专利名称：可编程微流体数字阵列的制作方法
可编程微流体数字阵列
背景技术：
微流体装置能在不久之前仍无法想象的尺度上用于分析、制备、测量以及其他操作功能。微流体装置的优点包括节约珍贵的试剂和样品、样品分析或合成的高密度和高通量、肉眼几乎不可见的水平上的流体精确度和准确度以及替换在宏观流体尺度上操作的对应设备所带来的空间减少。与微流体装置尺寸减小和密度增大相关的是更高的复杂度和更大的工程和制造成本以及更精细的装置构造。尽管在微流体设计和应用方面有这些进展，但是降低微流体芯片的复杂度以及简化它们的操作还是有用的。此外，需要增强的控制流体流动以及微流体装置中发生的相关反应过程的能力。因此，本领域需要与微流体装置相关的改进的方法和系统。发明_既述本发明涉及微流体装置。更具体地，本发明涉及可编程微流体数字阵列及其操作方法。仅作为举例，所述方法和设备已应用于在微流体芯片中提供异步逻辑功能的系统中。 此外，本发明的一些实施方案将单向阀整合入数字阵列以提供闭锁控制线。然而，应认识到本发明具有广得多的适用范围。根据本发明的一个实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含压力源和与压力源流体连通的控制线。所述微流体装置还包含多个通过所述控制线操作的阀，还包含独立阀，所述独立阀位于所述控制线附近并在所述压力源和所述多个阀之间。根据本发明的另一个实施方案，提供了操作具有阀和控制线的微流体装置的方法，所述控制线具有与其相连的阀组。所述方法包括关闭所述阀并对所述控制线施加压力。 所述关闭的阀导致与所述控制线相连的阀组不可操作。根据本发明的又一个实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含第一阀、 第二阀和与所述第一阀和第二阀流体连通的控制线。所述微流体装置还包含与所述控制线流体连通的压力蓄积器(pressure accumulator)以及位于所述压力蓄积器和所述第二阀之间的所述控制线附近的单向阀。根据本发明的一个替代性实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含多个以阵列布局布置的反应室。所述多个反应室的每一个具有与多个反应室中之一流体连通的第一阀和与所述多个反应室中的所述之一流体连通的第二阀。所述微流体装置还包含可操作以开动所述第一阀和所述第二阀的第一控制线以及与所述多个反应室流体连通的输入线组。所述微流体装置还包含与所述输入线组流体连通的多个样品入口以及布置于所述第一控制线中的单向阀。根据本发明的另一个替代性实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含多个反应室和多个第一输入口。所述多个第一输入口的每个通过第一多个输入线之一与所述多个反应室的一个或多个流体连通。所述微流体装置还包含多个第二输入口。所述多个第二输入口的每个通过第二多个输入线之一与所述多个反应室的一个或多个流体连通。所述微流体装置还包含与第一控制线流体连通的第一压力蓄积器。所述第一控制线设置为关闭所述第一多个输入线。此外，所述微流体装置包含与第二控制线流体连通的第二压力蓄积器。所述第二控制线设置为关闭所述第二多个输入线。另外，所述微流体装置包含布置在所述第一压力蓄积器和所述第一多个输入线之间的所述第一控制线中的第一单向阀，和布置在所述第二压力蓄积器和所述第二多个输入线之间的所述第二控制线中的第二单向阀。根据又一个替代性实施方案，提供了操作具有多个阀以及单向阀的微流体装置的方法。所述方法包括向所述微流体装置的控制线施加第一流体压力，以及应答于所述第一压力的施加而关闭所述多个阀。所述方法还包括应答于所述第一压力的施加而关闭所述单向阀，以及向所述微流体装置的第二控制线施加第二流体压力。根据本发明的一个具体实施方案，提供了操作具有多个输入口的微流体装置的方法。所述方法包括向所述多个输入口之一提供输入流体，以及开动阀组以关闭与所述多个输入口的亚组连接的第一部分输入线。所述亚组不包含所述多个输入口的所述之一。所述方法还包括使所述输入流体流过与所述多个输入口的所述之一连接的输入线，使所述输入流体流经所述输入线到达所述输入线的第二部分并关闭第二阀组以分隔多个反应室。根据本发明的另一个具体实施方案，提供了操作可编程微流体装置的方法，所述装置具有与第一输入线组和第二输入线组流体连通的反应位点阵列。所述方法包括开动可操作用以阻塞所述第一输入线组的第一阀组，以及开动可操作用以阻塞第二输入线组之亚组的第一部分的第二阀组。所述方法还包括通过所述第二输入线组的第二部分将样品装载入所述反应位点以及开动可操作用以分隔所述反应位点的第三阀组。根据本发明的又一个具体实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含预定数量的输入口和多个输入流体线，所述输入口的每个可操作以接收多个输入流体之一， 所述多个输入流体线的每个与所述预定数量的输入口之一流体连通。所述微流体装置还包含阀组，所述阀组的每个可操作以关闭所述多个输入流体线之一。所述阀组的数量少于所述预定数量。所述微流体装置还包含与所述输入流体线的每个流体连通的歧管和第二阀组，所述第二阀组的每个可操作以关闭所述歧管的一部分。根据本发明的一个实施方案，提供了操作可编程微流体装置的方法，所述装置具有反应位点阵列，其与第一输入线组、第二输入线组和与所述第二输入线组连接的歧管流体连通。所述方法包括开动可操作用以关闭所述第一输入线组的第一阀组，开动可操作用以关闭第二输入线组之亚组的第一部分的第二阀组，以及开动可被操作用以使所述歧管停用(deactivate)的第三阀组。所述方法还包括撤销开动(deactuate)所述第二阀组，将多个样品通过所述第二输入线组的第二部分装载入所述反应位点，以及开动可被操作用以分隔所述反应位点的第四阀组。根据本发明的另一个实施方案，提供了操作可编程微流体装置的方法，所述装置具有与第一输入线组和第二输入线组流体连通的反应位点阵列。所述方法包括开动可被操作用以阻塞所述第一输入线组的第一阀组，以及开动可被操作用以分隔所述反应位点的第二阀组。所述方法还包括撤销开动所述第二阀组，将多个样品通过第二输入线组装载入所述反应位点以及开动所述第二阀组。根据本发明的又一个实施方案，提供了微流体装置。所述微流体装置包含多个反应位点和第一输入线组，所述第一输入线组提供预定数量的第一输入口和所述多个反应位点之间的流体连通。所述第一组的数量是所述预定数量。所述微流体装置还包含第二输入线组，其提供预定数量的第二输入口与所述多个反应室之间的流体连通。所述第二输入线
11组的每个包含主干部分和分支部分，并且所述第二组的数量少于所述预定数量。所述微流体装置还包含可编程的输入装置，其可操作用以使用所述第一输入线组或所述第二输入线组装填所述反应室。根据本发明的一个具体实施方案，提供了设置具有多个控制线的微流体装置的方法。所述方法包括开动第一控制线以及将阀置于第一状态。所述方法还包括之后开动可被操作用以将阀组置于第二状态的第二控制线。处于所述第一状态的阀阻止所述阀组被置于第二状态。根据本发明的另一个具体实施方案，提供了设置具有多个控制线的微流体装置的方法。所述方法包括通过开动第一控制线和然后开动第二控制线来建立所述微流体装置的第一状态，以及通过开动所述第二控制线和随后开动所述第一控制线建立所述微流体装置的第二状态。根据本发明的又一个具体实施方案，提供了一种微流体装置。所述微流体装置包含第一阀和第二阀。所述微流体装置还包含与所述第一阀和所述第二阀流体连通的控制线，以及与所述控制线流体连通的压力源。所述微流体装置还包含布置于所述控制线中所述压力源与所述第二阀之间的单向阀。根据本发明的另一个替代性实施方案，提供了微流体系统。所述微流体系统包含载体。所述载体包含多个第一输入口和多个第一输入线。所述多个第一输入线的每个与所述多个第一输入口之一流体连通。所述载体还包含多个第二输入口和多个第二输入线。所述多个第二输入线的每个与所述多个第二输入口之一流体连通。所述载体还包含第一压力源和第二压力源。所述微流体系统还包含装在所述载体之上的微流体装置。所述微流体装置包含多个第三输入线和多个第四输入线。所述多个第三输入线的每个与所述多个第一输入线之一流体连通，所述第四输入线的每个与所述多个第二输入线之一流体连通。所述微流体装置还包含与所述第一压力源流体连通的第一控制线，可被操作用以阻塞所述第一控制线至少一部分的单向阀，和与所述第二压力源流体连通的第二控制线。本发明具有超越常规技术的许多优点。例如，本发明技术允许在制造后定制微流体装置，使用户能够提供多个可编程面板的设置。本发明的这些和其他实施方案以及其许多优点和特征联系下文和附图进行了更详细的描述。附图简述
