ES2859481T3 - Mezcla y suministro de fluidos en sistemas microfluídicos - Google Patents

Mezcla y suministro de fluidos en sistemas microfluídicos Download PDF

Info

Publication number
ES2859481T3
ES2859481T3 ES10788178T ES10788178T ES2859481T3 ES 2859481 T3 ES2859481 T3 ES 2859481T3 ES 10788178 T ES10788178 T ES 10788178T ES 10788178 T ES10788178 T ES 10788178T ES 2859481 T3 ES2859481 T3 ES 2859481T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
fluid
channel
fluids
vent valve
flow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES10788178T
Other languages
English (en)
Inventor
Enqing Tan
Vincent Linder
Jason Taylor
David Steinmiller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
OPKO Diagnostics LLC
Original Assignee
OPKO Diagnostics LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by OPKO Diagnostics LLC filed Critical OPKO Diagnostics LLC
Application granted granted Critical
Publication of ES2859481T3 publication Critical patent/ES2859481T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
    • G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0673—Handling of plugs of fluid surrounded by immiscible fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0867—Multiple inlets and one sample wells, e.g. mixing, dilution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0877—Flow chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0694—Valves, specific forms thereof vents used to stop and induce flow, backpressure valves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/02—Form or structure of the vessel
    • C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/0318—Processes
    • Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
    • Y10T137/0329—Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/86292—System with plural openings, one a gas vent or access opening
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/8593—Systems
    • Y10T137/87571—Multiple inlet with single outlet
    • Y10T137/87652—With means to promote mixing or combining of plural fluids

Abstract

Un procedimiento, que comprende: proporcionar un dispositivo (10) que comprende: una porción de canal anterior (16) que contiene un primer fluido (20); una porción de canal posterior (18) que contiene un segundo fluido (22) diferente del primer fluido; una válvula de ventilación (24) colocada entre las porciones de canal anterior y posterior; mientras el primer y el segundo fluido están en comunicación fluida entre sí, hacer fluir el segundo fluido en la porción de canal posterior sin hacer fluir el primer fluido aplicando un gradiente de presión cuando la válvula de ventilación está en la posición abierta; y hacer fluir el primer fluido desde la porción de canal anterior a la porción de canal posterior después del flujo del segundo fluido aplicando un gradiente de presión cuando la válvula de ventilación está en la posición cerrada.

