KR20200138352A - 상이한 크기의 세포를 운반하는 미세유체 채널 - Google Patents

상이한 크기의 세포를 운반하는 미세유체 채널 Download PDF

Info

Publication number
KR20200138352A
KR20200138352A KR1020207031308A KR20207031308A KR20200138352A KR 20200138352 A KR20200138352 A KR 20200138352A KR 1020207031308 A KR1020207031308 A KR 1020207031308A KR 20207031308 A KR20207031308 A KR 20207031308A KR 20200138352 A KR20200138352 A KR 20200138352A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microfluidic channel
dispensing nozzle
controller
cell
microfluidic
Prior art date
Application number
KR1020207031308A
Other languages
English (en)
Inventor
제프리 에이 닐슨
데보라 제이 토마스
캐서린 시어
Original Assignee
휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
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 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. filed Critical 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피.
Publication of KR20200138352A publication Critical patent/KR20200138352A/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
    • B01L3/502715—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 interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • 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
    • B01L3/02—Burettes; Pipettes
    • B01L3/0241—Drop counters; Drop formers
    • B01L3/0268—Drop counters; Drop formers using pulse dispensing or spraying, eg. inkjet type, piezo actuated ejection of droplets from capillaries
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0205—Investigating particle size or size distribution by optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N15/0266—Investigating particle size or size distribution with electrical classification
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/1023—Microstructural devices for non-optical measurement
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/1031—Investigating individual particles by measuring electrical or magnetic effects
    • G01N15/1056—
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1456—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals
    • G01N15/1459—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry without spatial resolution of the texture or inner structure of the particle, e.g. processing of pulse signals the analysis being performed on a sample stream
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/1484—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry microstructural devices
    • 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
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • 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
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B01L2200/0652—Sorting or classification of particles or molecules
    • 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
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • 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
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0645—Electrodes
    • 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
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0663—Whole sensors
    • 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
    • B01L2300/0864—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices comprising only one inlet and multiple receiving wells, e.g. for separation, splitting
    • 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
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • 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
    • B01L2400/02—Drop detachment mechanisms of single droplets from nozzles or pins
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0433—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces
    • B01L2400/0439—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces vibrational forces ultrasonic vibrations, vibrating piezo elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0442—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces thermal energy, e.g. vaporisation, bubble jet
    • 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
    • B01L3/502761—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 specially adapted for handling suspended solids or molecules independently from the bulk fluid flow, e.g. for trapping or sorting beads, for physically stretching molecules
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N15/149—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry specially adapted for sorting particles, e.g. by their size or optical properties
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/02—Investigating particle size or size distribution
    • G01N2015/0288—Sorting the particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1006—Investigating individual particles for cytology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1028—Sorting particles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N2015/1029—Particle size
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Optical investigation techniques, e.g. flow cytometry
    • G01N2015/1493—Particle size

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

예시적인 장치는 유체 저장소로부터 세포 함유 유체를 수용하기 위해 유체 저장소와 연통하는 제 1 미세유체 채널을 포함한다. 이 장치는 유체 저장소로부터 세포 함유 유체를 수용하기 위해 유체 저장소와 연통하는 제 2 미세유체 채널을 추가로 포함한다. 장치는 제 1 미세유체 채널에 배치된 제 1 센서, 제 2 미세유체 채널에 배치된 제 2 센서, 제 1 미세유체 채널의 단부에 배치된 제 1 분배 노즐, 및 제 2 미세유체 채널의 단부에 배치된 제 2 분배 노즐을 더 포함한다. 제 1 미세유체 채널은 제 1 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화되고, 제 2 미세유체 채널은 제 1 크기 범위와 다른 제 2 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화된다.

