DE102004047963A1

DE102004047963A1 - Mikrofluidischer Chip für Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay

Info

Publication number: DE102004047963A1
Application number: DE102004047963A
Authority: DE
Inventors: Kwang Seok Yun; Eui Sik Yoon
Original assignee: Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Current assignee: Korea Advanced Institute of Science and Technology KAIST
Priority date: 2004-04-01
Filing date: 2004-10-01
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-10-02
Also published as: KR20050097236A; US20050226781A1; DE102004047963B4; KR100597870B1; JP2005292115A; US7544507B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikrofluidischen Chip für Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay, dessen Struktur verbessert ist, wodurch er die Effizienz vom Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay steigert. Der mikrofluidische Chip umfasst ein Well zum Isolieren einer Probe. Das Well kann ein- oder zweidimensional angeordnet werden. Ein Probe-isolierendes Mittel ist über dem Well angeordnet und ist nach oben und nach unten bewegbar. Ein Öffnungs- und Schließmittel zum Bewegen des Probe-isolierenden Mittels nach oben und nach unten ist über dem Probe-isolierenden Mittel angeordnet. Ein Einlass zum Injizieren der Probe und ein Auslass zum Ablassen eines Überschusses von der injizierten Probe werden bereitgestellt. Ein Reagens-injizierender Durchlass zum Injizieren eines Reagens und ein Reagens-ablassender Durchlass zum Ablassen des Reagens sind ebenfalls bereitgestellt.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen mikrofluidischen Chip, insbesondere einen derartigen Chip für Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay, dessen Struktur verbessert ist, wodurch er die Effizienz vom Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay steigert.

HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK

Im Allgemeinen wurde eine well-Platte für biologische und chemische Versuche eingesetzt. Es gibt eine 16-well Platte, eine 48-well Platte oder eine 96-well Platte, je nach der Anzahl an Wells. Vor kurzem wurde eine Platte mit mehr als 1536 Wells für einen Hochdurchsatz-Assay eingeführt.

Ferner erleichtert der Fortschritt in der Mikrobearbeitungs-Technik die Entwicklung von mikrofluidischen Chips für einen Hochdurchsatz-Assay. US-Patentschrift 6,235,520,B1 offenbart einen mikrofluidischen Chip, der einen hohen Integrationsgrad aufweist. Die hoch integrierte Struktur trägt jedoch nicht dazu bei, ein Reagens unabhängig in jedes einzelne Well zu injizieren.

Ferner hat ein Artikel „Microfluidic device for single-cell analysis" A. R. Wheeler; Analytical Chemistry, Vol. 75, Seiten 3581-3586, 2003 ein Chip vorgeschlagen, in dem eine Zelle in einem gewünschten Platz immobilisiert ist, und ein Reagens durch einen Fluiddurchlass injiziert wird. Es ist jedoch dadurch nachteilig, dass bei Abwesen heit einer Fluidströmung die Zelle nicht fest im Platz gehalten werden kann und dass eine große Anzahl an Zellen nicht gleichzeitig analysiert werden kann, aufgrund seiner eindimensionalen Konfiguration.

Der vorstehend beschriebene herkömmliche mikrofluidische Chip hat nur seinen Integrationsgrad gesteigert, und somit sind zusätzliche Steuergeräte notwendig, um eine Probe und ein Reagens in die hoch integrierten Wells zu laden. Außerdem, falls die Probe und das Reagens ein Fluid sind, ist seine Menge aufgrund der hohen Integration reduziert und somit leicht verdunstet.

