模块化且可重构的多级微反应器试剂盒设备的制作方法

专利名称：模块化且可重构的多级微反应器试剂盒设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及微流体化学反应及其分析领域。更具体地，本发明涉及模块 化且可重构的多级^t反应器试剂盒设备。
背景技术：
微流体技术已经被用于在高度和宽度通常在1至500微米范围的通道中 操纵流体。流体以纳升(nanoliter)或微升(mircroliter)的体积运动。"芯 片上实验室(Lab-on-a-chip )，，技术利用微流体技术以非常高的速度来执行化 学反应并进行分析同时消耗少量启动材料(starting material )。各种化学反应 需要困难的条件，如高压和高温。微流体系统使用小型化反应器、混合器和 热交换器以及其他处理元件，用于在微小尺度内执行化学反应。这种系统对 于诸如制药反应或实-验室反应(laboratory reaction)方面4艮有用，这种反应 需要非常小且精确的化学制品量，以成功地获得所需产品。进而，使用微流 体系统通过减少扩散时间和对过量试剂的需要来增加效率。
微流体系统的应用很广泛，但是商业上的成功部分地发展緩慢，部分是 因为微流体装置制造困难且昂贵。微流体技术中另一很大的障碍是解决宏观 至微观的界面(interface )。其他显著的问题包括系统的堵塞和气泡聚集，这 会干涉与正常的微流体系统运转。由此，需要用于微流体系统的低成本解决 方案。优选地非必须地，这种解决方案允许容易地更换各种类型的微流体部 件，以便建立微流体系统和回路(circuit),以适应诸如微产生特定产品提供 所需特定回路这样的特定应用。

发明内容
披露了 一种试剂盒系统，具有带至少 一个微流体部件端口的总管和带有 系统输入部和系统输出部的连接块(co皿ection block)，该端口带有用于连 接至少 一个微流体部件的至少两个输入/输出端子。可去除地附接至试剂盒系 统的微流体部件为毛细插入件，也被称为试剂盒，其具有带至少第一和第二部件输入/输出端子和紧固件孔的安装区域、具有第一和第二输送部分和本体 部的流体管路以及紧固件。第 一输送部分连接至安装块的第 一部件输入/输出 端子，且第二输送部分连接至安装区域的第二部件输入/输出端子。第一和第 二输送部分和本体部分优选设置大致平行的平面。替换地，第一和第二输送 部分设置在大致平行的平面，本体设置在大致垂直于第一和第二输送部分的 平面。
试剂盒系统可具有多个微流体部件端口 ，带有可去除地与之附接的多个 微流体部件。 一个或多个微流体部件可以是微流体回路插入件，且一个或多 个微流体部件可以是毛细插入件或试剂盒。进而，输入和输出装配件整合在
共用总管中或分离的连接块中(例如块32)。
毛细插入件或试剂盒的流体管路优选是微流体管路，但也可以是小孔管 路且可以用玻璃或塑料构成。第一输送部分连接至本体部分，该本体部连接 只第二输送部分。优选地，本体部分缠绕成盘管形状或位于巻盘中。进而， 试剂盒可具有一个或两个O形环或其他高压密封件，设置在第 一和第二输入 /输出端子处，用于在试剂盒用于试剂盒系统时在第 一或第二输入/输入端子 和试剂盒系统的微流体部件之间提供密封。


参见附图对本发明的优选实施例进行描述，在多个附图中相同的附图标 记4戈表类似的元件
图1是试剂盒系统的部件端口侧视图，该系统带有连接块、第一试剂盒、 第二试剂盒、微流体回路插入件和第三试剂盒。
图2是试剂盒系统的俯视图，带有连接块、三个毛细插入件和微流体回 路插入件。
图3是试剂盒系统的示意图，显示了系统的内部连接。 图4是微流体回路插入件的视图。 图5是毛细插入件的视图。 图6是毛细插入件的侧视图。 图7是毛细插入件的截面图。
图8是带有四个毛细插入件的试剂盒系统的侧视图。 图9是图8的试剂盒系统和毛细插入件的截面图。图IO是图8和9的试剂盒系统，包括流体界面块和多个毛细插入件。 图ll是流体界面块的视图。
图12是试剂盒系统，具有保持块和三个机加工的总管试剂盒。 图13是机加工总管试剂盒的放大视图。
具体实施例方式
