專利名稱：：均衡集成式pcr-ce微流裝置內(nèi)的壓力的壓力歧管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種裝置，該裝置包括具有多個(gè)可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接起來(lái)的井區(qū)的芯片；和歧管部件，該歧管部件被配置成設(shè)置在芯片上方，以均衡井區(qū)和毛細(xì)通道上的壓力，防止井區(qū)和通道內(nèi)液體的蒸發(fā)、冷凝及非故意移動(dòng)。
背景技術(shù)：
：自Wilding及合作者首先在微芯片裝置中的腔室內(nèi)進(jìn)行PCR之后，微流PCR得到了發(fā)展(Wilding,P.，Shoffner，M.A.，Kricka，LJ.，PCRinasiliconmicrostructure，Clin.Chem.，1994,40，1815-1818)。Northrup等人描述了一種裝置，該裝置將在不同襯底上制造的PCR反應(yīng)器和毛細(xì)管電泳(CE)模塊連接起來(lái)(Woolley，A.T.，Hadley，D.，Landre，Pl，deMelloAJ.，Mathies，R.A，Northrup,M.A.:F皿ctionalintegrationofPCRamplificationandc即illaryelectrophoresisinamicrofabricatedDNAanalysisdevice,Anal.Chem.，1996，68，4081-4086)。隨后，Burns的小組開(kāi)發(fā)出一種集成式裝置，該裝置可執(zhí)行PCR和基于凝膠的電泳(Burns,M.A，Johnson,B.N.，Brahmasandra，S.N.，Handique，K，Webster,J.R.，Krishnan，M.，Sammarco,T.S.，Man,P.M.，Jones，D.，Heldsinger，D.，Mastrangelo，C.H.，Burke，D.T.:AnintegratednanoliterDNAanalysisdevice,Science,1998，282，484-487)。來(lái)自Mathies小組的Lagally及來(lái)自ACLARA生物科學(xué)的Koh也證實(shí)了集成式微流裝置中的PCR-CE(Lagally，E.T.，Simpson,P.C.，Mathies，R.A:MonolithicintegratedmicrofluidicDNAamplificationandc鄰illaryelectrophoresisanalysissystem,SensorsandActuatorsB，2000，63，138—146;andKoh，C.G.，Tan，W.，Zhao，M.，Ricco，A.J.，F(xiàn)an，Z.H.:Integratingpolymerasechainreaction,valving，andelectrophoresisinaplasticdeviceforbacterialdetection,Anal.Chem.，2003，75，4591-4598)。Hess等人使用反應(yīng)器在高壓下執(zhí)行PCR，以便控制核酸雜交(Hess，R.S.，Laugharn，J.AJr.，Green，D.J.，Pressure-controllednucleicacidhybridization,2004年6月22日公開(kāi)的美國(guó)專利6753169B2)。執(zhí)行PCR所需的溫度可以達(dá)到95°C，該溫度接近于水的沸點(diǎn)。在此高溫下，蒸發(fā)嚴(yán)重，并且可以改變反應(yīng)溶液的濃度，并且降低PCR的效率。PCR腔室中的溶液內(nèi)可能產(chǎn)生氣泡，在微流通道內(nèi)產(chǎn)生壓力差，并且將液體推擠到目標(biāo)區(qū)域之外。比如，可能會(huì)將分離緩沖液移動(dòng)到CE分離通道之外。此外，通常在許多微流裝置中使用的閥門比如凝膠閥、蠟閥(waxvalve)和憎水材料無(wú)法重復(fù)使用，從而將裝置限制于僅僅在PCR反應(yīng)的最后階段或者在終點(diǎn)處檢測(cè)PCR擴(kuò)增(amplification)。需要一種一次性PCR裝置，以便避免延誤和交叉污染問(wèn)題。此外，雖然可以使用閥門防止蒸發(fā)和液體移動(dòng)，但將閥門結(jié)合到微流PCR裝置將會(huì)極大地增加制造成本。同時(shí)，在微流PCR系統(tǒng)當(dāng)中使用閥門將會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，因?yàn)橐坏┻@些閥門啟動(dòng)，這些閥門就趨向于失去其功能，因此不允許對(duì)反應(yīng)腔室中的產(chǎn)品進(jìn)行連續(xù)或者多次采樣。提供了一種具有歧管的裝置，用于抑制或者防止比如在PCR循環(huán)過(guò)程中因微流通道網(wǎng)絡(luò)中的壓力差所引起的液體蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。
