势。
首先，其集成了用于分析生物材料所需要的全部功能，同时提供 了被简化并且就生物材料的污染风险而言是安全的外部相互作用(用 于引入流体，并用于打开和关闭通向微流控装置的通路)。
具体地说，结构覆盖件22在微流控芯片3'和接口覆盖件23之间 产生了密封的隔离作用，并且还限定了结构元件如入口储槽61和检 测室10'。
穿过接口覆盖件23的入口孔32相对于微流控芯片上的相应的入 口彼此间隔开更大距离，从而容许用户利用普通的吸移管进行更简单 的填充。
此外，第一盖子24和第二盖子25以及接口覆盖件23的活动结 构35在必要时容许关闭微流控装置和检测室的入口和出口，从而避 免了外部污染。具体地i兌，第一盖子24容许关闭入口孔，并促进与 流体-加载元件的联接。当微流控装置不处于分析装置内部时，第二盖 子25避免了检测室10'和衬底出口 9的污染。活动结构35在外力作用 下密封了检测室10'和衬底出口 9(例如通过特別的分析装置的促动元 件)。这些闭合元件的排列容许所有(或极大部分)分析操作的自动化， 从而显著地提高了可靠性。结构覆盖件22、接口覆盖件23和第一盖子24及第二盖子25限 定了用于微流控装置l'的单独封装件，该封装件紧凑并且制造较为经 济。
最后，应明白在没有脱离附属权利要求所限定的本发明范围内， 对这里所描述和所示的实施例可做出修改和变化。
通道排列30可实现入口储槽6'对微流控芯片3'的不同的"重新分 布"。例如，可为不止一个入口储槽和相关联的微流控通道8提供公共 入口孔32。
具体地说，如图11中所示，可提供单个入口孔32和仅两个与入 口孔32相通的入口通道33，以及相应的一对入口储槽6'(连接在一起)。 出于流控对称性的原因，这两个入口通道33相对于中轴线A是对称 的。在这种情况下，如图12中所示，第一盖子只具有两个填充孔43a 和43b， 一个用于加载生物材料，另一个用于加载緩冲液，它们都通 过设在接口覆盖件23中的单个入口孔32来实现。
为了替代两个分开的盖子，可在接口覆盖件23的上面提供单个 具有这两者特征和功能的盖子。
作为备选，第二盖子25可由可变形材料的区域替代，例如以固 定的方式放置在检测室10'上面的粘接胶带。在这种情况下，可变形的 区域密封检测室直至制成孔，该孔穿过其区域而到达下层冲洗开口 41a-41b。
结构覆盖件22和接口覆盖件23，可^M隻盖微流控芯片3'上面的 区域而不是在整个底座支承件2上延伸。
如之前所述，在分析步骤期间，可将孩i流控组件20的相互作用 操作(例如移动第一盖子24和第二盖子25)自动化，或者可由用户手动 执行。
结构覆盖件22可直接连接在接口覆盖件23或微流控装置l'上， 而不是物理上地分离(如之前所示和所述)。
在结构覆盖件22中可制成额外的凹部，以容纳由底座支承件2
20承载并从底座支承件2突出的额外的构件/元件，例如导线盖、无源构 件、多芯片结构等。
垫圈层可插入在第一盖子24和第二盖子25及接口覆盖件之间， 以便在轻微压紧之后保证盖子在接口覆盖件23上的密封。
第一盖子24还可具有许多与其可占据的角度位置的数量(所述示 例中为四个)相对应的额外的开口；在接口覆盖件23的上表面23b上 可提供特别的切口，其适合于通过所述额外的开口而被看到，从而当 相对于接口覆盖件已经达到相应的盖子角度位置时指示用户。
最后，很明显的是，微流控组件20可用于分析不同于DNA的生 物材料，并且执行与所述操作不同的分析操作，例如分析核糖核酸 (RNA)。
权利要求
1. 一种微流控组件(20)，包括设有主体(4)的微流控装置(1′)，在所述主体(4)中至少限定了用于加载待分析的流体的第一入口(7)以及与所述第一入口(7)成流体连通的掩蔽区域(8)；以及与所述掩蔽区域(8)成流体连通的分析室(10′)，其特征在于，所述微流控组件(20)包括接口覆盖件(23)，所述接口覆盖件(23)以流体密封的方式联接在所述微流控装置(1′)的上面，并具有与所述分析室(10′)相对应的密封部分(35)，所述密封部分(35)适于在静止时处于使所述分析室(10′)敞开的第一构型，以及由于压力而处于密封所述分析室(10′)的第二构型。
2. 根据权利要求1所述的组件，其特征在于，所述密封部分(35) 在所述第一构型中相对于所述分析室(10')是高出的，并且被构造成用 以与沿横向方向作用在所述接口覆盖件(23)的上表面(23b)上的外力相 协作，使其自身朝向所述分析室(10')变形并处于所述第二构型。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的组件，其特征在于，所 述接口覆盖件(23)具有下表面(23a),所述下表面(23a)指定为与所述微 流控装置(l')相联接，并且在所述静止状态，所述密封部分(35)相对于 所述第一表面(23a)是凹进的，致4吏其相对于所述分析室(10')高出，以 及由于所述压力而从所述第一表面(23a)朝向所述微流控装置(l')突 出。