Description

DESCRIPCIÓN
Mezcla y suministro de fluidos en sistemas microfluídicos
Campo de la invención
En general, se describen sistemas y procedimientos para mezclar y suministrar fluidos en sistemas microfluídicos. En algunos casos, los fluidos contienen reactivos que pueden participar en una o más reacciones químicas o biológicas. ANTECEDENTES
La manipulación de fluidos desempeña un papel importante en campos tales como la química, la microbiología y la bioquímica. Estos fluidos pueden incluir líquidos o gases y pueden proporcionar reactivos, disolventes, reactantes o enjuagues para procedimientos químicos o biológicos. Si bien varios procedimientos y dispositivos microfluídicos, tales como ensayos microfluídicos, pueden proporcionar plataformas analíticas baratas, sensibles y exactas, manipulaciones de fluidos, tales como la mezcla de múltiples fluidos, introducción de muestras, introducción de reactivos, almacenamiento de reactivos, separación de fluidos, recolección de residuos, extracción de fluidos para el análisis fuera del chip y transferencia de fluidos de un chip al siguiente pueden añadir un nivel de costes y sofisticación. En consecuencia, los avances en el campo que podrían reducir costes, simplificar el uso y/o mejorar las manipulaciones de fluidos en sistemas microfluídicos resultarían beneficioso.
Un mezclador de nano/picolitros basado en nanogotas que usa una ventilación microcapilar hidrófoba de Hosokawa y col., publicado en HYPERLINK "https://ieeexplore.ieee.org/xpl/conhome/6037/proceeding" Technical Digest, Technical Digest, IEEE International MEMS 99 Conference, Twelfth IEEE International Conference on Micro Electro Mechanical Systems (conferencia internacional del IEEE sobre MEMS 99, Duodécima conferencia internacional del IEEE sobre sistemas microelectromecánicos) (Cat. n.° 99CH36291) el 21 de enero de 1999, en general, describe un dispositivo para mezclar nanogotas en picolitros/nanolitros que utiliza una ventilación microcapilar hidrófoba.
El documento U.S. 2004/096358 A1 de Blankenstein y col., en general, describe un dispositivo para el transporte escalonado de líquidos a través de diversas cámaras de reacción ubicadas en serie mientras se utilizan fuerzas capilares.
El documento U.S. 6.911.183 B1 de Handique y col., en general, describe dispositivos que comprenden canales de transporte, regiones de reacción, módulos de electroforesis y detectores de radiación para el movimiento y mezcla de microgotas.
El documento U.S 2008/273918 A1 de Linder y col., en general, describe conectores fluídicos, procedimientos y dispositivos para realizar análisis (por ejemplo, inmunoensayos) en sistemas microfluídicos.
RESUMEN
Según un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento como se especifica en la reivindicación 1 a continuación.
Según un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un dispositivo como se especifica en la reivindicación 14 a continuación.
Las reivindicaciones dependientes definen realizaciones e implementaciones particulares de cada respectivo aspecto. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las realizaciones no limitantes de la presente invención se describirán a modo de ejemplo con referencia a las figuras adjuntas, que son esquemáticas y no pretenden estar dibujadas a escala. En las figuras, cada componente idéntico o casi idéntico ilustrado se representa típicamente por un único número. Por motivos de claridad, no todos los componentes están etiquetados en todas las figuras, ni se muestran todos los componentes de cada realización de la invención cuando la ilustración no es necesaria para permitir que los expertos en la técnica comprendan la invención. En las figuras:
La figura 1 incluye una ilustración esquemática de un dispositivo que incluye una pluralidad de válvulas de ventilación, según un conjunto de realizaciones;
las figuras 2A-2F incluyen, según un conjunto de realizaciones, ilustraciones esquemáticas en sección transversal de válvulas de ventilación que se pueden usar en los dispositivos descritos en esta solicitud;
las figuras 3A-3D incluyen diagramas esquemáticos ejemplares de canales que incluyen una o más válvulas de ventilación, según un conjunto de realizaciones;
las figuras 4A-4I incluyen diagramas esquemáticos de canales ramificados, según un conjunto de realizaciones; las figuras 5A-5B incluyen ilustraciones esquemáticas de tapones de fluido en un canal de un dispositivo, según un conjunto de realizaciones;
las figuras 6A-6C incluyen ilustraciones esquemáticas ejemplares de varias disposiciones de tapones de fluido en canales de un dispositivo, según un conjunto de realizaciones;
la figura 7 incluye una ilustración esquemática ejemplar de un dispositivo que incluye una pluralidad de regiones de detección, según un conjunto de realizaciones;
la figura 8 incluye un gráfico del volumen acumulado de fluido mixto como función del tiempo, según un conjunto de realizaciones.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
En general, la memoria descriptiva describe sistemas y procedimientos para mezclar y suministrar fluidos en sistemas microfluídicos. Los fluidos pueden contener, en algunas realizaciones, reactivos que pueden participar en una o más reacciones químicas o biológicas. Las realizaciones de la invención emplean una o más válvulas de ventilación para hacer fluir de forma controlable y, en algunas realizaciones, mezclar porciones de fluido dentro de un sistema microfluídico. Las válvulas de ventilación pueden comprender, por ejemplo, un puerto en comunicación fluida con el canal microfluídico en el que se coloca un fluido, y se pueden accionar colocando un sello sobre la abertura del puerto o retirando el sello de la abertura del puerto. En ciertas realizaciones, el sello puede incluir un mecanismo de válvula tal como una válvula mecánica asociada operativamente a un tubo en comunicación fluida con el puerto. En general, abrir la válvula de ventilación permite que el puerto funcione como ventilación. Cuando el puerto funciona como ventilación, el fluido ubicado en un lado de la válvula de ventilación fluye, mientras que el fluido ubicado en el lado opuesto de la válvula de ventilación con respecto al primer fluido permanece estacionario. Cuando la válvula se cierra, el puerto ya no funciona como ventilación y el fluido ubicado a ambos lados de la válvula de ventilación puede fluir a través del sistema hacia una salida. De forma ventajosa, se puede lograr el control de fluidos, tal como una secuencia de flujo de fluidos y/o un cambio en el caudal abriendo y cerrando una o más válvulas de ventilación y aplicando una única fuente de flujo de fluido (por ejemplo, vacío) que se hace funcionar a una presión sustancialmente constante. Esto puede simplificar el funcionamiento y uso del dispositivo por parte de un usuario previsto.
Las válvulas de ventilación, en general, se pueden accionar para controlar el movimiento del fluido en el sistema microfluídico. Por ejemplo, los fluidos se pueden almacenar en serie en un canal y, después de cerrar una válvula de ventilación colocada a lo largo del canal, los fluidos pueden fluir secuencialmente hacia la salida del canal. En algunos casos, los fluidos se pueden almacenar en canales separados que se cruzan y, después de cerrar una válvula de ventilación, los fluidos fluirán juntos hacia un punto de intersección. Se puede usar una configuración de este tipo, por ejemplo, para mezclar de forma controlable los fluidos a medida que fluyen juntos. La sincronización del suministro y el volumen de fluido suministrado se pueden controlar, por ejemplo, mediante la sincronización del accionamiento de la válvula de ventilación.
De forma ventajosa, las válvulas de ventilación descritas en esta solicitud se pueden hacer funcionar sin estrechar la sección transversal del canal microfluídico sobre el que funcionan , como se podría producir con ciertas válvulas en la técnica anterior. Un modo de funcionamiento de este tipo puede ser efectivo para impedir fugas a través de la válvula. Además, debido a que se pueden usar válvulas de ventilación, algunos sistemas y procedimientos descritos en esta solicitud no requieren el uso de ciertas válvulas internas, que pueden ser problemáticas debido, por ejemplo, a su alto coste, complejidad en la fabricación, fragilidad, compatibilidad limitada con sistemas mixtos de gases y líquidos y/o falta de fiabilidad en los sistemas microfluídicos. Al usar una válvula externa, tal como una válvula de ventilación, se emplean características mecánicas a macroescala (en lugar de a microescala), que, en general, son menos costosas de fabricar y más robustas en funcionamiento. Además, las válvulas externas descritas en esta solicitud funcionan bien con fluidos heterogéneos (por ejemplo, combinaciones gas/líquido) y fluidos que contienen burbujas, nanogotas y/o partículas.
En ciertas realizaciones, los fluidos usados en los sistemas descritos en esta solicitud se pueden almacenar dentro de los propios sistemas. Si bien las válvulas externas pueden controlar la sincronización del suministro de reactivos, no se requiere la inyección de reactivos líquidos para hacer funcionar algunos de los sistemas de este tipo. La capacidad de hacer funcionar los sistemas sin hacer conexiones externas a fuentes de fluidos puede simplificar enormemente el funcionamiento.
Los artículos y sistemas descritos en esta solicitud se pueden producir de forma económica y, en algunos casos, pueden ser desechables. Además, los artículos y sistemas descritos en esta solicitud se pueden fabricar rápidamente debido a la ausencia de características mecánicas complejas, en algunas realizaciones. Estas ventajas pueden permitir someter a prueba e implementar una amplia gama de configuraciones, que pueden ser adecuadas para un gran número de sistemas químicos y biológicos (por ejemplo, ensayos biológicos). Otras ventajas se describen con más detalle a continuación.
Los sistemas y procedimientos descritos en esta solicitud pueden encontrar aplicación en una variedad de campos. En algunos casos, los sistemas y procedimientos se pueden usar para controlar el flujo y la mezcla de fluidos en una variedad de sistemas microfluídicos tales como, por ejemplo, plataformas microfluídicas de diagnóstico en el punto de atención, sistemas microfluídicos de análisis químico de laboratorio, sistemas de control de fluidos en cultivos celulares o biorreactores, entre otros. Los artículos, sistemas y procedimientos descritos en esta solicitud pueden ser particularmente útiles, en algunos casos, donde se desea un dispositivo microfluídico desechable, robusto y económico. El control de fluidos descrito en esta solicitud se puede usar para realizar cualquier reacción química y/o biológica adecuada. Como ejemplo específico, el control de fluidos descrito en esta solicitud se puede usar para controlar el transporte de reactivos en ensayos con anticuerpos que emplean precursores de reacciones inestables, tal como el ensayo de solución de plata descrito en la sección de Ejemplos.
Los artículos, componentes, sistemas y procedimientos descritos en esta solicitud se pueden combinar con los descritos en la publicación de patente internacional n.° WO2005/066613 (solicitud de patente internacional n.° de serie PCT/US2004/043585), depositada el 20 de diciembre de 2004 y titulada "Assay Device and Method (Dispositivo y procedimiento de ensayo)"; la publicación de patente internacional n.° WO2005/072858 (solicitud de patente internacional n.° de serie PCT/US2005/003514), depositada el 26 de enero de 2005 y titulada "Fluid Delivery System and Method (Sistema y procedimiento de suministro de fluidos); la publicación de patente internacional n.° WO2006/113727 (solicitud de patente internacional n.° de seriePCT/US06/l4583), depositada el 19 de abril de 2006 y titulada "Fluidic Structures Including Meandering and Wide Channels (Estructuras fluídicas que incluyen canales serpenteantes y anchos)"; la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/113,503, depositada el 1 de mayo de 2008 y titulada "Fluidic Connectors and Microfluidic Systems (Conectores fluídicos y sistemas microfluídicos)" (publicada como US 2008/273918A1); la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/196,392, depositada el 22 de agosto de 2008, titulada "Liquid containment for integrated assays (Contención de líquidos para ensayos integrados)" (publicada como US 2009/075390 A1); la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/428,372, depositada el 22 de abril de 2009, titulada "Flow Control in Microfluidic Systems (Control de flujo en sistemas microfluídicos)" (publicada como US 2009/266421 A1); la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie: 61/138,726, depositada el 18 de diciembre de 2008, titulada "Reagent Storage in Microfluidic Systems and Related Articles and Methods (Almacenamiento de reactivos en sistemas microfluídicos y artículos y procedimientos relacionados)"; y la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 61/149,253, presentada el 2 de febrero de 2009, titulada "Structures for Controlling Light Interaction with Microfluidic Devices (Estructuras para controlar la interacción de la luz con dispositivos microfluídicos)".
A continuación, se describe una serie de dispositivos ejemplares que incluyen válvulas de ventilación y otros componentes.
La figura 1 incluye una ilustración esquemática ejemplar de un dispositivo que comprende una o más válvulas de ventilación y uno o más fluidos, según un conjunto de realizaciones. En el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, un dispositivo 10 incluye un canal 12 que comprende una entrada 14, una salida 15, una porción anterior 16 y una porción posterior 18. El canal también puede contener un fluido en al menos una de las porciones de canal anterior y posterior, tal como un primer fluido 20. El canal también puede contener, además o en lugar del primer fluido, un segundo fluido 22. En las realizaciones en las que se almacenan múltiples fluidos, los fluidos pueden estar separados entre sí mediante uno o más tapones de fluido separador inmiscible (por ejemplo, un fluido de separación tal como un gas (por ejemplo, aire) o un aceite). En algunos aspectos, el dispositivo (incluidas las entradas, salidas y válvulas de ventilación) se sella y construye y dispone para almacenar un fluido (por ejemplo, uno o ambos de los fluidos 20 y 22) en el dispositivo antes del primer uso del dispositivo por parte de un usuario previsto.
Como se muestra de forma ilustrativa en la figura 1, el primer fluido 20 y el segundo fluido 22 no están en contacto directo entre sí. Por ejemplo, el primer y el segundo fluido dentro del canal pueden estar separados por un tercer fluido 21 que es inmiscible tanto con el primer fluido como con el segundo. En un conjunto de realizaciones, los fluidos 20 y 22 pueden estar separados ambos, por ejemplo, por un tapón de gas colocado entre ellos. En otra realización. los fluidos 20 y 22 son líquidos separados por un tercer líquido que es inmiscible con ambos líquidos. Cuando se emplean más de dos fluidos, se puede usar cualquier combinación adecuada de gases y líquidos para separar múltiples porciones de fluido dentro del/de los canal(es).
El dispositivo 10 también comprende una válvula de ventilación 24 colocada entre las porciones de canal anterior y posterior. Como se usa en esta solicitud, una "válvula de ventilación" se refiere a una válvula que comprende un puerto en comunicación fluida con un canal, y un mecanismo que se puede hacer funcionar para abrir y cerrar el puerto, donde la válvula de ventilación expone el interior del canal o sella desde el interior del canal un entorno externo al interior del canal. Los entornos exteriores ejemplares pueden incluir, por ejemplo, un entorno ambiental (por ejemplo, aire) y un depósito que contiene un fluido (por ejemplo, un gas presurizado o no presurizado).
Las figuras 2A-2F incluyen ilustraciones esquemáticas en sección transversal ejemplares de una válvula de ventilación. En el conjunto de realizaciones ilustradas en las figuras 2A-2B, la válvula de ventilación 24A se coloca adyacente al canal 12. La válvula de ventilación incluye un puerto 26A en comunicación fluida con el canal. Además, la válvula de ventilación incluye un sello 28A (por ejemplo, una tapa) que puede mover un accionador 30A. En la figura 2A, la válvula de ventilación se abre de forma que el canal 12 se exponga a un entorno ambiental 32 por medio del puerto 26A. En la figura 2B, la válvula de ventilación se cierra de modo que el canal 12 se aísle del entorno ambiental 32 mediante el sello 28A. Como se muestra en las realizaciones ilustrativas de las figuras 2C-2D, la válvula de ventilación 24B incluye un sello 28B en forma de un tapón que puede bloquear una abertura del puerto 26B. El sello 28B puede ser deformable en algunas realizaciones.
Como se muestra en las realizaciones ilustrativas de las figuras 2E-2F, la válvula de ventilación 24C incluye un mecanismo de válvula 31 asociado operativamente con un tubo 33 que define un canal (por ejemplo, un canal microfluídico) que permite el flujo de fluido. El tubo se une a una placa 35 que, cuando se presiona contra el sustrato microfluídico (por ejemplo, la superficie exterior 27), puede formar un sello estanco a los fluidos. El sello se puede formar usando una junta comprimida o junta tórica 37, o cualquier otro componente adecuado como se describe con más detalle a continuación. De forma alternativa, el tubo se puede ajustar a presión en el puerto. Como se muestra en las figuras 2E-2F, la válvula está en comunicación fluídica con el puerto 26C. La válvula se puede abrir o cerrar accionando el mecanismo de válvula 31. Cuando la válvula se abre, por ejemplo, como se ilustra en la figura 2E, el fluido del tubo 33 puede fluir libremente a través del mecanismo de válvula. En estas y otras realizaciones, el canal 12 se expone a y en comunicación fluida con un entorno 39 en el otro extremo del tubo. Cuando la válvula se cierra, por ejemplo, como se ilustra en la figura 2F, el fluido en el tubo 33 ya no puede fluir a través del mecanismo de válvula; por lo tanto, el canal 12 se aísla y ya no está en comunicación fluida con el entorno 39 en el otro extremo del tubo. Debe apreciarse que el entorno 39 puede ser cualquier entorno adecuado, incluido un entorno ambiental (por ejemplo, el tubo puede estar abierto al aire) y un depósito que contiene un fluido (por ejemplo, un gas como aire comprimido o nitrógeno).
Un experto en la técnica sería capaz de seleccionar un mecanismo de accionamiento adecuado y/o sello para usarlo para una aplicación específica. Los ejemplos no limitantes de un mecanismo de válvula que se puede asociar operativamente a un tubo u otro componente adecuado de una válvula de ventilación incluyen una válvula de diafragma, válvula de bola, válvula de compuerta, válvula de mariposa, válvula esférica, válvula de aguja, válvula de estrangulación, válvula de resorte o válvula de estrangulación. El mecanismo de válvula lo puede accionar cualquier medio adecuado, incluidos un solenoide, un motor, a mano o mediante presión hidráulica/neumática. Además, se puede usar cualquier sello adecuado. En algunas realizaciones, el sello puede comprender un caucho u otro material elastomérico que, en algunos casos, se puede seleccionar para que sea compatible con uno o más fluidos dentro del sistema. Los materiales de sellado adecuados incluyen, pero no se limitan a, cauchos naturales, termoplásticos, cauchos sintéticos (por ejemplo, fluoropolímeros, neopreno, nitrilo, silicona, fluorosilicona, etc.) o combinaciones de estos. El sello se puede fijar o formar de forma integral en una superficie de la válvula de ventilación, en algunas realizaciones. En algunos casos, el sello puede comprender un labio (no mostrado) sobre una superficie de la válvula de ventilación diseñado para acoplarse a una muesca correspondiente sobre una superficie del dispositivo (o viceversa), de modo que, cuando la válvula de ventilación esté en una posición cerrada, el labio se acople sobre la muesca para formar un sello.
En algunos casos, una o más válvulas de ventilación se pueden accionar electrónicamente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un sensor puede estar en asociación operativa con un accionador y/o un microprocesador capaz de abrir o cerrar la válvula de ventilación en respuesta a una señal determinada dentro del sistema. En algunos casos, una válvula de ventilación se puede accionar electrónicamente en base a una sincronización dictada, por ejemplo, por un programa predeterminado ejecutado por un microprocesador. Debe entenderse que se pueden proporcionar potencialmente cualquier sistema y técnica de control adecuados descritos en esta solicitud en combinación con otros sistemas de control no descritos específicamente para proporcionar otra funcionalidad adicional.
La válvula de ventilación se puede colocar, en algunos casos, de modo que el puerto esté ubicado adyacente (por ejemplo, sobre) al menos una porción del canal microfluídico. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el puerto puede comprender una abertura que conecta el interior del canal a una superficie exterior 27 del dispositivo en la que se forma el canal, como se ilustra en las figuras 2A-2B. Aunque las figuras 2A-2B muestran una abertura del puerto que es directamente adyacente a la superficie exterior 27, en otras realizaciones como las mostradas en las figuras 2C-2D, una abertura de un puerto se puede conectar a un interior de un canal mediante un canal 29 intermedio. En algunas realizaciones, se forma un canal en un artículo, y el puerto se puede formar de modo que se extienda en una dirección que esté sustancialmente fuera del plano del artículo. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el puerto se puede formar perforando un orificio en la superficie superior de un sustrato en el que se forma el canal. En otras realizaciones, el puerto se puede moldear en un sustrato fabricado mediante moldeo por inyección usando un pasador ubicado en la cavidad del molde, por ejemplo, como se describe en el Ejemplo 1.
La válvula de ventilación se puede usar para controlar el movimiento de fluido dentro de un sistema de canales. Con referencia de nuevo a la figura 1, se puede aplicar un vacío a la salida 92 (con la salida 15 cerrada, o a la 15 con la salida 92 cerrada), que puede tirar del fluido 22 hacia la salida en la dirección de la flecha 52. Cuando la válvula de ventilación 24 se abre, un fluido de un entorno exterior al interior del canal se puede extraer a través de la válvula de ventilación y hacia el canal. Por ejemplo, cuando el fluido en el entorno exterior es aire ambiental, el aire puede entrar en el interior del canal al abrir la válvula de ventilación. En algunos casos, este fluido procedente del entorno externo se puede mezclar con un fluido dentro del sistema de canales. Por ejemplo, en las realizaciones en las que el fluido 21, que se coloca en la válvula de ventilación 24, es un gas, el aire ambiental que entra en el canal se puede mezclar con el fluido 21.
En algunos casos, como cuando el puerto de la válvula de ventilación está en comunicación fluida con el aire ambiental, la resistencia al flujo de fluido 21 o cualquier otro fluido adyacente al fluido 20 puede ser menor que la resistencia al propio fluido 20 y, en los casos de este tipo, el fluido 20 puede permanecer sustancialmente estacionario dentro del canal incluso cuando se aplica una fuente de vacío posterior al fluido 20. Esto puede permitir el flujo de fluido 22 a través de la porción posterior del canal sin que fluya sustancialmente el fluido 20. Cuando la válvula de ventilación 24 se cierra, ya no se puede extraer aire ambiental al canal a través de la válvula de ventilación, y el fluido 20 se transporta a través del canal 12 en la dirección de la flecha 52.
En algunas realizaciones, un dispositivo descrito en esta solicitud incluye una pluralidad de válvulas de ventilación. Un dispositivo puede comprender, por ejemplo, múltiples válvulas de ventilación colocadas en serie a lo largo de un canal principal entre una entrada y una salida del canal principal. El conjunto de realizaciones ilustrado en la figura 1, por ejemplo, incluye una segunda válvula de ventilación 34 opcional que se coloca en serie con la válvula de ventilación 24, entre la entrada 14 y la salida 15 a lo largo del canal 12.
En algunos casos, un dispositivo puede incluir uno o más canales de ramificación, es decir, canales que se cruzan con otro canal del dispositivo en un punto de intersección. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el dispositivo comprende una primera porción anterior que comprende un primer canal de ramificación y una segunda porción anterior que comprende un segundo canal de ramificación. En algunos casos, el primer y el segundo canal de ramificación se pueden cruzar entre sí. Además, uno o más canales de ramificación se pueden conectar de forma fluida a una porción de canal posterior. En algunos casos, un dispositivo incluye uno o más canales de ramificación en comunicación fluida con un canal principal, cualquiera de los cuales puede contener uno o más fluidos almacenados en el mismo (por ejemplo, antes del primer uso). Por ejemplo, en el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, el dispositivo 10 incluye opcionalmente los canales 36 y/o 38, que se ramifican desde el canal principal 12. Los canales 36 y 38 se cruzan en la ubicación de la válvula de ventilación 34 opcional, y se conectan de forma fluida a las porciones posteriores del canal 12 (por ejemplo, la porción posterior 18). Cada uno de los canales de ramificación también puede incluir canales de ramificación, en algunas realizaciones. Por ejemplo, cualquiera de los canales 40, 42 y 44, que se ramifican desde el canal 36, se puede incluir en el dispositivo. Además, cualquiera de los canales 46, 48 y 50, que se ramifican desde el canal 38, se pueden incluir en el dispositivo en algunos aspectos. Opcionalmente, se pueden asociar una o más válvulas de ventilación a uno o más canales de ramificación. Los diseños adicionales de válvulas de ventilación y canales, así como las funcionalidades asociadas con los mismos, se describen con más detalle a continuación.
En un conjunto de realizaciones, una porción de canal anterior (por ejemplo, de un canal principal) puede servir como un primer canal de ramificación, y el dispositivo puede comprender además un segundo canal de ramificación, donde el primer y el segundo canal de ramificación se conectan en una intersección y se conectan de forma fluida a una porción de canal posterior. En el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, la porción anterior 16 al canal principal 12 puede servir como primer canal de ramificación, mientras que uno o ambos canales 36 y 38 pueden servir como segundo (o tercer) canal de ramificación.
Las distribuciones de canales descritos en esta solicitud se pueden usar para almacenar fluidos en cualquier configuración adecuada. Cualquiera de los canales de ramificación puede contener uno o más fluidos en lugar o además de uno o más fluidos que se pueden contener dentro del canal principal. Por ejemplo, un primer fluido se puede contener en un canal principal y un segundo fluido se puede contener dentro de un primer canal de ramificación. En algunos casos, un tercer fluido se puede contener en un segundo canal de ramificación, y etc. Por ejemplo, en el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, la porción anterior 16 puede contener fluido 60 opcional. El canal de ramificación 36 opcional puede contener fluido 62 opcional, y el canal de ramificación 38 opcional puede contener fluido 64 opcional. Además, los canales de ramificación 40, 42 y 44 opcionales pueden contener fluidos 66, 68 y 70 opcionales, respectivamente, y los canales de ramificación 40, 42 y 44 opcionales pueden contener fluidos 72, 74 y 76 opcionales, respectivamente. En algunos casos, uno o más de dichos fluidos se pueden almacenar y sellar en el dispositivo antes del primer uso.
Las válvulas de ventilación se pueden colocar en cualquier ubicación adecuada dentro de un dispositivo. En algunos casos, las válvulas de ventilación se colocan entre dos fluidos (por ejemplo, dos fluidos almacenados). Por ejemplo, en el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, la válvula de ventilación 24 se coloca entre el primer fluido 20 y el segundo fluido 22. De forma adicional o alternativa, la válvula de ventilación 34 opcional se puede colocar entre el tercer fluido 60 opcional y el primer fluido 20 y/o segundo fluido 22. En algunos casos, se coloca una válvula de ventilación entre una porción de un primer canal de ramificación y una porción de un canal principal. Por ejemplo, se puede colocar una válvula de ventilación en la intersección de dos o más canales, como en la intersección de un canal de ramificación y un canal principal. Por ejemplo, en la figura 1, la válvula de ventilación 34 opcional se coloca en la intersección del canal 12 y los canales 36 y 38 opcionales. Además, la válvula de ventilación 78 opcional se coloca en la intersección de los canales 40, 42, 44 y 36 opcionales. En algunos casos, se pueden colocar una o más válvulas de ventilación en una porción de un canal de ramificación. Por ejemplo, en la figura 1, los canales de ramificación 46, 48 y 50 incluyen válvulas de ventilación 80, 82 y 84, respectivamente, que se colocan en las porciones que no se cruzan de los canales de ramificación.
También se proporcionan el transporte y/o mezcla de fluidos. En un conjunto de realizaciones, un procedimiento comprende provocar que uno o más fluidos se muevan mientras se mantiene uno o más fluidos sustancialmente estacionarios. Por ejemplo, en el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, se puede aplicar un gradiente de presión al canal 12, por ejemplo, aplicando una presión negativa a una salida (por ejemplo, la salida 15 con la salida 92 cerrada o la salida 92 con la salida 15 cerrada). Cuando la válvula de ventilación 24 está en la posición abierta, el gradiente de presión puede provocar que el fluido 22 fluya a través del canal 12 en la dirección de la flecha 52. Esto se puede producir sin que fluya sustancialmente el fluido 20 como se describe en esta solicitud. En algunas realizaciones, el aire ambiental, que tiene una menor resistencia al flujo de fluido que el fluido 20 dentro del canal 12, puede pasar a través de la válvula de ventilación 24, permitiendo que el fluido 20 permanezca sustancialmente estacionario. En algunas realizaciones, un segundo fluido de una porción de canal anterior a la porción desde la que fluye el primer fluido se puede transportar accionando una válvula de ventilación entre las porción del canal anterior y posterior de modo que la ventilación esté cerrada. Por ejemplo, en la figura 1, cuando la válvula de ventilación 24 está en la posición cerrada y una entrada anterior (por ejemplo, la entrada 14) o la válvula de ventilación (por ejemplo, la válvula de ventilación 34) se abre, el gradiente de presión puede provocar que el fluido 20 fluya a través del canal 12 en la dirección de la flecha 52.
La sincronización del flujo de fluido también se puede controlar usando los sistemas y procedimientos descritos en esta solicitud. Por ejemplo, en algunas realizaciones, los fluidos 22 y 20 se pueden transportar a través del canal 12 de manera sustancialmente simultánea (por ejemplo, aplicando vacío después de cerrar la válvula de ventilación 24). En otras realizaciones, los fluidos 22 y 20 se pueden transportar a través del canal 12 secuencialmente (por ejemplo, aplicando primero un vacío antes de cerrar la válvula de ventilación 24, transportando así el fluido 22 y, a continuación, cerrando la válvula de ventilación 24 para transportar el fluido 20). Estos procedimientos se pueden usar en general para controlar el flujo de cualquier fluido dentro de cualquier canal cerrando válvulas de ventilación apropiadas entre la fuente de presión negativa y el fluido que se desea hacer fluir dentro del canal. Por ejemplo, si se desea transportar el fluido 62 opcional, se puede aplicar una presión negativa a la salida 92 mientras la salida 15 y las válvulas de ventilación 24, 34 y 94 están cerradas (y mientras una válvula anterior al fluido 62, tal como la válvula de ventilación 78, permanece abierta). En algunos casos, este transporte tiene lugar cuando otras ramificaciones tales como las ramificaciones 16 y 38 que incluyen entradas o válvulas de ventilación, colocadas anteriores a cualquier fluido contenido en las ramificaciones, están en posición cerrada, o en dispositivos que no incluyen otras ramificaciones como las ramificaciones 16 y 38. Usando estos y otros procedimientos, los fluidos se pueden transportar a una ubicación deseada (por ejemplo, un sitio de reacción) dentro de un sistema fluídico en puntos específicos y predeterminados en el tiempo, y en un orden particular, para llevar a cabo una reacción u otro proceso fluídico. Además, los artículos y procedimientos descritos en esta solicitud pueden permitir que un primer conjunto de procedimientos se desacople de un segundo conjunto de procedimientos. Por ejemplo, el tiempo de mezcla de dos o más fluidos dentro de una o más regiones de mezcla se puede desacoplar del tiempo de incubación de una muestra dentro de un área de reacción, ya que cada uno de estos procedimientos se puede controlar de forma independiente.
En esta solicitud, se proporcionan otras ventajas y ejemplos.
También se proporcionan procedimientos para mezclar dos o más fluidos. La mezcla puede implicar el uso de canales de ramificación en algunos casos. En algunas realizaciones, un procedimiento comprende proporcionar un dispositivo con un canal principal, un primer canal de ramificación que contiene un primer fluido y un segundo canal de ramificación que contiene un segundo fluido, donde el primer y el segundo canal de ramificación se conectan en una intersección y se conectan de forma fluida al canal principal. En algunas realizaciones, el primer canal de ramificación puede incluir una porción de un canal principal que es anterior a la intersección. Por ejemplo, en el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, el canal principal puede comprender el canal 12, mientras que el primer canal de ramificación puede comprender la porción anterior 16 (que contiene el fluido 60), y el segundo canal de ramificación puede comprender el canal 36 (que contiene el fluido 62). En algunos casos, el primer y el segundo canal de ramificación se desvían en la dirección del canal principal. Por ejemplo, en la figura 1, el canal principal puede comprender el canal 12, con el primer canal de ramificación que comprende el canal 36 (que contiene el fluido 62), y el segundo canal de ramificación comprende el canal 38 (que contiene el fluido 64). En algunas realizaciones, el dispositivo puede incluir una válvula de ventilación colocada entre una porción del primer canal de ramificación y una porción del canal principal. En algunos casos, la válvula de ventilación se puede colocar en la intersección del primer y el segundo canal de ramificación. Por ejemplo, en la figura 1, la válvula de ventilación 34 se coloca en la intersección de los canales 12, 38 y 36. En algunas realizaciones, la válvula de ventilación se puede colocar anterior a una intersección de los canales de ramificación. Por ejemplo, en la figura 1, la válvula de ventilación 94 opcional se coloca sobre el canal 36, anterior a la intersección de los canales 36 y 38. En algunos aspectos, el dispositivo puede incluir una válvula de ventilación colocada entre una porción del segundo canal de ramificación y una porción del canal principal. En la figura 1, la válvula de ventilación 34 se coloca entre el segundo canal de ramificación 38 y el canal principal 12. Además, la válvula de ventilación 96 opcional se coloca entre una porción del segundo canal de ramificación 38 y el canal principal 12.
