專利名稱：具有柱上樣品注射的微流體分離裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及將流體樣品引入微流體裝置。
背景技術：
在各種工業和研究院的裝置中日常進行化學和生物分離以測定在復雜的樣品混合物中單個物質的存在和/或數量。有各種技術來進行這類分離。
一種分離技術，層析法，包括許多方法，其可用來分離混合物的緊密相關的組分。事實上，層析法具有許多應用，包括對各種混合物中的化合物進行分離、鑒定、純化、和量化。層析法是一種物理分離方法，涉及樣品(或樣品提取物)溶解于流動相(其可以是氣體、液體、或超臨界流體)。在傳送樣品時，流動相被迫使(例如，通過重力、通過施加壓力、或通過施加電場)通過含有固定的、不混溶的固定相的分離‘柱’。在柱層析中，固定相是指載體上的涂層，該載體通常包含在管或其他界面內。對流動相和固定相進行選擇以致樣品的組分在每個相具有不同的溶解度。可完全溶于固定相的組分將比并不完全溶于固定相但可完全溶于流動相的組分需要更長的時間通過固定相。由于遷移率的這些差異，樣品組分當通過固定相時則彼此分開。
一種常規的層析系統包括壓力驅動系統。這些系統是通過對分離柱提供加壓流動相(通常是由泵提供的一種或多種液體溶劑)進行操作。標準液相層析柱的尺寸長為幾(例如，10、15、25)厘米，直徑在3-5毫米之間，并且毛細管柱的內徑通常在3-200微米之間。柱通常用直徑非常小(例如，5或10微米)的顆粒進行填充。商業上可獲得各種類型的固定相材料。一些更加普通的實例包括液-液、液-固(吸附)、體積排阻(Size Exclusion)、正相、逆相、離子交換、和親和力。
將填充柱內的任何孔隙降低到最小程度非常重要，這是因為分離系統中的孔隙或其他不規則性可破壞在其他情況下充分的分離。因此，大多數常規的分離柱包括特殊設計的端部接頭(end fittings)(通常具有可壓縮的套圈(ferrule)區域)，其設計用來將填充材料固定在適當的位置并防止不規則的流通區域。
如在
圖1所說明的，用于常規壓力驅動層析系統的分離柱通常是通過將顆粒材料14填充于管狀柱體12來制備。常規的柱體12具有高度精密的內孔13并通常用不銹鋼制造。雖然偶爾也使用其他材料，如玻璃、熔融石英、和/或聚醚醚酮(PEEK)。可采用各種方法來填充柱體。在一個實例中，簡單的填充方法涉及在來自超聲波振蕩器或雕刻工具(engraving tool)的振動的幫助下通過振落顆粒來干法填充空管。截短的吸移管管尖可用作在頂部(第二端部)的顆粒容器(reservoir)，而待填充的管在底部(第一端部)用封口膜(parafilm)或用管帽塞住。在干法填充后，移去塞子，然后在第一端部用套圈16A、細多孔不銹鋼多孔濾板(或“過濾器板”(“frit”))18、陽端部接頭20A、以及連接端部接頭20A的陰螺帽22A，來固定管10。除了過濾器板18之外，相應的連接器(即，套圈16B、陽端部接頭20B、以及陰螺帽22B)連接于第二端部以固定經干法填充的管12。通過流動壓力溶劑可進一步壓縮管12的容納物14，該溶劑是從第二端部通過填充材料14流向第一(含過濾器板)端部。當停止壓緊微粒床并且流體壓力已穩定時，通常仍然有部分管13并不含有緊密填充的顆粒材料。為了消除在柱10中孔隙的存在，通常將管13減短至床表面(或更短的所需長度)以確保形成的整個管12的長度可容納填充的顆粒14，并且去掉未填充的管段。其后，在使用前，將柱10進行重新組裝(即，用套圈16B、陽端部接頭20B、以及陰螺帽22B固定于第二端部)。
使用柱10的常規壓力驅動的液相層析系統如圖2中所示。系統30包括溶劑容器32、高壓泵34、脈沖阻尼器36、樣品注射閥38、以及樣品源40，都位于柱10的上游，并且進一步包括位于柱10下游的檢測器42和廢物容器44。高壓泵34從容器32泵出流動相溶劑。脈沖阻尼器36用來降低由泵34引起的壓力脈沖。樣品注射閥38通常是回轉閥，其具有內部進樣環管，用來從樣品源40將預定容積的樣品注射進溶劑流。在樣品注射閥38的下游，柱10含有固定相材料，其有助于分離樣品的物質。柱10的下游是檢測器42用于檢測經分離的物質，并且有廢物容器44用于最終收集流動相和樣品產物。背壓式調節器(未示出)可置于柱10和檢測器42之間。
系統30一般允許在柱10中一次分離一個樣品。由于其成本，柱經常要重新用于幾次分離(例如，通常大約100次)。在一次分離后，柱10可以用壓力溶劑流進行沖洗以除去仍然包含在固定相材料14中的樣品組分。然而，這種費時的沖洗或清洗步驟很少產生完全清潔的柱10。這意味著，在特定的柱上進行第一次分離后，由于前次操作留在柱上的污染物，每次其后的分離可潛在地包括錯誤的結果。最后，柱堵塞到它們不再有用的程度，在此時它們一般會被丟掉。
從上述可以清楚地看到，常規壓力驅動分離柱包括許多部件并需要許多制造步驟。因此需要減少用來制備分離柱的部件的數目，并簡化其制造。也需要降低分離柱的成本以允許在單次使用后柱被除去，因而消除了潛在的錯誤結果和費時的清洗步驟。進一步需要提供高通過量分離系統，其能夠利用最小數目的昂貴系統部件(例如，泵、脈沖阻尼器、檢測器等)來分離多個樣品。
另一種分離技術利用穿過柱施加的電場。這些系統利用稱作電泳的分離技術，其是基于在電場中離子的遷移率。在穿過含有電泳介質的柱施加電場后，樣品的組分基于其在介質中的相對電泳遷移率以不同的速率向柱的相反電荷端遷移。電層析法是層析法和電泳的結合，其中流動相是借助電滲流運送通過分離系統。
依賴電場的分離系統是復雜的并需要整體電接觸(integralelectrical contacts)。另外，這些系統僅對帶電荷流體或含有電解質的流體起作用。最后，這些系統需要足夠高的電壓以引起水的電解，從而形成氣泡而使得在不破壞它們的條件下對樣品的收集復雜化。就這些限制而言，對能夠提供分離效用而不使用電流的裝置和系統存在一種需求。
發明內容
在本發明的第一個單獨方面，壓力驅動的微流體分離裝置包括含有固定相材料的分離通道，該分離通道具有第一端部和第二端部。該分離裝置進一步包括樣品輸入端，其適合于將流體樣品提供給在第一端部和第二端部之間的分離通道。
在本發明的另一個單獨方面，壓力驅動的微流體分離裝置包括多個分離通道，每個通道具有第一端部和第二端部。該分離裝置進一步包括多個樣品輸入端，每個輸入端與分離通道流體連通并置于第一端部和第二端部之間。
在本發明的另一個單獨方面，分離系統包括用于將樣品分離成多個物質的壓力驅動的微流體分離裝置、適合于將加壓流體提供給分離裝置的壓力源、以及適合于檢測至少一個物質的性能的檢測器。該分離裝置具有分離通道和樣品輸入端。分離通道具有第一端部和第二端部。樣品輸入端適合于將流體提供給分離通道。樣品輸入端是置于第一端部和第二端部之間。
在本發明的另一個單獨方面，用于將樣品填充進壓力驅動的分離通道的方法分幾個步驟進行實施。第一步驟包括提供含有固定相材料的分離通道。該分離通道具有第一端部、第二端部、以及置于第一端部和第二端部之間的樣品入口。第二步驟包括促使流動相溶劑流過分離通道。第三步驟包括中止流動相溶劑的流動。第四步驟包括將樣品供給樣品入口。第五步驟包括密封樣品入口。
在本發明的另一個單獨方面，可將任何前述方面進行結合以獲得額外的優點。在考察下述的詳述、附圖、和權利要求后，這些和其他方面以及本發明的優點對于本領域技術人員將是顯而易見的。
附圖簡要說明圖1是常規填充的層析柱的剖面圖。
圖2是示意圖，顯示采用圖1的填充層析柱的常規液相層析系統的各個部件。
圖3是壓力驅動微流體分離裝置的分解透視圖，該裝置具有單個分離通道和適合于將樣品注射到分離通道的樣品輸入端。
圖4A提供兩個疊加的單溶質研究層析圖譜，用于利用圖3的分離裝置分離紅色染料和分離藍色染料。圖4B是結合研究層析圖譜，用于利用圖3的分離裝置分離紅色染料和藍色染料的混合物。
圖5A是壓力驅動微流體分離裝置的分解透視圖，該裝置具有三個分離通道和適合于將樣品注射到三個分離通道的樣品輸入端。圖5B是圖5A的組合裝置的俯視圖。
圖6是分離系統的示意圖，包括圖5A-5B的壓力驅動微流體分離裝置。
圖7是適合于允許柱上光學檢測的微流體分離裝置的簡明剖面圖。
圖8A-8F是壓力驅動微流體分離裝置和各種可用來在柱和廢物出口之間分離樣品塞子(sample plug)的操作方法的簡明剖面圖。
圖9A是壓力驅動微流體分離裝置的分解透視圖，該裝置具有8個分離通道和8個分開的樣品輸入端，其適合于將不同的樣品注射于每個分離通道。圖9B是圖9A的組合微流體分離裝置的俯視圖。圖9C是圖9A-9B的部分微流體分離裝置的放大的俯視圖，集中于樣品注射口和相關的通道。
圖10A是微流體裝置的俯視圖，該裝置具有8個不同的進樣器，每個具有不同的設計。圖10B提供圖10A的微流體裝置的另一個俯視圖，省略了過濾器板材料以更清楚地說明不同的注射器。圖10C是圖10A的微流體裝置的分解透視圖。
圖11A是微流體裝置的俯視圖，該裝置具有4個不同的進樣器，每個具有不同的設計。圖11B提供圖11A的微流體裝置的另一個俯視圖，省略了過濾器板材料以更清楚地說明不同的注射器。圖11C是圖11A的微流體裝置的分解透視圖。
圖12A是上板(upper plate)的仰視圖，該上板可用于對微流體分離裝置的一個或多個外部流體口提供機械密封。圖12B是下板(lower plate)的俯視圖，其適合于配合圖12A的上板。圖12C是可除去載體的仰視圖，其適合于配合圖12A的上板。圖12D是圖12C的載體的仰視圖。圖12E是分解圖，顯示載體的截面、適合于放入由載體限定的凹處的滑板、以及用于在載體內操作滑板的兩個螺絲。圖12F是剖面圖，顯示圖12E的組合部件。圖12G顯示具有柱上注射口的多柱微流體分離裝置，在仰視圖中重疊于圖12A的上板。圖12H是微流體分離裝置和圖12G的上板、圖12B的下板、在圖12F中所示的部件的分解剖面圖，以及更多的可用于連接上板和下板的螺絲。
