JP7335343B2 - マイクロ流体デバイスおよびエマルション液滴の提供のための方法 - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロ流体デバイス、マイクロ流体デバイスを製造するための方法、およびマイクロ流体デバイスを使用するエマルション液滴の提供のための方法に関する。さらに、本発明は、複数のマイクロ流体デバイスと、エマルション液滴の提供のためのマイクロ流体デバイスと共に使用するように構成された複数の流体と、を備える、キットに関する。
水性内相および油外側担体相を含むなどの、エマルション液滴は、多くの産業、医療、および研究用途における使用を見出している。そのような用途は、例えば、薬物送達、化粧品用の送達ビヒクル、細胞カプセル化、および合成生物学を含み得る。エマルション液滴を使用して提供され得るように、細胞、化学物質、または分子を数百万の小さいパーティションに分割することは、各ユニットの反応を分離し得、このことは、各パーティションの別個の処理または分析を可能にし得る。
ダブルエマルション液滴の提供のための先行技術のマイクロ流体デバイスおよび方法は、ＥＰ１１８３８７１３、ＵＳ９２３８２０６Ｂ２、ＵＳ２０１７００２２５３８Ａ１、ＵＳ８８０２０２７Ｂ２、ＵＳ２０１２０２１１０８４、ＵＳ９０３９２７３Ｂ２、およびＵＳ７７７２２８７Ｂ２などの刊行物から知られている。
本発明の発明者らは、先行技術のデバイスおよび方法の潜在的な欠点を識別した。識別された潜在的な欠点は、エマルション液滴の提供のための複雑なおよび／または時間の掛かる操作を含み得る。先行技術の識別された潜在的な欠点は、先行技術のマイクロ流体チップがチューブおよび他のコネクタを介して流体リザーバに接続されるときの、および／または異なる表面特性のマイクロ流体チップがチューブを使用して互いに直列に接続されるときの、試料の汚染のリスクを含み得る。先行技術の識別された潜在的な欠点は、先行技術システムの異なる構成要素間に提供されるチューブ内の試料の損失を含み得る。先行技術の識別された潜在的な欠点は、先行技術システムの構成要素を接続するための複雑なチューブシステムの使用に起因する不安定な空気圧の提供を含み得る。先行技術システムのこれらの潜在的な欠点の一部または全部は、望ましくない可能性がある、多分散液滴を引き起こし得る。
本発明の１つの目的は、単分散エマルション液滴などの、エマルション液滴の提供のための改善されたおよび／または代替のシステムおよび方法を提供することである。
本発明の別の目的は、単分散エマルション液滴などの、エマルション液滴の提供中に、試薬の使用および／または試料の損失を低減および／または低減することを可能にすることである。
本発明のさらに別の目的は、単分散エマルション液滴などのエマルション液滴の提供を単純化し得るデバイスおよび方法を提供すること、ならびに／またはマイクロ流体操作で顕著なスキルを有する人員の要件を低減するデバイスおよび方法を提供することである。
本発明のさらに別の目的は、エマルション液滴を生成しながら汚染のリスクを最小限に抑えることである。
本発明の一態様によると、マイクロ流体デバイスが提供され、マイクロ流体デバイスは、
１つ以上の乳化ユニットを含む乳化区分と、各乳化ユニット毎に１つの容器群を含む１つ以上の容器群を含む容器区分と、を備え、
各乳化ユニットが、流体導管ネットワークを備え、流体導管ネットワークが、一次供給導管、二次供給導管、および三次供給導管を含む、複数の供給導管と、
移送導管と、
一次供給導管、二次供給導管、および移送導管の間の流体連通を提供する、第１の流体接合部と、を備え、
各容器群が、中間チャンバ、収集容器、および二次供給容器を含む１つ以上の供給容器を含む、複数の容器を含み、
二次供給容器が、二次供給空洞を画定し、
二次供給容器が、二次供給空洞から延在する二次オリフィス、および二次供給空洞から延在する一次オリフィスを備え、
収集容器が、収集容器の収集オリフィスを介して、対応する乳化ユニットの移送導管と流体連通しており、
二次供給容器が、二次オリフィスを介して、対応する乳化ユニットの二次供給導管と流体連通しており、
二次供給容器が、一次オリフィスを介して、同じ容器群の中間チャンバと流体連通しており、中間チャンバが、対応する乳化ユニットの一次供給導管を介して、対応する乳化ユニットの第１の流体接合部と流体連通している。
１つ以上の乳化ユニットを含む乳化区分と、各乳化ユニット毎に１つの容器群を含む１つ以上の容器群を含む容器区分と、を備え、
各乳化ユニットが、流体導管ネットワークを備え、流体導管ネットワークが、一次供給導管、二次供給導管、および三次供給導管を含む、複数の供給導管と、
移送導管と、
一次供給導管、二次供給導管、および移送導管の間の流体連通を提供する、第１の流体接合部と、を備え、
各容器群が、中間チャンバ、収集容器、および二次供給容器を含む１つ以上の供給容器を含む、複数の容器を含み、
二次供給容器が、二次供給空洞を画定し、
二次供給容器が、二次供給空洞から延在する二次オリフィス、および二次供給空洞から延在する一次オリフィスを備え、
収集容器が、収集容器の収集オリフィスを介して、対応する乳化ユニットの移送導管と流体連通しており、
二次供給容器が、二次オリフィスを介して、対応する乳化ユニットの二次供給導管と流体連通しており、
二次供給容器が、一次オリフィスを介して、同じ容器群の中間チャンバと流体連通しており、中間チャンバが、対応する乳化ユニットの一次供給導管を介して、対応する乳化ユニットの第１の流体接合部と流体連通している。
容器群の数は、乳化ユニットの数と同じである。第１の流体接合部は、第１の流体接合部に接続されている３つの導管の間の接合部として機能し得る。
移送導管は、収集容器と第１の流体接合部との間の流体連通を提供し得る。一次供給導管は、二次供給容器と第１の流体接合部との間の流体連通を提供し得る。二次供給導管は、二次供給容器と第１の流体接合部との間の流体連通を提供し得る。
本発明の一態様によると、マイクロ流体デバイスと、熱構造と、熱構造とマイクロ流体デバイスの底部分との間の熱接続を提供するように構成されたホルダと、を備えるアセンブリが提供され、各容器群の中間チャンバの大部分が、熱構造から５ｍｍ以内に提供され得る。
本発明の一態様によると、キットが提供され、キットは、
本発明によるマイクロ流体デバイスのうちの１つ以上および／または本発明によるアセンブリのうちの１つ以上と、マイクロ流体デバイスと共に使用するように構成された複数の流体と、を備え、
複数の流体が、試料緩衝液および油を含み、
キットが、酵素およびヌクレオチドを含み、
試料緩衝液が、油よりも低密度を有し得る。
本発明によるマイクロ流体デバイスのうちの１つ以上および／または本発明によるアセンブリのうちの１つ以上と、マイクロ流体デバイスと共に使用するように構成された複数の流体と、を備え、
複数の流体が、試料緩衝液および油を含み、
キットが、酵素およびヌクレオチドを含み、
試料緩衝液が、油よりも低密度を有し得る。
本発明の一態様によると、エマルション液滴を提供するための方法が提供され、方法は、
本発明によるマイクロ流体デバイス、
本発明によるアセンブリ、
または本発明によるキットのうちのいずれかの使用を、
エマルション液滴の提供のために含む。
本発明によるマイクロ流体デバイス、
本発明によるアセンブリ、
または本発明によるキットのうちのいずれかの使用を、
エマルション液滴の提供のために含む。
本発明のさらなる態様によると、本発明によるマイクロ流体デバイスを提供する方法が提供され、方法は、
第１の構成要素および第２の構成要素を含む複数の構成要素を提供することと、
各構成要素が少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられるように、複数の構成要素が、固定接続されたユニットを形成するように、かつ各流体導管ネットワークが、第２の構成要素によって部分的に、および第１の構成要素によって部分的に形成されるように、複数の構成要素を組み立てることであって、第１の構成要素が、第２の構成要素に面する、組み立てることと、を含む。
第１の構成要素および第２の構成要素を含む複数の構成要素を提供することと、
各構成要素が少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられるように、複数の構成要素が、固定接続されたユニットを形成するように、かつ各流体導管ネットワークが、第２の構成要素によって部分的に、および第１の構成要素によって部分的に形成されるように、複数の構成要素を組み立てることであって、第１の構成要素が、第２の構成要素に面する、組み立てることと、を含む。
本発明の１つの利点は、例えば、本発明によるマイクロ流体デバイスよりも多くの容器を有するマイクロ流体デバイスと比較して、より単純な製造プロセスの容易化および／またはより少ない材料の使用の容易化である。
本発明の別の利点は、シングルエマルションなどのエマルションの形成前にマイクロ流体デバイスによって収容される、異なる流体、すなわち、第１の流体および第２の流体の改善されたおよび／または異なる分離の容易化である。
本発明の利点は、第１の流体が二次供給容器に提供された後に二次供給容器に提供され得る第２の流体が、第１の流体が、続いて、中間チャンバ内に注入された場合、エマルション液滴の形成中に中間チャンバ内の第１の流体を置換し得、それによって、より完全なプロセスが達成されることであり得る。完全なプロセスは、第１の流体の全てが、乳化され、シングルエマルションを形成するために、連続相にある第２の流体中に分散されるプロセスとみなされ得る。第２の流体は、エマルション形成中に第１の流体の任意の残留物を第１の流体ネットワークを通すように付勢し得、これは、第１の流体の全てまたは大部分が本発明によるデバイスによって処理され得、例えば、液滴の形態で、収集容器に提供され得ることを可能にし得る。
本発明の利点は、例えば、温度に関して、ならびに／または周囲空気および／もしくは周囲空気中の粒子による汚染および／もしくは反応から保護されることによって、供給容器よりも良好に制御され得る、中間チャンバなどの環境の容易化であり得る。したがって、本発明によるマイクロ流体デバイスに第１の流体を提供する間に経過する時間は、先行技術の解決策と比較して、短く保つことがあまり重要ではない可能性がある。
互いに固定的に接続されている容器区分および乳化区分の提供などの、本発明の利点は、ダブルエマルション液滴の提供のために使用される液体、すなわち、第１の流体、第２の流体、および第３の流体、ならびに結果として生じる液滴が、マイクロ流体デバイス内に収容され得ることを含み得る。これは、結果的に、本発明によるデバイスおよび方法の使い易さを提供し得る、結果物の汚染の低いリスクを提供し得る、ならびに／または本発明に従って生成された液滴が単分散および／もしくは再現可能であることに関して改善され得ることを容易にし得る。これは、少なくとも部分的に、先行技術の解決策によって使用され得るように、延長されたチューブおよび様々な長さの接続特徴を用いた複雑な接続の使用を回避または最小化する本発明の結果であり得る。
本発明によるマイクロ流体デバイスと共に使用するように構成された複数の流体を含むキットなどの本発明の利点は、流体の特性が、キット内に含まれる特定のマイクロ流体デバイス用に構成されるように提供され得ることであり、このことは、結果的に、液滴の生成または液滴の安定性を損ない得る流体を使用するリスクを低減し得る。
対応するそれぞれの乳化ユニットを介して各容器群の個々の容器間に流体連通が提供されるように、容器区分および乳化区分を互いに固定する、本発明による製造のための方法の利点は、液体の漏れのリスクが緩和されることである。代替または追加の利点は、並列および／または連続試料生産の間の結果物の任意のまたはいくつかの変動が緩和され得ることを含み得る。
本発明は、上記および以下に説明されるデバイスおよび方法を含む異なる態様に関する。各態様は、１つ以上の他の態様に関連して説明された利益および利点の１つ以上をもたらし得る。各態様は、他の態様のうちの１つ以上に関連して説明された、および／または添付の特許請求の範囲に開示された実施形態に対応する特徴の全部または一部のみを有する１つ以上の実施形態を有し得る。
本発明の他のシステム、方法、および特徴は、以下の図面および詳細な説明を検討する際に、当業者に明らかになるか、または明らかである。全てのそのような追加のシステム、方法、および機能が、この説明に含まれ、本発明の範囲内にあり、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図されている。
上記の、ならびに本発明の概念の追加の目的、特徴および利点は、同様の参照番号が同様の要素に使用され得る添付の図面を参照して、本発明の概念の好ましい実施形態および／または特徴の以下の例示的かつ非限定的な詳細な説明を通じてより良好に理解されることになる。さらに、最後の２桁が同一であるが、先行する任意の１桁または２桁が異なる任意の参照番号は、それらの特徴が構造的に異なって例示されているが、これらの特徴が本発明の同じ機能的特徴を参照し得ることを示し得、参照番号のリストを参照されたい。
添付の図面は、本発明のさらなる理解を提供するために含まれており、本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。図面は、本発明の実施形態を例示し、説明と共に、本発明の原理を説明するために役立つ。他のおよびさらなる態様および特徴は、実施形態の以下の詳細な説明を読むことから明白であり得る。
図面は、実施形態の設計および有用性を例示している。これらの図面は、必ずしも一定の縮尺ではない。上記および他の利点および目的がどのように得られるかをより良好に理解するために、実施形態のより具体的な説明が与えられ、これは、添付の図面に例示される。これらの図面は、典型的な実施形態を図示するのみであり得、それゆえに、その範囲を限定するとみなされ得ない。
そのような図面について、右手系のデカルト座標系は、実施形態の個々の概略図が互いに対して配向されていることを示している。
本開示を通して、「液滴」という用語は、本発明に従って提供されるなどの「エマルション液滴」を指し得る。
本開示を通して、「例」という用語は、本発明による実施形態を指し得る。
中間チャンバを除く、各流体導管ネットワークの容積は、０．０５μＬ～２μＬ、例えば、０．１μＬ～１μＬ、例えば、０．２μＬ～０．６μＬ、例えば、およそ０．３μＬとすることができる。
１つ以上の乳化ユニットは、８つの乳化ユニットなどの、複数の乳化ユニットを含み得る。１つ以上の容器群は、８つの容器群などの、複数の容器群を含み得る。マイクロ流体デバイスによって提供される乳化ユニットの数は、マイクロ流体デバイスによって提供される容器群の数に等しい。複数の乳化ユニットおよびマイクロ流体デバイスの対応する複数の容器群の提供などの、本発明の利点は、いくつかの試料の個々のおよび／または並列処理が容易になり得ることである。試料材料を含み得る第１の流体は、単純に「試料」と示され得る。エマルション液滴の提供のための、本発明によるマイクロ流体デバイス、または本発明によるキットのうちのいずれかの使用を含む、エマルション液滴を提供するための本発明による方法を使用する利点は、複数の液滴エマルションの同時および並列生成が達成され得、時間の使用および／または操作を低減することを含み得る。本発明による方法を使用することの代替または追加の利点は、方法を使用して生成された並列試料が、より均質であり得ることを含み得、このことは、並列試料からより比較可能な結果物を結果的にもたらし得る。
第１の流体が第１の流体接合部に提供される前に、第２の流体が第１の流体接合部に提供されることが望ましい場合がある。これは、第１の流体接合部に提供される第１の流体の第１の部分でさえ乳化され得ることを容易にするためである。全ての第１の流体（試料）が乳化されることが望ましい場合がある。
少なくとも第１の流体接合部、および第１の流体接合部の直後に続く移送導管の部分は、マイクロ流体／乳化部分または区分と呼ばれ得る。
中間チャンバは、二次供給容器に提供される第１の流体の意図される量などの、一度に二次供給容器に提供される第１の流体の量よりも大きい容積を有することが望ましい場合がある。
中間チャンバは、一次供給導管の一部を形成し得る。一次供給導管は、中間チャンバと第１の流体接合部との間に提供され得る。一次供給導管は、圧力差が二次供給容器と収集容器との間に適用されてから、第１の流体が第１の流体接合部に到達するまでに掛かる時間を延長するように構成され得る。これは、第２の流体が第１の流体の前に第１の流体接合部に到達することを容易にし得、結果的に、第１の流体の全てが第２の流体中に乳化されることを結果的にもたらし得る。
一次供給導管は、二次供給導管の容積よりも大きい容積を備え得る。一次供給導管の容積は、０．０５μＬ～１μＬ、例えば、０．１～０．５μＬとすることができる。
各流体導管ネットワークは、一次供給導管の流体抵抗が二次供給導管の流体抵抗よりも大きくなるように構成され得る。
第１の流体の処理は、第１の流体の乳化を指し得る。
中間チャンバの容積が、一度に処理される第１の流体の量の上限を画定し得るため、中間チャンバは、少なくとも一定サイズの容積を有することが望ましい場合がある。中間チャンバは、例えば、少なくとも２μＬ、３μＬ、４μＬ、５μＬ、６μＬ、１０μＬ、１５μＬ、２０μＬ、５０μＬ、または１００μＬの容積を有し得る。しかしながら、中間チャンバに最大で一定サイズの容積を提供する数個の理由が存在し得る。中間チャンバは、例えば、最大で１ｍＬ、５００μＬ、４００μＬ、２００μＬ、または１００μＬの容積を有し得る。
例えば、特に乳化区分などのマイクロ流体デバイスの製造の容易化のために、各中間チャンバが、「中間チャンバ層」と示され得る、共通層内に提供されることが望ましい場合がある。そのような中間チャンバ層は、第３の直交軸に沿うよりも２つの直交軸に沿ってより長い広がりを有し得る。
中間チャンバの長さは、意図される流れ方向に沿った広がりとして画定され得る。中間チャンバの幅および深さは、それぞれ、互いに直交し、中間チャンバの長さに直交して画定され得る。中間チャンバの深さは、中間チャンバ層の第３の軸に沿って画定され得る。
各中間チャンバは、少なくとも２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍ、もしくは５ｍｍ、および／または最大で８ｍｍ、７ｍｍ、もしくは６ｍｍの幅を有し得る。各中間チャンバの最大幅は、例えば、標準的なマルチチャネルピペット、例えば、９ｍｍのノズル間隔を有する標準的なマルチチャネルピペットとの使用のために構成されている複数の試料ラインを有するマイクロ流体デバイスに関連し得る。
各中間チャンバは、少なくとも０．０２ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．２５ｍｍ、０．５ｍｍ、もしくは０．７ｍｍ、および／または最大で２ｍｍ、１．５ｍｍ、１ｍｍ、もしくは０．７ｍｍの深さを有し得る。
各中間チャンバは、少なくとも５ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、もしくは２０ｍｍ、および／または最大で１５０ｍｍ、１２０ｍｍ、１００ｍｍ、８０ｍｍ、もしくは５０ｍｍの長手方向の広がりを有し得る。
各中間チャンバは、少なくとも０．１ｍｍ２、０．２ｍｍ２、０．２５ｍｍ２、０．５ｍｍ２、１ｍｍ２、もしくは２ｍｍ２、および／または最大で４ｍｍ２の長手方向の広がりに対して直交する断面積を有し得る。
各中間チャンバは、０．１ｍｍ～１ｍｍの深さ、３ｍｍ～８ｍｍの幅、および５ｍｍ～２５ｍｍの長さとすることができる。
各中間チャンバは、０．２５ｍｍ～０．８ｍｍの深さ、４ｍｍ～７ｍｍの幅、および７ｍｍ～１５ｍｍの長さとすることができる。
各中間チャンバは、丸みを帯びた角部および／または傾斜した側壁を有し得る。
中間チャンバの提供は、例えば、より構造的に複雑な溶液と比較して、マイクロ流体デバイスの生産を単純化し得る。
各乳化ユニットの中間チャンバは、複数の中間チャンバを含み得る。複数の中間チャンバは、並列に提供され得る。複数の中間チャンバの各中間チャンバは、少なくとも５ｍｍ、６ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍ、もしくは２０ｍｍ、および／または最大で１５０ｍｍ、１２０ｍｍ、１００ｍｍ、８０ｍｍ、もしくは５０ｍｍの長手方向の広がりを有し得る。
複数の中間チャンバの各中間チャンバは、長手方向の広がりに対して直交する断面積を画定し得、複数の中間チャンバの集計された断面積は、少なくとも０．１ｍｍ２、０．２ｍｍ２、０．２５ｍｍ２、０．５ｍｍ２、１ｍｍ２、もしくは２ｍｍ２、および／または最大で４ｍｍ２である。
各容器群の二次供給容器は、平坦な底部分などの底部分を含み得る。底部分は、一次オリフィスおよび二次オリフィスを有し得る。一次オリフィスは、二次供給容器と、対応する乳化ユニットの中間チャンバとの間の流体連通を提供し得る。二次オリフィスは、二次供給容器と二次供給導管との間の流体連通を提供し得る。二次供給容器の一次オリフィスおよび二次オリフィスは、少なくとも２ｍｍ間隔、例えば、少なくとも３ｍｍ間隔、例えば、少なくとも５ｍｍ間隔で提供され得る。二次供給容器の一次オリフィスおよび二次オリフィスが可能な限り互いに離れて提供されることが望ましい場合がある。したがって、二次供給容器の底部分の幅は、二次供給容器の一次オリフィスおよび二次オリフィスの可能な分離を決定し得る。二次供給容器の底部の幅は、例えば、直径７ｍｍとすることができる。
本発明によるマイクロ流体デバイスは、ベースマイクロ流体片およびベース容器構造片を備え得る。ベースマイクロ流体片およびベース容器構造片は、同じ材料、例えば、ＰＭＭＡで提供され得る。
ベースマイクロ流体片を含むなどの乳化区分の少なくとも一部は、ＰＭＭＡと略される、ポリ（メチルメタクリレート）を含むか、またはそれから作製されるか、またはそれで提供され得る。ベース容器構造片を含むなどの、容器区分の少なくとも一部は、ＰＭＭＡを含むか、それから作製されるか、またはそれで提供され得る。例えば、ベースマイクロ流体片およびベース容器構造片は、ＰＭＭＡで提供され得る。
乳化区分の少なくとも一部および容器区分の少なくとも一部を同じ材料で提供することが望ましい場合がある。
ＰＭＭＡは、プロトタイピングと、射出成形、レーザ切断、機械加工などの大量生産との両方に関連する多くの異なる方法を使用してパターン化され得るため、製作に有利な場合がある。
ＰＭＭＡは、低いガラス転移温度を有するため、製作に有利な場合がある。したがって、ＰＭＭＡは、低温で結合され得る。
ＰＭＭＡは、可視スペクトル内で十分に透明であり、所望され得る、マイクロ流体デバイス内で進行中のプロセスの目視検査を可能にし得るため、有利な場合がある。
ＰＭＭＡは、十分な耐ＵＶ性であり得るため、有利な場合がある。これは、例えば、直射日光下における保管、および／または生産中にＵＶ硬化工程を必要とするコーティングと共に使用する場合に関連し得る。
ベースマイクロ流体片は、乳化区分のベース部分を形成し得る。ベースマイクロ流体片は、マイクロ流体デバイスの各流体導管ネットワークのベース部分を提供する複数の分岐凹部を有する第１の平坦表面を備え得る。
ベース容器構造片は、容器区分のベース部分を形成し得る。各容器の側壁は、ベース容器構造片の広がりを突き出すことによって形成することができる。ベース容器構造片は、例えば、成形されることによって、一体に形成され得る。ベース容器構造片は、ベースマイクロ流体片の第１の平坦表面に面する第２の平坦表面を形成し得る。マイクロ流体デバイスは、第１の平坦表面と第２の平坦表面との間に接着剤層を備え得る。これは、容器区分および乳化区分が固定的に接続されたユニットを形成すること、および／もしくは各流体導管ネットワークがベースマイクロ流体片とベース容器構造片との間のいかなる境界にもいかなる望ましくない漏れを有しないことを容易にし得る、ならびに／または耐圧接続を容易にし得る。第２の平坦表面は、乳化区分の一部を形成し得る。第２の平坦表面は、マイクロ流体デバイスの各流体導管ネットワークのキャッピング部分を提供し得る。
