CN113710352B - 微流体装置和用于提供双乳液液滴的方法 - Google Patents

微流体装置和用于提供双乳液液滴的方法 Download PDF

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Abstract

一种微流体装置、用于制造微流体装置的方法和用于使用微流体装置提供双乳液液滴的方法。此外,一种组合件,其被配置成向所述微流体装置供应压力以提供双乳液液滴。此外,一种试剂盒,其包括多个微流体装置和多种流体,所述多种流体被配置成用于与所述微流体装置一起使用以提供双乳液液滴。

Description

微流体装置和用于提供双乳液液滴的方法
本发明涉及一种微流体装置、用于制造微流体装置的方法和用于使用微流体装置提供双乳液液滴的方法。此外,本发明涉及一种组合件,所述组合件被配置成向所述微流体装置供应压力以提供双乳液液滴。此外,本发明涉及一种试剂盒,所述试剂盒包括多个微流体装置和多种流体,所述多种流体被配置成用于与所述微流体装置一起使用以提供双乳液液滴。
双乳液液滴,如包括水性内相和悬浮在外部水性载体相中的油层的双乳液液滴,已用于许多工业、医学和研究应用。例如,此类应用可以包括:药物递送、化妆品递送媒剂、细胞包封和合成生物学。细胞、化学品或分子分成数百万个更小的分区,如使用双乳液液滴可以提供的,可以分离每个单元的反应,如通过分离每个样品管线的反应,这可以实现分别处理或分析每个分区。
对于一些应用,双乳液液滴可以优于单乳液液滴,因为双乳液液滴可以具有相同类型的如水等液体的内相和载体相。由于用于上述应用的设备的状态,同时具有水作为内相和载体相可能是有利的。
现有技术微流体装置和用于提供双乳液液滴的方法从如以下出版物中获知:EP11838713;US 9238206 B2;US 20170022538 A1;US 8802027 B2;US 20120211084;US9039273 B2;和US 7772287 B2。
本发明的发明人已经认识到了现有技术装置和方法的潜在缺点。已认识到的潜在缺点可以包含用于提供双乳液液滴的操作复杂和/或耗时。已认识到的现有技术潜在缺点可以包含在现有技术微流体芯片通过管道和其它连接器连接到流体储器和/或在不同表面性质的微流体芯片使用管道彼此串联连接的情况下样品污染的风险。的已认识到的现有技术潜在缺点可以包含在现有技术***的不同组件之间提供的管道中的样品损失。的已认识到的现有技术潜在缺点可能包含由于使用复杂的管道***来连接现有技术***的组件而提供不稳定的气压。现有技术***的这些潜在缺点中的一些或全部可以导致多分散液滴,这可能是不期望的。
本发明的一个目的是提供改进的和/或替代性的***和方法来提供双乳液液滴,如单分散双乳液液滴。
本发明的另一个目的是在提供双乳液液滴如单分散双乳液液滴期间减少和/或能够减少试剂的使用和/或样品的损失。
本发明的又另一个目的是提供可以简化提供双乳液液滴如单分散双乳液液滴的装置和方法,和/或提供降低对具有显著微流体操作技能的人员的要求的装置和方法。
本发明的又另一个目的是在产生双乳液液滴的同时使污染的风险最小化。
发明内容
根据本发明的第一方面,提供了一种微流体装置,所述微流体装置包括:微流体区段,所述微流体区段包括多个微流体单元;以及容器区段,所述容器区段包括多组容器,所述多组容器针对每个微流体单元包括一组容器。每个微流体单元包括流体导管网络,所述流体导管网络包括:多个供应导管,所述多个供应导管包括一级供应导管、二级供应导管和三级供应导管;传递导管,所述传递导管包括对水具有第一亲和力的第一传递导管部件;收集导管,所述收集导管包括对水具有第二亲和力的第一收集导管部件,对水的所述第二亲和力不同于对水的所述第一亲和力;第一流体接头,所述第一流体接头提供所述一级供应导管、所述二级供应导管和所述传递导管之间的流体连通;以及第二流体接头,所述第二流体接头通过所述三级供应导管、所述传递导管和所述收集导管之间的流体连通;其中每个第一传递导管部件从对应的第一流体接头延伸,并且其中每个第一收集导管部件从对应的第二流体接头延伸。每组容器包括多个容器,所述多个容器包括收集容器和多个供应容器,所述多个供应容器包含一级供应容器、二级供应容器和三级供应容器。
对于每组容器:应用以下所述收集容器与对应的微流体单元的所述收集导管流体连通;所述一级供应容器与对应的微流体单元的所述一级供应导管流体连通;所述二级供应容器与对应的微流体单元的所述二级供应导管流体连通;并且所述三级供应容器与对应的微流体单元的所述三级供应导管流体连通。
根据本发明的另外的方面,提供了一种组合件,所述组合件包括收纳器以及压力分布结构。所述收纳器被配置成收纳和固持根据本发明的所述微流体装置。所述组合件可以包括所述微流体装置或如下文即将定义的试剂盒。所述压力分布结构被配置成当所述微流体装置由所述收纳器固持时向所述微流体装置供应压力。所述压力分布结构包括:多个容器歧管,所述多个容器歧管包括二级容器歧管和三级容器歧管;多个管线压力调节器,所述多个管线压力调节器包括二级管线压力调节器和三级管线压力调节器;以及主歧管。所述二级容器歧管被配置成联接到所述微流体装置的每个二级供应容器。所述三级容器歧管被配置成联接到所述微流体装置的每个三级供应容器。所述二级管线压力调节器联接到所述一级容器歧管。所述三级管线压力调节器联接到所述三级容器歧管。所述主歧管通过相应管线压力调节器联接到每个容器歧管。根据一个实施例,所述多个容器歧管包括一级容器歧管,所述一级容器歧管被配置成联接到所述微流体装置的一级供应容器中的每个一级供应容器。这种联接可以通过一级阀进行。所述多个管线压力调节器可以包括一级管线压力调节器。
根据本发明的另外的方面,提供了一种试剂盒,所述试剂盒包括:根据本发明的所述微流体装置中的一个或多个;以及多种流体,所述多种流体被配置成用于与根据本发明的所述微流体装置一起使用。所述多种流体包括:样品缓冲液;油;以及连续相缓冲液。所述试剂盒包括酶和核苷酸。
根据本发明的另外的方面,提供了一种用于提供双乳液液滴的方法。为了提供双乳液液滴,所述方法包括使用以下中的任何一个:根据本发明的所述微流体装置;根据本发明的所述组合件;或者根据本发明的所述试剂盒。所述方法可以包括:向第一组容器的所述一级供应容器提供第一流体;向所述第一组容器的所述二级供应容器提供第二流体;向所述第一组容器的所述三级供应容器提供第三流体;以及在所述第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与所述第一组容器的所述收集容器之间提供压力差,使得所述第一组容器的单独供应容器中的每个供应容器内的压力高于所述第一组容器的所述收集容器内的压力。
当所述方法包括使用根据本发明的所述试剂盒时,所述第一流体可以包括所述样品缓冲液,所述第二流体可以包括油,和/或所述第三流体可以包括所述连续相缓冲液。
根据本发明的另外的方面,提供了一种用于制造根据本发明的微流体装置的方法。所述方法可以包括将所述容器区段和所述微流体区段固定到彼此,使得通过对应的相应微流体单元提供每组容器的各个容器之间的流体连通。
根据本发明的另外的方面,提供了一种用于制造根据本发明的微流体装置的方法。所述用于制造微流体装置的方法可以包括将基底容器结构件和基底微流体件固定到彼此,使得提供所述微流体单元的各个容器与对应相应开口之间的流体连通。
本发明的优点,如提供微流体装置的所述多个微流体单元和对应的多组容器,可以包括可以促进若干样品的单独和/或并行处理。因此,通常包括样品材料的第一流体可以表示为“样品”。
本发明的优点,如提供容器区段和微流体区段,例如,形成固定连接的单元,可以包括用于提供双乳液液滴的液体,即,例如,第一流体、第二流体和第三流体以及所得液滴可以容纳在微流体装置内。这通常提供了根据本发明的装置和方法的易用性和/或提供了污染结果的低风险和/或促进了根据本发明产生的液滴具有改进的单分散特性和/或再生特性。这可以至少部分是由于本发明避免使用具有不同长度的延伸管道和连接特征的复杂连接或使其可能性最小化造成的,如现有技术解决方案可能使用的。
本发明的一个优点是,第一传递导管部件对水具有第一亲和力,并且第一收集导管部件对水具有第二亲和力,对水的所述第二亲和力与对水的第一亲和力不同,因为这导致双乳液液滴在一个微流体单元内生产。进一步地,其导致更均匀和/或更单分散的液滴。如根据现有技术解决方案可以提供的,连接具有不同表面性质的两个单独的微流体部件可能导致液滴之间的间距不等的液滴流动,这可能导致多分散液滴的产生。
本发明的优点,如组合件,如包括多个管线压力调节器的压力分布结构,可以包括施加到供应容器的压力是可单独调节的。例如,所有二级供应容器可以设置有第一压力并且所有三级供应容器可以设置有第三压力。同样,对于所有一级供应容器,特别是如果以井而不是中间室的形式提供。这进而可以实现或促进具有特定性质的液滴的产生,如具有特定大小和/或具有第二流体如油的壳的特定厚度和/或具有期望的双乳液对油液滴比,所述油液滴没有内部第一流体,如样品液滴。
本发明的优点,如包括被配置成用于与根据本发明的微流体装置一起使用的多种流体的试剂盒,可以包括可以提供流体的性质,使得所述流体被配置成用于试剂盒中包括的特定微流体装置,这进而可以降低使用可能影响液滴产生或液滴稳定性的流体的风险。
使用根据本发明的用于提供双乳液液滴的方法的优点,其中所述方法包括使用以下中的任何一个:根据本发明的所述微流体装置;根据本发明的所述组合件;或者根据本发明的所述试剂盒;为了提供双乳液液滴,可以包括可以实现多个液滴乳液的同时和并行生产,这减少了使用时间和/或处理。使用根据本发明的方法的替代性或另外的优点可以包括使用方法生产的并行样品可以更均匀,这可以从并行样品产生更相当的结果。使用根据本发明的方法的替代性或另外的优点可以包括组合件可以与相同的预设置一起使用,例如,预编程,无需调整的重复运行的设置,例如压力和/或其它设置,这进而可以使产生液滴的时间和处理最小化和/或可以使液滴产生,例如,即使在生产期间无法监测液滴的情况下。
根据本发明的制造方法的优点,其中所述方法包括将容器区段和微流体区段固定到彼此,使得通过对应的相应微流体单元提供每组容器的各个容器之间的流体连通,可以包括,减轻了液体泄漏的风险。替代性的或另外的优点可以包括可以减轻并行和/或连续样品生产之间的结果的任何或一些变化。
根据本发明的微流体装置和/或任何方法可以根据本公开的任何期望的任何陈述在结构上和/或功能上来配置。
本发明涉及不同的方面,包含上文和下文所描述的装置和方法。每个方面可以产生结合其它方面的一个或多个方面描述的益处和优点中的一个或多个益处和优点。每个方面可以具有一个或多个实施例,其中特征中的全部或仅一些特征对应于与结合其它方面的一个或多个方面描述公开的实施例的特征。
通过检查以下附图和详细描述,本发明的其它***、方法和特征对于本领域普通技术人员将或变得显而易见。所有此类另外的***、方法和特征旨在包含在本说明书中、在本发明的范围之内。
附图说明
参考附图,通过以下对本发明概念的优选实施例和/或特征的说明性和非限制性详细描述,将更好地理解上文以及本发明概念的另外的目的、特征和优点,其中相似的附图标记可以用于相似的元件。此外,任何附图标记,其中最后两位数字相同,但任何一位或两位前一位数字不同,可以表示这些特征在结构上被不同地图示,但是这些特征可以指本发明的相同功能特征,参见附图标记列表。
包含附图以提供对本发明的另外的理解,并且将附图并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图说明了本发明的实施例,并且与描述一起用于解释本发明的原理。通过阅读以下对实施例的详细描述,其它和另外的方面和特征可以是显而易见的。
附图说明了实施例的设计和效用。这些附图不一定按比例绘制。为了更好地理解如何获得上述和其它优点和目的,将对实施例进行更具体的描述,其在附图中示出。这些附图可能仅描绘了典型的实施例并且因此可能不被认为是对其范围的限制。
图1示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第一实施例的横截面侧视图。
图2示意性地展示了图1的实施例,没有图1中所示的虚线指示。
图3和4示意性地展示了图1和2中所展示的实施例的微流体单元。
图5示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第二实施例的微流体单元的横截面俯视图。
图6示意性地展示了图5中所展示的第二实施例的流体导管网络的部件。
图7示意性地展示了图6中所展示的流体导管网络的所述部件,展示了双乳液液滴的形成。
图8示意性地展示了图6中所展示的流体导管网络的所述部件,指示了分别需要对水的第一亲和力和第二亲和力的流体导管网络的区域。
图9a、9b、9c、9d和图10a、10b、10c、10d示意性地展示了用于在图8所指示的两个期望位置处实现对水的期望亲和力的各个实例。
图11示意性地展示了根据本发明的微流体装置的接头的实例。
图12示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第三实施例的微流体单元的横截面俯视图。
图13示意性地展示了第三实施例的包括图12中所展示的微流体单元的多个微流体单元的横截面俯视图。
图14示意性地展示了根据本发明的微流体装置的导管的部件的等距截面图。
图15示意性地展示了根据本发明的微流体装置的供应入口的横截面俯视图。
图16示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第四实施例的部件的等距和简化视图。
图17示意性地展示了图16中所展示的第四实施例的简化部件的分解视图。
图18示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第四实施例的等距视图。
图19示意性地展示了图18中所展示的第四实施例的俯视图。
图20示意性地展示了图18和19中所展示的第四实施例的横截面侧视图。
图21示意性地展示了根据本发明的微流体装置的容器和微流体单元的对应部件的横截面侧视图。
图22示意性地展示了图21的图示的分解视图。
图23示意性地展示了根据本发明的组合件的第一实施例。
图24示出了来自根据本发明的微流体装置的收集容器的流体的图像。
图25示出了根据本发明的微流体装置的多个收集容器的图像。
图26示意性地展示了根据本发明的试剂盒的第一实施例。
图27示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第五实施例的部件的透视图。
图28示意性地展示了图27中所展示的实施例的分解视图。
图29示意性地展示了图27和28中所展示的第五实施例的所述部件的部件的俯视图。
图30示意性地展示了根据本发明的装置的第四实施例的微流体装置的等距分解视图。
图31示意性地展示了图30所展示的第四实施例的俯视图,从上到下示出了分解部件。
图32示意性地展示了图30所展示的第四实施例的底视图,从上到下示出了分解部件。
图33示意性地展示了第四实施例的俯视图。
图34示意性地展示了根据本发明的第六实施例的微流体装置的从顶侧看到的和从底侧看到的等距视图。
图35a和35b分别示意性地展示了第六实施例的顶部分解视图和底部分解视图。
图36示意性地展示了并排示出分解部件的第六实施例的底视图。
图37示意性地展示了并排示出分解部件的第六实施例的顶部分解视图。
图38a示意性地展示了第六实施例的俯视图。
图38b示意性地展示了第六实施例的横截面视图。
图39a示意性地展示了根据本发明的第七实施例的俯视图。
图39b示意性地展示了图39a的实施例的样品管线的简化视图。
图40a和40b示意性地展示了图39b的样品管线的分解视图。
图41a和41b示意性地展示了图40a和40b的分解部件的俯视图。
图42a和42b示意性地展示了图40a和40b的分解部件的底视图。
图43a示意性地展示了图39b中所展示的所述部件的俯视图。
图43b展示了图43a的样品管线的横截面侧视图。
图44a、44b、44c、45a、45b、47a、47b、49a和49b示意性地展示了提供根据本发明的微流体装置的方法的各个步骤。
图46示意性地展示了在过渡区处具有未对准涂层的实施例的横截面视图。
图48a、48b示意性地展示了提供根据本发明的装置的方法的相应框图。
图50a、50b示意性地展示了与如结合图9a所展示和公开的相同的特征。此外,图50展示了过渡区。
图51a、51b示意性地展示了组件的形成另一组件的封盖部件的涂层。
贯穿本公开,术语“液滴”可以指“双乳液液滴”,也可以表示为“DE液滴”,如根据本发明所提供的。
贯穿本公开,术语“实例”可以指根据本发明的实施例。
根据本发明的微流体装置可以表示为“盒”或“微流体盒”。微流体装置的包括所述多个微流体单元的第一部件可以表示为“微流体区段”。微流体装置的包括所述多组容器的第二部件可以表示为“容器区段”。微流体装置的第二部件可以不同于并且可以不包括微流体装置的第一部件。微流体区段和/或微流体单元可以表示为“芯片”、“微芯片”或“微流体芯片”。
基底微流体件可以形成为一体,如模制,例如通过注射模制。基底微流体件可以形成微流体区段的部件。基底微流体件可以包括微流体装置的每个微流体单元。
基底容器结构件可以形成为一体,如模制,例如通过注射模制。基底容器结构件可以形成容器区段的部件。基底容器结构件可以包括微流体装置的每个容器。
微流体区段和容器区段可以固定连接到彼此和/或可以形成固定连接单元。
每个微流体单元可以在对应容器组的各个容器之间形成流体连接。如果在其之间提供流体连接,则一组容器和一个微流体单元可以表示为“对应的”。所述多组容器中的每组容器可以与所述多个微流体单元中的各自对应的微流体单元组合形成功能单元的部件。
此类功能单元可以表示为“液滴产生单元”和/或“样品管线”。样品管线可以彼此隔离,从而防止任何液体共享。
提供多个样品管线可以促进若干样品的单独和/或并行处理。
微流体装置可以旨在用于一次性使用,即每个样品管线可以旨在使用仅一次。这可以降低结果污染的风险。
术语“微流体”可以意味着相应装置/单元的至少一个部件包括一个或多个微尺度的流体导管,如具有小于1mm的至少一个维度,如宽度和/或高度和/或小于1mm2的横截面面积。流体导管网络的至少一个部件(如导管、开口或接头)的最小尺寸(如高度或宽度)可以小于500μm,如小于200μm,例如小于20μm。
术语“微流体”可以意味着相应部件的体积相对较小。每个流体导管网络的体积可以介于0.05μL与2μL之间,如介于0.1μL与1μL之间,如介于0.2μL与0.6μL之间,如约0.3μL。
微尺度流体行为如可以由本发明的装置的流体导管网络提供的与“宏流体”行为的不同之处可以在于:如表面张力、能量耗散和/或流体阻力等因素可能会开始主导***。在小规模下,如当根据本发明的如传递导管等导管的直径、高度和/或宽度为约100nm到500μm时,雷诺数可以变得非常低。其一个关键结果可能是,并流的流体在传统意义上不一定混合,因为流动可能变成层流而不是湍流。因此,当两种不混溶的流体,例如如水相的第一流体和例如如可以包括氟化油的油相的第二流体,在接头处相遇时,可能导致并行层流,这再次可能导致稳定产生单分散液滴。在更大的规模下,不混溶的液体可以在接头处混合,这可能会导致多分散液滴。根据本发明的微流体装置优选地被配置成用于产生或提供双乳液液滴。双乳液液滴可以指其中内部分散相被不混溶相包围,所述不混溶相再次被连续相包围的液滴。内分散相可以包括一滴液滴和/或由其组成。内相可以是盐、核苷酸和酶可以处于或溶解在其中的水相。不混溶相可以是油相。连续相可以是水相。
根据本发明的微流体装置可以被配置成用于三重乳液、四重乳液或更多数量的乳液。
微流体装置优选地包括上侧和下侧。上侧可以被配置成用于接近每个容器,例如通过移液管。
所述多个微流体单元可以包括八个微流体单元和/或由其组成。提供正好八个单元的优点是便于使用最先进的设备,如8通道移液管。
每个微流体单元的下部部件和/或上部部件可以由基底微流体件提供。
流体导管网络可以形成在包括第一流体接头和第二流体接头的接头处相交的导管网络。
流体导管网络的任何一个或多个导管可以包括一个或多个部件,如通道,其具有基本上一致的横截面面积,例如,基本上均匀的直径。
流体导管网络可以包括直径变化的导管。直径相对大的流体导管网络的部件可以以相对低的阻力提供液体传输,从而导致更高的体积流量。直径相对小的流体导管网络的部件可以能够提供期望大小的所产生的液滴。
流体导管网络的部件,如其导管的横截面面积,可以指垂直于例如相应导管的一个或多个壁或例如相应导管的至少一个壁部件限定的横截面的面积。
流体导管网络可以包括横截面面积不同的导管。流体导管网络的横截面面积相对大的部件可以以相对低的阻力提供液体传输,从而导致更高的体积流量,例如在导管的相对端处施加不同的压力时。流体导管网络的横截面面积相对小的部件可以能够提供期望大小的所产生的液滴。
第一传递导管部件的横截面面积优选地为150-300μm2并且第一收集导管部件的横截面面积优选地为200-400μm2。这可以促进所产生的液滴的内液滴直径为10到25μm并且内液滴加壳层的外总直径为18到30μm。
流体导管网络可以包括喷嘴和/或腔室。喷嘴可以包括导管中的收缩部,所述导管的横截面面积小于喷嘴两侧上的导管的横截面面积。喷嘴可以有助于产生相较于其它情况下根据导管横截面面积预期的液滴,更小大小的液滴。这进而可以使得能够使用横截面面积更大和阻力更低的导管。腔室可以是微流体单元内的区域,所述区域被设计成固持一定体积的液体以延迟液体或暂时将液体储存在微流体单元内。此类腔室可以是有利的,因为其可以相对于其它导管延迟来自一个或多个导管的液体,这可以确保液体在相应接头处的正确定时。
微流体单元的供应导管可以指以下中的任何一个、多个或全部:一级供应导管、二级供应导管和三级供应导管。
微流体单元的供应入口可以指以下中的任何一个、多个或全部:一级供应入口、二级供应入口和三级供应入口。
微流体单元的供应开口可以指以下中的任何一个、多个或全部:一级供应开口、二级供应开口和三级供应开口。
微流体单元的导管可以指以下中的任何一个、多个或全部:传递导管、收集导管、一级供应导管、二级供应导管和三级供应导管。
微流体单元的导管的开口可以指以下中的任何一个、多个或全部:第一传递开口、第二传递开口、收集开口、一级供应开口、二级供应开口和三级供应开口。
导管的开口可以被定义为设置在接头处的相应导管的最窄部件。开口可以定位在接头附近,如在接头的1mm内并且可以更窄或与引入到接头中或从其中引出的导管具有基本上相同的横截面面积。开口之后可以加宽到接头中或与接头具有基本上相同的横截面面积。开口可以包括一个或多个孔或狭缝。
第一流体接头和/或第二流体接头可以由导管的多个开口限定,这些导管可以被认为彼此相交或相遇。
第一流体接头和第二流体接头中的每一个可以包括用于将流体引入到接头中的多个开口和用于将流体从接头引出的一个开口。
第一流体接头和第二流体接头中的每一个优选地使来自两个或更多个导管的不混溶流体能够直接进行流体接触并相互作用。因此,可以产生、形成或提供交替的液体部分或堵塞物(plug)或液滴的流。虽然在相对狭窄的导管内,液滴可以是长椭圆形的并且可以被认为是堵塞物。