本发明提出一种模块化且可重构(reconfigable )的多级微流体反应器试 剂盒i殳备(multi-stage microreactor cartridge apparatus )，称为试剂盒系统。与 微流体技术相关的一些挑战包括增加微流体反应过程的速度和减少与微流 体系统相关的死空间(deadspace)的量。通过使用附接到总管(manifold) 试剂盒的独立微流体流动反应器的组件，以实现快速的、低死体积的连接并 系统的重构来支持不同的过程步骤和应用，从而该试剂盒系统能解决这些和 其他问题。因为试剂盒系统中的多个反应器的紧密相邻，所以可以实现这一 点。与微流体技术相关的其他问题包括从系统去除不想要的废物和残留物同 时使得昂贵试剂的损耗量最小、设计一种在系统使用时重复向系统中输入试 剂的低成本方法、或用试剂盒系统新应用所需的不同装置来更换不需要的微 反应器装置。另一问题是缺少对在多级微流体反应器中中间产品的处理。这 些问题通过使用系统总管连接来解决，其提供在微流体处理中各个点处输入 反应物(reactant)或分配产品的能力。
参见图1,从下方显示试剂盒系统10。试剂盒系统10的总管20具有多 种功能，包括其用作用于微流体部件的连接器。在一个实施例中，总管20 是具有两个相对较大表面一一下表面22和上表面34—一矩形物，如图2所 示。多个微流体部件12可去除地附接到总管20的下表面22。微流体部件 12可以是作为一类试剂盒的毛细插入件(plug-in) 24、 26和28、微流体回 路(microfluidic circuit)插入件30和/或连接块(connection block) 32。试 剂盒、毛细插入件24、 26和28以及微流体回路插入件30可执行多种功能， 包括但不限于，供应试剂并用作提供能组合多种试剂和针对正在执行的反应 来提供热量或去除热量的功能的一类反应器。这种热量的提供或去掉可以通 过连接至或围绕毛细插入件24、 26和28以及微流体回路插入件30的外部 源。
连接块32具有多个端子50、 52、 54和56,它们用于将试剂盒系统10连接至外部装置。在一个实施例中，端子50是用于输入流体或试剂的输入 端子，端子52连接至试剂盒系统10中某处的一点，用于从部件12远距地 冲洗废物，或分配用于测试或其他目的的中间产品。端子54连接至试剂盒 系统10中某处的另一点，用于远距地对部件12填充试剂，且端子56连接 至系统的输出部。所有端子50、 52、 54和56在其他实施例中可以与上述例 子不同地利用。
总管20的上表面显示于图2中，其是从上面看的试剂盒系统IO的视图。 在该视图中，总管紧固孔36可沿总管20的上表面34的侧面看到。如图所 示，两个总管紧固孔36设置为用于每个微流体部件24、 26、 30和28,形成 在上表面34上。两个总管紧固孔36还设置为用于连接至块(block) 32。印 痕表面(trace surface ) 38从总管20的上表面34略向下凹。印痕表面38包 括多个节点40、 42、 44, 46和印痕48，其提供向总管20内部的流体连接。 印痕线(trace line ) 48和节点40为使用者提供对总管20内部的连接。
在试剂盒系统的各个点处，通过远距输入/输出端子66,废物(或中间 产品)可被远距地排出且试剂的供应可以远距地重新填充，该端子66位于 毛细插入件24和微流体回路插入件30上(如图4和5所示)。例如，如果 毛细插入件24还有通过使用而消耗的试剂供应，则节点40 (如图2)在连 接块(connection block) 32和毛细插入件24的输入/输出端子之间提供到总 管20内的连接。因此，新的试剂供应可以通过连接块32输入。类似地，如 果微流体回路插入件30需要清理，则节点42提供在连接块32和微流体回 路插入件30输入/输出端子64(图4)之间的内部连接。由此，总管20可构 造为通过经由微流体回路插入件30泵送溶剂来远距地去除废物。如图2所 示的印痕48和节点40、 42、 44和46的构造是示意性的，且应理解可以4吏 用各种内部连接构造，以便使得用于特定应用的试剂盒系统的有效性最大 化。例如，如果知道微流体部件需要频繁的重新填充，则具有远距输入/输出 端子的微流体部件或带有适当连接部的总管都可以使用。