圖13是示意圖，顯示分離系統的各種部件，該系統適合于用微流體分離裝置進行液相層析，而該裝置具有至少一個微流體分離通道和至少一個適合于在分離通道的第一端部和第二端部之間注射樣品的樣品輸入端。
圖14是方框圖，描述用于將樣品填充進壓力驅動分離通道的方法的步驟。
詳細描述定義在本文中所用的術語“通道”或“室”，在廣義上進行解釋。因此，這類術語并不是限制于細長的形狀，其中橫向或縱向尺寸大大超過直徑或截面尺寸。更確切地，這類術語是指包括任何所希望形狀或外形的空腔或孔道，通過其可引導液體。例如，這樣的流體空腔可包括流通池，其中流體是連續通過，或可替換地，用于在特定的時間內保持特定的不連續量流體的室。“通道”和“室”可以填充或可以含有內部結構，包括例如閥、過濾器、固定相介質、以及類似或等效的部件和材料。
在本文中所用的術語“微流體”指結構或裝置，通過其能夠通過或引導一種或多種流體，并且其至少具有一個小于約500微米的尺寸。
在本文中所用的術語“分離通道”與本文的術語“柱”基本上可替換使用，并且指流體裝置的區域，其包括適合于分離流體樣品的物質的固定相材料。
在本文中所用的術語“基本上密封的”是指微結構，該微結構在給定流量、流體特性(fluid identity)、和壓力條件下具有足夠低的未預期的滲漏率和/或體積。基本上密封的裝置可包括一個或多個入口和/或出口。
在本文中所用的術語“自身帶粘性的膠帶”是指材料層或膜，其在一側或兩側具有整體粘合劑涂層(integral adhesive coating)。
在本文中所用的術語“模板”是指材料層或板材，其優選為基本平面的，通過切割其一個或多個各種形狀和取向的部分，或相反除去貫穿該層的整個厚度，并且其允許在該層內大量的流體移動(例如，以通道或室的形式，與簡單的通孔相反，其是通過一層把流體傳送到另一層)。切割或相反除去部分的輪廓形成微結構的側邊界，這些微結構是當模板夾在其他層(如基片或其他模板)之間時所形成。
在本文中所用的術語“柱”是指包含固定相材料的流體裝置的區域，通常包括填充的顆粒物質。
在本文中所用的術語“淤漿”是指顆粒物質和溶劑的混合物，優選顆粒在溶劑中的懸浮液。
一般的微流體裝置根據本發明的裝置優選為微流體裝置，其限定至少具有一個尺寸小于約500微米的內部通道或其他微結構。在特別優選的具體實施例中，根據本發明的微流體裝置是利用模板層或板材制成以限定通道和/或室。如上所述，模板層優選為基本平面的并具有切割貫穿該層的整個厚度的通道或室以允許在模板層內大量的流體移動。各種方式可用來在模板層限定這類通道或室。例如，計算機控制的標繪器，經改進以接納(accept)切割刀片，用來通過材料層切割各種圖案。這樣的刀片可用來切割要分離的部分并從模板層除去，或制作狹縫，其在模板層分隔區域而不除去任何材料。可供選擇地，計算機控制的激光切割器可用來切割貫穿材料層的部分。雖然激光切割可用來產生精確尺寸的微結構，但使用激光來切割模板層本質上涉及除去某些材料。可用來形成模板層的方法的進一步的實例包括常規的沖壓或沖切技術，包括轉割機和其他高通過量自動對位設備(有時稱作轉爐)。與一般用來生產微流體裝置的傳統的表面微加工或材料淀積技術相比，上述用于切割通過模板層或板材的方法允許快速和便宜地制造耐用裝置。
在切割或除去部分模板層后，切割或相反除去部分的輪廓形成微結構的側邊界，這些微結構是在把模板夾在基片和/或其他模板之間后所完成。微結構(如通道或室)的厚度或高度可通過改變模板層的厚度，或通過利用多個基本相同的模板層疊加在另一層的頂部加以變化。當在微流體裝置中進行組裝時，模板層的頂部和底部表面是用來配合一個或多個相鄰層(如模板層或基片層)以形成基本封閉的裝置，通常至少具有一個入口和至少具有一個出口。
各種各樣的材料可用來制備具有夾層模板層的微流體裝置，其包括列舉的一些聚合材料、金屬材料、和/或復合材料。在某些具體實施例中，特別優選的材料包括那些基本上光透射材料以允許對微流體裝置內的流體內容物進行檢查和/或電磁分析。各種優選的具體實施例可利用多孔材料，包括過濾材料，用于裝置層(devicelayers)。基片和模板可以是基本上剛性的或柔性的。用于所需要的應用場合的特定材料的選擇取決于多個因素，包括類型、濃度、以及在裝置的區域存在的物質(例如，溶劑、反應物、和產物)的停留時間；溫度；壓力；pH值；氣體的存在或不存在；以及光學性能。
各種裝置可用于將裝置層密封或粘合在一起，優選地以構造基本密封的結構。例如，可使用粘合劑。在一個具體實施例中，一層或多層裝置可由單側或雙側粘合帶制成，雖然可以使用其他粘合模板層的方法。可切割和除去部分膠帶(具有所需要的形狀和尺寸)以形成通道、室、和/或孔。然后可將帶狀模板(tape stencil)放置在支撐基片上，具有適當的保護層，在膠帶層之間、或在其他材料層之間。在一個具體實施例中，模板層可以彼此疊加。在該具體實施例中，在特定模板層內通道的厚度或高度可通過改變模板層的厚度(例如，帶狀載體(tape carrier)和其上的粘合劑材料)或通過利用多個基本相同的模板層(疊加在另一層的頂部)加以變化。各種類型的膠帶可和這樣的具體實施例一起使用。適當的帶狀載體材料包括但不限于聚酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚丙烯、以及聚酰亞胺。這樣的膠帶可具有各種固化方法，包括通過壓力、溫度、或化學或光學相互作用進行固化。這些載體材料和粘合劑的厚度可以變化。
在另一個具體實施例中，裝置層可以直接粘結而不用粘合劑以提供高粘合強度(用于高壓應用尤為理想)和消除在這類粘合劑和溶劑和/或樣品之間的潛在的相容性問題。在一個具體實施例中，包括至少一模板層的多層7.5密耳(188微米)厚度“透明撕裂密封”(“Clear Tear Seal”)聚丙烯(American Profol，Cedar Rapids，IA)可疊加在一起，放置在扁平玻璃臺板之間并壓縮以對層狀堆積(layered stack)施加0.26磅/平方英尺(psi)(1.79kPa)的壓力，然后在工業烘箱中154℃下加熱大約5小時以產生永久性粘結的微結構，其很好適用于高壓柱填充方法。一層金屬(例如碳鋼)箔可選地沿每個玻璃臺板的內表面插入，以利用相同方法接觸最外裝置層，從而促進更均勻的加熱。
尤其，基于模板的制造方法使得可以非常快速地制造裝置，對于試生產(prototyping)和對于大規模生產都是如此。快速的樣品制作對于試驗和優化新的裝置設計是無價的，因為對設計可快速進行實施、試驗、以及(如果必要的話)改進以及進一步試驗以獲得所需要的結果。用模板制作方法快速制作樣品裝置的能力也允許同時對特定設計的許多不同的變型進行試驗和評估。
另外的具體實施例可利用諸如模壓、沖壓、模塑、以及軟平版印刷術這類已知的技術由各種材料制造。
除了使用上述的粘合劑和無粘合劑粘結方法外，其他技術可用來連接對本發明有用的微流體裝置的一個或多個不同層，如連接材料領域的技術人員所明了的。例如，可以使用連接技術，包括熱、化學、或光激粘結步驟；機械連接(如利用夾具或螺絲來對層施加壓力)；和/或其他等效的連接方法。
壓力驅動的微流體分離通過減少柱填充材料、分析和生物試劑、溶劑、和廢物，在微流體體積中進行液相層析提供顯著的成本節省。微流體分離裝置也可被制成一次性的，因而消除由于分離柱的重復使用所引起的可能的樣品污染并且無需在分離之間對柱進行沖洗。用夾層模板層制作的具體實施例提供額外的優點，如快速和廉價的樣品制作和生產，以及使用裝置的各式各樣的材料部分的能力。此外，微流體裝置非常適合于平行進行多個操作，因而允許顯著提高通過量(即，在特定時間內可進行的分離的數目)。
本發明的具體實施例提供柱上而不是柱前注射樣品于一個或多個微流體分離柱。換句話說，優選的具體實施例包括具有第一端部和第二端部的微流體分離通道(或柱)，其中樣品是通過樣品輸入端(例如，輸入口、輸入通道或其他孔)注射到第一端部和第二端部之間的通道。提供柱上樣品注射不同于常規壓力驅動層析柱所使用的柱前注射，這是因為柱上注射可防止樣品經常遇到潛在的不規則性和制造缺陷(包括死體積)，其可在常規分離柱的上游端部被發現。
采用柱上注射的微流體裝置在一個具體實施例中，壓力驅動微流體分離裝置包括分離柱和注射通道。參看圖3，分離裝置100是由包括兩個模板層102、103的5個裝置層101-105所構造。第一裝置層101限定兩個上游口106A、106B、兩個下游口108A、108B、以及兩個廢物口107、109。口106A、106B可用作樣品入口或樣品出口。第二裝置層102，其優選由熱塑性熱熔粘合劑材料構造，限定輸入通道110(用于提供樣品給分離通道114)、卸料通道111、以及兩個通路(vias)112、113用于在第一和第三層101、103之間傳送流體。第三裝置層103限定具有上游端部114A和下游端部114B的直通道114，通道114是適合于含有固定相材料115。該固定相材料115具有相應的上游端部115A和下游端部115B。第四裝置層104優選由熱塑性(“熱熔性”)粘合劑材料構造，而第五裝置層105優選由剛性基片構造。可使用各種類型的固定相材料115。在一個具體實施例中，固定相材料115是利用一條商業上可獲得的硅膠薄層層析(TLC)板材料而制成裝置100，該條115被切割到在第三層103限定的通道114的大致尺寸。在把條115插入直通道114和疊加裝置層101-104之后，將層101-104進行熱層壓以導致第二和第四層102、104的部分閉合固定相條115周圍的孔隙。除熱塑性材料以外，其他選擇的可流動材料和粘合劑可用來完成相同的目的。
在構造以后，與分離通道114相比，輸入通道110對流體流動提供非常小的阻抗，因為包含在分離通道114中的微孔固定相材料115阻礙流體流入和流過分離通道114。因而，優選地，樣品被強加于固定相材料114以形成小的、輪廓分明的注射塞子(injectionplug)。此外，樣品的注射是有利地在柱114(即，在上游端部114A和下游端部114B之間)上進行以防止不規則性和制造缺陷(如在上游端部114A處固定相材料115中的死體積)加寬注射的樣品塞子(sample plug)。
