[发明专利]具有改进的气体管理的电渗泵

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年11月26日提交且具有相同标题的美国临时申请No. 61/118,073的权益，所述申请以引用的方式全文结合到本文。

技术领域

本发明总体上涉及电渗泵，且更具体地涉及用于生化分析系统的电渗泵。

背景技术

近年来，电渗（EO）泵已经被提出用于有限数量的应用中。EO泵通常包括流体腔，其被平面介质分为内贮存器和外贮存器，所述平面介质在其间形成分隔壁。所述介质还可称为玻璃料（frit）。在介质的相反侧分别在内贮存器和外贮存器中提供阳极和阴极。当电势被施加到阳极和阴极上时，介质形成泵送介质且使得流体通过电渗牵引流动通过泵送介质。EO泵的示例在美国专利申请No. 11/168,779（公开No. 2007/0009366）、美国专利申请No. 10/912,527（公开No. 2006/0029851）和美国申请No.11/125,720（公开No. 2006/0254913）中被描述，它们都明确地全文结合到本文。出现流体泵送的过程称为电渗效应。电渗效应的一个副产物是在泵腔内产生由电解引起的气泡（通常是氢和氧）。这些气泡通常形成在阳极和阴极表面上且可能在电极表面、泵送介质、或泵壳体内成核或沿着电极表面、泵送介质、或泵壳体成核。当气泡过度积聚时，其通常将降低泵性能。

已经提出各种技术以在电极处产生气体就将其从泵腔移除以避免不利地影响EO泵的性能。例如，公开No. 2007/0009366描述了一种“平面内”电渗泵，其试图减少由电解气体生成引起的泵性能的降低。公开No. 2007/0009366在其中描述了使用围绕电极提供的护套。护套由传输流体和离子但阻碍气泡和气体的材料形成。公开No. 2006/0254913描述了一种独立取向的EO泵，其中电解分解所产生的气体被收集并且通向催化剂，并接着由催化剂再结合以形成液体。催化剂位于贮存器之外，催化剂所产生的液体通过渗透膜被再引入到流体贮存器中。

然而，常规EO泵具有一些缺点。例如，现有EO泵所使用的气体管理技术可对于EO泵可微型化的程度施加不期望的设计约束。当常规EO泵减少体积时，泵腔所维持的气体相对量相对于介质的尺寸增加。当气体-介质面积比增加时，流动性能减少，且在一些情形中流率可能不期望地低。常规EO泵的流动性能和泵体积使得这种EO泵对于一些小型应用（例如，在一些生化分析中）来说是不实用的。

其中，对于分析遗传物质，使用生化分析。为了加快分析遗传物质，最近已经报道许多新的DNA测序技术，其基于扩增和非扩增分子的并行分析。这些新技术通常依赖于荧光核苷酸和寡核苷酸的检测。此外，这些新技术往往显著取决于必须以高精度水平执行的自动过程。例如，计算系统可控制流体流子系统，其负责启动在微流体流动单元内的若干反应周期。这些周期可用不同溶液和/或温度和流率来实施。然而，为了控制流体流子系统，操作各种泵送装置。这些装置中的一些具有可移动部件，其可干扰或消极地影响读取和分析荧光信号。此外，在一个或多个周期之后，泵可能需要更换或清洁，从而增加完成包括若干周期的一次运行的时间量。

生化分析通常以极小微观比例进行，且因此可受益于使用类似小的设备，例如微流体流动单元、岐管等等。常规EO泵的小型化受限，使得还不能满足对于分析物分析（例如核酸测序反应）的泵送流体的EO流的全部潜力。

此外，生物或化学分析中的不同方法和系统可需要核酸片段（例如，具有受限尺寸的DNA片段）。例如，各种测序平台使用包括DNA片段的DNA库。DNA片段可分离成单链核酸模板并且随后被测序。用于DNA片段化的各种方法是已知的，例如酶消化、声处理、雾化、例如使用注射器的水力剪切。然而，上述方法中的每种都具有不期望的限制。

仍存在对于改进EO泵设计的需求，所述改进EO泵设计具有小型尺寸但是仍以足以保持高流率的速率有效地移除气体。此外，需要可用于生物或化学分析的片段化核酸的替代性方法。

发明内容