JP2021502570A - 液滴操作のための統合された流体回路およびデバイスならびにその方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年11月10日に出願された、米国特許第62/584,710号、発明の名称「INTERGRATED FLUIDIC CIRCUIT AND DEVICE FOR DROPLET MANIPULATION AND METHODS THEREOF」の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
a.少なくとも2つの試料捕捉セクションを備える試料捕捉分岐であって、各試料捕捉セクションが、試料捕捉トラップを備える、試料捕捉分岐と、
b.試料合流分岐であって、
i.少なくとも2つの試料捕捉セクションの各々の試料捕捉トラップと流れ連通している合流トラップ、
ii.試料捕捉トラップの各々と流体連通している、少なくとも2つの試料チャネル、任意に、試料収束チャネル、
iii.少なくとも2つの試料チャネルの各々と流れ連通している試料収束入口チャンバ、および
iv.試料合流トラップであって、収束入口チャンバが、収束入口チャンバ入口から試料合流トラップと流体連通している出口狭窄チャネルまで幅が収束する、試料合流トラップを備える、試料合流分岐と、を備える、流体構成要素。
a.第1の試料捕捉トラップおよび第1の試料捕捉バルブに第1の流体試料および第2の流体試料捕捉トラップを充填し、第2の試料捕捉バルブに第2の流体試料を充填することであって、第1の試料捕捉トラップおよび第2の試料捕捉トラップが、試料合流トラップと流れ連通している、充填することと、
b.第1の流体試料および第2の流体試料を、試料合流トラップに引き込み、それにより、結合試料を形成することと、
c.結合流体試料を少なくとも2つの分裂トラップに引き込み、それによって結合試料を少なくとも2つの分裂トラップ試料にサブアリコットすることと、を含む。
Claims (37)
- 流体構成要素であって、
基板内に形成されている流体回路であって、
少なくとも2つの試料捕捉セクションを備える試料捕捉分岐であって、各試料捕捉セクションが、
試料捕捉狭窄チャネルを介して、試料捕捉バルブの出口端部と流れ連通している出口端部を備える試料捕捉トラップ、
前記試料捕捉トラップの入口端部と流れ連通している第1の端部、ならびに前記試料捕捉バルブの入口端部と流れ連通している第2の端部を有する試料充填バイパスチャネル、
第1の試料充填チャネルを介して前記試料充填バイパスチャネルの前記第1の端部と流れ連通している第1の試料充填チャンバ、ならびに第2の試料充填チャネルを介して前記バイパスチャネルの前記第2の端部と流れ連通している第2の試料充填チャンバを備える、試料捕捉分岐と、
前記試料捕捉分岐の前記少なくとも2つの試料捕捉セクションと流れ連通している試料合流分岐であって、前記試料合流分岐が、
前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各試料捕捉トラップと流れ連通している試料収束チャネルであって、各試料収束チャネルが、試料収束入口チャンバと流れ連通している、試料収束チャネル、
前記試料収束入口チャンバと流れ連通している試料合流トラップ、を備える、試料合流分岐と、
前記試料合流分岐と流れ連通している流量制御分岐であって、前記流量制御分岐が、
前記試料合流トラップおよび流量制御一次チャネルと流れ連通している流量制御バイパスチャネルであって、前記流量制御一次チャネルが、流量制御一次チャネルチャンバと流れ連通している、流量制御バイパスチャネル、および
前記流量制御一次チャネルと、かつ流量制御バルブ狭窄チャネルと流れ連通している流量制御バルブを備える、流量制御分岐と、を備える、流体回路を備える、流体構成要素。 - 前記流量制御分岐と流れ連通している試料サブアリコット分岐をさらに備え、前記試料サブアリコット分岐が、
少なくとも2つの分裂トラップセクションと流れ連通している試料サブアリコットチャネルを備え、各分裂トラップセクションが、