為了使裝置100準備好操作，首先將溶劑提供給輸入通道110以預濕潤固定相材料115直到溶劑到達卸料通道111。機械密封(未示出)，優選可除去的，可施加于一個上游口106A或106B(和/或廢物口107)以允許注射通道被加壓。在柱115被濕潤后，通過輸入通道110樣品被裝填進入分離通道114并通過施加壓力加到固定相材料115以把樣品強加于固定相材料114。特別是，輸入通道110在相鄰層交叉分離通道114并在固定相材料115的上游端部115A的下游遠處。輸入通道110是位于分離通道114的上游端部114A的足夠距離的下游處以避免注射塞子的變形或變寬。在樣品注射于固定相材料115后，注射通道的一端被打開(例如，通過移開機械密封裝置)并且用流動相溶劑從輸入通道110清除多余的樣品。在重新施加機械密封后，加壓流動相溶劑可供給柱以洗脫分析物。當它們流過固定相材料114時分析物則被分離。
適當的反向過程可用來從分離通道114卸去分離的分析物。此外，用卸料通道111(具有比固定相材料115低得多的流體阻抗)可避免在固定相材料115的下游端部115B處的缺陷，該卸料通道在固定相材料115的下游端部115B的相鄰層上游交叉分離通道114。可以密封卸料通道111的一端，如用可除去機械密封裝置(未示出)來引導流體通過分離通道115流向特定的出口(例如，108A或108B)。可供選擇地，穿過出口108A、108B可施加壓力差以引導卸去的流體流向特定的出口108A或108B。可以使用還是不必使用廢物口112、113，取決于和裝置100一起使用的機械密封裝置的類型和所需要的操作方式。
優選地，用基本上光透射材料構造一個或多個裝置層101-105以促進在裝置100內光學檢測至少一種流體。在一個具體實施例中，可以對至少一種流體進行光學檢測，同時該流體仍然在分離中并與固定相材料接觸。利用根據圖3的設計構造的裝置100說明了兩種染料的柱上檢測。在固定相材料115上分離了紅色染料(酸性紅)和藍色染料(堅牢綠)并用可見光吸收光譜術進行檢測。光透射通過分離通道114，其含有一條商業上可獲得的硅膠薄層層析(TLC)材料115。流動相是水和乙醇的9∶1混合物。成功進行了分離，結果提供在圖4A-4B中。圖4A提供兩個疊加的單溶質研究層析圖譜(每個研究使用一種染料)，而圖4B是結合研究層析圖譜，顯示紅色染料和藍色染料的混合物的分離。
在另外的具體實施例中，在單個流體裝置中可同時進行多個分離。微流體通道的固有的小尺寸允許多個通道被集成(integrated)在單個裝置中，就使用常規分離柱而言該集成將是極端困難的。
在一個具體實施例中，可從單個注射通道對多個分離通道進行裝填。在樣品提供給注射通道后，可對注射通道加壓以將樣品同時注射進幾個分離通道的每一個通道中。例如，參看圖5A-5B，多柱微流體液相層析(LC)裝置120是利用夾層模板構造方法用8層121-128制成，包括模板層122、125。在裝置120的最先5層121-125中用激光切割器來切割和限定各種孔和通道。第一(保護)層121，其由10密耳(250微米)厚度的聚酯薄膜制成，包括兩個上游口129A、129B和三個下游口130A-130C。第二層122是用5.8密耳(147微米)厚度的具有聚酯載體和橡膠粘合劑的雙側膠帶制成以粘結于第一和第三層121、123。第二(模板)層122限定注射通道131，該通道具有片段(segment)131A，其垂直于分離通道142-144(限定在第五層125)放置。第二層122進一步限定通路132A-132C，其對準于出口130A-130C。第三層123和第四層124以相同的配置限定通路分別為注射通路133A-133C、135A-135C，以及出口134A-134C、136A-136C。第二層122是由0.8密耳(20微米)厚度的聚酯薄膜所構造，而第三、第四、第六、以及第七層123、124、126、127都是用4密耳(102微米)厚度的經改性的聚烯烴熱塑性粘合劑所構造。可供選擇地，更厚的熱塑性粘合劑層，如果適合的話，可代替第三和第四層123、124(并且對于第六和第七層126、127同樣如此)以提供足夠的熱塑性材料來密封分離通道142-144中固定相材料138-140周圍的孔隙。第五層125是用10密耳(250微米)厚度的聚酯薄膜所制成，從其中幾個分離通道142-144，每個40密耳(1mm)寬，貫穿第五層125的整個厚度被除去。固定相材料138-140是用40密耳(1mm)寬的涂布有硅膠的聚酯條制成，每個大約17密耳厚，包括250μm(微米)的涂層厚度(Whatman公司，Clifton，新澤西州，產品目錄號4410221)。每個固定相材料條138-140放入三個分離通道142-144之一中。第八層128是剛性基片。密封固定相材料條138-140周圍的孔隙從而通過利用常規的袋層壓機(pouch laminating machine)在第五層125周圍層壓熱塑性層(第四、第六、以及第七層123、124、126、127)來防止泄漏。在裝置層121-127組裝后，再次層壓裝置120以確保填充固定相條138-140周圍的空隙。特別是，雖然僅說明三個分離通道142-144(如在裝置120中所存在的)，根據類似設計的其他具體實施例可容易地用許多柱構造，而不損失性能。
為操作裝置120，上游(入口和出口)口129A、129B通過柔性管155連接于兩個注射器150、151、閥152、153、以及廢物容器154，如圖6所示。第一個注射器150裝有水而第二個注射器151則裝有酸性紅(紅色)和堅牢綠(藍色)染料的水溶液。對注射器150、151進行配置從而通過施加重力(未示出)于注射器的柱塞以進行加壓。第一個閥152起初是關閉而第二個閥153起初是打開。通過增加水壓至5磅/平方英尺(psi)(34.5kPa)用水首先將固定相材料138-140濕潤。然后轉換兩個閥152、153的狀態，從而使得第一個閥152打開并且第二個閥153關閉。通過加壓第二個注射器151注射通道131被填充以染料溶液。不允許該染料溶液流入第一個注射器1040。對兩個注射器150、151施加5磅/平方英尺(psi)(34.5kPa)的壓力，以迫使染料進入分別含有固定相材料138-142的三個分離通道142-144。再次轉換兩個閥152、153的狀態，并且水溢流通過注射通道131至廢物容器154。然后關閉第二個閥153，并且第一個注射器150(裝有水)被加壓至大約5磅/平方英尺(psi)(34.5kPa)以推動染料塞子通過柱138-140。在染料塞子在三個柱(即，含有固定相材料138-140的分離通道142-144)中被分離后，在第一個注射器150中的水用乙醇替換。打開第二個閥153，然后通過加壓第一個注射器150，用乙醇沖洗注射通道131。然后關閉第二個閥153，并且加壓第一個注射器150至大約5磅/平方英尺(psi)(34.5kPa)以輸送乙醇直至兩種染料都從柱142-144中洗脫下來。
一般地，從層析柱除去分析物的窄流體塞子易于加寬和其后分離的破壞。因此，在分析物遇到塞子加寬(plug-broadening)組分之前能夠在柱上檢測經分離的分析物是有利的。本文描述的微流體分離(例如，液相層析)裝置高度適合于柱上光學檢測。例如，如圖7中所示，微流體裝置160可用低吸收(即，基本上光透射)材料構造，因此光(不管是在可見、紫外、紅外內，還是任何別的感興趣的光譜)可相對不受阻礙地通過層161、163和柱162。優選的基本上光透射材料的實例包括但不限于聚丙烯、聚碳酸酯、和玻璃。孔或其他開口，如孔165，可限定在一個或多個基本上光透射支撐層(例如，層164)，其相鄰于基本上光透射裝置層161、163，而這些裝置層封閉分離柱162，以致允許對通過分離柱分離的物質進行流通分析。可供選擇地，孔(未示出)可限定在層(例如，層161)中，其封閉柱162并覆蓋以具有適當光性能的窗口。利用光源166，光可以透射通過一個或多個窗口，或在柱162上與分析物互相作用后通過窗口反射回來。可以提供檢測器167，其優選放置在裝置160的外部(或可供選擇地放置在裝置160的內部)。這些配置使得能夠進行各種分光法檢測，包括吸收、熒光、拉曼散射、旋光測定法、圓二色性、以及折光率檢測。采用適當的窗口材料和光學幾何形狀，則可使用諸如表面等離子共振和衰減全反射比等技術。這些技術也可離柱(off-column)、或在并不使用分離柱的微流體裝置中進行。也可使用窗口材料以允許運用其他分析技術，如閃爍、化學發光、電致發光、以及電子俘獲。可以使用各種電磁能量，包括紫外線、可見光、近紅外線、以及紅外線。此外，可以運用諸如電化學檢測、電容測量、電導率測量法、質譜測定法、核磁共振、蒸發光散射、離子遷移率光譜法、以及基體輔助的激光脫附電離等技術。
分析探針(未顯出)也可以插入微流體裝置，如插入分離柱。光學探針的實例包括吸收、反射比、衰減全反射比、熒光、拉曼、以及光學傳感器。其他的探針和傳感器包括各式各種的電化學和生化探針。
在優選的具體實施例中，電極是放置在通道和/或室中。作為各種電極配置的實例，導線可放置在模板層之間以致伸出進入通道中，導線可分布在通道內，或模板層可用導電箔制成。此外，模板層可用金屬膜構成圖案。在另外的具體實施例中，電流可通過置于微結構中的導電元件以在微結構內引起加熱。利用導電元件，熱電偶可構造在微結構內以檢測熱變化。量熱法可以這種方式進行。此外，可以類似的方式感生磁場。這種磁場可用來檢測物理現象或利用磁粉感應流動。