在一个实施例中，在印痕表面38的左手侧上的节点44如图所示通过印 痕线48连接至节点42和46。节点44提出了对附接至总管20的底部表面 22的块32的内部连接。由此，描述如上并显示于图1中的诸如端口 54这样 的连接块32上的端口可以通过节点44来提供，该节点通过印痕线48连接 至节点42和46。在该实施例中，节点44、 42和46提供对连接块32的端口54的连接。节点42和44分别连接至微流体回路插入件30和毛细插入件28。 因此， 一个试剂供应源可以如所示的那样通过节点42和46同时地重新填充 固定至总管20的多个流体部件12—一在该例子中针对的是部件30和28。
图3为试剂盒系统IO的示意图。该图的目的是通过显示形成在总管20 内部的流体连接部60来显示各种流体部件12在它们附接至总管20时的关 系。总管20在图的顶部显示为矩形。试剂盒系统10的输入部51和53由箭 头显示在总管20的左手侧。输入部51可以是连接块端子50、 52、 54或56。 在一个实施例中，输入部51和53为相同的连接块端子50、 52、 54或56(图 1 )。输入部51和53在流体汇合部(fluidic junction) 55处相交，该汇合部 还在总管端子11处连接至毛细插入件24。在典型的使用中，从输入部51 和53而来的流体在它们的汇合部结合并流到毛细插入部24中，在该处它们 通常会反应。
毛细插入件24在总管端子13处连接至流体汇合部57;且流体汇合部 57还在总管端子14处连接至输入/输出部41以及毛细插入件26。在一个实 施例中，流体汇合部57可以包括开关49,用于允许和阻挡流体流入或流出 流体汇合部57。输入/输出部41可以是连接块端子50、 52、 54或56 (图1 )。 毛细插入部26在总管端子15处连接至流体汇合部59，且流体汇合部59可 具有开关49,用于允许或阻挡流体流入或流出流体汇合部59。流体汇合部 59在总管端子16处连接至输入/输出部43和微流体回路插入件30。同样， 微流体回路插入件30在总管端子17处连接至流体汇合部61。流体汇合部 61可具有开关49,用于允许或阻挡流体流入或流出流体汇合部61,且流体 汇合部61在总管端子18处连接至输入/输出部45和毛细插入件28。毛细插 入件28在总管端子19处连接至输出部47。输出部47可以是连接块端子50、 52、 54或56 (图1 )。在其他实施例中，流体部件12可布置成各种组合和不 同于图3所示的顺序。例如，两个毛细插入件24和26以及两个微流体回路 插入件30可以被使用。当这种部件连接至试剂盒系统10时，总管端子11、 13、 14、 15、 16、 17、 18和19连接至部件12的部件输入/输出端子64 (图 4和5 )。总管端子到部件输入/输出端子64的连接允许流体从试剂盒系统10 流出并进入部件12,和/或从部件12流出并进入试剂盒系统10。如果需要的 话开关49可以被省略，且流体流动受到附接至输入部的装置的泵的控制。 例如，考虑汇合部55。如果流体被泵入输入部51且在输入部53处保持静态
9压力，则汇合部55功能几乎类似开关。仅有从输入部51而来的流体流到毛 细插入件24，且输入部53不需要开关就能在功能上"切换成关闭"。
输入/输出部41 、 43和45可用做试剂输入部。例如，输入/输出部41 、 43和45可全都在连接块端子54处连接(图1 )。输入部51和53可分别是 连接块端子50和52 (图1 )。进而，输出部47可以是连接块端子56 (图1 )。 在这种实施例中，两个不同的试剂可分别通过连接块端子50和52 (图1 ) 供应至输入部51和53,第三个不同的试剂可通过连接块端子54 (图1)供 应至输入/输出部41、 43和45,且系统的输出部56通过连接块端子56 (图 1 )接收。
在其他实施例中，流体汇合部57、 59和61中的开关可以被操作，以便 在前进到输出部47之前远距地接收来自系统的产品。例如，流体汇合部61 的开关49可以被操纵，以使得与毛细插入件28的连接被阻挡。输入/输出部 45可以是连接块端子56 (图1),通过该端子可以接收产品。应理解，开关 构造和输入/输出方案的各种组合在这种试剂盒系统10中都是可以的。还有， 流体的流动可以在没有开关的情况下通过汇合部57、 59和61、通过使用泵 来控制，以在输入部和输出部中建立正或负的压力，或保持在输入部和输出 部中恒定的体积。如在本文中使用的，术语"开关"是指小孔或微流体阀和 用于启动和控制阀的机构。进而，流体流过试剂盒系统可在任一方向前进， 即输出部47可接收试剂，因为系统输入部和输出部51和53可供应产品。