包括双乳液液滴或堵塞物的液滴或堵塞物的形成可以从第二流体接头开始并且可以在接头内或之后在流体离开接头的方向上,即沿着收集导管完成。
第一传递导管部件可以是传递导管的部件,其中由与第二液体不混溶的第一液体形成液滴或堵塞物。第一传递导管部件可以对水具有第一亲和力,这使得液滴能够在第一传递导管部件中形成和/或具有耐久性。这种对水的第一亲和力可以对应于允许在油如氟碳油中形成水液滴或堵塞物的疏水性。
对水的亲和力可以被称为对水的润湿性。对水的高亲和力可以指对水的高润湿性。对水的低亲和力或对水缺乏亲和力可以指对水的低润湿性。
第一收集导管部件优选地形成收集导管的部件,其中形成包括双乳液液滴或堵塞物的乳液。第一收集导管部件可以对水具有第二亲和力,这使得双乳液液滴能够在第一收集导管部件中形成和/或具有持续性。这种对水的第二亲和力可以对应于允许在连续水相中形成由油壳包围的水性液滴或堵塞物的亲水性。
二级供应导管可以包括第二二级供应导管。此类第二二级供应导管可以从二级供应入口延伸到第二二级供应开口。第一流体接头的第一多个开口可以包括第二二级供应开口。其提供可以通过在第一接头处从多于一个侧面挤压来改进液滴的产生。因此,可以通过第一二级供应导管和第二二级供应导管的组合从第一流体接头执行将第二流体挤压到第一流体上,所述第一二级供应导管和所述第二二级供应导管两者都可以在二级供应容器与第一供应导管之间延伸。
涉及提供挤压的任何部件,如第一二级供应导管和第二二级供应导管,可以被配置成针对相应流体例如第二流体具有相同的流体阻力。这可能是为了在相应流体接头内和之后促进均匀效果。任何挤压部件可以被配置成具有相同的横截面面积和/或体积以促进相应流体,例如,第二流体,将同时到达相应流体接头,例如,第一流体接头。因此,可以通过第一三级供应导管和第二三级供应导管的组合从第二流体接头执行将第三流体挤压到第一流体和第二流体的混合物上,所述第一三级供应导管和所述第二三级供应导管两者都可以在三级供应容器与第二供应导管之间延伸。
三级供应导管可以包括第二三级供应导管。此类第二三级供应导管可以从三级供应入口延伸到第二三级供应开口。第二流体接头的第二多个开口可以包括第二三级供应开口。其提供可以通过在第二接头处从多于一个侧面挤压来改进液滴的产生。
第一传递导管部件优选地延伸到第二传递开口。可替代地,传递导管可以包括第二传递导管部件,例如从第一传递导管部件的第二端延伸,所述第二端可以与第一传递开口相反,并且例如延伸到第二传递开口。此类第二传递导管部件可以对水具有亲和力,所述亲和力不同于对水的第一亲和力。
对于一个或多个实施例,传递导管的部件和/或收集导管的部件可以具有另外的流体供应。
第一收集导管部件可以延伸到收集出口。
第一传递导管部件可以指沿流体流动的预期方向紧跟在第一流体接头之后的第一区域,在所述区域中可以发生在油载体流体中形成水性液滴。
第一收集导管部件可以指在流体流动的预期方向上紧跟在第二流体接头之后的第二区域,在所述区域中可以发生由水性载体流体中的油壳包围的双乳液水性液滴的形成。
在第二流体中乳化的第一流体的单乳液的形成可以在第一接头处开始并且可以在第一传递导管部件内继续。因此,在第一传递导管部件之后,第一流体可以处于分散相,而第二流体处于连续相。双乳液的形成可以在第二接头处开始并且可以在第一收集导管部件内继续。因此,在第一收集导管部件之后,第三流体形成乳化第二流体的连续载体相。第二流体可以在第一流体周围形成壳层。
对水的第一亲和力可以被定义为对水缺乏亲和力,即如是疏水的。对水的第一亲和力可以描述对水的接触角大于60°,如大于65°、如大于70°、如大于90°的表面。更大的接触角可以提供更稳定的液滴,即如单乳液油包水液滴。这进而可以使得能够利用更宽范围的压力和/或根据期望的尺寸提供更高百分比的双乳液液滴。
接触角可以在表面上测量,如以下中所描述的Yuan Y.,Lee T.R.(2013)接触角和润湿性质(Contact Angle and Wetting Properties).在Bracco G.,Holst B.(编辑)的《表面科学技术(Surface Science Techniques.)》《施普林格表面科学系列(SpringerSeries in Surface Sciences)》,第51卷.施普林格,柏林,海德堡。封闭体积(如导管)内的接触角可以如以下所描述的进行测量:Tan,Say Hwa等人,用于降低密封的聚二甲基硅氧烷微通道的疏水性的氧等离子体处理(Oxygen Plasma Treatment for ReducingHydrophobicity of a Sealed Polydimethylsiloxane Microchannel.)《生物微流体(Biomicrofluidics)》4.3(2010):032204.PMC。
对水的第二亲和力可以被定义为对水具有强亲和力,即如是亲水的。对水的第二亲和力可以描述接触角小于60°,如小于55°、如小于50°、如小于40°、如小于30°的表面。较小的接触角可以提供更稳定的双乳液液滴,即,例如水包油包水双乳液液滴。这进而可以使得能够利用更宽范围的压力和/或根据期望的尺寸提供更高百分比的双乳液液滴。
对水具有的一种亲和力不同于对水的另一种亲和力可以理解为对水具有相反的亲和力或相反定义的亲和力,如高亲和力对低亲和力。例如,如果对水的第一亲和力是疏水的,那么对水的第二亲和力可以是亲水的,并且反之亦然。
对水的第一亲和力的提供可以例如由如以下的聚合物提供:PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、COC环烯烃共聚物(COC),例如还包含TOPAS、COP环烯烃聚合物(COP),包含聚苯乙烯(PS)、聚乙烯、聚丙烯和负性光刻胶SU-8。
对水的第一亲和力的提供可以可替代地或另外地由如玻璃等材料提供,例如使用使表面疏水的方法处理,如使用硅化、硅烷化或具有无定形含氟聚合物的涂层进行处理。
对水的第一亲和力的提供可以可替代地或另外地通过涂覆表面以通过施加Aquapel层、溶胶-凝胶涂层或通过沉积气态涂层材料的薄膜而使其疏水来提供。
对水的第二亲和力的提供可以例如由包含玻璃、硅或提供亲水性的其它材料的材料提供。
可以可替代地或另外地,对水的第二亲和力的提供通过使用氧等离子体处理、紫外照射、紫外/臭氧处理、聚合物的紫外接枝、二氧化硅(SiO2)的沉积、薄膜的沉积来改性表面来提供,如通过化学气相沉积(CVD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)的二氧化硅。
任何供应容器或收集容器都可以被称为“井”。术语“井”可以指以下中的任何一个、多个或全部:收集容器、一级供应容器、二级供应容器和三级供应容器。然而,一级供应容器可以可替代地由中间室提供,如本公开中所描述的,而不是由井提供。
井可以是适于接受和容纳液体例如水性样品、油、缓冲液或乳液的结构。
一个井可以具有两个开口。一个开口可以被配置成用于向井提供液体或从所述井中提取液体,例如通过使用移液管从顶部装载/从中提取。另一个开口可以使由相应井固持的液体能够主动地离开或进入井,如当受到压力差时。
井可以界定在一维、二维或三维中,如基本上平坦、周向界定的,或界定在所有维度中,如泡罩。
一级供应容器可以被配置成用于固持第一流体,如样品缓冲液。由一级供应容器固持的流体可以由对应的微流体单元朝着对应的收集容器引导。
此二级供应容器可以被配置成用于固持第二流体,如油。由二级供应容器固持的流体可以由对应的微流体单元朝着对应的收集容器引导。
三级供应容器可以被配置成用于固持第三流体,如缓冲液。由三级供应容器固持的流体可以由对应的微流体单元朝着对应的收集容器引导。
收集容器可以被配置成用于从供应容器收集流体。此流体可以包括在使用期间由根据本发明的装置提供的双乳液液滴。双乳液液滴可以悬浮在连续流体中,如缓冲液。
一级供应容器可以被配置成容纳第一供应体积。二级供应容器可以被配置成容纳第二供应体积。三级供应容器可以被配置成容纳第三供应体积。收集容器可以被配置成容纳收集容积。收集体积可以比对应的供应容器所容纳的体积(如第一供应体积、第二供应体积和第三供应体积)的总和大,如大至少5%。
第一供应体积可以例如介于100与500μL之间,如介于200与400μL之间。
第二供应体积可以例如介于100与500μL之间,如介于250与450μL之间。
第三供应体积可以例如介于150与800μL之间,如介于300与500μL之间。
收集体积可以例如介于250与1000μL之间,如介于400与800μL之间。
在使用根据本发明的装置期间,液体可以从供应容器中的每个供应容器传递到收集容器。
由收集容器中容纳的液体可以使用移液管收集。当移液管的尖端***到收集容器中以收集液体时,那么液体可以通过移液管尖端进行置换。因此,如果收集体积大于由供应容器所容纳的体积的总和,这可能有助于防止液体在收集期间从收集容器溢流。
第一供应容器的底部部件可以是圆形的。这可以用于确保当压力施加到容器时由第一供应容器所容纳的第一液体基本上完全进入到对应的微流体单元中。由于第一液体可以含有样品,因此利用所有或基本上所有第一液体可以是有利的。
容器,例如,每组容器中的每个供应容器或每个容器,可以例如设置在网格中,如行和列,其中相邻容器之间的间距沿两个正交方向可以相同。
容器,例如,每组容器中的每个供应容器或每个容器,可以以标准井板布局提供,如由美国国家标准研究所代表生物分子筛选协会所公开的定义。因此,在两个正交方向中的任何一个方向上相邻容器的中心之间的距离可以是9mm。
相邻微流体单元的第一供应容器的中心之间的距离可以是9mm。
容器可以例如具有任何合适的形状,如在顶部具有圆形开口的圆柱体。容器可以朝着容器的底部逐渐变细,即,顶部处的开口大于底部处的开口。锥形容器或容器的锥形底部的优点可以是确保在操作期间完全排出液体。容器在顶部处的开口可以具有适于使用标准微量移液管分配和去除液体的大小。
每个容器的顶部可以在同一水平上。这可以促进从相应容器提供/提取流体。
收集容器的底部可以设置在比收集出口低的高度处。其优点可以是双乳液液滴可以从流体导管网络移动到收集容器的部件中,所述部件可以与流体导管网络隔离,以防止双乳液液滴在流体导管网络中回流。因此,可以提供低液滴损失。收集容器的下部部件(例如,底部部件)的体积可以为至少200μL。
每组容器的下部部件和/或上部部件可以由基底容器结构件提供。
基底容器结构件的顶部可以容纳基本上平坦的垫圈。
垫圈可以是单独的部件并且基底容器结构件可以具有允许垫圈可逆固定的特征/突起部。突起部可以具有任何合适的形状和大小。在一些实施例中,每一列可以具有一组突起部。其优点可以是一次只能打开单个或限定数量的列。
一组突起部可以由任何数量的突起部构成,如一个、一对或多个。一对突起部可以包括两个相同的结构或两个不同的结构,如钩和销。使用一对突起部的一个优点是将开口限制到仅收集容器。
每个容器的顶部可以具有任何合适大小的突出部或加高部,如高度和宽度为1或2mm。沿着所有容器的边界,如实例中所示的唇缘,突起部可以具有统一的高度和宽度。突起部的优点可以是促进与垫圈的正确密封。
术语“固定连接”可以理解为“邻接”。固定连接可以例如包括通过一个或多个另外的结构连接,例如,通过一个或多个接口结构和/或通过固定到基底微流体件或形成所述基底微流体件的部件的封盖件连接。
基底容器结构件和基底微流体件可以例如使用一个或多个附接元件如胶水、焊缝、螺钉和/或通过被夹紧结构夹紧而固定连接到彼此。
使基底容器结构件和基底微流体件固定连接到彼此的优点可以是用户可以将微流体装置作为单件来处理。
微流体装置可以包括一个或多个接口结构,所述一个或多个接口结构被配置成用于将所述多个微流体单元如基底微流体件或包括或联接到基底微流体件的结构联接到所述多组容器,如基底容器结构件。此类一个或多个接口结构可以在相应容器中的每个容器与对应微流体单元的对应入口/出口之间提供气密和液密联接。
所述一个或多个接口结构可以形成所述多个微流体单元或所述多组容器的部件,如基底容器结构件。
所述一个或多个接口结构可以以垫圈的形式提供,如弹性材料的平坦片。垫圈可以具有联接穿孔,例如,直径为0.2到1mm,用于提供流体连接。
对于容器与对应的微流体单元的对应的入口/出口之间的每个流体连接,可以存在一个联接穿孔。例如,在针对每组容器有4个容器和8个微流体单元的情况下,并且因此还有8组容器,可以存在4×8个联接穿孔。
所述一个或多个接口结构可以被包覆模制例如到结构上,所述结构包括或形成所述多组容器的部件,如基底容器结构件。这可以促进盒的组装。
所述一个或多个接口结构可以由弹性材料制成,其可以期望耐受施加到装置如施加到装置的容器的化学品和试剂,目的是产生液滴,例如,油和缓冲液。弹性材料可以例如是或包括以下中的任何一种或多种:天然橡胶、有机硅、乙烯丙烯二烯单体苯乙烯嵌段共聚物、烯烃共聚物、热塑性硫化橡胶、热塑性氨基甲酸酯、共聚酯或共聚酰胺。
所述一个或多个接口结构可以设置有一个或多个附接穿孔,以用于使附接元件如螺钉能够穿过垫圈。此类一个或多个附接穿孔的直径可以为1到8mm,如6mm。
发明人已经观察到,液滴倾向于使液滴中心即内液滴处的横截面面积略大于第一传递导管部件的横截面面积,所述第一传递导管部件在预期流动方向上提供在第一流体接头之后。这可以是因为液滴在相应导管中经历流动时是细长的。同样,发明人已经观察到,液滴倾向于使即内液滴加外壳的横截面面积略大于第一收集导管部件的横截面面积,所述第一收集导管部件在预期流动方向上提供在第二流体接头之后。
为了获得比这更小的液滴,可能需要射流,这分别需要大量的第二流体和/或第三流体,这可能是不期望的。提供对缓冲液和油的量具有低要求的装置和方法可以是有利的。
分别垂直于第一传递导管部件和第一收集导管部件的预期流动方向限定的横截面面积可以是相关的。可以期望每一个的横截面面积略小于相应液滴的期望的横截面面积,即内液滴和内液滴加外液滴,如通过其相应的液滴中心所限定的。
每个微流体单元的第一传递导管部件和第一收集导管部件可以被配置成从提供相应部件的时间起在至少一个月的储存中保留其对水的相应亲和力。
如果其相应接触角保持在本公开中针对水的相应亲和力定义的极限值内,则可以认为保留对水的相应亲和力。
如果其相应接触角没有从低于下限变为高于上限,则可以认为保留对水的相应亲和力,或者反之亦然。下限和上限可以相等,如60°。下限可以例如是55°或50°。上限可以例如是65°或70°。
储存条件可以是18℃到30℃、0.69atm到1.1atm。
第一传递导管部件可以例如被配置成通过提供由如以下中的任何一种或组合的聚合物产生的基底材料来保留对水的第一亲和力:PMMA(聚(甲基丙烯酸甲酯))、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、COC环烯烃共聚物(COC),例如还包含TOPAS、COP环烯烃聚合物(COP),包含聚苯乙烯(PS)、聚乙烯、聚丙烯和负性光刻胶SU-8。
第一传递导管部件可以例如被配置成通过提供如玻璃或聚合物等材料来保留对水的第一亲和力,所述材料是使用使表面疏水的方法处理的,如使用硅化、硅烷化或具有无定形含氟聚合物的涂层。
第一传递导管部件可以例如被配置成通过提供基底材料来保留对水的第一亲和力,所述基底材料通过施加Aquapel层、溶胶-凝胶涂层或通过沉积气态涂层材料的薄膜来涂覆。
第一收集导管部件可以例如被配置成通过提供材料来保留对水的第二亲和力,所述材料包含玻璃、硅或其它提供亲水性的材料。
第一收集导管部件可以例如被配置成通过提供基底材料来保留对水的第二亲和力,所述基底材料通过使用氧等离子体处理、紫外照射、紫外/臭氧处理、聚合物的紫外接枝、二氧化硅(SiO2)的沉积、薄膜的沉积来改性,如通过化学气相沉积(CVD)或PECVD的二氧化硅。
用于微流体装置的基底材料可以包括以下中的任一种:热塑性塑料、弹性体如PDMS、热固性、SU-8光刻胶、玻璃、硅、纸、陶瓷或材料的混合体,如玻璃/PDMS。热塑性塑料可以包括以下中的任一种:PMMA/丙烯酸、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、COC、COP、聚氨酯(PU)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)和聚四氟乙烯。
提供相应部件的时间可以定义为提供涂层的时间,即使涂层仅施加到第一收集导管部件和第一传递导管部件之一。
第一传递导管部件和第一收集导管部件的表面性质的高度稳定性可以实现微流体装置的长货架期。
可以使用注射模制来提供微流体装置的一个部件、多个部件或全部部件,如基底容器结构件和/或基底微流体件。注射模制可以在更大的体积下变得更具成本效益,这可能导致更大的库存量,并且因此需要更长的货架期。
每个微流体单元的第一传递导管部件的表面性质可以由例如提供在衬底的顶部上的涂层提供。可替代地或组合地,每个微流体单元的第一收集导管部件的表面性质可以由例如提供在衬底的顶部上的涂层提供。衬底可以提供每个微流体单元的第一传递导管部件或第一收集导管部件的表面性质。衬底可以由如本公开中描述的基底材料提供。
因此,涂层可以提供在衬底上,使得涂层构成第一传递导管部件或第一收集导管部件,而衬底构成其中的另一个。
可以通过对聚合物进行等离子体处理,然后进行化学气相沉积,例如等离子体增强化学气相沉积,在聚合物上提供涂层,其中化学气相沉积可以包括使用SiO2
可替代地或另外地,通过使第一传递导管部件和第一收集导管部件两者进行涂层,如硅化、硅烷化或具有无定形含氟聚合物的涂层,然后通过从第一收集导管部件去除涂层,例如使用如氢氧化钠等化学品,可以在玻璃或聚合物表面上提供涂层。
涂层的厚度可以小于1μm,如小于500nm、如小于250nm。可以使用化学气相沉积而不是物理气相沉积来获得薄涂层。
提供薄涂层的优点可以是流体导管网络的相应部件的直径或横截面面积受影响程度可以较低。因此,流体导管网络可以提供有一定的直径,忽略随后可以施加涂层。因此,可以在涂覆部件和未涂覆部件中提供类似的横截面面积。
第一传递导管部件可以提供有稳定的疏水表面性质。第一收集导管部件可以提供有稳定的亲水表面性质。
微流体区段可以包括提供以下中的每一个的至少一部件的基底微流体件:每个微流体单元的一级供应导管;每个微流体单元的二级供应导管;每个微流体单元的三级供应导管;每个微流体单元的传递导管;每个微流体单元的收集导管;每个微流体单元的第一流体接头;以及每个微流体单元的第二流体接头。
基底微流体件可以由具有对应于对水的第一亲和力的表面性质的基底材料来提供,其中提供第一收集导管部件的涂层的至少一个部件设置在基底微流体件的基底材料的顶部上。可替代地,基底微流体件可以由具有对应于对水的第二亲和力的表面性质的基底材料来提供,其中提供第一传递导管部件的涂层的至少一个部件设置在基底微流体件的基底材料的顶部上。
基底微流体件可以提供以下中的每一个的至少一部件:每个微流体单元的一级供应导管;每个微流体单元的二级供应导管;每个微流体单元的三级供应导管;每个微流体单元的传递导管;每个微流体单元的收集导管;每个微流体单元的第一流体接头;以及每个微流体单元的第二流体接头。
基底微流体件可以由具有对应于对水的第一亲和力的表面性质的基底材料提供。
涂层可以在提供第一收集导管部件的至少一个部件的区域处提供在基底微流体件的基底材料上。涂层可以提供表现出对水的第二亲和力的表面。
基底微流体件可以由具有对应于对水的第二亲和力的表面性质的基底材料提供。
涂层可以在提供第一传递导管部件的至少一个部件的区域处提供在基底微流体件的基底材料上。涂层可以提供表现出对水的第一亲和力的表面。
不同的材料可以用于容器区段和微流体区段。因此,可以提供用于容器区段的更大和更深的特征以及微流体区段的非常精细的特征的最佳材料。由于用于基底容器结构件和微流体区段的工具可以具有不同的公差,因此提供两个或更多个部件可以降低生产成本。
不同的材料可以用于容器区段和微流体区段。对于容器区段和微流体区段,使用不同的材料可以使相应部件能够使用不同的期望的材料。
容器区段可以包括相对大且深的特征,而微流体区段可以包括非常精细的特征。
由于提供容器区段和微流体区段所需的工具可以具有不同的公差,因此提供随后可以固定连接的不同结构的容器区段和微流体区段可以降低生产成本。
微流体区段可以例如由玻璃或聚合物材料制成。
可以用于微流体区段的聚合物材料的实例可以包括以下中的任一种:聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)。聚合物的使用可能受到其性质的限制,所述性质要与和本发明一起使用的样品、油和连续相缓冲液相容,例如包含NOVEC油。此外,聚合物的使用可以受到适用的现有技术制造和图案化技术的限制。与例如PDMS相比,COP和COC可以具有以下优点:其具有出色的透明度、接近于零的双折射、低密度、低吸水率、良好的耐化学性、低蛋白质结合率、不含卤素、不含BPA,并且适于标准聚合物处理技术,如单螺杆和双螺杆挤出、注射模制、注射吹塑模制和拉伸吹塑模制(ISBM)、压缩模制、挤出涂层、双轴取向、热成型等。COC和COP具有高尺寸稳定性,在处理后几乎没有变化。在一些应用中,COC可以优于COP。如果暴露于油,如可以与本发明一起使用的油,COP可能趋于破裂。COP在暴露如NOVEC油等氟碳油时可能破裂。COP可以与PCR试剂相容,如酶和DNA。COC和COP的玻璃化转变温度通常处于120-130℃的范围中。这可能使其不适于典型的CVD涂层,因为CVD工艺通常在300℃以上操作,并且因此会熔化COC或COP材料。COC和COP的这种缺点可以在本发明中克服,例如通过应用在85℃下操作的改进的PECVD程序。因为激光可能会导致材料“燃烧”,所以COC可能与激光切割不相容。根据本发明,例如使用注射模制克服了此缺点。
玻璃可以可替代地或另外地用作具有如针对微流体区段所解释的期望涂层的衬底。
聚二甲基硅氧烷(PDMS)通常用于微流体部件。然而,本发明的发明人认为使用PDMS具有相关联的以下缺点:
-材料性质随时间变化(来源:http://www.elveflow.com/microfluidic- tutorials/cell-biology-imaging-reviews-and-tutorials/microfluidic-for-cell- biology/pdms-in-biology-researches-a-critical-review-on-pdms-lithography-for- biological-studies/)
-加工时间长(PDMS的固化时间:30分钟到若干小时,取决于温度、所需的材料刚度)。(来源Becker 2008)
-高制造成本(来源:Berthier,E.,E.W.K.Young等人,(2012).“工程师专攻PDMS,生物学家专攻聚苯乙烯(Engineers are from PDMS-land,Biologists are fromPolystyrenia)”.《芯片实验室(Lab on a Chip)》12(7):1224-1237.)
