BR112017005038B1 - Método e dispositivo para separar líquidos imiscíveis para isolar efetivamente pelo menos um dos líquidos - Google Patents

Método e dispositivo para separar líquidos imiscíveis para isolar efetivamente pelo menos um dos líquidos Download PDF

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Abstract

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA SEPARAR LÍQUIDOS IMISCÍVEIS PARA ISOLAR EFETIVAMENTE PELO MENOS UM DOS LÍQUIDOS. Método que inclui prover um dispositivo de separação de fase tendo uma membrana porosa com uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção. O método também inclui prover uma mistura líquida para a cavidade de recepção da membrana porosa. A mistura líquida inclui um líquido polar e um líquido apolar que são imiscíveis um com relação ao outro. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção possui uma energia de superfície que impede o escoamento do líquido polar através da superfície de filtro e permitir o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa. O método também inclui permitir que o líquido apolar escoe para a membrana porosa. O líquido polar forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o líquido apolar escoa para a membrana porosa.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA COM PEDIDO RELACIONADO
[0001] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA No. 62/062.134, que foi depositado em 9 de outubro de 2014 e é incorporado aqui por referência em sua totalidade.
FUNDAMENTOS
[0002] O assunto aqui se refere em geral aos sistemas e métodos para separar líquidos imiscíveis e, mais especificamente, aos sistemas e métodos que isolam efetivamente pelo menos um dos líquidos de forma que os líquidos podem ser analisados e/ou usados em um ensaio.
[0003] Vários protocolos em análise química ou biológica envolvem a realização de um grande número de reações controladas. As reações projetadas podem ser realizadas para preparar e/ou analisar uma substância biológica. Fluidos digitais (DF) é uma tecnologia que pode ser usada para realizar tais reações. Na tecnologia de DF, gotículas aquosas podem ser movidas ou manipuladas (por exemplo, combinadas ou divididas) usando operações mediadas por eletro-umectação. Por exemplo, um dispositivo de DF pode incluir um cartucho tendo uma cavidade englobada que é definida por um ou mais substratos. Um arranjo de eletrodos pode ser arranjado ao longo dos substratos e posicionado adjacente à cavidade. A cavidade pode ser cheia com um líquido preenchedor (por exemplo, óleo) que é imiscível com relação às gotículas aquosas. Os eletrodos são configurados para prover diferentes campos elétricos de acordo com uma programação ou sequência predeterminada para transportar, misturar, filtrar, monitorar, e/ou analisar as gotículas aquosas dentro do dispositivo de DF. A sequência predeterminada pode sujeitar as gotículas aquosas para reações designadas de maneira a, por exemplo, preparar uma substância biológica.
[0004] Etapas complexas podem ser implementadas para controlar as gotículas aquosas e preparar a substância biológica desejada. Como um exemplo, tecnologia de DF pode ser usada para preparar bibliotecas de ácidos nucleicos fragmentados para o sequenciamento de próxima geração (NGS) . Após a condução das reações projetadas, as gotículas podem ser transportadas para diferentes localizações dentro do dispositivo de DF que são acessíveis para o usuário. O usuário pode remover cada gotícula, por exemplo, inserindo um pipetador para a cavidade e retirar um pequeno volume (por exemplo, 20 μl) que inclui tanto a solução aquosa quanto o líquido preenchedor. Geralmente, a solução aquosa é uma fração de todo o líquido com o líquido preenchedor que forma uma maior parte do líquido. Por exemplo, um volume do líquido preenchedor pode ser duas vezes (2X), dez vezes (10X), ou vinte vezes (20X) o volume da solução aquosa.
[0005] Para algumas aplicações, pode ser necessário separar a solução aquosa do líquido preenchedor de forma que a solução aquosa pode ser usada em um ensaio ou pode ser recuperado no fim de um ensaio ou fluxo de trabalho. Separar pequenos volumes de líquido a partir de outros líquidos de uma maneira confiável e eficiente, no entanto, pode ser desafiador. Um método convencional para separar uma mistura líquida que inclui uma solução aquosa e um líquido preenchedor inclui depositar a mistura para um poço e girar o poço em uma centrífuga para separar os líquidos em diferentes camadas. A camada do líquido preenchedor pode se formar no topo da camada da solução aquosa. A camada do líquido preenchedor pode ser removida com um pipetador ou através de decantação. Para protocolos particulares, este processo de separação pode durar 45 minutos ou mais. Além disso, o processo pode ser bagunçado e imprevisível, especialmente quando se trabalha com várias amostras diferentes.
[0006] De maneira apropriada, existe uma necessidade por um método de separação de dois ou mais líquidos imiscíveis de uma maneira que é pelo menos um de mais rápida, mais eficiente, ou mais confiável do que processos de separação conhecidos.
BREVE DESCRIÇÃO
[0007] Em uma concretização, um método é provido que inclui prover um dispositivo de separação de fase tendo uma membrana porosa com uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção. O método também inclui prover uma mistura líquida para a cavidade de recepção da membrana porosa. A mistura líquida inclui um líquido polar e um líquido apolar que são imiscíveis um com relação ao outro. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção possui uma energia de superfície que impede o escoamento do líquido polar através da superfície de filtro e permitir o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa. O método também inclui permitir que o líquido apolar escoe para a membrana porosa. O líquido polar forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o líquido apolar escoa para a membrana porosa.
[0008] Em uma concretização, um dispositivo de separação de fase é provido que inclui uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção, em que a superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção impede a absorção de um líquido polar mas permite a absorção de um líquido apolar para a membrana porosa.
[0009] Em uma concretização, um método é provido que inclui prover um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção. O método também inclui depositar uma mistura líquida para a cavidade de recepção da membrana porosa. A mistura líquida inclui um primeiro líquido e um segundo líquido que são imiscíveis um com relação ao outro. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do primeiro líquido através da superfície de filtro e permitir o escoamento do segundo líquido para a membrana porosa. O método também inclui permitir que o segundo líquido escoe para a membrana porosa. O primeiro líquido forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o segundo líquido escoa para a membrana porosa.
[00010] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um sistema de preparo de amostra configurado para preparar uma mistura líquida tendo um líquido polar e um líquido apolar que são imiscíveis um com relação ao outro. O sistema de ensaio também inclui um dispositivo de separação de fase tendo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber a mistura líquida. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do líquido polar através da superfície de filtro e permitir o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa tal que o líquido polar forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o líquido apolar escoa para a membrana porosa.
[00011] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber uma mistura líquida. A mistura líquida possui um líquido polar e um líquido apolar que são imiscíveis um com relação ao outro, em que a superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do líquido polar através da superfície de filtro e permitir o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa tal que o líquido polar forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o líquido apolar escoa para a membrana porosa. O sistema de ensaio também inclui um sistema de análise configurado para realizar um ou mais protocolos de ensaio usando a gotícula do líquido polar.
[00012] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um sistema de preparo de amostra configurado para preparar uma mistura líquida tendo um primeiro líquido e um segundo líquido que são imiscíveis um com relação ao outro. O sistema de ensaio também inclui um dispositivo de separação de fase tendo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber a mistura líquida. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do primeiro líquido através da superfície de filtro e permitir o escoamento do segundo líquido para a membrana porosa tal que o primeiro líquido forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o segundo líquido escoa para a membrana porosa.
[00013] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber uma mistura líquida. A mistura líquida possui um primeiro líquido e um segundo líquido que são imiscíveis um com relação ao outro, em que a superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do primeiro líquido através da superfície de filtro e permitir o escoamento do segundo líquido para a membrana porosa tal que o primeiro líquido forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o segundo líquido escoa para a membrana porosa. O sistema de ensaio também inclui um sistema de análise configurado para realizar um ou mais protocolos de ensaio usando a gotícula do primeiro líquido.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[00014] A Figura 1 é um diagrama de bloco de um sistema de ensaio configurado para conduzir reações designadas formadas de acordo com uma concretização.
[00015] A Figura 2 ilustra uma vista plana de um sistema fluídico que pode ser usado com o sistema de ensaio da Figura 1.
[00016] A Figura 3 ilustra uma vista lateral esquemática de um sistema fluídico formado de acordo com uma concretização.
[00017] A Figura 4 ilustra uma série de gotas de líquido nas respectivas superfícies.
[00018] A Figura 5 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase de acordo com uma concretização.
[00019] A Figura 6 é uma seção transversal do dispositivo de separação de fase tomada ao longo da linha 6-6 na Figura 5.
[00020] A Figura 7 é uma seção transversal alargada do dispositivo de separação de fase da Figura 5 ilustrando um exemplo de cavidade de recepção.
[00021] A Figura 8 é uma seção transversal da cavidade de recepção em um primeiro estágio de um processo de separação ou filtração.
[00022] A Figura 9 é uma seção transversal da cavidade de recepção em um segundo estágio posterior do processo de separação ou filtração.
[00023] A Figura 10 é uma vista de perspectiva de um corpo de filtro de acordo com uma concretização.
[00024] A Figura 11 é uma seção transversal do corpo de filtro tomada ao longo da linha 11-11 na Figura 10.
[00025] A Figura 12 é uma ilustração de um dispositivo de separação de fase de acordo com uma concretização que inclui uma pluralidade de corpos de filtro.
[00026] A Figura 13 é um fluxograma ilustrando um método de acordo com uma concretização.
[00027] A Figura 14 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase de acordo com uma concretização.
[00028] A Figura 15 é uma seção transversal do dispositivo de separação de fase da Figura 14.
[00029] A Figura 16 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase de acordo com uma concretização.
[00030] A Figura 17 é uma vista plana de topo do dispositivo de separação de fase da Figura 16.
[00031] A Figura 18 é uma vista plana de fundo do dispositivo de separação de fase da Figura 16.
[00032] A Figura 19 ilustra uma seção transversal do dispositivo de separação de fase da Figura 16 tomada ao longo da linha A-A da Figura 17.
[00033] A Figura 20 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase de acordo com uma concretização.
[00034] A Figura 21 é uma vista plana de topo do dispositivo de separação de fase da Figura 20.
[00035] A Figura 22 ilustra uma seção transversal do dispositivo de separação de fase da Figura 20 tomada ao longo da linha A-A da Figura 21.
[00036] A Figura 23 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase de acordo com uma concretização.
[00037] A Figura 24 é uma vista plana de fundo do dispositivo de separação de fase da Figura 23.
[00038] A Figura 25 é uma vista plana de topo do dispositivo de separação de fase da Figura 23.
[00039] A Figura 26 ilustra uma seção transversal do dispositivo de separação de fase da Figura 16 tomada ao longo da linha A-A da Figura 25.
[00040] A Figura 27 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase de acordo com uma concretização.
[00041] A Figura 28 é uma seção transversal do dispositivo de separação de fase da Figura 27 tomada ao longo da linha 28-28 na Figura 27.
[00042] A Figura 29 é uma vista plana do dispositivo de separação de fase da Figura 27.
[00043] A Figura 30 é uma vista lateral de um conjunto formado de acordo com uma concretização que inclui o dispositivo de separação de fase.
[00044] A Figura 31 é uma vista esquemática de um sistema formado de acordo com uma concretização.
[00045] A Figura 32 é uma vista explodida de um conjunto de acordo com uma concretização que inclui o dispositivo de separação de fase da Figura 27.
[00046] A Figura 33 é uma vista de perspectiva do conjunto completamente construído na Figura 32.
[00047] A Figura 34 é uma vista esquemática de um sistema formado de acordo com uma concretização.
[00048] A Figura 35 é uma vista esquemática de um sistema formado de acordo com uma concretização.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[00049] Concretizações definidas aqui podem ser usadas em várias aplicações em que a separação de líquidos imiscíveis é desejada. Em particular concretizações, pelo menos um dos líquidos imiscíveis é subsequentemente analisado e/ou usado para preparar uma substância designada. Por exemplo, os líquidos imiscíveis pode incluir um líquido polar (por exemplo, solução aquosa) e um líquido apolar (por exemplo, óleo). Os líquidos imiscíveis podem ser combinados dentro de uma mistura líquida. Em alguns casos, os líquidos imiscíveis podem ser usados para realizar uma ou mais operações, tais como uma ou mais reações designadas com um dos líquidos. Em particular concretizações, o líquido polar inclui uma substância biológica que é subsequentemente usada e/ou analisada pelo usuário. Por exemplo, o líquido polar pode incluir uma biblioteca de ácidos nucleicos fragmentados que é usada para sequenciamento por síntese (SBS) . A biblioteca de ácidos nucleicos fragmentados pode ser preparada usando um protocolo de preparo de biblioteca, tal como um ou mais protocolos descritos na Publicação de Patente dos EUA Nos. 2013/0203606 e 2013/0225452, cada uma das quais é incorporada aqui por referência na sua totalidade.
[00050] Concretizações definidas aqui podem separar os líquidos imiscíveis. Por exemplo, a mistura líquida pode ser provida para um espaço comum (por exemplo, uma cavidade de recepção) que é definida por uma membrana porosa. A membrana porosa pode permitir que pelo menos um dos líquidos imiscíveis escoe através da membrana porosa enquanto impede que pelo menos um outro líquido imiscível escoe para a membrana porosa. O líquido remanescente pode se agrupar dentro do espaço comum. Se o líquido remanescente inclui um líquido polar, forças intermoleculares, tais como forças geradas por ligação de hidrogênio e interações de Van der Waals, podem fazer com que as moléculas do líquido polar se reúnam ou se unam para um maior volume (por exemplo, gotícula) . O maio volume de líquido polar então pode ser removido e usado para outras operações. Em alguns casos, a superfície da membrana porosa pode ser conformada e/ou pode ter certas propriedades que fazer com que o líquido polar se perolize dentro do espaço comum. A conta pode prover um volume designado do líquido polar que é mais fácil de localizar e remover se comparado com líquidos que não perolizam.
[00051] Como usado aqui, um “líquido” é uma substância que é relativamente incompressível e possui uma capacidade de escoar e de se conformar substancialmente para uma forma de um recipiente ou uma superfície que retém a substância. Um líquido pode ser de base aquosa e pode incluir moléculas polares que exibem tensão de superfície que retém o líquido junto. Um líquido também pode incluir moléculas não polares, tais como em uma substância não aquosa ou de base óleo. É entendido que referências a um líquido no presente pedido podem incluir um líquido que foi formado a partir da combinação de dois ou mais líquidos. Por exemplo, soluções miscíveis separadas podem ser combinadas para um único líquido.
[00052] Como usado aqui, o termo “imiscível” é usado para descrever líquidos que são substancialmente incapazes de se dissolver ou ser misturados entre si para formar um líquido homogêneo em condições predeterminadas. As condições predeterminadas podem ser condições ambiente, tais como entre 15°C e 30°C e cerca de 1,0 atm. No entanto, outras condições podem ser providas para facilitar a separação de diferentes líquidos. Quando combinados em um espaço confinado, fluidos imiscíveis podem se separar em pelo menos duas fases, em que cada fase contém pelo menos 90%, pelo menos 95%, pelo menos 99,0%, ou pelo menos 99,5% de um único fluido. Em adição, o termo “imiscível” é intencionado a englobar líquidos que permanecem em fases fluidas separadas por um período de tempo estendido mas eventualmente podem se misturar. Por exemplo, fluidos imiscíveis podem permanecer em fases fluidas essencialmente separadas por pelo menos dez minutos, por pelo menos vinte minutos, ou por pelo menos trinta minutos. Em algumas concretizações, os fluidos imiscíveis podem permanecer em fases fluidas essencialmente separadas por pelo menos uma hora, pelo menos doze horas, ou pelo menos vinte e quatro horas. Líquidos imiscíveis podem ter diferentes densidades tal que uma fase fluida tipicamente se forma acima ou abaixo de outra fase fluida. Por exemplo, em algumas concretizações, líquidos apolares podem ficar acima de líquidos polares. Líquidos imiscíveis podem se misturar para formar um líquido heterogêneo tal como uma emulsão.
[00053] Líquidos, incluindo gotículas de líquidos, podem passar por diferentes forças em várias concretizações. Tais forças podem incluir forças de coesão (isto é, forças atrativas entre moléculas semelhantes do líquido) e forças adesivas (isto é, forças atrativas entre moléculas do líquido e uma superfície sólida ou vapor que cerca o líquido). Forças coesivas e adesivas surgem da interação de átomos e moléculas que estão localizados ao longo de, por exemplo, uma interface líquido - vapor e uma interface líquido - sólido. Outra força que afeta o fluxo de líquido nas concretizações descritas aqui é a gravidade (ou força gravitacional) que é experenciada pelo interesse de líquido mas também outras substâncias. Concretizações definidas aqui podem usar estas forças para separar líquidos imiscíveis e efetivamente isolar pelo menos um dos líquidos de forma que os líquidos podem ser usados em uma subsequente tarefa ou operação.
[00054] Um líquido pode ter diferentes propriedades ou características de molhagem com base nas propriedades da superfície que contata o líquido. Mais especificamente, uma gotícula de um líquido pode ter um ângulo de contato que está baseado nas propriedades do líquido e a superfície sólida. Um ângulo de contato é o ângulo formado pela interseção de dois planos tangentes à gotícula e a correspondente superfície sólida que a gotícula descansa. O ângulo de contato indica uma capacidade de molhagem do líquido para a superfície. Molhagem é uma capacidade do líquido de espalhar ao longo de uma superfície sólida. A molhagem de uma superfície sólida por um líquido é controlada pelas interações intermoleculares de moléculas ao longo de uma interface entre as duas fases. Se as forças adesivas são relativamente maiores do que as forças de coesão, a molhagem do líquido para a superfície é maior (isto é, o ângulo de contato será relativamente pequeno). Se as forças de coesão são relativamente maiores do que as forças adesivas, a molhagem do líquido para a superfície é menor (isto é, o ângulo de contato será relativamente grande). Quando o ângulo de contato é grande, o líquido parece formar uma pérola ao longo da superfície.
[00055] Tensão de superfície em um líquido é causada pelas forças de coesão do líquido e, desta forma, pode ter um efeito no ângulo de contato. Quando a tensão de superfície aumenta, uma capacidade do líquido de reduzir a sua área de superfície (isto é, escorregar) também aumenta. Superfícies de sólidos, no entanto, podem ser caracterizadas como tendo uma energia de superfície. Como a energia de superfície de um sólido aumenta, a capacidade do sólido para interagir com o líquido também aumenta (isto é, o ângulo de contato diminui). Como um exemplo, quando um líquido de baixa tensão de superfície é colocado em um sólido de alta energia de superfície, o líquido se espalha através da superfície e possui a small ângulo de contato. Se um líquido possui uma alta tensão de superfície e é colocado em uma superfície de baixa energia de superfície, o líquido pode formar um grânulo na superfície e pode ter um alto ângulo de contato. Como descrito aqui, a granulação de um líquido dentro de uma cavidade de recepção pode ser, em parte, com base na tensão de superfície do líquido e a energia de superfície da superfície sólida que retém o líquido.
[00056] Da mesma forma, a capacidade de um líquido para escoar para uma membrana porosa pode ser primariamente determinada por pelo menos um de (a) a tensão de superfície do líquido (ou falta da mesma); (b) a energia de superfície da superfície sólida; (c) um tamanho de poro médio da membrana porosa; e (d) uma porosidade da membrana porosa. Por exemplo, a membrana porosa pode ter uma energia de superfície, uma porosidade, e um tamanho de poro médio que operam coletivamente para permitir que um dos líquidos (por exemplo, líquido apolar) escoe para a membrana porosa enquanto outro líquido (por exemplo, líquido polar) forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção. Uma forma da superfície sólida também pode facilitar o escoamento de um líquido e/ou formação de gotícula do outro líquido. De maneira apropriada, concretizações descritas aqui podem usar propriedades inerentes de líquidos (por exemplo, a tensão de superfície), propriedades inerentes de uma superfície sólida (por exemplo, energia de superfície) que contatam os líquidos, e uma forma da superfície sólida para controlar o fluxo dos líquidos. Coletivamente, estes parâmetros podem permitir que um líquido escoe para uma membrana porosa mas impede o escoamento do outro líquido para a membrana porosa e, opcionalmente, facilita a perolização do outro líquido.
[00057] É notado que outros fatores podem afetar o ângulo de contato ou a molhagem de um líquido para um sólido e se um líquido escoa para uma membrana porosa. Por exemplo, a pureza do líquido ou se um surfactante é usado pode afetar a tensão de superfície do líquido e as interações moleculares ao longo da interface sólido - líquido. A pureza do sólido (por exemplo, membrana porosa) ou se um revestimento é colocado em a superfície sólida pode afetar a energia de superfície de um sólido. Ainda, temperatura do ambiente, a composição do ar circundante, e a rugosidade ou suavidade da superfície podem todas afetar as interações entre o líquido e a superfície sólida. Os conceitos discutidos acima são discutidos em maior detalhe em Surfaces, Interfaces, and Colloids: Principles and Applications, Segunda Edição, Drew Meyers, 1999, John Wiley & Sons, Inc. e em Contact Angle, Wettability, and Adhesion, editado por Robert F. Gould (1964), ambos os quais são incorporados aqui por referência.
[00058] Certas concretizações podem usar tecnologia de DF, que também pode ser referido como microfluídicas digitais (DMF) ou electro-umectação-no-dielétrico (EWOD). No entanto, concretizações definidas aqui não estão limitadas às aplicações de DF e podem ser usadas em outros sistemas que usam líquidos imiscíveis. Concretizações podem incluir sistemas de ensaio distribuídos em que um ou mais líquidos são portados manualmente por uma pessoa e/ou automaticamente portados por uma máquina para outras localizações do sistema de ensaio. Concretizações também podem incluir sistemas de ensaio que sãos sistemas essencialmente fechados, tais como dispositivos de lab-on- chip (LOC) ou dispositivos de sistemas micro-eletro- mecânicos (MEMS). Em algumas concretizações, os sistemas podem ser dispositivos descartáveis de uso único, tais como dispositivos de ponto de cuidado (POC).
[00059] Como usado aqui, uma “reação designada” inclui uma alteração em pelo menos um de uma propriedade química, elétrica, física, ou óptica (ou qualidade) . Mais em geral, a reação designada pode ser uma transformação química, alteração química, ou interação química. Exemplos de reações incluem, mas não estão limitados a, reações químicas tais como redução, oxidação, adição, eliminação, rearranjo, esterificação, amidação, eterificação, ciclização, ou substituição; interações de ligação em que um primeiro produto químico se liga com um segundo produto químico; reações de dissociação em que dois ou mais produtos químicos se estacam entre si; fluorescência; luminescência; bioluminescência; quimioluminescência; e reações biológicas, tais como replicação de ácido nucleico, amplificação de ácido nucleico, hibridização de ácido nucleico, ligação de ácido nucleico, fosforilação, catálise enzimática, ligação de receptor, ou ligação de ligando.
[00060] As reações projetadas podem preparar uma substância biológica para o uso subsequente e/ou análise subsequente em um protocolo de ensaio. Em particular concretizações, as reações projetadas podem preparar uma biblioteca de fragmentos de ácido nucleico. Documentos que descrevem preparo de uma amostra biológica usando tecnologia de DF incluem Publicação de Patente dos EUA Nos. 2013/0203606; 2013/0225452; 2010/0291578; 2013/01647422013/0092539; 2013/0178374; 2013/0225450; 2007/0275415; e 2013/0092539, cada um dos quais é incorporado aqui por referência na sua totalidade.
[00061] Em algumas concretizações, a reação designada inclui a incorporação de uma molécula marcada de maneira fluorescente para um analito. O analito pode ser um oligonucleotídeo e a molécula marcada de maneira fluorescente pode ser um nucleotídeo. A reação designada pode ser detectada quando uma luz de excitação é direcionada para o oligonucleotídeo tendo o nucleotídeo marcado, e o fluoróforo emite um sinal fluorescente detectável. Em concretizações alternativas, a fluorescência detectada é um resultado da quimiluminescência ou bioluminescência. Uma reação designada também pode aumentar a transferência de energia de ressonância por fluorescência (ou Forster) (FRET), por exemplo, trazendo um fluoróforo doador em proximidade de um fluoróforo aceitador, diminuir FRET separando fluoróforos doadores e aceitadores, aumentar a fluorescência separando um extintor de um fluoróforo ou diminuir a fluorescência através da colocalização de um extintor e fluoróforo.