还有，各种输入/输出部可构造为使用用于清洗的溶剂远距地冲刷特定部 件12。这种远距清洁可通过在适当流体汇合部57、 59和61中的必要开关 59的操作来构建。如所示的，每个毛细插入件——诸如插入件24——可设 置有冷却源77或热源78。在插入件24中反应的过程中，插入件和反应物可 按需要加热或冷却。连接块端子50、 52、 54、 56(图1)的数量、输出/输出 部41、 43和45的数量、部件12的数量和特点可在试剂盒系统10的各种实 施例中增加、减少或改变。图3仅代表试剂盒系统10的具体实施例且仅用 于示例的目的。
除了是连接块端子50、 52、 54或56,输入/输出部41、 43和45可以是 如图所示的在图4的微流体回路插入件和图5的毛细插入件上的远距输入/ 输出部66。进而，输入/输出部41、 43和45可通过在总管20的印痕表面38 上的节点40、 42、 44和/或46来提供。还有，输入/输出部41、 43和45既
10可以是部件12上的远距输入/输出部66也可以是连接块端子50、 52、 54或 56。这种构造或其他实施例的构造通过诸如印痕48和节点40、 42、 44和46 来提供在试剂盒系统的印痕表面38上。应理解，从一个输出部而来的流体 通常连接成到下一级(例如下一个毛细插入件)的输入部。
图4为微流体回路插入件30的示意图。大多数玻璃微流体蚀刻装置构 建为类似图4所示的微流体回路插入件30。不幸的是，平坦的设计非常昂贵， 因为类似于硅薄膜蚀刻的过程用于细化容纳在微流体回路插入件30的试剂 盒65中的玻璃微流体回路。视图显示了两个部件紧固孔62，用于将微流体 回路插入件30附接到试剂盒系统10的总管20。部件紧固孔62可以被设计 为容纳螺钉或其他类型的紧固件。总管紧固孔36的空间以适应多个微流体 部件12到总管20的附接的方式而形成。大致参照任何微流体部件12,在一 个实施例中，通过将部件装置12的部件紧固孔62对准总管20的总管紧固 孔36来完成对总管20的附接，如图1和2所示。部件12随后可通过螺钉、 挂钩、或其他紧固件紧固到总管20。
参见图3， 一旦微流体回路插入件30附接到试剂盒系统10的总管20， 则部件输入/输出端子64应与总管20的下表面22中的端口对准并与之密封。 回路输入/输出端子64^是供用于让流体流过试剂盒系统10以进入和排出^f效流 体回路插入件30的输入部和输出部。远距输入/输出部66垂直于部件输入/ 输出端子64和微流体回路插入件30的基部68的部件紧固孔62。部件输入/ 输出端子64执行相同的功能，而不管端子所在的部件的类型。它们提供试 剂盒系统10的总管20下表面22上的端口与微流体部件12中的线路
(circuitry)之间的连4妻。
部件流体线路可包括以蚀刻的试剂盒微基础的玻璃路线，如微流体回路 插入件30的，或可以包括毛细管路的巻盘，如毛细插入件24的。部件输入 /输出端子64可从基部的表面凹入，以使得诸如螺旋型(toroidal) O形环94
(图6和7 )这样的密封装置可放在部件12的基部68和总管20下侧上的端 口之间的端子64中。远距输入/输出端子66如图所示为竖直圆柱形孔且在与 部件输入/输出端子64相同的点处连接到^f效流体线if各。远距输入/输出端子 66执行流体T形汇合部(fluidic tee junction)的功能，该汇合部为流体回路 中的接头，在回路中流体可从多于一个的来源输入，在这种情况下，其可从 部件端子64和远距端子66而来。在一个实施例中，每个部件端子64和远距输入/输出部66具有用于允许或阻挡流入或流出部件端子64和/或远距输 入/输出部66的相应开关67。远距输入/输出部66提供额外的用途，因为它 们允许各个微流体部件12通过用清洗流体来沖刷而被远距地清洗，在这种 情况下， 一个远距输入/输出部66可用作用于溶剂或其他清洗流体的输入部 而另一远距输入/输出部66可用作输出部。在这种情况下，开关49 (图3 ) 构造为阻挡来自部件端子64的流动但允许流入一个远距输入/输出部66并从 另 一远距输入/输出部66流出。