許多材料可用作液相層析的固定相。實例包括但不限于硅膠粉和涂布以化學基團的硅膠，如18碳烷烴。功能性粉末的顆粒直徑范圍通常在3至10微米用于高性能液相層析，但直徑可以是幾百微米用于低壓液相層析。通常的裝填柱的方法是利用包含在液體中的顆粒淤漿，或在氣體中的顆粒懸浮液。通常地，多孔(例如，多孔不銹鋼)過濾材料(稱為填充過濾器板)必須在填充前艱難地插入下游端部并在填充后插到上游端部。
在一個具體實施例中，微流體分離裝置是適合于簡化的填充方法。根據這種簡化的填充方法，在多層微流體裝置的某些裝置層被層壓在一起之前，將顆粒裝填在一起。在一種方法中，只在層壓一個或多個相鄰層之前，才將顆粒壓入一開口通道。顆粒可作為干粉或用流體稍微濕潤后加以應用。常規的惰性粘合劑可加入流體，從而在干燥后，顆粒將固定在通道中，因而避免必須填充過濾器板。如果需要的話，可使用墊片以使顆粒遠離層的密封表面。如果使用的話，優選在層壓裝置之前除去墊片。在另一個具體實施例中，顆粒是用惰性粘合劑沉積于板材上，其在薄層層析中是常見的。
在開口通道層析中，固定相材料是通過將涂料的稀釋溶液流過毛細管來僅僅施加于毛細管柱的內壁。在裝置組裝后，這種和類似方法可以用于微流體裝置。較簡單的方法需要涂布具有固定相材料的膜。然后，可將經涂布的膜用作微流體聯合裝置的上層和下層，且該膜的涂布側形成柱的兩個側面。
在層析中分離的質量很大程度上取決于注射樣品塞子的尺寸，具有小的和合適的塞子一般提供更好的結果。根據本發明，微流體分離通道(柱)內的樣品塞子的尺寸可以通過控制諸如固定相材料、填充密度等因素以及改變樣品填充在柱上的位置加以變化。在一個具體實施例中，樣品以交叉柱(cross-column)配置注射以幫助形成小的注射塞子。在存在于分離柱中并通過引導部分樣品塞子到廢物出口之后，可將樣品注射塞子的尺寸進一步減小。微流體液相層析裝置可以不同的方式進行操作以在分離柱上分割樣品塞子。例如，圖8A-8F提供至少部分多層微流體分離裝置170和各種在柱175和廢物出口177之間分割注射塞子170的操作方法的示意剖面圖。圖8A說明從注射通道176注射樣品塞子178。在圖8B中，通過注射通道176將溶劑流提供給柱175。因為沿柱長度的流動阻力大于廢物出口177方向的阻力，因而大多數溶劑流流向廢物出口177，攜帶注射塞子的大部分178A。注射塞子的少量剩余部分178B由溶劑攜帶并可從柱上洗脫下來。在分割塞子178之后，可關閉與注射通道有關或在注射通道內的閥、或其他密封裝置(未示出)以阻止進一步流入廢物通道177。分割注射樣品塞子的第二種方法說明在圖8C-8D中。在樣品塞子178通過注射通道運送到柱之后，溶劑通過廢物通道177提供給柱175。當加入溶劑時，塞子的大部分178A流入注射通道176，而較小部分178B留在柱175中以供分離。分割注射的樣品塞子的第三種方法說明在圖8E-8F中。減少“廢物”通道177和“注射”通道176之間的間隔以提供較小的足夠的塞子。首先，樣品塞子178通過“廢物”通道177運送到柱175。當“注射”通道16保持在相對低壓力時，塞子的大部分178A流入“注射”通道176而小部分178B留在柱175中。通過“廢物”通道177，將溶劑提供給柱175，用于攜帶小部分178B在柱175中進行洗脫。
在優選的具體實施例中，微流體分離裝置包括多個分離通道和多個獨立的樣品輸入端，以允許多個不同樣品同時分離。此外，優選的微流體裝置可利用顆粒材料和溶劑的淤漿進行填充。例如，圖9A-9B說明微流體分離裝置200，其由9層201-209構成，包括多個模板層202-208。9層201-209的每一層限定兩個對準孔220、221，其和外部螺栓(未示出)共同用來在組裝時輔助定位層201-209，和/或幫助在淤漿填充過程中將裝置200對準于外部界面(未示出)。第一層201限定幾個流體口兩個溶劑入口222、224，其用來將(流動相)溶劑供給裝置200；8個樣品口228A-228G，其允許樣品被引到8個分離通道281-288(每個含有固定相材料291-298)；淤漿入口226，其用來在柱填充過程中將淤漿供給裝置200；以及流體口230，其用來[1]在填充過程中從裝置200排出(淤漿)溶劑，以及[2]在分離裝置200操作期間用來在分離后從裝置200排出流動相溶劑和樣品。第一至第六層201-206每層限定8個光學檢測窗口232。通過第一至第六層201-206 16限定這些窗口232有助于光學檢測，因為它減少在光學檢測器(未示出)如常規的UV-VIS光譜儀/檢測器和樣品(包含在分離通道281-288下游的通道片段270)之間材料的量。
第二至第七層202-207每層限定溶劑通路222A以輸送第一流動相溶劑到限定在第八層208的溶劑通道264，同時另外的溶劑通路224A限定在第二至第五層202-205以輸送第二流動相溶劑到限定在第六層206的第二溶劑通道246。另外的通路230A限定在第二至第六層202-206以在流體口230和限定在第七層207的通道262之間提供流體通道。限定于第二層202的通路226在淤漿填充過程中，將來自淤漿入口226的淤漿連通于限定在第三層203的細長通道238。優選地，采用淤漿填充方法沉積的顆粒材料填充第一共用通道242和至少部分較遠的上游通道238。第二層202進一步限定8個樣品通道235A-235H，每個通道分別具有擴大的區域234A-234H。每個擴大區域234A-234H是對準于8個相應的樣品入口228A-228H之一，其限定在第一層201。
第三層203與8個樣品通路236A-236H一起限定細長通道238，其對準于樣品通道235A-235H的小端部。第四層204限定8個樣品通路244A-244H，其對準于第三層203的通路236A-236H。多孔材料或(樣品)過濾器板240，其作用是將固定相材料291-298保留在分離通道281-288但允許樣品通過，是放置在第三和第四層203、204之間并跨越在第四層204的樣品通路244A-244H。雖然可使用各種過濾器板材料，過濾器板240(和裝置200內的過濾器板250、251一起)優選由可滲透的聚丙烯薄膜制成，如1密耳(25微米)厚的Celgard 2500膜(55％孔隙度，0.209×0.054微米孔徑大小，Celgard公司，Charlotte，北卡羅來納)-特別是如果裝置200的層201-209是利用無粘合劑熱粘結方法粘結在一起。使用該特定的過濾器板材料申請人已獲得良好的結果，而在該過濾器板內沒有明顯的毛細作用(wicking)或側向流動，盡管使用過濾器板膜的單個條來用于含有固定相材料291-298的多個相鄰分離通道281-288。作為單個多孔過濾器板240的較少優選的替換，可以代替多個分開的過濾器板(未示出)，并且可以使用各種多孔材料類型和厚度，其取決于要留住的固定相材料。第四層204進一步限定有多種用途的通道242，其提供限定在第五層205的分離通道281-288和限定在第三層203的細長通道238的流體連通。分離通道281-288優選為約40密耳(1mm)寬或者更短。
第六層206限定溶劑通道246，其接收第二流動相溶劑并輸送到狹縫(slit)252(限定在第七層207)，這促進在狹縫252的通道264下游的兩種溶劑的混合。進一步限定在第六層206中的是第一組8個通路248A-248H(用于將混合的流動相溶劑供給分離通道281-288的上游端部281A-288A和包含在其中的固定相材料291-298)，以及在相同通道281-288的下游端部281B-288B的第二組8個通路249A-249H，用于接收流動相溶劑和樣品。將兩個過濾器板250、251插在第六和第七層206、207之間。將第一(流動相溶劑)過濾器板250直接放置在第一組8個通路248A-248H上面，而將第二(流動相+樣品)過濾器板251直接放置在第二組8個通路249A-249H上面和限定在第七層207的類似組8個通路260A-260H下面。第七層207限定通道片段258、兩種介質的叉形通道片段268、以及8個通路254A-254H，用于將流動相溶劑通過過濾器板250和通路248A-248H連通于限定在第五層205和含有固定相材料291-298的分離通道281-288。第七層207可進一步限定橫向多用途通道262，其在分離后接收流動相溶劑和樣品，并在柱填充期間接收(淤漿)溶劑，用于限定流體通過通路230A到流體出口230的路線。第八層208限定混合通道264、一個較大的叉形通道片段268、以及4個較小的叉形通道片段266。第八層208進一步限定8個平行通道片段270A-270H(過濾器板251的下游)，用于接收(流動相)溶劑和樣品(分離期間)或(淤漿)溶劑(淤漿填充期間)，以及用于輸送這類流體到限定在第七層207中的多用途通道262。第九層209用作限定在第八層208的通道結構的覆蓋物。
圖9B是圖9A的組合裝置200的俯視圖。圖9C提供部分裝置200的展開圖，集中于樣品注射通道235A-235H和有關的分離通道281-288。每個樣品注射通道235A-235H具有相關的擴大區域234，其對準于限定在第一層201的樣品入口228A-228H。為簡便起見，圖9C略去了過濾器板240，雖然圖9A-9B可正確顯示過濾器板240放置在樣品通路236A-236H和244A-244H之間，在該處的上游樣品被注射到分離通道281-288，以用固定相柱材料291-298進行填充。
優選地，裝置200的各層201-209是由非取向聚丙烯制成并利用無粘合劑的熱粘結方法(使用臺板)粘合在一起，如前所述。這種構造方法產生具有高粘合強度的耐化學藥品裝置，有利于耐受之后的柱填充過程和其后的操作，以提供分離效用。每個分離通道281-288優選適合于在大于約10磅/平方英尺(psi)(69kPa)的壓力下操作；更好適合于在大于約50磅/平方英尺(psi)(345kPa)的壓力下操作；以及最好適合于在大于約100磅/平方英尺(psi)(690kPa)的壓力下操作。