各流体導管ネットワークの１つ以上の部分または全ては、鋭角台形断面を形成し得、より長いベース縁が、キャッピング部分によって提供される。鋭角台形断面は、等脚台形断面を形成し得、等しい長さの側壁は、平行なベース縁のいずれかの法線に対して少なくとも５度および／または最大で２０度の先細りを有し得る。
各中間チャンバの大部分は、マイクロ流体デバイスの底部分から所望の距離で提供され得る。この所望の距離は、中間チャンバの大部分とマイクロ流体デバイスの底部分との間の任意の材料が５ｍｍ未満、例えば、２ｍｍ未満、例えば、１ｍｍ未満であるような距離であり得る。
各中間チャンバの大部分は、マイクロ流体デバイスの底部分から４ｍｍ以内、例えば、２ｍｍ以内に提供され得る。
マイクロ流体デバイスは、熱表面に最も近いマイクロ流体デバイスの一部を冷却することなどによって、マイクロ流体デバイスとの熱伝達を提供し得る熱表面上に配置および／または熱表面と連結されるように構成され得る。乳化区分の底部分などのマイクロ流体デバイスの底部分は、平坦であり得る。乳化区分の底部分は、容器区分から最も遠い部分、および／または離れて面する部分であり得る。マイクロ流体デバイスの平坦な底部分は、平坦な熱表面上に配置され得る。第１の流体、例えば、試料を含む水性流体は、中間チャンバ内に注入され得る。低温の熱表面は、例えば、感熱性であり得る試料を含む、第１の流体への熱伝達を提供し得る。したがって、反応は、第１の流体が乳化されるまで、防止または妨害され得る。マイクロ流体デバイス全体が冷却されると、第２の流体、例えば、油もまた冷却され、より粘性になり、その流量が減少または完全に停止し、第１の流体の乳化を妨げるかまたは困難にすることになる。
本発明の利点は、エマルションの形成前にマイクロ流体デバイスによって収容される流体に対して起こり得る、いくつかの反応の容易化または阻害であり得る。例えば、マイクロ流体デバイスと共に使用される異なる流体が、例えば、少なくとも、流体のエマルションがデバイスによって提供されるまで、異なる温度に保たれることが望ましい場合がある。例えば、試料を含むなどの水ベースの流体などの第１の流体は、油ベースの流体などの第２の流体よりも低い温度に保たれることが望ましい場合がある。第１の流体は、感熱性試料を含み得る。試料内の反応が、エマルションの形成前に発生することが望ましくない可能性がある熱によってトリガーされ得る、および／または強調され得るため、試料は、例えば、感熱性であり得る。第２の流体が第１の流体よりも高い温度を有することが望ましい場合があり得、例えば、第２の流体は、例えば、油の粘度が低下した温度で増加し得るため、およそ２０°Ｃなどの室温であることが望ましい場合があり、これは、油がマイクロ流体デバイスのそれぞれの流体導管ネットワークを通って流れることを防止するか、もしくは妨害し得る、および／または流体導管ネットワークを通して油を送り込むために、より高い適用される圧力などの、より高い力を必要とし得る。本発明によるマイクロ流体デバイスは、特に本発明による二次供給容器と組み合わせた中間チャンバの提供によって、上述のいくつかまたは全てを容易にし得る。
二次供給容器に提供される一次供給導管の一部は、「一次供給入口」と示され得る。
二次供給容器に提供される二次供給導管の一部は、「二次供給入口」と示され得る。
収集容器に提供される流体導管ネットワークの一部は、「収集出口」と示され得る。
本発明によるマイクロ流体デバイスは、ダブルエマルションなどの、多重エマルションの提供のために構成されてもよい。各流体導管ネットワークの複数の供給導管は、三次供給導管を含み得る。各乳化ユニットは、収集導管および第２の流体接合部を備え得る。各乳化ユニットの第２の流体接合部は、三次供給導管、移送導管、および収集導管の間の対応する流体導管ネットワーク内の流体連通を提供し得る。各流体導管ネットワークの移送導管は、第１の水に対する親和性を有し、かつ対応する第１の流体接合部から延在する、第１の移送導管部分を備え得る。各流体導管ネットワークの収集導管は、対応する第２の流体接合部から延在し、かつ第１の水に対する親和性とは異なる第２の水に対する親和性を有する、第１の収集導管部分を備え得る。各容器群の１つ以上の供給容器は、対応する乳化ユニットの三次供給導管と流体連通している三次供給容器を含み得る。収集容器は、対応する乳化ユニットの収集導管を介して、対応する乳化ユニットの移送導管と流体連通し得る。
本発明によるマイクロ流体デバイスは、ダブルエマルションなどの、多重エマルションの提供のために構成されてもよい。各流体導管ネットワークの複数の供給導管は、三次供給導管を含み得る。各乳化ユニットは、収集導管および第２の流体接合部を備え得る。各乳化ユニットの第２の流体接合部は、三次供給導管、移送導管、および収集導管の間の対応する流体導管ネットワーク内の流体連通を提供し得る。各流体導管ネットワークの移送導管は、第１の水に対する親和性を有し、かつ対応する第１の流体接合部から延在する、第１の移送導管部分を備え得る。各流体導管ネットワークの収集導管は、対応する第２の流体接合部から延在し、かつ第１の水に対する親和性とは異なる第２の水に対する親和性を有する、第１の収集導管部分を備え得る。各容器群の１つ以上の供給容器は、対応する乳化ユニットの三次供給導管と流体連通している三次供給容器を含み得る。収集容器は、対応する乳化ユニットの収集導管を介して、対応する乳化ユニットの移送導管と流体連通し得る。
第１の水に対する親和性を有する第１の移送導管部分、および第１の水に対する親和性とは異なる第２の水に対する親和性を有する第１の収集導管部分の提供などの、本発明の利点は、ダブルエマルション液滴が１つの乳化ユニット内で生成され得ることを含み得る。これは、結果的に、より均一な、および／または単分散の液滴をもたらし得る。先行技術の解決策に従って提供され得るように、異なる表面特性を有する２つの個々のマイクロ流体部を接続することは、液滴間の不等間隔を有する液滴の流れを結果的にもたらし得、これは、多分散液滴の生成を結果的にもたらし得る。
室温で有意な活性を有する酵素が、本明細書で有利に使用および／または提供され得る。低温熱表面への接触は、酵素を含有する第１の流体との熱伝達を提供し、それによって、第１の流体が乳化されるまで反応を妨害し得る。本発明による酵素は、Ｐｈｉ２９などの、多重置換増幅ポリメラーゼなどのポリメラーゼ、リガーゼ、またはＣａｓ９などの制限酵素から構成されるか、またはそれらを含み得る。
エマルション液滴を提供するための本発明による方法は、本発明によるマイクロ流体デバイスの使用を含み得る。方法は、第１の容器群の二次供給容器に第１の流体を提供することと、その後、第１の容器群の二次供給容器に第２の流体を提供することと、その後、第１の容器群の二次供給容器内の圧力が、第１の容器群の収集容器内の圧力よりも高くなるように、第１の容器群の二次供給容器と第１の容器群の収集容器との間に圧力差を提供することと、を含み得る。
したがって、第１の容器群の二次供給容器と第１の容器群の収集容器との間の圧力差は、
対応するマイクロ流体ユニットの中間チャンバから対応する第１の流体接合部への第１の流体の一次流を提供し、第１の容器群の二次供給容器から二次供給導管を介して第１の流体接合部への第２の流体の二次流を提供し得る。
対応するマイクロ流体ユニットの中間チャンバから対応する第１の流体接合部への第１の流体の一次流を提供し、第１の容器群の二次供給容器から二次供給導管を介して第１の流体接合部への第２の流体の二次流を提供し得る。
一次流および二次流は、移送導管を介して収集容器に第１の流体および第２の流体の収集流を提供し得る。
本発明の利点は、１つ以上の供給容器と収集容器との間の圧力差の適用が、本発明によるマイクロ流体デバイスよりも、例えば、各試料ライン毎に、より多くの容器を有する先行技術のマイクロ流体デバイスと比較して、より単純および／またはより容易であり得ることであり得る。
各流体導管ネットワークは、複数の供給導管と、移送導管と、収集導管と、第１の流体接合部と、第２の流体接合部と、を備え得る。複数の供給導管は、一次供給導管、二次供給導管、および三次供給導管を含み得る。移送導管は、第１の水に対する親和性を有する第１の移送導管部分を備え得る。収集導管は、第１の水に対する親和性とは異なる第２の水に対する親和性を有する第１の収集導管部分を備え得る。第１の流体接合部は、一次供給導管、二次供給導管、および移送導管の間の流体連通を提供し得る。第１の移送導管部分は、第１の流体接合部から延在し得る。第２の流体接合部は、三次供給導管、移送導管、および収集導管の間の流体連通を提供し得る。第１の収集導管部分は、第２の流体接合部から延在し得る。
各容器群は、収集容器および複数の供給容器を含む、複数の容器を含み得る。複数の供給容器は、二次供給容器および三次供給容器を含み得る。容器区分および乳化区分は、互いに固定的に接続され得る。各容器群は、それぞれの対応する乳化ユニットに固定的に接続され得る。
各容器群の収集容器は、対応する乳化ユニットの収集導管と流体連通し得る。したがって、収集導管は、収集容器と第２の流体接合部との間の流体連通を提供し得る。
各容器群の二次供給容器は、対応する乳化ユニットの一次供給導管と流体連通し得る。したがって、一次供給導管は、二次供給容器と第１の流体接合部との間の流体連通を提供し得る。
各容器群の三次供給容器は、対応する乳化ユニットの三次供給導管と流体連通し得る。したがって、三次供給導管は、三次供給容器と第２の流体接合部との間の流体連通を提供し得る。
各容器群の二次供給容器は、対応する乳化ユニットの二次供給導管と流体連通し得る。したがって、二次供給導管は、１つの供給容器と第１の流体接合部との間の流体連通を提供し得る。
本発明によるマイクロ流体デバイスは、「カートリッジ」または「マイクロ流体カートリッジ」と示され得る。複数の乳化ユニットを含むマイクロ流体デバイスの第１の部分は、「乳化区分」と示され得る。複数の容器群を含む、マイクロ流体デバイスの第２の部分は、「ウェル区分」と示され得る。マイクロ流体デバイスの第２の部分は、マイクロ流体デバイスの第１の部分とは異なり得、マイクロ流体デバイスの第１の部分を含まなくてもよい。乳化区分および／または乳化ユニットは、「チップ」、「マイクロチップ」、または「マイクロ流体チップ」と示され得る。
ベースマイクロ流体片は、成形されるなど、射出成形を介して提供されるなど、一体に形成され得る。ベースマイクロ流体片は、乳化区分の一部を形成し得る。ベースマイクロ流体片は、マイクロ流体デバイスの各乳化ユニットを含み得る。
ベース容器構造片は、成形されるなど、射出成形を介して提供されるなど、一体に形成され得る。ベース容器構造片は、容器区分の一部を形成し得る。ベース容器構造片は、マイクロ流体デバイスの各容器を含み得る。
乳化区分および容器区分は、互いに固定的に接続され得る。
各乳化ユニットは、対応する容器群の個々の容器間に流体接続を形成し得る。容器群および乳化ユニットは、それらの間に流体接続が提供される場合、「対応する」と示され得る。複数の容器群の各容器群は、複数の乳化ユニットのそれぞれの対応する乳化ユニットと組み合わせて機能ユニットの一部を形成し得る。そのような機能ユニットは、「液滴生成ユニット」および／または「試料ライン」と示され得る。試料ラインは、いかなる液体の共有も防止されるように、互いに隔離され得る。
複数の試料ラインの提供は、いくつかの試料の個々のおよび／または並列処理を容易にし得る。
マイクロ流体デバイスは、単回使用を意図され得、すなわち、各試料ラインは、一度だけ使用されることを意図され得る。これは、低汚染リスクの結果物を提供し得る。
「マイクロ流体」という用語は、それぞれのデバイス／ユニットの少なくとも一部が、１ｍｍ未満である、幅および／もしくは高さなどの少なくとも１つの寸法、ならびに／または１ｍｍ２未満の断面積を有するなどの、マイクロスケールの１つ以上の流体導管を備えることを意味する。導管、開口部、または接合部などの流体導管ネットワークの少なくとも一部の高さまたは幅などの最小寸法は、５００μｍ未満、例えば、２００μｍ未満とすることができる。
「マイクロ流体」という用語は、それぞれの部分の体積が比較的小さいことを意味し得る。いかなる中間チャンバも除く、各流体導管ネットワークの容積は、０．０５μＬ～２μＬ、例えば、０．１μＬ～１μＬ、例えば、０．２μＬ～０．６μＬ、例えば、およそ０．３μＬとすることができる。
本発明のデバイスの流体導管ネットワークによって提供され得るなどの、マイクロスケールにおける流体の挙動は、システムを支配し始め得る、表面張力、エネルギー散逸、および／または流体抵抗などの因子の「マクロ流体」挙動とは異なり得る。移送導管などの本発明による導管がおよそ１００ｎｍ～５００μｍの直径、高さ、および／または幅を有するときなどの小規模では、レイノルズ数が非常に低くなり得る。ここでの重要な結果は、流れが乱流ではなく層流になり得るため、並流流体が必ずしもマクロスケールで混合するとは限らないことであり得る。その結果、２つの非混和流体、例えば、水性相などの第１の流体と、例えば、油相などの第２の流体が、接合部で交わるとき、平行な層流が結果的に生じ得、これは、単分散液滴の安定した生成を再び結果的にもたらし得る。より大きい規模では、非混和液体が接合部で混合し得、多分散液滴を結果的にもたらし得る。
本発明によるマイクロ流体デバイスは、ダブルエマルション液滴の提供のために構成され得る。ダブルエマルション液滴は、内側の分散相が非混和相によって取り囲まれ、非混和相が再び連続相によって取り囲まれる、液滴を指し得る。内側分散相は、１つの液滴を含む、および／またはそれから構成され得る。内相は、塩、ヌクレオチド、および酵素が溶解され得るか、または溶解される、水性相であり得る。非混和相は、油相であり得る。連続相は、水性相であり得る。
本発明によるマイクロ流体デバイスの一実施形態は、トリプルエマルション、クアドラプルエマルション、またはより多重のエマルションのために構成されてもよい。
マイクロ流体デバイスは、上側および下側を備え得る。上側は、例えば、ピペットによって、各容器にアクセスするように構成され得る。
複数の乳化ユニットは、８つの乳化ユニットを含む、および／またはそれらから構成され得る。正確に８つのユニットの提供の利点は、８チャネルピペットなどの最先端の設備の使用の容易化であり得る。
各乳化ユニットの下部分および／または上部分は、ベースマイクロ流体片によって提供され得る。
流体導管ネットワークは、第１の流体接合部および第２の流体接合部を含む接合部で交差する導管のネットワークを形成し得る。
流体導管ネットワークの任意の１つ以上の導管は、実質的に均一な直径を有するチャネルなどの１つ以上の部分を備え得る。
流体導管ネットワークの任意の部分の直径は、流体導管ネットワークの幅および／または高さおよび／または任意の他の断面寸法を指し得る。
流体導管ネットワークは、様々な直径を有する導管を備え得る。比較的高い直径を有する流体導管ネットワークの部分は、比較的低い抵抗における液体の輸送を提供し得、より高い体積流量を結果的にもたらす。比較的小さい直径を有する流体導管ネットワークの部分は、生成された液滴の所望のサイズの提供を可能にし得る。
流体導管ネットワーク導管などの流体導管ネットワークの一部の断面積は、例えば、それぞれの導管の１つ以上の壁、または、例えば、それぞれの導管の少なくとも１つの壁部に直交して画定される断面の面積を指し得る。
流体導管ネットワークは、様々な断面積を有する導管を備え得る。比較的大きい断面積を有する流体導管ネットワークの部分は、例えば、導管の対向する端における異なる圧力の適用で、比較的低い抵抗における液体の輸送を提供し得、より高い体積流量を結果的にもたらす。比較的小さい断面積を有する流体導管ネットワークの部分は、生成された液滴の所望のサイズの提供を可能にし得る。
第１の移送導管部分は、１５０～３００μｍ２の断面積を有し得、第１の収集導管部分は、２００～４００μｍ２の断面積を有し得る。これは、生成された液滴が１０～２５μｍの内側液滴の直径、および１８～３０μｍの内側液滴プラスシェル層の総外径を有することを容易にし得る。
流体導管ネットワークは、ノズルおよび／またはチャンバを備え得る。ノズルは、ノズルの両側の導管よりも小さい断面積の導管内の収縮部を備え得る。ノズルは、導管断面積から別様に予想され得るよりも小さいサイズの液滴の生成を容易にし得る。これは、結果的に、より低い抵抗を伴うより大きい断面積を有する導管の使用を可能にし得る。チャンバは、液体を遅延させるために、または乳化ユニット内に液体を一時的に貯蔵するために、ある量の液体を保持するように設計された乳化ユニット内のエリアであり得る。そのようなチャンバは、他の導管と比較して１つ以上の導管からの液体を遅延させ得、それぞれの接合部における液体の正しいタイミングを確保し得るため、有利であり得る。
乳化ユニットの供給導管は、一次供給導管、二次供給導管、および三次供給導管のうちのいずれか１つ、複数、または全てを指し得る。
乳化ユニットの供給入口は、一次供給入口、二次供給入口、および三次供給入口のうちのいずれか１つ、複数、または全てを指し得る。
乳化ユニットの供給開口部は、一次供給開口部、二次供給開口部、および三次供給開口部のうちのいずれか１つ、複数、または全てを指し得る。
乳化ユニットの導管は、移送導管、収集導管、一次供給導管、二次供給導管、および三次供給導管のうちのいずれか１つ、複数、または全てを指し得る。
乳化ユニットの導管の開口部は、第１の移送開口部、第２の移送開口部、収集開口部、一次供給開口部、二次供給開口部、および三次供給開口部のうちのいずれか１つ、複数、または全てを指し得る。
第１の流体接合部および／または第２の流体接合部は、「流体接合部」と示され得る。各流体接合部は、導管の複数の開口部によって画定され得、これらの導管は、互いに交差するか、または交わるとみなされ得る。
各流体接合部は、流体を接合部内に導くための複数の開口部と、流体を接合部から外に導くための１つの開口部と、を備え得る。
各流体接合部は、２つ以上の導管からの非混和流体が直接流体接触して相互作用するようになることを可能にし得る。したがって、交互の液体部分の流れが提供され得る。比較的狭い導管内にある間、液滴は、長方形であり得る。
ダブルエマルション液滴を含む液滴の形成は、第２の流体接合部から始まって開始され得、接合部を出る流体の方向、すなわち、収集導管に沿って、接合部内または接合部の後に完了され得る。
第１の移送導管部分は、第１の液体から形成された液滴が第２の液体と非混和性である、移送導管の一部であり得る。第１の移送導管部分は、第１の移送導管部分内の液滴の形成および／または耐久性を可能にする第１の水に対する親和性を有し得る。水に対するこの第１の親和性は、フッ化炭素油などの油内における水滴の形成を可能にする疎水性に対応し得る。
水に対する親和性は、水に対する濡れ性として知られ得る。水に対する高い親和性は、水に対する高い濡れ性を指し得る。水に対する低い親和性、または水に対する親和性の欠如は、水に対する低い濡れ性を指し得る。
第１の収集導管部分は、ダブルエマルション液滴を含むエマルションが形成される収集導管の一部であり得る。第１の収集導管部分は、第１の収集導管部分内のダブルエマルション液滴の形成および／または耐久性を可能にする第２の水に対する親和性を有し得る。水に対するこの第２の親和性は、連続水性相中の油シェルによって取り囲まれた水滴の形成を可能にする親水性に対応し得る。
二次供給導管は、第２の二次供給導管を含み得る。そのような第２の二次供給導管は、二次供給入口から第２の二次供給開口部まで延在し得る。第１の流体接合部の第１の複数の開口部は、第２の二次供給開口部を含み得る。本明細書の提供は、第１の接合部で１つよりも多い側部からピンチングすることによって液滴の生成を改善し得る。
したがって、第１の流体への第２の流体のピンチングは、第１の流体接合部から、第１の二次供給導管および第２の二次供給導管の組み合わせによって実施され得、第１の二次供給導管および第２の二次供給導管は、両方、二次供給容器と第１の供給導管との間に延在し得る。
したがって、第１の流体への第２の流体のピンチングは、第１の流体接合部から、第１の二次供給導管および第２の二次供給導管の組み合わせによって実施され得、第１の二次供給導管および第２の二次供給導管は、両方、二次供給容器と第１の供給導管との間に延在し得る。
第１の二次供給導管および第２の二次供給導管などの、任意のピンチング部分は、それぞれの流体、例えば、第２の流体に対して同じ流体抵抗を有するように構成され得る。これは、それぞれの流体接合部内およびその後の均一な効果を容易にするためであり得る。任意のピンチング部は、それぞれの流体、例えば、第２の流体が、それぞれの流体接合部、例えば、第１の流体接合部に、同時に到達することになることを容易にするために、同じ容積を有するように構成され得る。したがって、第１の流体および第２の流体の混合物への第３の流体のピンチングは、第２の流体接合部から、第１の三次供給導管および第２の三次供給導管の組み合わせによって実施され得、第１の三次供給導管および第２の三次供給導管は、両方、三次供給容器と第２の供給導管との間に延在し得る。
三次供給導管は、第２の三次供給導管を含み得る。そのような第２の三次供給導管は、三次供給入口から第２の三次供給開口部まで延在し得る。第２の流体接合部の第２の複数の開口部は、第２の三次供給開口部を含み得る。本明細書の提供は、第２の接合部で１つよりも多い複数の側部からピンチングすることによって液滴の生成を改善し得る。
第１の移送導管部分は、第２の移送開口部まで延在し得る。あるいは、移送導管は、例えば、第１の移送導管部分の第２の端から延在する、第２の移送導管部分を含み得、第２の端は、第１の移送開口部の反対側にあり得、例えば、第２の移送開口部まで延在する。そのような第２の移送導管部分は、第１の水に対する親和性とは異なる水に対する親和性を有し得る。
１つ以上の実施形態について、移送導管の一部および／または収集導管の一部は、流体のさらなる供給を有し得る。
第１の収集導管部分は、収集出口まで延在し得る。
第１の移送導管部分は、油担体流体中の水滴の形成が起こり得る、流体流の意図された方向に沿った第１の流体接合部の直後の第１のゾーンを指し得る。
第１の収集導管部分は、水性担体流体中の油シェルによって取り囲まれたダブルエマルション水滴の形成が起こり得る、流体流の意図された方向の第２の流体接合部の直後の第２のゾーンを指し得る。
第２の流体中で乳化された第１の流体のシングルエマルションの形成は、第１の接合部で開始され得、第１の移送導管部分内で継続され得る。したがって、第１の移送導管部分の後、第１の流体は、分散相にあり得、これに対して、第２の流体は、連続相にある。ダブルエマルションの形成は、第２の接合部で開始され得、第１の収集導管部分内で継続され得る。したがって、第１の収集導管部分の後、第３の流体は、連続相にあり得、第２の流体を乳化し得、第１の流体の周囲にシェル層を形成し得る。
第１の水に対する親和性は、水に対する親和性の欠如を有する、すなわち、疎水性であるなどとして、定義され得る。第１の水に対する親和性は、６０°超、例えば、６５°超、例えば、７０°超、例えば、９０°超の水に対する接触角を有する表面を表し得る。より高い接触角は、液滴、すなわち、シングルエマルションの油中水滴などの、より安定した供給を提供し得る。これは、結果的に、より広い範囲の圧力が利用されること、および／または所望の寸法に従って提供されるダブルエマルション液滴のより高いパーセンテージを可能にし得る。