参见图5，详细示出了毛细插入件24、 26或28的视图。毛细插入件可 执行流体反应器(fluidic reactor)的功能并支持高速化学反应和快速低成本 的生产。但是毛细插入件还可执行供应试剂的功能。诸如机加工总管试剂盒 114 (如图10-12所示)的盘管(coil)这样的水平缠绕盘管的输入部和输出 部必须设置在与被盘管或流体管路本体部分所占据的平行平面垂直的平面 中。因此，至少两个弯曲部必须存在于水平缠绕的盘管中 一个在位于盘管 输入部之前的前端出且一个在位于盘管输出部之前的后端处。
描述图5所示的竖直毛细插入件，毛细插入件24的安装块70具有穿过 整个安装块70的多个圓柱形孔。部件紧固孔62、安装孔72和部件输入/输 出端子64被显示为穿过毛细插入件24的整个安装块70的竖直孔。部件紧 固件62执行与微流体回路插入件30的部件紧固孔62类似的功能。即，它 们允许部件12在与诸如螺钉、挂钩或其他紧固件这样的紧固件连接时连接 到试剂盒系统10的总管20。
部件输入/输出端子64允许更换密封装置，密封装置诸如螺旋形O形环 94 (如图6和7所示)或聚醚醚酮(Polyetheretherketone: PEEK)或特氟龙压 缩密封件98 (图6、 7和9)(或用其他材料制造的密封件)或在流体管路输 送部分74和75与试剂盒系统10的总管20的微流体部件端口 134 (图11 ) 的连接部周围的螺旋形O形环94与压缩密封件98的组合(图6和7所示)。 流体管路输送部分74和75连接至流体管路的盘管82,且优选的是管路的长 度，用于将流体从部件输入/输出端子64输送到本体部分，优选盘管82。在 不同实施例中流体管路包括玻璃、塑料或其他材料。进而，在一个实施例中， 流体管路为具有大约1微米到大约2500微米内径的小孔管路，但可以使用 流体管路的其他形式。优选的是，流体管路为微流体管路，其为带有大约1 微米到大约500内径的微孔管路。在优选实施例中，流体管路的本体部分一一优选盘管82—一具有形成流 动反应器的足够长度。这种流动反应器具有各种功能，包括让多种化学物质 反应和对这种反应施加反作用或外部热量。热可通过外部装置施加或去除， 外部装置大致围绕地连接或设置在流体管路附近。例如，热量传递装置可连
接到巻盘(spool) 78 (或连接到外部巻盘)，以便通过巻盘传递热量并进入 流体管路的本体部分或盘管78。本体部分或盘管82的每一端连接到流体管 路输送部分74和75，这些部分穿过毛细插入件24的安装块70并连接到部 件输入/输出端子64。盘管82优选缠绕在巻盘78上，其方式类似于将橡胶 软管保持在保持器上。但是，在其他实施例中，盘管82不需缠绕任何东西， 而是可以被环氧树脂保护件92或环氧树脂填充物92支持(如图7所示)。 在这种情况下，保护件92可以认为是巻盘。在其他实施例中，巻盘可以在 盘管82之外或与盘管82成横向。巻盘78和盘管82具有穿过整个巻盘78 的圓柱形孔。在一个实施例中，L形支架76形成为使得L形支架76的一侧 滑入到巻盘78外侧上的沟槽84中并可通过螺钉、挂钩或其他紧固件通过巻 盘孔80附接。L形支架76的另一侧滑入到毛细插入件24的安装块70的下 侧上的沟槽86中，以使得L形支架76中的孔88对应安装块70中的安装孔 72并可通过螺钉、挂钩或其他紧固件附接。
位于毛细插入件24的安装块70侧部中的远距输入/输出部66垂直于部 件输入/输出端子64。远距输入/输出部66执行与微流体回路插入件30上的 那些相同的功能，其为流体T形汇合部的功能，其如上所述为流体回路中的 汇合部，在流体回路中流体可从多于一个的来源出输入或为了用于远距清理 的目的而输入和/或输出。当远距输入/输出部66用作输入部时，两个流体源 可来自部件输入/输出端子64和远距输入/输出部66。远距端子66还提供一 种用清洗流体来远距冲刷各个微流体部件的方式，且如上所述，当部件12 连接到试剂盒系统10时部件端子64用作到试剂盒系统的输入部和输出部。
