用于微流控芯片的流體和電氣接口的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明描述了用于提供與外部流體源和外部流體廢物容器的流體連通，以及用于提供與電壓源以及電壓和電流測(cè)量設(shè)備的電接觸的微流控芯片接口。微芯片首先放置為與至少一個(gè)電源以及至少一個(gè)電氣測(cè)量設(shè)備電連通，并且可逆地固定在位置上。在電測(cè)量期間移除流體歧管與微芯片的電連通。
【專利說明】用于微流控芯片的流體和電氣接口
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年11月14日提交的題為“Fluidic And ElectricalInterface For Microfluidic Chips (用于微流控芯片的流體和電氣接口)”的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)第61/559，497號(hào)的權(quán)益，其公開和教示的全部內(nèi)容在此通過引用明確地并入本申請(qǐng)。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體涉及適用于例如毛細(xì)管電泳的微流控芯片，并且更具體地涉及有效用于將流體通過微流控芯片從外部流體源轉(zhuǎn)移至外部廢物容器，以及用于提供到微流控芯片的電接觸以使得能夠?qū)α黧w進(jìn)行測(cè)量的流體和電氣接口。

【背景技術(shù)】
[0004]微流控芯片應(yīng)用于許多領(lǐng)域，比如用于例如化學(xué)反應(yīng)、細(xì)胞分選以及電泳的流體混合，并且通常兼具在其中產(chǎn)生電動(dòng)現(xiàn)像(其包括電滲流和電泳)的微流控通道和電終端。
[0005]適用于毛細(xì)管電泳的微流控芯片通常配置有載流通道和樣品通道，在所述載流通道中樣品內(nèi)的物質(zhì)通過電泳分離并且進(jìn)行檢測(cè)，所述樣品通道與載流通道流體連通，以將樣品引入到載流通道中。通常而言，樣品和載流流體通過滴管、注射器等等手動(dòng)引入到微芯片中，并且這些流體通過毛細(xì)作用、外部壓力或電滲流而流經(jīng)通道網(wǎng)絡(luò)。利用電探針將幾百伏到大于一千伏之間的電壓施加至通道，以用于引入對(duì)于將少量的樣品流體引入到在兩個(gè)通道的交叉點(diǎn)處的載流通道中有用的電泳和/或電滲流。如上所述，在樣品中的帶電物質(zhì)作為電泳遷移率的差異的結(jié)果將在載流通道中分離。在所選定的位置處，載流通道中的流體可以進(jìn)行光詢問或者電詢問而產(chǎn)生用于樣品的成分分析信息。
[0006]盡管利用傳統(tǒng)的用于毛細(xì)管電泳的微流控芯片可以將樣品流體內(nèi)的某些物質(zhì)有效地分離以用于分析，但是處理、時(shí)間設(shè)置以及到芯片中的流徑的非常小的流體體積的傳遞，連同到相應(yīng)的儲(chǔ)液器的流體的手動(dòng)轉(zhuǎn)移使得用于樣品分析的自動(dòng)的毛細(xì)管電泳是比較困難的。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]通過提供與微流控芯片配合的微流控接口以將一個(gè)或多個(gè)外部流體源提供到在芯片內(nèi)的流徑而不溢漏或殘留流體在芯片的表面上，本發(fā)明的實(shí)施方案克服和現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和限制。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施方案的另一個(gè)目的是在通常為高壓源的電壓源以及電氣測(cè)量裝置和微流控芯片之間提供接口。
[0009]本發(fā)明的實(shí)施方案的又一個(gè)目的是在電壓源和有效地用于通過毛細(xì)管電泳將在樣品中的成分分離的微流控芯片之間提供接口。
[0010]本發(fā)明的實(shí)施方案的再一個(gè)目的是提供在電流測(cè)量設(shè)備和用于分析分離的成分的微流控芯片之間提供接口。
[0011]本發(fā)明的實(shí)施方案的又一個(gè)目的是提供允許在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行多種樣品處理和樣品分析的接口。
