JP2015531866A - スワップ可能型基板を有するデジタルマイクロフルイディクスシステム - Google Patents
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Abstract
Description
(a)使い捨てカートリッジを載置するために構成されている少なくとも1つのカートリッジ収容部を有するベースユニットと、
(b)下基板によって支持されており、第1の平面で実質的に延び、複数の個別電極を有する少なくとも1つの電極アレイと、
(c)上記の少なくとも1つの電極アレイの個別電極の選択を制御し、エレクトロウェッティングによって上記のカートリッジ内で液滴を操作するための個別の電圧パルスをこれらの個別電極に供給する中央制御ユニットとを備える。
(a)本発明に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステムを準備し、
(b)ここで記載されているカートリッジを準備し、
(c)ここで記載されている交換型電極板を準備し、
交換型電極板は、カートリッジの隙間内で特定の分析を実行するために構成されている電極アレイを備え、分析の間、疎水面に付着する液滴中のサンプルはエレクトロウェッティングによって隙間内で操作される。
(a)ここで記載のデジタルマイクロフルイディクスシステムを準備し、
(b)ここで記載されているカートリッジを準備し、
(c)本発明に記載の交換型電極板を選択し、
交換型電極板は、カートリッジの隙間内で特定の分析を実行するために構成されている電極アレイを備え、分析の間、疎水面に付着する液滴中のサンプルはエレクトロウェッティングによって隙間内で操作される。
○(例えば分子生物学の)特定群の分析用に設計された例えば以下を備える交換型PCB
○分析容量を定義する電極のパターンを有する上層
○各電極に電力を供給するためのトレース配線を有する第2層
○特定領域に熱を加える薄いトレースを有する第3層
○特定領域の温度を測定及び制御するための熱電対が一体化された第4層
○全ての層とそれらの電気的な接点をつないでいる基板
●PCB電極のオンとオフの切り替えを制御するための高電圧電源リレーモジュールと、
●システム全体に電力を供給するための電源
●(例えば蛍光検出用の)光学モジュール
●PCB上の所定位置にカートリッジを保持するためのクランプ及び/又は真空モジュール
●PCBの下部に向かって及びPCBの下部から離れて、永久磁石を移動させる磁気アクチュエータ(永久磁石は電磁石よりも集中した強力な磁場を生成する)
●デジタル出力(即ち、磁気アクチュエータ、ヒーター、真空など)及び入力(熱電対など)を制御するためのアナログデジタル入出力モジュール
●システムに電力を供給するための電源モジュール
●以下を備えるシステムを実行するための組み込みプロセッサ
○ソフトウェアとユーザインターフェース
(a)各カートリッジ収容部8を通じて基板収容部40に交換型電極板41を垂直に降ろす。
(b)各カートリッジ収容部8の下方で基板収容部40に交換型電極板41を水平に摺動させる。
(c)各カートリッジ収容部8の下方で交換型電極板41を水平に摺動させ、基板収容部40に実質的に垂直に持ち上げる。
2 使い捨てカートリッジ
3 下層
4 上層
5 スペーサー
6 隙間
7 ベースユニット
8 カートリッジ収容部
9 電極アレイ
10 個別電極
11 下基板,PCB
12 カバープレート
13 上基板
14 中央制御ユニット
15 導電性部材
16 ヒンジ
17 疎水面
17’ 第1の疎水面
17” 第2の疎水面
18 穿孔機構
19 貫通孔
20 穿孔ピペットの先端
21 区画
22 追加的な穿孔機構
23 液滴
24 誘電体層
25 挿入ガイド
26 使い捨てピペットの先端
27 穿孔ピン
31 穿孔可能な膜
32 分離棒
40 基板収容部
41 交換型電極板
42 電装基板接点素子
43 電装ベースユニット接点素子
44 PCB縁部
45 デジタルアナログ(D/A)入出力(I/O)基板
46 高電圧リレーモジュール
47 カートリッジクランプモジュール
48 光学モジュール
49 真空機構
50 磁気アクチュエータモジュール
51 組み込みソフトウェア
52 グラフィックユーザーインターフェース(GUI)
53 Oリング
Claims (18)
- 下層(3)と、上層(4)と、前記下層(3)と前記上層(4)との間の隙間(6)とを備える使い捨てカートリッジ(2)内の液滴中のサンプルを操作するデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)であって、
前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)は、
(a)使い捨てカートリッジ(2)を載置するために設けられた少なくとも1つのカートリッジ収容部(8)を有するベースユニット(7)と、
(b)実質的に第1平面内で延び、複数の個別電極(10)を備え、下基板(11)によって支持されている少なくとも1つの電極アレイ(9)と、
(c)前記少なくとも1つの電極アレイ(9)の前記個別電極(10)の選択を制御し、これらの個別電極(10)に、エレクトロウェッティングによって前記カートリッジ(2)内の液滴を操作するための個別の電圧パルスを供給する中央制御ユニット(14)と
