KR20200110652A - 배출형 마이크로 챔버를 갖는 미세유체 장치 - Google Patents

배출형 마이크로 챔버를 갖는 미세유체 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200110652A
KR20200110652A KR1020207020301A KR20207020301A KR20200110652A KR 20200110652 A KR20200110652 A KR 20200110652A KR 1020207020301 A KR1020207020301 A KR 1020207020301A KR 20207020301 A KR20207020301 A KR 20207020301A KR 20200110652 A KR20200110652 A KR 20200110652A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microfluidic
reaction chamber
fluid sample
chamber
microfluidic device
Prior art date
Application number
KR1020207020301A
Other languages
English (en)
Inventor
카비르 제임스 야마나
숀 야마나-헤이스
Original Assignee
퀴아젠 사이언시스, 엘엘씨
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 퀴아젠 사이언시스, 엘엘씨 filed Critical 퀴아젠 사이언시스, 엘엘씨
Publication of KR20200110652A publication Critical patent/KR20200110652A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502769—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0829—Multi-well plates; Microtitration plates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/087—Multiple sequential chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/161—Control and use of surface tension forces, e.g. hydrophobic, hydrophilic
    • B01L2300/165—Specific details about hydrophobic, oleophobic surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0688—Valves, specific forms thereof surface tension valves, capillary stop, capillary break

Abstract

유체연통하게 연결된 마이크로 챔버들의 어레이를 포함하는 미세유체 회로를 구비한 미세유체 장치를 개시한다. 각각의 마이크로 챔버는 반응 챔버와 이와 연계된 배출 챔버를 포함한다. 미세유체 회로는, 미세유체 장치에 도입된 유체 샘플이 반응 챔버로 유입되고, 반응 챔버에 있던 공기나 다른 가스가 배출 챔버를 통해 마이크로 챔버로부터 배출되도록 배치될 수 있다. 마이크로 챔버는, 공기가 유체 샘플에 의해 이동되어 반응 챔버로부터 빠져나갈 때까지는 및/또는 반응 챔버가 소정량의 유체 샘플을 담을 때까지는 반응 챔버로부터 배출 챔버 내로 공기 유동만 허용하도록 구성될 수 있다. 마이크로 챔버는 유체 샘플을 반응 챔버로부터 방출시켜 추후에 배출 챔버로 유입시키도록 추가로 구성될 수 있다.