發(fā)明內(nèi)容提供了一種裝置，該裝置包括具有多個(gè)井區(qū)的芯片，該多個(gè)井區(qū)可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接起來(lái)；和歧管部件，該歧管部件配置成設(shè)置在芯片上方，以便均衡所述井區(qū)和毛細(xì)通道上的壓力。歧管部件可以放置在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)毛細(xì)管電泳(CE)芯片的上方，以便抑制或者防止PCR循環(huán)過(guò)程中井區(qū)和芯片通道之間的壓力差所引起的芯片內(nèi)液體蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。應(yīng)當(dāng)理解，前面的概述和接下來(lái)的詳述都僅僅是示例性和解釋性的，而并不用于限制所要求保護(hù)的發(fā)明。雖然下面描述的實(shí)施例涉及具有微流PCR-CE芯片的裝置的使用，但裝置本身不限于與這種芯片一起使用。結(jié)合在本說(shuō)明書中并且構(gòu)成了本說(shuō)明書一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且和描述共同用于解釋發(fā)明原理。當(dāng)附圖之間使用相同的標(biāo)號(hào)時(shí)，這些標(biāo)號(hào)指的是相同或者類似元件。此外，在本公開(kāi)中描述的任何一個(gè)或者全部文獻(xiàn)通過(guò)引用結(jié)合于此。圖1為本發(fā)明裝置的實(shí)施方式。圖2A、2B和2C為本發(fā)明裝置的實(shí)施方式。圖3A示出了本發(fā)明實(shí)施方式的示例性測(cè)量結(jié)果，而圖3B示出了控制系統(tǒng)的測(cè)量。圖4為PCR成長(zhǎng)曲線。圖5為在PCR目標(biāo)產(chǎn)品開(kāi)始可以被檢測(cè)時(shí)在第18個(gè)循環(huán)時(shí)毛細(xì)管電泳(CE)分離的電泳圖。圖6提供了從0副本到10萬(wàn)副本的CE分離結(jié)果的電泳圖。圖7為本發(fā)明裝置的另一實(shí)施方式。圖8為本發(fā)明裝置的又一實(shí)施方式。圖9為本發(fā)明裝置的另一實(shí)施方式。圖10為本發(fā)明裝置的另一實(shí)施方式。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將詳細(xì)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，其實(shí)施例示于附圖中。在可能的情況下，所有附圖中將使用相同標(biāo)號(hào)標(biāo)示相同或者類似部件。文中描述的本發(fā)明的實(shí)施方式為在微流裝置中使用的歧管，用于抑制或者防止在PCR循環(huán)過(guò)程中由微流通道之間的壓力差所導(dǎo)致的液體的蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。歧管允許微流裝置的井區(qū)和微流通道與外部環(huán)境隔絕，從而在PCR循環(huán)過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生壓力差。5該歧管同時(shí)允許將外部壓力源連接到所有井區(qū)。施加外部壓力升高了PCR溶液的沸點(diǎn)，從而可以抑制熱循環(huán)過(guò)程中的蒸發(fā)。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式展示于圖1中。微流裝置100包括歧管塊200和微流PCR-CE芯片300。歧管塊200具有互連通道210，互連通道210可以和微流PCR-CE芯片300當(dāng)中的各個(gè)井區(qū)相接口。歧管塊200的頂部還具有外部壓力端口220。歧管塊200可具有多于一個(gè)的外部壓力端口，并且一組互連通道可以導(dǎo)向一個(gè)端口，而另一組通道可以導(dǎo)向另一個(gè)端口。所示的PCR-CE芯片300具有總計(jì)八個(gè)由通道320互相連接起來(lái)的井區(qū)310，但是根據(jù)需要，該芯片可具有更多或者更少的井區(qū)，并且通道可以相應(yīng)設(shè)置。通道320可以從井區(qū)310的底部開(kāi)始，并且在芯片300當(dāng)中延伸。根據(jù)應(yīng)用，各井區(qū)的大小可以一致也可以互相不同。多個(gè)墊圈250(比如0形環(huán))夾設(shè)在歧管塊200與PCR-CE微流芯片300之間。歧管塊200、墊圈250及PCR-CE微流芯片300固定在一起，以便將井區(qū)310和通道320與外部環(huán)境隔絕?？梢酝ㄟ^(guò)歧管塊200頂部的端口220施加來(lái)自外部壓力源140的調(diào)節(jié)后的外部壓力。歧管塊200用于均衡微流裝置100當(dāng)中的氣體或蒸氣所產(chǎn)生的壓力差。