BR112020013457A2 - dispositivo microfluídico, e, método para manusear uma amostra de fluido. - Google Patents

dispositivo microfluídico, e, método para manusear uma amostra de fluido. Download PDF

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Abstract

Trata-se de um dispositivo microfluídico com um circuito microfluídico que inclui um arranjo de microcâmaras acopladas de modo fluido. Cada microcâmara inclui uma câmara de reação e uma câmara de ventilação associada. O circuito microfluídico pode estar disposto de modo que uma amostra de fluido introduzida no dispositivo microfluídico flua para a câmara de reação e ar ou outro gás presente na câmara de reação seja ventilado a partir da microcâmara através da câmara de ventilação. A microcâmara pode ser configurada para permitir apenas o fluxo de ar na câmara de ventilação a partir da câmara de reação até que o ar tenha sido deslocado da câmara de reação pela amostra de fluido e/ou um volume predefinido da amostra de fluido tenha sido recebido na câmara de reação. A microcâmara pode ser configurada adicionalmente para liberar a amostra de fluido para, depois disso, fluir a partir da câmara de reação para a câmara de ventilação.

Description

1 / 24 DISPOSITIVO MICROFLUÍDICO, E, MÉTODO PARA MANUSEAR
UMA AMOSTRA DE FLUIDO CAMPO
[001] Aspectos da presente revelação se referem, de modo geral, aos métodos e dispositivos para manuseio microfluídico.
DISCUSSÃO DA TÉCNICA RELACIONADA
[002] Reação em cadeia de polimerase (PCR) é uma técnica usada em biologia molecular para amplificar uma única cópia ou algumas cópias de um segmento de DNA através de diversas ordens de magnitude, que geram de milhões a bilhões de cópias de uma sequência de DNA particular. É uma maneira fácil, barata e confiável de replicar repetidamente um segmento de DNA focado, um conceito que é aplicável em diversos campos na biologia moderna e ciências relacionadas.
[003] PCR é uma técnica comum usada em laboratórios clínicos e de pesquisa para uma ampla variedade de aplicações. Exemplos de tais aplicações incluem clonagem de DNA para sequenciamento, clonagem de gene e manipulação, mutagênese de gene; a construção de filogenias com base em DNA, ou análise funcional de genes; diagnóstico e monitoramento de doenças hereditárias; amplificação de DNA antigo; análise de impressões digitais genéticas para perfilagem de DNA (por exemplo, em ciência forense e teste de parentesco); e detecção de patógenos em testes de ácido nucleico para o diagnóstico de doenças infecciosas.
[004] Métodos de PCR tipicamente dependem da ciclagem térmica, que envolve expor reagentes aos ciclos de aquecimento e resfriamento repetidos, que permitem diferentes reações dependentes da temperatura, especificamente derretimento de DNA e replicação de DNA acionada por enzima, para avançar rapidamente diversas vezes na sequência. Iniciadores (fragmentos de DNA curtos) que contêm sequências complementares à região-alvo, juntamente com um DNA polimerase, possibilitam amplificação
2 / 24 seletiva e repetida. Conforme PCR avança, o DNA gerado é, ele mesmo, usado como um modelo para replicação, que coloca em movimento uma reação em cadeia na qual o modelo de DNA original é exponencialmente amplificado.
[005] Por exemplo, quando exposto a uma temperatura relativamente alta (por exemplo, maior que 90 °C), moléculas de dupla hélice de uma amostra de DNA são separadas em fitas únicas. Em uma temperatura relativamente inferior (por exemplo, 50 a 70 °C), iniciadores de DNA se fixam em sítios-alvo às fitas únicas da amostra de DNA. Em uma faixa de temperatura intermediária (por exemplo, 60 a 80 °C), a polimerase facilita o alongamento de fragmentos de DNA formados a partir da ligação inicial de iniciadores às moléculas de DNA de fita única. Os produtos de DNA de fita dupla de um ciclo de PCR podem, então, ser divididos na faixa de temperatura relativamente alta e se ligar a novas fitas de iniciador, o que dobra a quantidade de DNA em cada ciclo até que os reagentes sejam esgotados. Assim, a concentração de uma amostra de DNA que contém uma sequência de DNA-alvo, quando submetida à PCR, pode aumentar exponencialmente.
[006] A PCR digital (dPCR) é um tipo de análise de PCR que envolve dividir uma amostra de DNA em um grande número de alíquotas separadas, e amplificar as alíquotas para determinar se uma molécula de DNA-alvo estava presente dentro da alíquota. Com base no número de alíquotas que passaram por crescimento exponencial, a concentração original de DNA antes da divisão pode ser determinada.
[007] A PCR digital pode fornecer especificidade de detecção aumentada. Em casos onde o alvo é relativamente raro em comparação com a quantidade de DNA-não alvo, o DNA de fundo pode competir por reagentes e provocar amplificação não específica. Dividir a amostra em diversas pequenas câmaras em uma microplaca de dPCR diminui a concentração eficaz de alvos
3 / 24 raros nas divisões.
[008] É um objetivo da invenção fornecer um dispositivo microfluídico para manusear amostras de fluido que podem passar por dPCR ou outras técnicas associadas à biologia molecular.
SUMÁRIO
[009] A presente revelação se refere a um dispositivo microfluídico, tal como uma microplaca, para manusear amostras de fluido que podem ser submetidas às várias técnicas associadas às aplicações de biologia molecular.
[0010] De acordo com um aspecto, o dispositivo microfluídico compreende pelo menos um poço microfluídico configurado para receber uma amostra de fluido. O pelo menos um poço microfluídico inclui uma pluralidade de microcâmaras e pelo menos um canal microfluídico que se acopla de modo fluido à pluralidade de microcâmaras. Cada microcâmara inclui uma câmara de reação e uma câmara de ventilação, sendo que a câmara de reação é configurada para receber a amostra de fluido do canal microfluídico e a câmara de ventilação é configurada para ventilar gás da câmara de reação por meio do canal microfluídico, conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação.
[0011] De acordo com outro aspecto, o dispositivo microfluídico compreende pelo menos um poço microfluídico configurado para receber uma amostra de fluido e um circuito microfluídico fornecido no pelo menos um poço microfluídico. O circuito microfluídico é configurado para distribuir a amostra de fluido dentro do poço microfluídico. O circuito microfluídico inclui uma pluralidade de câmaras de reação, pelo menos um canal microfluídico que se acopla de modo fluido às câmaras de reação e uma pluralidade de válvulas microfluídicas associadas à pluralidade de câmaras de reação. Cada válvula microfluídica é acoplada de modo fluido a uma câmara de reação associada. Cada câmara de reação é configurada para receber uma amostra de fluido a partir do canal microfluídico e cada válvula microfluídica
4 / 24 é configurada para ventilar gás a partir de uma câmara de reação correspondente por meio do canal microfluídico, conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação.