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Demgemäß wurde die vorliegende Erfindung angesichts der vorstehenden Probleme erschaffen, die im Stand der Technik auftreten, und es ist ein Aufgabe der Erfindung, einen mikrofluidischen Chip bereit zu stellen, in dem verschiedene Reagenzien in entsprechend verschiedene Wells injiziert werden können.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung einen mikrofluidischen Chip bereit zu stellen, in dem Wells in einem zweidimensionalen Muster angeordnet werden können und somit ein Integrationsgrad verbessert werden kann.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung einen mikrofluidischen Chip bereit zu stellen, in dem eine Probe oder ein Reagens im Inneren des Wells isoliert werden kann und vom Verdunsten außerhalb des Wells abgehalten werden kann.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung einen mikrofluidischen Chip bereit zu stellen, in dem ein Elektrodenpaar im Inneren des Wells angeordnet ist, wodurch eine leichte Injizierung des Reagens in das Well durch das Phänomen der Dielektrophorese ermöglicht wird.

Es ist eine andere Aufgabe der Erfindung einen mikrofluidischen Chip bereit zu stellen, in dem eine elektrische Reaktion erkannt werden kann durch das Einsetzen einer Elektrode, die im Inneren des Wells angeordnet wird.

Um die vorstehenden Aufgaben zu erfüllen, und dies gemäß eines Aspekts von der vorliegenden Erfindung, wird ein mikrofluidischer Chip für Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay bereitgestellt. Der mikrofluidische Chip von der Erfindung umfasst: a) ein Well zum Isolieren einer Probe, wobei das Well fähig ist, ein- oder zweidimensional angeordnet zu werden; b) ein Probe-isolierendes Mittel, das über dem Well angeordnet ist und das nach oben und nach unten bewegbar ist; c) ein Öffnungs- und Schließmittel, das über dem Probe-isolierenden Mittel und zum Bewegen des Probe-isolierenden Mittels nach oben und nach unten angeordnet ist; d) einen Einlass zum Injizieren der Probe und einen Auslass zum Ablassen eines Überschusses von der injizierten Probe; und e) einen Reagens-injizierenden Durchlass zum Injizieren eines Reagens und einen Reagens-ablassenden Durchlass zum Ablassen des Reagens.

Gemäß der Erfindung ist das Well hoch integriert in den mikrofluidischen Chip, und dies auf eine ein- oder zweidimensionale Weise. Darüber hinaus isoliert das Probe-isolierende Mittel die Probe und das Reagens im Inneren des Well und hält sie vom Verdunsten ab. Das Öffnungs- und Schließmittel öffnet und schließt das Probe-isolierende Mittel. Außerdem ist der Reagens-injizierende Durchlass an jedem Well geformt, so dass das Reagens selektiv injiziert wird. Somit kann der mikrofluidische Chip von der Erfindung Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay mit erhöhter Effizienz ausführen.

Gemäß einem anderen Aspekt von der Erfindung wird ebenfalls ein mikrofluidischer Chip für Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay bereit gestellt. Der mikrofluidische Chip von der Erfindung umfasst: a) ein Well zum Isolieren einer Probe, wobei das Well fähig ist, ein- oder zweidimensional angeordnet zu werden; b) ein Probe-isolierendes Mittel, das über dem Well angeordnet ist und das nach oben und nach unten bewegbar ist; c) ein Öffnungs- und Schließmittel, das über dem Probe-isolierenden Mittel und zum Bewegen des Probe-isolierenden Mittels nach oben und nach unten angeordnet ist; d) einen Einlass zum Injizieren der Probe und einen Auslass zum Ablassen eines Überschusses von der injizierten Probe; e) einen Reagens-injizierenden Durchlass zum Injizieren eines Reagens und einen Reagens-ablassenden Durchlass zum Ablassen des Reagens; und f) ein Paar Metallelektroden, die im Inneren des Wells geformt sind und die ein Phänomen der Dielektrophorese hervorrufen.