Description

배출형 마이크로 챔버를 갖는 미세유체 장치
본 개시의 양태는 전반적으로 미세유체 처리(handling) 방법 및 장치에 관한 것이다.
중합효소 연쇄반응(PCR)은 분자 생물학에서 이용되는 기법으로서, 수천 개에서 수만 개에 이르는 DNA의 어느 한 부분에 대한 단일 복사본 또는 수 개의 복사본을 증폭시켜 특정 DNA 서열의 수백만 내지 수십억개의 복사본을 생성한다. DNA의 원하는 부분을 반복적으로 복제하는 데 있어서 용이하며 저렴하고 신뢰성 있는 방식이며, 그 개념은 현대 생물학 및 관련 과학부문의 수많은 분야에 응용될 수 있다.
PCR은 임상 및 연구 실험실에서 광범위한 용도로 사용되는 통상적인 기법이다. 이러한 용도의 예로는, 염기서열 분석, 유전자 클로닝 및 조작, 유전자 돌연변이유발 등을 위한 DNA 클로닝; DNA-기반 계통발생 구축 혹은 유전자의 기능적 분석; 유전성 질환의 진단 및 모니터링; 고대 DNA의 증폭; (예를 들면, 법의학적 수사 및 친부 검사에서의) DNA 프로파일링을 위한 유전자 지문 분석; 감염성 질환의 진단을 위한 핵산 검사에서의 병원체 검출 등이 있다.
일반적으로 PCR법은 반응물을 반복적으로 가열 주기와 냉각 주기를 거치게 하는 열순환 처리에 기반을 둠에 따라, 다양한 온도-의존성 반응, 구체적으로는 DNA 용융 및 효소-보조 DNA 복제를 여러 번 빠르게 순차적으로 진행할 수 있다. DNA 중합효소와 함께, 표적 영역에 대해 상보적인 서열을 함유한 프라이머(짧은 DNA 조각)에 의해 선택적 및 반복적 증폭이 가능해진다. PCR이 진행되면, 생성된 DNA 자체는 복제를 위한 주형으로서 사용되며, 원래의 DNA 주형이 기하급수적으로 증폭되는 연쇄 반응이 촉발된다.
예를 들어, DNA 샘플이 비교적 높은 온도(예컨대, 90℃보다 높은 온도)에 노출되면 DNA 샘플의 이중 나선 구조의 분자가 단일 가닥으로 분리된다. 비교적 낮은 온도(예를 들어, 50℃ 내지 70℃)에서는 DNA 프라이머가 표적 부위에서 DNA 샘플의 단일 가닥에 부착된다. 중간 온도 범위(예컨대, 60℃ 내지 80℃)에서, 중합효소는, 프라이머가 초기에 단일 가닥의 DNA 분자에 부착되어 형성된 DNA 조각들의 신장을 촉진시킨다. 1회 PCR 주기 후 생성된 이중 가닥 DNA 산물은 상기 비교적 높은 온도 범위에서 분리되어 새로운 프라이머 가닥에 결합됨으로써, 각 주기에서 DNA 양은 시약이 모두 소모될 때까지 2배가 된다. 따라서, PCR를 시행하면 표적 DNA 서열을 함유한 DNA 샘플의 농도가 기하급수적으로 증가할 수 있다.
디지털 PCR(dPCR)은 하나의 DNA 샘플을 다수의 개별 분취액으로 나눈 후 이 분취액을 증폭하여 분취액 속에 표적 DNA 분자가 존재하는지 여부를 결정하는 PCR 분석법의 한 유형이다. 기하급수적으로 증가된 분취액 수를 바탕으로, 분배되기 전 DNA의 원래 농도를 구할 수 있다.
디지털 PCR은 검출 특이성을 높일 수 있다. 비표적 DNA의 양에 비해 표적이 상대적으로 부족한(rare) 경우, 백그라운드 DNA가 시약을 두고 경쟁에 뛰어들어 비특이적인 증폭을 일으킬 수 있다. 샘플을 dPCR 마이크로플레이트의 여러 작은 챔버로 분배함으로써 각 분배물 내 이러한 부족한 표적의 유효 농도를 높일 수 있다.
본 발명의 목적은 분자 생물학과 관련된 dPCR 또는 그외 다른 기법의 대상이 되는 유체 샘플을 처리하기 위한 미세유체 장치(microfluidic device)를 제공하는 데에 있다.
본 개시는 분자 생물학 분야와 관련된 다양한 기법의 대상이 되는 유체 샘플을 처리하기 위한, 마이크로플레이트와 같은, 미세유체 장치에 관한 것이다.
일 양태에 따르면, 미세유체 장치는 유체 샘플을 담도록 구성된 하나 이상의 미세유체 웰(well)을 포함한다. 상기 하나 이상의 미세유체 웰은 복수개의 마이크로 챔버들 및 상기 복수개의 마이크로 챔버들을 유체연통하게 연결하는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함한다. 각각의 마이크로 챔버는 반응 챔버와 배출 챔버를 포함하되, 반응 챔버는 미세유체 채널로부터 유체 샘플을 받아 담도록 구성되며, 배출 챔버는 유체 샘플이 반응 챔버 내로 유입될 때 반응 챔버로부터 가스를 미세유체 채널을 통해 배출시키도록 구성된다.
다른 양태에 따르면, 미세유체 장치는 유체 샘플을 담도록 구성된 하나 이상의 미세유체 웰, 및 상기 하나 이상의 미세유체 웰에 마련된 미세유체 회로를 포함한다. 미세유체 회로는 미세유체 웰 내부에 유체 샘플을 분배시키도록 구성된다. 미세유체 회로는 복수개의 반응 챔버들, 상기 반응 챔버들을 유체연통하게 연결하는 하나 이상의 미세유체 채널, 및 상기 복수개의 반응 챔버들과 연계된 복수개의 미세유체 밸브들을 포함한다. 각각의 미세유체 밸브는 그와 연계된 반응 챔버에 유체연통하게 연결된다. 각각의 반응 챔버는 미세유체 채널로부터 유체 샘플을 받아 담도록 구성되며, 각각의 미세유체 밸브는 유체 샘플이 반응 챔버 내로 유입될 때 가스를 해당 반응 챔버로부터 미세유체 채널을 통해 배출시키도록 구성된다.
또 다른 양태에 따르면, 유체 샘플 처리 방법이 제공된다. 상기 방법은 (a) 복수개의 마이크로 챔버들 및 상기 복수개의 마이크로 챔버들을 유체연통하게 연결하는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 미세유체 장치에 유체 샘플을 전달하는 단계를 포함한다. 각각의 마이크로 챔버는 반응 챔버 및 상기 반응 챔버에 유체연통하게 연결된 배출 챔버를 포함한다. 상기 방법은 (b) 유체 샘플을 각각의 마이크로 챔버의 반응 챔버 내로 전달하는 단계와, (c) 유체 샘플이 반응 챔버 내로 유입될 때 반응 챔버로부터 가스를 배출 챔버를 통해 배출시키는 단계를 추가로 포함한다.
전술한 내용은 본 개시에 대한 비제한적 개요이다. 그외 다른 양태, 실시예 및/또는 특징은 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
본 개시의 다양한 실시예는 특정 이점들을 제공하기도 하면서, 종래의 미세유체 장치의 일부 단점들을 극복할 수 있다. 본 개시의 실시예들이 동일한 이점들을 공통적으로 갖지 않을 수도 있으며, 동일한 이점들을 공통적으로 갖는 실시예들이라 할지라도 이들 이점을 모든 상황에서 공통적으로 갖는 것은 아닐 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 개시의 양태들을 예시적 목적으로 설명하며, 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 일 실시예에 따른 미세유체 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 미세유체 장치의 웰의 확대도로서, 일 실시예에 다른 미세유체 회로를 예시한다.
도 3은 도 2에 나타낸 웰의 확대도로서, 일 실시예에 따른 미세유체 회로의 마이크로 챔버들 및 미세유체 채널들을 예시한다.
도 4는 도 3의 절개선 4-4를 따라 절취된 미세유체 회로의 단면도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 마이크로 챔버의 확대도이다.
도 6은 도 5의 절개선 6-6을 따라 절취된 마이크로 챔버 회로의 단면도이다.
도 7은 내부에 유체 샘플을 담고 있는, 도 5와 도 6의 마이크로 챔버의 평면도이다.
도 8은 도 6의 개략적 예시도로서, 유체 샘플이 반응 챔버의 일부에 충진되어 있고 공기가 배출 챔버를 통해 배출되고 있는 상태를 도시한다.
도 9는 도 6의 개략적 예시도로서, 유체 샘플이 반응 챔버에 충진된 후 배출 챔버까지 협착부에 의해 반응 챔버 내에 유지되고 있는 상태를 도시한다.
도 10은 도 6의 개략적 예시도로서, 유체를 반응 챔버 내에 유지시키는 표면 장력이 깨지기 전의 상태로서, 반응 챔버 내 유체의 압력이 증가하여 자유 표면이 협착부를 넘어 배출 챔버 내로 튀어나와 있는 것을 도시한다.
도 11은 도 10의 마이크로 챔버의 상부 개략도이다.
도 12는 마이크로플레이트 웰의 개략도로서, 마이크로 챔버의 유체 회로의 대표적인 예를 도시한다.
도 13은 도 13의 절개선 13-13을 따라 절취된 마이크로플레이트의 단면도로서, 유체연통하게 연결된 마이크로 챔버들의 그룹을 도시한다.
도 14a 내지 도 19b는 dPCR 기법으로 처리하기 위해 유체 샘플을 마이크로플레이트 웰에 충진시키는 과정을 도시한 개략도들이다.
