具有流体收集管的微流体系统的制作方法_4

文档序号:9693018阅读:来源:国知局
孔口 254,穿过该多个预形成的孔口 254样品流体可W 在含有样品的乳液形成之前从装置252的顶部引入W用样品来装载装置。每个孔254与槽部 件66的不同的样品槽166对齐并形成用于由基部76界定并与样品槽对齐的样品端口 184的 开口。孔254可W在样品引入到样品槽之后用覆盖物来闭合(见W上用于装置152的图9)。
[0133] 盖子78也可W界定一个或多个装配开口 256,该一个或多个装配开口 256具有分别 由基部76和槽部件66界定的相对应的装配开口 258、260。不同部分的装配开口可W彼此对 齐W在装配期间当制造时或由最终使用者装配时有助于运些部分的对齐。开口也可W或可 选地可W允许装置252的多个复制品排列在具有运些开口可W放置在其上的钉子或其它突 出部的保持架中。该保持架可ww具有运些复制品的,w及由此运些复制品的所有的样品 槽(和乳液槽)的所界定的位置和间距的阵列相对于彼此地定位运些装置复制品。
[0134] 图12示出了槽部件66的俯视图。槽部件界定了在每个乳液产生单元154下方的样 品槽166和乳液槽170(同样见图11)。每个槽可W具有任何合适的形状。例如,在描述的实施 方案中,每个样品槽水平地长形的并且每个乳液槽是圆锥形的。运些槽形成在槽部件66的 顶面262中,该顶面262可W是用于W液密密封附接至基部76的平面的顶面。装置252的槽部 件66没有载体槽(与图3-9的装置152相比)。
[0135] 图13-15示出了基部76的各种视图。基部具有形成在基部的顶面265中的通道网络 264。在其它的实施方案中,通道网络可W形成在盖子78的底面中(例如,见图2A和图2B)。通 道网络264将乳液产生单元154形成为流体地互联的组。(在图14中示出乳液产生单元中的 一个。)装置254的单元154的流体互联与提供流体地隔离的通道网络156的阵列(见实例1) 的实例1的装置152形成对比。更具体地,装置252的乳液产生单元各自流体地连接到通道网 络264的载体歧管266。在描述的实施方案中,载体歧管包括通道网络的更大(更宽/更深)的 供应通道268,供应通道268纵向地在基部76的顶面上在两行乳液产生单元154之间延伸。载 体歧管沿着其长度连接至通道网络的横向分支通道,即,每个乳液产生单元154的一对载体 通道176、178(见图14)。在其它的实施方案中,仅有一个载体通道(或Ξ个或多个载体通道) 可W从载体歧管延伸至每个乳液产生单元。在其它的实施方案中,载体歧管可W包括有分 支的供应通道构造,该有分支地供应通道构造具有各自连接至装置的载体通道的子集的分 支。
[0136] 载体歧管266经由至少一个载体端口可连接至载体流体的外部源。在描述的实施 方案中,载体歧管266的相对的端部形成载体端口270a、270b(见图13)。但是,载体歧管可W 在任何合适的位置沿着载体歧管形成任何合适数量的载体端口。此外,装置可W具有任何 合适数量的有区别的和/或隔开的载体歧管。
[0137] 载体端口可任何合适的方式来使用。在一些实施方案中,载体端口中的仅一 个可W在执行使用装置252形成液滴的方法期间连接至载体流体的源。使用者可W被允许 选择利用哪个载体端口将载体流体引入到装置252中。其它的载体端口可W处于封闭状态 并且可W提供其中滞留的气体可W聚集而不干扰液滴生成的区域。可选地,第一载体端口 可W连接至载体流体的源且第二载体端口可W打开或是打开的W允许用载体流体预装载 载体歧管。在运个实例中,载体流体经由第一载体端口被接收在载体歧管中,且空气和/或 多余的载体流体可W经由第二载体端口离开载体歧管。第二载体端口在预装载操作之后和 在施加真空或压力W驱动液滴生成之前可W是密封的。在一些实施方案中,两个或多个载 体端口可W连接至载体流体的相同的源W允许载体流体经由两个或多个有区别的载体端 口进入通道网络。
