CN100348324C - 阵列微量多通道移液器 - Google Patents

Abstract

阵列微量多通道移液器，涉及一种微小体积液体量取转移装置，提供可大批量量取、转移和分配微小体积液体的移液器。设有基板，基板上设通道，在阀通道底部处设取样针，取样针的量液通道与阀通道相通，量液通道横截面积大于量液通道与阀通道相交处横截面积，为数平方微米至数平方毫米。可作为实验室多通道微量移液管、多通道微量进样装置、二维阵列点样装置等。由于溶液进入阀通道需比进入量液通道大的压力，调节适当压力可使溶液充满量液通道而不进入阀通道，即阀通道起阀门作用。撤去负压或施加正压，可使量液通道中的溶液流出，完成溶液的量取、转移和分配。移液体积可达微升至皮升，平行通量极大，容易洗涤，可重复或一次性使用，减少交叉污染。

Description

阵列微量多通道移液器

技术领域

本发明涉及一种微小体积液体的量取转移装置，尤其是一种可以同时进行多通道的微量液体量取和转移的阵列微量多通道移液器。

背景技术

生命科学和环境科学的重要性日益增长，医疗诊断、新药物筛选以及大量样品的分析都需要平行大通量转移极小体积(微升、纳升、皮升)液体的技术以节约样品消耗并保护环境。

常规使用的多通道移液管(multi channel pipette)只能达到微升级且价格昂贵。目前更小体积(皮升至纳升)溶液量取转移的装置和技术，主要可以分为两大类：第一类方法为喷墨式(Inkjet)，主要采取在喷射小孔附近安装压电晶体(如德国GeSiM公司的Nano-Plotter技术，和美国Packard公司的点样技术)，或使用注射器泵结合高速螺线管阀(如美国CartesianTechnologies公司)的方法来喷射微小体积溶液，最近美国Wisconsin-Madison大学的B.J.Larson(B.J.Larson，Reviews of Scientific Instruments，2004，Vol.75，No.4，832-836)使用超声波来驱动压电晶体。第二类方法为针接触式转移(pin transfer)，其主要原理为使用刚性细针，蘸取溶液后在固体表面敲击，使微量体积的液体转移到固体上。这两类技术的机械结构都比较复杂，无法阵列化，至多也只能同时进行数十个样品的同时转移。

此外，加拿大Alberta大学的Monica M.Palcic(J.Lorieau，G.K.Shoemaker and M.M.Palcic，Anal.Chem.，2003，75，6351-6354)在注射器针头前连接一根毛细管，利用气体压力减量传递进行纳升级溶液的量取，并将之应用于毛细管电泳进样，该方法也不能阵列化。德国Freiburg大学Roland Zengerle(Roland Zengerle，德国专利，19,913,076，1999年，同年PCT)发明的TopSpot技术和台湾国立清华大学Tseng Fangang发明的阵列点样头技术，可以进行阵列化的微量溶液分配，但其只是将所附储液部的溶液分多次进行分配，无法进行溶液的量取转移。日本Osaka Prefecture大学的Minoru Seki(Masumi Yamada and MinoruSeki，Anal.Chem.，2004，76，895-899)及美国Cincinnati大学的AniruddhaPuntambekar(Aniruddha Puntambekar，et al.，Lab on a chip，2002，2，213-128)在PDMS微流控芯片上集成了多个主动阀，用于向微通道中注射分配纳升级的溶液，但此类技术无法进行溶液的量取和转移。

综上所述，目前尚无可以阵列化(一维或二维)量取转移微小体积(微升数量级至皮升数量级)的技术。

发明内容

本发明旨在提供一种可以大批量量取、转移和分配微小体积(微升数量级至皮升数量级)液体的阵列微量多通道移液器。可作为实验室多通道微量移液管、多通道微量进样装置、二维阵列点样装置等等。

本发明设有基板，基板上设有至少一个上下贯通的通道，称阀通道，在基板底部相应于阀通道底部(称阀通道进口或入口)处设取样针，取样针的量液通道与阀通道相通，量液通道的横截面积大于量液通道与阀通道相交处的横截面积，为数平方微米至数平方毫米之间。

量液通道和阀通道的表面均为疏液表面(如量取溶液为水溶液，则为疏水表面，反之，则为亲水表面)。阀通道可为柱形，或钟形，或锥形，或鼓形，或球形。量液通道可为柱形，或钟形，或锥形，或鼓形，或球形，其体积为数皮升至数微升之间。