100psi或100psi以下及10psi或10psi以上的壓力可用于控制微流裝置100內(nèi)升高的孵化溫度(incubationtemperature)下的溶液蒸發(fā)。壓力可以為大約20psi-40psi，并且進(jìn)一步在大約30psi-40psi之間。然而，壓力并不限制于100psi或100psi以下。根據(jù)對(duì)更大壓力的需要，壓力上限可以更高，以便比如進(jìn)一步降低溶液沸點(diǎn)。在變性步驟中，PCR內(nèi)的溫度可以升高到95°C。在該溫度附近，可能發(fā)生蒸發(fā)，并且可能產(chǎn)生氣泡。在微流裝置中，這些變化可能導(dǎo)致在不同隔間和通道之間產(chǎn)生較大壓力差，并且可能引起液體無(wú)法控制的蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施方式中，在圖2A中以截面圖示出的歧管塊400由壓克力塑料(acrylicplastic)制成。將歧管塊400設(shè)計(jì)成設(shè)置在微流PCR-CE芯片500的上方，芯片500總共具有八個(gè)井區(qū)510，這些井區(qū)與0形環(huán)515(側(cè)視圖中僅僅可以看到4個(gè))交疊，以便將這些井區(qū)密封起來(lái)，但是井區(qū)數(shù)量可以根據(jù)需要改變。設(shè)置在歧管塊400當(dāng)中的互連通道410被配置成在其端部與PCR芯片500上的各井區(qū)510相接口?；ミB通道410匯聚到外部端口420，該外部端口420導(dǎo)向外部壓力源(圖未示)。在另一個(gè)示例性例子中，圖2B示出了不同類型的井區(qū)，其中各井區(qū)510除了具有溝槽(trench)530之外，還具有管狀延伸部520。管狀延伸部520可用于擴(kuò)大井區(qū)的溝槽530的液體容量。管狀延伸部520可具有大約5-50iU的容積。然而如圖2A所示，可以通過(guò)使各井區(qū)510具有完全在芯片500當(dāng)中的適當(dāng)尺寸來(lái)提供各井區(qū)510所需要的必要容積。注意該例子當(dāng)中的歧管塊400還示出了電極440，該電極440通過(guò)互連通道410從該塊的頂部延伸到井區(qū)510，用于施加電壓。根據(jù)結(jié)構(gòu)和需求，井區(qū)510可具有或者不具有這種電極(圖1和圖2A沒(méi)有示出任何電極，但是可以以類似方式提供電極)?？梢酝ㄟ^(guò)環(huán)氧膠450將所產(chǎn)生的用于插入電極440的孔密封起來(lái)。而且在該例子中，外部端口420設(shè)置在歧管塊400的側(cè)部，并且在相對(duì)端具有插塊430，以便獲得良好密封性。圖2C示出了本發(fā)明的另一實(shí)施方式。該實(shí)施方式中的構(gòu)件對(duì)應(yīng)于圖2B中的構(gòu)件，并且具有和圖2B中的標(biāo)號(hào)相同的標(biāo)號(hào)。圖2B的實(shí)施方式與圖2C的實(shí)施方式之間的主要區(qū)別在于圖2C當(dāng)中的電極440并入到歧管塊400當(dāng)中，因此獨(dú)立于空氣管路(也就是互連通道41Q)而提供。這種結(jié)構(gòu)允許具有更好的電極絕緣性，并且有利于更牢固地將井區(qū)密封起來(lái)。在圖2A的當(dāng)前實(shí)施方式中，各井區(qū)510的容量大約為25iU。然而，可以根據(jù)應(yīng)用對(duì)各井區(qū)的容量進(jìn)行適當(dāng)設(shè)計(jì)，以便容納可能從O.lnl變化到500iU的樣本大小。為了進(jìn)行PCR，樣本大小的范圍通常為liil-100ii1。因此，可以適當(dāng)?shù)貙?duì)用于PCR芯片500的井區(qū)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便具有比如1P1-100ii1的容量，從而容納PCR樣本。示例性的歧管塊400的互連通道具有大約lmm的通道寬度和大約為500ym的深度。通道尺寸為示例性的，并且可以根據(jù)設(shè)計(jì)和目標(biāo)應(yīng)用而變化。歧管塊400的示例性尺寸為37mmx22.4mmxl2mm。然而，該歧管塊的尺寸不應(yīng)限制于文中描述的示例性尺寸。歧管塊本身的尺寸可以根據(jù)比如PCR芯片的井區(qū)數(shù)量和/或它們的容量大小改變?，F(xiàn)在將描述用于實(shí)現(xiàn)圖2A中的PCR的示例性方法。各PCR25iU反應(yīng)包含1XPCR緩沖液；0.4mMdNTP;3mMMgCl2;250nM正向引物(forwardprimer)CTCACCTATGTGTCGACCTG;250nM反向引物，GGTCGAGTACGCCTTCTTG;1ii1BCG基因DNA(105個(gè)畐U本)；及1UrTaqDNA聚合酶(polymerase)。將25iil的PCR反應(yīng)混合物從一個(gè)井區(qū)510添加到PCR芯片500。然后可選地使井區(qū)510覆上大約1y1的礦油。然后將歧管塊400、0形環(huán)515和PCR芯片500固定在一起。