を備え、
前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)は前記ベースユニット(7)の前記カートリッジ収容部(8)の1つに配置されている少なくとも1つの基板収容部(40)をさらに備え、各前記基板収容部(40)は前記電極アレイ(9)及び前記電極アレイ(9)の前記個別電極(10)に電気的に接続されている電装基板接点素子(42)を備える交換型電極板(41)を載置するように構成されており、各前記基板収容部(40)は前記中央制御ユニット(14)に電気的に接続されている複数の電装ベースユニット接点素子(43)を備え、前記電装ベースユニット接点素子(43)は前記基板収容部(40)に配置されている前記交換型電極板(41)の前記電装基板接点素子(42)と係合するように構成されていることを特徴とする、デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。 - 前記少なくとも1つの基板収容部(40)は、前記ベースユニット(7)の前記カートリッジ収容部(8)の1つの下方に配置され、前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記ベースユニット(7)内に挿入される前記交換型電極板(41)を載置するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記中央制御ユニット(14)に電気的に接続されている前記複数の電装ベースユニット接点素子(43)は、実質的に垂直方向に延び、前記個別電極(10)に電気的に接続されている前記交換型電極板(41)の前記複数の電装基板接点素子(42)と安全かつ個別に係合する水平方向に弾性的な板ばねで構成されていることを特徴とする、請求項2に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記中央制御ユニット(14)に電気的に接続されている前記複数の電装ベースユニット接点素子(43)は、前記個別電極(10)に電気的に接続されている前記交換型電極板(41)の前記複数の電装基板接点素子(42)と安全かつ個別に係合するために、実質的に垂直方向に延び、水平方向に弾性的であるように弾性的な又は弾性的に支持されているピンで構成されていることを特徴とする、請求項2に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 前記少なくとも1つの基板収容部(40)は、実質的に、
(a)前記各カートリッジ収容部(8)を通じて前記基板収容部(40)内に前記交換型電極板(41)を垂直方向へ降ろすか、又は
(b)前記各カートリッジ収容部(8)の下方で前記基板収容部(40)内に前記交換型電極板(41)を水平方向に摺動させるか、又は
(c)前記各カートリッジ収容部(8)の下方で前記交換型電極板(41)を水平方向に摺動させ、実質的に垂直方向に前記基板収容部(40)内に持ち上げる
ことによって前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記ベースユニット(7)内に挿入される前記交換型電極板(41)を載置するように構成されていることを特徴とする、請求項2に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。 - 前記下層(3)及び前記上層(4)は、前記使い捨てカートリッジ(2)の前記隙間(6)に露出した疎水面(17)を備えることを特徴とする、液滴中のサンプルを操作するための前記使い捨てカートリッジ(2)をさらに備える、請求項1に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 前記使い捨てカートリッジ(2)は、前記隙間(6)においてサンプル液滴に加える分析又は実験に必要な試薬のための区画(21)を含む本体の少なくとも一部として構成されているスペーサー(5)をさらに備えることを特徴とする、請求項6に記載のマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 前記カートリッジ(2)の前記下層(3)は、誘電体層(24)によって覆われているか、又は前記下層(3)自体が誘電体材料からなることを特徴とする、請求項6に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 上基板(13)を有する少なくとも1つのカバープレート(12)をさらに備え、前記少なくとも1つのカバープレート(12)は、前記カートリッジ収容部(8)に配置されているデジタルマイクロフルイディクスシステム1であって、前記少なくとも1つのカバープレート(12)は、第2平面内で、前記少なくとも1つのカバープレート(12)が割り当てられている前記カートリッジ収容部(8)の前記電極アレイ(9)に対して実質的に平行に延びている導電性部材(15)をさらに含み、前記導電性部材(15)は電位源と接続されていないことを特徴とする、請求項1に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 