4. 根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述 密封部分(35)容纳在所述接口覆盖件(23)中制成的空腔(36)中，并通过 弹性可变形的连接部分(35a)而附接到所述接口覆盖件(23)上，所述空 腔(36)在所述接口覆盖件(23)的整个厚度上延伸，并且所述密封部分 (35)具有比所述接口覆盖件(23)的厚度更小的厚度。
5. 根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，至少 第一出口(9)限定在所述主体(4)中，以使得所述掩蔽区域(8)与所述分析室(10')成流体连通，所述第一出口(9)安置在所述分析室(10')内；且 其中，所述密封部分(35)包括高出元件(37)，其面向并朝着所述^:流控 装置(l')突出，并被构造成以所述密封部分(35)的所述第二构型进入所 迷分析室(10')内，以流体密封的方式关闭所述第 一 出口 (9)。
6. 根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述 接口覆盖件(23)至少具有通过所述空腔(36)而与所述分析室(10')相通 的第一冲洗孔(41a，41b),用于将冲洗流体加载到所述分析室(10')中/乂人 所述分析室(10')中提取冲洗流体，以及在面向所述第一冲洗孔(41a,41b) 的位置，所述密封部分(35)还包括舌片(39)，所述舌片与所述密封部分 的端面集成一体并自所述端面延伸而形成突起部分，所述密封部分的 端面与所述连接部分(35a)是相反的，所述舌片(39)具有相对于所述接 口覆盖件(23)的下表面(23a)的倾斜表面(39a),其构造成用以为所述冲 洗流体进入所述分析室(10')提供引导作用，并且用以从所述沖洗流体 接收足够的推力，以使所述密封部分(35)远离所述分析室(10')移动。
7. 根据权利要求6所述的组件，其特征在于，所述接口覆盖件(23) 具有中轴线(A),并且所述第一冲洗孔(41a)安置在所述中轴线上；且 其中，所述接口覆盖件(23)还具有额外的冲洗孔(41b),这些冲洗孔(41b) 还通过所述空腔(36)而与所述分析室(10')相通，并且相对于所述密封 部分(35)在侧面i殳置在所述中轴线(A)的相对部分，所述第一冲洗孔 (41a)和所述额外的冲洗孔(41b)通过挖入到所述接口覆盖件(23)的所述 下表面(23a)中的相应的冲洗通道(42)而连接到所述空腔(36)上。
8. 根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述 主体(4)具有通向所述掩蔽区域(8)的额外入口(7),并且所述接口覆盖 件(23)具有至少第 一入口孔(32)和通道排列(30)，所述第 一入口孔(32) 与所述第一入口和所述额外入口 (7)中的一个或多个入口成流体连通， 并且所述通道排列(30)构造成用以^使所述第 一入口和所述额外入口 (7) 中的 一个或多个入口通向所述第 一入口孔(32)。
9. 根据权利要求8所述的组件，其特征在于，所述掩蔽区域(8)包括多个微流控通道(8),所述微流控通道(8)彼此隔离开，并且与所述 第 一入口和所述额外入口 (7)中的相应的一个入口相通。
10. 根据权利要求8或权利要求9所述的组件，其特征在于，所 述接口覆盖件(23)还具有额外的入口孔(32)，所述额外入口孔(32)与所 述第 一入口和所述额外入口 (7)中的相应的入口成流体连通，并且所述 通道排列(30)被构造成用以相对于所述第一入口和所述额外入口(7)中 的相应入口之间的对应距离，使所述第 一入口孔和所述额外入口孔(32) 以更大的间隔距离重新分布。
11. 根据权利要求8至权利要求10中任一项所述的组件，其特 征在于，所述通道排列(30)包括多个入口通道(33)，所述入口通道(33) 在联接到所述孩吏流控装置(l ')上的所述接口覆盖件(23)的下表面(23a) 中挖成凹部状，并且与所述第一入口孔和所述额外入口孔(32)中的相 应入口孔以及所述第 一入口和所述额外入口 (7)中的相应入口成流体 连通，所述入口通道(33)彼此隔离开，并且都具有基本相同的长度(6'), 以便保证填充有基本相同数量的所述流体以进行分析。