En algunas realizaciones, un procedimiento de mezcla puede comprender accionar al menos una válvula de ventilación mientras se proporciona un gradiente de presión a través de dos aberturas en el dispositivo (por ejemplo, una entrada y una salida) para provocar que el primer y el segundo fluido fluyan hacia una intersección de dos o más canales. El flujo del primer y el segundo fluido hacia la intersección se puede producir de manera sustancialmente simultánea. En algunos casos, al menos una porción de cada uno de los fluidos transportados a la intersección se puede mezclar para producir un fluido mixto. Se puede accionar una única válvula de ventilación para provocar el flujo de dos o más fluidos. Por ejemplo, en la figura 1, cuando la válvula de ventilación 34 se cierra (y las válvulas de ventilación 94 y 96 opcionales están ausentes) dos o más de los fluidos 62, 60 y 64 pueden fluir hacia la intersección de los canales 12, 36 y/o 38, siempre que esté abierta al menos una entrada o válvula de ventilación anterior a cada uno de estos fluidos. Como otro ejemplo, cuando la válvula de ventilación 78 opcional se cierra (asumiendo que otras válvulas de ventilación entre la válvula 78 y la fuente de gradiente de presión también se cierran), dos o más de los fluidos 66, 68 y 70 se pueden transportar a la intersección de los canales 40, 42 y/o 44 siempre que esté abierta al menos una entrada o válvula de ventilación anterior a cada uno de estos fluidos.
En algunas realizaciones, un dispositivo puede incluir un canal principal, un primer canal de ramificación que contiene un primer fluido, un segundo canal de ramificación que contiene un segundo fluido, donde el primer y el segundo canal de ramificación se conectan en una intersección y se conectan de forma fluida al canal principal. Opcionalmente, se puede proporcionar un tercer fluido en el canal principal, que puede estar, por ejemplo, posterior a los canales de ramificación. Se puede colocar una válvula de ventilación entre una porción del primer canal de ramificación y una porción del canal principal (por ejemplo, en la intersección del primer y el segundo canal, o a lo largo del canal principal). El funcionamiento del sistema puede implicar el accionamiento de la válvula de ventilación, lo que provoca que el primer y el segundo fluido fluyan hacia la intersección de manera sustancialmente simultánea y se mezclen al menos porciones del primer y el segundo fluido para producir un fluido mixto. En algunas realizaciones, el tercer fluido en el canal principal puede fluir antes de accionar la válvula de ventilación (o una serie de válvulas de ventilación) sin hacer fluir sustancialmente el primer y el segundo fluido. Después de que el tercer fluido fluya en el canal principal (por ejemplo, hacia un sitio de reacción u otra porción del dispositivo), la válvula de ventilación que se coloca entre una porción del primer canal de ramificación y una porción del canal principal se puede accionar para que permita el flujo del primer y el segundo fluido como se describió anteriormente. En algunos aspectos, se aplica un vacío sustancialmente constante en la salida del canal principal y la sincronización del flujo del tercer, el segundo y el primer fluido se logra sincronizando la activación de la válvula de ventilación. El funcionamiento del sistema puede incluir, en algunos casos, esperar un tiempo predeterminado después de accionar la válvula de ventilación para permitir una cantidad predeterminada de mezcla (por ejemplo, de forma que no se permita combinar todo del primer y el segundo fluido) y, a continuación, abrir la válvula de ventilación para detener el flujo del primer y el segundo fluido restantes en el primer y el segundo canal de ramificación, respectivamente, para que no fluyan hacia el canal principal. Por consiguiente, una cantidad mezclada predeterminada del primer y el segundo fluido se puede suministrar al canal principal usando este procedimiento de sincronización.
En algunas realizaciones, se accionan múltiples válvulas de ventilación para provocar el flujo de dos o más fluidos hacia una intersección de canales. Por ejemplo, en la figura 1, las válvulas de ventilación 94 y 96 se pueden cerrar ambas (por ejemplo, de manera sustancialmente simultánea), lo que puede provocar que los fluidos 62 y 64 fluyan hacia la intersección de los canales 36 y 38 (por ejemplo, de manera sustancialmente simultánea). La entrada 14, si está presente, también puede permanecer cerrada. Los fluidos pueden fluir debido a la presencia de un gradiente de presión, que se puede formar, por ejemplo, aplicando una presión reducida sustancialmente constante en la salida 92 y manteniendo cerradas todas las demás entradas, salidas o válvulas de ventilación entre los fluidos y la salida 92. Además, las válvulas de ventilación 80, 82 y 84 se pueden cerrar (por ejemplo, de manera sustancialmente simultánea) para provocar que los fluidos 72, 74 y 76 fluyan hacia la porción 98 del canal 38 (por ejemplo, de manera sustancialmente simultánea). En ciertas realizaciones, los fluidos llegan a una región común (por ejemplo, una intersección, una región de mezcla, etc.) de manera sustancialmente simultánea. El transporte sustancialmente simultáneo y/o el suministro de dos o más fluidos a una región común puede ser útil para lograr una mezcla eficiente de los dos fluidos, por ejemplo, maximizando el área superficial común entre dos o más fluidos. Además, el suministro sustancialmente simultáneo de dos o más fluidos a una región común puede ayudar a suministrar volúmenes sustancialmente equivalentes de dos o más fluidos, como se analiza con más detalle a continuación. Esto puede ser importante en procedimientos que requieren la mezcla de volúmenes precisos de fluido. En algunos casos, el suministro sustancialmente simultáneo de dos o más fluidos a una región común ayuda a evitar la formación de burbujas entre el fluido mixto y otros fluidos dentro del sistema, como se describe con más detalle a continuación.
Se pueden elegir uno o más parámetros de un dispositivo, en algunos casos, de modo que dos o más fluidos transportados a través de un dispositivo entren en contacto entre sí dentro de una región del dispositivo de manera sustancialmente simultánea. Por ejemplo, en algunos casos, las áreas de sección transversal de al menos dos canales (por ejemplo, dos canales de ramificación, un canal de ramificación y un canal principal, etc.), las viscosidades de los fluidos que se van a mezclar, los volúmenes relativos de los fluidos que se van a mezclar, las longitudes lineales de los canales que contienen los fluidos que se van a mezclar, la cantidad de presiones aplicadas y las distancias desde cada uno de los fluidos hasta el punto de intersección se seleccionan de modo que, cuando se apliquen presiones iguales a cada uno de los dos canales, los fluidos dentro de ellos fluyan hacia una intersección u otra región común de manera sustancialmente simultánea.
Para controlar la mezcla dentro del sistema, puede ser útil controlar los caudales de los fluidos en el sistema. Pueden surgir problemas, por ejemplo, si un fluido (por ejemplo, el fluido 62 en la figura 1) llega a un área común tal como una válvula de ventilación antes que otro fluido (por ejemplo, el fluido 60 en la figura 1). En estos casos, es posible que la mezcla no se produzca según lo previsto. Por ejemplo, en algunos casos, el primer fluido (por ejemplo., el fluido 62), al llegar a la válvula de ventilación 34 antes que un segundo fluido (por ejemplo, el fluido 60), puede llenar la válvula de ventilación y atrapar de forma efectiva una burbuja de un tapón de fluido separador entre la válvula de ventilación y el extremo delantero del segundo fluido. En este caso, una porción del fluido 62 se separará y fluirá hacia abajo por el canal principal sin mezclarse con el fluido 60. En algunas realizaciones, esto puede llevar a exponer el área de reacción u otra área de análisis a un primer volumen de un reactivo sin mezclar (por ejemplo, un reactivo en el fluido 62), seguido de un segmento de un tapón de fluido separador, seguido de una mezcla sustancialmente irreproducible de los fluidos 60 y 62. En algunos de estos casos, la reacción química o biológica resultante en el área de reacción puede ser irreproducible.
Sin desear limitarse a ninguna teoría, los autores de la invención creen que la siguiente teoría se puede usar para comprender mejor la relación entre el caudal, las dimensiones del canal y las viscosidades de los fluidos que fluyen en un sistema de canales. El flujo laminar de un fluido viscoso uniforme incompresible (por ejemplo, fluido newtoniano) en un tubo impulsado por presión se puede describir mediante la ley de Poiseuille, que se expresa de la siguiente manera:
Figure imgf000009_0001
(Ecuación I)
donde Q es el caudal volumétrico (en m3/s, por ejemplo), R es el radio del tubo (m), AP es el cambio de presión a través del tubo (Pa), n es la viscosidad dinámica del fluido (Pa s) y L es la longitud del tubo (m). Para generalizar más allá de los tubos circulares a cualquier canal cerrado, esta ecuación se puede expresar como:
A R h AP
0 = (Ecuación Ib)
donde A es el área de la sección transversal del canal y Rh es el radio hidráulico, Rh = 2A/P, P es el parámetro del canal. Para un tubo circular, ARh2 = nR4 Para un canal rectangular de ancho w y profundidad d, ARh2 = (wd)3/(w+d)2. Al realizar una mezcla controlada de múltiples fluidos, es importante tener en cuenta los factores que afectan al flujo de cada fluido individual. En un sistema diseñado de modo que AP, n, Rh2 y L sean iguales, ambos fluidos deben fluir de manera similar y se debe lograr una mezcla reproducible del fluido. Cuando uno o algunos de estos parámetros difieran para los fluidos, el diseño del sistema debe ser de modo que las diferencias se cancelen.
En algunas realizaciones, dos o más fluidos que se van a mezclar tienen volúmenes sustancialmente equivalentes. Los dos o más fluidos también pueden tener viscosidades similares y se pueden colocar en canales que tienen secciones transversales de canal similares. En algunos casos, el volumen de uno o más tapones de fluido separador entre las superficies de contacto delanteras de los fluidos que se van a mezclar y la intersección (por ejemplo, la cámara de mezcla) en la que se van a mezclar pueden ser similares para ambos reactivos. Esto puede ayudar a garantizar que, cuando los fluidos comiencen a moverse hacia una intersección, los fluidos lleguen a la intersección de manera sustancialmente simultánea. Estos y otros parámetros pueden permitir que los dos o más fluidos se suministren a un área común de manera sustancialmente simultánea, dando lugar así a una mezcla reproducible.
En algunas realizaciones en las que un primer fluido tiene un primer volumen, y un segundo fluido tiene un segundo volumen diferente al primer volumen, la velocidad del fluido de menor volumen puede aumentar con respecto al fluido de mayor volumen, debido a la resistencia relativamente menor al flujo de fluido exhibida por el fluido de volumen relativamente menor (la resistencia hidrodinámica al flujo de líquidos se escala como 1/L, L es la longitud del segmento de fluido; suponiendo que las dimensiones y viscosidades del canal sean iguales, el segmento de fluido más corto fluirá más rápido que el segmento de fluido más largo). Esto puede llevar a una desviación de la relación de mezcla deseada, ya que puede dar lugar a que se añada una cantidad relativamente grande del fluido de menor volumen, con respecto al fluido de mayor volumen. Este comportamiento se puede autoamplificar, porque, a medida que el fluido de menor volumen se mueve más rápido, su volumen disminuye desproporcionalmente, lo que lleva a un aumento adicional de la velocidad. Para superar este posible problema, se pueden seleccionar las secciones transversales de los canales, o se pueden seleccionar las viscosidades de los fluidos que se van a mezclar, de modo que haya una resistencia igual al flujo de fluido en los canales. Por ejemplo, para aumentar la resistencia al flujo del fluido de menor volumen, el fluido de menor volumen se puede colocar en un canal que tenga una sección transversal más pequeña que la que contiene el fluido de mayor volumen para que coincida con la resistencia total del fluido de mayor volumen. De forma adicional o alternativa, la viscosidad del fluido de menor volumen se puede aumentar para aumentar su resistencia al flujo de fluido para que coincida con la resistencia total del fluido de mayor volumen.
En algunos casos, el transporte y/o la mezcla de fluidos dentro de un canal se puede mejorar empleando un canal con una cantidad relativamente pequeña de rugosidad superficial. La falta de homogeneidad en la superficie de un canal (por ejemplo, cambios en la rugosidad, imperfecciones en la superficie del canal, depósitos químicos en la superficie del canal, etc.) entre la ubicación de almacenamiento de cada uno de los líquidos y la cámara de mezcla pueden afectar al avance de las superficies de contacto entre las porciones de fluido y el tapón de fluido separador (y por tanto, la mayor parte de los líquidos). Como tal, en algunas realizaciones descritas en esta solicitud, la superficie de un canal tiene una rugosidad superficial relativamente baja. La superficie de un canal puede tener una rugosidad de la superficie de la raíz cuadrada media (RCM) de, por ejemplo, menos de aproximadamente 5 pm. En otras realizaciones, la rugosidad de la superficie de la RCM puede ser menos de aproximadamente 3 pm, menos de aproximadamente 1 pm, menos de aproximadamente 0,8 pm, menos de aproximadamente 0,5 pm, menos de aproximadamente 0,3 pm o menos de aproximadamente 0,1 pm.
La adición de agentes humectantes a un fluido también puede favorecer el avance reproducible de un fluido dentro de un canal. Los agentes humectantes pueden estabilizar la superficie de contacto entre el fluido y el tapón de fluido separador y/o reducir el impacto de las heterogeneidades en la superficie de un canal. En algunas realizaciones, el agente humectante se puede seleccionar de modo que no reaccione de forma adversa con uno o más componentes (por ejemplo, un reactivo) dentro de un fluido. Los ejemplos de agentes humectantes adecuados incluyen, pero no se limitan a, detergentes no iónicos (por ejemplo, derivados de óxido de poli(etileno) como Tween 20 y Triton, alcoholes grasos), detergentes aniónicos (por ejemplo, dodecilsulfato de sodio y detergentes relacionados con cadenas de alcanos más largas, tales como decilsulfato de sodio u octadecilsulfato de sodio, o sales de ácidos grasos), detergentes catiónicos (por ejemplo, cationes de amonio cuaternario como bromuro de cetiltrimetilamonio), detergentes zwitteriónicos (por ejemplo, dodecil betaína) y perfluorodetergentes (por ejemplo, Capstone FS-10).
De forma adicional o alternativa, la superficie de un canal se puede tratar con una sustancia para facilitar la inhibición o la mejora del flujo de fluido (por ejemplo, reactivos hidrófobos o hidrófilos).
En algunas realizaciones, se puede inhibir el comportamiento impredecible de los fluidos empleando caudales relativamente rápidos de los fluidos dentro de un canal. El caudal puede depender de factores tales como las viscosidades de los fluidos que se van a transportar, los volúmenes de los fluidos que se van a transportar, las áreas de sección transversal y/o formas de la sección transversal de los canales que contienen los fluidos, el gradiente de presión, entre otros factores. En algunos casos, al menos un fluido dentro de un canal se transporta a un caudal lineal de al menos aproximadamente 1 mm/s, al menos aproximadamente 5 mm/s, al menos aproximadamente 10 mm/s, o al menos aproximadamente 15 mm/s, al menos aproximadamente 25 mm/s, o al menos aproximadamente 100 mm/s. El caudal lineal, en algunas realizaciones, se puede encontrar entre aproximadamente 1 mm/s y aproximadamente 100 mm/s, entre aproximadamente 5 mm/s y aproximadamente 100 mm/s, entre aproximadamente 10 mm/s y aproximadamente 100 mm/s, entre aproximadamente 15 mm/s y aproximadamente 100 mm/s, entre aproximadamente 1 mm/s y aproximadamente 25 mm/s, entre aproximadamente 5 mm/s y aproximadamente 25 mm/s, entre aproximadamente 10 mm/s y aproximadamente 25 mm/s, o entre aproximadamente 15 mm/s y aproximadamente 25 mm/s. Se pueden implementar diferentes caudales en diferentes momentos dependiendo del fluido que se transporta y/o el procedimiento que se a realizar en un dispositivo. Por ejemplo, en un conjunto de realizaciones, podría ser deseable para una muestra que fluyera a través de un área de reacción relativamente despacio (por ejemplo, 0,5 mm s-1) durante una primera etapa, pero que dos fluidos se mezclen en una región de mezcla a un caudal relativamente mayor (por ejemplo, 15 mm s-1) durante una segunda etapa. Las válvulas de ventilación y otros artículos y procedimientos descritos en esta solicitud se pueden usar, opcionalmente en combinación con los sistemas y procedimientos descritos en la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/428,372, depositada el 22 de abril de 2009, titulada "Flow Control in Microfluidic Systems (Control de flujo en sistemas microfluídicos)" (publicada como US 2009/266421 A1), para controlar e implementar dichos caudales y cambios en los caudales durante el funcionamiento del dispositivo. Dos caudales lineales aplicados durante dos etapas diferentes de un procedimiento realizado en un dispositivo pueden tener una diferencia, por ejemplo, mayor que 1x, 5x, 10x, 15x, 20x, 25x, 30x, 40x o 50x. Por ejemplo, un caudal lineal relativamente alto de 15 mm s-1 es 30 veces más rápido que un caudal lineal relativamente lento de 0,5 mm s-1. En algunos casos, un control de fluidos de este tipo se logra usando una o más válvulas de ventilación, opcionalmente incluso cuando se aplica una fuente de presión o presión reducida (por ejemplo, vacío) de manera sustancialmente constante al dispositivo durante una o más etapas.
Como se describe en esta solicitud, la intersección de dos o más canales puede comprender una región de mezcla. Una región de este tipo puede ser útil para favorecer la mezcla de múltiples fluidos que fluyen desde múltiples canales hacia la intersección. En algunas realizaciones, la región de mezcla puede tener un área de sección transversal mayor que el primer o el segundo (o el tercer, el cuarto, etc.) canal (por ejemplo, canales de ramificación) que se cruzan en la región de mezcla. Por ejemplo, una región de mezcla puede tener un área de sección transversal media que sea al menos 1,2 veces, al menos 1,5 veces, al menos 1,7 veces, al menos 2 veces, al menos 3 veces, o al menos 5 veces el área de sección transversal media del canal más grande que cruza la región de mezcla. Una cámara de mezcla en la intersección que comprende un volumen relativamente grande puede ayudar, por ejemplo, a compensar un desajuste en los tiempos de llegada de dos o más fluidos en una intersección de dos o más canales.
En otras realizaciones, sin embargo, puede estar presente una región de mezcla relativamente más pequeña en los dispositivos descritos en esta solicitud. Por ejemplo, una región de mezcla puede tener un área de sección transversal media que sea menos de 5 veces, menos de 3 veces, menos de 2 veces, menos de 1,7 veces, menos de 1,5 veces, o menos de 1,2 veces el área de sección transversal media del canal más grande que cruza la región de mezcla. En algunos casos, la región de mezcla tiene un área de sección transversal media que es sustancialmente la misma que el área de sección transversal media del canal más grande que cruza la región de mezcla.
En algunos casos, la región de mezcla puede comprender una válvula de ventilación. Por ejemplo, el puerto de una válvula de ventilación puede proporcionar un volumen en el que se mezclan múltiples fluidos. En algunas realizaciones, el área de sección transversal, la longitud u otro parámetro de un componente (por ejemplo, un canal, un componente de válvula de ventilación (por ejemplo, un puerto), una región de mezcla, etc.) se puede elegir de modo que se logre un resultado de mezcla deseado al hacer fluir dos o más fluidos dentro del componente. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el volumen de la válvula de ventilación (por ejemplo, un puerto de una válvula de ventilación, o un canal intermedio de la válvula de ventilación que conecta un canal principal a una abertura de la válvula de ventilación) se puede elegir de modo que se pueda lograr la mezcla completa de dos o más fluidos (por ejemplo, mediante difusión) durante su tiempo de permanencia dentro de la válvula de ventilación. El volumen de la válvula de ventilación, incluidos los canales intermedios, puede ser, por ejemplo, menos de aproximadamente 50 pl, menos de aproximadamente 20 pl, menos de aproximadamente 10 pl, menos de aproximadamente 5 pl, menos de aproximadamente 3 pl, menos de aproximadamente 1 pl, menos de aproximadamente 0,1 pl, menos de aproximadamente 0,01 pl, menos de aproximadamente 10 nl o menos de aproximadamente 1 nl. También son posibles otros valores volúmenes.
En un entorno de flujo laminar (que es común a la mayoría de los sistemas microfluídicos), la mezcla de reactivos se basa principalmente en la difusión. En este contexto, la mezcla entre reactivos aumenta gradualmente a medida que los reactivos fluyen juntos a lo largo de un canal. En estos casos, la longitud de un canal principal (por ejemplo, entre la ventilación donde se produce la mezcla y el punto de uso de los reactivos mezclados, tal como el área de reacción) se puede elegir de modo que se pueda lograr una mezcla completa o suficiente de dos o más fluidos (por ejemplo, mediante difusión) durante su tiempo de permanencia dentro del canal.
La mezcla basada en la difusión también se puede aumentar aumentando el tiempo de permanencia del fluido combinado en el canal. En algunos casos, se puede añadir una etapa de incubación al sistema. Por ejemplo, en un sistema con un vacío sustancialmente constante aplicado en la salida 92, y con dos líquidos combinados anterior a la válvula de ventilación 34 (con las válvulas de ventilación 34, 24 y 15 cerradas), estos líquidos se pueden incubar en el canal 12 abriendo la válvula de ventilación 15 (u, opcionalmente, abriendo la válvula de ventilación 24). Abriendo la válvula de ventilación 15 (o 24), el aire se extraerá preferentemente hacia la salida 92 a través de la válvula de ventilación 15 (o 24), permitiendo así que los líquidos permanezcan en su lugar en el canal 12. Después de una incubación suficiente, la válvula de ventilación 15 (o 24) se podría cerrar, provocando que los líquidos fluyan hacia el área de reacción 86. De forma ventajosa, como se ilustra en estas y otras realizaciones, el control del flujo de fluido se puede lograr incluso cuando se aplica al dispositivo un vacío sustancialmente constante u otra fuente de flujo de fluido.
En algunas realizaciones, el flujo de uno o más fluidos en una intersección u otra región de mezcla adecuada se puede cortar antes de pasar todo el volumen de fluido a la intersección o región de mezcla. Esto se puede conseguir, por ejemplo, abriendo una válvula de ventilación mientras están en el canal porciones del fluido en lados opuestos de la válvula de ventilación. Por ejemplo, una primera porción del fluido se puede ubicar en una primera porción de canal de un canal subyacente y una segunda porción del fluido se puede ubicar en una segunda porción de canal del canal subyacente, la primera y la segunda porción de canal están en lados opuestos de la válvula de ventilación. Cuando se abre la válvula de ventilación mientras hay un fluido debajo de su puerto, un fluido de un entorno externo al interior del canal, tal como aire ambiental, se puede transportar a través del puerto y hacia el interior del canal si la resistencia al flujo de fluido del fluido en el ambiente externo es menor que la resistencia al flujo de fluido de la porción de la porción restante del fluido debajo de la válvula de ventilación. Por ejemplo, al introducir un segmento de gas en el canal, el fluido contenido en el canal se puede dividir en la primera y la segunda porción que están separadas por el segmento de gas.
Las figuras 3A-3D incluyen ilustraciones esquemáticas de un procedimiento mediante el cual se puede cortar el flujo de un fluido accionando una válvula de ventilación. En el conjunto de realizaciones ilustradas en las figuras 3A-3D, el canal 100 incluye la entrada 102, la salida 104 y la válvula de ventilación 106. Además, el canal 100 contiene fluido 108. La dirección del flujo de fluido en las figuras 3A-3D se indica mediante las flechas. En la figura 3A, la válvula 106 de ventilación se abre, lo que provoca que el fluido externo fluya hacia el canal a través de la válvula 106 de ventilación cuando se aplica presión negativa a la salida 104. En la figura 3B, la válvula de ventilación 106 se cierra mientras la entrada 102 está abierta, lo que hace que el fluido 108 fluya a través del canal 100 hacia la salida 104. En la figura 3C, la válvula de ventilación 106 se abre antes de que el fluido 108 haya pasado completamente por la válvula de ventilación, provocando que el fluido externo pase a través del puerto de la válvula de ventilación y hacia el canal, separando el segmento 110 del fluido 108. La repetición de este procedimiento puede producir múltiples segmentos de fluido a partir de un único fluido original. Por ejemplo, en la figura 3D, los segmentos de fluido 110, 111, 112 y 113 se han producido a partir del fluido 108 cerrando y abriendo la válvula de ventilación 106 cuatro veces. Se pueden usar dichos procedimientos para producir una o más porciones de fluido con una longitud, volumen u otra propiedad adecuada preseleccionada.
La generación de una serie de segmentos o porciones de fluido a partir de un único segmento de fluido puede, en algunos casos, mejorar la mezcla de dos o más componentes dentro de los fluidos en comparación con en un único segmento de fluido. Por ejemplo, se sabe que los componentes (por ejemplo, partículas, reactivos u otras entidades) dentro de segmentos de fluido, como se podría observar en el flujo segmentado, experimentan recirculación dentro del segmento durante el flujo lineal del segmento. En algunas realizaciones, un fluido que contiene dos o más componentes que se van a mezclar se puede pasar por debajo de una válvula de ventilación, y la válvula de ventilación se puede abrir y cerrar para producir múltiples porciones del fluido, por ejemplo, para mejorar la mezcla de los dos o más componentes dentro de cada porción de fluido. Esta característica puede ser particularmente ventajosa en sistemas en los que no hay flujo turbulento (por ejemplo, en muchos sistemas microfluídicos).
La apertura y el cierre de una válvula de ventilación para crear porciones de fluido separadas también pueden ser útiles fuera del contexto de la mezcla. Se ha demostrado que los tapones múltiples de un único reactivo son preferibles a un único tapón largo en ciertas situaciones como las descritas, por ejemplo, en la publicación de patente Internacional n.° WO2005/072858 (solicitud de patente internacional n.° de serie PCT/US2005/003514), depositada el 26 de enero de 2005 y titulada "Fluid Delivery System and Method (Sistema y procedimiento de suministro de fluidos)". Como ejemplo específico, en algunas realizaciones, múltiples porciones de un fluido de enjuague pueden proporcionar un mejor enjuague o lavado de una superficie en comparación con una única porción de fluido más larga.
La separación de una única porción de fluido en dos o más porciones de fluido se puede usar, en algunos casos, para producir un volumen adecuado de fluido para mezclarlo dentro de una región de mezcla u otra región. Por ejemplo, en algunos casos, un primer canal de ramificación puede comprender un primer fluido, y un segundo canal de ramificación puede comprender un segundo fluido con un volumen sustancialmente mayor que el primer fluido. El primer y el segundo fluido pueden fluir hacia una intersección del primer y/o segundo canal de ramificación y un canal principal. En algunas realizaciones, antes de pasar todo el volumen del primer y/o segundo fluido a través de la intersección, al menos una válvula de ventilación en el primer o el segundo canal de ramificación se puede abrir de modo que el primer y/o el segundo fluido se dividan en un primer y un segundo segmento. En otras realizaciones, antes de pasar todo el volumen del primer y/o el segundo fluido a través de la intersección, se puede abrir al menos una válvula de ventilación en el segundo canal de ramificación, de modo que el segundo fluido se divida en segmentos más pequeños (por ejemplo, para igualar el volumen del primer fluido). Solo se puede suministrar uno de los segmentos del segundo fluido a la intersección para combinarlo con la totalidad o porciones del primer fluido. Estos y otros procedimientos pueden permitir, en algunos casos, que se suministren volúmenes apropiados iguales o de otro tipo del primer y el segundo fluido al canal principal, una región de mezcla, un área de reacción o cualquier otro destino adecuado (por ejemplo, cuando el primer y el segundo fluido se suministran de manera sustancialmente simultánea a una región común). Por tanto, en algunas realizaciones, una porción, pero no todo, del primer fluido y/o una porción, pero no todo, del segundo fluido, se combinan para formar un fluido mixto que se usa o se suministra a un destino adecuado.
Un ejemplo de un procedimiento para suministrar volúmenes sustancialmente iguales de múltiples fluidos a una región común (por ejemplo, una intersección de dos o más canales) se ilustra esquemáticamente en las figuras 4A-4B. En la figura 4A, el canal principal 200 incluye la salida 202 y se conecta de forma fluida a los canales de ramificación 204 y 206 en la válvula de ventilación 208. El canal de ramificación 204 comprende la entrada 210 y contiene el fluido 212, mientras que el canal de ramificación 206 comprende la entrada 214 y contiene el fluido 216. En la figura 4A, el fluido 212 es sustancialmente más pequeño en volumen que el fluido 216. En la figura 4A, la válvula 208 de ventilación se abre, permitiendo que el fluido exterior fluya a través de la válvula de ventilación y a través del canal principal 200 (como se indica mediante las flechas) al aplicar presión negativa a la salida. En la figura 4B, la válvula 208 de ventilación se cierra, mientras que las entradas 210 y 214 se abren, provocando que los fluidos 212 y 216 fluyan hacia la salida 202 al aplicar presión negativa. En este conjunto de realizaciones, las viscosidades de los fluidos y las dimensiones de la sección transversal de los canales 204 y 206 se eligen de modo que los fluidos 212 y 216 entren en contacto entre sí de manera sustancialmente simultánea en la intersección de los canales 204 y 206. En la figura 4C, la válvula de ventilación 208 se abre antes de que los fluidos 212 y 216 hayan pasado completamente a través de la intersección de los canales 204 y 206, creando un segmento 218 de fluido mixto que contiene partes sustancialmente iguales de fluido 212 y fluido 216.
En algunas realizaciones, se pueden crear múltiples porciones de fluido mixto abriendo y cerrando la válvula de ventilación 208 cualquier número de veces. Las realizaciones de este tipo pueden ser útiles, por ejemplo, cuando los fluidos 212 y 216 no entran en contacto inicialmente entre sí simultáneamente en la intersección de los canales ramificados. En algunos de estos casos, la primera porción de fluido mixto puede comprender más del primer fluido que del segundo, mientras que las porciones subsiguientes de fluido mixto pueden contener cantidades sustancialmente iguales del primer y el segundo fluido. En algunos aspectos, la primera porción de fluido mixto no es útil para un procedimiento posterior, por lo que se puede desviar del canal principal u otra región del dispositivo. Por ejemplo, una primera porción no deseada de fluido mixto se puede llevar hacia un canal de ramificación que lleva a una región de contención de residuos. El flujo de fluido se puede controlar opcionalmente mediante el uso de una o más válvulas (por ejemplo, una válvula externa) en combinación con los procedimientos descritos en esta solicitud. Una o más porciones subsiguientes de fluido mixto, que pueden ser útiles para un procedimiento posterior, se pueden suministrar a continuación al canal principal u otra región del dispositivo tal como el área de reacción.
Un procedimiento para desviar una porción de un fluido mixto (o cualquier otro fluido) se muestra en las figuras 4D-4I. Como se muestra en las realizaciones ilustradas en las figuras 4D-4i, se incluye un canal de ramificación 215 que tiene una salida 220. Esta salida se puede asociar operativamente a la misma fuente de vacío asociada operativamente a la salida 202. Por ejemplo, los tubos (no mostrados) pueden conectar cada una de las salidas a la fuente de vacío. En algunos casos, un mecanismo de válvula (no mostrado) se asocia operativamente al tubo. Cada salida se equipa con una válvula controlada individualmente. Para combinar los fluidos 212 y 216 para formar un fluido mixto, el sistema se hace funcionar con la salida 202 abierta y la salida 220 cerrada (figura 4D). La válvula de ventilación 208 se cierra (figura 4E) para comenzar a mezclar y, a continuación, se abre para suministrar solo una primera porción de fluido 218 al canal principal 220 (figura 4F). Una vez que la porción mixta está en el canal principal, se acciona un mecanismo de válvula (no mostrado) asociado operativamente a las salidas para detener la comunicación fluida entre el vacío y la salida 202, mientras que permite la comunicación fluida entre el vacío y la salida 220 (figura 4G). Dado que ahora el vacío está funcionando en la salida 220, el fluido 218 se puede desviar del canal principal al canal de ramificación 215 (figura 4H). El mecanismo de válvula asociado operativamente a las salidas se puede accionar a continuación para permitir la comunicación fluida entre el vacío y la salida 202, mientras se interrumpe la comunicación fluida entre el vacío y la salida 220 (figura 4I).