[0012] De acordo com outro aspecto, um método é fornecido para manusear uma amostra de fluido. O método que compreende (a) entregar uma amostra de fluido a um dispositivo microfluídico que inclui uma pluralidade de microcâmaras e pelo menos um canal microfluídico que se acopla de modo fluido à pluralidade de microcâmaras. Cada microcâmara inclui uma câmara de reação e uma câmara de ventilação acoplada de modo fluido à câmara de reação. O método que compreende adicionalmente (b) direcionar a amostra de fluido para a câmara de reação de cada microcâmara e (c) ventilar gás a partir da câmara de reação por meio da câmara de ventilação, conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação.
[0013] O supracitado é um sumário sem limitação da revelação. Outros aspectos, modalidades e/ou recursos se tornarão aparentes a partir da descrição a seguir.
[0014] Várias modalidades da presente revelação podem fornecer determinadas vantagens e podem superar determinadas desvantagens dos dispositivos microfluídicos anteriores. Modalidades da revelação podem não compartilhar das mesmas vantagens, e aquelas que não podem compartilhar das mesmas sob qualquer circunstância.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[0015] Aspectos da presente revelação são descritos abaixo, a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais numerais semelhantes se referem aos elementos semelhantes, e em que: A Figura 1 é uma vista superior de um dispositivo microfluídico de acordo com uma modalidade; A Figura 2 é uma vista ampliada de um poço do dispositivo microfluídico da Figura 1 que ilustra um circuito microfluídico de acordo com
5 / 24 uma modalidade; A Figura 3 é uma vista ampliada do poço da Figura 2 que ilustra microcâmaras e canais microfluídicos do circuito microfluídico de acordo com uma modalidade; A Figura 4 é uma vista em corte transversal do circuito microfluídico obtida junto à linha de corte 4-4 da Figura 3 A Figura 5 é uma vista ampliada de uma microcâmara de acordo com uma modalidade; A Figura 6 é uma vista em corte transversal da microcâmara circuito obtida junto à linha de corte 6-6 da Figura 5; A Figura 7 é uma vista superior da microcâmara das Figuras 5 a 6 que recebe uma amostra de fluido na mesma; A Figura 8 é uma ilustração esquemática da Figura 6 em que a amostra de fluido enche parcialmente uma câmara de reação e ar é ventilado através de uma câmara de ventilação; A Figura 9 é uma ilustração esquemática da Figura 6 em que a amostra de fluido enche a câmara de reação e é retida na câmara de reação pela restrição na câmara de ventilação; A Figura 10 é uma ilustração esquemática da Figura 6, em que a pressão de fluido crescente na câmara de reação faz com que a superfície livre se projete além da restrição e para a câmara de ventilação antes do fluido superar a tensão de superfície que retém o fluido na câmara de reação; A Figura 11 é uma vista esquemática superior da microcâmara da Figura 10; A Figura 12 é uma vista esquemática de um poço de microplaca que ilustra um circuito de fluido representativo de microcâmaras; A Figura 13 é uma vista em corte transversal da microplaca obtida junto à linha de corte 13-13 da Figura 13 que ilustra um grupo de microcâmaras acopladas de modo fluido; e
6 / 24 As Figuras 14A a 19B são vistas esquemáticas que ilustram um processo de encher um poço de uma microplaca com uma amostra de fluido para processamento com uma técnica de dPCR.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0016] Deve-se entender que aspectos da presente revelação são descritos no presente documento com referência às Figuras, que mostram modalidades ilustrativas de acordo com aspectos da revelação. As modalidades ilustrativas descritas no presente documento não são necessariamente destinadas a mostrar todos os aspectos da revelação, porém, em vez disso, são usadas para descrever algumas modalidades ilustrativas. Assim, aspectos da revelação não devem ser interpretados estritamente em vista das modalidades ilustrativas. Deve-se entender, então, que os vários conceitos e modalidades abordados no presente documento podem ser implantados em qualquer uma das diversas maneiras, como os conceitos e modalidades revelados não se limitam a nenhuma maneira particular de implantação. Adicionalmente, deve-se entender que aspectos da revelação podem ser usados sozinhos ou em qualquer combinação adequada com outros aspectos da revelação.
[0017] A presente revelação se refere a um dispositivo microfluídico para manusear amostras de material fluido que devem ser submetidas às técnicas associadas à biologia molecular, e é particularmente adequado para o uso com técnicas de PCR digital (dPCR). Para facilidade de entendimento, e sem limitar o escopo da revelação, o dispositivo microfluídico é descrito abaixo particularmente em conexão com técnicas de dPCR que incluem, porém, sem limitação, derretimento de DNA e replicação de DNA acionada por enzima. Deve-se entender, no entanto, que o dispositivo microfluídico não é tão limitado e pode ser empregado com outras técnicas clínicas e/ou de pesquisa associadas à biologia molecular, como deve estar aparente a uma pessoa versada na arte. Por exemplo, e sem limitação, o dispositivo
7 / 24 microfluídico pode ser empregado para clonagem de DNA para sequenciamento, clonagem de gene e manipulação, mutagênese de gene; a construção de filogenias com base em DNA, ou análise funcional de genes; diagnóstico e monitoramento de doenças hereditárias; amplificação de DNA antigo; análise de impressões digitais genéticas para perfilagem de DNA; e detecção de patógenos em testes de ácido nucleico para o diagnóstico de doenças infecciosas. O dispositivo microfluídico pode incluir um ou mais recursos, sendo que cada um contribui independentemente ou em combinação para tais atributos.
[0018] A presente revelação é mais particularmente direcionada a um dispositivo microfluídico que inclui um ou mais poços microfluídicos para receber uma ou mais amostras de fluido que devem ser analisadas com o uso de uma técnica de dPCR, embora a revelação não seja tão limitada. Cada poço microfluídico pode incluir uma pluralidade de microcâmaras configuradas para receber um volume da amostra de fluido entregue ao poço. Cada microcâmara pode ser acoplada de modo fluido a uma microcâmara adjacente por um canal microfluídico ou um segmento do canal. As microcâmaras podem ser acopladas de modo fluido por um ou mais canais microfluídicos que se estendem através do poço. Por exemplo, as microcâmaras podem estar dispostas em grupos separados de microcâmaras, em que cada grupo de microcâmaras é acoplado de modo fluido por um canal microfluídico separado que se estende através do poço. Tal disposição cria um circuito microfluídico em que uma amostra de fluido pode fluir a partir de uma microcâmara até uma microcâmara adjacente por meio dos canais microfluídicos.