所说的量液通道和阀通道的表面疏液其性质是本体材料的性质或表面修饰或涂敷的材料的性质。通道单元的间距为数微米至数厘米之间。取样针的长度在数微米至数厘米之间。取样针的直径在数微米至数厘米之间。

本发明类似一集成块，集成有数道至数千道贯通的通道单元，通道单元由相通的量液通道和阀通道组成，两者相交处的截面积小于量液通道的截面积，量液通道和阀通道的表面均为疏液表面(如量取溶液为水溶液，则为疏水表面，反之，则为亲水表面)。当在阀通道的出口侧施加负压时，溶液即进入量液通道。由于溶液进入阀通道需要比进入量液通道大得多的压力，因此调节适当压力，可以使溶液充满量液通道而不进入阀通道，即阀通道起阀门作用。撤去负压或施加正压，则可以使量液通道中的溶液流出，从而完成溶液的量取，转移和分配。由此可见，本发明具有的优点为：移液体积可达微升至皮升，平行通量极大(例如可数十道一列，成千道二维阵列)，结构简单且价格非常便宜，容易洗涤，可重复使用，也可一次性使用，减少交叉污染。可作为实验室多通道微量移液管，多通道微量进样装置，二维阵列点样装置，等等。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为图1的组成单元结构示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图，详细介绍本发明的具体内容。

如图1所示，本发明设有基板3，基板3上设有数至数千个通道单元，在上下贯通的阀通道1底部(称阀通道入口)处设中空的取样针2，取样针2的量液通道4与阀通道1相通，量液通道的横截面积大于量液通道4与阀通道1相交处的横截面积，为数平方微米至数平方毫米之间。例如，量液通道的横截面积为量液通道4与阀通道1相交处的横截面积的至少5倍。阀通道和量液通道为柱形，量液通道和阀通道的表面均为疏液表面(如量取溶液为水溶液，则为疏水表面，反之，则为亲水表面)。量液通道的体积为皮升至微升之间。

所说的量液通道和阀通道的表面疏液其性质是本体材料的性质或表面修饰或涂敷的材料的性质。每个通道单元的间距为数微米至数厘米之间，也可根据酶标板或PCR板的池距设定，以直接将取样针插入板的小池中，进行批量取样/进样。取样针的长度在数微米至数厘米之间。取样针的直径在数微米至数厘米之间。

在图2中，量液通道4和阀通道1相通。两者相交处的截面积小于量液通道的截面积，例如阀通道的截面积为数十微米，而量液通道的截面积为数百微米。量液通道和外壁形成中空的取样针。在阀通道的出口侧施加负压，使溶液进入量液通道。由于溶液进入阀通道需要比进入量液通道大的压力，因此调节适当压力，可以使溶液充满量液通道而不进入阀通道，即阀通道起阀门作用。当撤去负压或施加正压时，则可以使量液通道中的溶液流出，从而完成溶液的量取、转移和分配。量取溶液的体积可由量液通道的体积设定。如量液通道不是柱形而是钟形或锥形，则可以通过压力调节，控制溶液进入量液通道的高度，量取不同体积的溶液。

Claims (9)

1、阵列微量多通道移液器，其特征在于设有基板，基板上设有至少一个上下贯通的通道，称阀通道，在基板底部相应于阀通道底部处设取样针，取样针的量液通道与阀通道相通，量液通道的横截面积大于量液通道与阀通道相交处的横截面积，量液通道的横截面积为数平方微米至数平方毫米之间。

2、如权利要求1所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于所说的量液通道和阀通道的表面均为疏液表面。

3、如权利要求1所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于阀通道为柱形，或钟形，或锥形，或鼓形，或球形。

4、如权利要求1所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于量液通道为柱形，或钟形，或锥形，或鼓形，或球形。

5、如权利要求1或4所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于量液通道其体积为数皮升至数微升之间。

6、如权利要求2所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于所说的量液通道和阀通道的疏液表面其性质是本体材料的性质或表面修饰或涂敷的材料的性质。

7、如权利要求1所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于通道单元的间距为数微米至数厘米之间，其中所述的通道单元由相通的量液通道和阀通道组成。

8、如权利要求1所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于取样针的长度在数微米至数厘米之间。

9、如权利要求1或8所述的阵列微量多通道移液器，其特征在于取样针的直径在数微米至数厘米之间。

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