参见图6，毛细插入件24的侧视图，点划线90显示了图7所示截面图 所截的平面。图6和7显示了毛细插入件24的另一实施例，其没有利用远 距输入/输出端子64作为流体T形汇合部的一部分，如图5的实施例所示。 还有，图6和7中的实施例利用了环氧树脂保护件或填充物92，与用于将盘 管82、巻盘78和流体管路输送部分74和75固定到毛细插入件24安装块 70的L形支架76相对。使用环氧树脂保护件92提供了保护潜在可破裂流体管路的好处，该管路在没有使用环氧树脂保护件92的一些实施例中会暴
露。进而，环氧树脂保护件92在流体管路盘管82没有缠绕在巻盘78上的 实施例中具有增加的好处。
额外地，图6的实施例利用了管路套筒96,该套筒围绕毛细管路的流体 管路输送部分74和75。管路套筒96的目的是保护流体管路输送部分74和 75并有助于产生安装块70和总管20下表面22上的微流体部件端口 134(图 11 )之间的密封。密封被制造为毛细插入件24与微流体部件端口 134的总 管输入/输出端子136 (图11)配合。0形环94被向下推，挤压压缩装配件 (fittings ) 98。压缩装配件98在O形环94上提供压力并由此形成密封。在 其他实施例中，密封可通过0形环94形成，而不用压缩装配件98,或替换 地通过压缩装配件98而不用0形环94。进而，该实施例提供仅一个附接机 制，位于安装块70中间的安装孔72,但其他实施例可以利用多个安装孔和 紧固件。
图8显示了试剂盒系统10的另一实施例。显示了连接到流体界面块 (fluidic interface block) 102的一组四个毛细插入件24的侧一见图，该流体界 面块102连接到管路连接块104。流体界面块102是总管20 (图1 )的一个 实施例，即总管20可以是流体界面块102。图8的实施例是试剂盒系统10, 带有多个部件装置，它们是毛细插入件24。截面线9-9限定了图9所示的截 面。如图9所示，流体界面块102具有流体交叉汇合部(fluidic cross junction) 106,包括两个输入端子108、 一个远距输出端子110,且该远距输出端子连 接到毛细插入件24的其中一个流体管路输送部分74或75。流体交叉汇合部 106允许两个输入流体通过输入端子108结合以及通过远距输出端子110来 对毛细插入件24进行远距清洗。流体界面块102还连接到管路连接块104， 该管路连接块提供将流体系统连接到其他部件12、其他试剂盒系统10或图 中未示出的其他外部系统的可能。
参见图10，图8和9所示的试剂盒系统10的一个实施例显示为具有从 其前部去掉的截面9-9 (图8)。如上所述，毛细插入件24与在其下表面22 上的流体界面块102接合。进而，多个管路连接块104与在其上表面34上 的流体界面块102接合。毛细插入件通过紧固件101附接到流体界面块102 和管路连接块104。在该实施例中，管缠在插入件24的内部，以使得插入件 24可被认为是在管路成本外部且横向的巻盘。
14参见图11，显示了流体界面块102,其为总管20(图l)的一个实施例。 毛细插入件24和管路连接块104通过紧固件101附接到流体界面块102，如 参考图IO所讨论的。紧固件101在紧固孔103处穿过流体界面块102。连接 块端口 105显示为在流体界面块102的上表面34上。这些端口通过流体连 接块通路(throughway) 136连接到流体界面块102下表面22上的微流体部 件端口 134。
在该实施例中，输入端子108 (图9)不存在，但是端子110、 111和113 可起到流体输入或输出的功能。端子IIO还在流体T形汇合部128处连接到 一些连接块通路136,该流体T形汇合部128提供用于系统远距填充或冲刷 的可能。还有，注意到流体界面块102的上表面34类似于下表面22，且因 此，在其他实施例中，上表面34和下表面22是可互换的。结果，在一些实 施例中，连接块端口 105可与微流体部件端口 134互换。