图1是根据本发明一个实施方案的微流体装置的简化示意图。图2A是根据本发明一个实施方案的单向阀的简化示意图。图2B是显示图2A所示单向阀的简化顶视图。图3是一种操作根据本发明一个实施方案的微流体装置之方法的简化流程图。图4是一种操作根据本发明另一个实施方案的微流体装置之方法的简化流程图。图5是一种操作根据本发明又一个实施方案的微流体装置之方法的简化流程图。图6A是根据本发明一个实施方案的阵列中反应室的简图。图6B是根据本发明一个实施方案的阵列中控制线、流体输入线和反应室的简化透视图。图7显示一种对根据本发明一个实施方案的可编程微流体装置编程的简化方法。图8显示一种对根据本发明另一个实施方案的可编程微流体装置编程的简化方法。图9显示一种对根据本发明又一个实施方案的可编程微流体装置编程的简化方法。图10是根据本发明一个实施方案的可编程微流体装置的简化示意图。图11是根据本发明一个实施方案的微流体系统的简化示意图。具体实施方案详述图1为根据本发明一个实施方案的微流体装置的简化示意图。在一个具体的实施方案中，图1所示的微流体装置包含可编程高密度数字阵列。所述微流体装置100包含第一压力源102和第二压力源104。在图1中，第一压力源102被称为容纳蓄积器(containment accumulator)，如下文更详细所述，所述压力源102与控制线流体连通，所述控制线可操作用以关闭与阵列106中反应室(未显示)相关联的阀。由于使用压力源102进行的开动使这些反应室阀关闭并使样品和/或试剂容纳于所述反应室中，因此在一些实施方案中压力源102称为容纳蓄积器。在操作中，将液体放置在压力蓄积器(pressure accumulator)或压力源中，所述压力蓄积器或压力源随后与外部正压供应(如含有压缩空气的容器)相连。在压力下，所述压缩空气或其他流体将所述压力蓄积器中的液体推入控制线，从而开动阀。因此，所述压力源在制造时通常不包含加压流体，而是提供在操作微流体装置期间加压流体可在其中蓄积和储存以在激活后对控制线施加压力的容器。如在本申请全文中更完整描述的，所述压力蓄积器可操作以在激活后维持控制线中的压力。在共同未决和共同转让美国临时专利申请No. 61/044，417中提供了适合实施本发明实施方案的数字阵列的额外描述，其全部公开内容对所有目的通过整体弓I用并入本文。图6A是根据本发明一个实施方案的阵列中反应室的简图。作为一个实例，本发明的一些实施方案采用具有反应室的单元格，其横向尺寸为100μπιΧ60μπι，高度为125 μ m。 在该示例性实施方案中，所述室的体积约为0. 75nl。这样小的室体积能使用更小的样品体积并减少了操作成本。直径50 μ m的通孔(via)连接反应室和测定/样品输入线。以IlOym 的第一侧向室间距和200 μ m的第二侧向室间距放置反应室。在与含有测定/样品输入线的层不同的层中提供50 μ mX 50 μ m的阀，所述阀可操作用以阻止流经所述输入线。该单元格的特定几何外形不旨在限制本发明的实施方案，而只是提供具体实施方案的实例。在另一个实施方案中，采用适合于具体应用的其他装置几何外形。根据本发明的一些实施方案，采用宽度范围为约5 μ m至约400 μ m、深度范围为约5 μ m至约75 μ m的输入线提供流经所述微流体装置的流体。宽度范围为约5 μ m至约 400 μ m、深度范围为约5 μ m至约75 μ m的控制线用于通过阀关闭(valve off)经过输入线的流体流动。在一些实施方案中采用宽度范围为约10 μ m至约500 μ m、长度为约10 μ π!至约500 μ m、高度范围约为5 μ m至约500 μ m的反应室。这些装置的几何外形通过示例的方式提供，并且不旨在限制本文所述的实施方案。如图6A所示，提供了多个输入线620，使流体能在水平方向流经所述输入线。显示了三条输入线，但本发明的一些实施方案采用多于三条的输入线，例如，11条输入线。采用多条输入线则单个样品可分布在多个输入线中，这提供了给定样品的多个拷贝。如对图6B 进行的更完整的描述中所述的，所述输入线或输入通道至少部分包含在微流体装置的第一层中。参见图1，所述输入线与阵列106左侧的测定输入线132流体连通，并与阵列106右侧的样品输入线142流体连通。因此，来源于测定输入130或样品输入140的流体均可提供给输入线并进而提供给反应室。在垂直方向上提供多个控制线610，使得能够控制经过输入线的流体流动。显示了两条输入线，但本发明的一些实施方案采用多于两条的控制线，例如，70条控制线。在另一个实施方案中，有71条控制线。所述多条控制线沿着输入线的长度形成分离的反应室， 提供包含相同样品的多个反应室。如对图6B更完整的描述中所述的，所述控制线或控制通道至少部分包含在微流体装置的第二层中。参见图1，所述控制线与闭锁控制线110的114 部分流体连通，所述闭锁控制线与容纳蓄积器102流体连通。在所述控制线与所述输入线的交点形成阀615，其应答于控制线中的流体压力而被开动，并可操作以阻止流体流经所述输入线。通常，所述多层微流体装置包含多个弹性体层并且阀615包含可偏转膜。在图6A 和6B显示的实施方案中，所述阀的可偏转膜偏转至位于与控制通道的交点之上的流体通道中。因此，所显示的实施方案采用“上推”阀，其中可偏转膜向上偏转至流体通道中以在阀所在位置关闭流体通道。对于在图6A和6B中显示的阀，释放控制通道中存在的流体压力导致可偏转膜返回未偏转位置从而打开关闭的阀。流经输入线620的流体沿与图6A平面垂直的方向经过通孔625并向上流入反应室630，如在对图6B的更完整描述中所述的那样反应室630至少部分包含在微流体装置的第三层中。因此，所述通孔至少部分包含在微流体装置的至少所述第二或第三层中。通常， 采用激光融蚀处理去除第二或第三层的一部分来形成所述通孔。由于所述微流体装置是空气可透过的，可采用封闭充填技术(blind fill technique)充填反应室并进行多种化学、 生物或其他实验。本领域技术人员了解，在反应室中存在流体后，控制线的开动将导致阀关闭并将流体在反应室中保留预定的时间段。图6B是本发明一个实施方案的阵列中的控制线、流体输入线和反应室的简化透视图。阵列(例如，图1所示的阵列106)是多层微流体装置的一部分。每层通常包含具有一个或更多个凹槽、通道、室等的弹性体结构。如本文所示，第一层601包含布置成平行通道阵列的多个控制通道610和另外的控制通道611。所述控制通道610和另外的控制通道 611与一个或更多个压力源或压力蓄积器流体连通。因此在一个实施方案中，控制通道610 与压力蓄积器102流体连通，控制通道611在与压力蓄积器104流体连通。尽管在图6B中显示了单个控制通道611，但本领域普通技术人员应理解所显示的单个通道代表了与601 层相关联的一个或更多个控制通道。此外，所述控制通道不限制于与层601相关的位置。所述控制通道可适应于具体应用而置于其他层。例如，在一个多重控制(control-on-control)的实施中，为了使第一控制线(例如控制通道611)对第二控制线(例如控制通道610)产生控制，将所述第二控制线根据控制通道的长度放置在第一层601和第二层602两者中。采用与通孔625相似的通孔将第二控制线从第一层601转换到第二层602。通过在第一控制线上方穿过第二控制线， 在两条控制线的交点形成阀。一旦开动所述第一控制线，则所述第一控制线和所述第二控制线之间阀位置的柔性膜向上推动以在阀位置阻塞位于602层中的第二控制线。因此，如在下文中更完整描述的，可在不同控制线之间或控制线和流体输入线之间形成“上推”阀。 