[发明专利]在使用密封液体的情况下划分试样液体的方法、微流体装置及其制造方法和微流体系统

说明书

本发明涉及一种用于在微流体装置（1）中在使用密封液体（20）的情况下对试样液体（10）进行划分的方法。所述试样液体（10）和所述密封液体（20）具有不同的润湿特性并且能够彼此组合成由两个通过界面来彼此分开的相所构成的两相系统。所述微流体装置（1）包括一个具有至少一条用于导入所述试样液体（10）和所述密封液体（20）的入口通道（101）的腔室（100）和多个能够通过所述入口通道（101）来填充的空腔（105），其中所述入口通道（101）和所述空腔（105）具有根据所述试样液体（10）和所述密封液体（20）的相应的润湿特性来限定的几何形状。在所述方法中，首先导入所述试样液体（10）。在此，所述试样液体（10）的弯月面通过限定的几何形状来适当地、比如凹入地成形，以便用所述试样液体（10）来填充所述空腔（105）。随后，在另一个步骤中导入所述密封液体（20）。在此，所述密封液体（20）的弯月面通过所存在的、较大的接触角和限定的几何形状来适当地、比如凸出地成形，以便用所述密封液体（20）来覆盖所述被填充的空腔（105）。

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求所述类型的一种装置或一种方法。

背景技术

微流体的分析系统、所谓的芯片上实验室（Lab-on-a-Chip）系统允许自动化地、可靠地、紧凑地并且低成本地处理用于医学诊断的化学或生物物质。通过多种用于流体的受控操纵的操作的组合，能够实现复杂的微流体的处理流程。

流体的划分代表着一种基本操作，所述流体的划分形成用于高度多路复用（multiplex）的、基于核酸的分析方法、数字PCR应用或单细胞分析的基础。在文献中已经介绍了多种基于不同机制的、用于对流体进行划分的方案。在此，能够区分基于小滴的方案和基于具有多个隔间的微流体划分结构的应用的这种方案。在第一类方案中，小滴的单分散的乳剂在液态的不可混合的第二相中产生并且通过合适的界面活性的物质（也被称为表面活性剂）的使用来稳定。在此，流体地产生各个反应隔间，这会使试剂难以以限定的方式预存在隔间中。而在第二类方案中，所述划分则在微流体结构中进行，所述份额、也就是部分量在明确限定的隔间中产生。在这里在各个隔间中能够预存靶所特有的试剂，以用于能够进行高度多路复用的分析。此外，这些方案具有的优点是，份额定位地处于限定的位置上，这允许进行更简单的测评。

然而，迄今为止已知的用于微流体划分的解决方案受到一定限制或者对所述装置或者用于运行该装置的方法提出特殊的要求，从而所述装置或方法不能容易地映射到全自动化的芯片上实验室系统上。一些解决方案例如需要手动的吸移步骤。其它解决方案为了完全填充空腔而要求垂直于空腔平面进行离心分离或者在空腔平面进行离心分离。虽然通过离心分离能够实现被夹在空腔中的空气的排出，但是离心分离同时代表着对芯片上实验室系统的重大要求。此外，在离心分离时在空腔平面中由于所需要的流体通道而减小了最大可达到的空腔密度。其他解决方案又基于基底的透气性，以便能够排挤被夹在空腔中的空气。在US 9,150,913 B2 中描述的解决方案例如充分利用基底的弹性。然而，许多允许以高生产量方法、例如注塑来低成本地制造微流体芯片的聚合物通常不具有足够的透气性或弹性。在US 8,895,295 B2 中所介绍的解决方案要求给空腔抽真空。

芯片上实验室系统能够成本低廉地由聚合物、像比如PC、PP、PE、COP、COC或PMMA来制造。然而，一些聚合物在未处理的形式中具有疏水的表面特性。为了用水溶液润湿疏水表面，应该向由流体和固体构成的系统输送附加的界面能。因此，所存在的毛细力抑制微流体结构的完全填充并且与如下毛细压力相应，所述毛细压力防止流体弯月面的自发的进展。只有通过足够的外部压力的加载才能过度补偿所存在的毛细压力，从而能够引起所述流体弯月面的前进。然而，为了用水溶液在压力驱动的情况下润湿尤其疏水的表面，需要适当地设计微流体结构的几何形状，以便实现对于所述结构的完全填充并且防止不受欢迎的空气夹杂。

发明内容