La separación de una única porción de fluido en dos o más porciones de fluido puede proporcionar otras ventajas además de mezclar fluidos y producir segmentos de fluido. Por ejemplo, en algunos casos, cuando el borde de arrastre de un fluido llega a una válvula de ventilación, se puede expulsar una ligera explosión de líquido hacia la válvula de ventilación (por ejemplo, hacia un puerto en la válvula de ventilación, hacia un accionador asociado a la válvula de ventilación, etc.). En algunos casos, el líquido expulsado puede interferir con el mecanismo de válvula externo. Si bien, en algunos casos, esto no tiene un efecto inmediato en la función de la válvula de ventilación, con el tiempo puede llevar a una degradación del rendimiento, como, por ejemplo, la contaminación de la válvula de ventilación con un componente (por ejemplo, una sustancia química) del fluido. Tras el uso repetido del mecanismo (por ejemplo, para realizar múltiples experimentos), una contaminación de este tipo puede alterar la función normal del mecanismo de válvulas externo. Los autores de la invención han descubierto dentro del contexto de la invención que, en algunas realizaciones, al abrir la válvula de ventilación antes de que todo el fluido haya pasado a través del canal debajo de la válvula (por ejemplo, para formar múltiples segmentos de fluido), poco o ningún borde de arrastre llega a la válvula de ventilación y no se produce ninguna expulsión de líquido.
Los sistemas, dispositivos y procedimientos descritos en esta solicitud se pueden usar, en algunas realizaciones, para realizar una o más reacciones químicas y/o biológicas. Los dispositivos descritos en esta solicitud pueden comprender componentes adicionales que pueden ser útiles para estos y otros fines (por ejemplo, análisis de muestras de sangre). En algunos casos, el dispositivo puede comprender un área de reacción que se puede ubicar, por ejemplo, posterior a un canal principal. El conjunto de realizaciones ilustrado en la figura 1 incluye un área de reacción 86 opcional posterior al canal principal 12. El área de reacción se puede conectar de forma fluida a la salida del canal principal (por ejemplo, la salida 15 en la figura 1). El área de reacción puede servir, por ejemplo, como volumen en el que puede tener lugar una reacción química y/o biológica. En algunas realizaciones, un reactivo y/o el catalizador se puede desechar dentro del área de reacción (por ejemplo, inmovilizado en una pared del área de reacción). Por ejemplo, en algunas realizaciones, se puede desechar un compañero de unión en un área de reacción (por ejemplo, en una superficie, o sobre o dentro de una entidad contenida en el área de reacción). Las áreas de reacción ejemplares que se pueden usar en los dispositivos descritos en esta solicitud se proporcionan en la publicación de patente internacional n.° WO2006/113727 (solicitud de patente internacional n.° de seriePCT/US06/14583), depositada el 19 de abril de 2006 y titulada "Fluidic Structures Including Meandering and Wide Channels (Estructuras fluídicas que incluyen canales serpenteantes y anchos)"; la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/113,503, depositada el 1 de mayo de 2008 y titulada "Fluidic Connectors and Microfluidic Systems (Conectores fluídicos y sistemas microfluídicos)" (publicada como US 2008/273918A1); la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/196,392, depositada el 22 de agosto de 2008, titulada "Liquid containment for integrated assays (Contención de líquidos para ensayos integrados)" (publicada como US 2009/075390 A1).
Además, en algunas realizaciones, se puede incluir una cámara de residuos de fluido, por ejemplo, posterior al área de reacción. La cámara de residuos de fluido puede ser útil, por ejemplo, para proporcionar un volumen en el que se puedan contener los fluidos usados de modo que no fluyan hacia una fuente de presión negativa (por ejemplo, un vacío) durante el funcionamiento del dispositivo. Por ejemplo, el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1 incluye una cámara de residuos 88 que retiene los fluidos a medida que fluyen desde el área de reacción 86. Las regiones de contención de residuos ejemplares que se pueden usar en los dispositivos descritos en esta solicitud se proporcionan en la patente de EE. u U. n.° de serie 12/196,392, depositada el 22 de agosto de 2008, titulada "Liquid containment for integrated assays (Contención de líquidos para ensayos integrados)" (publicada como US 2009/075390 A1).
En el conjunto de realizaciones ilustradas en la figura 1, se puede aplicar una fuente de presión negativa, por ejemplo, en cualquiera de la salida 15, el punto 90 y la salida 92. Por ejemplo, en algunos casos, el fluido 22 de la figura 1 puede contener una muestra (por ejemplo, una muestra de sangre). La muestra se puede introducir en el dispositivo usando una variedad de procedimientos. Se proporcionan procedimientos y artículos ejemplares para la introducción de muestras que se pueden usar con los dispositivos descritos en esta solicitud en la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/113,503, depositada el 1 de mayo de 2008 y titulada "Fluidic Connectors and Microfluidic Systems (Conectores fluídicos y sistemas microfluídicos)" (publicada como US 2008/273918 A1); la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/196,392, depositada el 22 de agosto de 2008, titulada "Liquid containment for integrated assays (Contención de líquidos para ensayos integrados)" (publicada como US 2009/075390 A1). La muestra puede fluir primero hacia el área de reacción 86 y, a continuación, hacia la región de contención de residuos 88. El área de reacción puede tener asociado un detector que es capaz de determinar una propiedad de un componente en el área de reacción. El paso de la muestra a través del área de reacción puede permitir, en algunos casos, la interacción (por ejemplo, unión) entre uno o más componentes de la muestra (por ejemplo, un antígeno) y uno o más componentes en el área de reacción (por ejemplo, un anticuerpo). En algunas realizaciones, el/los componente(s) del área de reacción pueden estar en forma de reactivos secos almacenados en el área de reacción antes del primer uso. Esta interacción puede formar un producto tal como un complejo de pares de unión. En algunos casos, esta interacción sola provoca que se determine (por ejemplo, se mida) una señal por un detector asociado al sistema microfluídico. En otros casos, para que el detector determine una señal precisa, el producto se trata con uno o más reactivos. Por ejemplo, el fluido puede contener un anticuerpo marcado que interactúa con un antígeno de la muestra. Esta interacción puede permitir que se marque el producto o que se amplifique la señal del producto.
En algunas realizaciones, la muestra y/o los reactivos se incuban dentro del área de reacción durante una cantidad de tiempo. Cuando se emplean reacciones de afinidad heterogéneas, por ejemplo, las especies de la muestra se unirán a una sonda de captura inmovilizada en la superficie del área de reacción. Se puede lograr un tiempo de incubación suficiente, por ejemplo, controlando el tiempo necesario para que la muestra fluya a través del área de reacción. El caudal del sistema desde la válvula de ventilación hacia la fuente de vacío puede depender del caudal del fluido de mayor viscosidad relativa a través del área de sección transversal más pequeña del canal en el sistema (por ejemplo, actuando como un cuello de botella de flujo). En algunas realizaciones, se pueden seleccionar una o más propiedades del sistema, de modo que se logre un tiempo de permanencia deseado de un fluido (por ejemplo, una muestra) dentro del área de reacción. Los ejemplos de parámetros que se pueden ajustar para lograr el control del tiempo de permanencia incluyen, pero no se limitan a, el volumen de la propia muestra, que se puede determinar por la disponibilidad de la muestra (por ejemplo, el volumen de una gota de sangre para un ensayo usando una punción de sangre en el dedo), o se puede determinar para la conveniencia del usuario; la viscosidad de la muestra; la diferencia de presión (Ap) aplicada a la salida del sistema (para la aplicación de presión negativa) o aplicada a la entrada del sistema (para la aplicación de presión positiva); y el cambio en la geometría (por ejemplo, área de la sección transversal, longitud, etc.) y la ubicación del cuello de botella del caudal. En algunas realizaciones, los parámetros del sistema se eligen de modo que el tiempo de mezcla de dos o más fluidos dentro de una o más regiones de mezcla (por ejemplo, una válvula de ventilación) del sistema sea independiente del tiempo de incubación de la muestra dentro del área de reacción.
En algunos casos, los parámetros del sistema se pueden seleccionar de modo que dos o más fluidos puedan entrar en contacto con el área de reacción dentro de un periodo de tiempo predeterminado después de mezclar los dos o más fluidos. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el fluido mixto se puede poner en contacto con el área de reacción en los 10 minutos después de mezclar los dos o más fluidos dentro del fluido mixto. Las realizaciones de este tipo pueden ser útiles, por ejemplo, cuando uno o más componentes dentro del fluido mixto se descomponen y/o pierden su efectividad después de un periodo de tiempo relativamente corto. Como ejemplo específico, en algunas realizaciones, se puede mezclar una solución de sales de plata con un agente reductor para producir una solución de plata activada que se puede usar de forma efectiva en los 10 minutos posteriores a la mezcla. La industria fotográfica ha desarrollado una amplia variedad de agentes reductores y se pueden usar en las realizaciones descritas en esta solicitud. Algunos de los agentes reductores más usados incluyen: hidroquinona, clorohidroquinona, pirogalol, metol, 4-aminofenol y fenidona.
Como se puede observar, es útil tener condiciones de mezcla y sincronización independientes de los tiempos de incubación de la muestra (de modo que una incubación más prolongada no dé lugar a tiempos de mezcla más prolongados). Las ventajas de las válvulas de ventilación y de los procedimientos descritos en esta solicitud resultan evidentes. En algunos casos, ciertos componentes de un sistema fluídico, tales como las dimensiones de los canales del área de reacción, la presión aplicada para inducir el flujo de fluido, etc., se pueden diseñar para cualquier tiempo de incubación de la muestra que sea necesario en un área de reacción y la sincronización de la mezcla de los reactivos se controla la una o más válvulas de ventilación.
Debe apreciarse que se puede usar una variedad de fluidos (por ejemplo, desechados, fluidos, almacenados) en asociación con los dispositivos descritos en esta solicitud. En algunas realizaciones, uno o más fluidos pueden comprender una muestra que se va a analizar. Por ejemplo, en algunos casos, un fluido puede comprender sangre completa. En algunos casos, un fluido puede comprender un reactivo (por ejemplo, un fluido de anticuerpo), un fluido de enjuague o cualquier otro fluido adecuado. En algunos casos, un fluido puede comprender una solución de metal. Por ejemplo, un fluido puede comprender una suspensión de partículas metálicas (por ejemplo, plata, oro y similares) que pueden formar una suspensión coloidal. En algunos casos, un fluido puede comprender un agente reductor tal como, por ejemplo, hidroquinona. En algunas realizaciones, uno o más de los fluidos pueden formar parte de un ensayo químico o biológico.
Cada uno de los fluidos dentro de un canal puede tener propiedades químicas sustancialmente similares o diferentes. Por ejemplo, en algunas realizaciones, un primer fluido en el canal puede comprender una muestra que se va a analizar (por ejemplo, sangre) mientras que el segundo fluido comprende una solución de enjuague que se puede usar, por ejemplo, para preparar la porción posterior para el paso de un tercer fluido. En algunas realizaciones, el primer fluido contiene un primer reactivo para una reacción química y/o biológica, y el segundo fluido contiene un segundo reactivo para la reacción química y/o biológica que es diferente del primer reactivo.
Además, cada uno de los fluidos dentro del canal puede tener propiedades físicas sustancialmente similares o diferentes. Por ejemplo, en algunas realizaciones, el primer y el segundo fluido dentro del canal tienen viscosidades sustancialmente diferentes. Las diferencias en la viscosidad pueden provocar diferencias en el caudal al aplicar presión al canal.
Como se indica en esta solicitud, en algunas realizaciones, los sistemas microfluídicos descritos en esta solicitud contienen reactivos almacenados antes del primer uso del dispositivo y/o antes de la introducción de una muestra en el dispositivo. El uso de reactivos almacenados puede simplificar el uso del sistema microfluídico por parte de un usuario, ya que esto minimiza el número de etapas que el usuario debe realizar para hacer funcionar el dispositivo. Esta simplicidad puede permitir que los sistemas microfluídicos descritos en esta solicitud los usen usuarios no capacitados, tales como los que se encuentran en entornos de punto de atención. Los reactivos almacenados en dispositivos microfluídicos son particularmente útiles para dispositivos diseñados para realizar inmunoensayos.
Como se usa en esta solicitud, "antes del primer uso del dispositivo" significa un tiempo o momento antes de que el dispositivo se use por primera vez por parte de un usuario previsto después de la venta comercial. El primer uso puede incluir cualquier etapa que requiera la manipulación del dispositivo por parte de un usuario. Por ejemplo, el primer uso puede implicar una o más etapas tales como perforar una entrada sellada para introducir un reactivo en el dispositivo, conectar dos o más canales para provocar una comunicación fluida entre los canales, preparar el dispositivo (por ejemplo, cargar reactivos en el dispositivo) antes del análisis de una muestra, cargar una muestra en el dispositivo, preparar una muestra en una región del dispositivo, realizar una reacción con una muestra, detectar una muestra, etc. El primer uso, en este contexto, no incluye la fabricación u otras etapas preparatorias o de control de calidad llevadas a cabo por el fabricante del dispositivo. Los expertos en la técnica conocen bien el significado del primer uso en este contexto y podrán determinar fácilmente si un dispositivo de la invención ha experimentado o no un primer uso. En un conjunto de realizaciones, los dispositivos de la invención son desechables después del primer uso, y resulta particularmente evidente cuando dichos dispositivos se usan por primera vez, porque normalmente no es práctico usar los dispositivos después del primer uso.
Los reactivos se pueden almacenar y/o desechar en un dispositivo en forma fluida y/o seca, y el procedimiento de almacenamiento/eliminación puede depender de la aplicación particular. Los reactivos se pueden almacenar y/o desechar, por ejemplo, como líquido, gas, gel, una pluralidad de partículas o una película. Los reactivos se pueden colocar en cualquier porción adecuada de un dispositivo, que incluye, pero no se limita a, en un canal, depósito, sobre una superficie y en o sobre una membrana, que opcionalmente puede formar parte de un área de almacenamiento de reactivos. Un reactivo se puede asociar a un sistema microfluídico (o componentes de un sistema) de cualquier manera adecuada. Por ejemplo, los reactivos se pueden reticular (por ejemplo, de forma covalente o iónica), absorber o adsorber (fisisorbir) sobre una superficie dentro del sistema microfluídico. En una realización particular, la totalidad o una parte de un canal (tal como un paso de fluido de un conector de fluido o un canal del sustrato del dispositivo) se recubre con un anticoagulante (por ejemplo, heparina). En algunos casos, un líquido se contiene dentro de un canal o depósito de un dispositivo antes del primer uso y/o antes de la introducción de una muestra en el dispositivo.
En algunas realizaciones, los reactivos secos se almacenan en una sección de un dispositivo microfluídico y los reactivos húmedos se almacenan en una segunda sección de un dispositivo microfluídico. De forma alternativa, dos secciones separadas de un dispositivo pueden contener reactivos secos y/o reactivos húmedos. La primera y la segunda sección pueden estar en comunicación fluida entre sí antes del primer uso y/o antes de la introducción de una muestra en el dispositivo, en algunos casos. En otros casos, las secciones no están en comunicación fluida entre sí antes del primer uso y/o antes de la introducción de una muestra en el dispositivo. Durante el primer uso, un reactivo almacenado puede pasar de una sección a otra sección del dispositivo. Por ejemplo, un reactivo almacenado en forma de fluido puede pasar de una primera sección a una segunda sección del dispositivo después de que la primera y la segunda sección se conecten a través de un paso de fluido (por ejemplo, un conector fluídico, como se describe con más detalle en la solicitud de patente de EE. Uu. n.° de serie 12/113,503, depositada el 1 de mayo de 2008 y titulada "Fluidic Connectors and Microfluidic Systems (Conectores fluídicos y sistemas microfluídicos)" (publicada como US 2008/273918 A1); la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/196,392, depositada el 22 de agosto de 2008, titulada "Liquid containment for integrated assays (Contención de líquidos para ensayos integrados)" (publicada como US 2009/075390 A1). En otros casos, un reactivo almacenado como una sustancia seca se hidrata con un fluido y, a continuación, pasa de la primera sección a la segunda sección al conectar las secciones. En todavía otros casos, un reactivo almacenado como sustancia seca se hidrata con fluido, pero no pasa de una sección a otra al conectar las secciones.
Al mantener un fluido inmiscible (un fluido de separación) entre cada uno de los reactivos en el área de almacenamiento de reactivos, los fluidos almacenados se pueden suministrar en secuencia desde el área de almacenamiento de reactivos evitando el contacto entre cualquiera de los fluidos almacenados. Cualquier fluido inmiscible que separe los reactivos almacenados se puede aplicar al área de reacción sin alterar las condiciones del área de reacción. Por ejemplo, si se ha producido una unión anticuerpo-antígeno en una de las zonas de detección del área de reacción, se puede aplicar aire al sitio con un efecto mínimo o nulo sobre cualquier unión que se haya producido.
Como se describe en esta solicitud, almacenar reactivos en un sistema microfluídico puede permitir que los reactivos se dispensen en un orden particular para un procedimiento posterior (por ejemplo, amplificar una señal en un área de reacción). En los casos donde se desee un tiempo particular de exposición a un reactivo, la cantidad de cada fluido en el sistema microfluídico puede ser proporcional a la cantidad de tiempo que el reactivo se expone a un área de reacción posterior. Por ejemplo, si el tiempo de exposición deseado para un primer reactivo es el doble del tiempo de exposición deseado para un segundo reactivo, el volumen del primer reactivo en un canal puede ser el doble del volumen del segundo reactivo en el canal. Si se aplica un diferencial de presión sustancialmente constante o una fuente de flujo de fluido al hacer fluir los reactivos desde el canal al área de reacción, y si la viscosidad de los fluidos es la misma o similar, el tiempo de exposición de cada fluido en un punto específico, tal como un área de reacción, puede ser proporcional al volumen relativo del fluido. También se pueden alterar factores tales como la geometría del canal, la presión o la viscosidad para cambiar los caudales de fluidos específicos del canal. Los fluidos almacenados también se pueden manipular después del almacenamiento (por ejemplo, en el primer uso) por parte de un usuario que use las válvulas de ventilación y otros artículos y procedimientos descritos en esta solicitud.
Además, esta estrategia de almacenar reactivos en secuencia, especialmente reactivos de amplificación, se puede adaptar a una amplia gama de analitos químicos. Por ejemplo, se pueden usar varios analitos químicos de amplificación que producen señales ópticas (por ejemplo, absorbancia, fluorescencia, quimioluminiscencia luminiscente o rápida, electroquimioluminiscencia), señales eléctricas (por ejemplo, resistencia, conductividad o impedancia de estructuras metálicas creadas por un procedimiento sin electricidad) o señales magnéticas (por ejemplo, microesferas magnéticas) para permitir que un detector detecte una señal.
Los reactivos se pueden almacenar en un sistema microfluídico durante varias cantidades de tiempo. Por ejemplo, un reactivo se puede almacenar durante más de 1 hora, más de 6 horas, más de 12 horas, más de 1 día, más de 1 semana, más de 1 mes, más de 3 meses, más de 6 meses, más de 1 año o más de 2 años. Opcionalmente, el sistema microfluídico se puede tratar de una manera adecuada para prolongar el almacenamiento. Por ejemplo, los sistemas microfluídicos que contienen reactivos almacenados en los mismos se pueden sellar al vacío, almacenar en un entorno oscuro y/o almacenar a bajas temperaturas (por ejemplo, refrigerados a 2-8 grados C o a menos de 0 grados C). La duración del almacenamiento depende de uno o más factores, tales como los reactivos particulares usados, la forma de los reactivos almacenados (por ejemplo, húmedos o secos), las dimensiones y los materiales usados para formar el sustrato y la(s) capa(s) de recubrimiento, el procedimiento para adherir el sustrato y la(s) capa(s) de recubrimiento, y cómo se trata o almacena el dispositivo como un todo.
En algunas realizaciones, cualquiera de las entradas, salidas y/o las válvulas de ventilación se pueden sellar antes del primer uso. El sellado de las entradas, salidas y/o válvulas de ventilación puede impedir la evaporación y/o contaminación de los fluidos desechados o almacenados dentro del dispositivo. Un sello sobre una entrada, salida y/o la válvula de ventilación se puede perforar, quitar o romper para permitir que los fluidos externos entren en la entrada y/o válvula de ventilación. Como ejemplo específico, en algunas realizaciones, la válvula de ventilación 24 y la entrada 14 se pueden sellar antes del primer uso, y esos sellos se pueden perforar, quitar o romper para permitir la entrada de fluidos externos. En ciertas realizaciones, una válvula de ventilación se acciona solo después de retirar una tapa de una válvula de ventilación. Además, la salida 15 (o el punto 90 o la salida 92) se puede sellar antes del primer uso y perforar, quitar o romper justo antes de aplicar una presión negativa (por ejemplo, un vacío) o para permitir la ventilación (por ejemplo, en el caso de que se aplique presión positiva a la entrada).
En una realización particular, el dispositivo 10 se puede usar para realizar un inmunoensayo para IgG humana, y puede usar una mejora de cinta para amplificar la señal. Después del suministro de una muestra (por ejemplo, el fluido 22) que contiene IgG humana desde el canal 12 al área de reacción, puede tener lugar la unión entre la IgG humana y un reactivo seco almacenado, anti-IgG humana. Esta unión puede formar un complejo de pares de unión en una zona de detección (por ejemplo, que comprende un detector) próxima al área de reacción. Los reactivos almacenados de las porciones anteriores al canal 12 pueden fluir a continuación sobre este complejo de pares de unión. Uno de los fluidos almacenados (por ejemplo, el fluido 20) puede incluir una solución de coloide metálico (por ejemplo, un anticuerpo conjugado con oro) que se une específicamente al antígeno que se va a detectar (por ejemplo, IgG humana). Este coloide metálico puede proporcionar una superficie catalítica para la deposición de un material opaco, tal como una capa de metal (por ejemplo, una multitud de granos de plata), sobre una superficie de la zona de detección. La capa de metal se puede formar usando un sistema de dos componentes. En algunos casos, un precursor de metal (por ejemplo, una solución de sales de plata) se puede contener en el fluido 62 almacenado en el canal 36, y un agente reductor (por ejemplo, hidroquinona u otro agente reductor mencionado anteriormente) se puede contener en el fluido 64 almacenado en el canal 38. Estos dos componentes, que pueden producir amplificación de la señal al mezclarse, son reactivos entre sí y solo se pueden mantener como mezcla durante unos minutos. Por esa razón, se almacenan individualmente y no se pueden mezclar entre sí hasta que el flujo impulse ambas soluciones hacia la intersección cerca de la válvula de ventilación 34. Cuando se aplica presión negativa a la salida 92, y las válvulas de ventilación 24 y 34 se cierran, las soluciones de sales de plata e hidroquinona al final se fusionan en la intersección de la válvula de ventilación 34, donde se pueden mezclar lentamente (por ejemplo, debido a la difusión) a medida que fluyen a lo largo del canal 12 y, a continuación, fluir sobre el área de reacción. Por lo tanto, si se produce una unión anticuerpo-antígeno en el área de reacción, el flujo de la solución del precursor de metal a través del área puede dar lugar a la formación de una capa opaca, tal como una capa de plata, debido a la presencia del coloide metálico catalítico asociado al complejo anticuerpo-antígeno. La capa opaca puede incluir una sustancia que interfiera con la transmitancia de la luz en una o más longitudes de onda. Cualquier capa opaca que se forme en el canal microfluídico se puede detectar ópticamente, por ejemplo, midiendo una reducción en la transmitancia de luz a través de una porción del área de reacción (por ejemplo, un canal serpenteante) en comparación con una porción de un área que no incluye el anticuerpo o antígeno. De forma alternativa, se puede obtener una señal midiendo la variación de la transmitancia de la luz en función del tiempo, a medida que se forma la película en una zona de detección. La capa opaca puede proporcionar un aumento en la sensibilidad del ensayo en comparación con las técnicas que no forman una capa opaca.
Aunque los inmunoensayos se describen principalmente, debe entenderse que los dispositivos descritos en esta solicitud se pueden usar para cualquier reacción química y/o biológica adecuada, y puede incluir, por ejemplo, otros ensayos en fase sólida que implican una reacción de afinidad entre proteínas u otras biomoléculas (por ejemplo, ADN, ARN, carbohidratos) o moléculas de origen no natural (por ejemplo, aptámeros, aminoácidos sintéticos).
El flujo de fluido dentro de un canal se puede lograr mediante cualquier procedimiento adecuado. En algunas realizaciones, el flujo se logra estableciendo un gradiente de presión dentro del canal en el que está contenido el fluido. Un gradiente de presión de este tipo se puede establecer, por ejemplo, aplicando una presión negativa a un extremo de un canal (por ejemplo, una salida de un canal). Los procedimientos ejemplares para aplicar presión negativa incluyen, pero no se limitan a, la sujeción de una bomba de vacío a una salida, la extracción de aire de una jeringa sujeta a una salida, o mediante cualquier otro procedimiento adecuado.
También se puede establecer un gradiente de presión aplicando una presión positiva en una o más válvulas de ventilación y una presión relativamente menor, como la presión ambiente, en la salida. Por ejemplo, en las figuras 4A-4C, la salida 202 se puede exponer a la presión ambiente. Se puede aplicar presión positiva por encima de la ambiente a través de una válvula de ventilación abierta 208, lo que daría lugar a un flujo de fluido en la dirección de las flechas mostradas en la figura 4A, siempre que las entradas 210 y 214 permanezcan cerradas. Como se muestra de forma ilustrativa en la figura 4B, la válvula 208 de ventilación se puede cerrar y las entradas 210 y 214 se pueden abrir a una presión superior a la ambiente. Para mover un tapón mixto de fluido como se muestra en la figura 4C, las entradas 210 y 214 se pueden cerrar mientras 208 se vuelve a abrir a presión positiva. El uso de presión positiva puede implicar el cierre de todas las válvulas de ventilación asociadas al dispositivo, excepto aquellas en el paso de flujo deseado. El cierre de cualquier válvula de ventilación puede ser estanco a los fluidos. La presión positiva se puede aplicar, por ejemplo, mediante una bomba, mediante el uso de la gravedad o cualquier otro procedimiento adecuado.
En ciertas realizaciones, la presión aplicada para inducir el flujo de fluido (por ejemplo, una presión positiva o negativa) desde una fuente de flujo de fluido (por ejemplo, un vacío o una bomba) permanece sustancialmente constante durante la realización de un procedimiento (por ejemplo, una reacción) en el dispositivo después de la aplicación inicial de la fuente de flujo de fluido al sistema de canales, incluso cuando se accionan las válvulas y/u otros componentes descritos en esta solicitud. Sin embargo, el caudal lineal de fluidos en el canal puede variar y se puede controlar mediante varios procedimientos como los descritos en la solicitud de patente de EE. UU. n.° de serie 12/428,372, depositada el 22 de abril de 2009, titulada "Flow Control in Microfluidic Systems (Control de flujo en sistemas microfluídicos)" (publicada como US 2009/266421 A1). En otras realizaciones, la presión de una fuente de flujo de fluido se puede variar durante el funcionamiento del dispositivo.
En algunas realizaciones, una reacción química y/o biológica implica unión. Pueden tener lugar diferentes tipos de unión en los dispositivos descritos en esta solicitud. El término "unión" se refiere a la interacción entre un par correspondiente de moléculas que exhiben afinidad mutua o capacidad de unión, normalmente, unión o interacción específica o no específica, que incluye interacciones bioquímicas fisiológicas y/o farmacéuticas. La unión biológica define un tipo de interacción que se produce entre pares de moléculas que incluyen proteínas, ácidos nucleicos, glucoproteínas, carbohidratos, hormonas y similares. Los ejemplos específicos incluyen anticuerpo/antígeno, anticuerpo/hapteno, enzima/sustrato, enzima/inhibidor, enzima/cofactor, proteína de unión/sustrato, proteína transportadora/sustrato, lectina/carbohidrato, receptor/hormona, receptor/efector, hebras complementarias de ácido nucleico, represor/inductor de proteínas/ácidos nucleicos, ligando/receptor de superficie celular, virus/ligando, etc.
En algunos casos, puede tener lugar una reacción (o ensayo) heterogénea en un canal; por ejemplo, un compañero de unión se puede asociar a la superficie de un canal y el compañero de unión complementario puede estar presente en la fase fluida. El término "compañero de unión" se refiere a una molécula que se puede unir a una molécula en particular. Son ejemplos de compañeros de unión; por ejemplo, la proteína A es un compañero de unión de la molécula biológica IgG, y viceversa. Asimismo, un anticuerpo es un compañero de unión a su antígeno y viceversa. En otros casos, se puede producir una reacción homogénea en el canal. Por ejemplo, ambos compañeros de unión pueden estar presentes en la fase fluida (por ejemplo, en un sistema de flujo laminar de dos fluidos). Los ejemplos no limitantes de reacciones típicas que se pueden realizar en un sistema de canales serpenteantes incluyen reacciones químicas, reacciones enzimáticas, reacciones de origen inmunitario (por ejemplo, antígeno-anticuerpo) y reacciones celulares.
Se puede fabricar un dispositivo con cualquier material adecuado. Los ejemplos no limitantes de materiales incluyen polímeros (por ejemplo, polietileno, poliestireno, policarbonato, poli(dimetilsiloxano), PMMA, PFFE, un copolímero de cicloolefina (COC) y polímero de cicloolefina (COP)), vidrio, cuarzo y silicio. Los expertos en la técnica pueden seleccionar fácilmente un material adecuado basándose, por ejemplo, en su rigidez, su inercia (por ejemplo, libertad de degradación por) un fluido que debe pasar a través de él, su robustez a una temperatura a la que se encuentra un dispositivo en particular que se va a usar y/o su transparencia/opacidad a la luz (por ejemplo, en las regiones ultravioleta y visible). En algunas realizaciones, el material y las dimensiones (por ejemplo, el grosor) de un sustrato se eligen de modo que el sustrato sea sustancialmente impermeable al vapor de agua.
En algunos aspectos, un sustrato microfluídico se compone de una combinación de dos o más materiales, tales como los enumerados anteriormente. Por ejemplo, los canales del dispositivo se pueden formar en un primer material (por ejemplo, poli(dimetilsiloxano)), y se puede usar una tapa que se forma en un segundo material (por ejemplo, poliestireno) para sellar los canales. En otra realización, se pueden formar canales del dispositivo en poliestireno u otros polímeros (por ejemplo, mediante moldeo por inyección) y se puede usar una cinta biocompatible para sellar los canales. Se puede usar una variedad de procedimientos para sellar un canal microfluídico o porciones de un canal, que incluyen, pero no se limitan a, el uso de adhesivos, pegado, unión, soldadura (por ejemplo, mediante ultrasonidos) o mediante procedimientos mecánicos (por ejemplo, pinzamiento).
Un canal puede tener cualquier forma de sección transversal (circular, semicircular, ovalada, semiovalada, triangular, irregular, cuadrada o rectangular, o similar) y se puede recubrir o no recubrir. En las realizaciones en las que se recubre completamente, al menos una parte del canal puede tener una sección transversal que esté completamente encerrada, o todo el canal puede estar completamente encerrado en toda su longitud con la excepción de su(s) entrada(s) y salida(s). Un canal también puede tener una relación de aspecto (longitud a dimensión de sección transversal media) de al menos 2:1, más habitualmente, al menos 3:1, 5:1, o 10:1 o más. Un canal abierto o parcialmente abierto, si está presente, puede incluir características que faciliten el control sobre el transporte de fluidos, por ejemplo, características estructurales (una hendidura alargada) y/o características físicas o químicas (hidrofobicidad frente a hidrofilia) u otras características que pueden ejercer una fuerza (por ejemplo, una fuerza de contención) sobre un fluido. El fluido dentro del canal puede llenarlo parcial o completamente. En algunos casos donde se usa un canal abierto, el fluido se puede mantener dentro del canal, por ejemplo, usando tensión superficial (por ejemplo, un menisco cóncavo o convexo).
Aunque en algunas realizaciones, los sistemas de la invención pueden ser microfluídicos, en ciertas realizaciones, la invención no se limita a sistemas microfluídicos y se puede referir a otros tipos de sistemas fluídicos. "Microfluídico", como se usa en esta solicitud, se refiere a un dispositivo, aparato o sistema que incluye al menos un canal de fluido que tiene una dimensión de sección transversal de menos de 1 mm, y una relación entre la longitud y la dimensión de la sección transversal más grande de al menos 3:1. Un "canal microfluídico", como se usa en esta solicitud, es un canal que cumple estos criterios.
