基于微陣列的樣檢系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】基于微陣列的樣檢系統(tǒng)
[0001] 本申請是發(fā)明創(chuàng)造名稱為"基于微陣列的樣檢系統(tǒng)"，申請?zhí)枮?"201280018067. 7"，申請日為"2012年4月13日"，優(yōu)先權(quán)日為"2011年4月13日"申請 的分案申請；本申請要求于2011年4月13日提交的美國臨時專利申請61/475, 107的優(yōu)先 權(quán)。上述申請的全文被援引納入本文。
[0002] 領(lǐng)域
[0003]本技術(shù)領(lǐng)域是微流體系統(tǒng)，尤其是具有樣檢用微陣列的微流體系統(tǒng)。
[0004] 宜量
[0005]微陣列在研究實驗室內(nèi)最流行作為用于描繪基因表達水平的工具，因為成千上萬 的取樣能夠調(diào)查單個樣品。其實用性不像臨床診斷、環(huán)境和農(nóng)業(yè)應(yīng)用那樣普遍存在，盡管其 信息密度、冗余性、嵌入式控制（正、負）即分析靈敏度。阻止像診斷試驗?zāi)菢硬捎梦㈥嚵?的阻礙主要是因為其操作的復(fù)雜性和費用（通常每項測試花費數(shù)百美元）W及與包含微陣 列的微流體裝置相關(guān)的技術(shù)問題，例如由微流體裝置中的氣泡造成的不可預(yù)測的流體流動 行為。例如氣泡可能阻塞通道，干擾生化反應(yīng)（尤其是那些要求表面反應(yīng)的），造成錯誤配 量，干擾光學(xué)讀數(shù)并且導(dǎo)致不可預(yù)測的流動。不可預(yù)測的流動尤其對于依賴被分析物穩(wěn)定 擴散至結(jié)合配體如寡核巧酸或捕捉抗體的系統(tǒng)是一個問題。因而，人們還是需要基于微陣 列的微流體檢測系統(tǒng)，其設(shè)計用于提供可預(yù)測的流體流動并能W低成本來制造。
[0006]
[0007]本申請的一個方面設(shè)及一種用于檢測樣品中的祀分子的微陣列組件。在一個實施 例中，該微陣列組件包括：陣列腔，其具有在第一端的進樣口、在第二端的出樣口、內(nèi)頂面、 內(nèi)底面、多個側(cè)壁和位于內(nèi)底面上的微陣列；與陣列腔的出樣口流體連通的廢樣腔，其中， 該陣列腔包括被定位成有助于水基流體完全填充該陣列腔和有助于流體從進樣口至出樣 口連續(xù)流動的親水性內(nèi)表面，其中，在陣列腔的第一端的橫截面面積大于在陣列腔的第二 端的橫截面面積。
[000引在其它實施例中，該微陣列組件包括：陣列腔，其具有進樣口、出樣口、內(nèi)頂面、內(nèi) 底面、多個側(cè)壁和位于內(nèi)底面上的微陣列；廢樣腔，其包括廢樣入口和吸收材料；和具有擴 張段的通道，該擴張段具有靠近陣列腔的出口的第一端和靠近廢樣腔的入口的第二端，其 中，該內(nèi)頂面是有助于含水流體完全填充陣列腔的親水性表面，并且在擴張段的第一端的 橫截面面積小于在擴張段的第二端的橫截面面積。
[0009]在其它實施例中，該微陣列組件包括：陣列腔，其具有在第一端的進樣口、在第二 端的出樣口、內(nèi)頂面、內(nèi)底面、多個側(cè)壁和位于該底面上的微陣列；與陣列腔的出口流體連 通的廢樣腔，其中，該陣列腔包括被定位成能幫助水樣流體完全填充該陣列腔的親水性內(nèi) 表面W及包括多個通道，運些通道具有形成在該內(nèi)底面和/或該內(nèi)頂面之中W促進干燥的 矩形橫截面。
[0010] 本申請的另一方面設(shè)及一種用于控制微陣列中的陣列元件的制造質(zhì)量的方法。該 方法包括W下步驟：用光波照射具有多個陣列點的微陣列W便從每個陣列點產(chǎn)生巧光；對 于每個陣列點測量巧光強度，其中，該巧光由內(nèi)部質(zhì)量控制巧光基團產(chǎn)生；產(chǎn)生該微陣列的 巧光圖像；基于該巧光圖像確定每個陣列點的信息；和，在條形碼、存儲裝置或RFID標簽中 編碼該信息，其中，該條形碼、存儲裝置或RFID標簽是與該微陣列相對應(yīng)的。