参见图12,显示了试剂盒系统10的另一实施例。多个机加工的总管试 剂盒114安装在保持块(retaining block) 116中。图13为机加工总管试剂盒 114的特写。在优选实施例中，机加工总管试剂盒114用塑料构造，具有两 个输入端口 118和120, —个用于第一试剂118且一个用于第二试剂120， 内置流体汇合部(示意性地在119显示)，水平缠绕的毛细管路盘管(示意 性地用虚线121显示)，和输出部122。图12的保持块116用作用于机加工 总管试剂盒114的安装点(mountingstation)。但是，保持块116并不用作与 如图1和11所示的总管20相同的功能，因为诸如内部流体线路这样的总管 的功能基本包含在优选实施例中的机加工总管试剂盒114中。在该实施例中， 保持块H6更多的用作用于机加工总管试剂盒的锚固件，而不是流体线路中 的起作用的部分(active participant)。机加工总管试剂盒114还具有多个管 路通孔124,以使得毛细管路和较厚的输入/输出线可容易地通过试剂盒引 导。
以上详细的多个实施例阐述了模块化且可重构的多级微反应器试剂盒 设备及其多种用途。本文描述的试剂盒系统IO和微流体部件12能承受高达 300摄氏度的高温和高达5000磅每平方英寸的高压。这种能力允许微试剂盒 系统IO和部件12被用于在其他反应机构无法使用的极度条件下的反应。进 而，其他与微流体技术相关的挑战包括增加微流体反应过程的速度和减少与 微流体系统有关的死空间的量。试剂盒系统的设计通过各种实施例解决了这些问题，其中一个实施例利用附接至总管的独立流动反应器的组件来实现快 速、低死空间体积的连接。还提出各种实施例用于远距去除废物和试剂输入。 进而，提供了毛细插入件反应器中的竖直缠绕，用于试剂盒系统的低成本和 低失败反应器。
已经提出本发明优选实施例的前述描述用于显示和描述的目的。并不意 在穷尽本发明或将本发明限制为所披露的确切形式。在上述教导下各种修改 或改变都是可以的。为了提出对本发明原理和其实际应用的最佳阐述，选择 并描述了一些实施例，且由此使得本领域技术人员能利用各种实施例中的发 明以及是与预期的特定用途的各种修改例。当根据权利要求的真实、合法且 公正地授权的范围来理解时，所有这些修改例和改变例都在由所附权利要求 限定的本发明的范围内。
权利要求
1、一种试剂盒系统，包括a.总管；b.多个端子，形成在总管中，用于接收进入总管中的流体或将流体供应出总管；c.多个小孔连接通道，在端子之间延伸，用于将流体带到端子和从端子带出，所述小孔连接通道构造为且连接成接收通过端子而来自一个小孔部件的流体并将流体输送到另一端子并进入另一小孔部件；d.多个小孔部件，具有小孔部件通道，用于连接到端子、用于将流体供应到端子和用于接收来自端子的流体，小孔连接通道和小孔部件通道每一个具有约1微米到约2500微米的内径；和e.小孔部件构造为用于连接到总管，小孔部件通道连接成将流体输送到端子或从端子输送流体。
2、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔连接通道包括具有约1微米到约500微米的内径的微流体通道。
3、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件通道包括具有约1微米到约500微米的内径的微流体通道。
4、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件通道包括小孔管路。
5、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件通道包括具有约1微米到约500微米的内径的微流体管路。
6、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔连接通道包括小孔管路。
7、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔连接通道包括具有约1微米到约500微米的内径的微流体管路。
8、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，小孔连接通道形成在总管中。
9、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件中的至少一个为毛细插入件，该毛细插入件具有管状通道，能在该管状通道中承受高达5000psi的压力。