12. 根据权利要求11所述的组件，其特征在于，所述入口通道(33) 将所述第 一入口和所述额外入口 (7)中的两个或多个入口连接在一起。
13. 根据权利要求8至权利要求12中任一项所述的组件，其特 征在于，所述接口覆盖件(23)具有中轴线(A)，以及出于所述微流控组 件(20)的流控对称性，所述通道排列(30)以对称的方式设置在所述中轴 线(A)的相对部分上。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述 组件还包括插入在所述微流控装置(1')和所述接口覆盖件(23)之间并 与之发生接触的结构覆盖件(22)，以便在所述接口覆盖件(23)和所述微 流控装置(l')之间形成所述流体密封联接，所述结构覆盖件(22)具有限 定所述分析室(10')的通透空腔。
15. 根据权利要求14所述的组件，其特征在于，所述结构覆盖 件(22)包括弹性材料，尤其是硅凝胶。
16. 根据当从属于权利要求8时权利要求14或权利要求15所述 的组件，其特征在于，所述结构覆盖件(22)还具有多个设置在所述第 一入口和所述额外入口 (7)上面并与之相对应的通孔，并且限定了与所 述第 一入口孔(32)成流体连通的入口储槽(6')。
17. 根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述 接口覆盖件(23)至少具有与所述第 一入口 (7)成流体连通的第 一入口孔 (32);所述组件还包括设置在所述接口覆盖件(23)上面的盖子(24,25)， 以及用于将所述盖子(24和25)联接到所述接口覆盖件上的联接装置 (44a,44b，51),所述接口覆盖件构造成用以容许所述盖子(24和25)至少 处于关闭入口的位置和第一打开入口的位置，在所述关闭入口的位 置，所述盖子密封所述第一入口孔(32),在所述第一打开入口的位置， 所述盖子使所述第 一入口孔(32)打开。
18. 根据权利要求17所述的组件，其特征在于，所迷盖子(24,25) 具有成形为以便于引入流体-注入元件的第 一填充孔(43a),所述联接装 置(44a，44b，51)构造成用以在所述第一打开入口的位置，容许所述第一 填充孔(43a)与所述第一入口孔(32)对准，以及在所述关闭入口的位置， 容许所述第一填充孔(43a)相对于所述第一入口孔(32)移到旁边。
19. 根据权利要求18所述的组件，其特征在于，所述盖子(24，25) 还具有第二填充孔(43b),并且所述联接装置(44a,44b,51)构造成用以在 所述盖子的第二打开入口的位置容许所述第二填充孔(43b)与所述第 一入口孔(32)对准，以便容许将额外的流体引入到所述微流控装置(l') 的所述掩蔽区域(8)内。
20. 根据权利要求19所述的组件，其特征在于，所述主体(4)具 有通向所述掩蔽区域(8)的额外入口(7)，并且所述接口覆盖件(23)还具 有与所述第一入口和所述额外入口 (7)中的相应入口成流体连通的额 外入口孔(32),所述盖子(24,25)还具有额外的第一填充孔(43)和额外的 第二填充孔(43)，其分别与所述第一填充孔和所述第二填充孔一起形 成才艮据与所述第 一入口孔和所述额外入口孔(32)的相应布局相一致的布局而设置的第 一 系列填充孔和第二系列填充孔，在所述盖子的所述 第一打开入口的位置和所述第二打开入口的位置，所述第一系列填充孔和所述第二系列填充孔(43)分别与所述第 一入口孔和所述额外入口 孔(32)对准。
21. 根据权利要求17至权利要求20中任一项所述的组件，其特 征在于，所述接口覆盖件(23)至少具有与所述分析室(10')相通的第一 冲洗孔(41a和41b);且其中，所述联接装置(44a,44b,51)还构造成用以 容许所述盖子(24和25)处于关闭出口的位置和打开出口的位置，在所 述关闭出口的位置，所述盖子密封所述第一冲洗孔(41a和41b),在所 述打开出口的位置，所述盖子使所述第一冲洗孔(41a和41b)打开；所 述盖子(24和25)还具有指定为在所述打开出口的位置与所述第一沖洗 孔(41a和41b)相对准的额外的入口孔(49a，49b)。
22. 根据权利要求21所述的组件，其特征在于，所述盖子包括 设置在所述第一入口孔(32)处的第一盖子部分(24),并且所述联接装置 包括旋转装置(44a和44b),所述旋转装置构造成用以容许所述第 一盖 子部分(24和25)根据设定的角度偏转量而在所述打开入口的位置和所 述关闭入口的位置之间旋转。