[0138] 图16示出了流体地连接至载体流体116的外部源272的载体端口 270a的截面图。端 口可W包括盲孔274,盲孔274形成在基部76的顶面中并横向地连通载体歧管的供应通道 268。盲孔274可W比供应通道268更宽和/或更深。在其它的实施方案中,供应通道268可W 沿着其长度在任何合适的位置加宽或加深W形成一个或多个载体端口,和/或供应通道可 W沿着其长度在任意位置凹进W提供载体端口。包括载体端口的载体歧管266可W在顶部 用盖子78密封。盖子可W在任何时间在载体端口之上使用例如,经由导管277流体地连接至 载体流体的外部源的中空的刺破元件276刺破。刺破元件276可W连接至使能够和盖子78- 起围绕刺破元件形成液密密封的衬垫278和/或与能够与盖子78-起围绕刺破元件形成液 密密封的衬垫278整体地形成。因此,载体流体的外部源经由载体端口 270a流体地连接至载 体歧管266,从而允许载体流体被推送和/或引入到载体歧管中,如由W流动箭头279所表示 的。
[0139] 图14示出了乳液产生单元154中的一个的通道和孔口。该单元具有与装置152的通 道结构相似的通道结构(例如,见图5)。用作液滴生成的位置的通道交叉口 182在其中样品 通道174和载体通道176、178与液滴通道180会合的位置形成。如在装置152中的单元还具有 用于将样品添加到样品槽的样品端口 184, W及在乳液使用在基部76中形成为通孔的每个 端口聚集在乳液槽中之后将乳液从乳液槽移除的乳液端口 188。但是,该单元没有相应的载 体端口。而是,载体流体从连接的,外面的装置源来提供。此外,如在装置152中的乳液产生 单元具有将样品从在下面的样品槽向上引导到样品通道174的样品管路196, W及将载体流 体中的液滴从液滴通道180向下引导到在下面的乳液槽的液滴管路200。
[0140] 图17示出了穿过样品槽166和装置252的乳液槽170截取的截面图。(该视图中通道 太小而在不可见。)液滴管162从基部76的主体80突出到乳液槽170中。液滴管非常短W使所 聚集的乳液再进入液滴管的可能性最小化。液滴管路200穿过管162向上延伸至通道网络。
[0141] 图18示出了穿过样品槽166截取的截面图。样品槽非对称地成形,其中较深的端部 在左边W及较浅的端部在右边。样品管162向下延伸到靠近样品槽底部在样品槽较深的端 部处的位置。如运里描述的,将样品槽构造成相对宽的和浅的,允许样品管162更短且更粗。 因此,样品管可W与基部76的其余部分一起被整体地注塑模制。
[01创样品端口 184和乳液端口 188各自分别地连接至相关的端日,即,排放端口290和真 空端口 292(见图14和图18)。端口 290和端口 292中的每一个由形成在基部76的顶面中并且 由相应的通道298或通道300连接至端口 184或188的相应的盲孔294、296产生。
[0143] 排放端口 290在槽已经被装载并且孔254已经使用覆盖物密封之后提供用于排放 的样品槽166的位置(还参见图10和图11)。盖子78可W在排方端口 290之上使用刺破元件刺 破W打开端口,并且因此在开始形成乳液之前排放该样品槽。排放端口290通过通道298从 样品端口 184隔开,运当样品槽排放时,降低刺破元件被样品污染的可能性。
[0144] 真空端口292在结构上与排放端口 290相似,并提供用于经由乳液端口 188将真空 源连接至在下面的乳液槽的位置。真空端口通过通道300从乳液端口 188隔开,运当盖子在 真空端口 292之上被刺破W将真空源连接至装置252时和/或当施加真空时,降低真空系统 被乳液污染的可能性。通道300在乳液生成之后通过通道形变来隔离300,例如,通过施加热 量和可选地压力经由热烙,还允许密封乳液槽。通道180和通道300可W接近彼此延伸W使 在单个操作中,例如,在跨过两个通道延伸的热烙区域302处,能够同时热烙通道180和通道 300,从而在乳液生成之后且在热循环之前完全地密封乳液槽。可选地,通道180和通道300 可W在相同或不同的时间被单独地热烙。在热烙区域302处的热烙通道180和通道300与上 文描述的用于图9B中示出的上一个构造的热烙柱234类似。
[0145] 实例3.与微流体装置相连接的示例性的仪器
[0146] 本实例描述了构造成流体地连接到微流体装置252的示例性仪器310和使用该仪 器来生成乳液的方法;见图19-21。
[0147] 图19和图20示出了微流体系统50的仪器310,仪器310用于在装置252内驱动和控 制流体流动。仪器310可W构造成与本文公开的微流体装置中的任一个一起使用。由仪器 310可选地自动执行的操作中的任一个或所有的操作可W由使用者手动地执行。
