KR20240054295A - 생물학적 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스 및 방법 - Google Patents

생물학적 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스 및 방법 Download PDF

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Abstract

샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스는 폐쇄된 시스템에 유체적으로 커플링된 유입구 포트를 포함한다. 폐쇄된 시스템은 복수의 선형 로딩 도관, 복수의 종단 챔버, 및 상기 샘플을 수용하기 위한 복수의 미세 챔버를 포함한다. 또한, 소정 양의 샘플을 미세 유체 디바이스의 미세 챔버로 흡인하기 위한 방법이 개시된다. 하나의 방법은 미세 유체 조립체 내의 내용물에 복수의 압력 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 복수의 압력 펄스는 제1 시간 간격 동안 인가되는 제1 압력 및 제2 시간 간격 동안 인가되는 제2 압력을 포함하며, 상기 샘플의 체적이 미세 유체 디바이스의 복수의 미세 챔버 내로 흡인된다. 미세 유체 디바이스 및 방법의 이러한 그리고 다른 실시형태가 개시된다.

Description

생물학적 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스 및 방법
관련 출원의 교차 참조
본 출원은 2021년 9월 14일자로 출원된 미국 가출원 제63/244,234호 및 제63/244,235호 둘 모두의 이익을 주장한다. 적용 가능한 관할권에서 허용되는 범위에서, 이러한 출원들의 전체 내용이 본원에서 참고로 포함된다.
미세 유체 디바이스는 작은 규모로 유체를 핸들링한다. 일반적으로 미세 유체 디바이스는 밀리미터 미만의 규모로 동작하고, 마이크로리터, 나노리터, 또는 더 적은 양의 유체를 핸들링한다.
미세 유체 구조물의 하나의 적용예는 디지털 중합효소 연쇄 반응(dPCR)이다. dPCR은 많은 챔버의 어레이를 제공하는 미세 유체 구조물의 각각의 챔버에서 하나 이하의 핵산 템플릿으로 핵산 샘플을 희석하고, 어레이에 걸쳐 PCR 반응을 수행한다. 템플릿이 성공적으로 PCR 증폭된 챔버를 계수하고 결과에 푸아송 통계를 적용함으로써, 표적 핵산을 정량화한다. 미지 샘플의 PCR 증폭 속도를 알려진 qPCR 표준 세트에 대한 속도와 비교함으로써 템플릿을 정량화하는 대중적인 정량적 실시간 PCR(qPCR)과 달리, dPCR은 더 높은 감도, 더 나은 정확도, 및 더 큰 재현성을 나타내는 것으로 확인되었다.
게놈 연구원과 임상의에게 dPCR은 희귀 돌연변이 검출, 복제수 변이 정량화, 및 차세대 시퀀싱 라이브러리 정량화에서 특히 강력하다. 무세포 DNA 및 바이러스 부하 정량화를 통한 액체 생검을 위한 임상 환경에서의 잠재적인 사용은 dPCR 기술의 가치를 더욱 증가시킨다. 기존의 dPCR 솔루션은 탄성중합체 밸브 어레이, 규소 스루-홀 접근 방식, 및 액적의 미세 유체 캡슐화를 사용해 왔다. 사용 가능한 dPCR 플랫폼의 수가 증가하고 있음에도 불구하고, dPCR은 PCR 증폭 사이클(amplification cycle)의 수를 계수하는 데 의존하는 이전 qPCR 기술과 비교할 때 불리한 입장에 있어 왔다. 처리량, 사용의 용이성, 성능, 및 비용의 조합은 dPCR 시장에서 채택되기 위한 주요 장벽이다.
미세 유체 디바이스에서, 주요 오염 메커니즘은 미세-구조물 내부에 포획된 공기 또는 기포이다. 이는, 열가소성 물질의 가스 투과도가 매우 낮기 때문에, 미세 유체 구조물을 생성하기 위해 열가소성 재료를 사용할 때 특히 문제가 될 수 있다. 포획된 공기에 의한 오염을 피하기 위해, 이전의 미세 유체 구조물은 열가소성 재료를 갖는 단순한 직선형 도관 또는 분지형 도관 설계를 사용하거나, 대안적으로 탄성중합체와 같은 큰 가스 투과도의 재료를 사용하여 디바이스를 제조한다. 그러나, 간단한 설계는 미세 유체 디바이스의 가능한 기능성을 제한하고, 탄성중합체 재료는 특히 소정 스케일로 제조하기에 어렵고 비용이 많이 든다.
따라서, 열가소성 재료를 사용하는 미세 유체 디바이스 및 구조물과 같이, dPCR에서 효과적으로 사용될 수 있는 미세 유체 디바이스를 제조하는 데 사용될 수 있는 비용-효과적인 설계가 요구되고 있다. 또한, 열가소성 물질의 가스 투과도가 낮기 때문에, 샘플 상에 dPCR 공정을 수행하기 전에 포획 공기를 제거함으로써 열가소성 미세 유체 디바이스 내의 오염을 줄이기 위한 개선된 방법이 요구되고 있다.
본 개시 내용은 샘플 처리 및/또는 분석을 위한 미세 유체 디바이스를 기술한다. 본 개시 내용의 미세 유체 디바이스는 열가소성 재료와 같은 중합체 재료로부터 형성될 수 있고, 압력이 해제될 때 가스 장벽으로서의 역할을 하면서 가압 가스 탈가스(탈기)를 허용하기 위해 가스 투과성 막을 포함할 수 있다. 미세 유체 디바이스를 형성하기 위한 열가소성 재료의 사용은 저렴하고 고도로 스케일링 가능한 사출 몰딩 공정을 이용할 수 있게 한다. 가스 투과성 막은 가압을 통해 탈가스할 수 있는 능력을 제공하여, 기체 투과성 막을 포함하지 않는 일부 미세 유체 구조물에 존재할 수 있는 오염 문제를 피할 수 있다.
본원에서 개시된 본 발명의 실시형태는 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스를 포함하며, 이는 폐쇄된 시스템에 유체적으로 커플링된 유입구 포트를 포함한다. 폐쇄된 시스템은 복수의 선형 로딩 도관, 복수의 종단 챔버, 및 샘플을 수용하기 위한 복수의 미세 챔버를 포함하거나, 이로 본질적으로 이루어지거나, 이로 이루어진다. 복수의 종단 챔버 중의 종단 챔버는 복수의 선형 로딩 도관 중의 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된다. 복수의 미세 챔버 중의 복수의 미세 챔버는 복수의 선형 로딩 도관 중의 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된다. 동일한 근접 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 제1의 복수의 미세 챔버 및 제1 종단 챔버와 관련하여, 제1 종단 챔버의 체적은 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적과 동일하거나 그보다 작다. 종단 챔버보다 더 큰 폐기물 저장소는 폐쇄된 시스템에 제공되지 않는다. 유입구, 로딩 도관, 미세 챔버 및 종단 챔버는 모두 서로 유체 연통될 수 있고, 선택적으로 다른 도관 또는 챔버와 유체 연통되지 않을 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태는, 유입구 포트; 및 각각이 유입구 포트에 유체적으로 커플링된 복수의 데드-엔드형 미세 유체 조립체를 포함하는, 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스를 개시한다. 데드-엔드형 미세 유체 조립체의 각각은 선형 로딩 도관, 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 종단 챔버, 및 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링되고 그에 근접하는 샘플을 수용하기 위한 복수의 미세 챔버를 포함하며, 종단 챔버의 체적은 복수의 미세 챔버와 조합된 체적과 동일하거나 그보다 작다. 일부 실시형태에서, 적어도 하나의(예를 들어, 모든) 미세 챔버가 데드-엔드형이다. 데드-엔드형 미세 챔버는 선택적으로, 예를 들어 미세 챔버를 로딩 도관에 유체 연결하는 사이펀 도관을 통해, 로딩 도관 이외의 샘플 유체 또는 다른 액체 교환을 허용하지 않는다.
본원에서 개시된 본 발명의 실시형태는 또한, 제1 미세 도관 부분 및 유입구 포트와 제1 미세 도관 부분 사이에 유체적으로 커플링된 넓은 도관 부분을 통해서 로딩 도관 및 샘플-수용 미세 챔버의 어레이에 유체적으로 커플링된 유입구 포트를 포함하는, 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스를 포함한다. 제1 미세 도관 부분은 넓은 도관 부분의 깊이 미만의 깊이를 갖는다. 제1 미세 도관 부분은 직선 경로를 포함한다. 넓은 도관 부분은, 비-직선 경로 또는 제1 미세 도관 부분의 직선 경로와 상이하게 배향되는 직선 경로 중 적어도 하나를 포함하는 경로를 포함한다.
본원에서 개시된 본 발명의 다른 실시형태는 생물학적 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스를 포함하며, 이는 유입구 포트; 그리고 유입구 포트 및 복수의 미세 챔버에 각각 유체적으로 커플링된 복수의 로딩 도관을 포함한다. 실시형태는 복수의 사이펀 도관을 포함하며, 여기서 각각의 사이펀 도관은 로딩 도관을 미세 챔버에 유체적으로 커플링시킨다. 미세 챔버는 실질적으로 로딩 도관에 대면되는 제1 측면, 및 일부 실시형태에서 로딩 도관에 실질적으로 대면되지 않는, 예를 들어 로딩 도관에 평행하지 않은 제2 측면을 포함한다. 일부 실시형태에서, 제2 측면은 인접 미세 챔버에 대면되지 않고; 사이펀 도관은 로딩 도관을 제2 측면을 통해 미세 챔버에 유체적으로 커플링시킨다. 일부 실시형태에서, 사이펀 도관은 로딩 도관을 미세 챔버의 제2 측면에 연결하기 위해 비선형(예를 들어, 곡선형) 형상을 갖는다. 선택적으로, 로딩 도관 내의 사이펀 도관의 오리피스는 미세 챔버에 가장 근접하게 있는 로딩 도관의 부분의 상류에 위치된다.
본원에서 논의된 본 발명의 일부 실시형태는 생물학적 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스를 개시하고, 이는: 유입구 포트, 및 복수의 로딩 도관을 포함한다. 각각의 로딩 도관은 유입구 포트 및 복수의 미세 챔버에 유체적으로 커플링되며, 여기서 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는 4개의 실질적으로 직사각형인 측벽을 포함하는 실질적으로 직사각형인 3차원적인 형상을 포함한다. 2 개의 인접한 측벽이 곡선형 모서리에 의해 결합된다.
복수의 미세 유체 조립체를 포함하는 미세 유체 디바이스에서 생물학적 샘플을 처리하는 방법이 개시된다. 각각의 미세 유체 조립체는 디지털 PCR 공정을 사용하여 샘플을 처리하도록 구성된다. 미세 유체 조립체 각각은 유입구, 제1 단부에서 유입구에 유체적으로 커플링된 로딩 도관, 샘플을 수용하도록 구성된 하나 이상의 데드-엔드형 미세 챔버, 및 미세 챔버와 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 사이펀 도관을 포함한다. 방법은 미세 유체 조립체 내의 내용물에 복수의 압력 펄스를 인가하는 단계를 포함한다. 일 실시형태에서, 복수의 압력 펄스를 인가하는 단계는 제1 시간 간격 동안 제1 압력을 인가하는 것과 제2 시간 간격 동안 제2 압력을 인가하는 것 사이에서 교번하는 것을 포함하며, 여기서 샘플의 체적이 미세 유체 디바이스의 복수의 미세 챔버 내로 흡인된다.
생물학적 샘플을 처리하기 위한 미세 유체 디바이스에 생물학적 샘플을 로딩하는 방법이 또한 개시된다. 일부 실시형태에서, 미세 유체 디바이스는 유입구, 제1 단부에서 유입구에 유체적으로 커플링된 하나 이상의 로딩 도관, 생물학적 샘플을 수용 및/또는 디지털화하기 위한 복수의 미세 챔버, 및 복수의 미세 챔버를 하나 이상의 로딩 도관과 유체적으로 커플링시키는 복수의 사이펀 도관을 포함한다. 미세 유체 디바이스는 하나 이상의 로딩 도관, 미세 챔버, 및 사이펀 도관의 표면을 형성하는 가스 투과성 막을 추가로 포함한다.
이러한 방법 실시형태에서, 복수의 압력 펄스가 미세 유체 디바이스의 유체 내용물에 인가된다. 복수의 압력 펄스는 제2 시간 간격 동안 인가되는 제2 압력을 포함하는 복수의 밸리(valley)와 교번하는 제1 시간 간격 동안 인가되는 제1 압력을 갖는 복수의 피크를 포함한다. 일련의 압력 펄스가 인가된 후에, 복수의 미세 챔버 내에 존재하는 가스 기포는 강제로 가스 투과성 막을 통과하고, 생물학적 샘플을 포함하는 시약의 체적이 미세 유체 디바이스의 미세 챔버 내로 흡인된다.
본 개시내용의 추가적인 양태 및 이점은 하기의 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 것이며, 여기서 본 개시내용의 단지 예시적인 실시예만이 도시되고 설명된다. 실현되는 바와 같이, 본 개시내용은 다른 및 상이한 실시예가 가능하고, 그것의 몇몇 세부사항은 모두 본 개시내용으로부터 벗어남이 없이 다양한 명백한 측면에서 수정될 수 있다. 따라서, 도면 및 설명은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적이지 않다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스를 예시한다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스 처리 유닛을 예시한다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 저면 사시도를 예시한다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 저면도를 예시한다.
도 5는 "A - B"로 라벨링된 축을 따라 도 4에 도시된 바와 같은 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 측면도를 예시한다.