在裝配后的結(jié)構(gòu)中，PCR芯片500的井區(qū)510具有由歧管塊400當(dāng)中互連通道410所形成的公共壓力通道，以便平衡任何壓力差，并且允許將外部壓力施加到井區(qū)510，以便進(jìn)一步抑制或者防止液體的蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。然后將裝配后的歧管-PCR芯片固定在熱循環(huán)器600的加熱塊的頂部(參考圖2A)。通過(guò)歧管塊400的頂部的外部端口420施加30psi的外部壓力。還進(jìn)行管體控制反應(yīng)，以便將標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的DNA產(chǎn)率和歧管塊-PCR芯片組件的DNA產(chǎn)率進(jìn)行比較。使用以下循環(huán)方案進(jìn)行PCR:lx96。C，30s;并且40x96。c，15s，62。C，15s，及72。C，30s。使用DNA1000kit在Agilent生物分析儀上對(duì)1個(gè)yl的產(chǎn)品進(jìn)行分析。圖3A示出了井區(qū)內(nèi)具有礦油的歧管塊-PCR芯片組件的并且將30psi的壓力從外部源施加到該組件后的13.73ng/iU的DNA產(chǎn)品產(chǎn)率。圖3B示出了控制反應(yīng)(其中在管體內(nèi)進(jìn)行PCR反應(yīng))的17.36ng/iU的DNA產(chǎn)品產(chǎn)率。用該設(shè)置成功地證實(shí)了159_bpBCG目標(biāo)的擴(kuò)增，并且產(chǎn)率為控制管體反應(yīng)的80%。表A<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>進(jìn)一步執(zhí)行在表A中總結(jié)的一組不同實(shí)驗(yàn)，以便展示歧管塊400在抑制或者防止液體蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)方面的有效性。針對(duì)下面描述的實(shí)驗(yàn)l-6，將BSA溶液填充到PCR井區(qū)510中，開(kāi)始循環(huán)方案以便模擬擴(kuò)增反應(yīng)，并且最終確定在10個(gè)循環(huán)之后(大約26分鐘)井區(qū)當(dāng)中BSA溶液的量。表A對(duì)使用該BSA溶液的實(shí)驗(yàn)1-6和對(duì)應(yīng)的結(jié)果進(jìn)行了總結(jié)。在實(shí)驗(yàn)1中，保持PCR芯片500開(kāi)放，從而沒(méi)有歧管塊400的益處。結(jié)果是在第十個(gè)循環(huán)之后，井區(qū)干燥而沒(méi)有留下液體。在實(shí)驗(yàn)2當(dāng)中，將PCR芯片500與歧管塊400固定在一起，但是在PCR循環(huán)過(guò)程中沒(méi)有通過(guò)外部端口420提供壓力。結(jié)果是在歧管的互連通道410當(dāng)中出現(xiàn)一些冷凝。而且觀察到氣泡，并且僅僅剩下了大約50%的原始溶液。在實(shí)驗(yàn)3當(dāng)中，將歧管塊400和PCR芯片500裝配并且密封起來(lái)，這一次在PCR循環(huán)過(guò)程中通過(guò)外部端口420施加了20psi的壓力?；ミB通道410當(dāng)中仍然出現(xiàn)一些冷凝，但是在井區(qū)510的溶液當(dāng)中沒(méi)有觀察到氣泡。然而，在各井區(qū)510附近觀察到一些大氣泡。井區(qū)510當(dāng)中剩下了大約80%的原始溶液。在實(shí)驗(yàn)4當(dāng)中，將歧管塊400和PCR芯片500裝配并且密封起來(lái)，并且在PCR循環(huán)過(guò)程中通過(guò)外部端口420施加30psi的壓力。在這種情況中，在互連通道410當(dāng)中觀察到一些冷凝，并且在各井區(qū)510附近觀察到大氣泡。然而，在井區(qū)510當(dāng)中剩下了大約90%的原始溶液。在實(shí)驗(yàn)5當(dāng)中，將礦油施加到井區(qū)內(nèi)，并且將歧管塊400和PCR芯片500組裝并且密封起來(lái)。并且在PCR循環(huán)過(guò)程中通過(guò)外部端口420施加30psi的壓力。這一次沒(méi)有冷凝，并且在井區(qū)當(dāng)中剩下大約100%的溶液。在實(shí)驗(yàn)6當(dāng)中，在將歧管塊400和PCR芯片500組裝之后，在PCR循環(huán)過(guò)程中通過(guò)外部端口420施加40psi的壓力。對(duì)于該特定組件，壓力導(dǎo)致芯片分層(delaminate)。然而，更強(qiáng)健的芯片500結(jié)構(gòu)將能夠讓組件承受更高的壓力，并且這種結(jié)構(gòu)沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。