-每台装置的成本保持不变,即使生产量更大,(来源:Becker,H.和C.(2008).“用于微流体***的聚合物微加工技术(Polymer microfabricationtechnologies for microfluidic systems)”.《分析和生物分析化学(Analytical andBioanalytical Chemistry)》390(1):89-111.和Berthier,E.,E.W.K.Young等人,(2012).“工程师专攻PDMS,生物学家专攻聚苯乙烯”.《芯片实验室》12(7):1224-1237.)
-PDMS可能吸收表面处的一些分子(例如,蛋白质)。(来源:Berthier 2012和http://www.elveflow.com/microfluidic-tutorials/cell-biology-imaging-reviews- and-tutorials/microfluidic-for-cell-biology/pdms-in-biology-researches-a- critical-review-on-pdms-lithography-for-biological-studies/)
-PDMS对于水蒸气来说是可渗透的,从而导致导管中的蒸发。(来源:http:// www.elveflow.com/microfluidic-tutorials/cell-biology-imaging-reviews-and- tutorials/microfluidic-for-cell-biology/pdms-in-biology-researches-a- critical-review-on-pdms-lithography-for-biological-studies/)
-PDMS是可变形的。因此,流体导管网络的形状在压力下可能发生变化/变形,即在装置操作时(来源Berthier 2012)。
-非交联单体浸入导管的风险(来源Berthier 2012和http://www.elveflow.com/ microfluidic-tutorials/cell-biology-imaging-reviews-and-tutorials/ microfluidic-for-cell-biology/pdms-in-biology-researches-a-critical-review- on-pdms-lithography-for-biological-studies/)
每个微流体单元的第一流体接头的第一多个开口中的任何开口的横截面积可以小于2500μm2。对于每个微流体单元,任何供应导管与第一流体接头之间的任何开口的横截面积可以小于2500μm2。其优点可以是由根据本发明的装置提供的液滴可以足够小以用于荧光活化细胞分选术(FACS)。
每个微流体单元的第一传递开口的横截面面积可以小于2500μm2。对于每个微流体单元,第一流体接头与传递导管之间的开口的横截面面积可以小于2500μm2。其优点可以是由根据本发明的装置提供的液滴可以足够小以用于荧光活化细胞分选术(FACS)。
每个微流体单元的第一传递开口的横截面面积可以介于对应的微流体单元的第二传递开口的横截面面积的50%与100%之间。对于每个微流体单元,第一流体接头与传递导管之间的开口的横截面面积可以介于第二流体接头与收集导管之间的开口的横截面面积的50%与100%之间。其优点可以是由根据本发明的装置提供的液滴可以具有壳厚度,导致稳定的液滴对于FACS来说不太大。
如果引入到第二接头中的开口的横截面面积小于或等于从第一接头引出的开口的横截面面积,则液滴生产可能变得不稳定。如果其比第一接头大太多,那么油壳可能会变得比期望的厚。
微流体区段可以包括第一平面表面,其可以由基底微流体件提供,以及包括第二平面表面的封盖件。基底微流体件的第一平面表面可以具有多个分叉凹部,所述多个分叉凹部提供微流体装置的每个流体导管网络的基底部件。第二平面表面可以面向第一平面表面。第二平面表面可以提供微流体装置的每个流体导管网络的封盖部件。封盖件可以包括面向容器区段的第三平面表面。
基底微流体件可以提供有第一平面表面,所述第一平面表面具有多个分叉凹部,所述多个分叉凹部提供微流体装置的流体导管网络中的每个流体导管网络的基底部件。微流体装置此外可以包括封盖件,所述封盖件具有面向基底微流体件的第一平面表面的第二平面表面。封盖件的第二平面表面可以提供微流体装置的流体导管网络中的每个流体导管网络的封盖部件。封盖件可以具有面向基底容器结构件的第三平面表面。
基底微流体件可以由基底衬底提供。封盖件可以由封盖衬底提供。
每个流体导管网络的一个部件、多个部件或全部部件可以形成尖锐梯形横截面,其中较长的底边可以由封盖件的第二平面表面提供。
流体导管网络的横截面形状可以在整个网络中变化。其可以是矩形、正方形、梯形、椭圆形或任何适于液滴形成的形状。在一些实例中,导管可以具有四个壁,其中壁中的两个壁彼此平行或共面设置。尖锐梯形横截面,如其中较长的底边由覆盖区段形成,可以具有以下优点:与例如正方形、矩形或椭圆形相比,涂层在导管的壁和底部上的沉积可以更均匀。导管壁的较高拔模角可能比较低拔模角产生更均匀的涂层和/或可以促进导管结构从模具中弹出而不改变导管的尺寸。导管壁的拔模角可以为5-45度,如10-30度。
尖锐梯形横截面可以形成等腰梯形横截面,其中等长的侧壁相对于任一平行底边的法线的锥度可以为至少5度和至多20度。这也可以表示为“拔模角”。其优点可以是更容易将涂层施加到基底微流体件上,使得将期望厚度施加到底部部件作为容器作为侧面部件。此外,如果通过模制如注射模制来提供基底微流体件,则在微流体装置的制造期间可以更容易地从模具中提取基底微流体件。
注射模制锐角的典型结果处于锥度为5-20度的底部中。朝向封盖件的壁的上部部件可以是圆形的,但是这仍然可以提供超过五度的锥度。在大多数情况下,研磨的导管不是锥形的,而玻璃边缘的导管在底部处可以有圆角,如U的底部。
每个微流体单元可以包括在一级供应导管处或其内的一级过滤器。每个微流体单元可以包括在二级供应导管处或其内的二级过滤器。每个微流体单元可以包括在三级供应导管处或其内的三级过滤器。
一级过滤器、二级过滤器和三级过滤器中的任何一个、多个或全部可以表示为“过滤器”。
每个或任何过滤器包括的结构可以阻碍尺寸高于过滤器阈值的颗粒通过。过滤器阈值可以例如是第一流体接头和第二流体接头中最小者的体积和/或流体导管网络的最小直径或横截面面积。过滤器可以提供小于过滤器阈值的流线/导管网络。过滤器可以例如由多个柱提供。
每个或任何过滤器可以设置为多个柱的多个行,其中所述柱的高度等于柱处的导管深度,直径介于5与16μm之间,并且节距(即每个柱的中心之间的距离)为15到100μm。柱可以是圆柱体的形式,即,在整个高度上具有恒定的直径,或者朝着导管的顶部逐渐变细,即,与柱的顶部处的直径相比,柱的底部处的直径更大。柱式过滤器的优点在于可以捕获多种不同大小的颗粒,同时将导管阻力的影响降至最低。
每个或任何过滤器可以包括微流体领域中已知的堰。由此可以降低包括过滤器的区域中的导管的高度,并且由此阻断任何大于在堰位置处的导管高度的颗粒进入微流体单元的剩余部件。
第一传递导管部件可以延伸至少200μm,如至少500μm、如至少1mm。第一传递导管部件可以延伸至多3mm。
第一传递导管部件的延伸可以等于或小于传递导管的长度。
第一传递导管部件的期望延伸可以是如下文所解释的多个方面的折衷。
导管越短,阻力越低。可以期望低电阻。第一传递导管部件越长,在键合时就越容易对准,因为可以补偿涂层对准以及下部和上部微流体部件对准的可变性,如基底、基底微流体件和封盖件。此外,如果第一传递导管部件较长,则键合可能会更强。
因此,第一传递导管的期望长度可以被选择为不同的并且可能冲突的要求之间的折衷。
深度和/或宽度和/或横截面面积可以沿着流体导管网络的一个或多个部件变化。传递导管可以例如在第一传递导管部件与第二流体接头之间具有较宽的部分。这可能是为了在芯片的一些区域中降低阻力和/或增加流速。
传递导管的横截面的最大面积可以比传递导管的横截面的最小面积小10倍,如小5倍或小2倍。如果传递导管相较于第一流体接头与传递导管之间的开口太大,则液滴会松散对准并且可能不会以相等的间隔或相等的间距到达第二接头处,这可能导致非均质的油壳厚度和/或液滴大小。每个流体导管网络的深度在整个微流体区段可以是相同的。这可以促进例如模具的生产、蚀刻和/或其它生产微流体区段的方式。流体导管网络的深度可以变化。这可以例如是为了降低微流体区段的部件中的阻力。一级供应导管的最窄区段的横截面面积可以为10-5000μm2,如50-500μm2、如150-300μm2。导管的狭窄区段可以是圆柱形的,或者其可以是喷嘴的形式。一级供应导管可以被限定为终止于样品与来自二级供应导管的油流体接触的地方。
二级供应导管的最窄区段的横截面面积可以为10-5000μm2,如50-500μm2、如150-300μm2。二级供应导管,如包括第一二级供应导管和第二二级供应导管,可以被限定为终止于油与来自一级供应导管的样品流体接触的地方。在芯片中的任何位置处的导管的平均宽度与平均深度的纵横比可以小于5:1,如小于3:1、如小于2:1。可以通过提供比深度更宽的导管来促进生产。
三级供应导管的最窄区段的横截面面积可以为10-5000μm2,如50-500μm2、如150-300μm2。三级供应导管,如包含第一三级供应导管和第二三级供应导管,可以被限定为终止于缓冲液与来自传递导管的载体相例如油流体接触的地方。
传递导管的最窄区段的横截面面积可以为10-5000μm2,如50-500μm2、如150-300μm2
收集导管的最窄区段的横截面面积可以比一级供应导管的最窄区段的横截面面积大5-80%,如大10-50%、如大15-30%。收集导管的最窄区段的横截面面积可以为10-5000μm2,如50-1000μm2、如200-400μm2。这可以促进产生的液滴具有10到25μm的内径和18到30μm的外径,这可以有助于使用被设计成用于细菌或人细胞的标准设备进行液滴的后续处理、定量、处理或分析。内径可以理解为内液滴的直径,例如第一流体(例如,样品)的直径。外径可以是第二流体例如油的壳的外径。
本***产生的大小相对小的液滴可以促进使用被设计成用于与细胞一起使用的仪器进行分析、定量和处理。如果DE液滴即例如油层和水性内相的组合足够小,如小于40μm或小于25μm,则可以使用为细菌或哺乳动物细胞开发的设备,如流式细胞仪和细胞分选仪,来分析和处理双乳液液滴的集合。
第一传递导管的横截面面积可以影响阻力。横截面面积越小,阻力可能越高。
任何供应导管的横截面面积可以具有大于对应的过滤器的任何开口或平均开口的最小横截面面积,也表示过滤器额定值或过滤器大小。这可能是为了减轻过滤器中的颗粒对导管的阻断。
可以期望供应导管与对应的流体接头之间的开口,如第一流体接头与二级供应导管之间的开口,具有指定的横截面面积范围或值。此外,可以期望供应导管在其通向相应流体接头的相邻部件处的横截面面积与通向相应流体接头的开口的横截面面积相同。此类相邻部件可以例如是至少50μm。然而,为了促进相应导管中的整体较低阻力,相应供应导管的剩余部件或至少其主要部件可以具有更大的横截面面积。
传递导管的横截面面积可以小于供应导管的横截面面积。传递导管的大横截面面积可能干扰导管内的液滴的周期性流动。传递导管可以没有任何区段,其中横截面面积比第一传递开口的横截面面积大两倍。
收集导管的横截面面积可以大于第二传递开口的横截面面积。这可能是为了降低导管中的阻力。第一收集导管部件可以包括从第二流体接头的中心到距第一流体接头的中心250μm的区域或在流体流动的预期方向上距第一流体接头中心25μm到75μm的至少区域,所述区域对应于发生液滴或堵塞物形成的区域。
第一流体接头与第二流体接头之间的距离可以对应于传递导管的长度,可以是至少200μm,如至少500μm、1000μm或1500μm。更长的距离可以促进微流体装置的大规模生产。可以预期涂层的放置和例如基底微流体件和封盖件的放置/对准的变化。为了促进第一传递导管部件和第一收集导管部件具有正确的表面性质,可以期望在两个接头之间具有足够的距离。第一接头与第二接头之间的距离较大可以降低与二级供应导管、三级供应导管和传递导管相邻的基底微流体件与封盖件之间的不充分键合/附接的风险,这可以是关键键合区域。
组合件可以表示为:“仪器”。
压力分配结构可以包括多个容器阀,所述多个容器阀包括:多个一级容器阀,所述多个一级容器阀包括用于微流体装置的每个一级供应容器的一级容器阀;以及多个三级容器阀,所述多个三级容器阀包括用于微流体装置的每个三级供应容器的三级容器阀。
所述多个容器阀可以包括多个二级容器阀,所述多个二级容器阀包括用于微流体装置的每个二级供应容器的二级容器阀。
容器阀可以手动操作或可以通过控制结构操作。可以期望集成到组合件中的控制结构,例如包括计算机。
提供容器阀及其操作的优点可以是能够实现所述多个样品管线中的每个样品管线的单独操作。
一级容器歧管可以被配置成通过一级容器阀联接到微流体装置的一级供应容器中的每个一级供应容器。
三级容器歧管可以被配置成通过三级阀联接到微流体装置的三级供应容器中的每个三级供应容器。
所述多个管线压力调节器可以包括联接到二级容器歧管的二级管线压力调节器。
所述多个容器歧管可以形成为一体。例如,一块金属可以提供所述多个容器歧管。
可替代地或与以上组合,不同的各个压力可以用于二级供应容器、三级供应容器,以及可能地一级供应容器。
组合件可以包括压力供应结构,所述压力供应结构被配置成用于向压力分布结构供应压力。压力供应结构可以包括压缩机,例如,包含合适的过滤器和阀。
压力供应结构和压力分布结构的组合可以被配置成将受控量的加压气体或空气供应到微流体装置,如供应到其供应容器。
收纳器可以包括夹具,所述夹具被配置成固持微流体装置和/或促进微流体装置的不同部件之间的气密和流体紧密连接。
收纳器的至少一个角可以倾斜以构成与夹具的对准特征。此倾斜角可以使用仪器中的弹簧机构固定/保持在一个位置。倾斜角可以具有类似于标准井板的尺寸。
基底容器结构件可以包含在侧面的下部部件上的平坦突起部,以促进竖直对准到收纳器中。
组合件可以被配置成用于提供受控气压以从相应供应容器驱动液体并进入到相应微流体单元中,目的是产生双乳液液滴。
组合件可以包括可以用于建立和/或控制压缩空气或气体的元件。可以使用环境空气以及专用气体。组合件可以允许预压缩气体/空气或环境压力。可以在***中产生任何高于环境的压力,并且在由外部来源提供压力之后,压力可以在仪器中累积。利用加压空气或气体,单独的压力管线确保可以施加到歧管的不同通道的可变和受控压力。位置中的每个位置可以包含单独的压力控制器或可以附接到相同的控制器。
歧管、夹具下部部件的移动或两者的移动可以使用垫圈或类似物确保从仪器到盒的气密连接。夹具可以可替代地或另外地通过主要向微流体单元而不是盒的边缘施加压力来提供微流体单元的上部部件与下部部件之间和/或微流体单元的上部部件与盒的基底容器结构件之间的压力紧密连接。
***可以提供适配器,所述适配器放置在试盒下方以与仪器介接。此适配器可以由具有高导热性的材料制成,如铁或铝。适配器可以用于冷却盒或其一个或多个部件,包含样品,至少直到形成一些或所有液滴。
压力控制器中的每个压力控制器可以包含一个或多个阀、压力控制器和PID调节器功能或两者。PID值的读出可以用于评估是否已成功处理总样品量。在一些情况下,运行时间可以用于确定样品是否已完全处理。
可以在压力调节器之后的三个主要空气/气体管线中的每一个上安装排出通道,以确保***有足够的能力来降低压力并实现高效的PID调节。排出阀可以安装在三个主要通道中的每一个上,并且可以在仪器压力高于期望压力时打开。在不需要排出时关闭排出阀确保减少***中使用的空气/气体量。
仪器电子器件、夹紧***、压力、阀的操作可以作为仪器的集成部件全自动完成,或者可以由外部部件完成。所有操作可以可替代地或另外地通过用户手动操作单独完成。
仪器的实例和操作的实例:
下文描述了操作仪器的示例性结构。通过使用仪器将液体驱动到盒组合件中并以产生双乳液液滴为目的,举例说明了以下组件组合。示例性仪器可以包括:
1.环境空气供应
2.过滤器
3.泵
4.过滤器
5.阀
6.压力传感器
7.空气储器(空气罐)
8.空气分离器
9.压力调节器/控制器(PID)
10.排出通道
11.歧管阀(24个阀)
12.歧管
13.垫圈和夹紧件
通过激活泵(2)将环境空气(1)拉动到过滤器中。使泵一直运行,直到达到期望的4巴(g)压力。阀(5)保持打开状态,直到泵(3)在储器(7)中建立了如通过压力传感器(6)确定的获取压力。当获得期望压力时,由压力传感器(6)测量的压力阀(5)关闭,用阀(5)与压力控制器之间的压缩空气压力固定气密外壳。操作压力调节器(9)的PID控制的软件确保期望的气流通过歧管(11)递送到各个通道。排出通道允许空气不断从***中泄漏,以防止在PID控制的压力调节期间的压力积聚。排出阀(10)可以安装并被配置成在PID控制器过冲时仅打开以提高排出速度。
取决于平行运行的样品数量的需要打开或关闭单独的样品管线。来自入口压力传感器(6)的读出与压力调节器(8)组合使用,以确定是否已达到阈值压力。
仪器由集成的软件启动,并且样品(例如,1.8巴)、油(例如,1.8巴)和缓冲液(例如,1.7巴)的气压通过歧管递送到入口的三个管线中。
三个平行压力管线(样品、油和缓冲器)的期望单独压力使用压力控制器通过应用PID调节自动调节,以获得三个管线中稳定的差分压力。
可以实现一次使用一个样品管线,例如,通过提供放置在三个通道中的每个通道上的8个阀,并且所有24个阀单独操作。将24个阀放置在歧管上,以实现单独打开和关闭所有通道,使用户能够运行单独的液滴***。
来自PID调节器的反馈用于监测液体进入到盒中的稳定流量,并且读出参数(需要更准确地确定)用于验证已完成的运行。
由于仪器(即,组合件)可以一次使用一个样品管线,如例如上文所解释的,长的货架期可能是优点。
根据本发明的试剂盒可以包含足以产生双乳液液滴的水性液体、试剂、缓冲液、必需的油、盒、芯片、垫圈和使用具有仪器的试剂盒组件的说明。适于液滴的内部水相的水性液体可以包含DNA或RNA扩增试剂,如dNTP、一种或多种聚合酶和盐。适于外载体相的水性液体可以具有与适于液滴的内部水相的水性液体基本上相同的渗透压。水性液体可以包含乳液稳定剂,如聚醚化合物和助乳化剂。水性液体可以另外包括增稠剂。
如果根据本发明***产生的液滴的载体相是水性的,即由三级供应容器提供的流体是水性的,则可以促进使用被设计成用于与细胞如细菌或哺乳动物细胞一起使用的标准仪器进行分析和处理。
样品缓冲液可以表示为第一流体。第一流体可以包括样品缓冲液。油可以表示为第二流体。第二流体可以包括油。可以被称为缓冲液的连续相缓冲液可以表示为第三流体。第三流体可以包括缓冲液。
酶可以提供在样品缓冲液中或与样品缓冲液分离。单独提供的优点可以是酶可以在不同条件下储存,如高甘油浓度,这可以增加稳定性。提供样品缓冲液的优点可以是通过简化移液步骤和降低错误风险来促进使用。
核苷酸可以提供在样品缓冲液中或与样品缓冲液分离。单独提供的优点可以是dNTP可以在不同条件下储存,如在高浓度下,这可以增加稳定性。提供样品缓冲液的优点可以是通过简化移液步骤和降低错误风险来促进使用。
样品缓冲液可以与连续相缓冲液具有基本上相同的渗透压和/或包括基本上相同的离子浓度。提供此类特征可以是有利的,因为样品的组分的浓度否则可能由于通过油膜的渗透而改变。样品或缓冲液组分的浓度的变化可能导致后续步骤中在液滴中进行的反应的效率降低。由于渗透作用引起的液滴溶胀可能导致液滴变得太大而无法在例如细胞分选仪中进行处理。样品缓冲液的实例可以包括离子,如Na+、Ka+、Ca++、Mg++、NH4 +、SO4--和Cl-,缓冲化合物,如Tris-HCl、甘油、Tween、核苷酸和酶。对应的连续相缓冲液可以包括与样品缓冲液基本上相同浓度的Ka+、Ca++、Mg++和Cl-、甘油和缓冲化合物(如,Tris-HCl),但可能不包含核苷酸或酶,因为反应发生在液滴内。
合适的样品缓冲液的实例是包括10mM Tris-HCl、57mM Trizma-碱、16mM(NH4)2SO4、0.01%Tween 80、30mM NaCl、2mM MgCl2、3%甘油和25μg/μL BSA的缓冲液。对应的合适的连续相缓冲液的实例是包括20mM Tris-HCl(pH 9)、57mM Trizma-碱、16mM(NH4)2SO4、0.11%Tween 80、30mM NaCl、2mM MgCl2、3%甘油、1%PEG 35K和4%Tween 20或由其组成的缓冲液。
合适的样品缓冲液的另一个实例是包括10mM Tris-HCl、57mM Trizma-碱、16mM(NH4)2SO4、0.01%Tween 80、30mM NaCl、2mM MgCl2、3%甘油和25μg/μL BSA、0.2mM dNTP、0.2μL引物和2单位Taq DNA聚合酶或由其组成的缓冲液。对应的合适的连续相缓冲液的实例是包括20mM Tris-HCl(pH 9)、57mM Trizma-碱、16mM(NH4)2SO4、0.11%Tween 80、30mMNaCl、3%甘油、1%PEG 35K和4%Tween 20或由其组成的缓冲液。
可以提供两倍浓缩、10倍浓缩或其它浓度的缓冲液。在使用期间,然后可以通过稀释浓缩缓冲液以达到期望浓度来提供缓冲液,如上述实例中的浓度,然后再装载到微流体装置的相应容器中。