参见图1，与阀1 相连的控制线通过通孔从结构的下层过渡到上层，而后穿过控制线122使控制线122从而能够开动分隔阀124。而后，与阀1 相关联的控制线经另一个通孔穿回到第一层中从而通过并开动流体输入线132的阀。一旦控制线122被开动，分隔阀124阻塞经过与阀1 相连的控制线的流动，阻止阀1 通常应答于控制线110开动的关闭。第二层602包含也以平行通道阵列布置的多个流体输入通道620。在图6A和6B 所显示的实施方案中，控制通道610和输入通道620彼此垂直地排列。通过向控制通道610 中存在的液体(通常为基本不可压缩的流体)施加压力来实现微流体装置中存在的阀的开动。通常，将液体放置在蓄积器(accumulator)或压力源中并且向蓄积器提供加压的流体 (例如空气、氮气等)。蓄积器中压力的增加使液体在压力下进入控制线。应答于所施加的压力，形成601层顶部的可偏转膜向上偏转进入流体输入通道620。因此，在控制通道和流体输入通道交点产生“上推”阀。一些其他实施方案可通过重新定位多种控制和流体层采用“下推”、“下拉”或“上拉”阀。在提供多重控制的本发明的一些实施方案中，可提供一个或更多个另外的控制层 (例如下层601)，或者通过将控制线排布入602层。所述一个或更多个另外的控制层可包含另外的控制线(未显示)，其一旦开动将通过阀关闭层601中存在的控制线。因此，通过对一个或更多个另外的控制线中存在的控制流体(例如液体)施加流体压力，柔性膜偏转至控制线610，阻止流体流经控制线。因此，本发明的一些实施方案提供了控制层，也称为多重控制。本领域普通技术人员会了解许多变化、改进和替换。所述第二层还包含多个通孔625，产生提供从所述输入通道到第三层603之流体流动的流体通道。第三层603包含多个反应室630，其通过通孔与所述流体输入通道流体连通。在所示的实施方案中，反应室630形成为与层603的底部相连，换言之，所述反应室从底部是开放的。因此，通孔被完全包含在602层中。在另一些实施方案中，所述通孔可被包含在602和603层两者中以适应于具体的应用。在一些实施方案中，微流体装置可包含根据旋转或浇注制造方案制备的一个或更多个层。例如，旋转方案可涉及在有图案的盘或模具上放置聚合材料，并旋转所述盘以在盘上产生聚合物层。示例性聚合物包括聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯、聚酯、氟代聚合物、聚四氟乙烯、聚碳酸酯、多晶硅和聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)。浇注方案可涉及如将PDMS材料浇注在有图案的模板或模具上，这可产生可从模具上完整地剥下或拉下的PMDS层。通常，通过浇注制造技术制备的层比用旋转制造技术制备的层厚。 弹性块可包含任何所需组合的一个或更多个浇注或旋转层。 在一些实施方案中，可根据旋转方案制造第一层603。例如，可将PDMS放置在具有对应于多种所需的控制通道610的凸起部分的模具上。可旋转所述模具以在整个模具上产生PDMS薄层。在固化后，可从模具上剥掉第一层601并贴附在适合的刚性基质(如玻璃、 硅)或塑料(聚苯乙烯)上。或者，第一层601可保持为贴附在模具上。第一层601可包含开口、凹槽或至少部分形成或限定控制通道610的其他空隙。 为了生成第二层602，可采用旋转方案，将PDMS放置在第二模具上，所述第二模具具有对应于多种所需流体输入通道的凸起部分。第二模具还可包含，例如形成对应于第二层602中排列标记的凸起或波状部分。这些排列标记可在用于形成通孔625的激光烧蚀中使用，以使烧蚀处理期间激光烧蚀指向所述排列标记。可旋转第二模具以在整个第二模具上提供PDMS薄层。第二层602可包含开口、凹槽或至少部分形成或限定输入通道620的其他空隙。在一些情况下，可将第二层602暴露于一次或多次上述激光烧蚀。指向第二层602 的烧蚀激光束可形成通孔625。在第二层602充分固化后，可从第二模具上剥离第一层601， 并将其与第一层对齐并接触。可将第二层与第一层粘贴以使两层粘附在刚性基质上。为了采用浇注方案产生第三层603，可将PDMS浇注在具有对应于多种所需的反应室630的凸起部分的第三模具上。在固化后，可从第三模具上剥掉第三层603并与第二层 602对齐并接触。可将第三层粘贴在第二层上以使所有三层粘附在刚性基质上。可制造微流体装置的材料包括但不限于弹性体、硅、玻璃、金属、聚合物、陶瓷、无机材料和/或这些材料的组合。再参见图1，压力源102与封闭控制线110流体连通。所述闭锁控制线包含几个下文更完整描述的区段以及单向阀112(也称为止回阀(check valve))。在共同未决和共同转让的国际专利申请No. PCT/US07/080489(以国际公布号WO 2008/043046A2公开，其全部公开内容通过整体引用并入本文)中提供了关于单向阀的另外描述。第一区段114从压力源102接收开动压力并可操作用以关闭阵列106中存在的容纳阀(containment valve) 0 如本领域技术人员所了解地，阵列106适于进行多种微流体实验。因而可通过应答于闭锁控制线110的开动而关闭容纳阀，使得阵列中的反应室中存在的样品、试剂等保留在反应室中。闭锁控制线110的区段114无止回阀，这使容纳阀在去除压力源102的开动压力后重新开启。闭锁控制线110的第二区段116在单向阀112的下游。由于单向阀112可操作用以阻止流体从区段116流向区段114，压力源102的开动将导致控制流体(通常为液体)通过单向阀112并关闭阀118a-118e。图1中所示的与闭锁控制线110相关联的细线代表控制线的“高架(flyover)”区段，其中控制线的设计防止测定输入线132(在下文中更完全地描述)在闭锁控制线110开动后关闭。与阀118a-118e相关联的粗线代表可被操作用以关闭或停用歧管135(提供在多个测定输入线132之间的流体流动)的阀。阀118a-118e的关闭会阻止测定流经过歧管135从一个测定输入线流向其他的测定输入线，将此称为歧管的停用。在通过压力源102开动闭锁控制线110后，阀118a-118e会关闭并且在去除闭锁控制线的开动压力后，单向阀112会保持阀118a-118e的关闭状态。与阀118a-118e相反， 由区段114开动的容纳阀会在去除所述开动压力后开启。因此，闭锁控制线中止回阀的空间位置提供了以闭锁或非闭锁行为为特征的一个或更多个区段。如本领域技术人员明确的，在控制线中采用额外的止回阀会提供具有闭锁行为的额外的区段。闭锁控制线110还包含第三区段128，其具有可被操作用以关闭从测定输入130至阵列106的测定输入线132的阀。测定输入130还可被称为输入口。由于第三区段1 也在单向阀112的下游，通过压力源102开动闭锁控制线110可关闭第三区段128中的阀并阻止在测定输入线132和阵列106以及其上排布的反应室之间的流动。在去除闭锁控制线 110的开动压力后区段128的阀保持关闭。提供与第二控制线120流体连通的第二压力源104，其被称为界面蓄积器 (interface accumulator)。所述第二控制线还包含几个区段121、123和125。区段121包含高架区122以使得能够在不关闭测定输入线132的情况下开动独立阀124。在本说明书全文中提供了对阀124(本文中称为独立或分隔阀(ind印endent or decoupling valve))的另外描述，并在下文中对其进行更具体地描述。尽管在图1中所述的特定独立或分隔阀 1 使用第二压力源104开动，但是这在本发明中不是必需的。在另一些实施方案中，独立或分隔阀IM可为机械的、静电的、流体的、电机械的、热动力的、压电的等。因此，尽管采用图1中显示的第二压力源104开动分隔阀124，但是这在一些实施方案中不是必需的。此外， 尽管使用单个第二压力源104控制包含分隔阀在内的多个阀组，另一些实施方案可采用多个压力源流体开动的组合和静电开动等。本领域普通技术人员了解多种变化、改进和替换。区段123包含可被操作用以关闭6个所示的测定输入线132中5个的阀134。