[0011] 本發(fā)明的另一個方面設(shè)及一種微陣列組件的制造方法。該方法包括W下步驟：由 一個或多個底膜卷軸退繞展開底膜；將微陣列打印到退繞展開的底膜上；將襯膜層壓在打 印后的底膜上，其中，襯膜在安放步驟之前被預(yù)裁切W提供用于陣列腔的空間并且通過一 個或多個襯膜卷軸被安放到該打印后的底膜上；將覆膜層壓在該襯膜上W形成多層微陣列 結(jié)構(gòu)；和將多層微陣列結(jié)構(gòu)裁切成單獨的微陣列組件。 附圖簡介
[0012] 具體描述將參照W下附圖：
[0013] 圖1A是微陣列組件實施例的示意圖，其包含儲槽、橫截面遞減的陣列腔、點陣列、 廢樣腔和吸收材料。圖1B是圖1A的陣列組件的橫截面圖。
[0014] 圖2是陣列腔的放大視圖，示出了在具有遞減橫截面面積的腔室底面上打印的線 性點陣列。
[0015] 圖3是具有將陣列腔連通至廢樣腔的擴張通道的微陣列組件。
[0016] 圖4A是示出了具有小的矩形通道的陣列腔的示意圖，運些通道垂直于腔室內(nèi)的 液體流動方向。圖4B是示出了具有小的矩形通道的陣列腔的示意圖，運些通道平行于反應(yīng) 腔室內(nèi)的液體流動方向。圖4C是示出了具有小的矩形通道的陣列腔的示意圖，運些通道垂 直于或平行于反應(yīng)腔室內(nèi)的液體流動方向。圖4D是示出了具有小的矩形通道的陣列腔的 示意圖，運些通道相對于腔室內(nèi)的液體流動方向形成一個角度。
[0017] 圖5示出了用于制造膜上試驗裝置的連續(xù)組裝線的示意圖。
[001引圖6示出了包括切5和切3點的一系列稀釋物的陣列圖。
[0019] 圖7示出了純針打印頭的圖像。
[0020] 圖8示出了在聚合之前和之后用真空歧管在聚醋薄膜上打印的陣列的亮場圖像 W及切3陣列的巧光圖像。
[0021] 圖9示出了用于純針打印的薄膜真空歧管的圖片。
[0022] 圖10示出了材料PCR后的巧光圖像，所述材料與包括印有陣列的聚醋膜在內(nèi)的可 卷繞材料的組合。
[0023] 圖11是照片組合，示出了卷帶倒卷打印配置，包括BioDot超非接觸陣列打印機 (頂板）和在尚未被化學(xué)處理或改性的移動膜（底板）上利用BioDot超非接觸打印的視頻 帖。
[0024] 圖12示出了在工廠QC中拍攝的用于提取點參數(shù)的MRSA陣列的紅波道巧光圖像。 [00巧]圖13示出了用最終用戶成像儀成像的雜化陣列的綠波道巧光圖像。成像儀軟件 利用陣列QC數(shù)據(jù)來置放網(wǎng)格和圍繞每個單獨點的圓。
[0026] 圖14示出了用最終用戶裝備成像的雜化陣列的巧光圖像，但沒有使用QC數(shù)據(jù)，使 得置放網(wǎng)格和圍繞每個單獨點的圓更具挑戰(zhàn)性。
[0027] 具體說巧
[0028] 本說明是要結(jié)合附圖來閱讀的，附圖應(yīng)被認為是本發(fā)明的完整書面說明的一部 分。附圖不一定按比例，本發(fā)明的某些特征可W比例夸大地或略微示意性地被示出，W便清 楚簡明。在說明書中，相對術(shù)語如"前"、"后"、"上"、"下"、"頂"、和"底"及其派生詞應(yīng)該被 解釋為是指隨后所述的或如所介紹的圖所示的取向。相對術(shù)語是用于方便描述的且通常不 打算要求特定取向。關(guān)于"附接"、"接合"等的術(shù)語例如"連接的"和"附接的"是指運樣的 關(guān)系，其中運些結(jié)構(gòu)被直接或間接通過中間結(jié)構(gòu)來相互緊固或附接，W及也能都可移動的 或剛性的附接或關(guān)系，除非另有明確說明。
[0029] 本文所用的術(shù)語"微陣列"是指代表與相關(guān)配位體結(jié)合的排序點陣列。微陣列由 至少兩個點構(gòu)成。相關(guān)配位體包括但不限于核酸（如分子燈標、適體、鎖核酸、膚核酸）、蛋 白質(zhì)、膚、多糖、抗體、抗原、病毒和細菌。
[0030] 本文所用的術(shù)語"親水性表面"是指運樣的表面，其將與留在運樣表面上的一滴純 水形成45°或更小的接觸角度。本文所用的術(shù)語"疏水性表面"是指運樣的表面，其將會形 成與留在運樣表面上的純水滴的大于45°的接觸角度。接觸角度可W用接觸角度測角器來 測量。
[0031] 本文所用的術(shù)語"陣列腔"是指微陣列周圍的封閉空間，其與入口和出口直接或間 接流體連通。陣列腔在填充有液樣時容許微陣列浸沒在液樣中，從而液樣中的祀分子能保 持與微陣列取樣的緊密接觸。
[0032] 設(shè)計用于幫助系統(tǒng)內(nèi)的流體流動的微陣列系統(tǒng)