도면들을 참조로 본 개시의 여러 양태를 설명하며, 이들 도면은 본 개시의 양태에 따른 예시적 실시예를 나타낸다는 것을 이해해야 한다. 본원에 기술되는 예시적 실시예들은 반드시 본 개시의 모든 양태를 보여주고자 하는 것이 아니라, 몇몇 예시적 실시예를 설명하는 데 이용된다. 따라서, 본 개시의 여러 양태를 이러한 예시적 실시예들로 인해 협의적 관점으로 해석해서는 안된다. 그러므로, 본원에서 논의되는 다양한 개념 및 실시예를 수많은 방식 중 어느 하나로 구현할 수 있음을 인식해야 하는데, 이는 이들 개시된 개념 및 실시예가 임의의 특정 구현 방식으로 제한되는 것이 아니기 때문이다. 또한, 본 개시의 양태는 단독으로 사용될 수 있거나 또는 본 개시의 다른 양태와의 임의의 적절한 조합으로 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
본 개시는 분자 생물학과 관련된 기법의 대상이 되는 유체 물질의 샘플들을 처리하기 위한 미세유체 장치에 관한 것으로, 특히 디지털 PCR(dPCR) 기법과 함께 사용하기에 적합하다. 본 개시의 범위를 제한하지는 않으면서 이해의 용이성을 높이기 위해, 미세유체 장치를 dPCR 기법(구체적으로는 DNA 용융 및 효소-보조 DNA 복제를 포함하되 이에 제한되지 않음)과 연관지어 아래에 설명하기로 한다. 그러나, 당업자에게는 명백하듯이, 미세유체 장치가 이에 제한되는 것이 아니라 분자 생물학과 관련된 그외 다른 임상 및/또는 연구 기술과 함께 사용될 수도 있음을 인식해야 한다. 예를 들어, 비제한적으로, 미세유체 장치는 염기서열 분석, 유전자 클로닝 및 조작, 유전자 돌연변이유발 등을 위한 DNA 클로닝; DNA-기반 계통발생 구축 혹은 유전자의 기능적 분석; 유전성 질환의 진단 및 모니터링; 고대 DNA의 증폭; DNA 프로파일링을 위한 유전자 지문 분석; 감염성 질환의 진단을 위한 핵산 검사에서의 병원체 검출에 이용될 수 있다. 미세유체 장치는 이러한 속성에 이바지할 수 있는 하나 이상의 특징부를 각각 독립적으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
더 구체적으로 본 개시는 dPCR 기법을 사용하여 분석하고자 하는 하나 이상의 유체 샘플을 담기 위한 하나 이상의 미세유체 웰을 포함하는 미세유체 장치에 관한 것이지만, 이에 제한되지는 않는다. 각각의 미세유체 웰은 웰에 전달되는 일정 양(volume)의 유체 샘플을 담도록 구성된 복수개의 마이크로 챔버들을 포함할 수 있다. 각각의 마이크로 챔버는 미세유체 채널을 통해 또는 이러한 미세유체 채널의 일 부분(segment)을 통해 인접한 마이크로 챔버에 유체연통하게 연결될 수 있다. 마이크로 챔버들은 웰 전체에 걸쳐 연장되는 하나 이상의 미세유체 채널을 통해 유체연통하게 연결될 수 있다. 예를 들어, 마이크로 챔버들은 여러 개별 그룹으로 배열될 수 있으며, 이때 각각의 마이크로 챔버 그룹은 웰 전체에 걸쳐 연장되는 별도의 미세유체 채널을 통해 유체연통하게 연결된다. 이러한 배열이 미세유체 회로를 생성하며, 이로써 유체 샘플은 미세유체 채널들을 통해 한 마이크로 챔버에서 인접한 마이크로 챔버로 유동할 수 있다.
미세유체 웰이 유체 샘플을 담기 전, 해당 웰의 마이크로 챔버들과 미세유체 채널들에는 일반적으로 공기와 같은 가스가 충진되어 있다. 미세유체 회로에는 dPCR 기법에 적합한 다른 가스가 존재할 수 있기는 하지만, 편의상, 이하 본 개시에서는 공기를 언급하기로 한다. 유체 샘플을 미세유체 웰에 도입하기 위해서는 마이크로 챔버 및 미세유체 채널에서 공기를 이동시켜 빠져나가게 하여 유체 샘플이 미세유체 회로를 따라 유동하면서 충전되도록 해야 한다. 조금이라도 미세유체 회로에 남아있는 공기는 마이크로 챔버 내에 기포를 형성할 수도 있으며, 이는 dPCR 기법의 정확도에 영향을 미칠 수 있다.
미세유체 장치에서의 기포 형성 문제는 마이크로 챔버의 깊이 대 직경의 종횡비를 다르게 함으로써 해결할 수 있다. 예를 들어, 깊이가 비교적 얕고 직경이 길게(즉, 비교적 작은 종횡비로) 구성된 마이크로 챔버는 유체가 마이크로 챔버로 유입될 때 발생되는 기포 형성 및/또는 기포가 갇히는(trap) 현상을 막는 데 효과적일 수 있다. 본 발명자들은 이러한 마이크로 챔버 구성으로 인해 미세유체 웰 내부의 마이크로 챔버들의 개수가 제한될 수 있다는 것을 인식하였다. 더 나아가 본 발명자들은 미세유체 장치의 몇몇 적용사례에서는 미세유체 웰 내부의 마이크로 챔버들의 개수를 증가시키는 것이 바람직할 수 있음을 인식하였다. 마이크로 챔버들의 개수를 증가시키려면 종횡비가 더 낮은 마이크로 챔버와 동일한 체적을 얻도록 종횡비가 비교적 더 높은(즉, 직경이 더 작고 깊이가 더 큰) 마이크로 챔버를 사용할 필요가 있다. 그러나, 본 발명자들은 비교적 더 높은 종횡비로 구성된 마이크로 챔버가 기포 형성에 더 취약할 수 있음을 인식하였다. 예컨대, 마이크로 챔버를 비교적 깊이가 얕은 미세유체 채널과 유체연통하게 연결함으로써 마이크로 챔버가 미세유체 채널보다 실질적으로 깊을 수 있게 하는 것이 바람직할 수 있다. 유체 샘플이 입구 채널을 통해 마이크로 챔버로 유입되면 마이크로 챔버 내부에 있던 가스는 유입되는 유체에 의해 이동되면서 출구 채널을 통해 빠져나간다. 하지만, 유체 샘플이 마이크로 챔버를 완전히 채우기도 전에 출구 채널에 도달할 수 있다. 유체 샘플이 출구 채널에 도달하여 출구 채널로 진입한 후에는 가스는 더 이상 마이크로 챔버로부터 빠져나갈 수 없게 되며, 그 결과로 마이크로 챔버 내부에 기포가 갇힐 수 있다.
본 발명자들은, 특히 dPCR 기법을 위해서는, 미세유체 장치가 미세유체 회로 내, 구체적으로는 미세유체 웰 내부의 마이크로 챔버들 내, 기포의 존재를 없애거나 그렇게까지는 아니더라도 기포를 감소시킬 수 있는 것이 유리할 것임을 인식하였다. 더 나아가 본 발명자들은 비용 효율적인 방식으로 마이크로 챔버 내 기포 형성 가능성을 낮추는 미세유체 장치를 개발하는 일이 유리할 것임을 인식하였다.
본 개시의 미세유체 장치는 어레이 형태의 마이크로 챔버들을 구비할 수 있으며, 이때 각각의 마이크로 챔버는 반응 챔버와 이와 연계된 배출 챔버를 포함한다. 미세유체 회로는, 미세유체 웰에 도입된 유체 샘플이 반응 챔버로 유입되고 반응 챔버에 있던 공기나 다른 가스가 배출 챔버를 통해 마이크로 챔버로부터 배출되도록 배치될 수 있다. 마이크로 챔버는, 공기가 유체 샘플에 의해 이동되어 반응 챔버로부터 빠져나갈 때까지는 및/또는 반응 챔버가 소정량의 유체 샘플을 담을 때까지는 반응 챔버로부터 배출 챔버 내로 공기 유동만 허용하도록 구성될 수 있다. 마이크로 챔버는 추후에 반응 챔버로부터 배출 챔버로의 유체 샘플 유입을 허용하도록 추가로 구성될 수 있다. 이러한 어레이 형태의 마이크로 챔버들은, 배출 챔버를 빠져나가는 유체가 마이크로 챔버들을 유체연통하게 연결시키는 미세유체 채널을 통해 미세유체 회로에서의 그 다음 마이크로 챔버의 반응 챔버로 유동할 수 있도록 배치될 수 있다. 마이크로 챔버가 유체 샘플로 충진된 후에 채널을 쉽게 밀봉하도록 미세유체 채널을 마이크로 챔버보다 낮은 깊이로 구성할 수 있다.
마이크로 챔버는 반응 챔버와 배출 챔버 사이에 미세유체 밸브나 밸브-유사 구조체를 포함하여 유체 및 공기의 흐름을 제어하도록 할 수 있다. 일 양태에서, 마이크로 챔버의 구성을 보면, 배출 챔버는 적어도 하나의 치수가 반응 챔버보다 작으며, 반응 챔버에서 배출 챔버로의 전이에서 충분한 표면 장력을 생성함으로써 유체의 압력이 표면 장력을 이기기 전에는 유체가 배출 챔버로 진입하지 못하게 저지하도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 배출 챔버로의 전이부분 또는 입구에는 유체 유동을 허용하는 데 필요한 밸브의 능동적 구동 없이 수동 방식으로 작동하는 미세유체 밸브가 형성된다.
배출 챔버는 반응 챔버의 깊이와 동일하거나 훨씬 더 큰 깊이를 갖도록 구성될 수 있다. 배출 챔버는 마이크로 챔버의 전체 깊이는 아니더라도 상당한 깊이를 따라 반응 챔버에 연결될 수 있으며, 이로써 유체 샘플이 마이크로 챔버에 유입될 때 가스는 반응 챔버의 전체 깊이가 유체로 충진될 때까지 빠져나가게 된다. 대안으로, 소정의 기포를 포집하는 것이 바람직할 수 있는 일부 적용사례에 대해서는, 배출 챔버의 깊이가 반응 챔버의 깊이보다 작을 수 있고 반응 챔버의 일부만 따라 연장될 수도 있다. 배출 챔버에 연결되어 있지 않은 반응 챔버 부분에 유체 샘플이 도달하면, 반응 챔버 내에 남아있는 가스량이 배출되지 못하고 갇힘으로써, 배출 챔버에 의해 배기되지 않았던 상기 반응 챔버 부분으로 획정되어 기포가 형성된다.