Gemäß der Erfindung ist ein Elektrodenpaar im Inneren von jedem Well angeordnet, so dass die Probe leicht im Inneren vom Well eingeschlossen werden kann, wobei das Phänomen der Dielektrophorese eingesetzt wird. Außerdem kann die Elektrode eingesetzt werden, um die elektrische Reaktion von der Probe zu erkennen.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehenden und anderen Aufgaben, Eigenschaften und Vorzüge der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorzugsweisen Ausführungen der Erfindung, sowie anhand der beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
1a einen schematischen Grundriss von einem mikrofluidischen Chip nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
1b eine schematische Querschnittsansicht von einem mikrofluidischen Chip nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
2 eine perspektivische auseinandergezogene Ansicht von einem mikrofluidischen Chip nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung.
3 eine Operation von einem mikrofluidischen Chip nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung, und
5 eine Fotografie von einem mikrofluidischen Chip, der nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung hergestellt wurde.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER VORZUGSWEISEN AUSFÜHRUNG
Nun wird detailliert Bezug genommen auf die vorzugsweise Ausführung von der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen.
1a und 1b sind jeweils ein Grundriss und eine Querschnittsansicht, die schematisch einen mikrofluidischen Chip nach einer ersten erfindungsgemäßen Ausführung zeigen.
Wie in 1a und 1b dargestellt, umfasst der mikrofluidische Chip ein Well 10, ein Probe-isolierendes Mittel 20, ein Öffnungs- und Schließmittel 30, einen Einlass 40, einen Auslass 50, einen Reagens-injizierenden Durchlass 60, und einen Reagens-ablassenden Durchlass 70.
Das Well 10 ist ein- oder zweidimensional angeordnet, in dem eine Probe, wie eine Zelle, eine Perle oder eine Lösung untergebracht ist. Desgleichen wird ein Reagens dafür injiziert, um eine Reaktion mit der Probe zu erkennen.
Daneben können die Wells 10 endlos in einer zweidimensionalen Ebene erweitert werden. Außerdem kann die zweidimensionale Anordnung von den Wells 10 in einer gemusterten oder nicht gemusterten Weise ausgeführt werden.
Die Menge oder Anzahl von isolierten Proben, die in das Well 10 injizierten werden sollen, kann ebenfalls mit der Größe von dem Well 10 verändert werden.
Das Probe-isolierende Mittel 20 ist über dem Well 10 angeordnet und ist nach oben und nach unten bewegbar, um dadurch fähig zu sein, die Probe, die im Inneren des Wells 10 untergebracht ist, zu isolieren. Die Probe und das Reagens sind im Inneren vom Well 10 isoliert, so dass sie vom Austreten oder Verdunsten außerhalb des Wells und vom Eindringen in benachbarte Wells abgehalten werden.
Das Öffnungs- und Schließmittel 30 ist am oberen Ende vom Probe-isolierenden Mittel 20 angeordnet, und öffnet oder schließt den Well 10, indem es das Probe-isolierende Mittel nach oben und unten bewegt. Das Öffnungs- und Schließmittel 30 ist mit einem Raum 90 versehen, der darin geformt ist, um das Probe-isolierende Mittel oben anzubringen.
Gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführung ist das Öffnungs- und Schließmittel 30 mit einem pneumatischen Durchlass 80 versehen, und das Probe-isolierende Mittel 20 wird von einem Luftdruck durch den pneumatischen Durchlass 80 geöffnet und geschlossen. In 1 ist der pneumatische Durchlass 80 zentral an der linken Seite vom Öffnungs- und Schließmittel 30 angeordnet, kann aber an jeder Stelle vom Öffnungs- und Schließmittel 30 angeordnet werden. Das Öffnungs- und Schließmittel 30 mit dem pneumatischen Durchlass 80 wird im Folgenden genauer im Detail beschrieben.
Die Probe wird in das Innere vom mikrofluidischen Chip über dem Einlass 40 injiziert, und eine gewisse Menge von der Probe ist in das Innere vom Well eingedrungen. Danach wird der verbleibende überschüssige Anteil von der injizierten Probe durch den Auslass 50 abgelassen.
