[发明专利]试样蒸发控制方法及装置

说明书

介绍

技术领域

本发明涉及对含有挥发性液体的小体积进行操作的方法及装置。

背景

流体装置包括位于固体基片上的很小的毛细通道，这里的通道通常形成管网形式，通道上通有各种的开孔。由于管网和各个通道的体积很小，因此有许多优点。体积小所要求的试剂和试样在获得同样的检测水平下用量就少。此外，由于体积小，反应速度就非常快。管网能更为有效地将组分从一点移动另一点，并且伴随更少的组分损失。还有采用不同的操作能实现不同的组分的分合，并且各个部分可用于不同的目的。

微流体装置可用在各种分析中，这些分析包括备选化合物结合性的测定、酶活性的测定、新陈代谢过程的测定。这样可测定出备选化合物对指示过程的作用。如果想对不同备选化合物的作用进行对比，则必须知道影响到测定结果的备选化合物和其它组分的量。溶液在大多数情况下都含有水，除非测定过程非常迅速，否则水分会很快蒸发掉。如果在含水溶液或其它溶液传输所涉及的操作步骤中，溶液暴露于大气的时间没有限制，也常常会导致一定的蒸发，特别是在连续添加的过程中，上一添加过程中的溶剂会在下一添加过程中以及添加过程之间蒸发。此外培养过程也会有蒸发，甚至在容器被盖上的时候，也不可避免。当采用高通筛网时，由于在微流体装置的许多地方会带上非常少量的不同溶液，问题会进一步恶化。采用异物来减少蒸发会带来污染问题、需要反复清洗的问题以及其它不利问题。

现有技术中也尝试过不同的方法，如将液体冷却以减少蒸发量、在试样的表面加入低挥发性液体、改变环境湿度、在试样沉淀后加入几滴溶剂以保持试样体积等，然而所有这些方法常常是无效的，并会给要传送到反应容器的小体积流体的使用带来非常严重问题。因此在处理微流体装置特别是连有化合物高通筛网时、以及在进行诊断分析或其它检测步骤时，就需要一种改进的、对纳升量级的体积进行操作的方法。

现有技术的简要描述

在美国专利文献US5,576,197和US5,282,543中分别公开了采用蜡和其它柔性材料来阻止蒸发的内容。美国专利文献US5,885,470、US5,858,195、US5,750,015、US5,599,432和US5,126,022中公开了微流体装置，专利文献WO98/33052和W099/34920中公开了蒸发控制方法。

发明概述

本发明是一种在用微流体装置进行测定的过程中，对部分液体在试验过程蒸发的小体积进行操作的方法和装置。微流体装置包括一个部分封闭的腔，腔中的区域用来容纳很小量的试验组分，该组分通常是一种含有反应组分的溶液。区域边界为弯月面，弯月面的位置受区域特性的影响，该区域可具有非浸润边界，上述边界也可为可浸润的或通过加入一种去垢剂而成为可浸润的。试验过程中，区域内的液体因蒸发而损失，区域与装有补充液的通道进行流体交换。通道内的液体补充区域内的液体，并且通道内的液体还可用作试验所需的第二种组分或所需多种组分的供给源。试验过程中，弯月面的位置在许多实施例中是相对固定的，而在另一些实施例中，弯月面的位置则随液体进出毛细通道而移动。组分与通道液体在紧靠着区域的入口相接触，这样区域内任何因蒸发而损失的溶剂可得到补充，或者将组分置于液体产生蒸发的某一位置，蒸发剩下的物质溶解在从形成区域的溶液和毛细通道内的溶液保持接触的毛细通道排出的液体中。反应体积基本都保持在由区域中大部分相关组分所限定的区域中，这包括了在弯月面和在区域和通道之间液体交换区之间的区域。

附图的简要描述

图1为本发明微流体装置局部透视图；

图2A、2B、2C为本发明微流体装置单元在装置使用不同阶段的断面示意图，该单元具有两个通道和一个中心腔；

图3为装置的平面示意图，该装置带有多个单元，每个单元由总管供应流体；

图4为另一种用一平台将两个通道块连接起来的微流体装置的局部透视图；

图5A、5B和5C为本发明中采用两个通道的装置在不同使用阶段时的透视示意图；

图6A为本发明装置的平面示意图，图6B为沿B-B的断面图，图6C为沿C-C的断面图；

图7A为本发明管网的平面示意图，图7B为图7A中部分管网的断面图；

图8A为本发明管网的平面示意图，图8B为图8A中部分管网的断面图；

图9为本发明装置中单元组件的平面示意图，其中沿着每一行的装置单元都布置有共用通道；

图10为带有一个共用分析池通道和共用库的装置单元组件的平面示意图；