由于在图1所示的实施方案中只提供了 5个阀134，通过压力源104进行的区段123中阀134 的开动仍会使最右端的测定输入线保持开启。区段125包含单向阀127和可被操作用以关闭样品输入线142的阀126，所述样品输入线142与样品输入(即输入口)140和阵列106 流体连通。应注意尽管在图1中显示了测定和样品输入，本发明不限于只有测定和样品输入，其他输入包括在本发明范围内。将单向或止回阀127放置在闭锁控制线120的区段125，允许126阀关闭并在区段所施加压力后保持关闭，阻止流体通过样品输入线来往阵列106的流动。由于区段121和 123不包含止回阀，这些区段的撤销开动将导致阀134和124的重新开启。本发明的一些实施方案在微流体装置100中提供了异步逻辑功能。例如，由于使用单独并独立于其他所示控制线Iio的控制线120开动图1中所示的独立或分隔阀124， 本发明的一些实施方案提供了多重控制。在图1中，在开动分隔阀1 之前对闭锁控制线 110施加压力会闭锁容纳阀128。另一方面，在通过容纳蓄积器102对闭锁控制线110施加压力前，通过界面蓄积器104开动闭锁控制线120从而关闭分隔阀IM将阻止容纳阀1 的关闭。换言之，如果在对阀1 开始施加压力时分隔阀1 关闭，则分隔阀的关闭状态阻止所施加的压力到达阀128。因此，控制线110和120的开动顺序导致不同阀被操作，这提供了异步逻辑。本发明实施方案提供的多重控制使阵列106可以被“编程”。例如，由于阵列106 按多个阀关闭、闭锁或重新开启的顺序编程，可以以多种布局使用阵列106。在本文所述的一些实施方案中，使用所示的2个压力源提供了三种不同的布局。采用单向阀以及分隔阀 (其可视为堆叠控制阀组中的一个)提供这些多重布局。分隔阀可限制对阀128的控制， 所述控制可通过应答于闭锁控制线110的开动实现，所述分隔阀只是堆叠控制阀的一个实例，本发明范围包括其他布局。在控制线的预定区段使用止回阀提供了控制线的部分闭锁。例如，可通过起始控制线110的开动来闭锁阀118和128。然而，起始控制线120的开动会导致分隔阀的关闭。 随后控制线110的开动会导致阀118的闭锁但是对阀1 无影响。随后在保持控制线110 开动的同时撤销开动控制线120(例如通过释放界面蓄积器施加的压力)会导致分隔阀重新开启之后阀128的闭锁。在图1所示的微流体装置100中，6个测定输入线132各自分成4个输入线，提供了穿过容纳阀1 的总共M个测定输入线。此外，显示了 M个样品输入线142。这些输入线的具体数字只是示例，其他实施方案提供了其他具体的输入线数。例如，在一个具体实施方案中，图1所示的示意图只显示了一半微流体装置(例如装置的右侧)，在所述装置的左侧有相匹配的输入组。本领域普通技术人员会了解许多改变、改进和替换。
图2为本发明一个实施方案的单向阀的简化截面图。图2B为图2A所示单向阀的简化顶视图。参见图2A，开动流体(通常为液体)经入口 210流入止回阀112/127，并经过通孔215流过室220。通过开动流体的流动使得膜230提起或保持在基本水平的位置，使开动流体经过入口 210从左到右穿过。开动流体经通孔240a-M0d和通孔242流过室220并从出口 250流出。因此，在所示的实施方案中，对于每个单向阀总共6个通孔来说，有一个输入通孔和5个输出通孔。如在图2B的顶视图中所示，根据具体设计提供额外的结构元件和组件。当去除开动流体压力时，膜230塌陷在层沈0上，阻止通过入口 210回流。因此， 单向阀1M/127提供从入口 210到出口 250的流动，但阻止反向的流动。关于单向阀的其他描述在共同未决和共同转让的上述引用的申请中提供。本发明的一些实施方案提供了整合有单向或止回阀的微流体装置。在一个实施方案中，所述微流体装置包含第一阀和第二阀。通常，所述第一阀是形成第一阀组的多个阀中的一个，所述第二阀是形成第二阀组的多个阀中的一个。与所述第一阀和所述第二阀流体连通的控制线作为微流体装置的一部分与压力源一起提供，所述压力源与所述控制线流体连通。参见图1，通过对容纳蓄积器102施加压力开动控制线110，导致阵列106中的阀615 以及阀118a-118e开动从而使歧管135停用。所述微流体装置还包含布置于所述压力源和所述第二阀之间的控制线中的单向阀。例如，起初开启的阀112位于容纳蓄积器102和阀 118a-118e之间的控制线110上。在降低或移除控制线110上的压力后止回阀112提供了阀118a-118e的闭锁，而阵列106中存在的阀(非闭锁阀)能够重新开启使样品流入反应室。因此，通过采用止回阀闭锁微流体装置中预定数目的阀，提供了通常设计中不能实现的微流体装置中流体流动的控制和样品的分隔。在图1和6A所示的实施方案中，阀615被设置为分隔布置在微流体装置上的反应室，而阀118a-118e被设置为将同测定输入口 130相连接(coupled)的六条线的第一流体输入线与同测定输入口相连接的六条线的第二流体输入线相分隔。如在本说明书中更完整描述的，关闭和闭锁阀118a-118e从而使歧管135停用的能力使微流体装置能够以多种方式编程，这使输入线132中的流体流动能够根据具体应用被分离或合并。除了将止回阀整合进具有阵列布局的微流体装置中之外，一些设计提供了独立阀，也称为分隔阀。例如，独立于装置中其他阀而被控制的分隔阀可被操作用以阻止一个或更多个阀的开动，所述一个或更多个阀控制通过与微流体装置中存在的反应室连接的流体输入线的流体流动。例如，可在开动控制线Iio之前关闭分隔阀124，从而阻止阀1 应答于控制线110开动的关闭。图10是本发明一个实施方案的可编程微流体装置的简化示意图。图10中所示的元件可在载体中提供或如图11所示在贴附于载体的微流体装置中提供。如图10所示，装于载体上的微流体装置的轮廓由虚线1050表示。参见图10，在微流体装置的相对侧提供了两个排放源(vent source) 0通常作为载体的一部分提供的排放源可不在所有实施方案中采用。在图10的上方显示了 48条样品输入线1010，其中在微流体装置的左侧布置了 24 条样品输入线并对阵列106左侧提供样品，在微流体装置右侧布置了 M条样品输入线并对阵列106右侧提供样品。48条样品线通常在载体中提供并且通过在微流体装置中形成并与样品线末端对齐的通孔1030与阵列106流体连通。在微流体装置中提供从通孔1030至阵列106的样品输入线142。48条样品线通过通用压力源(common pressure source)(未显示)加压，所述压力源能与微流体装置所放置其上的载体的样品部分连接。因此，48样品口的样品能被载入微流体装置并经样品输入线推入阵列106。参见图1，为了清楚起见而显示了阵列106的右侧部分，其中图10右侧部分的M条样品输入线显示为样品输入线142。 因此，本发明的一些实施方案提供了具有多至48个不同样品的48条样品输入线。其他实施根据具体应用提供了不同的数目。在图10中显示了控制线1004，其与图1显示的界面蓄积器104连接。此外，在图 10中显示了几个止回阀(check valve，cv)，这在微流体装置中提供了经控制线的单向流体流动。参见阵列106的下部，为连接至阵列该部分的控制线提供了另外的CV。在阵列106 的外部提供了水化线。这些水化线为水化流体提供了来源，水化流体的作用是减少或防止阵列中流体的蒸发。在图10下部显示的48条输入线包含12条测定输入线(阵列106左侧6条，阵列 106右侧6条)。12条测定线通过通用压力源(未显示)加压，所述压力源能与微流体装置所放置其上的载体的测定部分连接。因此，12测定口的测定能被载入微流体装置并经测定输入线推入2个阵列106。参见图1，为了清楚起见显示右阵列106，其具有显示为测定输入线132的图10右侧部分的6条样品输入线。因此，本发明的一些实施方案提供了具有多至 12个不同测定的12条测定输入线。测定输入线在微流体装置的中央两个阵列106之间通过，6条线分支到右阵列106，6条线分支到左阵列106。所示歧管的使用能提供少于12个测定，例如，少至单个测定。其他实施根据具体应用提供了不同的数目。在图10下部所示的其他36条输入线中，2条线用于水化，在此具体实施中34条是未使用的。