實(shí)驗(yàn)1-5表明歧管塊有助于抑制或者防止芯片當(dāng)中的液體蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。雖然礦油可以進(jìn)一步有助于抑制井區(qū)內(nèi)的蒸發(fā)，如下面的實(shí)驗(yàn)8所展示的那樣的，礦油并不是必要的。表B<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表B對(duì)利用歧管塊400和類似于芯片500的PCR-CE芯片(與圖2B所示的類似，但是具有更強(qiáng)健的層壓結(jié)構(gòu)，以便承受更高壓力)的兩個(gè)另外的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。對(duì)于每個(gè)實(shí)驗(yàn)，運(yùn)行40個(gè)循環(huán)的PCR，并且總體持續(xù)時(shí)間大約為1個(gè)小時(shí)。在實(shí)驗(yàn)7當(dāng)中，得到驗(yàn)證的是更強(qiáng)健的層壓結(jié)構(gòu)的芯片能夠承受40psi的壓力。在該壓力處沒(méi)有發(fā)生分層。如果具有更強(qiáng)健的材料和更好的增強(qiáng)結(jié)構(gòu)，則芯片將能夠承受更高壓力。在實(shí)驗(yàn)8中呈現(xiàn)了圖4的40個(gè)循環(huán)的實(shí)時(shí)PCR-CE化驗(yàn)的結(jié)果。PCR-CE芯片的CE分離通道填充有凝膠基質(zhì)，并且將28ul的PCR反應(yīng)混合物裝到芯片腔室內(nèi)。在歧管塊400和PCR-CE芯片組裝起來(lái)并且將其放置到熱循環(huán)加熱器之后，在PCR循環(huán)過(guò)程中通過(guò)外部端口420施加35psi的壓力。成功地檢測(cè)到實(shí)時(shí)擴(kuò)增。通過(guò)在循環(huán)14、16、18、20、22、25和30當(dāng)中在井區(qū)之間施加電壓，來(lái)自腔室的PCR產(chǎn)品樣本被引導(dǎo)并遷移到CE分離通道當(dāng)中，以進(jìn)行分析。利用PCR混合物當(dāng)中的內(nèi)部標(biāo)記(lOObpDNA)對(duì)PCR產(chǎn)品的峰頂區(qū)域進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，并且繪制相對(duì)于循環(huán)次數(shù)的圖，以便產(chǎn)生實(shí)時(shí)PCR產(chǎn)品生長(zhǎng)曲線，如圖4所示。圖5示出了以上同一實(shí)時(shí)PCR-CE化驗(yàn)的第18個(gè)循環(huán)中的CE分離電泳圖。這證實(shí)在第18個(gè)PCR循環(huán)中或其周圍開(kāi)始可以檢測(cè)到目標(biāo)PCR產(chǎn)品樣本(200bp)。實(shí)質(zhì)上防止了蒸發(fā)，從而在40個(gè)PCR循環(huán)之后基本上在腔室內(nèi)剩余100%的液體?？倳r(shí)間為一個(gè)小時(shí)，并且沒(méi)有在井區(qū)中使用礦油。在該例子中沒(méi)有使用礦油，表明在沒(méi)有使用礦油的情況下也基本上可以防止蒸發(fā)。通過(guò)使用歧管和施加的高達(dá)30psi的外部壓力的組合，抑制了反應(yīng)混合物從PCR井區(qū)中的蒸發(fā)。在增加溶液之后向井區(qū)添加礦油可進(jìn)一步有助于減小蒸發(fā)。但是如實(shí)驗(yàn)8所示的，借助本實(shí)施方式中的裝置，可以消除將一滴礦油滴在井區(qū)頂部以便防止高溫蒸發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)操作。借助類似于圖2B所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了其他實(shí)驗(yàn)。方法和方案基本上與在前面實(shí)驗(yàn)中所報(bào)告的方法和方案相同。在沒(méi)有采用礦油的情況下在35psi下執(zhí)行40個(gè)PCR循環(huán)終點(diǎn)CE化驗(yàn)的結(jié)果呈現(xiàn)在圖6的圖形中。將內(nèi)部參考標(biāo)記標(biāo)示為100bp和700bp。實(shí)際的PCR產(chǎn)品位于100bp到700bp內(nèi)部標(biāo)記之間。電泳圖A-F提供了范圍在每個(gè)化驗(yàn)10萬(wàn)-10個(gè)DNA目標(biāo)副本的檢測(cè)結(jié)果。在所有實(shí)驗(yàn)中，在采用了壓力歧管裝置以便保持所有井區(qū)和通道壓力平衡的情況下，沒(méi)有明顯的液體損失。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式示于圖7中。在這種情況，壓力歧管塊700為具有單個(gè)通道的塊，用以設(shè)置在微流PCR-CE芯片710的上方。外部壓力端口705設(shè)置在壓力歧管塊700的頂部。