La "dimensión de sección transversal" (por ejemplo, un diámetro) del canal se mide perpendicular a la dirección del flujo de fluido. La mayoría de los canales de fluido en los componentes de la invención tienen dimensiones máximas en sección transversal de menos de 2 mm y, en algunos casos, de menos de 1 mm. En un conjunto de realizaciones, todos los canales de fluido que contienen realizaciones de la invención son microfluídicos o tienen una dimensión de sección transversal no superior a 2 mm o 1 mm. En otro conjunto de realizaciones, la dimensión máxima de la sección transversal del canal o canales que contienen realizaciones de la invención es menos de 500 micrones, menos de 200 micrones, menos de 100 micrones, menos de 50 micrones o menos de 25 micrones. En algunos casos, las dimensiones del canal se pueden elegir de modo que el fluido pueda fluir libremente a través del artículo o sustrato. Las dimensiones del canal también se pueden elegir, por ejemplo, para permitir un cierto caudal volumétrico o lineal de fluido en el canal. Por supuesto, el número de canales y la forma de los canales se pueden variar mediante cualquier procedimiento conocido por los expertos en la técnica. En algunos casos, se puede usar más de un canal o capilar. En algunos aspectos, se coloca un reactivo en un canal antes de completar la fabricación de un sistema microfluídico de canales. Un sistema microfluídico de canales no está completo si, por ejemplo, un sistema que se ha diseñado para tener canales cerrados tiene canales que aún no están completamente cerrados. Un canal está encerrado si al menos una porción del canal tiene una sección transversal que está completamente encerrada, o si todo el canal está completamente encerrado en toda su longitud con la excepción de su(s) entrada(s) y/o salida (s).
Los reactivos húmedos generalmente se almacenan en un sistema microfluídico después de que los canales del sistema se hayan recubierto por completo. Se puede introducir un reactivo fluido que se va a almacenar en el sistema en una entrada de un canal y, después de llenar al menos parcialmente el canal con el fluido, la(s) entrada(s) y/o la(s) salida(s) del canal se pueden sellar, por ejemplo, para retener el fluido e impedir la contaminación de fuentes externas. El término "determinar", como se usa en esta solicitud, generalmente se refiere a la medición y/o análisis de una sustancia (por ejemplo, dentro de un sitio de reacción), por ejemplo, de forma cuantitativa o cualitativa, o la detección de la presencia o ausencia de la sustancia. "Determinación" también se puede referir a la medición y/o análisis de una interacción entre dos o más sustancias, por ejemplo, de forma cuantitativa o cualitativa, o detectando la presencia o ausencia de la interacción.
Se puede usar una variedad de técnicas de determinación (por ejemplo, medición, cuantificación, detección y calificación). Las técnicas de determinación pueden incluir técnicas de base óptica tales como transmisión de luz, absorbancia de luz, dispersión de luz, reflexión de luz y técnicas visuales. Las técnicas de determinación también pueden incluir técnicas de luminiscencia como fotoluminiscencia (por ejemplo, fluorescencia), quimioluminiscencia, bioluminiscencia y/o electroquimioluminiscencia. Los expertos en la técnica saben cómo modificar dispositivos microfluídicos de acuerdo con la técnica de determinación usada. Por ejemplo, para dispositivos que incluyen especies quimioluminiscentes usadas para la determinación, se puede preferir un fondo opaco y/u oscuro. Para la determinación usando coloides metálicos, se puede preferir un fondo transparente. Asimismo, se puede usar cualquier detector adecuado con los dispositivos descritos en esta solicitud. Por ejemplo, se pueden usar detectores ópticos simplificados, así como espectrofotómetros y lectores ópticos convencionales (por ejemplo, lectores de placas de 96 pocillos).
EJEMPLOS
Se pretende que los siguientes ejemplos ilustren ciertas realizaciones de la presente invención, pero no que ejemplifiquen el alcance completo de la invención.
Ejemplo 1
Se describen procedimientos para fabricar un sistema microfluídico de canales.
Los sistemas de canales, como los que se muestran en las figuras 1A y 1B, se diseñaron con un programa de diseño asistido por ordenador (CAD). Los dispositivos microfluídicos se formaron en poli(dimetilsiloxano) Sylgard 184 (PDMS, Dow Corning, Ellsworth, Germantown, Wisconsin, EE. UU.) mediante la creación rápida de prototipos utilizando diseños maestros hechos en fotorresistencia SU8 (MicroChem, Newton, Massachusetts, EE. UU.). Los diseños maestros se produjeron en una pastilla de silicio y se utilizaron para replicar el patrón negativo en PDMS. Los diseños maestros contenían dos niveles de SU8, un nivel con un grosor (altura) de ~70 pm que define los canales en el área de inmunoensayo y un segundo grosor (altura) de ~360 pm que define las regiones de almacenamiento de reactivos y contención de residuos. Se diseñó otro diseño maestro con un canal que tenía un grosor (altura) de 33 pm. Los diseños maestros se silanizaron con (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahidrooctil)triclorosilano (ABC-R, Alemania). El PDMS se mezcló según las instrucciones del fabricante y se vertió sobre los diseños maestros. Después de la polimerización (4 horas, 65 °C), se despegó la réplica de PDMS de los diseños maestros y se perforaron los puertos de acceso del PDMS usando tubos de acero inoxidable con bordes afilados (1,5 mm de diámetro). Para completar la red fluídica, se usó un sustrato plano como un portaobjetos de vidrio, pastilla de silicio, superficie de poliestireno, placa plana de PDMS o una cinta adhesiva como tapa y se colocó contra la superficie de PDMS. La tapa se mantuvo en su lugar mediante fuerzas de van der Waals o se sujetó al dispositivo microfluídico con un adhesivo.
En otras realizaciones, los canales microfluídicos se fabricaron en poliestireno, copolímero de cicloolefina u otros termoplásticos mediante moldeo por inyección. Los expertos en la técnica conocen este procedimiento. El volumen de una cavidad de moldeo por inyección se puede definir mediante una superficie inferior y una superficie superior separadas por un marco hueco que determina el grosor del artículo moldeado. Para un artículo que incluye características de canal y/u otros elementos a microescala en dos lados opuestos del artículo, las superficies inferior y superior de la cavidad de moldeo pueden incluir características elevadas que crean las características de canal a cada lado del artículo. Para un artículo que incluye características de canal en solo un lado del artículo, solo la superficie superior o inferior de la cavidad de moldeo incluye características de este tipo. Los orificios pasantes que pasan a través de todo el grosor del artículo se pueden producir mediante pasadores que atraviesan la cavidad, incrustados en una o más superficies de la cavidad y en contacto con el otro lado. Por ejemplo, los pasadores se pueden extender solo desde la superficie superior, solo desde la superficie inferior, o desde las superficies superior e inferior. Cuando la cavidad se llena con plasítico fundido presurizado y, a continuación, se enfría, se crea un artículo con canales en uno o ambos lados y orificios que sirven como conectores o entradas y salidas. Para completar la red de fluidos, se aplicó cinta adhesiva a las superficies del artículo para sellar los canales.
Ejemplo 2
Este ejemplo describe el control del movimiento de fluidos en sistemas microfluídicos que comprenden un único canal que incorpora al menos una válvula de ventilación para controlar el movimiento del fluido. Las figuras 5A-5B incluyen ilustraciones esquemáticas de los sistemas descritos en este ejemplo.
El sistema mostrado en la figura 5A incluye un único canal en el que se fabricaron una entrada, una salida y una válvula de ventilación. Este sistema se fabricó mediante moldeo por inyección como se describe en el Ejemplo 1. El único canal 302 se configuró para hacer fluir las porciones de fluido 304 y 306 en la dirección de la flecha 308. Se utilizó agua para las porciones de fluido 304 y 306 en este experimento, y estas porciones de fluido se separaron mediante un tapón de aire. El canal incluía la válvula de ventilación 310 y la entrada 312 anterior a la válvula de ventilación 310. Se aplicó un vacío que funcionaba a una presión sustancialmente constante de -40 kPa en la salida del canal 314 para proporcionar una caída de presión a través del canal microfluídico durante todo el experimento. Cuando se abrió la válvula de ventilación 310, funcionó como una ventilación preferencial, lo que significa que el aire fluyó a través de la válvula para reemplazar el fluido que salía del sistema por la salida. Los fluidos ubicados anteriores a la válvula de ventilación 310 (incluido el fluido entre la válvula 310 y la entrada 312) no fluían independientemente de si la entrada estaba abierta o cerrada. Cuando se cerró la válvula de ventilación 310, todo el fluido en el canal fluyó siempre que la entrada 312 estuviera abierta. De esta manera, se usó la válvula de ventilación 310 para controlar el suministro de un fluido en un canal microfluídico. Téngase en cuenta que, cuando se cerraron tanto la válvula de ventilación 310 como la entrada 312, no fluyó fluido a través del canal (aunque se observó algo de movimiento debido a la expansión del fluido cuando se aplicó vacío).
El sistema que se muestra en la figura 5B incluye un único canal en el que se incorporaron tres válvulas de ventilación. El único canal 320 se configuró para hacer fluir las porciones de fluido 322, 324, 326 y 328 en la dirección de la flecha 308. El canal incluía la entrada 330 y las válvulas de ventilación 332, 334 y 336. Como el sistema descrito en la figura 5A, se aplicó vacío en la salida del canal 340 para proporcionar una caída de presión a través del canal microfluídico. En un experimento, se abrió la válvula de ventilación 332 y, al aplicar el vacío a la salida 340, solo el fluido 322 se transportó a través del canal 320. De forma subsecuente, la válvula de ventilación 332 se cerró mientras que la válvula 334 se abrió, lo que dio lugar al transporte de un único fluido 324 a través del canal 320. Después, se cerraron las válvulas de ventilación 332 y 334 mientras se abría la válvula 336, y la porción de fluido 326 se transportó a través del canal. Por último, las válvulas de ventilación 332, 334 y 336 se cerraron mientras se abría la entrada 330, lo que dio lugar al transporte de la porción de fluido 328 a través del canal.
En otro conjunto de experimentos, se transportaron múltiples fluidos a través del canal simultáneamente. En un caso, antes del primer uso, se cerró la válvula de ventilación 332, pero se abrió la válvula 334. Al aplicar vacío a la salida 340, las porciones de fluido 322 y 324 se transportaron simultáneamente a través del canal 320 en la dirección de la flecha 308. En otro experimento, antes del primer uso, se cerraron las válvulas de ventilación 332 y 334, pero se abrió la válvula 336. Al aplicar vacío a la salida 340, las porciones de fluido 322, 324 y 326 se transportaron simultáneamente a través del canal 320 en la dirección de la flecha 308. Por último, en un experimento, se cerraron todas las válvulas de ventilación y se abrió la entrada 330, lo que dio lugar al transporte simultáneo de las porciones de fluido 322, 324, 326 y 328 al aplicar vacío a la salida 340.
Este ejemplo muestra que el control de fluido, incluida la sincronización de los tapones de fluido, se puede lograr en un dispositivo abriendo y cerrando una o más válvulas de ventilación y aplicando una única fuente de flujo de fluido (por ejemplo, un vacío) funcionado a una presión sustancialmente constante durante el uso del dispositivo.
Ejemplo 3
Este ejemplo describe el control del movimiento de fluidos en sistemas microfluídicos que comprenden múltiples canales y al menos una válvula de ventilación para controlar el movimiento del fluido. Las figuras 6A-6C incluyen ilustraciones esquemáticas de los sistemas descritos en este ejemplo. En el dispositivo ilustrado en la figura 6A, un microcanal 410 estaba conectado de forma fluida a dos ramificaciones de canal 412 y 414, que se cruzaban en la válvula de ventilación 416. El microcanal 410 contenía fluido 418. Además, los fluidos 420 y 422 se almacenaron en las ramificaciones 412 y 414, respectivamente. El canal 410 estaba conectado a la salida 424, mientras que las ramificaciones 412 y 414 estaban conectadas a las entradas 426 y 428, respectivamente. Todos los fluidos en el dispositivo se separaron por tapones de gas (inmiscible con el fluido 418, 420 y 422).
Se conectó a la salida 424 un vacío que funcionaba a una presión sustancialmente constante de -40 kPa durante todo el experimento. Inicialmente, se abrió la válvula de ventilación 416, lo que provocó que el fluido 418 fluyera a través del microcanal 410 en la dirección de la flecha 408 y que el aire fluyera a través de la válvula de ventilación 416. Los fluidos 420 y 422 no se movieron aunque las entradas 426 y 428 estaban abiertas. Después de que el fluido 418 saliera de la salida 424, el caudal de gas a través de la válvula de ventilación 416 aumentó, debido a la eliminación de la caída de presión provocada por el fluido 418. Después, se cerró la válvula de ventilación 416. Una vez que se cerró la válvula de ventilación, los fluidos 420 y 422 se mezclaron en la válvula de ventilación 416 para producir el fluido mixto 430 (mostrado en la figura 6B).
En otro conjunto de experimentos, los fluidos 420 y 422 se transportaron secuencialmente, en lugar de simultáneamente, pasada la válvula de ventilación 416. En un primer experimento, en la realización ilustrada en la figura 6C, la válvula de ventilación 416 y la entrada 426 se cerraron ambas (mientras que la entrada 428 estaba abierta) después de que el fluido 418 se transportara a través de la salida 424. Al cerrar la entrada 426, el fluido 420 se mantuvo sustancialmente estacionario en la ramificación 412 debido a la incapacidad del gas para entrar en la entrada 426. Por otro lado, el fluido 422 se transportó a través de la ramificación 414 y pasó por la válvula de ventilación cerrada 416 a medida que el gas se transportaba a través de la entrada 428.
Este ejemplo muestra que el control de fluido, incluidas la mezcla y sincronización de los tapones de fluido, se puede lograr en un dispositivo abriendo y cerrando una o más válvulas de ventilación y aplicando una única fuente de flujo de fluido (por ejemplo, un vacío) funcionado a una presión sustancialmente constante durante el uso del dispositivo.
Ejemplo 4
Este ejemplo describe el uso de un sistema de canales ramificados para realizar un ensayo en el que se puede detectar una señal ópticamente al depositar plata de forma no eléctrica sobre partículas de oro. La figura 7 incluye una ilustración esquemática del dispositivo de ensayo 300 usado en este ejemplo. El ensayo usado en este ejemplo se describe generalmente en la publicación de patente internacional n.° WO2005/066613 (solicitud de patente internacional n.° de serie PCT/US2004/043585), depositada el 20 de diciembre de 2004 y titulada "Assay Device and Method (Dispositivo y procedimiento de ensayo)".
El dispositivo incluía el área de reacción 510, la región de contención de residuos 512 y una salida 514. El área de reacción incluía un canal microfluídico de 50 micrones de profundidad y 120 micrones de ancho, con una longitud total de 175 mm. El dispositivo también incluía el canal microfluídico 516 y las ramificaciones de canal 518 y 520 (con las entradas 519 y 521, respectivamente). El canal 516 y las ramificaciones 518 y 520 tenían 350 micrones de profundidad y 500 micrones de ancho. Además, el canal 516 tenía 390 mm de largo y las ramificaciones 518 y 520 tenían cada una de 360 mm de largo. El área de reacción y los canales microfluídicos se fabricaron como se describe en el Ejemplo 1. Antes de sellar los canales, se adhirieron anticuerpos anti-PSA a una superficie del dispositivo en un segmento del área de reacción 510.
Antes del primer uso, el dispositivo se cargó con reactivos líquidos. La siguiente secuencia de líquidos se cargó en el canal 516: un tapón de 2 microlitros de agua 542, un tapón de 2 microlitros de solución tampón 541, un tapón de 20 microlitros de solución acuosa que contenía anticuerpos anti-PSA marcados con oro coloidal 526, un tapón de microlitros de solución tampón 524. Esta secuencia de tapones de fluido se cargó con una pipeta a través del puerto de entrada 539. El fluido 528, que contenía una solución de sal de plata, se cargó en el canal de ramificación a través del puerto 519 usando una pipeta. El fluido 530, que contenía una solución reductora, se cargó en el canal de ramificación 520 a través del puerto 521. Cada uno de los líquidos mostrados en la figura 7 se separaron de los demás líquidos mediante tapones de aire. Los puertos 514, 519, 521, 536, 539 y 540 se sellaron con una cinta adhesiva que se podía quitar o perforar fácilmente. Como tal, los líquidos se almacenaron en el dispositivo antes del primer uso.
En el primer uso, los puertos 514, 519, 521, 536, 539 y 540 se desellaron. Se conectó un tubo 544 que contenía 10 microlitros de muestra de sangre (522) a los puertos 539 y 540. Esto creó una conexión fluídica entre el área de reacción 510 y el canal 516, que de otra manera estaban desconectados y no en comunicación fluida entre sí antes del primer uso. Se aplicó un vacío de -40 kPa al puerto 514. La muestra 522 se hizo fluir en la dirección de la flecha 538 hacia el área de reacción 510. A medida que el fluido pasaba a través del área de reacción, se capturaron las proteínas de PSA en la muestra 522 por anticuerpos anti-PSA inmovilizados en las paredes del área de reacción. La muestra tardó 5 minutos en pasar a través del área de reacción, después de lo que se capturó en la región de contención de residuos 512. Las regiones de contención de residuos ejemplares que se pueden usar en los dispositivos descritos en esta solicitud se proporcionan en la patente de EE. UU. n.° de serie 12/196,392, depositada el 22 de agosto de 2008, titulada "Liquid containment for integrated assays (Contención de líquidos para ensayos integrados)" (publicada como US 2009/075390 A1).
Los fluidos 524, 526, 541 y 542 siguieron la muestra a través del área de reacción 510 hacia la región de contención de residuos 512. Esto dio lugar al transporte de fluido 524 en la dirección de la flecha 538 hacia el área de reacción 510. A medida que el fluido 524 pasaba a través del área de reacción, se lavaban los componentes restantes de la muestra no unidos. A medida que el fluido 526 pasaba a través del área de reacción, los anticuerpos anti-PSA marcados con oro se acoplaron al PSA capturado en las paredes del área de reacción (para formar un inmunocomplejo intercalado). Los fluidos 541 y 542 siguieron y lavaron además el área de reacción de cualquier componente reactivo no unido. El último fluido de lavado 542 (agua) eliminó las sales que podrían reaccionar con las sales de plata (es decir, cloruro, fosfato, azida).
La plata se puede depositar sobre las partículas de oro capturadas para aumentar el tamaño de los coloides y amplificar la señal. En algunas realizaciones, la señal se puede registrar por medios ópticos como densidad óptica. Para conseguir esto, se mezclaron los fluidos 528 y 530 para producir una solución de plata reactiva. La relación de los volúmenes de fluidos 528 y 530 fue de aproximadamente 1:1. Para iniciar la mezcla de los fluidos 528 y 530, se cerró la válvula de ventilación 536 mientras se mantenía el vacío aplicado a 514, lo que dio lugar al flujo simultáneo de los fluidos 528 y 530 hacia la válvula de ventilación 536. La válvula de ventilación se cerró para iniciar la mezcla solo después de que el fluido 542 anterior final hubiera salido del área de reacción. El cierre se realizó en un experimento sellando el puerto 536 con cinta adhesiva. En otro experimento, se conectó un tubo (no mostrado) operativamente asociado con una válvula solenoide (SMC V124A-6G-M5, no mostrada) a la válvula de ventilación 536 con un ajuste estanco de junta tórica. La válvula solenoide se activó para sellar el puerto (y, a continuación, se desactivó para abrir el puerto) de una manera similar a la descrita en esta solicitud con respecto a las figuras 2E-2F. Los fluidos 528 y 530 se mezclaron entre sí en la válvula de ventilación 536, produciendo una solución de plata activada con una viscosidad de aproximadamente 1x10'3 Pa s. El área de sección transversal del canal microfluídico debajo de la válvula de ventilación 536 fue aproximadamente el doble que la de los canales 518 y 520. Después de 10 segundos, se abrió la válvula de ventilación 536. En ese momento, aproximadamente el 55 % de los dos fluidos 528 y 530 se habían mezclado y los fluidos restantes 528 y 530 se dejaron en los canales 518 y 520, respectivamente.
La solución de plata activada se hizo fluir a través del área de reacción 510 para proporcionar la plata para la deposición. Debido a que la solución mezclada es estable solo durante unos pocos minutos (por lo general, menos de 10 minutos), la mezcla se realizó menos de un minuto antes de su uso en el área de reacción 510. Además, para lograr una deposición reproducible de plata en los coloides, se controló el tiempo entre la mezcla de los reactivos para producir la solución de plata activada y el suministro de la solución de plata activada al área de reacción de modo que fueran consistentes entre múltiples experimentos.
El control de las velocidades de flujo de los fluidos dentro del canal 516 y el área de reacción 510 fueron importantes cuando fluyeron fluidos a través del sistema. Debido al área de sección transversal relativamente pequeña del área de reacción, esta sirvió como cuello de botella, controlando el caudal general en el sistema. Cuando el área de reacción contenía líquidos, los caudales lineales de los fluidos en el canal 516 fueron aproximadamente 0,5 mm s-1. Los fluidos que fluyen desde los canales de ramificación 518 y 520 hacia el canal principal 516 podrían no haberse mezclado de manera reproducible a esta velocidad, ya que un fluido podría haber fluido más rápido que el otro, lo que provocaría que se mezclen porciones desiguales de los fluidos 528 y 530. Por otro lado, cuando el área de reacción contenía aire, los caudales lineales de los fluidos en el canal 516 y los canales de ramificación 518 y 520 eran de aproximadamente 15 mm s-1. A este caudal más alto, el caudal en los canales de ramificación 518 y 520 eran iguales y reproducibles (cuando la válvula de ventilación 536 estaba cerrada), lo que producía una mezcla reproducible. Por esta razón, la válvula de ventilación 536 no se cerró hasta que el fluido 542 pasó a través del área de reacción a la región de contención de desechos. Se podía determinar visualmente (a simple vista) cuándo había salido el fluido 542 del área de reacción 510. De forma alternativa, se colocó un detector óptico para medir la transmisión de luz a través de parte del área de reacción 510, como se describe con más detalle en la publicación de patente internacional n.° WO2005/066613 (solicitud de patente internacional n.° de serie PCT/US2004/043585), depositada el 20 de diciembre de 2004 y titulada "Assay Device and Method (Dispositivo y procedimiento de ensayo)".
El sistema microfluídico que se muestra en la figura 7 se diseñó de modo que el volumen del canal entre la válvula de ventilación 536 y el área de reacción 510 fuera mayor que el volumen esperado de la solución de plata activada mezclada (es decir, la porción combinada de los fluidos 528 y 530 que viajaron al canal 516 mientras la válvula de ventilación 536 estaba cerrada). Esto garantizaba que sustancialmente toda la mezcla tuviera lugar a un caudal lineal relativamente alto (ya que no había líquido, y solo aire, presente en el área de reacción 510 en este momento), y antes de que la solución activada llegara al área de reacción. Esta configuración ayudó a favorecer una mezcla reproducible y equitativa.
Para el ensayo descrito en este ejemplo, era importante mantener un flujo de la mezcla de plata activada dentro del área de reacción durante unos minutos (por ejemplo, de 2 a 10 minutos). En un primer experimento, se cargaron volúmenes de 45 microlitros de fluidos 528 y 530, de los cuales una porción se usó para la mezcla (produciendo un total de 55 microlitros de solución de plata activada). Este volumen de fluido combinado tuvo un tiempo de permanencia en el área de reacción de aproximadamente 300 segundos. Sin embargo, el uso de este volumen relativamente pequeño de líquido podría representar una complicación. Cuando se usan longitudes relativamente cortas de los segmentos de fluido 528 y 530, puede ser relativamente difícil garantizar que se mezclaron relaciones 1:1 de los dos fluidos. Pequeñas variaciones en la longitud del segmento podrían producir caudales desiguales de los dos líquidos, con un segmento más corto que exhibiría un caudal relativamente alto (debido a una resistencia relativamente pequeña al flujo y) en comparación con el segmento más largo. Este efecto puede producir una desviación en la relación de mezcla.
Para caracterizar este efecto, se realizó un segundo conjunto de experimentos en los que se mezclaron un volumen de 45 microlitros de solución de sal de plata y un volumen de 45 microlitros de solución reductora para producir un volumen de 90 microlitros de solución de plata activada. Se descubrió que la solución de sal de plata fluía ligeramente más rápido (por una combinación de razones que incluyen ligeras diferencias en la formulación, debido a la diferencia en la composición química, y una ligera variación en la sección transversal del canal, debido a las tolerancias de las técnicas de mecanizado usadas para la fabricación del canal) con respecto a la solución reductora y, por lo tanto, exhibió un caudal ligeramente más rápido a través de su ramificación cuando se aplicó el vacío. La figura 8 incluye un gráfico de los volúmenes de la solución de sal de plata (línea discontinua) y la solución reductora (línea continua) que han entrado en el canal de mezcla (en microlitros) en función del tiempo transcurrido después del contacto inicial de la sal de plata y las soluciones reductoras. Esta diferencia de caudal la indica la ligera diferencia en la pendiente de las líneas de la figura 8 de t = 0 a t = 9 segundos. En t = 9 segundos, la diferencia absoluta en las longitudes de los segmentos se vuelve importante, y la solución de sal de plata (que tiene una velocidad de flujo más rápida y, por lo tanto, un segmento más corto de líquido que queda en su ramificación) fluyó aún más rápido con respecto a la solución reductora. Este efecto se ilustra por la tendencia ascendente de la curva de la sal de plata (con respecto a la extrapolación lineal) y la tendencia descendente de la curva de la solución reductora.
Además, se observó que si el borde de arrastre de uno de los reactivos de los fluidos 528 y 530 alcanzaba la válvula de ventilación 536, se expulsaba una ligera explosión de líquido hacia la parte superior del orificio en la válvula de ventilación 536. Se descubrió que ese líquido entraba en contacto con el mecanismo de válvula externo. Si bien esto no tuvo un efecto observable inmediato sobre la eficiencia de la válvula, dio lugar a una contaminación no deseada de la válvula. El uso repetido de la válvula de esta manera (por ejemplo, para ejecutar varios experimentos) podría alterar el funcionamiento normal de la válvula. Reabriendo la válvula de ventilación 536 antes de que se hubieran mezclado todos los fluidos 528 y 530 garantizó que ninguno de los bordes de arrastre de los fluidos 528 y 530 llegara a la válvula de ventilación 526 y que no se produjera ninguna expulsión de líquido. Por tanto, al cargar el exceso de reactivo en las ramificaciones 518 y 520 (para garantizar que no hubiera grandes variaciones entre las longitudes de los fluidos 528 y 530 durante el flujo), y al usar no más de aproximadamente 2/3 del volumen del reactivo almacenado antes de volver a abrir la válvula de ventilación 536, se mantuvo una relación de mezcla constante durante toda la etapa de mezcla a la vez que se evitaba la proyección/contaminación de líquido del mecanismo de válvula externo en la válvula de ventilación 536. La válvula se pudo volver a abrir en varias fases de finalización, dependiendo del comportamiento de flujo de un conjunto específico de reactivos.
Este ejemplo muestra que el control de fluidos, incluidas la mezcla de los reactivos, el cambio en los caudales y la sincronización del flujo de fluido se puede lograr en un dispositivo al realizar un ensayo abriendo y cerrando una o más válvulas de ventilación y aplicando una única fuente de flujo de fluido (por ejemplo, un vacío) funcionado a una presión sustancialmente constante durante el uso del dispositivo. Este ejemplo también muestra la importancia de controlar los caudales de los tapones individuales de fluido que se van a mezclar en un dispositivo.
Si bien se han descrito e ilustrado varias realizaciones de la presente invención en esta solicitud, los expertos en la técnica podrán imaginar fácilmente una variedad de otros medios y/o estructuras para realizar las funciones y/u obtener los resultados y/o una o más de las ventajas descritas en esta solicitud, y que cada una de las variaciones de este tipo y/o modificaciones se encuentran dentro del alcance de la presente invención proporcionado dentro del alcance definido por las reivindicaciones. De forma más general, los expertos en la técnica apreciarán fácilmente que todos los parámetros, dimensiones, materiales y configuraciones descritos en esta solicitud pretenden ser ejemplares y que los parámetros, dimensiones, materiales y/o las configuraciones dependerán de la aplicación o aplicaciones específicas para las que se usan las enseñanzas de la presente invención. Los expertos en la técnica reconocerán, o podrán comprobar usando no más que la experimentación de rutina, muchos equivalentes a las realizaciones específicas de la invención descritas en esta solicitud. Por lo tanto, debe entenderse que las realizaciones anteriores se presentan solo a modo de ejemplo y que, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y equivalentes a las mismas, según lo dispuesto por el artículo 2 del Protocolo sobre la interpretación del artículo 69 del CPE, la invención se puede llevar a la práctica de otra manera que no sea la descrita específicamente.
Se debería entender que los artículos "un" y "una", como se usan en esta solicitud en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, a menos que se indique claramente lo contrario, incluyen referencias al plural.
La expresión "y/o," como se usa en esta solicitud en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, debe entenderse que significa "uno o ambos" de los elementos así unidos, es decir, elementos que están presentes de forma conjunta en algunos casos y presentes de forma disyuntiva en otros casos. Opcionalmente, pueden estar presentes otros elementos distintos de los elementos específicamente identificados por la cláusula "y/o", ya sea relacionado o no con los elementos específicamente identificados a menos que se indique claramente lo contrario. Por tanto, como ejemplo no limitante, una referencia a "A y/o B, "cuando se usa junto con un lenguaje abierto como "que comprende" se puede referir, en una realización, a A sin B (opcionalmente incluye elementos distintos de B); en otra realización, a B sin A (opcionalmente incluye elementos distintos de A); en realización, tanto A como B (opcionalmente incluye otros elementos); etc.
Como se usa en esta solicitud en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, se debe entender que "o" tiene el mismo significado que "y/o" como se define anteriormente. Por ejemplo, al separar elementos en una lista, "o" o "y/o" se interpretará como inclusivo, es decir, la inclusión de al menos uno, pero también incluye más de uno, de un número o lista de elementos y, opcionalmente, elementos adicionales no cotizados. Solo los términos que indiquen claramente lo contrario, tales como "solo uno de" o "exactamente uno de" o, cuando se usen en las reivindicaciones, "que consiste en", se referirán a la inclusión de exactamente un elemento de un número o lista de elementos. En general, el término "o", como se usa en esta solicitud, solo se interpretará como una indicación de alternativas exclusivas (es decir, "uno o el otro, pero no ambos") cuando esté precedido por términos de exclusividad, como "cualquiera", "uno de", " solo uno de" o "exactamente uno de". Cuando se use en las reivindicaciones "que consiste esencialmente en", tendrá su significado corriente como se usa en el campo del derecho de patentes.
Como se usa en esta solicitud en la memoria descriptiva y en las reivindicaciones, la frase "al menos uno", en referencia a una lista de uno o más elementos, se debe entender que significa al menos un elemento seleccionado de entre uno cualquiera o más elementos en la lista de elementos, pero sin incluir necesariamente al menos uno de todos y cada uno de los elementos específicamente enumerados dentro de la lista de elementos y sin excluir ninguna combinación de elementos en la lista de elementos. Opcionalmente, esta definición también permite que los elementos que puedan estar presentes sean diferentes a los elementos específicamente identificados dentro de la lista de elementos a los que se refiere la frase "al menos uno", ya estén relacionados o no con los elementos identificados específicamente. Por tanto, como ejemplo no limitativo, "al menos uno de A y B" (o, de manera equivalente, "al menos uno de A o B", o, de manera equivalente, "al menos uno de A y/o B ") se puede referir, en una realización, a al menos uno, que incluye opcionalmente más de uno, A, sin B presente (y que incluye opcionalmente elementos distintos de B); en otra realización, a al menos uno, que incluye opcionalmente más de uno, B, sin A presente (y que incluye opcionalmente elementos distintos de A); en otra realización más, al menos uno, que incluye opcionalmente más de uno, A, y al menos uno, que incluye opcionalmente más de uno, B (y que incluye opcionalmente otros elementos); etc.
En las reivindicaciones, así como en la memoria descriptiva anterior, todas las frases de transición como "que comprende", "que incluye", "que lleva", "que tiene", "que contiene", "que implica", "que sostiene" y similares se deben entender como abiertas, es decir, que significan que incluyen pero no se limitan a. Solo las frases de transición "que consiste en" y "que consiste esencialmente en" serán frases de transición cerradas o semicerradas, respectivamente.