油的密度可以高于连续相缓冲液的密度。这可能是为了使液滴能够在连续相缓冲液中沉淀。这进而可以促进从收集容器的底部收集液滴。油的密度高于连续相缓冲液的密度可以防止油在升高的温度下蒸发,如在PCR循环期间施加。油的密度高于连续相缓冲液的密度的另一个优点可能是,如果在细胞分选仪的流式细胞仪或其它用于处理细胞的设备中处理液滴,液滴可以像细胞一样沉淀,这可以促进处理。
本发明的优点,如包括油的试剂盒,其中油的密度高于样品缓冲液的密度,可以包括所得液滴可以在收集容器中沉淀,例如在收集容器设置有合适的凹部的情况下,这进而可以促进从收集容器收集液滴。沉淀在连续相缓冲液中的液滴可以另外地或可替代地产生受连续相缓冲液的上层保护免于蒸发的液滴,这进而可以增加反应(如PCR反应)中的液滴稳定性。
组合件可以被配置成执行根据本发明的用于提供双乳液液滴的方法。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括使用根据本发明的微流体装置。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括使用根据本发明的微流体装置。所述方法可以包括:向第一组容器的所述一级供应容器提供第一流体;可能随后向所述第一组容器的所述二级供应容器提供第二流体;向所述第一组容器的所述三级供应容器提供第三流体;以及在所述第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与所述第一组容器的所述收集容器之间提供单独的压力差,使得所述第一组容器的单独供应容器中的每个供应容器内的压力高于所述第一组容器的所述收集容器内的压力。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括:通过以下将第一流体的一级流从一级供应容器提供到第一流体接头:一级供应入口、一级供应导管和一级供应开口;以及通过以下将第二流体的二级流从二级供应容器提供到第一流体接头:二级供应入口、二级供应导管和二级供应开口;其中一级流和二级流通过以下将第一流体和第二流体的传递流从第一流体接头提供到第二流体接头:第一传递开口、传递导管和第二传递开口。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括:通过以下将第三流体的三级流从三级供应容器提供到第二流体接头:三级供应入口、三级供应导管和三级供应开口;其中三级流和传递流通过以下向收集容器提供第一流体、第二流体和三级流体的收集流:收集开口、收集导管和收集出口。
根据本发明的用于制造微流体装置的方法可以包括:改变微流体区段的两个部件中的每个部件的一部分的表面性质;并且通过热键合和/或夹紧将微流体区段的所述两个部件接合起来。第一部件可以是基底微流体件,并且第二部件是微流体区段的封盖件。所述方法可以包括:一体式地制造第一部件;部分地涂覆第一部件和第二部件的对应于第一传递导管部件或第一收集导管部件的区域;并接合所述两个部件。
微流体区段的表面改性可能是必要的,以实现导管壁上的特定表面性质。表面改性可以防止如酶、核苷酸或离子等蛋白质吸附到导管壁上或有助于控制疏水性液体或亲水性液体的流动。
可以在两个步骤中实现液滴的提供。可以在第一流体接头处产生油包水液滴,需要在第一流体接头之后的区域/导管中具有疏水表面。可以在第二流体接头处形成水包油液滴,其中油部分可以含有水,需要在第二流体接头之后的区域/导管中在此点处具有亲水表面。因此,可能需要对导管表面进行空间控制的改性。可替代地,可以在不同区域使用不同的材料,使得材料的固有性质在流体导管网络的所有位置处提供所需的表面性质。
不同的技术可以用于在流体导管网络的局部部件上进行表面改性。选择的方法可能取决于表面改性所需的稳定性、要改性的材料、表面改性与所用化学品的相容性以及进行表面改性时微芯片的配置。可以期望改性导管的整个圆周,例如,所有四个壁。选择表面改性方法的一个重要标准可以是对材料的影响,因为表面改性方法不应损坏材料或增加其粗糙度。
聚合物材料通常是疏水的,这可以定义为接触角大于90°。存在将表面从疏水性改变为亲水性的不同技术,如化学品例如聚合物沉积到表面上或表面本身的改性,例如通过暴露于等离子体。
导管的表面可以暴露于等离子体,例如,氧气或空气等离子体持续适当的时间量,例如,1分钟;2分钟;5分钟;10分钟或更多分钟。活性物质/自由基将与表面接触,并且由此使表面变得亲水。表面上的开放活性位点可以用于接枝另外的分子。
此工艺的缺点可能是表面会随时间推移恢复到其固有的疏水性质。这意味着经过处理的装置可能需要在表面改性后尽快使用。
疏水表面可以可替代地或另外地暴露于紫外光持续合适的时间量以获得亲水表面。例如,Subedi,D.P.;Tyata,R.B:;Rimal,D.;紫外处理对聚碳酸酯润湿性的影响(Effectof UV-treatment on the wettability of polycarbonate).《加德满都大学科学、工程和技术杂志(Kathmandu University Journal of science,engineering andtechnology)》,第5卷,第II期,2009,第37-41页,已经表明用紫外光处理聚碳酸酯25分钟,并且获得从82°减小到67°的接触角。
为了实现更稳定的表面改性,即持续延长的时间段的表面改性,由此提供改进的,即更长的装置货架期,可以期望将分子永久附着在表面上,所述附着会使表面亲水。
聚合物的紫外接枝可以涉及若干个步骤,例如,首先将如二苯甲酮等光引发剂沉积到表面上,并且然后添加涂层聚合物。然后可以用紫外光照射,其中聚合物与表面共价结合(Kjaer Unmack Larsen,E.和N.B.Larsen(2013).“一步聚合物表面改性使微量分析***中的药物、蛋白质和DNA吸附最小化(One-step polymer surface modification forminimizing drug,protein,and DNA adsorption in microanalytical systems)”.《芯片实验室》13(4):669-675.)。
在一些实例中,化学品的紫外接枝可以与表面预处理相组合,例如,与等离子体氧化相组合。
薄膜可以使用物理气相沉积(PVD)沉积到衬底上,例如,如https:// www.memsnet.org/mems/processes/deposition.html中所描述的。在此技术中,要沉积的材料可以从靶标释放并被引导到衬底上以进行涂覆。溅射和蒸发是从靶标上释放材料的两种技术。
溅射优于蒸发的优点可以是材料可以在低温下从靶标上释放。在溅射中,靶标和衬底被放置在真空室中。可以在两个电极之间感应出等离子体。这使气体电离。除了衬底之外,靶标材料可以通过气体的电离的离子以蒸气形式释放并沉积在腔室的所有表面上。
溅射可以用于将氧化铬薄膜沉积到聚合物上,使其表面亲水。
与PVD相比,由于不同源气体之间发生的化学反应,薄膜是通过化学气相沉积(CVD)沉积的。然后产物可以沉积到腔室的所有壁以及衬底上。不同的技术可用于CVD。例如,等离子体增强CVD(PECVD)使用等离子体在化学反应之前使气体分子电离。PECVD使用比其它CVD技术更低的温度,这在涂覆不耐高温的衬底时具有主要优势。PECVD广泛用于半导体应用中的薄膜沉积。除了其它之外,可以沉积的材料包含二氧化硅(SiO2)和氮化硅(SixNy)。等离子体增强化学气相沉积(PECVD)描述于例如http://www.plasma-therm.com/ pecvd.html
可以使用旋涂将液体涂层沉积到平坦表面上。在旋涂中,液体材料可以放置在衬底的中间。在旋转期间,液体涂层均匀地散布在衬底的整个表面上。不同的参数如转速或时间决定了沉积膜的厚度。
此技术通常用于例如将光刻胶沉积到晶片上。
又另一种将涂层沉积到衬底上的技术是通过喷涂,其中可以将包括小液滴的液体材料的流引导到衬底上。当喷涂到包括打开导管的衬底上时,可以在添加导管的封盖件或顶盖之前使液体涂层干燥。如果准确施加,将液体涂层材料喷涂和干燥到衬底上可以避免衬底的掩模,并且工艺对于大规模生产而言可能更具成本效益。
电晕处理,例如,如http://www.vetaphone.com/technology/corona-treatment/中所描述的,是一种可以在电极的尖端处产生等离子体的技术。此等离子体使衬底的表面处的聚合物链改性,由此增加了表面能,并且因此提高了材料的润湿性。
无需另外的处理,衬底将恢复其固有性质。
另一种使聚合物表面亲水的技术是紫外/臭氧处理。此技术通常用于清洁有机残留物的表面。在紫外/臭氧处理下,表面被紫外光和原子氧光氧化,并且表面分子被改性(A.EvrenKirill Efimenko,Jan Genzer,紫外线/臭氧处理对聚(二甲基硅氧烷)和聚(乙烯基甲基硅氧烷)网络的表面和综合性质的影响(Effect of ultraviolet/ozonetreatment on the surface and bulk properties of poly(dimethyl siloxane)andpoly(vinylmethyl siloxane)networks),在《聚合物(Polymer)》中,第55卷,第14期2014,第3107-3119页)。与如等离子体处理等其它处理相比,紫外/臭氧处理对表面造成的损害更小。
微流体芯片可以由玻璃制成。玻璃表面是亲水性的,并且水会在表面扩散。对于本发明,在由玻璃制成的微流体导管的情况下,第一传递导管部件或第一收集导管部件处的表面必须从亲水改性为疏水。玻璃表面可以例如用硅烷改性以获得表面的永久改性。如https://www.pcimag.com/ext/resources/PCI/Home/Files/PDFs/Virtual_Supplier_ Brochures/Gelest_Additi ves.pdf中所描述的,存在可以产生疏水性的不同类型的硅烷。
可以在将包括基底微流体件的衬底与包括封盖件的衬底组装之前,实现改性预定区域处的流体导管网络的表面性质,例如从疏水改性到亲水。
物理掩模,如金属或玻璃板、聚合物片或任何合适的材料可以用于保护不应暴露于涂层/表面改性处理的区域。掩模可以以任何合适的方式附接到表面/使其与表面接触,如是硬或软接触掩模。掩模也可以进入到分叉凹部中的任何分叉凹部中以防止涂层材料在掩模下泄漏。掩模可以是可以使用仅一次的任何材料,例如,在掩模从表面去除时损坏/毁坏的情况下,或重复使用多次。
此策略可以用于涉及以气体形式沉积的涂层或如紫外暴露等物理处理或通过溅射或喷射沉积到表面上的液体涂层的方法。
在去除掩模之后,可以获得部分图案化的导管。
为了使流体导管的所有壁改性,如四个壁,可能需要处理封盖件和基底微流体件两者。可能需要准确对准以确保所有四个导管壁的疏水/亲水过渡将发生在相同位置处。在第一传递导管部件/第一收集导管部件的端部处,即在预期的流动方向上,准确对准可以不是必需的。
此策略的优点可能是可以同时处理大量装置。此外,可以分析沉积的涂层材料,例如,厚度测量、在涂层工艺之后的涂层均匀性。
如果流体导管网络是通过将封盖件定位在基底微流体件的分叉凹部上而形成的,即,处于封闭配置,则任何液体涂层都可以非常准确地沉积在导管中,并将润湿流体导管网络的所有四个壁。
为了实现空间控制的改性,可以使用惰性流体来使用流动限制,即,不会与液体涂层流体混合或相互作用的流体。
液体涂层材料可以通过三级供应导管引入,而流体导管网络的其余部分可以使用惰性液体或空气如水或油的流动限制而受保护免于暴露于涂层材料。当在导管中流动时,涂层可以沉积在流体导管网络的所有壁上。此技术可能需要精确的流量控制并且不能测量沉积层的厚度。
在一些实例中,可以通过阻断气体处理到达流体导管网络的一些区域来实现空间图案化。例如,对于流体导管网络的封闭部件,等离子体氧化可能受到扩散的限制。因此,如果在流体导管网络的一些区域中扩散可能受到限制,则与其它区域相比,等离子体在一些区域中会更密集。因此,一些区域将被改性,而其它区域将不会受到等离子体的影响。
限制扩散到用于等离子体氧化的封闭导管的一些区域可以通过不同的方式完成,如阻断区域附近的入口以进行保护或将长导管连接到区域附近的入口以进行保护,由此增加导管的阻力,这将防止等离子体进入微芯片的那些区域,或通过任何其它方法完成。此工艺可能需要对等离子体进行准确的空间控制,并在疏水与亲水区域之间产生逐渐过渡。
此外,此处理可能随时间推移而不稳定,因为经处理的区域会在数小时内恢复其固有疏水性,这取决于所使用的聚合物材料。
盒的微流体区段可以在至少第一传递导管部件或第一收集导管部件中部分地涂覆。
第一传递导管部件可以指在流体流动的方向上紧跟在第一流体接头之后的区域,在所述区域可以发生在油载体流体中形成水性液滴。第一传递导管部件可以包括从第一流体接头的体积中心到第二流体接头的中心的区域或在流体流动的方向上距第一流体接头的中心25μm到75μm的至少区域。
第一收集导管部件可以指在流体流动的方向上紧跟在第二流体接头之后的区域,在所述区域中可以发生由水性载体流体中的油壳包围的双乳液水性液滴的形成。第一收集导管部件可以包括从第二流体接头的体积中心到距第二流体接头的中心250μm的区域或在流体流动的方向上距第一流体接头的中心25μm到75μm的至少区域。
第一传递导管部件可以是疏水的,其中测量的与水的接触角为至少70°,如80°或90°。如果第一传递导管部件由如聚合物等疏水材料生产,则第一传递导管部件可以是未涂覆的。第一传递导管部件可以以处理后的接触角为至少70°,如80°或90°的方式进行处理。
第一收集导管部件可以是亲水的,其中测量的与水的接触角不超过40°,如不超过30°或20°。如果第一传递导管部件由如玻璃等亲水性材料生产,则第一传递导管部件可以是未涂覆的,即可以以处理后的接触角不大于40°,如不超过30°或20°的方式处理第一传递导管部件。
由于导管横截面面积在一些区域可以非常小,如微流体区段的接头和过滤区域,因此涂层可以非常薄以对横截面面积的影响最小。涂层的合适厚度可以小于1μm,如小于500nm或小于100nm。
流体盒可以在所有部件中由聚合物制成或者是不同材料之间的混合体,如不同聚合物的混合体或聚合物-玻璃混合体。如果使用聚合物-玻璃混合体,则基底容器结构件可以由聚合物制成,而微流体装置可以由玻璃制成。
微流体盒可以由三个或更多个单独的部件制造,所述部件随后组装成盒。单独的部件可以包含基底容器结构件、微流体结构和封盖件。可以使用热键合、热堆叠或类似技术来执行部件的组装。弹性体可以包覆模制到基底容器结构件、微流体结构或两者上,以确保仪器与盒之间以及微流体结构与基底容器结构件之间的压力紧密密封。
基底容器结构件可以使用注射模制制成。对于注射模制,可以通过在一个或多个例如金属块中机加工基底容器结构件的负形来产生模具。聚合物可以熔化并流入到模具中。在冷却之后,聚合物将保持模具的形状并从模具中弹出以供使用。模具可以重复使用以用于大量部件。对于注塑模制,取决于与所用化学品的相容性,可以使用不同的热塑性塑料,如聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)或环烯烃共聚物(COC)或环烯烃聚合物。
可以使用3D打印技术提供基底容器结构件。各种3D打印技术可用,如立体光刻或熔丝打印。材料层相互沉积并固化到彼此上,从而形成物体。基底容器结构件可以3D打印到微流体区段上。
微流体装置的制造可以通过不同的微制造方法来实现,这取决于要生产的体积、选择的材料以及所需的分辨率/最小的图案/产生特征。
对于小体积,可以使用软光刻和/或激光烧蚀。例如,PDMS的软光刻可以可替代地或另外地用于制造微流体装置的两个衬底。PDMS混合物可以倒在含有微结构负形的模具上。在固化之后,PDMS部件和模具分离。
高精确度微细加工可替代地或另外地用于在聚合物衬底中产生微结构。然而,通常微结构的大小不能低于50μm,并且此技术可能耗时。
对于大批量生产,经常使用复制方法,包含热压印、注射模制等或LIGA(德语缩写:lithographie(光刻)、Galvanoformung(电镀)、Abformung(模制))。这些方法涉及制造模具,所述模具容纳结构的负形,如分叉凹部和衬底上可能的任何另外的特征,例如,用于流体连接的孔、对准特征等。
模具可以使用不同的技术生产,如高精确度微细加工、放电加工(EDM)或光刻。
光刻可以是制造模具的第一步,然后是电镀,如此处所描述的。硅衬底可以涂覆有光刻胶的层,然后可以通过铬掩模将其暴露在紫外光下,以产生分叉凹部的正形。然后可以通过电镀将镍沉积到光刻胶上。然后可以化学溶解硅晶片,例如,使用KOH。模具***件可以被分割并***到显微注射模制工具中,这形成含有分叉凹部的负形的腔体。
在模具制造之后,聚合物可以熔化并在模具的微腔中流动。当聚合物冷却时,其保持模具的形状。需要优化如填充压力和/或温度等关键参数,以实现模具的良好复制以及从模具中正确脱模/去除微结构部件。
含有导管的聚合物衬底和聚合物封盖件衬底的组装可以是必要的以产生封闭且液密的导管。衬底的组装或导管的封闭可以使用各种技术不可逆地完成,例如,通过热键合超声或激光焊接、层压。在热键合中,聚合物衬底被加热到略低于玻璃化转变温度,并且可以施加高压以组装两个衬底。可能必须优化温度、时间和压力参数,以便微结构不会被工艺损坏。对于层压,可以将具有粘合表面例如压敏粘合剂的薄层压件(例如,30μm到400μm厚)放置在导管的部件之上。可以使用例如辊在整个表面上均匀地施加压力以密封层压件。
另一种不可逆封闭导管的方法可以用于由PDMS制成的微结构。PDMS部件可以与平坦的PDMS部件或玻璃衬底组装在一起。在使用溶剂例如乙醇和/或异丙醇清洁这些部件之后,可以将部件暴露于氧等离子体持续1分钟。然后使两个表面接触以形成不可逆的键合。
微流体装置的一个或多个部件,如包含基底微流体件,可以由玻璃制成。在这种情况下,流体导管网络可以使用光刻和各向异性蚀刻制成。入口孔可以使用喷砂/喷粉制成。
与由聚合物制成的微芯片类似,玻璃微芯片需要封闭以产生液密导管。
玻璃衬底的组装可以例如通过阳极键合来完成。
微流体区段可以包括第一传递导管部件和第一收集导管部件。第一传递导管部件是指在流体流动的方向上紧跟在第一流体接头之后的区域,在所述区域可以发生在油载体流体中形成水性液滴。第一传递导管部件可以包括从第一流体接头的体积中心到第二流体接头的中心的区域或在流体流动的方向上距第一流体接头的中心25μm到75μm的至少区域。
第一收集导管部件指在流体流动的方向上紧跟在第二流体接头之后的区域,在所述区域中发生由水性载体流体中的油壳包围的双乳液水性液滴的形成。第一收集导管部件可以包括从第二流体接头的体积中心到距第二流体接头的中心250μm的区域或在流体流动的方向上距第一流体接头的中心25μm到75μm的至少区域。
附图详细说明
图1-4示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第一实施例100的各种视图。
微流体装置100包括微流体区段101和容器区段102。容器区段和微流体区段固定连接到彼此。微流体区段101包括多个微流体单元170。然而,图1-4中展示了仅一个微流体单元170。容器区段102包括多组容器171,所述多组容器针对每个微流体单元170包括一组容器171。然而,图1-4中示出了仅一组容器171。
每个微流体单元170包括流体导管网络135,所述流体导管网络包括:多个供应导管103、106、109;传递导管112;收集导管116;第一流体接头120;以及第二流体接头121。
所述多个供应导管包括:一级供应导管103;二级供应导管106,所述二级供应导管包括第一二级供应导管106a;以及三级供应导管109,所述三级供应导管包括第一三级供应导管109a。传递导管包括对水具有第一亲和力的第一传递导管部件115。收集导管包括对水具有第二亲和力的第一收集导管部件119,对水的所述第二亲和力不同于对水的第一亲和力。
第一流体接头120提供一级供应导管103、二级供应导管106和传递导管112之间的流体连通。第一传递导管部件115从第一流体接头120延伸。
第二流体接头121提供三级供应导管109、传递导管和收集导管116之间的流体连通。第一收集导管部件119从第二流体接头121延伸。
一级供应导管103从一级供应入口104延伸到一级供应开口105。二级供应导管106包括从二级供应入口107延伸到第一二级供应开口108a的第一二级供应导管106a。三级供应导管109包括从三级供应入口110延伸到第一三级供应开口111a的第一三级供应导管109a。传递导管112从第一传递开口113延伸到第二传递开口114。传递导管112包括从第一传递开口113延伸的第一传递导管部件115。第一传递导管部件115对水具有第一亲和力。收集导管116从收集开口117延伸到收集出口118。收集导管116包括从收集开口117延伸的第一收集导管部件119。第一收集导管部件119对水具有第二亲和力,对水的所述第二亲和力不同于对水的第一亲和力。
流体导管网络135包括第一流体接头120和第二流体接头121。第一流体接头120是多个开口的接头,所述多个开口包括用于将流体引入到第一流体接头120中的第一多个开口和用于将流体从第一流体接头120引出的第一传递开口113。第一多个开口包括一级供应开口105和第一二级供应开口108a。第二流体接头121是多个开口的接头,所述多个开口包括用于将流体引入到第二流体接头121中的第二多个开口和用于将流体从第二流体接头121引出的收集开口117。第二多个开口包括第二传递开口114和第一三级供应开口111a。
容器区段和微流体区段固定连接到彼此,使得每组容器固定连接到各自对应的微流体单元。