Der Reagens-injizierende Durchlass 60 ist ein Durchgang durch den ein Reagenz in die Wells 10 injiziert wird. Der Reagens-injizierende Durchlass 60 ist mit jedem Well 10 durch verschiedene Kanäle verbunden. Hierzu können dieselben oder verschiedene Reagenzien durch die Kanäle in die entsprechenden Wells vom Reagens-injizierenden Durchlass 60 injiziert werden.
Mit Ausnahme einer gewissen Menge, die für die Reaktion notwendig ist, wird das überflüssige Reagens, durch den Reagens-ablassenden Durchlass 70 abgelassen, durch den ebenfalls das Reagens abgelassen wird, das für die Reaktion eingesetzt wird. In 1a ist der Reagens-ablassende Durchlass 70 am selben Kanal geformt, kann aber in verschiedenen Kanälen aufgenommen werden.
2 ist eine perspektivische auseinander gezogene Ansicht vom mikrofluidischen Chip nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung. Wie in 2 gezeigt, ist der mikrofluidische Chip nach dieser Ausführung aus vier Substraten geformt, die miteinander kombiniert sind.
Ein erstes Substrat 210 ist als eine Basis vom mikrofluidischen Chip bereit gestellt.
Über dem ersten Substrat 210 ist ein zweites Substrat 220 bereit gestellt. Das zweite Substrat 220 ist mit Wells 10 bereit gestellt, die in einem ein- oder zweidimensionalen Muster angeordnet sind, und, am unteren Ende, mit einem Reagens-injizierenden Durchlass 60 und einem Reagens-ablassenden Durchlass 70, die mit dem Well 10 verbunden sind.
Über dem zweiten Substrat 220 ist ein drittes Substrat 230 angeordnet. Hier verfügt das dritte Substrat 230 über die Form von einem dünnen Deckel 231 und dient als das Probe-isolierende Mittel 20.
Ein viertes Substrat 240 ist über dem dritten Substrat 230 angeordnet. Das vierte Substrat 240 ist mit einem Leerraum darin vorgesehen. Außerdem ist das vierte Substrat 240 derart gebaut, dass das dritte Substrat 231 angehoben oder gesenkt werden kann durch einen Luftdruck durch den pneumatischen Durchlass 80. Somit funktioniert das vierte Substrat 240 als ein Öffnungs- und Schließmittel 30.
Hier kann der erfindungsgemäße mikrofluidische Chip hergestellt werden, in dem vier oder mehrere Substrate geformt und kombiniert werden, oder zwei beliebige oder mehrere von den oberen Substraten können aus einem einheitlichen Substrat geformt werden und in den erfindungsgemäßen mikrofluidischen Chip kombiniert werden.
Der erfindungsgemäße mikrofluidische Chip kann hergestellt werden, in dem das Halbleiterverfahren oder die Technik der mikroelektronisch-mechanischen Systeme (MEMS) eingesetzt wird.
Die entsprechenden vorstehend beschriebenen Substrate können ebenfalls aus verschiedenen Materialien geformt werden, wie Silikon, Glas, PDMS (Polydimethylsiloxan), Silikongummi oder andere Polymere.
3 zeigt eine Operation vom mikrofluidischen Chip gemäß der ersten erfindungsgemäßen Ausführung. Zuerst, wie in 3(a) gezeigt, verfügt der Deckel 231 als Probe-isolierendes Mittel über eine abfallende konvexe Form. Somit wird der Deckel 231 nach unten gedrückt durch eine gewisse Kraftgröße aufgrund seiner Konvexität, so dass das entsprechende Well 10 isoliert werden kann.
Wie in 3(b) gezeigt, wird danach Luft durch den pneumatischen Durchlass 80 gesaugt und in den Leerraum 90 über dem Deckel 231 geleitet.