前記試料サブアリコットチャネルと流れ連通している入口端部、および試料分裂トラップ狭窄チャネルと流れ連通している出口端部を有する試料分裂トラップと、
試料分裂トラップ出口チャンバ狭窄チャネルを通して、前記試料分裂トラップ狭窄チャネルと流れ連通している試料分裂トラップ出口チャンバと、
前記試料サブアリコットチャネルと流れ連通している試料サブアリコットチャンバと、を備える、請求項1に記載の流体構成要素。 - 前記試料合流分岐および前記試料サブアリコット分岐と流れ連通している試料混合チャネルをさらに備え、前記試料混合チャネルが、
前記試料合流トラップおよび前記流量制御バルブ狭窄チャネルと流れ連通している第1の試料混合チャネルセクションと、
少なくとも2つの完全な蛇行コイルを有する第2の試料混合チャネルセクションであって、前記第2の試料混合チャネルセクションが、前記第1の試料混合チャネルセクションの第2の端部と流れ連通している第1の端部を有する、第2の試料混合チャネルセクションと、
前記第2の試料混合チャネルセクションの第2の端部と流れ連通している第1の端部、および前記試料サブアリコットチャネルと流れ連通している第2の端部を有する、第3の試料混合チャネルセクションと、を備える、請求項2に記載の流体構成要素。 - 前記少なくとも2つの分裂トラップセクションの各々が、前記試料サブアリコットチャネル、および分裂トラップチャンバチャネルを通じて前記試料分裂トラップの前記入口端部と流れ連通している分裂トラップチャンバをさらに備える、請求項2に記載の流体構成要素。
- 前記流量制御一次チャネルと流れ連通している流量制御二次チャネルをさらに備え、前記流量制御二次チャネルが、流量制御二次チャネルチャンバと流れ連通している、請求項2に記載の流体構成要素。
- 前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各試料捕捉狭窄チャネルが、疎水性である、請求項1に記載の流体構成要素。
- 前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各々に関して、前記試料捕捉トラップが、画定された試料体積を提供する測定可能幾何学形状を有し、前記試料捕捉バルブが、画定されたバルブ体積を提供する測定可能な幾何学形状を有する、請求項1に記載の流体構成要素。
- 前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各々について、前記試料捕捉トラップの前記試料体積の、前記試料捕捉バルブの前記バルブ体積に対する比が、2:1である、請求項7に記載の流体構成要素。
- 前記試料合流トラップが、前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各試料捕捉トラップについて各画定された試料体積に対する容量を有する、画定された体積を提供する測定可能な幾何学形状を有するように構成されている、請求項1に記載の流体構成要素。
- 各試料分裂トラップが、前記試料合流トラップ体積の画定された部分体積を提供する測定可能な幾何学形状を有する、請求項2に記載の流体構成要素。
- 流体デバイスであって、
第1の表面および第2の表面を有する基板であって、前記基板が、前記第1の表面上に形成されている流体回路を有し、前記流体回路が、
少なくとも2つの試料捕捉セクションを備える試料捕捉分岐であって、各試料捕捉セクションが、
試料捕捉狭窄チャネルを介して試料捕捉バルブと流れ連通している試料捕捉トラップ、および
前記第2の表面から前記基板を通して形成されている第1および第2の試料充填ポートであって、前記第1および前記第2の試料充填ポートが、前記試料捕捉トラップおよび前記試料捕捉バルブと流れ連通している、試料充填ポートを備える、試料捕捉分岐と、
前記試料捕捉分岐の前記少なくとも2つの試料捕捉セクションと流れ連通している試料合流分岐であって、前記試料合流分岐が、前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各試料捕捉トラップについて各画定された試料体積に対する容量を有する体積を有するように構成されている試料合流トラップを備える、試料合流分岐と、