[00062] Como usado aqui, o termo “imobilizado,” quando usado com relação a uma biomolécula ou substância bioquímica, inclui anexar substancialmente a biomolécula ou substância bioquímica em um nível molecular a uma superfície. Por exemplo, uma biomolécula ou substância bioquímica pode ser imobilizada para uma superfície do material de substrato usando técnicas de adsorção incluindo interações não covalentes (por exemplo, forças eletrostáticas, van der Waals, e desidratação de interfaces hidrofóbicas) e técnicas de ligação covalente onde grupos funcionais ou ligantes facilitam a anexação de biomoléculas para a superfície. A imobilização das biomoléculas ou substância bioquímicas para uma superfície de um material de substrato pode ser com base nas propriedades da superfície de substrato, o meio líquido portando a biomolécula ou substância bioquímica, e as propriedades das biomoléculas ou substância bioquímicas em si. Em alguns casos, uma superfície de substrato pode ser funcionalizada (por exemplo, modificada quimicamente ou fisicamente) para facilitar a imobilização das biomoléculas (ou substâncias biológicas ou químicas) para a superfície de substrato. A superfície de substrato pode ser primeiramente modificada para ter grupos funcionais ligados com a superfície. Os grupos funcionais então podem se ligar com biomoléculas ou substâncias biológicas ou químicas para imobilizar as mesmas nos mesmos. Uma substância pode ser imobilizada para uma superfície através de um gel, por exemplo, como descrito na Pat. dos EUA No. 8.563.477; Publicação de Patente dos EUA No. 2011/0059865 A1 ou Publicação de Patente dos EUA No. 2014/0079923 A1, cada uma das quais é incorporada aqui por referência.
[00063] Em algumas concretizações, ácidos nucleicos podem ser anexados com uma superfície e amplificados usando amplificação de ponte. Métodos de amplificação de ponte úteis são descritos, por exemplo, na Patente dos EUA No. 5.641.658; WO 07/010251, Pat. dos EUA No. 6.090.592; Publ. de Patente dos EUA No. 2002/0055100 A1; Patente dos EUA No. 7.115.400; Publ. de Patente dos EUA No. 2004/0096853 A1; Publ. de Patente dos EUA No. 2004/0002090 A1; Publ. de Patente dos EUA No. 2007/0128624 A1; e Publ. de Patente dos EUA No. 2008/0009420 A1, cada uma das quais é incorporada aqui em sua totalidade. Outro método útil para amplificar ácidos nucleicos em uma superfície é amplificação de círculo de rolagem (RCA), por exemplo, usando métodos definidos em detalhe adicional abaixo. Em algumas concretizações, os ácidos nucleicos podem ser anexados com uma superfície e amplificados usando um ou mais pares de iniciador. Por exemplo, um dos iniciadores pode estar em solução e o outro iniciador pode ser imobilizado na superfície (por exemplo, 5'-anexado). Por meio de exemplo, uma molécula de ácido nucleico pode hibridizar para um dos iniciadores na superfície seguida pela extensão do iniciador imobilizado para produzir uma primeira cópia do ácido nucleico. O iniciador em solução então hibridiza para a primeira cópia do ácido nucleico que pode ser estendido usando a primeira cópia do ácido nucleico como um modelo. Opcionalmente, após a primeira cópia do ácido nucleico ser produzida, a molécula de ácido nucleico original pode hibridizar para um segundo iniciador imobilizado na superfície e pode ser estendido ao mesmo tempo ou após o iniciador em solução ser estendido. Em qualquer concretização, rodadas de extensão repetidas (por exemplo, amplificação) usando o iniciador imobilizado e iniciador em solução proveem múltiplas cópias do ácido nucleico.
[00064] Como usado aqui, o termo “gotícula” inclui um volume relativamente pequeno de um líquido (ou líquidos) (por exemplo, menor do que 1 ml) que possui uma forma tridimensional que é definida por pelo menos um de propriedades inerentes dos líquidos (por exemplo, forças de coesão), uma forma de uma superfície que contata os líquidos, ou propriedades da superfície que contata os líquidos. A gotícula pode ter uma superfície externa que possui um contorno curvado. Por exemplo, a superfície externa pode ter uma forma convexa.
[00065] Em algumas circunstâncias, uma gotícula pode ser pelo menos parcialmente ligada por outro líquido. Por exemplo, uma gotícula pode ser completamente cercada por um líquido preenchedor dentro de um dispositivo de DF ou pode ser ligado por um líquido preenchedor e uma ou mais superfícies do dispositivo de DF. Como outro exemplo, uma gotícula pode ser ligada pelo líquido preenchedor, uma ou mais superfícies do dispositivo de DF, e/ou a atmosfera. Como mais um exemplo, uma gotícula pode ser ligada pelo líquido preenchedor e a atmosfera. Gotículas, por exemplo, podem ser aquosas ou não aquosas ou podem ser misturas ou emulsões incluindo componentes aquosos e não aquosos. Gotículas podem tomar uma grande variedade de formas. Exemplos não limitantes incluem em geral ser conformado em disco, forma de peneira rotativa, uma esfera truncada, uma elipsóide, esférica, uma esfera parcialmente comprimida, hemi-esférica, um ovóide, cilíndrica, combinações dos mesmos, e várias formas formadas durante as operações de gotícula, tais como mesclando ou dividindo ou formadas como um resultado do contato de tais formas com uma ou mais superfícies de um atuador de gotícula.
[00066] Nas várias concretizações, uma gotícula pode incluir uma amostra biológica, tal como sangue total, fluido linfático, soro, plasma, suor, lágrima, saliva, escarro, fluido cerebrospinal, fluido amniótico, fluido seminal, excreção vaginal, fluido seroso, fluido sinovial, fluido pericardial, fluido peritoneal, fluido pleural, transudados, exudados, fluido cístico, bile, urina, fluido gástrico, fluido intestinal, amostras fecais, líquidos contendo células únicas ou múltiplas células, líquidos contendo organelas, tecidos fluidizados, organismos fluidizados, líquidos contendo organismos multicelulares, cotonetes biológicos e lavagens biológicas. Além disso, uma gotícula pode incluir um reagente, tal como água, água deionizada, soluções salinas, soluções ácidas, soluções básicas, soluções detergentes e/ou tampões. Uma gotícula pode incluir ácidos nucleicos, tais como DNA, DNA genômico, RNA, mRNA ou análogos dos mesmos; nucleotídeos tais como deoxiribonucleotídeos, ribonucleotídeos ou análogos dos mesmos tais como análogos tendo porções de terminador tais como aquelas descritas em Bentley et al., Nature 456:53-59 (2008); Gormley et al., Pub. de Patente Internacional No. WO/2013/131962, intitulada, “Improved Methods of Nucleic Acid Sequencing,” publicada em 12 de setembro de 2013; Barnes et al., Patente dos EUA No. 7.057.026, intitulada “Labelled Nucleotides,” emitida em 6 de janeiro de 2006; Kozlov et al., Pub. de Patente Internacional No. WO/2008/042067, intitulada, “Compositions and Methods for Nucleotide Sequencing,” publicada em 10 de abril de 2008; Rigatti et al., Pub. de Patente Internacional No. WO/2013/117595, intitulada, “Targeted Enrichment and Amplification of Nucleic Acids on a Support,” publicado em 15 de agosto de 2013; Hardin et al., Patente dos EUA No. 7.329.492, intitulada “Methods for Real-Time Single Molecule Sequence Fetermination,” emitida em 12 de fevereiro de 2008; Hardin et al., Patente dos EUA No. 7.211.414, intitulada “Enzymatic Acid nucleico Synthesis: Compositions and Methods for Altering Monomer Incorporation Fidelity,” emitida em 1 de maio de 2007; Turner et al., Patente dos EUA No. 7.315.019, intitulada “Arrays of Optical Confinements and Uses Thereof,” emitida em 1 de janeiro de 2008; Xu et al., Patente dos EUA No. 7.405.281, intitulada “Fluorescent Nucleotide Analogs and Uses Therefor,” emitida em 29 de julho de 2008; e Ranket al., Patente dos EUA Pub. No. 20080108082, intitulada “Polymerase Enzimas and Reagents for Enhanced Acid nucleico Sequencing,” publicada em 8 de maio de 2008, todas as descrições as quais são incorporadas aqui por referência; enzimas tais como polimerases, ligases, recombinases, ou transposases; parceiros de ligação tais como anticorpos, epitopos, estreptavidina, avidina, biotina, lectinas ou carboidratos; ou outras moléculas bioquimicamente ativas. Outros exemplos de conteúdos de gotícula incluem reagentes, tais como um reagente para um protocolo bioquímico, tal como o protocolo de amplificação de ácido nucleico, um protocolo de ensaio com base em afinidade, um protocolo de ensaio enzimático, um protocolo de sequenciamento, e/ou um protocolo para análises de fluidos biológicos. Uma gotícula pode incluir um ou mais grânulos de substrato.
[00067] Como usado aqui, um “atuador de gotícula” quer dizer um dispositivo, sistema, ou conjunto que é capaz de manipular gotículas. Em uma ou mais concretizações, as gotículas são manipuladas usando operações mediadas por eletro-umectação. Para os exemplos de atuadores de gotícula, ver Pamula et al., Patente dos EUA No. 6.911.132, intitulada “Apparatus for Manipulating Droplets by Electrowetting-Based Techniques,” emitida em 28 de junho de 2005; Pamula et al., Patente dos EUA Pub. No. 20060194331, intitulada “Apparatuses and Methods for Manipulating Droplets on a impress circuit plate,” publicada em 31 de agosto de 2006; Pollack et al., Pub. de Patente Internacional No. WO/2007/120241, intitulada “Droplet-Based Biochemistry,” publicada em 25 de outubro de 2007; Shenderov, Patente dos EUA No. 6.773.566, intitulada “Electrostatic Actuators for Fluidics and Methods for Using Same,” emitida em 10 de agosto de 2004; Shenderov, Patente dos EUA No. 6.565.727, intitulada “Actuators for Fluidics Sem Moving Parts,” emitida em 20 de maio de 2003; Kim et al., Patente dos EUA Pub. No. 20030205632, intitulada “Electro-wetting-driven Micropumping,” publicada em 6 de novembro de 2 003; Kim et al., Patente dos EUA Pub. No. 20060164490, intitulada “Method and Apparatus for Promoting the Complete Transfer of Liquid Drops from a nozzle,” publicada em 27 de julho de 2006; Kim et al., Patente dos EUA Pub. No. 20070023292, intitulada “Small Object Moving on Impress Circuit Board,” publicada em 1 de fevereiro de 2007; Shahet al., Patente dos EUA Pub. No. 20090283407, intitulada “Method for Using Magnetic Particles in Drop Fluidics,” publicada em 19 de novembro de 2009; Kim et al., Patente dos EUA Pub. No. 20100096266, intitulada “Method and Apparatus for Real-time Feedback Control of Electrical Manipulation of Droplets on Chip,” publicada em 22 de abril de 2010; Velev, Patente dos EUA No. 7,547,380, intitulada “Droplet Transportation Devices and Methods having a Liquid Surface,” emitida em 16 de junho de 2009; Sterling et al., Patente dos EUA No. 7.163.612, intitulada “Method, Apparatus and Article for Fluidic Control via Electrowetting, for Chemical, Biochemical and Biological Assays and the like,” emitida em 16 de janeiro de 2007; Becker et al., Patente dos EUA No. 7,641,779, intitulada “Method and Apparatus for Programmable Fluidic Processing,” emitida em 5 de janeiro de 2010; Becker et al., Patente dos EUA No. 6.977.033, intitulada “Method and Apparatus for Programmable Fluidic Processing,” emitida em 20 de dezembro de 2005; Decre et al., Patente dos EUA No. 7.328.979, intitulada “System for Manipulation of a body of Fluid,” emitida em 12 de fevereiro de 2008; Yamakawa et al., Patente dos EUA Pub. No. 20060039823, intitulada “Chemical Analysis Apparatus,” publicada em 23 de fevereiro de 2006; Wu, Pub. de Patente Internacional No. WO/2009/003184, intitulada “Digital Fluidics Based Apparatus for Heatexchanging Chemical Processes,” publicada em 31 de dezembro de 2008; Fouillet et al., Patente dos EUA Pub. No. 20090192044, intitulada “Electrode Addressing Method,” publicada em 30 de julho de 2009; Fouillet et al., Patente dos EUA No. 7.052.244, intitulada “Device for Displacement of Small Liquid Volumes Along a Micro-catenary Line by Electrostatic Forces,” emitida em 30 de maior de 2006; Marchand et al., Patente dos EUA Pub. No. 20080124252, intitulada “Droplet Microreactor,” publicada em 29 de maio de 2008; Adachi et al., Patente dos EUA Pub. No. 20090321262, intitulada “Liquid Transfer Device,” publicada em 31 de dezembro de 2009; Roux et al., Patente dos EUA Pub. No. 20050179746, intitulada “Device para controlar the Displacement of a Drop Between Two or Several Solid Substrates,” publicada em 18 de agosto de 2005; e Dhindsa et al., “Virtual Electro-wetting Channels: Electronic Liquid Transport com Continuous Channel Functionality, ” Lab Chip, 10:832-836 (2010) . Cada uma das referências acima é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
[00068] Certos atuadores de gotícula vão incluir um ou mais substratos arranjados com uma lacuna de operações de gotícula entre e eletrodos associados com (por exemplo, depositados em camadas em, anexados com, e/ou incorporados em) um ou mais substratos e arranjados para conduzir uma ou mais operações de gotícula. Por exemplo, certos atuadores de gotícula vão incluir um substrato de base (ou fundo), eletrodos associados com o substrato, uma ou mais camadas dielétricas sobre o substrato e/ou eletrodos, e opcionalmente uma ou mais camadas hidrofóbicas sobre o substrato, camadas dielétricas e/ou os eletrodos que forma uma superfície de operações de gotícula. Um substrato de topo também pode ser provido, que é separado a partir da superfície de operações de gotícula por uma lacuna, que pode ser referido como uma lacuna de operações de gotícula. Vários arranjos de eletrodo nos substratos de topo e/ou fundo são discutidos nas patentes incorporadas e aplicações referenciadas acima.
[00069] Durante operações de gotícula, gotículas podem permanecer em contato contínuo ou contato frequente com um eletrodo de referência ou terra. Um eletrodo de referência ou terra pode estar associado com o substrato de topo que faceia a lacuna ou o substrato de fundo que faceia a lacuna, ou o eletrodo pode estar localizado na lacuna. Onde eletrodos são providos em ambos os substratos, contatos elétricos para acoplar os eletrodos com um instrumento de atuador de gotícula para controlar ou monitorar os eletrodos podem estar associados com um ou ambos os substratos. Em alguns casos, eletrodos em um substrato são acoplados eletricamente com o outro substrato de forma que apenas um substrato está em contato com um atuador de gotícula. Em uma concretização, um material condutor (por exemplo, um epóxi, tal como MASTER BOND™ Polymer System EP79, disponível a partir de Master Bond, Inc., Hackensack, NJ) provê a conexão elétrica entre eletrodos em um substrato e caminhos elétricos nos outros substratos, por exemplo, um eletrodo terra em um substrato de topo pode ser acoplado com um caminho elétrico em um substrato de fundo por tal material condutor. Onde múltiplos substratos são usados, um espaçador pode ser provido entre os substratos para determinar a altura da lacuna entre eles e definir reservatórios de dispensação no atuador. A altura de espaçador, por exemplo, pode ser pelo menos cerca de 5 μm, 100 μm, 200 μm, 250 μm, 275 μm ou mais. Alternativamente ou adicionalmente a altura de espaçador pode ser no máximo cerca de 600 μm, 400 μm, 350 μm, 300 μm, ou menos. O espaçador, por exemplo, pode ser formado de uma camada de projeções forma os substratos de topo e fundo, e/ou um material inserido entre os substratos de topo e fundo.
[00070] Uma ou mais aberturas ou portas podem ser providas nos um ou mais substratos para formar um caminho de líquido através do qual o líquido pode ser distribuído ou removido a partir da lacuna de operações de gotícula. As uma ou mais aberturas em alguns casos podem ser alinhadas para a interação com um ou mais eletrodos, por exemplo, alinhados tal que líquido escoado através da abertura vai vir para proximidade suficiente com um ou mais eletrodos de operações de gotícula para permitir que uma operação de gotícula seja efetuada pelos eletrodos de operações de gotícula usando o líquido. As aberturas podem prover acesso para uma cavidade de recepção onde um reservatório de líquido pode ser armazenado. Os eletrodos de operações de gotícula podem ser associados com as cavidades de recepção para controlar o líquido.
[00071] Os substratos de base (ou fundo) e de topo em alguns casos podem ser formados como um componente integral. Um ou mais eletrodos de referência podem ser providos nos substratos de base (ou fundo) e/ou de topo e/ou na lacuna. Exemplos de arranjos de eletrodo de referência são providos nos pedidos de patente e nas patentes referenciadas acima, que são incorporados aqui por referência em suas totalidades.
[00072] Nas várias concretizações, a manipulação de gotículas por um atuador de gotícula pode ser mediada por eletrodo, por exemplo, mediada por electro-umectação ou mediada por dieleletroforese ou mediada por força de Coulomb. No entanto, concretizações definidas aqui não estão limitadas às gotículas que são controladas através de operações mediadas por eletrodo. Exemplos de outras técnicas para controlar operações de gotícula podem incluir o uso de dispositivos que induzem pressão fluídica hidrodinâmica, tal como aqueles que operam na base de princípios mecânicos (por exemplo, bombas de seringa externa, bombas de membrana pneumática, bombas de membrana de vibração, dispositivos de vácuo, forças centrífugas, bombas piezelétricas/ultrassônicas e forças acústicas); princípios elétricos ou magnéticos (por exemplo, fluxo eletro-osmótico, bombas eletrocinéticas, tampões ferrofluídicos, bombas eletro-hidrodinâmicas, atração ou repulsão usando forças magnéticas e bombas magneto- hidrodinâmicas); princípios termodinâmicos (por exemplo, geração de bolha de gás/expansão de volume induzido por alteração de fase); outros tipos de princípios de molhagem de superfície (por exemplo, electro-umectação, e optoelectro-umectação, bem como quimicamente, gradientes de tensão de superfície termicamente, estruturalmente e radioativamente induzidos); gravidade; tensão de superfície (por exemplo, ação capilar); forças eletrostáticas (por exemplo, fluxo eletro-osmótico); fluxo centrífugo (substrato disposto em um disco compacto e girado); forças magnéticas (por exemplo, oscilação de íons causa escoamento); forças magneto-hidrodinâmicas; e vácuo ou diferencial de pressão. Em certas concretizações, combinações de duas ou mais das técnicas anteriores podem ser empregadas para conduzir uma operação de gotícula em um atuador de gotícula da presente descrição. Similarmente, um ou mais dos anteriores podem ser usados para distribuir líquido para uma lacuna de operações de gotícula, por exemplo, a partir de um reservatório em outro dispositivo ou a partir de um reservatório externo de um atuador de gotícula (por exemplo, um reservatório associado com um substrato de atuador de gotícula e um caminho de escoamento a partir do reservatório para a lacuna de operações de gotícula).
[00073] Superfícies de operações de gotícula de certos atuadores de gotícula podem ser feitas a partir de materiais hidrofóbicos ou podem ser revestidas ou tratadas para as tornar hidrofóbicas. Por exemplo, em alguns casos alguma porção ou toda a superfície de operações de gotículas pode ser derivatizada com produtos químicos ou materiais de energia de superfície baixa, por exemplo, por deposição ou com o uso de síntese no local usando compostos tais como compostos polifluorados ou perfluorados em solução ou monômeros polimerizáveis. Exemplos incluem TEFLON® AF (disponível a partir de DuPont, Wilmington, DE), membros da família de cytop de materiais, revestimentos na família de FLUOROPEL® de revestimentos hidrofóbicos e super-hidrofóbicos (disponível a partir de Cytonix Corporation, Beltsville, MD), revestimentos de silano, revestimentos de fluorosilano, derivados de fosfonato hidrofóbico (por exemplo, aqueles vendidos por Aculon, Inc), e revestimentos eletrônicos NOVEC™ (disponível a partir de 3M Company, St. Paul, MN), outros monômeros fluorados para deposição de vapor químico aprimorado por plasma (PECVD), e organosiloxano (por exemplo, SiOC) para PECVD. Em alguns casos, a superfície de operações de gotícula pode incluir um revestimento hidrofóbico tendo uma espessura que varia a partir de cerca de 10 nm até cerca de 1.000 nm. Além disso, em algumas concretizações, o substrato de topo de um atuador de gotícula inclui um polímero orgânico eletricamente condutor, que então é revestido com um revestimento hidrofóbico ou de outra forma tratado para fazer a superfície de operações de gotícula hidrofóbica. Por exemplo, o polímero orgânico eletricamente condutor que é depositado para um substrato plástico pode ser poli(3,4-etilenodioxitiofeno) poli(estireno sulfonato) (PEDOT:PSS) . Outros exemplos de polímeros orgânicos eletricamente condutores e camadas condutoras alternativas são descritos em Pollack et al., Pub. de Patente Internacional No. WO/2011/002957, intitulada “Droplet Actuator Devices and Methods,” publicada em 6 de janeiro de 2011, toda a descrição a qual é incorporada aqui por referência.
[00074] Um ou ambos os substratos de um atuador de gotícula podem ser fabricados usando uma placa de circuito impresso (PCB), vidro, vidro revestido com óxido de estanho índio (ITO), e/ou materiais semicondutores como o substrato. Quando o substrato é vidro revestido com ITO, o revestimento de ITO pode ter uma espessura de pelo menos cerca de 20 nm, 50 nm, 75 nm, 100 nm ou mais. Alternativamente ou adicionalmente, a espessura pode ser no máximo de cerca de 200 nm, 150 nm, 125 nm ou menos. Em alguns casos, o substrato de topo e/ou fundo inclui um substrato de PCB que é revestido com um dielétrico, tal como um dielétrico de poli-imida, que em alguns casos também pode ser revestido ou de outra forma tratado para fazer a superfície de operações de gotícula hidrofóbica. Quando o substrato inclui um PCB, os seguintes materiais são exemplos de materiais adequados: MITSUI™ BN-300 (disponível a partir de MITSUI Chemicals America, Inc., San Jose CA) ; ARLON™1 11N (disponível a partir de Arlon, Inc, Santa Ana, CA).; NELCO® N4000-6 e N5000-30/32 (disponível a partir de Park Electrochemical Corp., Melville, NY); ISOLA™ FR406 (disponível a partir de Isola Group, Chandler, AZ), especialmente IS620; família de fluoropolímero (adequado para detecção de fluorescência já que possui baixa fluorescência de fundo); família de poli-imida; poliéster; polietileno naftalato; policarbonato; poliéter éter cetona; polímero de cristal líquido; copolímero de ciclo-olefina (COC); polímero de ciclo-olefina (COP); aramida; reforço de aramida não tecido THERMOUNT® (disponível a partir de DuPont, Wilmington, DE) ; fibra de marca NOMEX® (disponível a partir de DuPont, Wilmington, DE); e papel. Vários materiais também são adequados para o uso como o componente dielétrico do substrato. Exemplos incluem: dielétrico depositado por vapor, tal como PARILENO™1 C (especialmente no vidro) , PARILENO™ N, e PARILENO™ HT (para alta temperatura, ~300°C) (disponível a partir de Parileno Coating Services, Inc., Katy, TX); revestimentos AF TEFLON®; cytop; máscaras de solda, tais como máscaras de solda de fotoimagem líquida (por exemplo, em PCB) como TAIYO™ série PSR4000, TAIYO™ série PSR e AUS (disponível a partir de Taiyo America, Inc. Carson City, NV) (boas características térmicas para aplicações que envolvem o controle térmico), e PROBIMER™1 8165 (boas características térmicas para aplicações que envolvem controle térmico (disponível a partir de Huntsman Advanced Materials Americas Inc., Los Angeles, CA); máscara de solda de filme seco, tal como aquelas na linha de máscara de solda de filme seco de VACREL® (disponível a partir de DuPont, Wilmington, DE) ; dielétrica de filme, tal como filme de poli-imida (por exemplo, filme de poli-imida de KAPTON®, disponível a partir de DuPont, Wilmington, DE), polietileno, e fluoropolímeros (por exemplo, FEP), politetrafluoroetileno; poliéster; polietileno naftalato; copolímero de ciclo-olefina (COC); polímero de ciclo- olefina (COP); qualquer outro material de substrato de PCB listado acima; resina de matriz preta; polipropileno; e materiais de circuito flexível preto, tais como DuPont™ Pyralux® HXC e DuPont™ Kapton® MBC (disponível a partir de DuPont, Wilmington, DE).