Daraufhin wird eine Probe durch den Einlasse 40 injiziert. Die injizierte Probe wird durch den Auslass 50 abgelassen und fließt gleichzeitig zum Teil in Richtung des Reagens-ablassenden Durchlasses 70. Hier, da die Größe vom Reagens-ablassenden Durchlass 70 kleiner als die von der Probe ist, können die Proben wie Zellen, Perlen, oder derartiges nicht durch den Reagens-ablassenden Durchlass 70 abgelassen werden, sondern im Inneren vom Well 10 eingeschlossen werden.
Wenn eine bestimmte Menge von Proben 310 in das Innere vom Well 10 injiziert wird, ist der Reagens-ablassende Durchlass 70 mehr oder weniger blockiert, so dass die Menge von den Proben, die da hindurch austreten, reduziert ist. Hierzu kann danach die Probe, die durch den Einlass 40 eindringt, nicht länger in Richtung des Wells fließen, in dem sich die Probe befindet, stattdessen fließt sie in Richtung des Auslasses 50.
Hier kann die Menge oder Anzahl an Proben 310, die in das Innere vom Well 10 injiziert und isoliert werden müssen, mit der Größe von Well 10 geändert werden.
Wie in 3(c) gezeigt, wird anschließend Luft durch den pneumatischen Durchlass 80 in das Öffnungs- und Schließmittel injiziert, um den Deckel 231 erneut nach unten zu bewegen. Somit wird die Probe 310 im Inneren vom Well 10 isoliert, indem die obere Position vom Well 10 blockiert wird.
Danach wird ein Reagens 320, das für die Reaktion benötigt wird, durch den Reagens-injizierenden Durchlass injiziert und folglich kann ein gewünschtes Experiment im Inneren vom Well 10 ausgeführt werden. Hier kann das injizierte Reagens 320 davon abgehalten werden, in benachbarte Wells einzudringen, da der obere Teil davon blockiert ist. Es können ebenfalls verschiedene Reagenzien in verschiedene Wells durch verschiedene Kanäle vom Reagens-injizierenden Durchlass 60 injiziert werden. Das injizierte Reagens 320 kann ebenfalls durch den Reagens-ablassenden Durchlass 70 abgelassen werden.
Wie weiter oben beschrieben, ist in der ersten erfindungsgemäßen Ausführung das Öffnungs- und Schließmittel mit einem pneumatischen Durchlass bereit gestellt, und das isolierende Mittel ist konfiguriert, um durch einen Luftdruck durch den pneumatischen Durchlass 80 geöffnet und geschlossen zu werden.
Daneben sind das Probe-isolierende Mittel und das Öffnungs- und Schließmittel mit einer Metallelektrode bereit gestellt, so dass das isolierende Mittel durch ein elektrisches Feld, das elektrisch kontrolliert wird, geöffnet und geschlossen werden kann.
Außerdem sind das Probe-isolierende Mittel und das Öffnungs- und Schließmittel mit einem Stromband, das darin geformt ist, ausgestattet, so dass das isolierende Mittel durch ein elektromagnetisches Feld, das elektrisch kontrolliert wird, geöffnet und geschlossen werden kann.
Ferner ist das Öffnungs- und Schließmittel mit einer Elektrode, die darin geformt ist, ausgestattet und das Probe-isolierende Mittel mit einem piezoelektrischem Gerät, so dass das isolierende Mittel durch eine Anwendung von einer externen Spannung geöffnet und geschlossen werden kann.
4 zeigt einen Querschnitt von einem mikrofluidischen Chip nach einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführung. Wie in 4 gezeigt, und ähnlich wie in der ersten Ausführung, umfasst der mikrofluidische Chip von dieser Ausführung ein Well 10, ein Probe-isolierendes Mittel 20, ein Öffnungs- und Schließmittel, einen Einlass 40, einen Auslass 50, einen Reagens-injizierenden Durchlass 60, und einen Reagens-ablassenden Durchlass 70. Außerdem ist jedes der Wells mit einem Elektrodenpaar 410, das darin geformt ist, ausgestattet.