借助于淤漿填充方法沉積的顆粒材料優選填充多用途或連接通道242以及至少部分通道238。其留在通道238中的填充(顆粒固定相)材料的“拖尾后沿”(“trailing edge”)，遠離注射區域(即，相鄰于過濾器板240的流動相注射通路244A-244H和相鄰于過濾器板250的樣品注射通路248A-248H)，此處流動相和樣品被提供給分離通道281-288。在操作中，流動相溶劑和樣品是直接注射于分離通道281-288中的固定相材料291-298、通道238中的顆粒材料的拖尾后沿的適當的下游。避免樣品流過顆粒的拖尾后沿區域對于促進高質量分離是有利的，這是因為通常拖尾后沿沒有很好進行填充。也就是說，因為在層析中分離的質量主要取決于注射塞子的大小，小的和輪廓分明的塞子一般提供更好的結果，因而需要避免將樣品注射進未用顆粒進行均勻填充的區域。填充材料的拖尾后沿的適當的下游處的柱上注射可促進小的和輪廓分明的樣品塞子。優選地，在顆粒材料的填充完成后，將通道238進行永久性密封(例如通過用聚焦熱能壓平該通道或通過用環氧樹脂密封)。
在液相層析應用中，經常需要在特定的分離期間改變流動相的組成以進行所謂梯度分離過程。如果在單個集成裝置(如裝置200)中提供多個分離柱，并且流動相的組成隨時間而變化，那么在離流動相入口的共同的線性距離處，需要從一個柱到下一個柱流動相具有基本相同的組分。這可用裝置200獲得，由于下述兩個因素(1)每個(分割)流動相溶劑子流(substream)流動槽體積對于每個柱是基本上相同的；以及(2)流體(流動相和樣品)入口的每個流動通道下游的特點在于基本上相同的阻抗。第一個因素，基本上相等的子流流動槽，是通過設計結合有通道單元(channel elements)258、268、256、和266多分流器來促進。第二個因素，每個柱(分離柱)具有基本上相同的阻抗，是通過設計流體裝置200和利用本文披露的淤漿填充方法制備流體連通(例如，具有共同的出口)的多個柱來促進。在多個柱與共同的出口流體連通的情況下，在裝置200內的淤漿流動是偏向于任何低阻抗區域。在填充過程中流動到顆粒區域的淤漿越多，則沉積的顆粒越多，從而局部地提高阻抗，進而產生自校正方法來產生從一個分離柱281-288到下一個柱基本上相等的阻抗。
雖然說明在圖9A-9C中的裝置200是優選的微流體分離裝置，但各式各樣的其他微流體分離裝置可類似地構造。例如，存在于單個微流體裝置中的分離柱的數目和配置可以改變。為提供柱上注射實效，可以采用各種替換的樣品注射器設計。12種不同注射器設計的實例提供在圖10A-10C(說明8種不同的注射器配置)和圖11A-11C(說明4種不同的注射器配置)中。
圖10A-10C所示為簡明的微流體分離裝置300，其具有8個分離通道310、320、330、340、350、360、370、380。該裝置300可用6個裝置層301-306構造，包括模板層302、305。第一層301限定幾個樣品口312、322、332A-332B、342、352、362、372、382。第二層302限定具有擴大端部313A、313B的第一樣品通道313、第二樣品通路323、具有擴大端部333A-333B的第三樣品通道333、具有擴大端部343A的第四樣品通道343、具有擴大端部353A、353B的第五樣品通道353、第六樣品通路363、具有擴大端部373A的第七樣品通道373、以及具有擴大端部383A的第八蛇形樣品通道或者溢流容器(overflow reservoir)383。可供選擇地，各種不同尺寸和形狀的樣品溢流容器可替換容器383。第三層303限定多個小的通路314、324、334、344、354、374、384和一個較大的通路364。由于是不含有固定相材料和允許樣品提供給分離通道310、320、330、340、350、360、380的最精細的微結構，通路314、324、334、344、354、374、384也可以稱作“樣品輸入端”。第四層304和第三層303一樣，限定多個小的注射通路316、326、336、346、356、376、386和一個較大的通路366，其中每個通路316、326、336、346、356、366、376、386是與8個分離通道310、320、330、340、350、360、370、380之一流體連通。放置在第三和第四層303、304之間的是多個多孔(優選聚合的)過濾器板部件(frit elements)315、325、335、345、355、375、385(例如，1密耳(25微米)厚的Celgard2500膜)和一個較大的通路385。優選地，額外的過濾器板(未示出)是沿著分離通道310、320、330、340、350、360、370、380的上游端部310A、320A、330A、340A、350A、360A、370A、380A和下游端部310B、320B、330B、340B、350B、360B、370B、380B放置以將固定相材料319、329、339、349、359、369、379、389保留在分離通道310、320、330、340、350、360、370、380內。第五層305限定7個相同的分離通道310、320、330、340、350、370、380和一個不同的分離通道360，其具有注射片段360A和相關的擴大端部360B。每個分離通道310、320、330、340、350、360、370、380含有固定相材料319、329、339、349、359、369、379、389。過濾器板部件365(示于圖10A-10B中)插入與第六分離通道360相聯系的注射片段360A。每個過濾器板部件315、325、335、345、355、365、375、385是用來允許樣品通過同時阻止固定相材料流出相聯系的分離通道310、320、330、340、350、360、370、380。第六層306限定16個流體口311A、311B、321A、321B、331A、331B、341A、341B、351A、351B、361A、361B、371A、371B、381A、381B、每兩個口與一個分離通道310、320、330、340、350、360、370、380相聯。組合裝置300的俯視圖示于在圖10A。圖10B提供裝置300簡明的俯視圖，其中省略了過濾器板部件315、325、335、345、355、375、385。
如果組合裝置300是如圖10C所示那樣取向，那么流動相溶劑是從上面通過16個流體口311A、311B、321A、321B、331A、331B、341A、341B、351A、351B、361A、361B、371A、371B、381A、381B，與裝置300連通，并來自該裝置，并且樣品是從下面通過樣品口312、322、332A-332B、342、352、362、372、382提供給裝置300。然而，優選地，裝置300是這樣取向，其中樣品口312、322、332A-332B、342、352、362、372、382沿著頂部，以在填充樣品時獲得重力幫助。下述的操作描述假定裝置300是這樣取向第一層301在頂部而第六層306則在底部。
為了把第一個樣品供給第一分離通道310，可將第一個樣品注射進第一個口312。第一個樣品流過一個擴大的端部313A、第一通路314、第一過濾器板315、以及另一個通路316，以連通第一分離通道310。未填充到第一分離通道310的多余樣品留在通道313的第二層313中。因為通道313的第二擴大的端部313B是關閉的，樣品填充前在通道313中存在的空氣將傾向于在第二擴大的端部313B壓縮成氣泡。
為了把第二個樣品供給第二分離通道320，將第二個樣品注射進第二個口322并在到達第二分離柱320之前流過兩個通路323、324、通過第二過濾器板325、以及另一個通路326。這種第二個注射器設計的一個潛在的優點是它具有小的軌跡(footprint)和小的總體積。
為了把第三個樣品供給第三個分離通道330，將第三個樣品注射進第三個口332A。第三個樣品流入通道333，其中部分流過相連的通路334(集中在通道333)，從而通過過濾器板部件335和另一個通路336進入第三個分離通道330。多余的樣品通過通道333流到限定在第一層301的出口332B。
第四注射器的設計類似于第二注射器，不同之處在于在第二層302中加入通道343。為了把第四個樣品供給第四個分離通道340，將第四個樣品注射進第四個口342。然后第四個樣品流入通道343，接著通過通路344、一過濾器板345、以及另一個通路346以到達第四個分離通道340。
第五注射器的設計類似于第四注射器，不同之處在于限定在第二層302中的通道353的配置利用外部柱塞(未示出)允許選擇性流動控制，該外部柱塞能夠接觸相鄰于通道353的擴大的端部353B的第一層301。為了把第五個樣品供給第五個分離通道350，將第五個樣品注射進第五個口352。然后第五個樣品流入通道353，接著通過通路354、過濾器板部件355、以及另一個通路356以到達第五個分離通道350。在第五個樣品加到裝置300以后，第一層301可利用柱塞進行局部減壓以允許部分第一層301穿過通道353的第二個擴大的端部353B并沿通路354的周邊對第三層303進行密封。這類操作可能是有用的，例如，防止包含在通道353中的多余樣品浸出進入(leaching into)第五分離通道350。
第六注射器不同于先前的設計，在于其并不使用放置在裝置層之間的過濾器板部件，而是使用放置在注射通道360A內的過濾器板365，其中注射通道360A是限定在第五裝置層305。為了把第五個樣品供給第五個分離通道350，將第五個樣品注射進第五個口352。然后，第五個樣品流入通道353，接著通過通路354、過濾器板部件355、以及另一個通路356以到達第五個分離通道350。
第七注射器基本上類似于第四注射器，不同之處在于第七分離通道370的樣品流動方向上游基本上平行于通道370的方向。為了將第七個樣品供給第七個分離通道370，將第七個樣品注射進第七個口372。然后第七個樣品流入通道373，接著通過通路374、過濾器板部件375、以及另一個通路376以到達第七個分離通道370。