[00075] Frequência e voltagem de transporte de gotícula podem ser selecionadas para o desempenho com reagentes usados nos protocolos de ensaio específicos. Parâmetros de projeto podem ser variados, por exemplo, número e posicionamento de reservatórios no atuador, número de independentes conexões de eletrodo, tamanho (volume) de diferentes reservatórios, posicionamento de zonas de lavagem de granulo/imãs, tamanho de eletrodo, passo inter- eletrodo, e altura de lacuna (entre substratos de topo e fundo) podem ser variados para o uso com específicos reagentes, protocolos, volumes de gotícula, etc. Em alguns casos, um substrato da presente descrição pode ser derivatizado com produtos químicos ou materiais de energia de superfície baixa, por exemplo, usando a deposição ou síntese no local usando compostos poli-fluorados ou per- fluorados em solução ou monômeros polimerizáveis. Exemplos incluem revestimentos AF TEFLON® e revestimentos FLUOROPEL® para revestimento por pulverização ou imersão, outros monômeros fluorados para a deposição de vapor químico aprimorado por plasma (PECVD), e organosiloxano (por exemplo, SiOC) para PECVD. Adicionalmente, em alguns casos, alguma porção ou toda a superfície de operações de gotícula pode ser revestida com uma substância para reduzir ruído de fundo, tais como fluorescência de fundo a partir de um substrato de PCB. Por exemplo, o revestimento de redução de ruído pode incluir uma resina de matriz preta, tal como as resinas de matriz preta disponíveis a partir de Toray industries, Inc., Japão.
[00076] Reagentes podem ser providos em um atuador de gotícula na lacuna de operações de gotícula ou em um reservatório acoplado de maneira fluida com a lacuna de operações de gotícula. Os reagentes podem estar na forma líquida, por exemplo, gotículas, ou eles podem ser providos em uma forma reconstituível na lacuna de operações de gotícula ou em um reservatório acoplado de maneira fluida com a lacuna de operações de gotícula. Reagentes que podem ser reconstituídos tipicamente podem ser combinados com líquidos para a reconstituição. Um exemplo de reagentes que podem ser reconstituídos adequados para o uso com os métodos e aparelho definidos aqui inclui aqueles descritos em Meathrel et al., Patente dos EUA No. 7.727.466, intitulada “Disintegratable Films for Diagnostic Devices,” emitida em 1 de junho de 2 010, toda a descrição a qual é incorporada aqui por referência.
[00077] Como usado aqui, o termo “ativo” quando usado com referência a um ou mais eletrodos, quer dizer afetar uma alteração no estado elétrico de um ou mais eletrodos que, na presença de uma gotícula, pode resultar em uma operação de gotícula. A ativação de um eletrodo pode ser alcançada usando corrente alternada (AC) ou corrente direta (DC). Qualquer voltagem adequada pode ser usada. Por exemplo, um eletrodo pode ser ativado usando uma voltagem que é maior do que cerca de 150 V, ou maior do que cerca de 200 V, ou maior do que cerca de 250 V, ou a partir de cerca de 275 V até cerca de 1000 V, ou cerca de 300 V. Onde um sinal de AC é usado, qualquer frequência adequada pode ser empregada. Por exemplo, um eletrodo pode ser ativado usando um sinal de AC tendo uma frequência a partir de cerca de 1 Hz até cerca de 10 MHz, ou a partir de cerca de 10 Hz até cerca de 60 Hz, ou a partir de cerca de 20 Hz até cerca de 40 Hz, ou cerca de 30 Hz. Eletrodos de um atuador de gotícula podem ser controlados por um controlador ou um processador, que pode ser provido como parte de um sistema de ensaio. O controlador ou processador pode incluir funções de processamento bem como dados e armazenamento de software e capacidades de entrada e saída.
[00078] Como usado aqui, a “operação de gotícula” inclui qualquer manipulação de uma gotícula em ou dentro de um atuador de gotícula. Uma operação de gotícula, por exemplo, pode incluir: carregar uma gotícula para um atuador de gotícula; dispensar uma ou mais gotículas a partir de uma gotícula de fonte; divisão, separação ou divisão uma gotícula para duas ou mais gotículas; transporte de uma gotícula a partir de uma localização para outra em qualquer direção; mesclando ou combinando duas ou mais gotículas para uma única gotícula; diluindo uma gotícula; misturando uma gotícula; agitando uma gotícula; deque forma uma gotícula; retendo uma gotícula na posição; incubando uma gotícula; aquecendo uma gotícula; vaporizando uma gotícula; resfriando uma gotícula; descartando uma gotícula; transportando uma gotícula out de um atuador de gotícula; outras operações de gotícula descritas aqui; e/ou qualquer combinação dos anteriores. Os termos “mesclar,” “mesclando,” “combinar,” “combinando” e semelhantes são usados para descrever a criação de uma gotícula a partir de duas ou mais gotículas. Deve ser entendido que quando tal termo é usado em referência a duas ou mais gotículas, qualquer combinação de operações de gotícula que são suficientes para resultar na combinação de duas ou mais gotículas para uma gotícula podem ser usados. Por exemplo, “mesclar a gotícula A com a gotícula B,” pode ser alcançado transportando a gotícula A para contatar com uma gotícula B estacionária, transportar a gotícula B para contatar com uma gotícula A estacionária, ou transporte de gotículas A e B para contatar entre si. Os termos “divisão,” “separação” e “cisão” não estão intencionados a implicar qualquer resultado particular com relação ao volume das resultantes gotículas (isto é, o volume das resultantes gotículas pode ser o mesmo ou diferente) ou número de resultantes gotículas (o número de resultantes gotículas pode ser 2, 3, 4, 5 ou mais). O termo “misturar” se refere às operações de gotícula que resultam em distribuição mais homogênea de um ou mais componentes dentro de uma gotícula. Exemplos de operações de gotícula de “carregamento” incluem carregamento de microdiálise, carregamento auxiliado por pressão, carregamento robótico, carregamento passivo, e carregamento de pipeta.
[00079] Operações de gotícula podem ser mediadas por eletrodo. Em alguns casos, operações de gotícula são facilitadas adicionalmente pelo uso de regiões hidrofílicas e/ou regiões hidrofóbicas nas superfícies e/ou por obstáculos físicos. Para os exemplos de operações de gotícula, ver as patentes e pedidos de patente citados acima sob a definição de “atuador de gotícula.”
[00080] Técnicas de formação de imagem ou detecção de capacitância ou impedância algumas vezes podem ser usadas para determinar ou confirmar o resultado de uma operação de gotícula ou para determinar ou confirmar um volume ou nível de líquido dentro de uma cavidade de recepção ou poço. Exemplos de tais técnicas são descritos em Sturmer et al., Pub. de Patente Internacional No. WO/2008/101194, intitulada “Capacitance Detection in a droplet actuator,” publicada em 30 de dezembro de 2009, toda a descrição da qual é incorporada aqui em referência. Falando de maneira geral, as técnicas de formação de imagem ou detecção podem ser usadas para confirmar a presença ou a ausência de uma gotícula em um eletrodo específico ou dentro de um poço ou cavidade de recepção. Por exemplo, a presença de uma gotícula dispensada no eletrodo de destino que segue uma operação de dispensação de gotícula confirma que a operação de dispensação de gotícula foi eficaz. Similarmente, a presença de uma gotícula em um ponto de detecção em uma etapa apropriada em um protocolo de ensaio pode confirmar que um conjunto anterior de operações de gotícula produz com sucesso uma gotícula para a detecção.
[00081] Tempo de transporte de gotícula pode ser bem rápido. Por exemplo, nas várias concretizações, o transporte de uma gotícula a partir de um eletrodo para o próximo pode exceder cerca de 1 s, ou cerca de 0,1 s, ou cerca de 0,01 s, ou cerca de 0,001 sec. Em uma concretização, o eletrodo é operado no modo de AC mas é comutado para o modo de DC para a formação de imagem. É útil para conduzir operações de gotícula para a área de impressão de gotícula a ser similar para a área de electro- umectação; em outras palavras, gotículas 1x, 2x 3x são controlados de maneira útil operados usando 1, 2, e 3 eletrodos, respectivamente. Se a impressão de gotícula é maior do que o número de eletrodos disponível para conduzir uma operação de gotícula em um dado momento, a diferença entre o tamanho de gotícula e o número de eletrodos tipicamente não deve ser maior do que 1; em outras palavras, uma gotícula 2x é controlada de maneira útil usando 1 eletrodo e uma gotícula 3x é controlada de maneira útil usando 2 eletrodos. Quando gotículas incluem grânulos, é útil para o tamanho de gotícula para ser igual ao número de eletrodos que controla a gotícula, por exemplo, transportando a gotícula.
[00082] Como usado aqui, a “líquido preenchedor” inclui um líquido associado com um substrato de operações de gotícula de um atuador de gotícula, líquido que é suficientemente imiscível com uma fase de gotícula para tornar a fase de gotícula submetida às operações de gotícula mediadas por eletrodo. Por exemplo, a lacuna de operações de gotícula de um atuador de gotícula tipicamente é cheio com um líquido preenchedor. O líquido preenchedor pode ser um líquido apolar. O líquido preenchedor, por exemplo, pode ser ou incluir um óleo de baixa viscosidade, tal como óleo de silicone ou líquido preenchedor de hexadecano. O líquido preenchedor pode ser ou incluir um óleo halogenado, tal como um óleo fluorado ou perfluorado. O líquido preenchedor pode encher a lacuna inteira de um atuador de gotícula ou pode revestir uma ou mais superfícies de um atuador de gotícula. Líquidos preenchedores podem ser condutores ou não condutores. Líquidos preenchedores podem ser selecionados para aprimorar operações de gotícula e/ou reduzir a perda de reagente ou substâncias alvo a partir de gotículas, aprimorar a formação de microgotículas, reduzir a contaminação cruzada entre as gotículas, reduzir a contaminação de atuador de gotícula superfícies, reduzir a degradação de materiais de atuador de gotícula, etc. Por exemplo, líquidos preenchedores podem ser selecionados para a compatibilidade com materiais de atuador de gotícula. Como um exemplo, líquidos preenchedores fluorados podem ser empregados de maneira útil com revestimentos de superfície fluorados. Líquidos preenchedores fluorados são úteis para reduzir a perda de compostos lipofílicos, tais como substratos umbelliferum como substratos de 6- hexadecanoilamido-4-metil umbelliferum (por exemplo, para o uso em Krabbe, Niemann-Pick, ou outros ensaios); outros substratos de umbelliferum são descritos em Winger et al., Patente dos EUA Pub. No. 20110118132, intitulada “Enzymatic Assays Using Substrates umbelliferum with Ciclodextrins in Droplets of Oil,” publicada em 19 de maio de 2011, toda a descrição da qual é incorporada aqui por referência. Exemplos de óleos fluorados adequados incluem aqueles na linha de Galden, tais como Galden HT170 (ponto de ebulição = 170 °C, viscosidade = 1,8 cSt, densidade = 1,77), Galden HT200 (ponto de ebulição = 200C, viscosidade = 2,4 cSt, d = 1,79), Galden HT230 (ponto de ebulição = 230C, viscosidade = 4,4 cSt, d = 1,82) (todos a partir de Solvay Solexis); aqueles na linha de Novec, tais como Novec 7500 (ponto de ebulição = 128C, viscosidade = 0,8 cSt, d = 1,61), Fluorinert FC-40 (ponto de ebulição = 155 °C, viscosidade = 1,8 cSt, d = 1,85), Fluorinert FC-43 (ponto de ebulição = 174 °C, viscosidade = 2,5 cSt, d = 1,86) (ambos a partir de 3M) . Em geral, a seleção de líquidos preenchedores perfluorados está baseada na viscosidade cinemática (< 7 cSt, mas não necessário), e no ponto de ebulição (> 150 °C, mas não necessário, para o uso em aplicações com base em DNA/RNA (PCR, etc.)). Líquidos preenchedores, por exemplo, podem ser dopados com surfactantes ou outros aditivos. Por exemplo, aditivos podem ser selecionados para aprimorar operações de gotícula e/ou reduzir a perda de reagente ou substâncias alvo a partir de gotículas, formação de microgotículas, contaminação cruzada entre gotículas, contaminação de atuador de gotícula superfícies, degradação de materiais de atuador de gotícula, etc. A composição do líquido preenchedor, incluindo dopagem de surfactante, pode ser selecionada para o desempenho com reagentes usados nos protocolos de ensaio específicos e interação ou não interação eficaz com materiais de atuador de gotícula. Exemplos de líquidos preenchedores e formulações de líquido preenchedor adequadas para o uso com os métodos e aparelho definido aqui são providos em Srinivasan et al, Pub. de Patente Internacional No. WO/2010/027894, intitulada “Droplet Actuators, Modified Fluids and Methods,” publicada em 3 de junho de 2010; Srinivasan et al, Pub. de Patente Internacional No. WO/2009/021173, intitulada “Use of Additives for Enhancing Droplet Operations,” publicada em 12 de fevereiro de 2009; Sista et al., Pub. de Patente Internacional No. WO/2008/098236, intitulada “Droplet Actuators Devices and Methods Employing Magnetic Beads,” publicada em 15 de janeiro de 2009; e Monroe et al., Patente dos EUA Pub. No. 20080283414, intitulada “Electrowetting Devices,” publicada em 20 de novembro de 2008, todas as descrições as quais são incorporadas aqui por referência, bem como as outras patentes e pedidos de patente citados aqui. óleos fluorados em alguns casos podem ser dopados com surfactantes fluorados, por exemplo, Zonyl FSO-100 (Sigma-Aldrich) e/ou outros. Um líquido preenchedor tipicamente é um líquido. Em algumas concretizações, um gás preenchedor pode ser usado em vez de um líquido. Exemplos de líquidos preenchedores são descritos na Publicação de Patente dos EUA No. 2014/0231259, que é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
[00083] Quando um líquido em qualquer forma (por exemplo, uma gotícula ou um corpo contínuo, seja se movendo ou estacionário) é descrito como estando “em”, “no”, ou “sobre” um eletrodo, arranjo, matriz ou superfície, tal líquido pode estar tanto em contato direto com o eletrodo/arranjo/matriz/superfície, ou pode estar em contato com uma ou mais camadas ou filmes que são interpostos entre o líquido e o eletrodo/arranjo/matriz/superfície. Em um exemplo, líquido preenchedor pode ser considerado como um filme entre tal líquido e o eletrodo/arranjo/matriz/superfície.
[00084] Quando uma gotícula é descrita como estado “em” ou “carregado em” um atuador de gotícula, deve ser entendido que a gotícula é arranjada em ou dentro de um atuador de gotícula de uma maneira que facilita o uso de um atuador de gotícula para conduzir uma ou mais operações de gotícula ou de uma maneira que facilita a detecção de uma propriedade de ou um sinal a partir da gotícula.
[00085] A seguinte descrição detalhada de certas concretizações será mais bem entendida quando lida em conjunto com os desenhos anexos. Até a extensão em que as figuras ilustram diagramas dos blocos funcionais de várias concretizações, os blocos funcionais não necessariamente são indicativos da divisão entre circuitos de hardware. Assim, por exemplo, um ou mais dos blocos funcionais (por exemplo, processadores ou memórias) podem ser implementados em um único pedaço de hardware (por exemplo, um processador de sinal de propósito geral ou memória de acesso aleatório, disco rígido, ou semelhantes). Similarmente, os programas podem ser programas remotos, podem ser incorporados como subrotinas em um sistema de operação, podem ser funções em um pacote de software instalado, e semelhantes. Deve ser entendido que as várias concretizações não estão limitados aos arranjos e instrumentalidade mostrada nos desenhos.
[00086] A Figura 1 é um diagrama de bloco de um sistema de ensaio 100 configurado para conduzir reações designadas formadas de acordo com uma concretização enquanto usa líquidos imiscíveis. O sistema de ensaio 100 inclui um sistema fluídico 102 que é operativamente posicionado com relação a ou operativamente acoplado com um conjunto de transporte de líquido 104, um conjunto de detector 106, um sistema de detecção de líquido 108, e um ou mais dispositivos de aquecimento 110. O sistema de ensaio 100 também pode incluir um dispositivo de separação de fase 125, um dispositivo de facilitação de escoamento 184, e um sistema de análise 186. Em algumas concretizações, o sistema fluídico 102 pode ser referido como um sistema de preparo de amostra. O sistema fluídico 102 pode ser um atuador de gotícula, tal como um dispositivo de DF ou cartucho, que está configurado para usar tecnologia de DF para conduzir operações de gotícula nas gotículas discretas. Sistemas fluídicos também podem incluir dispositivos de MEMS, LOC, e/ou POC. É notado que os termos dispositivo de DF, célula de fluxo, dispositivo de MEMS, dispositivo de LOC, e dispositivo de POC não são necessariamente mutuamente exclusive. Por exemplo, um único sistema fluídico pode ser caracterizado como um dispositivo de MEMS, um dispositivo de LOC, e/ou um dispositivo de POC.
[00087] Em certas concretizações, o sistema fluídico 102 é um atuador de gotícula que inclui um primeiro substrato e um segundo substrato que são separados por uma lacuna de operações de gotícula (não mostrado). A lacuna de operações de gotícula pode definir uma cavidade interna onde as gotículas estão localizadas durante a operação do sistema fluídico 102. O primeiro substrato pode incluir um arranjo de eletrodos eletricamente endereçáveis. Em alguns casos, o segundo substrato pode incluir um plano de eletrodo de referência feito, por exemplo, a partir de tinta condutora ou óxido de estanho índio (ITO). O primeiro substrato e o segundo substrato podem ser revestidos com a hidrofóbica material. Operações de gotícula são conduzidas na lacuna de operações de gotícula. O espaço em torno das gotículas (isto é, a lacuna de operações de gotícula entre o primeiro e o segundo substratos) pode ser cheio com um líquido preenchedor que é imiscível com relação às gotículas. Por exemplo, o líquido preenchedor pode ser um fluido inerte, tal como óleo de silicone, que evita a evaporação das gotículas e é usado para facilitar o seu transporte dentro do dispositivo. Em alguns casos, operações de gotícula podem ser efetuadas variando os padrões de ativação de voltagem. Operações de gotícula podem incluir mesclar, dividir, misturar, e dispensar gotículas.
[00088] O sistema fluídico 102 pode ser projetado para encaixar em ou dentro de um alojamento de sistema (não mostrado) do sistema de ensaio 100. O alojamento de sistema pode reter o sistema fluídico 102 e alojar outros componentes do sistema de ensaio, tais como, mas não limitado a, o conjunto de transporte de líquido 104, o conjunto de detector 106, o sistema de detecção de líquido 108, e um ou mais dispositivos de aquecimento 110. Por exemplo, o alojamento de sistema pode alojar um ou mais imãs 112, que podem ser imãs permanentes. Opcionalmente, o alojamento de sistema pode alojar um ou mais eletroímãs 114. Os imãs 112 e/ou eletroímãs 114 podem ser posicionados em relação ao sistema fluídico 102 para a imobilização de grânulos de substrato magneticamente responsivos. Opcionalmente, as posições dos imãs 112 e/ou os eletroímãs 114 podem ser controlados por um motor de localização de imã 116. Adicionalmente, o alojamento de sistema pode alojar um ou mais dos dispositivos de aquecimento 110 para controlar a temperatura dentro, por exemplo, de certas zonas de reação e/ou lavagem do sistema fluídico 102. Em um exemplo, os dispositivos de aquecimento 110 podem ser barras de aquecedor que são posicionadas com relação ao sistema fluídico 102 para prover o controle térmico do mesmo.
[00089] O sistema de ensaio 100 pode incluir um controlador de sistema 120 que se comunica com os vários componentes do sistema de ensaio 100 para controlar automaticamente o sistema de ensaio 100 durante um ou mais protocolos. Por exemplo, o controlador de sistema 120 pode ser acoplado de maneira comunicativa com o sistema fluídico 102, os eletroímãs 114, o motor de localização de imã 116, os dispositivos de aquecimento 110, o conjunto de detector 106, o sistema de detecção de líquido 108, e o conjunto de transporte de líquido 104. O controlador de sistema 120 também pode ser acoplado de maneira comunicativa com uma interface de usuário (não mostrado) que está configurado para receber entradas de usuário para operar o sistema de ensaio 100.
[00090] O controlador de sistema 120 pode incluir um ou mais dispositivos de base lógica, incluindo um ou mais microcontroladores, processadores, computadores de conjunto de instrução reduzida (RISC), circuitos integrados específicos de aplicativo (ASICs), arranjo de portal programável de campo (FPGAs), circuitos lógicos, e qualquer outro circuito capaz de executar funções descritas aqui. Em uma concretização de exemplo, o controlador de sistema 120 executa um conjunto de instruções que são armazenadas em um ou mais elementos de armazenamento de maneira a realizar um ou mais protocolos. Elementos de armazenamento podem estar na forma de fontes de informação ou elementos de memória física dentro do sistema de ensaio 100. Os protocolos realizados pelo sistema de ensaio 100 podem ser para realizar, por exemplo, análise quantitativa de DNA ou RNA, análise de proteína, sequenciamento de DNA (por exemplo, sequenciamento por síntese (SBS)), preparo de amostra, e/ou preparo de bibliotecas de fragmento para o sequenciamento. Para concretizações que usam um atuador de gotícula, o controlador de sistema 120 pode controlar a manipulação de gotícula através da ativação/desativação de eletrodos para realizar um ou mais dos protocolos. O controlador de sistema 120 também pode controlar a operação e o posicionamento do conjunto de transporte de líquido 104 como descrito aqui.
[00091] O conjunto de instruções pode incluir vários comandos que instruem o sistema de ensaio 100 para realizar operações específicas tais como os métodos e processos das várias concretizações descritas aqui. O conjunto de instruções pode estar na forma de um programa de software. Como usado aqui, os termos “software” e “firmware” são intercambiáveis, e incluem qualquer programa de computador armazenada na memória para a execução por um computador, incluindo memória RAM, memória ROM, memória EPROM, memória EEPROM, e memória RAM não volátil (NVRAM) . Os tipos de memória acima são apenas exemplares, e assim não são limitantes como para os tipos de memória utilizáveis para o armazenamento de um programa de computador.
[00092] O software pode estar nas várias formas tais como software de sistema ou software de aplicativo. Adicionalmente, o software pode estar na forma de uma coleção de programas separados, ou um módulo de programa dentro de um maior programa ou uma porção de um módulo de programa. O software também pode incluir programação modular na forma de programação orientada por objeto. Após a obtenção dos dados de detecção, os dados de detecção podem ser processados automaticamente pelo sistema de ensaio 100, processados em resposta às entradas de usuário, ou processados em resposta a um requisito feito por outra máquina de processamento (por exemplo, um requisito remoto através de uma ligação de comunicação).
[00093] O controlador de sistema 120 pode ser conectado com os outros componentes ou sub-sistemas do sistema de ensaio 100 através de ligações de comunicação, que pode ser ligado de maneira física ou sem fios. O controlador de sistema 120 também pode ser conectado de maneira comunicativa com servidores ou sistemas fora do local. O controlador de sistema 120 pode receber entradas de usuário ou comandos, a partir de uma interface de usuário (não mostrado). A interface de usuário pode incluir um teclado, mouse, um painel de tela de toque, e/ou um sistema de reconhecimento de voz, e semelhantes.
[00094] O controlador de sistema 120 pode servir para prover capacidades de processamento, tais como armazenar, interpretar, e/ou executar instruções de software, bem como controlar a operação global do sistema de ensaio 100. O controlador de sistema 120 pode ser configurado e programado para controlar dados e/ou aspectos de energia de vários componentes. Apesar de o controlador de sistema 120 ser representado como uma única estrutura na Figura 1, é entendido que o controlador de sistema 120 pode incluir múltiplos componentes separados (por exemplo, processadores) que são distribuídos através do sistema de ensaio 100 em diferentes localizações. Em algumas concretizações, um ou mais componentes podem ser integrados com um instrumento de base e um ou mais componentes podem estar localizados de maneira remota com relação ao instrumento.
[00095] Em algumas concretizações, o conjunto de detector 106 é um sistema de formação de imagem que é posicionado com relação ao sistema fluídico 102 para detectar sinais de luz (por exemplo, absorbância, reflexão/refração, ou emissões de luz) a partir do sistema fluídico 102. O sistema de formação de imagem pode incluir uma ou mais fontes de luz (por exemplo, diodos de emissão de luz (LEDs) e um dispositivo de detecção, tal como uma câmera de dispositivo acoplado com carga (CCD) ou formador de imagem de semicondutor de oxido de metal complementar (CMOS). Em algumas concretizações, o conjunto de detector 106 pode detectar sinais de luz que são emitidos a partir da quimioluminescência. Ainda em outras concretizações, o conjunto de detector 106 pode não ser um sistema de formação de imagem. Por exemplo, o conjunto de detector 106 pode ser um ou mais eletrodos que detectam uma propriedade elétrica de um líquido.