每组容器171包括多个容器,所述多个容器包括:多个供应容器;以及收集容器134。收集容器134与对应的微流体单元170的收集出口118和收集导管116流体连通。所述多个供应容器包括一级供应容器131、二级供应容器132和三级供应容器133。一级供应容器131与对应的微流体单元170的一级供应入口104和一级供应导管103流体连通。三级供应容器133与对应的微流体单元170的三级供应入口110和三级供应导管109流体连通。二级供应容器132与对应的微流体单元170的二级供应入口107和二级供应导管106流体连通。
图5-10示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第二实施例的微流体单元570的各种视图。
微流体单元570的实施例类似于微流体单元170。主要区别在于,对于微流体单元570,除了第一二级供应导管506a之外,二级供应导管506还包括第二二级供应导管506b。此外,除了第一三级供应导管509a之外,三级供应导管509还包括第二三级供应导管509b。
参考图6,展示了第一流体接头520与传递导管512之间的开口(例如,513)的横截面面积介于第二流体接头521与收集导管516之间的开口(例如,517)的横截面面积的50%与100%之间。
参考图7,展示了一种提供双乳液液滴的方法。为了提供双乳液液滴,方法包括使用根据本发明的微流体装置。所述方法可以包括:向第一组容器的所述一级供应容器提供第一流体;可能随后向所述第一组容器的所述供应容器提供第二流体;如果提供的话,所述供应容器如一级供应容器或二级供应容器与对应的微流体单元的二级供应导管流体连通;向所述第一组容器的所述三级供应容器提供第三流体;以及在所述第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与所述第一组容器的所述收集容器之间提供单独的压力差,使得所述第一组容器的单独供应容器中的每个供应容器内的压力高于所述第一组容器的所述收集容器内的压力。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括:通过以下将第一流体的一级流522从一级供应容器提供到第一流体接头520:一级供应入口、一级供应导管和一级供应开口;以及通过以下将第二流体的二级流523从二级供应容器提供到第一流体接头520:二级供应入口、二级供应导管506和二级供应开口;其中一级流和二级流通过以下将第一流体和第二流体的传递流从第一流体接头520提供到第二流体接头521:第一传递开口、传递导管和第二传递开口。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括:通过以下将第三流体的三级流523从三级供应容器提供到第二流体接头:三级供应入口、三级供应导管和三级供应开口;其中三级流和传递流通过以下向收集容器提供第一流体、第二流体和三级流体的收集流:收集开口、收集导管和收集出口。
图8示意性地展示了图6中所展示的流体导管网络的所述部件,指示了分别需要对水的第一亲和力和第二亲和力的流体导管网络的区域。第一传递导管部件515对水具有第一亲和力。第一收集导管部件519对水具有第二亲和力。
图9和10示意性地展示了用于在图8所指示的两个期望位置处实现对水的期望亲和力的各个实例。各个实例包括:提供有涂层的区域的第一实例956;提供有涂层的区域的第二实例957;提供有涂层的区域的第三实例958;提供有涂层的区域的第四实例1059;提供有涂层的区域的第五实例1060;以及提供有涂层的区域的第六实例1061。
第一、第二和第三实例是用于这样的情况,其中对水的亲和力如由用于第一传递导管部件515的相应衬底所提供的那样期望的。所有第一、第二和第三实例都包括区域519上的涂层。
第四、第五和第六实例是用于这样的情况,其中对水的亲和力如由用于第一收集导管部件519的相应衬底所提供的那样期望的。所有第四、第五和第六实例都包括区域515上的涂层。
图11示意性地展示了根据本发明的微流体装置的接头的实例,如第一流体接头1120。
图12示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第三实施例的微流体单元的横截面俯视图。
图12的实施例与图5的实施例的不同之处在于包括过滤器1323、1324和1325。微流体单元1370包括:一级过滤器1323,所述一级过滤器位于一级供应导管/一级供应入口1304处或处于其内部;二级过滤器1324,所述二级过滤器位于二级供应导管/二级供应入口1307处或处于其内部;以及三级过滤器1325,所述三级过滤器位于三级供应导管/三级供应入口1310处或处于其内部。
图13示意性地展示了第三实施例的包括图12中所展示的微流体单元1370的多个微流体单元的横截面俯视图。
图14示意性地展示了根据本发明的微流体装置的导管的部件的等距截面图。导管的图示部件可以应用于根据本发明的微流体装置的实施例中的任何实施例。
根据本发明的装置的任何实施例的每个流体导管网络的一个或多个部件或全部可以形成如图17所展示的尖锐梯形横截面,其中较长的底边由封盖部件1427提供。尖锐梯形横截面可以形成等腰梯形横截面,其中等长的侧壁1428相对于任一平行底边的法线的锥度1429可以为至少5度和/或至多20度。
为了说明的目的,部件1427和1426被稍微分解地示出。微流体区段包括第一平面表面和包括第二平面表面的封盖件1427,第一平面表面具有多个分叉凹部1430,从而提供微流体装置的每个流体导管网络的基底部件。第二平面表面面向第一平面表面并且提供微流体装置的每个流体导管网络的封盖部件。
图15示意性地展示了根据本发明的微流体装置的供应入口1504的横截面俯视图,示出了与图12和13的过滤器类似的过滤器1525。
图16-20示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第四实施例1700的各种视图。
图16示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第四实施例的部件的等距和简化视图。图17示意性地展示了图16中所展示的第四实施例的简化部件的分解视图。
参考图16和17,展示了:用于制造根据本发明的制造微流体装置的方法。所述方法包括将容器区段1702和微流体区段1701固定到彼此,使得通过对应的相应微流体单元提供每组容器的各个容器之间的流体连通。
图18示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第四实施例的等距视图。
图19示意性地展示了图18中所展示的第四实施例的俯视图。
图20示意性地展示了图18和19中所展示的第四实施例的横截面侧视图。
图21示意性地展示了当连接到根据本发明的组合件的收纳器2142(参见图23的2342)时,根据本发明的微流体装置的容器和微流体单元的对应部件的横截面侧视图。
图22示意性地展示了图21的图示的分解视图。
图23示意性地示出了根据本发明的组合件2390的第一实施例。
组合件2390包括收纳器2342和压力分布结构2399。所述收纳器被配置成收纳和固持根据本发明的微流体装置。所述压力分布结构被配置成当所述微流体装置由所述收纳器固持时向所述微流体装置供应压力。所述压力分布结构包括:多个容器歧管2353,所述多个容器歧管包括一级容器歧管和三级容器歧管;多个管线压力调节器2350,所述多个管线压力调节器包括二级管线压力调节器和三级管线压力调节器;以及主歧管2353。所述一级容器歧管被配置成联接到所述微流体装置的每个一级供应容器。所述三级容器歧管被配置成联接到所述微流体装置的每个三级供应容器。所述一级管线压力调节器联接到所述一级容器歧管。所述三级管线压力调节器联接到所述三级容器歧管。所述主歧管通过相应管线压力调节器联接到每个容器歧管。
图24示出了来自根据本发明的微流体装置的收集容器的流体的图像。
图25示出了根据本发明的微流体装置的多个收集容器的图像。
图26示意性地展示了根据本发明的试剂盒的第一实施例。
当包括中间室时,本发明的优点可以是促进更简单的制造工艺和/或促进使用更少的材料,例如,与比根据本发明的微流体装置具有更多容器的微流体装置相比。
当包括中间室时,本发明的优点可以是促进由微流体装置容纳的不同流体即例如第一流体和第二流体在形成如单乳液等乳液之前的改进的和/或不同的分离。
当包括中间室时,本发明的优点可以是在第一流体已经被提供到中间室之后可以被提供到一级供应容器的第二流体可以在乳液液滴的形成期间置换中间室中的第一流体,由此可以实现更完整的工艺。完整的工艺可以被认为是这样一个工艺,其中所有的第一流体都已经被乳化,并且为了形成单乳液,所述第一流体分散在处于连续相的第二流体中。在乳液形成期间,第二流体可以迫使第一流体的任何残余物穿过流体导管网络,这可以使得第一流体的全部或至少大部分可以被根据本发明的装置处理并且可以例如以液滴的形式被提供给收集容器。
当包括中间室时,本发明的优点可以是促进环境,如中间室,其可以比供应容器更好地控制,例如在温度和/或通过屏蔽由环境空气和/或环境空气中的颗粒引起的污染和/或反应方面。因此,与现有技术解决方案相比,将第一流体提供给根据本发明的微流体装置之间经过的时间保持较短可能不是那么重要。
根据本发明的微流体装置和/或任何方法可以根据本公开的任何期望的任何陈述在结构上和/或功能上来配置。
每个流体导管网络的体积可以介于0.05μL与2μL之间,如介于0.1μL与1μL之间,如介于0.2μL与0.6μL之间,如约0.3μL。
可以期望在将第一流体提供给第一流体接头之前将第二流体提供给第一流体接头。这可以促进甚至可以乳化提供给第一流体接头的第一流体的第一部件。可以期望乳化所有第一流体。
可以期望中间室的体积比一次提供给中间室的第一流体的体积更大,如提供给中间室的第一流体的预期体积。
微流体网络的中间室可以构成一级供应导管。可替代地,中间室可以形成一级供应导管的部件。一级供应导管可以包括设置在中间室与第一流体接头之间的连接导管。连接导管可以被配置成延长从在中间室与收集容器之间施加压力差并且直到第一流体到达第一流体接头处所花费的时间。这可以促进第二流体在第一流体之前到达第一流体接头处,这进而可以导致所有第一流体被乳化在第二流体中。
连接导管可以提供的体积大于二级供应导管的体积。连接导管的体积可以介于0.05μL与1μL之间,如介于0.1与0.5μL之间。
每个流体导管网络可以被配置成使得连接导管的流体阻力大于二级供应导管的流体阻力。
第一流体的处理可以指第一流体的乳化。
中间室的体积可以定义为可以容纳在中间室内的流体例如水的体积。可以期望中间室具有最小体积,因为中间室的体积可以限定一次要处理的第一流体的体积的上限。中间室的体积可以例如为至少2μL、3μL、4μL、5μL、6μL、10μL、15μL、20μL、50μL或100μL。然而,提供具有最大体积的中间室可以存在若干种原因。中间室的体积可以例如为至多1mL、500μL、400μL、200μL或100μL。
更大体积的中间室可能增加中间室所需的最小外部尺寸和/或可能增加将流体从中间室拉到中间室所需的时间和/或可能用于中间室的材料提出另外的要求,如用于流体导管网络的材料和/或中间室的结构复杂性。对所用材料的要求可以例如包含关于相应表面对水的亲和力的要求。对水的亲和力可以被称为对水的润湿性。对水的高亲和力可以指对水的高润湿性。对水的低亲和力或对水缺乏亲和力可以指对水的低润湿性。
因此,中间室的期望体积可以被认为是一种折衷。
例如,为了促进制造微流体装置,如特别是微流体区段,可以期望每个中间室设置在公共层内,所述公共层可以表示为“中间室层”。此类中间室层沿着两个正交轴可以比沿着第三正交轴延伸得更长。
每个第一中间室的宽度可以为至少:2mm、3mm、4mm或5mm和/或至多:8mm、7mm或6mm。每个中间室的最大宽度可以例如与具有多个样品管线的微流体装置相关,所述微流体装置被配置成用于与标准多通道移液管一起使用,例如,喷嘴间距为9mm的标准的多通道移液管。
每个第一中间室的深度可以为至少:0.02mm、0.05mm、0.1mm、0.25mm、0.5mm或0.7mm和/或至多:2mm、1.5mm、1mm或0.7mm。
每个第一中间室可以纵向延伸至少:5mm、6mm、8mm、10mm、15mm或20mm和/或至多:150mm、120mm、100mm、80mm或50mm。
每个第一中间室的垂直于纵向延伸的横截面面积可以为至少:0.1mm2、0.2mm2、0.25mm2、0.5mm2、1mm2或2mm2和/或至多4mm2
每个第一中间室可以是:0.1mm到1mm深;3mm到8mm宽;以及5mm到25mm长。
每个第一中间室可以是:0.25mm到0.8mm深;4mm到7mm宽;以及7mm到15mm长。
每个第一中间室可以具有圆角和/或倾斜的侧壁。
例如,与结构更复杂的解决方案相比,第一中间室的提供可以简化微流体装置的生产。
每组容器的一级供应容器可以包括底部部件,如平坦底部部件。底部部件可以具有一级通孔和二级通孔。一级通孔可以提供一级供应容器和对应的微流体单元的中间室之间的流体连通。二级通孔可以提供一级供应容器与二级供应导管之间的流体连通。一级供应容器的一级通孔和二级通孔可以设置为相隔至少2mm,如相隔至少3mm、如相隔至少5mm。可以期望使一级供应容器的一级通孔和二级通孔尽可能远离彼此设置。因此,一级供应容器的底部部件的宽度可以决定一级供应容器的一级通孔与二级通孔的可能间隔。一级供应容器的底部的宽度可以例如是直径为7mm。
第一流体可以例如使用移液管提供在一级通孔内并且可能超过一级通孔,但不提供在二级通孔内。因此,第一流体可以被拉入到中间室中而不被拉入到二级供应导管中。
一级通孔可以朝着一级供应容器的侧壁逐渐变细。这可以使得***到一级供应容器中并朝向一级通孔的移液管的端点可以指向一级通孔的离二级通孔最远的部件,这可以促进向中间室提供第一流体,使得提供给一级供应导管的流体可以被拉入到中间室中。
微流体区段的至少一个部件,如包括基底微流体件,可以包括聚(甲基丙烯酸甲酯),缩写为PMMA,或者由其制成或由其提供。容器区段的至少一个部件,如包括基底容器结构件,可以包括PMMA或由其制成或由其提供。例如,基底微流体件和基底容器结构件可以由PMMA提供。
可以期望由相同材料提供微流体区段的至少一个部件和容器区段的至少一个部件。
PMMA可以有利于制造,因为PMMA可以使用许多与原型制作和大批量生产两者相关的不同方法进行图案化,如注射模制、激光切割和机加工。
PMMA可以有利于制造,因为其具有低玻璃化转变温度。因此,其可以在低温下键合。
PMMA可以是有利的,因为其在可见光谱内可以是足够透明的,以使得能够对微流体装置内进行的工艺进行目视检查,这可以是期望的。
PMMA可以是有利的,因为其可以充分地抗紫外。例如,这可能与在阳光直射下储存和/或与在生产期间需要紫外固化步骤的涂层一起使用的情况相关。
然而,选择PMMA可能并不明显,因为材料可能提供缺点,导致无法选择此材料。这些缺点可以包含以下中的任何一种或组合:耐化学性低,例如,PMMA可能不耐溶剂,如乙醇;脆性可能相对较高;抗冲击性相对较低;温度耐受性相对较低,PMMA可能不耐受高温,从而玻璃化转变温度为85℃到165℃。
根据本发明的微流体装置可以包括基底微流体件和基底容器结构件。基底微流体件和基底容器结构件可以由相同的材料提供,例如,PMMA。
基底微流体件可以形成微流体区段的基底部件。基底微流体件可以提供有第一平面表面,所述第一平面表面具有多个分叉凹部,所述多个分叉凹部提供微流体装置的每个流体导管网络的基底部件。
基底容器结构件可以形成容器区段的基底部件。每个容器的侧壁可以形成为基底容器结构件的突起延伸部。基底容器结构件可以形成为一体,例如,通过模制。基底容器结构件可以形成面向基底微流体件的第一平面表面的第二平面表面。微流体装置可以在第一平面表面与第二平面表面之间提供有粘合层。这可以促进容器区段和微流体区段形成固定连接的单元和/或每个流体导管网络在基底微流体件与基底容器结构件之间的任何边界处没有任何不期望的泄漏和/或促进压力紧密连接。
每个流体导管网络的一个或多个部件或全部部件可以形成尖锐梯形横截面,其中较长的底边由封盖部件提供。尖锐梯形横截面可以形成等腰梯形横截面,其中等长的侧壁相对于任一平行底边的法线的锥度可以为至少5度和/或至多20度。
每个中间室的至少大部分可以设置在距微流体装置的底部部件期望距离处。此期望距离可以使得中间室的至少大部分与微流体装置的底部部件之间的任何材料小于5mm,如小于2mm、如小于1mm。
每个中间室的至少大部分可以设置在距微流体装置的底部部件4mm内,如2mm内。
微流体装置可以被配置成放置在热表面上和/或与其联接,所述热表面可以提供与微流体装置的热传递,如通过冷却微流体装置的最靠近热表面的部件。微流体装置的底部部件,如微流体区段的底部部件,可以是平坦的。微流体区段的底部部件可以是离容器区段最远和/或远离容器区段的部件。微流体装置的平坦的底部部件可以放置在平坦的热表面上。冷热表面可以提供与第一流体的热传递,例如,包括可以是热敏的样品。因此,可以防止或阻止反应开始直到第一流体被乳化。如果整个微流体装置被冷却,那么第二流体例如油也将变冷,将变得更粘稠,并且其流速将减小或完全停止,这将阻碍或使第一流体的乳化变得困难。
当包括中间室时,本发明的优点可以是促进或阻碍一些反应,所述反应可以在形成乳液之前发生在微流体装置所容纳的流体上。例如,可以期望与微流体装置一起使用的不同流体保持在不同的温度下,例如至少直到通过装置提供流体的乳液。例如,可以期望如包括样品的水基流体等第一流体保持在比如油基流体等第二流体更低的温度下。第一流体可以包括热敏样品。样品可以例如是热敏的,因为样品内的反应可能会被热触发和/或加强,这可能是不期望在形成乳液之前发生的。可以期望第二流体具有比第一流体更高的温度,例如可以期望第二流体处于室温下,如约20℃,因为例如油的粘度可以随温度降低而增加,这可以防止或阻碍油流过微流体装置的相应流体导管网络和/或这可能需要更大的力,如更大的施加压力,以驱动油穿过流体导管网络。根据本发明的微流体装置可以促进上述的一些或全部,特别是通过提供根据本发明的中间室。
根据本发明的用于提供乳液液滴的方法可以包括在包括中间室时使用根据本发明的微流体装置。方法可以包括将第一流体提供到第一组容器的中间室,并且例如随后将第二流体提供到第一组容器的二级供应容器并且随后在第一组容器的二级供应容器与第一组容器的收集容器之间提供压力差,使得第一组容器的二级供应容器内的压力高于第一组容器的收集容器内的压力。
因此,第一组容器的二级供应容器与第一组容器的收集容器之间的压力差可以:将第一流体的一级流从对应的微流体单元的中间室提供到对应的第一流体接头;并且通过二级供应导管将第二流体的二级流从第一组容器的二级供应容器提供到第一流体接头。
一级流和二级流可以通过传递导管向收集容器提供第一流体和第二流体的收集流。
当包括中间室时,本发明的优点可以是在一个或多个供应容器与收集容器之间施加压力差可以比根据本发明的微流体装置更简单和/或更容易,例如,相比于例如针对每个样品管线具有更多的容器的微流体装置。
本发明的一个目的可以是促进微流体装置的生产。
贯穿本公开,如上/下、上部/下部、顶部/底部和上侧/下侧中的任何一个的术语可以与微流体装置在其预期使用期间,即在处理流体以用于提供乳液液滴期间的取向有关。类似的可能适用于如高度/宽度/长度和水平面之类的术语。高度和深度可以互换使用。此外,倾斜表面可以指相对于水平面的倾斜度。
然而,无论何时提及由平坦表面部件中的凹部提供并且例如由另一平坦表面部件封盖的导管或另一流体/微流体结构,例如,如图14中所展示的,术语底部可以指凹部的最下部部件,并且术语顶部可以指提供相应导管或另一结构的封盖件的另一表面部件。
每当材料被定义为“相同”时,可以将其理解为基本上相同。例如,对于如顶部件和底部件等各个件,即使其中的一个、多个或全部施加有涂层,所述涂层可以不同于两个件的任何材料,也可以被称为具有相同材料。
术语“基底材料”可以例如是指衬底,其可以被涂覆或可以不被涂覆,例如,涂覆在其表面的一部件上。
任何导管部件的直径可以理解为伪直径(Dp)。伪直径可以基于相应部件处的横截面面积(Acs)。如果相应部件在相应部件的整个延伸范围内不具有相同的横截面面积,则可以使用平均横截面面积。伪直径可以基于相应横截面面积定义如下:
Dp=2√(Acs/π)。
贯穿本公开,术语第一、第二和第三,以及术语一级、二级、三级及其任何组合不一定指示相应事件、步骤或特征的任何定时和/或优先级。因此,一个事件如第一事件可以在另一个事件如第二事件之前、期间或之后发生,或者所述一个事件可以在另一个事件之前、期间和之后的任何组合时发生。
贯穿本公开,除非另有明确说明,只要范围被定义为介于第一值与第二值之间,则第一值和第二值被视为范围的一部分。
孔口可以理解为通道,如流体通道。
至少第一传递导管部件和/或第一收集导管部件和/或整个“微流体部件”的高度(或深度)与宽度之比的值可以为至少0.7和/或至多1.4,如至少0.8和至多1.2、如至少0.9和至多1.1、如约0.9。这可能是为了促进生产。如果比率远高于1,例如,高于1.4,生产可能会变得困难。例如,对于注射模制,如果比率超出期望范围,则可能难以将模具和由模具成型的物质分离。例如,对于研磨,如果在期望范围之外,则可能难以提供具有期望强度与长度比的研磨装置,例如,钻子。因为形成导管的凹部的覆盖部件“下垂”的风险,因此可以期望比率不低于1太多,如低于0.7,否则可能降低导管部件的高度或可能完全或部分阻断导管,因为这些影响可能会在较低的高度与宽度之比下增加。
导管可以被称为通道。流体导管网络的任何导管和/或任何部件都可以根据四个侧面来定义:底部部件、顶部部件和两个侧壁。
