CN109414697A - 带有容纳液态试剂材料和/或试样材料的存储腔的微流体流动池 - Google Patents

带有容纳液态试剂材料和/或试样材料的存储腔的微流体流动池 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种微流体流动池，带有容纳液态试剂材料和/或试样材料(7)的存储腔(3)，所述存储腔与用于从存储腔(3)中运走所述试剂材料和/或试样材料(7)的流体(8)的入流通道(7)和用于所述试剂材料和/或试样材料(7)和所述流体(8)的排出通道(5)处于连接。根据本发明，所述入流通道(4)和排出通道(5)通过绕过所述存储腔(3)的旁路(6)连接。

Description

带有容纳液态试剂材料和/或试样材料的存储腔的微流体流 动池
技术领域
本发明涉及一种带有容纳液态试剂材料和/或试样材料的存储腔的微流体流动池，所述存储腔与用于从存储腔中运走试剂材料和/或试样材料的流体的入流通道和用于试剂材料和/或试样材料和流体的排出通道处于连接。
背景技术
如主要在生命科学领域用于诊断、分析与合成的微流体流动池越来越多地用于处理小体积的液态试样和液态试剂。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种前面所述类型的新的微流体流动池，这种流动池特别适合于容纳和处理少量的试剂材料和/或试样材料。
实现所述目的的根据本发明的微流体流动池的特征在于，入流通道和排出通道通过绕过存储腔的旁路连接。
本发明的解决方案有利地允许通过用于输送的流体运走存储在流动池的存储腔中的试剂材料和/或试样材料以及将所述试剂材料和/或试样材料与所述流体有目的地混合。
通常在微流体网络的一个通道段中提供要处理的试样或试剂量。常见的体积在1-100μl的范围内。处理这个试样或试剂量例如是指和其他试样或试剂混合或者例如是指以通常为1:1至1:100的比例进行稀释或者是指有控制的继续输送。这里输送液体或处理液体或稀释液体通常在微流体网络的与试样的位置隔开距离的另一个位置、例如存储区或液泡处提供。就是说，在两个液体量之间存在一个空的、通常以气体或空气填充的通道式入流区。
在流动方向上观察，旁路优选直接在存储腔上游从入流通道中分支出来。由此在入流通道中流入的流体的前锋和包含在存储腔中的试剂材料和/或试样材料之间不形成空气垫，由于所述空气垫会在流入的流体的前锋到达之前将试剂材料和/或试样材料从存储腔中运送出来。
在另一个有利的实施形式中，所述存储腔构成与入流通道和排出通道平齐的通道段。通过使入流通道和排出通道以及存储腔中的流动方向相同，可以快速地实现从存储腔中完全冲洗出试剂材料和/或试样材料。
存储腔垂直于流动方向的横截面优选与入流通道的横截面和/或排出通道的横截面相同。备选地，存储腔的垂直于流动方向的横截面可以小于或大于入流通道的横截面和/或排出通道的横截面。
存储腔垂直于流动方向的横截面可以沿流动方向变化，但在根据本发明的一个优选实施形式中所述横截面是恒定的。
所述旁路的流动横截面尺寸特别是设计成，使得通过入流通道流入的流体的希望的份额流动通过所述旁路，这里所述份额与试剂材料和/或试样材料与流体的希望的混合比例相对应。
在本发明的另一个实施形式中，所述旁路的流动横截面恰好足以对入流通道进行排气，以便避免由于在入流通道中升高的空气压力而从存储腔中运走试剂材料和/或试样材料。
在本发明的一个实施形式中，所述旁路能通过与存储腔邻接的柔性的覆盖膜的偏转来建立。