Claims (23)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento, que comprende:
proporcionar un dispositivo (10) que comprende:
una porción de canal anterior (16) que contiene un primer fluido (20);
una porción de canal posterior (18) que contiene un segundo fluido (22) diferente del primer fluido;
una válvula de ventilación (24) colocada entre las porciones de canal anterior y posterior;
mientras el primer y el segundo fluido están en comunicación fluida entre sí, hacer fluir el segundo fluido en la porción de canal posterior sin hacer fluir el primer fluido aplicando un gradiente de presión cuando la válvula de ventilación está en la posición abierta; y
hacer fluir el primer fluido desde la porción de canal anterior a la porción de canal posterior después del flujo del segundo fluido aplicando un gradiente de presión cuando la válvula de ventilación está en la posición cerrada.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, donde:
a) al menos una de la porción de canal anterior y la porción de canal posterior es un canal microfluídico; o b) donde la porción de canal anterior y/o la porción de canal posterior es suficientemente larga para permitir una mezcla completa del primer y del segundo fluido mediante difusión.
3. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, donde:
a) el primer fluido es un líquido; o
b) el primer fluido es un gas; o
c) el segundo fluido es un líquido; o
d) el segundo fluido es un gas; o
e) al menos uno de los fluidos comprende sangre completa; o
f) el primer fluido comprende una solución de metal; o
g) el primer y el segundo fluido tienen viscosidades diferentes.
4. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior, donde:
a) el dispositivo comprende una porción de canal anterior que comprende un primer canal de ramificación (36); y una porción de canal anterior que comprende un segundo canal de ramificación (38), donde el primer y el segundo canal de ramificación se conectan en una intersección y se conectan de forma fluida a una porción de canal posterior; o
b) el primer y el segundo canal de ramificación están en comunicación fluida con el canal principal durante el almacenamiento del primer fluido.
5. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior, donde:
a) el dispositivo comprende un segundo fluido almacenado en el primer canal de ramificación; o b) el segundo fluido comprende un agente reductor; o
c) el fluido contenido en el canal se almacena en el canal antes del primer uso.
6. El procedimiento de cualquier reivindicación anterior, donde:
el primer y el segundo fluido están separados por un tercer fluido inmiscible con el primer y el segundo fluido.
7. El procedimiento de la reivindicación 6, donde el primer y el segundo fluido son reactivos, donde cada uno del primer y el segundo fluido se mantiene en un área de almacenamiento de reactivos y se puede suministrar en secuencia desde el área de almacenamiento de reactivos evitando el contacto entre el primer y el segundo fluido.
8. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior, donde:
a) la válvula se coloca entre el primer fluido y el segundo fluido; o
b) la válvula se coloca entre el primer fluido y el tercer fluido; o
c) la válvula se ubica en una porción del primer canal de ramificación; o
d) la válvula se ubica en una porción del segundo canal de ramificación.
9. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior, donde:
a) la intersección del primer y el segundo canal de ramificación comprende una región de mezcla, la región de mezcla tiene un área de sección transversal mayor que la del primer o el segundo canal de ramificación; o b) la región de mezcla comprende una válvula de ventilación; o
c) la mezcla de al menos porciones del primer y del segundo fluido incluye una mezcla turbulenta.
10. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior:
a) que comprende además un compañero de unión desechado en un área de reacción posterior a la intersección; o
b) donde al menos uno de los fluidos contiene un reactivo para una reacción química y/o biológica; o c) donde el primer fluido contiene un primer reactivo para una reacción química y/o biológica, y el segundo fluido contiene un segundo reactivo para la reacción química y/ biológica que es diferente del primer reactivo; o d) donde el uno o más reactivos participan en una reacción de afinidad heterogénea.
11. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior:
a) donde provocar que fluya el primer y/o el segundo fluido comprende aplicar un gradiente de presión al canal o canales que contienen el primer y/o segundo fluido; o
b) donde provocar que fluya el primer y/o el segundo fluido comprende aplicar un vacío a un extremo del canal o canales que contienen el primer y/o segundo fluido; o
c) que comprende además provocar que el primer y el segundo fluido fluyan hacia la intersección simultáneamente; o
d) donde hacer fluir el segundo fluido en la porción de canal posterior sin hacer fluir el primer fluido comprende accionar la válvula de ventilación de modo que la ventilación esté abierta; o
e) donde hacer fluir el primer fluido desde la porción de canal anterior hacia la porción de canal posterior después de que fluya el segundo fluido comprende accionar la válvula de ventilación de modo que la ventilación esté cerrada; o
f) donde las áreas de sección transversal de al menos uno del primer canal de ramificación y el segundo canal de ramificación se seleccionan de modo que, cuando se aplican presiones iguales al primer y el segundo canal de ramificación, el primer y el segundo fluido fluyen hacia la intersección simultáneamente; o
g) donde se aplica un vacío sustancialmente constante en la salida del canal principal y la sincronización del flujo del tercer, el segundo y el primer fluido se logra sincronizando la activación de la válvula de ventilación.
12. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior:
a) que comprende además mezclar al menos porciones del primer y el segundo fluido para producir un fluido mixto; o
b) que comprende además poner en contacto el primer y el segundo fluido mezclados con un área de reacción en los 10 minutos posteriores a mezclar el primer y el segundo fluido; o
c) que comprende esperar un tiempo predeterminado después de accionar la válvula de ventilación para permitir una cantidad predeterminada de mezcla de al menos porciones del primer y el segundo fluido y, a continuación, abrir la válvula de ventilación para detener el flujo del primer y el segundo fluido restantes en el primer y el segundo canal de ramificación, respectivamente, suministrando así una cantidad mezclada predeterminada del primer y dl segundo fluido al canal principal.
13. El procedimiento según cualquier reivindicación anterior:
a) que comprende además introducir un segmento de gas en un canal adyacente a una válvula de ventilación accionando la válvula de ventilación de manera que la válvula de ventilación esté abierta; o
b) donde introducir un segmento de gas en el canal comprende provocar que un fluido contenido en el canal se divida en la primera y la segunda porción que están separadas por el segmento de gas; o
c) que comprende hacer fluir un tercer fluido en un canal principal antes de accionar la válvula de ventilación, sin hacer fluir el primer y el segundo fluido.
14. Un dispositivo, que comprende:
una entrada (14);
una salida (92);
una porción de canal anterior (16) en comunicación fluida con la entrada, donde la porción de canal anterior contiene un primer fluido (20);
una porción de canal posterior (18) en comunicación fluida con la salida, donde la porción de canal posterior contiene un segundo fluido (22); y
una válvula de ventilación (24) colocada entre las porciones de canal anterior y posterior, donde el dispositivo se configura de modo que, mientras que el primer y el segundo fluido están en comunicación fluida entre sí, el segundo fluido puede fluir en la porción de canal posterior sin fluir el primer fluido aplicando un gradiente de presión cuando la válvula de ventilación está en la posición abierta, y el primer fluido puede fluir desde la porción de canal anterior a la porción de canal posterior después del flujo del segundo fluido aplicando un gradiente de presión cuando la válvula de ventilación está en la posición cerrada.
15. El dispositivo de la reivindicación 14, donde:
a) al menos una de la porción de canal anterior y la porción de canal posterior es un canal microfluídico; o b) donde la porción de canal anterior y/o la porción de canal posterior es suficientemente larga para permitir una mezcla completa del primer y del segundo fluido mediante difusión.
16. El dispositivo de la reivindicación 14 o 15, donde:
a) el primer fluido es un líquido; o
b) el primer fluido es un gas; o
c) el segundo fluido es un líquido; o
d) el segundo fluido es un gas; o
e) al menos uno de los fluidos comprende sangre completa; o
f) el primer fluido comprende una solución de metal; o
g) el primer y el segundo fluido tienen viscosidades diferentes.
17. El dispositivo de la reivindicación 14, 15 o 16, donde:
a) el dispositivo comprende una porción de canal anterior que comprende un primer canal de ramificación (36); y una porción de canal anterior que comprende un segundo canal de ramificación (38), donde el primer y el segundo canal de ramificación se conectan en una intersección y se conectan de forma fluida a una porción de canal posterior; o
b) el primer y el segundo canal de ramificación están en comunicación fluida con el canal principal durante el almacenamiento del primer fluido.
18. El dispositivo de la reivindicación 14, 15, 16 o 17, donde:
a) el dispositivo comprende un segundo fluido almacenado en el primer canal de ramificación; o
b) el segundo fluido comprende un agente reductor.
19. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, donde:
el primer y el segundo fluido están separados por un tercer fluido inmiscible con el primer y el segundo fluido.
20. El dispositivo de la reivindicación 19, donde el primer y el segundo fluido son reactivos, donde cada uno del primer y el segundo fluido se mantiene en un área de almacenamiento de reactivos y se puede suministrar en secuencia desde el área de almacenamiento de reactivos evitando el contacto entre el primer y el segundo fluido.
21. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, donde:
a) la válvula se coloca entre el primer fluido y el segundo fluido; o
a) la válvula se coloca entre el primer fluido y el tercer fluido; o
c) la válvula se ubica en una porción del primer canal de ramificación; o
c) la válvula se ubica en una porción del segundo canal de ramificación.
22. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22, donde:
a) la porción de canal anterior es un primer canal de ramificación (36), el dispositivo comprende además un segundo canal de ramificación (38), donde el primer y el segundo canal de ramificación se conectan en una intersección y se conectan de forma fluida a la porción de canal posterior; o
b) la intersección del primer y el segundo canal de ramificación comprende una región de mezcla, la región de mezcla tiene un área de sección transversal mayor que la del primer o el segundo canal de ramificación; o c) la región de mezcla comprende una válvula de ventilación; o
d) la mezcla de al menos porciones del primer y el segundo fluido incluye una mezcla turbulenta.
23. El dispositivo de cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22:
a) que comprende además un compañero de unión desechado en un área de reacción posterior a la intersección; o
b) donde al menos uno de los fluidos contiene un reactivo para una reacción química y/o biológica; o c) donde el primer fluido contiene un primer reactivo para una reacción química y/o biológica, y el segundo fluido contiene un segundo reactivo para la reacción química y/ biológica que es diferente del primer reactivo; o d) donde el uno o más reactivos participan en una reacción de afinidad heterogénea.
ES10788178T 2009-11-24 2010-11-24 Mezcla y suministro de fluidos en sistemas microfluídicos Active ES2859481T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US26398109P 2009-11-24 2009-11-24
PCT/US2010/057969 WO2011066361A1 (en) 2009-11-24 2010-11-24 Fluid mixing and delivery in microfluidic systems