测定输入线1020提供进入阵列106的单个输入线的输入，而测定输入线1022 分支成多条进入测定106的输入线(例如，4条线)。图6A显示了每样品3条输入线的例子，但在图10所示的实施方案中，有11条输入线。此外，在图6A中，2条控制线显示在图6A中，但在图10所示的实施方案中，有71条控制线可被操作以形成70个反应室/输入线。因此，在本实施方案中对于每个样品有770 个反应室(11条输入线X70个反应室)。随着48个样品分配入770个反应室，提供了高密度的集成流体回路(integrated fluidic circuit，IFC)。在一个实施方案中，微流体装置能一次检测多达48个独立的样品。所述多达48个样品的每个被分配进770个反应室独立组，从而递送如总数为36，960的同步数字PCR反应。在另一个实施方案中，去除微流体装置的一些可编程性，则对于相同的装置面积和组件尺寸，增加了反应室数/样品。例如，一个实施方案使用多达48个样品，其具有814个反应室/样品。使用可获得自本发明受让人的产品，可以在少于4个小时内完成整个数字PCR过程。此外，本文所述的微流体装置是完整的基因分析系统的组成部分。该系统可包含微流体装置、微流体装置的控制器、BioMark 系统或一体式热循环仪、EPl读取仪和相关软件。 本文所述的微流体装置与成品试剂和微孔形式的分配设计兼容。本领域普通技术人员了解许多改变、改进和替换。图11是本发明一个实施方案的微流体装置的简化示意图。所述微流体系统包含载体1100和装于所述载体之上的微流体装置1108。微流体装置1108整合了图1所述的元件。所述载体包含排布在台(bank) 1106a上的多个第一输入口或孔1105。所述载体还具有与多个第一输入口流体连通的多个第一输入线1115(例如，48条输入线)。在所述多个第一输入口周围有外周缘，使能够用通用压力源对所述第一输入口加压。在一个示例性应用中，将48个样品载入第一输入口，从载体的顶部对所述口施加压力导致48个样品被推过多个第一输入线并最终进入微流体装置上的流体线。所述载体还包含排布在台1106b上的多个第二输入口 1105以及多个对应的第二输入线1115。类似于多个第一输入口，所述多个第二输入口被外周缘围绕，使分配入第二输入口的流体能够被推过第二输入线并进入微流体装置中的流体线。为了在所述载体和置于所述载体上的微流体装置之间提供流体连通，微流体装置具有在微流体装置下部形成的通孔1114，其与所述第一输入线和所述第二输入线的末端部分对齐。流过输入线的流体穿过通孔向上进入微流体装置提供的流体线。如图10所示，连接所述样品输入口的流体线经过沿图中微流体装置左侧和右侧垂直排列的通孔1030进入微流体装置的对侧，并流向微流体装置的中央。在图6A中，这些样品输入线可对应图6A中水平流过的输入线620。使用这48个样品输入线，可在微流体装置每行的反应室中填充不同的样品。微流体装置的下部中还提供了通孔1040并且其与多个第二输入线1020对齐。如图10所示，载入第二输入口的流体(如测定)流过第二输入线1020，经过通孔1040进入歧管1060。所述微流体装置包含可与所述歧管协同操作的阀，以导致1个流体(样品或测定)或12个不同的流体被提供入两个阵列中的反应室。如果应用需要单个输入流体，歧管被开启并且输入流体流至图10中经过阵列中央垂直通过的所有流体线。流体线在经过阵列中央时分支出去，最终随着它们流过阵列侧面的通孔1030最终流过反应室。参见图6A， 这些测定输入线可对应在反应室下经过的输入线620。在本实例中，左阵列侧的流动是从中央到左侧，右阵列的流动是从中央至右侧。或者，可封闭歧管135以引入12个待引入反应室的不同流体(例如测定)(即每个阵列6个不同的测定)。如图10所示，流体在阵列之间垂直流动，然后分支出去，其中12 个流体的每个流入阵列的多排中，水平地从中央经过到达边缘邻近的通孔1030。在载体上提供压力蓄积器1106c和1106d以使得能够开动微流体装置上存在的控制线和止回阀。以与流体线类似的方式，载体中的控制线1002和1004通过微流体装置上形成的通孔与微流体装置上的控制线110和120流体连通。因此，尽管图1显示了载体的界面和容纳蓄积器以及微流体装置中的控制线，应理解该示意图是为清楚和方便起见的简图。 与可在其上放置微流体装置的载体相关的其他细节在美国专利申请公开No. 2005/0214173 中提供，其公开内容对于所有目的通过整体弓I用并入本文。载体1100具有整合的压力蓄积器孔1101和1102，其每个中具有用于容纳阀的干孔1103、1104，所述阀优选为与盖相连的止回阀。载体1100还包含一个或多个孔台1106a、 b、c和d，其每个具有位于其中的一个或多个孔1105(也称为输入口)。每个载体1100的孔1105具有从孔1105导向置于载体位置1107的微流体装置1108的通道。孔台1106c和 1106d通常用于提供用来开动微流体装置1108中所存在的控制线的压力。提供控制流体的流体线，将孔台中的孔与微流体装置中存在的阀或其他控制设备相连接。微流体装置优选为由两层或更多层弹性体材料形成的弹性体块，其具有在其中形成的微制造的凹槽或通道。
所述微流体装置中有与一个或多个通孔1114流体连通的一个或多个通道，其继而提供微流体装置中的通道与载体中的通道之间的流体连通，然后其导向孔列1106a_d中的孔1105，从而提供载体1100中的孔1105与微流体装置1108中的通道之间的流体连通。 蓄积器孔顶1109和1110连接到蓄积器孔1101和1102以形成蓄积器室1115和1116。蓄积器孔顶1109和1110分别包含阀1112和1111，其优选地为在压力下将气体引入蓄积器室 1115和1116并保留气体的止回阀。当存在于蓄积器室1115和1116中时，阀1111和1112 位于干孔1102和1104的内部以使液体不接触阀111和1112。优选地通过优选的止回阀中的按压薄片(shave)、针等机械地开启阀1111和1112，其克服止回阀的自动关闭力以从蓄积器室释放压力，从而降低蓄积器室中所含的流体压力。载体1100和其相关组件可由聚合物制造，如聚丙烯、聚乙稀、聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚四氟乙烯PTFE或Tefl0n(R)、玻璃、石英、金属(例如铝)、透明材料、多晶硅等。蓄积器孔顶1109和1110还包含调整螺丝，其可移除以从蓄积器室1115和1116引入或移除气体或液体。优选地，可开动阀1112和1111以释放蓄积器室1115和1116中流体压力，否则流体压力则存留其中。使用槽口 1117帮助将微流体装置合适地放置在其他仪器中，例如， 用于操作或分析微流体装置或其中进行的反应的仪器。图3是显示操作根据本发明一个实施方案的微流体装置之方法的简化流程图。在图3所示的实施方案中，提供了数字阵列的48面板布局。对压力源102 (容纳蓄积器)施加第一压力，这导致了闭锁控制线110(310)的开动。在一个具体的实施方案中，所述第一压力为30psi。在另一些实施方案中，根据具体应用采用其他压力。参见图1，阵列106中的所有阀(未显示)会由于区段114的压力而关闭。压力通过单向阀112施加至区段116，这会导致阀118a-118e的关闭和闭锁。区段116的高架部分会阻止测定输入线由于区段116 的开动而关闭。阀118的关闭会关闭输入流体经歧管135的流动，从而将连接至测定输入 130的6个测定输入线彼此分隔。应注意在图3所示的控制流中，未使用压力源104。因此，没有控制线120的开动或分隔阀124的关闭。因此，应答于闭锁控制线110的开动，容纳阀1 关闭并闭锁。因此， 在通过容纳蓄积器施加第一压力(例如，30psi)后，所述阵列阀关闭并且阀118和1 关闭和闭锁。降低压力源102的第一压力(312)使阵列阀(未显示)重新开启。在一些实施方案中，在过程(312)中去除压力以使所施加的压力为零。如以上指出的，阀118和1 会在关闭状态保持闭锁。供应自样品输入或口 140的样品通过样品输入线142载入(314)阵列中的反应室。芯片的设计提供通过样品输入线142、测定输入线132或两者的装载。因为在此实施方案中，测定输入线通过闭锁阀1 来关闭，装载经样品输入线进行。在完成样品载入后，对压力源102再施加第二压力(316)，从而关闭阵列阀并分隔所述反应室中的样品。在一些实施方案中，第二压力等于第一压力(例如，30psi)，尽管这在本发明中不是必需的。其他适于关闭阵列阀的压力包含在本发明的范围内。此外，尽管在一些实施方案中移除了第一压力，这在本发明中不是必需的，因为一些实施方案可将压力降低至非零值而仍提供装载样品的充足流体流动。因此，图3显示的实施方案提供了 48个样品的装载(即，24条所示的样品输入线X装置两侧)。如以下所讨论的，本文所述的可编程数字阵列也提供了其他样品布局。