각각의 미세유체 웰은 유체 샘플을 받기 위한 메인 유입구와, 유체 샘플이 웰에 전달될 때 마이크로 챔버들로부터 공기 및 모든 과량의 유체를 배출시키기 위한 메인 배출구를 구비한다. 당업자에게는 명백하듯이, 미세유체 웰의 메인 유입구는 유체 샘플을 각각의 미세유체 웰에 전달하기 위한 피펫팅이나 그외 다른 기법에 맞춰 적절하게 배치될 수 있다.
각각의 미세유체 웰은 유체 샘플을 분량대로 각각의 마이크로 챔버에 분배하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로는, 마이크로 챔버들을 여러 그룹으로 배열하고, 그룹 내 각각의 마이크로 챔버를 유체연통하게 연결시키는 별도의 미세유체 채널을 통해 유체 샘플 분량을 각각의 마이크로 챔버 그룹에 전달한다. 일부 적용사례에서, 각 그룹의 마이크로 챔버들은 복수개의 미세유체 채널들을 통해 또는 한 미세유체 채널의 부분들을 통해 직렬로 유체연통하게 연결될 수 있다. 각 그룹은 또한 나란히 병렬로 배열되어 유체 샘플 분량을 담을 수 있게 되어 있다. 그러나, 본 개시가 이에 제한되지는 않으며 마이크로 챔버들이 임의의 적절한 방식으로 배열 및/또는 유체연통하게 연결될 수 있음이 당업자에게는 명백할 것이다.
도 1에 나타낸 일 실시예에서, 미세유체 장치(20)는 비제한적으로는 dPCR 기법을 이용하여 분석하고자 하는 하나 이상의 유체 샘플을 담기 위한 하나 이상의 미세유체 웰(24)이 마련된 마이크로플레이트(22)를 포함할 수 있다. 당업자라면 인식할 수 있듯이, 미세유체 웰(24) 각각은 동일한 유체 샘플을 담을 수 있거나, 아니면 분석을 위해 각자 서로 다른 유체 샘플을 담을 수도 있다.
예시된 것처럼, 미세유체 웰(24)들이 격자 패턴의 어레이 형태로 배열될 수 있지만, 특정 기법 및/또는 미세유체 시스템에 적합한 그외 다른 구조체도 고려된다. 일 실시예에서, 미세유체 장치는 8x12 격자 패턴으로 배열된 96개의 미세유체 웰을 포함할 수 있다. 그외 다른 구조체로, 격자 패턴으로 배열된 24개의 미세유체 웰을 갖는 마이크로플레이트가 있을 수 있지만 이에 제한되지는 않는다.
각각의 미세유체 웰(24)은 웰 전체에 걸쳐 연장되는 하나 이상의 미세유체 채널(30)을 통해 유체연통하게 연결된 복수개의 마이크로 챔버들(28)을 포함하는 미세유체 회로(26)를 구비할 수 있다. 마이크로 챔버(28)는 dPCR 또는 그외 다른 기법의 대상이 되는 유체 샘플을 소정량 담고 유지하도록 구성될 수 있다. 각각의 미세유체 웰(24)은 미세유체 회로 전체에 분배될 유체 샘플을 받기 위한 일차 유입구(32)와, 미세유체 회로로부터 공기 및 과량의 유체를 배출하기 위한 일차 배출구(34)를 포함할 수 있다.
미세유체 회로를 통한 유체 유동을 용이하게 하기 위해, 마이크로 챔버들은 유체연통하게 함께 연결된 여러 그룹 또는 서브-회로들로 배열될 수 있다. 도 2 내지 도 4에 예시된 실시예에서와 같이 마이크로 챔버들이 다수의 그룹(36)으로 배열될 수 있으며, 각 그룹의 마이크로 챔버들은 미세유체 채널(30) 또는 미세유체 채널(30) 부분과 함께 직렬로 유체연통하게 연결될 수 있다. 각각의 마이크로 챔버 그룹(36)은 나란히 병렬로 배열되어 일정 유량의 유체를 담을 수 있게 되어 있다. 각각의 마이크로 챔버 그룹(36)은 입구단(inlet end)(38)과 출구단(outlet end)(40)을 가진 미세유체 채널(30)을 포함할 수 있다. 입구단(38)은 입구 미세유체 채널(42)을 통해 일차 유입구(32)에 유체연통하게 연결될 수 있고, 출구단(40)은 출구 미세유체 채널(44)을 통해 일차 배출구(34)에 유체연통하게 연결될 수 있다. 당업자에게는 명백하듯이, 임의의 적합한 미세유체 회로 구조체를 활용하여 유체 샘플의 유동 및 분배를 용이하게 할 수 있음을 인식해야 한다.
일부 적용사례의 경우에는 미세유체 웰 내부의 미세유체 채널의 개수를 증가시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 인접하는 마이크로 챔버들 간의 간격을 줄임(마이크로 챔버의 직경을 줄이는 것을 포함할 수 있음)으로써 달성될 수 있다. 마이크로 챔버의 체적을 동일하게 유지하려면 마이크로 챔버의 깊이를 증가시켜야 할 것이다. 하지만, 본 발명자들은 이런 식으로 마이크로 챔버의 종횡비를 변화시키면 미세유체 웰의 미세유체 회로를 통한 유체 샘플 유동의 효율성이 떨어지면서 마이크로 챔버 내에 기포들이 갇힐 가능성이 높아질 수 있음을 인식하였다.
이 문제를 해결하기 위해서, 각각의 마이크로 챔버는 유체 샘플이 마이크로 챔버로 유입될 때 공기와 같은 가스를 배출시키도록 구성되되, 유체가 미세유체 회로를 통해 효율적으로 유동하게 만드는 동시에 마이크로 챔버 내에 기포들이 갇힐 발생률을 낮추는 방식으로 구성될 수 있다.
도 3 내지 도 5에 예시된 실시예에서, 각각의 마이크로 챔버(28)는 반응 챔버(46)와 이와 연계된 배출 챔버(48)를 포함할 수 있다. 반응 챔버(46)는 미세유체 채널(30)로부터 소정량의 샘플을 받아 담고 유지하도록 구성되며, 배출 챔버(48)는 유체 샘플이 반응 챔버로 유입될 때 반응 챔버(46)로부터 가스를 배출시키도록 구성된다. 가스가 최소한 반응 챔버로부터 배출되었을 때 및/또는 반응 챔버에 소정량의 유체가 담아졌을 때, 유체 샘플은 배출 챔버(48)를 통과하고 미세유체 채널(30)을 따라 미세유체 회로에서의 그 다음 마이크로 챔버까지 계속 유동한다. 이런 식으로, 유체는 미세유체 채널의 상류측 부분(30a)으로부터 반응 챔버(46)로 옮겨진 후 배출 챔버를 통과하여 미세유체 채널의 하류측 부분(30b)으로 이동된다. 또한, 미세유체 회로에 남아있던 공기는 미세유체 채널을 따라 유체 샘플의 유동을 진행시킴으로써 미세유체 회로로부터 배출된다.
앞서 설명한 것처럼, 마이크로 챔버(28)는 유체 및 공기의 흐름을 제어하기 위한 미세유체 밸브나 밸브-유사 구조체를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 배출 챔버(48)는 모세관 밸브나 소수성(hydrophobic) 밸브로서, 또는 그렇게까지는 아니더라도 그와 유사하게 작동하도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 마이크로 챔버(28)는 좁은 소수성 협착부(50)를 갖도록 구성됨으로써, 충진 과정 시 반응 챔버에 기포를 형성할 수도 있는 공기가 반응 챔버(46)에 본질적으로 존재하지 않을 때까지 유체 샘플이 배출 챔버(48)에 당초 진입하지 못하게 한다. 추가로 또는 대안으로, 마이크로 챔버(28)는 좁은 소수성 협착부(50)를 갖도록 구성됨으로써, 반응 챔버(46)가 소정량의 유체 샘플로 충진될 때까지는 유체 샘플이 배출 챔버(48)에 당초 진입하지 못하게 하는데, 이는 정확한 결과를 제공하기에 적합할 수 있다.
어떤 특정 이론에 구애받지 않기를 원하지만, 모세관력으로 인해 액체, 공기 및 고체 표면들 사이의 계면에서 상호작용이 일어난다. 대부분의 액체에서 균형을 이루는 응집력 때문에 액체상 분자들은 함께 붙어있다. 액체의 가장자리 표면에 있는 액체 분자들의 경우, 이들과 맞닿은 공기 분자들 간의 상호 작용보다 다른 액체 분자들과의 응집력이 더 커서, 계면에서의 액체 분자들이 액체 쪽으로 같이 끌어당겨진다. 이러한 힘의 전반적인 효과라면 공기에 노출되는 액체의 자유 표면을 최소한으로 줄인다는 점이다. 표면적 감소로 인한 표면의 에너지 감소 사이의 균형(proportionality)이 표면 장력이다.
표면 장력은 액체를 모세관과 같은 속이 빈 비-습윤 통로에 밀어 넣는 데 필요한 압력의 증가에 대한 원인이다. 따라서, 반응 챔버(46)에서 배출 챔버(48)에 이르기까지 좁은 소수성 협착부(50)가 제공되면, 반응 챔버 내부의 유체 압력이 증가하여 협착부에서의 표면 장력이 깨지기 전에는 유체 샘플이 반응 챔버에서 배출 챔버로 유동할 수 없게 된다. 마이크로 챔버는, 소정량의 액체가 반응 챔버를 차지하게 되면서 공기가 반응 챔버로부터 배출 챔버 내부로 또는 배출 챔버를 통과하도록 이동할 때, 표면 장력을 이기는 데 필요한 압력이 발생되도록 구성될 수 있다.
반응 챔버(46)와 배출 챔버(48) 사이의 모세관 효과는 이들 챔버 사이에 위치한 좁은 협착부(50)를 포함한 마이크로 챔버를 구성함으로써 달성될 수 있다. 도 3 내지 도 5에 예시된 실시예에서, 반응 챔버(46)는 직경(D)과 깊이(d)를 갖는 원형 형태를 취할 수 있다. 배출 챔버(48)는 길이(L)와 폭(W)을 갖는 직사각형 형태를 취할 수 있다. 도시된 것처럼, 배출 챔버의 길이(L)는 미세유체 채널(30)을 따른 방향으로 연장될 수 있으며, 그 폭(W)은 이러한 길이를 횡방향으로 가로지른다(직각을 이룬다). 가스가 전체 반응 챔버로부터 쉽게 배출되도록 배출 챔버(48)와 반응 챔버가 동일한 깊이를 가질 수 있다. 반응 챔버(46)는 이들 챔버의 깊이(d)와 배출 챔버의 폭(W)으로 형성된 입구 또는 협착부(50)에 의해 배출 챔버에 유체연통하게 연결될 수 있다. 그외 다른 실시예에서, 특히 소정량의 가스를 포집하여 반응 챔버 내부에 기포를 형성하는 것이 바람직하다면, 배출 챔버의 깊이를 반응 챔버의 깊이보다 작게 구성할 수 있다.