接触角は、Ｙｕａｎ Ｙ．，Ｌｅｅ Ｔ．Ｒ．（２０１３）Ｃｏｎｔａｃｔ Ａｎｇｌｅ ａｎｄ Ｗｅｔｔｉｎｇ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｉｎ：Ｂｒａｃｃｏ Ｇ．，Ｈｏｌｓｔ Ｂ．（ｅｄｓ）Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ Ｓｅｒｉｅｓ ｉｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，ｖｏｌ ５１．Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，Ｂｅｒｌｉｎ，Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇに説明されるように表面上で測定され得る。導管などの閉鎖容積内の接触角は、Ｔａｎ，Ｓａｙ Ｈｗａ ｅｔ ａｌ．Ｏｘｙｇｅｎ Ｐｌａｓｍａ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｉｔｙ ｏｆ ａ Ｓｅａｌｅｄ Ｐｏｌｙｄｉｍｅｔｈｙｌｓｉｌｏｘａｎｅ Ｍｉｃｒｏｃｈａｎｎｅｌ．Ｂｉｏｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃｓ ４．３（２０１０）：０３２２０４．ＰＭＣに説明されるように測定され得る。
第１の水に対する親和性は、水に対する強い親和性を有する、すなわち、親水性であるなどとして、定義され得る。第２の水に対する親和性は、６０°未満、例えば、５５°未満、例えば、５０°未満、例えば、４０°未満、例えば、３０°未満の水に対する接触角を有する表面を説明し得る。より低い接触角は、ダブルエマルション液滴、すなわち、水中油中水ダブルエマルション液滴のより安定した供給を提供し得る。これは、結果的に、より広い範囲の圧力が利用されること、および／または所望の寸法に従って提供されるダブルエマルション液滴のより高いパーセンテージを可能にし得る。
水に対する別の親和性と異なる水に対する１つの親和性を有することは、水に対する反対の親和性、または高親和性対低親和性などの反対に定義された親和性を有することとして理解され得る。例えば、第１の水に対する親和性が疎水性である場合、第２の水に対する親和性は、親水性であり得、逆も可である。
第１の水に対する親和性の提供は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリ（メチルメタクリレート））、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、例えば、ＴＯＰＡＳも含むＣＯＣ環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ＺＥＯＮＯＲ（登録商標）を含むＣＯＰ環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびネガティブフォトレジストＳＵ－８などのポリマーによって提供され得る。
第１の水に対する親和性の提供は、代替的に、または追加的に、シリコン化、シラン化、またはアモルファスフルオロポリマーによるコーティングを使用する処理などの、例えば、表面を疎水性にする方法を使用して処理されるガラスなどの材料によって提供され得る。
第１の水に対する親和性の提供は、代替的に、または追加的に、Ａｑｕａｐｅｌ、ソルゲルコーティングの層を適用することによって、またはガス状コーティング材料の薄膜の堆積によって、表面を疎水性にするために表面をコーティングすることによって提供され得る
第２の水に対する親和性の提供は、例えば、ガラス、シリコン、または親水性を提供する他の材料を含む材料によって提供され得る。
第２の水に対する親和性の提供は、代替的、または追加的に、酸素プラズマ処理、ＵＶ照射、ＵＶ／オゾン処理、ポリマーのＵＶグラフト、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の堆積、化学蒸着（ＣＶＤ）またはプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）による二酸化ケイ素などの薄膜の堆積を使用して表面を改質することによって提供され得る。
任意の供給容器または収集容器は、「ウェル」と呼ばれ得る。「ウェル」という用語は、収集容器、二次供給容器、および三次供給容器のいずれか１つ、複数、または全てを指し得る。
ウェルまたは容器は、水性試料、油、緩衝液、またはエマルションなどの液体を受け入れて収容するために好適な構造であり得る。
ウェルは、１つ以上の開口部を有し得る。１つの開口部は、例えば、ピペットを使用した上部装填／抽出によって、ウェルに液体を提供するか、またはウェルから液体を抽出するために構成され得る。別の開口部は、圧力差を受けたときなど、それぞれのウェルによって保持された液体がウェルを、例えば、能動的に出ることを可能にし得る。
二次供給容器は、試料緩衝液などの第１の流体を保持するように構成され得る。二次供給容器によって保持された流体は、対応する乳化ユニットによって、対応する収集容器に向かってガイドされ得る。
三次供給容器は、緩衝液などの第３の流体を保持するように構成され得る。三次供給容器によって保持された流体は、対応する乳化ユニットによって、対応する収集容器に向かってガイドされ得る。
二次供給容器は、対応する乳化ユニットの二次供給入口と流体連通している。二次供給容器は、油などの第２の流体を保持するように構成される。二次供給容器によって保持された流体は、対応する乳化ユニットによって、対応する収集容器に向かってガイドされ得る。
収集容器は、供給容器から流体を収集するように構成され得る。この流体は、使用中に本発明によるデバイスによって提供されるダブルエマルション液滴を含み得る。ダブルエマルション液滴は、緩衝液などの連続流体中に懸濁され得る。
二次供給容器は、第１の供給量を収容するように構成され得る。三次供給容器は、第３の供給量を収容するように構成され得る。収集容器は、収集量を収容するように構成され得る。収集量は、第１の供給量、第２の供給量、および第３の供給量などの、対応する供給容器によって収容される量の合計よりも大きくてもよく、例えば、少なくとも５％大きくてもよい。
第１の供給量は、例えば、１００～５００μＬ、例えば、２００～４００μＬとすることができる。
第３の供給量は、例えば、１５０～８００μＬ、例えば、３００～５００μＬとすることができる。
収集量は、例えば、２５０～１０００μＬ、例えば、４００～８００μＬとすることができる。
本発明によるデバイスの使用中に、液体は、供給容器の各々から収集容器に移送され得る。
収集容器によって収容される液体は、ピペットを使用して収集され得る。ピペットの先端が、液体を収集するために収集容器内に挿入されたとき、液体は、ピペット先端によって変位され得る。したがって、供給容器によって収容される量の合計よりも大きい収集量を有することは、この収集中に収集容器からの液体のオーバーフローを防止し得る。
第１の供給容器の底部分は、丸みを帯びてもよい。これは、圧力が容器に適用されたときに、対応する乳化ユニット内への第１の供給容器によって収容された第１の液体の本質的に完全に入ることを確保するためであり得る。第１の液体が試料を含有し得るため、全てのまたは本質的に全ての第１の液体が利用されることが有利であり得る。
容器、例えば、各容器群の各供給容器または各容器は、例えば、行および列などのグリッドで提供され得、隣接する容器間の間隔は、２つの直交する方向に沿って同じであり得る。
容器、例えば、各容器群の各供給容器または各容器は、生体分子スクリーニング学会に代わって米国規格協会によって発行されたものとして定義されるなどの、標準的な容器プレートレイアウトで提供され得る。したがって、２つの直交する方向のいずれかにおける隣接する容器の中心間の距離は、９ｍｍであり得る。
隣接する乳化ユニットの第１の供給容器の中心間の距離は、９ｍｍであり得る。
容器は、例えば、上部に丸い開口部を有する円筒などの、任意の好適な形状を有し得る。容器は、容器の底部に向かって先細りになり得る、すなわち、底部よりも上部により大きい開口部を有する。先細りの容器または容器の先細りの底部の利点は、操作中に液体の完全な回収を確実にすることであり得る。上部の容器の開口部は、標準的なマイクロピペットを使用して液体を分注および除去するために好適なサイズを有し得る。
各容器の上部は、同じ高さにあり得る。これは、それぞれの容器からの流体の供給／抽出を容易にし得る。
収集容器の底部は、収集出口よりも低い高さで提供され得る。この利点は、流体導管ネットワーク内のダブルエマルション液滴の逆流を防止するために、ダブルエマルション液滴が、流体導管ネットワークから隔離され得る収集容器の一部の中に、流体導管ネットワークから移動され得ることであり得る。したがって、低液滴損失が提供され得る。収集容器の下部、例えば、底部分の容積は、少なくとも２００μＬであり得る。
各容器群の下部および／または上部は、ベース容器構造片によって提供され得る。
ベース容器構造片の上部は、実質的に平坦なガスケットを収容し得る。
ガスケットは、別個の部分であり得、ベース容器構造片は、ガスケットの可逆的固定を可能にする特徴／突起を有し得る。突起は、任意の好適な形状およびサイズを有し得る。いくつかの実施形態では、各列は、一組の突起を有し得る。本明細書の利点は、一度に単一または定義された数の列のみが開放され得ることであり得る。
一組の突起は、１つ、対、またはそれ超などの任意の数の突起によって構成され得る。一対の突起は、２つの同一の構造、またはフックおよびピンなどの２つの異なる構造を含み得る。一対の突起を使用することの利点は、例えば、出口容器のみの開口を可能にすることであり得る。
「固定的に接続される」とは、例えば、１つ以上の追加の構造を介して、例えば、１つ以上のインターフェース構造を介して、および／またはベースマイクロ流体片に固定されたか、もしくはその一部を形成するキャッピング片を介して接続されることを含み得る。
ベース容器構造片およびベースマイクロ流体片は、例えば、ねじなどの１つ以上の取り付け要素を使用して、および／またはクランプ構造によってクランプされることによって、互いに固定的に接続され得る。
互いに固定的に接続されたベース容器構造片およびベースマイクロ流体片を有する利点は、マイクロ流体デバイスがユーザによって単一片として取り扱われ得る。
マイクロ流体デバイスは、ベースマイクロ流体片、またはベースマイクロ流体片を含むか、もしくはそれに連結された構造などの、複数の乳化ユニットを、ベース容器構造片などの複数の容器群に連結するように構成された１つ以上のインターフェース構造を備え得る。そのような１つ以上のインターフェース構造は、それぞれの容器の各々と、対応する乳化ユニットの対応する入口／出口との間に気密および液密連結を提供し得る。
１つ以上のインターフェース構造は、ベース容器構造片などの、複数の乳化ユニットまたは複数の容器群の一部を形成し得る。
１つ以上のインターフェース構造は、エラストマー材料の平坦なシートなどのガスケットの形態で提供され得る。ガスケットは、流体接続の提供のために、例えば、直径０．２～１ｍｍの連結穿孔を有し得る。容器と、対応する乳化ユニットの対応する入口／出口との間の各流体接続毎に１つの連結穿孔が存在し得る。例えば、各容器群毎に４つの容器、および８つの乳化ユニット、したがって、８つの容器群の場合、４×８の連結穿孔が存在し得る。
１つ以上のインターフェース構造は、例えば、ベース容器構造片などの複数の容器群の一部を含むか、またはその一部を形成する、構造上に成形され得る。これは、カートリッジの組み立てを容易にし得る。
１つ以上のインターフェース構造は、エラストマー材料で作製され得、これは、液滴、例えば、油および緩衝液を生成する目的を有するデバイスの容器などのデバイスに適用される化学物質および試薬に対して耐性を有することが所望され得る。エラストマー材料は、例えば、天然ゴム、シリコン、エチレンプロピレンジエンモノマースチレン系ブロックコポリマー、オレフィンコポリマー、熱可塑性加硫物、熱可塑性ウレタン、コポリエステル、またはコポリアミドのいずれか１つ以上であり得るか、またはそれらを含み得る。
１つ以上のインターフェース構造は、ねじなどの取り付け要素がガスケットを通過することを可能にするための１つ以上の取り付け穿孔を備え得る。そのような１つ以上の取り付け穿孔は、直径が１～８ｍｍ、例えば、６ｍｍとすることができる。
液滴は、意図される流れ方向の第１の流体接合部の後に提供される、第１の移送導管部分の断面積よりもわずかに大きい、液滴中心、すなわち、内側液滴における断面積を得る傾向があることが本発明者らによって観察されている。これは、液滴が、それぞれの導管内の流れに供されている間に伸長されるためであり得る。同様に、液滴が、意図される流れ方向の第２の流体接合部の後に提供される、第１の収集導管部分の断面積よりもわずかに大きい断面積、すなわち、内側液滴プラス外殻を得る傾向があることが本発明者らによって観察されている。
これよりも小さい液滴を得るために、ジェット気流が必要とされ得、これは、それぞれ、多くの第２の流体および／または第３の流体を必要とし、これは、望ましくない場合がある。緩衝液および油の量の必要性が低いデバイスおよび方法を提供することが利点であり得る。
したがって、それぞれ、第１の移送導管部分および第１の収集導管部分の意図される流れ方向に直交して画定された断面積は、関連し得る。各々は、それらのそれぞれの液滴中心を通して画定されるように、それぞれの液滴、すなわち、内側液滴および内側プラス外側液滴の所望の断面積よりも断面積がわずかに小さいことが望ましい場合がある。
各乳化ユニットの第１の移送導管部分および第１の収集導管部分は、それぞれの部分の提供時から少なくとも１か月の貯蔵の間、水に対するそれらのそれぞれの親和性を保持するように構成され得る。
水に対するそれぞれの親和性は、本明細書のそれぞれの接触角が、水に対するそれぞれの親和性について本開示で定義された限界値内に留まる場合、保持されているとみなされ得る。
水に対するそれぞれの親和性は、本明細書のそれぞれの接触角が下限未満から上限を超えるまで変化しない場合、またはその逆に変化しない場合、保持されているとみなされ得る。下限および上限は、６０°など、等しくてもよい。下限は、例えば、５５°または５０°であり得る。上限は、例えば、６５°または７０°であり得る。
貯蔵条件は、１８°Ｃ～３０°Ｃ、０．６９ａｔｍ～１．１ａｔｍであり得る。
第１の移送導管部分は、例えば、ＰＭＭＡ（ポリ（メチルメタクリレート））、ポリカーボネート、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、例えば、ＴＯＰＡＳも含むＣＯＣ環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、ＺＥＯＮＯＲ（登録商標）を含むＣＯＰ環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレン、ポリプロピレン、およびネガティブフォトレジストＳＵ－８などのポリマーから生成されたベース材料を提供されることによって、第１の水に対する親和性を保持するように構成され得る。
第１の移送導管部分は、例えば、シリコン処理、シラン化、またはアモルファスフルオロポリマーによるコーティングを使用するなどの、表面を疎水性にする方法を使用して処理されたガラスまたはポリマーなどの材料を提供されることによって、第１の水に対する親和性を保持するように構成され得る。
第１の移送導管部分は、例えば、Ａｑｕａｐｅｌ、ソルゲルコーティングの層を適用することによって、またはガス状コーティング材料の薄膜の堆積によって、コーティングされたベース材料を提供されることによって、第１の水に対する親和性を保持するように構成され得る。
第１の収集導管部分は、例えば、ガラス、シリコン、または親水性を提供する他の材料を含む材料を提供することによって、第２の水に対する親和性を保持するように構成され得る。
第１の収集導管部分は、例えば、酸素プラズマ処理、ＵＶ照射、ＵＶ／オゾン処理、ポリマーのＵＶグラフト化、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の堆積、化学蒸着（ＣＶＤ）またはＰＥＣＶＤによる二酸化ケイ素などの薄膜の堆積を使用して改質されたベース材料を提供されることによって、第２の水に対する親和性を保持するように構成され得る。
マイクロ流体デバイス用のベース材料は、熱可塑性のＰＤＭＳなどのエラストマー、熱硬化性のＳＵ－８フォトリスト、ガラス、シリコン、紙、セラミック、または、材料の混成、例えば、ガラス／ＰＤＭＳのうちのいずれかを含み得る。熱可塑性プラスチックは、ＰＭＭＡ／アクリル、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＣＯＣ、ＣＯＰ、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリエチレングリコールジアクリレート（ＰＥＧＤＡ）、およびポリテトラフルオロエチレンのいずれかを含み得る。
それぞれの部分の提供時間は、コーティングが第１の収集導管部分および第１の移送導管部分のうちの一方のみに適用される場合でも、コーティングの提供時間として定義され得る。
第１の移送導管部分および第１の収集導管部分の表面特性の高度の安定性は、マイクロ流体デバイスの長い保存寿命を可能にし得る。
ベース容器構造片および／またはベースマイクロ流体片などの、マイクロ流体デバイスの１つ、複数、または全ての部分は、射出成形を使用して提供され得る。射出成形は、より多くの量でより費用効率が高くなり得、これは、在庫におけるより多くの量につながり得、それゆえに、長い保存寿命を必要とし得る。
各乳化ユニットの第１の移送導管部分の表面特性は、例えば、基板の上部上に提供される、コーティングによって提供され得る。あるいは、または組み合わせて、各乳化ユニットの第１の収集導管部分の表面特性は、例えば、基板の上に提供される、コーティングによって提供され得る。基板は、各乳化ユニットの第１の移送導管部分または第１の収集導管部分のいずれかの表面特性を提供し得る。基板は、本開示に説明されるようなベース材料で提供され得る。
したがって、コーティングは、コーティングが第１の移送導管部分または第１の収集導管部分のいずれかを構成し、一方、基板が他方を構成するように、基板上に提供され得る。
コーティングは、ポリマーをプラズマ処理、続いて、化学蒸着、例えば、プラズマ化学気相成長に供することによってポリマー上に提供され得、化学蒸着は、ＳｉＯ２を使用することを含み得る。
コーティングは、代替的に、または追加的に、第１の移送導管部分および第１の収集導管部分の両方を、シリコン処理、シラン化、またはアモルファスフルオロポリマーによるコーティングなどのコーティング、続いて、例えば、水酸化ナトリウムなどの化学物質を使用する、第１の収集導管部分からのコーティングの除去に供することによって、ガラスまたはポリマー表面上に提供され得る。
コーティングは、１μｍ未満、例えば、５００ｎｍ未満、例えば、２５０ｎｍ未満の厚さを有し得る。薄いコーティングは、物理蒸着ではなく化学蒸着を使用して達成され得る。
薄いコーティングを提供することの利点は、流体導管ネットワークのそれぞれの部分の直径または断面積が、低い程度に影響を受け得ることであり得る。したがって、流体導管ネットワークは、コーティングがその後に適用され得ることを無視して、直径を備え得る。したがって、コーティングされた部分およびコーティングされていない部分に同様の断面積が提供され得る。
第１の移送導管部分は、安定した疎水性表面特性を備え得る。第１の収集導管部分は、安定した親水性表面特性を備え得る。
乳化区分は、各乳化ユニットの一次供給導管、各乳化ユニットの二次供給導管、各乳化ユニットの三次供給導管、各乳化ユニットの移送導管、各乳化ユニットの収集導管、各乳化ユニットの第１の流体接合部、および各乳化ユニットの第２の流体接合部の各々の少なくとも一部を提供するベースマイクロ流体片を備え得る。
ベースマイクロ流体片は、第１の水に対する親和性に対応する表面特性を有するベース材料で提供され得、第１の収集導管部分を提供するコーティングの少なくとも一部は、ベースマイクロ流体片のベース材料の上部に提供される。あるいは、ベースマイクロ流体片は、第２の水に対する親和性に対応する表面特性を有するベース材料で提供され得、第１の移送導管部分を提供するコーティングの少なくとも一部は、ベースマイクロ流体片のベース材料の上部に提供される。
ベースマイクロ流体片は、各乳化ユニットの一次供給導管、各乳化ユニットの二次供給導管、各乳化ユニットの三次供給導管、各乳化ユニットの移送導管、各乳化ユニットの収集導管、各乳化ユニットの第１の流体接合部、および各乳化ユニットの第２の流体接合部の各々の少なくとも一部を提供し得る。
ベースマイクロ流体片は、第１の水に対する親和性に対応する表面特性を有するベース材料で提供され得る。
コーティングは、第１の収集導管部分の少なくとも一部を提供するエリアで、ベースマイクロ流体片のベース材料上に提供され得る。コーティングは、第２の水に対する親和性を呈する表面を提供し得る。
異なる材料が、容器区分および乳化区分に使用され得る。したがって、容器区分のより大きくより深い特徴、および乳化区分の非常に微細な特徴の両方に最適な材料が提供され得る。２つ以上の部分の提供は、ベース容器構造片およびマイクロ流体区分用の工具が異なる公差を有し得るため、生産コストを低下させ得る。
異なる材料が、容器区分および乳化区分に使用され得る。容器区分および乳化区分に対する異なる材料の使用は、それぞれの部分に異なる所望の材料の使用を可能にし得る。
容器区分は、比較的大きくて深い特徴を含み得るが、一方、乳化区分は、非常に微細な特徴を含み得る。
後で固定的に接続され得る、異なる構造の容器区分および乳化区分の提供は、容器区分およびマイクロ流体区分の提供に必要とされる工具が異なる公差を有し得るため、生産コストを低下させ得る。
乳化区分は、例えば、ガラスまたはポリマー材料から作製され得る。
乳化区分に使用され得るポリマー材料の例は、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のうちのいずれかを含み得る。ポリマーの使用は、例えば、ＮＯＶＥＣ油を含む、本発明による使用における試料、油、および連続相緩衝液と適合可能であるようにそれらの特性によって制限され得る。さらに、ポリマーの使用は、適用可能な先行技術の製造およびパターン化技術によって制限され得る。例えば、ＰＤＭＳ上のＣＯＰおよびＣＯＣは、それらが優れた透明性、ほぼゼロの複屈折、低密度、低吸水率、優れた耐薬品性、タンパク質の低結合、ハロゲンフリー、ＢＰＡフリーを有する利点を有し得、一軸および二軸スクリュー押出、射出成形、射出ブロー成形およびストレッチブロー成形（ＩＳＢＭ）、圧縮成形、押出コーティング、二軸配向、熱成形などの標準的なポリマー処理技術に好適である。ＣＯＣおよびＣＯＰは、処理後の変化がほとんど見られない、高い寸法安定性が知られている。ＣＯＣは、いくつかの用途では、ＣＯＰよりも好ましい場合がある。ＣＯＰは、本発明による使用を意図され得る油などの油に曝される場合、クラックを生じさせる傾向があり得る。ＣＯＰは、ＮＯＶＥＣ油などのフッ化炭素油に曝されるときに、クラックを生じさせ得る。ＣＯＰは、酵素およびＤＮＡなどのＰＣＲ用試薬と互換性があり得る。ＣＯＣおよびＣＯＰは、典型的には１２０～１３０℃の範囲内であるガラス転移温度を有する。これは、ＣＶＤプロセスが典型的には３００°Ｃ超で操作され、それゆえに、ＣＯＣまたはＣＯＰ材料を溶融することになるため、典型的なＣＶＤコーティングに不適切になる場合がある。ＣＯＣおよびＣＯＰのこの不利な点は、例えば、８５°Ｃで操作する改質されたＰＥＣＶＤ手順を適用することによって、本発明で克服され得る。ＣＯＣは、レーザが材料の「燃焼」を引き起こし得るため、レーザ切断と互換性がない可能性がある。この不利な点は、例えば、射出成形を使用して、本発明によって克服されている。
ガラスは、代替的に、または追加的に、乳化区分で説明されているように、所望のコーティングを有する基板として使用され得る。
ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）は、多くの場合、マイクロ流体部に利用される。しかしながら、本発明の発明者は、ＰＤＭＳを使用することの以下の不利な点を関連付けた：
－経時的な材料特性の変化（出典：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
－長いプロセス時間（ＰＤＭＳの硬化時間：温度、必要な材料の剛性に依存して、３０分～数時間。（出典、Ｂｅｃｋｅｒ２００８）
－高い製造コスト（出典：Ｂｅｒｔｈｉｅｒ，Ｅ．，Ｅ．Ｗ．Ｋ．Ｙｏｕｎｇ，ｅｔ ａｌ．（２０１２）．“Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ ＰＤＭＳ－ｌａｎｄ，Ｂｉｏｌｏｇｉｓｔｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｉａ．”Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ １２（７）：１２２４－１２３７．）
－より多い生産量でも、デバイスあたりのコストが同じである（出典：Ｂｅｃｋｅｒ，Ｈ．ａｎｄ Ｃ．Ｇａｒｔｎｅｒ （２００８）“Ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ．”Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３９０（１）：８９－１１１．およびＢｅｒｔｈｉｅｒ，Ｅ．，Ｅ．Ｗ．Ｋ．Ｙｏｕｎｇ，ｅｔ ａｌ．（２０１２）．“Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ ＰＤＭＳ－ｌａｎｄ，Ｂｉｏｌｏｇｉｓｔｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｉａ．”Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ １２（７）：１２２４－１２３７．）
－ＰＤＭＳは、表面でいくつかの分子（例えば、タンパク質）を吸収し得る。（出典：Ｂｅｒｔｈｉｅｒ ２０１２およびｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
－ＰＤＭＳは、水蒸気に対して透過性であり、これは、導管内における蒸発につながる。（出典：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
－ＰＤＭＳは、変形可能である。したがって、流体導管ネットワークの形状は、圧力下、すなわち、デバイスの操作下で変化／変形し得る（出典Ｂｅｒｔｈｉｅｒ ２０１２）
－非架橋モノマーが導管内に浸出するリスク（出典Ｂｅｒｔｈｉｅｒ ２０１２およびｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
－経時的な材料特性の変化（出典：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
－長いプロセス時間（ＰＤＭＳの硬化時間：温度、必要な材料の剛性に依存して、３０分～数時間。（出典、Ｂｅｃｋｅｒ２００８）
－高い製造コスト（出典：Ｂｅｒｔｈｉｅｒ，Ｅ．，Ｅ．Ｗ．Ｋ．Ｙｏｕｎｇ，ｅｔ ａｌ．（２０１２）．“Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ ＰＤＭＳ－ｌａｎｄ，Ｂｉｏｌｏｇｉｓｔｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｉａ．”Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ １２（７）：１２２４－１２３７．）
－より多い生産量でも、デバイスあたりのコストが同じである（出典：Ｂｅｃｋｅｒ，Ｈ．ａｎｄ Ｃ．Ｇａｒｔｎｅｒ （２００８）“Ｐｏｌｙｍｅｒ ｍｉｃｒｏｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ ｓｙｓｔｅｍｓ．”Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ３９０（１）：８９－１１１．およびＢｅｒｔｈｉｅｒ，Ｅ．，Ｅ．Ｗ．Ｋ．Ｙｏｕｎｇ，ｅｔ ａｌ．（２０１２）．“Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ ＰＤＭＳ－ｌａｎｄ，Ｂｉｏｌｏｇｉｓｔｓ ａｒｅ ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｉａ．”Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ １２（７）：１２２４－１２３７．）
－ＰＤＭＳは、表面でいくつかの分子（例えば、タンパク質）を吸収し得る。（出典：Ｂｅｒｔｈｉｅｒ ２０１２およびｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
－ＰＤＭＳは、水蒸気に対して透過性であり、これは、導管内における蒸発につながる。（出典：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
－ＰＤＭＳは、変形可能である。したがって、流体導管ネットワークの形状は、圧力下、すなわち、デバイスの操作下で変化／変形し得る（出典Ｂｅｒｔｈｉｅｒ ２０１２）
－非架橋モノマーが導管内に浸出するリスク（出典Ｂｅｒｔｈｉｅｒ ２０１２およびｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｌｖｅｆｌｏｗ．ｃｏｍ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｉｍａｇｉｎｇ－ｒｅｖｉｅｗｓ－ａｎｄ－ｔｕｔｏｒｉａｌｓ／ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ－ｆｏｒ－ｃｅｌｌ－ｂｉｏｌｏｇｙ／ｐｄｍｓ－ｉｎ－ｂｉｏｌｏｇｙ－ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ－ａ－ｃｒｉｔｉｃａｌ－ｒｅｖｉｅｗ－ｏｎ－ｐｄｍｓ－ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｙ－ｆｏｒ－ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ－ｓｔｕｄｉｅｓ／）
各乳化ユニットの第１の流体接合部の第１の複数の開口部の任意の開口部は、２５００μｍ２よりも小さい断面積を有し得る。各乳化ユニットについて、任意の供給導管と第１の流体接合部との間の任意の開口部の断面積は、２５００μｍ２よりも小さくてもよい。本明細書の利点は、本発明によるデバイスによって提供される液滴が、蛍光活性化セルソーティング（ＦＡＣＳ）のために十分に小さくてもよいことであり得る。
各乳化ユニットの第１の移送開口部は、２５００μｍ２よりも小さい断面積を有し得る。各乳化ユニットについて、第１の流体接合部と移送導管との間の開口部の断面積は、２５００μｍ２よりも小さくてもよい。本明細書の利点は、本発明によるデバイスによって提供される液滴が、蛍光活性化セルソーティング（ＦＡＣＳ）のために十分に小さくてもよいことであり得る。
各乳化ユニットの第１の移送開口部は、対応する乳化ユニットの第２の移送開口部の断面積の５０％～１００％である断面積を有し得る。各乳化ユニットについて、第１の流体接合部と移送導管との間の開口部の断面積は、第２の流体接合部と収集導管との間の開口部の断面積の５０％～１００％であり得る。本発明の利点は、本発明による装置によって提供される液滴が、ＦＡＣＳに対して大き過ぎない安定した液滴を結果的にもたらすシェル厚さを有し得ることであり得る。
第２の接合部につながる開口部の断面積が第１の接合部から外につながる開口部の断面積以下である場合、液滴生成は、不安定になり得る。第１の接合部よりも大き過ぎる場合、油シェルが所望されるよりも厚くなり得る。
乳化区分は、ベースマイクロ流体片によって提供され得る第１の平坦表面と、第２の平坦表面を提供するキャッピング片と、を備え得る。ベースマイクロ流体片の第１の平坦表面は、マイクロ流体デバイスの各流体導管ネットワークのベース部分を提供する複数の分岐凹部を有し得る。第２の平坦表面は、第１の平坦表面に面し得る。第２の平坦表面は、マイクロ流体デバイスの各流体導管ネットワークのキャッピング部分を提供し得る。キャッピング片は、容器区分に面する第３の平坦表面を含み得る。
ベースマイクロ流体片は、マイクロ流体デバイスの流体導管ネットワークの各々のベース部分を提供する複数の分岐凹部を有する第１の平坦表面を備え得る。マイクロ流体デバイスは、ベースマイクロ流体片の第１の平坦表面に面する第２の平坦表面を有するキャッピング片をさらに備え得る。キャッピング片の第２の平坦表面は、マイクロ流体デバイスの流体導管ネットワークの各々のキャッピング部分を提供し得る。キャッピング片は、ベース容器構造片に面する第３の平坦表面を有し得る。
ベースマイクロ流体片は、ベース基板によって提供され得る。キャッピング片は、キャッピング基板によって提供され得る。
各流体導管ネットワークの１つ、複数、または全ての部分は、鋭角台形断面を形成し得、より長いベース縁が、キャッピング片の第２の平坦表面によって提供され得る。
流体導管ネットワークの断面は、ネットワークの異なる部分間で変化し得る。それは、長方形、正方形、台形、楕円形、または液滴形成に好適な任意の形状とすることができる。いくつかの例では、導管は、４つの壁を有し得、壁のうちの２つは、互いに平行または同一平面上に提供される。より長いベース縁がカバー区分によって形成されるなどの、鋭角台形断面は、例えば、正方形、長方形、または楕円形と比較して、コーティングの堆積が導管の壁および底部上でより均一であり得るという利点を有し得る。導管壁のより高い抜き勾配は、より低い抜き勾配よりもコーティングのより均一な層を結果的にもたらし得る、および／または導管の寸法を変えずに、型からの導管構造の排出を容易にし得る。導管壁は、５～４５度、例えば、１０～３０度の抜き勾配を有し得る。
鋭角台形断面は、等脚台形断面を形成し得、等しい長さの側壁は、平行なベース縁のいずれかの法線に対して少なくとも５度および最大で２０度の先細りを有し得る。これはまた、「抜き勾配」とも示され得る。本明細書の利点は、所望の厚さが、側部と同様に、底部分に適用されるように、ベースマイクロ流体片にコーティングを適用することがより容易であり得ることであり得る。さらに、ベースマイクロ流体片が射出成形などの成形によって提供される場合、マイクロ流体デバイスの製造中に型からベースマイクロ流体片を取り出すことがより容易であり得る。
５～２０度の先細りを伴う底部の鋭い角部を射出成形する典型的な結果。キャッピング片に向かう壁の上部は、丸みを帯びていてもよいが、これは、５度超の先細りを依然として提供し得る。ミリングされた導管は、ほとんどの場合、先細りではないが、ガラスで縁取られた導管は、Ｕの底部などのような、底部に丸みを帯びた角部を有し得る。
各乳化ユニットは、一次供給導管に、またはその中に一次フィルタを備え得る。各乳化ユニットは、二次供給導管に、またはその中に二次フィルタを備え得る。各乳化ユニットは、三次供給導管に、またはその中に三次フィルタを備え得る。
一次フィルタ、二次フィルタ、および三次フィルタのうちのいずれか１つ、複数、または全てが「フィルタ」と示され得る。
各または任意のフィルタは、フィルタ閾値よりも高い寸法を有する粒子の通過を妨げる構造を含み得る。フィルタ閾値は、例えば、第１および第２の流体接合部の最小の体積、および／または流体導管ネットワークの最小の直径または断面積であり得る。フィルタは、フィルタ閾値よりも小さい流れライン／導管のネットワークを提供し得る。フィルタは、例えば、複数の柱によって提供され得る。
各または任意のフィルタは、柱における導管の深さに等しい高さ、５～１６μｍの直径、および１５～１００μｍのピッチ、すなわち、各柱の中心間の距離を有する複数の柱の複数の列として提供され得る。柱は、シリンダの形態、すなわち、高さ全体を通して一定の直径を有するか、または導管の上部に向かって先細り、すなわち、柱の上部の直径と比較して柱の底部により大きい直径を有し得る。柱フィルタは、多くの異なるサイズの粒子を捕集するが、導管抵抗に最小限の影響のみを与える利点を有する。
各または任意のフィルタは、マイクロ流体の分野で知られている堰を含み得る。それによって、フィルタを含むエリア内の導管の高さが低減され得、それによって、堰の位置にある導管の高さよりも大きい、いかなる粒子も乳化ユニットの残部に入ることを遮断し得る。
第１の移送導管部分は、少なくとも２００μｍ、例えば、少なくとも５００μｍ、例えば、少なくとも１ｍｍの広がりを有し得る。第１の移送導管部分は、最大で３ｍｍの広がりを有し得る。
第１の移送導管部分の広がりは、移送導管の長さ以下であり得る。
第１の移送導管部分の所望の広がりは、以下に説明されるように、複数の態様の妥協であり得る。
導管が短いほど、抵抗が小さくなる。低抵抗が所望される場合がある。第１の移送導管部分が長いほど、コーティングの位置合わせ、およびベースマイクロ流体片およびキャッピング片などの、下部および上部マイクロ流体部分の位置合わせの変動を補償することが可能であるため、結合時に位置合わせが容易になり得る。さらに、結合は、第１の移送導管部分が長い場合、より強くなり得る。
したがって、第１の移送導管の所望の長さは、異なる、そしておそらく矛盾する要件の間の妥協として選択され得る。
深さ、および／または幅、および／または断面積は、流体導管ネットワークの１つ以上の部分に沿って変化し得る。移送導管は、例えば、第１の移送導管部分と第２の流体接合部との間に、より広い部分を有し得る。これは、チップのいくつかのエリアで抵抗を低減する、および／または流量を増加させるためのものであり得る。
移送導管の断面の最大面積は、移送導管の断面の最小面積の１０倍未満、例えば、５倍未満または２倍未満とすることができる。移送導管が第１の流体接合部と移送導管との間の開口部と比較して大き過ぎる場合、液滴は、位置合わせが緩くなり、等間隔で、または等間隔を伴って、第２の接合部に到達しない場合があり、これは、不均質な油シェル厚さおよび／または液滴サイズを結果的にもたらし得る。各流体導管ネットワークの深さは、乳化区分全体を通して同じであり得る。これは、モールド、エッチング、および／または乳化区分を生成する他の手段の生成を容易にするためのものであり得る。流体導管ネットワークの深さは、変化し得る。これは、例えば、マイクロ流体区分の部分の抵抗を減少させるためのものであり得る。一次供給導管の最も狭い区分は、１０～５０００μｍ２、例えば、５０～５００μｍ２、例えば、１５０～３００μｍ２の断面積を有し得る。
導管の狭い部分は、円筒形であってもよく、またはそれは、ノズルの形態であってもよい。一次供給導管は、試料が二次供給導管からの油と流体接触する場所で終端するように画定され得る。
二次供給導管の最も狭い区分は、１０～５０００μｍ２、例えば、５０～５００μｍ２、例えば、１５０～３００μｍ２の断面積を有し得る。第１の二次供給導管および第２の二次供給導管を含むなどの、二次供給導管は、油が一次供給導管からの試料と流体接触する場所で終端するように画定され得る。チップ内の任意の位置における導管の平均幅対平均深さのアスペクト比は、５：１未満、例えば、３：１未満、例えば、２：１未満であり得る。深さよりも幅広である導管の提供によって、生産が容易化され得る。
三次供給導管の最も狭い区分は、１０～５０００μｍ２、例えば、５０～５００μｍ２、例えば、１５０～３００μｍ２の断面積を有し得る。第１の三次供給導管および第２の三次供給導管を含むなどの、三次供給導管は、緩衝液が、移送導管からの担体相、例えば、油と流体接触する場所で終端するように画定され得る。
移送導管の最も狭い区分は、１０～５０００μｍ２、例えば、５０～５００μｍ２、例えば、１５０～３００μｍ２の断面積を有し得る。
収集導管の最も狭い区分は、一次供給導管の最も狭い区分よりも５～８０％大きい、例えば、１０～５０％大きい、例えば、１５～３０％大きい断面積を有し得る。収集導管の最も狭い区分は、１０～５０００μｍ２、例えば、５０～１０００μｍ２、例えば、２００～４００μｍ２である断面積を有し得る。これは、生成された液滴が１０～２５μｍの内径、および１８～３０μｍの外径を有することを容易にし得、このことは、その後の液滴の処理、定量化、取り扱い、または分析のために細菌またはヒトの細胞用に設計された標準設備の使用を容易にし得る。内径は、例えば、第１の流体、例えば、試料の内側液滴の直径として理解され得る。外径は、第２の流体、例えば、油のシェルの外径であり得る。
本システムで生成された比較的小さいサイズの液滴は、細胞との使用のために設計された機器を使用して、分析、定量化、および処理を容易にし得る。ＤＥ液滴、すなわち、例えば、油層および水性内相の組み合わせが、４０μｍ未満または２５μｍ未満などの十分に小さい場合、ダブルエマルション液滴の収集は、フローサイトメーターおよびセルソーターなどの、細菌または哺乳類細胞用に開発された設備を使用して、分析および処理され得る。
第１の移送導管の断面積は、抵抗に影響を及ぼし得る。断面積が小さいほど、抵抗が高くなり得る。
任意の供給導管の断面積は、対応するフィルタの任意の開口部または平均開口部よりも大きい最小断面積を有し得、これは、フィルタ定格またはフィルタサイズとしても示される。これは、フィルタ内の粒子による導管の閉塞を緩和するためのものであり得る。
第１の流体接合部と第２の供給導管との間などの、供給導管と対応する流体接合部との間の開口部は、指定された断面積範囲または値を有することが望ましい場合がある。さらに、供給導管は、それぞれの流体接合部内への開口部の断面積として、それぞれの流体接合部に至る隣接部に同じ断面積を有することが望ましい場合がある。そのような隣接部は、例えば、少なくとも５０μｍであり得る。しかしながら、それぞれの導管内の全体的なより低い抵抗を容易にするために、それぞれの供給導管の残部、または少なくともその大部分は、より高い断面積を有し得る。
移送導管の断面積は、供給導管の断面積よりも小さくてもよい。移送導管の大きい断面積は、導管内の液滴の周期的な流れを妨げ得る。移送導管は、断面積が第１の移送開口部の断面積の２倍よりも大きい、任意の区分を欠いてもよい。
収集導管の断面積は、第２の移送開口部よりも大きくてもよい。これは、導管内の抵抗を減少するためのものであり得る。
第１の収集導管部分は、第２の流体接合部の中心から、第１の流体接合部の中心から２５０μｍまでの領域、または液滴の形成が発生するエリアに対応する流体流の意図される方向の第１の流体接合部の中心から少なくとも２５μｍ～７５μｍまでの領域を含み得る。
移送導管の長さに対応し得る、第１および第２の流体接合部の間の距離は、少なくとも２００μｍ、例えば、少なくとも５００μｍ、１０００μｍ、または１５００μｍであり得る。より長い距離は、マイクロ流体デバイスの大規模生産を容易にし得る。コーティングの配置、および、例えば、ベースマイクロ流体片およびキャッピング片の配置／位置合わせの変動が予想され得る。第１の移送導管部分および第１の収集導管部分が正しい表面特性を有することを容易にするために、２つの接合部の間に十分な距離を有することが望ましい場合がある。第１の接合部と第２の接合部との間のより大きい距離は、二次供給導管、三次供給導管、および移送導管に隣接するベースマイクロ流体片とキャッピング片との間の不十分な結合／取り付けのリスクを低減し得、これは、臨界結合面積であり得る。
本発明によるキットは、ダブルエマルション液滴を生成するために十分な水性液体、試薬、緩衝液、必要な油、カートリッジ、チップ、ガスケット、および機器と共にキット構成要素を使用するための命令を含み得る。液滴の内側水性相に好適な水性液体は、ｄＮＴＰ、１つ以上のポリメラーゼ、および塩などの、ＰＣＲ試薬を含み得る。外側担体相に好適な水性液体は、液滴の内側水性相に好適な水性液体と本質的に同じ浸透圧を有し得る。水性液体は、ポリエーテル化合物および共乳化剤などの、乳化安定剤を含み得る。水性液体は、増粘剤を追加的に含み得る。
本システムに従って生成された液滴の担体相、すなわち、三次供給容器によって提供される流体が、水性である場合、細菌または哺乳類細胞などの細胞との使用のために設計された標準的な機器を使用する分析および処理が容易化され得る。
試料緩衝液は、第１の流体と示され得る。第１の流体は、試料緩衝液を含み得る。油は、第２の流体と示され得る。第２の流体は、油を含み得る。緩衝液と呼ばれ得る連続相緩衝液は、第３の流体と示され得る。第３の流体は、緩衝液を含み得る。
酵素は、試料緩衝液中に、または試料緩衝液とは別個に提供され得る。別個の提供の利点は、酵素が、安定性を向上し得る、高グリセロール濃度などの異なる条件下で貯蔵され得ることであり得る。試料緩衝液中の提供の利点は、ピペッティング工程を簡素化し、エラーのリスクを減少させることで使用を容易にすることであり得る。
ヌクレオチドは、試料緩衝液中に、または試料緩衝液とは別個に提供され得る。別個の提供の利点は、ｄＮＴＰが、安定性を向上し得る、より高い濃度などの異なる条件下で貯蔵され得ることである。試料緩衝液中の提供の利点は、ピペッティング工程を簡素化し、エラーのリスクを減少させることで使用を容易にすることであり得る。
試料緩衝液は、本質的に同じ浸透圧のものであり得る、および／または連続相緩衝液と本質的に同じ濃度のイオンを含み得る。そのような特徴の提供は、試料の構成要素の濃度が、油膜を通じた浸透に起因して別様に変化し得るため、有利であり得る。試料または緩衝液構成要素の濃度の変化は、後続の工程で、液滴内で実施される反応の減少した効率につながり得る。浸透に起因する液滴の膨潤は、例えば、セルソーターで取り扱うには液滴が大きくなり過ぎることにつながり得る。試料緩衝液の例は、Ｎａ＋、Ｋａ＋、Ｃａ＋＋、Ｍｇ＋＋、ＮＨ４＋、ＳＯ４
－－およびＣｌ－などのイオン、Ｔｒｉｓ－ＨＣｌ、グリセロール、Ｔｗｅｅｎ、ヌクレオチド、および酵素などの緩衝化合物を含み得る。対応する連続相緩衝液は、本質的に同じ濃度のＫａ＋、Ｃａ＋＋、Ｍｇ＋＋、およびＣｌ－、グリセロール、および試料緩衝液としてのＴｒｉｓ－ＨＣｌなどの緩衝化合物を含み得るが、場合によっては、反応が液滴内で起こる際にヌクレオチドまたは酵素を含まない。
好適な試料緩衝液の例は、１０ｍＭのＴｒｉｓ－ＨＣｌ、５７ｍＭのＴｒｉｚｍａ－ｂａｓｅ、１６ｍＭの（ＮＨ４）２ＳＯ４、０．０１％のＴｗｅｅｎ８０、３０ｍＭのＮａＣｌ、２ｍＭのＭｇＣｌ２、３％のグリセロール、および２５μｇ／μＬのＢＳＡを含む緩衝液である。対応する好適な連続相緩衝液の例は、２０ｍＭのＴｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ９）、５７ｍＭのＴｒｉｚｍａ－ｂａｓｅ、１６ｍＭの（ＮＨ４）２ＳＯ４、０．１１％のＴｗｅｅｎ８０、３０ｍＭのＮａＣｌ、２ｍＭのＭｇＣｌ２、３％のグリセロール、１％のポリエチレングリコール（ＰＥＧ）３５Ｋ、および４％のＴｗｅｅｎ２０を含むか、またはそれらから構成される緩衝液である。
別の好適な試料緩衝液の例は、１０ｍＭのＴｒｉｓ－ＨＣｌ、５７ｍＭのＴｒｉｚｍａ－ｂａｓｅ、１６ｍＭの（ＮＨ４）２ＳＯ４、０．０１％のＴｗｅｅｎ８０、３０ｍＭのＮａＣｌ、２ｍＭのＭｇＣｌ２、３％のグリセロール、および２５μｇ／μＬのＢＳＡ、０．２ｍＭのｄＮＴＰ、０．２μＬ のプライマ、および２単位のＴａｑ ＤＮＡポリメラーゼを含むか、またはそれらから構成される緩衝液である。対応する好適な連続相緩衝液の例は、２０ｍＭのＴｒｉｓ－ＨＣｌ（ｐＨ９）、５７ｍＭのＴｒｉｚｍａ－ｂａｓｅ、１６ｍＭの（ＮＨ４）２ＳＯ４、０．１１％のＴｗｅｅｎ８０、３０ｍＭのＮａＣｌ、３％のグリセロール、１％のＰＥＧ ３５Ｋ、および４％のＴｗｅｅｎ２０を含むか、またはそれらから構成される緩衝液である。
緩衝液は、２倍濃縮、１０倍濃縮、または他の濃度で提供され得る。次に、使用中、緩衝液は、マイクロ流体デバイスのそれぞれの容器内に装填される前に、上記の例の濃度などの所望される濃度を達成するために、濃縮された緩衝液の希釈によって提供され得る。
ダブルエマルション液滴を提供するための方法は、本発明によるマイクロ流体デバイスの使用を含み得る。
ダブルエマルション液滴を提供するための方法は、本発明によるマイクロ流体デバイスの使用を含み得る。方法は、第１の容器群の二次供給容器に第１の流体を提供することと、場合によっては、その後、第１の容器群の供給容器に第２の流体を提供することであって、二次供給容器などの供給容器が、対応する乳化ユニットの二次供給導管と流体連通している、提供することと、第１の容器群の三次供給容器に第３の流体を提供することと、第１の容器群の個々の供給容器の各々の中の圧力が、第１の容器群の収集容器の中よりも高くなるように、第１の容器群のそれぞれの供給容器の各々と第１の容器群の収集容器との間に個々の圧力差を提供することと、を含み得る。
ダブルエマルション液滴を提供するための方法は、一次供給入口、一次供給導管、および一次供給開口部を介して、二次供給容器から第１の流体接合部への第１の流体の一次流を提供することと、二次供給入口、二次供給導管、および二次供給開口部を介して、対応する乳化ユニットの二次供給入口と流体連通している複数の供給容器のうちの１つの供給容器から第１の流体接合部への第２の流体の二次流を提供することと、を含み得、一次流および二次流が、第１の移送開口部、移送導管、および第２の移送開口部を介して、第１の流体接合部から第２の流体接合部への第１の流体および第２の流体の移送流を提供する。
ダブルエマルション液滴を提供するための方法は、三次供給入口、三次供給導管、および三次供給開口部を介して、三次供給容器から第２の流体接合部への第３の流体の三次流を提供することを含み得、三次流および移送流が、収集開口部、収集導管、および収集出口を介して、収集容器への第１の流体、第２の流体、および三次流体の収集流を提供する。
本発明によるマイクロ流体デバイスを製造するための方法は、乳化区分の２つの部分の各々の一部の表面特性を変化させることと、熱結合および／またはクランプによって乳化区分の２つの部分を接合することと、を含み得る。第１の部分は、ベースマイクロ流体片であり得、第２の部分は、乳化区分のキャッピング片である。方法は、第１の移送導管部分または第１の収集導管部分に対応する第１の部分および第２の部分のエリアを部分的にコーティングすることと、２つの部分を接合することと、を含み得る。
乳化区分の表面改質が、導管の壁上の特定の表面特性を達成するために必要であり得る。表面改質は、導管の壁上への酵素、ヌクレオチド、またはイオンなどのタンパク質の吸着を防止するか、または疎水性もしくは親水性の液体の流れを制御することを助け得る。
ダブルエマルション液滴の提供は、２つの工程で実現され得る。油中水滴が第１の流体接合部で生成され得、第１の流体接合部に続くエリア／導管に疎水性表面を必要とする。油部が水を含み得る水中油滴が第２の流体接合部で形成され得、第２の流体接合部に続くエリア／導管のこの点で親水性表面を必要とする。したがって、導管の表面の空間的に制御された改質が必要とされ得る。あるいは、材料の固有の特性が流体導管ネットワークの全ての位置で、必要とされる表面特性を与えるように、異なるエリア内で異なる材料が使用され得る。
流体導管ネットワークの局所部上の表面改質には、異なる技術が使用され得る。選択方法は、表面改質に必要とされる安定性、改質する材料、使用時の化学物質との表面改質の適合性、および表面改質を行うときのマイクロチップの構成に依存し得る。導管の全周、例えば、全ての４つの壁を改質することが望ましい場合がある。表面改質方法の選択の重要な基準は、表面改質の方法が材料を損傷させないか、またはその粗さを増加させないべきであるため、材料に対する影響であり得る。
ポリマー材料は、一般に疎水性であり、９０°よりも大きい接触角を有することによって画定され得る。表面上への化学物質、例えば、ポリマーの堆積、または、例えば、プラズマへの曝露を介した表面自体の改質などの、表面を疎水性から親水性に変化させるための異なる技術が存在する。
導管の表面は、プラズマ、例えば、酸素または空気プラズマに適切な時間量、例えば、１、２、５、１０分、またはそれ超の間、曝され得る。反応種／ラジカルが表面と接触することになり、それによって、表面が親水性になる。さらなる分子のグラフト化に使用され得る表面上の開放反応部位。
このプロセスの欠点は、表面が時間と共にそれらの固有の疎水性に戻ることであり得る。これは、処理されたデバイスが表面改質の直後に使用される必要があり得ることを意味する。
疎水性表面は、代替的に、または追加的に、親水性表面を得るために適切な時間量の間、ＵＶ光に曝され得る。例えば、Ｓｕｂｅｄｉ，Ｄ．Ｐ．；Ｔｙａｔａ，Ｒ．Ｂ：；Ｒｉｍａｌ，Ｄ．；Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ＵＶ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ．Ｋａｔｈｍａｎｄｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｓｃｉｅｎｃｅ，ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ ５，Ｎｏ ＩＩ，２００９，ｐｐ ３７－４１は、ポリカーボネートをＵＶ光で２５分間処理し、８２°～６７°までの接触角の減少を得ることを示している。
より安定した表面改質、すなわち、長期間持続する表面の改質を達成し、それによって、デバイスの改善された、すなわち、より長い、保存寿命を提供するために、分子を表面上に恒久的に付着させることが所望され得、この付着は、表面を親水性にすることになる。
ポリマーへのＵＶグラフト化は、数個の工程を伴い得、例えば、ベンゾフェノンなどの光開始剤が、最初に表面上に堆積され、次いで、コーティングポリマーが添加される。これは、次いで、ポリマーが表面に共有結合する、ＵＶ光による照射に続き得る（Ｋｊａｅｒ Ｕｎｍａｃｋ Ｌａｒｓｅｎ，Ｅ．ａｎｄ Ｎ．Ｂ．Ｌａｒｓｅｎ（２０１３）．“Ｏｎｅ－ｓｔｅｐ ｐｏｌｙｍｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｄｒｕｇ，ｐｒｏｔｅｉｎ，ａｎｄ ＤＮＡ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｎ ｍｉｃｒｏａｎａｌｙｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍｓ．”Ｌａｂ ｏｎ ａ Ｃｈｉｐ １３（４）：６６９－６７５．）。
いくつかの例では、化学物質のＵＶグラフト化は、例えば、プラズマ酸化を伴う、表面前処理と組み合わせられ得る。
薄膜は、物理蒸着（ＰＶＤ）を使用して基板上に堆積され得、例えば、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍｅｍｓｎｅｔ．ｏｒｇ／ｍｅｍｓ／ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ／ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ．ｈｔｍｌで説明されている。この技術では、堆積される材料は、標的から放出され、コーティングするために基板上に向けられ得る。スパッタリングおよび蒸発は、標的から材料を放出するための２つの技術である。
蒸発に対するスパッタリングの利点は、低温であり得、低温で材料が標的から放出され得る。スパッタリングでは、標的および基板は、真空チャンバ内に配置される。プラズマが、２つの電極間に誘導され得る。これが、ガスをイオン化する。標的材料は、ガスのイオン化されたイオンによって蒸気形態で放出され、チャンバの全ての表面、とりわけ基板に堆積し得る。
スパッタリングは、酸化クロムの薄膜をポリマー上に堆積させ、それらの表面を親水性にするために使用され得る。
ＰＶＤとは対照的に、薄膜は、異なるソースガス間で発生する化学反応に起因して、化学蒸着（ＣＶＤ）によって堆積される。生成物は、次いで、基板だけではなく、チャンバの全ての壁にも堆積し得る。ＣＶＤには、異なる技術が利用可能である。例えば、プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）は、化学反応の前にプラズマを使用してガス分子をイオン化する。ＰＥＣＶＤは、他のＣＶＤ技術よりも低い温度を使用し、これは、高温に耐性のない基板をコーティングするときに大きな利点を示す。ＰＥＣＶＤは、半導体用途における薄膜の堆積に広く使用されている。堆積され得る材料は、とりわけ二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）である。プラズマ化学気相成長法（ＰＥＣＶＤ）は、例えば、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｌａｓｍａ－ｔｈｅｒｍ．ｃｏｍ／ｐｅｃｖｄ．ｈｔｍｌで説明されている。
液体コーティングは、スピンコーティングを使用して平坦な表面上に堆積され得る。スピンコーティングでは、液体材料が基板の中央上に配置され得る。スピン中、液体コーティングは、基板の表面全体に均一に広がる。回転速度または時間などの異なるパラメータが、堆積した膜の厚さに影響する。
この技術は、例えば、ウエハ上へのフォトレジストの堆積に一般的に使用される。
コーティングを基板上に堆積させるさらに別の技術は、噴霧を介するものであり、液体材料の小さい液滴を含む流れを基板上に向け得る。開放導管を含む基板上に噴霧されるとき、導管のキャッピング片または天井が追加される前に、液体コーティングが乾燥することを可能にされ得る。正確に塗布された場合、基板上への液体コーティング材料の噴霧および乾燥は、基材のマスキングを回避し得、プロセスは、大規模生産に、より費用効果が高い場合がある。
例えば、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｖｅｔａｐｈｏｎｅ．ｃｏｍ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｃｏｒｏｎａ－ｔｒｅａｔｍｅｎｔ／で説明されているコロナ処理は、プラズマが電極の先端で生成され得る技術である。このプラズマは、基板の表面のポリマー鎖を改質し、それによって、表面エネルギーを増加させ、したがって、材料の濡れ性を増加させる。さらなる処理なしでは、基板は、その固有の特性に戻ることになる。
ポリマー表面を親水性にする別の技術は、ＵＶ／オゾン処理である。この技術は、典型的には、有機残留物から表面を洗浄するために使用される。ＵＶ／オゾン処理下で、表面は、ＵＶ光および原子状酸素によって光酸化され、表面分子が改質される（Ａ．Ｅｖｒｅｎ Ｏｚｃａｍ，Ｋｉｒｉｌｌ Ｅｆｉｍｅｎｋｏ，Ｊａｎ Ｇｅｎｚｅｒ，Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ／ｏｚｏｎｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ａｎｄ ｂｕｌｋ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｐｏｌｙ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌｏｘａｎｅ）ａｎｄ ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｍｅｔｈｙｌ ｓｉｌｏｘａｎｅ）ｎｅｔｗｏｒｋｓ，Ｉｎ Ｐｏｌｙｍｅｒ，Ｖｏｌｕｍｅ ５５，Ｉｓｓｕｅ １４，２０１４，Ｐａｇｅｓ ３１０７－３１１９）。ＵＶ／オゾン処理は、プラズマ処理などの他の処理よりも表面への損傷を少なくする。
マイクロ流体チップは、ガラスから作製され得る。ガラスの表面は、親水性であり、水が表面上に広がる。本発明の場合、ガラス製のマイクロ流体導管の場合、第１の移送導管部分または第１の収集導管部分の表面は、親水性から疎水性に改質されなければならない。ガラス表面は、表面の恒久的な改質を得るために、例えば、シランで改質され得る。ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｐｃｉｍａｇ．ｃｏｍ／ｅｘｔ／ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ／ＰＣＩ／Ｈｏｍｅ／Ｆｉｌｅｓ／ＰＤＦｓ／Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｓｕｐｐｌｉｅｒ＿Ｂｒｏｃｈｕｒｅｓ／Ｇｅｌｅｓｔ＿Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ．ｐｄｆに説明されるように、疎水性につながり得る異なるタイプのシランが存在する。
所定のエリアにおける流体導管ネットワークの表面特性を改質する、例えば、疎水性から親水性に改質することは、キャッピング片を含む基板とのベースマイクロ流体片の組み立ての前に実現され得る。
金属またはガラスプレート、ポリマーシートまたは任意の適切な材料などの物理的マスクが、コーティング／表面改質処理に曝されるべきではないエリアを保護するために使用され得る。マスクは、ハードまたはソフトコンタクトマスクなどの、任意の好適なやり方で表面に取り付けられ得る／表面と接触させられ得る。マスクは、例えば、表面から除去されるときに損傷／破壊されるマスクの場合、一度のみ使用され得る、または複数回再使用され得る、任意の材料であり得る。
この戦略は、ガス形態で堆積されたコーティング、またはＵＶ露光などの物理的処理、または表面上へのスパッタリングもしくは噴霧によって堆積された液体コーティングを伴う方法に使用され得る。
マスクの除去後、部分的にパターン化された導管が得られ得る。
流体導管の全ての、例えば、４つの壁を改質するために、キャッピング片およびベースマイクロ流体ピースの両方が処理されることを必要とし得る。疎水性／親水性の遷移が全ての４つの導管壁について同じ位置で行われることを確保するために、正確な位置合わせが必要であり得る。第１の移送導管部分／第１の収集導管部分の端、すなわち、意図される流れ方向において、正確な位置合わせが必要ではない場合がある。
この戦略の利点は、多数のデバイスが同時に処理され得ることであり得る。さらに、堆積されたコーティング材料は、例えば、厚さ測定、コーティングプロセス後のコーティング均質性を分析され得る。
流体導管ネットワークが、ベースマイクロ流体片の分岐凹部の上に位置付けられているキャッピング片によって形成される場合、すなわち、閉鎖構成である場合、あらゆる液体コーティングが導管内に非常に正確に堆積され得、流体導管ネットワークの全ての４つの壁を濡らすことになる。
空間的に制御された改質を達成するために、不活性流体、すなわち、液体コーティング流体と混合または相互作用しない流体を使用して、流れの閉じ込めが使用され得る。
液体コーティング材料は、三次供給導管を介して導入され得るが、一方、流体導管ネットワークの残部は、水または油などの、不活性液体または空気による流れの閉じ込めを使用して、コーティング材料への暴露から保護され得る。導管内を流れている間、コーティングは、流体導管ネットワークの全ての壁上に堆積され得る。この技術は、正確な流れ制御を必要とし得、堆積された層の厚さの測定を可能にしない。
いくつかの例では、空間的パターン化は、ガス処理が流体導管ネットワークのいくつかのエリアに到達することを遮断することによって達成され得る。例えば、流体導管ネットワークの閉鎖部分について、プラズマ酸化は、拡散によって制限され得る。したがって、流体導管ネットワークのいくつかのエリアで拡散が制限され得る場合、プラズマは、他のエリアと比較していくつかのエリアでより高密度になる。したがって、いくつかの領域は、改質されることになるが、他の領域は、プラズマの影響を受けないことになる。
プラズマ酸化のために閉鎖導管のいくつかのエリアへの拡散を制限することは、保護するエリアに近い入口を遮断するか、または保護するエリアに近い入口に長い導管を接続することによって、導管の抵抗を増加させ、プラズマがマイクロチップのこれらの領域内に入ることを防止することになる、異なるやり方、または任意の他の方法で行われ得る。このプロセスは、プラズマの正確な空間制御を必要とし得、疎水性および親水性エリア間で段階的な遷移が発生する。さらに、この処理は、使用されるポリマー材料に依存して、処理された領域が数時間以内に固有の疎水性に戻るため、経時的に安定しない場合がある。
カートリッジのマイクロ流体区分は、少なくとも第１の移送導管部分または第１の収集導管部分で部分的にコーティングされ得る。
第１の移送導管部分は、油担体流体中の水滴の形成が起こり得る、流体流の方向の第１の流体接合部の直後のゾーンを指し得る。第１の移送導管部分は、第１の流体接合部の体積の中心から、第２の流体接合部の中心までの領域、または流体流の方向の第１の流体接合部の中心から少なくとも２５μｍ～７５μｍまでの領域を含み得る。
第１の収集導管部分は、水性担体流体中の油シェルによって取り囲まれたダブルエマルション水滴の形成が起こり得る、流体流の方向の第２の流体接合部の直後のゾーンを指す。第１の収集導管部分は、第２の流体接合部の体積の中心から、第２の流体接合部の中心から２５０μｍまでの領域、または流体流の方向の第１の流体接合部の中心から少なくとも２５μｍ～７５μｍまでの領域を含み得る。
第１の移送導管部分は、少なくとも７０°、例えば、８０°または９０°の、水で測定された接触角を有する疎水性であり得る。第１の移送導管部分がポリマーなどの疎水性材料から生成される場合、第１の移送導管部分は、コーティングされていなくてもよい。第１の移送導管部分は、接触角が処理後に少なくとも７０°、例えば、８０°または９０°になるように、処理され得る。
第１の収集導管部分は、４０°以下、例えば、３０°または２０°以下の、水で測定された接触角を有する親水性であり得る。第１の移送導管部分がガラスなどの親水性材料から生成される場合、第１の移送導管部分はコーティングされていない場合があり、すなわち、第１の移送導管部分は、処理後に接触角が４０°以下、例えば、３０°または２０°以下であるように、処理され得る。
流体カートリッジは、全ての部分がポリマーで作製されるか、または異なるポリマーの混成またはポリマー－ガラス混成などの異なる材料間の混成であり得る。ポリマー－ガラス混成が使用される場合、ベース容器構造片は、ポリマーで作製され得るが、一方、マイクロ流体デバイスは、ガラスで作製され得る。
マイクロ流体カートリッジは、３つ以上の別個の部分から製造され得、これらは、その後、カートリッジに組み立てられる。別個の部分は、ベース容器構造片、マイクロ流体構造、およびキャッピング片を含み得る。部分の組み立ては、熱結合、熱スタッキング、または同様の技術を使用して実施され得る。エラストマーは、機器とカートリッジとの間、およびマイクロ流体構造とベース容器構造片との間の耐圧封止を確保するために、ベース容器構造片、マイクロ流体構造のいずれか一方またはその両方にオーバーモールドされ得る。
ベース容器構造片は、射出成形を使用して作製され得る。射出成形について、型は、例えば、金属の１つ以上のブロック内でベース容器構造片のネガ形状を機械加工することによって作成され得る。ポリマーは、溶融されて型に流れ込み得る。冷却すると、ポリマーは、型の形状を保持し、使用のために型から排出されることになる。型は、多くの部分に再使用され得る。射出成形について、使用する化学物質との適合性に依存して、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、または環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、または環状オレフィンポリマーなどの異なる熱可塑性プラスチックが使用され得る。
ベース容器構造片は、３Ｄ印刷技術を使用して提供されてもよい。ステレオリソグラフィまたは溶融フィラメント印刷などの、様々な３Ｄ印刷技術を利用可能である。材料の層が互いに堆積および硬化されて、物体を作成する。ベース容器構造片は、マイクロ流体区分上に３Ｄ印刷されてもよい。
マイクロ流体デバイスの製作は、生成する量、選択する材料、およびパターン化／作成するために必要な解像度／最小の特徴に依存して、異なる微細加工方法によって実現され得る。
少量の場合、ソフトリソグラフィおよび／またはレーザアブレーションが使用され得る。例えば、ＰＤＭＳのソフトリソグラフィは、代替的に、または追加的に、マイクロ流体デバイスの２つの基板を製作するために使用され得る。ＰＤＭＳ混合物が、微細構造のネガ形状を含む型の上に注がれ得る。硬化後、ＰＤＭＳ部分および型が分離される。
代替的に、または追加的に高精度の微細機械加工が、ポリマー基板に微細構造を作成するために使用される。しかしながら、典型的には、微細構造のサイズは、５０μｍを下回ることができず、この技術は、時間が掛かる場合がある。
大量生産に関して、ホットエンボス加工、とりわけ、射出成形、またはＬＩＧＡ（ドイツ語の略語：ｌｉｔｈｏｇｒａｐｈｉｅ（リソグラフィ）、Ｇａｌｖａｎｏｆｏｒｍｕｎｇ（電気めっき）、Ａｂｆｏｒｍｕｎｇ（モールド成形））を含む複製方法が多くの場合使用される。これらの方法は、分岐凹部などの構造のネガ形状と、場合によっては、基板上の任意の追加の特徴、例えば、流体接続用の孔、位置合わせ特徴などと、を含む型の製作を伴う。
型は、高精度微細機械加工、放電加工（ＥＤＭ）、またはフォトリソグラフィなどの異なる技術を使用して生成され得る。
フォトリソグラフィは、型の製作のための第１の工程であり得、その後に本明細書に説明されるように電気めっきが続く。シリコン基板は、フォトレジストの層でコーティングされ得、次いで、クロムマスクを通してＵＶ光に露光されて、分岐凹部のポジ形状を作成し得る。次いで、電気めっきによってニッケルがフォトレジスト上に堆積され得る。次いで、シリコンウエハが、例えば、ＫＯＨを使用して、化学的に溶解され得る。型インサートは、ダイシングされ、マイクロ射出成形ツールに挿入され得、マイクロ射出成形ツールは、分岐凹部のネガ形状を含む空洞を形成する。
型の製作後、ポリマーは、溶融され得、型の微小空洞内を流れる。ポリマーが冷却するとき、型の形状を保持する。型の良好な複製および型からの微細構造化された部分の正しい離型／除去を達成するために、充填圧力および／または温度などの重要なパラメータが最適化される必要がある。
導管を含むポリマー基板の、およびポリマーキャッピング片基板の組み立てが、閉鎖された液密導管を作成するために必要であり得る。基板の組み立てまたは導管の閉鎖は、例えば、熱結合超音波またはレーザ溶接、積層を介して、様々な技術を使用して不可逆的に行われ得る。熱結合では、ポリマー基板は、ガラス転移温度をわずかに下回って加熱され、高圧が、２つの基板を組み立てるために適用され得る。プロセスによって微細構造が損傷しないように、温度、時間、および圧力パラメータが最適化される必要があり得る。積層の場合、接着表面、例えば、感圧接着剤を伴う、例えば、３０μｍ～４００μｍの厚さの薄い積層体が、導管の一部の上に配置され得る。圧力は、例えば、ローラを使用して、積層体を封止するために、表面全体に均一に適用され得る。