[0012]本發(fā)明的額外目的、優(yōu)點(diǎn)和新的特征將在隨后的描述中進(jìn)行某種程度的說明，并且基于對(duì)下文的審查，其對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將在某種程度上變得明顯，或者可以通過對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐來進(jìn)行學(xué)習(xí)。本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)可以通過在所附的權(quán)利要求書中具體指出的手段和組合來實(shí)現(xiàn)和獲得。
[0013]為了實(shí)現(xiàn)前述和其他的目的，并且根據(jù)在本文中所呈現(xiàn)的和廣泛描述的本發(fā)明的目的，本文的用于建立到具有上表面和向上表面開口的至少兩個(gè)井的微流控芯片的流體和電氣接口的裝置包括:微芯片托盤、電總線、微芯片托盤滑動(dòng)部、流體歧管組件、流體歧管安裝板、推桿、樞轉(zhuǎn)的搖桿、凸輪、電動(dòng)機(jī)以及至少一個(gè)彈簧，其中所述微芯片托盤用于容納和保持所述微流控芯片；所述電總線適用于與至少一個(gè)電壓源以及至少一個(gè)電氣測(cè)量設(shè)備電連通；所述微芯片托盤滑動(dòng)部適用于容納所述微芯片托盤并且將所述微芯片放置為與所述電總線電連通，以及用于可逆地固定彼此間電連通的所述微芯片托盤和所述微芯片；所述流體歧管組件用于將所選定的流體提供到所述微芯片，以及用于從所述微芯片的井中抽吸所選定的流體，所述流體歧管組件包括:電解液泵、樣品泵、真空泵以及流體歧管，所述流體歧管包括:至少兩個(gè)液體配送管以及至少兩個(gè)液體抽吸管，所述至少兩個(gè)液體配送管用于與或者所述電解液泵或者所述樣品泵以及所述至少兩個(gè)井建立流體連通，其中一個(gè)所述配送管與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)流體連通；所述至少兩個(gè)液體抽吸管用于與所述真空泵建立液體連通，所述抽吸管的其中一個(gè)與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)液體連通；所述流體歧管安裝板用于保持所述流體歧管；所述推桿具有第一端和第二端，所述推桿的第一端固定至所述流體歧管安裝板；所述樞轉(zhuǎn)的搖桿用于驅(qū)動(dòng)所述推桿朝向或者遠(yuǎn)離所述微芯片；所述凸輪用于使所述搖桿樞轉(zhuǎn)；所述電動(dòng)機(jī)用于使所述凸輪旋轉(zhuǎn)；所述至少一個(gè)彈簧用于使得所述推桿跟隨所述搖桿，以及所述搖桿跟隨所述凸輪；由此，所述流體歧管設(shè)置為與所述微芯片相隔選定的距離，以用于在所述至少兩個(gè)液體配送管和所述至少兩個(gè)液體抽吸管以及所述至少兩個(gè)井之間建立流體連通，以及設(shè)置在大于所選定的距離來用于測(cè)量。
[0014]在本發(fā)明的另一個(gè)方面中，根據(jù)其目的和目標(biāo)，本文的用于建立到具有上表面和向上表面開口的至少兩個(gè)井的微流控芯片的流體和電氣接口的裝置包括:用于容納和保持所述微流控芯片的微芯片托盤；適用于與至少一個(gè)電壓源以及至少一個(gè)電氣測(cè)量設(shè)備電連通的電總線；用于將所述微芯片放置為與所述電總線電連通，并且用于可逆地固定彼此間電連通的所述微芯片托盤和所述微芯片的裝置；用于將所選定的流體提供到所述微芯片，以及用于從所述微芯片的井中抽吸所選定的流體的流體歧管組件，所述流體歧管組件包括:電解液泵、樣品泵、真空泵以及流體歧管，所述流體歧管包括:至少兩個(gè)液體配送管以及至少兩個(gè)液體抽吸管，所述至少兩個(gè)液體配送管用于與或者所述電解液泵或者所述樣品泵以及所述至少兩個(gè)井建立流體連通，所述配送管的其中一個(gè)與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)流體連通；所述至少兩個(gè)液體抽吸管用于與所述真空泵建立液體連通，所述抽吸管的其中一個(gè)與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)液體連通；用于移動(dòng)所述流體歧管至與所述微芯片為所選定的距離的部件，以使得在所述至少兩個(gè)液體配送管和所述至少兩個(gè)液體抽吸管以及所述至少兩個(gè)井之間建立流體連通，并且用于移動(dòng)至大于所選定的距離來用于測(cè)量。
