[发明专利]聚合酶链反应设备及其用于压力控制释放流体的方法

说明书

本发明涉及一种用于流体的无接触压力控制释放的组件，该组件包括不可压缩隔室、流体接触并且封闭在不可压缩隔室内的至少两种流体，该两种流体中的一种是可压缩的，以及用于流体流动的一个通道。

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片盖，用于芯片中无接触和精确的液滴沉积。根据本发明的装置特别适合于用于生成用于核酸扩增和分析的水性液滴的微流控芯片。

背景技术

微流控过程通常采用乳液，乳液含有被不混溶的连续液相包围的分散液相的液滴。液滴可以用作化学或生物反应的反应容器、用作储存容器，和/或用作分离和分隔分子(比如化学或生物元素)的方法。通过在液滴的表面上使用恰当的化学品(比如表面活性剂)，液滴可以变得“稳定”，这意味着当它们彼此接触时，基本上防止了它们的混合和合并。这种稳定性允许人们创建由不同化学或生物组分构成的液滴群或液滴库，这些液滴可以储存在大致相同体积的空间中，而不会在一个液滴和另一个液滴的组分之间和/或之中发生混合或污染。

这种微流控过程和设备从例如美国专利US9133009中已知，该专利涉及一种用于在微流控回路中形成液滴的装置，特别是尺寸在几百纳米到几百微米范围内的微液滴和纳米液滴。根据该发明，本发明的设备包括：腔室，该腔室含有第一流体，并且由在至少一个给定方向上相对于彼此分开的两个相对壁限定；以及微通道，该微通道含有第二流体并且通向所述腔室的相对于给定方向在上游的区域，微通道进入腔室的出口构成第二流体的流动部段的扩大部分，并且该扩大部分导致在第一流体内形成第二流体的液滴。通过该过程获得的微液滴适于用在高温下，但是在达到沸点之前会暴露于蒸发现象。

事实上，在高温过程中，例如在用于生成用于核酸扩增和分析的水滴的PCR(聚合酶链反应)中，连续相易发生蒸发现象，从而导致反应容器的体积的很大一部分损失。

该问题的解决方案可以在专利EP1711590中找到，该专利公开了一种用于处理生物样本的设备，该设备包括用于处理容纳在腔室中的至少一个载体构件上的至少一个生物样本的器件，其表征为，能够容纳流体的至少一个贮存器布置在腔室内的表面上，该表面邻近和/或面向至少一个生物样本的大部分。优选地，该设备包括底部构件和帽，底部构件布置成支撑至少一个载体构件，该载体构件承载至少一个生物样本，帽包括至少一个流体贮存器。装满水的贮存器为腔室提供湿度，并且阻止样本干燥。腔室内的饱和大气防止样本的蒸发。然而，在饱和大气室中通过热过程操纵芯片进行分析可能具有挑战性。

现有技术中已知各种装置来处理微流控芯片中的液体。欧洲专利申请EP2514528公开了一种装置，该装置通过微流控芯片的通道将注射器中含有的流体与小瓶中含有的另一种流体混合，注射器和小瓶联接在该微流控芯片上。

美国专利申请US2017/0014826公开了一种微流控芯片，该微流控芯片设计成用于溶解溶液中材料。液体被引入含有冻干物质的小型贮存器中。然而，在该装置中处理流体时，贮存器和液体源之间直接接触。

美国专利申请US2012/0027648公开了一种将容器与微流控芯片连接的接口盖，允许将液体从容器泵入芯片中。

此外，通常被称为“巴斯德移液管”的装置已知可以通过含有空气的可变形腔室施加压力来输送液体。在这些装置中，操作者或机械控制器按压腔室。

然而，这些装置中没有一个适合于以本文公开的非接触方式在芯片上释放流体液滴。

与现有技术相比，本文公开的组件在防止蒸发方面具有显著的优点。优点可能包括：

避免在微流控芯片内形成空气气泡，

避免微流控芯片可能经受的热处理或压力循环期间的蒸发现象，

启用可以自动化和/或并行化的新过程，和/或，

允许无接触和精确的方法来避免在控制器和液体之间以及在控制器和液体的贮存器(不可压缩隔室)之间没有接触的情况下蒸发分配给定量的液体。