도 6a는 본 발명의 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 저면도를 예시한다.
도 6b는 도 6a에 도시된 바와 같은 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 "A - B"로 라벨링된 축을 따른 측면도를 예시한다.
도 7은 본 발명의 실시형태의 제조 방법을 예시한다.
도 8은 생물학적 샘플에 대한 디지털 PCR 공정을 수행하기 위해 본 발명의 하나 이상의 실시형태와 함께 사용 가능한 예시적인 기계의 블록도를 예시한다.
도 9는, 미세 유체 디바이스 유체 로딩 제어를 제공하는 데 사용하기 위한 공압 유닛과 함께, 샘플 처리 및/또는 분석을 위한 디바이스의 개략도를 예시한다.
도 10은 본 발명의 하나 이상의 실시형태의 예시적인 샘플 디지털화 공정을 예시한다.
도 11은 본 발명의 하나 이상의 실시형태의 압력 펄싱 공정을 도시하는 그래프를 예시한다.
도 12는 본원에 기술된 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따른 도 8에 예시된 기계에 의해 수행될 수 있는 예시적인 디지털 PCR 실험실 작업 흐름을 예시한다.
도 13은 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따라 사용되는 디지털 PCR 공정을 예시한다.
본 발명은 상기 도면을 참조하여 설명되지만, 도면은 예시를 위한 것이고, 그 밖의 다른 실시형태는 본 발명의 사상 및 범위 내에서 일치한다.
본 발명의 실시형태는, 압력이 해제될 때 가스 장벽으로서의 역할을 하는 동안 가압 탈가스를 허용하기 위해 공기에 대해 선택적으로 투과적인 그러나 샘플 액체에 대해서는 투과적이지 않은 반-투과성 박막을 포함하는, 열가소성 사출 몰딩 공정으로부터 형성된 미세 유체 구조물을 제공하는 미세 유체 디바이스를 설명한다. 미세 유체 구조물을 형성하기 위한 열가소성 물질의 사용은 저렴하고 고도로 스케일링 가능한 사출 몰딩 공정의 사용을 가능하게 하는 한편, 박막은 가압을 통해 탈가스 능력을 제공하며, 그에 따라 박막을 포함하지 않는 일부 미세 유체 구조물에서 오염 문제를 피한다. 미세 유체 디바이스 구조물 설계는 선형 로딩 도관(미세 도관) 및 사이펀 도관에 의해 연결되고 열가소성 물질로 형성된 데드-엔드형 미세 챔버의 어레이를 포함한다. 본 발명의 실시형태는, 샘플을 미세 챔버의 어레이에 침착시키기 위해서 디지털 PCR 적용예에서 사용될 수 있는 그리고 그에 의해 디지털 PCR(dPCR)에서 핵산을 정량화하기 위해서 사용될 수 있는, 제조성에 최적화된 기능적 설계를 포함한다.
이하에서는 본 명세서의 일부를 형성하며 실시형태를 실행하는 특정 예를 예시로 보여주는 첨부 도면을 참조하여 이제부터는 다양한 실시형태를 더 완전하게 설명할 것이다. 그러나 본 명세서는 여러 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시형태로 한정되지 않고, 오히려, 이들 실시형태는 본 명세서를 철저하고 완전해지도록 하고 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 하기 위해 제공되는 것이다. 본 명세서는, 무엇보다도, 방법 또는 디바이스로 구현될 수 있다. 따라서, 본원의 다양한 실시형태 중 임의의 실시형태는 전적으로 하드웨어 실시형태, 전적으로 소프트웨어 실시형태, 또는 소프트웨어적 양태와 하드웨어적 양태를 결합한 실시형태의 형태를 취할 수 있다. 따라서, 하기 명세서는 제한적인 의미로 받아들여 져서는 안 된다.
본 명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허, 또는 특허 출원이 구체적으로 그리고 개별적으로 참조로 포함되도록 표시되는 것과 동일한 정도로 참조로 본원에 포함된다.
도 1는 샘플을 처리하기 위한 본 발명의 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스 슬라이드(1000)를 예시한다. 복수의 슬라이드가 용접에 의해 자동화 호환성 플레이트 프레임에 본딩될 수 있다. 플레이트 프레임은 당업계에 알려진 바와 같이 단일 유입구 웰을 갖는 표준 포맷 플레이트 프레임일 수 있다. 다른 적합한 방법이 또한 복수의 슬라이드들을 함께 본딩하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같은 단일 슬라이드(1000)는 4-유닛 어레이이고, 복수의 처리 유닛을 포함한다. 예를 들어, 도 1의 슬라이드(1000)는 4개의 처리 유닛(101, 102, 103 및 104)을 포함한다. 다른 실시형태에서, 슬라이드(1000)는 4개 미만 또는 초과의 처리 유닛을 포함할 수 있으며; 예를 들어, 슬라이드(1000)는 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10개의 처리 유닛을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 처리 유닛("디바이스")(101 내지 104)은 각각의 유입구 포트를 포함한다: 디바이스(101)에 대한 유입구 포트(111), 디바이스(102)에 대한 포트(112), 디바이스(103)에 대한 포트(113), 및 디바이스(104)에 대한 포트(104). 디바이스(101 내지 104)는 본 발명의 다양한 실시형태에서 단일 유입구 포트 또는 다수의 유입구 포트를 포함할 수 있다. 다른 실시형태는 1개, 2개, 또는 그 초과의 유입구 포트를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 사용되는 방법은 단일 또는 다수의 압력차를 유입구 포트에 인가하여 용액을 유입구 포트로부터 도관, 예를 들어, 디바이스(101 내지 104)에 대해서 도 1에 도시된 바와 같은 로딩 도관(121 내지 124)으로 각각 지향시키는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 디바이스는 다수의 유입구 포트를 포함할 수 있고, 압력차는 다수의 유입구 포트에 인가될 수 있다. 디바이스(예를 들어, 미세 유체 디바이스)의 유입구는, 공압 펌프, 진공원, 또는 압축기와 같은, 유체 제어 모듈에 유체적으로 커플링되거나 또는 그와 유체 연통할 수 있다. 유체 제어 모듈은 유입구에 양압 또는 음압을 제공할 수 있다. 유체 제어 모듈은 디바이스를 샘플로 충전하기 위해 압력차를 인가하고 샘플을 챔버 또는 미세 챔버 내로 침착(예를 들어 디지털화)할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 샘플은 본 명세서의 다른 곳에 기술된 바와 같이 복수의 챔버 또는 미세 챔버 내로 침착될 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시형태에서, 샘플의 충전 및 침착은, 미세 챔버의 챔버 내에 샘플을 로딩하기 위해 챔버들 또는 미세 챔버들 사이에서 밸브를 사용하지 않으면서, 수행될 수 있다. 예를 들어, 도관의 충전은 유입구 포트 내의 샘플과 도관 사이에 하나 이상의 압력차를 인가함으로써 수행될 수 있다. 압력차(들)는 하나 이상의 특정 지속기간 동안 연속적으로 샘플을 가압함으로써 또는 진공을 도관 및/또는 챔버 또는 미세 챔버에 인가함으로써 달성될 수 있다. 챔버를 충전하고 샘플을 포함하는 용액을 침착시키는 것은 도관과 챔버 사이에서 특정 지속시간 동안 압력차를 인가함으로써 수행될 수 있다. 이는 유입구 포트(들)를 통해서 도관을 가압하는 것에 의해서 또는 진공을 챔버에 인가함으로써 이루어질 수 있다. 각각의 챔버가 샘플의 부분을 포함하도록, 샘플을 포함하는 용액이 챔버에 진입할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른, 도 1로부터의 예시적인 미세 유체 디바이스 처리 유닛(101)의 예시를 포함한다. 이러한 실시형태에서, 미세 유체 디바이스 처리 유닛(101)은 유입구 포트(111)에 유체적으로 커플링된 폐쇄된 시스템(201)을 포함한다. 유입구 포트(111) 외에, 유체가 폐쇄된 시스템(201)에 진입할 수 있게 하는 다른 유입구는 존재하지 않고, 액체가 폐쇄된 시스템(201)을 빠져나갈 수 있게 하는 유출구 또는 유출구 포트는 존재하지 않는다. 유입구 포트(111)는, 제1 단부에서 입력 포트(111)에 커플링되고 제2 단부에서 단계적-감소 도관 부분(예를 들어 제1 미세 도관 부분)(204)에 커플링되는, 넓은 도관 부분(203)을 포함하는 로딩 도관(121)을 통해 폐쇄된 시스템(201)에 유체적으로 커플링된다. 단계적-감소 도관 부분(204)은 일 단부에서 넓은 도관 부분(203)에 그리고 타 단부에서 로딩 도관 네트워크 부분(205)에 유체적으로 커플링된다. 로딩 도관 네트워크 부분(205)은 폐쇄된 시스템(201)으로 단계적-감소 도관 부분(204), 넓은 도관 부분(203), 및 유입구 포트(111)에 유체적으로 커플링된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 로딩 도관 네트워크 부분(205)은 "스플리터"설계를 포함하며, 여기서 단계적-감소 도관 부분(204)으로부터, 로딩 도관 네트워크 부분은 시약을 균일하게 분배하기 위해서 동일한 유체 저항을 갖는(단계적-감소 도관 부분(204)과 유사한 도관 깊이 및 폭을 갖는) 2, 4, 8, 16, 32개의 도관으로 그리고 이어서 64개의 도관으로 분할된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 스플리터 설계는 아래에서 논의되는 것과 유사한 곡률 반경을 갖는 곡선형 경로 또는 회전부(turn)를 이용할 수 있다.
폐쇄된 시스템(201)은 복수의 선형 로딩 도관(206)을 포함하고, 각각의 별개의 선형 로딩 도관(206)에 대한 유체 연결 또는 커플링을 통해 로딩 도관 네트워크 부분(205)에 연결된다. 각각의 선형 로딩 도관(206)은 일 단부에서 종단 챔버(207)에 그리고 복수의 미세 챔버(208)에 유체적으로 커플링된다. 본 발명의 일 실시형태에서, 종단 챔버(207)는, 종단 챔버(207)로 적절하게 라우팅되지 않는 경우, dPCR 공정 동안 시약이 크로스토크(crosstalk)로 되게 할 수 있는 과잉 유체, 시약, 또는 샘플과 같은 폐기물 또는 잠재적 "과충전"을 위한 리셉터클 또는 저장소를 포함할 수 있다. 복수의 종단 챔버(207) 및 복수의 미세 챔버(208) 외에, 본 발명의 일부 실시형태에서, 폐쇄된 시스템(201)은 폐기물 및/또는 유체 리셉터클을 위한 다른 저장소를 포함하지 않는다. 따라서, 각각의 선형 로딩 도관은, 그의 근접 미세 챔버 및 종단 챔버와 함께, 미세 챔버 조립체를 또한 포함할 수 있고, 데드-엔드형일 수 있다.
일부 실시형태에서, 폐쇄된 시스템(201) 내의 미세 챔버(208)의 수는 10,000 내지 30,000개이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 동일한 근접 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 복수의 미세 챔버(208)는 2개의 행으로 배열되고, 미세 챔버의 하나의 행은 선형 로딩 도관(206)의 각각의 측면에 포지셔닝된다. 각각의 선형 로딩 도관(206)은 또한 입력 포트(207)에 유체적으로 커플링된다. 미세 도관 내의 미세 챔버의 다른 잠재적인 배열이 또한 본 발명의 실시형태에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 전체가 본원에서 참조로 포함되는 Hung 등의 미국 특허 제9,845,499호, 또한 전체가 본원에서 참조로 포함되는 Zayac 등의 미국 특허 공개 제2019/0264260호, 및 또한 전체가 본원에서 참조로 포함되는 Lin 등의 미국 특허 공개 제2020/0384471호에서 설명된 배열, 시스템, 방법, 디바이스 및 시스템이 본 발명의 실시형태 내에서 사용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 종단 챔버의 체적은 미세 챔버(208)의 체적보다 더 크다. 본 발명의 일 실시형태에서, 종단 챔버의 체적은 미세 챔버의 체적의 적어도 약 4배이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 종단 챔버의 체적은, 동일한 근접 선형 로딩 도관(206)에 유체적으로 커플링된 복수의 미세 챔버의 총 조합 체적의 10% 이하이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 종단 챔버의 체적은 미세 챔버의 체적의 적어도 약 5, 10, 15, 20배, 또는 그 초과이다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 종단 챔버의 체적은 선형 로딩 도관(206)에 유체적으로 커플링된 복수의 미세 챔버의 총 조합 체적의 약 0.0001%, 0.001%, 0.01%, 0.1%, 1%, 10%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 100%, 200% 이하이다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 모든 종단 챔버의 조합된 총 체적은 선형 로딩 도관(206)에 유체적으로 커플링된 복수의 미세 챔버의 총 조합 체적의 약 0.0001%, 0.001%, 0.01%, 0.1%, 1%, 10%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 100%, 200% 이하이다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 유입구 포트(111)는 샘플 저장소에 유체적으로 커플링되고, 종단 챔버의 체적은 선형 로딩 도관(206)에 유체적으로 커플링된 복수의 미세 챔버의 총 조합 체적의 약 0.0001%, 0.001%, 0.01%, 0.1%, 1%, 10%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 100%, 200% 이하이다.
도 3은, 2개의 선형 로딩 도관(206)의 부분을 도시하는, 본 발명의 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 저면 사시도를 예시한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 선형 로딩 도관(206)은 약 10 미크론의 깊이를 갖는다. 본 발명의 일 실시형태에서, 선형 로딩 도관(206)은 복수의 미세 챔버(208)에 유체적으로 커플링된다. 각각의 미세 챔버(208)는 사이펀 도관(302)을 통해 선형 로딩 도관(206)에 유체적으로 커플링된다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 사이펀 도관(302)은 적어도 약 10 미크론의 깊이를 갖고, 미세 챔버(208)는 적어도 약 100 미크론의 깊이를 갖는다.
도 4는, 선형 로딩 도관 부분(208)을 따라 2개의 미세 챔버의 2개의 행으로 포지셔닝된, 4개의 미세 챔버(208)를 갖는 선형 로딩 도관(206)의 부분을 도시하는 본 발명의 일 실시형태에 따른 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 저면도를 예시한다. 미세 챔버(208)는 사이펀 도관(302)에 의해 선형 로딩 도관(206)에 연결된다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 미세 챔버(208)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 실질적으로 직사각형인 3차원적인 형상이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 미세 챔버는 4개의 실질적으로 직사각형인 측벽, 4개의 측면 연부, 4개의 상단(또는 하단) 연부, 및 실질적으로 직사각형인 상단(또는 하단) 벽 또는 기부를 포함하며, 각각의 측벽은 측면 연부에 의해 2개의 다른 측벽에 연결되고, 상단(또는 하단) 벽은 4개의 상단(또는 하단) 연부에 의해 각각의 측벽에 연결된다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 4개의 측면 연부의 각각의 연부는 적어도 약 90도의 원호를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 원호는 적어도 약 10 미크론의 반경을 포함한다. 사출 몰딩 공정에서, 90도의 날카로운 연부 또는 모서리를 갖는 것이 물리적으로 금지될 수 있다. 직사각형 미세 챔버의 90도의 모서리에 곡률 반경을 부가하는 것은 사출 몰드의 몰드 분리에 도움이 된다. 당업계에 공지된 종래 기술의 미세 유체 디바이스는 일반적으로, 저렴하고 고도로 스케일링 가능한 사출 몰딩 공정을 사용하여 제조하기가 더 용이한, 원통형 형상의 미세 챔버를 이용한다. 그러나, 전체 분석 체적을 증가시킴으로써 dPCR 결과의 민감도를 증가시키기 위해서 dPCR 적용예에서 매우 바람직한 바와 같이, 직사각형 형상의 미세 챔버가 원통형 형상의 미세 챔버보다 바람직한 데, 그 이유는 유사한 치수를 갖는 원통형 형상에 비해 더 큰 체적을 갖기 때문이다. 본 발명의 일 실시형태에서, 적어도 약 10 미크론의 각각의 측면 연부에 대한 곡률 반경을 갖는 직사각형 미세 챔버(208)는, 종래 기술의 미세 유체 구조물 보다 미세 챔버당 총 분석 부피를 여전히 증가시키면서, 사출 몰딩 공정을 사용하는 미세 유체 디바이스의 제조 능력을 상당히 개선한다.
한편으로는 미세 유체 디바이스에 가능한 한 많은 미세 챔버를 장착함으로써 공간 활용을 극대화하는 것이 dPCR 공정에 최적이지만, 현재의 열가소성 사출 몰딩의 한계로 인해 높고 얇은 플라스틱 벽을 만드는 것이 어렵고, 그에 따라 제조성을 위해, 마이크로 챔버들 사이의 약간의 간격이 구조적 무결성을 보장하는 데 필요할 수 있다. 선형 로딩 도관에 인접한 행에서 서로 등거리로 미세 챔버를 포지셔닝함으로써 제조성에 또한 도움을 줄 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태에서 사용되는 바와 같이, 종횡비는 미세 챔버의 높이를 행 내의 또는 행들 사이의 2개의 미세 챔버들 사이의 거리로 나눈 값으로서 정의될 수 있다. 도 3 및 도 4는 또한 종횡비가 적어도 약 3인 본 발명의 일부 실시형태의 미세 유체 구조물을 도시한다. 따라서, 본 발명의 일 실시형태에서, 미세 챔버의 깊이(또는 높이)가 105 미크론인 경우, 2개의 미세 챔버 사이의 최소 거리는 적어도 약 3이다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 2개의 미세 챔버들 사이의 최소 거리에 대한 미세 챔버의 깊이의 비는 적어도 약 5이다. 적어도 약 3, 5 또는 그 초과의 종횡비가 본 발명의 다른 실시형태에서 이용될 수 있다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같은 사이펀 도관(302)은 미세 챔버로의 경로의 부분을 포함한다. 예를 들어, dPCR 시약의 크로스토크를 피하기 위해, 미세 챔버들 사이의 경로의 거리를 최대화하는 것이 바람직하다. 또한, 미세 챔버들 사이에 존재하는 사이펀 도관을 감소시키는 것 그리고 미세 챔버의 기부 및 개구부 둘 모두의 둘레에 곡률 반경을 부가하는 것은 사출 몰딩된 구조물의 토출에 또한 도움을 주는데, 그 이유는 날카로운 모서리를 몰드로부터 빼내기가 더 어렵기 때문이다. 따라서, 비-직선 경로를 포함하는 사이펀 도관이 본 발명의 실시형태에 포함될 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 비-직선 경로는: 적어도 약 90도의 원호, 90도 각도, 예각, 둔각, 곡선, 복수의 곡선, 또는 복수의 각도 중 적어도 하나를 포함한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 비-직선 경로는 약 90도와 실질적으로 동일하고 적어도 약 10 미크론의 반경을 갖는 원호를 포함한다.
또한, 제조성의 관점에서, 사이펀 도관을 부가하는 것 그리고 사이펀 도관을 미세 챔버들 사이에 배치하는 것은 몰드 충전 어려움을 증가시킬 수 있다(사출 몰딩 공정 제한이 높고 얇은 벽을 생성하기 더 어렵게 하게 하는 방식과 유사함). 따라서, 실질적으로 동일한 길이의 더 긴 사이퍼닝 도관, 및 미세 챔버들 사이에서 실질적으로 동일하게 이격되는 것은 PCR 시약의 크로스토크의 회피의 관점에서 최적으로 간주될 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 복수의 사이펀 도관은, 선형 로딩 도관 상의 인접한 사이펀 도관으로부터 실질적으로 등거리인 위치에 포지셔닝될 수 있다.
도 5는 "A - B"로 라벨링된 축을 따라 도 4에 도시된 바와 같은 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 측면도를 예시한다. 미세 챔버(208)를 포함하는 열가소성 미세 유체 구조물은 기부 벽이"상단부"에 대면하는, 그리고 사이펀 도관(302)이 "하단부" 부근에 포지셔닝되고 미세 챔버(208) 및 선형 로딩 도관(206)에 유체적으로 커플링된 것으로 도시되어 있다. 박막(501)은 도 5에 라벨링된 바와 같이"하단부"로부터의 모든 미세 유체 구조물을 덮는다. 도 5의"상단부"및"하단부"의 라벨링은 표준 포맷 플레이트 프레임 상의 그 포지셔닝을 반영하며, 여기서 미세 유체 구조물을 포함하는 처리 유닛을 포함하는 플레이트는 반전되고, 이어서 저장소를 갖는 프레임에 레이저 용접된다. 본 발명의 일 실시형태에서, (막이 없는) 상단부로부터 하단부까지의 도 5의 미세 유체 구조물의 두께는 약 1.5 mm이다. 박막(501)은 미세 유체 구조물의 표면을 덮는 데 사용된다. 박막은 더 낮은 압력에서 가스 불투과성이지만, 압력이 인가될 때 박막을 통한 탈가스가 이루어질 수 있고, 따라서 압력 하에서 적어도 부분적으로 가스 투과성이다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 가스 투과성 막은 대기압에서 가스 투과성이 아니지만, 대기압보다 높은 압력에서 가스 투과성이다. 일부 실시형태에서, 대기압 초과의 하나 이상의 선택된 압력에서 박막은 가스 투과성이지만 액체 투과성은 아니다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 박막은 두께가 대략 80 미크론이고 환형 올레핀 중합체로 구성된다. 본 발명의 실시형태에 사용되는 하나의 적합한 박막은 반-가스 투과성 막(TOPAS® COC 6013)이다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 두께가 60, 70, 80, 90, 100 미크론 또는 그러한 두께 내의 임의의 범위인 반-가스 투과성 막이 사용될 수 있다.
도 6a는 유입구 포트(111)를 도시하는 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 상면도를 예시한다. 유입구 포트(111)는 유입구(601) 및 랜딩 패드(602)를 포함한다. 도 6a는 또한 유입구 포트(111)에 유체적으로 커플링된 넓은 도관 부분(203), 및 넓은 도관 부분(203)에 유체적으로 커플링된 단계적-감소 도관 부분(204)을 도시한다. 도 6b는 "A - B"로 라벨링된 축을 따라 도 6a에 도시된 바와 같은 유입구 포트(111), 넓은 도관 부분(204), 및 단계적-감소 도관 부분(204)을 도시하는 미세 유체 디바이스 처리 유닛의 부분의 측면도를 예시한다. 박막(501)은 도 6a 및 도 6b에 도시된 구조물의 표면을 덮는 데 사용된다.
열가소성 사출 몰딩 공정 동안 제조성을 개선하기 위해 도 6a 및 도 6b에 도시된 다양한 특징부가 본 발명의 실시형태에 포함된다. 사출 몰딩을 위해, 용융 플라스틱을 수용하기 위한 몰딩 툴을 생성한다. 일반적으로 니켈로 제조될 수 있는 삽입체는, 몰딩 툴 내로"삽입"될, 미세 챔버, 미세 도관 및 랜딩 패드를 포함하는, 반전된 미세 유체 특징부를 갖는다. "삽입 핀"은 삽입체의 반대쪽에 있는 몰딩 툴의 부품이다. 몰드가 폐쇄될 때, 삽입 핀은 랜딩 패드에 부딪치고, 용융 플라스틱은 몰드 내로 이동하며, 그에 따라 미세 유체 특징부를 삽입체 상으로 전사한다. 몰드가 냉각될 때, 플라스틱은 미세 유체 디바이스를 형성하고, 몰드로부터 토출된다.
본 발명의 일부 실시형태에서, 유입구 포트(111)는 유입구(601)에 대한 반복된 핀 충격 후에 언더컷의 형성을 방지하기 위해 열가소성 사출 몰딩 공정 중에 마스크를 사용하여 형성될 수 있는 경사 측벽을 포함하며, 이는 이론적으로 삽입체 수명을 증가시키고, 또한 점착을 감소시킴으로써 더 매끄러운 부품 토출을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시형태에서, 랜딩 패드(602)는 유입구(601)보다 넓은 직경을 포함함으로써, 랜딩 패드의 연부를 손상시키지 않으면서 핀 충격을 보다 잘 수용한다. 랜딩 패드(602)는 미세 유체 사출 몰딩 공정 동안 사용되는 특징부이고, 플라스틱 디바이스에 관통 홀을 형성하는"삽입 핀"을 수용하는 원형 지역을 지칭한다. 삽입 핀은 모든 샷(shot)에서 랜딩 패드를 물리적으로"충격"할 것이고, 패드를 열화시킬 것이다. 랜딩 패드(602)는 또한 구배 각도의 경사 측벽을 포함할 수 있다. 구배 각도가 없는 경우, 열가소성 단편을 몰드로부터 토출시키는 것이 어려울 수 있다. 구배 각도를 갖는 랜딩 패드는 더 용이한 몰드 분리를 도울 것이다. 더 두꺼운 랜딩 패드, 및 더 큰"패드"또는 직경을 갖는 랜딩 패드는 삽입체 수명을 개선할 수 있고 또한 삽입 핀 위치 변동에 대한 더 큰 허용오차를 제공할 수 있다. 구배 각도(직선 수직 라인으로부터의 틸트)가, 본원에서 논의된 본 발명의 실시형태에서, 약 5도로 존재할 수 있지만, 적어도 약 2도 내지 적어도 약 5도 또는 그 초과의 범위 중 임의의 각도일 수 있다. 2 도 미만은 방출을 어렵게 할 수 있다.
넓은 도관 부분(203)은 도 6a에서, 미세 도관 스플리터 네트워크 및 복수의 선형 로딩 도관과 유사한, 약 10 미크론의 깊이를 갖는, 더 좁은 단계적-감소 도관 부분(204)으로 경로를 지향시키기 전에 약 90도의 곡선부 또는 회전부를 갖는 것으로 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 넓은 도관 부분에서의 90도의 회전부는 약 10 미크론, 25 미크론, 50 미크론, 100 미크론, 또는 그 초과의 곡률 반경을 갖는 90도 원호를 포함한다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 다른 각도, 예를 들어 예각, 둔각, 곡선, 및/또는 다수의 곡선 및 각도의 회전부가 넓은 도관 부분(204)에서 사용될 수 있다. 본원에 개시된 본 발명의 실시형태에서, 단계적 감소 전에 더 넓은 도관에서 90도의 회전부를 포함하는 것은, 사출 몰딩 공정 후에 플라스틱이 냉각될 때 자연적인 부품 수축의 결과로서, 날카로운 회전부의 지역에서 더 좁은 로딩 도관이 협착되는 것을 방지한다. 이러한 회전부에서의 협착은 토출 동안 더 좁은 도관을 고착시킬 수 있고 그에 따라 변형시킬 수 있다. 사출 몰딩 공정 동안, 10 미크론 깊이 및/또는 폭을 갖는 미세 도관에서 90도의 회전부가 있는 경우, 도관은 양 방향으로 6-내지-8-미크론 치수로 감소될 수 있고, 그에 의해서 잠재적인 도관 차단 문제를 야기할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시형태에서 사용되는 제조 방법을 예시한다. 도 7에서, 사출 몰딩 공정(701)을 이용하여 미세 유체 구조물 또는 디바이스를 형성한다. 미세 유체 디바이스는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 사이펀 도관 또는 사이펀 개구를 통해 적어도 하나의 로딩 도관 및/또는 미세 도관에 연결되는 미세 챔버의 어레이를 포함한다. 미세 유체 구조물의 표면은 반-가스-투과성 막에 의해 덮인다. 덮는 공정에서, 유입구 포트, 로딩 도관, 미세 도관, 사이펀 도관, 미세 챔버, 및 종단 챔버를 포함하는 미세 구조물을 완전히 둘러싸기 위해 미세 유체 구조물의 적어도 하나의 표면 내의 개구부가 덮인다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 덮는 것은 박막을 사출 몰딩된 미세 유체 구조물에 적용하는 공정(702)에 의해 수행된다.
일 양태에서, 본 개시 내용은 핵산 샘플을 분석하기 위해 미세 유체 디바이스를 사용하는 장치를 제공한다. 이러한 장치는 하나 이상의 미세 유체 디바이스를 유지하도록 구성된 전달 스테이지를 포함할 수 있다. 미세 유체 디바이스는 유입구 및 유출구를 갖는 미세 도관, 복수의 사이펀 개구에 의해 미세 도관에 연결된 복수의 미세 챔버, 및 미세 유체 디바이스의 표면을 형성하는 박막을 포함할 수 있다. 장치는 미세 유체 디바이스와 유체 연통하는 공압 모듈을 포함할 수 있다. 공압 모듈은 미세 유체 디바이스에 시약을 로딩하고 시약을 미세 챔버 내로 침착시킬 수 있다. 장치는 복수의 미세 챔버와 열 연통되는 열 모듈을 포함할 수 있다. 열 모듈은 미세 챔버의 온도를 제어할 수 있고 미세 챔버를 열적으로 사이클링시킬 수 있다. 장치는 복수의 미세 챔버를 이미징할 수 있는 광학 모듈을 포함할 수 있다. 장치는 또한 전달 스테이지, 공압 모듈, 열 모듈, 및 광학 모듈에 커플링된 컴퓨터 프로세서를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로세서는 (i) 공압 모듈에 지시하여 시약을 미세 유체 디바이스 내로 로딩하고 시약을 복수의 미세 챔버에 침착시키도록, (ii) 열 모듈에 지시하여 복수의 미세 챔버를 열적으로 사이클링 시키도록, 그리고 (iii) 광학 모듈에 지시하여 복수의 미세 챔버를 이미지화하도록 프로그래밍될 수 있다.
전달 스테이지는 미세 유체 디바이스를 입력하고, 미세 유체 디바이스를 유지하고, 미세 유체 디바이스를 출력하도록 구성될 수 있다. 전달 스테이지는 하나 이상의 좌표에서 고정되어 있을 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전달 스테이지는 X 방향, Y 방향, Z 방향, 또는 이들의 임의의 조합으로 이동할 수 있다. 전달 스테이지는 단일 미세 유체 디바이스를 유지할 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 전달 스테이지는 적어도 2, 적어도 3, 적어도 4, 적어도 5, 적어도 6, 적어도 7, 적어도 8, 적어도 9, 적어도 10개, 또는 그 초과의 미세 유체 디바이스를 유지할 수 있다.
공압 모듈은 미세 유체 디바이스의 유입구 및 유출구와 유체 연통하도록 구성될 수 있다. 공압 모듈은 다수의 유입구 및 다수의 유출구에 연결될 수 있는 다수의 연결 포인트를 가질 수 있다. 공압 모듈은 미세 챔버의 단일 어레이를 한 번에, 또는 다수의 미세 챔버의 어레이를 차례로 충전 및/또는 재충전할 수 있다. 공압 모듈은 진공 모듈을 추가로 포함할 수 있다. 공압 모듈은 증가된 압력을 미세 유체 디바이스에 제공하거나 진공을 미세 유체 디바이스에 제공할 수 있다.
열 모듈은 미세 유체 디바이스의 미세 챔버와 열 연통하도록 구성될 수 있다. 열 모듈은 미세 챔버의 단일 어레이의 온도를 제어하도록 또는 미세 챔버의 다수의 어레이의 온도를 제어하도록 구성될 수 있다. 열 제어 모듈은 미세 챔버의 모든 어레이에 걸쳐 동일한 열 프로그램을 수행할 수 있거나, 미세 챔버의 상이한 어레이들로 상이한 열 프로그램들을 수행할 수 있다.
광학 모듈은 다수의 파장의 광을 방출하고 검출하도록 구성될 수 있다. 방출 파장은 사용된 표시자 및 증폭 프로브의 여기 파장에 해당할 수 있다. 방출된 광은 약 450 nm, 500 nm, 525 nm, 550 nm, 575 nm, 600 nm, 625 nm, 650 nm, 675 nm, 700 nm, 또는 이들의 임의의 조합 부근에서 최대 강도를 갖는 파장을 포함할 수 있다. 검출된 광은 약 500 nm, 525 nm, 550 nm, 575 nm, 600 nm, 625 nm, 650 nm, 675 nm, 700 nm, 또는 이들의 임의의 조합 부근에서 최대 강도를 갖는 파장을 포함할 수 있다. 광학 모듈은 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 초과의 파장의 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 광학 모듈은 1개, 2개, 3개, 4개, 또는 그 초과의 파장의 광을 검출하도록 구성될 수 있다. 광의 방출된 파장은 표시자 분자의 여기 파장에 상당할 수 있다. 광의 다른 방출된 파장은 증폭 프로브의 여기 파장에 상당할 수 있다. 광의 하나의 검출된 파장은 표시자 분자의 방출 파장에 상당할 수 있다. 광의 다른 검출된 파장은 미세 챔버 내에서 반응을 검출하는 데 사용되는 증폭 프로브에 해당할 수 있다. 광학 모듈은 미세 챔버의 어레이의 섹션을 영상화하도록 구성될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 모듈은 미세 챔버의 전체 어레이를 단일 영상으로 영상화할 수 있다.
도 8은 도 12에서 후술되는 바와 같이 디지털 PCR 공정을 수행하기 위한 기계(800)를 도시한다. 기계(800)는, 도 10 및 도 11에 기술된 바와 같은 압력의 인가를 수행하도록 동작 가능한, 펌프 및 매니폴드를 포함하고 Z-방향으로 이동될 수 있는 공압 및 펌프 모듈(801)을 포함한다. 공기에 대한 압력 인가는 대기압에서 이미 미세 유체 디바이스 내에 있는 공기를 지칭하고, 이어서 압력이 인가됨에 따라 압축되어 유체(예를 들어, 비-샘플 유체로 오버레이된 샘플 유체)를 밀어 낸다. 기계(800)는 또한, 편평한 블록 열 사이클러와 같은 열 모듈(802)을 포함하고, 그에 따라 미세 유체 디바이스를 열적으로 사이클링함으로써 중합효소 연쇄 반응이 실행되게 한다. 기계(800)는 미세 유체 디바이스 내의 미세 챔버가 PCR 반응을 성공적으로 실행했는지를 광학적으로 결정할 수 있는 에피-형광 광학 모듈과 같은 광학 모듈(803)을 추가로 포함한다. 광학 모듈(803)은 이러한 정보를 처리 시스템(804)에 공급할 수 있고, 처리 시스템(804)은 성공적인 미세 챔버의 미가공 카운트(raw count)를 핵산 농도로 변환하기 위해 푸아송 통계를 사용한다. 전달 스테이지(805)는 다양한 모듈들 사이에서 주어진 미세 유체 디바이스를 이동시키기 위해서 그리고 다수의 미세 유체 디바이스를 동시에 핸들링하도록 사용될 수 있다. 단일 기계에 이러한 기능성을 통합하는 것과 조합된 전술한 미세 유체 디바이스는, dPCR의 다른 구현예 보다, dPCR을 위한 비용, 작업 흐름의 복잡성, 및 공간 요건을 감소시킨다.
도 9는, 슬라이드(900) 상의 4개의 상이한 샘플 처리 유닛(이전에 예시되고 설명되었지만, 도 9에 개별적으로 도시되지 않음)에 도입된 유체에 대한 디바이스 유체 제어를 제공하는 데 사용하기 위한 공압 유닛(901)과 함께, 프레임(905) 상의 슬라이드(900)의 개략도를 예시한다. 저장소(906) 내에서 유지되는 유체는 처리 유닛의 유입구(도 9에 별도로 도시되지 않은 유입구)를 통해 샘플 처리 유닛에 도입된다. 본원에 기술된 바와 같이, 저장소(906)에 인가되는 저압 및 고압을 포함하는 시퀀스 압력 펄스는 샘플 용액/시약을 처리 유닛 내에의 미세 챔버(별도로 도시하지 않음) 내로 로딩한다. 공압 유닛(901)은 이러한 압력의 인가를 제어하고, 각각의 유닛(901)은 전자 압력 조절기(902) 및 적어도 하나의 밸브(903)를 포함한다. 유닛(901)은, 예를 들어, O-링과 같은 적절한 메커니즘을 통해 프레임(905)과 인터페이스하여 저장소(906)에 압력을 전달한다. 더 많거나 더 적은 수의 밸브가 (예를 들어, 저장소의 수에 따라 및/또는 각각의 저장소에 대한 별도의 압력 제어가 요구되는지 여부에 따라) 통합될 수 있다. 프레임(905) 및/또는 슬라이드(900)는, 탭, 또는 다른 시각적 특징부(예를 들어 도시되지 않은, 등록 마크)와 같은 배향 및 등록을 돕기 위한 기계적 키를 포함할 수 있다.
도 10은 본원에서 설명된 본 발명의 하나 이상의 실시형태의 예시적인 샘플 디지털화 공정(1010)을 예시한다. 도 10의 단계(1010)에서, 샘플을 포함하는 유체 또는 용액을 미세 유체 디바이스 또는 처리 유닛의 유입구 포트에 로딩할 수 있다. 미세 유체 디바이스는 위에서 논의된 바와 같이 유입구 포트, 로딩 도관, 및 복수의 챔버 또는 미세 챔버를 포함할 수 있다. 단계(1010)에서 미세 유체 디바이스 내로 로딩된 유체는 샘플을 함유하는 유체 또는 용액을 포함할 수 있거나, 샘플을 함유하지 않는 유체 또는 용액을 포함할 수 있거나, 샘플 유체 및 비-샘플 유체 둘 모두를 포함할 수 있다.
로딩 도관, 선형 로딩 도관, 사이펀 도관, 미세 챔버, 및 종단 챔버를 포함하는 미세 유체 네트워크에서 공기를 압축하기 위해, 고압이 가해질 수 있고, 이는 샘플 유체를 미세 유체 네트워크 내로 흡인할 수 있다. 흡인되는 유체의 양은 이상적인 가스의 법칙에 따라 압축되는 공기와 대략 동일하여야 한다. (적어도 약 10 미크론 깊이 및 적어도 약 10 미크론 폭을 갖는) 로딩 도관의 체적이 (적어도 약 100 미크론 깊이를 갖는) 미세 챔버의 체적보다 작기 때문에, 모든 로딩 도관은 이러한 작용 시에 샘플 유체로 충전될 것이며, 이는 대부분의 압축된 공기가 미세 챔버 및 종단 챔버 내에서 머무를 것임을 의미한다. 압축된 공기는 박막을 통해 계속 빠져나갈 것이고, 그에 따라 미세 도관의 네트워크, 로딩 도관, 사이펀 도관, 및 미세 챔버 내로 더 많은 샘플 유체를 흡인할 것이다. 샘플 유체의 상단부 상에 오버레이된 비-샘플 유체는 나중에 미세 유체 네트워크 내로 흡인될 것인 한편, 샘플 유체는 공기에 의해 점유된 공간을 계속적으로 대체하고, 이는 계속하여 막을 통해 빠져나간다.
단계(1010)에서, 일련의 하나 이상의 압력 펄스가 미세 유체 디바이스의 유입구 포트에 인가될 수 있다. 압력 펄스는 제1의 미리 결정된 기간, 예컨대 짧은 시간 간격 동안 고압을 인가하는 단계를 포함할 수 있고, 그 직후에 제2의 미리 결정된 기간, 예컨대 짧은 시간 간격 동안 저압을 인가하는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 펄싱은 1 분 동안(5 초/5 초 동안 75 Ps/10 Psi의 6번의 사이클) 도입부에서 시작된다(재료가 소수성을 가지기 때문에 어레이 내에는 유체가 없다). 다시 말하면, 더 높은 압력의 펄스가 짧은 시간 간격, 예컨대 5 초 동안 75 psi에서 인가되고, 그 직후에 짧은 시간 간격, 예컨대 5 초 동안 10 psi에서 더 낮은 압력의 펄스가 인가되고, 그 직후에 5 초 동안 75 psi에서 더 높은 압력의 펄스가 다시 인가될 수 있다. 따라서, 더 낮은 압력의 펄스가 후속되는 더 높은 압력의 펄스가 6번의 사이클 동안 연속적인 5 초 시간 간격으로 반복적으로 인가될 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서, 더 많거나 적은 수의 사이클, 예를 들어 5, 10, 12, 20번, 또는 그 초과의 사이클이 고려될 수 있다. 다른 더 높은 압력의 펄스 또는 더 낮은 압력의 펄스, 예를 들어 더 낮은 압력의 펄스에 대한 10 psi 미만 또는 초과, 또는 더 높은 압력의 펄스에 대한 75 psi 초과 또는 미만이 또한 인가될 수 있다.
단계(1020)에서, 일련의 압력 펄스가 인가된 후에, 샘플을 포함하는 용액 또는 유체가 복수의 미세 챔버 중 하나 이상에 로딩될 수 있다. 고압, 예컨대 75 psi가 미리 결정된 기간 동안, 예컨대 본 발명의 일 실시형태에서 더 긴 시간 간격, 예컨대 24 분 동안 인가되어, 샘플 유체를 복수의 미세 챔버로 완전히 디지털화할 수 있고, 여기서 샘플 유체는 복수의 미세 챔버에 체류한다. 단계(1020)의 이유는, 일부 소량의 공기, 예컨대 기포가 여전히 미세 챔버 내에 포획될 수 있기 때문이다. 따라서, 75 Psi에서 24 분 동안 연속적인 압력을 인가하는 것은 (가장 가능성이 높게, 샘플 내로의 공기의 용해, 및 공기가 막의 표면과 더 이상 접촉하지 않는 경우 느린 탈가스 둘 모두를 통해서) 미세 유체 디바이스가 계속 탈가스를 할 수 있게 한다. 마지막으로, 본 발명의 일부 실시형태에서, dPCR 공정 시작 전의 미리 결정된 기간, 예를 들어 5 분 동안, 더 낮은 평형 압력, 예를 들어 50 psi를 dPCR 공정 시작 전에 인가할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서, 5 분 동안 50 psi로 감소시키는 이유는, 압력이 dPCR 동안 50 psi로 유지되기 때문이다. PCR이 시작되기 전에 폐쇄된 시스템이 평형화되지 않는 경우, 온도가 섭씨 96도까지 가열될 때, 폐쇄된 시스템 내의 임의의 잔류 공기는 팽창될 수 있고, 샘플을 외부로 밀어 낼 수 있고, 크로스토크를 야기할 수 있다.
침착된 샘플들 사이의 크로스토크를 감소시키기 위해, 미세 챔버에 유체적으로 커플링된 도관 또는 미세 도관은 단계(1020) 후에 샘플 유체를 실질적으로 또는 완전히 가지지 않을 수 있다. 이를 달성하기 위해, 일 실시형태에서, 미세 유체 디바이스의 유입구 포트 내로 주입된 샘플 유체의 체적은 미세 유체 디바이스의 챔버 또는 미세 챔버의 총 부피보다 작거나 실질적으로 더 작다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 처리 유닛 내의 모든 미세 챔버의 총 체적은 약 11 마이크로리터인 반면, 단지 9 마이크로리터의 샘플 유체만이 처리 유닛에 로딩될 수 있다. 다른 실시형태에서, 샘플 유체의 총 체적은 미세 유체 디바이스의 미세 챔버의 총 조합 체적보다 작으며, 예를 들어 미세 유체 디바이스에 로딩된 샘플 유체의 체적은 총 조합 체적의 약 90%, 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, 20% 미만이다. 일부 실시형태에서, 샘플 유체와 상이한 비-샘플 유체가 또한 전술한 단계(1010)에서 주목한 바와 같이 유입구 포트 내로 로딩되었을 수 있다. 따라서, 단계(1020) 후에, 비-샘플 유체는 주로 도관 및/또는 미세 도관 그리고 미세 챔버의 하단부에서 체류할 수 있고(표면 장력에 의해서 제자리에 유지될 수 있고), 여기서 샘플 유체는 주로 챔버 및 미세 챔버 내에 체류한다. 본 발명의 일 실시형태에서, 하나의 챔버 내의 샘플 유체는 단계(1020) 이후에 다른 챔버 내에 위치된 샘플 유체와 실질적으로 유체 연통되지 않을 수 있다.
도 11은 상기에 논의된 바와 같은 본 발명의 하나 이상의 실시형태의 압력 펄싱 공정을 도시하는 그래프(1100)를 예시하며, 여기서 압력(PSI)은 y-축에 플로팅되고 시간(초)은 x-축에 플로팅된다.
일부 경우에서, 상기 도 10 및 도 11과 관련하여 설명된 공정에 대한 대안적인 공정 또는 방법이 샘플을 디지털화하기 위해 채용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 단일 압력차를 이용하여 샘플 용액(예를 들어, 관심 핵산 분자를 함유함)을 도관에 전달할 수 있고, 동일 압력차를 계속 이용하여 용액을 갖는 챔버를 디지털화할 수 있다(예를 들어, 도관으로부터 챔버로 용액을 전달할 수 있다). 또한, 단일 압력차는 도관 및/또는 챔버의 가압된 탈가스 또는 탈기를 허용할 수 있을 정도로 충분히 클 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 샘플을 포함하는 용액을 도관에 전달하기 위한 압력차는 제1 압력차일 수 있다. 용액을 도관으로부터 챔버(들)를 전달하기 위한 압력차는 제2 압력 차이일 수 있다. 제1 차압과 제2 차압은 동일하거나(예를 들어 같거나) 상이할 수 있다. 예에서, 제2 압력차는 제1 압력차 보다 크다. 대안적으로, 제2 압력차는 제1 압력차보다 작을 수 있다. 제1 압력차, 제2 압력차, 또는 그 둘 모두는 도관 및/또는 챔버의 가압된 탈가스 또는 탈기를 허용할 수 있을 정도로 충분히 클 수 있다. 일부 경우, 제3 압력차를 이용하여, 도관 및/또는 챔버를 가압 탈가스 또는 탈기할 수 있다. 도관 또는 챔버(들)의 가압 탈가스 또는 탈기는 막 또는 멤브레인에 의해 허용될 수 있다. 예를 들어, 압력 임계치에 도달할 때, 막 또는 멤브레인은 가스가 챔버 및/또는 도관으로부터 막 또는 멤브레인을 통해 챔버 및/또는 도관 외부의 환경으로 이동하게 할 수 있다.
도 12는 본원에 기술된 본 발명의 하나 이상의 실시형태를 사용하여 도 8에 예시된 기계에 의해 수행될 수 있는 예시적인 디지털 PCR 공정을 예시한다.디지털화 공정은 도 12에 예시된 바와 같이 핵산 검사를 위한 공통 실험실 작업 흐름에 쉽게 통합된다.단계(1210)(샘플 준비 단계)에서 생물학적 샘플의 준비는, 핵산 분리 그리고 마스터 믹스(master mix) 및 프라이머/프로브를 생물학적 샘플과 조합하는 것을 포함하는, 당업계에 알려진 다른 PCR-기반 작업 흐름에서와 같이 수행될 수 있다. 마스터 믹스는 분자 생물학의 RT-PCR 기술에서 성분으로서 사용되는 전구체 및 효소를 함유하는 혼합물이다. 당업계에 공지된 바와 같은 그러한 혼합물은 적어도 혼합물 dNTP, MgCl2, Taq 중합효소, pH 완충제를 함유할 수 있고, 뉴클레아제-무함유 물에서 혼합된다. 단계(1220)(플레이트 로딩 단계)에서 나타낸 미세 유체 디바이스 플레이트를 도 10 및 도 11과 관련하여 본원에 기재된 바와 같이 로딩(예를 들어, 샘플 유체 혼합물의 피펫팅, 이어서 오일 오버레이의 피펫팅)한 다음, 시약의 공압 로딩 및 디지털화, 열사이클링, 및 데이터/이미지 획득(샘플 디지털화 + PCR + 이미지 획득 단계)을 통합하는 본원에서 설명된 바와 같이 도 8에 예시된 것과 유사한 기구 내에 배치한다. 이어서, PCR 반응에 관한 획득된 데이터를 이후에 소프트웨어로 분석하여 생물학적 샘플 내의 표적 유전자의 농도와 같은 결과를 제공할 수 있다.
도 13은 전술한 본 발명의 하나 이상의 실시형태에 따라 사용되는 디지털 PCR 공정을 예시한다. 단계(1301)에서, 샘플을 함유하는 시약(유체)이 미세 유체 디바이스의 미세 챔버 내에서 디지털화된다. 단계(1302)에서, 시약에 대해서 열 사이클링을 수행하여, 미세 챔버 내의 디지털화된 시약에서 PCR 반응을 실행한다. 이러한 단계는, 예를 들어, 도 8과 관련하여 전술된 바와 같이 편평한 블록 열 사이클러를 사용하여 수행될 수 있다. 단계(1303)에서, 어느 미세 챔버가 PCR 반응을 성공적으로 실행했는지를 결정하기 위해 이미지 획득이 수행된다. 이미지 획득은 예를 들어 3색 프로브 검출 유닛을 사용하여 수행될 수 있다. 단계(1304)에서, 푸아송 통계를 단계(1303)에서 결정된 미세 챔버의 카운트에 적용하여, 양성 챔버의 미가공 개수를 정량화 가능 핵산 농도로 변환한다.
용어
본 문서에 개시된 본 발명의 실시형태와 관련하여 본원에 사용되는 용어는 명시적으로 또는 문맥에 의해 달리 나타내지 않는 한 당업자에 따른 통상적인 의미와 일치하여야 한다.
"챔버"는 비-샘플 유체, 생물학적 샘플과 같은 샘플을 함유하는 유체, 또는 샘플을 포함하는 용액 또는 시약을 미세 유체 디바이스에 침착시킬 수 있게 하는 구조물을 지칭한다. 샘플 침착 및 디지털화를 가능하게 하는 구조물의 예는 웰, 챔버, 및 미세 챔버를 포함한다.
"도관"은 샘플 유체 또는 비-샘플 유체의 이동 경로를 가능하게 하는 구조물을 지칭한다. 유체 이동의 경로를 가능하게 하는 구조물의 예에는 도관, 통로, 미세 도관, 미세 통로, 사이펀 도관, 사이펀 통로, 및 사이펀 개구가 포함된다.
본 명세서에서 논의된 미세 유체 디바이스와 관련하여 사용되는 바와 같은 "깊이"는 일반적으로 도관, 사이펀 개구 또는 도관, 챔버, 또는 미세 챔버의 하단부로부터 도관의 측벽, 사이펀 개구 또는 도관, 챔버, 또는 미세 챔버의 상단부까지, 또는 도관, 사이펀 개구 또는 도관, 챔버, 또는 미세 챔버를 덮는 가스 투과성 막 또는 박막까지 측정된 거리를 지칭한다.
"디지털화된" 또는"디지털화"는 상호교환 가능하게 사용될 수 있으며, 일반적으로 하나 이상의 미세 챔버 내로 분배된 샘플을 지칭한다. 디지털화된 샘플은 다른 디지털화된 샘플과 유체 연통될 수 있거나 그렇지 않을 수 있다. 디지털화된 샘플은 재료(예를 들어, 시약, 분석물)를 교환하지 않거나 다른 디지털화된 샘플과 상호작용하지 않을 수 있다. 샘플 디지털화를 가능하게 하는 구조물의 예에는 웰, 챔버, 및 미세 챔버가 포함된다.
"유체"는 일반적으로 액체 또는 가스를 지칭한다. 유체는 규정된 형상을 유지하지 않고, 유체의 입자가 관찰 가능한 시간 프레임 동안 지역 내에서 지속적인 변화를 겪게 하여 그것이 배치되는 컨테이너를 충전하도록, 유동 또는 이동할 것이다. 따라서 유체는 이동을 허용하는 임의의 적합한 점도를 가질 수 있다. 2 개 이상의 유체가 존재하는 경우, 각각의 유체는 본질적으로 임의의 유체(액체, 가스, 또는 기타) 중에서 당업자에 의해 독립적으로 선택될 수 있다.
"미세 유체"는 일반적으로, 적어도 하나의 도관, 및 선택적으로 복수의 사이펀 개구 또는 도관, 및 챔버 또는 미세 챔버의 어레이를 포함하는 디바이스, 구조물, 물품, 지역, 시스템, 또는 칩을 지칭한다. 예를 들어, 도관은 약 1 밀리미터 이하, 약 750 미크론 이하, 약 500 미크론 이하, 약 250 미크론 이하, 약 100 미크론 이하, 또는 그 미만의 횡단면 치수를 가질 수 있다. 도관 또는 사이펀 도관 또는 개구는 약 50 미크론 이하, 약 10 미크론 이하, 또는 그 미만의 횡단면 치수를 가질 수 있다.
"가압 탈가스(pressurized off-gassing)" 또는"가압 탈기"는 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 일반적으로 압력차의 인가를 통해서, 미세 유체 디바이스와 같은 디바이스의 도관, 개구, 또는 챔버로부터 챔버, 도관, 또는 개구의 외부 환경으로 하나 이상의 가스(예를 들어, 공기, 질소, 산소, 이산화탄소 등)를 제거 또는 배기하는 것을 지칭한다. 압력차는 도관 또는 챔버와 도관 또는 챔버 외부의 환경 사이에서 인가될 수 있다. 압력차는 디바이스로의 하나 이상의 유입구에 대한 인가 또는 압력원에 의해서, 또는 디바이스의 하나 이상의 표면에 대한 진공원의 인가에 의해서 제공될 수 있다. 가압 탈가스 또는 가압 탈기는 도관, 챔버, 또는 개구의 하나 이상의 측면을 덮는 가스 투과성 막, 박막, 또는 멤브레인을 통해서 이루어질 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "샘플"은 일반적으로 핵산 분자를 함유하거나 함유하는 것으로 의심되는 임의의 샘플을 지칭한다. 예를 들어, 샘플은 하나 이상의 핵산 분자를 함유하는 생물학적 샘플일 수 있다. 생물학적 샘플은 혈액(예를 들어, 전혈), 혈장, 혈청, 소변, 타액, 점막 배설물, 가래, 대변 및 눈물에서 수득(예를 들어, 추출 또는 격리)될 수 있거나 이들을 포함할 수 있다. 생물학적 샘플은 유체 또는 조직 샘플(예를 들어, 피부 샘플)일 수 있다. 샘플은 무세포 체액으로부터 수득될 수 있고, 무세포 DNA 또는 무세포 RNA를 포함할 수 있다. 샘플은 종양 세포를 포함할 수 있다. 일부 실시형태에서, 샘플은 환경 샘플(예를 들어, 토양, 폐기물, 물, 주변 공기 등), 산업적 샘플(예를 들어, 임의의 산업 공정의 샘플), 또는 식품 샘플(예를 들어, 유제품, 야채 제품 및 육류 제품)을 포함할 수 있다. 샘플은 미세 유체 디바이스에 로딩하기 전에 처리될 수 있다. 예를 들어, 샘플은 세포를 용해하도록, 핵산 분자를 정제하도록, 및/또는 시약을 포함하도록 처리될 수 있다.
추가적인 실시형태
실시형태 1A. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서: 유입구 포트; 및 유입구 포트에 유체적으로 커플링된 폐쇄된 시스템을 포함하고, 폐쇄된 시스템은: 복수의 선형 로딩 도관; 복수의 종단 챔버로서, 복수의 종단 챔버 중의 종단 챔버는 복수의 선형 로딩 도관 중의 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링되는, 복수의 종단 챔버; 및 샘플을 수용하기 위한 복수의 미세 챔버로서, 복수의 미세 챔버 중의 복수의 미세 챔버는 복수의 선형 로딩 도관 중의 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링되는, 복수의 미세 챔버를 포함하고; 동일한 근접 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 제1의 복수의 미세 챔버 및 제1 종단 챔버와 관련하여, 제1 종단 챔버의 체적은 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적과 동일하거나 그보다 작고, 추가적으로 종단 챔버 중 임의의 하나 보다 더 큰 폐기물 저장소는 폐쇄된 시스템에서 제외되는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 2A. 실시형태 1A에 있어서, 복수의 사이펀 도관을 추가로 포함하고, 복수의 사이펀 도관 중의 사이펀 도관은 선형 로딩 도관과 미세 챔버 사이에 유체적으로 커플링되는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 3A. 실시형태 1A에 있어서, 종단 챔버의 체적은 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버의 체적보다 큰, 미세 유체 디바이스.
실시형태 4A. 실시형태 3A에 있어서, 종단 챔버의 체적은 미세 챔버의 체적의 적어도 약 4배인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 5A. 실시형태 2A에 있어서, 선형 로딩 도관 및 사이펀 도관의 제1 치수는 약 10 미크론 미만인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 6A. 실시형태 1A에 있어서, 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는 적어도 약 100 미크론의 제1 치수를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 7A. 실시형태 1A에 있어서, 미세 유체 디바이스에 적용되는 박막을 추가로 포함하며, 박막은 폐쇄된 시스템의 표면을 형성하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 8A. 실시형태 7A에 있어서, 박막에 의해 형성된 표면은 복수의 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 9A. 실시형태 8A에 있어서, 박막에 의해 형성된 표면은 복수의 선형 로딩 도관의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 10A. 실시형태 9A에 있어서, 박막에 의해 형성된 표면은 복수의 종단 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 11A. 실시형태 7A 내지 실시형태 10A 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 12A. 실시형태 7A 내지 실시형태 10A 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 13A. 실시형태 7A 내지 실시형태 12A 중 어느 하나에 있어서, 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 14A. 실시형태 13A에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
실시형태 15A. 실시형태 13A 또는 실시형태 14A에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 16A. 실시형태 1A 내지 실시형태 15A 중 어느 하나에 있어서, 제1 종단 챔버의 체적은 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 오십 퍼센트(50%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 17A. 실시형태 1A 내지 실시형태 15A 중 어느 하나에 있어서, 제1 종단 챔버의 체적은 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 이십오 퍼센트(25%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 18A. 실시형태 1A 내지 실시형태 15A 중 어느 하나에 있어서, 제1 종단 챔버의 체적은 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 십 퍼센트(10%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 19A. 실시형태 1A 내지 실시형태 18A 중 어느 하나에 있어서, 사출 몰딩된 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 1B. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서: 유입구 포트; 및 유입구 포트에 각각 유체적으로 커플링되는 복수의 데드-엔드형 미세 유체 조립체를 포함하고, 데드-엔드형 미세 유체 조립체의 각각은: 선형 로딩 도관, 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 종단 챔버, 및 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링되고 그에 근접하는 샘플을 수용하도록 구성된 복수의 미세 챔버를 포함하고, 종단 챔버의 체적은 복수의 미세 챔버의 조합된 체적과 동일하거나 그보다 작은, 미세 유체 디바이스.
실시형태 2B. 실시형태 1B에 있어서, 데드-엔드형 미세 유체 조립체 각각은 복수의 사이펀 도관을 추가로 포함하고, 복수의 사이펀 도관 중의 사이펀 도관은 선형 로딩 도관과 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버 사이에 유체적으로 커플링되는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 3B. 실시형태 1B에 있어서, 종단 챔버의 체적은 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버의 체적보다 큰, 미세 유체 디바이스.
실시형태 4B. 실시형태 3B에 있어서, 종단 챔버의 체적은 미세 챔버의 체적의 적어도 약 4배인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 5B. 실시형태 2B에 있어서, 선형 로딩 도관의 제1 치수 및 사이펀 도관의 제1 치수는 각각 약 10 미크론 미만인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 6B. 실시형태 1B에 있어서, 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는 적어도 약 100 미크론의 제1 치수를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 7B. 실시형태 1B에 있어서, 미세 유체 디바이스에 적용되는 박막을 추가로 포함하며, 박막은 미세 유체 디바이스의 표면을 형성하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 8B. 실시형태 7B에 있어서, 박막에 의해 형성된 표면은 복수의 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 9B. 실시형태 8B에 있어서, 박막에 의해 형성된 표면은 선형 로딩 도관의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 10B. 실시형태 9B에 있어서, 박막에 의해 형성된 표면은 종단 챔버의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 11B. 실시형태 7B 내지 실시형태 10B 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 12B. 실시형태 7B 내지 실시형태 10B 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 13B. 실시형태 7B 내지 실시형태 12B 중 어느 하나에 있어서, 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 14B. 실시형태 13B에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
실시형태 15B. 실시형태 13B 또는 실시형태 14B에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 16B. 실시형태 1B 내지 실시형태 15B 중 어느 하나에 있어서, 종단 챔버의 체적은 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 오십 퍼센트(50%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 17B. 실시형태 1B 내지 실시형태 15B 중 어느 하나에 있어서, 종단 챔버의 체적은 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 이십오 퍼센트(25%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 18B. 실시형태 1B 내지 실시형태 15B 중 어느 하나에 있어서, 종단 챔버의 체적은 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 십 퍼센트(10%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 19B. 실시형태 1B 내지 실시형태 18B 중 어느 하나에 있어서, 사출 몰딩된 열가소성 재료를 추가로 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 1C. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서: 제1 미세 도관 부분을 통해 로딩 도관 및 샘플-수용 미세 챔버의 어레이에 유체적으로 커플링된 유입구 포트; 및 유입구 포트와 제1 미세 도관 부분 사이에 유체적으로 커플링된 넓은 도관 부분으로서, 제1 미세 도관 부분은 넓은 도관 부분의 깊이 미만의 깊이를 가지는, 넓은 도관 부분을 포함하고; 제1 미세 도관 부분은 직선 도관을 포함하고, 넓은 도관 부분은, 비-직선 도관 또는 제1 미세 도관 부분의 직선 도관과 상이하게 배향되는 직선 도관 중 적어도 하나를 포함하는 부분을 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 2C. 실시형태 1C에 있어서, 넓은-도관 부분의 깊이는 적어도 약 100 미크론인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 3C. 실시형태 2C에 있어서, 제1 미세 도관 부분의 깊이는 약 10 미크론 이하인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 4C. 실시형태 1C에 있어서, 제1 미세 도관 경로의 경로는: 적어도 약 90도의 곡선, 90도 각도, 예각, 둔각, 곡선, 복수의 곡선, 또는 복수의 각도 중 적어도 하나를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 5C. 실시형태 1C에 있어서, 미세 유체 디바이스는 열가소성 사출 몰딩 미세 유체 디바이스인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 6C. 실시형태 1C에 있어서, 미세 유체 디바이스의 표면 형태의 박막을 추가로 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 7C. 실시형태 6C에 있어서, 박막은 샘플-수용 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 8C. 실시형태 7C에 있어서, 표면 형태의 박막은 로딩 도관의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 9C. 실시형태 6C 내지 실시형태 8C 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 10C. 실시형태 6C 내지 실시형태 8C 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 11C. 실시형태 6C 내지 실시형태 10C 중 어느 하나에 있어서, 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 12C. 실시형태 13C에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
실시형태 13C. 실시형태 6CB 내지 실시형태 12C 중 어느 하나에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 14C. 실시형태 1C 내지 실시형태 13C 중 어느 하나에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스의 적어도 부분은 실질적으로 광학적으로 투명한, 미세 유체 디바이스.
실시형태 15C. 실시형태 1C 내지 실시형태 14C 중 어느 하나에 있어서, 미세 유체 디바이스는, 연속적인 사출 몰딩된 열가소성 부품을 함께 형성하는 복수의 미세 유체 디바이스 중 하나인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 16C. 실시형태 15C에 있어서, 미세 유체 디바이스는 복수의 미세 유체 디바이스 중 다른 미세 유체 디바이스에 유체적으로 커플링되지 않는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 1D. 생물학적 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서: 유입구 포트; 복수의 미세 챔버; 유입구 포트에 그리고 복수의 미세 챔버에 각각 유체적으로 커플링된 복수의 로딩 도관; 및 복수의 사이펀 도관으로서, 사이펀 도관의 각각은 로딩 도관을 미세 챔버에 유체적으로 커플링시키는, 복수의 사이펀 도관을 포함하고, 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는, 선택적으로 실질적으로 로딩 도관에 대면되는 제1 측면 및 로딩 도관에 대면되지 않거나 복수의 미세 챔버 중의 인접 미세 챔버에 실질적으로 대면되는 제2 측면을 포함하고; 사이펀 도관은 제2 측면을 통해 로딩 도관을 미세 챔버에 유체적으로 커플링시키는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 2D. 실시형태 1D에 있어서, 사이펀 도관은 곡선형 도관을 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 3D. 실시형태 2D에 있어서, 곡선형 경로는 약 90도의 회전부를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 4D. 실시형태 2D에 있어서, 곡선형 도관은 적어도 약 10 미크론의 곡률 반경을 갖는 회전부를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 5D. 실시형태 1D에 있어서, 복수의 사이펀 도관 각각은 길이가 실질적으로 동일한, 미세 유체 디바이스.
실시형태 6D. 실시형태 1D에 있어서, 복수의 사이펀 도관 각각은 로딩 도관 상에서 실질적으로 등거리 포지션에 위치되는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 7D. 실시형태 1D에 있어서, 미세 유체 디바이스는 열가소성 사출 몰딩 미세 유체 디바이스인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 8D. 실시형태 1D 내지 실시형태 7D 중 어느 하나에 있어서, 미세 유체 디바이스의 표면 형태로 적용된 박막을 추가로 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 9D. 실시형태 8D에 있어서, 표면 형태의 박막은 복수의 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 10D. 실시형태 9D에 있어서, 박막에 의해 형성된 표면은 복수의 로딩 도관의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 11D. 실시형태 8D 내지 실시형태 10D 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 12D. 실시형태 8D 내지 실시형태 10D 중 어느 하나에 있어서, 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 13D. 실시형태 8D 내지 실시형태 12D 중 어느 하나에 있어서, 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 14D. 실시형태 13D에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
실시형태 15D. 실시형태 13D 또는 실시형태 14D에 있어서, 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 16D. 실시형태 1D 내지 실시형태 15D 중 어느 하나에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스의 적어도 부분은 실질적으로 광학적으로 투명한, 미세 유체 디바이스.
실시형태 17D. 실시형태 1D 내지 실시형태 15D 중 어느 하나에 있어서, 미세 유체 디바이스는 연속적인 사출 몰딩된 열가소성 부품을 함께 형성하는 복수의 미세 유체 디바이스 중 하나인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 18D. 실시형태 17D에 있어서, 미세 유체 디바이스는 복수의 미세 유체 디바이스 중 다른 미세 유체 디바이스에 유체적으로 커플링되지 않는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 1E. 생물학적 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서: 유입구 포트; 복수의 미세 챔버; 및 유입구 포트에 그리고 복수의 미세 챔버에 각각 유체적으로 커플링된 복수의 로딩 도관을 포함하고, 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는 4개의 실질적으로 직사각형인 측벽을 포함하는 실질적으로 직사각형인 3차원 형상을 포함하고, 2개의 인접한 측벽이 곡선형 모서리에 의해 결합되는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 2E. 실시형태 1E에 있어서, 곡선형 모서리는 적어도 약 10 미크론의 반경을 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 3E. 실시형태 1E에 있어서, 복수의 미세 챔버 각각은 적어도 약 100 미크론의 깊이를 갖는, 미세 유체 디바이스.
실시형태 4E. 실시형태 1E에 있어서, 미세 챔버의 깊이 대 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버와 인접 미세 챔버 사이의 최소 거리의 비가 적어도 약 3:1 인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 5E. 실시형태 1E에 있어서, 미세 챔버의 깊이 대 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버와 인접 미세 챔버 사이의 최소 거리의 비가 적어도 약 5:1 인, 미세 유체 디바이스.
실시형태 1F. 샘플을 처리하도록 각각 구성된 복수의 미세 유체 조립체를 포함하는 미세 유체 디바이스에 샘플을 로딩하는 방법으로서: 미세 유체 조립체 내의 내용물에 복수의 압력 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 복수의 압력 펄스는 제1 시간 간격 동안 인가되는 제1 압력 및 제2 시간 간격 동안 인가되는 제2 압력을 포함하며, 미세 유체 조립체의 각각은 유입구, 제1 단부에서 유입구에 유체적으로 커플링된 로딩 도관, 샘플을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 데드-엔드형 미세 챔버, 및 미세 챔버와 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 사이펀 도관을 포함하고, 샘플의 체적이 미세 유체 디바이스의 복수의 미세 챔버 내로 흡인되는, 방법.
실시형태 2F. 실시형태 1F에 있어서, 미세 유체 디바이스 내로 흡인되는 샘플의 체적은 미세 챔버의 총 부피 용량보다 작은, 방법.
실시형태 3F. 실시형태 1F에 있어서, 제1 압력은 적어도 약 75 psi이고, 제2 압력은 적어도 약 10 psi인, 방법.
실시형태 4F. 실시형태 1F에 있어서, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격은 실질적으로 동일한, 방법.
실시형태 5F. 실시형태 1F에 있어서, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격은 각각 적어도 약 2.5 초 및 최대 약 10 초인, 방법.
실시형태 6F. 실시형태 1F 내지 실시형태 5F 중 어느 하나에 있어서, 미세 유체 디바이스는 적재 도관, 적어도 하나의 미세 챔버, 및 사이펀 도관 중 적어도 하나의 표면을 형성하는 가스 투과성 막을 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 7F. 실시형태 6F에 있어서, 가스 투과성 막은 대기압에서 가스 투과성이 아니지만, 대기압보다 높은 압력에서 가스 투과성인, 방법.
실시형태 8F. 실시형태 6F에 있어서, 압력 펄스를 인가하는 단계는 적어도 하나의 미세 챔버 내의 가스가 가스 투과성 막을 통과하게 하는, 방법.
실시형태 9F. 실시형태 6F에 있어서, 가스 투과성 막은 두께가 약 80 미크론 미만인, 방법.
실시형태 10F. 실시형태 6F에 있어서, 가스 투과성 막은 열가소성 재료를 포함하는, 방법.
실시형태 11F. 실시형태 10F에 있어서, 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 방법.
실시형태 12F. 실시형태 6F에 있어서, 가스 투과성 막은 실질적으로 투명한, 방법.
실시형태 13F. 실시형태 6F에 있어서, 가스 투과성 막은 액체에 대해 실질적으로 불투과성인 것으로 구성되는, 방법.
실시형태 14F. 실시형태 1F 내지 13F 중 어느 하나에 있어서, 방법은 하나의 통합된 기계를 사용하여 수행되는, 방법.
실시형태 15F. 실시형태 1F 내지 실시형태 14F 중 어느 하나에 있어서, 샘플은 중합효소 연쇄 반응(PCR) 시약 및 핵산 분자를 포함하는, 방법.
실시형태 16F. 실시형태 1F 내지 실시형태 15F 중 어느 하나의 로딩 방법을 포함하고, 복수의 미세 챔버의 열 사이클링에 의해 PCR 증폭을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 생물학적 샘플 처리 방법.
실시형태 17F. 실시형태 16F에 있어서, 복수의 미세 챔버의 이미지를 획득하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 18F. 실시형태 17F에 있어서, PCR 증폭이 성공적으로 달성된 복수의 미세 챔버의 이미지 내의 미세 챔버의 수를 카운팅하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 19F. 실시형태 18F에 있어서, 핵산 농도를 도출하기 위해 PCR 증폭이 성공적으로 달성된 복수의 미세 챔버의 개수에 푸아송 통계를 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 20F. 실시형태 1F 내지 19F 중 어느 하나에 있어서, 로딩 도관에 유체적으로 커플링되고 크로스토크를 감소시키기 위해 샘플의 과충전을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 데드-엔드형 종단 챔버를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 21F. 실시형태 1F 내지 실시형태 20F 중 어느 하나에 있어서, 로딩 도관은 복수의 서브-도관 및 적어도 하나의 유입구를 복수의 서브-도관과 유체적으로 커플링시키는 스플리터 도관 구조물을 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 22F. 실시형태 21F에 있어서, 복수의 서브-도관은 복수의 선형 서브-도관을 포함하고, 복수의 선형 서브-도관의 각각은 제1 서브-도관 단부에서 스플리터 도관 구조물에 그리고 제2 서브-도관 단부에서 종단 챔버에 연결되는, 방법.
실시형태 23F. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스 내로 샘플을 로딩하는 방법으로서, 미세 유체 디바이스는 유입구, 제1 단부에서 유입구에 유체적으로 커플링된 적어도 하나의 로딩 도관, 복수의 미세 챔버, 및 복수의 미세 챔버를 적어도 하나의 로딩 도관과 유체적으로 커플링시키는 복수의 사이펀 도관을 포함하고, 방법은: 미세 유체 디바이스 내의 유체 내용물에 복수의 압력 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 복수의 압력 펄스는 제2 시간 간격 동안 인가되는 제2 압력을 포함하는 복수의 밸리와 교번하는 제1 시간 간격 동안 인가되는 제1 압력을 포함하는 복수의 피크를 포함하고, 그에 의해서 복수의 미세 챔버 내의 가스가 가스 투과성 막을 통과하게 하며, 샘플을 포함하는 시약의 체적이 미세 유체 디바이스의 미세 챔버 내로 흡인되고, 미세 유체 디바이스는 적어도 하나의 로딩 도관, 복수의 미세 챔버, 및 복수의 사이펀 도관의 표면을 형성하는 가스 투과성 막을 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 24F. 실시형태 23F에 있어서, 미세 유체 디바이스 내로 흡인되는 샘플을 포함하는 시약의 체적은 복수의 미세 챔버의 총 부피 용량보다 작은, 방법.
실시형태 25F. 실시형태 23F 또는 실시형태 24F에 있어서, 비-샘플 유체의 체적을 미세 유체 디바이스 내로 흡입하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 26F. 실시형태 23F 내지 실시형태 25F 중 어느 하나에 있어서, 제1 압력은 적어도 약 75 psi이고 제2 압력은 약 10 psi인, 방법.
실시형태 27F. 실시형태 23F 내지 실시형태 26F 중 어느 하나에 있어서, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격은 실질적으로 동일한, 방법.
실시형태 28F. 실시형태 23F 내지 실시형태 26F 중 어느 하나에 있어서, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격은 각각 적어도 약 2.5 초 및 최대 약 10 초인, 방법.
실시형태 29F. 실시형태 23F 내지 실시형태 28F 중 어느 하나에 있어서, 복수의 압력 펄스가 인가된 후에 제3 시간 간격 동안 미세 유체 디바이스의 유체 내용물에 제3 압력을 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
실시형태 30F. 실시형태 29F에 있어서, 제3 압력은 적어도 약 50 psi인, 방법.
실시형태 31F. 실시형태 29F 또는 실시형태 30F에 있어서, 제3 시간 간격은 적어도 약 5 분인, 방법.
실시형태 32F. 실시형태 23F 내지 실시형태 31F 중 어느 하나에 있어서, 가스 투과성 막은 두께가 약 80 미크론 미만인, 방법.
실시형태 33F. 실시형태 23F 내지 실시형태 32F 중 어느 하나에 있어서, 가스 투과성 막은 열가소성 재료를 포함하는, 방법.
실시형태 34F. 실시형태 33F에 있어서, 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 방법.
실시형태 35F. 실시형태 23F 내지 실시형태 34F 중 어느 하나에 있어서, 가스 투과성 막은 실질적으로 투명한, 방법.
실시형태 36F. 실시형태 23F 내지 실시형태 35F 중 어느 하나에 있어서, 가스 투과성 막은 액체에 대해 실질적으로 불투과성인 것으로 구성되는, 방법.

Claims (113)

  1. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서:
    유입구 포트; 및
    상기 유입구 포트에 유체적으로 커플링된 폐쇄된 시스템을 포함하고, 상기 폐쇄된 시스템은:
    복수의 선형 로딩 도관;
    복수의 종단 챔버로서, 상기 복수의 종단 챔버 중의 종단 챔버는 상기 복수의 선형 로딩 도관 중의 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링되는, 복수의 종단 챔버; 및
    상기 샘플을 수용하기 위한 복수의 미세 챔버로서, 상기 복수의 미세 챔버 중의 복수의 미세 챔버는 상기 복수의 선형 로딩 도관 중의 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링되는, 복수의 미세 챔버를 포함하고;
    동일한 근접 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 제1의 복수의 미세 챔버 및 제1 종단 챔버와 관련하여, 상기 제1 종단 챔버의 체적은 상기 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적과 동일하거나 그보다 작고, 추가적으로 상기 종단 챔버 중 임의의 하나 보다 더 큰 폐기물 저장소는 상기 폐쇄된 시스템에서 제외되는, 미세 유체 디바이스.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 사이펀 도관을 추가로 포함하고, 상기 복수의 사이펀 도관 중의 사이펀 도관은 선형 로딩 도관과 미세 챔버 사이에 유체적으로 커플링되는, 미세 유체 디바이스.
  3. 제1항에 있어서, 상기 종단 챔버의 체적은 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버의 체적보다 큰, 미세 유체 디바이스.
  4. 제3항에 있어서, 상기 종단 챔버의 체적은 상기 미세 챔버의 체적의 적어도 약 4배인, 미세 유체 디바이스.
  5. 제2항에 있어서, 상기 선형 로딩 도관 및 상기 사이펀 도관의 제1 치수는 약 10 미크론 미만인, 미세 유체 디바이스.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는 적어도 약 100 미크론의 제1 치수를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 미세 유체 디바이스에 적용되는 박막을 추가로 포함하며, 상기 박막은 상기 폐쇄된 시스템의 표면을 형성하는, 미세 유체 디바이스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 박막에 의해 형성된 상기 표면은 상기 복수의 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  9. 제8항에 있어서, 상기 박막에 의해 형성된 상기 표면은 상기 복수의 선형 로딩 도관의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  10. 제9항에 있어서, 상기 박막에 의해 형성된 상기 표면은 상기 복수의 종단 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  13. 제7항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 상기 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 종단 챔버의 체적은 상기 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 오십 퍼센트(50%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
  17. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 종단 챔버의 체적은 상기 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 이십오 퍼센트(25%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
  18. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 종단 챔버의 체적은 상기 제1 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 십 퍼센트(10%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    사출 몰딩된 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  20. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서:
    유입구 포트; 및
    상기 유입구 포트에 각각 유체적으로 커플링되는 복수의 데드-엔드형 미세 유체 조립체를 포함하고, 상기 데드-엔드형 미세 유체 조립체의 각각은
    선형 로딩 도관,
    상기 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 종단 챔버, 및
    상기 선형 로딩 도관에 유체적으로 커플링되고 그에 근접하는 상기 샘플을 수용하도록 구성된 복수의 미세 챔버를 포함하고,
    상기 종단 챔버의 체적은 상기 복수의 미세 챔버의 조합된 체적과 동일하거나 그보다 작은, 미세 유체 디바이스.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 데드-엔드형 미세 유체 조립체 각각은 복수의 사이펀 도관을 추가로 포함하고,
    상기 복수의 사이펀 도관 중의 사이펀 도관은 상기 선형 로딩 도관과 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버 사이에 유체적으로 커플링되는, 미세 유체 디바이스.
  22. 제20항에 있어서, 상기 종단 챔버의 체적은 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버의 체적보다 큰, 미세 유체 디바이스.
  23. 제22항에 있어서, 상기 종단 챔버의 체적은 상기 미세 챔버의 체적의 적어도 약 4배인, 미세 유체 디바이스.
  24. 제21항에 있어서, 상기 선형 로딩 도관의 제1 치수 및 상기 사이펀 도관의 제1 치수는 각각 약 10 미크론 미만인, 미세 유체 디바이스.
  25. 제20항에 있어서, 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는 적어도 약 100 미크론의 제1 치수를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  26. 제20항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스에 적용되는 박막을 추가로 포함하며, 상기 박막은 상기 미세 유체 디바이스의 표면을 형성하는, 미세 유체 디바이스.
  27. 제26항에 있어서, 상기 박막에 의해 형성된 상기 표면은 상기 복수의 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  28. 제27항에 있어서, 상기 박막에 의해 형성된 상기 표면은 상기 선형 로딩 도관의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  29. 제28항에 있어서, 상기 박막에 의해 형성된 상기 표면은 상기 종단 챔버의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  30. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  31. 제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  32. 제26항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  33. 제32항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 상기 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
  34. 제32항 또는 제33항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  35. 제20항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종단 챔버의 체적은 상기 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 오십 퍼센트(50%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
  36. 제20항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종단 챔버의 체적은 상기 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 이십오 퍼센트(25%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
  37. 제20항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 종단 챔버의 체적은 상기 복수의 미세 챔버의 조합된 체적의 십 퍼센트(10%) 이하인, 미세 유체 디바이스.