Die Anwendung von Spannung an das Elektrodenpaar ermöglicht es der Probe, in das Well angezogen zu werden oder aus ihm heraus gedrückt zu werden. Diese Aktion wird durch das Phänomen der Dielektrophorese verursacht.
Das Phänomen der Dielektrophorese kann dadurch beschrieben werden, dass ein Partikel wie eine Zelle oder eine Perle in eine Zone mit einem dichten elektrischen Feld gezwungen wird, oder in Richtung eines Bereichs mit schwachem elektrischen Feld. Hier variiert die Partikelmobilität mit dem Typ von der Lösung oder den Partikeln und kann ebenfalls kontrolliert werden, indem die Größe und Frequenz vom angewandten elektrischen Feld geändert wird. Beim Einsatz des Phänomens der Dielektrophorese kann nur die geforderte Zelle oder Perle von der Probe in das Innere von einem bestimmten Well 10 eingeführt werden.
Außerdem kann die Metallelektrode 410 eine elektrische Stimulierung an der Probe anwenden, die sich im Inneren des Wells befindet. Zum Beispiel in dem Fall, in dem die Probe eine Zelle ist, kann eine Untersuchung über eine besondere Krankheit, wie ein Nervenleiden, ausgeführt werden, indem die Reaktion von der Zelle auf eine elektrische Stimulierung, die extern angewandt wird, beobachtet wird. Es kann ebenfalls ein Loch in einer Zelle geformt werden, indem ein elektrisches Feld extern angewandt wird, und durch das Loch kann ein Reagens, DNA oder ähnliches eingeführt werden.
Außerdem kann die Metallelektrode 410 ein elektrisches Signal von der Reaktion erkennen, die im Inneren des Wells erzeugt wurde. Zum Beispiel kann ein Membranpotential von der Metallelektrode erkannt werden. Es kann ebenfalls ein Oxidations- und Reduzierungsverfahren eingesetzt werden, indem die Metallelektrode eine angemessene Spannung oder einen angemessenen Strom anwendet und ein Signal in Antwort auf die angewandte Spannung oder den angewandten Strom erkennt.
Hier kann die Metallelektrode nach der zweiten erfindungsgemäßen Ausführung nach Außen davon erweitert werden, um somit ein Dämpfungsglied 420 zu bilden, durch das ein elektrisches Signal angewandt oder erkannt werden kann.
Die Metallelektrode 410 ist vorzugsweise aus Gold, Silber, Platin, Aluminium, Halbleitermaterial oder leitfähigem Polymer geformt.
Die zweite erfindungsgemäße Ausführung kann dieselben Wirkungen wie in der ersten Ausführung erhalten, in dem auf dieselbe Art eine zweidimensionale Anordnung, die Menge oder Anzahl von Proben gemäß der Wellgröße, der Kanal vom Reagens-injizierenden Durchlass, das zu injizierende Reagens, und der Leerraum vom isolierenden Mittel angewandt wird. Die detaillierte Erklärung der vorstehenden Anwendung wurde vorher in Verbindung mit der ersten erfindungsgemäßen Ausführung gegeben und wird hier somit nicht wiederholt.
Ähnlich wie in der ersten Ausführung, kann die zweite Ausführung außerdem verschiedene Typen von Öffnungs- und Schließmitteln einsetzen, wie durch einen Luftdruck, einem elektrischen Feld, einem elektromagnetischen Feld, oder einem piezoelektrischem Element.
5 ist eine Fotografie, die einen derzeitigen mikrofluidischen Chip nach der ersten erfindungsgemäßen Ausführung zeigt. 5 ist eine Fotografie von einem echten erfindungsgemäßen mikrofluidischen Chip, das hergestellt wurde, indem ein Halbleiterverfahren und die Technik der mikroelektronisch-mechanischen Systeme (MEMS) eingesetzt wird (internationale Micro TAS Konferenz 2003).