[0033] 本申請的一個方案設(shè)及一種基于微陣列的檢測系統(tǒng)，其包括微陣列組件，該微陣 列組件包括具進樣口、出樣口和位于其中的微陣列的陣列腔、與陣列腔流體連通的廢樣腔。 陣列腔具有定位成幫助完全填充陣列腔W及流體從陣列腔流向廢樣腔的親水性表面。親水 性表面在液體從進樣口進入陣列腔時接觸液體并且容許完全填充該陣列腔。某些實施例 中，陣列腔呈具有可變寬度的細長通道形狀，其直接連通至廢樣腔。在其它實施例中，陣列 腔通過廢樣通道被連通至廢樣腔。
[0034] 液樣或反應(yīng)混合物的表面張力通常阻止液樣或反應(yīng)混合物完全填充小空間如微 陣列系統(tǒng)的陣列腔。表面張力是液樣分子之間利用各種分子間力相互吸引的產(chǎn)物。在此類 型液樣中，每個分子在所有方向上被相鄰的液體分子同樣拉拽，使得凈力為零。在液樣表面 上，許多分子被更深層位于液體內(nèi)的其它分子向內(nèi)拉，而沒有被相鄰介質(zhì)（假定是真空、空 氣或其它流體）中的分子同樣強烈地吸引。因此，表面上的所有分子受到向內(nèi)的分子吸引 力，其只能通過液樣抗壓縮阻力來平衡。向內(nèi)拉拽傾向于縮小表面面積，就此而言，液體表 面像是拉伸的彈性膜。因此，液體本身擠在一起，直到它具有可能的局部最小表面面積。最 終結(jié)果是液樣可W在小空間內(nèi)保持近球形并且沒有填充角部，尤其是小空間的方形角部。 將蓋與陣列腔內(nèi)的微陣列表面分隔開的典型的小間隙通常將液體壓成柱形。
[0035] 在微陣列系統(tǒng)情況下，填充微列腔的液體最可能是含水溶液如雜化緩沖劑或清洗 緩沖劑。含水溶液的表面張力可W通過用親水性材料至少涂覆陣列腔內(nèi)表面的一部分來克 月良。某些實施例中，微陣列位于陣列腔的底面上，陣列腔的頂面或者至少一部分頂面涂覆有 親水性涂層。
[0036] 親水性材料的例子包括但不限于親水性聚合物，例如聚乙二醇、聚甲基丙締酸徑 乙醋、Bionite、聚（N-乙締基內(nèi)酷胺）、聚（乙締基化咯燒酬）、聚（環(huán)氧乙燒）、聚（環(huán)氧丙 燒）、聚丙締酷胺、纖維素、甲基纖維素、聚酸酢、聚丙締酸、聚乙締醇、聚乙締酸、烷基酪聚氧 乙締酸、復(fù)合多元醇單醋、油酸聚氧乙締醋、聚氧乙締山梨糖醇酢單油酸醋和山梨糖醇酢脂 肪酸醋；無機親水性材料，例如無機氧化物、金、沸石和類金剛石碳；和表面活性劑如聚乙 二醇辛基苯基酸燈ritonX-100)、聚山梨醋燈ween)、十二烷基硫酸鋼（SDS)、月桂硫酸錠、 烷基硫酸鹽、月桂基聚氧乙締酸硫酸鋼（SLE巧、烷基苯壞酸鹽、肥皂、脂肪酸鹽、十六烷基Ξ 甲基漠化錠（CTAB)亦稱嫁蠟Ξ甲基漠化錠、烷基Ξ甲基錠鹽、西化氯錠（CPC)、聚鄰乙氧基 苯胺（POEA)、苯扎氯錠度AC)、節(jié)索氯錠度ZT)、十二烷基甜菜堿、十二烷基二甲基氧化胺、 挪油酷胺丙基甜菜堿、挪子兩性甘氨酸鹽聚（環(huán)氧乙燒）、聚（環(huán)氧乙燒）和聚（氧化丙締） 的共聚物（商業(yè)上稱為泊洛沙姆或化loxamines)、烷基多糖巧、脂肪醇、挪油單乙醇酷胺、 挪油二乙醇酷胺、挪油酷胺二乙酸鹽。
[0037] 某些實施例中，至少一種表面活性劑與反應(yīng)聚合物如聚氨醋和環(huán)氧樹脂混合W用 作親水性涂層。其它實施例中，陣列腔的頂面或底面通過表面處理例如被制成親水性，例如 大氣等離子體處理、電暈處理或者氣體電暈處理。
[0038] 親水性帶的例子包括但不限于A化esivesResearch(AR)帶90128,AR帶 90469,AR帶 90368,AR帶 90119,AR帶 92276 和AR帶 90741 (A化esivesResearch公 司，GlenRock，PA)。親水性膜的例子包括但不限于Vistex胺膜和Visguard惠)膜（Film Specialties公司，Hillsborou曲，NJ)和LexanHPFAF(GEPlastics,Pittsfield,ΜΑ)。其 它親水性表面可W從Surmodics公司巧denPrairie,ΜΝ)、Biocoat公司（Horsham,PA)、 AdvancedSurfaceTechnology度illerica,MA)和Hydromer公司度ranchburg,NJ)獲得。