導管の不可逆的閉鎖の別の方法は、ＰＤＭＳで作製された微細構造に使用され得る。ＰＤＭＳ部分は、平坦なＰＤＭＳ部分またはガラス基板で組み立てられ得る。溶剤、例えば、エタノールおよび／またはイソプロパノールを使用する、これらの部分の洗浄後、部分は、酸素プラズマに１分間曝され得る。次いで、２つの表面が接触させられて、不可逆的結合を形成する。
ベースマイクロ流体片を含むなどの、マイクロ流体デバイスの１つ以上の部分は、ガラスで作製され得る。この場合、流体導管ネットワークは、フォトリソグラフィおよび異方性エッチングを使用して作製され得る。入口孔は、サンド／パウダーブラストを使用して作製され得る。
ポリマー製のマイクロチップと同様に、ガラスマイクロチップは、液密導管を作成するために閉鎖される必要がある。
ガラス基板の組み立ては、例えば、陽極結合を介して行われ得る。
ガラス基板の組み立ては、例えば、陽極結合を介して行われ得る。
乳化区分は、第１の移送導管部分および第１の収集導管部分を含み得る。第１の移送導管部分は、油担体流体中の水滴の形成が起こる、流体流の方向の第１の流体接合部の直後のゾーンを指す。第１の移送導管部分は、第１の流体接合部の中心から、第２の流体接合部の中心までの領域、または流体流の方向の第１の流体接合部の中心から少なくとも２５μｍ～７５μｍまでの領域を含み得る。
第１の収集導管部分は、水性担体流体中の油シェルによって取り囲まれたダブルエマルション水滴の形成が起こる、流体流の方向の第２の流体接合部の直後のゾーンを指す。第１の収集導管部分は、第２の流体接合部の中心から、第２の流体接合部の中心から２５０μｍまでの領域、または流体流の方向の第１の流体接合部の中心から少なくとも２５μｍ～７５μｍまでの領域を含み得る。
マイクロ流体デバイスの生産を容易にすることが本発明の目的であり得る。
本開示全体を通して、上／下、より上／より下、上部／底部、および上側／下側のいずれかなどの用語は、その意図された使用中、すなわち、エマルション液滴の提供のための流体の処理中のマイクロ流体デバイスの配向に関連し得る。高さ／幅／長さおよび水平面などの用語にも同様のことが当てはまり得る。高さおよび深さは、互換的に使用され得る。さらに、傾斜表面は、水平面に対する傾斜を指し得る。
しかしながら、平坦表面部分の凹部によって提供され、例えば、図２３に例示されるように別の平坦表面部分によって覆われている導管または別の流体／マイクロ流体構造を指すときはいつでも、底部という用語は、凹部の最も低い部分を指し得、上部という用語は、それぞれの導管または別の構造のキャッピング部分を提供する別の表面部分を指し得る。
材料が「同じ」であると定義されるときはいつでも、それは、実質的に同じであると理解され得る。例えば、上部片やおよび底部片などの片は、１つ、複数、または全てが、適用されたコーティングを有する場合でも、同じ材料であると言及され得、コーティングは、２つの片の任意の材料とは異なり得る。
「ベース材料」という用語は、例えば、コーティングされてもよく、またはコーティングされなくてもよい、例えば、その表面の一部にコーティングされ得る、基板を指し得る。
任意の導管部分の直径は、疑似直径（Ｄｐ）として理解され得る。疑似直径は、それぞれの部分の断面積（Ａｃｓ）に基づき得る。それぞれの部分がそれぞれの部分の広がり全体を通じて同じ断面積を有しない場合、平均断面積が利用され得る。疑似直径は、それぞれの断面積に基づいて次のように定義され得る：
Ｄｐ＝２√（Ａｃｓ／π）。
Ｄｐ＝２√（Ａｃｓ／π）。
本開示全体を通して、第１、第２、および第３の用語、ならびに一次、二次、三次、かつこれらの任意の組み合わせは、必ずしもそれぞれのイベント、工程、または機能のタイミングおよび／または優先順位を示すものではない。したがって、第１のイベントなどの１つのイベントは、第２のイベントなどの別のイベントの前、最中、または後に発生してもよく、または１つのイベントは、他のイベントの前、最中、および後の任意の組み合わせで発生してもよい。
本開示全体を通して、範囲が第１の値と第２の値との間にあると定義されるときはいつでも、別途明記されない限り、第１の値および第２の値は、その範囲の一部であるとみなされる。
オリフィスは、流体通路などの通路として理解され得る。
少なくとも第１の移送導管部分および／または第１の収集導管部分および／または「マイクロ流体部分」全体の高さ（または深さ）対幅の比率は、少なくとも０．７および／または最大で１．４、例えば、少なくとも０．８および最大で１．２、例えば、少なくとも０．９および最大で１．１、例えば、およそ０．９の値を有し得る。これは、生産を容易化するためのものであり得る。比率が１をはるかに超えると、例えば、１．４を超えると、生産が困難になり得る。例えば、射出成形について、比率が所望の範囲外である場合、型と型によって形状化される物質とを分離することが困難である場合がある。例えば、ミリングについて、所望の範囲外である場合、必要とされる強度対長さの比率を有する、ミリングデバイス、例えば、ドリルを提供することが困難であり得る。高さ対幅の比率が低いと、導管を形成する凹部のカバー部分の「たるみ」のリスクのために、導管部分の高さが低くなり得るか、または導管を完全にもしくは部分的に遮断し得、これらの影響が増加し得るため、比率は、１よりも低くなり過ぎない、例えば、０．７よりも低くならないことが望ましい場合がある。
導管は、チャネルと称され得る。任意の導管および／または流体導管ネットワークの任意の部分は、４つの側部、すなわち、底部分、上部分、および２つの側壁に関して画定され得る。
別途記載されない限り、導管またはその一部の水に対する親和性への言及は、例えば、円周のそれぞれの部分が有する、例えば、４つの側部の各々についての、円周のパーセンテージに関して加重された平均を指し得る。
流体導管ネットワークの導管の凹部の側壁は、垂直方向に対して、少なくとも１度、例えば、少なくとも２度、例えば、３～４度、かつ凹部の底部が凹部の上部よりも狭いように、傾斜していてもよい。側壁、例えば、等しい長さの側壁は、平行なベース縁のいずれかの法線に対して少なくとも１度および／または最大で２０度の先細りを有し得る。
マイクロ流体デバイスは、例えば、３Ｄ印刷されることによって、一体で提供され得る。しかしながら、現在の最先端技術では、そのような生産方法は、費用効果が高くなく、時間が掛かる可能性がある。
マイクロ流体デバイスは、例えば、３Ｄ印刷されることによって、一体で提供され得る。しかしながら、現在の最先端技術では、そのような生産方法は、費用効果が高くなく、時間が掛かる可能性がある。
したがって、本発明の目的は、例えば、一緒に結合されることによってマイクロ流体デバイスを形成する複数の構成要素の提供によって、生産を容易にすることであり得る。
マイクロ流体デバイスは、一緒に結合された複数の構成要素を備え得る。複数の構成要素は、第１の構成要素および第２の構成要素を含み得る。第１の構成要素および第２の構成要素は、それらの間に、例えば、他の構成要素によって平坦表面によって覆われている２つの構成要素のうちの１つの分岐凹部によって、流体導管ネットワークを形成し得る。第１および第２の構成要素は、一緒に結合され得る。
第１および第２の構成要素は、例えば、一緒に結合されたときに、複数の構成要素の一部を形成し、かつ少なくとも二次供給容器、場合によっては、提供される場合、三次供給容器を含む、第３の構成要素に接続されている場合、または接続されるように構成されている場合、「ベースマイクロ流体片」または「マイクロ流体構造」と称され得る。そのようなセットアップでは、第３の構成要素は、「ベース容器構造片」または「容器構造片」と称され得る。
少なくとも二次供給容器を含む構成要素は、「ベース容器構造片」と示され得る。
いずれにせよ、第１、第２、および、例えば、第３の構成要素などの複数の構成要素を形成する構成要素は、組み立てられたとき、およびマイクロ流体デバイスが、意図された使用中に意図された配向を有するとき、それらの垂直順序に従って参照され得る。したがって、複数の構成要素は、上部構成要素、底部構成要素、および場合によっては、中間構成要素を含み得る。第１および第２の構成要素は、底部および中間構成要素を含み得るか、またはその逆も可であり得る。第１および第２の構成要素は、上部および中間構成要素を含み得るか、またはその逆も可であり得る。
複数の構成要素は、同じ材料で提供され得る。
流体導管ネットワークを形成する凹部をカバーする構成要素は、カバー層／片またはキャッピング層／片と示され得る。
「片」という用語は、「構成要素」の代わりに利用され得るか、またはその逆も可であり得る。
構成要素／片の上側および下側は、組み立てられたとき、およびマイクロ流体デバイスが意図された使用中に意図された方向を有するとき、それらの垂直方向に従って参照され得る。
中間構成要素は、例えば、上部構成要素のそれぞれの容器を、貫通孔片と底部片との間に提供されたそれぞれのマイクロ流体構造に接続する複数の貫通孔を含む場合、「貫通孔片」と示され得る。
マイクロ流体デバイスは、ベース容器構造片および底部片を含む少なくとも２つの片を備え得、これらは、各容器群がそれぞれの対応するマイクロ流体ユニットに固定的に接続されるように、互いに固定的に接続され、容器区分は、ベース容器構造片によって提供され、マイクロ流体区分は、少なくとも２つの片のうちの少なくとも２つの片によって提供される。
「マイクロ流体構造」の凹部は、底部片の上側に提供され得、例えば、ベース容器構造片の底側が蓋として機能している。
「マイクロ流体構造」の凹部は、ベース容器構造片の底側に提供され得、例えば、底部片の上側が、下の蓋として機能しており、ベース容器構造片は、各マイクロ流体ユニット毎に分岐凹部を含み得る。
例えば、１つの片が凹部を有し、１つの片が凹部の蓋を提供し、それによって導管を形成する、マイクロ流体区分を形成する少なくとも２つの片は、異なる材料で提供され得る。２つの片を結合するために、接着剤が利用され得る。
マイクロ流体デバイスは、例えば、ベース容器構造片および底部片に加えて、貫通孔片を含む、少なくとも３つの片を備え得る。「マイクロ流体構造」の凹部は、貫通孔片の底側に提供され得、例えば、底部片の上側が下の蓋として機能している。あるいは、「マイクロ流体構造」の凹部は、底部片の上側に提供され得、例えば、貫通孔片が上の蓋として機能している。
第１および第２の構成要素が結合され得、例えば、熱的に結合されるか、化学的に結合されるか、または熱化学的に結合され得る。続いて、容器構造が、例えば、容器の底部を通じて、例えば、レーザ溶接によって、そこに結合され得る。レーザ溶接の代替として、デバイスの使用中に容器構造片の下にあることを意図される構造物との容器構造片の接続、接着剤が使用され得る。
本発明は、レーザ溶接を使用する２つの片の接続を含み得、２つの片は、例えば、ベース容器構造片と、そのすぐ下に提供される片、例えば、貫通孔片または底部片と、であり得る。
レーザ溶接を使用して２つの片を接続するとき、２つの片のうちの一方は、レーザ光吸収添加剤、例えば、黒色または青色の顔料を含み得、一方、他方の片は、例えば、透明であることによって、それぞれのレーザ光が、吸収されずに、または大幅に少なく吸収されることによって、通過することを可能にし得る。２つの材料のうちの一方の吸光度は、例えば、他の材料の吸光度よりも少なくとも１０倍高く、例えば、少なくとも２０倍高くてもよい。
例えば、レーザ溶接は、ベース容器構造片を通して実施され得、ベース容器構造片は、透明であり得るが、一方、その下の片（複数可）、例えば、中間片および／または底部片は、レーザ光を吸収する添加剤、例えば、黒色または青色の顔料を含有し得る。あるいは、マイクロ流体側から接続されてもよい。その場合、容器構造は、レーザ光を吸収する添加剤、例えば、黒色または青色の顔料を含有しなければならず、貫通孔片を含むマイクロ流体部分全体は、レーザ光が通過することを可能にするために透明とされる。
レーザ溶接を使用するとき、例えば、他方の片によって提供されない可能性がある一方の片のレーザ光吸収添加剤を考慮せず、および／または、例えば、第１の移送導管部分もしくは第１の収集導管部分に提供されるコーティングを考慮せず、溶接される片の材料が同じでなければならないことが必要とされ得る。
ベース容器構造は、３ｍｍ～２０ｍｍの高さを有し得る。ウェルを含まない部分は、０．５ｍｍ～３ｍｍの高さを有し得る。
キャッピング層は、０．１～３ｍｍの厚さを有し得る。
マイクロ流体部分の凹部を含む構成要素は、０．３～３ｍｍの厚さを有し得る。
一次オリフィスは、ピペット先端の遠位端ゾーンを収容するように構成され得る。一次オリフィスは、遠位端ゾーンが一次オリフィスによって収容されて一次オリフィスに対して押し付けられるときに、ピペット先端とシールを形成するように構成され得る。
ピペット先端は、５～２００μｌの範囲の測定された量の液体を輸送するために使用される使い捨てのプラスチックデバイスとして理解され得る。ピペット先端は、２つの開口部を有し、第１の開口部は、ピペット先端の近位端に提供され、第２の開口部は、ピペット先端の遠位の、そして通常はより薄い、端に提供される。第１の開口部は、ピペット上に収まるように設計され得、５～１０ｍｍの内径を有し得る。第２の開口部は、液体輸送用に使用され得、例えば、０．５ｍｍ～３．０ｍｍの範囲の外径を有し得る。第１の開口部から第２の開口部までのピペット先端の長さは、例えば、３～１０ｃｍであり得る。
一次オリフィスおよび／または一次オリフィスの表面接線は、円錐形であり得、二次供給空洞から離れる方向に先細りであり得る。
一次オリフィス、または一次オリフィスの１つ以上の表面部分は、１つ以上の円錐形表面部分を形成し得、これは、二次供給空洞から離れる方向に先細りになり得、例えば、図１７ａを参照されたい。
一次オリフィス、または一次オリフィスの１つ以上の表面部分は、１つ以上のリングトーラス表面部分などの、１つ以上のトロイド表面部分を形成し得る。
一次オリフィスは、二次供給空洞に隣接する第１の一次外周から少なくとも第２の一次外周まで延在し得る。第１の一次外周は、ピペット先端の遠位端が通過することを可能にするように構成され得る。第２の一次外周は、円形であり得る。第２の一次外周は、ピペット先端の遠位端ゾーンが第２の一次外周に対して押し付けられたときに、ピペット先端の遠位端ゾーンとシールを保持および形成するように構成され得る。第１の一次外周の最小直径は、第２の一次外周の直径よりも大きくてもよい。第１の一次外周の最小直径は、第２の一次外周の直径よりも５０％未満大きくてもよい。
第１の一次外周から、一次オリフィスは、第２の一次外周に向かって徐々に狭くなり得る。
第１の一次外周から第２の一次外周までの距離は、１０ｍｍ未満、例えば、３ｍｍ未満とすることができる。
第１の一次外周は、二次供給空洞に隣接する一次オリフィスの断面によって画定され得る。
第１の一次外周の最小直径は、９ｍｍ～０．５ｍｍ、例えば、５ｍｍ～１．７ｍｍ、または、例えば、０．６ｍｍ～１．２ｍｍであり得る。第２の一次外周の直径は、０．１０ｍｍ～３．０ｍｍ、例えば、０．１３ｍｍ～１．９ｍｍであり得る。
ピペット先端の遠位端が二次供給容器の一次オリフィス内に容易に挿入されることを容易にするために、一次オリフィスの第１の一次外周の最小直径が、ピペット先端の遠位端の外径よりも大きくあり得ることが望ましい場合がある。第１の一次外周は、ピペット先端の遠位端の挿入を妨害しない円形または別の適切な形状であり得る。
ピペット先端の遠位端ゾーンが一次オリフィスによって収容されてそれに対して押し付けられるときに二次供給容器の一次オリフィスとピペット先端との間のシールの提供を容易にするために、および／またはピペット先端を保持するために、一次オリフィスの第２の一次外周の直径が、ピペット先端の遠位端の外径よりも小さくあり得ることが望ましい場合がある。
二次供給容器の二次オリフィスは、二次供給空洞に隣接する第１の二次外周から、少なくとも第２の二次外周まで延在し得る。第１の二次外周は、ピペット先端の遠位端が通過することを可能にするように構成され得る。第２の二次外周は、平坦部分を含み得、ピペット先端が第２の二次外周に対して押し付けられたときに、ピペット先端の遠位端ゾーンを保持せずに、ピペット先端の遠位端が二次オリフィス内にさらに移動することを妨げるように構成され得る。
二次オリフィスおよび／または二次オリフィスの表面接線は、円錐形であり得、二次供給空洞から離れる方向に先細りであり得る。
二次オリフィス、または二次オリフィスの１つ以上の表面部分は、１つ以上の円錐形表面部分を形成し得、これは、二次供給空洞から離れる方向に先細りになり得る。
二次オリフィスが一次オリフィスと同じ方向に先細りになる実施形態は、より容易な生産を可能にし得る。これは、例えば、二次供給容器を含む構成要素が射出成形によって生産される場合に当てはまり得る。
第１の二次外周の最短直径は、最大で０．６ｍｍなどの最大で定義された値、または少なくとも１．２ｍｍなどの少なくとも定義された値とすることができる。最大で所望の値である第１の二次外周の最短直径の提供は、ピペット先端の遠位端の直径が二次オリフィスの上部分の最短直径よりも大きい場合、意図せず二次オリフィス内にピペット先端を挿入することが不可能であるという利点を提供し得る。少なくとも定義された値である第１の二次外周の最短直径の提供は、生産を容易にする利点を提供し得る。
中間チャンバは、ピペット先端によってアクセス不能であり得る。
１つ以上の供給容器は、各々、ウェルを含み得る、および／またはピペット先端によってアクセス可能であり得る。
収集容器は、ウェルを含み得る、および／またはピペット先端によってアクセス可能であり得る。
ピペット先端によってアクセス可能であることは、流体の上部添加または上部除去のための操作中にピペット先端を収容するように構成されていると理解され得る。
１つ以上の供給容器は、各々、ウェルを含み得る、および／またはピペット先端によってアクセス可能であり得る。
収集容器は、ウェルを含み得る、および／またはピペット先端によってアクセス可能であり得る。
ピペット先端によってアクセス可能であることは、流体の上部添加または上部除去のための操作中にピペット先端を収容するように構成されていると理解され得る。
中間チャンバは、少なくとも８ｍｍ、例えば、少なくとも１５ｍｍ、例えば、少なくとも２５ｍｍの広がりを有し得る。中間チャンバは、１００μｍ～９ｍｍの幅を有し得る。中間チャンバは、５０μｍ～５ｍｍの深さを有し得る。中間チャンバの幅対深さの比率は、０．３～５であり得る。中間チャンバについて、幅と長さとの乗算は、少なくとも１００ｍｍ２であり得る。
中間チャンバは、意図される流れの方向に直交するいかなる方向にも遠くまで延在し過ぎないことが望ましい場合がある。これは、処理中、すなわち、第２の流体、例えば、油がチャンバに入り、第１の流体接合部を介して第１の流体を収集チャンバに向かって押し出すときに、第１の流体、例えば、試料流体が、チャンバのポケット内に入り込まないという利点を提供し得る。したがって、第１の流体の完全な処理は、本発明で達成され得る。
中間チャンバは、少なくとも５μＬ、例えば、少なくとも１０μＬ、例えば、少なくとも１５μＬ、例えば、少なくとも２０μＬの容積を有し得る。中間チャンバは、最大で５０μＬの容積を有し得る。中間チャンバは、１５μＬ～３５μＬの容積を有し得る。
中間チャンバの容積は、処理されることを意図される第１の流体の容積よりも高く、例えば、少なくとも１０％高く、例えば、少なくとも２０％高いことが望ましい場合がある。
所望の容積と組み合わせて、意図される流れ方向に直交する任意の方向の中間チャンバの広がりに対する所望の制限は、中間チャンバの特定の広がりの必要性を結果的にもたらし得る。しかしながら、マイクロ流体デバイスの一般的なサイズの制限および／または全体的な広がりが制限される所望の構造に起因して、本発明者らは解決策を見出した。
したがって、中間チャンバは、曲線に沿って延在し得る。
曲線は、反対方向に延在する少なくとも３つの部分などの、反対方向に延在する少なくとも２つの部分またはゾーンを含み得る。実施形態に依存して、反対方向に延在する、均一または不均一な数の中間チャンバの部分を有することが望ましい場合がある。
本発明による中間チャンバは、その入力と出口との間の距離よりも長く延在し得る。
中間チャンバの広がりは、意図される使用中、意図される流れの中心に沿っているとみなされ得る。
中間チャンバは、蛇行形状部分を有し得る。
二次供給導管は、第１の二次供給導管および第２の二次供給導管を含み得る。第１の二次供給導管および第２の二次供給導管は、第１の二次供給導管および第２の二次供給導管の各々が、例えば、第１の流体接合部の反対側に対応する、異なる方向、例えば、反対方向からの第１の流体接合部に到達するように、二次供給導管の共通導管部分から意図される流れ方向に沿って分岐し得る。したがって、乳化が容易化され得る。これは、「ピンチング」と示され得る。
収集容器は、傾斜表面を有する底部分を有し得る。収集オリフィスは、収集容器の最下部分に提供され得る。
水ベースの流体などの第１の流体は、第２の流体よりも低い密度を有することが望ましい場合がある。したがって、エマルション液滴は、処理中に収集導管の流体の上部分に到達することになる。したがって、液滴の取り込みは、乳化プロセスが終了した後、最初に容器の底部から流体を取り除くことによって容易化され得、その後、収集容器内の残留物は、収集容器（図１３ａの収集容器３３４参照）の濃縮された容積における濃縮された数のエマルションを有する、より少量の処理された流体を含む。
フッ素化油Ｎｏｖｅｃ ＨＦＥ－７５００（３Ｍ、ＵＳＡ）の密度は、１６１４ｋｇ／ｍ３である。フッ素化油ＦＣ－４０の密度は、１８５５ｋｇ／ｍ３である。
収集ウェルの傾斜表面は、サブ収集容器凹部によって提供され得る。これは、例えば、射出成形による生産に対する利点であり得、生産は、同様の厚さの材料の提供によって容易化され得る。
二次供給容器は、５０μＬ～５００μＬ、例えば、１００μＬ～３００μＬ、例えば、１５０μＬ～２５０μＬ、例えば、およそ２００μＬの容積を有し得る。
収集容器は、５０μＬ～５００μＬ、例えば、１００μＬ～３５０μＬ、例えば、２００μＬ～３００μＬ、例えば、およそ２５０μＬの容積を有し得る。
収集容器は、少なくとも二次供給容器および中間容器の合計容積であるなどの、二次供給容器よりも大きい容積を有し得る。
一次供給導管は、中間チャンバから第１の流体接合部までつながる導管を含み得る。一次供給導管は、中間チャンバから第１の接合部まで蛇行形状部分を有し得る。
一次供給導管は、二次供給導管と少なくとも同じ容積、および／または０．０２５～１．３μＬ、例えば、０．０４５～０．８５μＬ、例えば、およそ０．２２μＬとすることができる。一次供給導管は、曲線に沿って延在し得る。曲線は、反対方向に延在する少なくとも３つの部分などの、反対方向に延在する少なくとも２つの部分またはゾーンを含み得る。説明されたような一次供給導管の提供は、その入力と出口との間の距離よりも長く延在し得る導管の提供を容易にし得る。一次供給導管の広がりは、意図される使用中、意図される流れの中心に沿っているとみなされ得る。
第１の二次供給導管および第２の二次供給導管の各々は、０．０２～１．２μＬ、例えば、０．０４～０．８μＬの容積を有し得る。
二次供給導管は、０．０４～２．４μＬ、例えば、０．０８～１．６μＬ、例えば、およそ０．３５μｌの容積を有し得る。
第２の流体が、デバイスの使用中に第１の流体の前に接合部に到達することが望ましい場合がある。したがって、第１の二次供給導管および第２の二次供給導管の各々の容積は、一次供給導管の容積よりも小さくてもよい。
収集導管は、０．０１～１μＬ、例えば、０．０２～０．６μＬ、例えば、およそ０．０６μｌの容積を有し得る。
各流体導管ネットワークの容積は、０．０６～６μＬ、例えば、０．２～３μＬ、例えば、０．３～１．５μＬ、例えば、およそ０．６２μｌとすることができる。
二次供給容器を画定する壁の形状は、ピペット先端を一次オリフィスに向けてガイドするように構成され得る。
二次供給容器を画定する壁の形状は、水平面で見られる非円形断面を有し得る。
二次供給容器を画定する壁の形状は、一次オリフィスに近い二次供給容器の第１の側部に向かって先細りの側壁を有し得る。
本発明のマイクロ流体デバイスは、乳化区分および容器区分を形成する複数の構成要素を備え得る。
複数の構成要素は、固定的に接続されたユニットを形成し得る。
各構成要素は、少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられ得る。
複数の構成要素の各構成要素は、各構成要素が少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられるように、かつ複数の構成要素が胡適的に接続されたユニットを形成するように、複数の構成要素の別の構成要素の側部に面してそこに取り付けられる少なくとも１つの側部を備え得る。
複数の構成要素は、互いに固定されて面している第１の構成要素および第２の構成要素を含み得る。複数の構成要素は、第３の構成要素を含み得る。
各乳化区分の流体導管ネットワークは、一部では、第１の構成要素によって、一部では、第２の構成要素によって形成され得る。
各容器群の中間チャンバは、第１の構成要素、第２の構成要素、および第３の構成要素のうちの１つなどの、複数の構成要素のうちの１つの構成要素の第１の凹部によって部分的に形成され得る。さらに、各容器群の中間チャンバは、第１の構成要素、第２の構成要素、および第３の構成要素のうちの別の１つなどの、複数の構成要素のうちの別の構成要素の第１の平坦表面によって部分的に形成され得る。
各容器群の二次供給容器、各容器群の収集容器、および各容器群の中間チャンバの第１の凹部は、複数の構成要素の同じ構成要素に提供され得る。
二次供給容器および収集容器は、中間チャンバの第１の凹部と比較して反対方向に面するそれぞれの上部開口部を備え得る。
利点：全てのより大きい構造を一体に／１つの構造で提供、例えば、成形し、一方、より小さい構造を１つ以上の他の断片構造で提供することがより容易であり得る。
第１の凹部を備え得る構成要素は、第１の凹部が提供され得るプレート状区分を含み得る。凹部のすぐ隣のプレート状区分の厚さは、０．５ｍｍ～３ｍｍとすることができる。
各容器群の二次供給容器および各容器群の収集容器は、第３の構成要素に提供され得る。
複数の構成要素のうちの２つの構成要素、上部構成要素（上部構成要素３８２、図１１参照）および底部構成要素（底部構成要素３８０、図１１参照）が、それぞれ示され得る。上部構成要素は、第１の構成要素または第２の構成要素などの複数の構成要素のうちのいずれかを含み得る。底部構成要素は、複数の構成要素のうちの別の構成要素を含み得る。
複数の構成要素が３つの構成要素（例えば、図１、７、および１４を参照）を含む１つ以上の実施形態について、これらは、それぞれ、上部構成要素（４８２、図１４参照）、底部構成要素（４８０、図１４参照）、および中間構成要素（４８１、図１４参照）として示され得る。上部構成要素は、第１の構成要素、第２の構成要素、および第３の構成要素のうちのいずれかを含み得る。底部構成要素および中間構成要素は、第１の構成要素、第２の構成要素、および第３の構成要素のうちのそれぞれ他の構成要素を含み得る。
上部構成要素は、上部片と示され得る。底部構成要素は、底部片と示され得る。中間構成要素は、中間片と示され得る。
本発明は、上部構成要素の第１の凹部の提供を含み得、第１の凹部は、中間チャンバの主要部分を形成する。
本発明は、上部構成要素の第２の凹部の提供を含み得、第２の凹部は、乳化区分の主要部分を形成し、第２の凹部は、分岐凹部である。
本発明は、上部片と底部片との間に提供されたキャッピング層の形態の中間構成要素を備え得る。キャッピング層の第１の側部は、流体導管ネットワークのキャッピング部分を提供し得る。これは、流体導管ネットワーク、特にそのマイクロ流体部分のキャッピングが、薄層によって提供され得るという利点を伴い得る。薄層は、上部片などの大きい構造と比較して、改善された平坦性を可能にし得る。さらに、小さい構造および大きい構造が同じ構成要素の一部ではないことが利点であり得、そうでない場合、最小構造の重要部分の沈下または変形につながる場合がある。
アセンブリが、マイクロ流体デバイスと、熱構造と、および熱構造とマイクロ流体デバイスの底部分との間の熱接続を提供するように構成されたホルダと、を備える、本発明によるアセンブリについて、ホルダは、二次供給ウェルなどの少なくとも二次供給容器に圧力を供給するための圧力供給機器内への挿入のために構成された設置面積を有し得る。
デバイスの第１の端および第２の端は、デバイスがホルダ上で一方向のみを有し得るように、異なる形状を有し得る。
本発明によるエマルション液滴を提供するための方法は、
－ピペット先端の遠位端ゾーンを一次オリフィス内に収容し、ピペット先端から第１の容器群の中間チャンバ内に第１の流体を注入する工程と、
－第１の容器群の二次供給容器に第２の流体を提供する工程と、
－第１の容器群の二次供給容器内の圧力が第１の容器群の収集容器内よりも高いように、第１の容器群の二次供給容器と、第１の容器群の収集容器との間に圧力差を提供する工程と、を含み得る。
－ピペット先端の遠位端ゾーンを一次オリフィス内に収容し、ピペット先端から第１の容器群の中間チャンバ内に第１の流体を注入する工程と、
－第１の容器群の二次供給容器に第２の流体を提供する工程と、
－第１の容器群の二次供給容器内の圧力が第１の容器群の収集容器内よりも高いように、第１の容器群の二次供給容器と、第１の容器群の収集容器との間に圧力差を提供する工程と、を含み得る。
方法が本発明によるキットの使用を含むとき、第１の流体が試料緩衝液を含み得る、および／または第２の流体が油を含み得る。
本発明によるエマルション液滴を提供するための方法を実施するために、ピペット先端の遠位端ゾーンを一次オリフィス内に収容し、ピペット先端から第１の容器群の中間チャンバ内に第１の流体を注入する工程は、ピペット先端と一次オリフィスとの間にシールを提供することを含み得る。これは、第１の流体またはその一部が、中間チャンバの代わりに二次供給導管に提供されることになることを緩和し得る。
圧力差を提供する工程は、ピペット先端の遠位端ゾーンを一次オリフィス内に収容する工程に続いて提供され得る。圧力差を提供する工程は、第２の流体を二次供給容器に提供する工程に続いて提供され得る。方法は、例えば、第１の容器群の二次供給容器と第１の容器群の収集容器との間の圧力差を維持しながら、中間チャンバによって保持された第１の流体全体が収集容器に到達することを可能にする工程を含み得る。
第１の片、第２の片、および第３の片のうちの１つ、複数、または全てなどの、マイクロ流体デバイスに好適であり得る材料は、以下のいずれか１つまたは任意の組み合わせを含む材料で提供され得る：
ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ナイロン６（ポリカプロラクタム、アラミド６）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ、ＰＥＧ、ポリエチレングリコール）、ナイロン６，６、ナイロン７，７、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、アクリル、プレキシグラス）、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ、ポリアセタール、ポリメチレンオキシド）、ポリビニリデンクロリド（ＰＶＤＣ、サラン）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ナイロン１１、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルフルオリド（ＰＶＦ）、ポリビニルクロリド（ＰＶＣ）、ナイロン９，９、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、Ｚｅｏｎｏｒ、Ｔｏｐａｓ、Ｚｅｏｎｅｘ、Ａｐｅｘ、ポリｎ－ブチルメタクリレート（ＰｎＢＭＡ）、ポリトリフルオロエチレン、ナイロン１０，１０、ポリブタジエン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリｔ－ブチルメタクリレート（ＰｔＢＭＡ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ヘキサトリアコンタン、パラフィン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（ヘキサフルオロプロピレン）、およびポリイソブチレン（ＰＩＢ、ブチルゴム）。
ポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡ）、ナイロン６（ポリカプロラクタム、アラミド６）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ、ＰＥＧ、ポリエチレングリコール）、ナイロン６，６、ナイロン７，７、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ、アクリル、プレキシグラス）、ナイロン１２、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、エポキシ、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ、ポリアセタール、ポリメチレンオキシド）、ポリビニリデンクロリド（ＰＶＤＣ、サラン）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ナイロン１１、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルフルオリド（ＰＶＦ）、ポリビニルクロリド（ＰＶＣ）、ナイロン９，９、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）、環状オレフィンコポリマー（ＣＯＣ）、環状オレフィンポリマー（ＣＯＰ）、Ｚｅｏｎｏｒ、Ｔｏｐａｓ、Ｚｅｏｎｅｘ、Ａｐｅｘ、ポリｎ－ブチルメタクリレート（ＰｎＢＭＡ）、ポリトリフルオロエチレン、ナイロン１０，１０、ポリブタジエン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリｔ－ブチルメタクリレート（ＰｔＢＭＡ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ヘキサトリアコンタン、パラフィン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリ（ヘキサフルオロプロピレン）、およびポリイソブチレン（ＰＩＢ、ブチルゴム）。
上記と関連付けられた可能性のある利点としては、少なくとも、デバイスの意図される使用中に意図される流れの方向に第１の流体接合部のすぐ近くに広がる流体導管ネットワークの部分の中で、油中水滴を形成するために必要とされ得る比較的高い接触角が挙げられ得る。
二次供給容器は、二次供給ウェルと示され得る。収集容器は、収集ウェルと示され得る。三次供給容器は、提供される場合、三次供給ウェルと示され得る。これらの細長い形状は、例えば、二次供給容器と収集容器との間の方向に沿って画定される、長さに沿って望まれる場合がある。これは、幅に対する制限に起因し得、いかなる長さの制限よりもより制約的であり得る。幅は、例えば、長さに直交して、水平面内で画定される。
マイクロ流体デバイスは、複数の試料ラインを備え得る。乳化ユニットおよび対応する容器群は、一般に試料ラインと称され得る。マイクロ流体デバイスは、８つの試料ラインを備え得る。マイクロ流体デバイスは、複数の収集容器の各収集容器が互いに位置合わせされるように提供され得る。マイクロ流体デバイスは、複数の二次供給容器の各二次供給容器が互いに位置合わせされるように提供され得る。マイクロ流体デバイスは、複数の一次オリフィスの各一次オリフィスが互いに位置合わせされるように提供され得る。これは、マルチチャネルピペットの使用を容易にし得る。
本発明によると、第１の流体、例えば、試料流体が乳化されると、第２の流体、例えば、油は、一次供給導管を通過することになる。したがって、空気が乳化を破壊し得るため、空気が乳化区分を介して収集容器に入ることが回避または緩和され得、そうでなければ望ましくない場合がある。当然ながら、これは、少なくとも、全ての第２の流体が乳化区分を通って押し出されるまでとすることができる。しかしながら、先行技術の解決策と比較して、乳化されて収集容器に到達した第１の流体の最後から、空気が収集容器に到着し始め得るまで、追加の時間が経過することを可能にし得る。
マイクロ流体デバイスは、使用中にそれぞれの供給導管に所望の体積流量を提供することができ、結果的に、例えば、液滴サイズの観点から望ましい、使用中の所望の乳化を達成するために、第１および第２の流体の粘度の特定の組み合わせのために設計され得る。
第１の流体全体が乳化されていること、または少なくとも、乳化されていないパーセンテージが小さいことが望ましい場合がある。
容器区分および乳化区分は、固定的に接続されたユニットを形成し得、各容器群は、それぞれの対応する乳化ユニットを伴う固定的に接続されたユニットを形成する。
マイクロ流体デバイスは、デバイスを取り扱うためのハンドル／突起を備え得る。ハンドル／突起は、マイクロ流体デバイスの上部構成要素の上側からなどの、マイクロ流体デバイスの上側から突出し得る。
第１の流体接合部内への開口部は、１０００μｍ２～２５０００μｍ２の範囲内、例えば、４０００μｍ２～７０００μｍ２の範囲内とすることができる。
第１の構成要素および／または第２の構成要素などの任意の１つ以上の構成要素は、２つまたは４つのサブ構成要素などの複数のサブ構成要素によって提供され得る。
第１の基板および／または第２の基板などの任意の１つ以上の基板は、２つまたは４つのサブ基板などの複数のサブ基板によって提供され得る。
本開示を通して、「液滴」という用語は、本発明に従って提供されるなどの「エマルション液滴」を指し得る。
図１は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第１の実施形態の側面図を概略的に例示する。図１ａは、マイクロ流体デバイスの組み立てられた図を例示する。図１ｂは、図１ａの分解図を例示する。
図１ａは、二次供給容器１３１および収集容器１３４を備えるマイクロ流体デバイス１００を例示する。さらに、図１ａの実施形態は、突起／ハンドル１９０を備える。
図１ｂは、図１ａのマイクロ流体デバイス１００が、３つの異なる片、すなわち、上部片１８２、中間片１８１、および底部片１８０を備えることを例示する。図１ｂは、全ての片を分解図で示す。
図２は、マイクロ流体デバイスの第１の実施形態の分解図を概略的に例示する。図２ａは、上部から見たときの全ての片の分解図を示し、図２ｂは、底部から見たときの片の分解図を示す。
図３は、図２ａに例示される底部片の上面図を概略的に例示する。図３ａは、１８０ａに例示される片の拡大図を示す。図３ｂは、図２ａに例示されるような個々の流体導管ネットワーク１３５ａの拡大を示す。
図４ａは、個々の容器１３１、１３４を示す図１によるマイクロ流体デバイスの実施形態の上面図を概略的に例示する。図４ｂは、図２ｂに例示される上部片の底部１８２ｂと図２ａに示される中央片の上部１８１ａとの間の接触エリア、例えば、区分を例示する。図４ｂは、二次供給凹部１９１ｂおよび出口凹部１９１ｃを例示する。
図５は、図４ａに例示されるような容器群の断面図を例示する。図５ａは、いくつかの参照を伴う断面図を例示し、一方、図５ｂは、他の参照を伴う同じ断面図を例示する。図５は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第１の実施形態の断面図を概略的に例示する。
図６は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第２の実施形態の側面図を概略的に例示する。
図７は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第２の実施形態の側面分解図を概略的に例示する。図７ａは、上部から見た分解図を例示する。図７ｂは、底部から見た分解図を例示する。
図８は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第２の実施形態の上面分解図を概略的に例示する。図８ａは、上部から見たときの片の全ての分解図を示す。図８ｂは、底部から見たときの片の分解図を示す。
図９は、図７によるマイクロ流体デバイスの実施形態の上面図を概略的に例示する。図９ａは、個々の容器を例示する上面図を示す。図９ｂは、図９ａに例示される個々の容器の断面図を示す。
図１０は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第３の実施形態の非分解図を概略的に例示する。図１０ａは、第３の実施形態の上面図を例示する。図１０ｂは、第３の実施形態の側面図を例示する。
図１１は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第３の実施形態の上面分解図を概略的に例示する。図１１ａは、底部から見たときの分解図を示す。図１１ｂは、上部から見たときの片の分解図を示す。
図１２は、本発明の第３の実施形態による個々の片の分解上面図を示す。図１２ａは、上面図からの個々の片を示し、図１２ｂは、底面図からの個々の片を示す。
図１３は、本発明による容器群の断面図を示す。図１３ａは、断面図を示し、図１３ｂは、個々の片を示す二次供給容器の拡大図を例示する。
図１４は、本発明によるマイクロ流体デバイスの第４の実施形態の上面分解図を概略的に例示する。図１４ａは、上部から見たときの分解図を示し、図１４ｂは、底部から見たときの片の分解図を示す。
図１５は、本発明の第４の実施形態による個々の片の分解上面図を示す。図１５ａは、上部からの個々の片を示し、図１５ｂは、底部からの個々の片を示す。
図１６は、図１５によるマイクロ流体デバイスの実施形態の上面図を概略的に例示する。図１６ａは、個々の容器を例示する上面図を示す。図１６ｂは、図１６ａに例示される個々の容器の断面図を示す。
図１７は、二次供給容器の一実施形態を概略的に例示し、図１７ａは、実施形態の１つの断面図を数字と共に示し、図１７ｂは、本出願による実施形態の別の実施形態の断面図を示す。
図１８ａは、二次供給容器の一実施形態を例示する。図１８ｂは、図１８ａに例示される二次供給容器の断面図を例示する。
図１９ａ～ｃは、流体導管ネットワークの一部の様々な異なる実施形態を例示する。図１９ａは、凹部構造５０３ａを例示する。図１９ｂは、蛇行構造５０３ｂを例示する。図１９ｃは、Ｕ字形構造５０３ｃを例示する。
図２３は、本発明によるマイクロ流体デバイスの導管の一部の等角断面図を概略的に例示する。
図１～５に例示されるマイクロ流体デバイス１００は、
１つ以上の乳化ユニット１７０を含む乳化区分と、各乳化ユニット１７０毎に１つの容器群１７１を含む１つ以上の容器群１７１を含む容器区分と、を備え、各乳化ユニット１７０は、流体導管ネットワーク１３５（部分１３５ａおよび部分１３５ｂによって形成される）から構成され、流体導管ネットワーク１３５は、
一次供給導管１０３および二次供給導管１０６を含む、複数の供給導管と１０３、１０６、１１２と、
移送導管１１２と、
一次供給導管１０３、二次供給導管１０６、および移送導管１１２の間の流体連通を提供する、第１の流体接合部１２０と、を備え、
各容器群１７１が、中間チャンバ１７４、収集容器１３４、および二次供給容器１３１を含む１つ以上の供給容器１３１を含む、複数の容器１０３、１０６、１１２を含み、
二次供給容器１３１が、二次供給空洞を画定し、二次供給容器１３１が、二次供給空洞から延在する二次オリフィス１７７（図５ａ参照）および二次供給空洞から延在する一次オリフィス１７６を備え、
収集容器１３４が、収集容器１３４の収集オリフィスを介して、対応する乳化ユニット１７０の移送導管１１２と流体連通しており、
二次供給容器１３１が、二次オリフィス１７７を介して、対応する乳化ユニット１７０の二次供給導管１０６と流体連通しており、
二次供給容器１３１が、一次オリフィス１７６を介して、同じ容器群１７１の中間チャンバ１７４と流体連通しており、
中間チャンバ１７４が、対応する乳化ユニット１７０の一次供給導管１０３を介して、対応する乳化ユニット１７０の第１の流体接合部１２０と流体連通している。
１つ以上の乳化ユニット１７０を含む乳化区分と、各乳化ユニット１７０毎に１つの容器群１７１を含む１つ以上の容器群１７１を含む容器区分と、を備え、各乳化ユニット１７０は、流体導管ネットワーク１３５（部分１３５ａおよび部分１３５ｂによって形成される）から構成され、流体導管ネットワーク１３５は、
一次供給導管１０３および二次供給導管１０６を含む、複数の供給導管と１０３、１０６、１１２と、
移送導管１１２と、
一次供給導管１０３、二次供給導管１０６、および移送導管１１２の間の流体連通を提供する、第１の流体接合部１２０と、を備え、
各容器群１７１が、中間チャンバ１７４、収集容器１３４、および二次供給容器１３１を含む１つ以上の供給容器１３１を含む、複数の容器１０３、１０６、１１２を含み、
二次供給容器１３１が、二次供給空洞を画定し、二次供給容器１３１が、二次供給空洞から延在する二次オリフィス１７７（図５ａ参照）および二次供給空洞から延在する一次オリフィス１７６を備え、
収集容器１３４が、収集容器１３４の収集オリフィスを介して、対応する乳化ユニット１７０の移送導管１１２と流体連通しており、
二次供給容器１３１が、二次オリフィス１７７を介して、対応する乳化ユニット１７０の二次供給導管１０６と流体連通しており、
二次供給容器１３１が、一次オリフィス１７６を介して、同じ容器群１７１の中間チャンバ１７４と流体連通しており、
中間チャンバ１７４が、対応する乳化ユニット１７０の一次供給導管１０３を介して、対応する乳化ユニット１７０の第１の流体接合部１２０と流体連通している。
マイクロ流体デバイス１００の一次オリフィス１７６は、ピペット先端の遠位端ゾーンを収容するように構成され、遠位端ゾーンが一次オリフィス１７６によって収容されて一次オリフィス１７６に対して押し付けられるときに、ピペット先端とシールを形成するように構成されている。一次オリフィス１７６、または一次オリフィス１７６の１つ以上の表面部分は、１つ以上の円錐形表面部分を形成し得、これは、二次供給空洞から離れる方向に先細りになり得る。
図５ｂは、二次供給容器１３１の底部分１３６を例示する。
一次オリフィス１７６、または一次オリフィスの１つ以上の表面部分は、１つ以上のリングトーラス表面部分などの、１つ以上のトロイド表面部分を形成し得る。
第１の一次外周３７６ａから、一次オリフィス３７６は、第２の一次外周３７６ｂに向かって徐々に狭くなり得る。この概念は、図１３ｂに最良に例示される。第１の一次外周３７６ａから第２の一次外周３７６ｂまでの距離は、１０ｍｍ未満、例えば、３ｍｍ未満とすることができる。第１の一次外周３７６ａは、二次供給空洞３３１ａに隣接する一次オリフィス３７６の断面として画定され得る。
本発明の一実施形態によると、マイクロ流体デバイス１００が説明され、第１の一次外周の最小直径は、０．５ｍｍ～９ｍｍであり、第２の一次外周の直径は、０．１０ｍｍ～３．０ｍｍである。第１の一次外周の最小直径は、１．７ｍｍ～５ｍｍとすることができる。