[00096] O sistema de detecção de líquido 108 pode ser configurado para detectar uma localização de um líquido e/ou um volume do líquido. Por exemplo, o sistema de detecção de líquido 108 pode ser configurado para identificar uma localização de uma gotícula dentro do sistema fluídico 102 e/ou um volume de uma gotícula dentro do sistema fluídico 102 ou de um líquido dentro de um reservatório (ou cavidade de recepção). Em certas concretizações, o sistema de detecção de líquido 108 pode incluir circuitos para detectar a impedância dentro de uma gotícula ou reservatório. Por exemplo, o sistema de detecção de líquido 108 pode incluir eletrodos que formam um espectrômetro de impedância. O sistema de detecção de líquido 108 pode ser usado para monitorar o carregamento capacitivo de qualquer eletrodo, tal como qualquer eletrodo de operações de gotícula, com ou sem uma gotícula no mesmo. Por exemplos de técnicas de detecção de capacitância adequadas, ver Sturmer et al., Publicação de Patente Internacional No. WO/2008/101194, intitulada “Capacitance Detection in a droplet actuator,” publicada em 21 de agosto de 2008; e Kale et al., Publicação de Patente Internacional No. WO/2002/080822, intitulada “System and Method for Dispensing Liquids,” publicada em 17 de outubro de 2002; todas as descrições as quais são incorporadas aqui em referência. Alternativamente, outros dispositivos ou elementos podem ser usados para detectar uma localização e/ou volume do líquido dentro do sistema fluídico 102. Por exemplo, o conjunto de detector 106 pode detectar sinais de luz que se propagam através e/ou são emitidos a partir de uma região designada. Com base nos sinais de luz, o sistema de detecção de líquido 108 pode confirmar se uma gotícula está localizada na região designada e/ou determinar que um líquido possui um volume aproximado na região designada. O sistema de detecção de líquido 108 pode incluir sondas que detectam um nível do líquido.
[00097] Opcionalmente, o sistema fluídico 102 pode incluir um dispositivo de interrupção 122. O dispositivo de interrupção 122 pode incluir qualquer dispositivo que promove a interrupção (lise) de materiais, tais como tecidos, células e esporos em um atuador de gotícula. O dispositivo de interrupção 122, por exemplo, pode ser um mecanismo de sonicação, um mecanismo de aquecimento, um mecanismo de cisalhamento mecânico, um mecanismo de bater grânulo, funcionalidades físicas incorporadas para o sistema fluídico 102, um mecanismo de geração de campo elétrico, um mecanismo de ciclo térmico, e quaisquer combinações dos mesmos. O dispositivo de interrupção 122 pode ser controlado pelo controlador de sistema 120.
[00098] O conjunto de transporte de líquido 104 pode incluir um alojamento de armazenamento 115 e um motor de transporte 117. O alojamento de armazenamento 115 inclui um reservatório ou cavidade que está configurado para armazenar líquidos (por exemplo, reagentes, soluções de tampão, líquido preenchedor, etc.) que são usados para conduzir as reações projetadas. O motor de transporte 117 é configurado para mover o alojamento de armazenamento 115 com relação ao sistema fluídico 102 para carregar líquidos para e/ou remover líquidos a partir do sistema fluídico 102. Os líquidos podem ser carregados para ou retirar através de portas de acesso 129 que proveem acesso para uma cavidade interna do sistema fluídico 102. Por meio de exemplo apenas, o motor de transporte 117 (e o motor de localização de imã 116) pode incluir um ou mais motores de acionamento direto, motores de corrente direta (DC) , acionadores de solenóide, atuadores lineares, motores piezelétricos, e semelhantes.
[00099] O dispositivo de separação de fase 125 possui uma pluralidade de cavidades de recepção 127 que são cada uma configurada para receber uma mistura líquida a partir do sistema fluídico 102. As misturas líquidas podem ser automaticamente transferidas através do conjunto de transporte de líquido 104 ou podem ser transferidas manualmente por um usuário (por exemplo, técnico). Em particular concretizações, a mistura líquida pode incluir um líquido polar (por exemplo, uma solução aquosa incluindo uma amostra biológica) e um líquido apolar (por exemplo, óleo de silicone) . O dispositivo de separação de fase 125 pode ser configurado para separar o líquido polar a partir do líquido apolar reduzindo de maneira significativa um volume do líquido apolar. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase 125 pode absorver o líquido apolar para um corpo do dispositivo de separação de fase 125 enquanto holding o líquido polar dentro das cavidades de recepção. Em uma concretização de exemplo, a mistura líquida pode ser retirada manualmente a partir do sistema fluídico 102. Por exemplo, um usuário pode inserir um ou mais bocais de um pipetador (ou multi-pipetador) através das portas de acesso 129 e remover a mistura líquida a partir do sistema fluídico 102. Em outras concretizações, a mistura líquida pode ser removida automaticamente usando, por exemplo, pipetadores ou tubos controlados de maneira fluida por uma máquina automatizada. Alternativamente, o sistema de ensaio 100 pode incluir um ou mais canais fluídicos que estão em comunicação de fluxo com as cavidades de recepção 127 e um sistema de bomba (não mostrado) que induz um fluxo da mistura líquida para as cavidades de recepção 127.
[000100] Em algumas concretizações, a mistura líquida é separada de uma maneira passiva. Por exemplo, a mistura líquida pode descansar sobre uma membrana porosa do dispositivo de separação de fase e gravidade pode fazer com que um ou mais líquidos escoem para a membrana porosa enquanto impede o fluxo de outros líquidos para a membrana porosa. Em outras concretizações, o sistema de ensaio 100 inclui o dispositivo de facilitação de escoamento 184. O dispositivo de facilitação de escoamento 184 pode ser, por exemplo, um sistema que está configurado para reter e mover o dispositivo de separação de fase 125. Por meio de exemplo, o dispositivo de facilitação de escoamento 184 pode agitar ou oscilar o dispositivo de separação de fase 125 ou causar vibrações dentro do dispositivo de separação de fase 125 para mover a mistura líquida e facilitar a separação da mistura líquida. Como outro exemplo, o dispositivo de facilitação de escoamento 184 pode ser uma centrífuga que recebe o dispositivo de separação de fase 125 e gira para facilitar a separação da mistura líquida.
[000101] Após isolar efetivamente um ou mais líquidos, os líquidos isolados podem ser providos para um sistema de análise 186 para adicional preparo e/ou análise. Por exemplo, os líquidos isolados podem ser providos para um sistema para conduzir PCR e/ou sequenciamento de ácidos nucleicos que são derivados a partir dos líquidos isolados. No entanto, concretizações definidas aqui não estão limitadas um protocolo de sequenciamentos e outros protocolos de ensaio podem ser implementados.
[000102] Sistemas de análise que podem ser capazes de realizar um ou mais dos protocolos de SBS descritos acima incluem sistemas desenvolvidos por Illumina, Inc., tal como os sistemas MiSeq, HiSeq 2500, HiSeq X Ten, e HiScan. Sistemas capazes de realiza um ou mais dos protocolos de SBS descritos acima são descritos nos Pedidos dos EUA Nos. 13/273.666 e 13/905,633; WO 07/123744; Publicações de Pedido de Patente dos EUA Nos. 2012/0270305 A1; 2013/0023422 A1; e 2013/0260372 A1; e Pat. dos EUA Nos. 5.528.050; 5.719.391; 8.158.926 e 8.241.573, cada uma das quais é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
[000103] Será percebido que um ou mais aspectos das concretizações definidas aqui podem ser incorporados como um método, sistema, meio legível por computador, e/ou produto de programa de computador. O termo “sistema” deve ser bastante interpretado e pode significar qualquer conjunto ou dispositivo. Aspectos podem tomar a forma de concretizações de hardware, concretizações de software (incluindo firmware, software residente, micro-código, etc.), ou concretizações que combinam aspectos de software e hardware que podem todas em geral ser referidas aqui como um “circuito,” “módulo” ou “sistema.” Adicionalmente, os métodos podem tomar a forma de um produto de programa de computador em um meio de armazenamento útil por computador tendo código de programa útil por computador incorporado no meio.
[000104] A Figura 2 ilustra uma vista plana de um atuador de gotícula 130, que pode ser usado como o sistema fluídico dentro de um sistema de ensaio, tal como o sistema de ensaio 100 (Figura 1). Um atuador de gotícula 130 inclui um substrato de fundo 132 e um substrato de topo 134 que é posicionado sobre o substrato de fundo 132. O substrato de fundo 132 pode incluir, por exemplo, uma placa de circuito impresso (PCB) tendo um arranjo de eletrodos na mesma para conduzir operações de gotícula. O substrato de topo 134 pode ser uma placa de cobertura que é montada sobre o substrato de fundo 132. O substrato de topo 134 inclui um arranjo de portas de acesso 136. Por exemplo, na concretização ilustrada, as portas de acesso 136 incluem uma entrada de preenchedor 138, fileiras de entradas de reagente 140, 142, uma fileira de entradas de adaptador 144, uma fileira de entradas de amostra 146, e uma fileira de saídas de mistura de líquido 148. Cada uma das portas de acesso 136 provê acesso fluídico para uma cavidade interna (ou lacuna de operação de gotículas) que está localizada entre os substratos de topo e fundo 134, 132. Um atuador de gotícula 130 pode receber líquidos (por exemplo, um ou mais reagentes, soluções de tampão, líquido preenchedor, e semelhantes) através das portas de acesso 136 e/ou pode ter líquidos retirados através das portas de acesso 136, tais como as saídas de mistura de líquido 148.
[000105] A Figura 3 ilustra uma seção transversal esquemática de uma porção de um sistema fluídico 160 formada de acordo com uma concretização. O sistema fluídico 160 pode ser ou incluir um dispositivo de DF ou atuador de gotícula, tal como um atuador de gotícula 130 (Figura 2). O sistema fluídico 160 possui um alojamento 162 que está configurado para reter um líquido preenchedor 164 (por exemplo, óleo) e uma ou mais soluções 166 (por exemplo, soluções de reagente ou amostra). O alojamento 162 pode ser formado a partir de múltiplos componentes. Por exemplo, o alojamento 162 inclui um substrato de cobertura ou de topo 168 e um substrato de fundo 17 0. O substrato de topo 168 é montado para o substrato de fundo 170. Os substratos de topo e fundo 168, 170 são separados por uma lacuna operacional (ou lacuna de operação de gotículas) que define um canal de dispositivo 172. O substrato de topo 168 possui uma abertura de acesso 173.
[000106] Quando o substrato de topo 168 é montado para o substrato de fundo 170, os substratos de topo e fundo 168, 170 formam a cavidade de remoção 174 que é acessível através da abertura de acesso 173 e em comunicação fluida com o canal de dispositivo 172. A cavidade de remoção 174 é dimensionada e conformada para reter a solução 166 e permitir que um instrumento 17 6 retire líquido a partir da cavidade de remoção 174. O líquido retirado pode incluir tanto a solução 166 quanto o líquido preenchedor 164 e ser referido como uma mistura líquida. O instrumento 17 6 é ilustrado como tendo um bocal 177 que é inserido através da abertura de acesso 173. O instrumento 17 6 pode ser, por exemplo, um pipetador ou um multi-pipetador (também referido como uma pipeta de múltiplos canais). Em outras concretizações, o instrumento 17 6 pode incluir um tubo flexível que é mantido dentro da cavidade de remoção 174. No entanto, deve ser entendido que outros mecanismos para remover um volume designado da mistura líquida podem ser usados.
[000107] Na concretização ilustrada, gotículas 178 podem ser transportadas através do canal de dispositivo 172 para acumular e formar uma maior gotícula ou volume 179 dentro da cavidade de remoção 174. A maior gotícula 179 pode ser formada a partir de múltiplas gotículas 178 tendo a mesma composição ou múltiplas gotículas 178 em que pelo menos duas das gotículas possuem diferentes composições. Em concretizações alternativas, cada única gotícula 178 é removida de maneira separada a partir da cavidade de remoção 174 antes da próxima gotícula 178 que está localizado sobre o eletrodo de reservatório 182. Para transportar as gotículas 178, o sistema fluídico 160 pode incluir um arranjo de eletrodos 180 que são posicionados ao longo do canal de dispositivo 172. Por exemplo, o substrato de fundo 170 inclui uma série dos eletrodos 180 posicionados ao longo do canal de dispositivo 172. O substrato de topo 168 pode incluir um eletrodo de referência (não mostrado). Alternativamente, o substrato de fundo 170 pode incluir um eletrodo de referência. O substrato de fundo 170 também pode incluir um eletrodo de reservatório 182. O eletrodo de reservatório 182 pode ser usado pelo controlador de sistema para reter um maior volume da solução 166. Por exemplo, na concretização ilustrada, o eletrodo 182 é dimensionado e conformado para ter uma maior área do que os eletrodos 180. Os eletrodos 180, 182 são acoplados eletricamente com um controlador de sistema (não mostrado), tal como o controlador de sistema 120 (Figura 1). O controlador de sistema é configurado para controlar voltagens dos eletrodos 180, 182 para conduzir operações de electro-umectação. Mais especificamente, os eletrodos 180, 182 podem ser ativados/desativados para conduzir reações designadas e então transportar as gotículas 178 para a cavidade de remoção 174 através do canal de dispositivo 172.
[000108] Alternativamente ou em adição à retenção da maior gotícula 179, o eletrodo de reservatório 182 pode ser usado para detectar um volume da maior gotícula 179. Mais especificamente, o eletrodo 182 pode comunicar informação que pode ser usada para determinar que um volume designado da solução 166 existe acima do eletrodo 182. Se o volume é determinado de ser suficiente, o controlador de sistema pode ativar um mecanismo que está configurado para induzir o escoamento do líquido dentro da cavidade de remoção 174 através do bocal 177. Mais especificamente, o mecanismo pode retirar pelo menos uma porção da solução 166 e o líquido preenchedor 164. A quantidade de líquido removido pode ser uma quantidade predeterminada ou aproximada predefinida. Por exemplo, um pipetador pode ser configurado para remover uma quantidade substancialmente comum de líquido com cada bomba ou curso do pipetador.
[000109] A Figura 4 ilustra uma série de gotículas de líquido L1-L6 em respectivas superfícies sólidas. Como discutido acima, concretizações descritas aqui usam as forças experienciadas por um líquido para controlar o fluxo do líquido através de uma membrana porosa e/ou uma forma do líquido dentro de uma cavidade de recepção. Estas forças incluem forças de coesão (isto é, forças atrativas entre moléculas semelhantes do líquido) e forças adesivas (isto é, forças atrativas entre moléculas do líquido e a superfície sólida que contata o líquido ou vapor que cerca o líquido). Forças coesivas e forças adesivas surgem da interação de átomos e moléculas que estão localizados, por exemplo, ao longo de uma interface líquido - vapor e uma interface líquido - sólido. Outra força que afeta o líquido em certas concretizações é gravidade ou a força gravitacional Fg.
[000110] A Figura 4 mostra diâmetros de descanso DR1- DR6 e ângulos de contato θ1-θ6 para as gotículas do líquidos L1-L6. Um diâmetro de descanso DR é um diâmetro da gotícula de um líquido em uma correspondente superfície sólida planar em que a gotícula do líquido não é comprimida ou contida pelas paredes. O diâmetro de descanso DR é medido paralelo com a superfície sólida planar. Um ângulo de contato θ é o ângulo formado pela interseção de dois planos (P1 e P2) tangentes ao líquido L e a correspondente superfície sólida. Quando o ângulo de contato θ é maior do que 90°, o diâmetro de descanso DR permanece substancialmente o mesmo (por exemplo, DR5 e DR6 são quase iguais). O ângulo de contato θ indica uma capacidade de molhagem do líquido para a superfície. A molhagem é uma capacidade do líquido para espalhar ao longo de uma superfície sólida. A molhagem de uma superfície sólida por um líquido é controlado pelas interações intermoleculares de moléculas ao longo de uma interface entre as duas fases. se as forças adesivas são relativamente maiores do que as forças de coesão, a molhagem do líquido para a superfície é maior (isto é, o ângulo de contato θ será pequeno como mostrado com ângulos de contato θ1 e θ2 na Figura 1). Se as forças de coesão são relativamente maiores do que as forças adesivas, a molhagem do líquido para a superfície é menor (isto é, o ângulo de contato θ será grande como mostrado com ângulos de contato θ5 e θ6).
[000111] Tensão de superfície em um líquido é causada pelas forças de coesão do líquido e pode ter um efeito no ângulo de contato θ. Por exemplo, quando a tensão de superfície aumenta, uma capacidade do líquido para reduzir a sua área de contato (isto é, granular) ao longo da superfície sólida aumenta. Superfícies de sólidos, no entanto, podem ser caracterizadas como tendo uma energia de superfície. Quando a energia de superfície de um sólido aumenta, a capacidade do sólido para interagir com o líquido também aumenta (isto é, o ângulo de contato θ diminui). Como um exemplo, quando um líquido de baixa tensão de superfície é colocado em um sólido de alta energia de superfície, o líquido espalha através da superfície e possui um pequeno ângulo de contato θ, tal como mostrado com relação aos líquidos L1 e L2. Se um líquido possui uma alta tensão de superfície e é colocado em uma superfície de baixa energia de superfície, o líquido pode formar um grânulo na superfície e ter um alto ângulo de contato θ, tal como mostrado com relação aos líquidos L5 e L6. Como descrito aqui, o fluxo de um líquido através de uma membrana porosa e/ou uma forma do líquido dentro de uma cavidade de recepção pode ser determinado pela tensão de superfície do líquido e a energia de superfície da membrana porosa.
[000112] A interação entre um líquido polar e a superfície sólida podem ser caracterizadas como hidrofóbica ou hidrofílica. Como usado aqui, uma superfície sólida é hidrofóbica se ela repele um líquido aquoso ou líquido polar. Por exemplo, o ângulo de contato θ entre o líquido aquoso ou polar L e a superfície hidrofóbica do sólido tipicamente é maior do que 75 graus ou 85 graus. Uma superfície é hidrofílica se é atraída para um líquido aquoso ou líquido polar. Por exemplo, o ângulo de contato θ entre o líquido aquoso ou polar e a superfície hidrofílica do sólido tipicamente será menor do que 75 graus.
[000113] Um líquido apolar, tal como alcanos, óleos, e gordura pode formar parte de uma mistura líquida. Líquidos apolares podem ser atraídos para uma superfície que possui uma interação hidrofóbica com líquidos aquosos ou polares. Da mesma forma, líquidos apolares não são atraídos para uma superfície que possui uma interação hidrofílica com líquidos aquosos ou polares. Em particular concretizações, superfícies hidrofóbicas podem ser usadas para permitir o escoamento de um líquido apolar para uma membrana porosa.
[000114] Concretizações descritas aqui utilize o ângulo de contato ou a molhagem de um líquido e uma forma de uma superfície sólida para controlar o fluxo do líquido (por exemplo, líquido apolar) através de uma membrana porosa e/ou uma forma de um líquido (por exemplo, líquido polar) dentro de uma cavidade de recepção. Outros fatores podem afetar o ângulo de contato θ ou a molhagem de um líquido para um sólido. Por exemplo, uma pureza do líquido ou se um surfactante é usado pode afetar a tensão de superfície do líquido e as interações moleculares ao longo da interface sólido - líquido. Uma pureza do sólido ou se um revestimento é colocado em a superfície sólida pode afetar a energia de superfície de um sólido. Ainda, a temperatura do ambiente, uma composição do ar circundante, e a rugosidade ou suavidade da superfície também pode afetar as interações entre o líquido L e a superfície sólida.
[000115] A Figura 5 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase 200. O dispositivo de separação de fase 200 pode ser similar ou idêntico ao dispositivo de separação de fase 125 (Figura 1) . O dispositivo de separação de fase 200 inclui uma armação de suporte 202 e múltiplas cavidades de recepção 204 que são acopladas com a armação de suporte 202. Cada uma das cavidades de recepção 204 é dimensionada e conformada para receber uma quantidade designada de uma mistura líquida. A armação de suporte 202 se estende entre e une as cavidades de recepção 204. A armação de suporte 202 pode reter as cavidades de recepção 204 nas posições fixas uma relação a outra.
[000116] As cavidades de recepção 204 podem ser posicionadas em um arranjo predeterminado ou designado 206. Como mostrado, o arranjo 206 é um arranjo bidimensional, mas o arranjo 206 pode ser unidimensional em outras concretizações. Também é contemplado que o arranjo 206 pode ser um arranjo tridimensional em outras concretizações. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase 200 pode ser conformado tal que as cavidades de recepção estão localizadas em diferentes alturas ou elevações (por exemplo, primeira fileira em uma etapa ou nível, segunda fileira em uma diferente etapa ou nível). O número e posições das cavidades de recepção 204 no arranjo 206 podem estar baseados em um protocolo designado que usa o dispositivo de separação de fase 200. Por exemplo, o arranjo 206 inclui duas fileiras 211, 212 de cavidades de recepção 204 em que cada fileira possui uma série de oito cavidades de recepção 204. O número de cavidades de recepção 204 pode estar baseado no número de diferentes misturas líquidas que são retiradas a partir de um sistema fluídico (não mostrado). As posições das cavidades de recepção 204 podem facilitar depositar as misturas líquidas para as cavidades de recepção 204. Por exemplo, as posições das cavidades de recepção 204 uma com relação a outra podem ser baseadas em posições de bocais mantidos por um multi- pipetador de forma que as misturas líquidas podem ser simultaneamente depositadas para uma pluralidade de cavidades de recepção 204 e/ou podem ser simultaneamente retiradas.
[000117] O dispositivo de separação de fase 200 inclui um lado ativo ou de operação 208 que está configurado para facear ou ser acessível para um usuário do dispositivo de separação de fase 200. As cavidades de recepção 204 possuem respectivas bordas de cavidade 209 que definem aberturas de acesso 210 das cavidades de recepção 204. As cavidades de recepção 204 se abrem para o lado de operação 208. Adjacentes cavidades de recepção 204 na mesma fileira podem ser separadas por uma lacuna de cavidade 214, e adjacentes cavidades de recepção 204 em diferentes fileiras podem ser separadas por uma lacuna de cavidade 216. Da mesma forma, cada fileira de cavidades de recepção 204 pode ter um espaçamento de centro para centro 218. Adjacentes cavidades de recepção 204 em diferentes fileiras pode ter um espaçamento de centro para centro 220. As lacunas de cavidade 214, 216 e espaçamentos de centro a centro 218, 220 podem ser baseados em um uso intencionado ou aplicação do dispositivo de separação de fase 200. Em algumas concretizações, as lacunas de cavidade 214, 216 e espaçamentos de centro a centro 218, 220 são baseados em um contorno ou forma da cavidade de recepção 204.
[000118] Na concretização ilustrada, a armação de suporte 202 é uma estrutura substancialmente bidimensional. Por exemplo, a armação de suporte 202 pode ser conformada em painel ou conformada em placa. O lado de operação 208 possui uma superfície lateral 224 que é substancialmente planar, exceto para as cavidades de recepção 204. Em outras concretizações, a superfície lateral 224 pode não ser planar. Por exemplo, a armação de suporte 202 pode incluir uma pluralidade de pontes ou ligações que se estendem entre e unem as cavidades de recepção 204.
[000119] O dispositivo de separação de fase 200 pode ter bordas de corpo 231-234 que definem um perfil do dispositivo de separação de fase 200. Como mostrado, o perfil é substancialmente retangular e inclui um recurso de codificação 205. O recurso de codificação 205 pode indicar visualmente para um usuário a orientação do dispositivo de separação de fase 200. Alternativamente, o dispositivo de separação de fase 200 pode ser posicionado dentro de um espaço de assentamento ou retentor. Em tais concretizações, o recurso de codificação 205 pode garantir que o dispositivo de separação de fase 200 possui a orientação apropriada dentro do espaço de assentamento. Apesar de o recurso de codificação 205 ser ilustrado como um canto chanfrado na Figura 5, o recurso de codificação 205 pode ter outras formas em outras concretizações. Por exemplo, o recurso de codificação 205 pode ser uma projeção.
[000120] A Figura 6 é uma seção transversal do dispositivo de separação de fase 200 tomada ao longo da linha 6-6 na Figura 5. Em algumas concretizações, o lado de operação 208 ou a superfície lateral 224 pode coincidir com um plano de referência 246. Na concretização ilustrada, as bordas de cavidade 209 que definem correspondentes aberturas de acesso 210 pode coincidir com o plano de referência 246. No entanto, em outras concretizações, as bordas de cavidade 209 podem não se estender dentro de um plano comum e, por exemplo, pode ter caminhos não planares. Em uma concretização de exemplo, quando o dispositivo de separação de fase 200 é posicionado operativamente para receber uma mistura líquida dentro das cavidades de recepção 204, o eixo de força gravitacional 248 pode se estender normal ao plano de referência 246. No entanto, deve ser entendido que o dispositivo de separação de fase 200 não é necessário para ter uma orientação particular com relação à gravidade e pode ter outras orientações em outras concretizações. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase 200 pode ser inclinado (por exemplo, 30°, 45°, etc.) com relação ao plano de referência 246 mostrado na Figura 6 quando se filtra líquidos em algumas concretizações. Também é contemplado que o dispositivo de separação de fase 200 pode ser girado de maneira mais extensiva (por exemplo, 90°, 180°, etc.) em sistemas efetivamente fechados.
[000121] Como mostrado, o dispositivo de separação de fase 200 também pode incluir corpos de filtro 226. Cada um dos corpos de filtro 226 pode incluir uma membrana porosa 22 8 tendo uma superfície de filtro 230 que define uma correspondente cavidade de recepção 204. Os corpos de filtro 226 podem ter posições fixas um com relação ao outro. Em uma concretização de exemplo, o dispositivo de separação de fase 200 inclui um corpo unitário da membrana porosa 228. O corpo unitário da membrana porosa 228 pode ser conformado para formar cada um dos corpos de filtro 226 e a armação de suporte 202 do dispositivo de separação de fase 200. Em outras concretizações, no entanto, o dispositivo de separação de fase 200 pode incluir componentes separados que são montados juntos. Por exemplo, a armação de suporte 202 pode incluir ligações (por exemplo, plástico ou metal) que se estendem entre e unem separados corpos de filtro 22 6 em que cada um compreende a membrana porosa 228.
[000122] O dispositivo de separação de fase 200 inclui um lado de montagem 23 6 que em geral é oposto ao lado de operação 208. Os corpos de filtro 226 são posicionados ao longo do lado de montagem 23 6. Cada um dos corpos de filtro 226 possui uma superfície externa 238. Os corpos de filtro 226 podem formar correspondentes regiões de absorção 240 que em geral são definidas entre a superfície externa 238 e a superfície de filtro 230 do respectivo corpo de filtro 226. A região de absorção 240 está localizada adjacente à cavidade de recepção 204 e pode representar um espaço da membrana porosa 228 que absorve um líquido a partir da cavidade de recepção 204. A região de absorção 240 pode estar localizada em geral abaixo da correspondente cavidade de recepção 204. Uma espessura de um respectivo corpo de filtro 226 (ou região de absorção 240) é definido entre a superfície externa 238 e a superfície de filtro 230. A espessura não é uniforme na concretização ilustrada. Em algumas concretizações, a espessura e/ou um volume da região de absorção 240 é maior do que um volume da cavidade de recepção 204. Em outras concretizações, no entanto, a espessura e/ou volume da região de absorção 240 é menor do que ou igual a um volume da cavidade de recepção 204.
[000123] Em certas concretizações, os corpos de filtro 226 possuem formas designadas e são posicionados um com relação ao outro para permitir que os corpos de filtro 226 sejam inseridos para correspondentes poços de uma placa de múltiplos poços (não mostrado). Em tais concretizações, a placa de múltiplos poços pode suportar o dispositivo de separação de fase 200 e reter o dispositivo de separação de fase 200 em uma posição substancialmente estacionária. Os poços (não mostrado) da placa de múltiplos poços também podem prover um espaço para receber qualquer líquido que escoa inteiramente através dos corpos de filtro 226 como descrito abaixo.
[000124] A Figura 7 é uma seção transversal alargada do dispositivo de separação de fase 200 ilustrando um exemplo de cavidade de recepção 204 em maior detalhe. A cavidade de recepção 204 pode ser inteiramente definida pela superfície de filtro 230 da membrana porosa 228. Em outras concretizações, no entanto, a superfície de filtro 230 pode definir apenas parcialmente a cavidade de recepção 204. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase 200 pode incluir uma gaxeta (não mostrado) que é posicionado no topo do lado de operação 208. A gaxeta pode ter aberturas que se alinham com as aberturas de acesso 210. Coletivamente, a gaxeta e a superfície de filtro 230 podem definir a cavidade de recepção 204.
[000125] A membrana porosa 228 pode incluir um ou mais materiais tendo poros que permitem que um líquido (por exemplo, um líquido polar ou um líquido apolar) escoe através da membrana porosa 228. Na concretização ilustrada, todo o dispositivo de separação de fase 200 é formado a partir de uma única peça unitária de membrana porosa. Desta forma, a mesma superfície lateral 224 pode ser conformada para formar cada uma das cavidades de recepção 2 04. Em outras concretizações, o dispositivo de separação de fase 200 pode ser formado a partir de múltiplas membranas porosas que são acopladas entre si. Tais membranas porosas podem ser do mesmo tipo ou diferentes tipos (por exemplo, possuem diferentes propriedades ou características).
[000126] Em particular concretizações, a membrana porosa 228 pode incluir politetrafluoroetileno (PTFE), apesar de ser contemplado que outros materiais podem ser usados em adição ao PTFE ou em vez de PTFE. A membrana porosa 228 pode ser tratada com um ou mais revestimentos para prover propriedades designadas. Por exemplo, a membrana porosa 228 pode ser impregnada ou molhada com um revestimento hidrofóbico que impede o fluxo de um líquido polar através da membrana porosa 228 ou com um revestimento hidrofílico que facilita o fluxo de um líquido polar através da membrana porosa 228. Em algumas concretizações, toda a superfície de filtro 230 ou porções da mesma são revestidas para ter propriedades desejadas. Por exemplo, a superfície de filtro 230 pode ser molhada com um revestimento hidrofóbico para impedir o fluxo de um líquido polar para a membrana porosa 228 ou com um revestimento hidrofílico que facilita o fluxo de um líquido polar para a membrana porosa 228.
[000127] A membrana porosa 228 pode ter uma porosidade designada. A porosidade pode representar o vazio ou espaço dentro da membrana porosa 228. Por meio de exemplo, a porosidade pode estar entre uma porosidade mínima de 20% e uma porosidade máxima de 85%. A porosidade mínima pode ser de 25%, 30%, ou 35%. Em concretizações mais particulares, a porosidade mínima pode ser de 40%, 41%, 42%, 43%, 44%, 45%, 46%, 47%, 48%, 49%, ou 50% ou mais. A porosidade pode ser de 80%, 75%, ou 70%. Em concretizações mais particulares, a porosidade máxima pode ser de 69%, 68%, 67%, 66%, 65%, 64%, 63%, 62%, 61%, ou 60% ou menos. Uma ou mais concretizações pode ter uma faixa de porosidade que está entre qualquer um dos valores mínimos e máximos notados acima. Por exemplo, em algumas concretizações, a membrana porosa possui uma porosidade que está entre 40% e 70%. Em algumas concretizações, a membrana porosa possui uma porosidade que está entre 50% e 65%. A membrana porosa pode ter uma porosidade substancialmente constante através da mesma ou, alternativamente, pode ter diferentes regiões com diferentes porosidades. Por exemplo, a membrana porosa 228 pode incluir múltiplas camadas de membrana em que cada camada de membrana possui uma diferente porosidade.
[000128] A membrana porosa 228 pode ter um tamanho designado de poro médio ou de média. Por meio de exemplo, o tamanho de poro médio pode estar entre um valor médio mínimo de 1 μm e um valor médio máximo de 100 μm. Em algumas concretizações, o tamanho de poro médio mínimo é de 2 μm, 4 μm, 6 μm, 8 μm, ou 10 μm. Em certas concretizações, o tamanho de poro médio mínimo é de 11 μm, 12 μm, 13 μm, 14 μm, 15 μm, 16 μm, 17 μm, 18 μm, 19 μm, 2 0 μm ou mais. Em algumas concretizações, o tamanho de poro médio máximo é de 90 μm, 8 5 μm, 8 0 μm, 75 μm, ou 7 0 μm. Em certas concretizações, o tamanho de poro médio máximo é de 65 μm ou 60 μm. Em particular concretizações, o tamanho de poro médio máximo é de 59 μm, 58 μm, 57 μm, 56 μm, 55 μm, 54 μm, 53 μm, 52 μm, 51 μm, ou 50 μm. Em particular concretizações, o tamanho de poro médio máximo é de 49 μm, 48 μm, 47 μm, 46 μm, 45 μm, 44 μm, 43 μm, 42 μm, 41 μm, ou 40 μm ou menos. Uma ou mais concretizações pode ter um tamanho de poro médio que está entre qualquer um dos valores mínimos e máximos notados acima. Por exemplo, em algumas concretizações, a membrana porosa possui um tamanho de poro médio que está entre 10 μm e 50 μm. Em algumas concretizações, a membrana porosa possui um tamanho de poro médio que está entre 20 μm e 40 μm.
[000129] A porosidade e o tamanho de poro médio da membrana porosa podem ser determinados com base em informação provida pelo fabricante ou vendedor (por exemplo, especificação para o material de membrana porosa). Em alguns casos, a porosidade e tamanho de poro médio da membrana porosa pode ser determinada com base nas técnicas aceitas pela indústria para a aplicação intencionada da membrana porosa (por exemplo, separação de líquidos imiscíveis). Tais técnicas podem ser descritas em Souhaimi et al., Membrane Distillation: Principles and Applications, Capítulo 8: Membrane Characterization, Elsevier (2011) ou em Nakao, Determination of Pore Size and Pore Size Distribution. 3. Filtration Membranes: Review, J. Membr. Sci., 96 (1994) 131-165.
[000130] A superfície de filtro 230 pode ter um contorno não planar que forma ou defines a cavidade de recepção 204. A superfície de filtro 230 pode incluir uma ou mais diferentes inclinações 251, 252 que definem porções da superfície de filtro 230. As inclinações 251, 252 podem causar uma alteração na profundidade 250 da cavidade de recepção. A profundidade 250 pode ser medida com relação à borda de cavidade 209 ou o plano de referência 246. As inclinações 251, 252 podem corresponder com porções da superfície de filtro 230 que são anguladas com relação ao eixo de força gravitacional 248 e/ou ao plano de referência 246. As inclinações 251, 252 podem ser lineares ou não lineares tal que a profundidade 250 da cavidade de recepção 2 04 muda em uma taxa linear ou uma taxa não linear, respectivamente. um ponto ao longo da superfície de filtro 230 que corresponde com um valor máximo de a profundidade 250 (ou a profundidade máxima) da cavidade de recepção 204 pode representar um fundo 256 da cavidade de recepção 204.
[000131] A cavidade de recepção 204 pode ser orientada com relação a um eixo de cavidade 260. Na concretização ilustrada, o eixo de cavidade 260 se estende através de um centro geométrico da abertura de acesso 210 e o fundo 256 da cavidade de recepção 204. A superfície de filtro 230 pode cercar o eixo de cavidade 260 tal que a superfície de filtro 230 é simétrica de maneira rotativa em torno do eixo de cavidade 2 60. Por exemplo, a cavidade de recepção 204 pode ser um cone circular reto invertido. Em outras concretizações, a cavidade de recepção 204 pode ser cônica, mas não pode definir um cone circular reto. Por exemplo, a cavidade de recepção 204 pode ser um cone circular oblíquo. Ainda em outras concretizações, a abertura de acesso 210 possui um perfil poligonal tal que a cavidade de recepção 204 possui uma forma piramidal.
[000132] A forma da cavidade de recepção 204 pode ser configurada tal que a superfície de filtro 230 contata uma mistura líquida em diferentes profundidades quando a mistura líquida está se depositando dentro da cavidade de recepção 204. A membrana porosa 228 pode ser conformada tal que a membrana porosa 228 surrounds a mistura líquida e é capaz de receber porções da mistura líquida em diferentes profundidades.
[000133] A abertura de acesso 210 possui um diâmetro máximo 262. Em algumas concretizações, o diâmetro máximo 262 pode representar uma maior distância entre dois pontos da borda de cavidade 209. Em algumas concretizações, o diâmetro máximo 2 62 pode ser uma linha que se estende através do eixo de cavidade 260 entre dois pontos da borda de cavidade 209. A cavidade de recepção 204 pode ser conformada tal que a profundidade máxima 250 é menor do que o diâmetro máximo 262. Por exemplo, uma razão de aspecto do diâmetro máximo 262 para a profundidade máxima 250 pode ser de pelo menos 1,5:1. Em certas concretizações, a razão de aspecto do diâmetro máximo 262 para a profundidade máxima 250 pode ser de pelo menos 2:1. Em particular concretizações, a razão de aspecto do diâmetro máximo 262 para a profundidade máxima 250 pode ser de pelo menos 2,5:1. Em particular concretizações, a razão de aspecto do diâmetro máximo 262 para a profundidade máxima 250 pode ser de pelo menos 3:1. Por meio de exemplo, o diâmetro máximo 2 62 pode ser de no máximo 10 mm, no máximo 8 mm, no máximo 6 mm, no máximo 5 mm, ou no máximo 4 mm. Por meio de exemplo, a profundidade máxima 250 pode ser de no máximo 4 milímetros (mm) , no máximo 3 mm, no máximo 2 mm, ou no máximo 1 mm. Em algumas concretizações, a cavidade de recepção 204 pode ser conformada para permitir que um usuário observe uma gotícula que é formada por um líquido após outro líquido escoar para a membrana porosa 228.
[000134] Na concretização ilustrada, a superfície de filtro 230 possui um único ponto de inflexão no fundo 256 tal que a profundidade 250 está reduzindo continuamente quando a superfície de filtro 230 se estende a partir do fundo 256 para a borda de cavidade 209. Em outras concretizações, a superfície de filtro 230 pode ter mais do que um ponto de inflexão. Em tais concretizações, a profundidade 250 pode não reduzir continuamente e, em vez disso, pode ter áreas com profundidades crescentes. Assim, a cavidade de recepção 204 pode ter mais do que um fundo e ou pode ter espaços que são separados entre si.
[000135] Como mostrado, a inclinação 251 altera a profundidade 250 em uma taxa linear, e a inclinação 252 altera a profundidade 250 em uma taxa não linear (por exemplo, taxa exponencial). Assim, com relação à concretização ilustrada, uma maior parte da superfície de filtro 230 possui uma inclinação que altera a profundidade 250 em uma taxa linear. Em algumas concretizações, a superfície de filtro 230 próxima do fundo 256 possui um raio de curvatura. As inclinações 251, 252 pode ser configurada junto com outros parâmetros para formar uma gotícula de um líquido dentro da cavidade de recepção 204. Por exemplo, as inclinações 251, 252 podem ser configuradas para granular um líquido polar localizado no fundo 256 da cavidade de recepção 204.
[000136] As Figuras 8 e 9 ilustram primeiro e segundo estágios, respectivamente, de uma operação de filtração. no primeiro estágio, uma mistura líquida 270 foi depositada dentro da cavidade de recepção 204. Como mostrado na Figura 8, a mistura líquida 270 inicialmente inclui uma emulsão de um primeiro líquido 272 e um segundo líquido 274. Em algumas concretizações, o primeiro líquido 272 pode formar micro-gotículas dentro do segundo líquido 274. Por exemplo, apesar de apenas algumas gotículas do primeiro líquido 272 serem mostradas na Figura 8, o primeiro líquido 272 pode formar dezenas, centenas, ou milhares de micro-gotículas dentro do segundo líquido 274. As micro-gotículas pode ter uma variedade de volumes (por exemplo, diferença na ordem de magnitude) quando inicialmente depositada para a cavidade de recepção 204 ou as micro-gotículas pode ter um volume substancialmente comum. Por exemplo, a mistura líquida 270 e as correspondentes micro-gotículas podem ser similares a aquelas usadas em aplicações do tipo emulsão. Em algumas concretizações, as micro-gotículas vão conter reações de ensaio individual tais como transcrição reversa elas são subsequentemente agrupadas para um único pote para a próxima etapa através de separação de fase e agrupamento.
[000137] Para propósitos ilustrativos, a mistura líquida 270 não começou a filtrar na Figura 8, mas deve ser entendido que a filtração pode começar imediatamente quando a mistura líquida 270 contata a superfície de filtro 230. O primeiro líquido 272 pode ser um líquido polar, tal como uma solução aquosa incluindo uma amostra biológica, e o segundo líquido 274 pode ser um líquido apolar, tal como um líquido preenchedor (por exemplo, óleo) a partir de um dispositivo de DF. Alternativamente, o primeiro líquido 272 pode ser um líquido apolar, e o segundo líquido 274 pode ser um líquido polar. A cavidade de recepção 204 possui um volume que é definido entre a superfície de filtro 230 e a abertura de acesso 210 ou o plano de referência 246 (Figura 7) .
[000138] Em algumas concretizações, a cavidade de recepção 204 pode ter um volume que é menor do que 1000 μl. Em algumas concretizações, a cavidade de recepção 204 pode ter um volume que é menor do que 750 μl ou menor do que 500 μl. Em certas concretizações, a cavidade de recepção 204 pode ter um volume que é menor do que 400 μl, menor do que 300 μl, menor do que 2 00 μl, ou menor do que 150 μl. Em particular concretizações, a cavidade de recepção 204 pode ter um volume que é menor do que 100 μl, menor do que 90 μl, menor do que 80 μl, ou menor do que 70 μl. Tipicamente, a mistura líquida 270 possui um volume que é menor do que o volume da cavidade de recepção 204. Por exemplo, a mistura líquida 270 pode ter um volume que é menor do que 200 μl, menor do que 150 μl, menor do que 100 μl, menor do que 90 μl, menor do que 80 μl, menor do que 70 μl, menor do que 60 μl, ou menor do que 50 μl. Em particular concretizações, a mistura líquida 27 0 pode ter um volume que é menor do que 40 μl, menor do que 30 μl, menor do que 20 μl, menor do que 15 μl, menor do que 14 μl, menor do que 13 μl, menor do que 12 μl, menor do que 11 μl, ou menor do que 10 μl.
[000139] Como mostrado, um volume do segundo líquido 274 pode ser maior do que um volume do primeiro líquido 272 dentro da mistura líquida 270. Em outras concretizações, o volume do segundo líquido 274 pode ser menor do que o volume do primeiro líquido 272. Por meio de exemplo, uma razão de volume do segundo líquido 274 para o primeiro líquido 272 pode ser de pelo menos 1:1, pelo menos 1,5:1, pelo menos 2:1, pelo menos 3:1, pelo menos 4:1, pelo menos 5:1, ou mais. Em certas concretizações, a razão de volume do segundo líquido 274 para o primeiro líquido 272 pode ser de pelo menos 6:1, pelo menos 8:1, pelo menos 10:1, pelo menos 12:1, pelo menos 14:1, pelo menos 16:1, pelo menos 18:1, pelo menos 20:1. Em concretizações mais particulares, a razão de volume do segundo líquido 274 para o primeiro líquido 272 pode ser de pelo menos pelo menos 22:1, pelo menos 24:1, pelo menos 26:1, pelo menos 28:1, pelo menos 30:1, pelo menos 32:1, ou mais.
[000140] Em algumas concretizações, o volume do primeiro líquido 272 está entre 1 nanolitro (nl) e 10.000 nl. Em algumas concretizações, o volume do primeiro líquido 272 está entre 10 nanolitros (nl) e 5000 nl. Em certas concretizações, o volume do primeiro líquido 272 está entre 50 nanolitros (nl) e 1000 nl. Em particular concretizações, o volume do primeiro líquido 272 está entre 200 nanolitros (nl) e 500 nl. Em algumas concretizações, o volume do segundo líquido 274 está entre 1 μl e 500 μl. Em algumas concretizações, o volume do segundo líquido 274 está entre 2 μl e 200 μl. Em certas concretizações, o volume do segundo líquido 274 está entre 4 μl e 100 μl. Em particular concretizações, o volume do segundo líquido 274 está entre 5 μl e 50 μl, entre 5 μl e 25 μl, ou entre 5 μl e 15 μl. Por meio de um exemplo, o segundo líquido 274 pode ter um volume de cerca de 10 μl, e o primeiro líquido 272 pode ter um volume de cerca de 300 nl. Em tais concretizações, a razão do volume do segundo líquido 274 para o volume do primeiro líquido 272 é maior do que ou cerca de igual a 30:1.
[000141] Como mostrado na Figura 8, o segundo líquido 274 separa o primeiro líquido 272 em múltiplas sub- gotículas 276. Em algumas concretizações, a mistura líquida 270 pode ser caracterizada como uma emulsão tendo múltiplas sub-gotículas 276 (ou micro-gotículas) . Em outras concretizações, a mistura líquida 270 pode ser substancialmente separada para duas ou mais camadas sem sub-gotículas serem formadas. Como mostrado na Figura 8, um limite ou interface contornada 282 inicialmente pode existir entre a superfície de filtro 230 e a mistura líquida 270.
[000142] A Figura 9 ilustra um segundo estágio posterior em que o segundo líquido 274 a partir do estágio anterior (Figura 8) escoou para a membrana porosa 228. Uma linha pontilhada 278 indica um limite de saturação do segundo líquido 274 dentro da membrana porosa 228. Como descrito aqui, a superfície de filtro 230 está configurada para permitir que o segundo líquido 274 escoe a partir da cavidade de recepção 204 e para a membrana porosa 228. Por exemplo, o tamanho de poro e/ou porosidade ao longo da superfície de filtro 230 pode permitir que o segundo líquido 274 escoe através da superfície de filtro 230 e para a região de absorção 240 da membrana porosa 228. A superfície de filtro 230 pode ter uma propriedade de superfície que permite que o segundo líquido 274 escoe através no mesmo enquanto impede o fluxo do primeiro líquido 272. Como um exemplo, o primeiro líquido 272 pode ser um líquido polar que é repelido por uma propriedade hidrofóbica da superfície de filtro 230. A propriedade hidrofóbica, no entanto, não impede o segundo líquido 274, que é permitido de escoar para a membrana porosa 228. Quando o segundo líquido 274 escoa para a membrana porosa 228, as sub-gotículas 276 (Figura 8) do primeiro líquido 272 podem se combinar para formar uma gotícula 285.
[000143] Em algumas concretizações, a superfície de filtro contornada 230 aumenta uma quantidade do contato de superfície entre a superfície de filtro 230 e a mistura líquida 270. Em algumas concretizações, o primeiro e os segundos líquidos 272, 274 pode ter diferentes densidades tal que o primeiro e os segundos líquidos 272, 274 se separam em diferentes camadas dentro da cavidade de recepção 204. Em tais concretizações, a forma da superfície de filtro 230 aumenta a propensão de que a superfície de filtro 230 vai contatar o líquido tendo menos densidade. Por exemplo, se o segundo líquido 274 possui menos densidade do que o primeiro líquido 272, o segundo líquido 274 pode formar uma camada no topo do primeiro líquido 272. Independentemente disto, a superfície de filtro 230 é capaz de contatar o segundo líquido 274 devido ao contorno não planar tal que a membrana porosa 228 é capaz de absorver o segundo líquido 274.
[000144] Concretizações definidas aqui podem ser configuradas para alcançar uma separação aceitável ou filtração dos líquidos imiscíveis dentro de uma mistura líquida. Em algumas concretizações, um dos líquidos pode ser efetivamente isolado a partir de outros líquidos. Por exemplo, concretizações podem ser capazes de separar ou filtrar o segundo líquido 274 tal que pelo menos 75% do segundo líquido 274 é removido a partir da cavidade de recepção 204. O segundo líquido 274 pode ser absorvido pela membrana porosa 228 e/ou permitido de sair da membrana porosa 228 para outro espaço através da superfície externa 238. Certas concretizações pode remover pelo menos 85% do segundo líquido 274 a partir da cavidade de recepção 204. Particular concretizações pode remover pelo menos 95% ou pelo menos 97% do segundo líquido 274 a partir da cavidade de recepção 204. Concretizações mais particulares podem remover pelo menos 98% ou pelo menos 99% do segundo líquido 274 a partir da cavidade de recepção 204.
[000145] A membrana porosa 228 pode absorver o segundo líquido 274 em uma taxa de absorção designada. A taxa de absorção de um líquido particular pode ser baseada em condições ambientais (por exemplo, temperatura e pressão do ambiente circundante), propriedades do líquidos dentro da mistura líquida, propriedades da superfície de filtro e membrana porosa, e uma forma da superfície de filtro 230. Por exemplo, a taxa de absorção pode aumentar com um aumento na inclinação 251 da superfície de filtro 230.
[000146] Por meio de exemplo, concretizações podem ser capazes de remover pelo menos 75% do segundo líquido 274 dentro de 30 segundos, pelo menos 85% do segundo líquido dentro de 30 segundos, pelo menos 95% do segundo líquido dentro de 30 segundos, pelo menos 98% do segundo líquido dentro de 30 segundos, ou pelo menos 99% do segundo líquido dentro de 30 segundos. Mais particularmente, concretizações podem ser capazes de remover pelo menos 85% do segundo líquido 274 dentro de 20 segundos, pelo menos 85% do segundo líquido dentro de 10 segundos, ou pelo menos 85% do segundo líquido dentro de 5 segundos. Ainda mais particularmente, concretizações podem ser capazes de remover pelo menos 95% do segundo líquido 274 dentro de 20 segundos, pelo menos 95% do segundo líquido dentro de 10 segundos, ou pelo menos 95% do segundo líquido dentro de 5 segundos. Comparado com processos de separação convencionais que usam centrífugas, pelo menos algumas concretizações podem reduzir substancialmente o tempo, a complexidade, e o custo necessários para separar os líquidos imiscíveis.