除非另有说明,提及导管或其一部件对水的亲和力可以指平均值,例如,相对于圆周的相应部件所具有的圆周的加权百分比,例如对于四个侧面的每一个。
流体导管网络的导管的凹部的侧壁可以相对于竖直方向倾斜至少1度,如至少2度、如3-4度,并且使得凹部的底部比凹部的顶部更窄。侧壁,例如等长的侧壁,相对于任一平行底边的法线的锥度可以为至少1度和/或至多20度。
微流体装置可以一体式提供,例如通过3D打印。然而,就现有技术的现状而言,此类生产方法可能不具有成本效益并且可能耗时。
因此,本发明的一个目的可以是促进生产,例如通过提供通过键合在一起形成微流体装置的多个组件。
微流体装置可以包括键合在一起的多个组件。所述多个组件可以包含第一组件和第二组件。第一组件和第二组件可以在其之间形成流体导管网络,例如,通过使两个组件中的一个组件中的分叉凹部被另一组件的平坦表面封盖。第一组件和第二组件可以键合在一起。包括分叉凹部的一个组件可以被称为“基底微流体件”,而另一组件可以称为“封盖件”。第一组件和第二组件可以例如当键合在一起时,被称为“微流体结构”。
例如当键合在一起时,如果被连接到,或者如果被配置成用于连接到形成所述多个组件的部件并且包括至少二级供应容器和的第三组件,则第一组件和第二组件可以被称为“基底微流体件”或“微流体结构”。在此类设置中,第三组件可以被称为“基底容器结构件”或“容器结构件”或类似物。
包括至少二级供应容器的组件可以表示为“基底容器结构件”。
在任何情况下,形成所述多个组件的组件,如第一组件、第二组件和例如第三组件,可以在组装时以及当微流体装置在预期使用期间具有预期取向时根据其竖直顺序被提及。因此,所述多个组件可以包括顶部组件、底部组件和可能的中间组件。第一组件和第二组件可以包括底部和中间组件,或者反之亦然。第一组件和第二组件可以包括顶部和中间组件,或者反之亦然。
所述多个组件可以由相同的材料提供。
覆盖形成流体导管网络的凹部的组件可以表示为覆盖层/件或封盖层/件。
可以使用术语“件”代替“组件”,或者反之亦然。
组件/件的顶侧和底侧在组装时以及当微流体装置在预期使用期间具有预期取向时可以根据其竖直取向被提及。
中间组件可以表示为“通孔件”,例如,如果包括多个通孔,所述多个通孔将顶部组件的相应容器连接到设置在通孔件与底部件之间的相应微流体结构。
微流体装置可以包括固定连接到彼此的至少两个件,包括基底容器结构件和底部件,使得每组容器固定连接到各自对应的微流体单元,其中容器区段由基底容器结构件提供,并且其中微流体区段由至少两个件中的至少两个件提供。
“微流体结构”的凹部可以设置在底部件的顶侧中,例如,其中基底容器结构部件的底侧充当盖子。
“微流体结构”的凹部可以设置在基底容器结构件的底侧中,例如,其中底部件的顶侧充当下面的盖子,其中基底容器结构件可以包括用于每个微流体单元的分叉凹部。
形成微流体区段的所述至少两个件可以由不同的材料提供,例如具有凹部的一个件和提供凹部的盖子的一个件,由此形成导管。为了键合所述两个件,可以利用粘合剂。
可以由对水具有第一亲和力的基底材料提供所述两个件中的一个件。可以由对水具有第二亲和力的基底材料提供所述两个件中的另一个件。因此,取决于第一传递导管部件和第一收集导管部件处分别所需的对水的亲和力,第一件可以在其对应于第一传递导管部件或第一收集导管部件的区域处被涂覆,而第二件可以在没有涂覆在第一件上的第一传递导管部件或第一收集导管部件之一上涂覆。
例如,如果利用疏水衬底作为第一件,例如,凹部件,以制备水包油包水液滴,则在其提供第一收集导管部件的区域处可能需要亲水涂层。使用亲水覆盖衬底作为第二件,例如,覆盖层,则在提供第一传递导管部件的区域处可能需要疏水涂层。
微流体装置可以包括至少三个件,所述至少三个件包括通孔件,例如,除了基底容器结构件和底部件之外。“微流体结构”的凹部可以设置在通孔件的底侧中,例如,其中底部件的顶侧充当下面的盖子。可替代地,“微流体结构”的凹部可以设置在底部件的顶侧中,例如,其中通孔件充当上面的盖子。
第一组件和第二组件可以键合,例如,热键合、化学键合或热化学键合。随后,容器结构可以键合到其上,例如,通过激光焊接,例如,穿过容器的底部。激光焊接的替代方案可以包括使用粘合剂将容器结构件与下面的结构连接。
本发明可以包括使用激光焊接来连接两个件,所述两个件可以是例如基底容器结构件和紧接在其下面的件,例如,通孔件或底部件。
当使用激光焊接连接两个件时,所述两个件之一可以包括激光吸收添加剂,例如,黑色或蓝色颜料,而其它件可以允许相应的激光穿过而不会被吸收或被吸收得相当少,例如,是透明的。两种材料之一的吸光度可以例如比另一种材料的吸光度高至少10倍,如高至少20倍。
例如,激光焊接可以通过基底容器结构件进行,其中基底容器结构件可以是透明的,而下面的多个件或一个件,例如中间件和/或底部件,可以含有吸收激光的添加剂,例如黑色或蓝色颜料。可替代地:其可以从微流体侧连接。在那种情况下,容器结构将必须含有吸收激光的添加剂,例如,黑色或蓝色颜料,并且包含通孔件的整个微流体部件将是透明的以允许激光通过。
当使用激光焊接时,可能要求要焊接的件的材料必须相同,例如,忽略所述一个件中的激光吸收添加剂,其在另一个件中可能不提供,和/或忽略例如设置在第一传递导管部件或第一收集导管部件处的涂层。
基底容器结构的高度可以介于3mm与20mm之间。不含井的部件的高度可以为0.5mm到3mm。
封盖层的厚度可以为:0.1到3mm。
包括微流体部件的凹部的组件的厚度可以为0.3到3mm。
术语“乳化区”可以指第一传递导管部件和第一收集导管部件中的任何一个。使用明确形式的术语“乳化区”,如第一乳化区,可以指第一传递导管部件和第一收集导管部件之一,例如第一收集导管部件。
乳化区可能需要相应导管的期望的最小长度/延伸,其中存在期望的物理性质。所需的物理性质可以包括在对水的所需亲和力范围内的表面性质。所需的物理性质可以包括相应导管具有期望的横截面尺寸。
因此,相应导管的延伸,如提供有所需/期望的性质,可以是不同方面之间的折衷。如果具有所需性质的导管的相应部件太短,则可能无法根据需要形成相应液滴。如果具有所需性质的导管的相应部件比形成相应液滴所需的长,则流体导管网络的相应部件的阻力可能高于所需的。因此,目的可以是提供具有所需性质的相应导管,所述导管根据需要延伸,同时限制其过长。
无论何时说明了以下中的任何一个的值,如最小或最大长度/延伸,或长度/延伸范围:第一传递导管部件;第一收集导管部件;以及第一乳化区,所述值可以指具有期望性质的相应导管的长度/延伸,并且不一定只是发生液滴形成/乳化的实际区。
第一传递导管部件可以延伸至少100μm。第一传递导管部件可以延伸至多2000μm。
乳化区的长度可以比相应乳化区的直径长至少四倍,如长至少8倍或至少16倍。因此,可以提供相应导管,例如,收集导管,具有期望的性质,例如,亲水性并具有期望的横截面尺寸,所述性质是至少与相应乳化区的长度延伸得一样长,并与相应的乳化区重叠。这可以是为了促进液滴的形成。
乳化区的长度可以比相应乳化区的直径长至多100倍,如至多50倍或至多25倍。因此,可以提供相应导管,例如,收集导管,具有期望的性质,例如,亲水性并具有期望的横截面尺寸,所述性质是至多与相应乳化区的长度延伸得一样长,并与相应的乳化区重叠。这可以是为了促进低阻力,同时仍然允许液滴根据需要形成。
在导管的相应部件的所有侧面,例如,在导管的相应部件的顶部、底部和两侧,可以需要每个乳化区的期望的表面性质。
相应供应导管或其分支与对应的第一流体接头之间的任何一个、多个或全部开口的横截面面积可以小于10000μm2,如小于800μm2、如小于300μm2
相应供应导管或其分支与对应的第一流体接头之间的任何一个、多个或全部开口的横截面面积可以大于50μm2,如大于100μm2、如大于200μm2
可以期望传递导管的体积介于0.00001μL与0.05μL之间,如介于0.00002μL与0.001μL之间。传递导管的期望体积与期望的尺寸,即期望的长度和期望的横截面面积/直径,尤其是第一传递导管部件的期望尺寸相关。
如果导管长度太长或导管直径太小,阻力可能太大,并且如果乳化区的直径太大,则液滴可能太大或松散对准。
可以优选的是提供被配置成用于提供双乳液液滴的装置和/或方法,所述双乳液液滴包括水性内相和悬浮在外部水性载体相中的油层。因此,可以优选的是第一传递导管部件是疏水的,并且第一收集导管部件是亲水的。因此,如果利用具有疏水表面性质的衬底来提供流体导管网络,则第一收集导管部件可能需要亲水涂层。如果利用具有亲水表面性质的衬底,例如玻璃,则第一传递导管部件可能需要疏水涂层。
涂层可以指物理涂层,例如,不同于被涂覆的基底衬底。
每个流体导管网络可以包括设置在第一传递导管部件与第一收集导管部件之间的过渡区。过渡区可以在其第一端与第二端之间延伸,其中第一端是过渡区的最靠近第一传递导管部件的端部,并且其中第二端是过渡区的最靠近第一收集导管部件的端部。可以在过渡区内提供从对水的第一亲和力到对水的第二亲和力的过渡。可以在过渡区内在从过渡区的第一端到第二端的方向上提供从对水的第一亲和力到对水的第二亲和力的过渡。
过渡区可以定义为相应流体导管网络的部件,在所述过渡区涂层开始形成并直到适当位置,在所述过渡区涂层在导管的所有侧面具有与第一收集导管部件或第一传递导管部件相同的性质例如厚度,这取决于实施例。
从对水的第一亲和力到对水的第二亲和力的过渡可以包括从对水的第一亲和力到对水的第二亲和力的逐步过渡。
过渡区在其第一端与第二端之间可以延伸小于500μm,如小于200μm、如小于100μm。
短的过渡区可以能够提供相对较短的传递导管,这进而可以减少阻力,并且由此减少处理时间。根据定义,过渡区距第一接头可以比第一传递导管部件的长度更远。
过渡区可以由其中导管的一个或多个侧面对水的亲和力与导管的一个或多个其它侧面对水的亲和力不同的区域组成和/或包括其。例如,导管的一个侧面可以对水具有第一亲和力,而三个另外的侧面对水具有另一种亲和力。然后可以将通道的此部件的接触角理解为四个侧面的平均值。例如,如果一个侧面的接触角为15°,并且另三个侧面的接触角为90°,则此部件的接触角可以定义为71°。此外,可以根据每侧占周长的百分比对平均值进行加权。例如,如果一个侧面的接触角为15°,并占圆周的15%,并且另三个侧面的接触角为90°,则此部件的接触角可以定义为79°。
微流体装置可以包括形成微流体区段和容器区段的多个组件。所述多个组件可以包括固定到彼此的第一组件和第二组件。每个流体导管网络可以部分地由第一组件以及部分地由第二组件形成。第一组件可以包括具有第一涂覆区和第一未涂覆区的第一衬底。第二组件可以包括具有第二涂覆区和第二未涂覆区的第二衬底。对于每个流体导管网络,第一传递导管部件和第一收集导管部件中的一个可以部分地由第一涂覆区的一级部件以及部分地由第二涂覆区的一级部件形成。第一传递导管部件和第一收集导管部件中的另一个可以部分地由第一未涂覆区的一级部件以及部分地由第二未涂覆区的一级部件形成。
任何一个或多个组件,如第一组件和/或第二组件,可以由多个子组件提供,如2个或4个子组件。
任何一个或多个衬底,如第一衬底和/或第二衬底,可以由多个子衬底提供,如2个或4个子衬底。
第一涂覆区的一级部件可以包括凹部的形成第一乳化区的部件的部件。第一涂覆区的第一一级部件可以包括凹部的形成第一乳化区的部件的底部。第一涂覆区的一级部件可以包括第二一级部件和第三一级部件,其可以指凹部的形成第一乳化区的部件的相应侧面。侧面可以包括比底部更薄的涂层厚度。这可能是由于紫外光照射所致。
第一涂覆区的一级部件可以包括第一涂覆区的第一一级部件,所述第一一级部件包括的第一均匀涂层厚度在5nm到500nm的范围内,如10nm到200nm、如10nm到100nm。
第二涂覆区的一级部件可以包括的第二均匀涂层厚度在5nm到500nm的范围内,如10nm到200nm、如10nm到100nm。
均匀厚度可以暗示表面粗糙度,例如,算术平均值Ra,低于100nm,如低于10nm。
均匀厚度可以暗示表面粗糙度,例如,算术平均值Ra,低于涂层厚度的四倍,如低于涂层厚度的两倍、如低于涂层厚度的一倍或二分之一。
涂层厚度可以定义为涂层的平均厚度或除突起部件外的平均厚度,例如,突起部件形成表面积的小于5%,如小于2%。
第一涂覆区和/或第二涂覆区,如第一涂覆区的一级部件和/或第二涂覆区的一级部件的涂层的纯度可以高于90%,如高于95%、如至少98%。
过渡区可以包括第一涂覆区的二级部件和第二涂覆区的二级部件。第一涂覆区的二级部件可以从其第一端延伸到第二端。第一涂覆区的二级部件的第二端可以设置在第一涂覆区的第一边缘处。第一涂覆区的二级部件可以包括的涂层厚度从其第一端到第二端归零。第二涂覆区的二级部件可以从其第一端延伸到第二端。第二涂覆区的二级部件的第二端可以设置在第二涂覆区的第二边缘处。第二涂覆区的二级部件可以包括的涂层厚度从其第一端到第二端归零。第一涂覆区的二级部件的第二端和第二涂覆区的二级部件的第二端中的至少一个可以与过渡区的第一端和第二端中的一个重合。第一涂覆区的二级部件的第一端和第二涂覆区的二级部件的第一端中的至少一个可以与过渡区的第一端和第二端中的另一个重合。
第一涂覆区的二级部件的第一端处的涂层厚度可以对应于第一涂覆区的一级部件的涂层厚度。第二涂覆区的二级部件的第一端处的涂层厚度可以对应于第二涂覆区的一级部件的涂层厚度。
第一涂覆区的二级部件可以在其第一端与第二端之间的延伸小于500μm,如小于200μm、如小于100μm。
第二涂覆区的二级部件可以在其第一端与第二端之间的延伸小于500μm,如小于200μm、如小于100μm。
第一涂覆区的二级部件和第二涂覆区的二级部件可以彼此未对准,即,其是未对准的。
未对准的涂覆区可以暗示第一涂覆区的二级部件的第二端在沿着传递导管的延伸部的方向上相对于第二涂覆区的二级部件的第二端水平未水平对准。
未对准可以意味着超过2μm的水平未对准,如超过10μm。
第一涂覆区的二级部件和第二涂覆区的二级部件可以彼此对准。
微流体装置可以包括在其底部处形成通向装置腔体的开口的圆周。微流体装置的顶部部件可以被配置成***到装置腔体中。这可以促进多个微流体装置彼此顶部堆叠,使得堆叠的多个微流体装置的高度小于每个盒的单独组合高度。
所述多个组件中的每个组件可以包括至少一个侧面,所述至少一个侧面被配置成面向并且被配置成附接到所述多个组件中的另一个组件的一个侧面。对于每组容器,所述多个组件中的一个可以容纳至少二级供应容器和三级供应容器以及任选地一级供应容器。
所述多个组件可以组装成使得每个组件固定地附接到至少一个其它组件。所述多个组件可以组装成使得所述多个组件形成固定连接的单元。所述多个组件可以组装成使得每个流体导管网络部分地由第二组件以及部分地由第一组件形成,并且其中第一组件面向第二组件。
提供微流体装置的方法可以包括提供所述多个组件,如第一组件、第二组件和任选地一个或多个其它组件。
提供微流体装置的方法可以包括组装所述多个组件,例如使得每个组件固定地附接到至少一个其它组件,并且例如使得所述多个组件形成固定连接的单元,并且例如使得每个流体导管网络部分地由第二组件以及部分地由第一组件形成,并且其中第一组件面向第二组件并且例如其中第一涂覆区的一级部件面向第二涂覆区的一级部件。
提供微流体装置的方法可以包括施加涂层,所述施加涂层包括:将第一涂层施加到第一组件的至少第一部件;并且将第二涂层施加到第二组件的至少第一部件。第一涂层和第二涂层可以是相同类型的涂层。第一涂层和第二涂层可以指不同的区域,在第一组件和第二组件的组装期间,所述区域可以旨在面向彼此。
第一组件的第一部件可以包括第一涂覆区的一级部件,即,可以包含凹部和乳化区的封盖部件中的一个。第二涂覆区的一级部件可以包括第二组件的第一部件,即可以包含凹部和乳化区的封盖部件中的另一个。
提供微流体装置的方法和/或施加涂层的步骤可以包括将第一类型的液体施加到微流体装置的要形成第一乳化区的至少那些一个或多个部件。可以优选的是,液体不施加到微流体装置的要形成另一乳化区的任何一个或多个部件。
例如,提供微流体装置的方法可以包括将第一类型的液体施加到装置的相应部件,如施加到第一组件的至少一个部件/第一部件和施加到第二组件的至少一个部件/第一部件。
第一液体可以例如施加到组件的整个表面部件。在这种情况下,可以需要先进行等离子体活化和/或随后进行紫外光活化。
可替代地,第一液体可以仅施加到期望涂层的那些部件。在这种情况下,可以需要和/或期望先进行等离子体活化和/或随后进行紫外光活化。
第一类液体可以包括Acuwet(Aculon,美国)、PEG-蒽醌或P100/S100(Joninn,丹麦)。为了促进所施加的第一类型的液体可以在期望的区域处提供涂层,可以期望使用等离子体或紫外光提供衬底和/或涂层的活化。可以期望使用等离子体或紫外光活化PEG-蒽醌或P100/S100(Joninn,丹麦)。
使用第一类型的液体中的一种,如Acuwet、PEG蒽醌或P100/S10来施加涂层可以提供每个微流体单元的第一传递导管部件或第一收集导管部件,取决于哪个部件设置有涂层,每个微流体单元的所述第一传递导管部件或所述第一收集导管部件可以被配置成从提供相应导管部件的时间起在至少一个月的储存中保留对水的相应亲和力。
例如,可以将例如PMMA、聚碳酸酯或聚苯乙烯的衬底与上述第一类型的液体中的任一种组合使用。
在施加液体之前,可以使用等离子体活化相应表面区域。如果利用PEG-蒽醌或P100/S100(Joninn,丹麦),这可能尤其重要。
在将液体施加到期望的表面积之后,可以使用紫外光活化液体。在利用PEG-蒽醌或P100/S100(Joninn,丹麦)时,这可能尤其重要。可以利用掩模来实现紫外光仅或主要活化期望涂层的地方的液体。如果利用定向或半定向紫外光,则可以假设涂层的应用取决于所讨论表面的法线与紫外光照射的方向之间的角度差。因此,导管的侧面可以设置有厚度小于导管的底部的涂层厚度的涂层。这可以指示导管的侧面的如由凹部提供的涂层可能不具有期望的表面性质,然而,本发明人已经意识到如使用紫外光施加和/或粘附的定向涂层适用于本发明。
提供微流体装置的方法和/或施加涂层的步骤可以包括在施加第一类型的液体的步骤之后,例如通过掩模向微流体装置的要形成第一乳化区的至少那些一个或多个部件施加紫外光,如第一组件的至少第一部件和第二组件的至少第一部件。可以优选的是,方法不包括将紫外光施加到微流体装置的要形成另一个乳化区的所述一个或多个部件。在施加紫外光时使用掩模可以促进微流体装置的仅期望部件暴露于紫外光。
因此,施加第一类型的液体的步骤和施加紫外光的步骤的组合可以意味着以下步骤:将第一涂层施加到第一组件的至少第一部件;以及并且将第二涂层施加到第二组件的至少第一部件。
紫外光的应用可以促进所应用的第一类型的液体将形成保持期望的时间和/或保持在期望的条件下的涂层。
组件中的一个、多个或全部组件,如包含第一组件和第二组件,可以是至少部分透明的,例如对于紫外光。这可以促进通过紫外光进行活化,特别是对于所述一个或多个实施例,其中在组装组件的步骤之后执行紫外活化。
施加第一类型的液体的步骤可以在组装步骤之前进行。
施加第一类型的液体的步骤可以在组装步骤之后执行。施加第一类型的液体的步骤可以包括利用惰性液体来阻断流体导管网络的不被涂覆的部件。
对于根据本发明的在组装之前将涂层施加到第一组件和第二组件的任何方法,可能需要不仅在凹部和对应的封盖部件内,而且需要在其附近施加涂层,即确保根据需要在相应导管或其部件内施加涂层。
本发明人已经观察到涂层的存在可以是肉眼可见的,例如,在放大倍数为4x的显微镜中,因为例如在键合时在第一组件和第二组件的黑色背景上,涂覆和未涂覆导管部件之间存在颜色差异。因此,组装的微流体部件和/或完全组装的微流体装置的视觉质量控制可以降低用户的故障率。如使用紫外光施加的定向涂层可以在涂覆与未涂覆部件之间提供尖锐边界。
此外,涂覆的部件可能不如未涂覆的部件键合得好,并且因此当键合两个组件,如第一组件和第二组件时,在涂覆区处可能形成键合空隙。在黑色背景上,键合空隙可能看起来比键合表面更亮。
在第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与第一组容器的收集容器之间提供的压力差可以是第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与第一组容器的收集容器之间的单独的压力差。
附图说明了实施例的设计和效用。这些附图不一定按比例绘制。为了更好地理解如何获得上述和其它优点和目的,将对实施例进行更具体的描述,其在附图中示出。这些附图可能仅描绘了典型的实施例并且因此可能不被认为是对其范围的限制。
图1示意性地展示了根据本发明的第一实施例的包括微流体区段101和容器区段102的微流体装置100。微流体区段101和容器区段102各自包括另外的部件,如将在说明书中进一步展示的。
图2展示了根据本发明的第一实施例的包括说明书中进一步展示的至少部件的微流体装置100。微流体装置100包括微流体区段101,其中微流体区段101包括多个微流体单元103、112、116。此外,微流体装置100包括容器区段102,其中容器区段102包括多组容器131、132、133、134并且包括针对每个微流体单元170的一组容器。
每个微流体单元170包括流体导管网络135,所述流体导管网络包括至少以下部件:
多个供应导管,如图3所展示的,所述多个供应导管包括一级供应导管103、二级供应导管106和三级供应导管109;
传递导管112,所述传递导管包括对水具有第一亲和力的第一传递导管部件115;
收集导管116,所述收集导管包括对水具有第二亲和力的第一收集导管部件119,对水的所述第二亲和力不同于对水的第一亲和力;
第一流体接头120,所述第一流体接头提供一级供应导管103、二级供应导管106和传递导管112之间的流体连通;