마이크로 챔버(28)의 모세관 효과는 챔버들과 연관된 치수 관계의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 모세관 효과는 반응 챔버(46)와 배출 챔버(48) 사이의 직경 대 폭 비율(D/W), 배출 챔버(48)의 길이 대 폭 비율(L/W), 및 반응 챔버(46)의 깊이 대 직경 비율(d/D)의 영향을 받을 수 있다.
예시적 일 실시예에서, 마이크로 챔버(28)는 직경 대 폭 비율(D/W) ≥ 2, 길이 대 폭 비율(L/W) ≥ 1로 구성될 수 있다. 이들 비율을 만족시키는 마이크로 챔버 형태가 깊이 대 직경 비율(d/D) ≤ 2인 반응 챔버를 갖는 마이크로 챔버를 구성하는 데 적합하다. 예를 들어, 비제한적으로, D/W ≥ 2 및 L/W ≥ 1의 경우, 깊이 대 직경 비율(d/D) = 1.5를 활용할 수 있다. 그러나, 원하는 수준의 표면 장력이나 모세관 효과를 달성하는 데 있어서 마이크로 챔버에 다른 비율도 활용할 수 있음을 인식해야 한다. 다른 실시예에 의하면, 배출 챔버(48)는 길이 대 폭 비율 L/W ≥ 0.7, 길이 대 폭 비율 L/W ≥ 0.8, 길이 대 폭 비율 L/W ≥ 0.9, 또는 길이 대 폭 비율 L/W ≥ 1를 가질 수 있다.
모세관 효과는 또한 챔버의 기하학적 양상의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 비제한적으로, 유체가 배출 챔버로 진입하는 것을 저지시키는 표면 장력의 양은 배출 챔버(48)로 향하는 입구(50)의 가장자리(edge) 형태의 영향을 받을 수 있다. 보다 구체적으로, 비교적 날카로운 가장자리는 더 둥근 가장자리에 비해 더 높은 표면 장력을 야기할 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로 챔버는 배출 챔버로 향하는 입구에서의 가장자리가 비교적 날카롭게 구성됨에 따라, 표면 장력을 높이고, 반응 챔버 내부의 유체의 양이 상기 표면 장력을 이기기에 충분한 유체 압력을 발생시킬 때까지 유체를 반응 챔버 내부에 유지한다. 이러한 현상이 반응 챔버에 기포가 없을 때 일어나도록 마이크로 챔버가 구성될 수 있다.
유체 샘플의 흐름 및/또는 마이크로 챔버 내부에서의 기포 포집 역시 마이크로 챔버 및/또는 미세유체 회로의 특징들과 연관된 다른 치수 관계들의 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 유체 흐름 및/또는 기포 포집은 반응 챔버(46)와 미세유체 채널(30) 사이의 깊이 비율 및 반응 챔버(46)와 배출 챔버(48) 사이의 깊이 비율의 영향을 받을 수 있다. 일 실시예에 의하면, 반응 챔버와 미세유체 채널 간의 깊이 비율이 d/d2 ≥ 2:1일 수 있다. 일 실시예에 의하면, 배출 챔버의 깊이는 반응 챔버 깊이의 50% 이상일 수 있다. 그러나, 당업자에게는 명백하듯이, 그외 다른 깊이 비율들도 활용할 수 있음을 인식해야 한다.
예시적 일 실시예에서, 마이크로 챔버(28)는 직경(D) 60㎛의 반응 챔버(46)와, 폭(W) 25㎛, 길이(L) 약 16㎛의 배출 챔버(48)로 구성될 수 있다. 반응 챔버와 배출 챔버는 각각 100㎛의 깊이(d)를 가질 수 있다. 또한 마이크로 챔버는, 미세유체 채널(30) 방향으로 연장되고 반응 챔버의 직경(D)을 가로질러 배출 챔버의 단부 벽(52)에 이르는 그 전체 길이(L2)가 75㎛일 수 있다. 바람직하게, 반응 챔버의 직경은 30㎛ 내지 600㎛일 수 있다. 그러나, 일부 적용사례에서는 직경이 30㎛ 미만인 반응 챔버가 사용되기도 한다. 마찬가지로, 반응 챔버는 600㎛를 초과하는 직경을 갖도록 구성될 수도 있지만, 직경이 600㎛를 상회하게 증가하면 표면 장력 효과가 낮아지고 덜 효과적일 수 있다.
예시적 일 실시예에서, 각 웰(24)의 미세유체 회로는 대략 116개의 마이크로 챔버(28) 그룹을 포함하도록 배열될 수 있으며, 이때 각각의 그룹은 미세유체 채널(30)을 통해 함께 유체연통하게 연결된 대략 74개의 마이크로 챔버를 포함하고 있어, 결과적으로 웰에는 유체 샘플 분량을 개별적으로 담기 위한 마이크로 챔버가 8500개 넘게 존재한다. 도 2와 도 3에 예시된 바와 같이, 마이크로 챔버 그룹들(36)은 웰 전체에 걸쳐 연장되는 선형 패턴으로 배열될 수 있다. 미세유체 회로는 유체 샘플을 안내하여 나란히 병렬로 배치된 각 그룹을 통해 유동하도록 배치될 수 있으며, 이때 각 그룹 내 마이크로 챔버들은 직렬로 배열되어 있다. 그러나, 당업자에게는 명백하듯이, 임의의 적합한 구성의 미세유체 회로를 활용할 수 있음을 인식해야 한다.
예시적 일 실시예에서, 각각의 마이크로 챔버 그룹은 인접한 그룹으로부터 대략 70㎛의 간격(S1)을 두고 배치될 수 있다. 도 3에 예시된 것처럼, 웰 내부의 마이크로 챔버 밀도를 더 높이기 위해 인접한 그룹들 내 마이크로 챔버들이 대략 55㎛의 오프셋(S2)으로 배열될 수도 있다. 각각의 미세유체 채널, 또는 미세유체 채널의 연결 부분은 대략 45㎛의 폭(W2)과 대략 20㎛의 깊이(d2)를 가질 수 있다. 그러나, 당업자에게는 명백하듯이, 미세유체 회로는 임의의 적합한 간격으로 이격된 마이크로 챔버들과 임의의 적합한 크기의 미세유체 채널들을 활용할 수 있음을 인식해야 한다.
도 1에 나타낸 예시적 일 실시예에서, 미세유체 장치는 8x12 격자 배치 구성으로 배열된 96개의 미세유체 웰을 갖는 마이크로플레이트를 포함할 수 있다. 각각의 웰은 9mm x 9mm 정사각형 형태를 가질 수 있다. 마이크로플레이트의 전체 크기는 72mm x 108mm일 수 있다. 이러한 배치 구성은 마이크로플레이트 당 760,000개가 넘는 마이크로 챔버를 제공할 수 있다. 당업자에게는 명백하듯이, 미세유체 장치에 다른 적절한 웰 배치 구성을 활용할 수 있음을 이해해야 한다.
당업자에게는 명백하듯이, 미세유체 장치는 임의의 적합한 제조 기술을 이용하여 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다.
예시적 일 실시예에서, 미세유체 장치는 여러 층의 재료로 형성될 수 있다. 미세유체 장치의 층들은 유사하거나 상이한 재료들로 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 미세유체 장치는 반응 챔버에 유체가 담길 때 배출 챔버로의 유체 및 공기 흐름을 제어하기 위해 마이크로 챔버 내부의 모세관 효과를 향상시키는 소수성 물질을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 장치의 층은 비교적 단단한 플라스틱, 예를 들면, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, PTFE 등으로 제조될 수 있다. PTFE, 폴리프로필렌과 같은 일부 플라스틱은 본질적으로 소수성이므로, 액체가 배출 챔버로 너무 이르게 유입되는 것을 방지하는 모세관 효과의 성능을 향상시킬 수 있다. 대안으로, 한 층은 가요성 고무-유사 물질, 이를테면 실리콘 혹은 다른 엘라스토머를 포함할 수 있다. 그외 다른 가능한 재료들로, 유리, 세라믹, 규소 등이 있을 수 있다. 이와 같이, 층은 단단하거나 변형될 수 있다. 이러한 재료들은 반투명하거나 투명하여, 챔버/공동부 내부의 내용물에 대한 광학적 측정을 수월하게 할 수 있다.
미세유체 장치의 개별 층들은 임의의 적합한 방법으로 제조될 수 있다. 일부 실시예에 의하면, 층들은 플라스틱 박판에 공동부 및 채널들을 엠보싱 처리하는 사출 성형, 에칭, 또는 임의의 다른 적합한 방법으로 제조된다. 예를 들어, 층을 구성하는 플라스틱/중합체 또는 엘라스토머 물질에, 공동부 및 채널을 형성하는 공간을 형성(예컨대, 성형, 에칭)할 수 있다.
일부 실시예에 의하면, 우선 유체연통되는 공동부 및 채널들이 다양한 층에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 층은 다수의 공동부들을 정의할 수 있되, 이러한 공동부들을 함께 연결하는 채널들을 형성하지는 않고; 상기 제1 층에 인접한 또 다른 층이 이러한 공동부들을 연결하는 채널들을 형성할 수 있다. 이 채널들은, 예를 들면 두 층을 서로에 압착시키는 등으로, 적절하게 밀봉될 수 있다.