Wie in 5 gezeigt, verfügt der mikrofluidische Chip über sechzehn Wells in einer 4 × 4 Anordnung, wobei jedes davon eine CHO-Zelle (Ovar des chinesischen Hamsters) darin isoliert hat.
Wie weiter oben beschrieben hat der erfindungsgemäße mikrofluidische Chip folgende verschiedene Wirkungen:
Erstens können beim Einsetzen eines Halbleiterverfahrens und einer MEMS-Technik die Wells hoch in einen Chip integriert werden, wodurch viele Experimente und Analysen gleichzeitig ausgeführt werden.
Zweitens ist ein Probe-isolierendes Mittel über den Wells bereit gestellt, das dadurch eine stabile Isolierung von der Probe ermöglicht, die z.B. eine Zelle, eine Perle oder ähnliches im Inneren vom Well ist. Außerdem ist ein Deckel für das Probe-isolierende Mittel über den Wells angeordnet, so dass ein Reagens, das in die entsprechenden Wells fließt, davon abgehalten werden kann, in die benachbarten Wells durchzufließen.
Drittens sind Reagens-injizierende Durchlässe mit den entsprechenden Wells verbunden, so dass verschiedene Reagenzien in verschiedene Wells einfließen können, wodurch sie gleichzeitig verschiedene Experimente in verschiedenen Wells ausführen.
Viertens ist ein Paar Metallelektroden in jedem Well angeordnet, so dass die Probe durch das Phänomen der Dielektrophorese in den Well angezogen werden kann oder aus ihm heraus gedrückt werden kann. Außerdem kann eine elektrische Stimulierung an die Probe im Inneren des Wells durch die Elektrode angewandt werden, um dadurch dazu fähig zu sein, die Reaktion, die im Well hervorgerufen wurde, elektrisch zu erkennen.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die besonderen veranschaulichenden Ausführungen beschrieben wurde, ist sie nicht durch die Ausführungen zu begrenzen, sondern nur durch die beiliegenden Ansprüche. Man wird zu schätzen wissen, dass der Fachmann die Ausführungen ändern oder umgestalten kann, ohne vom Rahmen und Sinn der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Mikrofluidischer Chip für Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay, wobei der mikrofluidische Chip Folgendes umfasst: ein Well zum Isolieren einer Probe, wobei das Well ein- oder zweidimensional angeordnet ist; ein Probe-isolierendes Mittel, das über dem Well angebracht ist und nach oben und nach unten bewegbar ist; ein Öffnungs- und Schließmittel, das über dem Probe-isolierenden Mittel und zum Bewegen des Probeisolierenden Mittels nach oben und nach unten angeordnet ist; einen Einlass zum Injizieren der Probe und einen Auslass zum Ablassen eines Überschusses von der injizierten Probe; und einen Reagens-injizierenden Durchlass zum Injizieren eines Reagens und einen Reagens-ablassenden Durchlass zum Ablassen des Reagens.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei die zweidimensionale Anordnung des Wells in einer gemusterten oder nicht gemusterten Weise ausgeführt wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei die Menge und Anzahl von der Probe, die injiziert und isoliert werden soll, in Abhängigkeit von der Wellgröße festgelegt wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei der Reagens-injizierende Durchlass, der jeweils mit dem Well verbunden ist, aus einem Kanal geformt wird, die sich voneinander unterscheiden.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 4, wobei derselbe Reagens oder verschiedene Reagenzien durch den Kanal vom Reagens-injizierenden Durchlass injiziert werden, der jeweils mit dem Well verbunden ist.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei das Öffnungs- und Schließmittel einen Raum umfasst, um das Probe-isolierende Mittel in die obere Position zu bringen.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei das Öffnungs- und Schließmittel mit einem pneumatischen Durchlass bereit gestellt ist, wobei das Probeisolierende Mittel geöffnet und geschlossen wird, indem ein externer Druck durch den pneumatischen Durchlass kontrolliert wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei das Probe-isolierende Mittel und das Öffnungs- und Schließmittel mit einer Metallelektrode bereit gestellt sind und das Probe-isolierende Mittel anhand eines elektrischen Felds, das elektrisch kontrolliert wird, geöffnet und geschlossen wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei das Probe-isolierende Mittel und das Öffnungs- und Schließmittel mit einem Stromband, das darin geformt ist, bereit gestellt sind und das Probe-isolierende Mittel anhand eines elektromagnetischen Felds, das elektrisch kontrolliert wird, geöffnet und geschlossen wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 1, wobei das Öffnungs- und Schließmittel mit einer Metallelektrode bereit gestellt ist und das Probe-isolierende Mittel mit einem piezoelektrischen Element bereit gestellt ist, so dass das Probe-isolierende Mittel anhand einer Anwendung von externer Spannung geöffnet und geschlossen wird.