前記試料合流分岐と流れ連通している流量制御分岐であって、前記流量制御分岐が、
流量制御一次チャネルと流れ連通している前記第2の表面から前記基板を通して形成されている流量制御ポートであって、前記流量制御一次チャネルが、前記試料合流トラップと流れ連通している、流量制御ポート、および
前記流量制御一次チャネルおよび流量制御流体バルブ狭窄チャネルと流れ連通している流量制御バルブを備える、流量制御分岐と、
前記流量制御分岐と流れ連通している試料サブアリコット分岐であって、前記試料サブアリコット分岐が、
試料サブアリコットチャネルと流れ連通している前記第2の表面から前記基板を通して形成されている試料サブアリコットポートであって、前記試料サブアリコットチャネルが、前記流量制御一次チャネルと流れ連通している、試料サブアリコットポート、
少なくとも2つの分裂トラップであって、前記少なくとも2つの分裂トラップの各々が、前記試料合流トラップ体積の画定された部分体積である、分裂トラップを備える、試料サブアリコット分岐と、
前記基板の前記第1の表面上に形成されているカバーと、を備える、基板を備える、流体デバイス。 - 前記流体デバイスが、前記流体回路のアレイを備え、各前記流体回路が、前記試料合流分岐および前記試料サブアリコット分岐と流れ連通している試料混合チャネルをさらに備え、前記試料混合チャネルが、少なくとも2つの完全な蛇行コイルを備える、請求項11に記載の流体デバイス。
- 流体回路内で試料を処理するための方法であって、
第1の試料捕捉トラップおよび第1の試料捕捉バルブに第1の流体試料を充填し、第2の流体試料捕捉トラップおよび第2の試料捕捉バルブに第2の流体試料を充填することであって、前記第1の試料捕捉トラップおよび前記第2の試料捕捉トラップが、試料合流トラップと流れ連通している、充填することと、
前記第1の流体試料および前記第2の流体試料を、前記試料合流トラップに引き込み、それにより、結合試料を形成することと、
前記結合流体試料を少なくとも2つの分裂トラップに引き込み、それによって前記結合試料を少なくとも2つの分裂トラップ試料にサブアリコットすることと、を含む、方法。 - 前記第1の流体試料および前記第2の流体試料を前記試料合流トラップに引き込んだ後、混合チャネルを通して前記結合流体試料を引き出すことをさらに含み、前記結合流体試料が、液滴である、請求項13に記載の方法。
- 前記試料合流トラップが、各試料捕捉トラップについて画定された結合試料体積に対する容量を有する体積を有するように構成されている、請求項13に記載の方法。
- 前記少なくとも2つの分裂トラップの各々について、前記分裂トラップが、画定された分裂トラップ試料体積を提供する測定可能な幾何学形状を有する、請求項13に記載の方法。
- 前記第1の流体試料および前記第2の流体試料が、前記試料合流トラップと流れ連通している流量制御一次チャネルチャンバに圧力を加えることによって、前記試料合流トラップに引き込まれて、合流液滴を形成する、請求項13〜16のいずれか一項に記載の方法。
- 前記圧力が、標準的な実験室用液体取り扱いデバイスを使用して加えられる、請求項17に記載の方法。
- 前記標準的な実験室用液体取り扱いデバイスが、ピペットである、請求項18に記載の方法。
- 前記標準的な実験室用液体取り扱いデバイスが、シリンジポンプである、請求項18に記載の方法。
- 1トール〜約40トールの減圧が、前記流量制御一次チャネルチャンバに加えられている、請求項17に記載の方法。
- 流体回路を備える流体構成要素であって、前記流体回路が、
少なくとも2つの試料捕捉セクションを備える試料捕捉分岐であって、各試料捕捉セクションが、試料捕捉トラップを備え、各試料捕捉トラップが、試料捕捉バルブ、試料捕捉狭窄チャネル、試料充填バイパスチャネル、および第1の試料充填チャンバと関連付けられている、試料捕捉分岐と、
前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各々の前記試料捕捉トラップと流れ連通している試料合流トラップを備える、試料合流/流量制御分岐であって、前記試料合流トラップが、流量制御バルブ、流量制御バルブ狭窄チャネル、流量制御バイパスチャネル、および流量制御一次チャネルチャンバと関連付けられている、試料合流/流量制御分岐と、を備える、流体構成要素。 - 前記流体回路が、前記流量制御一次チャネルチャンバに圧力を加えることにより、圧力差を前記試料捕捉分岐に加えることができるように構成されている、請求項22に記載の流体構成要素。