[0148] 仪器310可W包括相对于至少一个处理头314保持并定位装置252的支撑件312。处 理头314与装置对齐地定位在或可定位在装置252上,并构造成与装置252的顶部相连接。在 图19中描述的构造中,在流体处理已经开始且处理头314还未与装置接触之前,处理头在装 置252上处于预处理的准备好的位置。处理头可W可操作地连接到驱动机构316("驱动 器")、容纳载体流体116的载体流体储器318、W及包括真空累322(或者真空或压力的其它 源)的真空源320。框架可W为附件、机构和/或仪器的其它结构的支撑件提供位置。
[0149] 处理头314具有主体326和连接到主体的多个刺破元件(见图19和图20)。该刺破元 件可W与装置252的多个端口竖直地对齐或是可对齐的W允许刺破元件在端口上刺破覆盖 物。刺破覆盖物打开了端口,例如,W形成排放口或将端口流体地连接至载体流体储器318 或真空源320。
[0150] 根据由元件打开的端口的类型,刺破元件可W被归类为不同的类型,即,载体刺破 元件328a、排放口刺破元件328bW及真空刺破元件328c。运些类型中的一个或多个可W排 列成配合装置252的相应的端口的布置,如通过将图13和图14与图20对比所图示的。至少一 个载体刺破元件328a可W与至少一个载体端口 270a或270b(在本实例中端口 27化被对齐) 对齐或是可对齐的。多个排放口刺破元件328b可W与相应的多个排放端口 290对齐或是可 对齐的。(在本实例中所有的排放口刺破元件与所有的排放端口对齐)。多个真空刺破元件 328c可W与相应的多个真空端口 292对齐或是可对齐的。(在本实例中所有的真空刺破元件 与所有的真空端口对齐)。因此,处理头314和装置252可W相对于彼此竖直地移动W同时刺 破两种或多种类型的端口。在一些实施方案中,两种或多种类型的端口可W在不同的时间 被刺破。例如,排放端日可W在不同的时间,例如,在真空端日和/或载体端日之前或之后被 刺破。如另一个实例,载体端口可W与真空端口相比在不同的时间被刺破,例如,W使用载 体流体预装载载体歧管。此外,给定的类型的端口可W在不同的时间作为两个或多个组被 刺破。端口可W在不同的时间使用例如,具有较少的刺破元件的水平地可定位的处理头、两 个或多个处理头(例如,用于排放端口和真空端口的不同的头)或手动地刺破一些端口(例 如,排放端口)的单独的工具W及其它来刺破。
[0151] 刺破元件328a、328b和328c可W在仪器的相同的处理头314上或不同的处理头314 上。在一些实施方案中,一组或多组刺破元件可配合由装置的所有端口或子集的端口 界定的阵列的阵列来布置。例如,刺破元件328b可配合装置的两个或多个排放端口 290 的布置的阵列来布置。在一些实施方案中,刺破元件328b可W构造成同时刺破多个排放端 口 290,例如装置的每个排放端口 290。刺破元件328c可W W配合装置的两个或多个真空端 口294的布置的阵列来布置。在一些实施方案中,刺破元件328c可W构造成同时刺破多个真 空端口 294,例如装置的每个真空端口 294。在一些实施方案中,刺破元件328b和刺破元件 328c可W布置成同时刺破多个排放端口290和多个真空端口294。在一些实施方案中,刺破 元件328b和刺破元件328c可W布置成同时刺破至少一个载体端口 270a或27化和多个真空 端口。
[0152] 每个刺破元件可W与可W专用于刺破元件或在两个或多个刺破元件之间共享的 垫片330相关联(见下文)。每个刺破元件可W为中空的或实屯、的。
[0153] 载体刺破元件328a可W连接至载体流体源318,如由W箭头332所表示的。因此,当 刺破元件328a进入载体端口时,每个刺破元件328a可W将载体流体源流体地连接到载体歧 管 266。
[0154] 排放口刺破元件328b可W与大气形成流体连通。因此,当刺破元件328b打开排放 端口时(例如,在样品端口已经被覆盖之后),每个排放口刺破元件328b可W用于将装置外 的环境空气与排放端口 290及其相关联的样品槽连接。
[0K5]真空刺破元件328c可W连接至真空源320,如由W箭头334所表示的。因此,当刺破 元件进入真空端口时,每个刺破元件328c可W将真空累流体地连接至真空端口(及其相关 联的乳液槽)。头312可W包括真空刺破元件穿过其与真空源相连通的真空歧管336。