下基板(11)によって支持されている前記電極アレイ(9)を備え、及び前記電極アレイ(9)の前記個別電極(10)に電気的に接続されている前記複数の電装基板接点素子(42)を備える少なくとも1つの交換型電極板(41)をさらに備え、前記交換型電極板(41)は前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記基板収容部(40)に配置されるように構成されており、前記電装基板接点素子(42)は前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記中央制御ユニット(14)に電気的に接続されている前記ベースユニット(7)の前記電装ベースユニット接点素子(43)と係合するように構成されていることを特徴とする、請求項1に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)。
- 電極アレイ(9)と、前記電極アレイ(9)を支持する下基板(11)とを備え、前記電極アレイ(9)の前記個別電極(10)に電気的に接続されている複数の電装基板接点素子(42)を備える交換型電極板(41)であって、前記交換型電極板(41)は、請求項1に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記基板収容部(40)の1つに配置されるように構成されており、前記交換型電極板(41)の前記前記電装基板接点素子(42)は、前記デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記中央制御ユニット(14)に電気的に接続されている前記ベースユニット(7)の前記電装ベースユニット接点素子(43)と係合するように構成されていることを特徴する、交換型電極板(41)。
- 前記電極アレイ(9)を支持する前記下基板(11)は、プリント基板(PCB)で構成され、前記電装基板接点素子(42)は前記PCBの1つ以上の縁部(44)の付近に固まって配置され、前記電極アレイ(9)の前記個別電極(10)はエレクトロウェッティングによって使い捨てカートリッジ(2)内の液滴を操作するために、及び、特定の分析又は実験を実行するために、配置及び構成されていることを特徴とする、請求項11に記載の交換型電極板(41)。
- 前記電装基板接点素子(42)は、前記交換型電極板(41)の前記少なくとも1つの電極アレイ(9)が実質的に延びている第1平面に対して直交する方向に、前記下基板の少なくとも1つの縁部(44)上で実質的に延びている剛体板又は山部として構成されていることを特徴とする、請求項11に記載の交換型電極板(41)。
- 前記電装基板接点素子(42)は、前記少なくとも1つの電極アレイ(9)が実質的に延びている第1平面に対して平行な方向に、前記下基板(11)の縁部(44)の下側及び付近で実質的に延びている剛体板又は山部として構成されていることを特徴とする、請求項11に記載の交換型電極板(41)。
- 特定の実験又は分析を実行するための電子チップ及び専用ソフトウェアを備え、この交換型電極板(41)の前記電子チップ及び前記専用ソフトウェアは、デジタルマイクロフルイディクスシステム(1)の前記ベースユニット(7)に前記交換型電極板(41)を挿入するとき、前記デジタルマイクロフルイディクス(1)の前記ベースユニット(7)に含まれるソフトウェアを自動的に更新するように構成されていることを特徴とする、請求項11に記載の交換型電極板(41)。
- 少なくとも1つの前記電極アレイ(9)は、誘電体層(24)によって覆われていることを特徴とする、請求項11に記載の交換型電極板(41)。
- 疎水面(17)に付着する液滴(23)中のサンプルを操作する方法であって、
(a)請求項1に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)を準備し、
(b)請求項6に記載のカートリッジ(2)を準備し、
(c)請求項10に記載の交換型電極板(41)を準備するステップを含み、
前記交換型電極板(41)は、この分析又は実験の間、疎水面(17)に付着する液滴(23)中のサンプルがエレクトロウェッティングによって前記隙間(6)内で操作され、前記カートリッジ(2)の前記隙間(6)内で特定の分析又は実験を実行するために構成されている電極アレイ(9)を備えることを特徴とする方法。 - 疎水面(17)に付着する液滴(23)中のサンプルを操作する方法であって、
(a)請求項1に記載のデジタルマイクロフルイディクスシステム(1)を準備し、
(b)請求項6に記載のカートリッジ(2)を準備し、
(c)請求項11に記載の交換型電極板(41)を準備するステップを含み、
前記交換型電極板(41)は、この分析又は実験の間、疎水面(17)に付着する液滴(23)中のサンプルがエレクトロウェッティングによって前記隙間(6)内で操作され、前記カートリッジ(2)の前記隙間(6)内で特定の分析又は実験を実行するように構成されている電極アレイ(9)を備えることを特徴とする方法。
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