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2859481T3 true ES2859481T3 (es) 2021-10-04

Family

ID=43430651

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES10788178T Active ES2859481T3 (es) 2009-11-24 2010-11-24 Mezcla y suministro de fluidos en sistemas microfluídicos

Country Status (17)

Country Link
US (8) US8567425B2 (es)
EP (1) EP2504105B1 (es)
JP (2) JP5977674B2 (es)
CN (1) CN102740975B (es)
BR (1) BR112012012512A2 (es)
CL (1) CL2012001340A1 (es)
CO (1) CO6541593A2 (es)
DK (1) DK2504105T3 (es)
EA (1) EA024999B1 (es)
ES (1) ES2859481T3 (es)
HU (1) HUE053571T2 (es)
MX (2) MX336714B (es)
PE (1) PE20130172A1 (es)
PL (1) PL2504105T3 (es)
PT (1) PT2504105T (es)
UA (2) UA120744C2 (es)
WO (1) WO2011066361A1 (es)

Families Citing this family (76)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005072858A1 (en) 2004-01-26 2005-08-11 President And Fellows Of Harvard College Fluid delivery system and method
EP2285491A1 (en) 2008-04-25 2011-02-23 Claros Diagnostics, Inc. Flow control in microfluidic systems
US9205396B2 (en) * 2008-11-26 2015-12-08 Sumitomo Bakelite Co., Ltd. Microfluidic device
HUE053571T2 (hu) 2009-11-24 2021-07-28 Opko Diagnostics Llc Folyadékkeverés és szállítás mikrofluid rendszerekben
EP2558203A1 (en) 2010-04-16 2013-02-20 Opko Diagnostics, LLC Systems and devices for analysis of samples
WO2012096480A2 (en) * 2011-01-10 2012-07-19 Lg Electronics Inc. Diagnostic cartridge and control method for diagnostic cartridge
US8871500B2 (en) * 2011-01-21 2014-10-28 Innovative Micro Technology MEMS particle sorting actuator and method of manufacturing
KR101193566B1 (ko) 2011-08-10 2012-10-22 고려대학교 산학협력단 마이크로칩 기반 혈소판 복합기능 검사 장치
WO2013095737A2 (en) * 2011-09-28 2013-06-27 President And Fellows Of Harvard College Systems and methods for droplet production and/or fluidic manipulation
BR112014019323A8 (pt) 2012-02-08 2017-07-11 Harvard College Formação de gotícula com uso de decomposição de fluido
US9931630B2 (en) * 2012-06-06 2018-04-03 Instituto De Engenharia De Sistemas E Computadores Para Os Microsistemas E As Nanotecnologias (Inesc-Mn) Autonomous and programmable sequential flow of solutions in capillary microfluidics
CN102886280B (zh) * 2012-08-28 2014-06-11 博奥生物有限公司 一种微流控芯片及其应用
GB201216454D0 (en) * 2012-09-14 2012-10-31 Carclo Technical Plastics Ltd Sample metering device
GB201219014D0 (en) * 2012-10-23 2012-12-05 Cambridge Entpr Ltd Fluidic device
US9588027B2 (en) 2013-03-13 2017-03-07 UPKO Diagnostics, LLC Mixing of fluids in fluidic systems
US9138746B2 (en) 2013-05-01 2015-09-22 Honeywell International Inc. Fluid stop for measured sample containment
CN103332663B (zh) * 2013-07-08 2015-06-17 南京理工大学 一种基于微流控技术的起爆药合成系统及其方法
US9440233B2 (en) * 2013-08-09 2016-09-13 Shark Kabushiki Kaisha Microfluidic device for serial fluidic operations
JP6290261B2 (ja) * 2013-12-26 2018-03-07 京セラ株式会社 検体液センサ、検体液センサユニット及び検体液検査方法
BR112016027815B1 (pt) * 2014-05-27 2022-07-12 Illumina, Inc. Sistemas e métodos para análise bioquímica incluindo um instrumento de base e cartucho removível
MX2017007576A (es) 2014-12-12 2018-03-09 Opko Diagnostics Llc Sistemas fluídicos que comprenden un canal de incubación, que incluye sistemas fluídicos formados por moldeo.
CN107533076A (zh) 2015-02-24 2018-01-02 不列颠哥伦比亚大学 连续流微流体系统
EP3288671A4 (en) * 2015-04-28 2019-01-16 The University Of British Columbia DISPOSABLE MICROFLUIDIC CARTRIDGE
US10632479B2 (en) * 2015-05-22 2020-04-28 The Hong Kong University Of Science And Technology Droplet generator based on high aspect ratio induced droplet self-breakup
WO2016200922A1 (en) 2015-06-12 2016-12-15 Cytochip Inc. Fluidic units and cartridges for multi-analyte analysis
US10634602B2 (en) 2015-06-12 2020-04-28 Cytochip Inc. Fluidic cartridge for cytometry and additional analysis
WO2017001436A1 (en) * 2015-06-29 2017-01-05 Imec Vzw Valve-less mixing method and mixing device
CN108027310B (zh) 2015-07-14 2020-12-22 芯易诊有限公司 流体盒中的体积感测
US11491482B2 (en) * 2015-07-17 2022-11-08 Delta Electronics, Inc. Method for extracting nucleic acid and extraction cassette thereof
US9733239B2 (en) 2015-07-24 2017-08-15 HJ Science & Technology, Inc. Reconfigurable microfluidic systems: scalable, multiplexed immunoassays
WO2017019221A1 (en) * 2015-07-24 2017-02-02 HJ Science & Technology, Inc. Reconfigurable microfluidic systems: homogeneous assays
US9956558B2 (en) 2015-07-24 2018-05-01 HJ Science & Technology, Inc. Reconfigurable microfluidic systems: homogeneous assays
US9956557B2 (en) 2015-07-24 2018-05-01 HJ Science & Technology, Inc. Reconfigurable microfluidic systems: microwell plate interface
WO2017056748A1 (ja) * 2015-09-28 2017-04-06 パナソニックヘルスケアホールディングス株式会社 アナライトを分析するセンサ、測定装置、及びアナライトの分析方法
AU2016339957C1 (en) 2015-10-16 2021-08-26 Opko Diagnostics, Llc Articles and methods for preparing a surface for obtaining a patient sample
EP3387447A4 (en) 2015-12-11 2019-08-28 Opko Diagnostics, LLC FLUID SYSTEMS WITH INCUBATION SAMPLES AND / OR REAGENTS
PL3397387T3 (pl) 2015-12-29 2021-11-22 Opko Diagnostics, Llc Urządzenie do zbierania płynów i związane z nim metody
US10913648B2 (en) 2016-01-04 2021-02-09 Micro Infinity Flow, Llc Motor and pump system
JP7349788B2 (ja) 2016-01-06 2023-09-25 ザ・ユニバーシティ・オブ・ブリティッシュ・コロンビア 分岐ミキサー並びにその使用及び製造方法
US20190329240A1 (en) * 2016-02-17 2019-10-31 Hitachi High-Technologies Corporation Analysis Apparatus
CN106226545B (zh) * 2016-07-06 2017-12-22 苏州大学 具有可编程进样功能的微流控三维芯片
USD812766S1 (en) * 2016-07-12 2018-03-13 EMULATE, Inc. Microfluidic chip for use with a fluid perfusion module
CN106119085B (zh) * 2016-08-23 2018-12-11 闫维新 一种实时荧光pcr混合微流道芯片
CA3032062A1 (en) * 2016-08-30 2018-03-08 Bracco Suisse Sa Preparation of size-controlled microparticles
USD842493S1 (en) * 2016-09-07 2019-03-05 EMULATE, Inc. Microfluidic chip without pressure features for use with a fluid perfusion module
USD816861S1 (en) * 2016-09-07 2018-05-01 EMULATE, Inc. Transparent microfluidic chip without pressure features for use with a fluid perfusion module
JP6884562B2 (ja) * 2016-11-30 2021-06-09 シスメックス株式会社 検体処理方法および検体処理装置
EP3558524A1 (en) * 2016-12-22 2019-10-30 IMEC vzw A microfluidic device for sorting out droplets
GB201704758D0 (en) 2017-01-05 2017-05-10 Illumina Inc Reagent channel mixing systema and method
GB201704747D0 (en) 2017-01-05 2017-05-10 Illumina Inc Reagent mixing system and methods
CN108339578B (zh) * 2017-01-25 2020-07-07 清华大学 液滴进样器以及使用其的液滴进样方法
WO2018148498A1 (en) 2017-02-09 2018-08-16 Karcher North America, Inc. Floor cleaning device with disinfection capabilities
CN106824006B (zh) * 2017-02-16 2018-09-04 中国科学院半导体研究所 一种防止交叉污染的多试剂顺序进液装置
WO2018160175A1 (en) * 2017-03-01 2018-09-07 Ubidia Fernando A Motor and pump system
WO2018186884A1 (en) 2017-04-07 2018-10-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic devices
US11110453B2 (en) 2017-04-07 2021-09-07 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic devices
JP6891953B2 (ja) * 2017-05-31 2021-06-18 株式会社島津製作所 Ｐｅｓｉイオン源用サンプルプレート及び該サンプルプレートを用いた質量分析装置
US10753954B2 (en) 2017-07-11 2020-08-25 International Business Machines Corporation Vacuum-driven microfluidic probes
CN107376750A (zh) * 2017-08-03 2017-11-24 青岛科技大学 一种可实现高效混合的微流体芯片
US11491487B2 (en) 2017-10-23 2022-11-08 Cytochip Inc. Devices and methods for measuring analytes and target particles
JP6950956B2 (ja) * 2017-12-28 2021-10-13 国立研究開発法人産業技術総合研究所 アッセイ装置
WO2019213060A1 (en) * 2018-04-30 2019-11-07 Protein Fluidics, Inc. Valveless fluidic switching flowchip and uses thereof
US10898871B2 (en) 2018-07-02 2021-01-26 International Business Machines Corporation Micro electrical mechanical system (MEMS) multiplexing mixing
WO2020013022A1 (ja) * 2018-07-12 2020-01-16 株式会社神戸製鋼所 反応器及びこれを備えた反応器システム
CN108977358B (zh) * 2018-07-13 2022-03-25 广州诺诚生物制品股份有限公司 一种封闭式生物反应器及其细胞培养方法
US11331674B2 (en) * 2019-04-29 2022-05-17 Hach Company Liquid mixing
KR102416982B1 (ko) * 2019-05-24 2022-07-06 주식회사 앱솔로지 중간 벤트홀을 가지는 미세유체소자를 포함하는 레피드 키트
CN112403539A (zh) * 2019-08-23 2021-02-26 无锡源清天木生物科技有限公司 一种微流控芯片
JP7164505B2 (ja) * 2019-10-02 2022-11-01 積水化学工業株式会社 マイクロ流路チップ
WO2021090745A1 (ja) * 2019-11-08 2021-05-14 積水化学工業株式会社 検体の回収方法及び検査チップ
EP4058191A1 (en) * 2019-11-15 2022-09-21 miDiagnostics NV Pressure-assisted flow in a microfluidic system
WO2021108591A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Waters Technologies Corporation Gradient proportioning valve
KR102363459B1 (ko) * 2019-12-31 2022-02-15 한국과학기술원 모듈형 유체 칩 및 이를 이용한 유체 제어 방법
CN116887910A (zh) * 2020-11-30 2023-10-13 精密纳米系统无限责任公司 非聚集微流体混合器和用于其的方法
GB202105032D0 (en) * 2021-04-08 2021-05-26 Kromek Ltd Microfludic system and method
CN113634294A (zh) * 2021-08-27 2021-11-12 江苏溢康辰医疗科技有限公司 一种主动式双向微流控结构及其应用方法