일부 실시예에서, 층은 아크릴 접착제, 천연 고무 접착제, 또는 실리콘 접착제를 포함할 수 있다. 이들 재료는 압착되었을 때 (예컨대, 밀봉재로서) 장치의 채널로 변형되는 데 적합할 수 있다. 일부 실시예에 의하면, 접착제는 비교적 단단한 층 상에, 또는 대안으로는 별도의 지지체 상에 배치될 수 있다. 적합한 지지체로, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트 및/또는 다른 적합한 플라스틱을 예로 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
미세유체 장치의 다양한 구성요소(예컨대, 층, 접착제 등)는 임의의 적합한 방법으로 함께 접착될 수 있다. 예를 들어, 접착제를 사용하여, 분리/밀봉용 재료와 제1 및/또는 제2 층들을 접합하는 것과 같이 하나 이상의 구성요소를 함께 접합시킬 수 있다. 일부 실시예에서는, 구성요소들을 (예컨대, 클램핑, 롤링 또는 다른 외부에서 인가되는 힘을 통해) 함께 압착시킴으로써 미세유체 장치의 서로 다른 층의 표면들 사이에 접합력이 균일하게 분포되도록 한다.
특정 재료의 경우, 적절한 양의 압착력 및/또는 열이 가해지면 장치 구성요소들의 일부 특성이 변화되기도 한다. 예를 들어, 왁스와 같은 특정 재료는 고온에서 점착성 및/또는 접착성이 증가되며, 그 결과 장치 구성요소 간에 강력한 접착이 이루어진다. 따라서, 왁스층을 포함한, 장치의 여러 층을 조립한 다음 이들 층을 적절한 시간 동안 압착 및 가열하여, 왁스에 의한 접합이 이루어질 수 있게 한다. 일부 실시예에서는, 층들 사이의 접합을 증진시키기 위해 1종 이상의 적절한 용제를 사용하기도 한다.
도 6 내지 도 11은 유체 샘플이 웰의 미세유체 회로를 통해 유동할 때 마이크로 챔버 안팎으로 이동되는 유체 및 공기의 흐름의 일 예를 도시한다.
도 6은 유체 샘플이 도입되기 전, 오직 공기만, 또는 일부 다른 가스를 함유하고 있는 마이크로 챔버(28)를 도시한다.
도 7과 도 8은 유체 샘플이 반응 챔버(46)로 진입되면서 그 안에 있던 공기가 배출 챔버(48)로 이동되는 것을 예시한다. 도 8은 유체 샘플이 하향 방향으로 유동하며 반응 챔버로 진입하는 것을 도시하고 있지만, 일반적으로 미세유체 장치는 유체 샘플이 실제로는 반응 챔버의 저부측으로 진입하여 상향 방향으로 유동하도록 배향된다. 이와 관련하여, 도 6 내지 도 11에는 미세유체 장치와 함께 사용될 때의 전형적인 배향 방향에서 180도 회전된 마이크로 챔버를 도시한다.
도 9는 반응 챔버(46)로서, 유체 샘플로 충진되어 있고 상기 반응 챔버로부터 공기가 배출되었기 때문에 기포가 전혀 없는 상태를 예시한다. 도시된 바와 같이, 유체는 배출 챔버(48)로의 입구(50)에 생성된 표면 장력에 의해 반응 챔버(46) 내에 유지된다.
도 10과 도 11에 예시된 것처럼, 반응 챔버(46) 내부의 유체 압력이 증가하면 유체의 자유 표면(60)이 입구(50)를 통해 돌출하게 되어, 증가된 유체 압력에 의해 표면 장력이 깨지면서 유체가 배출 챔버(48)로 유입된다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 유체가 협착부의 어디를 얼마나 빨리 뚫고 나아가는지에 따라 배출 챔버(48) 내부에 기포가 갇히게 될 가능성이 있다. 배출 챔버의 일부에 갇힌 기포가 반응 챔버 내부에서 발생하는 반응에 부정적인 영향을 미칠 것으로는 예상되지 않는다.
도 12 내지 도 19는 dPCR 또는 분자 생물학과 관련된 다른 기법의 대상이 되는 유체 샘플이 미세유체 장치의 웰의 미세유체 회로를 통해 도입되고 있는 예를 도시한다.
도 12는 미세유체 회로(26)를 구비한 마이크로플레이트 웰(22)의 개략도로서, 유체 샘플이 도입되기 전을 나타낸다. 미세유체 회로는 14개의 나란히 병렬로 배열된 마이크로 챔버(28) 그룹(26)을 포함하며, 각각의 그룹은 미세유체 채널을 통해 직렬로 유체연통하게 연결된 13개의 마이크로 챔버들을 포함한다. 각 미세유체 채널(30)의 제1 단부(38)는 입구 채널(42)에 유체연통하게 연결되고, 각 미세유체 채널(30)의 제2 단부(40)는 출구 채널(44)에 유체연통하게 연결된다. 상기 입구 채널(42)에 회로 입구(32)가 결합되어 있고, 상기 출구 채널(44)에는 회로 배출구(34)가 결합되어 있다.
도 13은 도 12에 나타낸 웰의 측면도로서, 미세유체 채널을 통해 유체연통하게 연결된 마이크로 챔버 그룹과 회로 입구를 예시한다.
도 14a와 도 14b에 예시된 바와 같이, 유체 샘플(이를테면, PCR 반응 혼합물)이 회로 입구(32)에 전달된다. 일 실시예에 의하면, 피펫을 사용하여 PCR 반응 혼합물을 입구로 전달할 수 있다.
도 15에 예시된 바와 같이, 마이크로플레이트(22) 상부와 및 PCR 반응 혼합물이 회로 입구(32)에 남아있는 각 웰(24) 위에 가요성 플레이트 씰(seal)(62)을 도포한다. 그 후에는, 상기 혼합물에 dPCR 기법을 수행하는 기기 안에 마이크로플레이트를 배치한다. 예를 들어, 비제한적으로, 본 마이크로플레이트는 미국 메사추세츠주 베드포드에 소재한 Formulatrix에서 시판 중인 CONSTELLATION Digital PCR System과 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있다.
일단 기기 안에 배치되면, 유체 샘플은 미세유체 회로(26)를 통해 이동하고 회로 내부에 있던 공기가 회로 배출구(34)로부터 배출됨으로써 유체 샘플이 각각의 마이크로 챔버(28)에 탑재된다. 도 16a와 도 16b에 예시된 바와 같이, 유체 샘플은 피스톤(64)이나 다른 적합한 장치를 사용하여 미세유체 회로(26) 내에 주입될 수 있으며, 이때 피스톤이나 다른 적합한 장치는 플레이트 씰(62)을 회로 입구(32) 내로 가압하여 회로 입구와 회로 배출구 사이에 압력차를 발생시켜 유체가 미세유체 회로를 통해 유동하도록 한다. 공기 이외에, 미세유체 회로 내부에 있던 과량의 유체 역시 회로 배출구(34)를 통해 빠져나가게 된다.
유체 샘플로 충진된 미세유체 회로와 함께, 도 17a와 도 17b에 예시된 것처럼 롤러(66)를 사용하여 마이크로플레이트의 저부 씰(68)을 압착시킴으로써, 미세유체 채널들(30)을 차단하고 도 18a와 도 18b에 예시된 것처럼 유체 샘플을 각각의 마이크로 챔버(28)에 담아 따로 분리시킬 수 있게 된다. 그 후에는, 상기 기기가 마이크로플레이트를 열순환 처리함에 따라, 각각의 마이크로 챔버 내부의 반응물이 반복적으로 가열 주기와 냉각 주기를 거치게 되면서, 다양한 온도-의존적 반응들이 일어날 수 있게 된다. 예를 들어, 비제한적으로, 마이크로플레이트를 열순환 처리하면 각 주기마다 표적 DNA의 양이 두 배로 늘어날 수 있다.
도 19a와 도 19b에 예시된 바와 같이, 표적 DNA가 담겨 있는 마이크로 챔버(28a)가 형광을 발하게 된다. 이어서 상기 기기는 마이크로플레이트를 이미지화하여 양성 마이크로 챔버들의 개수를 셀 수 있다.
본 특허 출원서 및 이와 관련하여 공표되는 모든 특허를 위해, 본 명세서와 청구 범위에 사용된 부정관사 "일", "한(하나)"은 달리 명백하게 지시되지 않는 한, "적어도 하나"를 의미하는 것으로 이해해야 한다. 본 명세서와 청구 범위에 사용된 "및/또는"이라는 어구는 결합된 구성요소들 "둘 중 하나 또는 둘 다"를 의미하는 것으로, 즉 구성요소들이 어떤 경우에는 결합되어 존재하고 다른 경우에는 분리되어 존재하는 것으로 이해해야 한다. "및/또는"으로 열거된 다수의 구성요소 역시 동일한 방식으로, 즉 결합된 구성요소들 중 "하나 이상"인 것으로 해석해야 한다. "및/또는" 구절에 의해 구체적으로 표시된 구성요소들과의 관련 여부와 상관없이, 다른 구성요소들도 선택적으로 존재할 수 있다.
본원에서 "비롯한", "포함하는" "갖는", "함유하는", "포함한(involving)" 및/또는 이들의 변형어를 사용하였다면 이는 그 앞에 열거된 항목 및 그의 등가물뿐만 아니라 추가 항목을 포괄하고자 함이다.
또한, 달리 명백하게 지시되지 않는 한, 둘 이상의 단계들 또는 동작들을 포함하는 본원에 청구된 임의의 방법에서, 그 방법의 단계들 또는 동작들의 순서는 이러한 방법의 단계들 또는 동작들이 언급된 순서로 반드시 제한되는 것이 아님을 이해해야 한다.
다양한 실시예들에 관한 위의 설명은 단지 예를 들고자 하는 것으로, 본원에 첨부된 청구 범위의 범주에는 다른 실시예들, 수정예들 및 등가물들도 포함된다.