- 圧力差が前記試料捕捉トラップおよび前記試料捕捉バルブに加えられるとき、少なくとも90%の前記流体が前記試料捕捉トラップから強制的に出されるが、10%未満の前記流体が前記試料捕捉バルブから強制的に出されるように、前記試料捕捉分岐が構成されている、請求項22または23に記載の流体構成要素。
- 前記試料捕捉トラップと前記試料合流トラップとの間の流路に付加的なトラップがない、請求項22〜24のいずれか一項に記載の流体構成要素。
- 前記流体回路が、1つ以上のトラップ、関連付けられるバルブ、およびその中の流体チャネル内の狭窄チャネルのいずれかに静水圧差を加えることができるように構成されており、そのため流体が、前記静水圧差の適用の際、前記トラップから強制的に出されている、請求項22に記載の流体構成要素。
- 流体回路を備える流体構成要素であって、前記流体回路が、
少なくとも2つの試料捕捉セクションを備える試料捕捉分岐であって、各試料捕捉セクションが、試料捕捉トラップを備える、試料捕捉分岐と、
試料合流分岐であって、
a)前記少なくとも2つの試料捕捉セクションの各々の前記試料捕捉トラップと流れ連通している合流トラップ、
b)前記試料捕捉トラップの各々と流体連通している、少なくとも2つの試料チャネル、任意に、試料収束チャネル、
c)前記少なくとも2つの試料チャネルの各々と流れ連通している試料収束入口チャンバ、および
d)試料合流トラップであって、前記収束入口チャンバが、収束入口チャンバ入口から前記試料合流トラップと流体連通している出口狭窄チャネルまで幅が収束する、試料合流トラップを備える、試料合流分岐と、を備える、流体構成要素。 - 前記流体回路が、前記試料合流トラップと流れ連通している試料サブアリコット分岐をさらに備え、前記試料サブアリコット分岐が、少なくとも2つの分裂トラップセクションを備え、各分裂トラップセクションが、試料分裂トラップ狭窄チャネルと関連付けられている試料分裂トラップ、および試料分裂トラップ出口チャンバを備える、請求項22〜27のいずれかに記載の流体構成要素。
- 前記流体回路が、前記試料合流分岐および前記試料サブアリコット分岐と流れ連通している、試料混合チャネルをさらに備える、請求項28のいずれかに記載の流体構成要素。
- 前記試料混合チャネルが、少なくとも2つの完全な蛇行コイルを有する、請求項29に記載の流体構成要素。
- 前記試料サブアリコット分岐が、試料サブアリコットチャンバをさらに備える、請求項28〜30のいずれか一項に記載の流体構成要素。
- 前記試料チャネルが、2〜6の屈曲、ループ、またはターンを備えている、試料収束チャネルであり、前記試料合流分岐が、試料捕捉トラップ内の各試料のほぼ同時の、および任意に同時の前記試料合流トラップへの移送を提供する、請求項22〜31のいずれか一項に記載の流体構成要素。
- 前記試料合流トラップが、前記試料収束入口チャンバの出口狭窄チャネルを通じて前記試料収束入口チャンバに接続された漏斗形状の入口端部を有し、前記漏斗形状の入口端部の最も狭い端部が、前記出口狭窄チャネルに直接接続されている、請求項22〜32のいずれか一項に記載の流体構成要素。
- 前記流体構成要素が、マイクロ流体構成要素である、請求項1〜10、または22〜33のいずれか一項に記載の流体構成要素。
- 請求項1〜10もしくは22〜34のいずれかに記載の流体構成要素、または請求項11もしくは12のいずれかに記載の流体デバイスを使用する流体処理のための方法。
- 請求項1〜12または22〜34のいずれかに記載の流体構成要素のアレイを備える流体デバイス。
- 前記流体回路が、請求項1〜12または22〜34に記載のいずれかの流体構成要素の流体回路である、請求項13〜21のいずれかに記載の方法。
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