分子如大分子的结晶是生物化学领域非常重要的技术。生化分子如核 酸、蛋白质和碳水化合物具有不可预测的结晶结构，并且结晶分子的3D 结构经常对它们的生物功能起重要作用。为了获得有关蛋白质作用方式的 详细知识，关键是测定蛋白质的三维结构，因为其3D结构与功能是非常 紧密相关的。当生物工艺需要被熟练操作时，该3D结构就特别有用，其 可见于医学研究中。当今，市场上超过90％的药物为与蛋白质相互作用的 小配体。为了理解该相互作用并在创造新的和改进的药物中利用它，必须 测定配体-蛋白质复合物的3D结构。
分子的结晶，例如大分子如蛋白质的结晶，是通过提供靶化合物溶液 并改变溶解的靶化合物的化学环境使得该靶变得难于溶解并返回到其结 晶态的固体形式来进行的。这种化学环境的改变通常是通过引入使靶化合 物难于溶解的沉淀剂来完成的。
US 6409832描述了一种利用液-液扩散来促进蛋白质晶体生长的微流 体装置。该装置包括一个或多个混合结晶室，各室包括蛋白质溶液的入口 和相对的结晶剂(沉淀剂)的入口。蛋白质溶液通过蛋白质入口引入特定 体积的填充室，并从该处进入混合室。结晶剂通过结晶剂入口填充入混合 室，并利用液-液扩散将液体混合。
US 2003/61687公开了用于高产量筛查靶材料结晶的不同的微流体系 统。结晶是通过将靶材料溶液引入到微装配流体装置的多个室中完成的。 然后操作微装配流体装置以改变室中的溶液条件，从而同时提供大量的结 晶环境。该微观流体系统包含包括微装配室的弹性体块。
用于靶材料结晶的系统包括弹性体块，该弹性体块包括成形为包含大 量靶材料溶液的微装配室，以及与该室流体连通的微装配流体通道，该流 体通道将大量的结晶剂引入室中。通过将弹性体材料变形以堵塞流体流动 或疏通流体流动或计量一定量的流体来操作该结构体以改变室中的溶液 条件。
结晶系统还可包括隔离结构，成形该结构以随着流体通道接收一定体 积的结晶剂时通过变形弹性体的壁来选择性地将室与流体通道隔离，并然 后使室与流体通道相接触以改变室中的溶液条件。供选择地，该结晶系统 还可以包括覆盖在室上并与室通过膜而分离的控制通道，所述膜可向室中 偏移来从室中排除校准量的样品溶液，使得膜的松弛驱使校准量的结晶剂 进入室中。进一步供选择地，结晶系统可包括多个与靶材料流体连通的第 一平行流体通道，以及多个与第一流体通道正交并与其交叉形成许多交叉 点的第二平行流体通道，该第二流体通道与结晶剂流体连通使得在交叉点 处可以形成一系列溶液环境。
WO2004/067174公开了用于进行微观化学的设备。该设备包括具有供 应导管的蒸气可渗透的微流体芯片通道结构。该芯片结构具有第一和第二 相对的端，其能够使第一和第二流体材料通过它们从供应导管的相对端彼 此相对流动来相互作用。该芯片结构还具有在该结构中的阀门机构，该阀 门机构在位于其第一端和第二端之间的中间位置可操作地打开和关闭供 应导管，从而该芯片结构可从填充状态和相互作用状态顺序移动，在所述 的填充状态中，关闭中间位置以使流体材料在中间位置相对侧的供应导管 中盲填充(blind-filled)，在所述的相互作用状态中，打开中间位置以使流 体材料相互作用。该设备还包括汽化器，该汽化器用于形成芯片结构周围 的蒸汽环境，以补偿相互作用状态芯片结构的供应导管中流体材料的蒸 发。
US 2005/0205005公开了用于高产量筛选蛋白质结晶的微流体结构。 该微流体结构包括允许精确计量试剂以迅速形成大量潜在结晶的混合芯 片。该微流体结构由微观机械加工弹性体材料制成，并具有提供阀结构的 若干层的流体通道。
本发明的目的在于提供一种促进靶分子结晶的装置，该装置简单、生 产成本低且便于操作。
本发明目的还在于提供一种操作该装置的简单方法。
本发明已经实现了这些目的，正如权利要求中限定的一样。如下文将 要解释的，本发明和本发明的实施方案进一步显示了与现有技术结晶装置 和方法相比的有益性质。
发明公开
与现有技术装置相比，本发明的用于促进靶分子结晶的装置是非常经 济的，其基本的原因是该装置的生产成本低并同时在使用上非常简单、快 捷且可靠。
术语“促进靶分子结晶”包括形成最初晶体(晶胚)以及晶体的进一 步生长。对于一些试验而言，期望检验小晶体。而对于其它试验而言，可 期望允许晶体生长进行下去直到形成较大的晶体。
本发明的微流体装置包括固体结构，该固体结构具有顶面和相对的底 面以及至少一个液体通道。该顶面和底面可以是例如大体上平整的并任选 平行的，以便于例如人工或机器人操作。所述的液体通道包括靶分子溶液 入口和至少两个沉淀剂入口，其中靶分子溶液入口通过液体通道与各个沉 淀剂入口液体连通。靶分子入口敞开或至少从外面是可接近的，为了向液 体通道填充靶分子溶液，例如利用针通过膜或者通过穿过固体结构的出 口，例如下面优选实施方案中描述的顶面的实例。
液体通道包括邻近所述靶分子溶液入口的支化通道段，邻近所述各自 沉淀剂入口的结晶通道段以及设置在所述支化通道段和所述各个结晶通 道段之间的断流通道(flow break channel)段。
在一个实施方案中，微流体装置还可以包括如下进一步描述的设置在 结晶通道段和沉淀剂入口之间的断流通道段。
在支化通道段中，液体通道分支为1-X，其中X为结晶通道段的数量。 X原则上可以是任意整数。在一个实施方案中，X为2-1000，例如2-400、 4-100、8-48、8-24。
断流通道段包括能够断开所述各自支化通道段和结晶通道段之间的 液体连通的断流设置。
因此，通过该装置可能进行多个结晶试验，同时仅将靶分子溶液加入 一个靶分子溶液入口。靶分子溶液会流入许多结晶通道段，在此处靶分子 溶液可以接触到来自沉淀剂入口的沉淀剂。同时，在各种结晶通道段间的 任何流体连通都可以在支化通道段断开，所述的支化通道段设置于支化通 道段和结晶通道段之间。因此，已经提供了一种非常简单的装置，其操作 简单并且其中大量结晶试验可以同时进行。
原则上，断流设置可以由可有效地断开各种结晶通道段间的流体连通 的任何结构提供。实际上，已经发现有效的断流设置可以为各自断流通道 段之间的区别的形式或为提供所述断流通道段的固体结构区别的形式，所 述的断流通道段选自a)支化通道段，和b)与所述各自断流通道段邻近的结 晶通道段中的至少一个。
优选地，断流设置为以下形式中的至少一种：a)毛细断流，其中设置 至少一个断流通道段以向所述通道中的液体提供毛细力，该毛细力小于由 所述邻近结晶通道段向液体提供的毛细力，b)通道位移(channel displacement)，其中至少一部分断流通道相对于支化通道段和结晶通道段 中的至少一个垂直位移，和c)弱化线(weakening line)断流，其中所述固 体结构配备有与至少一个断流通道段中的液体通道交叉的弱化线。
通道部分的垂直位移是指位移至相对于装置顶面可见的较高或较低 的位置。
实际上，当设计最佳的装置时，特别是对于包括根据以上a)或b)运行 的断流通道段的实施方案时，靶分子溶液的性质可能是重要的。这是因为 靶分子溶液的性质特别是表面张力对于溶液是否会经受毛细拉力是决定 性的。当设计微流体装置时，可以用水作为靶分子溶液的替代品，即使是 对于一些应用，当利用特定的靶分子溶液时可以进一步优化微流体装置。 正如以下所述的，靶分子溶液可以优选为水溶液以及例如含有表面活性剂 的水溶液，该表面活性剂可以改变其与水相比的表面张力。然而，本领域 技术人员能够利用其普通技术来调整设计参数。
在微流体装置的一个实施方案中，设置至少一个断流通道段来向所述 通道中的液体提供毛细力，该毛细力小于所述邻近结晶通道段向液体提供 的毛细力，所述的断流通道段配备有由其几何形状和/或其表面张力设置的 毛细停流(capillary flow stop)。
当液体优选地在毛细力下以一定速度流入微观流体通道时，该流动以 较小的毛细力或无毛细力的情况下持续一段直到液体已经完全不加速了。 在装置中，该作用被用于该实施方案中。设置通道的各种段，使得当靶分 子溶液流入支化通道段时，该溶液将持续流入断流通道段，即使设置的该 断流通道段向液体提供的毛细力小于由邻近结晶通道段向液体提供的毛 细力。该流动持续到靶分子溶液进入结晶通道段，其中所述靶分子溶液经 受毛细力并从而填充结晶通道段。当流动由于结晶通道段被填满而停止 时，该靶分子溶液将不会流回到断流通道段，因为设置的断流通道段向靶 分子溶液提供的毛细力小于由邻近结晶通道段还有优选的支化通道段向 液体提供的毛细力。最后，断流通道段将会排干，且在各自结晶通道段间 的液体连接将会断开。
可以设置断流通道段以向液体提供毛细力，该毛细力小于由任意设置 的邻近结晶通道段/支化通道段向液体提供的毛细力。在微流体装置领域 中，已知许多用于设置期望的毛细性能的方法，以及本领域技术人员可以 使用任意合适的设置。
在一个实施方案中，其中液体通道包括沿通道周围以及通道长度延伸 的壁面。在至少一个断流通道段中，在至少其周围的一部分中，所述壁面 具有比在邻近结晶通道段中的邻近壁面的表面张力小的表面张力，从而以 提供断流设置。在该实施方案中，优选在至少一个断流通道段中，在至少 其周围的主要部分中，例如至少60％、80％、90％，至少基本上其周围的 全部的表面具有比在邻近结晶通道段中的邻近壁面的表面张力小的表面 张力，从而以提供断流设置。
在一个实施方案中，在至少一个断流通道段中，在至少其周围的一部 分中，壁面具有明显较低的表面张力(例如，利用接触角测量所测定)， 例如至少5达因/厘米、至少10达因/厘米、至少20达因/厘米，该表面 张力小于在邻近结晶通道段和邻近支化通道段中的至少一个中的邻近壁 面的表面张力，优选地在至少一个断流通道段中，在至少其周围的一部分 中，壁面具有小于73达因/厘米，例如60达因/厘米，例如10-55达因/厘 米的表面张力。
表面张力可以，例如利用接触角来测定。对于表面张力小于73达因/ 厘米的表面而言，水/样品的接触角在20℃空气中测定为至少90度。除非 提及其它，所有的测定都是在20℃空气中进行的。
表面能和表面张力是涉及表面的相同性质的两个术语，并且通常这两 个术语交换使用。表面的表面能可以利用张力仪来测定，例如SVT20、 DataPhysics Instruments GmbH销售的旋转下降影像张力仪。在该应用中， 术语“表面张力”为宏观的表面能，即其直接正比于表面的亲水特性，其 可以例如通过本领域技术人员熟知的水滴的接触角来测定。在比较测量 中，例如当测定两个表面部分中的哪个具有最高的表面能时，知道精确的 表面能是不必要的，简单地比较两个表面中的哪个具有对水较小的接触角 可能就足够了。
在一个实施方案中，包括断流部分的流体通道是由非弹性体材料制成 的。因此通道的形状和大小保持可靠。此外，应当优选避免弹性体的阀门 结构，因为这样的弹性体阀门结构通常难于操作且不可靠。此外，已经显 示通过压缩邻近结晶通道的液体通道来关闭弹性体阀门会干扰沉淀剂向 靶分子溶液的扩散，且从而干扰了大分子的结晶。因此期望断流通道段实 质上是不可压缩的，即断流通道段不能被弹性压缩，优选地断流通道段不 能被弹性压缩来关闭通道。
为了建立在流体通道中特定液体的毛细流动，至少一些流体通道壁的 表面需要具有可以驱使液体前进的表面能。依据一个著名的理论，然而其 不应该被解释为限制本发明的范围，仅仅如果至少一些流体通道壁的表面 具有小于90度的所讨论的液体接触角才可能建立毛细流动。原则上，角 度越小，流动会越快。在该方面，还可以提到依据杨氏方程周围的空气也 会影响液体与流体通道壁之间的接触角，该方程将接触角、液滴的液体- 蒸汽表面张力以及与液体接触的固体的表面张力联系起来。
接触角的测定被用作一种测定固体的比较表面张力(comparative surface tension)的客观而简单的方法。杨氏方程表示的是固体的表面张力 直接正比于接触角。该方程为：
g(sv)＝g(lv)(cosq)+g(sl)，
其中，g(sv)为固体-蒸汽界面的表面张力，g(lv)为液体-蒸汽界面的界 面表面张力，g(sl)为固体和液体间界面的表面张力，且(q)为接触角。
理论上，通道可以具有任意的截面形状，例如椭圆形、半椭圆形、四 边的多边形(quadrilateral polygonal)、正方形、矩形和梯形。截面形状可以 变化或可以沿其长度方向一致。例如，一个通道段可以具有第一截面，而 同一液体通道的另一段可以具有另一截面形状。
在微流体装置的一个实施方案中，其中所述液体通道至少在其断流通 道段具有四边的多边形(quadrilateral polygonal)截面形状，该四边的多边形 截面形状提供底面、相对的顶面和两个侧面，优选地至少侧面与底面和顶 面中的一个具有小于73达因/厘米(水/样品的接触角为至少90度)，例如 小于60达因/厘米、10-55达因/厘米的表面张力。
在微流体装置的一个实施方案中，其中所述液体通道包括沿通道周围 和通道长度延伸的壁面。在支化通道段和结晶通道段中的至少一个中，在 其周围的至少一部分中，所述的壁面具有至少60达因/厘米，例如至少73 达因/厘米、至少75达因/厘米、至少80达因/厘米的表面张力。在一个实 施方案中，在支化通道段和结晶通道段中的至少一个中，在其周围的至少 一部分中，壁面具有小于90度的水或优选靶分子溶液的接触角。
在微流体装置的一个实施方案中，其中液体通道包括沿通道周围和通 道长度延伸的壁面。在支化通道段和结晶通道段的至少一个中，所述液体 通道具有四边的多边形(quadrilateral polygonal)截面形状，该四边的多边形 截面形状提供底面、相对的顶面和两个侧面，优选地至少底面和侧面具有 至少60达因/厘米，例如至少73达因/厘米、至少75达因/厘米、至少80达 因/厘米的表面张力，或者例如水/靶分子的接触角小于90度。
在微流体装置的一个实施方案中，其中断流通道段配置有至少部分由 其几何形状设置的毛细停流，沿断流通道段的通道最小截面尺寸大于沿邻 近支化通道段和结晶通道段中的至少一个的通道的最小截面尺寸。
在微流体装置的一个实施方案中，其中断流通道段配置有至少部分由 其几何形状设置的毛细停流，该断流通道段具有比邻近支化通道段和结晶 通道段中的至少一个的截面面积大的截面面积。
应当设置几何排布的停流，使得当填充结晶通道段时由于上述液体的 速度，流动不会停止。然而，当填充结晶通道段时，液体由于几何排布的 停流而会被阻止流回到断流通道段。本领域技术人员能够提供停流，例如 通过选择流体通道部分之间边缘的合适角度。
在微流体装置的一个实施方案中，液体通道包括与邻近支化通道段和 结晶通道段的一个或两者紧邻的断流通道段中的至少一个截面的突然变 化。
正如本领域技术人员所熟知的，这样的陡沿可能提供毛细势垒，其可 能延迟或甚至阻止液体流过该边缘。
在微流体装置的一个实施方案中，至少一个断流通道段具有比邻近结 晶通道段的截面面积大的截面面积。液体通道包括沿通道周围和通道长度 延伸的壁面。在该实施方案中，期望通过至少沿紧邻结晶通道段的断流通 道段中的通道周围的主要部分逐步位移壁面来形成至少一个断流通道段 的较大截面面积。
在微流体装置的一个实施方案中，其中液体通道具有四边的多边形 (quadrilateral polygonal)截面形状，该四边的多边形截面形状提供底面、相 对的顶面和两个侧面，与邻近的结晶通道段相比，至少一个断流通道段的 较大截面面积是通过至少断流通道段的底面和侧面的逐步位移而形成的。
优选至少沿邻近断流通道段和结晶通道段中的通道周围的主要部分 的所述壁面的逐步位移可以优选地形成阶跃位移(step displacement)。
在一个实施方案中，优选至少沿紧邻结晶通道段的断流通道段中的通 道周围的主要部分的所述壁面的逐步位移形成具有120度或更小，例如100 度或更小、90度或更小、80度或更小角的边缘。
边角被测定为从结晶通道的边表面到形成逐步位移的阶的边表面，整 个固体结构的最小角。
至少一个断流通道段的较大截面面积由优选至少沿断流通道段中的 通道周围的主要部分的所述壁面的逐步位移造成，该较大截面面积可以具 有大于邻近结晶通道段截面面积的任意尺寸。至少一个断流通道段的截面 面积可以优选具有比邻近结晶通道段的截面面积大至少10％，例如至少 30％、至少50％、至少100％、至少150％、至少200％、500％、至少1000％ 的尺寸。
在至少一个断流通道段的截面面积远大于邻近结晶通道段的截面面 积实施方案中，例如500％或更大，用于进行试验的靶分子溶液的必需量 将会相对大，以便有效地填充结晶通道段。
在至少一个断流通道段的截面面积仅仅稍大的实施方案中，靶分子溶 液从结晶通道段回流的风险可能会增加。本领域技术人员将能够就具体的 试验类型来选择通道部分的优选尺寸比率。实际上，最佳的通道尺寸比率 会特别地取决于靶分子的种类和可用性，以及靶分子溶液的性质，包括表 面张力。
在微流体装置的一个实施方案中，液体通道包括至少一个由通道位移 提供的断流通道段。优选地，断流通道段位移至比至少相邻结晶通道段更 高的位置，更优选地，至少一个断流通道段也位移至比支化通道段更高的 位置。所述更高的位置是相对于装置的顶面而言的。在该实施方案中，期 望至少一个断流通道段相对于结晶通道段位移至一个水平，由此当装置保 持在水平面时，防止液体(例如水或靶分子样品)从结晶段回流至支化段。
在该实施方案中，可以期望除被位移外，断流通道段也具有比邻近结 晶通道段大的截面面积，和/或其几何地形成，和/或其表面性质向水和/或 靶分子溶液提供较小的毛细力。
在微流体装置的一个实施方案中，其中液体通道包括由通道位移和/ 或由设置具有小于结晶通道的毛细力的断流通道来提供的至少一个断流 通道段，该微流体装置配置有排放口，其在装载靶分子溶液期间被例如塞 子或孔关闭，并且在结晶通道被填充之后打开，以排放过量的靶分子溶液， 同时提供或参与提供断流通道中的断流。
在微流体装置的一个实施方案中，固体结构配置有与至少一个断流通 道段中的液体通道交叉的弱化线。该弱化线可以优选横贯基本上整个装 置，例如横贯基本上所有的顶面和/或底面。该弱化线同时交叉两个或更多 个断流通道段，例如所有的断流通道段。
弱化线是具有比固体结构周围低的强度的线，使得向装置施加弯曲力 时，该装置会沿所述弱化线断开。当装置沿弱化线断开时，该装置也会在 由所述弱化线交叉的断流通道段中断开，且由此液体通道会配置有沿微流 体装置一侧的断口。由于液体通道的小尺寸，这样液体通道里的液体不会 流出，但是由于毛细力会保留在通道中。为了避免液体的蒸发，通道的口 可以用例如如下所述的密封剂密封。
原则上，缝隙可以具有任意形式。例如，其可以是连续的在长度上不 断开的缝隙，或者其可以是点状的。在一个实施方案中，弱化线是在顶面 和底面的至少一个中以缝隙的形式交叉于整个装置，缝隙优选的形状为V 形和U形中的一个，其中所述的V/U形在一个实施方案中可以是关于垂 直轴对称的，而在另一个实施方案中可以不这样对称。
缝隙应当足够深以提供期望的弱化，使得装置在受到弯曲力时会沿所 述缝隙断开。在一个实施方案中，缝隙的深度是微流体装置厚度的至少 10％，例如其深度是与缝隙邻近的微流体装置厚度的至少15％、30-90％、 35-80％，其中微流体装置的厚度定义为顶面与其相对底面间的距离。
靶分子溶液可以直接加入到靶分子溶液的入口，例如通过使靶分子溶 液的入口接触样品来加入，所述样品例如置于辅助装置中或置于辅助装置 上，例如井孔或试管，或者通过例如吸移管的仪器施加。在一个实施方案 中，本发明的微流体装置包括用于将靶分子溶液加料入靶分子溶液入口的 靶分子溶液入口空腔。该靶分子溶液入口空腔可以例如成形为直接导至靶 分子溶液入口的固体结构顶面的凹陷。
在一个实施方案中，靶分子溶液入口空腔为所述顶面中的空腔的形 式，所述空腔通过所述靶分子溶液入口与所述支化通道段液体连通，所述 的靶分子溶液入口空腔优选具有从顶面到靶分子溶液入口的锥形形状。
靶分子溶液入口空腔可以具有任意期望的体积。在一个实施方案中， 靶分子溶液入口空腔的体积至少是结晶通道段总体积，例如为结晶通道段 体积的至少2倍、至少1.5倍、至少1.3倍、至少1.2倍、至少1.1倍，例 如0.05-20μl、0.1-10μl、0.2-5μl、0.5-3μl。
在微流体装置的一个实施方案中，将两个或更多个沉淀剂入口各自设 置以与沉淀剂空腔液体连通。装置优选包括各沉淀剂入口的至少一个沉淀 剂空腔，然而在一个实施方案中，两个或更多个沉淀剂入口与相同的沉淀 剂空腔液体连通。
在一个实施方案中，沉淀剂空腔，除了从沉淀剂空腔到沉淀剂入口的 开口之外，被装置所包围。这指的是半封闭空腔。在该实施方案中，期望 只有沉淀剂空腔的开口通过沉淀剂入口。供选择地，沉淀剂可以通过沉淀 剂空腔壁面上的膜加入，或者可以在将固体结构的元件彼此固定以提供沉 淀剂空腔之前将沉淀剂空腔预填充。沉淀剂例如可以是以干燥的状态处于 预填充的沉淀剂空腔中。
在包括半封闭沉淀剂空腔的实施方案中，装置应优选包括当靶分子溶 液加入装置时允许空气逃逸的设置，以使靶分子溶液进入结晶通道段。这 样的设置可以是例如装置中气孔的形式，其通向优选设置在沉淀剂入口附 近的各自结晶通道段，或设置在沉淀剂空腔中的气孔。这些气孔可以包括 堵塞元件，例如板，例如玻璃板，如果期望和当期望时，其可以用于堵塞 气孔。
沉淀剂空腔可以例如成形为直接通向沉淀剂入口的固体结构顶面中 的凹陷。
在微流体装置的一个实施方案中，沉淀剂空腔是在所述顶面中的入口 空腔的形式，所述空腔通过所述沉淀剂入口与所述结晶通道段液体连通， 所述的沉淀剂入口空腔优选具有从顶面到靶分子溶液入口的锥形形状。
在一个实施方案中，沉淀剂空腔彼此间最小的距离可以为至少 0.1mm，例如0.5-5mm、1-3mm、1.5-2.5mm。
在微流体装置的一个实施方案中，至少一个结晶通道段具有设置在或 邻近沉淀剂入口的毛细塞，该毛细塞优选地逐步提供，并且优选地从结晶 通道段到沉淀剂空腔急剧扩大。优选地，所有的结晶通道段具有设置在或 邻近它们的沉淀剂入口的毛细塞。
因此，可以通过利用毛细力将靶分子溶液从靶分子溶液入口填充到结 晶通道段，而不同时填充沉淀剂空腔。在配备的毛细塞处，靶分子溶液的 液体前端将停止流动。如果沉淀剂随后填充到沉淀剂空腔中，那么靶分子 溶液和沉淀剂将相互接触扩散，并可以进行结晶试验。
从结晶通道段向沉淀剂空腔的逐步扩大可优选形成从具有120度或更 小，例如100度或更小、90度或更小、80度或更小的角的边缘。
边角被测定为从结晶通道的边表面到形成逐步位移的阶的边表面，整 个固体结构的最小角。
沉淀剂空腔可以具有任何期望的体积，例如体积为0.01-10μl，例如 0.02-5μl、0.5-2μl、0.7-1.3μl。
微流体装置可以由一个单独的部件制成，但是通常这样的一个部件的 微流体装置是难以制备的。优选地，微流体装置由等同或不同材料的两个 或更多个部件制成，其部件已彼此连接。该部件可以用任何方式彼此连接， 例如粘合、焊接和/或机械夹紧。
连接可以是例如涉及一种或多种选自离子键和共价键的键的化学键。 在一个实施方案中，在两个或更多个部件间的连接通过焊接完成，例如热 压连接和超声连接。
微流体装置可以由任意合适的材料制成。微流体装置的各种部件可以 由等同的或不同的材料制成。在一个实施方案中，微流体装置包括至少一 个由选自玻璃、陶瓷、金属、半导体材料和聚合物的材料制成的部件，所 述的半导体材料是例如硅、锗和砷化镓。
半导体材料是其外层具有4个电子的材料(半填满)。当在晶格中键 合在一起时，原子共享电子使得它们各自在外层具有8个电子。电子在某 种程度上松散地键合，因此它们可以在电场存在下变成载体。
在一个实施方案中，微流体装置包括至少一个由半导体材料制成的部 件，该半导体材料选自掺杂的多晶硅、掺杂的多晶硅锗(poly SG)、掺杂 的单晶硅、掺杂的单晶硅锗(SG)和掺杂的III-V族材料。
在一个实施方案中，微流体装置包括至少一个由聚合物材料制成的部 件，优选为可注射模塑的聚合物，例如选自下列的聚合物：丙烯腈-丁二烯 -苯乙烯共聚物、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯(PE)、聚 甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲基戊烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚砜、聚四 氟乙烯(PTFE)、聚氨基甲酸酯(PU)、聚氯乙烯(PVC)、聚偏1，1-二氯乙烯 (PVDC)、聚偏1，1-二氟乙烯、苯乙烯-丙烯酸共聚物(styrene-acryl copolymers)、聚异戊二烯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、聚异丁烯、聚(苯乙 烯-丁二烯-苯乙烯)、硅氧烷、环氧树脂、聚醚嵌段酰胺、聚酯、丙烯腈丁 二烯苯乙烯(ABS)、丙烯酸、赛璐珞、乙酸纤维素、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、 乙烯-乙烯醇(EVAL)、氟塑料(PTFEs，包括FEP、PFA、CTFE、ECTFE、 ETFE)、聚缩醛(POM)、聚丙烯酸酯(丙烯酸)、聚丙烯腈(PAN)、聚酰胺(PA)、 聚酰胺-酰亚胺(PAI)、聚芳醚酮(PAEK)、聚丁二烯(PBD)、聚丁烯(PB)、 聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸 环己二甲酯(PCT)、聚酮(PK)、聚酯/polythene/polyethene、聚醚醚酮(PEEK)、 聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚砜(PES)、聚氯化乙烯(polyethylenechlorinates) (PEC)、聚酰亚胺(PI)、聚乳酸(PLA)、聚甲基戊烯(PMP)、聚苯醚(PPO)、 聚苯硫醚(PPS)、聚邻苯二甲酰胺(PPA)及其混合物，优选地装置的至少一 个部件是透明的，用于光学检查。
当使用聚合物时，在一个实施方案中，优选聚合物的杨氏模量E为至 少0.2GPa，例如至少0.5GPa、至少1GPa。因此材料会具有用于进行结晶 的可靠硬度。
在一个实施方案中，微流体装置包括至少一个由环烯烃共聚物制成的 部件，例如PET、(由ZEON公司销售)、(由ZEON公司 销售)和(由Topas Advanced Polymers GmbH销售)。这些材料对于 如下所述的可移动盖的生产特别有用。
在一个实施方案中，其中微流体装置由至少两个彼此连接的部件制 成，该部件中的至少一个包括缝隙形式的弱化线。
在本发明的一个实施方案中，微流体装置由至少底部件(提供底面) 和顶部件(提供顶面)制成，底部件和顶部件中的至少一个包括提供液体 通道的槽。应当将槽设置在分别与底面和顶面相对的表面上。此外，底部 件和顶部件中的至少一个包括靶分子溶液入口空腔和沉淀剂入口空腔的 孔，所述底部件和所述顶部件优选为大体上刚性的。
在一个实施方案中，微流体装置由通过粘合、焊接和/或机械夹紧彼此 固定从而形成部件间的液体通道的底部件和顶部件制成。
通常，将两个部件焊接在一起是最简单的。然而，在一个其中将两个 部件夹紧在一起的实施方案中，如下公开收集生长的晶体可能是非常简单 的。
在一个实施方案中，微流体装置由至少底部件、顶部件和密封层形式 的密封部件制成。顶部件包括用于提供液体通道的在顶面相对一侧的槽、 任选地靶分子溶液入口空腔的孔和沉淀剂空腔的孔/凹陷。密封部件被夹在 顶部件和底部件之间，使得密封部件覆盖了所述的槽和所述的孔，并且底 部件支撑所述的密封部件。在该实施方案中，底部件可以优选为大体普通 的板的形式，优选地由玻璃或聚合物制成。
底部件优选地至少在其中所述的密封层覆盖顶部件的槽以形成结晶 通道段的区域支撑密封层。所述顶部件可以包括一个或多个交叉结晶通道 段的弱化线，所述弱化线可以优选地为延伸出底部件的顶部件的一部分， 使得装置可以在底层不断开的情况下沿所述弱化线断开。
在一个实施方案中，其中微流体装置由至少底部件和密封层形式的密 封部件制成，顶部件包括用于提供液体通道的槽和任选地靶分子溶液入口 空腔的孔以及沉淀剂空腔的孔/凹陷。密封部件与顶部件连接使得密封部件 覆盖所述的槽和所述的孔。从而可以形成液体通道。
应当选择密封部件由可以提供必要紧密度的材料制成，或供选择地由 密封剂制成，例如蜡可以用于密封装置。在一个实施方案中，密封部件由 聚合物材料制成，该聚合物材料的肖氏A级硬度为90或更低，例如肖氏 A级硬度为20-70。
作为用于密封部件的优选聚合物材料的实例可以提及弹性体，更优选 地选自热塑性弹性体和橡胶的弹性体。适宜用于密封部件的材料是PDMS。
在一个实施方案中，密封部件可以优选为大体上普通的板的形式。
在一个实施方案中，微流体装置还包括优选地交叉所有结晶通道段的 弱化线，由此装置可以沿所述弱化线断开。弱化线可以按上述配备，例如 该弱化线可以配备在微流体装置的顶部件中。
弱化线可以优选地设置在所述结构中，以交叉临近所述各自沉淀剂入 口的所述结晶通道段。
为了微流体装置的简单生产和操作，在一个实施方案中，顶面和相对 的底面可以是大体上平整的，除了入口空腔和任选地沉淀剂空腔和/或弱化 线之外。
装置的毛细性能取决于如为本领域技术人员所熟知的若干因素。如上 所述，毛细作用取决于表面张力、液体通道的结构和尺寸。术语“毛细尺 寸”是指液体通道具有这样的性质，其会导致在水和/或靶分子溶液这样的 液体样品中的毛细拉力。
在微流体装置的一个实施方案中，液体通道在其长度的主要部分上具 有毛细尺寸，优选地，在至少支化通道段和结晶通道段，所述的液体通道 具有毛细尺寸。
在微流体装置的一个实施方案中，液体通道在其长度的主要部分上具 有至少一个小于1000μm的截面尺寸，例如10-250μm、20-100μm。优 选地，在至少支化通道段和结晶通道段，所述的液体通道具有至少一个小 于1000μm的截面尺寸，例如10-250μm、20-100μm。
在微流体装置的一个实施方案中，液体通道至少在所述的结晶通道 段，优选地在其全部长度上具有提供底面、相对的顶面和两个侧面的四边 的多边形(quadrilateral polygonal)截面形状，该四边的多边形截面形状优 选为梯形，所述的两个侧面具有对底面90-120度之间的角度，例如90-110 度、90-100度、90-95度。
在微流体装置的一个实施方案中，液体通道至少在所述的结晶通道段 具有宽度和高度的截面形状，高度是底面和顶面间的平均距离，而宽度是 两侧面间的平均距离，该宽度和高度彼此分别优选为10-300μm。
支化通道段可以包括一个、两个、三个或更多分支的位点，在各个分 支的位点上，通道可以分支成两个或者更多个通道。
断流通道段的最佳长度很大程度上取决于提供的断流的类型。通常， 期望断流通道段的长度为1-10000μm，例如5-5000μm、10-1000μm、 20-200μm。
在微流体装置的一个实施方案中，其中所述断流设置是交叉液体通道 的弱化线的形式，所述断流通道段的长度最高达大约5000μm，例如最高 达大约4000μm、最高达大约3000μm、最高达大约1000μm、最高达大 约1000μm、最高达大约100μm、例如1-50μm，例如至少10μm。该 长度定义为被弱化线交叉的液体通道的长度，其中与顶面平行地(in plane with the top face)测定弱化线的宽度。
在微流体装置的一个实施方案中，其中所述的断流设置是液体通道中 的毛细塞的形式，所述断流通道段的长度最高达约10mm，例如1-10000 μm、10-5000μm、20-2000μm。
结晶通道段可以各自优选地具有10-50000μm的长度，例如20-30000 μm、40-15000μm、100-10000μm。
为了简化结构，所述的结晶通道段可以优选地大体上彼此平行设置。
在本发明的一个实施方案中，微流体装置包括至少具有第一面的第一 部件和具有用于提供至少液体通道的结晶通道段的槽的槽面，以及至少一 个提供许多至少部分可移动盖的盖部件，各自具有第二面和槽面，其中将 所述可移动盖施加在槽上并沿槽密封以提供至少液体通道的结晶通道段。
在一个实施方案中，第一部件的第一面为顶面，并且盖部件的一个第 二面或多个第二面提供底面。在另一个实施方案中，第一部件的第一面为 底面，并且盖部件的一个第二面或多个第二面提供顶面。
第一部件可以为例如模制和/或微机械加工的物件。在一个实施方案 中，第一部件由大体上平的板制成，该平板已用激光刻槽。通过利用激光， 该槽可以以非常简单的方式成形以在实践中具有任意期望的形状。
将一个或多个盖部件施加在槽上以形成液体通道。实际上，期望在一 件中施加盖配件并随后在其施加期间或之后向盖部件提供期望的切割以 提供可移动的盖。可移动的盖是这样一种盖，其可以通过撕拉来移动以暴 露至少一部分结晶通道段，优选暴露至少一个结晶通道段的主要部分。
通过这种可移动的盖，结晶的大分子可以以非常简单的方式收集。此 外，仅仅覆盖具有期望的结晶大分子的结晶通道段的盖需要被暴露以进行 收集，而其余的结晶通道部分可以允许额外的时间来进一步结晶。换句话 说，不需要等到没有可期望的进一步结晶才收集期望的晶体。
靶分子溶液入口可以如上所述配备。优选地，靶分子溶液入口由第一 部件中的一个通孔提供。供选择地，靶分子溶液入口由上述的凹陷提供。
沉淀剂入口也可以是如上所述的。在一个实施方案中，第一部件具有 至少一个向液体通道提供沉淀剂入口的通孔。供选择地，沉淀剂入口由上 述的凹陷提供。
通过在第一部件中提供通孔形式的入口，微流体装置可以以非常简单 的方式提供。
可移动的盖可以优选地延伸出第一部件，例如使得可移动盖提供用于 单独移动各自盖的凸缘。
在一个实施方案中，可移动盖各自包括不粘合到第一部件上的凸缘， 且设置该凸缘使得通过在该凸缘中撕拉来从各自的结晶通道段移动各自 的盖。这样，可以暴露期望的结晶通道段以简单且便利的方式进行收集。
可移动的盖可以优选地沿各自的槽通过粘合和/或焊接密封至第一部 件的槽面。密封线可以为例如相对薄的线，例如小于0.5mm，例如2mm 或更小，其例如同时提供邻近的可移动盖之间的部分或全部切割。较宽的 密封线自然也可以被使用，但是在这种情况下，在邻近可移动盖之间进行 切割的单独步骤可能是必要的，或者单个可移动的盖可以单独应用。
在一个实施方案中，可移动的盖例如沿着密封线可脱开地彼此连接。 邻近可移动盖间沿密封线的可脱开连接应当优选具有比制作该盖的材料 的固有强度实质上低的强度，例如是制作该盖的材料的固有强度的一半或 低于制作该盖的材料的固有强度，使得撕拉时该可脱开的连接会在撕开盖 材料之前断开。
在一个实施方案中，微流体装置包括3个或更多可移动盖。可移动盖 的数目可以优选地随结晶通道段的数目而调整。优选地，微流体装置包括 用于各个所述的结晶通道段的可移动盖。
微流体装置例如可以由任何上述的材料提供。在一个实施方案中，制 作第一部件的材料选自玻璃、陶瓷、金属、半导体材料和聚合物，所述的 半导体材料例如硅、锗和砷化镓，而所述的聚合物具有至少0.2GPa的杨 氏模量，例如至少0.5GPa、至少1GPa。第一部件优选地可以为大体上透 明的。
一个或多个盖部件可以优选地由箔制成，例如聚合物箔或金属箔。以 上公开了盖部件的期望材料。
在一个实施方案中，将用于盖的箔施加到第一部件的槽面上，将其沿 着槽粘合或焊接到槽面上，并将其部分地或完全地切割成段以提供所述的 可移动盖。用于生产的其它方法自然也可以被使用且对本领域技术人员而 言是可利用的。
在一个实施方案中，微流体装置还包括引入至少一个优选邻近所述各 自沉淀剂入口的所述结晶通道段的膜。
膜例如可以减少从结晶通道段通过沉淀剂入口迁移出并进入沉淀剂 的靶分子的量。在许多情况下，靶分子大于沉淀剂，其意思是沉淀剂可以 通过膜，但是靶分子不能。
膜例如可以是防止靶分子扩散到与沉淀剂入口液体接触的沉淀剂中 的过滤膜，所述膜优选地可以是由一种或多种材料制成的多孔膜，该材料 选自纤维材料，例如熔体喷射玻璃纤维、纺粘合成纤维(例如，尼龙、聚 酯、聚乙烯、聚丙烯或聚醚砜)、半合成纤维、再生纤维和无机纤维及混 合物；以及发泡聚合物，更优选地所述膜为多孔硝酸纤维素。
在一个实施方案中，膜可以具有表面张力，该表面张力比靶分子溶液 更接近于沉淀剂的表面张力。
在一个实施方案中，微流体装置与靶分子溶液组合。该靶分子溶液例 如可以为如本文所公开的，例如水溶液。该水溶液可以不含洗涤剂或任选 地可以包含一种或多种洗涤剂。
可以优选地向微流体装置提供靶分子溶液，意思是液体通道中的期望 的毛细力应当相对于靶分子溶液测定。因此，在一个实施方案中，微流体 装置包括至少一个断流通道段，设置该断流通道段以向所述通道中的靶分 子溶液提供毛细力，该毛细力小于由所述邻近结晶通道段向靶分子溶液提 供的毛细力。
在一个微流体装置与靶分子溶液组合的实施方案中，所述的液体通道 包括沿通道周围和通道长度延伸的壁面。在至少一个断流通道段中，在至 少其周围的一部分中，所述的壁面的表面张力低于靶分子溶液的表面张 力。在这个或在另一个实施方案中，在至少一个结晶通道段中，在至少其 周围的一部分中，所述壁面可以具有的表面张力高于靶分子溶液的表面张 力。
在一个微流体装置与靶分子溶液组合的实施方案中，所述的液体通道 包括沿通道周围和通道长度延伸的壁面。所述的液体通道至少在一个结晶 通道段中具有提供底面、相对的顶面和两个侧面的四边的多边形截面形 状，优选地至少底面和侧面的表面张力高于靶分子溶液的表面张力。
在一个微流体装置与靶分子溶液组合的实施方案中，所述的液体通道 包括沿通道周围和通道长度延伸的壁面。在所述的支化通道段，在至少其 周围的一部分，所述壁面的表面张力高于靶分子溶液的表面张力。
在一个微流体装置与靶分子溶液组合的实施方案中，液体通道在其长 度的主要部分具有毛细尺寸，优选地所述液体通道在至少支化通道段和结 晶通道段具有毛细尺寸，该毛细尺寸相对于靶分子溶液确定。
以上进一步公开了与靶分子溶液组合的微流体装置，其中液体通道和 通道中适合流动的液体间的任何关系相对于靶分子溶液测定。
本发明还涉及一种利用上述的微流体装置促进靶分子从靶分子溶液 中结晶的方法。
本发明的方法包括：
i)提供靶分子溶液，将靶分子溶液进料到靶分子溶液入口并使其填满 结晶通道段；
ii)提供至少一种沉淀剂并设置使其与至少一个沉淀剂入口液体连 通，并且由此使其与靶分子溶液相接触；
iii)在结晶通道段使沉淀剂扩散进入靶分子溶液，和
iv)将所述各自靶分子结晶通道段间的液体连通断开。
步骤i)和步骤ii)可以以任意顺序进行。
步骤iv)可以在步骤i)已终止后的任何时间进行。
原则上，靶分子可以是任意种类的期望结晶的分子。靶分子可以是无 机或有机的。所述分子最通常为生物分子，即源自生物样品或其人工类似 物的分子。优选地，靶分子溶液为至少一种靶分子的溶液，该靶分子选自 蛋白质、核酸、核酸类似物，碳水化合物、脂质，更优选地选自500道尔 顿或更多的蛋白质、单链和双链DNA、RNA、PNA和LNA，以及候选药 物。术语蛋白质包括肽以及较大的蛋白质。
在优选的实施方案中，靶分子为选自500道尔顿或更多的蛋白质。
如上所述，溶液可以包括其它成分，例如用于稳定溶液的成分，例如 如聚乙二醇的聚合物，以及包括洗涤剂的表面活性剂。
各种成分的浓度可以大大地变化。
洗涤剂和浓度的实例见表1。通常，靶分子溶液会仅包含一种类型的 洗涤剂；然而洗涤剂的组合也可以使用。
MW：分子量
CMC：临界胶束浓度
实际：所用的一般浓度
表1：




在一个实施方案中，可以将胶凝剂加入到靶分子溶液中，使该溶液至 少部分固化以防止不期望的回流。有用的胶凝剂的例子有琼脂糖和丙烯酰 胺。