[0019] Antes de receber uma amostra de fluido no poço microfluídico, as microcâmaras e canais microfluídicos do poço são tipicamente cheios com um gás, tal como ar. Para fins de conveniência, a revelação, daqui em diante, vai se referir ao ar, embora outros gases
8 / 24 adequados para uma técnica de dPCR possam estar presentes no circuito microfluídico. Introduzir uma amostra de fluido no poço microfluídico exige deslocar o ar das microcâmaras e canais microfluídicos para permitir que a amostra de fluido flua ao longo do circuito microfluídico e encha o mesmo. Qualquer ar que permanece no circuito microfluídico poderia, potencialmente, formar bolhas nas microcâmaras que podem impactar a precisão da técnica de dPCR.
[0020] A formação de bolha em um dispositivo microfluídico pode ser abordada variando-se a razão de aspecto da profundidade para diâmetro da microcâmara. Por exemplo, uma microcâmara configurada com uma profundidade relativamente rasa e grande diâmetro (isto é, razão de aspecto relativamente pequena) pode ser eficaz em evitar a formação e/ou aprisionamento de bolhas de ar conforme o fluido flui para a microcâmara. Os inventores observaram que tal configuração de microcâmara pode limitar o número de microcâmaras dentro de um poço microfluídico. Os inventores observaram, adicionalmente, que pode ser desejável para algumas aplicações de um dispositivo microfluídico aumentar o número de microcâmaras dentro de um poço microfluídico. Aumentar o número das microcâmaras exigiria o uso de microcâmaras que têm uma razão de aspecto relativamente maior (isto é, diâmetro menor, profundidade maior) para alcançar o mesmo volume que uma microcâmara que tem uma razão de aspecto menor. No entanto, os inventores observaram que microcâmaras configuradas com uma razão de aspecto relativamente maior podem ser mais suscetíveis à formação de bolha. Por exemplo, pode ser desejável acoplar de modo fluido microcâmaras com canais microfluídicos relativamente rasos, em que as microcâmaras são substancialmente mais profundas do que os canais microfluídicos. Conforme a amostra de fluido flui para a microcâmara através de um canal de admissão, gás dentro da microcâmara é deslocado pelo fluido de entrada e escapa através de um canal de emissão. No entanto, pode ser possível que a amostra
9 / 24 de fluido alcance o canal de emissão antes de encher completamente a microcâmara. Uma vez que a amostra de fluido alcança e entra no canal de emissão, nenhum gás adicional pode escapar da microcâmara, o que pode resultar em uma bolha presa dentro da microcâmara.
[0021] Os inventores verificaram que um dispositivo microfluídico que reduz, se não elimina, a presença de bolhas no circuito microfluídico, particularmente as microcâmaras dentro do poço microfluídico, seria vantajoso, particularmente para técnicas de dPCR. Os inventores verificaram adicionalmente que seria benéfico desenvolver um dispositivo microfluídico que reduz o potencial de formação de bolha nas microcâmaras de uma maneira econômica.
[0022] Um dispositivo microfluídico da presente revelação pode ser dotado de um arranjo de microcâmaras no qual cada microcâmara inclui uma câmara de reação e uma câmara de ventilação associada. O circuito microfluídico pode estar disposto de modo que uma amostra de fluido introduzida no poço microfluídico flua para a câmara de reação e ar ou outro gás presente na câmara de reação seja ventilado a partir da microcâmara através da câmara de ventilação. A microcâmara pode ser configurada para permitir apenas o fluxo de ar na câmara de ventilação a partir da câmara de reação até tal momento que o ar tenha sido deslocado da câmara de reação pela amostra de fluido e/ou um volume predefinido da amostra de fluido tenha sido recebido na câmara de reação. A microcâmara pode ser configurada adicionalmente para permitir que a amostra de fluido para, depois disso, flua a partir da câmara de reação para a câmara de ventilação. O arranjo de microcâmaras pode estar disposto de modo que o fluido saia da câmara de ventilação possa fluir para a câmara de reação da próxima microcâmara no circuito microfluídico através de um canal microfluídico que se acopla de modo fluido às microcâmaras. O canal microfluídico pode ser mais raso do que as microcâmaras para facilitar a vedação dos canais após as microcâmaras
10 / 24 serem cheios com a amostra de fluido.
[0023] A microcâmara pode incluir uma válvula microfluídica ou disposição semelhante a válvula entre a câmara de reação e a câmara de ventilação para controlar o fluxo, o fluido e o ar. Em um aspecto, a microcâmara pode ser configurada de modo que a câmara de ventilação seja menor que a câmara de reação em pelo menos uma dimensão e configurada para criar tensão de superfície suficiente na transição da câmara de reação para a câmara de ventilação para deter o fluido de entrar na câmara de ventilação até que a tensão de superfície seja superada pela pressão do fluido. Dessa maneira, uma válvula microfluídica é formada na transição ou entrada para a câmara de ventilação que atua de uma maneira passiva sem atuação ativa da válvula necessária para permitir fluxo de fluido.
[0024] A câmara de ventilação pode ser configurada para ter uma profundidade que é igual ou mesmo mais profunda que a câmara de reação. A câmara de ventilação pode ser conectada à câmara de reação ao longo de uma maior parte, se não completamente, da profundidade da microcâmara, de modo que, conforme a amostra de fluido flui para a microcâmara, o gás possa escapar até que o fluido encha a profundidade completa da câmara de reação. Alternativamente, para algumas aplicações em que pode ser desejável prender uma bolha predefinida, a profundidade da câmara de ventilação pode ser menor que a profundidade, e se estende ao longo apenas de uma porção da câmara de reação. Quando a amostra de fluido alcança a porção da câmara de reação não acoplada à câmara de ventilação, o volume de gás que permanece na câmara de reação não pode ser ventilado e se fica preso, desse modo, se forma uma bolha definida pela porção da câmara de reação não ventilada pela câmara de ventilação.
[0025] Cada poço microfluídico pode ser dotado de uma admissão principal para receber uma amostra de fluido e uma ventilação principal para ventilar ar e qualquer fluido em excesso a partir das microcâmaras, conforme
11 / 24 a amostra de fluido é entregue ao poço. As admissões principais nos poços microfluídicos podem estar dispostas para acomodar pipetagem ou outras técnicas para entregar amostras de fluido em cada poço microfluídico, como deve estar aparente a uma pessoa versada na técnica.
[0026] Cada poço microfluídico pode ser configurado para distribuir porções da amostra de fluido em cada uma das microcâmaras. Por exemplo, e sem limitação, as microcâmaras podem estar dispostas em múltiplos grupos, sendo que uma porção da amostra de fluido é entregue em cada grupo de microcâmaras por um canal microfluídico separado que se acopla de modo fluido a cada microcâmara do grupo. Para algumas aplicações, as microcâmaras de cada grupo podem ser acopladas de modo fluido em série por uma pluralidade de canais microfluídicos ou segmentos de um canal microfluídico. Cada grupo também pode estar disposto para receber porções da amostra de fluido em paralelo entre si. No entanto, a presente revelação não se limita a isso e as microcâmaras podem estar dispostas e/ou acopladas de modo fluido de qualquer maneira adequada, conforme deve ser aparente para uma pessoa versada na técnica.