应理解图3所示的具体步骤提供了操作本发明一个实施方案的微流体装置的一种特定方法。其他步骤顺序也可根据一些替换性实施方案实施。例如，本发明的一些替换性实施方案可以以不同的顺序实施以上列出的步骤。此外，图3所示单个步骤可包含多个子步骤，其可根据单个步骤的要求以多种顺序实施。此外，可根据具体的应用添加或去除另外的步骤。本领域普通技术人员会了解许多改变、改进和替换。图4为显示一种操作根据本发明另一个实施方案的微流体装置的方法的简化流程图。与图3所描述的48面板布局不同，在图4所示的实施方案中提供了单面板布局。对压力源104施加第一压力010)，这导致闭锁控制线120的开动。压力会通过单向阀127施加以关闭和闭锁区段125中的阀126。因此，在此布局中不会有经过样品输入线142的流动。高架区段122会传递控制压力以关闭分隔阀124。区段123会将闭锁控制线120中的控制压力传递至与6条测定输入线132中5条相关联的阀134。因此，阀134将被关闭，使得流动仅仅经过最右端的测定输入线。经最右端的测定输入线装载单个样品(412)。由于闭锁控制线110的区段116在此布局中未被开动，歧管135开启，使最右端样品输入中所含的单个样品被提供至全部的样品输入线132。因此，使用来自最右端样品测定输入的单个样品经测定输入装载所述阵列。对压力蓄积器102施加第二压力，开动闭锁控制线110并关闭与区段114相连的阵列阀。因此，使用不同的控制流，使用单个可编程数字阵列的多种布局是可能的，例如，单面板布局。应理解图4所示的具体步骤提供了根据本发明另一个实施方案的微流体装置的一种特定操作方法。其他步骤顺序也可根据替换性实施方案实施。例如，本发明的一些替换性实施方案可以以不同的顺序实施以上列出的步骤。此外，图4所示单个步骤可包含多个子步骤，其可根据单个步骤的需要以多种顺序实施。此外，可根据具体的应用添加或去除另外的步骤。本领域普通技术人员会了解许多改变、改进和替换。图5是显示一种操作根据本发明又一个实施方案的微流体装置之方法的简化流程图。在图5所示的实施方案中，提供了数字阵列的12面板布局。对压力源104施加第一压力(510)。在一个具体的实施方案中，所述第一压力为45psi，尽管这在本发明中不是必需的，可采用其他适合的压力。如有关图4之过程010)的讨论，开动闭锁控制线120。通过单向阀127施加压力以关闭并闭锁区段125中的阀126。因此，在此布局中不会有经过样品输入线142的流动。高架区段122会传递所述控制压力以关闭分隔阀124。如以下所讨论的，分隔阀的临时关闭会阻止容纳阀1 在随后的控制线110的开动作用下关闭。区段 123会将闭锁控制线120的控制压力传递至与6个测定输入线132中5个相关联的阀134。 因此，阀134会被暂时关闭。对压力源102施加第二压力(512)，开动闭锁控制线110。在一个具体的实施方案中，所述第二压力为30psi，小于第一压力(例如，45psi)。如以下所讨论的，所述第二压力足以关闭预定的阀而不开启在过程(510)中关闭的分隔阀124。可根据具体应用使用其他压力。区段114的开动会关闭阵列106中的阀。压力会经单向阀112施加至区段116，这会导致阀118a-118e的关闭和闭锁。区段116的高架部分会阻止测定输入线由于区段116的开动而关闭。阀118的关闭会关闭输入流体经歧管135的流动，从而将与测定输入130连接的6个测定输入线每个分隔开。
与控制线102的起始开动不同，控制线104的起始开动将分隔阀关闭，从而提供了可编程顺序，其中控制线102的开动不导致与测定输入线132相关联的阀128闭锁。这种多重控制特性提供了采用本发明一些实施方案的异步逻辑功能，使用常用的微流体装置不会获得该特性。将施加到压力源102的压力降低至例如零(514)。因为区段116在单向阀112下游，在区段116撤销开动后阀118继续闭锁在关闭位置，这阻止6条测定输入线之间的流体流动。区段114的撤销开动开启所述阵列中的阀，使在随后的装载过程中装载样品。如以上所讨论的，阀1 在过程(512)中未闭锁。将施加到压力源104的压力降低至例如零(516)。通过降低区段123的压力重新开启阀134。如以上所讨论的，使用测定输入130来为阵列中的反应室提供输入。通过降低区段121中高架区段122中的压力来重新打开分隔阀124。由于在编程过程的该阶段对控制线110没有施加压力，所以阀1 保持在开启状态。尽管所展示的为将压力降低到零，但是这些具体压力不是本发明所必需的，可采用其他适合的压力。从6个测定输入中载入样品(518)。通过由于之前阀118的闭锁导致的歧管135 的去功能化保持测定输入之间的分隔。因此，在此布局中，提供了 12面板布局(6个测定输入X装置的2侧)。对压力源102施加第三压力(520)以关闭与区段114相关联的阵列阀。此外，由于分隔阀124被重新打开，所以阀1 被闭锁关闭。应理解图5所示的具体步骤提供了操作本发明又一个实施方案的微流体装置的一种具体方法。其他步骤顺序也可根据替换性实施方案实施。例如，本发明的替换性实施方案可以以不同的顺序实施以上列出的步骤。此外，图5所示单个步骤可包含多个子步骤， 其可根据单个步骤以多种顺序实施。此外，可根据具体的应用添加或去除另外的步骤。本领域普通技术人员会了解许多改变、改进和替换。表1提供了本文所述的可编程数字阵列微流体装置的多个可能面板布局之一的开动压力和载入过程。对压力源102和104施加的压力用示例性压力进行说明，尽管其他适合的压力包含在本发明实施方案的范围中。
权利要求
1.一种微流体装置，其包含压力源；控制线，其与所述压力源流体连通； 多个阀，其通过所述控制线操作；和独立阀，其位于所述控制线附近并处于所述压力源与所述多个阀之间。
2.权利要求1的微流体装置，其中所述独立阀构建和排列成阻塞流体通过所述控制线的流动。
3.权利要求1的微流体装置，其中所述独立阀与第二压力源流体连通。
4.权利要求1的微流体装置，其中所述控制线包括包含单向阀的闭锁控制线。
5.权利要求4的微流体装置，其中所述单向阀被设置为阻止流体从所述阀向所述压力源流动。
6.权利要求5的微流体装置，其还包含多个室阀。
7.权利要求6的微流体装置，其中所述控制线向所述多个阀和所述多个室阀提供开动压力。
8.权利要求1的微流体装置，其中所述独立阀可操作用于阻止所述多个阀关闭。
9.权利要求1的微流体装置，其还包含通过第二控制线操作的第二多个阀。
10.权利要求9的微流体装置，其中所述第二控制线包括包含第二单向阀的第二闭锁控制线。
11.操作具有阀和控制线的微流体装置的方法，所述控制线具有与其相关联的阀组，所述方法包括关闭所述阀；和对所述控制线施加压力；其中所关闭的阀使与所述控制线相关联的所述阀组不可操作。
12.权利要求11的方法，其中关闭所述阀包括 对第二控制线施加第二压力；和应答于所述第二压力而关闭所述阀。
13.权利要求11的方法，其中第一阀组应答于对所述第一控制线施加第一压力而关闭。
14.权利要求13的方法，其中所述第一阀组被闭锁，
15.权利要求11的方法，其还包括保持施加至所述第二控制线的所述第二压力；和对所述第一控制线施加小于所述第一压力的第二压力，其中与所述第二控制线相关联的阀组应答于所述第二压力的施加而关闭。
16.权利要求15的方法，其中所述阀组被闭锁。