[0015]在本發(fā)明的又一個(gè)方面中，根據(jù)其目的和目標(biāo)，提供用于具有上表面和向所述上表面開口的至少兩個(gè)井的微流控芯片的流體和電氣接口的方法包括:將所述微芯片放置為與電總線電連通，所述電總線能夠與至少一個(gè)電壓源以及至少一個(gè)電氣測(cè)量設(shè)備電連通；可逆地固定與所述總線電接觸的所述微芯片；利用對(duì)于每個(gè)井具有一個(gè)注射管和一個(gè)抽吸管的流體歧管向所述微芯片的井提供所選定的流體；移動(dòng)所述流體歧管使其與所固定的微芯片相距所選定的距離，由此每個(gè)注射管設(shè)置在其相應(yīng)的井中，并且每個(gè)抽吸管設(shè)置為靠近在井附近的微芯片的表面，使得在向所述井提供所選定的流體的所述步驟期間，流體不會(huì)溢漏到所述微芯片的上表面上，并且移動(dòng)至大于所選定的距離來用于測(cè)量。
[0016]本發(fā)明的益處和優(yōu)點(diǎn)包括(但不限于)以防止能夠轉(zhuǎn)移來自微芯片中的毛細(xì)管元件的流體薄膜橫穿微芯片的上表面攤開的方式來提供微流控芯片接口，其用于可靠地以及可再現(xiàn)地從外部源來將流體沖洗通過微芯片的井至外部廢物容器的。另一個(gè)益處是用于傳遞所選定的電壓的與微流控芯片的電接觸的建立并且使得能夠?qū)α黧w成分進(jìn)行電流和電壓測(cè)量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]并入說明書并且形成說明書的一部分的所附附圖顯示本發(fā)明的實(shí)施方案，其連同說明書一起用于說明本發(fā)明的原理。在所述附圖中:
[0018]圖1A為本發(fā)明的歧管組件的實(shí)施方案的示意性表示，其有效用于利用樣品溶液和/或標(biāo)準(zhǔn)溶液，或者利用背景電解液填充和沖洗(配送)微芯片的各個(gè)流體井(fluidwells)，以及用于抽吸這些井的，而圖1B是在本文的圖1A中示出的微芯片的流體井中的配送管和抽吸管的配置的示意性表示。
[0019]圖2為本發(fā)明的微芯片接口的實(shí)施方案的前立體圖的示意性表示，微芯片和微芯片托盤并沒有就位，其示出了微芯片托盤滑動(dòng)部分，用于向微芯片提供流體并且從其接收流體的流體歧管組件設(shè)置在其部分撤回位置上，并且彈簧承載的電插腳適合于向微芯片提供電壓并且從其接收電壓和電流以用于測(cè)量。
[0020]圖3為適合于插入在本文的圖2中顯示的微芯片接口中的微芯片托盤的實(shí)施方案的俯視立體圖的示意性表示，示出了在位置上的微芯片和在其打開位置上的微芯片夾。
[0021]圖4為在本文的圖3中示出的微芯片托盤的俯視立體圖的示意性表示，顯示為在本文的圖2中示出的微芯片接口的托盤滑動(dòng)部分中的其鎖定位置上，并且具有在其固定微芯片的鎖定位置上的微芯片夾。
[0022]圖5為在本文的圖2中示出的微芯片接口的實(shí)施方案的前立體圖的示意性表示，具有在位置上的本文的圖3中示出的微芯片和微芯片托盤，并且示出了在本文的圖4中示出的微芯片托盤滑動(dòng)部分，流體歧管組件位于部分伸展位置上。
[0023]圖6A為在本文的圖2中顯示的流體歧管組件的前立體圖的示意性表示，示出了用于彈簧承載的搖桿的安裝塊、推桿致動(dòng)的歧管安裝板和用于它的引導(dǎo)桿，而圖6B為在本文的圖6A中顯示的流體歧管組件的后立體圖的示意性表示，示出了凸輪和用于使驅(qū)動(dòng)搖桿和推桿的凸輪旋轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。
[0024]圖7A為具有位于略微在微芯片之上的歧管的流體歧管安裝板的前立體圖的示意性表示，顯示了在微芯片的井中的它們的插入位置附近的注射和抽吸管，而圖7B為微芯片附近的歧管的底視圖的示意性表示，并且顯示了伸展到微芯片井中的注射和抽吸管。

【具體實(shí)施方式】
[0025]簡(jiǎn)略地，本發(fā)明的實(shí)施方案包括流體和電氣接口，其有效用于將流體通過在微流控芯片中的微流控通道從外部流體源轉(zhuǎn)移至外部廢物容器，以及用于提供到芯片的電接觸以使得能夠?qū)α黧w成分進(jìn)行測(cè)量。如在本文中所使用的，術(shù)語芯片和微芯片意在指微流控