第八注射器可提供蛇形通道，其引導多余的樣品離開注射點(injection point)386以降低多余樣品浸出進入分離通道380的可能性。為了把第八個樣品供給第八個分離通道380，將第八個樣品注射進第八個口382。然后第八個樣品流入通道383，接著通過通路384、過濾器板部件385、以及另一個通路386以到達第八個分離通道380。多余的樣品，如果有的話，流入蛇形通道383。
為了提供四種額外的注射器設計，圖11A-11C所示為簡明的微流體分離裝置400，其具有4個分離通道420、440、460、480。裝置400可用9個裝置層401-409構造，包括3個模板層402、405、408。與示于圖10A-10C中的先前的裝置300大不相同，用于樣品和流動相溶劑的大多數口是沿裝置400的相同表面而提供。第一層401限定幾個樣品口422A、422B、442A、442B、442C、462A、462B、482、以及8個周邊口421A、421B、441A、441B、461A、461B、481A、481B。第二至第四層402-404每層限定8個通路424A、424B、444A、444B、464A、464B、484A、484B，其對準于周邊口421A、421B、441A、441B、461A、461B、481A、481B并與限定在第五層405的分離通道420、440、460、480相聯。第二層402進一步限定第一個樣品通道425、填充通道445、第三樣品通道片段465、466、以及具有擴大端部485A的第四個樣品通道485。第三和第四層403、404限定多個樣品通路427A、427B、447、467A、467B、487、430A、430B、450、470A、470B、490，其中多孔(優選聚合的)過濾器板部件428A、428B、448、468A、468B、488A是放置在第三和第四層403、404之間并在相應的樣品通路427A、427B、447、467A、467B、487、430A、430B、450、470A、470B、490之間。由于是不含有固定相材料和允許樣品提供給分離通道420、440、460、480的最精細的微結構，通路427A、427B、447、467A、467B、487也可以稱作“樣品輸入端”。第五層405限定4個分離通道420、440、460、480，而這些通道基本上填充以固定相材料429、449、469、489，如填充的顆粒材料。假定與分離通道420、440、460、480的上游端部420A、440A、460A、480A和下游端部420B、440B、460B、480B有關的過濾器板(未示出)幫助留住固定相材料429、449、469、489。第六和第七層406、407每層限定通路491、492，其中過濾器板部件488A沿通路491、492放置在層406、407之間。第八層408限定多余樣品通道493，其具有擴大的端部493A。最后，第九層409限定單個通路494用于從裝置400傳輸多余的溶劑。組合裝置400的俯視圖示于圖11A。圖11B提供裝置400的簡明俯視圖，其省略了過濾器板部件428A、428B、448、468A、468B、488A、488B。
一旦將裝置400進行組裝，可通過有關的溶劑口421A、461A、481A流動相溶劑供給第一、第三、和第四分離通道420、460、480。與其他分離通道420、460、480不同，流動相溶劑是通過較小的口442A供給第三分離通道440，口442A不同于第三分離通道440。
為了把第一個樣品供給第一個分離通道420，將第一個樣品注射進兩個小口422A、422B之一，沿填充通道425放置，該填充通道425繞過分離通道420。兩個小口422A、422B被選擇性密封，如通過利用可除去機械密封裝置(如說明在圖12A-12H中的孔)，其可壓住靠近口422A、422B的第一層401。為了允許填充第一個樣品，打開這種機械密封裝置并暫時停止流動相溶劑流動。這種特殊的注射器設計的一個優點是它允許注射少量但可重復體積的樣品，因為在注射通過一個口422A、422B之后，樣品將流入填充通道425流向其他口422A、422B，以在口422A、422B之間的部分填充通道425限定樣品塞子。在兩個口422A、422B之間的填充通道425的體積相應于樣品塞子的體積。在填充樣品塞子后，關閉機械密封裝置以不許進一步流過口422A、422B，然后恢復溶劑流動。過濾器板428A、428B均允許液體通過(例如，溶劑和/或樣品)但不許包含在第一個分離通道420中的固定相材料429遷移進入(旁路)填充通道425。流動相溶劑的流動方向是從分離通道420的上游端部420A(通過第一個周邊口421A)到下游端部420B(通過第二個周邊口421B)。因為填充通道425提供流體旁路到第一個分離通道420，部分流動相溶劑則流入填充通道425并傳輸樣品塞子進入第一個分離通道420以進行洗脫。
如前所述，流動相溶劑是通過口442A并經較小的通道445供給第二個分離通道。較小的通道445有兩個另外的相關樣品注射口442B、442C，其可以選擇性地進行密封，如通過利用可除去的機械密封裝置(例如，說明在圖12A-12H中的孔)，其可以壓住靠近口442B、442C的第一層401。為了允許填充第二個樣品，這種機械密封裝置被打開并且暫時停止流動相溶劑流過較小的通道445。為了將第二個樣品供給第二個分離通道440，將第二個樣品注射進兩個小口442B、442C之一，沿較小的通道425放置。如前所述，這種設計允許注射少量但可重復體積的樣品，因為在注射通過一個口442B、442C之后，樣品將流入較小的通道445流向其他口442BA、442C以在口442B、442C之間的較小的通道445中限定樣品塞子，其中在兩個口442B、442C之間的部分較小填充通道445的體積相應于樣品塞子的體積。在填充樣品塞子后，關閉機械密封裝置以不許進一步流過口442B、442C，然后在通道445中恢復溶劑流動。流動相溶劑流向放置在分離通道440一個端部的口441。在較小的通道445中重新開始的溶劑流動將樣品塞子運送進第二個分離通道440，其到達在上游端部440A和下游端部440B之間的柱440。當樣品從注射點移動至下游端部440B時，樣品內的物質則被洗脫。
第三個注射器(與第三個分離通道460相連)的設計允許樣品塞子被限定在分離通道460內。樣品可提供給兩個樣品口462A、462B的任何一個，但為說明起見，假定樣品提供給樣品口462A。兩個樣品口462A、462B均可以選擇性地密封，如通過利用可除去(可拆卸)的機械密封裝置(例如，說明在圖12A-12H中的孔)，其可以壓住靠近口462A、462B的第一層401。為了允許填充第三個樣品，這種機械密封裝置被打開并且暫時停止流動相溶劑流過第三個分離通道460。為了將第三個樣品供給裝置400，將第三個樣品注射進第一個口462A，從此處它通過一個樣品通道片段465、兩個通路467A、470A、和過濾器板468A流入分離通道460。如前所述，這種設計允許注射少量但可重復體積的樣品，因為在注射通過一個口462A之后，樣品將流過第三個分離通道460流向其他過濾器板468B和通路470B、467B，以通過另一個通道片段466和口462B流出。在兩個孔4470A、470B之間的部分第三個分離通道460的體積相應于第三個樣品塞子的體積。在填充第三個樣品塞子后，關閉機械密封裝置以不許進一步流過口462A、462B，然后在第三個分離通道460中恢復溶劑流動。流動相溶劑從一個口461A流到另一個口461B，其放置在分離通道440的一個端部。將樣品注射進在上游端部460A和下游端部460B之間的分離通道460。在第三個分離通道460中溶劑的重新開始的流動沿著第三個分離通道460運送第三個樣品塞子，以洗脫包含在第三個樣品中的物質。
第四個注射器允許樣品塞子裝在穿過第四個分離通道480的垂直方向上。樣品可提供給兩個樣品口482、494的任何一個，其放置在裝置400的相反表面，但為說明起見，假定第四個樣品提供給樣品口482。兩個樣品口482、494均可以選擇性地密封，如通過利用可除去的機械密封裝置，其可以壓住靠近限定在其中的樣品口482的第一層401，以及壓住靠近限定在其中的樣品口494的第九層409。為了允許填充第四個樣品，可打開兩種機械密封裝置并且暫時停止流動相溶劑流過第四個分離通道480。為了把第四個樣品供給裝置400，將第四個樣品注射進一個樣品口482，從此處它通過通道片段485、通路487、過濾器板488A、以及另一個通路490流入第四個分離通道480。對于流動的第四個樣品具有最小阻力的通道是垂直通過第四個分離通道480、通過通路491、另一個過濾器板488B、另一個通路492、通道493、以及到另一個樣品口494以流出裝置400。如前所述，這種設計允許注射少量但可重復體積的樣品，因為它導致在第四個分離通道480中形成第四個樣品塞子，其中樣品塞子的體積相應于放置在相鄰樣品通路490、491之間的部分第四個分離通道480的體積。在填充第四個樣品塞子后，關閉機械密封裝置以不許進一步流過口482、494，然后在第四個分離通道480中恢復溶劑流動。流動相溶劑從一個溶劑口481A流到另一個口481B，其放置在第四個分離通道480的一個端部。在第四個分離通道480中溶劑的重新開始的流動沿著第四個分離通道480運送第四個樣品塞子，以洗脫包含在樣品中的物質。
密封樣品輸入端如先前所討論的，常規的壓力驅動層析系統用柱前注射進行操作，以致于樣品通過回轉閥被引入溶劑流(在常規分離柱的上游)。相應地，常規的壓力驅動分離柱只有兩個流體接頭通常一個流體輸入端在柱的上游端部和一個流體輸出端在柱的下游端部。然而，根據本發明的分離裝置提供柱上樣品注射，其導致需要選擇性地密封柱上樣品輸入端。因此希望對分離通道提供流體入口以允許引入樣品，并且其后密封樣品輸入端，以使壓力驅動分離能夠在分離通道內進行。雖然各種方式可用來密封樣品輸入端，優選地用可除去的機械密封裝置來提供密封。較少優選的對機械密封的替換方法包括局部熱密封和使用粘合劑。