17.一种微流体装置，其包含第一阀； 第二阀；控制线，其与所述第一阀和所述第二阀流体连通； 压力蓄积器，其与所述控制线流体连通；和单向阀，其位于所述控制线附近并位于所述压力蓄积器和所述第二阀之间。
18.权利要求17的微流体装置，其中所述压力蓄积器与所述第一阀之间的所述控制线无单向阀。
19.权利要求17的微流体装置，其中所述第一阀被设置为将布置于所述微流体装置中的反应室分隔开。
20.权利要求17的微流体装置，其中所述第二阀被设置为将第一流体输入线和第二流体输入线分隔开。
21.权利要求17的微流体装置，其还包含与所述控制线流体连通的第三阀。
22.权利要求21的微流体装置，其中所述第三阀可操作用于阻止流体通过与反应室相偶连的流体输入线的流动。
23.权利要求21的微流体装置，其还包含构建和安排成阻塞流体经所述控制线流动的分隔阀，其中所述分隔阀沿所述控制线置于所述压力蓄积器和所述第三阀之间。
24.权利要求23的微流体装置，其中所述分隔阀设置为接受来自第二控制线的开动压力，所述第二控制线与第二压力蓄积器流体连通。
25.权利要求对的微流体装置，其中所述第二控制线独立于所述控制线。
26.权利要求23的微流体装置，其中所述分隔阀可操作用于阻止所述第三阀应答于所述控制线的开动而关闭。
27.一种微流体装置，其包含多个反应室，其布置为阵列布局，所述多个反应室的每个具有与所述多个反应室之一流体连通的第一阀和与所述多个反应室之所述之一流体连通的第二阀； 第一控制线，其可被操作用以开动所述第一阀和所述第二阀； 输入线组，其与所述多个反应室流体连通； 多个样品入口，其与所述输入线组流体连通；和单向阀，其布置在所述第一控制线中。
28.权利要求27的微流体装置，其还包含与第一压力蓄积器流体连通并可被操作用以阻塞一部分所述输入线组的第一阀组。
29.权利要求27的微流体装置，其中所述第一阀组在所述单向阀的下游。
30.权利要求27的微流体装置，其还包含 第二输入线组，其与所述多个反应室流体连通；和第二多个样品入口，其与所述第二输入线组流体连通。
31.权利要求30的微流体装置，其还包含可通过第二控制线操作的第二阀组。
32.权利要求31的微流体装置，其中所述第二控制线与第二压力蓄积器流体连通，并且可被操作用以阻塞一部分所述第二输入线组。
33.权利要求31的微流体装置，其还包含布置于所述第二控制线中的第二单向阀。
34.权利要求31的微流体装置，其还包含布置于所述第二控制线中并可被操作用以阻塞流体经过所述第一控制线流动的分隔阀。
35.一种微流体装置，其包含 多个反应室；多个第一输入口，其中所述多个第一输入口的每个通过第一多个输入线之一与所述多个反应室中的一个或多个流体连通；多个第二输入口，其中所述多个第二输入口的每个通过第二多个输入线之一与所述多个反应室中的一个或多个流体连通；第一压力蓄积器，其与第一控制线流体连通，其中所述第一控制线设置为关闭所述第一多个输入线；第二压力蓄积器，其与第二控制线流体连通，其中所述第二控制线设置为关闭所述第二多个输入线；第一单向阀，其布置于位于所述第一压力蓄积器与所述第一多个输入线之间的所述第一控制线中；和第二单向阀，其布置于位于所述第二压力蓄积器与所述第二多个输入线之间的所述第二控制线中。
36.权利要求35的微流体装置，其还包含可被操作用以分隔所述多个反应室之每个的阀组。
37.权利要求35的微流体装置，其还包含可被操作用以阻塞所述第二控制线并且布置于所述第二压力蓄积器与所述第二控制线之间的阀。
38.权利要求37的微流体装置，其中所述第一控制线可操作用于开动所述阀。
39.权利要求35的微流体装置，其还包含可操作用于阻塞所述第二多个输入线之亚组的阀组。
40.权利要求35的微流体装置，其还包含可操作用于阻塞歧管的阀组，所述歧管提供了所述第二多个输入线之间的流体连通。
41.操作具有多个阀和单向阀的微流体装置的方法，所述方法包括 向所述微流体装置的控制线施加第一流体压力；应答于所述第一压力的施加而关闭所述多个阀； 应答于所述第一压力的施加而关闭所述单向阀；和向所述微流体装置的第二控制线施加第二流体压力。
42.权利要求41的方法，其还包含降低施加到所述控制线中的所述第一流体压力。
43.权利要求42的方法，其中在降低施加到所述控制线中的所述第一流体压力后，所述多个阀保持关闭状态。
44.权利要求42的方法，其中降低所述第一流体压力包括对所述控制线不施加流体压力。
45.权利要求41的方法，其中向所述第二控制线施加所述第二流体压力包括关闭分隔阀。
46.权利要求45的方法，其中所述分隔阀可操作用于阻止所述多个阀和所述控制线之间的流体连通。
47.权利要求41的方法，其中所述微流体装置具有多个反应室以及与所述多个反应室中每一个相关联的阀组。
48.操作具有多个输入口的微流体装置的方法，所述方法包括 向所述多个输入口之一提供输入流体；开动阀组以关闭与所述多个输入口之亚组连接的输入线之第一部分，其中所述亚组不包含所述多个输入口的所述之一；使所述输入流体流过与所述多个输入口的所述之一相连的输入线； 使所述输入流体经过所述输入线流至所述输入线之第二部分；和关闭第二阀组以分隔多个反应室。
49.权利要求48的方法，其中关闭所述第二阀组包括对第一压力源施加流体压力。
50.权利要求49的方法，其中关闭所述第二阀组包括关闭提供输入线之间流体连通的歧管。
51.权利要求49的方法，其中开动所述阀组包括对第二压力源施加流体压力。
52.权利要求48的方法，其中使所述输入流体流至所述输入线的所述第二部分包括使所述输入流体流过提供所述输入线之间流体连通的歧管。
53.权利要求48的方法，其中在关闭所述第二阀组之前开动所述阀组。
54.权利要求48的方法，其还包括使所述输入流体流过第二输入线组，所述第二输入线组分支成所述输入线中每一个的所述第二部分。
55.操作可编程微流体装置的方法，所述微流体装置具有与第一输入线组和第二输入线组流体连通的反应位点阵列，所述方法包括开动可被操作用以阻塞所述第一输入线组的第一阀组； 开动可被操作用以阻塞第二输入线组之亚组的第一部分的第二阀组； 通过所述第二输入线组的第二部分将样品装载入所述反应位点；和开动可被操作用以分隔所述反应位点的第三阀组。
56.权利要求55的方法，其中开动所述第一阀组包括闭锁所述第一阀组。
57.权利要求55的方法，其中开动所述第一阀组包括向与所述第一阀组流体连通的第一压力源施加第一压力。
58.权利要求55的方法，其中开动所述第一阀组和开动所述第二阀组同时进行。
59.权利要求55的方法，其中开动所述第三阀组包括向与所述第三阀组流体连通的第二压力源施加第二压力。
60.权利要求59的方法，其中所述第三阀组的开动在将多个样品装载入所述反应位点后进行。
61.权利要求55的方法，其中所述样品经过连接所述第二输入线组之第二部分的歧管从所述输入线的第一部分流至所述第二输入线组的第二部分，所述输入线的第一部分不包含在所述第二输入线组之亚组中。
62.权利要求55的方法，其中不包含在所述第二输入线组之所述亚组中的输入线与设置为接收所述样品的输入口流体连通。
63.一种微流体装置，其包含预定数量的输入口，每个所述输入口可被操作用以接收多个输入流体之一； 多个输入流体线，所述多个输入流体线的每个与所述预定数量的输入口之一流体连通；阀组，所述阀组的每个可被操作用以关闭所述多个输入流体线之一，其中所述阀组的数量少于所述预定数量；歧管，其与所述多个输入流体线的每一个流体连通；和第二阀组，所述第二阀组的每个可被操作用以关闭所述歧管的一部分。
64.权利要求63的微流体装置，其中所述预定数量为12。
65.权利要求63的微流体装置，其还包含与所述阀组流体连通的第一压力源。
66.权利要求65的微流体装置，其还包含与所述阀组流体连通的第二压力源。
67.权利要求63的微流体装置，其中所述歧管的所述部分包含流体线，所述流体线将所述多个输入流体线的一个与所述多个输入流体线的另一个相连。
68.权利要求63的微流体装置，其中所述阀组的数量是小于所述预定数量的数量。
69.权利要求63的微流体装置，其中所述多个输入流体线的每个分支成多个输入流体线。