Description

상이한 크기의 세포를 운반하는 미세유체 채널
유체 분배는 종종 세포 분석과 같은 생물학적 및 생화학적 공정에 사용된다. 세포 함유 유체의 방울을 웰(well) 또는 바이알(vial)에 분배할 수 있으며, 여기에서 분석 또는 기타 공정이 수행된다. 많은 공정이 병렬로 수행될 수 있도록 트레이를 이동시켜서 유체 방울을 웰 또는 바이알의 어레이로 분배할 수도 있다.
도 1은 상이한 크기 범위의 세포들을 운반하기 위한 미세유체 채널을 포함하는 예시적인 장치의 평면도이다.
도 2는 상이한 크기의 세포를 운반하기 위한 미세유체 채널 및 분배 노즐의 상류에 위치한 유동 특성화 센서를 갖는 예시적인 장치의 단면도이다.
도 3은 상이한 크기 범위의 세포를 운반하기 위한 미세유체 채널 및 예시적인 제어기를 포함하는 예시적인 장치의 평면도이다.
도 4는 상이한 크기의 세포를 운반하기 위한 복수의 미세유체 채널의 활성 분배 노즐을 선택하기 위해 예시적인 제어기에 의해 처리될 수도 있는 예시적인 명령 및 데이터의 개략도이다.
도 5는 상이한 크기의 세포를 운반하기 위한 미세유체 채널 내의 예시적인 세포 유동을 등록하는 예시적인 센서의 예시적인 신호의 그래프이다.
도 6은 상이한 크기의 세포들을 운반하기 위한 미세유체 채널 유동에 기초하여 분배 노즐을 선택하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 7은 복수의 미세유체 채널의 선택된 분배 노즐을 사용하여 표적 위치에 상이한 크기의 세포를 분배하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 8은 상이한 크기의 세포를 운반하기 위한 미세유체 채널 내의 유동 특성화 센서에 근접하게 세포를 안내하는 구조물을 포함하는 예시적인 장치의 단면도이다.
도 9는 상이한 크기 범위의 세포를 운반하기 위한 미세유체 채널을 포함하는 다른 예시적인 장치의 평면도이다.
도 10은 상이한 크기 범위의 세포를 운반하기 위한 미세유체 채널을 포함하는 분배 헤드를 포함하는 예시적인 분배 헤드 카세트의 평면도이다.
도 11은 미세유체 채널 내에서 상이한 크기의 세포를 운반하기 위한 도 10의 예시적인 분배 헤드의 저면도이다.
도 12는 미세유체 채널 내에서 상이한 크기의 세포를 운반하기 위해 도 10의 분배 헤드 카세트를 수용하는 예시적인 분배기 장치(dispenser device)의 사시도이다.
유체 내의 세포를 분배하는데 있어서의 정확도와 신뢰성은 공급원으로부터 분배 노즐로 유체를 운반하는 미세유체 유동 경로의 구조물에 따라 달라질 수도 있다. 미세유체 유동 경로는 특정 유형의 세포에 대해 제대로 기능하지 않을 수도 있다. 따라서 세포가 신뢰할 수 없게 분배되거나 경로 내에 모여서 막힘을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 미달 크기의 미세유체 유동 경로로 큰 유형의 세포를 분배하면 막힘이 발생할 수 있고 분배가 저해될 수도 있다. 미세유체 유동 경로가 과일 크기이면 세포가 너무 자유롭게 분배될 수 있으며 특히 단일 세포 분석에서 낭비될 수도 있다. 작업자는 특정 세포-연속 유체에 대한 미세유체 채널의 성능을 예측하려고 시도할 수도 있다. 그러나 이를 위해서는 작업자에게 높은 수준의 기술이나 경험이 필요하며 작업자가 선택할 수 있도록 다수의 상이한 구조의 미세유체 장치가 필요할 수도 있다.
분배기 장치는 상이한 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화된 복수의 미세유체 채널을 포함할 수 있으므로, 특정 세포 함유 유체의 분배가 특성화될 수 있고 적합한 미세유체 채널이 선택될 수도 있다. 채널이 분배 노즐에서 끝날 수 있으며, 이 분배 노즐은 채널로부터 다량의 세포 함유 유체를 분사하는 데 사용될 수도 있다. 채널에는, 채널 내를 흐르는 유체 내에 함유된 세포를 감지하기 위해 분배 노즐의 상류에 위치된 한 쌍의 전극과 같은 센서가 제공될 수도 있다. 상이한 채널의 센서로부터 획득된 신호의 특성을 사용하여, 표적 크기 범위의 세포를 분배하기 위한 채널을 선택할 수도 있다. 세포가 센서를 통과할 때 신호에 펄스가 나타날 수도 있다. 펄스의 강도와 신뢰성은 채널이 분배에 적합함을 나타낼 수도 있다. 긴 펄스는 세포가 채널에 갇혀 있고 채널이 분배에 적합하지 않음을 나타낼 수도 있다. 그렇기 때문에, 분배 장치의 상이한 크기의 채널들은 특정 유형의 세포 또는 특정 샘플과 관련하여 특성화될 수 있으며, 사용을 위해 적합한 채널이 선택된다. 작업자는 성능을 예측하려고 시도할 필요가 없으며 더 적은 분배 장치를 비축할 수도 있다.
도 1은 예시적인 장치(100)를 도시한다. 장치(100)는 미세유체 장치로 지칭될 수도 있다. 장치(100)는 실리콘 또는 유리 기판과 같은 기판에 제공될 수도 있고, 그러한 기판은 다중 층을 가질 수도 있다. 장치(100)는 열방식 또는 압전식 유체방울 분사 장치의 헤드에 제공될 수도 있다. 이러한 헤드는 프린트 헤드로 지칭될 수 있고 그러한 장치는 잉크젯 유체방울 분사 기술을 이용할 수도 있다.
장치(100)는 제 1 미세유체 채널(102) 및 제 2 미세유체 채널(104)과 같은 복수의 미세유체 채널을 포함한다. 미세유체 채널(102, 104)은 유체 저장소(106)와 연통한다. 유체 저장소(106)는 기판 내의 슬롯의 단부 영역일 수도 있고, 그러한 슬롯은 사용자-충전식 저장소, 충전 컵, 카트리지, 또는 유사한 부피로부터 미세유체 채널(102, 104)로 유체를 운반할 수도 있다. 미세유체 채널(102, 104)은 유체 저장소(106)로부터 세포 함유 유체를 받아들이는 것이다. 임의의 수의 미세유체 채널이 제공될 수도 있으며, 두 개는 설명을 위한 예이다. 본 명세서에서 사용된 용어 "제 1" 및 "제 2"는 단지 식별을 위한 것이며 다른 의미를 포함하지 않는다.
유체 저장소(106)에는 진핵 세포, 원핵 세포 또는 유사물과 같은 생물학적 또는 생화학적 물질을 함유하는 유체가 제공될 수도 있다. 장치(100)는 세포 기반 분석과 같은 다양한 목적으로 세포를 분배하는 데 사용될 수도 있다.
장치(100)는 제 1 미세유체 채널(102)에 배치된 제 1 센서(108) 및 제 2 미세유체 채널(104)에 배치된 제 2 센서(110)와 같은 복수의 센서를 포함한다. 임의의 수의 센서가 제공될 수도 있다. 일부 예에서 센서는 각 미세유체 채널에 제공된다. 센서(108, 110)는 전기 센서, 전자기 센서, 화학 센서, 광학 센서 또는 유사물을 포함할 수도 있다. 센서(108, 110)는 수동적이거나 능동적일 수 있다.
센서(108, 110)는 도시된 바와 같이 미세유체 채널(102, 104) 내의 물질을 통한 전압을 감지하는 한 쌍의 전극을 포함할 수도 있다. 미세유체 채널(102, 104) 내의 유체가 센서(108, 110)의 유효 범위에 있는 세포를 함유할 때, 센서(108, 110)는 전압 변화를 감지할 수도 있다. 유체가 센서(108, 110)를 지나 세포를 이동시킬 때 전압의 변화는 전압 펄스일 수도 있다.
미세유체 채널(102, 104) 및 그 센서(108, 110)는 세포 크기와 같은 세포 특성에 민감할 수도 있다. 센서(108, 110)에 의해 측정된 큰 펄스는 각각의 미세유체 채널(102, 104)이 펄스를 유발한 세포에 적합한 크기임을 나타낼 수도 있다. 작은 펄스는 각 미세유체 채널에 대해 세포가 너무 작음을 나타낼 수도 있다.
장치(100)는 제 1 미세유체 채널(102)의 단부에 배치된 제 1 분배 노즐(112) 및 제 2 미세유체 채널(104)의 단부에 배치된 제 2 분배 노즐(114)과 같은 복수의 분배 노즐을 더 포함한다. 임의의 수의 분배 노즐이 제공될 수도 있다. 일부 예에서 분배 노즐은 각 미세유체 채널의 단부에 제공된다.
분배 노즐(112, 114)은 각각의 미세유체 채널(102, 104)을 따라 유체를 흡인하고 각각의 미세유체 채널(102, 104)로부터 유체 방울을 분사할 수도 있다. 분배 노즐(112, 114)은 각각의 미세유체 채널(102, 104)을 통해 유체를 당기기 위해 각각의 미세유체 채널(102, 104) 내에 저압을 생성할 수도 있다. 분배 노즐(112, 114)이 켜져서 유체방울을 분사하고 각각의 미세유체 채널(102, 104)을 통해 유체를 흡인하며, 꺼져서 유체방울 분사를 중단하고 그에 따라 유체 흡인을 중단한다는 점에서, 분배 노즐(112, 114)은 제어 가능할 수도 있다. 분배 노즐(112, 114)은 열 잉크젯(TIJ) 노즐, 압전 노즐 또는 유사물과 같은 열구동식 노즐이다.
유체 방울은 분배 노즐(112, 114)로부터 기판, 웰 어레이, 바이알 또는 유사물과 같은 표적 영역(target)에 분배될 수도 있다. 유체 방울이 세포를 함유할 수도 있다.
제 1 미세유체 채널(102)은 제 1 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화되고 제 2 미세유체 채널(104)은 제 2 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화된다. 제 2 크기 범위는 제 1 크기 범위와 다르다. 예시된 예에서, 제 1 미세유체 채널(102)은 제 2 미세유체 채널(104)보다 작은 폭을 가지며, 그렇기 때문에 제 2 미세유체 채널(104)은 제 1 미세유체 채널(102)을 통과하기에 적절한 것보다 더 큰 크기의 세포를 수용할 수도 있다. 미세유체 채널(102, 104)의 세포 크기 선택성은 채널 높이 변경, 채널 단면적 변경, 채널 곡률 변경, 장애물 또는 필터의 추가 등과 같은 다른 방식으로 구현될 수도 있다. 미세유체 채널(102, 104)의 상이한 형상은, 세포가 비대칭일 수도 있는 3 차원 구조인 것을 고려할 수도 있다.
미세유체 채널과 관련하여 본 명세서에서 논의된 것과 같은 형상은 단면 형상, 단면 치수, 채널을 통한 유동의 방향을 규정하는 경로 등을 지칭할 수도 있다. 예를 들어, 다른 크기의 직사각형 단면을 갖는 미세유체 채널은 다른 형상을 갖는 것으로 간주될 수도 있다.
소정 세포 크기 범위를 수용하도록 미세유체 채널(102, 104)을 형상화하는 것을 이용하여, 유체 샘플에 함유된 세포를 구별할 수도 있다. 예를 들어, 정자 세포(30 ㎛3), 적혈구(100 ㎛3), 림프구(130 ㎛3), 호중구(300 ㎛3), 베타 세포(1000 ㎛3), 지방 세포(600,000 ㎛3) 및 기타 세포의 일반적인 형상 및 크기를 참조하여, 표적 세포 유형의 크기 범위를 수용하도록 유체 채널(102, 104)을 형상화할 수도 있다. 동일한 표적 세포 유형에 대한 겹치는 크기 범위는 다르게 형상화된 미세유체 채널(102, 104)에 의해 수용될 수도 있다. 다르거나 겹치는 크기 범위들을 갖는 미세유체 채널(102, 104)은 분배 정확도를 증가시킬 수 있게 하고 특정 유체 샘플에서의 표적 세포 유형과 미세유체 구조물 사이의 상호 작용의 상세를 무시할 수 있게 한다. 복수의 후보 미세유체 채널(102, 104)이 제공될 수 있고, 실제 샘플로 보다 정확한 성능을 제공하는 미세유체 채널이 선택될 수도 있다.
작동시, 공급하는 미세유체 채널(102, 104)에 의해 선택된 크기 범위의 세포를 함유하는 유체 방울을 분사하도록 분배 노즐(112, 114)이 제어될 수도 있다. 센서(108, 110)는 미세유체 채널(102, 104)을 통한 유동을 특성화하는 데 사용될 수 있는 신호를 출력할 수도 있다. 예를 들어, 세포의 크기 및 유동의 품질은 센서(108, 110)로부터의 신호에 의해 특성화될 수도 있다. 펄스 크기는 미세유체 채널의 치수에 상대적인 세포 크기를 나타낼 수도 있다. 긴 지속 시간의 펄스는 도 5에 502로 도시된 바와 같은 유동의 방해를 나타낼 수도 있다. 다른 정보도 구별가능하다. 특성화된 유동에 기초하여, 특정 분배 노즐(112, 114)이 활성 세포 분배 노즐로서 선택되어 세포-함유 유체 방울을 분배할 수 있고, 나머지 분배 노즐은 비활성화되어 유체 분배를 중단할 수도 있다.
예시적인 예에서, 장치(100)를 사용하여 적혈구를 분배하는 것이 바람직할 수도 있다. 적혈구는 일반적으로 이해되는 치수 및 형상으로 약 100 ㎛3의 평균 부피를 갖는 것으로 간주될 수도 있다. 그러나 이러한 성질은 샘플마다 다를 수 있으며 다양한 병리학적 조건, 질병 등에 의해 영향을 받을 수도 있다. 예를 들어, 낮은 헤모글로빈은 적혈구를 평평하게 만들 수도 있다. 그렇기 때문에, 일반적인 크기와 형상이 예상될 수 있지만, 특정 적혈구 샘플과 채널(102, 104)과 같은 특정 미세유체 유동 경로간의 상호 작용은 상당한 불확실성에 노출될 수도 있다. 또한 표적 적혈구를 함유하는 유체 샘플은 이질적일(heterogenous) 수 있으며 다른 형상 및 크기의 다른 세포 유형과 같은 다른 생물학적 물질을 함유할 수도 있다. 따라서, 상이한 크기 범위의 적혈구를 수용하기 위해 상이한 형상을 갖는 복수의 미세유체 채널(102, 104)이 제공될 수도 있다. 모든 분배 노즐(112, 114)이 활성화되어 모든 미세유체 채널(102, 104) 내에서 샘플 유체가 흐르게 할 수도 있다. 그 때 센서(108, 110)로부터의 신호가 유동을 특성화하기 위해 사용될 수도 있다. 특정 미세유체 채널(102, 104)이 막히거나 적혈구를 운반하는 데 있어 빈약한 신뢰도를 갖는 반면, 다른 미세유체 채널(102, 104)은 충분히 신뢰할 수 있는 운반을 제공할 수 있음이 감지될 수도 있다. 그렇기 때문에, 신뢰할 수 있는 미세유체 채널(102, 104)이 활성 채널로 선택되어, 분석 또는 다른 공정의 수행을 위해 웰의 어레이로 적혈구를 분배할 수도 있다. 다른 미세유체 채널(102, 104)은 비활성화되어 세포의 유동 및 분배를 중단할 수도 있다.
도 2는 측면에서 본 단면의 예시적인 장치(100)를 도시한다.
장치(100)는 유체 저장소(106), 미세유체 채널(104) 및 기타 구조물을 제공하기 위해 복수의 기판 층(200)을 포함할 수도 있다.
분배 노즐(114)은 저항성 히터, 압전 요소 또는 유사물과 같은 분사 요소(202)를 포함할 수도 있다. 분사 요소(202)는 채널(104)을 통해 유체를 흡인하고 오리피스(206)를 통해 유체 방울(204)을 분사하도록 제어 가능하다.
유체 저장소(106)는 유체 저장소(106) 내로 유체를 수동으로 충전할 수 있도록 하는, 충전 컵과 같은 유체 공급원으로부터 유체를 운반하기 위한 입구 영역(208)을 포함할 수도 있다.
도 3은 제어기(302)를 포함하는 예시적인 장치(300)를 도시한다. 여기에 설명된 다른 장치의 특징부 및 양태가 장치(300)와 함께 사용될 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다. 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내며 동일한 요소에 대한 설명은 여기서 반복되지 않는다.
제어기(302)는 미세유체 채널(102, 104)에 제공된 센서(108, 110) 및 분배 노즐(112, 114)에 연결된다. 제어기(302)는 센서(108, 110)로부터 획득된 신호에 기초하여 분배 노즐(112, 114)을 제어할 수도 있다.
제어기(302)는 센서(108, 110) 및 분배 노즐(112, 114)로부터 분리될 수도 있다. 제어기(302)와 센서(108, 110) 및 분배 노즐(112, 114) 사이의 전기 접속부는 제거 가능하게 접속될 수 있다. 예를 들어, 제어기(302)는 분배기 장치에 포함될 수 있고, 채널(102, 104), 센서(108, 110) 및 분배 노즐(112, 114)과 같은 미세유체 구성요소가 제거 가능한 카세트에 제공될 수도 있다.
다른 예에서, 제어기(302)는 채널(102, 104), 센서(108, 110) 및 분배 노즐(112, 114)과 같은 미세유체 구성요소를 포함하는 미세유체 장치에 통합될 수도 있다. 제어기(302)는 미세유체 구성요소를 지지하는 기판에 제공될 수도 있다.
제어기(302)는 마이크로컨트롤러, 마이크로프로세서, 프로세싱 코어, FPGA(Field-Programmable Gate Array), CPU(Central Processing Unit), GPU(Graphics Processing Unit) 또는 명령을 실행할 수 있는 유사 장치를 포함할 수도 있다. 제어기(302)는 명령을 실행하기 위해 메모리와 협력할 수도 있다. 메모리는 실행 가능한 명령을 저장하는 전자적, 자기적, 광학적 또는 기타 물리적 저장 장치일 수도 있는 비-일시적 기계-판독가능 저장 매체를 포함할 수도 있다. 기계-판독가능 저장 매체는, 예를 들어, RAM(Random Access Memory), ROM(Read-Only Memory), EEPROM(electrically-erasable programmable read-only memeory), 플래시 메모리, 저장 드라이브, 광 디스크 등을 포함할 수도 있다. 기계-판독가능 저장 매체는 실행 가능한 명령으로 인코딩될 수도 있다.
제어기(302)는 제 1 구동 신호(308) 및 제 2 구동 신호(310)를 출력하여, 제 1 및 제 2 분배 노즐(112, 114)을 각각 구동함으로써, 각각의 미세유체 채널(102, 104)로부터 세포를 분배할 수도 있다. 제어기(302)는 제 1 센서(108)로부터 제 1 신호(304)를 획득하고 제 2 센서(110)로부터 제 2 신호(306)를 획득할 수도 있다. 제어기(302)는 제 1 및 제 2 신호(304, 306)를 참조하여 제 1 분배 노즐(112) 또는 제 2 분배 노즐(114)을 활성 세포 분배 노즐로서 선택할 수도 있다. 제어기(302)는 제 1 구동 신호(308) 또는 제 2 구동 신호(310)를 출력하여 활성 세포 분배 노즐을 구동함으로써 각각의 미세유체 채널(102, 104)로부터 세포를 분배할 수도 있다. 제어기(302)는 선택되지 않은 노즐을 위한 구동 신호의 출력을 중지할 수도 있다. 예를 들어, 제 1 미세유체 채널(102)이 원하는 분배 특성을 제공한다고 센서 신호(304, 306)가 표시하면, 제어기(302)는 구동 신호(308)를 출력하고 구동 신호(310)를 출력하지 않는다. 반대로, 제 2 미세유체 채널(104)이 원하는 분배 특성을 제공한다고 센서 신호(304, 306)가 표시하면, 제어기(302)는 구동 신호(310)를 출력하고 구동 신호(308)를 출력하지 않는다.
제어기(302)는 신호들(304, 306)을 서로 비교하고, 더 안정된 일련의 펄스, 더 적은 채널 방해 표시 등과 같은 세포 분배 특성을 나타내는 신호(304, 306)에 대응하는 분배 노즐(112, 114)을 선택할 수도 있다. 제어기(302)는 신호(304, 306)를 표적 세포 분배 특성을 설명하는 기준 신호와 비교하고, 기준 신호와 더 잘 일치하는 신호(304, 306)에 대응하는 분배 노즐(112, 114)을 선택할 수도 있다.
센서 신호(304, 306)를 사용하여 세포 함유 유체의 유동을 특성화하고 분배 노즐(112, 114)을 선택하는 것은 장치(300)가 초기에 작동될 때 제어기(302)에 의해 수행될 수도 있다. 보정(calibration) 또는 특성화 공정은 생산 작업 전에 수행될 수 있으며, 그 동안 선택된 분배 노즐(112, 114)을 사용하여 세포 분석 또는 다른 생물학적 또는 생화학적 적용을 위해 세포 함유 유체를 분배할 수 있다.
웰 플레이트(well plate) 또는 유사한 표적 위치 어레이를 사용하는 응용예의 경우, 제어기(302)는 상이한 표적 위치에 대한 활성 세포 분배 노즐의 위치를 제어할 수도 있다. 즉, 제어기(302)는 고정된 표적-위치 구조물(예를 들어, 웰 플레이트)에 대해 이동하도록 활성 세포 분배 노즐을 제어할 수 있거나, 고정된 활성 세포 분배 노즐에 대해 이동하도록 표적-위치 구조물을 제어할 수도 있다. 제어기(302)는 표적 위치에서 임의의 수의 세포를 분배한 후에 다음 표적 위치로 이동할 수도 있다.
도 4는 분배 노즐에 공급하는 복수의 미세유체 채널의 감지된 유동 특성에 기초하여 복수의 분배 노즐로부터 활성 분배 노즐을 선택하기 위해 제어기에 의해 처리될 수도 있는 예시적인 명령 및 데이터의 개략도를 도시한다.
입력 데이터는 분배 노즐에 공급하는 미세유체 채널의 센서로부터 얻은 신호(400, 402, 404)를 포함한다.
입력 데이터는 시간 또는 카운트(406)를 더 포함할 수 있으므로, 활성 노즐의 선택이 시간 제약을 받을 수도 있다. 시간 제약의 예로는 미세유체 장치의 생산 작업 전에 활성 노즐 선택, 생산 작업 중 활성 노즐의 주기적인 선택 등이 있다. 시간 또는 카운트(406)를 사용하여 활성 노즐이 선택되는 시간 창(time window)을 결정할 수도 있다. 이러한 시간 창 동안 모든 분배 노즐의 출력이 폐기될 수도 있다.
출력 데이터는 선택된 활성 노즐(408)의 논리적 식별자를 포함한다. 활성 노즐 식별자(408)는 분배 노즐에 구동 신호를 선택적으로 제공하는 디멀티플렉서 또는 다른 유형의 스위치에 대한 입력으로 사용될 수도 있다.
유동 특성화 및 노즐 선택 명령(410)은 입력 데이터를 취하고 출력 데이터로서 활성 노즐 식별자(408)를 생성한다. 명령(410)은 신호 특성을 유동 특성과 연관시킬 수도 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 센서를 지나는 세포의 유동이 펄스(500)로 등록될 수도 있다. 펄스 크기는 채널 형상에 상대적인 세포 크기와 상관될 수도 있다. 채널을 방해하는 세포는 더 긴 지속 시간 신호(502)를 유발할 수도 있다.
또한, 도 5는 특정 채널에 대해 너무 작은 세포를 나타내는 펄스(504)를 도시한다. 유동 특성화 및 노즐 선택 명령(410)은 채널 형상에 상대적인 세포 크기를 구별하기 위해 진폭 식별을 사용할 수도 있으며, 또한 방해를 식별하기 위해 시간 또는 카운트(406)를 추가로 참조할 수도 있다.
도 6은 채널 유동에 기초하여 분배 노즐을 선택하는 예시적인 방법(600)을 도시한다. 방법(600)은 본 명세서에서 논의된 임의의 장치에 의해 수행될 수도 있다. 방법(600)은 제어기 또는 그 명령에 의해 구현될 수도 있다. 방법은 블록(602)에서 시작한다.
블록(604)에서, 제 1 분배 노즐이 구동되는 동안 세포-함유 유체의 저장소와 연통하는 제 1 미세유체 채널의 제 1 센서로부터 제 1 신호가 획득된다. 제 1 센서는 전극을 포함할 수도 있고, 제 1 신호는 시간에 따른 전압 신호일 수도 있다.
블록(606)에서, 제 2 분배 노즐이 구동되는 동안 저장소와 연통하는 제 2 미세유체 채널의 제 2 센서로부터 제 2 신호가 획득된다. 제 2 센서는 전극을 포함할 수도 있고, 제 2 신호는 시간에 따른 전압 신호일 수도 있다.
블록(608)에서, 제 1 및 제 2 신호가 분석된다. 도 5에 도시된 것과 같은 신호 특성이 결정될 수도 있다. 제 1 및 제 2 신호를 서로 비교하거나 기준 신호와 비교하여, 활성 세포 분배 노즐로서 블록(610)에서 제 1 분배 노즐을 선택할 것인지, 또는 블록(612)에서 제 2 분배 노즐을 선택할 것인지를 결정할 수도 있다. 블록(608)에서 세포 함유 유체와 각 채널 및 그 각각의 노즐간의 상호 작용을 특성화하여, 활성 세포 분배 노즐을 선택할 수도 있다.
방법(600)은 블록(614)에서 종료된다. 선택되지 않은 노즐은 중지될 수도 있다.
도 7은 표적 위치에 세포를 분배하기 위해 선택된 분배 노즐을 사용하는 예시적인 방법(700)을 도시한다. 방법(700)은 본 명세서에 논의된 임의의 장치에 의해 수행될 수도 있다. 방법(700)은 제어기 또는 그 명령에 의해 구현될 수도 있다. 방법은 블록(702)에서 시작한다.
블록(704)에서, 복수의 선택 가능한 분배 노즐이 구동되고, 세포 함유 유체의 저장소와 복수의 선택 가능한 분배 노즐 사이에서 연장되는 복수의 미세유체 채널에 있는 복수의 센서로부터 복수의 신호가 획득된다. 선택 가능한 분배 노즐은 복수의 표적 위치를 제공하는 웰 플레이트 또는 다른 구조물에 상대적인 제어 가능한 위치를 갖는 공통 분배 헤드에 제공될 수도 있다.
블록(706)에서, 획득된 신호는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 분석되고, 이어서 블록(708)에서 활성 분배 노즐이 복수의 분배 노즐로부터 선택된다. 블록(706)은 각 채널 및 그 각각의 노즐과 세포 함유 유체의 상호 작용을 특성화하여, 블록(708)에서 활성 세포 분배 노즐을 선택하게 할 수도 있다.
블록(710)에서, 활성 세포 분배 노즐이 구동되어, 세포 함유 유체의 일부를 표적 위치로 분배한다. 다른 분배 노즐은 중지될 수도 있다. 임의의 수의 세포가 표적 위치에 분배될 수 있고, 각각의 센서 신호를 사용하여, 분배될 유체의 일부 내에 세포가 함유되어 있음을 확인할 수도 있다.
블록(712)에서 선택된 수의 분배 후, 방법(700)이 블록(714)에서 종료된다.
분배 후, 블록(716)에서 웰 플레이트 또는 다른 구조물과 같은 한 세트의 상이한 표적 위치에 대한 활성 세포 분배 노즐의 위치가 변경될 수도 있다. 활성 세포 분배 노즐에 대응하는, 즉 동일한 미세유체 채널에 있는, 센서 신호는 각각의 상이한 표적 위치에 세포를 분배하기 위해 참조될 수도 있다.
도 8은 측면에서 본 예시적인 장치(800)의 단면도를 도시한다. 본 명세서에 설명된 다른 장치의 특징부 및 양태는 장치(800)와 함께 사용될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내며 동일한 요소에 대한 설명은 여기서 반복되지 않는다.
장치(800)는 분배 노즐(114)의 상류에 위치한 유동 특성화 센서(110)의 감지 근접부로 세포를 안내하기 위해 미세유체 채널(104) 내로 연장되는 표면 특징부(802)를 포함한다. 표면 특징부(802)는 미세유체 채널(104) 내로의 돌출부, 미세유체 채널(104)의 국부적인 협착, 또는 이와 유사한 것을 포함할 수도 있다. 표면 특징부(802)는 센서(110)를 지나서 흐르는 유체 내의 세포를 센서(110) 근처로 압박하므로 세포의 크기와 같은 특성을 정확하게 감지할 수도 있다.
도 9는 예시적인 장치(900)를 도시한다. 여기에 설명된 다른 장치의 특징부 및 양태는 장치(900)와 함께 사용될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내며 동일한 요소에 대한 설명은 여기서 반복되지 않는다.
장치(900)는 유체 저장소(904), 및 유체 저장소(904)와 연통하는 복수의 하류 채널(906, 914)을 규정하는 기판(902)을 포함한다. 각각의 하류 채널(906, 914)은 분배 노즐(910)에서 끝나는 노즐 채널(908)에 연결될 수도 있다. 세포 함유 유체가 유체 저장소(904)에 제공될 수도 있다. 분배 노즐(910)이 작동하면 각각의 하류 채널(906, 914)을 통해 노즐 채널(908) 내로 유체를 흡인하여, 분배 노즐(910)에서 분배할 수도 있다.
하류 채널(906, 914)은 상이한 범위의 공칭 세포 크기를 수용하기 위해 상이한 형상을 가질 수도 있다. 예를 들어 하류 채널(906)은 일정한 단면까지 점차 좁아질 수도 있다. 다른 예에서 하류 채널(914)은 점차적으로 좁아진 다음 일정한 단면까지 단계적으로 내려갈 수도 있다.
하류 채널(906, 914)에는 채널(906, 914)에 존재하는 유체에 함유된 세포를 감지하기 위해 센서(912, 916)가 제공될 수도 있다. 센서(912, 916)로부터 획득된 신호를 사용하여, 하류 채널(906, 914)을 통한 세포 함유 유체의 유동을 특성화하고, 이에 따라 세포를 분배하기 위한 활성 분배 노즐로서 분배 노즐(910)을 선택할 수도 있다. 다양한 센서 배열이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 센서(912)는 하류 채널(906)에 2 개의 전극(918, 920)을 포함할 수도 있다. 다른 예에서, 센서(916)는 하류 채널(914)에 전극(922)을 포함하고 노즐 채널(908)에 다른 전극(924)을 포함할 수도 있다.
도 10은 예시적인 장치(1000)를 도시한다. 여기에 설명된 다른 장치의 특징부 및 양태는 장치(1000)와 함께 사용될 수 있으며 그 반대도 마찬가지이다. 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내며 동일한 요소에 대한 설명은 여기서 반복되지 않는다.
장치(1000)는 분배 헤드(1002)를 지지하는 카세트일 수도 있다. 분배 헤드(1002)는 세포 함유 유체를 받아들이기 위해 충전 컵(1004)을 포함할 수도 있다. 충전 컵(1004)은 개방되며 수동으로 충전가능할 수도 있다. 충전 컵(1004)은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 것과 같은 저장소(예를 들어, 도 1의 저장소(106)), 복수의 미세유체 채널, 복수의 센서 및 복수의 분배 노즐을 지지하는 기판으로 세포 함유 유체를 운반하기 위한 유체 개구(1006)를 포함할 수도 있다.
장치(1000)는 분배 헤드(1002) 및 그 미세유체 기판을 고정하는 카세트 프레임(1008)을 포함할 수도 있다. 카세트 프레임(1008)은 도 12에 도시된 것과 같은 분배기 장치에 제거 가능하게 연결될 수도 있다. 장치(1000)는 분배 헤드(1002)의 센서 및 분배 노즐을 분배기 장치에 전기적으로 연결하기 위한 한 세트의 전기 접점(1010)을 포함할 수도 있다.
임의의 수의 분배 헤드(1002)가 동일한 카세트 프레임(1008)에 의해 지지될 수도 있다. 각 분배 헤드(1002)에는 다른 유체 샘플이 제공될 수도 있다.
도 11은 도 10에 도시된 것과 반대측에서 본 분배 헤드(1002)를 도시한다. 분배 헤드(1002)는 복수의 분배 노즐 오리피스[예를 들어, 도 2의 오리피스(206)]를 갖는 노출된 기판(1100)을 포함할 수도 있다.
도 12는 예시적인 장치(1200)를 도시한다. 여기에 설명된 다른 장치의 특징부 및 양태는 장치(1200)와 함께 사용될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 동일한 참조 번호는 동일한 요소를 나타내며 동일한 요소에 대한 설명은 여기서 반복되지 않는다.
장치(1200)는 본원의 다른 곳에서 설명된 제어기를 포함할 수도 있는 분배기 장치일 수도 있다. 장치(1200)는 분배 헤드를 지지하는 제거 가능한 카세트(1000)를 수용 및 고정하기 위한 카세트 홀더(1202)를 더 포함할 수도 있다. 장치(1200)는 카세트(1000)의 전기 접점(1010)에 연결하기 위한 전기 접점을 포함할 수도 있는 전기 커넥터(1204)를 더 포함할 수도 있다. 장치(1200)는 웰 플레이트 또는 유사한 표적 위치 구조물을 지지하기 위한 트레이(1206)를 더 포함할 수도 있다. 장치(1200)는 상이한 위치에 세포를 분배하기 위해 카세트(1000)에 의해 지지되는 분배 헤드에 대한 트레이(1206)의 위치를 제어할 수도 있다.
상기에 비추어, 세포 함유 유체 샘플과 상이한 미세유체 채널들 사이의 상호 작용이 생산 사용을 위해 미세유체 채널을 선택하도록 특성화될 수 있음이 명백해야 한다. 특정 유체에 대한 미세유체 채널의 성능을 예측할 필요가 줄어들거나 제거될 수도 있다. 많은 수의 서로 다른 미세유체 장치를 유지해야 할 필요성을 줄이거나 제거할 수도 있다.
위에 제공된 다양한 예의 특징부들 및 양태들은 또한 본 개시의 범위에 속하는 추가 예에 조합될 수도 있다는 것을 인식해야 한다. 도면들은 축적대로가 아니며 예시의 목적으로 과장된 크기 및 형상을 가질 수도 있다.

Claims (15)

  1. 유체 저장소로부터 세포-함유 유체를 수용하기 위해 상기 유체 저장소와 연통하는 제 1 미세유체 채널;
    상기 유체 저장소로부터 세포 함유 유체를 수용하기 위해 상기 유체 저장소와 연통하는 제 2 미세유체 채널;
    상기 제 1 미세유체 채널에 배치된 제 1 센서;
    상기 제 2 미세유체 채널에 배치된 제 2 센서;
    상기 제 1 미세유체 채널의 단부에 배치된 제 1 분배 노즐; 및
    상기 제 2 미세유체 채널의 단부에 배치된 제 2 분배 노즐을 포함하고;
    상기 제 1 미세유체 채널은 제 1 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화되고, 제 2 미세유체 채널은 제 1 크기 범위와 상이한 제 2 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화된
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    세포를 상기 제 2 센서의 감지 근접부로 안내하기 위해 상기 제 2 미세유체 채널 내로 연장하는 표면 특징부를 더 포함하는
    장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 미세유체 채널, 상기 제 1 센서, 상기 제 1 분배 노즐, 상기 제 2 미세유체 채널, 제 2 센서 및 상기 제 2 분배 노즐을 지지하기 위한 기판; 및
    상기 기판을 고정하는 카세트 프레임을 더 포함하며,
    상기 카세트 프레임은 분배기 장치(dispenser device)에 제거 가능하게 연결되는
    장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 분배 노즐 및 상기 제 2 분배 노즐은 열에 의해 구동되는 노즐인
    장치.
  5. 제 1 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화된 제 1 미세유체 채널에 있는 제 1 센서에 연결되고, 제 1 크기 범위와 상이한 제 2 크기 범위의 세포를 운반하도록 형상화된 제 2 미세유체 채널에 있는 제 2 센서에 추가로 연결되는 제어기를 포함하며;
    상기 제어기는 또한 제 1 미세유체 채널로부터 세포를 분배하기 위해 제 1 미세유체 채널에서 제 1 분배 노즐을 구동하고, 상기 제어기는 제 2 미세유체 채널로부터 세포를 분배하기 위해 제 2 미세유체 채널에서 제 2 분배 노즐을 추가로 구동하며;
    상기 제어기는 제 1 센서로부터 제 1 신호를 획득하고 제 2 센서로부터 제 2 신호를 획득하며, 상기 제어기는 상기 제 1 신호 및 제 2 신호에 기초하여 활성 세포 분배 노즐로서 상기 제 1 분배 노즐 또는 제 2 분배 노즐을 선택하는
    장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 제 1 미세유체 채널 및 제 2 미세유체 채널 내의 세포 함유 유체 내에 함유된 세포를 분배하기 위해 상기 활성 세포 분배 노즐을 구동하는
    장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상이한 표적 위치에 대해 상기 활성 세포 분배 노즐의 위치를 제어하고, 상기 제어기는 각각의 상이한 표적 위치에 세포를 분배하기 위해 상기 활성 세포 분배 노즐에 대응하는 센서 신호를 참조하는
    장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 활성 세포 분배 노즐을 선택하기 위해 상기 제 1 신호를 상기 제 2 신호와 비교하는
    장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 제어기는 활성 세포 분배 노즐을 선택하기 위해 상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 기준 신호와 비교하는
    장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 미세유체 채널, 제 1 센서, 제 1 분배 노즐, 제 2 미세유체 채널, 제 2 센서 및 제 2 분배 노즐을 포함하는 제거 가능한 카세트를 수용하기 위한 카세트 홀더를 더 포함하는
    장치.
  11. 복수의 미세유체 채널을 포함하는 분배 헤드에 전기적으로 연결되는 제어기를 포함하고,
    상기 복수의 미세유체 채널은 상이한 세포 크기 선택성을 가지며, 상기 제어기는 상기 복수의 미세유체 채널 내의 세포 함유 유체의 감지된 유동 특성에 기초하여 상기 복수의 미세유체 채널의 활성 분배 노즐을 선택하며, 상기 제어기는 상기 활성 분배 노즐로부터 세포 함유 유체를 분배하는
    장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기가 복수의 미세유체 채널의 다른 분배 노즐로부터의 세포 함유 유체의 분배를 중지시키는
    장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 복수의 미세유체 채널 내의 세포 함유 유체의 감지된 유동 특성을 결정하기 위해 상기 복수의 미세유체 채널의 분배 노즐의 상류에 위치한 유동 특성화 센서를 참조하는
    장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 분배 헤드를 포함하는 제거 가능한 카세트를 수용하기 위한 카세트 홀더를 더 포함하는
    장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 분배 헤드를 포함하는 복수의 분배 헤드에 전기적으로 연결되는
    장치.
KR1020207031308A 2018-04-03 2018-04-03 상이한 크기의 세포를 운반하는 미세유체 채널 KR20200138352A (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2018/025839 WO2019194790A1 (en) 2018-04-03 2018-04-03 Microfluidic channels to convey cells of different sizes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200138352A true KR20200138352A (ko) 2020-12-09

Family

ID=68101377

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207031308A KR20200138352A (ko) 2018-04-03 2018-04-03 상이한 크기의 세포를 운반하는 미세유체 채널

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11278888B2 (ko)
EP (1) EP3759486A1 (ko)
JP (1) JP7075500B2 (ko)
KR (1) KR20200138352A (ko)
CN (1) CN112041676B (ko)
WO (1) WO2019194790A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4103321A4 (en) * 2020-03-30 2023-05-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. FLUID EJECTION NOZZLE WITH INWARD-CURVED PRE-CHAMBER SIDEWALLS
CN113801776B (zh) * 2021-10-11 2024-02-09 浙江大学 基于微流控的五通道细胞显微操作手爪及控制方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6063339A (en) * 1998-01-09 2000-05-16 Cartesian Technologies, Inc. Method and apparatus for high-speed dot array dispensing
DE102005022308B4 (de) 2005-05-13 2007-03-22 Eos Gmbh Electro Optical Systems Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines dreidimensionalen Objekts mit einem beheizten Beschichter für pulverförmiges Aufbaumaterial
JP4476906B2 (ja) * 2005-09-02 2010-06-09 富士フイルム株式会社 分注装置
US7926177B2 (en) * 2005-11-25 2011-04-19 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method of forming hydrophobic coating layer on surface of nozzle plate of inkjet printhead
WO2012031630A1 (en) 2010-09-09 2012-03-15 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Microfluidic device, microfluidic dosing system and method for microfluidic flow measurement and dosing
US9149806B2 (en) 2012-01-10 2015-10-06 Biopico Systems Inc Microfluidic devices and methods for cell sorting, cell culture and cells based diagnostics and therapeutics
EP2659977B1 (en) 2012-05-02 2019-04-24 IMEC vzw Microfluidics system for sequencing
WO2014078765A1 (en) 2012-11-16 2014-05-22 Lightstat, Llc Redundant microfluidic measurement techniques
JP2016521350A (ja) * 2013-03-15 2016-07-21 フリューダイム・コーポレイション 規定された多細胞の組み合わせの分析のための方法および装置
EP3041782A4 (en) 2013-09-05 2017-08-23 Bio-rad Laboratories, Inc. Multidimensional hydrodynamic focusing chamber
JP2017520776A (ja) 2014-04-25 2017-07-27 ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル．ピー．Ｈｅｗｌｅｔｔ‐Ｐａｃｋａｒｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ， Ｌ．Ｐ． 診断カセット
US9433696B2 (en) * 2014-06-20 2016-09-06 The Procter & Gamble Company Microfluidic delivery system for releasing fluid compositions
WO2016064896A1 (en) * 2014-10-20 2016-04-28 University Of Utah Research Foundation Tissue sample processing system and associated methods
US10875018B2 (en) * 2015-01-30 2020-12-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Fluid testing chip and cassette
CN107209137B (zh) 2015-01-30 2021-03-02 惠普发展公司，有限责任合伙企业 微流体感测
JP6962563B2 (ja) * 2015-05-12 2021-11-05 株式会社オンチップ・バイオテクノロジーズ 単一粒子解析方法およびその解析のためのシステム
US10401280B2 (en) * 2015-07-24 2019-09-03 Hewett-Packard Development Company, L.P. Light guide for fluid testing cells
WO2017119904A1 (en) 2016-01-08 2017-07-13 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Polymerase chain reaction device including ejection nozzles

Also Published As

Publication number Publication date
JP7075500B2 (ja) 2022-05-25
US20210069705A1 (en) 2021-03-11
CN112041676A (zh) 2020-12-04
WO2019194790A1 (en) 2019-10-10
EP3759486A4 (en) 2021-01-06
JP2021517468A (ja) 2021-07-26
EP3759486A1 (en) 2021-01-06
CN112041676B (zh) 2022-12-13
US11278888B2 (en) 2022-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10871437B2 (en) Apparatus and method for dispensing particles in free-flying drops aligned using an acoustic field
US6983636B2 (en) Apparatus and method for assessing the liquid flow performances through a small dispensing orifice
US8348370B2 (en) Assay system and method
AU746828B2 (en) Apparatus for dispensing a predetermined volume of a liquid
JP7395667B2 (ja) マイクロ分注機構及び自動マイクロ分注方法
KR20200138352A (ko) 상이한 크기의 세포를 운반하는 미세유체 채널
CN111032219B (zh) 液滴分配系统
CN113665242B (zh) 流体喷射头、数字分配装置及分配方法
EP3427040B1 (en) Microfluidic apparatuses
CN114761244A (zh) 毛细结构
US20230391075A1 (en) Pipette-fillable cartridge fluid detection
WO2014172152A1 (en) Non-contact micro droplet dispenser and method
US20230015600A1 (en) Fluid ejection die with antechamber sidewalls that curve inward
US20220194078A1 (en) Fluid ejection with ejection adjustments
US20220184601A1 (en) Microfluidic dispensers for limiting dilution
CN114761245A (zh) 毛细结构

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application