覆盖膜例如可以通过入流通道中的空气压力或通过由操作装置从外部产生的抽吸压力气动地偏转，备选地也可以机械地偏转。
在本发明的一个特别优选的实施形式中，入流通道、排出通道以及必要时还有存储腔通过基体中的凹槽形成，所述凹槽通过与基体连接的覆盖件流体密封地封闭。所述覆盖件优选是与基体的板面焊接的和/或粘合的覆盖膜或者也可以是优选注塑的覆盖基体。
在本发明的另一个特别优选的实施形式中，容纳所述液态的试剂材料和/或试样材料的载体元件与所述存储腔邻接，所述载体元件在流体密封地封闭存储腔的情况下能装入基体的开口，并且能流体密封地与基体连接。
通过这种载体元件能够有利地将试样或试剂最后装入其余部分已完全完成的流动池中。由此可以避免由于事后将基体例如与覆盖膜焊接和/或粘合而对引入基体中的存储腔中的试剂造成不利影响。
载体元件的与存储腔邻接的用于试剂材料和/或试样材料的容纳区适宜地在塞子式的载体元件的端部段中形成。
所述旁路可以适宜地在所述端部段和所述开口的内壁之间延伸。
附图说明
下面参考实施例和涉及这些实施例的附图进一步说明本发明。其中：
图1示出根据本发明的流动池的一个实施例，该流动池具有通过基体和覆盖膜限定的存储腔，
图2至4示出根据本发明的流动池，所述流动池具有通过载体元件和覆盖膜限定的存储腔和在载体元件和基体之间延伸的旁路通道，
图5和6示出根据本发明的流动池的实施例，所述流动池具有旁路通道，所述旁路通道通过偏转的覆盖膜形成，以及
图7示出根据本发明的流动池的一个实施例，该流动池具有通过载体元件形成的相对于冲刷通道变窄的存储腔。
具体实施方式
在图1中局部示出的微流体流动池包括板状的基体1和与基体1焊接和/或粘合的覆盖膜2。所述覆盖膜2流体密封地封闭流动池的在基体1中形成的朝膜侧敞开的空腔结构。
在这些空腔结构中，在图1中可以看到存储腔3、入流通道4以及排出通道5。除了存储腔3以外，沿流动方向直接在存储腔3上游从入流通道4分支出来的旁路6将入流通道4与排出通道5连接。
存储腔3在所示实施例中沿流动方向具有与入流通道和排出通道相同的横截面，从而存储腔3只构成连贯的通道的一个部段。但与通道壁不同，存储腔3的壁部至少部分地是亲水化的，从而这里可以就地使液态的试剂材料7附着并在制造流动池的过程中可以将其引入流动池。液态试剂材料7的体积优选在1-100μl的范围内，特别是在2-50μl的范围内。存储区3可以通过作为基体与覆盖膜2的用作预定断裂部位的焊接结构与入流通道和排出通道分开(未示出)。存储区3可以附加地与用于向存储区填充试剂材料7的能封闭的填充或排气通道连接(未示出)。
根据流动池的具体功能，另一种从外部输入流动池的流体或来自流动池的另一个存储区的流体可以通过入流通道4流入，并将试剂材料7从该存储腔3中冲洗出去，并且通过排出通道5将与所述另外的流体混合的试剂材料供应给流动池内部的继续处理操作。
另外的流体8例如可以是要通过流动池检验的试样液体或者是另一种液态试剂、例如清洗缓冲液或稀释缓冲液。作为另外的流体8也可以考虑采用由试样液体和液态试剂组成的混合物。
当然，流动池本身或操作装置可以具有用于通过入流通道4、存储腔3和排出通道5进行流体输送的压力源(未示出)。这种压力源例如可以通过用于清洗缓冲液或稀释缓冲液泡式存储器构成。备选地，也可以采用流动池的能从外部通过操作装置或由使用者手动地弹性或塑性变形的区域或者操作装置的能通过流动池的空气或气动接头连接的空气泵可以作为压力源。