70.操作可编程微流体装置的方法，所述微流体装置具有反应位点阵列，其与第一输入线组、第二输入线组和连接所述第二输入线组的歧管流体连通，所述方法包括开动可被操作用以关闭所述第一输入线组的第一阀组； 开动可被操作用以关闭第二输入线组之亚组的第一部分的第二阀组； 开动可被操作用以使所述歧管停用的第三阀组； 撤销开动所述第二阀组；通过所述第二输入线组的第二部分将多个样品装载到所述反应位点中；和开动可被操作用以分隔所述反应位点的第四阀组。
71.权利要求70的方法，其中开动所述第一阀组包括闭锁所述第一阀组。
72.权利要求70的方法，其中开动所述第一阀组和开动所述第二阀组包括对第一压力源施加第一压力，所述第一压力源与所述第一阀组和所述第二阀组流体连通。
73.权利要求72的方法，其中开动所述第三阀组包括对第二压力源施加第二压力，所述第二压力源与所述第二阀组流体连通。
74.权利要求73的方法，其中所述第二压力小于所述第一压力。
75.权利要求70的方法，其中撤销开动所述第二阀组包括减小施加到所述第一压力源的所述第一压力。
76.权利要求70的方法，其中开动所述第三阀组包括闭锁所述第三阀组。
77.权利要求70的方法，其还包括开动阀以阻止第五阀组的关闭，所述第五阀组可被操作用以关闭所述第二组输入线的所述第二部分。
78.权利要求77的方法，其中所述阀与第一压力源流体连通，所述第一压力源与所述第一阀组流体连通。
79.权利要求70的方法，其中所述第二输入线组中每一个的第一部分与输入口流体连通，所述输入口设置为接收所述多个样品之一。
80.权利要求70的方法，其中所述反应位点包含多个反应室，所述多个反应室的每个通过通孔与所述第二输入流体线组之一的第二部分流体连通。
81.权利要求70的方法，其中所述第二输入线组中每一个的第一部分与不同输入口流体连通。
82.操作可编程微流体装置的方法，所述可编程微流体装置具有与第一输入线组和第二输入线组流体连通的反应位点阵列，所述方法包括开动可被操作用以阻塞所述第一输入线组的第一阀组；开动可被操作用以分隔所述反应位点的第二阀组；撤销开动所述第二阀组；将多个样品通过第二输入线组装载入所述反应位点；和开动所述第二阀组。
83.权利要求82的方法，其中开动所述第一阀组包括闭锁所述第一阀组。
84.权利要求82的方法，其中开动所述第一阀组包括对第一压力源施加第一压力，所述第一压力源与所述第一阀组流体连通。
85.权利要求82的方法，其还包括在开动所述第一阀组的同时开动第三阀组。
86.权利要求85的方法，其中开动所述第三阀组包括闭锁所述第三阀组。
87.权利要求82的方法，其中撤销开动所述第一阀组包括减小施加到所述第一压力源的所述第一压力。
88.权利要求82的方法，其中所述第二输入线组中每一个与不同输入口流体连通。
89.权利要求82的方法，其中开动所述第一阀组和开动所述第二阀组同时进行。
90.权利要求82的方法，其中所述反应位点包括限定在所述微流体装置的弹性体层中的反应室。
91.一种微流体装置，其包含多个反应位点；第一输入线组，其提供预定数量的第一输入口与所述多个反应位点之间的流体连通， 其中所述第一组的数量是所述预定的数量；第二输入线组，其提供预定数量的第二输入口与所述多个反应室之间的流体连通，其中所述第二输入线组中每一个包含主干部分和分支部分，并且所述第二组的数量少于所述预定数量；和可编程输入装置，其可被操作用以使用所述第一输入线组或所述第二输入线组填充所述反应室。
92.权利要求91的微流体装置，其中所述多个反应位点布置为阵列布局。
93.权利要求91的微流体装置，其中所述多个反应位点中每一个包含反应室，所述反应室通过通孔与所述第一输入流体线组之一流体连通。
94.权利要求91的微流体装置，其中所述多个反应位点中每一个包含反应室，所述反应室通过通孔与所述第二输入流体线组的分支部分之一流体连通。
95.权利要求91的微流体装置，其中所述输入线组中每一个的所述分支部分从所述主干部分形成四个流体通道。
96.权利要求91的微流体装置，其中所述可编程输入装置包含可被操作用以关闭所述第一输入流体线组的阀组。
97.权利要求96的微流体装置，其中所述阀组与单向阀流体连通，所述单向阀可被操作用以将所述阀组闭锁在关闭状态。
98.权利要求91的微流体装置，其中所述可编程输入装置包含阀组，所述阀组可被操作用以关闭所述第二输入流体线组的所述分支部分。
99.权利要求98的微流体装置，其中所述阀组与单向阀流体连通，所述单向阀可被操作用以将所述阀组闭锁在关闭状态。
100.权利要求98的微流体装置，其还包含布置在所述阀组附近并且可被操作用以阻止所述阀组关闭的独立阀。
101.设置具有多个控制线的微流体装置的方法，所述方法包括 开动第一控制线；将阀置于第一状态；之后，开动可被操作用以将阀组置于第二状态的第二控制线，其中处于所述第一状态的阀阻止所述阀组被置于所述第二状态。
102.权利要求101的方法，其中所述第一状态是关闭。
103.权利要求101的方法，其中所述第二状态是关闭。
104.权利要求101的方法，其中开动所述第一控制线包括对第一压力源施加第一压力。
105.权利要求104的方法，其中开动所述第二控制线包括对第二压力源施加第二压力。
106.权利要求105的方法，其中所述第二压力源独立于所述第一压力源。
107.一种设置具有多个控制线的微流体装置的方法，所述方法包括通过开动第一控制线而后开动第二控制线来建立所述微流体装置的第一状态；和通过开动所述第二控制线而后开动所述第一控制线来建立所述为流体装置的第二状态。
108.权利要求107的方法，其中所述第一状态包括处于关闭状态的第一输入线组和与所述微流体装置上所布置的多个反应室流体连通的第二输入线组。
109.权利要求108的方法，其中所述第二状态包括与所述微流体装置上所布置的所述多个反应室流体连通的所述第一输入线组以及处于关闭状态的所述第二输入线组。
110.权利要求108的方法，其中所述第二状态还包括处于关闭状态的阀组，其阻止流体流过连接所述第二输入线组的歧管。
111.权利要求107的方法，其中所述第一控制线与第一压力源流体连通。
112.权利要求111的方法，其中所述第二控制线与第二压力源流体连通。
113.权利要求107的方法，其中所述微流体装置包含弹性体材料。
114.一种微流体系统，其包含 载体，其包含多个第一输入口；多个第一输入线，所述多个第一输入线中每一个与所述多个第一输入口之一流体连通；多个第二输入口；多个第二输入线，所述多个第二输入线中每一个与所述多个第二输入口之一流体连通；第一压力源；和第二压力源装在所述载体上的微流体装置，所述微流体装置包含多个第三输入线，所述多个第三输入线中每一个与所述多个第一输入线之一流体连通；多个第四输入线，所述多个第四输入线中每一个与所述多个第二输入线之一流体连通；与所述第一压力源流体连通的第一控制线；单向阀，其可被操作用以阻塞所述第一控制线的至少一部分；和与所述第二压力源流体连通的第二控制线。
115.权利要求114的微流体系统，其中所述多个第一输入口可被操作用以接收通用压力源。
116.权利要求114的微流体系统，其中所述多个第二输入口可被操作用以接收通用压力源。
117.权利要求114的微流体系统，其还包含可被操作用以阻塞所述第二控制线至少一部分的第二单向阀。
118.权利要求114的微流体系统，其中所述微流体装置还包含歧管，其将所述载体中的所述多个第二输入线与所述微流体装置中所述多个第四输入线相连接。
119.权利要求118的微流体系统，其还包含可被操作用以阻塞所述歧管之部分的阀组。
120.权利要求114的微流体系统，其中所述微流体装置还包含多个反应室组，每个反应室组的每个反应室与所述多个第三输入线之一和所述多个第四输入线之一流体连通。
全文摘要
微流体装置包含压力源和与所述压力源流体连通的控制线。所述微流体装置还包含多个阀及独立阀，所述多个阀通过所述控制线操作，所述独立阀位于所述控制线附近并在所述压力源和所述多个阀之间。
文档编号B01L99/00GK102281950SQ200980154761
公开日2011年12月14日 申请日期2009年12月7日 优先权日2008年12月8日
发明者布赖恩·福勒 申请人:富鲁达公司