[发明专利]将流体装载至微流体设备中

说明书

提供一种用于将流体装载至微流体设备中的流体装载器，该微流体设备具有在其间限定流体室的间隔开的上基板和下基板和用于接收流体进入流体室的孔。流体装载器包括与流体装载器的基部中设置的流体出口连通的流体井。流体装载器的基部被成形为在使用中相对于孔定位流体装载器，以及引导流体经由流体出口优选地沿微流体设备的流体室中的第一方向离开流体装载器。在一个实施例中，流体装载器的基部包括突起部分，该突起部分至少具有第一腿部和第二腿部，第一腿部短于第二腿部。在使用中，流体装载器被这样定位，使得流体装载器的第一腿部位于与孔关联的流体加载区和设备的操作区之间。

技术领域

本发明涉及将流体装载至微流体设备中，以及更具体地涉及将流体装载至有源矩阵介质上电润湿(AM-EWOD)微流体设备中。介质上电润湿(EWOD)是用于对阵列上的流体液滴进行操纵的已知技术。有源矩阵EWOD(AM-EWOD)是指在包含晶体管的有源矩阵阵列中(通过例如使用薄膜晶体管(TFT))来实现EWOD。

背景技术

微流体是快速扩张的领域，涉及到在小尺度上对流体的操纵和精确控制，通常处理亚微升(sub-microlitre)体积。无论是在研究中还是在生产中，都存在日蔬增加的兴趣将微流体应用至化学或生物化学测定及合成，以及应用于医疗诊断(“芯片上的实验室”)。在后一种情况下，这种设备的小尺寸特性允许在需要使用比基于传统实验室的测试小得多的临床样本体积时进行快速测试。

可以通过以下事实来识别微流体设备：其具有至少一个维度小于1毫米(mm)的一个或多个通道(或更一般地，间隙)。在微流体设备中使用的常见流体包括全血样本、细菌细胞悬浊液、蛋白质或抗体溶液和各种缓冲液。微流体设备可以用于获取各种有趣的测量数据，包括分子扩散系数、流体粘度、pH、化学键合系数和酶反应动力学。针对微流体设备的其他应用包括毛细管电泳、等电点聚焦、免疫测定、酶法测定、流式细胞术、经由质谱法分析蛋白质的样本注射、PCR扩增、DNA分析、细胞操作、细胞分离、细胞图案化以及化学梯度形成。许多这些应用程序已用于临床诊断。

已知许多技术用于在亚毫米尺度上操纵流体，亚毫米尺度的特征主要在于层流和表面力相对于体积力(bulk force)的优势地位。大多数技术属于连续流量系统的类别，其经常采用笨重的外部管道系统和泵。采用离散液滴的系统代之以具有更大的功能灵活性的优点。

介质上电润湿(EWOD)是用于通过施加电场来操纵流体的离散液滴的公知技术。因此，它是针对“芯片上的实验室”技术的微流体的候选技术。可以在“Digitalmicrofluidics：isatrue lab-on-a-chip possible？”(R.B.Fair，Microfluid Nanofluid(2007)3∶245-281)中找到对该技术的基本原理的介绍。该评论注意到：在文献中没有详细讨论将流体引入EWOD设备中的方法。应该注意的是，该技术采用疏水性内表面。因此，一般来说，水性流体(aqueous fluid)单独借助于毛细管作用从外部填充到这种设备中在能量方面(energetically)是不利的。此外，当施加电压并且该设备处于致动状态时，可能仍然如此。归因于液固(liquid-solid)界面处较低的表面张力，非极性流体(例如，油)的毛细管填充在能量方面可能是有利的。

存在描述了流体输入机构的小微流体设备的若干示例。美国专利号5，096，669(Lauks等人，1992年3月17日公开)示出这样的设备：其包括用于样本输入的入口孔穴和入口通道，其与气囊耦合，当气囊被致动时，会沿着该设备泵送流体。该专利未描述如何将流体的离散液滴输入到系统中，也未描述对这种液滴的输入体积进行测量或控制的方法。这种对输入体积的控制(称为“计量”)对于避免过量流体过度装载至设备中是重要的，并且有助于在需要已知体积或体积比的情况下所实施测定的准确性。