[0027] Em uma modalidade mostrada na Figura 1, um dispositivo microfluídico 20 pode incluir uma microplaca 22 dotada de um ou mais poços microfluídicos 24 para receber uma ou mais amostras de fluido que devem ser analisadas com o uso, porém, sem limitação, de uma técnica de dPCR. Cada um dos poços microfluídicos 24 pode receber a mesma amostra de fluido ou diferentes poços podem receber diferentes amostras de fluido para análise, conforme seria verificado por uma pessoa versada na técnica.
[0028] Conforme ilustrado, os poços microfluídicos 24 podem estar dispostos em um arranjo que tem um padrão de grade, embora outras disposições adequadas para uma técnica particular e/ou sistema microfluídico sejam contempladas. Em uma modalidade, o dispositivo microfluídico pode incluir noventa e seis (96) poços microfluídicos dispostos em um padrão de
12 / 24 grade de 8x12. Outras disposições podem incluir, porém, sem limitação, uma microplaca com vinte e quatro (24) poços microfluídicos dispostos em um padrão de grade.
[0029] Cada poço microfluídico 24 pode ter um circuito microfluídico 26 que inclui uma pluralidade de microcâmaras 28 acopladas de modo fluido por um ou mais canais microfluídicos 30 que se estendem através do poço. As microcâmaras 28 podem ser configuradas para receber e reter um volume predeterminado da amostra de fluido que deve ser submetida à dPCR ou outra técnica. Cada poço microfluídico 24 pode incluir uma admissão primária 32 para receber a amostra de fluido que deve ser distribuída ao longo do circuito microfluídico e uma ventilação primária 34 para ventilar ar e fluido em excesso a partir do circuito microfluídico.
[0030] Para facilitar o fluxo de fluido através do circuito microfluídico, as microcâmaras podem estar dispostas em grupos ou subcircuitos que são acoplados de modo fluido juntos. Em uma modalidade ilustrada nas Figuras 2 a 4, as microcâmaras podem estar dispostas em múltiplos grupos 36 e as microcâmaras em cada grupo podem ser acopladas de modo fluido juntas em série com um canal microfluídico 30 ou segmentos de um canal microfluídico. Cada grupo 36 de microcâmaras pode estar disposto para receber fluxo de fluido em paralelo entre si. Cada grupo 36 de microcâmaras pode incluir um canal microfluídico 30 com uma extremidade de admissão 38 e uma extremidade de emissão 40. A extremidade de admissão 38 pode ser acoplada de modo fluido à admissão primária 32 por meio de um canal de admissão microfluídico 42 e a extremidade de emissão 40 pode ser acoplada de modo fluido à ventilação primária 34 por meio de um canal de emissão microfluídico 44. Deve-se verificar que qualquer disposição de circuito microfluídico adequada pode ser empregada para facilitar o fluxo e a distribuição da amostra de fluido, como deve ser aparente para uma pessoa versada na técnica.
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[0031] Para algumas aplicações, pode ser desejável aumentar o número de canais microfluídicos dentro de um poço microfluídico. Isso pode ser alcançado diminuindo-se o espaçamento entre microcâmaras adjacentes que podem envolver a diminuição do diâmetro da microcâmara. Para manter o mesmo volume de microcâmara, a profundidade da microcâmara seria aumentada. No entanto, os inventores verificaram que alterar a razão de aspecto da microcâmara dessa maneira pode criar um fluxo menos eficiente da amostra de fluido através do circuito microfluídico do poço microfluídico com um potencial superior para prender bolhas nas microcâmaras.
[0032] Para abordar essa preocupação, cada microcâmara pode ser configurada para ventilar gás, tal como ar, conforme a amostra de fluido flui para a microcâmara de uma maneira que permite que o fluido flua de maneira eficiente através do circuito microfluídico com uma incidência reduzida de bolhas presas na microcâmara.
[0033] Em uma modalidade ilustrada nas Figuras 3 a 5, cada microcâmara 28 pode incluir uma câmara de reação 46 e uma câmara de ventilação associada 48. A câmara de reação 46 é configurada para receber e reter um volume predefinido da amostra a partir do canal microfluídico 30 e a câmara de ventilação 48 é configurada para ventilar gás a partir da câmara de reação 46 conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação. Quando o gás foi ventilado a partir pelo menos da câmara de reação e/ou a câmara de reação recebe um volume predefinido de fluido, a amostra de fluido flui através da câmara de ventilação 48 e continua ao longo do canal microfluídico 30 até a próxima microcâmara no circuito microfluídico. Dessa maneira, a câmara de reação 46 recebe fluido de um segmento a montante 30a do canal microfluídico e o fluido passa pela câmara de ventilação até um segmento a jusante 30b do canal microfluídico. Além disso, o ar que reside no circuito microfluídico é ventilado a partir do circuito microfluídico pelo avanço de fluxo da amostra de fluido ao longo do canal microfluídico.
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[0034] Conforme indicado acima, a microcâmara 28 pode incluir uma válvula microfluídica ou disposição semelhante a válvula para controlar o fluxo de fluido e ar. Em uma modalidade, a câmara de ventilação 48 pode ser configurada para atuar de maneira similar à, se não como uma válvula capilar ou uma válvula hidrofóbica. Mais particularmente, a microcâmara 28 pode ser configurada com uma restrição hidrofóbica estreita 50 para evitar que a amostra líquida entre, inicialmente, na câmara de ventilação 48 até que a câmara de reação 46 esteja essencialmente livre de ar que, de outra forma, formaria bolhas na câmara de reação durante o processo de enchimento. Adicional ou alternativamente, a microcâmara 28 pode ser configurada com uma restrição hidrofóbica estreita 50 para evitar que a amostra de fluido entre, inicialmente, na câmara de ventilação 48 até que a câmara de reação 46 seja cheia com um volume predefinido da amostra de fluido que pode ser adequada para fornecer resultados precisos.
[0035] Sem desejar estar vinculado por nenhuma teoria em particular, forças capilares resultam na interação de superfícies líquida, aérea e sólida na interface entre elas. Moléculas na fase líquida são mantidas juntas por forças coesivas que são equilibradas na maior parte do líquido. Para moléculas líquidas na borda do líquido, as forças coesivas com outras moléculas líquidas são maiores que a interação com moléculas de ar adjacentes, o que resulta no agrupamento das moléculas líquidas na interface em direção ao líquido. O efeito geral dessas forças é minimizar a superfície livre do líquido que está exposta ao ar. A proporcionalidade entre a energia diminuída da superfície que resulta da diminuição da área de superfície é a tensão de superfície.