供根據本發明的至少一個具體實施例的微流體分離裝置使用的優選機械密封裝置的一個實例提供在圖12A-12H中。該密封裝置包括上板500、下板510、載體520、和滑板530。優選地，兩個板500、510和載體520由基本上剛性的材料(如鋁)制成以防止不需要的變形。然而，載體530優選地包括剛性部分531和彈性體部分532，其用作密封片來沿著外部樣品口密封微流體裝置的上表面。彈性體部分532優選用相對惰性的彈性體材料制成，如硅橡膠，以最大程度減小不需要的與溶劑和/或樣品的化學相互作用。
上板500的仰視圖提供在圖12A中。上板500限定較大的孔504，其適合于安裝至少部分載體530。上板500限定四個周邊孔502A-502D，其對準于相應的限定在下板510的孔512A-512D(示于圖12B)。上板500進一步限定4個載體孔505A-505D，其允許將載體520固定于上板500。對準孔503A-503C可選地提供在上板，以幫助將微流體分離裝置(如示于圖12G的裝置550)對準于上板500，如通過將定位銷(未示出)插入對準孔503A-503C，然后將具有相應孔的微流體裝置引導至定位銷。
將適合于與上板500配對的下板510的俯視圖示于圖12B。下板510限定周邊孔512A-512D，其對準于限定在上板500的周邊孔502A-502D。優選地，將限定在下板510中的周邊孔512A-512D具有螺紋(are tapped)以允許用螺絲(例如，示于圖12H中的螺絲542A、542C)來將上板500固定于下板510，其中微流體分離裝置(例如，裝置550)夾在其間。對應于對準孔503A-503C的對準孔513A-513C可限定在下板，以幫助板500、510對準微流體裝置。下板510可選地包括檢測器區域515，其具有多個檢測器孔516A-516H，將這些檢測器孔對應于微流體分離裝置中的一個或多個檢測窗口或檢測區域。在一個具體實施例中，纖維光學元件裝備于檢測器孔516A-516H以幫助提供檢測能力。
適合于配對上板510的可除去載體520的俯視、仰視、和剖面圖分別提供在圖12C、12D、和12E中。載體520限定四個上板配對孔525A-525D，其對應于限定在上板500中的孔505A-505D。優選地，將限定在上板500中的孔505A-505D具有螺紋以允許螺絲(未示出)被插入通過上板配對孔525A-525D并連接孔505A-505D從而可除去地將載體520固定于上板500。凹處523是限定在載體520的下部522。凹處520適合于裝備滑板530。此外，載體520限定兩個中心孔526A-526B，其位于凹處523之上并且優選具有螺紋以接納(accept)調節螺絲536A-536B，其允許調節滑板530的位置。優選地，僅載體520的下部522適合于裝進較大的限定在上板500中的中心孔504，以致于在插入后載體500的上部521可通過上板500的上表面被限制向下移動。滑板530適合于基本上安裝在限定在載體520中的凹處523內。載體520和滑板530的組裝圖提供在圖12F中，顯示通過旋轉調節螺絲536A、536B滑板530可被迫使向下移動。
允許柱上注射的多柱微流體分離裝置550示于圖12G，其疊加于相對于上板500的仰視圖。微流體裝置500的設計類似于在圖9A-9B所示的裝置200，但包括根據第二種注射器設計的注射器，其示于圖11A-11C(即，該注射器設計包括孔442A、442B，其沿填充通道445放置)。特別是，裝置550包括8個平行的分離通道561-568，其分別含有固定相材料571-578。每個分離通道561-568具有上游端部561A-568A和下游端部561B-568B，以及相關的檢測區域556A-556H，其適合于配對限定在下板510中的8個檢測器孔516A-516H。優選地，檢測區域556A-556H由基本上光透射區域構成以幫助檢測物質的一種或多種性能。裝置550包括多個外部樣品注射口553，沿分離通道561-568放置。當分離裝置550對準上板500時，樣品注射口553是放置在凹處504的下面以允許滑板530連接和密封樣品注射口553。微流體分離裝置550(放置在板500、510之間并在載體520的下面)的分解剖面圖是顯示在圖12H中。外部螺絲542A、542C允許上板500通過周邊孔502A-502D、512A-512D連接于微流體裝置550周圍下板500。
在操作中，上板和下板500、510是圍繞微流體裝置550進行組裝，如圖12H所示。將載體520插入限定在上板500中的較大的孔504，而滑板530是通過擰緊兩個調節螺栓536A、536B而向下壓，以密封樣品注射口503。把流動相溶劑供給分離通道551A-551H以充分濕潤包含在分離通道551A-551H內的固定相材料。接著，暫停流動相溶劑的流動，其可降低分離通道551A-551H內的壓力。松開調節螺栓536A、536B以拉回滑板530從而開啟樣品注射口551A-551H，而載體520則從上板500移開以提供到口551A-551H的容易通路。利用吸移管管理器或另一種常規的流體分配器可將一個或多個樣品提供到口551A-551H。每個分離通道551A-551H在其上游端部的下游(即，通過柱上樣品注射)接收樣品。在填充樣品后，載體520和滑板530被重新插入限定在上孔504的孔504，而調節螺栓536A、536B則被擰緊從而用滑板530的彈性體部分532密封樣品注射口551A-551H。其后，可重新開始流動相的流動，以沿分離通道551A-551H將每個樣品分離成其組分物質。
幾種前述樣品填充方法步驟總結在圖14的流程圖中。第一步651包括提供含有固定相材料的分離通道和樣品入口，其允許流體供給在分離通道的第一端部和第二端部之間。第二步652包括促使流動相溶劑流過分離通道。第三步653包括暫停流動相溶劑的流動。第四步654包括將樣品供給樣品入口。最后，第五步655包括密封樣品入口。這些方法步驟可利用說明在圖12A-12H中的部件(例如，上板500、下板510、載體520、以及滑板530)和微流體裝置550進行實施。
分離系統圖13提供示意圖，顯示適合于利用如液相層析技術來分離物質的分離系統600的各種部件，其中，液相層析是用允許柱上樣品注射的微流體分離裝置601。溶劑容器602裝有流動相溶劑。雖然顯示單個容器602，但可以提供多個容器602以進行梯度分離。溶劑泵603加壓由容器602供給的流動相溶劑。如果有額外的溶劑容器602，那么優選還提供額外的泵603。在一個可供選擇的具體實施例中，泵603可用壓力源代替，如加壓氣體(例如，氮氣)，其直接供給溶劑容器602以促使流動相溶劑流過微流體分離裝置601。微流體分離裝置601接收來自容器602的流動相溶劑，并且還接收一個或多個樣品，其被注射到包括在裝置601中的一個或多個分離通道(柱)。換句話說，每個分離通道具有第一端部和第二端部，并且將每個樣品提供給在第一端部和第二端部之間的分離通道。提供可除去的密封(例如，機械密封)以選擇性地密封樣品輸入端。將檢測器607放置在分離通道的下游。檢測器607可與微流體裝置601連接或分離。可使用各種類型的檢測技術，如先前所詳細說明的。檢測器607的下游是廢物容器608。在一個可供選擇的具體實施例中，樣品收集器(未示出)可代替廢物容器608。盡管沒有示出，但系統600優選進一步包括控制器用于控制系統600的各種部件。
應該明了的是，本文提供的對獨特的微流體裝置、部件、以及方法的說明和描述是用來披露可結合在工作裝置中的部件。可以設想本文提供的獨特的裝置、部件、以及方法的各種配置和組合，其取決于特定應用的要求。本文說明和描述的特定的微流體、部件、和方法只作為實施例而提供，并不用于限制本發明的范圍。
權利要求
1.一種用于將至少一個流體樣品分離成多個物質的壓力驅動微流體分離裝置(100、120、200、300、400、550、601)，所述裝置包括分離通道(114、142、281、310、320、330、340、350、360、370、380、420、440、460、480、561)，具有第一端部(114A、142A、281A、310A、320A、330A、340A、350A、360A、370A、380A、420A、440A、460A、480A、561A)、和第二端部(114B、142B、281B、310B、320B、330B、340B、350B、360B、370B、380B、420B、440B、460B、480B、561B)，以及含有固定相材料(115、138、291、319、329、339、349、359、369、379、389、429、449、469、489、571)；以及樣品輸入端(110、135A、236A-236H、314、324、334、344、354、360A、374、384、427A、427B、447、467A、467B、487)，適合于將所述至少一個流體樣品提供給在所述第一端部(114A、142A、281A、310A、320A、330A、340A、350A、360A、370A、380A、420A、440A、460A、480A、561A)和所述第二端部(114B、142B、281B、310B、320B、330B、340B、350B、360B、370B、380B、420B、440B、460B、480B、561B)之間的所述分離通道(114、142、281、310、320、330、340、350、360、370、380、420、440、460、480、561)。