  38. 제20항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 사출 몰딩된 열가소성 재료를 추가로 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  39. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서:
    제1 미세 도관 부분을 통해 로딩 도관 및 샘플-수용 미세 챔버의 어레이에 유체적으로 커플링된 유입구 포트; 및
    상기 유입구 포트와 상기 제1 미세 도관 부분 사이에 유체적으로 커플링된 넓은 도관 부분으로서, 상기 제1 미세 도관 부분은 상기 넓은 도관 부분의 깊이 미만의 깊이를 가지는, 넓은 도관 부분을 포함하고;
    상기 제1 미세 도관 부분은 직선 도관을 포함하고, 상기 넓은 도관 부분은, 비-직선 도관 또는 상기 제1 미세 도관 부분의 직선 도관과 상이하게 배향되는 직선 도관 중 적어도 하나를 포함하는 부분을 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  40. 제39항에 있어서, 상기 넓은-도관 부분의 깊이는 적어도 약 100 미크론인, 미세 유체 디바이스.
  41. 제40항에 있어서, 상기 제1 미세 도관 부분의 깊이는 약 10 미크론 이하인, 미세 유체 디바이스.
  42. 제39항에 있어서, 상기 제1 미세 도관 경로의 경로는: 적어도 약 90도의 곡선, 90도 각도, 예각, 둔각, 곡선, 복수의 곡선, 또는 복수의 각도 중 적어도 하나를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  43. 제39항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스는 열가소성 사출 몰딩 미세 유체 디바이스인, 미세 유체 디바이스.
  44. 제39항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스의 표면 형태의 박막을 추가로 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  45. 제44항에 있어서, 상기 박막은 상기 샘플-수용 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  46. 제45항에 있어서, 상기 표면 형태의 박막은 상기 로딩 도관의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  47. 제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  48. 제44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  49. 제44항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  50. 제49항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 상기 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
  51. 제44항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  52. 제39항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스의 적어도 부분은 실질적으로 광학적으로 투명한, 미세 유체 디바이스.
  53. 제39항 내지 제52항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스는, 연속적인 사출 몰딩된 열가소성 부품을 함께 형성하는 복수의 미세 유체 디바이스 중 하나인, 미세 유체 디바이스.
  54. 제53항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스는 복수의 미세 유체 디바이스 중 다른 미세 유체 디바이스에 유체적으로 커플링되지 않는, 미세 유체 디바이스.
  55. 생물학적 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서:
    유입구 포트;
    복수의 미세 챔버;
    상기 유입구 포트에 그리고 상기 복수의 미세 챔버에 각각 유체적으로 커플링된 복수의 로딩 도관; 및
    복수의 사이펀 도관으로서, 상기 사이펀 도관의 각각은 로딩 도관을 미세 챔버에 유체적으로 커플링시키는, 복수의 사이펀 도관을 포함하고,
    상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는, 선택적으로 실질적으로 로딩 도관에 대면되는 제1 측면 및 로딩 도관에 대면되지 않거나 상기 복수의 미세 챔버 중의 인접 미세 챔버에 실질적으로 대면되는 제2 측면을 포함하고;
    사이펀 도관이 상기 제2 측면을 통해 상기 로딩 도관을 상기 미세 챔버에 유체적으로 커플링시키는, 미세 유체 디바이스.
  56. 제55항에 있어서, 상기 사이펀 도관은 곡선형 경로를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  57. 제56항에 있어서, 상기 곡선형 경로는 약 90도의 회전부를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  58. 제56항에 있어서, 상기 곡선형 경로는 적어도 약 10 미크론의 곡률 반경을 갖는 회전부를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  59. 제55항에 있어서, 상기 복수의 사이펀 도관 각각은 길이가 실질적으로 동일한, 미세 유체 디바이스.
  60. 제55항에 있어서, 상기 복수의 사이펀 도관 각각은 로딩 도관 상에서 실질적으로 등거리 포지션에 위치되는, 미세 유체 디바이스.
  61. 제55항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스는 열가소성 사출 몰딩 미세 유체 디바이스인, 미세 유체 디바이스.
  62. 제55항 내지 제61항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스의 표면 형태로 적용된 박막을 추가로 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  63. 제62항에 있어서, 상기 표면 형태의 박막은 상기 복수의 미세 챔버의 외부 표면을 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  64. 제63항에 있어서, 상기 박막에 의해 형성된 상기 표면은 상기 복수의 로딩 도관의 외부 표면을 추가적으로 제공하는, 미세 유체 디바이스.
  65. 제62항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 70 내지 90 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  66. 제62항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 약 80 미크론의 두께를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  67. 제62항 내지 제66항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 박막은 가스-투과성 열가소성 재료를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  68. 제67항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 상기 샘플에 대해 투과성이 아닌, 미세 유체 디바이스.
  69. 제67항 또는 제68항에 있어서, 상기 가스 투과성 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 미세 유체 디바이스.
  70. 제55항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스의 적어도 부분은 실질적으로 광학적으로 투명한, 미세 유체 디바이스.
  71. 제55항 내지 제69항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스는, 연속적인 사출 몰딩된 열가소성 부품을 함께 형성하는 복수의 미세 유체 디바이스 중 하나인, 미세 유체 디바이스.
  72. 제71항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스는 복수의 미세 유체 디바이스 중 다른 미세 유체 디바이스에 유체적으로 커플링되지 않는, 미세 유체 디바이스.
  73. 생물학적 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스로서:
    유입구 포트;
    복수의 미세 챔버; 및
    상기 유입구 포트에 그리고 상기 복수의 미세 챔버에 각각 유체적으로 커플링된 복수의 로딩 도관을 포함하고, 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버는 4개의 실질적으로 직사각형인 측벽을 포함하는 실질적으로 직사각형인 3차원 형상을 포함하고, 2개의 인접한 측벽이 곡선형 모서리에 의해 결합되는, 미세 유체 디바이스.
  74. 제73항에 있어서, 상기 곡선형 모서리는 적어도 약 10 미크론의 반경을 갖는, 미세 유체 디바이스.
  75. 제73항에 있어서, 상기 복수의 미세 챔버 각각은 적어도 약 100 미크론의 깊이를 갖는, 미세 유체 디바이스.
  76. 제73항에 있어서, 상기 미세 챔버의 깊이 대 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버와 인접 미세 챔버 사이의 최소 거리의 비가 적어도 약 3:1인, 미세 유체 디바이스.
  77. 제73항에 있어서, 상기 미세 챔버의 깊이 대 상기 복수의 미세 챔버 중의 미세 챔버와 인접 미세 챔버 사이의 최소 거리의 비가 적어도 약 5:1인, 미세 유체 디바이스.
  78. 샘플을 처리하도록 각각 구성되는 복수의 미세 유체 조립체를 포함하는 미세 유체 디바이스 내로 샘플을 로딩하는 방법으로서:
    상기 미세 유체 조립체 내의 내용물에 복수의 압력 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 압력 펄스는 제1 시간 간격 동안 인가되는 제1 압력 및 제2 시간 간격 동안 인가되는 제2 압력을 포함하며,
    상기 미세 유체 조립체의 각각은 유입구, 제1 단부에서 상기 유입구에 유체적으로 커플링된 로딩 도관, 상기 샘플을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 데드-엔드형 미세 챔버, 및 상기 미세 챔버와 로딩 도관에 유체적으로 커플링된 사이펀 도관을 포함하고,
    상기 샘플의 체적이 상기 미세 유체 디바이스의 복수의 미세 챔버 내로 흡인되는, 방법.
  79. 제78항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스 내로 흡인되는 상기 샘플의 체적은 상기 미세 챔버의 총 부피 용량보다 작은, 방법.
  80. 제78항에 있어서, 상기 제1 압력은 적어도 약 75 psi이고, 상기 제2 압력은 적어도 약 10 psi인, 방법.
  81. 제78항에 있어서, 상기 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격은 실질적으로 동일한, 방법.
  82. 제78항에 있어서, 상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격은 각각 적어도 약 2.5 초 및 최대 약 10 초인, 방법.
  83. 제78항 내지 제82항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스는 상기 적재 도관, 상기 적어도 하나의 미세 챔버, 및 상기 사이펀 도관 중 적어도 하나의 표면을 형성하는 가스 투과성 막을 추가로 포함하는, 방법.
  84. 제83항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 대기압에서 가스 투과성이 아니지만, 대기압보다 높은 압력에서 가스 투과성인, 방법.
  85. 제83항에 있어서, 상기 압력 펄스를 인가하는 단계는 적어도 하나의 미세 챔버 내의 가스가 가스 투과성 막을 통과하게 하는, 방법.
  86. 제83항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 두께가 약 80 미크론 미만인, 방법.
  87. 제83항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 열가소성 재료를 포함하는, 방법.
  88. 제87항에 있어서, 상기 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 방법.
  89. 제83항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 실질적으로 투명한, 방법.
  90. 제83항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 액체에 대해 실질적으로 불투과성인 것으로 구성되는, 방법.
  91. 제78항 내지 제90항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 하나의 통합된 기계를 사용하여 수행되는, 방법.
  92. 제78항 내지 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 샘플은 중합효소 연쇄 반응(PCR) 시약 및 핵산 분자를 포함하는, 방법.
  93. 제78항 내지 제92항 중 어느 한 항의 로딩 방법을 포함하고, 상기 복수의 미세 챔버의 열 사이클링에 의해 PCR 증폭을 수행하는 단계를 추가로 포함하는 생물학적 샘플 처리 방법.
  94. 제93항에 있어서, 복수의 미세 챔버의 이미지를 획득하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  95. 제94항에 있어서, PCR 증폭이 성공적으로 달성된 상기 복수의 미세 챔버의 이미지 내의 미세 챔버의 수를 카운팅하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  96. 제95항에 있어서, 핵산 농도를 도출하기 위해 PCR 증폭이 성공적으로 달성된 상기 복수의 미세 챔버의 개수에 푸아송 통계를 적용하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  97. 제78항 내지 제96항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로딩 도관에 유체적으로 커플링되고 크로스토크를 감소시키기 위해 상기 샘플의 과충전을 수용하도록 구성된 적어도 하나의 데드-엔드형 종단 챔버를 추가로 포함하는, 방법.
  98. 제78항 내지 제97항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 로딩 도관은 복수의 서브-도관 및 적어도 하나의 유입구를 복수의 서브-도관과 유체적으로 커플링시키는 스플리터 도관 구조물을 추가로 포함하는, 방법.
  99. 제98항에 있어서, 상기 복수의 서브-도관은 복수의 선형 서브-도관을 포함하고, 상기 복수의 선형 서브-도관의 각각은 제1 서브-도관 단부에서 스플리터 도관 구조물에 그리고 제2 서브-도관 단부에서 종단 챔버에 연결되는, 방법.
  100. 샘플을 처리하도록 구성된 미세 유체 디바이스 내로 상기 샘플을 로딩하는 방법으로서, 상기 미세 유체 디바이스는 유입구, 제1 단부에서 상기 유입구에 유체적으로 커플링된 적어도 하나의 로딩 도관, 복수의 미세 챔버, 및 상기 복수의 미세 챔버를 상기 적어도 하나의 로딩 도관과 유체적으로 커플링시키는 복수의 사이펀 도관을 포함하고, 상기 방법은:
    상기 미세 유체 디바이스 내의 유체 내용물에 복수의 압력 펄스를 인가하는 단계를 포함하고, 상기 복수의 압력 펄스는 제2 시간 간격 동안 인가되는 제2 압력을 포함하는 복수의 밸리(valley)와 교번하는 제1 시간 간격 동안 인가되는 제1 압력을 포함하는 복수의 피크를 포함하고, 그에 의해서 상기 복수의 미세 챔버 내의 가스가 가스 투과성 막을 통과하게 하며;
    상기 샘플을 포함하는 시약의 체적이 상기 미세 유체 디바이스의 상기 미세 챔버 내로 흡인되고;
    상기 미세 유체 디바이스는 상기 적어도 하나의 로딩 도관, 상기 복수의 미세 챔버, 및 상기 복수의 사이펀 도관의 표면을 형성하는 가스 투과성 막을 추가로 포함하는, 방법.
  101. 제100항에 있어서, 상기 미세 유체 디바이스 내로 흡인되는 상기 샘플을 포함하는 시약의 체적은 상기 복수의 미세 챔버의 총 부피 용량보다 작은, 방법.
  102. 제100항 또는 제101항에 있어서, 비-샘플 유체의 체적을 상기 미세 유체 디바이스 내로 흡입하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  103. 제100항 내지 제102항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 압력은 적어도 약 75 psi이고 제2 압력은 약 10 psi인, 방법.
  104. 제100항 내지 제103항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 시간 간격 및 제2 시간 간격은 실질적으로 동일한, 방법.
  105. 제100항 내지 제103항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 시간 간격 및 상기 제2 시간 간격은 각각 적어도 약 2.5 초 및 최대 약 10 초인, 방법.
  106. 제100항 내지 제105항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 압력 펄스가 인가된 후에 제3 시간 간격 동안 상기 미세 유체 디바이스의 유체 내용물에 제3 압력을 인가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  107. 제106항에 있어서, 상기 제3 압력은 적어도 약 50 psi인, 방법.
  108. 제106항 또는 제107항에 있어서, 제3 시간 간격은 적어도 약 5 분인, 방법.
  109. 제100항 내지 제108항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 두께가 약 80 미크론 미만인, 방법.
  110. 제100항 내지 제109항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 열가소성 재료를 포함하는, 방법.
  111. 제110항에 있어서, 상기 열가소성 재료는 환형 올레핀 공중합체를 포함하는, 방법.
  112. 제100항 내지 제111항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 실질적으로 투명한, 방법.
  113. 제100항 내지 제112항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가스 투과성 막은 액체에 대해 실질적으로 불투과성인 것으로 구성되는, 방법.
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