Claims (39)

  1. 유체 샘플을 담도록 구성되며, 복수개의 마이크로 챔버들 및 상기 복수개의 마이크로 챔버들을 유체연통하게 연결시키는 하나 이상의 미세유체 채널을 구비한 하나 이상의 미세유체 웰;
    을 포함하는, 유체 샘플을 처리하기 위한 미세유체 장치에 있어서,
    각각의 마이크로 챔버는 반응 챔버와 배출 챔버를 포함하되, 상기 반응 챔버는 미세유체 채널로부터 유체 샘플을 받아 담도록 구성되며, 상기 배출 챔버는 유체 샘플이 반응 챔버로 유입될 때 반응 챔버로부터 가스를 미세유체 채널을 통해 배출시키도록 구성되는, 미세유체 장치.
  2. 제1항에 있어서, 반응 챔버는 미세유체 채널의 제1 부분(segment)에 유체연통하게 연결되며, 배출 챔버는 미세유체 채널의 제2 부분에 유체연통하게 연결되는, 미세유체 장치.
  3. 제2항에 있어서, 미세유체 채널의 제1 부분이 반응 챔버를 상기 반응 챔버에 인접하여 위치한 제1 마이크로 챔버에 유체연통하게 연결시키는, 미세유체 장치.
  4. 제3항에 있어서, 미세유체 채널의 제2 부분이 배출 챔버를 상기 배출 챔버에 인접하여 위치한 제2 마이크로 챔버에 유체연통하게 연결시키는, 미세유체 장치.
  5. 제1항에 있어서, 반응 챔버가 배출 챔버보다 큰, 미세유체 장치.
  6. 제1항에 있어서, 반응 챔버가 배출 챔버에 유체연통하게 연결되는, 미세유체 장치.
  7. 제1항에 있어서, 배출 챔버는, 유체 샘플이 반응 챔버로 유입될 때 반응 챔버로부터의 가스 유동은 허용하되 반응 챔버로부터의 유체 샘플 유동을 초기에 방지하도록 구성되는, 미세유체 장치.
  8. 제7항에 있어서, 배출 챔버는, 가스가 반응 챔버로부터 배출되었을 때 반응 챔버로부터 유체 샘플의 유량을 방출하도록 구성되는, 미세유체 장치.
  9. 제1항에 있어서, 배출 챔버는 밸브 역할을 하도록 구성된 입구를 포함하는, 미세유체 장치.
  10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 미세유체 웰은 복수개의 미세유체 채널들을 포함하며, 각각의 미세유체 채널은 마이크로 챔버 그룹을 유체연통하게 연결시키는, 미세유체 장치.
  11. 제10항에 있어서, 각각의 미세유체 채널은 마이크로 챔버 그룹을 직렬로 유체연통하게 연결시키는, 미세유체 장치.
  12. 제1항에 있어서, 각각의 미세유체 채널은 입구단(inlet end)과 출구단(outlet end)을 포함하고, 하나 이상의 미세유체 웰은 입구 채널과 출구 채널을 포함하며, 각각의 입구단이 입구 채널에 유체연통하게 연결되고, 각각의 출구단이 출구 채널에 유체연통하게 연결되는, 미세유체 장치.
  13. 제12항에 있어서, 하나 이상의 미세유체 웰은 유체 샘플을 받도록 구성된 메인 유입구를 포함하며, 상기 메인 유입구는 입구 채널에 유체연통하게 연결되는, 미세유체 장치.
  14. 제13항에 있어서, 하나 이상의 미세유체 웰은 복수개의 마이크로 챔버로부터 가스를 배출시키도록 구성된 메인 배출구를 포함하며, 상기 메인 배출구는 출구 채널에 유체연통하게 연결되는, 미세유체 장치.
  15. 제1항에 있어서, 반응 챔버는 직경(D)을 갖고, 배출 챔버는 미세유체 채널을 따른 방향으로 연장되는 길이(L) 및 상기 길이와 직각을 이루는 방향으로 연장되는 폭(W)을 가지며, 배출 챔버는 직경 대 폭 비율(D/W) ≥ 2, 길이 대 폭 비율(L/W) ≥ 0.7을 만족하도록 구성되는, 미세유체 장치.
  16. 제15항에 있어서, 배출 챔버는 길이 대 폭 비율(L/W) ≥ 0.8인, 미세유체 장치.
  17. 제16항에 있어서, 배출 챔버는 길이 대 폭 비율(L/W) ≥ 0.9인, 미세유체 장치.
  18. 제17항에 있어서, 배출 챔버는 길이 대 폭 비율(L/W) ≥ 1인, 미세유체 장치.
  19. 제15항에 있어서, 반응 챔버는 깊이(d)를 가지며, 깊이 대 직경 비율(d/D) ≤ 2인, 미세유체 장치.
  20. 제19항에 있어서, 반응 챔버의 깊이 대 직경 비율(d/D)이 약 1.5인, 미세유체 장치.
  21. 제15항에 있어서, 반응 챔버는 직경(D) ≤ 600㎛인, 미세유체 장치.
  22. 제21항에 있어서, 반응 챔버는 직경(D)이 60㎛ 이상인, 미세유체 장치.
  23. 제1항에 있어서, 반응 챔버가 깊이(d)를, 미세유체 채널이 깊이(d2)를 갖되, 반응 챔버의 깊이 대 미세유체 채널의 깊이 비율(d/d2)이 2:1 이하인, 미세유체 장치.
  24. 제23항에 있어서, 배출 챔버의 깊이가 반응 챔버 깊이의 적어도 50%인, 미세유체 장치.
  25. 유체 샘플을 처리하기 위한 미세유체 장치에 있어서, 상기 장치는:
    유체 샘플을 담도록 구성된 하나 이상의 미세유체 웰; 및
    상기 하나 이상의 미세유체 웰에 마련되며 유체 샘플을 미세유체 웰 내부에 분배시키도록 구성되는 미세유체 회로를 포함하며,
    상기 미세유체 회로는 복수개의 반응 챔버들, 상기 반응 챔버들을 유체연통하게 연결하는 하나 이상의 미세유체 채널들, 및 상기 복수개의 반응 챔버들과 연계된 복수개의 미세유체 밸브들을 포함하되, 각각의 미세유체 밸브는 그와 연계된 반응 챔버에 유체연통하게 연결되며,
    각각의 반응 챔버는 미세유체 채널로부터 유체 샘플을 받아 담도록 구성되고, 각각의 미세유체 밸브는 유체 샘플이 반응 챔버 내로 유입될 때 가스를 해당 반응 챔버로부터 미세유체 채널을 통해 배출시키도록 구성되는, 미세유체 장치.
  26. 제25항에 있어서, 반응 챔버는 미세유체 회로에 배열되어 미세유체 채널의 상류측 부분으로부터 유체를 받아 담으며, 미세유체 밸브는 미세유체 회로에 배열되어 유체를 미세유체 채널의 하류측 부분으로 전달하는, 미세유체 장치.
  27. 제25항에 있어서, 복수개의 반응 챔버들은 제1 반응 챔버 및 제2 반응 챔버를 포함하며, 미세유체 밸브 중 하나가 상기 제1 반응 챔버와 상기 제2 반응 챔버 사이에 위치하는, 미세유체 장치.
  28. 제27항에 있어서, 제1 반응 챔버가 미세유체 밸브에 유체연통하게 연결되고, 상기 미세유체 밸브가 제2 반응 챔버에 유체연통하게 연결되며, 미세유체 회로는 유체 샘플을 안내하여 상기 제1 반응 챔버로부터 미세유체 밸브를 통해 상기 제2 반응 챔버로 유동시키도록 배치되는, 미세유체 장치.
  29. 제28항에 있어서, 미세유체 밸브는, 제1 반응 챔버가 소정량의 유체 샘플을 담을 때까지는 상기 제1 반응 챔버로부터의 유체 샘플 유동을 제한하도록 구성되는, 미세유체 장치.
  30. 제25항에 있어서, 각각의 미세유체 밸브는 수동 밸브로 구성되는, 미세유체 장치.
  31. 제25항에 있어서, 각각의 미세유체 밸브는 소수성 물질로 형성되는, 미세유체 장치.
  32. 제31항에 있어서, 각각의 미세유체 밸브는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 PTFE 중 하나 이상으로 형성되는, 미세유체 장치.
  33. 유체 샘플 처리 방법에 있어서,
    (a) 복수개의 마이크로 챔버들 및 상기 복수개의 마이크로 챔버들을 유체연통하게 연결하는 하나 이상의 미세유체 채널을 포함하는 미세유체 장치에 유체 샘플을 전달하는 단계로서, 각각의 마이크로 챔버는 반응 챔버 및 상기 반응 챔버에 유체연통하게 연결된 배출 챔버를 포함하는 것인, 유체 샘플 전달 단계;
    (b) 유체 샘플을 각각의 마이크로 챔버의 반응 챔버 내로 전달하는 단계; 및
    (c) 유체 샘플이 반응 챔버 내로 유입될 때 반응 챔버로부터 가스를 배출 챔버를 통해 배출시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  34. 제33항에 있어서, 단계 (b)는 유체 샘플을 미세유체 채널의 제1 부분을 통해 반응 챔버로 안내하는 단계를 포함하며, 단계 (c)는 가스를 미세유체 채널의 제2 부분을 통해 배출시키는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서, 단계 (c)는 유체 샘플을 안내하여 배출 챔버로부터 미세유체 채널의 제2 부분으로 유동시키는 단계를 포함하는, 방법.
  36. 제33항에 있어서,
    (d) 단계 (c) 동안 유체 샘플이 배출 챔버로 유입되는 것을 막는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    (e) 가스가 반응 챔버로부터 배출되었을 때 유체 샘플을 반응 챔버로부터 배출 챔버 내로 방출시키는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
  38. 제33항에 있어서, 복수개의 마이크로 챔버들은 하나 이상의 미세유체 채널에 의해 유체연통하게 연결된 제1, 제2 및 제3 마이크로 챔버를 포함하며, 상기 제1 및 제2 마이크로 챔버는 미세유체 채널의 제1 부분에 의해 유체연통하게 연결되고, 상기 제2 및 제3 마이크로 챔버는 미세유체 채널의 제2 부분에 의해 유체연통하게 연결되는, 방법.
  39. 제33항에 있어서,
    (f) 반응 챔버들이 유체 샘플로 충진된 후 디지털 PCR를 미세유체 장치에 수행하는 단계
    를 추가로 포함하는 방법.
KR1020207020301A 2018-01-17 2018-12-20 배출형 마이크로 챔버를 갖는 미세유체 장치 KR20200110652A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/873,722 US11154864B2 (en) 2018-01-17 2018-01-17 Microfluidic device with vented microchambers
US15/873,722 2018-01-17
PCT/US2018/066706 WO2019143440A1 (en) 2018-01-17 2018-12-20 Microfluidic device with vented microchambers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200110652A true KR20200110652A (ko) 2020-09-24