[0036] A tensão de superfície é responsável por uma pressão aumentada necessária para empurrar o líquido para uma passagem de não umedecimento vazia, tal como um capilar. Assim, fornecer uma restrição hidrofóbica estreita 50 a partir da câmara de reação 46 até a câmara de ventilação 48 evitará que o fluxo da amostra de fluido a partir da câmara de
15 / 24 reação até a câmara de ventilação até que a tensão de superfície na restrição seja superada pela pressão de fluido aumentada dentro da câmara de reação. A microcâmara pode ser configurada de modo que a pressão necessária para superar a tensão de superfície ocorra quando um volume predefinido de líquido está presente na câmara de reação que resulta quando o ar foi deslocado da câmara de reação, e para ou através da câmara de ventilação.
[0037] O efeito capilar entre a câmara de reação 46 e a câmara de ventilação 48 pode ser alcançado com uma configuração de microcâmara que inclui uma restrição estreita 50 localizada entre as câmaras. Em uma modalidade ilustrada nas Figuras 3 a 5, a câmara de reação 46 pode ter uma configuração circular com um diâmetro D e uma profundidade d. A câmara de ventilação 48 pode ter uma configuração retangular com um comprimento L e uma largura W. Conforme mostrado, o comprimento L da câmara de ventilação pode se estender em uma direção ao longo do microcanal 30, em que a largura W é transversal, tal como perpendicular, ao comprimento. A câmara de ventilação 48 pode ter a mesma profundidade que a câmara de reação para facilitar a ventilação de gás a partir da câmara de reação inteira. A câmara de reação 46 pode ser acoplada de modo fluido à câmara de ventilação por uma entrada ou restrição 50 definida pela largura W da câmara de ventilação e pela profundidade d das câmaras. Em outras modalidades, a profundidade da câmara de ventilação pode ser menor que a câmara de reação, particularmente deverias ser desejado prender uma quantidade definida de gás e formar uma bolha dentro da câmara de reação.
[0038] O efeito capilar da microcâmara 28 pode ser afetado por relações dimensionais associadas às câmaras. Por exemplo, o efeito capilar pode ser impactado pela razão de diâmetro para largura D/W entre a câmara de reação 46 e a câmara de ventilação 48, pela razão de comprimento para largura L/W da câmara de ventilação 48, e pela razão de profundidade para diâmetro d/D da câmara de reação 46.
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[0039] Em uma modalidade ilustrativa, a microcâmara 28 pode ser configurada com uma razão de diâmetro para largura de D/W ≥ 2 e uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 1. Uma configuração de microcâmara com essas razões é adequada para uma configuração de microcâmara com uma câmara de reação que tem uma razão de profundidade para diâmetro de d/D ≤ 2. Por exemplo, e sem limitação, uma razão de profundidade para diâmetro d/D de 1,5 pode ser empregada com D/W ≥ 2 e L/W ≥ 1. No entanto, deve-se verificar que outras razões podem ser empregadas para a microcâmara alcançar um nível desejado de tensão de superfície ou efeito capilar. Em outras modalidades, a câmara de ventilação 48 pode ter uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 0,7, uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 0,8, uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 0,9, ou uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 1.
[0040] O efeito capilar também pode ser afetado pelos aspectos geométricos das câmaras. Por exemplo, e sem limitação, a configuração de borda da entrada 50 para a câmara de ventilação 48 pode afetar a quantidade de tensão de superfície que detém o fluido de entrar na câmara de ventilação. Mais particularmente, uma borda relativamente afiada pode resultar em uma tensão de superfície superior em comparação com uma borda mais arredondada. Em uma modalidade, a microcâmara pode ser configurada com uma borda relativamente afiada na entrada para a câmara de ventilação para aprimorar a tensão de superfície e reter o fluido dentro da câmara de reação até que o volume de fluido dentro da câmara de reação crie pressão de fluido suficiente para superar a tensão de superfície. A microcâmara pode ser configurada de modo que isso ocorra quando a câmara de reação está livre de bolhas de ar.
[0041] Outras relações dimensionais associadas aos recursos da microcâmara e/ou circuito microfluídico também podem afetar o fluxo da amostra de fluido e/ou prisão das bolhas dentro da microcâmara. Por
17 / 24 exemplo, o fluxo de fluido e/ou prisão de bolha podem ser afetados pela razão de profundidade entre a câmara de reação 46 e o canal microfluídico 30, e a razão de profundidade entre a câmara de reação 46 e a câmara de ventilação
48. Em uma modalidade, a câmara de reação e o canal microfluídico podem ter uma razão de profundidade de d/d2 ≥ 2:1. Em uma modalidade, a profundidade da câmara de ventilação pode ser pelo menos 50% da profundidade de câmara de reação. No entanto, deve-se verificar que outras razões de profundidade podem ser empregadas, conforme seria aparente para uma pessoa versada na técnica.
[0042] Em uma modalidade ilustrativa, a microcâmara 28 pode ser configurada com a câmara de reação 46 que tem um diâmetro D de 60 µm e a câmara de ventilação 48 que tem uma largura W de 25 µm e um comprimento L de cerca de 16 µm. A câmara de reação e a câmara de ventilação podem, cada uma, ter uma profundidade d de 100 µm. A microcâmara também pode ter um comprimento total L2 que se estende na direção do microcanal 30 e através do diâmetro D da câmara de reação até a parede de extremidade 52 da câmara de ventilação de 75 µm. Preferencialmente, o diâmetro de câmara de reação pode ser de 30 µm a 600 µm. No entanto, uma câmara de reação com um diâmetro menor que 30 µm pode ser usada para algumas aplicações. De maneira similar, a câmara de reação pode ser configurada com um diâmetro maior que 600 µm, embora os efeitos de tensão de superfície possam diminuir e se tornar menos eficazes conforme o diâmetro aumenta acima de 600 µm.
[0043] Em uma modalidade ilustrativa, o circuito microfluídico de cada poço 24 pode estar disposto para incluir aproximadamente cento e dezesseis (116) grupos de microcâmaras 28, sendo que cada grupo inclui aproximadamente setenta e quatro (74) microcâmaras acopladas de modo fluido juntas com um canal microfluídico 30 que resulta no poço que tem mais de oitenta e cinco mil (8,500) microcâmaras para receber porções separadas da amostra de fluido. Conforme ilustrado nas Figuras 2 a 3, os
18 / 24 grupos 36 de microcâmaras podem estar dispostos em um padrão linear que se estende através do poço. O circuito microfluídico pode estar disposto para direcionar a amostra de fluido para fluir através de cada grupo em paralelo entre si e em que as microcâmaras em cada grupo estão dispostas em série. No entanto, deve-se verificar que o circuito microfluídico pode ser empregado em qualquer configuração adequada, conforme seria aparente para uma pessoa versada na técnica.
[0044] Em uma modalidade ilustrativa, cada grupo de microcâmaras pode estar disposto com um espaçamento S1 de aproximadamente 70 µm a partir de um grupo adjacente. Conforme mostrado na Figura 3, as microcâmaras em grupos adjacentes podem estar dispostas com um deslocamento S2 de aproximadamente 55 µm para aumentar, adicionalmente, a densidade das microcâmaras dentro do poço. Cada canal microfluídico ou segmento de conexão de um canal microfluídico pode ter uma largura W2 de aproximadamente 45 µm e uma profundidade d2 de aproximadamente 20 µm. No entanto, deve-se verificar que o circuito microfluídico pode empregar qualquer espaçamento adequado entre microcâmaras e quaisquer tamanhos de canal microfluídico adequados, conforme deve ser aparente para uma pessoa versada na técnica.
[0045] Em uma modalidade ilustrativa, conforme mostrado na Figura 1, o dispositivo microfluídico pode incluir uma microplaca com noventa e seis (96) poços disposta em uma disposição de grade de 8x12. Cada poço pode ter uma configuração quadrada de 9 mm x 9 mm. O tamanho geral da microplaca pode ser de 72 mm x 108 mm. Tal disposição pode fornecer, em excesso, 760,000 microcâmaras por microplaca. Deve-se entender que o dispositivo microfluídico pode empregar outras disposições adequadas de poços, conforme seria aparente a uma pessoa versada na técnica.
[0046] O dispositivo microfluídico pode ser fabricado a partir de qualquer material adequado com o uso de quaisquer técnicas de fabricação
19 / 24 adequadas, conforme seria aparente para uma pessoa versada na técnica.
[0047] Em uma modalidade ilustrativa, o dispositivo microfluídico pode ser formado a partir de múltiplas camadas de material. As camadas do dispositivo microfluídico podem ser compostas por materiais similares ou diferentes. Em uma modalidade, o dispositivo microfluídico pode incluir um material hidrofóbico para aprimorar o efeito capilar dentro da microcâmara para controlar o fluxo de fluido e ar na câmara de ventilação, conforme a câmara de reação recebe fluido.
[0048] Em algumas modalidades, uma camada do dispositivo pode ser produzida a partir de um plástico relativamente rígido, por exemplo, polipropileno, polietileno, policarbonato, PTFE e semelhantes. Alguns plásticos, tais como PTFE, polipropileno, são naturalmente hidrofóbicos, assim, podem melhorar o desempenho do efeito capilar que evita que o líquido flua prematuramente para a câmara de ventilação. Alternativamente, uma camada pode incluir um material flexível semelhante a borracha, tal como silicone ou outro elastômero. Outros potenciais materiais podem incluir vidro, cerâmica, silício ou semelhantes. Dessa forma, uma camada pode ser rígida ou deformável. Tais materiais podem ser transluzentes ou transparentes, de modo a permitir facilmente medições ópticas do conteúdo dentro das câmaras/cavidades.
[0049] Camadas individuais do dispositivo microfluídico podem ser realizadas através de qualquer método adequado. Em algumas modalidades, camadas são fabricadas por meio de moldagem por injeção, estampando-se as cavidades e canais em uma folha fina de plástico, gravação, ou qualquer outro método adequado. Por exemplo, espaços que definem as cavidades e canais podem ser formados (por exemplo, moldados, gravadas) em um material plástico/polimérico ou elastomérico que constitui a camada.
[0050] Em algumas modalidades, diferentes camadas podem definir cavidades e canais que estão inicialmente em comunicação de fluido. Por
20 / 24 exemplo, uma primeira camada pode definir um número de cavidades sem definir os canais que conectam as cavidades juntas; uma camada adicional adjacente à primeira camada pode definir aqueles canais que conectam as cavidades. Tais canais podem ser apropriadamente vedados, por exemplo, por compressão das duas camadas em relação umas às outras.
[0051] Em algumas modalidades, uma camada pode incluir adesivo acrílico, adesivo de borracha natural ou adesivo de silicone. Tais materiais podem ser adequados para se deformar em canais do dispositivo (por exemplo, como um material de vedação) quando sujeito à compressão. Em algumas modalidades, adesivos podem estar dispostos em uma camada relativamente rígida, ou alternativamente, em um suporte separado. Exemplos de suportes adequados podem incluir, porém, sem limitação, polipropileno, polietileno, policarbonato, e/ou outros plásticos adequados.
[0052] Vários componentes (por exemplo, camadas, adesivos, etc.) de um dispositivo microfluídico podem ser aderidos juntos através de qualquer método adequado. Por exemplo, um adesivo pode ser usado para ligar um ou mais componentes juntos, tal como para ligar um material de separação/vedação e a primeira e/ou a segunda camadas. Em algumas modalidades, os componentes do dispositivo microfluídico podem ser comprimidos juntos (por exemplo, por meio de prisão, laminação ou outra força externamente aplicada) de modo a resultar em uma ligação uniformemente distribuída entre as superfícies de diferentes camadas.
[0053] Para determinados materiais, a aplicação de uma quantidade apropriada de compressão e/ou calor pode resultar em alterações em determinadas características dos componentes do dispositivo. Por exemplo, em temperaturas elevadas, determinados materiais, tal como cera, se tornarão cada vez mais pegajosos e/ou adesivos, o que resulta em forte aderência entre os componentes do dispositivo. Consequentemente, as diferentes camadas do dispositivo, que incluem uma camada de cera, podem ser montadas e, então,
21 / 24 submetidas à compressão e aquecimento durante um período de tempo apropriado, que permite que a cera crie uma ligação. Em algumas modalidades, um ou mais solventes apropriados podem ser usados para promover ligação entre camadas.
[0054] As Figuras 6 a 11 ilustram um exemplo do fluxo de fluido e ar para e a partir de uma microcâmara conforme uma amostra de fluido flui através do circuito microfluídico de um poço.
[0055] A Figura 6 ilustra uma microcâmara 28 que contém apenas ar, ou algum outro gás, antes da introdução de uma amostra de fluido.
[0056] As Figuras 7 a 8 ilustram a amostra de fluido que entra na câmara de reação 46 e desloca o ar para a câmara de ventilação 48. Embora a Figura 8 ilustre a amostra de fluido que flui em uma direção para baixo conforme a mesma entra na câmara de reação, o dispositivo microfluídico seria, tipicamente, orientado de modo que a amostra de fluido realmente entre no fundo da câmara de reação e flua em uma direção para cima. Com relação a isso, as Figuras 6 a 11 ilustram a microcâmara girada em 180° de como estaria tipicamente orientada durante o uso com o dispositivo microfluídico.
[0057] A Figura 9 ilustra a câmara de reação 46 cheia com a amostra de fluido e livre de bolhas de ar devido à ventilação de ar a partir da câmara de reação. Conforme ilustrado, o fluido é mantido na câmara de reação 46 pela tensão de superfície criada na entrada 50 para a câmara de ventilação 48.
[0058] Conforme ilustrado nas Figuras 10 a 11, um aumento na pressão de fluido dentro da câmara de reação 46 faz com que a superfície livre 60 do fluido se projete através da entrada 50 até que a pressão de fluido supere a tensão de superfície e o fluido flua para a câmara de ventilação 48. Conforme ilustrado na Figura 10, pode ser possível que uma bolha de ar fique presa dentro da câmara de ventilação 48 dependendo de onde e quão rapidamente o fluido rompe a restrição. No entanto, não se espera que uma bolha de ar presa dentro de uma porção da câmara de ventilação impacte de
22 / 24 maneira negativa a reação que ocorre dentro da câmara de reação.
[0059] As Figuras 12 a 19 ilustram um exemplo de uma amostra de fluido que é introduzida através de um circuito microfluídico de um poço de um dispositivo microfluídico para passar por uma dPCR ou outra técnica relacionada à biologia molecular.
[0060] A Figura 12 é uma ilustração esquemática de um poço de microplaca 22 com um circuito microfluídico 26 antes da introdução de uma amostra de fluido. O circuito microfluídico inclui quatorze (14) grupos 26 de microcâmaras 28 dispostos em paralelo e em que cada grupo inclui treze (13) microcâmaras acopladas de modo fluido em série por um canal microfluídico. Uma primeira extremidade 38 de cada canal microfluídico 30 é acoplada de modo fluido a um canal de admissão 42 e uma segunda extremidade 40 de cada canal microfluídico 30 é acoplada de modo fluido a um canal de emissão
44. Uma admissão de circuito 32 é acoplada ao canal de admissão 42 e uma ventilação de circuito 34 é acoplada ao canal de emissão 44.
[0061] A Figura 13 é uma vista lateral do poço da Figura 12 que ilustra a admissão de circuito e um grupo das microcâmaras acoplado de modo fluido por um canal microfluídico.
[0062] Conforme ilustrado nas Figuras 14A a 14B, uma amostra de fluido, tal como uma mistura de reação PCR, é entregue para a admissão de circuito 32. Em uma modalidade, uma pipeta pode ser usada para entregar a mistura de reação PCR para a admissão.
[0063] Conforme ilustrado na Figura 15, uma vedação de placa flexível 62 é aplicada no topo da microplaca 22 e sobre cada poço 24, sendo que a mistura de reação PCR permanece na admissão de circuito 32. A microplaca é, depois disso, colocada em um instrumento para conduzir uma técnica de dPCR na mistura. Por exemplo, e sem limitação, a microplaca pode ser particularmente adequada para uso como sistema de PCR digital CONSTELLATION disponível junto à Formulatrix de Bedford, MA.
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[0064] Uma vez que colocada no instrumento, a amostra de fluido é carregada em cada microcâmara 28 movendo-se o fluido pelo circuito microfluídico 26 e ventilando-se o ar dentro do circuito a partir da ventilação de circuito 34. Conforme ilustrado nas Figuras 16A a 16B, a amostra de fluido pode ser injetada no circuito microfluídico 26 com o uso de um pistão 64 ou outro dispositivo adequado que pressiona a placa vedação 62 na admissão de circuito 32 para criar um diferencial de pressão entre a admissão de circuito e a ventilação de circuito que faz com que o fluido flua pelo circuito microfluídico. Adicionalmente ao ar, fluido em excesso dentro do circuito microfluídico pode sair pela ventilação de circuito 34.
[0065] Com o circuito microfluídico cheio com a amostra de fluido, um rolo 66 pode ser usado para comprimir uma vedação inferior 68 da microplaca, conforme ilustrado nas Figuras 17A a 17B, para bloquear os canais microfluídicos 30 e isolar as amostras de fluido retidas por cada uma das microcâmaras 28, conforme ilustrado nas Figuras 18A a 18B. Portanto, a microplaca pode ser termociclada pelo instrumento para expor os reagentes dentro de cada microcâmara aos ciclos de aquecimento e resfriamento repetidos, desse modo, se permite diferentes reações dependentes da temperatura. Por exemplo, e sem limitação, termociclagem da microplaca pode resultar em uma duplicação de um DNA-alvo com cada ciclo.
[0066] Conforme ilustrado nas Figuras 19A a 19B, as microcâmaras 28a que contêm o DNA-alvo se tornam fluorescentes. A microplaca pode, então, ser transformada em imagem pelo instrumento para contar o número de microcâmaras positivas.
[0067] Para os fins deste pedido de patente e qualquer documento patente emitido no mesmo, deve-se entender que os artigos indefinidos “um” e “uma”, conforme usados no presente documento no relatório descritivo e nas reivindicações, a menos que seja indicado claramente o contrário, significam “pelo menos um”. A frase “e/ou”, para uso na presente invenção
24 / 24 no relatório descritivo e nas reivindicações, deve ser interpretada como se referindo a “qualquer um ou ambos” dos elementos assim unidos, isto é, os elementos que estão presentes de forma conjunta em alguns casos e presentes separadamente em outros casos. Múltiplos elementos relacionados com “e/ou” deveriam ser interpretados da mesma maneira, isto é, “um ou mais” dos elementos assim unidos. Outros elementos podem estar opcionalmente presentes além dos elementos especificamente identificados pela cláusula “e/ou”, se relacionados ou não relacionados àqueles elementos especificamente identificados.
[0068] O uso de "incluir", "compreender", "ter", "conter", "envolver" e/ou variações dos mesmos no presente documento pretende abranger os itens listados em seguida e equivalentes dos mesmos assim como itens adicionais.
[0069] Também deve-se entender, a menos que seja indicado claramente o contrário, em quaisquer métodos reivindicados no presente documento que incluem mais de uma etapa ou ato, que a ordem das etapas ou atos do método não é necessariamente limitada à ordem na qual as etapas ou atos do método são citados.
[0070] A descrição anterior de várias modalidades é destinada a ser apenas ilustrativa das mesmas e que outras modalidades, modificações e equivalentes estão dentro do escopo das reivindicações anexas à mesma.

Claims (39)

REIVINDICAÇÕES
1. Dispositivo microfluídico para manusear uma amostra de fluido, sendo que o dispositivo microfluídico é caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um poço microfluídico configurado para receber a amostra de fluido, sendo que o pelo menos um poço microfluídico inclui uma pluralidade de microcâmaras e pelo menos um canal microfluídico que se acopla de modo fluido à pluralidade de microcâmaras; sendo que cada microcâmara inclui uma câmara de reação e uma câmara de ventilação, sendo que a câmara de reação é configurada para receber a amostra de fluido do canal microfluídico e a câmara de ventilação é configurada para ventilar gás da câmara de reação por meio do canal microfluídico, conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação.
2. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação é acoplada de modo fluido a um primeiro segmento do canal microfluídico e a câmara de ventilação é acoplada de modo fluido a um segundo segmento do canal microfluídico.
3. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro segmento do canal microfluídico acopla de modo fluido a câmara de reação a uma primeira microcâmara localizada adjacente à câmara de reação.
4. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o segundo segmento do canal microfluídico acopla de modo fluido a câmara de ventilação a uma segunda microcâmara localizada adjacente à câmara de ventilação.
5. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação é maior que a câmara de ventilação.
6. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1,
caracterizado pelo fato de que a câmara de reação é acoplada de modo fluido à câmara de ventilação.
7. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de ventilação é configurada para evitar, inicialmente, o fluxo da amostra de fluido a partir da câmara de reação enquanto permite o fluxo de gás a partir da câmara de reação, conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação.
8. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a câmara de ventilação é configurada para liberar o fluxo da amostra de fluido a partir da câmara de reação quando o gás foi ventilado da câmara de reação.
9. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de ventilação inclui uma entrada configurada para atuar como uma válvula.
10. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um poço microfluídico inclui uma pluralidade de canais microfluídicos, sendo que cada canal microfluídico se acopla de modo fluido a um grupo de microcâmaras.
11. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que cada canal microfluídico se acopla de modo fluido ao grupo de microcâmaras em série.
12. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada canal microfluídico inclui uma extremidade de admissão e uma extremidade de emissão, sendo que o pelo menos um poço microfluídico inclui um canal de admissão e um canal de emissão, sendo que cada extremidade de admissão é acoplada de modo fluido ao canal de admissão e cada extremidade de emissão é acoplada de modo fluido ao canal de emissão.
13. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação
12, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um poço microfluídico inclui uma admissão principal configurada para receber a amostra de fluido, sendo que a admissão principal é acoplada de modo fluido ao canal de admissão.
14. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um poço microfluídico inclui uma ventilação principal configurada para ventilar gás a partir da pluralidade de microcâmaras, sendo que a ventilação principal é acoplada de modo fluido ao canal de emissão.
15. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação tem um diâmetro D e a câmara de ventilação tem um comprimento L que se estende em uma direção ao longo do microcanal e uma largura W que se estende em uma direção perpendicular ao comprimento, sendo que a câmara de ventilação é configurada para ter uma razão de diâmetro para largura de D/W ≥ 2 e razão de comprimento para largura de L/W ≥ 0,7.
16. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a câmara de ventilação tem uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 0,8.
17. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a câmara de ventilação tem uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 0,9.
18. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a câmara de ventilação tem uma razão de comprimento para largura de L/W ≥ 1.
19. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação tem uma profundidade d e uma razão de profundidade para diâmetro de d/D ≤ 2.
20. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação tem uma razão de profundidade para diâmetro d/D de cerca de 1,5.
21. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação tem um diâmetro D ≤ 600 µm.
22. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação tem um diâmetro D de pelo menos 60 µm.
23. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação tem uma profundidade d e o canal microfluídico tem uma profundidade d2, sendo que uma razão d/d2 da profundidade de câmara de reação para a profundidade de canal microfluídico não é maior que 2:1.
24. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a câmara de ventilação tem uma profundidade que é pelo menos 50% da profundidade de câmara de reação.
25. Dispositivo microfluídico para manusear uma amostra de fluido, sendo que o dispositivo microfluídico é caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos um poço microfluídico configurado para receber a amostra de fluido; e um circuito microfluídico fornecido no pelo menos um poço microfluídico, sendo que o circuito microfluídico é configurado para distribuir a amostra de fluido dentro do poço microfluídico; sendo que o circuito microfluídico inclui uma pluralidade de câmaras de reação, pelo menos um canal microfluídico que se acopla de modo fluido às câmaras de reação e uma pluralidade de válvulas microfluídicas associadas à pluralidade de câmaras de reação, sendo que cada válvula microfluídica é acoplada de modo fluido a uma câmara de reação associada; sendo que cada câmara de reação é configurada para receber uma amostra de fluido a partir do canal microfluídico e cada válvula microfluídica é configurada para ventilar gás a partir de uma câmara de reação correspondente por meio do canal microfluídico, conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação.
26. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a câmara de reação está disposta no circuito microfluídico para receber fluido a partir de um segmento a montante do canal microfluídico e a válvula microfluídica está disposta no circuito microfluídico para entregar o fluido a um segmento a jusante do canal microfluídico.
27. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de câmaras de reação inclui primeira e segunda câmaras de reação, sendo que uma das válvulas microfluídicas está localizada entre a primeira e a segunda câmaras de reação.
28. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a primeira câmara de reação é acoplada de modo fluido à válvula microfluídica e a válvula microfluídica é acoplada de modo fluido à segunda câmara de reação, sendo que o circuito microfluídico está disposto para direcionar a amostra de fluido para fluir a partir da primeira câmara de reação através da válvula microfluídica até a segunda câmara de reação.
29. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a válvula microfluídica é configurada para restringir o fluxo da amostra de fluido a partir da primeira câmara de reação até que um volume predefinido da amostra de fluido tenha sido recebido na primeira câmara de reação.
30. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que cada válvula microfluídica é configurada para ser uma válvula passiva.
31. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que cada válvula microfluídica é formada por um material hidrofóbico.
32. Dispositivo microfluídico de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de que cada válvula microfluídica é formada a partir de um ou mais dentre polipropileno, polietileno e PTFE.
33. Método para manusear uma amostra de fluido, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que compreende as ações de: (a) entregar uma amostra de fluido a um dispositivo microfluídico que inclui uma pluralidade de microcâmaras e pelo menos um canal microfluídico que se acopla de modo fluido à pluralidade de microcâmaras, sendo que cada microcâmara inclui uma câmara de reação e uma câmara de ventilação acoplada de modo fluido à câmara de reação; (b) direcionar a amostra de fluido para a câmara de reação de cada microcâmara; e (c) ventilar gás a partir da câmara de reação por meio da câmara de ventilação, conforme a amostra de fluido flui para a câmara de reação.
34. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o ato (b) inclui direcionar a amostra de fluido para a câmara de reação através de um primeiro segmento do canal microfluídico e o ato (c) inclui ventilar gás através de um segundo segmento do canal microfluídico.
35. Método de acordo com a reivindicação 34, caracterizado pelo fato de que o ato (c) inclui direcionar a amostra de fluido para fluir a partir da câmara de ventilação até o segundo segmento do canal microfluídico.
36. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o ato (d) de evitar que a amostra de fluido flua para a câmara de ventilação durante o ato (c).
37. Método de acordo com a reivindicação 36, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o ato (e) de liberar a amostra de fluido a partir da câmara de reação para a câmara de ventilação quando o gás foi ventilado a partir da câmara de reação.
38. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de microcâmaras inclui primeira, segunda e terceira microcâmaras acopladas de modo fluido pelo ao menos um canal microfluídico, sendo que um primeiro segmento do canal microfluídico se acopla de modo fluido à primeira e à segunda microcâmaras e um segundo segmento do canal microfluídico se acopla de modo fluido à segunda e à terceira microcâmaras.
39. Método de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente o ato (f) de realizar PCR digital no dispositivo microfluídico após encher as câmaras de reação com a amostra de fluido.
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