歧管塊700作為蓋子使用，用以設(shè)置在芯片710的所有微流井區(qū)和分離通道730的上方，用于減小或者抑制PCR熱循環(huán)過(guò)程中在井區(qū)720之間產(chǎn)生的壓力差。墊圈740(比如硅樹脂0形環(huán))環(huán)繞所有井區(qū)720和分離通道730，并且?jiàn)A設(shè)在歧管塊700與PCR-CE微流芯片710之間。歧管塊700可以為實(shí)心塊，從而通過(guò)塊700與芯片710之間的墊圈740形成公共間隙空間。另選地，如圖8所示，歧管塊700可以具有在芯片710與塊700之間形成的密封腔室800。參考圖7和圖8兩者，外部壓力端口705通過(guò)空氣通道(單個(gè)通道)750導(dǎo)向所述腔室或者所述間隙。然后將裝配起來(lái)的歧管墊圈-PCR-CE芯片固定在一起，以便確保完全密封。通過(guò)經(jīng)由歧管塊700上的外部壓力端口705施加調(diào)節(jié)后的外部壓力以便均衡所有井區(qū)720和分離通道730上的壓力，可以抑制或者防止溶液在芯片710當(dāng)中的蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。圖9示出了另一個(gè)示例性實(shí)施方式，其中在芯片710與歧管塊700之間存在腔室800并且通過(guò)墊圈740將該腔室800密封起來(lái)允許容納井區(qū)720的管狀延伸部810。井區(qū)720由溝槽820和管狀延伸部810形成。歧管塊700的尺寸可以足夠大，以便放置在芯片710的上方，并且可具有尺寸足夠大的腔室，以便放置管狀延伸部810。圖9示出了位于歧管塊700側(cè)部的外部壓力端口705和空氣通道750，但是該空氣通道750可以在包括頂部在內(nèi)的任何位置。在該實(shí)施方式中，示出了用于各個(gè)井區(qū)720的電極830，但是根據(jù)芯片710的設(shè)計(jì)，并不是每個(gè)井區(qū)都需要電極。其它附圖，比如圖7和圖8，沒(méi)有示出電極，但是沒(méi)有示出電極僅僅是為了簡(jiǎn)化歧管塊的視圖。圖10示出了另一個(gè)示例性實(shí)施方式，其中在歧管塊910與基體920之間形成的密封腔室900由圍繞歧管塊910和基體920接觸處的邊界的墊圈925氣密性密封起來(lái)。具有井區(qū)(管狀延伸部)940和通道(圖未示)的芯片930完全封閉在腔室900當(dāng)中。而且在該實(shí)施方式中，用于將電壓提供給井區(qū)940的電極完全嵌入或者印刷在芯片930上，從而不需要讓電極穿透歧管塊以便到達(dá)井區(qū)?？梢詫嵫h(huán)器950附接在或者結(jié)合到基體920的底部?；w920可以由金屬比如銅或者鋁制成，或者可以由可適當(dāng)?shù)貙崃繌臒嵫h(huán)器950傳導(dǎo)至芯片930的塑料材料制成?；w920具有適當(dāng)大小的形狀，以便同時(shí)支持芯片930和歧管塊910的觸點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)具有這樣的優(yōu)點(diǎn)因?yàn)槠绻軌K910完全包圍芯片930本身，因此芯片930上沒(méi)有附加的接觸壓力來(lái)產(chǎn)生應(yīng)力。此外，芯片930的層僅僅受到腔室900的內(nèi)部均衡空氣壓力，而不會(huì)象圖9中的芯片710那樣受到內(nèi)部腔室壓力和外部空氣壓力之間的壓力差。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)，芯片930不易于出現(xiàn)分層、泄漏或者其他類型的損壞。而且，芯片930的總體封裝確保所有井區(qū)和通道具有均勻壓力。在加壓之前或者在加壓之后，也可以通過(guò)對(duì)流(比如吹熱空氣)或者通過(guò)傳導(dǎo)(比如進(jìn)行電阻加熱)對(duì)任何一個(gè)實(shí)施方式中提供的歧管塊進(jìn)行加熱，以便進(jìn)一步防止在歧管塊所產(chǎn)生的腔室內(nèi)形成冷凝。歧管塊的應(yīng)用并不限制于和PCR芯片一起使用。針對(duì)和PCR-CE芯片一起使用的情況示出了歧管塊的當(dāng)前實(shí)施方式，但是歧管塊也可用于均衡具有井區(qū)的微流裝置中的壓力，以便進(jìn)行不涉及PCR的化學(xué)或生物反應(yīng)。而且，可以關(guān)閉將壓縮空氣供應(yīng)給微流裝置的外部壓力源，以便維持由歧管塊和微流芯片等構(gòu)成的微流裝置內(nèi)的壓力。比如，從外部壓力源供應(yīng)高壓空氣的管體可具有夾緊機(jī)構(gòu)或者類似機(jī)構(gòu)，以便切斷空氣并且維持歧管塊-微流芯片裝置中的壓力。也可以讓該管體在夾緊機(jī)構(gòu)附近可拆卸，以便讓作為封閉系統(tǒng)的歧管塊和芯片便于攜帶，同時(shí)仍然維持高壓。另選地，可以將與微流芯片結(jié)合的歧管塊配置為封閉系統(tǒng)，也就是具有充分密封的外部開(kāi)口的系統(tǒng)，或者不具有任何外部開(kāi)口的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，可以通過(guò)比如選擇性地加熱具有低沸點(diǎn)液體的井區(qū)或者將干冰放置在該井區(qū)內(nèi)而從內(nèi)部增加歧管動(dòng)內(nèi)的壓力。該結(jié)構(gòu)中的歧管塊當(dāng)中的均衡壓力將會(huì)發(fā)揮抑制或者防止剩余井區(qū)內(nèi)液體蒸發(fā)和冷凝及通道內(nèi)液體非故意移動(dòng)的作用。提供了一種低成本并且具有歧管塊的一次性裝置。歧管塊密封在PCR芯片上，以便抑制或者防止PCR循環(huán)過(guò)程中PCR芯片通道中的壓力差所引起的液體蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。該裝置用于微流方案中，但是該裝置也可用于更宏觀的規(guī)模中。在考慮文中公開(kāi)的發(fā)明的說(shuō)明書和實(shí)施之后，本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將會(huì)想到發(fā)明的其他實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書和例子僅僅看作示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神通過(guò)下列權(quán)利要求指出。權(quán)利要求一種歧管裝置，用于和微流芯片一起使用，所述微流芯片包含可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接起來(lái)的井區(qū)，所述歧管裝置包括歧管部件，所述歧管部件被配置成設(shè)置在所述芯片上方，用以均衡所述井區(qū)和所述毛細(xì)通道上方的壓力。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管裝置，其中所述歧管部件還具有互連通道，所述互連通道的端部配置成面對(duì)所述芯片，并且分別在所述井區(qū)上方對(duì)齊，所述互連通道被配置成導(dǎo)向所述歧管部件外觀面處的開(kāi)口，并且其中，每個(gè)井區(qū)一個(gè)墊圈，各墊圈放置在井區(qū)上，并且各墊圈被配置成將所述歧管部件與各井區(qū)之間的接口密封起來(lái)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的歧管裝置，其中在各井區(qū)具有管狀延伸部時(shí)，所述墊圈放置在各井區(qū)的所述管狀延伸部上，并且所述歧管裝置被配置成放置在各管狀延伸部的所述墊圈上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管裝置，其中一個(gè)墊圈環(huán)繞所述井區(qū)和所述毛細(xì)通道，以將所述歧管部件與所述芯片之間的接口密封起來(lái)，從而將所述歧管部件設(shè)置在所述芯片的上方來(lái)均衡所有井區(qū)和毛細(xì)通道的壓力。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的歧管裝置，其中所述歧管部件具有位于所述芯片的所述井區(qū)和所述毛細(xì)通道上方的腔室，并且空氣通道從所述歧管部件的外觀面處的開(kāi)口導(dǎo)向所述腔室。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的歧管裝置，其中各井區(qū)具有管狀延伸部，并且所述歧管部件設(shè)置在具有所述管狀延伸部的各井區(qū)的上方，將所述井區(qū)密封在所述腔室內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管裝置，其中所述歧管部件為無(wú)閥門歧管塊。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管裝置，其中芯片設(shè)置在基體上方，并且所述歧管部件被配置成通過(guò)墊圈與所述基體接觸，以完全將所述芯片封閉在所述歧管部件與所述基體之間形成的腔室內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管裝置，其中所述歧管部件具有穿過(guò)其自身設(shè)置、到達(dá)所述芯片的所述井區(qū)的電極。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的歧管裝置，其中電極不通過(guò)所述歧管部件設(shè)置，而是嵌入或者印刷在所述芯片上，以便將電壓施加到所述芯片的所述井區(qū)。11.一種歧管裝置，用于和具有多個(gè)井區(qū)的微流芯片一起使用，所述多個(gè)井區(qū)可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接，所述歧管裝置包括被配置成設(shè)置在所述芯片上方的歧管部件，其中所述歧管部件具有互連通道形成的多個(gè)組，每個(gè)組的互連通道的端部配置成面對(duì)所述芯片，并且分別在所述井區(qū)上對(duì)齊，并且每個(gè)組的互連通道配置成導(dǎo)向所述歧管部件的外觀面處的開(kāi)口，從而形成和組的數(shù)量一樣多的開(kāi)口。