为了将试剂材料7从存储腔3中冲刷出来而流入的流体首先排挤包含在入流通道4的中的空气。如果没有旁路6，在试剂材料7和流入的流体之间会形成不希望的、影响试剂材料与流体混合的空气垫。旁路6对于空气的流动阻力很小，从而沿流动方向在存储腔3上游的空气压力不会过度升高，以至于所述空气会克服存储腔3的保持能力将试剂材料7从存储腔3中压出。由此流体8的前锋会到达试剂7并在与试剂7混合的情况下将试剂7从存储腔3中冲刷出来。
相反，在图1的示例中旁路6对于流体8的流动阻力非常小，从而流入的流体6只有很小的份额越过旁路6流向存储腔3。可以理解的是，旁路6对于流体8的流动阻力的减小时，由于旁路横截面加大，流体8流动通过旁路的份额增加。为了较为快速地将试剂材料7与流体8混合，可以通过选择流动源横截面来调整流动通过旁路6的希望的份额。
图2至7示出几个实施例，这些实施例为了构成用于液态试剂材料和/或试样材料7的存储腔3而使用了载体元件9，所述载体元件能够装入流动池或流动池的基体1的开口10中并能与流动池流体密封地连接。各通道以与图1的实施例中相同的方式与存储腔3连接。
塞子式地利用圆柱形端部段11、锥形段12和凸缘13构成的载体元件9具有朝侧面敞开的用于液态的试剂材料和/或试样材料的容纳槽14。流动池的基体1中的开口10在形状上大致与载体元件9相适配。所述槽14是亲水化的，从而液态的试剂材料和/或试样材料能在槽14中特别牢固地附着在载体元件上。
在装入流动池的状态下，载体元件9以圆柱形端部段11的端侧必要时一直延伸到覆盖膜2上，从而载体元件9与覆盖膜2一起构成存储腔3。存储腔3的横截面与通入存储腔的入流通道(在图2至7中不可见)和排出通道的横截面相同。在这些通道中，排出通道5以横截面在图2a中可见。在载体元件9的适当的旋转位置中，存储腔3与这些通道对齐。为了固定存储腔3相对于这些通道的定向，可以在载体元件9和基体1上分别构成止挡。
由于端部段11的直径小于基体1中的开口10容纳端部段11的部段的直径，构成了由两个流动通道组成的旁路6。
通过载体元件9的锥形部段12向外流体密封地封闭存储腔。附加于锥形封闭结构，载体元件9还可以与基体1流体密封地焊接和/或粘合。相对于图1的实施例，图2至7的实施例的优点是，试剂材料和/或试样材料不会受到基体1与覆盖膜2最终的焊接和/或粘合影响。
图3的实施例与图2的实施例的区别在于，端部段11的直径与开口10的容纳端部段11的部段的之间的差别大于图2的实施例中的差别，并且由此所形成的旁路6的流动横截面大于图2的实施例的旁路6的流动横截面。通过根据图3的旁路可以相应地流动通过入流通道的流体有更大的份额经由旁路流动，并且如已经说明的那样，能适当地调整试剂材料和/或试样材料与流入的流体的混合比。
可以理解的是，在根据图2的实施例中以及在根据图3的实施例中，可以采用仅在端部段11的一半圆周上延伸的旁路。
与根据图2和3的实施例不同，根据图4的实施例，旁路6这样构成，即，载体元件9锥形的端部段11缩短并没有一直延伸到覆盖膜2上。
图5和6涉及这样的实施例，其中，覆盖膜2在存储腔3的区域内可以偏转，以便构成旁路6。根据图5，覆盖膜2的偏转通过绕行的空气的压力来实现。根据图6的实施例产生负压的操作装置15用于通过抽吸作用实现覆盖膜2的偏转。
在图7所示的实施例中，载体元件9的圆柱形的端部段11没有朝端部段的侧面敞开的槽，而是具有通孔。所述通孔构成存储腔3，所述存储腔3的横截面小于通入存储腔的各通道的横截面，在这些通道中，排出通道5在图7a中以横截面可见。在图7a中，通过虚线示出的存储腔3在其位置上大致对准通入的通道的横截面的中央。