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[0026]現(xiàn)在將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行具體的參考，在所附附圖中顯示了本發(fā)明的示例。在下文中，將利用相同的附圖字符標(biāo)識(shí)相似的或者相同的結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在參閱圖1A，流體歧管組件的實(shí)施方案的示意性表示包括本發(fā)明的流體歧管16，其有效用于分別使用泵116和泵118，通過混合器114，利用來自源110的樣品溶液以及利用來自源112的內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)溶液(如果需要的話)來填充和沖洗(配送流體至)微芯片18的流體井47a ;用于使用泵122，利用來自源120的背景電解液來填充和沖洗流體井47b-47d ;以及用于使用將流體泵送至廢物容器126的抽吸泵124來抽吸井47a-47d。圖1B為可以被傾斜地切割的窄孔(0.5mm)配送管94-97(圖6B)和窄孔(0.5mm)抽吸管98a_98d(圖6B)的示意性表示，它們與微芯片18的流體井47a-47d的關(guān)系在本文的圖1A中示出。
[0027]如將在下文中更加具體描述的，包括配送管和抽吸管的歧管16相對(duì)于芯片18升高和降低。如在圖1A和圖1B中所見的，窄孔管94-97從歧管16的底部伸展并且進(jìn)入微芯片18的井47a-47d至其底部128附近的位置。與井的底部的典型距離可以從大約Omm到大約3mm，越短的距離產(chǎn)生在井中有益的流體混合。短一些的管98a-98d位于微芯片18的上表面130處或者就在微芯片18的上表面130之上(從大約O到大約3mm)。在使用中，電解液、樣品或者內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)溶液通過管94-97泵送至井47a-47d的底部附近，同時(shí)真空泵124將液體從井的頂部附近拉起，由此既沖洗了井也提供了用于該井的可再生填充132。不使用抽吸來移除液體的情況下，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在至少一部分的表面130上形成薄膜，其會(huì)破壞電測(cè)量。流體歧管16在分析期間從微芯片的表面縮回，以避免在電泳測(cè)量期間經(jīng)由泵的高壓泄露。
[0028]圖2為本發(fā)明的微芯片接口 10的實(shí)施方案的前立體圖的示意性表示，示出了用于容納微芯片托盤14(在圖2中未示出)的微芯片托盤滑動(dòng)部分12和設(shè)置在其部分撤回位置上的用于向微芯片18 (同樣在圖2中未示出)提供流體并且從其接收流體的流體歧管組件16。安裝在隔離電總線22中的至少兩個(gè)彈簧承載的電連接件20a和20b向微芯片18提供來自至少一個(gè)電壓源(在圖2中未示出)的電壓，和/或同樣安裝在總線22中的至少兩個(gè)彈簧承載的電連接件24a和24b用于從微芯片18接收電壓和電流，以利用在本領(lǐng)域中已知的測(cè)量裝置(在圖2中未示出)來測(cè)量在微芯片18中流動(dòng)的流體的特性。插腳20和24的位置和功能依賴于微芯片18的預(yù)期應(yīng)用。隔離塊22安裝在基底26上，基底26支撐流體歧管組件16所安裝在的壁28a和28b。
[0029]如在下文中將進(jìn)行更具體描述的，安裝在基底26上的微芯片托盤彈簧限位塊30、限位塊32a和32b，與形成在分別安裝在壁28a和28b上的軌道40a和40b中的通道38a和38b配合的可旋轉(zhuǎn)的微芯片托盤輪34a和34b以及36a和36b (在圖2中未示出)在接口10中可逆地保持微芯片托盤。彈簧限位塊30可以由聚氨酯制成，并且限位塊32a和32b可以由金屬(比如鋼)制成。
[0030]圖3為適合于插入在本文的圖2中顯示的微芯片接口 10中的微芯片托盤14的實(shí)施方案的俯視立體圖的示意性表示。顯示在圖3中的其打開位置的微芯片夾42a和42b樞轉(zhuǎn)連接至在位置44a和44b處的托盤14?？尚D(zhuǎn)的輪34a和34b以及36a和36b分別適合于在通道38a和38b中滾動(dòng)。手柄46用于將微芯片托盤14導(dǎo)進(jìn)接口 10以及從接口 10中導(dǎo)出。還顯示了用于接近其中的微流控通道的在微芯片18中的井47a-47d。
[0031]圖4為本文的圖3中示出的微芯片托盤14的俯視立體圖的示意性表示，顯示為微芯片接口 10的托盤滑動(dòng)部分在其鎖定位置上，其中微芯片夾42a和42b在其鎖定位置上將微芯片18固定到托盤14上的。通道38a被顯示為具有兩個(gè)垂直部分48a和48b，輪34a和34b分別可以在其中自由地移動(dòng)。相似地，對(duì)面的垂直部分50a和50b (在圖3中未示出)形成在通道38b中以分別用于容納輪36a和36b。