2.根據權利要求1所述的微流體分離裝置，其中所述裝置(100、120、200、300、400、550)是用多個裝置層(101-105、121-128、201-209、301-306、401-409)制成，所述多個裝置層(101-105、121-128、201-209、301-306、401-409)的至少一個裝置層(101-105、121-128、201-209、301-306、401-409)是具有一厚度的模板層(102、103、122、125、202-208、302、305、402、405、408)，并且所述模板層(102、103、122、125、202-208、302、305、402、405、408)通過所述模板層(102、103、122、125、202-208、302、305、402、405、408)的整個厚度限定至少一個通道(110、111、131、142-144、235A-H、238、242、281-288、256、262、264、266、268、270A-270H、313、333、343、353、373、383、310、320、330、340、350、360、370、380、425、445、465、466、485、420、440、460、480、561-568)。
3.根據權利要求1或2所述的微流體分離裝置，其中所述裝置(100、120、200、300、400、550)是用多個裝置層(101-105、121-128、201-209、301-306、401-409)制成，并且所述多個裝置層(101-105、121-128、201-209、301-306、401-409)的至少一個裝置層(101-105、121-128、201-209、301-306、401-409)是用聚合物材料制成。
4.根據上述權利要求的任一權項所述的微流體分離裝置，其中所述固定相材料(115、138、291、319、329、339、349、359、369、379、389、429、449、469、489、571)包括填充的顆粒材料。
5.根據權利要求4所述的微流體分離裝置，進一步包括多孔材料(240、251、252、315、325、335、345、355、365、375、385、427A、428、448、468A、468B、488B)，適合于將所述固定相材料(115、138、291、319、329、339、349、359、369、379、389、429、449、469、489、571)保留在所述分離通道(114、142、281、3 10、320、330、340、350、360、370、380、420、440、460、480、561)內。
6.根據權利要求5所述的微流體分離裝置，其中所述多孔材料(240、251、252、315、325、335、345、355、365、375、385、427A、428、448、468A、468B、488B)是聚合的。
7.根據上述權利要求的任一權項所述的微流體分離裝置，進一步包括與所述樣品輸入端(110、135A、236A-236H、314、324、334、344、354、360A、374、384、427A、427B、447、467A、467B、487)相連的樣品入口(106A、129A、228A、312、322、332A、342、352、362、372、382、422A、442B、462A、482、553A)。
8.根據權利要求7所述的微流體分離裝置，其中所述樣品入口(106A、129A、228A、312、322、332A、342、352、362、372、382、422A、442B、462A、482、553A)是適合于從吸移管管理器接收流體樣品。
9.根據權利要求7所述的微流體分離裝置，進一步包括與所述樣品輸入端(110、135A、236A-236H、314、324、334、344、354、360A、374、384、427A、427B、447、467A、467B、487)相連的樣品出口(106B、129B、332B、422B、442C、462B、494、553B)。
10.根據權利要求9所述的微流體分離裝置，進一步包括在所述樣品入口(462A、482)和所述樣品出口(462B、494)之間的樣品流動槽，其中所述樣品流動槽包括部分所述分離通道(460、480)。
11.根據權利要求9所述的微流體分離裝置，進一步包括旁路通道(425)，繞過部分所述分離通道(420)；以及樣品流動槽，在所述樣品入口(422A)和所述樣品出口(422B)之間；其中所述樣品流動槽至少包括部分所述旁路通道(425)。
12.根據權利要求9所述的微流體分離裝置，進一步包括加料通道(445、552)，與所述分離通道(440、561)流體連通；以及樣品流動槽，在所述樣品入口(442B、553A)和所述樣品出口(442C、553B)之間；其中所述樣品流動槽包括至少部分所述加料通道(445、552)。
13.根據權利要求7所述的微流體分離裝置，進一步包括與所述樣品入口(382)流體連通的樣品溢流容器(383)。
14.根據上述權利要求的任一權項所述的微流體分離裝置，進一步包括機械密封裝置(520、530、606)，適合于選擇性地密封所述樣品輸入端(110、135A、236A-236H、314、324、334、344、354、360A、374、384、427A、427B、447、467A、467B、487)。
15.根據上述權利要求的任一權項所述的微流體分離裝置，其中所述分離通道(114、142、281、310、320、330、340、350、360、370、380、420、440、460、480、561)是適合于在至少69kPa的壓力下操作。
16.根據上述權利要求的任一權項所述的微流體分離裝置，其中所述分離通道(114、142、281、310、320、330、340、350、360、370、380、420、440、460、480、561)是適合于在至少約345kPa的壓力下操作。
17.根據上述權利要求的任一權項所述的微流體分離裝置(120、200、300、400、550)，進一步包括多個微流體分離通道(142-144、281-288、3 10、320、330、340、350、360、370、380、420、440、460、480、561-568)，每個包含固定相材料(138-140、291-298、319、329、339、349、359、369、379、389、429、449、469、489、571-578)。
18.一種壓力驅動分離系統(600)，包括根據權利要求1所述的微流體分離裝置(100、120、200、300、400、550、601)；壓力源(603)，適合于將加壓流體供給所述微流體分離裝置(100、120、200、300、400、550、601)；以及檢測器(607)，適合于檢測所述多個物質的至少一種物質的性能。
19.根據權利要求18所述的分離系統(600)，進一步包括可除去的機械密封裝置(520、530、606)，能夠選擇性地密封所述樣品輸入端(110、135A、236A-236H、314、324、334、344、354、360A、374、384、427A、427B、447、467A、467B、487)。
20.根據權利要求18或19所述的分離系統，其中所述微流體分離裝置包括檢測區域(232、556A)。
21.根據權利要求20所述的分離系統，其中所述檢測區域(232、556A)包括基本上光透射區域。
22.根據權利要求18、19、20、或21所述的分離系統，其中所述檢測器(607)運用分析技術，所述分析技術選自由光譜法、化學發光、電致發光、電化學檢測、電容測量法、電導率測量法、電子俘獲、質譜測定法、核磁共振、蒸發光散射、離子遷移率光譜法、閃爍、和基體輔助的激光脫附電離組成的組。
23.根據權利要求18、19、20、21、或22所述的分離系統，其中所述壓力源(603)包括泵。
24.根據權利要求18、19、20、21、或22所述的分離系統，其中所述壓力源(603)包括壓縮流體的容器。
全文摘要
用于從樣品中分離化學或生物物質的壓力驅動微流體裝置(100、120、200、300、400、550、601)包括柱上注射，即分離通道(114、142、281、310、320、330、340、350、360、370、380、420、440、460、480、561)，含有固定相材料(115、138、291、319、329、339、349、359、369、379、389、429、449、469、489、571)，以及配置在分離通道或柱的第一端部(114A、142A、281A、310A、320A、330A、340A、350A、360A、370A、380A、420A、440A、460A、480A、561A)和第二端部(114B、142B、281B、310B、320B、330B、340B、350B、360B、370B、380B、420B、440B、460B、480B、561B)之間的樣品輸入端(110、135A、236A－236H、314、324、334、344、354、360A、374、384、427A、427B、447、467A、467B、487)。在單個微流體裝置中可提供一個或許多分離通道，其可利用包括聚合物的各種材料用夾層模板層(102、103、122、125、202－208、302、305、402、405、408)制成。提供與樣品輸入端相連的密封裝置，如適合于選擇性地密封樣品輸入端的機械密封裝置(520、530、606)。提供各種進樣器配置。包括具有柱上注射的微流體裝置的分離系統進一步包括壓力源(603)和檢測器(607)。
文檔編號B01L3/00GK1511256SQ02810651
公開日2004年7月7日 申請日期2002年6月6日 優先權日2001年6月7日
發明者史蒂文·E·霍布斯, 克里斯托夫·D·卡普, 史蒂文 E 霍布斯, 托夫 D 卡普 申請人:納諾斯特利姆有限公司