有用的沉淀剂和沉淀剂的组合为本领域所公知。如以上所说明的，沉 淀剂可以以干燥的形式或溶液的形式应用。
沉淀剂溶液的例子可见于Shotgun crystallization strategy for structural genomics：an optimized two-tiered crystallization screen against the Thermotoga maritima proteome′，Page R，Grzechnik SK，Canaves JM，Spraggon G，Kreusch A，KuhnP，Stevens RC，Lesley SA著，ACTA CRYSTALLOGRAPHICA SECTION D-BIOLOGICAL CRYSTALLOGRAPHY 59：1028-1037，第6部分， 2003年6月。
本领域技术人员将了解如何找到和挑选与选择的靶分子溶液组合使用 的沉淀剂。
在一个实施方案中，靶分子溶液可以直接加料入靶分子溶液入口，例如 利用工具，例如吸移管，或者通过将靶分子溶液施加于如上所述的靶分子溶 液入口空腔中。
在一个实施方案中，靶分子溶液例如以液滴的形式施加于支架，靶分子 溶液入口成形为通向毛细通道的入口，并且通过将靶分子溶液入口与液滴相 接触，该液滴会借助毛细力直接被吸到微流体装置中。
为了提供安全、未被污染和测量的靶分子溶液，优选微流体装置包括靶 分子溶液空腔，并且将靶分子溶液施加于所述的靶分子溶液空腔。
由于微流体装置液体通道的结构/表面特性，靶分子溶液会填满结晶通道 段。
在一个实施方案中，将沉淀剂预先填充到沉淀剂空腔中。如上文所公开 的，在该实施方案中，沉淀剂可以优选地为干燥状态。沉淀剂在填入靶分子 溶液之前或之后，可以被再溶解，例如通过向沉淀剂空腔中注射液体，例如 通过膜。以上公开了其它的实例。
在一个实施方案中，设置沉淀剂以通过将各自的沉淀剂入口应用于含有 沉淀剂的孔中来使沉淀剂与各自的沉淀剂入口液体连通。
在一个实施方案中，设置沉淀剂以通过将沉淀剂加料入装置中的沉淀剂 空腔来使沉淀剂与各自的沉淀剂入口液体连通。在该实施方案中，可以优选 地设置沉淀剂入口使得靶分子溶液流入结晶通道段但不流入沉淀剂空腔。以 上描述了这样的特定实例。在该实施方案中，靶分子溶液在沉淀剂之前施加。
在另一个实施方案中，例如通过上述的膜或者毛细塞来防止沉淀剂流入 结晶通道段。在该实例中，沉淀剂可以优选地在靶分子溶液之前施加。
根据该方法，微流体装置可以优选地是这样，即由于如上所述的液体通 道的内毛细力或断流通道段的位移，在所述各自靶分子结晶通道段间的液体 连通自动断开。
在一个实施方案中，通过沿交叉断流通道段的弱化线将装置断开使所述 各自靶分子结晶通道段间的液体连通断开。当装置沿弱化线断开时，在结晶 通道段中的液体由于结晶通道段中的毛细力将不会流出。
在一个实施方案中，允许沉淀剂扩散进入靶分子结晶通道段，保持期望 的时间，例如1小时或更长，此后，在沉淀剂与靶分子结晶通道段之间的液 体连通终止。
为了防止液体从系统中蒸发，期望将通向微流体装置周围环境的通道密 封。因此，该方法优选地包括密封至少一个结晶通道段的入口，并优选地密 封所有结晶通道段的入口以避免由此蒸发。
可以使用任何密封元件/材料。在一个实施方案中，一个或多个入口被以 下的一种或多种方式密封
a)通过加入蜡，例如石蜡或聚乙烯蜡来密封入口；和
b)通过固定(例如，通过粘合、焊接或夹紧)闭锁元件，例如由聚合 物或玻璃制成的闭锁元件，例如聚合物片或玻璃片，该闭锁元件优选为透明 的。
该方法还可优选地包括培育微流体装置并使晶体形成和/或生长。培育时 间取决于靶分子溶液的类型。一般，最通常的培育时间将是2-580小时，例 如24-240小时。培育一般在温度控制箱中进行，例如温度为25度、16度、或 4度。温度可能影响结晶，并且对于一些测试来讲，可以进行不同温度下的 培育。
在培育后对微流体装置进行检查，例如视觉上或通过机器人，来鉴别任 何晶体形成。形成的晶体可以在液体通道中检验，例如通过透明的壁部分， 或者可以收集它们作进一步的检验。
在一个实施方案中，本发明的方法还包括从一个或多个结晶通道段收集 形成的/长成的晶体，优选地，晶体可以通过以下一种或多种方式收集：
a)通过断开装置中至少两个部件以分开形成结晶通道段的部件，并移出 晶体；
b)通过选择地移出(例如，切割)一个或多个选出结晶通道段的底部 件或顶部件，并移出晶体；
c)通过从结晶通道段中吸取或压出晶体；和
d)通过移出可移动盖使期望的晶体通道段暴露，从而可以移出晶体。
在第二个方面，本发明涉及用于促进靶分子结晶的另一种微流体装置。 该微流体装置包括具有第一面和相对的第二面以及至少一个液体通道的固 体结构，其中所述液体通道包括靶分子溶液入口和至少一个沉淀剂入口。换 句话说，在该微流体装置中，不需要支化段和/或断流段。该靶分子溶液入口 通过所述的液体通道与沉淀剂入口液体连通，而液体通道包括邻近所述沉淀 剂入口的结晶通道段。本发明第二方面的该微流体装置包括至少一个具有第 一面的第一部件、具有至少一个用于提供所述的结晶通道段的槽的槽面、以 及至少一个提供至少部分可移动盖的盖部件，所述的盖具有第二面和槽面， 其中所述的可移动盖施加在所述槽之上并沿所述槽密封以提供所述液体通 道的结晶通道段。
在一个实施方案中，第一部件的第一面是顶面，而盖部件的一个第二面 或多个第二面提供底面。在另一个实施方案中，第一部件的第一面是底面， 而盖部件的一个第二面或多个第二面提供顶面。
第一部件或盖部件中至少一个是透明的。
本发明的该第二方面的第一部件可以由以上公开的材料制成，并可以由 相似的方法提供。第一部件可以为例如模制和/或微机械加工的物件。在一个 实施方案中，第一部件由大体上的平板制成，该平板已被激光刻槽。通过利 用激光，可以以非常简单的方式形成槽并使其在实践中具有任意期望的形 状。
将盖部件施加在槽上以形成液体通道。在实践中，期望在一件中施加 盖部件并随后在其施加期间或之后为提供一个或多个可移动的盖而向盖 部件提供任何期望的切割。可移动的盖是这样一种盖，其可以通过撕拉被 移动来暴露至少一部分结晶通道段，优选地来暴露至少一个结晶通道段的 主要部分。
通过这种可移动的盖，结晶的大分子可以以非常简单的方式收集。此 外，仅仅覆盖具有期望结晶大分子的结晶通道段的盖需要被暴露来进行收 集，而其余的结晶通道段可以允许额外的时间来进一步结晶。换句话说， 不需要等到没有可期望的进一步结晶才收集期望的晶体。
靶分子溶液入口可以如上所述配备。优选地，靶分子溶液入口由一个 第一部件中的通孔提供，供选择地，靶分子溶液入口由如上所述的凹陷提 供。
沉淀剂入口也可以是如上所述的。在一个实施方案中，第一部件具有 至少一个向液体通道提供沉淀剂入口的通孔。供选择地，沉淀剂入口由如 上所述的凹陷提供。
通过在第一部件中提供通孔形式的一个或多个入口，微流体装置可以 以非常简单的方式来提供。
可移动的盖可以优选地延伸出第一部件，例如使得一个或多个可移动 的盖提供用于单独移动各自盖的凸缘。
在第二方面的一个实施方案中，所述可移动的盖包括不粘合到第一部 件上的凸缘，且设置该凸缘使得通过斯拉凸缘处从结晶通道段移动所述 盖。于是，可以暴露所期望的结晶通道段以简单且方便的方式进行收集。
可移动的盖可以优选地沿各自的槽通过粘合和/或焊接密封到第一部 件的槽面。密封线可以为例如相对薄的管线，例如小于0.5mm，例如2mm 或更小，其例如可以同时提供任选的邻近可移动盖之间的部分或全部切 割。较宽的密封线自然也可以使用。
在一个实施方案中，第二方面的微流体装置包括两个或多个液体通 道，该液体通道包括结晶通道段且各自与靶分子溶液入口和沉淀剂入口连 接。各个所述的结晶通道段优选地被可移动的盖覆盖，该盖任选地可脱开 地彼此相连。
在两个或更多个可移动盖的情况下，该盖可以是如上所述的。在一个 实施方案中，微流体装置包括两个或多个，例如5个或更多个，10个或更 多个结晶通道段，且优选地，所述微流体装置包括用于各个所述结晶通道 段的盖。
第二方面的微流体装置例如可以由上述任何的材料提供。在一个实施 方案中，第一部件由选自玻璃、陶瓷、金属、半导体材料和聚合物的材料 制成，所述的半导体材料例如硅、锗和砷化镓，而所述的聚合物具有至少 0.2GPa的杨氏模量，例如至少0.5GPa、至少1.0GPa。第一部件优选地可 以为大体上透明的。
至少一个盖部件由箔制成，例如聚合物箔或金属箔。以上公开了用于 盖部件的期望材料。
在第二方面的一个实施方案中，将用于盖的箔施加于第一部件的槽 面，沿着槽粘合或焊接到槽面上，并且被部分地或完全地切割成段以提供 所述的可移动盖。其它的生产方法自然也可以使用且对于本领域技术人员 是可利用的。
第二方面的微流体装置另外可以与以上公开的任何部件相组合，只要 其包括至少一个如上所述的可移动盖。
附图简述
以下，参照附图将更加充分地描述本发明的实施方案，其中：
图1a表示根据本发明的微流体装置示意图。
图1b和图1c表示断流通道段的实例。
图2a为本发明微流体装置的顶视图，该微流体装置包括在支化通道 段和结晶通道段之间的弱化线形式的断流通道段。
图2b为图2a所示的微流体装置沿A-A’剖切线的侧面剖视图。
图3a为本发明另一种微流体装置的顶视图，该装置包括在支化通道 段和结晶通道段之间的弱化线形式的断流通道段，和另外的在沉淀剂入口 处的弱化线形式的断流通道段。
图3b为图3a所示的微流体装置沿A-A’剖切线的侧面剖视图。
图4a-d为本发明的另一种微流体装置在其使用过程中的各种状态的 侧面剖视图。
图5a-b为本发明的另一种微流体装置的一部分在其使用过程中的各 种状态的侧面剖视图。
图6a-b为本发明微流体装置的顶部件。
图7a-b分别为本发明微流体装置的第一部件和完整的微流体装置。
图8为本发明微流体装置的示意图。
图9表示本发明第二方面的微流体装置。
图10表示本发明另一种微流体装置的顶视图。
为了清楚起见，图是示意性的并被简化，并且它们只是显示对理解本 发明必要的细节。而省略了其它细节。在全文中，相同的参照数字用于相 同或相应的部件。
图1示意地表示了本发明，其表示微流体装置1包括液体通道2。该 液体通道2包括入口3和靶分子溶液入口4，该靶分子溶液入口4任选地 具有靶分子溶液入口空腔。所述液体通道2还包括沉淀剂入口5，该沉淀 剂入口5任选地具有沉淀剂空腔6，该沉淀剂空腔6任选地用没有示出的 盖覆盖，所述盖例如为如上所述的膜形式。
液体通道2包括三部分，即支化通道段7、断流通道段8和结晶通道 段9。在图1中，示出了仅仅两个结晶通道段，但如上所述，该微流体装 置可以具有如所期望的许多结晶通道段。
在使用中，靶分子溶液通过例如靶分子溶液入口空腔4进料至靶分子 溶液入口3，并且靶分子溶液将流入通道2且充满结晶通道段9。在靶分 子溶液进料入液体通道2之前或之后，将沉淀剂进料入沉淀剂空腔6。如 果靶分子溶液在沉淀剂之前进料入系统，那么提供如上所述的设置以防止 靶分子溶液流入沉淀剂空腔。如果沉淀剂在靶分子溶液之前进料入系统， 那么提供如上所述的设置以防止沉淀剂充满结晶通道段，例如沉淀剂可以 以干燥状态提供。
当靶分子溶液和沉淀剂都进料入系统时，它们将在沉淀剂入口5或其 附近彼此相互接触，且沉淀剂将扩散到靶分子溶液中，其在培育时最终将 导致靶分子结晶。
在靶分子溶液已经填充结晶通道段9之后，在支化通道段7和结晶通 道段9之间的液体连通断开，使得各种沉淀剂不能流入邻近的结晶通道段 9。设置断流通道段8由于其结构和/或表面特性通过它自己来断开液体连 通，或提供没有示出的弱化线来使使用者以简单安全的方式沿这样的断流 线断开装置，并从而断开支化通道段7和结晶通道段9之间的液体连通。
如上所述，任何从结晶通道段9到周围空气的开口通过加入没有示出 的密封剂封闭。
图1b和图1c表示断流通道段8a、8b的实例，其可以为沿图1的A-A’ 剖切线的图。
图1b为断流通道段8a的剖视图。箭头表示靶分子溶液通过靶分子溶 液入口3进料时的流动方向。所述的断流通道段8a是以通道位移的形式， 其中通道相对于邻近的支化通道段7和结晶通道段9垂直位移。当靶分子 溶液从支化通道段7流出时，由于液体的速度，该靶分子溶液会容易地通 过断流通道段8a并进入结晶通道段9。当液体停止流动时，万一支化通道 段没有完全填满(这是不应该的)，那么断流通道段8a中的其余液体将会 流回到支化通道段。由于壁面的这种逐步位移形成的尖锐的边‘a’(例如 具有120度或更小的角，例如100度或更小的角、90度或更小的角、80 度或更小的角)，所以靶分子溶液将会保留在结晶通道段9中，但断流通道 段8a将会基本上排干。
图1c为断流通道段8b的另一个实例的剖视图。箭头表示靶分子溶液 通过靶分子溶液入口3进料时的流动方向。断流通道段8b是壁位移的形 式，该壁围绕并形成断流通道段8b，其中增加了断流通道段8b的截面尺 寸，使得断流通道段8b中的毛细拉力小于邻近的支化通道段7和结晶通 道段9的毛细拉力。当靶分子溶液从支化通道段7流出时，由于液体的速 度，该靶分子溶液会容易地通过断流通道段8b并进入结晶通道段9。当液 体停止流动时，由于在各自断流通道段和支化通道段中毛细拉力的差异， 断流通道段8b中的其余液体将会流回到支化通道段。由于壁面的这种逐 步位移形成的尖锐的边‘b’(例如具有120度或更小的角，例如100度或 更小的角、90度或更小的角、80度或更小的角)，所以靶分子溶液将会保 留在结晶通道段9中，但断流通道段8b将会基本上排干。
图2a和2b表示本发明的微流体装置，该装置包括以支化通道段27 和结晶通道段29之间的弱化线形式的断流通道段28。如图2b所示，该装 置是以如下三个部件形成的三层形式提供：
●顶部件21a，具有顶面21a’和包括用于提供液体通道22的槽，用于 邻近各自沉淀剂入口25的沉淀剂空腔26的孔和溶液入口空腔24， 以及用于在断流段28中提供弱化线的缝隙28a。
●底部件21c，以大体上普通板的形式，例如玻璃板。
●密封部件21b，以夹在顶部件21a和底部件21c之间的密封层的形 式，使得密封部件覆盖所述的槽22、26、24、28和孔，且底部件 支撑所述密封部件21b。底部件21c支撑密封部件21b，其中密封部 件覆盖在形成结晶通道段29的槽部件中的第一部件21a的槽22， 但底部件21c不延伸出由缝隙28a形成的断流通道段28。因此，微 流体装置在不需要断开底部件21c的情况下可以容易地沿弱化线断 开。
图3a和3b表示本发明另一种微流体装置。该微流体装置是图2a和 2b所示微流体装置的变体，并且包括在支支化通道段37和结晶通道段39 之间的弱化线形式的断流通道段38，和在沉淀剂入口35处的弱化线形式 的另外的断流通道段40。该装置是以如下三个部件形成的三层形式提供：
●顶部件31a，具有顶面31a’和包括用于提供液体通道32的槽，用 于邻近各自沉淀剂入口35的沉淀剂空腔36的孔和溶液入口空腔 34，以及用于在断流段38中提供弱化线的缝隙38a和用于在沉淀 剂入口35处提供弱化线的缝隙40a。
●底部件31c，以大体上普通板的形式，例如玻璃板。
●密封部件31b，以夹在顶部件31a和底部件31c之间的密封层形式， 使得密封部件覆盖所述的槽32、36、34、38、40和孔，且底部件 支撑所述的密封部件31b。底部件31c支撑密封部件31b，其中密 封部件覆盖在形成结晶通道段39的槽部件中的第一部件31a的槽 32，，但底部件31c不延伸出由缝隙38a形成的断流通道段38和由 缝隙40a形成的断流段40。因此，微流体装置在不需要断开底部 件31c的情况下可以容易地沿弱化线断开。
图4a-d表示本发明的另一种微流体装置。该微流体装置是图3a和3b 所示微流体装置的变体，且不同的是其配置有两层：