ピペット先端の遠位端が二次供給容器１３１の一次オリフィス１７６内に容易に挿入されることを容易にするために、一次オリフィス１７６の第１の一次外周の最小直径が、ピペット先端の遠位端の外径よりも大きくあり得ることが望ましい場合がある。第１の一次外周は、ピペット先端の遠位端の挿入を妨害しない円形または別の適切な形状であり得る。
ピペット先端の遠位端ゾーンが一次オリフィスによって収容されてそれに対して押し付けられるときに二次供給容器１３１の一次オリフィスとピペット先端との間のシールの提供を容易にするために、および／またはピペット先端を保持するために、一次オリフィス１７６の第２の一次外周の直径が、ピペット先端の遠位端の外径よりも小さいことが望ましい場合がある。
二次供給容器１３１の二次オリフィス３７７は、二次供給空洞３３１ａに隣接する第１の二次外周３７７ａから、少なくとも第２の二次外周３７７ｂまで延在し得る。第１の二次外周は、ピペット先端の遠位端が通過することを可能にするように構成され得る。第２の二次外周３７７ｂは、平坦部分を含み得、ピペット先端が第２の二次外周３７７ｂに対して押し付けられたときに、ピペット先端の遠位端ゾーンを保持せずに、ピペット先端の遠位端が二次オリフィス内にさらに移動することを妨げるように構成され得る。
二次オリフィス３７７および／または二次オリフィス３７７の表面接線は、円錐形であり得、二次供給空洞から離れる方向に先細りであり得る。
二次オリフィス３７７、または二次オリフィス３７７の１つ以上の表面部分は、１つ以上の円錐形表面部分を形成し得、これは、二次供給空洞から離れる方向に先細りになり得る。二次オリフィス３７７が一次オリフィス３７６と同じ方向に先細りになる実施形態は、より容易な生産を可能にし得る。これは、例えば、二次供給容器３３１を含む構成要素が射出成形によって生産される場合に当てはまり得る。
第１の二次外周３７７ａの最短直径は、最大で０．６ｍｍなどの最大で定義された値、または少なくとも１．２ｍｍなどの少なくとも定義された値とすることができる。最大で所望の値である第１の二次外周の最短直径の提供は、ピペット先端の遠位端の直径が二次オリフィス３７７の上部分の最短直径よりも大きい場合、意図せず二次オリフィス３７７内にピペット先端を挿入することが不可能であるという利点を提供し得る。少なくとも定義された値である第１の二次外周３７７ａの最短直径の提供は、生産を容易にする利点を提供し得る。
本明細書に説明される実施形態のいくつかによると、中間チャンバは、ピペット先端によってアクセス不能であり得る。１つ以上の供給容器３３１は、各々、ウェルを含み得る、および／またはピペット先端によってアクセス可能であり得る。収集容器３３４は、ウェルを含み得る、および／またはピペット先端によってアクセス可能であり得る。ピペット先端によってアクセス可能であることは、流体の上部添加または上部除去のための操作中にピペット先端を収容するように構成されていると理解され得る。
本発明のいくつかの実施形態によると、中間チャンバ１７４が、少なくとも８ｍｍの広がり、１００μｍ～９ｍｍの幅、５０μｍ～５ｍｍの深さを有し、幅対深さの比率が、０．３～５であり、幅に長さを乗算したものが、少なくとも１００ｍｍ２である、マイクロ流体デバイスが開示される。
本発明の一実施形態によると、マイクロ流体デバイス３００が提供され、図１０～１３（すなわち、図１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、および１３ｂを含む）を参照すると、中間チャンバ３７４は、曲線に沿って延在し、その入口と出口との間の距離よりも長く延在する。
本発明の一実施形態によると、各容器群１７１の二次供給容器１３１、各容器群１７１の収集容器１３４、および各容器群１７１の中間チャンバ１７４の第１の凹部が、複数の構成要素のうちの同じ構成要素に提供され、二次供給容器１３１および収集容器１３４が、中間チャンバ１７４の第１の凹部とは反対方向に面するそれぞれの上部開口部を備える、マイクロ流体デバイスが開示される。
本発明の一実施形態によると、第１の凹部を含む構成要素が、第１の凹部が提供されるプレート状区分１９１ａ（図４ｂ参照）を備え、凹部のすぐ隣のプレート状区分の厚さが、０．５ｍｍ～３ｍｍである、マイクロ流体デバイス１００が開示される。
本発明の一実施形態によると、複数の構成要素が、第３の構成要素を含み、各容器群１７１の二次供給容器１３１および各容器群の収集容器１３４が、第３の構成要素に提供されている、マイクロ流体デバイス１００が開示される。
収集容器は、少なくとも二次供給容器３３１および中間容器の合計容積であるなどの、二次供給容器３３１よりも大きい容積を有し得る。二次供給容器３３１を画定する壁の形状は、ピペット先端を一次オリフィスに向けてガイドするように構成され得る。二次供給容器３３１を画定する壁の形状は、水平面で見られる非円形断面を有し得る。二次供給容器を画定する壁の形状は、一次オリフィス３７６に近い二次供給容器の第１の側部に向かって先細りの側壁を有し得る。
本発明のマイクロ流体デバイスは、乳化区分および容器区分を形成する複数の構成要素を備え得る。複数の構成要素は、固定的に接続されたユニットを形成し得る。各構成要素は、少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられ得る。複数の構成要素の各構成要素は、各構成要素が少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられるように、かつ複数の構成要素が胡適的に接続されたユニットを形成するように、複数の構成要素の別の構成要素の側部に面してそこに取り付けられる少なくとも１つの側部を備え得る。複数の構成要素は、互いに固定されて面している第１の構成要素および第２の構成要素を含み得る。複数の構成要素は、第３の構成要素を含み得る。各乳化区分の流体導管ネットワークは、一部では、第１の構成要素によって、一部では、第２の構成要素によって形成され得る。各容器群３７１の中間チャンバ３７４は、第１の構成要素、第２の構成要素、および第３の構成要素のうちの１つなどの、複数の構成要素のうちの１つの構成要素の第１の凹部によって部分的に形成され得る。さらに、各容器群の中間チャンバ３７４は、第１の構成要素、第２の構成要素、および第３の構成要素のうちの別の１つなどの、複数の構成要素のうちの別の構成要素の第１の平坦表面によって部分的に形成され得る。各容器群の二次供給容器３３１、各容器群の収集容器、および各容器群の中間チャンバ３７４の第１の凹部は、複数の構成要素の同じ構成要素に提供され得る。
二次供給容器３３１および収集容器は、中間チャンバ３７４の第１の凹部と比較して反対方向に面するそれぞれの上部開口部を備え得る。
利点：全てのより大きい構造を一体に／１つの構造で提供、例えば、成形し、一方、より小さい構造を１つ以上の他の断片構造で提供することがより容易であり得る。
各容器群の二次供給容器３３１および各容器群の収集容器３７４は、第３の構成要素に提供され得る。
図２０ａは、本発明によるアセンブリの一実施形態を概略的に例示する。アセンブリは、マイクロ流体デバイス６００、熱構造、およびホルダ６９３の第６の実施形態を含む。図２０ｂは、マイクロ流体デバイスがない状態の、熱構造６９４およびホルダ６９３を概略的に例示する。熱構造６９４およびホルダ６９３は、ハウジングと称される。図２１ａは、図２０ａの実施形態の分解図を概略的に例示する。図２１ｂは、図２０ａの実施形態の断面図を示す。図２２ａは、図２０ｂに例示されるハウジングの分解図を例示する。図２２ｂは、図２０ｂに例示されるハウジングの断面図を例示する。ホルダ６９３は、熱構造６９４とマイクロ流体デバイス６００の底部分との間に熱接続（参照６９５によって示される）を提供するように構成され、マイクロ流体デバイス６００の各容器群の中間チャンバの大部分は、熱構造から５ｍｍ以内に提供され得る。マイクロ流体デバイス６００は、本発明のマイクロ流体デバイスの任意の実施形態によるマイクロ流体デバイスである。ホルダ６９３は、少なくとも二次供給容器６３１に圧力を供給するために圧力供給器具内への挿入のために構成された設置面積を有し得る。
図２４は、本発明によるキット８６２の第１の実施形態を概略的に例示する。キット８６２は、本発明による１つ以上のマイクロ流体デバイス８００と、本発明によるマイクロ流体デバイスと共に使用するように構成された複数の流体８５９、８６０と、を備える。複数の流体は、試料緩衝液８５９、および油８６０を含む。キットは、酵素およびヌクレオチドを含む。キット８６２の実施形態によると、試料緩衝液８５９は、油８６０よりも低い密度を有し、１つ以上が提供されるマイクロ流体デバイス８００は、実施形態１００、２００、３００、４００のいずれかに関連して説明されるマイクロ流体デバイスであり得る、および／またはキットは、図２０、２１に関連して説明される複数のアセンブリを備え得る。
図２５は、本発明による８の実施形態を例示する。図２５ａは、本発明によるマイクロ流体デバイスの第８の実施形態の斜視図を概略的に例示する。図２５ｂは、マイクロ流体デバイスの第８の実施形態の斜視図および分解図を概略的に例示する。図２６は、マイクロ流体デバイスの第８の実施形態の一部の上面図を概略的に例示する。図２５ａ～２５ｂは、本発明によるマイクロ流体デバイスの第８の実施形態の異なる図を概略的に例示する。デバイスは、デバイスがダブルエマルション液滴を提供するように構成されているという点で、上記に例示された実施形態とは異なる。流体導管ネットワーク８３５の複数の供給導管は、三次供給導管８０９を含む。三次供給導管８０９は、使用中に移送導管８１２からの流体の流れに対して第３の流体のピンチング作用を及ぼすように構成された、第１の三次供給導管８０９ａおよび第２の三次供給導管８０９ｂを備える。マイクロ流体ユニットは、収集導管８１６および第２の流体接合部８２１を備える。第２の流体接合部８２１は、三次供給導管８０９、移送導管８１２、および収集導管８１６の間の流体連通を提供する。移送導管８１２は、第１の水に対する親和性を有し、かつ第１の流体接合部８２０から延在する、第１の移送導管部分を備える。収集導管８１６は、第２の流体接合部８２１から延在し、かつ第１の水に対する親和性とは異なる第２の水に対する親和性を有する、第１の収集導管部分を備える。マイクロ流体デバイスは、二次次供給ウェル８３１、および三次供給ウェル８３３を含む、１つ以上の供給ウェルを備える。三次供給ウェル８３３は、三次供給導管８０９と流体連通している。収集ウェル８３４は、収集導管８１６および第２の流体接合部８２１を介して移送導管８１２と流体連通している。
本発明の実施形態によると、エマルション液滴を提供するための方法が開示され、方法は、上記の実施形態のいずれかによるマイクロ流体デバイス、上記の実施形態のいずれかによるアセンブリ、または、上記の実施形態のいずれかによるキット８６２を含む。方法は、エマルション液滴の提供に使用され、方法は、以下の工程を含む：工程１．ピペット先端の遠位端ゾーンを一次オリフィス内に収容し、ピペット先端から第１の容器群の中間チャンバ内に第１の流体を注入する。工程２．第１の容器群の二次供給容器８３１に第２の流体を提供する。工程３．第１の容器群の二次供給容器８３１内の圧力が第１の容器群の収集容器８３４内よりも高いように、第１の容器群の二次供給容器８３１と、第１の容器群の収集容器８３４との間に圧力差を提供する。さらに、方法は、キット８６２の使用を含み、第１の流体が、試料緩衝液８５９を含み、第２の流体が、油８６０を含む。圧力差を提供する工程は、ピペット先端の遠位端ゾーンを一次オリフィス８７６内に収容する工程に続いて提供され得る。圧力差を提供する工程は、第２の流体を二次供給容器８３１に提供する工程に続いて提供され得る。方法は、例えば、第１の容器群の二次供給容器８３１と第１の容器群の収集容器８３４との間の圧力差を維持しながら、中間チャンバによって保持された第１の流体全体が収集容器８３４に到達することを可能にする工程を含み得る。
以下は、図面の参照の少なくともいくつかのリストを表し、接尾辞「Ｘ」は、任意の１桁または２桁を指し得る。上記の開示の関連部分は、開示された図面と組み合わせて以下の参照リストを考慮して理解され得る。
Ｘ００：マイクロ流体デバイス
Ｘ０１：乳化区分
Ｘ０２：容器区分（中間チャンバを含む）
Ｘ０３：一次供給導管
Ｘ０４：一次供給入口
Ｘ０６：二次供給導管
Ｘ０６ａ：第１の二次供給導管
Ｘ０６ｂ：第２の二次供給導管
Ｘ０７：二次供給入口
Ｘ０９：三次供給導管
Ｘ０９ａ：第１の三次供給導管
Ｘ０９ｂ：第２の三次供給導管
Ｘ１０：三次供給入口
Ｘ１２：移送導管
Ｘ１８：収集出口／収集オリフィス
Ｘ１６：収集導管
Ｘ２０：第１の流体接合部
Ｘ２１：第２の流体接合部
Ｘ２８：導管の側壁
Ｘ２９：導管の側壁によって画定される抜き勾配
Ｘ３１：二次供給容器
Ｘ３３：三次供給ウェルまたは容器
Ｘ３４：収集ウェルまたは容器
Ｘ３５：流体導管ネットワーク
Ｘ５９：試料緩衝液
Ｘ６０：油
Ｘ６２：キット
Ｘ７０：乳化ユニット
Ｘ７１：容器群
Ｘ７４：中間チャンバ
Ｘ７６：一次オリフィス
Ｘ７７：二次オリフィス
Ｘ８０：底部片
Ｘ８０ａ：底部片の上側
Ｘ８１：中間片
Ｘ８１ａ：中間片の上側
Ｘ８１ｂ：中間片の下側
Ｘ８２：上部片
Ｘ８２ａ：上部片の上側
Ｘ８２ｂ：上部片の下側
Ｘ００：マイクロ流体デバイス
Ｘ０１：乳化区分
Ｘ０２：容器区分（中間チャンバを含む）
Ｘ０３：一次供給導管
Ｘ０４：一次供給入口
Ｘ０６：二次供給導管
Ｘ０６ａ：第１の二次供給導管
Ｘ０６ｂ：第２の二次供給導管
Ｘ０７：二次供給入口
Ｘ０９：三次供給導管
Ｘ０９ａ：第１の三次供給導管
Ｘ０９ｂ：第２の三次供給導管
Ｘ１０：三次供給入口
Ｘ１２：移送導管
Ｘ１８：収集出口／収集オリフィス
Ｘ１６：収集導管
Ｘ２０：第１の流体接合部
Ｘ２１：第２の流体接合部
Ｘ２８：導管の側壁
Ｘ２９：導管の側壁によって画定される抜き勾配
Ｘ３１：二次供給容器
Ｘ３３：三次供給ウェルまたは容器
Ｘ３４：収集ウェルまたは容器
Ｘ３５：流体導管ネットワーク
Ｘ５９：試料緩衝液
Ｘ６０：油
Ｘ６２：キット
Ｘ７０：乳化ユニット
Ｘ７１：容器群
Ｘ７４：中間チャンバ
Ｘ７６：一次オリフィス
Ｘ７７：二次オリフィス
Ｘ８０：底部片
Ｘ８０ａ：底部片の上側
Ｘ８１：中間片
Ｘ８１ａ：中間片の上側
Ｘ８１ｂ：中間片の下側
Ｘ８２：上部片
Ｘ８２ａ：上部片の上側
Ｘ８２ｂ：上部片の下側
Claims (18)
- マイクロ流体デバイスであって、
１つ以上の乳化ユニットを含む乳化区分と、各乳化ユニット毎に１つの容器群を含む１つ以上の容器群を含む容器区分と、を備え、
各乳化ユニットが、流体導管ネットワークを備え、前記流体導管ネットワークが、
一次供給導管および二次供給導管を含む複数の供給導管と、
移送導管と、
前記一次供給導管、前記二次供給導管、および前記移送導管の間の流体連通を提供する第１の流体接合部と、を備え、各容器群が、中間チャンバ、収集容器、および１つ以上の供給容器であって二次供給容器を含む供給容器を含む、複数の容器を含み、
前記二次供給容器が、二次供給空洞を画定し、
前記二次供給容器が、前記二次供給空洞から延在する二次オリフィス、および前記二次供給空洞から延在する一次オリフィスを備え、
前記収集容器が、前記収集容器の収集オリフィスを介して、対応する前記乳化ユニットの前記移送導管と流体連通しており、
前記二次供給容器が、前記二次オリフィスを介して、対応する前記乳化ユニットの前記二次供給導管と流体連通しており、前記二次供給容器が、前記一次オリフィスを介して、同じ容器群の中間チャンバと流体連通しており、前記中間チャンバが、対応する前記乳化ユニットの前記一次供給導管を介して、対応する前記乳化ユニットの前記第１の流体接合部と流体連通している、マイクロ流体デバイス。 - 前記一次オリフィスは、ピペット先端の遠位端の開口部を収容するように構成され、前記遠位端の開口部が前記一次オリフィスによって収容されて前記一次オリフィスに対して押し付けられるときに、前記ピペット先端とシールを形成するように構成されている、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記一次オリフィスが、逆円錐台形であり、前記二次供給空洞から離れる方向に先細りである、請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記一次オリフィスが、前記二次供給空洞に隣接する前記一次オリフィスの逆円錐台形の上部開口に当たる第１の一次外周から、少なくとも前記一次オリフィスの逆円錐台形の底部開口に当たる第２の一次外周まで延在し、前記第１の一次外周は、前記ピペット先端の前記遠位端の開口部が通過することを可能にするように構成され、前記第２の一次外周は、円形であり、前記ピペット先端の前記遠位端の開口部が前記第２の一次外周に対して押し付けられたときに前記ピペット先端の前記遠位端の開口部とシールを保持および形成するように構成され、前記第１の一次外周の最小直径が、前記第２の一次外周の直径よりも大きい、請求項３に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記第１の一次外周の前記最小直径が、９ｍｍ～０．５ｍｍであり、前記第２の一次外周の前記直径が、０．１０ｍｍ～３．０ｍｍである、請求項４に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記中間チャンバが、少なくとも８ｍｍの長さ、１００μｍ～９ｍｍの幅、５０μｍ～５ｍｍの深さを有し、前記幅対前記深さの比率が、０．３～５であり、前記幅に前記長さを乗算したものが、少なくとも１００ｍｍ２である、請求項１～５のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記中間チャンバが、曲線に沿って延在し、中間チャンバの入口と出口との間の直線距離よりも長く延在する、請求項１～６のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記中間チャンバが、蛇行形状部分を有する、請求項１～７のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記収集容器が、傾斜表面を有する底部分を有し、前記収集オリフィスが、前記収集容器の最下部分に提供されている、請求項１～８のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記乳化区分および前記容器区分を形成する複数の構成要素を備え、前記複数の構成要素の各構成要素は、各構成要素が、少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられ、かつ前記複数の構成要素が、固定的に接続されたユニットを形成するように、前記複数の構成要素のうちの別の構成要素の側部に面してかつそこに取り付けられている、少なくとも１つの側部を含み、前記複数の構成要素が、互いに固定され、互いに面する、第１の構成要素および第２の構成要素を含み、各乳化ユニットの前記流体導管ネットワークが、前記第１の構成要素によって部分的に、および前記第２の構成要素によって部分的に形成され、各容器群の前記中間チャンバが、前記複数の構成要素のうちの１つの構成要素の第１の凹部によって部分的に、ならびに、前記複数の構成要素のうちの別の構成要素の第１の平坦表面によって部分的に形成されている、請求項１～９のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
- 各容器群の前記二次供給容器、各容器群の前記収集容器、および各容器群の前記中間チャンバの前記第１の凹部が、前記複数の構成要素のうちの同じ構成要素に提供され、前記二次供給容器および前記収集容器が、前記中間チャンバの前記第１の凹部とは反対方向に面するそれぞれの上部開口部を備える、請求項１０に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記中間チャンバの前記第１の凹部を含む前記構成要素は、前記第１の凹部が提供されているプレート状区分を備え、前記第１の凹部のすぐ隣の前記プレート状区分の厚さが、０．５ｍｍ～３ｍｍである、請求項１１に記載のマイクロ流体デバイス。
- 前記複数の構成要素が、第３の構成要素を含み、各容器群の前記二次供給容器および各容器群の前記収集容器が、前記第３の構成要素に提供されている、請求項１０～１２のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
- 請求項１～１３のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスと、前記マイクロ流体デバイスと熱接続される熱構造と、前記熱構造と前記マイクロ流体デバイスの底部分との間の熱接続を提供するように構成されたホルダと、を備えるアセンブリであって、各容器群の前記中間チャンバが、前記熱構造から５ｍｍ以内に提供されている、アセンブリ。
- キットであって、
請求項１～１３のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスのうちの１つ以上、および／または請求項１４に記載のアセンブリのうちの１つ以上と、
前記マイクロ流体デバイスと共に使用するように構成された複数の流体と、を備え、
前記複数の流体が、試料緩衝液および油を含み、前記キットが、酵素およびヌクレオチドを含み、
前記試料緩衝液が、前記油よりも低密度を有する、キット。 - エマルション液滴を提供するための方法であって、前記方法が、
請求項１～１３のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス、
請求項１４に記載のアセンブリ、または
請求項１５に記載のキットのうちのいずれかの使用を、
エマルション液滴の提供のために含み、
前記方法は、
－ピペット先端部の開口部を前記一次オリフィス内に収容し、前記ピペット先端部から第１の容器群の前記中間チャンバ内に第１の流体を注入する工程と、
－前記第１の容器群の前記二次供給容器に第２の流体を提供する工程と、
－前記第１の容器群の前記二次供給容器内の圧力が、前記第１の容器群の前記収集容器内よりも高いように、前記第１の容器群の前記二次供給容器と前記第１の容器群の前記収集容器との間に圧力差を提供する工程と、を含む、方法。 - エマルション液滴を提供するための方法であって、前記方法が、
請求項１～１３のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス、
請求項１４に記載のアセンブリのうちのいずれかの使用を、
エマルション液滴の提供のために含み、
前記方法は、
－ピペット先端部の開口を前記一次オリフィス内に収容し、前記ピペット先端部から第１の容器群の前記中間チャンバ内に第１の流体を注入する工程と、
－前記第１の容器群の前記二次供給容器に第２の流体を提供する工程と、
－前記第１の容器群の前記二次供給容器内の圧力が、前記第１の容器群の前記収集容器内よりも高いように、前記第１の容器群の前記二次供給容器と前記第１の容器群の前記収集容器との間に圧力差を提供する工程と、を含み、
前記方法において、前記第１の流体が、試料緩衝液を含み、前記第２の流体が、油を含む、方法。 - 請求項１０～１３のいずれかに記載のマイクロ流体デバイスを提供する方法であって、前記方法は、
前記複数の構成要素を提供することと、
各構成要素が少なくとも１つの他の構成要素に固定的に取り付けられるように、かつ前記複数の構成要素が、固定接続されたユニットを形成するように、かつ各流体導管ネットワークが、前記第２の構成要素によって部分的に、および前記第１の構成要素によって部分的に形成されるように、前記複数の構成要素を組み立てることであって、前記第１の構成要素が、前記第２の構成要素に面する、組み立てることと、を含む、方法。
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