[0032]在使用中，支撐鎖定的微芯片18的微芯片托盤14在接口 10中的軌道40a和40b之間滑動(dòng)，使得輪34a和34b以及36a和36b進(jìn)入通道38a和38b。托盤14在軌道40a和40b之間被向前推動(dòng)進(jìn)入接口 10，直到輪34a和34b分別碰到垂直部分48a和48b，并且輪36a和36b分別碰到垂直部分48a和48b,在此時(shí)托盤14向下掉落，使得微芯片18與電連接件20a和20b，和/或在隔離塊22 (本文的圖2)上的電連接件24a和24b電連通。應(yīng)當(dāng)提及的是，在使用中芯片18是大致水平定向的。限位塊32a和32b接觸在托盤14的前壁54中的槽52a和52b，并且托盤14的后壁56接觸彈簧限位塊30，彈簧限位塊30具有足夠的彈性來允許托盤14可逆地扣進(jìn)到位，使得托盤14利用在微芯片18(圖4中未示出)中的電觸頭而被可逆地固定，微芯片18與在隔離塊22上的連接件電連通。托盤14可以通過抓緊附接至微芯片托盤14的后面56的手柄46并且向上拉微芯片托盤14來抵抗彈簧限物塊30對(duì)壁56的的彈簧作用而從接口 10的微芯片托盤滑動(dòng)部分12中移除，這使得輪34a和34b以及36a和36b能夠分別在垂直的通道48a和48b以及50a和50b中向上移動(dòng)，托盤13可以通過通道48a和48b以及50a和50b而從接口 10中移除。
[0033]圖5為本文的圖2中示出的微芯片接口 10的實(shí)施方案的前立體圖的示意性表示，其中本文的圖3中示出的微芯片18和微芯片托盤14鎖定在本文的圖4中示出的微芯片托盤滑動(dòng)部分12中的位置上，并且流體歧管組件16被設(shè)置成部分伸展的位置。歧管58構(gòu)造為根據(jù)本文的特定應(yīng)用提供流體并傳送至微芯片18，并且提供了本領(lǐng)域已知但未在圖5中示出的適用于完成該功能的泵和閥。附接至壁28a和28b的塊60支撐電動(dòng)機(jī)62，電動(dòng)機(jī)62通過旋轉(zhuǎn)凸輪68 (在圖4中未示出)而使搖桿64圍繞輪軸66樞轉(zhuǎn)。輪軸66被柄座69a和69b支撐，柄座69a和69b附接至塊60并且電動(dòng)機(jī)62附接至柄座69a。通過推動(dòng)推桿72，搖桿64朝向微芯片18驅(qū)動(dòng)彈簧承載的歧管安裝板70(歧管58附接至該歧管安裝板70)，推桿72穿過在塊60中的孔74行進(jìn)，并且附接至安裝板70。在搖桿64中的圍繞輪軸78旋轉(zhuǎn)的搖桿軸承76協(xié)助搖桿64對(duì)推桿72的動(dòng)作。附接在塊60和板70之間的彈簧80a和80b (在圖5中未示出)抵抗推桿72的力并且使得搖桿64能夠通過其徹底的旋轉(zhuǎn)而跟隨凸輪68。附接至安裝板70的軸承安裝的引導(dǎo)桿82a-82d在塊60中的孔84a和84b以及84c和84d(在圖5中未示出)中滑動(dòng)通過軸承86a以及86b_86d(圖5中未示出)。
[0034]圖6A為在本文的圖2中顯示的流體歧管組件16的前立體圖的示意性表示，示出了用于彈簧承載的搖桿、推桿致動(dòng)的歧管安裝板70和引導(dǎo)桿82a-82d的安裝塊60。圖6B為在本文的圖6A中顯示的流體歧管組件16的后立體圖的示意性表示，示出了用于旋轉(zhuǎn)凸輪68的電動(dòng)機(jī)62和推桿72，凸輪68使搖桿64樞轉(zhuǎn)。還在圖6B中示出了附接至歧管58的下表面92的突出部88以及90a和90b，用于支靠在微芯片18上以可再現(xiàn)地獲得在歧管58和微芯片18之間的適當(dāng)間隔，使得流體注射管94和96以及流體抽吸管98有效地位于在微芯片18中相應(yīng)的井47a-47d中。吸入的外部源作用至端口 100，并且流體穿過該端口100從微芯片18中撤出并被導(dǎo)向至合適的廢物容器(在圖6B中未示出)，該端口 100通過歧管58的主體連接至抽吸管98。