[0156] 驱动结构316使支撑件312和头314相对于彼此移动。在描述的实施方案中,驱动机 构促使头314移动而支撑件312保持静止。在其它的实施方案中,驱动机构促使支撑件312移 动而头314W及其它保持静止。驱动机构可-个维度,即,沿着竖直轴线移动头314,例 如,如果头可W在装置上在一个位置执行所有其功能。可选地,驱动机构可两个或多个 维度移动头314,如W340所表示的,运可W允许头多次定位在装置上W为不同的子集的乳 液生成单元多次执行不同的功能和/或执行相同的功能(例如,W从不同子集的单元按顺序 生产乳液)。
[0157] 该仪器还可W配置成例如通过热烙使装置252的通道形变W阻挡流体穿过通道通 过。例如,仪器可W具有多个加热元件,该多个加热元件在乳液形成之后压在装置252的顶 部上W通过阻挡与乳液槽相关联的通道180和通道300来密封每个乳液槽(见图14)。因此, 加热元件可配合乳液产生单元的间距的阵列来布置,并且特别是W配合由通道对180 和通道300界定的热烙区域且与由通道对180和300界定的热烙区域可对齐的阵列来布置 (见图14)。加热元件可W存在于仪器的头314上或不同的头上,或可W由不同的仪器提供。 在任何情况下,乳液可W在乳液槽中通过通道形变被流体地隔离且然后在槽中被热循环。 在一些实施方案中,激光可W用于使通道形变。
[0158] 载体流体储器318可W被排放W允许真空累322将载体流体从储器抽取到装置252 中。可选地,或另外,载体流体储器可W连接至可选的载体累342,该可选的载体累342可选 地在来自真空源320的协助下将载体流体116从储器驱动到装置中。通常不需要载体累,除 非载体累在使用真空源施加真空之前被用于将载体流体预装载到装置中。
[0159] 仪器310还可W包括处理器344(可互换称为控制器),处理器344与驱动机构316、 真空累322和/或阀和/或用于其的压力计和/或载体累342W及其它的任何组合通讯。处理 器可W在装置252中控制和协调流体处理。
[0160] 图21示出了用于仪器310的另一个示例性处理头314曰。头314aW具有各自由多个 真空刺破单元328c共享的垫片330a、330b而不同于头314。在一些实施方案中,垫片可W与 一个或多个刺破元件一起整体地形成。
[0161] 乳液可W用如下的装置252制备。如描述的,在下文中出现的步骤可任何合适 的次序和组合来执行,且各自可W由使用者或仪器310来执行。在下面参考了包含在特定步 骤中的示出了结构的附图。
[0162] 样品可W被装载到样品槽166中的每一个中(见图10和图11)。样品或不同的样品 的复制品可W被装载到槽中。每个样品可W穿过盖子78的孔口 254和基部76和/或主体80的 样品端口 184引入到样品槽中(见图10、11、和14)。
[0163] 样品端口 184可W通过施加至少一个覆盖物而被覆盖。一个或多个覆盖物可W放 置在样品端口之上,该一个或多个覆盖物可W(或可W不)附接至盖子78并且可W (或可W 不)密封每个样品端口。覆盖每个样品端口可W在样品槽之间降低交叉污染的可能性。在一 些实施方案中,样品端口可W处于未覆盖状态、松弛地覆盖、或用预穿孔的覆盖物W及其它 来覆盖,该预穿孔的覆盖物可W免去对刺破用于样品槽的排放端口的需要。
[0164] 装置252可W放置到仪器310的支撑件312上。在一些实施方案中,排放端口290可 W在装置放置到支撑件上之前刺破(例如,用单独的工具)。在一些实施方案中,当提供给使 用者时,排放端口可W是打开的(例如由制造者刺破或当制造时处于未覆盖状态)。
[0165] 处理头314和装置252可W相对于彼此移动W在端口之上刺破覆盖物(由一层或多 层组成),运可W将载体流体的源,例如,载体储器318连接到一个或多个载体端口,和/或将 真空源320连接到一个或多个真空端口。
[0166] 真空可W用真空源320施加到装置252W驱动乳液形成。例如,真空可W通过打开 真空源的阀W将真空累和/或真空腔室连接至装置252的每个真空端口来施加。所施加的真 空将载体流体吸取到载体歧管266并且进入到每个乳液产生单元154的载体通道176、178中 的每一个中(见图14)。所施加的真空也从每个样品槽将样品流体吸取到样品通道174中。通 道网络设计成相对于传送到通道汇合处的载体流体为传送到通道汇合处182的样品提供更 大的流体阻抗,使得载体流体首先到达通道汇合处。运种
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