●顶部件41a，具有顶面41a’和包括用于提供液体通道42的槽，用 于邻近各自沉淀剂入口45的沉淀剂空腔46的孔和溶液入口空腔 44，以及用于在断流段48中提供弱化线的缝隙48a和用于在沉淀 剂入口45处提供弱化线的缝隙50a。
●密封部件也构成底部件，并且以密封层的形式被施加来覆盖所述 的槽42和孔46、44。
在使用中，靶分子溶液通过靶分子溶液入口空腔44进料至未示出的 靶分子溶液入口，且靶分子溶液将流入通道42并填满结晶通道段49。由 于从结晶通道段49到沉淀剂通道空腔46的逐步扩大，所以靶分子溶液将 不会流入沉淀剂空腔46。从结晶通道段49到沉淀剂空腔46的逐步扩大形 成边‘b’，其角度大约为90度。该角b可以为另一个角度，但是优选小 于120度。
将沉淀剂进料入沉淀剂空腔46，并且靶分子溶液和沉淀剂在沉淀剂入 口45处或其附近彼此相互接触，并且沉淀剂将扩散到靶分子溶液中，其 最终在培育时会导致靶分子结晶。
在靶分子溶液已经充满结晶通道段49之后，在未示出的支化通道段 和结晶通道段49之间的液体连通通过断开在断流通道段48的弱化线中的 装置而断开，使得各种沉淀剂不能流入周围的结晶通道段49。在图4b中， 箭头A1表示挤压包括支化通道段的装置的部件以沿弱化线断开该装置的 方向。
沿断流通道段48中的弱化线断开装置的同时或之后，可以提供如图 4c和4d所示的密封剂51。在所示的实施方案中，密封层41b是挠性的且 当装置沿弱化线断开时，该密封层不断开。因此，包括支化通道段的装置 的部件可以被用于将密封剂挤压入液体通道42中，以将结晶通道段49与 支化通道段分隔开。在一个供选择的实施方案中，当沿弱化线断开装置时， 密封剂也将断开。
在装置已经被培育一段时间之后，这段时间足以使期望量的沉淀剂扩 散到结晶通道段中的靶分子溶液中，于是包括沉淀空腔46的装置的部件 可以沿断流通道段50中提供的弱化线断开，使得沉淀剂不会再流入结晶 通道段，并且同时靶分子不会再流入沉淀剂空腔中的沉淀剂。此后，在没 有进一步损失靶分子风险的情况下可以持续培育。
包括沉淀剂空腔46的装置的部件与以如上所述的包括支化通道段的 装置的部件断开的相似方式断开。在图4b中，箭头A2表示挤压包括沉淀 剂空腔46的装置的部件以沿弱化线断开该装置的方向。密封剂51如上所 述提供。
图5a-b表示本发明另一种微流体装置，该微流体装置是图4a-d所示 微流体装置的变体，且不同的是用于提供弱化线的缝隙58a具有平的底部 分。该装置配备有2层：
●顶部件51a，该顶部件包括用于提供液体通道的槽52，用于邻近 各自沉淀剂入口的未示出的沉淀剂空腔的孔，和溶液入口空腔54， 以及用于在断流段58中提供弱化线的缝隙58a。
●密封部件51b也构成底部件，且以密封层的形式施加来覆盖所述 的槽和孔54。
在图5b中，装置沿弱化线断开并且密封剂从未示出的支化通道段密 封结晶通道段59。
图6a为本发明微流体装置顶部件的图。图6b为图6a的放大截面图。 该顶部件包括靶分子溶液入口64，和四个通过槽67、68、69彼此连接的 沉淀剂入口66，该槽用于提供液体通道。配备槽67、68、69使得它们将 分别提供支化通道段67、断流通道段68、和结晶通道段69。可以看出， 支化通道段的槽67大于断流通道段的槽68，断流通道段的槽68又大于结 晶通道段的槽69。当结晶通道段的数目较低时，这样的构造是特别期望的， 因为难以向靶分子溶液入口加入精确小的但充足量靶分子溶液。通过该构 造，靶分子溶液由于毛细力将被引入结晶通道段，且支化通道段中会有过 量靶分子溶液的充足空间。该装置还包括额外的流体过量袋63，其可以用 于进一步收集靶分子溶液。
图6a和6b所示微流体装置的顶部件可以被固定至未示出的底部件如 简单的膜或板，来提供液体通道并从而提供整个微流体装置。
图7a-b分别为本发明微流体装置的第一部件以及完整的微流体装置。
图7a-b的微流体装置包括微流体装置71a的第一部件，该微流体装置 具有未示出的第一面和具有槽77、78、79的相对槽面，所述槽77、78、 79用于提供支化通道段77、断流通道段78和结晶通道段79。所述的槽面 还配备有在各自结晶通道段79之间的空腔73。该微流体装置还包括包含 许多至少部分可移动盖71c的盖部件71b。第一部件71a还包括用于向液 体通道提供靶分子溶液入口74的通孔，和许多用于向液体通道提供沉淀 剂入口76的通孔。盖部件71b固定于第一部件71a的槽面上，以提供各 自入口74、76和各自的通道段77、78、79。
将可移动盖71c施加在槽79上并沿该槽密封以提供液体通道的结晶 通道段79。
可移动盖71c延伸出第一部件71a，来提供用于单独移出各自盖71c 的凸缘71d。
可移动盖71c沿管线71e可脱开地彼此连接。
图8为本发明微流体装置的示意图，其中显示了通道部分和它们彼此 间的联系。该微流体装置包括靶分子溶液入口84和更多的用于过量靶分 子溶液的空气/气体开口/靶分子溶液出口84a。原则上，所述的空气/气体 开口/靶分子溶液出口84a可以被一个或更多空气/气体过量出口替代，所 述空气/气体过量出口使得通道中的空气/气体随靶分子溶液填充通道段而 逸出。
所述微流体装置还包括十二个沉淀剂入口86，其通过支化通道段87、 断流通道段88和十二个结晶通道段89与分子溶液入口84液体连通。可 以看出，断流通道段88还部分地构成断流通道段，但在该实例中为了简 化，其仅仅被称为“断流通道段”。空气/气体开口/靶分子溶液出口84a通 过连接通道段87a与断流通道段88液体连通。该断流通道段88可以相对 于结晶通道段89位移，使得已经进入结晶通道段89的靶分子溶液将不会 流回到断流通道段88。然而，结晶通道段89对靶分子溶液应当具有比连 接通道部分87a大的毛细拉力，使得靶分子溶液将主要流入结晶通道段89 直到它们被充满，随后过量的靶分子溶液将流入连接通道段87a。供选择 地或与位移组合，可以设置断流通道段88以具有比结晶通道小的毛细力。
微流体装置还包括排放开口81，其在装载靶分子溶液期间是关闭的， 例如通过塞子或排放口关闭，而该排放开口81在结晶通道已被充满之后 打开以排出过量的靶分子溶液并同时参与提供断流通道88中的断流。
在使用中，将靶分子溶液加入到靶分子溶液入口84，而将沉淀剂施加 至沉淀剂入口84a。所述靶分子溶液流入支化通道段87，进一步流入断流 通道段88，以及流入十二个结晶通道段89。当结晶通道段89已被填充时， 过量的靶分子溶液将会流入连接通道段87a中以及任选地流入到空气/气 体开口/靶分子溶液出口84a。如果有任何靶分子溶液留在断流通道段88 中，其可以通过排放开口81排出。
图9表示本发明第二方面的微流体装置。该微流体装置包括微流体装 置91a的第一部件，该微流体装置具有未示出的第一面和相对的槽面以及 用于分别提供靶分子溶液入口94和沉淀剂入口94的成对通孔。成对的入 口94通过结晶通道段99连接，该结晶通道段99由在第一部件91a槽面 中的槽提供，该第一部件91a被盖部件91b覆盖。盖部件91b包括许多至 少部分可移动的盖91c。所述的盖部件91b固定至第一部件91a的槽面， 以提供各自的入口94和各自的结晶通道段99。
将所述可移动盖91c施加在槽99上并沿该槽密封以提供液体通道的 结晶通道段99。可移动盖91c延伸出第一部件9以提供用于单独移出各自 盖91c的凸缘。
可移动盖91c沿管线91e可脱开地彼此连接。
图10为本发明又一个微流体装置的顶视图。该微流体装置包括靶分 子溶液入口104和液体通道，该液体通道包括支化通道段107，未示出的 断流通道段和结晶通道段109。对于各个结晶通道段109而言，该装置包 括沉淀剂入口106。未示出的断流通道段可以优选地至少部分地由邻近槽 107的槽109提供，例如通过向这些段提供较低的毛细力或通过本文所述 的其它方式。
微流体装置还包括可移动盖101c，其例如可以是如上所述的。各个可 移动盖101c可以各自包括凸缘101d，其不与下垫面结合，且各个盖101c 可以通过所述各自凸缘101d中的撕拉而移动。