第二流体接头121,所述第二流体接头提供三级供应导管109、传递导管112和收集导管116之间的流体连通。
第一传递导管112部件从对应的第一流体接头120延伸,并且其中每个第一收集导管部件119从对应的第二流体接头121延伸。每组容器包括多个容器,所述多个容器包括收集容器和多个供应容器,所述多个供应容器包含一级供应容器131、二级供应容器132和三级供应容器133。每组容器包括收集容器134,所述收集容器与对应的微流体单元170的收集导管116流体连通。此外,一级供应容器131与对应的微流体单元170的一级供应导管103流体连通。此外,二级供应容器132与对应的微流体单元170的二级供应导管106流体连通,并且三级供应容器133与对应的微流体单元170的三级供应导管109流体连通。
参考图3,展示了第一实施例的流体导管网络135如何操作,特别是在附图中展示了第一流体接头120和第二流体接头121。微流体装置170包括流体导管网络135,其中流体导管网络135包括彼此连接并连接到一级供应入口104、二级供应入口107、三级供应入口110和收集出口118的一级供应导管104、二级供应导管106、三级供应导管109和收集导管116,其中流体可以通过相应入口/出口注射。在相应入口与导管之间,提供了若干个流体接头;即,第一流体接头120和第二流体接头121。第一流体接头120包括联接到第一传递开口113的一级供应开口105。第二流体接头121包括第二传递开口114和收集开口117。通过相应入口104、107、110注射的流体在接头120、121中乳化并通过第一收集导管部件119供应到收集出口118。
图4展示了与图3中描述的相同的概念,然而,第一流体接头120和第二流体接头121没有用虚线表示。
图5示意性地展示了根据本发明的微流体装置(图5中仅部分地展示了微流体装置)的第二实施例的微流体单元570的横截面俯视图。流体通过一级504、二级507和三级510供应入口供应,所述流体通过相应供应导管,即一级供应导管503、二级供应导管506和三级供应导管509供应到收集导管516以到达收集出口518。通过一级供应导管504的液体和通过二级供应导管入口507的液体在通过第一流体接头520时混合,并进一步与通过三级供应入口510供应的液体在通过第二流体接头521时混合。
图6展示了第一流体接头520与传递导管512之间的开口(例如,513)的横截面面积介于第二流体接头521与收集导管516之间的开口(例如,517)的横截面面积的50%与100%之间。
图7展示了一种提供双乳液液滴的方法。为了提供双乳液液滴,方法包括使用根据本发明的微流体装置。所述方法可以包括:向第一组容器的一级供应容器(图7中未展示,图16中展示了一级供应容器1731)提供第一流体;可能随后向第一组容器的二级供应容器(图7中未展示,图16中展示了二级供应容器1732)提供第二流体;向第一组容器的三级供应容器(图7中未展示,图16中展示了三级供应容器1733)提供第三流体;以及在第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与第一组容器的收集容器(图7中未展示,图16中展示了收集容器1734)之间提供单独的压力差,使得第一组容器的单独供应容器中的每个供应容器内的压力高于第一组容器的收集容器内的压力。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括:通过以下将第一流体的一级流522从一级供应井或容器提供到第一流体接头520,如图5和6所展示的:一级供应入口504、一级供应导管503和一级供应开口505;以及通过以下将第二流体的二级流523从二级供应容器提供到第一流体接头520:二级供应入口507、二级供应导管506和二级供应开口508;其中一级流522和二级流523通过以下将第一流体和第二流体的传递流从第一流体接头520提供到第二流体接头521:第一传递开口513、传递导管515和第二传递开口514。
用于提供双乳液液滴的方法可以包括:通过以下将第三流体的三级流524从三级供应容器提供到第二流体接头521:三级供应入口510、三级供应导管509和三级供应开口511;其中三级流524和传递流通过以下向收集容器534提供第一流体、第二流体和三级流体的收集流:收集开口517、收集导管516和收集出口518。
图8示意性地展示了图6中所展示的流体导管网络的所述部件,指示了分别需要对水的第一亲和力和第二亲和力的流体导管网络的区域。第一传递导管部件515对水具有第一亲和力。第一收集导管部件519对水具有第二亲和力。
图9a、9b、9c、9d和图10a、10b、10c、10d示意性地展示了用于在图8所指示的两个期望位置处实现对水的期望亲和力的各个实例。各个实例包括:提供有涂层的区域的第一实例956;提供有涂层的区域的第二实例957;提供有涂层的区域的第三实例958;提供有涂层的区域的第四实例1059;提供有涂层的区域的第五实例1060;以及提供有涂层的区域的第六实例1061。
第一、第二和第三实例是用于这样的情况,其中对水的亲和力如由用于第一传递导管部件515的相应衬底所提供的那样期望的。所有第一、第二和第三实例都包括区域519上的涂层。
第四、第五和第六实例是用于这样的情况,其中对水的亲和力如由用于第一收集导管部件519的相应衬底所提供的那样期望的。所有第四、第五和第六实例都包括区域515上的涂层。
图11示意性地展示了根据本发明的微流体装置的接头的实例,如第一流体接头1120。
图12示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第三实施例的微流体单元的横截面俯视图。图12的实施例与图5的实施例的不同之处在于包括过滤器1323、1324、1325。微流体单元1370包括:一级过滤器1323,所述一级过滤器位于一级供应导管/一级供应入口1304处或处于其内部;二级过滤器1324,所述二级过滤器位于二级供应导管/二级供应入口1307处或处于其内部;以及三级过滤器1325,所述三级过滤器位于三级供应导管/三级供应入口1310处或处于其内部。
图13示意性地展示了第三实施例的包括图12中所展示的微流体单元1370的多个微流体单元的横截面俯视图。
图14示意性地展示了根据本发明的微流体装置的导管的部件的等距截面图。导管的图示部件可以应用于根据本发明的微流体装置的实施例中的任何实施例。
根据本发明的装置的任何实施例的每个流体导管网络的一个或多个部件或全部可以形成如图14所展示的尖锐梯形横截面,其中较长的底边由封盖部件1427提供。尖锐梯形横截面可以形成等腰梯形横截面,其中等长的侧壁1428相对于任一平行底边的法线的锥度1429可以为至少5度和/或至多20度。
为了说明的目的,部件1427和1426被稍微分解地示出。
微流体区段包括第一平面表面和包括第二平面表面的封盖件1427,第一平面表面具有多个分叉凹部1430,从而提供微流体装置的每个流体导管网络的基底部件。第二平面表面面向第一平面表面并且提供微流体装置的每个流体导管网络的封盖部件。
图15示意性地展示了根据本发明的微流体装置的供应入口1504的横截面俯视图,示出了与图12和13的过滤器类似的过滤器1525。
图16-20示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第四实施例1700的各种视图。
图16示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第四实施例的部件的等距和简化视图。
图17示意性地展示了图16中所展示的第四实施例的简化部件的分解视图。
参考图16和17,展示了用于制造根据本发明的制造微流体装置的方法。所述方法包括将井区段1702和微流体区段1701,使得通过对应的相应微流体单元1770提供每组容器1731、1732、1733、1734的各个容器1731、1732、1733之间的固定到彼此流体连通。
图18示意性地展示了根据本发明的微流体装置1700的第四实施例的等距视图。
图19示意性地展示了图18中所展示的第四实施例的俯视图。
图20示意性地展示了图18和19中所展示的第四实施例的横截面侧视图。
图21示意性地展示了当连接到根据本发明的组合件的收纳器2142(参见图23的2342)时,根据本发明的微流体装置的井和微流体单元的对应部件的横截面侧视图。
图22示意性地展示了图21的图示的分解视图。
图23示意性地示出了根据本发明的组合件2390的第一实施例。
组合件2390包括收纳器2342和压力分布结构2399。收纳器2342被配置成收纳和固持根据本发明的微流体装置。压力分布结构2399被配置成当微流体装置由收纳器2342固持时向微流体装置供应压力。所述压力分布结构包括:多个井歧管2353,所述多个井歧管包括一级井歧管和三级井歧管;多个管线压力调节器2350,所述多个管线压力调节器包括二级管线压力调节器和三级管线压力调节器;以及主歧管2353。一级井歧管被配置成联接到微流体装置的每个一级供应井或容器。三级井歧管被配置成联接到微流体装置的每个三级供应井或容器。一级管线压力调节器联接到一级井歧管。三级管线压力调节器联接到三级井歧管。主歧管通过相应管线压力调节器联接到每个井歧管。
图24示出了来自根据本发明的微流体装置的收集井或容器的流体的图像。
图25示出了根据本发明的微流体装置的多个收集井或容器的图像。
图26示意性地展示了根据本发明的试剂盒的第一实施例。
图27-29示意性地展示了根据本发明的微流体装置的第五实施例1900的各种视图。
第五实施例与前述实施例的主要区别在于一级供应导管1903包括毛细结构1973并且二级供应导管1906连接到一级供应井或容器1931而不是连接到二级供应井或容器(不是图27-29的部件)。
微流体装置1900包括微流体区段1901和井区段1902。微流体区段包括多个微流体单元1970。井区段包括一组井或容器1971。井组的数量对应于微流体单元的数量。
井区段和微流体区段形成固定连接的单元。所述一组井与对应的微流体单元1970形成固定连接的单元。
微流体单元1970包括流体导管网络1935,所述流体导管网络包括:多个供应导管1903、1906;传递导管1912;以及第一流体接头1920。
所述多个供应导管包括二级供应导管1906和一级供应导管1903。一级供应导管包括的毛细结构1973的体积为至少2μL。
二级供应导管1906包括第一二级供应导管1906a和第二二级供应导管1906b,其被配置成在使用期间对来自第一供应导管1903的第一流体的流施加第二流体的挤压作用。
一级供应导管1903包括设置在毛细结构1973与第一流体接头1920之间的连接导管1903a。
第一流体接头1920提供一级供应导管1903、二级供应导管1906和传递导管1912之间的流体连通。
所述一组井1971包括多个井,所述多个井包括收集井或容器1934和一级供应井或容器1931。收集井或容器1934与传递导管1912流体连通。一级供应井或容器1931与一级供应导管1903和二级供应导管1906流体连通。
一级供应导管1903提供一级供应井或容器1931与第一流体接头1920之间的流体连通。
二级供应导管1906提供一级供应井或容器1931与第一流体接头1920之间的流体连通。
流体导管网络1935的所述多个供应导管包括三级供应导管1909。
三级供应导管1909包括第一三级供应导管1909a和第二三级供应导管1909b,其被配置成在使用期间对来自传递导管1912的流体的流施加第三流体的挤压作用。
微流体单元1970包括收集导管1916和第二流体接头1921。
第二流体接头1921提供三级供应导管1909、传递导管1912和收集导管1916之间的流体连通。
传递导管1912包括第一传递导管部件,所述第一传递导管部件对水具有第一亲和力并且从第一流体接头1920延伸。
收集导管1916包括第一收集导管部件,所述第一收集导管部件从第二流体接头1921延伸并且对水具有第二亲和力,对水的所述第二亲和力不同于对水的第一亲和力。
微流体装置1900包括一个或多个供应井或容器,所述一个或多个供应井或容器包括一级供应井或容器1931和三级供应井或容器1933。三级供应井或容器1933与三级供应导管1909流体连通。
收集井或容器1934通过收集导管1916和第二流体接头1921与传递导管1912流体连通。
当包括毛细结构时,本发明的优点可以是促进更简单的制造工艺和/或促进使用更少的材料,例如,与比根据本发明的微流体装置具有更多井的微流体装置相比。
图30(包含图30a和30b)示意性地展示了本发明的第四实施例(根据图18)的微流体装置1700的等距分解视图。图30a示出了从顶部看的分解视图,图30b示出了从底部看的分解视图。通过图30示出微流体装置1700包括若干层/件/组件,即顶层/顶部件/顶部组件3080、中间层/件/组件3081和底层/顶部件/顶部组件3082。
图31示意性地展示了图30中所展示的第四实施例的顶部分解视图。在图31中从上到下展示了图30的分解部件。图31展示了顶层/顶部件/顶部组件3080的顶部部件3080a、中间层3081的顶部部件3081a和底层3082的顶部部件3082a。
图32示意性地展示了图30中所展示的第四实施例的分离部件的底部分解视图。图30的分解部件在图32中并排展示。图32展示了顶层/顶部件/顶部组件3080的底部部件3080b、中间层3081的底部部件3081b和底层3082的底部部件3082b。
图33示意性地展示了图30中所展示的第四实施例1700的俯视图。图33的实施例1700展示了图30-32中所展示的实施例的非分解视图。为了说明的目的,一组井/容器3071被实心矩形包围。切割线3083指示图20的横截面视图。
对于第四实施例1700,每个微流体单元由底层/底部组件3082的顶部部件3082a(图31所展示的)中的分叉凹部形成,所述分叉凹部由中间层/组件3081的底部部件3081b(图32所展示的)封盖。
图34(包含图34a和34b)示意性地展示了根据本发明的第六实施例的微流体装置3100的顶部等距视图和底部等距视图。图34a展示了顶部等距视图并且图34b展示了底部等距视图。
图35(包含图35a和35b)示意性地展示了图34中所展示的第六实施例的顶部和底部分解视图。图35a展示了俯视图并且图35b展示了底视图。通过图35示出微流体装置3100包括若干层/件/组件,即顶层/顶部件/顶部组件3180、中间层/件/组件3181和底层/顶部件/顶部组件3182。
图36示意性地示出了图34和35中所展示的第六实施例的顶部分解视图。图35a的分解部件在图36中并排展示。图36展示了顶层/顶部件/顶部组件3180的顶部部件3180a、中间层3181的顶部部件3181a和底层3182的顶部部件3182a。
图37示意性地展示了图34和35中所展示的第六实施例的底部分解视图。在图37中从上到下展示了35b的分解部件。图37展示了顶层/顶部件/顶部组件3180的底部部件3180b、中间层3181的底部部件3181b和底层3182的底部部件3182b。
图38a示意性地展示了图34中所展示的第六实施例的俯视图。为了说明的目的,第一组容器3171被实心矩形包围。切割线3183指示图38b的横截面视图。图38b示意性地展示了图34所展示的和如38a所指示的第四实施例的横截面侧视图。图38b展示了对应于图18的所述一组容器1731、1732、1733、1734的第一组容器3131、3132、3133、3134。所述一组容器3171沿着平行于切割线3183的线对准。图38b中所展示的装置的工作原理与图20中所展示的装置类似,并且不再赘述。
对于第六实施例3100,每个微流体单元由中间层/组件3181的底部部件3181b中的分叉凹部形成,所述分叉凹部被底层/底部部件3182的顶部部件3182a封盖。
图39a示意性地展示了根据本发明的第七实施例的等距俯视图。图39b示意性地展示了图39a的实施例的样品管线的简化视图,示意性地展示了顶层/顶部件/顶部组件3280的一组容器3231、3232、3233、3234和主要由底层/底部件/底部部件3282形成的对应的微流体单元3270,参见图40a。
图40(包含图40a和40b)示意性地展示了图39b的样品管线的分解视图。图40a展示了从顶部看的分解视图并且图40b展示了从底部看的分解视图。
图41a示意性地展示了示出了其顶侧/顶部部件3280a的顶层/顶部件/顶部组件3280的俯视图。图41b示意性地展示了示出了其顶侧/顶部部件3282a的底层/底部件/底部组件3282的俯视图。
图42a示意性地展示了示出了其底侧/底部部件3280b的顶层/顶部件/顶部组件3280的底视图。图42b示意性地展示了示出了其底侧/底部部件3282b的底层/底部件/底部组件3282的底视图。
图43a示意性地展示了图39b中所展示的所述部件的俯视图。
图43b展示了沿图43a中指示的切割线3283看到的图43a的样品管线的横截面侧视图。
对于第七实施例3200,每个微流体单元由底层/底部组件3282的顶部部件3282a中的分叉凹部形成,所述分叉凹部由顶层/顶部组件3280的底部部件3280b封盖。
为了效率,下文提及的过渡区3377和过渡区4077对于其中流体导管网络由两个组件形成的实施例可能需要对准的涂层,例如,一个提供分叉凹部并且另一个组件提供覆盖件。这可以例如通过在组装之后提供第一流体和紫外辐射来实现,例如,如结合图48a所公开的,或者至少通过在组件组装之后提供紫外辐射来实现。可替代地,涂层的对准可以通过涂覆组件的精确组装来实现。
图44(包含图44a、44b和44c)示意性地展示了根据本发明的提供微流体装置的方法的步骤。为简单起见,通过图44展示了仅流体导管网络的第二流体接头3321和周围部件。此外,为了简单起见,通过图44展示了仅第一组件的部件。图44的第一组件可以是例如对应于以下中的任何一个:第四实施例的微流体装置1700的底层/底部件/底部组件3082;微流体装置3100的第六实施例的中间层3181;以及第七实施例的底层/底部件/底部组件3282。因此,部分地由图44展示的组件通过分叉凹部形成流体导管网络,所述分叉凹部被配置成被另一组件的平坦表面(图44中未示出)封盖,如形成第四、第六或第七实施例中的任何一个的相应封盖部件。
凹部的封盖通过结合图50、51和46更详细地展示并在下文进一步描述。
在图44a中,展示了在被涂覆之前微流体装置的流体导管网络的相应部件,其中可以将第一液体施加到组件的整个表面部件。
在图44b中,相应部件被展示为具有在施加紫外光期间要被掩模的区域3378a。可以利用掩模来实现紫外光仅或主要活化期望涂层的地方的液体。施加紫外光的步骤通过图49(包含图49a和49b)展示。图49b对应于图44b并且包含示出图49a的横截面视图的位置的切割线3983。图49a示意性地展示了在利用掩模3987活化所施加的第一流体的同时利用紫外光3988进行辐射的工艺。也由图49a指示的所示结果的涂层对应于如图9a和9d所展示的提供有涂层的区域的第三实例958,并且包括延伸到传递导管3312中的过渡区3377。过渡区3377通过图44c更详细地展示。
图44c示意性地展示了上述涂覆工艺的结果,指示了涂覆区域和过渡区3377。图45a对应于图44c并指示示出图45b的横截面视图的位置的切割线3383。图45b展示了涂层被施加到第一收集导管部件3319并且包括第一收集导管部件3319与第一传递导管部件3315之间的过渡区3377。在过渡区3377处,涂层/涂层厚度3377a从过渡区3377的第二3377b端朝向过渡区的第一端3377c归零。图47a对应于图44c并包含指示图47b的横截面视图的位置的切割线3483。图47b示意性地展示了在形成相应微流体装置的第一组件的衬底3626中形成的第一收集导管部件3319处的流体导管网络的凹部3630的横截面视图。由于凹部3630的侧壁3630b与底部3630a之间的倾斜度不同(由竖直与相应侧壁3630b之间的角度3629表示),侧壁3630b可以设置有比底部3630a的涂层的厚度更薄的涂层。这可能是由于利用定向或半定向紫外光用于活化第一流体造成的,其中可以假设涂层的应用取决于所讨论表面的法线与紫外光照射的方向之间的角度差。此外,如上文所讨论的,当在与第二衬底连接之前涂覆第一衬底时,有利的是还在相应凹部附近的表面3630c处提供涂层以确保相关部件,对于当前情况,第一收集导管部件3319被适当地涂覆。
图44(包含图44a、44b和44c)示意性地展示了例如根据先前描述的实施例中的任何一个的流体导管网络的一个部件,更具体地,图44展示了微流体部件的子集。图44展示了:第一三级供应导管3309a、第二三级供应导管3309b、传递导管3312、第一传递导管部件3315、收集导管3316、第一收集导管部件3319和第二流体接头3321。通过图44a、44b和44c所示的进展示意性地展示了提供根据本发明的装置的方法的步骤。图44a展示了没有掩模区域的微流体部件的子集。图44a展示了例如在施加第一流体之前或之后的预涂覆状态。图44b展示了根据本申请的一个方面的掩模区域3378a和未掩模区域3378b。根据本方法的特定实施例,例如在施加紫外辐射之前和例如在施加第一流体之后,可以例如在区域3378a上方提供掩模。图44c展示了涂覆区域和过渡区3377。例如不包括过渡区3377的涂覆区域可以对应于如图9a和9d所展示的提供有涂层的区域的第三实例958。因此,对于图44a和44b,指示为第一传递导管部件3315和第一收集导管部件3319的两个区域可能还没有表现出其对水的相应亲和力。