Mikrofluidischer Chip für Hochdurchsatz-Screening und Hochdurchsatz-Assay, wobei der mikrofluidische Chip folgendes umfasst: ein Well zum Isolieren einer Probe, wobei das Well ein- oder zweidimensional angeordnet ist; ein Probe-isolierendes Mittel, das über dem Well angebracht ist und nach oben und nach unten bewegbar ist; ein Öffnungs- und Schließmittel, das über dem Probe-isolierenden Mittel und zum Bewegen des Probeisolierenden Mittels nach oben und nach unten angeordnet ist; einen Einlass zum Injizieren der Probe und einen Auslass zum Ablassen eines Überschusses von der injizierten Probe; und einen Reagens-injizierenden Durchlass zum Injizieren eines Reagens und einen Reagens-ablassenden Durchlass zum Ablassen des Reagens; und ein Paar Metallelektroden im Inneren des Wells, die ein Phänomen der Dielektrophorese hervorrufen.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei die Metallelektrode vorzugsweise aus Gold, Silber, Platin, Aluminium, Halbleitermaterial oder leitfähigem Polymer geformt ist.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei die zweidimensionale Anordnung des Wells in einer gemusterten oder nicht gemusterten Weise ausgeführt wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei die Menge und Anzahl von der Probe, die injiziert und isoliert werden soll, in Abhängigkeit von der Wellgröße festgelegt wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei der Reagens-injizierende Durchlass, der jeweils mit dem Well verbunden ist, aus einem Kanal geformt wird, die sich voneinander unterscheiden.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 15, wobei derselbe Reagens oder verschiedene Reagenzien durch den Kanal vom Reagens-injizierenden Durchlass injiziert werden, der jeweils mit dem Well verbunden ist.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei das Öffnungs- und Schließmittel einen Raum umfasst, um das Probe-isolierende Mittel in die obere Position zu bringen.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei das Öffnungs- und Schließmittel mit einem pneumatischen Durchlass bereit gestellt ist, wobei das Probeisolierende Mittel geöffnet und geschlossen wird durch die Kontrolle eines externen Drucks durch den pneumatischen Durchlass.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei das Probe-isolierende Mittel und das Öffnungs- und Schließmittel mit einer Metallelektrode bereit gestellt sind und das Probe-isolierende Mittel anhand eines elektrischen Felds, das elektrisch kontrolliert wird, geöffnet und geschlossen wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei das Probe-isolierende Mittel und das Öffnungs- und Schließmittel mit einem Stromband, das darin geformt ist, bereit gestellt sind und das Probe-isolierende Mittel anhand eines elektromagnetischen Felds, das elektrisch kontrolliert wird, geöffnet und geschlossen wird.
Mikrofluidischer Chip nach Anspruch 11, wobei das Öffnungs- und Schließmittel mit einer Metallelektrode bereit gestellt ist und das Probe-isolierende Mittel mit einem piezoelektrischen Element bereit gestellt ist, so dass das Probe-isolierende Mittel anhand einer Anwendung von externer Spannung geöffnet und geschlossen wird.