[000147] Após a quantidade de tempo designada (por exemplo, segundos, minutos, horas), um líquido que permanece dentro da cavidade de recepção 204 (referido como o líquido remanescente ou o restante 286) pode ser removido. O líquido remanescente 286 inclui a gotícula 285 do primeiro líquido 272 e, possivelmente, uma quantidade menor ou resíduo do segundo líquido 274 tal que o primeiro líquido 272 é efetivamente isolado do segundo líquido 274. Por exemplo, o segundo líquido 274 pode compreender no máximo 25% do volume do líquido remanescente 286 ou no máximo 15% do volume do líquido remanescente 286. Mais particularmente, o segundo líquido 274 pode compreender no máximo 10% do volume do líquido remanescente 286, no máximo 5% do volume do líquido remanescente 286, ou no máximo 1% do volume do líquido remanescente 286.
[000148] Em algumas concretizações, a forma da superfície de filtro 230 e as propriedades de superfície podem fazer com que a gotícula 285 para granular dentro da cavidade de recepção 204. Por exemplo, uma superfície exterior da gotícula 285 possui uma forma convexa na Figura 9. Em tais concretizações, um usuário pode ser capaz de localizar visualmente a gotícula 285 e inserir um instrumento para a cavidade de recepção 204 e para a gotícula 285. Em alguns casos, o instrumento pode ser capaz de retirar apenas o líquido da gotícula 285 e desta forma deixar o segundo líquido 274 dentro da cavidade de recepção 204 .
[000149] Em outras concretizações, uma segunda mistura líquida (não mostrado) pode ser adicionada à cavidade de recepção 204 após o segundo líquido 274 ser filtrado, mas antes de remover o líquido remanescente 286. Similar com a mistura líquida 270, a segunda mistura líquida pode incluir um primeiro líquido (por exemplo, líquido polar) e um segundo líquido (por exemplo, líquido apolar) . O primeiro líquido pode ou não ter uma diferente composição (por exemplo, diferente amostra biológica) do que o primeiro líquido 272. Novamente, o dispositivo de separação de fase 200 pode permitir que o segundo líquido escoe para a membrana porosa 228 e impede o fluxo do primeiro líquido para a membrana porosa 228. Em tais concretizações, dois diferentes primeiros líquidos (por exemplo, duas diferentes amostras biológicas) podem ser combinadas dentro da cavidade de recepção 204.
[000150] Em concretizações alternativas, a superfície de filtro 230 não possui um contorno curvado. Por exemplo, a superfície de filtro 230 pode ser plana ou planar tal que a cavidade de recepção é conformada em disco, cúbica, etc. Opcionalmente, o dispositivo de separação de fase 200 pode incluir paredes (não mostrado) que são acopladas com a superfície de filtro 230 que definem outros limites da cavidade de recepção 204. Independentemente disto, em tais concretizações, a superfície de filtro 230 pode permitir que o segundo líquido 274 escoe para a membrana porosa 228 e impede o fluxo do primeiro líquido 272 para a membrana porosa 228. Em algumas concretizações, a gotícula 285 do primeiro líquido 272 pode granular ao longo da superfície de filtro 230.
[000151] A Figura 10 é uma vista de perspectiva de um corpo de filtro 300 que pode constituir um dispositivo de separação de fase sozinha ou ser parte de um dispositivo de separação de fase, tal como o dispositivo de separação de fase 350 (Figura 13) . A Figura 11 é uma seção transversal do corpo de filtro 300 tomada ao longo da linha 11-11 na Figura 10. O corpo de filtro 300 pode ser similar com o corpo de filtro 226 (Figura 6) . Por exemplo, o corpo de filtro 300 inclui uma membrana porosa 302 tendo uma superfície de filtro 304 que define uma correspondente cavidade de recepção 306 do corpo de filtro 300. Como a cavidade de recepção 204 (Figura 6), a cavidade de recepção 306 pode ser um cone circular reto invertido. No entanto, a cavidade de recepção 306 pode ter outras formas em outras concretizações. Em uma concretização de exemplo, o corpo de filtro 300 é formado exclusivamente a partir da membrana porosa 302. Em outras concretizações, no entanto, o corpo de filtro 300 pode incluir componentes separados que são montados juntos. Por exemplo, o corpo de filtro 300 pode incluir uma tampa ou aro que é montado na membrana porosa 302.
[000152] O corpo de filtro 300 possui uma superfície exterior 308 que define uma forma do corpo de filtro 300. A superfície exterior 308 pode ser conformada tal que o corpo de filtro 300, por exemplo, pode encaixar dentro de uma cavidade de uma placa ou tubo (não mostrado) . O corpo de filtro 300 possui um diâmetro externo 326. Como mostrado na Figura 11, o corpo de filtro 300 inclui uma porção de corpo de topo 322 e uma porção de corpo de fundo 324. Na concretização ilustrada, o diâmetro externo 326 é uniforme ou constante ao longo da porção de corpo de topo 322. No entanto, o diâmetro externo 326 diminui ou afunila quando a porção de corpo de fundo 324 se estende para longe da porção de corpo de topo 322.
[000153] O corpo de filtro 300 inclui uma abertura de acesso 310. Na concretização ilustrada, a abertura de acesso 310 possui um perfil circular. Em outras concretizações, no entanto, a abertura de acesso 310 pode ter diferentes perfis. Por exemplo, a abertura de acesso 310 pode ser poligonal, semi-circular, etc. Como mostrado na Figura 11, a abertura de acesso 310 possui um diâmetro máximo 312, e a cavidade de recepção 306 possui uma profundidade 314. Na concretização ilustrada, a cavidade de recepção 306 é conformada tal que uma profundidade máxima 314 é maior do que o diâmetro máximo 312. Por exemplo, uma razão de aspecto da profundidade máxima 314 para o diâmetro máximo 312 pode ser de pelo menos 1,5:1. Em certas concretizações, a razão de aspecto da profundidade máxima 314 para o diâmetro máximo 312 pode ser de pelo menos 2:1. Em particular concretizações, a razão de aspecto da profundidade máxima 314 para o diâmetro máximo 312 pode ser de pelo menos 2,5:1. Em particular concretizações, a razão de aspecto da profundidade máxima 314 para o diâmetro máximo 312 pode ser de pelo menos 3:1 ou pelo menos 5:1. De maneira apropriada, se comparada com a superfície de filtro 230 (Figura 6), a superfície de filtro 304 possui uma inclinação mais íngreme. Em algumas concretizações, a superfície de filtro 304 pode prover uma maior área de contato entre uma mistura líquida e a superfície de filtro 304 .
[000154] Como descrito acima com relação ao dispositivo de separação de fase 200 (Figura 5), o corpo de filtro 300 é configurado para receber uma mistura líquida (não mostrado) dentro da cavidade de recepção 306. A membrana porosa 302 pode absorver um dos líquidos dentro da mistura líquida e impede o fluxo de outro líquido tal que uma gotícula do outro líquido é formada dentro da cavidade de recepção 306. Características e propriedades da membrana porosa 302 e a superfície de filtro 304 podem ser similares ou idênticas com a membrana porosa 228 e a superfície de filtro 230, respectivamente. O corpo de filtro 300 pode ter similares taxas de absorção que a membrana porosa 228. Em algumas concretizações, a taxa de absorção pode ser maior do que a taxa de absorção da membrana porosa 228.
[000155] A Figura 12 é uma ilustração de um dispositivo de separação de fase 350 de acordo com uma concretização que inclui uma pluralidade de corpos de filtro 352. Os corpos de filtro 352 podem ser similares ou idênticos aos corpos de filtro 300 (Figura 10). Como mostrado, o dispositivo de separação de fase 350 também inclui uma armação de suporte discreta 354. A armação de suporte 354 inclui uma pluralidade de tubos ou frascos 356 e uma pluralidade de links 358 que unem os tubos 356 entre si. As ligações 358 podem ter alguma flexibilidade tal que os tubos 356 podem ser móveis uma com relação ao outro. Cada um dos tubos 356 possui uma superfície interna que é dimensionada e conformada para receber um dos corpos de filtro 352. Como mostrado, um reservatório 360 é formado entre um fundo 362 do corpo de filtro 352 e a superfície interna do tubo 356. Em algumas concretizações, o reservatório 360 pode ser configurado para receber um líquido que escoa através dos corpos de filtro 352.
[000156] Em outras concretizações, o dispositivo de separação de fase 350 pode incluir um único corpo de filtro 352 e um único tubo 356. Em tais concretizações, o dispositivo de separação de fase 350 pode ser carregado para uma centrífuga para facilitar a separação ou filtrar da mistura líquida. No entanto, centrífugas não estão necessariamente limitadas às concretizações que incluem apenas um único corpo de filtro. é contemplado que as centrífugas podem ser usadas com outras concretizações, tal como o dispositivo de separação de fase 200 (Figura 5) . Ainda em outras concretizações, uma fonte de vácuo (não mostrado) pode ser provida para induzir o escoamento de um líquido para a membrana porosa. A fonte de vácuo pode prover ar para empurrar o líquido através da mesma ou, alternativamente, pode retirar o líquido através da membrana porosa.
[000157] A Figura 13 é um fluxograma ilustrando um método 400 de acordo com uma concretização. Apesar de a Figura 13 prover um exemplo de um método que pode ser realizado de acordo com uma ou mais concretizações, deve ser entendido que concretizações não estão limitados às etapas ilustradas na Figura 13. As etapas podem ser omitidas, etapas podem ser modificadas, e/ou outras etapas podem ser adicionadas. Além disso, as etapas descritas aqui pode ser combinadas, etapas podem ser realizadas simultaneamente, etapas podem ser realizadas concorrentemente, etapas podem ser divididas em múltiplas sub-etapas, etapas podem ser realizadas em uma diferente ordem, ou etapas (ou uma série de etapas) podem ser realizadas novamente de um modo iterativo. Uma ou mais etapas podem ser realizadas manualmente. Uma ou mais etapas podem ser realizadas automaticamente usando um sistema automatizado.
[000158] O método 400 inclui preparar, em 402, uma amostra de interesse usando uma pluralidade de líquidos imiscíveis. Por exemplo, a amostra de interesse pode ser uma amostra biológica (por exemplo, ácidos nucleicos) suspensa dentro de um primeiro líquido. Como descrito acima, o primeiro líquido pode ser um líquido polar (por exemplo, solução aquosa). Para alguns protocolos, o primeiro líquido pode ser confinado dentro de um dispositivo de DF na forma de gotículas que são cercadas por um segundo líquido (por exemplo, líquido apolar) . As gotículas do primeiro líquido podem ser transportadas através do segundo líquido pelas operações mediadas por eletro-umectação de maneira a preparar ou modificar a amostra biológica. Em particular concretizações, a amostra biológica inclui fragmentos de ácidos nucleicos que são configurados para ser usados durante um protocolo de SBS.
[000159] O método 400 também inclui obter, em 404, uma mistura líquida que inclui o primeiro líquido e o segundo líquido. A operação de obtenção 404 pode incluir remover um volume designado do primeiro e dos segundos líquidos, por exemplo, a partir do dispositivo de DF. Por meio de exemplo, a operação de obtenção 404 pode incluir inserir um bocal de um pipetador para uma cavidade do dispositivo de DF e retirar um volume designado da mistura líquida. Em algumas concretizações, uma maior parte do volume designado inclui o segundo líquido e uma minoria do volume designado inclui o primeiro líquido. Em particular concretizações, o primeiro líquido pode representar apenas uma fração do volume total, tal como menor do que 25% do volume total.
[000160] Opcionalmente, a obtenção, em 404, também pode incluir retirar um terceiro líquido para a mistura líquida. Por exemplo, após o primeiro e os segundos líquidos serem retirados para um pipetador, o pipetador pode ser transportado para outra fonte de líquido que inclui um terceiro líquido. O terceiro líquido pode incluir um líquido polar que é miscível com relação ao primeiro líquido. Mais especificamente, o terceiro líquido pode ser uma solução aquosa (por exemplo, solução tampão) que é capaz de misturar homogeneamente com o primeiro líquido. Em algumas concretizações, o terceiro líquido pode ser configurado para reagir com e/ou modificar a amostra dentro do primeiro líquido. Em particular concretizações, o terceiro líquido pode ser configurado para diluir ou estabilizar um ou mais conteúdos do primeiro líquido. Assim, o terceiro líquido não precisa reagir com ou quimicamente modificar os conteúdos do primeiro líquido. Coletivamente, o primeiro, o segundo, e o terceiro líquidos pode formar uma emulsão. Para simplicidade, o primeiro e o terceiro líquidos pode ser referido como o primeiro líquido ou como o líquido combinado.
[000161] Em 406, um dispositivo de separação de fase pode ser provido. O dispositivo de separação de fase podem ser similares ou idênticos aos dispositivos de separação de fase descritos aqui. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase pode incluir uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro pode ter um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção. O método 400 também pode incluir depositar, em 408, a mistura líquida para a cavidade de recepção da membrana porosa. A deposição, em 408, pode incluir depositar um volume medido da mistura líquida. O volume medido pode ser um valor aproximado que é determinado, por exemplo, por um instrumento usado para transferir a mistura líquida para o dispositivo de separação de fase. Por exemplo, pipetadores podem ser configurados para retirar um volume aproximado ou volume medido (por exemplo, cerca de 10 μl) a partir do dispositivo de DF. Opcionalmente, pipetadores podem ser configurados para retirar um volume adicional (por exemplo, outro 10 μl) do terceiro líquido. O volume medido dentro do instrumento pode ser igual a ou menor do que um volume da cavidade de recepção.
[000162] A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção pode ser configurada para impedir o fluxo do primeiro líquido (ou líquido combinado) através da superfície de filtro. Por exemplo, se o primeiro líquido é um líquido polar, a superfície de filtro e/ou a membrana porosa pode ter uma propriedade hidrofóbica que impede o escoamento do líquido polar para a membrana porosa. No entanto, a superfície de filtro pode permitir o escoamento do segundo líquido para a membrana porosa. De maneira apropriada, o método 400 pode incluir permitir, em 410, que o segundo líquido escoe para a membrana porosa. Um restante da mistura líquida pode formar uma gotícula dentro da cavidade de recepção.
[000163] Em algumas concretizações, permitir, em 410, que o segundo líquido escoe para a membrana porosa é realizado sem mover o dispositivo de separação de fase. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase pode ser posicionado em uma superfície ou dentro de uma placa de múltiplos poços ou tubo. O segundo líquido pode escoar para a membrana porosa sem mover ou agitar o dispositivo de separação de fase ou sem gerar uma força centrípeta. Em outras palavras, o dispositivo de separação de fase pode ser still quando o segundo líquido escoa para a membrana porosa.
[000164] No entanto, em outras concretizações, permitir, em 410, que o segundo líquido escoe para a membrana porosa pode incluir facilitar ou impelir o fluxo do segundo líquido. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase pode ser posicionado dentro de uma centrífuga. A centrífuga pode gerar uma força centrípeta que faz com que a mistura líquida pressione contra a superfície de filtro. A força centrípeta pode impelir o segundo líquido para a membrana porosa. Alternativamente, o dispositivo de separação de fase pode ser acoplado com um sub-sistema de agitação que move o dispositivo de separação de fase. Por exemplo, o sub-sistema de agitação pode agitar ou vibrar o dispositivo de separação de fase para agitar ou vibrar a mistura líquida dentro da cavidade de recepção. Em alguns casos, a agitação/vibração pode facilitar a separação da mistura líquida.
[000165] O método 400 pode incluir remover a gotícula, em 412, a partir da cavidade de recepção. Por exemplo, um bocal de um instrumento pode ser manualmente ou automaticamente inserido para a cavidade de recepção e acoplar de maneira fluida com a gotícula. A gotícula pode ser retirada para o instrumento. O instrumento pode ser portado, tal como por um usuário ou um braço robótico, para uma localização designada. O instrumento, tal como um pipetador, então pode depositar a gotícula para outro sistema que usa a gotícula. Por exemplo, o instrumento pode depositar a gotícula dentro de um sistema de SBS. Concretizações alternativas podem não usar um instrumento separado. Por exemplo, em outras concretizações, uma extremidade de um tubo pode ter uma posição fixada dentro da cavidade de recepção. Após a mistura líquida ser depositada para a cavidade de recepção e um período de tempo designado ter passado, um escoamento da gotícula através do tubo pode ser induzido (por exemplo, usando uma fonte de vácuo) . A gotícula pode ser direcionada para uma localização designada dentro do sistema de ensaio. Em 414, a gotícula pode ser usada durante um protocolo de ensaio designado, tal como SBS.
[000166] A Figura 14 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase 500 de acordo com uma concretização, e Figura 15 é uma seção transversal do dispositivo de separação de fase 500 tomada ao longo da linha 15-15. O dispositivo de separação de fase 500 pode ser similar ao dispositivo de separação de fase 125 (Figura 1) ou o dispositivo de separação de fase 200 (Figura 5) . com relação à Figura 14, o dispositivo de separação de fase 500 inclui uma armação de suporte 502 e múltiplas cavidades de recepção 504 que são acopladas com a armação de suporte 502. Cada uma das cavidades de recepção 504 é dimensionada e conformada para receber uma quantidade designada de uma mistura líquida. A armação de suporte 502 se estende entre e une as cavidades de recepção 504. A armação de suporte 502 pode reter as cavidades de recepção 504 em posições fixadas uma com relação a outra.
[000167] As cavidades de recepção 504 podem ser posicionadas em um arranjo predeterminado ou designado 506. Como mostrado, o arranjo 506 é um arranjo bidimensional, mas o arranjo 506 pode ser unidimensional em outras concretizações. Similar ao dispositivo de separação de fase 200 (Figura 5), o número e as posições das cavidades de recepção 504 no arranjo 506 pode ser baseado em um protocolo designado que usa o dispositivo de separação de fase 500.
[000168] O dispositivo de separação de fase 500 inclui um lado ativo ou de operação 508 que está configurado para facear ou ser acessível para um usuário do dispositivo de separação de fase 500. As cavidades de recepção 504 possuem respectivas bordas de cavidade 509 que definem aberturas de acesso 510 das cavidades de recepção 504. As cavidades de recepção 504 se abrem para o lado de operação 508. Na concretização ilustrada, a armação de suporte 502 é uma estrutura substancialmente bidimensional. Por exemplo, a armação de suporte 502 pode ser conformada em painel ou conformada em placa. O lado de operação 508 possui uma superfície lateral 524 que é substancialmente planar, exceto para projeções ou paredes de dispositivo 511 que definem as bordas de cavidade 509. Em outras concretizações, a superfície lateral 524 pode não ser planar. Por exemplo, a armação de suporte 502 pode incluir uma pluralidade de pontes ou ligações que se estendem entre e unem as cavidades de recepção 504. O dispositivo de separação de fase 500 pode ter bordas de corpo 531-534 que definem um perfil do dispositivo de separação de fase 500. Como mostrado, o perfil é substancialmente retangular.
[000169] Concretizações podem ter uma ou mais funcionalidades de orientação. Como usado aqui, uma “funcionalidade de orientação” inclui uma funcionalidade visualmente identificável que pode ser usada para determinar uma orientação do dispositivo de separação de fase. Em particular concretizações, a funcionalidade de orientação é uma funcionalidade estrutural. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase 500 inclui um recurso de codificação 505, que indica visualmente para um usuário a orientação do dispositivo de separação de fase 500. Alternativamente, o dispositivo de separação de fase 500 pode ser posicionado dentro de um espaço de assentamento ou retentor. Em tais concretizações, o recurso de codificação 505 pode garantir que o dispositivo de separação de fase 500 possui a orientação apropriada dentro do espaço de assentamento. Em algumas concretizações, o dispositivo de separação de fase 500 também pode incluir um identificador numérico 507. Similar ao recurso de codificação 505, os identificadores numéricos 507 podem indicar visualmente para um usuário a orientação do dispositivo de separação de fase 500. Na concretização ilustrada, o identificador numérico 507A identifica uma primeira cavidade de recepção 504, e o identificador numérico 507B identifica uma última (ou 16a) cavidade de recepção 504.
[000170] A Figura 15 é uma seção transversal do dispositivo de separação de fase 500 tomada ao longo da linha 15-15 na Figura 14. Em algumas concretizações, o lado de operação 508 ou a superfície lateral 524 pode coincidir com um plano de referência 546. Na concretização ilustrada, as paredes de dispositivo 511 que definem as bordas de cavidade 509 e correspondentes aberturas de acesso 510 podem se projetar uma elevação ou altura 550 acima o plano de referência 546.
[000171] Em uma concretização de exemplo, quando o dispositivo de separação de fase 500 é posicionado operativamente para receber uma mistura líquida dentro das cavidades de recepção 504, o eixo de força gravitacional 548 pode se estender normal ao plano de referência 546. No entanto, deve ser entendido que o dispositivo de separação de fase 500 não é necessário de ter uma orientação particular com relação à gravidade e pode ter outras orientações em outras concretizações. Por exemplo, o dispositivo de separação de fase 500 pode ser inclinado (por exemplo, 30°, 45°, etc.) com relação ao plano de referência 546 mostrado na Figura 15 quando filtra líquidos em algumas concretizações. Também é contemplado que o dispositivo de separação de fase 500 pode ser girado de maneira mais extensiva (por exemplo, 90°, 180°, etc.) em sistemas efetivamente fechados.
[000172] Similar ao dispositivo de separação de fase 200 (Figura 5), o dispositivo de separação de fase 500 também pode incluir corpos de filtro 52 6. Cada um dos corpos de filtro 526 pode incluir uma membrana porosa 528 tendo uma superfície de filtro 530 que define uma correspondente cavidade de recepção 504. A membrana porosa 528 podem ser similares ou idênticos à membrana porosa 228 e pode ter similares ou idênticas características de membrana (por exemplo, tamanho de poro, porosidade, etc.) como descrito acima. Os corpos de filtro 52 6 pode ter posições fixadas um com relação ao outro. Em uma concretização de exemplo, o dispositivo de separação de fase 500 inclui um corpo unitário da membrana porosa 528. O corpo unitário da membrana porosa 528 pode ser conformado para formar cada um dos corpos de filtro 526 e a armação de suporte 502 do dispositivo de separação de fase 500. Em outras concretizações, no entanto, o dispositivo de separação de fase 500 pode incluir componentes separados que são montados juntos. Por exemplo, a armação de suporte pode incluir ligações (por exemplo, plástico ou metal) que se estendem entre e unem separados corpos de filtro 526 em que cada um compreende a membrana porosa 528.
[000173] O dispositivo de separação de fase 500 inclui um lado de montagem 536 que em geral é oposto o lado de operação 508. Os corpos de filtro 526 são posicionados ao longo do lado de montagem 536. Cada um dos corpos de filtro 526 possui uma superfície externa 538. Os corpos de filtro 526 pode formar correspondentes regiões de absorção 540 que em geral são definidos entre a superfície externa 538 e a superfície de filtro 530 do respectivo corpo de filtro 526. A região de absorção 540 está localizada adjacente à cavidade de recepção 504 e pode representar um espaço da membrana porosa 528 que absorve um líquido a partir da cavidade de recepção 504. A região de absorção 540 pode estar localizada em geral abaixo da correspondente cavidade de recepção 504 ou abertura de acesso 510. Uma espessura de um respectivo corpo de filtro 526 (ou região de absorção 540) é definido entre a superfície externa 538 e a superfície de filtro 530. A espessura não é uniforme na concretização ilustrada. Em algumas concretizações, a espessura e/ou um volume da região de absorção 540 é maior do que um volume da cavidade de recepção 504. Em outras concretizações, no entanto, a espessura e/ou volume da região de absorção 540 é menor do que ou igual a um volume da cavidade de recepção 504.
[000174] Em certas concretizações, os corpos de filtro 526 possuem formas designadas e são posicionados um com relação ao outro para permitir que os corpos de filtro 526 sejam inseridos para correspondentes poços de uma placa de múltiplos poços (não mostrado). Em tais concretizações, a placa de múltiplos poços pode suportar o dispositivo de separação de fase 500 e reter o dispositivo de separação de fase 500 em uma posição substancialmente estacionária. Os poços (não mostrado) da placa de múltiplos poços também podem prover um espaço para receber qualquer líquido que escoa inteiramente através dos corpos de filtro 526 como descrito abaixo.
[000175] As Figuras 16 a 19 ilustram um dispositivo de separação de fase 601 de acordo com uma concretização. As Figuras 20 a 22 ilustram um dispositivo de separação de fase 602 de acordo com uma concretização, as Figuras 23 a 26 ilustram um dispositivo de separação de fase 603 de acordo com uma concretização. Os dispositivos de separação de fase 601-603 podem ter similares características e funcionalidades que outras concretizações descritas aqui. Por exemplo, cada um dos dispositivos de separação de fase 601 a 603 pode compreender PTFE (por exemplo, PTFE 10532) . Em particulares concretizações, os dispositivos de separação de fase 601 a 603 podem ser corpos unitários de PTFE tal que todo o dispositivo de separação de fase 601 a 603, exceto para um líquido impregnado opcional e/ou um acabamento ou revestimento externo, pode compreender PTFE. Como mostrado, as Figuras 17, 19, 22, 25, e 26 indicam diferentes dimensões dos correspondentes dispositivos. A menos que seja especificado de outra forma, as dimensões estão em milímetros. Estas dimensões e tolerâncias (e outras dimensões e tolerâncias descritas com relação às outras concretizações) podem ser interpretadas por American Society of Mechanical Engineers (ASME) Y14.5M-1994. As dimensões podem existir antes ou após um processo de acabamento.
[000176] A Figura 27 é uma vista de perspectiva de um dispositivo de separação de fase 700 de acordo com uma concretização. O dispositivo de separação de fase 500 pode ser similar ao dispositivo de separação de fase 125 (Figura 1), o dispositivo de separação de fase 200 (Figura 5), ou o dispositivo de separação de fase 500 (Figura 14). Com relação à Figura 27, o dispositivo de separação de fase 700 inclui uma armação de suporte 702 e múltiplas cavidades de recepção 7 04 que são acopladas com a armação de suporte 7 02. Cada uma das cavidades de recepção 7 04 é dimensionada e conformada para receber uma quantidade designada de uma mistura líquida. A armação de suporte 702 se estende entre e une as cavidades de recepção 704. A armação de suporte 702 pode reter as cavidades de recepção 704 em posições fixadas uma com relação a outra.
[000177] As cavidades de recepção 704 podem ser posicionadas em um arranjo predeterminado ou designado 706. O arranjo 506 pode ser arranjo unidimensional, arranjo bidimensional, ou arranjo tridimensional. Similar aos dispositivos de separação de fase 200, 500, o número e as posições das cavidades de recepção 704 no arranjo 706 podem ser baseados em um protocolo designado que usa o dispositivo de separação de fase 700. O dispositivo de separação de fase 700 inclui um lado ativo ou de operação 708 que está configurado para facear ou ser acessível para um usuário do dispositivo de separação de fase 700. As cavidades de recepção 704 possuem respectivas bordas de cavidade 709 que definem aberturas de acesso 710 das cavidades de recepção 704. As cavidades de recepção 704 abrem para o lado de operação 708. Na concretização ilustrada, a armação de suporte 702 é uma estrutura substancialmente bidimensional. Por exemplo, a armação de suporte 702 pode ser conformada em painel ou conformada em placa. Em outras concretizações, a armação de suporte 702 pode ser uma estrutura tridimensional. Por exemplo, a armação de suporte 7 02 pode ser conformada em escada e um ou mais grupos das cavidades de recepção 704 pode ter diferentes elevações.
[000178] O lado de operação 708 possui uma superfície lateral 724 que é substancialmente planar, exceto para as cavidades de recepção 704. Em outras concretizações, a superfície lateral 724 pode não ser planar. Por exemplo, a armação de suporte 702 pode incluir uma pluralidade de pontes ou ligações que se estende entre e une as cavidades de recepção 704. O dispositivo de separação de fase 700 possui bordas de corpo 731 a 734 que definem um perfil do dispositivo de separação de fase 700. Como mostrado, o perfil é substancialmente retangular, mas o perfil pode ter outras formas em outras concretizações.
[000179] A Figura 28 é uma seção transversal do dispositivo de separação de fase 700 tomada ao longo da linha 28-28 na Figura 27. Em algumas concretizações, o lado de operação 708 ou a superfície lateral 724 pode coincidir com um plano de referência 746. Similar aos dispositivos de separação de fase 200, 500, o dispositivo de separação de fase 700 também pode incluir corpos de filtro 726. Cada um dos corpos de filtro 726 pode incluir uma membrana porosa 728 tendo uma superfície de filtro 730 que define uma correspondente cavidade de recepção 704. A membrana porosa 728 pode ser similar ou idêntica com a membrana porosa 228 ou 528 e pode ter características similares ou idênticas de membrana (por exemplo, tamanho de poro, porosidade, etc.) como descrito acima. Os corpos de filtro 726 podem ter posições fixadas uma com relação a outra. Em uma concretização de exemplo, o dispositivo de separação de fase 700 inclui um corpo unitário da membrana porosa 728. O corpo unitário da membrana porosa 728 pode ser conformado para formar cada um dos corpos de filtro 726 e a armação de suporte 702 do dispositivo de separação de fase 700. Em outras concretizações, no entanto, o dispositivo de separação de fase 700 pode incluir componentes separados que são montados juntos. Por exemplo, a armação de suporte pode incluir ligações (por exemplo, plástico ou metal) que se estendem entre e unem corpos de filtro separados 726 em que cada um compreende a membrana porosa 728.
[000180] O dispositivo de separação de fase 700 inclui um lado de montagem 736 que em geral é oposto ao lado de operação 708. Os corpos de filtro 726 são posicionados ao longo do lado de montagem 736. Cada um dos corpos de filtro 726 possui uma superfície externa 738. Os corpos de filtro 726 pode formar correspondentes regiões de absorção 740 que em geral são definidos entre a superfície externa 738 e a superfície de filtro 730 do respectivo corpo de filtro 726. A região de absorção 740 está localizada adjacente à cavidade de recepção 704 e pode representar um espaço da membrana porosa 728 que absorve um líquido a partir da cavidade de recepção 704. A região de absorção 740 pode estar localizada em geral abaixo a correspondente cavidade de recepção 704 ou abertura de acesso 710. Uma espessura de um respectivo corpo de filtro 726 (ou região de absorção 740) é definida entre a superfície externa 738 e a superfície de filtro 730 e pode ser configurada para ter um volume designado para a região de absorção 740. Em algumas concretizações, um volume da região de absorção 740 é menor do que um volume da cavidade de recepção 704. Em outras concretizações, no entanto, o volume da região de absorção 74 0 é maior do que ou igual a o volume da cavidade de recepção 704.
[000181] Em certas concretizações, os corpos de filtro 726 possuem formas designadas e são posicionados um com relação ao outro para permitir que os corpos de filtro 726 sejam inseridos para correspondentes poços de uma placa de múltiplos poços (não mostrado). Em tais concretizações, a placa de múltiplos poços pode suportar o dispositivo de separação de fase 700 e reter o dispositivo de separação de fase 700 em uma posição substancialmente estacionária. Os poços (não mostrado) da placa de múltiplos poços também pode prover um espaço para receber qualquer líquido que escoa inteiramente através dos corpos de filtro 726 como descrito abaixo.
[000182] A Figura 29 é uma vista plana do dispositivo de separação de fase 700. A Figura 30 é uma vista lateral de um conjunto 750 que inclui o dispositivo de separação de fase 700. O conjunto 750 também pode ser referido como um conjunto de separação de fase. O conjunto 750 também inclui uma estrutura de suporte discreta 752 que está configurado para reter o dispositivo de separação de fase 700. Na concretização ilustrada, a estrutura de suporte 752 inclui uma cobertura 754 e a base 756 que são acopladas rotativamente entre si. A cobertura 754 está configurada para se estender ao longo do lado de operação 708, e a base 756 está configurada para se estender a o longo do lado de montagem 736 ou pelo menos uma porção do lado de montagem 736. A estrutura de suporte 752 pode ser configurada para aumentar uma integridade estrutural (por exemplo, resistência) do dispositivo de separação de fase 700 tal que o dispositivo de separação de fase 700 é menos provável de romper durante a transferência (por exemplo, envio), armazenamento, e/ou uso. Na concretização ilustrada, a cobertura e a base 756 são rotativamente acoplados ao longo de uma articulação 757. Quando a estrutura de suporte 752 está em uma posição fechada (como mostrado na Figura 30), a cobertura e a base 754, 756 podem formar um encaixe de interferência (por exemplo, encaixe por pressão) tal que a cobertura e base 754, 756 não são prováveis de ser separados inadvertidamente.
[000183] Em algumas concretizações, a estrutura de suporte 752 está configurada para reter o dispositivo de separação de fase 750 durante transferência ou envio, mas permite que o dispositivo de separação de fase 750 seja removido antes do uso. Por exemplo, a cobertura 754 e/ou a base 756 pode ser separável. Em outras concretizações, no entanto, a estrutura de suporte 752 também pode ser usada durante o uso do dispositivo de separação de fase 750. Por exemplo, a cobertura 754 pode incluir aberturas ou passagens opcionais 756 (indicada pelas linhas pontilhadas) que são posicionadas para alinhar com as cavidades de recepção 704. Opcionalmente, a base 756 pode incluir aberturas 758 que permitem que os corpos de filtro 726 se estendam através da mesma. Em tais concretizações, os corpos de filtro 726 pode ser posicionado dentro dos poços de uma placa de múltiplos poços, em que a base 756 pode ser posicionada entre a placa de múltiplos poços e o dispositivo de separação de fase 700. Em outras concretizações, a base 756 pode receber e englobar os corpos de filtro 726 dentro de uma cavidade comum que é definida por a base 756. Em tais concretizações, pode ser necessário remover a base 756 antes do uso do dispositivo de separação de fase 700. Alternativamente, o dispositivo de separação de fase 700 pode ser usado enquanto os corpos de filtro 726 são dispostos dentro da cavidade comum. A cavidade pode receber o segundo líquido se o segundo líquido sai da superfície externa dos corpos de filtro 726.
[000184] A Figura 31 é uma vista esquemática de um sistema 800. O sistema 800 é configurado para preparar uma substância de interesse biológica (ou química) nos líquidos imiscíveis e separar os líquidos imiscíveis tal que a substância de interesse pode ser usada para um ensaio designado ou outro processo. Em particular concretizações, o sistema 800 está configurado para preparar automaticamente uma biblioteca para sequenciamento de SBS. No entanto, em outras concretizações, o sistema 800 pode ser usado para gerar uma substância química ou biológica para outras aplicações.
[000185] O sistema 800 inclui um primeiro dispositivo 802, um sistema fluídico 804, e um segundo dispositivo 806. O sistema fluídico 804 conecta de maneira fluida o primeiro dispositivo 802 e o segundo dispositivo 806. Na concretização ilustrada, o primeiro e o segundo dispositivos 802, 806 são um dispositivo de DF 802 e um dispositivo de separação de fase 806, respectivamente. O dispositivo de DF 802 está configurado para preparar a substância de interesse. Por exemplo, gotículas de um ou mais líquidos podem ser controladas através de, por exemplo, operações de electro-umectação conduzidas pelo dispositivo de DV 802. O dispositivo de DF 802 inclui uma abertura 808 a partir da qual uma mistura líquida 810 pode ser removida. A mistura líquida 810 inclui um primeiro líquido 812 e um segundo líquido 814. O primeiro e os segundos líquidos 812, 814 são líquidos imiscíveis como descrito acima. Na concretização ilustrada, o primeiro líquido 812 é uma solução aquosa (por exemplo, líquido polar) e o segundo líquido 814 é um líquido preenchedor (por exemplo, líquido apolar) . Opcionalmente, a mistura líquida 810 pode incluir líquidos adicionais que podem ou não ser imiscíveis com relação ao primeiro líquido 812 e/ou ao segundo líquido 814.
[000186] O sistema fluídico 804 está configurado para remover automaticamente a mistura líquida 810 a partir da abertura 808 e depositar a mistura líquida 810 para uma cavidade de recepção 816 do dispositivo de separação de fase 806. A remoção e a deposição da mistura líquida 810 podem ser conduzidas de acordo com uma programação predeterminada ou sequência de operações. Por exemplo, a mistura líquida 810 pode não ser removida até uma quantidade designada do primeiro líquido 812 ter sido preparada pelo dispositivo de DF 802. O dispositivo de separação de fase 806 podem ser similares ou idênticos aos dispositivos de separação de fase descritos aqui.
[000187] O sistema fluídico 804 inclui uma ou mais válvulas e uma ou mais bombas. Controle das válvulas e das bombas pode ser automatizado tal que o sistema fluídico 804 transporta a mistura líquida 810 para a cavidade de recepção 816 sem pipetação por um usuário e de acordo com uma programação predeterminada. Apesar de não ser mostrado, o sistema 800 pode incluir um controlador de sistema (por exemplo, processador ou processadores) que controla a operação do dispositivo de DF 802, as válvulas, e as bombas. O controlador de sistema também pode controlar a operação de um sistema de análise.
[000188] Na concretização ilustrada, o sistema fluídico 804 inclui uma linha de fluido 820, uma válvula de controle 822, e uma bomba 824. Como mostrado, a linha de fluido 820 é um único conduto que conecta de maneira fluida a abertura 806 e a válvula de controle 822. No entanto, deve ser entendido que a linha de fluido 820 pode incluir uma pluralidade de condutos interconectados (por exemplo, tubos, canais de fluxo de dispositivos de MEMs, outras válvulas, e semelhantes). A válvula de controle 822 pode ser configurada para mover entre diferentes estados ou posições. A válvula de controle 822 pode estar em comunicação de escoamento com a bomba 824 em um ou todos os diferentes estados. Por exemplo, em um primeiro estado, a válvula de controle 822 conecta de maneira fluida a bomba 824 e a linha de fluido 820 tal que a bomba 824 é capaz de retirar a mistura líquida 810 a partir do dispositivo de DF 8 02 e para uma linha de armazenamento 82 6 do sistema fluídico 804. A linha de armazenamento 826 se estende entre a válvula de controle 822 e a bomba 824 e pode conectar de maneira fluida a bomba 824 e a válvula de controle 822. A bomba 824 é configurada para gerar uma pressão negativa para retirar (ou puxar) o volume designado para a linha de armazenamento 826.
[000189] A linha de armazenamento 826 é configurada para ter um volume designado da mistura líquida 810 na mesma. Após retirar um volume designado da mistura líquida 810 para a linha de armazenamento 826, a válvula de controle 822 pode ser controlada para alterar do primeiro estado para o segundo estado. Por exemplo, a válvula de controle 822 pode ser girada tal que uma porta de válvula 838 se move a partir de estar em comunicação de escoamento com a linha de fluido 820 para estar em comunicação de escoamento com uma linha de deposição 830 do sistema fluídico 804. A linha de deposição 830 inclui um bocal 844 que está disposto dentro ou adjacente à cavidade de recepção 816. No segundo estado, a válvula de controle 822 conecta de maneira fluida a linha de armazenamento 826 e a linha de deposição 830. O bocal 844 possui uma saída 832 que é posicionado para depositar a mistura líquida 810 para a cavidade de recepção 816. Mais especificamente, quando a válvula de controle 822 está no segundo estado, a bomba 824 pode gerar uma pressão positiva que aciona a mistura líquida 810 através da saída 832 e para a cavidade de recepção 816. Quando a mistura líquida 810 é depositada para a cavidade de recepção 816, o dispositivo de separação de fase 802 pode separar o primeiro e os segundos líquidos 812, 814. Por exemplo, o segundo líquido 814 pode ser absorvido para uma membrana porosa do dispositivo de separação de fase 802 tal que o primeiro líquido 812 permanece dentro da cavidade de recepção 816 como descrito acima.
[000190] Opcionalmente, o sistema 800 pode incluir uma linha a jusante 840 que está configurado para retirar o primeiro líquido 812 a partir da cavidade de recepção 814 após um período de tempo designado ou quando uma condição designada foi satisfeita (por exemplo, um volume designado do primeiro líquido 812 foi alcançado) . Por exemplo, um bocal 842 da linha a jusante 840 pode estar em comunicação de escoamento com uma bomba (não mostrado) que gera pressão negativa para retirar o primeiro líquido 812 para a linha a jusante 840. O primeiro líquido 812 pode ser direcionado através de uma rede fluídica para transferir o primeiro líquido 812 para um espaço designado, tal como dentro de um sistema de análise. Em uma concretização de exemplo, o sistema de análise é um sistema de SBS.
[000191] Em algumas concretizações, o sistema 800 está configurado para depositar repetidamente volumes da mistura líquida 810 para a cavidade de recepção 804 antes do primeiro líquido 812 sendo retirado a partir da cavidade de recepção 804. Em tais concretizações, um número de líquidos pode ser coletado dentro da cavidade de recepção 804. Estes líquidos podem ser, por exemplo, resistentes ao escoamento para a membrana porosa. Os líquidos que não escoam para a membrana porosa podem ser miscíveis ou imiscíveis entre si. Os líquidos na cavidade de recepção 804 então podem ser removidos através da linha de fluido 840.
[000192] A Figura 32 é uma vista explodida de um conjunto de cartucho 900 de acordo com uma concretização que inclui o dispositivo de separação de fase 700. A Figura 33 é uma vista de perspectiva do conjunto de cartucho 900 quando completamente construído. O conjunto de cartucho 900 também pode ser referido como um conjunto de separação de fase. O conjunto de cartucho 900 inclui uma estrutura de suporte discreta ou subconjunto 902 que está configurado para reter o dispositivo de separação de fase 700. A estrutura de suporte 902 pode aumentar uma integridade estrutural (por exemplo, resistência) do dispositivo de separação de fase 700 tal que o dispositivo de separação de fase 700 é menos provável de romper durante a transferência (por exemplo, envio), armazenamento, e/ou uso. Na concretização ilustrada, a estrutura de suporte 902 inclui uma cobertura 904 e a base 906. Quando completamente montada, a cobertura 904 é posicionada ao longo do lado de operação 708, e a base 906 é posicionada ao longo do lado de montagem 736 (Figura 32) . A cobertura 904 e/ou a base 906 pode compreender um material rígido, tal como plástico e/ou metal.
[000193] Na concretização ilustrada, a cobertura 904 e a base 906 são configurados para acoplamento entre si com o dispositivo de separação de fase 700 entre eles. A cobertura 904, o dispositivo de separação de fase 700, e a base 906 pode ter uma configuração semelhante a sanduíche. A base 906 inclui uma parede de base 910 que define uma cavidade de retenção 912 da base 906 que está configurada para receber o dispositivo de separação de fase 700 e a cobertura 904. A base 906 também pode incluir uma borda de base 911 (Figura 32) que é posicionado dentro da cavidade de retenção 912. O dispositivo de separação de fase 700 pode ser configurado para descansar em uma borda de base 911 tal que os corpos de filtro 726 (Figura 32) são suspensos dentro da cavidade de retenção 912 durante a operação. Alternativamente, os corpos de filtro 726 podem engatar uma superfície de fundo interior da base 906 que define a cavidade de retenção 912.
[000194] Uma parede de base 910 pode cercar correspondentes perímetros do dispositivo de separação de fase 700 e a cobertura 904. A base 906 e a cobertura 904 são configurados para formar um engate de fricção (por exemplo, encaixe de interferência ou encaixe por pressão) e pode incluir funcionalidades complementares para acoplar entre si. Na concretização ilustrada mostrada na Figura 32, a cobertura 904 inclui abas ou bordas 914 e a base 906 inclui fendas 916 que são dimensionadas e conformadas para receber as abas 914. Após o dispositivo de separação de fase 700 estar posicionado dentro da cavidade de retenção 912, a cobertura 904 pode ser montada para a base 906 com o dispositivo de separação de fase 700 entre elas. Quando a cobertura 904 é montada, as abas 914 podem engatar uma parede de base 910 e podem ser defletidas para dentro. Após as abas 914 serem inseridas nas fendas 916, as abas 914 podem se flexionar para fora. Como mostrado, as abas 914 pode incluir funcionalidades de preensão 918 que engatam a base 904. As funcionalidades de preensão 918 podem evitar que a cobertura 904 seja removida de maneira inadvertida a partir do dispositivo de separação de fase 700 durante a operação ou o transporte.
[000195] Como mostrado na Figura 32, a cobertura 904 inclui passagens ou aberturas 930 que são posicionadas para alinhar com as cavidades de recepção 704. A cavidade de retenção 912 pode incluir canais de cavidade 922, 924 que são separados por uma parede de divisão 923 e formam porções da cavidade de retenção 912. Cada um dos canais de cavidade 922, 924 pode ser dimensionado e conformado para receber uma correspondente fileira ou coluna dos corpos de filtro 726. Em algumas concretizações, o líquido que escoa para a membrana porosa do dispositivo de separação de fase 700 pode ser permitido de sair dos corpos de filtro 726 e se agrupar dentro da cavidade de retenção 912.
[000196] Em algumas concretizações, o conjunto de cartucho 900 é um item de uso único que é descartado após um uso. Em outras concretizações, a base 906 e a cobertura 904 da estrutura de suporte discreta 902 pode ser separável tal que a estrutura de suporte 902 pode ser reutilizada com outros dispositivos de separação de fase 700.
[000197] As Figuras 34 e 35 ilustram vistas esquemáticas de respectivos sistemas em que gotículas de emulsão são agrupadas dentro de uma cavidade de recepção comum de um dispositivo de separação de fase. A Figura 34 ilustra um sistema 950 que inclui o primeiro e o segundos sistemas fluídicos 952, 954 e um dispositivo de separação de fase 956 que é posicionado para receber a primeira e a segunda misturas líquidas a partir dos sistemas fluídicos 952, 954, respectivamente. Os sistemas fluídicos 952, 954 podem ser similares ou idênticos ao sistema fluídico 804 (Figura 31).
[000198] Cada um dos sistemas fluídicos 952, 954 inclui uma correspondente saída 958. O dispositivo de separação de fase 956 é posicionado tal que uma cavidade de recepção 960 do dispositivo de separação de fase 956 recebe correspondentes misturas líquidas no mesmo. As misturas líquidas pode incluir gotículas aquosas ou gotículas de emulsão. As misturas líquidas podem se separar tal que os primeiros líquidos (por exemplo, líquidos aquosos) se agrupam dentro da cavidade de recepção 960 para formar um agrupamento de líquido 962. Os segundos líquidos da mistura líquida podem ser os mesmos ou diferentes líquidos e podem escoar para o dispositivo de separação de fase 956. Apesar de não ser mostrado, o sistema 950 opcionalmente pode incluir uma linha a jusante que está configurado para remover automaticamente o agrupamento de líquido 962. Em algumas concretizações, o dispositivo de separação de fase 956 pode ser acoplado com um dispositivo de agitação (por exemplo, agitador, vibrador, etc.) que pode agitar o dispositivo de separação de fase 956 para facilitar o rompimento das gotículas aquosas e/ou permitir que as gotículas aquosas se unam. Em algumas concretizações, o agrupamento de líquido 962 pode ser submetido às certas condições (por exemplo, energia térmica ou outros reagentes) para permitir que as reações designadas ocorram dentro da cavidade de recepção 958. Apesar de apenas uma única cavidade de recepção 960 ser mostrada na Figura 34, deve ser entendido que os sistemas fluídicos 952, 954 pode depositar gotículas de misturas líquidas em múltiplas cavidades de recepção.
[000199] A Figura 35 é uma vista esquemática de um sistema 970 formado de acordo com uma concretização. O sistema 970 pode ser similar com sistemas que conduzem PCR digital ou outros sistemas que geram gotículas de emulsão que usam dispositivos microfluídicos e, opcionalmente, unem as gotículas de emulsão para conduzir reações designadas. Tais concretizações podem incluir uma rede de canais de escoamento em que um líquido apolar escoa através de um ou mais dos canais e uma solução aquosa (ou soluções) escoa através de um ou mais outros canais. Os canais intersectam entre si para formar gotículas de emulsão. Tal tecnologia e sistemas relacionados são descritos em maior detalhe em US 2009/0239308 A1; US 2009/0131543 A1; US 2010/0173394 A1; US 2010/0137163 A1; US 2013/0099018 A1; US 2013/0323732 A1; US 2014/0272996 A1; US 2014/0216579 A1; e US 2014/0256595 A1, cada uma das quais é incorporada aqui por referência em sua totalidade.
[000200] Por exemplo, o sistema 970 inclui uma rede fluídica 980 tendo uma pluralidade canais de escoamento que incluem um primeiro grupo de canal 972 e um segundo grupo de canal 974. O primeiro grupo de canal 972 inclui uma pluralidade de canais de interseção que são configurados para criar gotículas de emulsão 973. As gotículas de emulsão 973 pode incluir, por exemplo, uma mistura de reagentes para conduzir PCR. O segundo grupo de canal 974 inclui uma pluralidade de canais de interseção que são configurados para criar gotículas de emulsão 975. As gotículas de emulsão 975 pode incluir, por exemplo, DNA genômico. O DNA pode ser disperso dentro de uma solução aquosa 978 tal que cada gotícula de emulsão 975 inclui, na média, um único fragmento de ácido nucleico. No entanto, deve ser entendido que as gotículas de emulsão 973, 975 pode incluir outros tipos de reagentes (por exemplo, reagentes, enzimas) e/ou amostras.