23. 根据权利要求22所述的组件，其特征在于，所述盖子还包 括设置在所述第一冲洗孔(41a，41b)处的第二盖子部分(25),并且所述 联接装置包括滑动装置(51)，所述滑动装置(51)构造成用以容许所述第 二盖子部分(24，25)在所述打开出口的位置和所述关闭出口的位置之间 滑动。
24. 根据上述权利要求中任一项所述的组件，其特征在于，所述 微流控装置还设有在其相应的一端承载所述主体(4)的支承件(2)。
25. —种分析系统(52)，其包括根据上述权利要求中任一项所述 的微流控组件(20)、指定为与所述微流控组件(20)协作的至少一个分析 装置(53-55)、以及指定为用于控制所述分析装置的操作的控制单元 (56)。
26. 根据权利要求25所述的系统，其特征在于，所述分析装置 (53-55)包括支承元件(57)，所述支承元件(57)构造成用以容纳所述微流 控组件(20)和促动装置(58)，所述促动装置(58)构造成用以作用在所述 微流控组件(20)的所述密封部分(35)上，以便在某些操作状态下以流体 密封的方式关闭所述分析室(10')。
27. 根据权利要求26所述的系统，其特征在于，所述促动装置 包括压力元件(58),所述压力元件(58)构造成用以在横向方向上对所述 接口覆盖件(23)的上表面(23b)施加作用力，以使所述密封部分(35)朝 向所述分析室(10')变形。
28. 根据当从属于权利要求17时权利要求26或权利要求27所 述的系统，其特征在于，所述促动装置(58)还构造成用以与所述盖子 (24，25)的所述联接装置(44a，44b,51)协作，以使所述盖子移动到所述关 闭入口的位置和移动到所述第一打开入口的位置。
29. 根据权利要求25至权利要求28中任一项所述的系统，其特 征在于，对于核酸材料的分析，所述分析装置(53-55)是所述微流控组 件(20)的加热装置，以获得DNA放大反应。
30. —种使用根据权利要求1至权利要求24中任一项所述的微 流控组件(20)的方法，包括在给定的操作状态下对所述密封部分(35) 施加作用，使其处于以流体密封的方式关闭所述分析室(10')的第二构 型。
31. 根据权利要求30所述的方法，其特征在于，施加作用包括 在横向方向上对所述接口覆盖件(23)的上表面(23b)施加力，以使所述 密封部分(35)朝着所述分析室(10')变形。
32. 根据当从属于权利要求17时权利要求30或权利要求31所 述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述微流控装置(l')的所述掩 蔽区域(8)的加载步骤中，使所述盖子(24,25)移动到所述第一打开入口 的位置，并且经由穿过所述盖子而制成的第 一填充孔(43)而《1入待分 析的流体。
33. 根据当从属于权利要求21时权利要求30至权利要求32中 任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括在所述^[鼓流控装置(r)的加热步骤中，使所述盖子(24,25)移动到所述关闭入口的位置和所述 关闭出口的位置；所述给定的操作状态至少发生在所述加热步骤期 间。
34. 才艮据权利要求33所述的方法，其特征在于，所述方法包括 在所述微流控装置(1')的所述分析室(10')的冲洗步骤中，使所述盖子 (24,25)移动到所述关闭入口的位置和所述打开出口的位置，并通过所 述第 一冲洗孔(41 a和4lb)而将冲洗流体？ 1入所述分析室中。
35. 根据权利要求30至权利要求34中任一项所述的方法，其特 征在于，所述方法用于核酸材料的分析。
全文摘要
在一种微流控组件(20)中，微流控装置(1′)设有主体(4)，在该主体中限定了至少一个用于加载流体以进行分析的第一入口(7)以及与第一入口(7)保持流体连通的掩蔽区域(8)。分析室(10′)与掩蔽区域(8)保持流体连通，并且接口覆盖件(23)以流体密封的方式联接在微流控装置(1′)的上面。接口覆盖件(23)设有与分析室(10′)相对应的密封部分(35)，其适合于在静止时呈现使分析室(10′)打开的第一构型，且由于压力而呈现以流体密封的方式关闭相同分析室的第二构型。
文档编号B01L3/00GK101505872SQ200680055663
公开日2009年8月12日 申请日期2006年6月23日 优先权日2006年6月23日
发明者P·马格尼, R·布里奥希 申请人:意法半导体股份有限公司