10、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件中的至少一个为微流体回路插入件和用于对插入件提供加热或冷却中的至少 一种的来源。
11、 如权利要求1所述的试剂盒系统，还包括至少一个开关，设置为用于与多个小孔连接通道中的至少一个接合，该开关用于中断经过至少一个通道的流体流动。
12、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔连接通道中的至少两个在流体汇合部处相交。
13、 如权利要求1所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件中的至少一个为试剂盒，其中多个小孔部件通道包括a. 用于连接至端子的第一输送部分；b. 用于连接至端子的第二输送部分；和c. 用于将第一输送部分连接至第二输送部分的本体部分。
14、 如权利要求13所述的试剂盒系统，其中，试剂盒的第一输送部分、本体部分和第二输送部分大致设置在平行的平面中。
15、 一种试剂盒系统，包括总管和形成在总管中的多个端子，和多个小孔部件，每个小孔部件包括a. 用于连接至端子的第一输送通道部分；b. 用于连接至端子的第二输送通道部分；和c. 用于将第一输送部分连接至第二输送部分的本体通道部分，该本体通道部分至少部分地通过小孔管路形成。
16、 如权利要求19所述的试剂盒系统，其中，第一输送通道部分、本体通道部分和第二输送通道部分大致设置在平行平面中。
17、 如权利要求15所述的试剂盒系统，其中，本体通道部分大致为盘管形。
18、 如权利要求15所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件通道包括具有约1微米到约2500微米的内径的小孔管路。
19、 如权利要求15所述的试剂盒系统，其中，多个小孔通道包括具有约1微米到约500微米的内径的微流体管路。
20、 如权利要求15所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件通道包括玻璃管路。
21、 如权利要求15所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件通道包括塑料管路。
22、 如权利要求15所述的试剂盒系统，其中，多个小孔部件通道至少大致包在保护件中。
23、 如权利要求15所述的试剂盒系统，其中，本体通道部分为巻盘和被该巻盘支撑的小孔管路的盘管。
24、 一种用于试剂盒系统中的毛细插入件，该毛细插入件包括a. 安装块，具有多个部件端子，用于接收来自试剂盒系统的流体或向试剂盒系统供应流体；b. 小孔管路，具有约l微米至约2500微米的内径，该小孔管路包括；i. 第一输送部分，连接到多个部件端子中的一个；ii. 第二输送部分，连接到多个部件端子中的一个；iii. 本体部分，用于将第一输送部分连接到第二输送部分，本体部分大致缠绕成盘管形状，第一输送部分、本体部分和第二输送部分大致设置在平行平面中；和c. 紧固件，用于将微流体管路紧固到安装块。
25、 如权利要求24所述的毛细插入件，该试剂盒系统还包括多个系统端子，毛细插入件还包括设置在部件端子处的多个O形环，多个O形环用于在毛细插入件连接到试剂盒系统时在部件端子和试剂盒系统的系统端子之间提供密封。
全文摘要
一种模块化且可重构的多级微反应器试剂盒设备包括用于可去除地附接诸如微反应器这样的多个微流体部件的总管。微流体部件附接在微流体部件端口处，具有两个输入/输出端子，该微流体部件端口经由连接部将总管内部连接到提供微流体回路的其他微流体部件端口。微流体部件可以是微流体回路插入件或试剂盒，该试剂盒具有带两个输入/输出端子和紧固孔的安装块，且可以是具有第一输送部分和第二输送部分和本体部分的流体管路，三个部分设置在大致平行的平面中。且本体部分绕卷盘缠绕成盘管。该盘管通过环氧树脂保护件或L形支架连接到安装块。试剂盒具有分别连接到第一和第二输送线的第一和第二远距输入/输出端子。
文档编号G01N15/06GK101495850SQ200780027940
公开日2009年7月29日 申请日期2007年6月1日 优先权日2006年6月1日
发明者约瑟夫·C·马泰奥 申请人:纳诺特克有限责任公司