[发明专利]具有液流控制的分析喷射筒

说明书

技术领域

本发明属于毛细管、微流体分析筒及其使用方法的领域。分析 筒可以包括提供样品滤液到一个培养腔的过滤元件，滤液在培养腔 的停留时间由一个流动调节器通道来控制。流动调节器可以释放培 养过的滤液到分析筒的一个或多个分析区域，在分析区域中，培养 产物可以与试剂反应和/或被检测。流动调节器可以包括一个位于两 个表面之间的蜿蜒的流动路径，而不需要固体通道侧壁。方法可以 包括引入液体样品到分析筒中流动并在一个腔中培养，液体在腔中 的停留时间由受限的排出流来控制，该排出流经过非封闭于有侧壁 通道的蜿蜒液流路径。

背景技术

微流体设备和毛细管设备的液体流动控制存在疑难。应用大量 流动控制技术，例如机械阀控和离散抽吸，可以是复杂、昂贵且难 以制造的，而且在微量应用中几乎是没有作用的。一些微量分析筒 采用毛细作用、离心过滤、经过疏水处理的表面、电湿法等，以影 响经过分析筒通道的液体的流动来解决流动控制问题。在许多微流 应用中仍然出现或存在一些问题。

许多所关心的样品，例如在生物鉴定中包括大量必须去除的微 粒，以防止化验反应中的干扰并避免堵塞化验设备的通道。使用过 滤材料去除微粒在现有技术中是已知的。例如，在一种构造中，为 过滤器配置了长的侧向流动路径，例如Buechler等人的美国专利 6391265、“组合过滤器用于过滤液体样品的设备”中所描述的。 Buechler将样品液体应用到一个平面过滤器的一端，并在同一个过滤 器的另一端收集滤液。然而，这种单过滤器技术的缺点是处理样品 中的总的微粒的同一个过滤器必须也处理最终的精细滤液。而且， 长的过滤路径可能引起过滤中的不适当的延迟以及过量积液带来的 样品损失。

在化验分析筒中经常遇到的另外一个问题涉及到如何控制反应 腔中的停留时间。理想的是使样品快速流动并接触分析试剂，然后 慢速流动以充分混合、完全反应。在一些例子中，可以通过增加液 体在表面的接触角来阻止流动(例如，通过增加通道直径或者通过 在通道表面覆盖一层疏水材料)，但是不借助外力将很难使流动继 续。例如美国专利US7117807所揭示的，通过利用电湿法的力来恢 复流动。电毛细管作用或者电湿法(EW)是基于在静电力可以改变 一个邻近表面的液体的表面张力的现象。但是，这样的控制要求将 电极和控制电子装置结合到化验系统中。另一个选择是，如美国专 利US6905882所揭示的，流出一个反应腔的流动可以被一个由疏水 表面制成的位于该反应腔的出口的时闸所延迟。当疏水截止表面在 反应液体组分的作用下变为亲水性时，反应产物由反应腔中被释放。 然而，稳定的流动延迟可能需要不变的液体成分、一致的温度、一 致的制造等。

许多化验分析筒通过融化几个层叠的组件来组装。对于这样的 设备，控制各层之间的渗漏或者控制沿着有装配缺陷的层之间的接 触面的毛细管蔓延可能是很困难的。另外，在层之间的狭窄通道中 的气泡或微粒可能引起阻碍。

存在多重化验概念，但这对于微流体或大量筛选环境中普遍存 在的小样品尺寸并非最优化的。例如在美国专利US7347972的多重 化验系统中，完成五个不同的化验需要五倍于完成一个化验的样品。 在美国专利申请US2005/0249633中，多重化验要求样品液体流到一 个分支通道系统的多个封闭臂中，需要用于每个封闭臂的额外样品， 也设置了填充、冲洗、扫描检查分析筒孤立的分析区域等种种问题。

考虑到以上问题，需要能够容易且有效地提供没有微粒的分析 样品的毛细管/微流体分析筒。理想的化验分析筒可以有效地从一小 份样品中有效地提供多重分析结果。理想地，限制性流动通道对气 泡的阻碍不敏感。一种易于制造的简单反应腔停留时间控制器，不 需要很高的组装容限，也不需要输入外部定时力，将在本领域受到 欣赏。本发明提供这些以及其他特性，在阅读本文以下内容的基础 上这将显而易见。

发明内容