[0035]在使用中，接口 10的流體歧管組件16使得流體歧管58與微芯片18接觸。電動(dòng)機(jī)62使凸輪68旋轉(zhuǎn)，使得搖桿64樞轉(zhuǎn)并且通過軸承76下推到推桿72上。推桿72附接至歧管58所安裝至的彈簧承載的歧管安裝板70。如上所述，突出部88、90a和90b防止歧管58與微芯片18在其整個(gè)表面上的接觸，使得注射管94和96，以及抽吸管98正好坐落在微芯片18的井47a-47d中。當(dāng)完成測(cè)量時(shí)，凸輪68旋轉(zhuǎn)，使得通過搖桿64產(chǎn)生的在推桿72上的向下壓力得以減小。響應(yīng)于提升歧管安裝板70以及使歧管58遠(yuǎn)離微芯片18的彈簧80a和80b的作用，推桿72、搖桿64和凸輪68總是保持接觸，從而使得微芯片托盤14能夠從接口 10中移除。選定電動(dòng)機(jī)62，使得傳輸至歧管58的力不會(huì)破壞微芯片18。
[0036]應(yīng)當(dāng)提及的是，在流體歧管組件16或者降低以接觸微芯片18或者提高而遠(yuǎn)離芯片18之前，支撐微芯片18的微芯片托盤14被固定在接口 10中。
[0037]圖7A為流體歧管安裝板70的前立體圖的示意性表示，其中歧管58設(shè)置為略微在微芯片18上方，顯示了注射管94和97以及抽吸管98c在微芯片18的井47a_47d中的插入位置附近。還示出了進(jìn)入口 102a和102b，其通過歧管58的主體連接至注射管94和97，并且其依據(jù)微芯片18所預(yù)期的應(yīng)用而附接至合適的泵、閥以及流體源(在圖7A中未示出)。圖7B為接近微芯片18的歧管58的底視圖的示意性表示，并且顯示了延伸到微芯片井47a-47d中的注射管94-97以及抽吸管98a_98d。在圖7B中還顯示了示意性的微流控通道104a和104b。如上所述，歧管58分別通過突出部88以及90a和90b，以及通過注射管94-97以及抽吸管98a-98d接觸微芯片18。
[0038]已呈現(xiàn)的本發(fā)明的在前描述用于說明和描述的目的，并且無意窮盡或者將本發(fā)明限制為所公開的精確形式，并且很明顯地，在以上教示的啟發(fā)下可以進(jìn)行很多修改和變型。選擇和描述實(shí)施方案以解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠以各種實(shí)施方案，以及利用適合于預(yù)期特定用途的各種修改來最佳地利用本發(fā)明。本發(fā)明的范圍旨在由所附的權(quán)利要求所限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于建立到微流控芯片的流體和電氣接口的裝置，所述微流控芯片具有上表面和向所述上表面開口的至少兩個(gè)井，所述裝置包括: 微芯片托盤，所述微芯片托盤用于容納和保持所述微流控芯片； 電總線，所述電總線適用于與至少一個(gè)電壓源以及至少一個(gè)電氣測(cè)量設(shè)備進(jìn)行電連通； 微芯片托盤滑動(dòng)部，所述微芯片托盤滑動(dòng)部適用于容納所述微芯片托盤并且將所述微芯片放置為與所述電總線電連通，以及用于可逆地固定彼此間電連通的所述微芯片托盤和所述微芯片； 流體歧管組件，所述流體歧管組件用于將所選擇的流體提供到所述微芯片，以及用于從所述微芯片的井中抽吸所選擇的流體，所述流體歧管組件包括: 電解液泵； 樣品栗； 真空泵；以及 流體歧管，所述流體歧管包括: 至少兩個(gè)液體配送管，所述至少兩個(gè)液體配送管用于與所述電解液泵或者所述樣品泵以及所述至少兩個(gè)井建立流體連通，其中一個(gè)所述配送管與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)流體連通；以及 至少兩個(gè)液體抽吸管，所述至少兩個(gè)液體抽吸管用于與所述真空泵建立流體連通，其中一個(gè)所述抽吸管與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)流體連通； 流體歧管安裝板，所述流體歧管安裝板用于保持所述流體歧管； 推桿，所述推桿具有第一端和第二端，所述推桿的第一端固定至所述流體歧管安裝板； 樞轉(zhuǎn)的搖桿，所述樞轉(zhuǎn)的搖桿用于驅(qū)動(dòng)所述推桿朝向或者遠(yuǎn)離所述微芯片； 凸輪，所述凸輪用于使所述搖桿樞轉(zhuǎn)； 電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)用于使所述凸輪旋轉(zhuǎn)；以及 至少一個(gè)彈簧，所述至少一個(gè)彈簧用于使得所述推桿跟隨所述搖桿，以及所述搖桿跟隨所述凸輪； 