Family Cites Families (170)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2374921A (en) * 1941-08-18 1945-05-01 E J Gray And Arthur M Smith Photographic developer
US3394005A (en) * 1964-10-16 1968-07-23 Du Pont Increased development rate of photosoluble silver halide emulsions by the action of water-soluble iodide
US3735640A (en) 1972-03-10 1973-05-29 L Chizhov Apparatus for injecting a sample into a gas chromatograph
US4318994A (en) 1979-08-30 1982-03-09 Mcdonnell Douglas Corporation Enterobacteriaceae species biochemical test card
US4517302A (en) 1982-11-15 1985-05-14 Technicon Instruments Corporation Continuous flow metering apparatus
CA1211157A (en) 1982-11-22 1986-09-09 Richard L. Columbus Capillary transport device having means for increasing the viscosity of the transported liquid
JPS627664U (es) * 1985-06-26 1987-01-17
US4963498A (en) 1985-08-05 1990-10-16 Biotrack Capillary flow device
US4761381A (en) * 1985-09-18 1988-08-02 Miles Inc. Volume metering capillary gap device for applying a liquid sample onto a reactive surface
JPS6276664U (es) 1985-11-01 1987-05-16
US5051237A (en) 1988-06-23 1991-09-24 P B Diagnostic Systems, Inc. Liquid transport system
JPH02176466A (ja) 1988-12-27 1990-07-09 Mochida Pharmaceut Co Ltd 液性試料中の特定物質の測定方法および測定器具
US5286454A (en) 1989-04-26 1994-02-15 Nilsson Sven Erik Cuvette
GB8915512D0 (en) 1989-07-06 1989-08-23 Sec Dep For Health Silver enhanced gold-labelled immuno assay method
US6176962B1 (en) 1990-02-28 2001-01-23 Aclara Biosciences, Inc. Methods for fabricating enclosed microchannel structures
SE470347B (sv) 1990-05-10 1994-01-31 Pharmacia Lkb Biotech Mikrostruktur för vätskeflödessystem och förfarande för tillverkning av ett sådant system
US5268147A (en) * 1992-02-26 1993-12-07 Miles, Inc. Reversible direction capsule chemistry sample liquid analysis system and method
US5304487A (en) 1992-05-01 1994-04-19 Trustees Of The University Of Pennsylvania Fluid handling in mesoscale analytical devices
US5486335A (en) 1992-05-01 1996-01-23 Trustees Of The University Of Pennsylvania Analysis based on flow restriction
US5726026A (en) 1992-05-01 1998-03-10 Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale sample preparation device and systems for determination and processing of analytes
US5637469A (en) 1992-05-01 1997-06-10 Trustees Of The University Of Pennsylvania Methods and apparatus for the detection of an analyte utilizing mesoscale flow systems
US5885527A (en) 1992-05-21 1999-03-23 Biosite Diagnostics, Inc. Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membrances
US5205322A (en) * 1992-06-17 1993-04-27 Puritan-Bennett Corporation Method and apparatus for flow control for sensor calibration
CA2105515A1 (en) 1993-09-03 1995-03-04 Carlos A. Santizo Lescaille Visual immunoassay method for the detection of ligands, based on the use of opaque plastic supports
US6638482B1 (en) 1993-11-01 2003-10-28 Nanogen, Inc. Reconfigurable detection and analysis apparatus and method
US20040077074A1 (en) 1993-11-01 2004-04-22 Nanogen, Inc. Multi-chambered analysis device
US5478751A (en) 1993-12-29 1995-12-26 Abbott Laboratories Self-venting immunodiagnositic devices and methods of performing assays
US5580523A (en) 1994-04-01 1996-12-03 Bard; Allen J. Integrated chemical synthesizers
US5571410A (en) 1994-10-19 1996-11-05 Hewlett Packard Company Fully integrated miniaturized planar liquid sample handling and analysis device
US5603351A (en) 1995-06-07 1997-02-18 David Sarnoff Research Center, Inc. Method and system for inhibiting cross-contamination in fluids of combinatorial chemistry device
WO1996014934A1 (en) 1994-11-14 1996-05-23 Trustees Of The University Of Pennsylvania Mesoscale sample preparation device and systems for determination and processing of analytes
US5580689A (en) 1994-12-09 1996-12-03 Xerox Corporation Migration imaging members
US5731212A (en) 1994-12-20 1998-03-24 International Technidyne Corporation Test apparatus and method for testing cuvette accommodated samples
GB9502112D0 (en) 1995-02-03 1995-03-22 British Biocell Int Assay device and method
US5594047A (en) 1995-02-17 1997-01-14 Eastman Kodak Company Method for forming photographic dispersions comprising loaded latex polymers
US5582960A (en) 1995-02-17 1996-12-10 Eastman Kodak Company Photographic print material
US6673533B1 (en) 1995-03-10 2004-01-06 Meso Scale Technologies, Llc. Multi-array multi-specific electrochemiluminescence testing
US6207369B1 (en) 1995-03-10 2001-03-27 Meso Scale Technologies, Llc Multi-array, multi-specific electrochemiluminescence testing
US5856174A (en) 1995-06-29 1999-01-05 Affymetrix, Inc. Integrated nucleic acid diagnostic device
US6168948B1 (en) 1995-06-29 2001-01-02 Affymetrix, Inc. Miniaturized genetic analysis systems and methods
WO1997004355A1 (en) 1995-07-18 1997-02-06 Agfa-Gevaert Naamloze Vennootschap Photothermographic recording material coated from an aqueous medium
US5972556A (en) 1995-09-14 1999-10-26 Agfa-Gevaert N.V. Thermographic and photothermographic materials for producing lithographic printing elements and processes therefor
US6911183B1 (en) * 1995-09-15 2005-06-28 The Regents Of The University Of Michigan Moving microdroplets
US20020068357A1 (en) * 1995-09-28 2002-06-06 Mathies Richard A. Miniaturized integrated nucleic acid processing and analysis device and method
US6709869B2 (en) 1995-12-18 2004-03-23 Tecan Trading Ag Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system
US5968714A (en) 1996-03-14 1999-10-19 Agfa-Gevaert Sensitivity-increasing recording process for a photosensitive thermally developable photographic material
US6399023B1 (en) 1996-04-16 2002-06-04 Caliper Technologies Corp. Analytical system and method
US5942443A (en) 1996-06-28 1999-08-24 Caliper Technologies Corporation High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
US5885470A (en) 1997-04-14 1999-03-23 Caliper Technologies Corporation Controlled fluid transport in microfabricated polymeric substrates
US6586193B2 (en) 1996-04-25 2003-07-01 Genicon Sciences Corporation Analyte assay using particulate labels
CA2253710A1 (en) 1996-04-25 1997-10-30 Spectrametrix Inc. Analyte assay using particulate labels
WO1998000705A1 (en) 1996-06-28 1998-01-08 Caliper Technologies Corporation Electropipettor and compensation means for electrophoretic bias
NZ333346A (en) 1996-06-28 2000-03-27 Caliper Techn Corp High-throughput screening assay systems in microscale fluidic devices
JP3834357B2 (ja) * 1996-07-10 2006-10-18 オリンパス株式会社 小型分析装置及びその駆動方法
US5876915A (en) 1996-07-24 1999-03-02 Agfa-Gevaert Photothermographic recording material comprising sensitizing dyes and a recording process therefor
US6074827A (en) 1996-07-30 2000-06-13 Aclara Biosciences, Inc. Microfluidic method for nucleic acid purification and processing
CN1095693C (zh) * 1996-09-16 2002-12-11 阿尔法海利克斯股份公司 存储和发放试剂用的药筒和方法
AU5895898A (en) 1996-12-20 1998-07-17 Gamera Bioscience Corporation An affinity binding-based system for detecting particulates in a fluid
US6632619B1 (en) 1997-05-16 2003-10-14 The Governors Of The University Of Alberta Microfluidic system and methods of use
US6524790B1 (en) 1997-06-09 2003-02-25 Caliper Technologies Corp. Apparatus and methods for correcting for variable velocity in microfluidic systems
US6375871B1 (en) 1998-06-18 2002-04-23 3M Innovative Properties Company Methods of manufacturing microfluidic articles
US5876675A (en) 1997-08-05 1999-03-02 Caliper Technologies Corp. Microfluidic devices and systems
US20020092767A1 (en) 1997-09-19 2002-07-18 Aclara Biosciences, Inc. Multiple array microfluidic device units
US6136272A (en) 1997-09-26 2000-10-24 University Of Washington Device for rapidly joining and splitting fluid layers
US5842787A (en) 1997-10-09 1998-12-01 Caliper Technologies Corporation Microfluidic systems incorporating varied channel dimensions
WO1999026071A1 (de) 1997-11-19 1999-05-27 Abion Beteiligungs- Und Verwaltungs-Gesellschaft Mbh Mehrkanalsystem zur durchführung chemischer, biologischer und/oder biochemischer analyseverfahren
US6100541A (en) 1998-02-24 2000-08-08 Caliper Technologies Corporation Microfluidic devices and systems incorporating integrated optical elements
US6251343B1 (en) 1998-02-24 2001-06-26 Caliper Technologies Corp. Microfluidic devices and systems incorporating cover layers
US7087148B1 (en) 1998-06-23 2006-08-08 Clinical Micro Sensors, Inc. Binding acceleration techniques for the detection of analytes
US6794197B1 (en) 1998-07-14 2004-09-21 Zyomyx, Inc. Microdevice and method for detecting a characteristic of a fluid
US6333200B1 (en) 1998-07-27 2001-12-25 University Of Delaware Miniaturized immunosensor assembled from colloidal particles between micropatterned electrodes
US6103199A (en) 1998-09-15 2000-08-15 Aclara Biosciences, Inc. Capillary electroflow apparatus and method
US6168048B1 (en) * 1998-09-22 2001-01-02 American Air Liquide, Inc. Methods and systems for distributing liquid chemicals
UA67804C2 (uk) 1998-10-02 2004-07-15 Роналд Нортедж Клапан
AU763497B2 (en) 1998-10-13 2003-07-24 Biomicro Systems, Inc. Fluid circuit components based upon passive fluid dynamics
US6146489A (en) 1998-11-19 2000-11-14 General Electric Company Method and apparatus for depositing scintillator material on radiation imager
US6416642B1 (en) 1999-01-21 2002-07-09 Caliper Technologies Corp. Method and apparatus for continuous liquid flow in microscale channels using pressure injection, wicking, and electrokinetic injection
US20020019059A1 (en) 1999-01-28 2002-02-14 Calvin Y.H. Chow Devices, systems and methods for time domain multiplexing of reagents
US6297020B1 (en) 1999-03-01 2001-10-02 Bayer Corporation Device for carrying out lateral-flow assays involving more than one analyte
US6677111B1 (en) 1999-03-26 2004-01-13 Fuji Photo Film Co., Ltd. Silver halide emulsion, production process thereof, and silver halide photographic light-sensitive material and photothermographic material using the same
JP3985884B2 (ja) 1999-04-12 2007-10-03 富士フイルム株式会社 熱現像画像記録材料
JP2000323241A (ja) 1999-05-12 2000-11-24 Honda Tsushin Kogyo Co Ltd コネクタ
EP1054259A1 (en) 1999-05-19 2000-11-22 Remacle, José Method for the identification of a target compound
US6488872B1 (en) 1999-07-23 2002-12-03 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Microfabricated devices and method of manufacturing the same
US6858185B1 (en) 1999-08-25 2005-02-22 Caliper Life Sciences, Inc. Dilutions in high throughput systems with a single vacuum source
US6906797B1 (en) 1999-09-13 2005-06-14 Aclara Biosciences, Inc. Side light activated microfluid channels
US6361958B1 (en) 1999-11-12 2002-03-26 Motorola, Inc. Biochannel assay for hybridization with biomaterial
WO2001049414A2 (en) 2000-01-06 2001-07-12 Caliper Technologies Corp. Ultra high throughput sampling and analysis systems and methods
AU2001249176A1 (en) 2000-03-14 2001-09-24 Micronics, Inc. Microfluidic analysis cartridge
WO2001072968A1 (fr) 2000-03-31 2001-10-04 Hokkaido Green Kosan, Incorporated Chlamydospores et procede de production associe
US20050118073A1 (en) 2003-11-26 2005-06-02 Fluidigm Corporation Devices and methods for holding microfluidic devices
AU2001252973A1 (en) 2000-04-17 2001-10-30 Purdue Research Foundation Biosensor and related method
AU2001261541B2 (en) 2000-05-11 2004-10-14 Caliper Life Sciences, Inc. Microfluidic devices and methods to regulate hydrodynamic and electrical resistance utilizing bulk viscosity enhancers
US20030118486A1 (en) 2000-07-03 2003-06-26 Xeotron Corporation Fluidic methods and devices for parallel chemical reactions
US7277166B2 (en) 2000-08-02 2007-10-02 Honeywell International Inc. Cytometer analysis cartridge optical configuration
US20020142618A1 (en) 2000-08-04 2002-10-03 Caliper Technologies Corp. Control of operation conditions within fluidic systems
US6610499B1 (en) 2000-08-31 2003-08-26 The Regents Of The University Of California Capillary array and related methods
GB2366529A (en) 2000-09-11 2002-03-13 Univ Sheffield Fluidic control valve for an assembly containing a plurality of microreactors
US6794123B2 (en) 2000-09-11 2004-09-21 Agfa-Gevaert Aqueous dispersion comprising photosensitive silver halide and a substantially light-insensitive silver salt of an organic carboxylic acid
WO2002023167A1 (en) 2000-09-11 2002-03-21 The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Fluidics system
WO2002022264A2 (en) 2000-09-18 2002-03-21 President And Fellows Of Harvard College Method and apparatus for gradient generation
US6780584B1 (en) 2000-09-27 2004-08-24 Nanogen, Inc. Electronic systems and component devices for macroscopic and microscopic molecular biological reactions, analyses and diagnostics
US6934836B2 (en) 2000-10-06 2005-08-23 Protasis Corporation Fluid separation conduit cartridge with encryption capability
US6827095B2 (en) 2000-10-12 2004-12-07 Nanostream, Inc. Modular microfluidic systems
JP2002236131A (ja) 2000-12-08 2002-08-23 Minolta Co Ltd マイクロチップ
US6878755B2 (en) 2001-01-22 2005-04-12 Microgen Systems, Inc. Automated microfabrication-based biodetector
US20020168780A1 (en) 2001-02-09 2002-11-14 Shaorong Liu Method and apparatus for sample injection in microfabricated devices
US6949377B2 (en) 2001-03-05 2005-09-27 Ho Winston Z Chemiluminescence-based microfluidic biochip
DE10111457B4 (de) 2001-03-09 2006-12-14 Siemens Ag Diagnoseeinrichtung
US6605422B2 (en) 2001-03-16 2003-08-12 Fuji Photo Film Co., Ltd. Process for producing a silver halide photographic emulsion
US6742661B1 (en) 2001-04-03 2004-06-01 Micronics, Inc. Well-plate microfluidics
US7723123B1 (en) * 2001-06-05 2010-05-25 Caliper Life Sciences, Inc. Western blot by incorporating an affinity purification zone
US7077152B2 (en) 2001-07-07 2006-07-18 Nanostream, Inc. Microfluidic metering systems and methods
KR100425536B1 (ko) 2001-07-16 2004-03-30 학교법인 포항공과대학교 유체 마이크로칩용 브레드보드
US7094379B2 (en) 2001-10-24 2006-08-22 Commissariat A L'energie Atomique Device for parallel and synchronous injection for sequential injection of different reagents
US20030138969A1 (en) 2002-01-24 2003-07-24 Jakobsen Mogens Havsteen Closed substrate platforms suitable for analysis of biomolecules
JP2005514224A (ja) 2001-10-26 2005-05-19 アクララ バイオサイエンシーズ， インコーポレイテッド ミクロ流体基材の射出成形ミクロ複製のためのシステムおよび方法
EP1461606A4 (en) 2001-12-05 2005-06-29 Univ Washington MICROFLUIDIC DEVICE AND SURFACE DECORATION METHOD FOR SOLID PHASE AFFINITY BINDING ASSAYS
US20050158847A1 (en) 2001-12-20 2005-07-21 Fosdick Stephen W. Centrifugal array processing device
US6982787B1 (en) 2002-01-02 2006-01-03 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Modification of the degree of liquid contact with a solid by control of surface and micro-channel capillary geometry
US7611616B2 (en) 2002-05-07 2009-11-03 Microfabrica Inc. Mesoscale and microscale device fabrication methods using split structures and alignment elements
US7901939B2 (en) 2002-05-09 2011-03-08 University Of Chicago Method for performing crystallization and reactions in pressure-driven fluid plugs
US7244961B2 (en) 2002-08-02 2007-07-17 Silicon Valley Scientific Integrated system with modular microfluidic components
US6867114B2 (en) 2002-08-29 2005-03-15 Micron Technology Inc. Methods to form a memory cell with metal-rich metal chalcogenide
US7605002B2 (en) 2002-09-06 2009-10-20 Epigem Limited Modular microfluidic system
US6878271B2 (en) 2002-09-09 2005-04-12 Cytonome, Inc. Implementation of microfluidic components in a microfluidic system
EP1419818B1 (de) * 2002-11-14 2013-10-30 Boehringer Ingelheim microParts GmbH Vorrichtung zum schrittweisen Transport von Flüssigkeit unter Ausnutzung von Kapillarkräften
GB2395196B (en) * 2002-11-14 2006-12-27 Univ Cardiff Microfluidic device and methods for construction and application
US20050221281A1 (en) 2003-01-08 2005-10-06 Ho Winston Z Self-contained microfluidic biochip and apparatus
US7645574B2 (en) 2003-01-23 2010-01-12 Integrated Nano-Technologies, Llc Methods of metallizing nucleic acid molecules and methods of attaching nucleic acid molecules to conductive surfaces
DE10315074A1 (de) 2003-04-02 2004-10-14 Clondiag Chip Technologies Gmbh Vorrichtung zur Vervielfältigung und zum Nachweis von Nukleinsäuren
WO2004096986A2 (en) 2003-04-29 2004-11-11 Integrated Nano-Technologies, Llc Method for quantitative detection of nucleic acid molecules
US7011793B2 (en) 2003-05-15 2006-03-14 Kionix, Inc. Reconfigurable modular microfluidic system and method of fabrication
US20060246526A1 (en) * 2003-06-02 2006-11-02 Gyros Patent Ab Microfluidic affinity assays with improved performance
US7028536B2 (en) 2004-06-29 2006-04-18 Nanostream, Inc. Sealing interface for microfluidic device
EP1691924B1 (en) 2003-12-10 2016-09-14 The Provost, Fellows, Foundation Scholars, & the other members of Board, of the College of the Holy & Undiv. Trinity of Queen Elizabeth near Dublin A modular biochip assembly
WO2005066613A1 (en) 2003-12-31 2005-07-21 President And Fellows Of Harvard College Assay device and method
WO2005072858A1 (en) 2004-01-26 2005-08-11 President And Fellows Of Harvard College Fluid delivery system and method
US8030057B2 (en) 2004-01-26 2011-10-04 President And Fellows Of Harvard College Fluid delivery system and method
US8101431B2 (en) 2004-02-27 2012-01-24 Board Of Regents, The University Of Texas System Integration of fluids and reagents into self-contained cartridges containing sensor elements and reagent delivery systems
US7655470B2 (en) 2004-10-29 2010-02-02 University Of Chicago Method for manipulating a plurality of plugs and performing reactions therein in microfluidic systems
EP1611954A1 (en) 2004-07-03 2006-01-04 Roche Diagnostics GmbH Liquid reservoir connector
WO2006018044A1 (en) 2004-08-18 2006-02-23 Agilent Technologies, Inc. Microfluidic assembly with coupled microfluidic devices
GB0426082D0 (en) 2004-11-26 2004-12-29 Norchip As A device for carrying out biological assays
CA2599657A1 (en) 2005-03-09 2006-09-21 The Regents Of The University Of California Microfluidic valve for liquids
EP1712903B1 (en) * 2005-04-11 2015-07-15 Roche Diagnostics GmbH Method for Integrated 2D gel electrophoresis
AU2006236410B2 (en) 2005-04-19 2012-11-01 President And Fellows Of Harvard College Fluidic structures including meandering and wide channels
CA2610875A1 (en) 2005-06-06 2006-12-14 Decision Biomarkers, Inc. Assays based on liquid flow over arrays
JP2007017354A (ja) 2005-07-08 2007-01-25 Sumitomo Bakelite Co Ltd 化学反応検出システム
US20070048189A1 (en) 2005-08-26 2007-03-01 Applera Corporation Fluid processing device, system, kit, and method
GB0520116D0 (en) 2005-10-03 2005-11-09 Smart Holograms Ltd Use of holographic sensors
DE102005048236A1 (de) 2005-10-07 2007-04-12 Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Volumenanteile der Phasen in einer Suspension
EP1946830B1 (en) 2005-11-07 2019-04-03 Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. Microreactor
EP1963866B1 (en) 2005-12-22 2018-05-16 Honeywell International Inc. Hematological analyzer system with removable cartridge
WO2007072986A1 (en) * 2005-12-22 2007-06-28 Canon Kabushiki Kaisha Substrate for target substance detecting device, target substance detecting device, target substance detecting apparatus and method using the same, and kit therefor
JP2007232172A (ja) 2006-03-03 2007-09-13 Nippon Sheet Glass Co Ltd マイクロバルブ装置
CN100588127C (zh) 2006-07-18 2010-02-03 王亦兵 转接口、电力通讯一体化局域网及其组网方法
EP1884494A1 (en) 2006-07-26 2008-02-06 SOLVAY (Société Anonyme) Process for the monitoring of solids which release oxygen when decomposing and bulk container
US20080085219A1 (en) 2006-10-05 2008-04-10 Beebe David J Microfluidic platform and method
EP2071026A1 (en) 2007-03-23 2009-06-17 Kabushiki Kaisha Toshiba Nucleic acid detection cassette and nucleic acid detection apparatus
US8524174B2 (en) 2007-03-26 2013-09-03 Agency For Science, Technology And Research Fluid cartridge, pump and fluid valve arrangement
DK2152417T3 (en) 2007-05-04 2018-08-06 Opko Diagnostics Llc APPARATUS AND PROCEDURE FOR ANALYSIS IN MICROFLUID SYSTEMS
US8828912B2 (en) * 2009-09-21 2014-09-09 Akonni Biosystems, Inc. Method of making a microarray assembly
US8591829B2 (en) 2008-12-18 2013-11-26 Opko Diagnostics, Llc Reagent storage in microfluidic systems and related articles and methods
EP3278877B1 (en) 2009-02-02 2020-06-03 Opko Diagnostics, LLC Structures for controlling light interaction with microfluidic devices
JPWO2010106844A1 (ja) 2009-03-18 2012-09-20 コニカミノルタアドバンストレイヤー株式会社 太陽熱発電用反射鏡
KR101747091B1 (ko) * 2009-03-19 2017-06-14 가부시키가이샤 가네카 핵산의 검출 방법 및 키트, 디바이스
AU2010249678B2 (en) * 2009-05-19 2014-08-28 The Regents Of The University Of California Multi-directional microfluidic devices and methods
HUE053571T2 (hu) 2009-11-24 2021-07-28 Opko Diagnostics Llc Folyadékkeverés és szállítás mikrofluid rendszerekben
EP2558203A1 (en) 2010-04-16 2013-02-20 Opko Diagnostics, LLC Systems and devices for analysis of samples

Also Published As

Publication number Publication date
MX336714B (es) 2016-01-28
US20150044760A1 (en) 2015-02-12
US20110120562A1 (en) 2011-05-26
MX2012005951A (es) 2012-10-01
US10953398B2 (en) 2021-03-23
EA024999B1 (ru) 2016-11-30
UA110927C2 (uk) 2016-03-10
EP2504105B1 (en) 2021-02-17
HUE053571T2 (hu) 2021-07-28
EA201200789A1 (ru) 2014-02-28
CO6541593A2 (es) 2012-10-16
PL2504105T3 (pl) 2021-06-28
US9731291B2 (en) 2017-08-15
US20140093866A1 (en) 2014-04-03
US20170304822A1 (en) 2017-10-26
US9075051B2 (en) 2015-07-07
CN102740975B (zh) 2015-11-25
US20130236375A1 (en) 2013-09-12
CL2012001340A1 (es) 2013-05-17
US10413899B2 (en) 2019-09-17
US9555408B2 (en) 2017-01-31
US20180078938A1 (en) 2018-03-22
UA120744C2 (uk) 2020-02-10
EP2504105A1 (en) 2012-10-03
JP2015143708A (ja) 2015-08-06
US9861980B2 (en) 2018-01-09
PT2504105T (pt) 2021-03-31
DK2504105T3 (da) 2021-03-15
WO2011066361A1 (en) 2011-06-03
US20170165664A1 (en) 2017-06-15
JP5977674B2 (ja) 2016-08-24
US8567425B2 (en) 2013-10-29
BR112012012512A2 (pt) 2017-06-13
JP2013512438A (ja) 2013-04-11
US8915259B2 (en) 2014-12-23
CN102740975A (zh) 2012-10-17
US20150251178A1 (en) 2015-09-10
PE20130172A1 (es) 2013-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2859481T3 (es) Mezcla y suministro de fluidos en sistemas microfluídicos
US10589265B2 (en) Reagent storage in microfluidic systems and related articles and methods
US10159978B2 (en) Flow control in microfluidic systems
US10684201B2 (en) Mixing of fluids in fluidic systems