图44c示出了流体导管网络的部件,所述部件包括设置在第一传递导管部件3315与第一收集导管部件3319/第一收集导管3316之间的过渡区3377,其中过渡区3377在第一端(参见图50和51,参考4477c)与第二端(参见图50和51,参考4477b)之间延伸,其中第一端是过渡区3377的最靠近第一传递导管部件3315的端部,并且其中第二端是过渡区3377的最靠近第一收集导管部件3319/第一收集导管3316的端部,并且其中在过渡区3377内提供从对水的第一亲和力到对水的第二亲和力的过渡。在一些实施例中,从对水的第一亲和力到对水的第二亲和力的所述过渡包括从对水的第一亲和力到对水的第二亲和力的逐步过渡。在实施例中的一些实施例中,过渡区3377在其第一端与第二端之间的延伸小于500μm。
图50a示意性地展示了与如结合图9a所展示和公开的相同的特征。此外,图50a展示了过渡区4077。图50b示意性地展示了图50a的放大图,展示了过渡区4077。图50(包含图50a和50b)示意性地展示了涂覆区域可以包括至少部分地围绕提供有涂层的区域的第三实例958的边缘区4079。在边缘区4079内,涂层在从提供有涂层的区域的第三实例958延伸的同时归零。如图50a和50b中所展示的,边缘区延伸到三级供应导管509的分支中并且进入到传递导管512中。边缘区进入到传递导管512中的延伸部被称为过渡区4077。
如本公开中所描述的,在第一传递导管部件515和第一收集导管部件519两者处的对水的期望亲和力可以通过为第一传递导管部件515或第一收集导管部件519中的任何一个提供对水具有期望的亲和力的衬底,并在另一部件处提供期望的涂层。对于图50所展示的本实例,涂层被施加到第一收集导管部件519并且避免被施加到第一传递导管部件515。然而,如贯穿本公开例如结合图30到43公开的各个实施例所展示和公开的,微流体装置可以通过在第一组件中提供分叉凹部来提供,所述分叉凹部由第二组件封盖。因此,除了向具有分叉凹部的衬底提供涂层,例如,如结合图50所公开的,可以向形成分叉凹部的封盖部件的组件提供类似的涂层,以形成流体导管网络。图51a示意性地展示了形成封盖部件的组件的涂层,如本发明的微流体装置的第四实施例的中间层的底部部件。图51a中的虚线指示当与具有分叉凹部的组件组装时流体导管网络的预期位置。此外,与图50a相同的附图标记适用于图51a。图51b示意性地展示了图51a的放大图,包含过渡区4077。
对于其中形成流体传递网络的两个组件在组装之前被涂覆的实施例,涂层在组装时可以是未对准的。此类未对准可以包括形成传递区的相应涂层的未对准。图46示意性地展示了此类涂层未对准的实例,例如当将图50中所展示的组件与图51中所展示的组件组装时。
在图46中,图右手侧的涂层对应于图45b中所展示的涂层,而左手侧的涂层示意性地展示了覆盖物的涂层,其中涂层是未对准的。
在本发明的实施例中,微流体装置例如1700、3100包括形成微流体区段和容器区段的多个组件,所述多个组件包括固定到彼此的第一组件3181和第二组件3182,其中每个流体导管网络部分地由第一组件以及部分地由第二组件形成,并且其中第一组件3181包括具有第一涂覆区3186a和第一未涂覆区3186b的第一衬底,并且其中第二组件3182包括具有第二涂覆区3189a和第二未涂覆区3189b的第二衬底,并且其中对于每个流体导管网络,第一传递导管部件3315和第一收集导管部件3319中的一个部分地由第一涂覆区3186a的一级部件以及部分地由第二涂覆区3189a的一级部件形成,并且其中第一传递导管部件3315和第一收集导管部件3319中的另一个部分地由第一未涂覆区3186b的一级部件以及部分地由第二未涂覆区3189b的一级部件形成。
根据一个或多个实施例,涂层从第一收集导管部件开始的第一均匀涂覆区开始,并延伸到不均匀的第二涂覆区,所述第二涂覆区延伸穿过第一过渡区和第二过渡区,从而形成过渡长度。侧壁延伸到并超出第一传递导管部件。
根据一个或多个实施例,微流体装置可以具有第一涂覆区的一级部件并且可以包括第一涂覆区的第一一级部件,所述第一一级部件包括的第一均匀涂层厚度3385a在10nm到200nm的范围内,并且其中第二涂覆区的一级部件包括的第二均匀涂层厚度在10nm到200nm的范围内。
根据本发明的一个或多个实施例的微流体装置,例如如图46部分展示的,可以具有过渡区3577,所述过渡区包括第一涂覆区3186a的二级部件和第二涂覆区3189a的二级部件,其中第一涂覆区的二级部件从第一端延伸到设置在第一涂覆区3186a的第一边缘处的第二端3377c,并且其中第一涂覆区3186a的二级部件包括的涂层厚度从其第一端到第二端3377c归零。此外,第二涂覆区3189a的二级部件可以从第一端延伸到设置在第二涂覆区3189a的第二边缘处的第二端3477c,并且其中第二涂覆区的二级部件包括的涂层厚度从其第一端到第二端归零。
在本文所描述的实施例中的一些实施例中,微流体装置在第一涂覆区的二级部件的第一端处具有涂层厚度并且对应于第一涂覆区的一级部件的涂层厚度,并且其中第二涂覆区的二级部件的第一端处的涂层厚度对应于第二涂覆区的一级部件的涂层厚度。
在本文所描述的实施例中的一些实施例中,微流体装置具有第一涂覆区的二级部件,所述二级部件在其第一端与第二端之间的延伸小于500μm。此外,第二涂覆区的二级部件在其第一端与第二端之间的延伸小于500μm。
根据本文所描述的实施例中的一些实施例,微流体装置具有彼此未对准的第一涂覆区的二级部件和第二涂覆区的二级部件。
根据本文所描述的实施例中的一些实施例,微流体装置具有彼此对准的第一涂覆区的二级部件和第二涂覆区的二级部件。
图47b示意性地展示了图14的导管的没有顶盖并且具有涂层的部件的等距区段。图47a展示了显示等距区段的横截面。
图47b示意性地展示了根据本发明的微流体装置的导管的部件的等距截面图。图47b描述了基底层3626和在角度3629下定位在基底层3626之间的流体导管3630。
图48示意性地展示了提供根据本发明的装置的方法的框图。图48a展示了第一种方法并且图48b展示了第二种方法。
图48a展示了根据本文所描述的实施例施加涂层的方法。描述了向先前描述的实施例,例如微流体装置100、1700等提供涂层的方法。第一种方法具有以下步骤:
步骤1:提供所述多个组件,其中所述多个组件中的每个组件包括至少一个侧面,所述至少一个侧面被配置成面向并被配置成附接到所述多个组件中的另一个组件的侧面,并且其中对于每组容器,所述多个组件之一至少容纳所述二级供应容器和所述三级供应容器。
步骤2:组装所述多个组件,使得每个组件固定地附接到至少一个其它组件,并且使得所述多个组件形成固定连接的单元,并且使得每个流体导管网络部分地由所述第二组件以及部分地由所述第一组件形成,并且其中所述第一组件面向所述第二组件。
步骤3:将第一类型的液体施加到所述第一组件的至少第一部件和所述第二组件的至少第一部件。
步骤4:在施加所述第一类型的液体的步骤之后,通过掩模将紫外光施加到所述第一组件的至少所述第一部件和所述第二组件的至少所述第一部件。
在实施例中的一些实施例中,本文所描述的微流体装置的涂覆方法具有施加第一类型的液体的步骤在组装步骤之前进行。在图48b中描述了概念。
在本文所描述的实施例中的一些实施例中,微流体装置的涂覆方法具有以下:施加所述第一类型的液体的步骤在组装步骤之后进行,并且其中施加所述第一类型的液体的步骤包括利用惰性液体来阻断所述流体导管网络的部件。
本发明提供双乳液液滴的方法在本文中通过上述实施例公开。所述方法包括使用先前描述的微流体装置(100、1700等)中的任何一个,其中所述方法包括以下步骤:步骤1:向第一组容器的所述一级供应容器提供第一流体。步骤2:向所述第一组容器的所述二级供应容器提供第二流体。步骤3:向所述第一组容器的所述三级供应容器提供第三流体。步骤4:在所述第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与所述第一组容器的所述收集容器之间提供压力差,使得所述第一组容器的单独供应容器中的每个供应容器内的压力高于所述第一组容器的所述收集容器内的压力。
以下表示附图标记中的至少一些附图标记的列表,其中后缀“X”可以指例如以下数字中的任何一个或多个数字:1、5、11、13、14、15、17、18、19、20和21。例如,X00可以指以下附图标记中的任何一个或多个:100、500、1100、1300、1400、1500、1700、1800、1900、2000和2100。
鉴于以下附图标记列表并组合所公开的附图,可以理解上述公开的任何相关部件。
X00.微流体装置
X01.微流体区段
X02.井区段
X03.一级供应导管
X04.与一级通孔直接连通的毛细结构的一级供应入口和/或区域
X05.一级供应开口
X06.二级供应导管
X06a.第一二级供应导管
X06b.第二二级供应导管
X07.与二级通孔直接流体连通的二级供应导管的二级供应入口和/或区域
X08.二级供应开口
X08a.第一二级供应开口
X08a.第二二级供应开口
X09.三级供应导管
X09a.第一三级供应导管
X09b.第二三级供应导管
X10.与三级供应井或容器直接流体连通的三级供应导管的三级供应入口和/或区域
X11.三级供应开口
X11a.第一三级供应开口
X11b.第二三级供应开口
X12.传递导管
X13.第一传递开口
X14.第二传递开口
X15.第一传递导管部件
X16.收集导管
X17.收集开口
X18.收集出口
X19.第一收集导管部件
X20.第一流体接头
X21.第二流体接头
X25.过滤器
X26.基底微流体件
X27.封盖件
X31.一级供应井或容器
X32.二级供应井或容器
X33.三级供应井或容器
X34.收集井或容器
X35.流体导管网络
X39.收集井或容器的下部部件
X70.微流体单元
Y70a.微流体单元的顶部部件
X71.井组/容器组
X77.过渡区
X77a.过渡区的厚度
X77b.过渡区的第二端
X77c.过渡区的第一端
X80.顶层/顶部件/顶部组件
X80a.顶层/顶部件/顶部组件的顶部部件
X80b.顶层/顶部件/顶部组件的底部部件
X81.中间层/件/组件
X81a.中间层的顶部部件
X81b.中间层的底部部件
X82.底层/底部件/底部组件
X82a.底层的顶部部件
X82b.底层的底部部件
X83.指示横截面视图的切割线
3988.紫外光
另外的附图标记列表:
522.一级流
523.二级流
524.三级流
956.提供有涂层的区域的第一实例
957.提供有涂层的区域的第二实例
958.提供有涂层的区域的第三实例
1059.提供有涂层的区域的第四实例
1060.提供有涂层的区域的第五实例
1061.提供有涂层的区域的第六实例
1428.侧壁
1429.拔模角
1430.流体导管
1572.柱
1836.用于附接垫圈的附接特征
1837.促进气密连接的突起部
1838.对准特征
2040.用于将微流体单元组装到所述井组的组装特征
2041.微流体单元与所述井组之间的弹性体材料
2137.确保气密连接的突起部
2141.微流体单元与所述井组之间的弹性体材料
2142.被配置成收纳微流体装置的收纳器
2143.微流体装置与收纳器之间的弹性体材料
2144.供应井或容器的实例
2245.用于加压空气的通道
2342.被配置成收纳微流体装置的收纳器
2346.过滤器
2347.压力发生器
2348.压力供应结构阀
2349.压力传感器
2350.压力调节器
2351.空气储器
2352.压力供应结构
2353.井歧管
2354.空气入口
2357.压力调节器到歧管阀
2358.井阀
2390.组合件
2399.压力分布结构
2451.样品缓冲液
2452.油
2453.连续相缓冲液
2454.双乳液液滴
2455.单乳液液滴
2556.微流体装置
2859.样品缓冲液容器
2860.油容器
2861.连续相缓冲液容器
2862.试剂盒
这些特征中的若干特征可以由一个且同一个装置体现。在不同的实施例中描述的某些措施这一单纯事实并不表明不能有利地使用这些措施的组合。
尽管已经示出和描述了特定实施例,但是应当理解,其并不旨在限制所要求保护的发明,且对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离所要求保护的本发明的范围的情况下可以进行各种改变和修改。因此,说明书和附图将被视为是说明性的,而不是限制性的。所要求保护的本发明旨在涵盖替代方案、修改和等同物。
应当强调的是,术语“包括(comprises/comprising)”在本公开中使用时用于指定所述特征、整体、步骤或组件的存在,但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、组件或组。
对本领域技术人员来说显而易见的是,在不脱离本发明的范围的情况下,可以对本发明的结构进行各种修改和变化。鉴于前述内容,本发明旨在涵盖本发明的修改和变化,只要所述修改和变化落入等同物的范围内。

Claims (12)

1.一种微流体装置,其包括:
微流体区段,所述微流体区段包括多个微流体单元;以及
容器区段,所述容器区段包括多组容器,所述多组容器针对每个微流体单元包括一组容器;
其中每个微流体单元包括流体导管网络,所述流体导管网络包括:
多个供应导管,所述多个供应导管包括一级供应导管、二级供应导管和三级供应导管;
传递导管,所述传递导管包括对水具有第一亲和力的第一传递导管部件;
收集导管,所述收集导管包括对水具有第二亲和力的第一收集导管部件,对水的所述第二亲和力不同于对水的所述第一亲和力;
第一流体接头,所述第一流体接头提供所述一级供应导管、所述二级供应导管和所述传递导管之间的流体连通;以及
第二流体接头,所述第二流体接头提供所述三级供应导管、所述传递导管和所述收集导管之间的流体连通;
其中每个第一传递导管部件从对应的第一流体接头延伸,
并且其中每个第一收集导管部件从对应的第二流体接头延伸,
并且其中每组容器包括多个容器,所述多个容器包括收集容器和多个供应容器,所述多个供应容器包含一级供应容器、二级供应容器和三级供应容器,
其中对于每组容器:
所述收集容器与对应的微流体单元的所述收集导管流体连通;
所述一级供应容器与对应的微流体单元的所述一级供应导管流体连通;
所述二级供应容器与对应的微流体单元的所述二级供应导管流体连通;并且
所述三级供应容器与对应的微流体单元的所述三级供应导管流体连通;
每个流体导管网络包括设置在所述第一传递导管部件与所述第一收集导管部件之间的过渡区,其中所述过渡区在其第一端与第二端之间延伸,其中所述第一端是所述过渡区的最靠近所述第一传递导管部件的端部,并且其中所述第二端是所述过渡区的最靠近所述第一收集导管部件的端部,并且其中在所述过渡区内提供从对水的所述第一亲和力到对水的所述第二亲和力的过渡;
其中所述微流体装置包括形成所述微流体区段和所述容器区段的多个组件,所述多个组件包括固定到彼此的第一组件和第二组件,其中每个流体导管网络部分地由所述第一组件以及部分地由所述第二组件形成,并且其中所述第一组件包括具有第一涂覆区和第一未涂覆区的第一衬底,并且其中所述第二组件包括具有第二涂覆区和第二未涂覆区的第二衬底,并且其中对于每个流体导管网络,所述第一传递导管部件和所述第一收集导管部件中的一个部分地由所述第一涂覆区的一级部件以及部分地由所述第二涂覆区的一级部件形成,并且其中所述第一传递导管部件和所述第一收集导管部件中的另一个部分地由所述第一未涂覆区的一级部件以及部分地由所述第二未涂覆区的一级部件形成;
其中所述过渡区包括所述第一涂覆区的二级部件和所述第二涂覆区的二级部件,其中所述第一涂覆区的所述二级部件从其第一端延伸到第二端,所述第一涂覆区的所述二级部件的所述第二端设置在所述第一涂覆区的第一边缘处,并且其中所述第一涂覆区的所述二级部件包括的涂层厚度从其所述第一端到所述第二端归零,并且其中所述第二涂覆区的所述二级部件从其第一端延伸到第二端,所述第二涂覆区的所述二级部件的所述第二端设置在所述第二涂覆区的第二边缘处,并且其中所述第二涂覆区的所述二级部件包括的涂层厚度从其所述第一端到所述第二端归零,并且其中所述第一涂覆区的所述二级部件的所述第二端和所述第二涂覆区的所述二级部件的所述第二端中的至少一个与所述过渡区的所述第一端和所述第二端中的一个重合,并且其中所述第一涂覆区的所述二级部件的所述第一端和所述第二涂覆区的所述二级部件的所述第一端中的至少一个与所述过渡区的所述第一端和所述第二端中的另一个重合;
其中从对水的所述第一亲和力到对水的所述第二亲和力的所述过渡为从对水的所述第一亲和力到对水的所述第二亲和力的逐步过渡;
其中所述第一涂覆区的所述二级部件的所述第一端处的所述涂层厚度对应于所述第一涂覆区的所述一级部件的所述涂层厚度,并且其中所述第二涂覆区的所述二级部件的所述第一端处的所述涂层厚度对应于所述第二涂覆区的所述一级部件的所述涂层厚度。
2.根据权利要求1所述的微流体装置,其中所述过渡区在其所述第一端与所述第二端之间的延伸小于500μm。
3.根据权利要求1所述的微流体装置,其中所述第一涂覆区的所述一级部件包括所述第一涂覆区的第一一级部件,所述第一一级部件包括的第一均匀涂层厚度在10nm到200nm的范围内,并且其中所述第二涂覆区的所述一级部件包括的第二均匀涂层厚度在10nm到200nm的范围内。
4.根据权利要求1所述的微流体装置,其中所述第一涂覆区的所述二级部件在其所述第一端与所述第二端之间的延伸小于500μm,并且其中所述第二涂覆区的所述二级部件在其所述第一端与所述第二端之间的延伸小于500μm。
5.根据权利要求1到4中任一项所述的微流体装置,其中所述第一涂覆区的所述二级部件和所述第二涂覆区的所述二级部件彼此未对准。
6.根据权利要求1到4中任一项所述的微流体装置,其中所述第一涂覆区的所述二级部件和所述第二涂覆区的所述二级部件彼此对准。
7.一种试剂盒,其包括:
根据权利要求1到6中任一项所述的微流体装置中的一个或多个;以及
多种流体,所述多种流体被配置成用于与所述微流体装置一起使用;
所述多种流体包括:样品缓冲液;油;以及连续相缓冲液;
所述试剂盒包括酶和核苷酸。
8.一种组合件,其包括:
根据权利要求1到6中任一项所述的微流体装置或根据权利要求7所述的试剂盒;
收纳器;以及
压力分布结构;
所述收纳器被配置成收纳和固持所述微流体装置,所述压力分布结构被配置成当所述微流体装置由所述收纳器固持时向所述微流体装置供应压力,所述压力分布结构包括:
多个容器歧管,所述多个容器歧管包括二级容器歧管和三级容器歧管;
多个管线压力调节器,所述多个管线压力调节器包括二级管线压力调节器和三级管线压力调节器;以及
主歧管;
所述二级容器歧管被配置成联接到所述微流体装置的每个二级供应容器,
所述三级容器歧管被配置成联接到所述微流体装置的每个三级供应容器,
所述二级管线压力调节器联接到所述二级容器歧管,
所述三级管线压力调节器联接到所述三级容器歧管,
所述主歧管通过相应管线压力调节器联接到每个容器歧管。
9.一种提供根据权利要求1到6中任一项所述的微流体装置的方法,所述方法包括:
提供所述多个组件,其中所述多个组件中的每个组件包括至少一个侧面,所述至少一个侧面被配置成面向并被配置成附接到所述多个组件中的另一个组件的侧面,并且其中对于每组容器,所述多个组件之一至少容纳所述二级供应容器和所述三级供应容器;
组装所述多个组件,使得每个组件固定地附接到至少一个其它组件,并且使得所述多个组件形成固定连接的单元,并且使得每个流体导管网络部分地由所述第二组件以及部分地由所述第一组件形成,并且其中所述第一组件面向所述第二组件;以及
施加涂层,所述施加涂层包括:将第一涂层施加到所述第一组件的至少第一部件;并
且将第二涂层施加到所述第二组件的至少第一部件。
10.根据权利要求9所述的方法,其中所述方法是提供根据权利要求5或6所述的微流体装置的方法,并且其中施加涂层的步骤包括:
将第一类型的液体施加到所述第一组件的至少所述第一部件和所述第二组件的至少所述第一部件;以及
在施加所述第一类型的液体的步骤之后,通过掩模将紫外光施加到所述第一组件的至少所述第一部件和所述第二组件的至少所述第一部件;
并且其中施加所述第一类型的液体的步骤在组装步骤之前进行。
11.根据权利要求9所述的方法,其中所述方法是提供根据权利要求6所述的微流体装置的方法,并且其中施加涂层的步骤包括:
将第一类型的液体施加到所述第一组件的至少所述第一部件和所述第二组件的至少所述第一部件;以及
在施加所述第一类型的液体的步骤之后,通过掩模将紫外光施加到所述第一组件的至少所述第一部件和所述第二组件的至少所述第一部件;
并且其中施加所述第一类型的液体的步骤在组装步骤之后进行,并且其中施加所述第一类型的液体的步骤包括利用惰性液体来阻断所述流体导管网络的部件。
12.一种提供双乳液液滴的方法,所述方法包括使用以下中的任何一个:
根据权利要求1到6中任一项所述的或如根据权利要求9到11中任一项所述的方法提供的微流体装置;
根据权利要求7所述的试剂盒;或者
根据权利要求8所述的组合件,所述组合件用于提供双乳液液滴;
所述方法包括:
向第一组容器的所述一级供应容器提供第一流体;
向所述第一组容器的所述二级供应容器提供第二流体;
向所述第一组容器的所述三级供应容器提供第三流体;以及
在所述第一组容器的相应供应容器中的每个供应容器与所述第一组容器的所述收集容器之间提供压力差,使得所述第一组容器的单独供应容器中的每个供应容器内的压力高于所述第一组容器的所述收集容器内的压力;
其中当所述方法包括使用根据权利要求7所述的试剂盒时,所述第一流体包括所述样品缓冲液,所述第二流体包括所述油,并且所述第三流体包括所述连续相缓冲液。
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