通过具有较大流动横截面的旁路，通过入流通道流入的流体在流动中包围排出通道5中的试剂材料和/或试样材料，此时，出现试剂材料和/或试样材料在冲刷存储腔3的流体中的一种向中央集中(Zentrierung)。由此，例如带有颗粒、如血样的细胞的试样可以在排出通道中居中地导出，以便例如按细胞仪的原理单独地对试样进行分析。
前面所述流动池的基体1和载体元件9优选由塑料、如PMMA、PC、COC、COP、PPE、PE制成，并且通过注塑法制造。基体1和载体元件9的材料优选是相同的。

Claims (15)

1.微流体流动池，带有容纳液态试剂材料和/或试样材料(7)的存储腔(3)，所述存储腔与用于从存储腔(3)中运走所述试剂材料和/或试样材料(7)的流体(8)的入流通道(4)和用于所述试剂材料和/或试样材料(7)和所述流体(8)的排出通道(5)处于连接，其特征在于，所述入流通道(4)和排出通道(5)通过绕过所述存储腔(3)的旁路(6)连接。
2.根据权利要求1所述的流动池，其特征在于，所述旁路(6)沿流动方向直接在存储腔(3)上游从入流通道(4)分支出来。
3.根据权利要求1或2所述的流动池，其特征在于，所述存储腔(3)构成与入流通道(4)和排出通道(5)对齐的通道段。
4.根据权利要求1至3之一所述的流动池，其特征在于，存储腔(3)垂直于流动方向的横截面与入流通道(4)的横截面和/或排出通道(5)的横截面相同。
5.根据权利要求1至4之一所述的流动池，其特征在于，存储腔(3)垂直于流动方向的横截面小于或大于入流通道(4)的横截面和/或排出通道(5)的横截面。
6.根据权利要求1至5之一所述的流动池，其特征在于，存储腔(3)垂直于流动方向的横截面沿流动方向是恒定的。
7.根据权利要求1至6之一所述的流动池，其特征在于，所述旁路(6)的流动横截面尺寸设计成，使得通过入流通道(4)流入的流体的希望的份额流动经过所述旁路(6)。
8.根据权利要求1至7之一所述的流动池，其特征在于，所述旁路(6)的流动横截面恰好足以对入流通道(4)进行排气，以便避免由于在入流通道(4)中升高的空气压力而从存储腔(3)中运走试剂材料和/或试样材料(7)。
9.根据权利要求1至8之一所述的流动池，其特征在于，所述旁路(6)能通过与存储腔(3)邻接的柔性的覆盖膜(2)的偏转来建立。
10.根据权利要求8所述的流动池，其特征在于，覆盖膜(2)能通过入流通道(4)中的空气压力或通过由操作装置(15)从外部产生的抽吸压力偏转。
11.根据权利要求1至10之一所述的流动池，其特征在于，入流通道(4)、排出通道(5)以及必要时还有存储腔(3)通过基体(1)中的凹槽形成，所述凹槽通过与基体(1)连接的覆盖件(2)流体密封地封闭。
12.根据权利要求11所述的流动池，其特征在于，所述覆盖件是与基体(1)的板面焊接的和/或粘合的覆盖膜(2)。
13.根据权利要求1至12之一所述的流动池，其特征在于，容纳所述液态的试剂材料和/或试样材料(7)的载体元件(9)与所述存储腔(3)邻接，所述载体元件在流体密封地封闭存储腔(3)的情况下能装入基体(1)的开口(10)中，并且能流体密封地与基体(1)连接。
14.根据权利要求13所述的流动池，其特征在于，载体元件(9)的与存储腔(3)邻接的用于试剂材料和/或试样材料(7)的容纳区(1)在塞子式的载体元件(9)的端部段(11)中形成。
15.根据权利要求14所述的流动池，其特征在于，所述旁路(6)在所述端部段(11)和所述开口(10)的内壁之间延伸。
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