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的歧管裝置，所述歧管裝置還包括設(shè)置在所述芯片的各所述井區(qū)上以便將所述歧管部件與各井區(qū)之間的接口密封起來(lái)的墊圈。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的歧管裝置，其中各井區(qū)具有管狀延伸部，并且所述墊圈放置在所述管狀延伸部上。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的歧管裝置，其中所述歧管部件被配置成與各管狀延伸部上的所述墊圈接觸，以將所述芯片的所述井區(qū)密封起來(lái)。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的歧管裝置，其中所述歧管部件為無(wú)閥門歧管塊。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的歧管裝置，其中所述歧管部件具有穿過(guò)其自身設(shè)置、到達(dá)所述芯片的所述井區(qū)的電極。17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的歧管裝置，其中電極不是通過(guò)所述歧管部件設(shè)置，而是嵌入或者印刷在所述芯片上，以便將電壓施加到所述芯片的所述井區(qū)。18.—種控制裝置內(nèi)的壓力的方法，所述方法包括提供具有多個(gè)井區(qū)的芯片，所述多個(gè)井區(qū)可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接起來(lái)；提供將要設(shè)置在所述芯片上方的歧管部件，所述歧管部件具有用于引入外部壓力的開(kāi)□;在將適當(dāng)試劑和反應(yīng)混合物裝載到所述井區(qū)內(nèi)之后，通過(guò)所述歧管部件將所述芯片的所述井區(qū)密封起來(lái)；禾口通過(guò)所述歧管部件上的所述開(kāi)口提供外部壓力，以便抑制或者防止反應(yīng)過(guò)程中在所述井區(qū)內(nèi)產(chǎn)生氣泡，并且通過(guò)所述歧管對(duì)所述井區(qū)和通道上方的壓力進(jìn)行均衡而抑制或者防止液體的蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，所述方法進(jìn)一步包括在借助所述歧管部件將所述井區(qū)密封起來(lái)之前將礦油提供給所述井區(qū)。20.—種裝置，其包括具有多個(gè)井區(qū)的芯片，所述多個(gè)井區(qū)可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接起來(lái)；禾口根據(jù)權(quán)利要求1所述的所述歧管裝置。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述裝置為微流裝置，并且所述芯片被配置成執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和毛細(xì)電泳。22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，所述裝置還包括連接到所述歧管部件開(kāi)口的壓力源，用于均衡所述井區(qū)上方的壓力，以抑制或者防止液體的蒸發(fā)、冷凝和非故意移動(dòng)。23.—種裝置，其包括具有多個(gè)井區(qū)的芯片，所述多個(gè)井區(qū)可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接起來(lái)；禾口根據(jù)權(quán)利要求11所述的所述歧管裝置。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，其中所述裝置為微流裝置，并且所述芯片被配置成執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和毛細(xì)電泳。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的裝置，所述裝置還包括連接到所述歧管部件各開(kāi)口的壓力源，用于調(diào)節(jié)所述互連通道內(nèi)和所述井區(qū)處的壓力。全文摘要提供了一種裝置，該裝置包括具有多個(gè)可選地通過(guò)毛細(xì)通道連接起來(lái)的井區(qū)的芯片；和歧管部件，該歧管部件被配置成設(shè)置在該芯片上方，以便均衡該井區(qū)和毛細(xì)通道上方的壓力。文檔編號(hào)B81B7/00GK101715429SQ200880015980公開(kāi)日2010年5月26日申請(qǐng)日期2008年5月15日優(yōu)先權(quán)日2007年5月15日發(fā)明者張建平,李琛,陳秩雄申請(qǐng)人:和光純藥工業(yè)株式會(huì)社