[000201] Como mostrado, o fluxo dos líquidos através da rede fluídica 980 está configurada tal que as gotículas de emulsão 973 tipicamente unem apenas uma das gotículas de emulsão 975 para formar uma gotícula combinada 982. Como as gotículas combinadas 982 escoam através do sistema 970, as gotículas combinadas podem ser submetidas às condições designadas e/ou se combinam com gotículas contendo outros reagentes. Em uma extremidade da rede fluídica 98 0, um canal a jusante 984 pode direcionar as gotículas combinadas 982 para uma cavidade de recepção 98 6 de um dispositivo de separação de fase 988. Em algumas concretizações, uma única gotícula combinada 982 pode ser direcionada para a cavidade de recepção 986. Em outras concretizações, uma pluralidade de gotículas combinadas 982 pode ser agrupada dentro da cavidade de recepção 986. Opcionalmente, uma segunda linha a jusante (não mostrado) a partir de outra rede fluídica pode direcionar gotículas combinadas para a cavidade de recepção 984 de uma maneira similar como descrito acima com relação à Figura 34. Opcionalmente, uma linha a jusante (não mostrado) pode ser disposta dentro da cavidade de recepção 986 e configurada para direcionar fluxo do líquido agrupado para outro estágio de um protocolo de ensaio.
[000202] Deve ser entendido que as concretizações particulares definidas aqui, incluindo as concretizações mostradas nas Figuras 16 a 26, estão intencionadas a ser ilustrativas e não restritivas. Por exemplo, uma ou mais das dimensões notadas nas Figuras 16 a 26 pode ser aumentada ou diminuída enquanto uma ou mais dimensões permanecem as mesmas. Como outro exemplo, as dimensões pode aumentar ou diminuir na proporção uma com relação a outra tal que aquelas razões de tamanho são mantidas. Os ângulos podem ser aumentados ou diminuídos. De maneira apropriada, modificações podem ser feitas para adaptar as concretizações para aplicações particulares.
[000203] Em uma concretização, um método é provido. O método inclui prover um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa que possui uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção. O método também inclui depositar uma mistura líquida para a cavidade de recepção da membrana porosa. A mistura líquida inclui um líquido polar e um líquido apolar que são imiscíveis um com relação ao outro. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do líquido polar através da superfície de filtro e permitir o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa. O método também inclui permitir que o líquido apolar escoe para a membrana porosa. O líquido polar forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o líquido apolar escoa para a membrana porosa.
[000204] Em um aspecto, o líquido polar pode ser mais denso do que o líquido apolar.
[000205] Em outro aspecto, a superfície de filtro pode ser hidrofóbica.
[000206] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ser hidrofóbica.
[000207] Em outro aspecto, a superfície de filtro pode contatar a mistura líquida em diferentes profundidades da cavidade de recepção.
[000208] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter uma forma côncava.
[000209] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ser cônica.
[000210] Em outro aspecto, pelo menos uma porção da superfície de filtro pode ter um raio de curvatura.
[000211] Em outro aspecto, uma maior parte da superfície de filtro pode ter uma inclinação que muda uma profundidade da cavidade de recepção em uma taxa linear.
[000212] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter um fundo que representa uma profundidade máxima da cavidade de recepção. O fundo pode estar localizado em um centro da cavidade de recepção.
[000213] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter um fundo que representa uma profundidade máxima da cavidade de recepção. A superfície de filtro pode ter uma inclinação que aumenta a partir do fundo para uma abertura de acesso da cavidade de recepção.
[000214] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter um fundo que representa uma profundidade máxima da cavidade de recepção. A superfície de filtro pode ser rotativamente simétrica em torno de um eixo de cavidade que se estende através do fundo.
[000215] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter uma abertura de acesso que é definida por uma borda de cavidade. A cavidade de recepção pode ter uma profundidade máxima que é menor do que um diâmetro máximo da abertura de acesso. Opcionalmente, uma razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima pode ser 1,5:1 ou mais. Opcionalmente, a razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima pode ser 2:1 ou mais.
[000216] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter uma abertura de acesso que é definida por uma borda de cavidade. A cavidade de recepção pode ter uma profundidade máxima que é maior do que um diâmetro máximo da abertura de acesso. Opcionalmente, uma razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima pode ser 1:2 ou menos. Opcionalmente, a razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima pode ser 1:3 ou menos.
[000217] Em outro aspecto, a gotícula pode formar um ângulo de contato com relação à superfície de filtro. O ângulo de contato pode ser igual a ou maior do que 60°. Opcionalmente, o ângulo de contato pode ser igual a ou maior do que 65°. Opcionalmente, o ângulo de contato pode ser igual a ou maior do que 70°. Opcionalmente, o ângulo de contato pode ser igual a ou maior do que 75°. Opcionalmente, o ângulo de contato pode ser igual a ou maior do que 80°. Opcionalmente, o ângulo de contato pode ser igual a ou maior do que 85°.
[000218] Em outro aspecto, a gotícula pode ter uma superfície exterior que possui um contorno convexo.
[000219] Em outro aspecto, a membrana porosa pode incluir uma região de absorção que está posicionada adjacente à cavidade de recepção. A região de absorção pode ter um volume que é maior do que um volume da cavidade de recepção.
[000220] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ser definida entre a superfície de filtro e uma superfície externa. A superfície externa pode permitir que o líquido apolar escoe da membrana porosa.
[000221] Em outro aspecto, a membrana porosa pode incluir politetrafluoroetileno (PTFE). Opcionalmente, a membrana porosa pode consistir essencialmente de politetrafluoroetileno (PTFE). Opcionalmente, a membrana porosa pode consistir de politetrafluoroetileno (PTFE).
[000222] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter um tamanho de poro que está entre e 10 μm e 50 μm.
[000223] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter um tamanho de poro que está entre 20 μm e 40 μm.
[000224] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter uma porosidade que está entre 40% e 70%.
[000225] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter uma porosidade que está entre 50% e 65%.
[000226] Em outro aspecto, pelo menos 75% do líquido apolar pode ser removido a partir da cavidade de recepção dentro de 30 segundos.
[000227] Em outro aspecto, pelo menos 85% do líquido apolar pode ser removido a partir da cavidade de recepção dentro de 30 segundos.
[000228] Em outro aspecto, pelo menos 95% do líquido apolar pode ser removido a partir da cavidade de recepção dentro de 30 segundos.
[000229] Em outro aspecto, pelo menos 98% do líquido apolar pode ser removido a partir da cavidade de recepção dentro de 30 segundos.
[000230] Em outro aspecto, pelo menos 85% do líquido apolar pode ser removido a partir da cavidade de recepção dentro de 20 segundos.
[000231] Em outro aspecto, pelo menos 85% do líquido apolar pode ser removido a partir da cavidade de recepção dentro de 10 segundos.
[000232] Em outro aspecto, pelo menos 85% do líquido apolar pode ser removido a partir da cavidade de recepção dentro de 5 segundos.
[000233] Em outro aspecto, depositar a mistura líquida para a cavidade de recepção inclui depositar um volume medido.
[000234] Em outro aspecto, cada um do líquido polar e do líquido apolar pode ter um correspondente volume quando a mistura líquida é depositada para a cavidade de recepção. O correspondente volume do líquido apolar pode ser maior do que o correspondente volume do líquido polar.
[000235] Em outro aspecto, uma razão do correspondente volume do líquido apolar para o correspondente volume do líquido polar pode ser de pelo menos 2:1.
[000236] Em outro aspecto, uma razão do correspondente volume do líquido apolar para o correspondente volume do líquido polar pode ser de pelo menos 5:1.
[000237] Em outro aspecto, uma razão do correspondente volume do líquido apolar para o correspondente volume do líquido polar pode ser de pelo menos 10:1.
[000238] Em outro aspecto, a gotícula pode ser localizado de maneira central dentro da cavidade de recepção.
[000239] Em outro aspecto, o método compreende adicionalmente remover a gotícula a partir da cavidade de recepção. Opcionalmente, no máximo 25% de um volume da gotícula removida é o líquido apolar. Opcionalmente, no máximo 10% de um volume da gotícula removida é o líquido apolar. Opcionalmente, no máximo 5% de um volume da gotícula removida é o líquido apolar.
[000240] Em outro aspecto, permitir que o líquido apolar escoe para a membrana porosa não inclui mover o dispositivo de separação de fase para facilitar o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa.
[000241] Em outro aspecto, permitir que o líquido apolar escoe para a membrana porosa não inclui agitar o dispositivo de separação de fase ou gerar uma força centrípeta para fazer com que o líquido apolar escoe para a membrana porosa.
[000242] Em outro aspecto, permitir que o líquido apolar escoe para a membrana porosa inclui mover o dispositivo de separação de fase para facilitar o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa.
[000243] Em outro aspecto, permitir que o líquido apolar escoe para a membrana porosa inclui pelo menos um de agitar o dispositivo de separação de fase ou gerar uma força centrípeta para fazer com que o líquido apolar escoe para a membrana porosa.
[000244] Em outro aspecto, o dispositivo de separação de fase inclui uma pluralidade de cavidades de recepção e a etapa de depositar a mistura líquida pode incluir depositar a mistura líquida em cada uma das cavidades de recepção.
[000245] Em outro aspecto, as cavidades de recepção pode incluir uma primeira cavidade de recepção e uma segunda cavidade de recepção. O líquido polar da mistura líquida na primeira cavidade de recepção pode ser diferente do que o líquido polar da mistura líquida na segunda cavidade de recepção. Alternativamente, os líquidos polares podem ter a mesma composição ou essencialmente a mesma composição.
[000246] Em outro aspecto, a superfície de filtro da membrana porosa pode formar cada uma das cavidades de recepção.
[000247] Em outro aspecto, o dispositivo de separação de fase possui uma altura que é maior do que uma largura ou comprimento do dispositivo de separação de fase.
[000248] Em outro aspecto, o dispositivo de separação de fase inclui um tubo e a membrana porosa é dimensionada e conformada para ser inserida para o tubo.
[000249] Em outro aspecto, o método também pode incluir remover a mistura líquida a partir de um dispositivo digital de fluidos (DF) antes de depositar a mistura líquida.
[000250] Em outro aspecto, o método também pode incluir gerar uma amostra biológica que usa um dispositivo de DF. A amostra biológica pode ser dentro do líquido polar da mistura líquida. Opcionalmente, a amostra biológica pode incluir uma biblioteca de ácidos nucleicos fragmentados.
[000251] Em outro aspecto, o método também pode incluir remover a gotícula a partir da cavidade de recepção e usar a gotícula para conduzir reações bioquímicas designadas.
[000252] Em outro aspecto, prover o dispositivo de separação de fase inclui orientar o dispositivo de separação de fase tal que a gravidade retém a mistura líquida dentro da cavidade de recepção.
[000253] Em uma concretização, um dispositivo de separação de fase é provido que inclui uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro pode ter um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção. A superfície de filtro é configurada para impedir o fluxo de um líquido polar para a membrana porosa e permitir o escoamento de um líquido apolar para a membrana porosa.
[000254] Em um aspecto, a superfície de filtro pode ser hidrofóbica.
[000255] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ser hidrofóbica.
[000256] Em outro aspecto, a superfície de filtro pode ser conformada para contatar a mistura líquida em diferentes profundidades.
[000257] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter uma forma côncava.
[000258] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ser cônica.
[000259] Em outro aspecto, pelo menos uma porção da superfície de filtro pode ter um raio de curvatura.
[000260] Em outro aspecto, uma maior parte da superfície de filtro pode ter uma inclinação que altera a profundidade em uma taxa linear.
[000261] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter um fundo que representa uma profundidade máxima da cavidade de recepção. O fundo pode estar localizado em um centro da cavidade de recepção.
[000262] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter um fundo que representa uma profundidade máxima da cavidade de recepção. A superfície de filtro pode ter uma inclinação que aumenta a partir do fundo para uma abertura de acesso da cavidade de recepção.
[000263] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter uma abertura de acesso que é definida por uma borda de cavidade. A cavidade de recepção pode ter uma profundidade máxima que é menor do que um diâmetro máximo da abertura de acesso.
[000264] Em outro aspecto, uma razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima é 1,5:1 ou mais. Opcionalmente, a razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima é 2:1 ou mais.
[000265] Em outro aspecto, a cavidade de recepção pode ter uma abertura de acesso que é definida por uma borda de cavidade. A cavidade de recepção pode ter uma profundidade máxima que é maior do que um diâmetro máximo da abertura de acesso. Opcionalmente, uma razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima é 1:2 ou menos. Opcionalmente, a razão de aspecto do diâmetro máximo para a profundidade máxima é 1:3 ou menos.
[000266] Em outro aspecto, a membrana porosa pode incluir uma região de absorção que está posicionada adjacente à cavidade de recepção. A região de absorção pode ter um volume que é maior do que um volume da cavidade de recepção.
[000267] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ser definida entre a superfície de filtro e uma superfície externa. A superfície externa pode ser configurada para permitir que o líquido apolar escoe para fora da membrana porosa.
[000268] Em outro aspecto, a membrana porosa pode incluir politetrafluoroetileno (PTFE). Opcionalmente, a membrana porosa pode consistir essencialmente de politetrafluoroetileno (PTFE). Opcionalmente, a membrana porosa pode consistir de politetrafluoroetileno (PTFE).
[000269] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter um tamanho de poro que está entre e 10 μm e 50 μm.
[000270] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter um tamanho de poro que está entre 20 μm e 40 μm.
[000271] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter uma porosidade que está entre 40% e 70%.
[000272] Em outro aspecto, a membrana porosa pode ter uma porosidade que está entre 50% e 65%.
[000273] Em outro aspecto, o dispositivo de separação de fase inclui uma pluralidade de cavidades de recepção.
[000274] Em outro aspecto, a superfície de filtro da membrana porosa pode formar cada uma das cavidades de recepção.
[000275] Em outro aspecto, o dispositivo de separação de fase pode ter uma altura que é maior do que uma largura ou comprimento do dispositivo de separação de fase.
[000276] Em outro aspecto, o dispositivo de separação de fase pode incluir um tubo e a membrana porosa pode ser dimensionada e conformada para ser inserida para o tubo.
[000277] Em uma concretização, um método é provido que inclui prover um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção. O método também inclui depositar uma mistura líquida para a cavidade de recepção da membrana porosa. A mistura líquida inclui um primeiro líquido e um segundo líquido que são imiscíveis um com relação ao outro. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do primeiro líquido através da superfície de filtro e permitir o escoamento do segundo líquido para a membrana porosa. O método também inclui permitir que o segundo líquido escoe para a membrana porosa. O primeiro líquido forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o segundo líquido escoa para a membrana porosa.
[000278] Em um aspecto, o primeiro líquido pode ser um líquido polar e o segundo líquido pode ser um líquido apolar. Opcionalmente, pelo menos uma da superfície de filtro e da membrana porosa é hidrofóbica.
[000279] Em outro aspecto, o primeiro líquido pode ser um líquido apolar e o segundo líquido pode ser um líquido polar. Opcionalmente, pelo menos uma da superfície de filtro e da membrana porosa é hidrofílica.
[000280] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um sistema de preparo de amostra configurado para preparar uma mistura líquida tendo um líquido polar e um líquido apolar que são imiscíveis um com relação ao outro. O sistema de ensaio também pode incluir um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber a mistura líquida. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do líquido polar através da superfície de filtro e permitir o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa tal que o líquido polar forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o líquido apolar escoa para a membrana porosa.
[000281] Em um aspecto, o sistema de ensaio inclui um dispositivo de facilitação de escoamento que está configurado para mover o dispositivo de separação de fase para facilitar o escoamento do líquido apolar.
[000282] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber uma mistura líquida. A mistura líquida possui um líquido polar e um líquido apolar que são imiscíveis um com relação ao outro. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do líquido polar através da superfície de filtro e permitir o escoamento do líquido apolar para a membrana porosa tal que o líquido polar forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o líquido apolar escoa para a membrana porosa. O sistema de ensaio também inclui um sistema de análise configurado para realizar um ou mais protocolos de ensaio usando a gotícula do líquido polar.
[000283] Em um aspecto, o sistema de ensaio também inclui um dispositivo de facilitação de escoamento que está configurado para mover o dispositivo de separação de fase para facilitar o escoamento do líquido apolar.
[000284] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um sistema de preparo de amostra configurado para preparar uma mistura líquida tendo um primeiro líquido e um segundo líquido que são imiscíveis um com relação ao outro. O sistema de ensaio também inclui um dispositivo de separação de fase incluindo uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber a mistura líquida. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do primeiro líquido através da superfície de filtro e permitir o escoamento do segundo líquido para a membrana porosa tal que o primeiro líquido forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o segundo líquido escoa para a membrana porosa.
[000285] Em um aspecto, o sistema de ensaio também inclui um dispositivo de facilitação de escoamento que está configurado para mover o dispositivo de separação de fase para facilitar o escoamento do segundo líquido.
[000286] Em uma concretização, um sistema de ensaio é provido que inclui um dispositivo de separação de fase que inclui uma membrana porosa tendo uma superfície de filtro. A superfície de filtro possui um contorno não planar que forma uma cavidade de recepção configurada para receber uma mistura líquida. A mistura líquida possui um primeiro líquido e um segundo líquido que são imiscíveis um com relação ao outro. A superfície de filtro ao longo da cavidade de recepção é configurada para impedir o fluxo do primeiro líquido através da superfície de filtro e permitir o escoamento do segundo líquido para a membrana porosa tal que o primeiro líquido forma uma gotícula dentro da cavidade de recepção quando o segundo líquido escoa para a membrana porosa. O sistema de ensaio também inclui um sistema de análise configurado para realizar um ou mais protocolos de ensaio usando a gotícula do primeiro líquido.
[000287] Em um aspecto, o sistema de ensaio inclui um dispositivo de facilitação de escoamento que está configurado para mover o dispositivo de separação de fase para facilitar o escoamento do segundo líquido.
[000288] Como usado aqui, um elemento ou etapa citado no singular e precedido com a palavra “um” ou “uma” deve ser entendido como não excluindo o plural dos ditos elementos ou etapas, a menos que tal exclusão seja explicitamente declarado. Adicionalmente, referências a “uma concretização” não estão intencionadas a ser interpretadas como excluindo a existência de concretizações adicionais que também incorporam as funcionalidades citadas. Além disso, a menos que seja declarado de maneira explícita pelo contrário, concretizações “compreendendo” ou “tendo” um elemento ou uma pluralidade de elementos tendo uma propriedade particular pode incluir elementos adicionais se eles possuem aquela propriedade ou não.
[000289] Deve ser entendido que a descrição acima está intencionada de ser ilustrativa, e não restritiva. Por exemplo, as concretizações descritas acima (e/ou aspectos das mesmas) podem ser usadas em combinação entre si. Em adição, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma particular situação ou material para os ensinamentos das várias concretizações sem fugir do seu escopo. Dimensões, tipos de materiais, orientações de vários componentes, e o número e posições de vários componentes descritos aqui estão intencionados a definir parâmetros de certas concretizações, e de modo algum são limitantes e são meramente concretizações de exemplo. Muitas outras concretizações e modificações dentro do espírito e escopo das reivindicações serão aparentes para os peritos na técnica com a revisão da descrição acima. O escopo patenteável, portanto, pode ser determinado com referência às reivindicações anexas, junto com o escopo completo de equivalentes em que tais reivindicações são intituladas.
[000290] Como usada nesta descrição, a frase “em uma concretização de exemplo” e semelhantes quer dizer que a concretização descrita é apenas um exemplo. A frase não está intencionada a limitar o assunto inventivo para aquela concretização. Outras concretizações do assunto da invenção podem não incluir a estrutura ou a funcionalidade citada. Nas reivindicações anexas, os termos “incluindo” e “em que” são usados como os equivalentes de linguagem comum dos respectivos termos “compreendendo” e “em que.” Além disso, nas seguintes reivindicações, os termos “primeiro,” “segundo,” e “terceiro,” etc. são usados meramente como marcadores, e não estão intencionados a impor requisitos numéricos nos seus objetivos. Adicionalmente, as limitações das seguintes reivindicações não são escritas em meios - formato de função mais e não estão intencionadas a ser interpretadas com base em 35 U.S.C. § 112(f), a menor que e até tais limitações de reivindicação usarem de maneira expressa a frase “meios para” seguido por uma declaração de vazio de função da estrutura adicional.

Claims (14)

1. Dispositivo de separação de fase (200) que compreende uma membrana porosa (228) tendo uma superfície de filtro (230), a superfície de filtro (230) tendo um contorno não plano que forma uma cavidade receptora (204), o dispositivo caracterizado pelo fato de que a superfície de filtro (230) é configurada para impedir o fluxo de um líquido polar para a membrana porosa (228) e permitir o fluxo de um líquido apolar para a membrana porosa, em que a membrana porosa é hidrofóbica e inclui uma região de absorção (240) posicionada adjacente à cavidade receptora (204), a região de absorção (240) tendo um volume que é maior que o volume da cavidade receptora (204) .
2. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um entre (i) a superfície de filtro (230) contata a mistura líquida em diferentes profundidades da cavidade receptora, (ii) a cavidade receptora (204) tem um formato côncavo, (iii) a cavidade receptora é cônica, (iv) pelo menos uma parte da superfície de filtro (230) tem um raio de curvatura, (v) a maioria da superfície de filtro (230) tem uma inclinação (251, 252) que altera a profundidade (250) da cavidade receptora (204) a uma taxa linear, e (vi) a cavidade receptora (204) tem um fundo (256) representando uma profundidade máxima (250) da cavidade receptora (204), sendo o fundo (256) localizado em um centro da cavidade receptora (204).
3. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a cavidade receptora (204) possui um fundo (256) que representa uma profundidade máxima (250) da cavidade receptora (204), a superfície de filtro (230) tendo uma inclinação (251) que aumenta a partir do fundo para uma abertura de acesso (210) da cavidade receptora (204).
4. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a cavidade receptora (204) possui uma abertura de acesso (210) que é definida por uma borda de cavidade (209), a cavidade receptora (204) tendo uma profundidade máxima (250) que é menor do que um diâmetro máximo (262) da abertura de acesso (210), opcionalmente em que uma razão de aspecto de diâmetro máximo (262) para a profundidade máxima (250) é de 1,5:1 ou mais.
5. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a cavidade receptora (204) possui uma abertura de acesso (210) que é definida por uma borda de cavidade (209), a cavidade receptora (204) tendo uma profundidade máxima (250) que é maior do que um diâmetro máximo (262) da abertura de acesso (210), opcionalmente, em que uma relação de aspecto de diâmetro máximo (262) para a profundidade máxima (250) é de 1:2 ou inferior.
6. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a região de absorção (240) posicionada abaixo da cavidade receptora (204).
7. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a membrana porosa (228) é definida entre a superfície de filtro (230) e uma superfície externa, a superfície externa permite que o líquido apolar escoe para fora da membrana porosa.
8. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a membrana porosa compreende politetrafluoroetileno (PTFE).
9. Dispositivo de separação de fase (200), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a membrana porosa (228) possui um tamanho de poro que está entre e 10 μm e 50 μm.
10. Método caracterizado pelo fato de que compreende: prover o dispositivo de separação de fase (200) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9; depositar uma mistura líquida (270) para a cavidade receptora (204) da membrana porosa (228), a mistura líquida (270) incluindo um líquido polar (272) e um líquido apolar (274) que são imiscíveis um com relação ao outro; e permitir que o líquido apolar (274) escoe para a membrana porosa (228), o líquido polar (272) formando uma gotícula dentro da cavidade receptora (204) quando o líquido apolar (274) escoa para a membrana porosa (228).
11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o líquido polar (272) é mais denso que o líquido apolar (274).
12. Sistema de ensaio (100) caracterizado pelo fato de que compreende: um sistema de preparo de amostra configurado para preparar uma mistura líquida (270) tendo um líquido polar (272) e um líquido apolar (274) que são imiscíveis um com relação ao outro; e o dispositivo de separação de fase (200) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.
13. Sistema de ensaio (100) caracterizado pelo fato de que compreende: um dispositivo de separação de fase (125, 200) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9; e um sistema de análise (186) configurado para realizar um ou mais protocolos de ensaio usando a gotícula do líquido polar (272).
14. Sistema de ensaio (100), de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de facilitação de fluxo (184) que é configurado para mover o dispositivo de separação de fase (125, 200) para facilitar o fluxo do líquido apolar (274).
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