由此，所述流體歧管設(shè)置為與所述微芯片相隔選定的距離，以用于在所述至少兩個(gè)液體配送管和所述至少兩個(gè)液體抽吸管以及所述至少兩個(gè)井之間建立流體連通，以及設(shè)置在大于所選定的距離來用于電測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述流體歧管進(jìn)一步包括多個(gè)突起部，所述突起部用于以使得所述微芯片與所述歧管之間準(zhǔn)確地間隔了所述選定的距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述總線進(jìn)一步包括多個(gè)彈簧承載的電連接件，所述彈簧承載的電連接件適用于在所述總線和所述微芯片之間建立電連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片相隔所述選定的距離處時(shí)，所述至少兩個(gè)液體配送管的每一個(gè)設(shè)置在所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)之內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中每個(gè)井具有底部，并且當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片為所述選定的距離時(shí)，所述至少兩個(gè)流體配送管的每一個(gè)設(shè)置在所述至少兩個(gè)井的每一個(gè)的底部附近。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片為所述選定的距離處時(shí)，所述至少兩個(gè)液體抽吸管的每一個(gè)設(shè)置在所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)的附近的靠近所述微芯片的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括泵，所述泵用于將內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)溶液增加到所述至少一個(gè)液體配送管的其中一個(gè)。
8.—種用于建立到微流控芯片的流體和電氣接口的裝置，所述微流控芯片具有上表面和向所述上表面開口的至少兩個(gè)井，所述裝置包括: 微芯片托盤，所述微芯片托盤用于容納和保持所述微流控芯片； 電總線，所述電總線適用于與至少一個(gè)電壓源以及至少一個(gè)電氣測(cè)量設(shè)備進(jìn)行電連通； 用于將所述微芯片放置為與所述電總線電連通、并且用于可逆地固定彼此間電連通的所述微芯片托盤和所述微芯片的部件； 流體歧管組件，所述流體歧管組件用于將所選定的流體提供到所述微芯片，以及用于從所述微芯片的井中抽吸所述選定的流體，所述流體歧管組件包括: 電解液泵； 樣品栗； 真空泵；以及 流體歧管，所述流體歧管包括: 至少兩個(gè)液體配送管，所述至少兩個(gè)液體配送管用于與所述電解液泵或者所述樣品泵以及所述至少兩個(gè)井建立流體連通，其中一個(gè)所述配送管與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)流體連通；以及 至少兩個(gè)液體抽吸管，所述至少兩個(gè)液體抽吸管用于與所述真空泵建立流體連通，其中一個(gè)所述抽吸管與所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)流體連通； 用于移動(dòng)所述流體歧管使其與所述微芯片相距選定的距離的部件，以使得在所述至少兩個(gè)液體配送管和所述至少兩個(gè)液體抽吸管以及所述至少兩個(gè)井之間建立流體連通，并且用于移動(dòng)至大于所述選定的距離來用于電測(cè)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述流體歧管進(jìn)一步包括多個(gè)突起部，所述突起部用于以使得所述微芯片與所述歧管精確地間隔了所述選定的距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述總線進(jìn)一步包括彈簧承載的電連接件，所述彈簧承載的電連接件適用于在所述總線和所述微芯片之間建立電連通。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片間隔所述選定的距離處時(shí)，所述至少兩個(gè)液體配送管的每一個(gè)設(shè)置在所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)之內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中所述至少兩個(gè)井的每一個(gè)具有底部，并且當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片間隔所述選定的距離時(shí)，所述至少兩個(gè)流體配送管的每一個(gè)設(shè)置在所述至少兩個(gè)井的每一個(gè)的底部附近。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片為所選定的距離處時(shí)，所述至少兩個(gè)液體抽吸管的每一個(gè)設(shè)置在所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)的附近的靠近所述微芯片的表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，進(jìn)一步包括泵，所述泵用于將內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)溶液增加到所述至少一個(gè)液體配送管的其中一個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中所述用于移動(dòng)所述流體歧管使其與所述微芯片相距選定的距離的部件包括:流體歧管安裝板，所述流體歧管安裝板用于保持所述流體歧管；推桿，所述推桿具有第一端和第二端，所述推桿的第一端固定至所述流體歧管安裝板；樞轉(zhuǎn)的搖桿，所述樞轉(zhuǎn)的搖桿用于朝向或者遠(yuǎn)離所述微芯片驅(qū)動(dòng)所述推桿；凸輪，所述凸輪用于使所述搖桿樞轉(zhuǎn)；電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)用于使所述凸輪旋轉(zhuǎn)；以及至少一個(gè)彈簧，所述至少一個(gè)彈簧用于使得所述推桿跟隨所述搖桿，以及所述搖桿跟隨所述凸輪。
16.一種提供用于微流控芯片的流體和電氣接口的方法，所述微流控芯片具有上表面和向所述上表面開口的至少兩個(gè)井，所述方法包括: 將所述微芯片放置為與電總線電連通，所述電總線能夠與至少一個(gè)電壓源以及至少一個(gè)電氣測(cè)量設(shè)備電連通； 可逆地固定與所述總線電接觸的所述微芯片； 利用流體歧管向所述微芯片的井提供選定的流體，所述流體歧管對(duì)于每個(gè)井具有一個(gè)注射管和一個(gè)抽吸管； 移動(dòng)所述流體歧管至與所固定的微芯片相隔選定的距離，由此每個(gè)注射管設(shè)置在其相應(yīng)的井中，并且每個(gè)抽吸管設(shè)置在井附近的靠近微芯片的表面，使得在向所述井提供所選定的流體的步驟期間，流體不會(huì)溢漏到所述微芯片的上表面上，并且移動(dòng)至大于所選定的距離來用于測(cè)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述流體歧管進(jìn)一步包括多個(gè)突起部，所述突起部用于使得所述微芯片與所述歧管精確地間隔為所述選定的距離。
18.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中所述總線進(jìn)一步包括彈簧承載的電連接件，所述彈簧承載的電連接件適用于在所述總線和所述微芯片之間建立電連通。
19.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片間隔所述選定的距離處時(shí)，每一個(gè)液體配送管設(shè)置在所述至少兩個(gè)井的其中一個(gè)之內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述至少兩個(gè)井的每一個(gè)具有底部，并且當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片為所選定的距離時(shí)，每一個(gè)流體配送管設(shè)置在每一個(gè)井的底部附近。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中當(dāng)所述流體歧管設(shè)置在與所述微芯片為所選定的距離處時(shí)，每一個(gè)液體抽吸管設(shè)置在井附近的靠近所述微芯片的表面。
【文檔編號(hào)】B01L3/00GK104284723SQ201280065966
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】詹姆斯·T·帕爾默, 菲力浦·M·德克拉瓦 申請(qǐng)人:高級(jí)微型實(shí)驗(yàn)室有限公司