Family

ID=65024085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207020301A KR20200110652A (ko) 2018-01-17 2018-12-20 배출형 마이크로 챔버를 갖는 미세유체 장치

Country Status (12)

Country Link
US (3) US11154864B2 (ko)
EP (1) EP3740314B1 (ko)
JP (1) JP7366907B2 (ko)
KR (1) KR20200110652A (ko)
CN (1) CN111601661B (ko)
AU (1) AU2018403222A1 (ko)
BR (1) BR112020013457A2 (ko)
CA (1) CA3088509A1 (ko)
MX (1) MX2020007588A (ko)
RU (1) RU2020126690A (ko)
SG (1) SG11202006413RA (ko)
WO (1) WO2019143440A1 (ko)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11154864B2 (en) * 2018-01-17 2021-10-26 Qiagen Sciences, Llc Microfluidic device with vented microchambers
LU102655B1 (en) 2021-03-11 2022-09-12 STRATEC CONSUMABLES GmbH Structures for supporting the filling of wells in microfluidic devices
WO2023221023A1 (zh) * 2022-05-19 2023-11-23 京东方科技集团股份有限公司 基因检测基板、基因检测芯片及基因检测样本的制备方法

Family Cites Families (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4632244A (en) 1986-02-19 1986-12-30 Boris Landau Multiple chamber flexible container
US5229297A (en) 1989-02-03 1993-07-20 Eastman Kodak Company Containment cuvette for PCR and method of use
SE465742B (sv) 1989-04-26 1991-10-21 Migrata Uk Ltd Kyvett foer upptagning foer minst ett fluidum
KR100236506B1 (ko) 1990-11-29 2000-01-15 퍼킨-엘머시터스인스트루먼츠 폴리머라제 연쇄 반응 수행 장치
US5508197A (en) 1994-07-25 1996-04-16 The Regents, University Of California High-speed thermal cycling system and method of use
US6399023B1 (en) 1996-04-16 2002-06-04 Caliper Technologies Corp. Analytical system and method
US6268131B1 (en) 1997-12-15 2001-07-31 Sequenom, Inc. Mass spectrometric methods for sequencing nucleic acids
US6251343B1 (en) 1998-02-24 2001-06-26 Caliper Technologies Corp. Microfluidic devices and systems incorporating cover layers
US6719868B1 (en) 1998-03-23 2004-04-13 President And Fellows Of Harvard College Methods for fabricating microfluidic structures
EP1195523B1 (en) 1999-06-28 2005-03-02 California Institute of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
KR100865105B1 (ko) 1999-06-28 2008-10-24 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 마이크로 가공된 탄성중합체 밸브 및 펌프 시스템
US7195670B2 (en) 2000-06-27 2007-03-27 California Institute Of Technology High throughput screening of crystallization of materials
US7052545B2 (en) 2001-04-06 2006-05-30 California Institute Of Technology High throughput screening of crystallization of materials
US6929030B2 (en) 1999-06-28 2005-08-16 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US6899137B2 (en) 1999-06-28 2005-05-31 California Institute Of Technology Microfabricated elastomeric valve and pump systems
US7867763B2 (en) 2004-01-25 2011-01-11 Fluidigm Corporation Integrated chip carriers with thermocycler interfaces and methods of using the same
US6645432B1 (en) 2000-05-25 2003-11-11 President & Fellows Of Harvard College Microfluidic systems including three-dimensionally arrayed channel networks
US7323143B2 (en) 2000-05-25 2008-01-29 President And Fellows Of Harvard College Microfluidic systems including three-dimensionally arrayed channel networks
US6734401B2 (en) 2000-06-28 2004-05-11 3M Innovative Properties Company Enhanced sample processing devices, systems and methods
US8097471B2 (en) 2000-11-10 2012-01-17 3M Innovative Properties Company Sample processing devices
US7318912B2 (en) 2001-06-07 2008-01-15 Nanostream, Inc. Microfluidic systems and methods for combining discrete fluid volumes
US7691333B2 (en) 2001-11-30 2010-04-06 Fluidigm Corporation Microfluidic device and methods of using same
EP1419818B1 (de) * 2002-11-14 2013-10-30 Boehringer Ingelheim microParts GmbH Vorrichtung zum schrittweisen Transport von Flüssigkeit unter Ausnutzung von Kapillarkräften
US7332348B2 (en) 2003-02-28 2008-02-19 Applera Corporation Sample substrate having a divided sample chamber and method of loading thereof
US7604965B2 (en) 2003-04-03 2009-10-20 Fluidigm Corporation Thermal reaction device and method for using the same
AU2004228678A1 (en) 2003-04-03 2004-10-21 Fluidigm Corp. Microfluidic devices and methods of using same
US7476363B2 (en) 2003-04-03 2009-01-13 Fluidigm Corporation Microfluidic devices and methods of using same
US20050145496A1 (en) 2003-04-03 2005-07-07 Federico Goodsaid Thermal reaction device and method for using the same
EP2701194B1 (en) 2004-06-07 2018-08-29 Fluidigm Corporation Method and apparatus for imaging a microfluidic device under temperature control
CA2595837A1 (en) 2004-12-08 2006-08-10 Armordynamics, Inc. Methods and apparatus for providing ballistic protection
JP4643277B2 (ja) * 2005-01-24 2011-03-02 株式会社島津製作所 反応容器、遺伝子多型検出方法及び装置
WO2006116616A2 (en) * 2005-04-26 2006-11-02 Applera Corporation Systems and methods for multiple analyte detection
US7815868B1 (en) 2006-02-28 2010-10-19 Fluidigm Corporation Microfluidic reaction apparatus for high throughput screening
KR100858091B1 (ko) * 2007-04-24 2008-09-10 삼성전자주식회사 시료 분배 구조를 갖는 원심력 기반의 미세유동장치 및이를 포함하는 미세유동시스템
JP4411661B2 (ja) * 2007-10-26 2010-02-10 セイコーエプソン株式会社 生体物質検出方法
CN104257403A (zh) * 2010-04-28 2015-01-07 西门子医疗保健诊断公司 样本分析系统及其使用方法
EP2857846B1 (en) * 2012-05-24 2019-02-13 Sony Corporation Microchip
US9163277B2 (en) 2013-03-14 2015-10-20 Formulatrix, Inc. Microfluidic device
US9039993B2 (en) 2013-03-14 2015-05-26 Formulatrix, Inc. Microfluidic device
CN205761221U (zh) * 2016-05-23 2016-12-07 杭州霆科生物科技有限公司 一种具有除气泡功能的圆盘形微流控芯片
US11154864B2 (en) * 2018-01-17 2021-10-26 Qiagen Sciences, Llc Microfluidic device with vented microchambers

Also Published As

Publication number Publication date
EP3740314C0 (en) 2024-02-28
SG11202006413RA (en) 2020-08-28
RU2020126690A (ru) 2022-02-17
EP3740314B1 (en) 2024-02-28
EP3740314A1 (en) 2020-11-25
JP7366907B2 (ja) 2023-10-23
US11819851B2 (en) 2023-11-21
BR112020013457A2 (pt) 2020-12-01
CN111601661A (zh) 2020-08-28
MX2020007588A (es) 2020-09-03
US20210379593A1 (en) 2021-12-09
WO2019143440A1 (en) 2019-07-25
CA3088509A1 (en) 2019-07-25
CN111601661B (zh) 2023-03-14
US11154864B2 (en) 2021-10-26
AU2018403222A1 (en) 2020-07-09
JP2021511492A (ja) 2021-05-06
US20240042444A1 (en) 2024-02-08
US20190217298A1 (en) 2019-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11819851B2 (en) Microfluidic device with vented microchambers
EP2125219B1 (en) High precision microfluidic devices and methods
US20100252128A1 (en) Microfluidic device
US20150125947A1 (en) Microfluidic device
US7332348B2 (en) Sample substrate having a divided sample chamber and method of loading thereof
US9039993B2 (en) Microfluidic device
EP2464452A1 (en) A microfabricated device for metering an analyte
JP4878200B2 (ja) 生化学反応カセット
US9163277B2 (en) Microfluidic device
US20170283855A1 (en) Microfluidic siphoning array for nucleic acid quantification
CN215887015U (zh) 一种用于单细胞测序的微流控芯片
EP2535408A1 (en) Microchip for nucleic acid amplification reaction and and process for production thereof
US9956557B2 (en) Reconfigurable microfluidic systems: microwell plate interface
CN111389474A (zh) 一种用于样本分散的微流控芯片及其制备方法与应用
US11471887B2 (en) Microfluidic distribution scheme
US20160137963A1 (en) A Microfluidic Device with a Diffusion Barrier
US20110301049A1 (en) Fluid Flow Contour Control Using Flow Resistance
Becker et al. Continuous-flow PCR using segmented flow and integrating sample preparation

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal