JP2006524797A - Method and system for processing microscale devices for reuse - Google Patents
Method and system for processing microscale devices for reuse Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006524797A JP2006524797A JP2006501319A JP2006501319A JP2006524797A JP 2006524797 A JP2006524797 A JP 2006524797A JP 2006501319 A JP2006501319 A JP 2006501319A JP 2006501319 A JP2006501319 A JP 2006501319A JP 2006524797 A JP2006524797 A JP 2006524797A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- channel
- wells
- microscale device
- solution
- microscale
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 100
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims description 134
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 claims abstract description 84
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims abstract description 67
- 230000037452 priming Effects 0.000 claims abstract description 32
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 280
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 136
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 95
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 61
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims description 57
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 47
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 37
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 10
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000002280 amphoteric surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims description 4
- 239000012491 analyte Substances 0.000 claims description 3
- 239000002738 chelating agent Substances 0.000 claims description 3
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 abstract description 23
- 238000012958 reprocessing Methods 0.000 abstract 1
- 102000013529 alpha-Fetoproteins Human genes 0.000 description 21
- 108010026331 alpha-Fetoproteins Proteins 0.000 description 21
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 20
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 8
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 7
- 238000012384 transportation and delivery Methods 0.000 description 7
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 6
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 5
- 210000002966 serum Anatomy 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 4
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 4
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 4
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 4
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 4
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000012487 rinsing solution Substances 0.000 description 3
- -1 samples Substances 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003570 air Substances 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000007726 management method Methods 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000012723 sample buffer Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K tripotassium phosphate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 102100023635 Alpha-fetoprotein Human genes 0.000 description 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 1
- 102000053602 DNA Human genes 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- 101100537375 Homo sapiens TMEM107 gene Proteins 0.000 description 1
- 101710123134 Ice-binding protein Proteins 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 102000007056 Recombinant Fusion Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010008281 Recombinant Fusion Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102100036728 Transmembrane protein 107 Human genes 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 239000012131 assay buffer Substances 0.000 description 1
- 238000013475 authorization Methods 0.000 description 1
- 150000001540 azides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012496 blank sample Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000012864 cross contamination Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000013480 data collection Methods 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000249 desinfective effect Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 125000003010 ionic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000013439 planning Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229910000160 potassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011009 potassium phosphates Nutrition 0.000 description 1
- 239000003761 preservation solution Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000000135 prohibitive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 1
- 239000006152 selective media Substances 0.000 description 1
- 239000012536 storage buffer Substances 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 239000012815 thermoplastic material Substances 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L13/00—Cleaning or rinsing apparatus
- B01L13/02—Cleaning or rinsing apparatus for receptacle or instruments
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
- B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
- B01L9/527—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for microfluidic devices, e.g. used for lab-on-a-chip
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
- B01L2300/021—Identification, e.g. bar codes
- B01L2300/022—Transponder chips
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
- B01L2300/024—Storing results with means integrated into the container
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
- B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
- B01L2300/0819—Microarrays; Biochips
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2400/00—Moving or stopping fluids
- B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
- B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
- B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Preparing Plates And Mask In Photomechanical Process (AREA)
Abstract
Description
（関連出願の相互参照）
本出願は、２００４年２月２０日に出願された、ケチャギア（Ｋｅｃｈａｇｉａ）らによる米国仮特許出願第６０／５４６，５９３号「再使用のためにマイクロスケールデバイスを処理する方法およびシステム（Ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍｉｃｒｏｓｃａｌｅ Ｄｅｖｉｃｅｓ ｆｏｒ Ｒｅｕｓｅ）」、および２００３年８月４日に出願された、ルリソン（Ｒｕｌｉｓｏｎ）による仮特許出願第６０／４９２４９６号「マイクロ流体チップの再調整のためのクレンザーの使用（Ｕｓｅ ｏｆ Ｃｌｅａｎｓｅｒｓ ｔｏ Ｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｃｈｉｐｓ）」の優先権および利益を主張するものである。前記先願のすべての開示は、その全体が、参照により本明細書に援用される。
(Cross-reference of related applications)
No. 60 / 546,593, “Methods and Systems for Processing Microscale Devices for Reuse,” filed Feb. 20, 2004, US Pat. Application No. 60 / 546,593 to Ketchia et al. Systems for Processing Microscale Devices for Reuse, and Provisional Patent Application No. 60 / 492,962, entitled “Use of Cleanser for Reconditioning of Microfluidic Chips, filed Aug. 4, 2003 (Use). of Cleaners to Condition Microfluidic Chips). The entire disclosure of the prior application is hereby incorporated by reference in its entirety.
（技術分野）
本発明は、分析システムの構成要素を、再使用のために再生するシステムおよび方法の分野に関する。特に、本発明は、マイクロ流体チップのフラッシング、洗浄、および再使用のためのシステムおよび方法を提供するものである。
(Technical field)
The present invention relates to the field of systems and methods for reproducing components of an analysis system for reuse. In particular, the present invention provides systems and methods for flushing, cleaning, and reusing microfluidic chips.
マイクロ流体チップは、反復使用のための再生の際に問題が発生するため、一般には使い捨てデバイスである。マイクロチップの再使用は、取り扱いの問題、チップ内での試薬成分の蓄積、および一貫性のない結果を発生させる可能性のあるその他の変動要因が反復使用に伴って導入されることより、実用的でない場合がある。 A microfluidic chip is generally a disposable device because it creates problems during regeneration for repeated use. Reusing microchips is more practical because it introduces handling issues, the accumulation of reagent components within the chip, and other variables that can produce inconsistent results with repeated use. May not be right.
多くのマイクロ流体機器内で使用されるマイクロ流体チップは、機器全体の小さな部分であり、比較的安価な場合がある。マイクロ流体チップの自動化された製造プロセスにより、マイクロ流体チップのコストを削減すること、および異なるチップ上での実行の間で一貫した分析結果を提供することが可能となる。多くの場合、マイクロ流体チップは、マイクロ流体分析と関連した「使い捨て商品」と考えられている。しかし、大規模なマイクロ流体アッセイプロジェクトでは、チップのコストおよび廃棄物の発生が蓄積されて、非常に大きな出費となる可能性がある。さらに、同じハードウェア上で比較実験を実行するということには多くの利点がある。
マイクロ流体チップを洗浄して再使用するための試みは行われてきた。低予算および低人件費の実験室では、手作業でチップを洗浄することが知られている。チップのメーカーでは、マイクロ流体チップの試作品を手作業で洗浄することが知られている。それにもかかわらず、手作業による洗浄は大きな問題となる可能性がある。手作業によるマイクロ流体チップの洗浄は、実験台上で、技師が手作業により、ピペットを使用してマイクロリットル単位の量の洗浄溶液を個々のミリメートル単位の試薬ウェルに出し入れし、ポータルを通して挿入されたシリンジを使用してマイクロチャネルをフラッシングすることにより進められる場合がある。しかし、管理されていない環境により、および手作業の手順の不整合性により、しばしば問題が発生する。例えば、環境内の微粒子がチップ内に入ってマイクロチャネルを詰まらせる可能性、チップ内に意図せずに気泡が入る可能性、および試薬の使用と危険な廃棄物の蓄積が多くなりすぎる可能性がある。一貫性のない手作業による処理の結果として、手順の検証が困難になり、結果の信頼度が低下する可能性がある。手作業によるマイクロ流体チップの再生は、時間、労力、および経費が法外なものとなる可能性がある。 Attempts have been made to clean and reuse microfluidic chips. In laboratories with low budgets and low labor costs, it is known to manually clean the chips. Chip manufacturers are known to manually clean microfluidic chip prototypes. Nevertheless, manual cleaning can be a major problem. Manual microfluidic chip cleaning is performed on a laboratory bench, where the technician manually inserts microliter quantities of cleaning solution into and out of individual millimeter reagent wells using a pipette through the portal. May be advanced by flushing the microchannel using a syringe. However, problems often arise due to uncontrolled environments and inconsistencies in manual procedures. For example, environmental particulates can enter the chip and clog microchannels, air bubbles can be inadvertently in the chip, and reagent usage and hazardous waste accumulation can be excessive. There is. As a result of inconsistent manual processing, it becomes difficult to verify the procedure and the reliability of the result may be reduced. Manual regeneration of microfluidic chips can be prohibitive in time, effort, and expense.
チップの有効寿命を誤って超過しないように（超過すると、分析結果の崩壊という結果になる可能性がある）、再生されたマイクロ流体チップの識別情報および使用に関しては注意深く記録が維持されなければならない。現在のところ、そのような記録管理のために一般に使用される方法では、マイクロ流体デバイスの各個々のユーザが、どのマイクロ流体チップが使用されているか、デバイスが使用された目的、および使用中に処理されたサンプルの数をリストした、詳細な記録を維持する必要がある。この記録管理方法には、いくつかの制限がある。例えば、ユーザは単に、使用を記録し損なう可能性がある。また、マイクロ流体チップの表面に貼付された識別ラベルが、失われるか、またはマイクロ流体チップの湿式貯蔵のために判読不能になり、結果としてマイクロ流体チップを識別できなくなる可能性がある。識別ラベルが、マイクロ流体チップを保管するためのパッケージに貼付されている場合は、パッケージ内に間違ったデバイスが配置される可能性がある。 Careful records must be maintained regarding the identity and use of the regenerated microfluidic chip, so as not to accidentally exceed the useful life of the chip (which can result in disruption of the analytical results) . Currently, the commonly used method for such record management is that each individual user of a microfluidic device determines which microfluidic chip is being used, the purpose for which the device was used, and during use. A detailed record should be maintained that lists the number of samples processed. This record management method has some limitations. For example, a user may simply fail to record usage. Also, the identification label affixed to the surface of the microfluidic chip may be lost or rendered unreadable due to the wet storage of the microfluidic chip, resulting in inability to identify the microfluidic chip. If the identification label is affixed to the package for storing the microfluidic chip, the wrong device may be placed in the package.
上記を考慮すれば、マイクロ流体チップを再使用のために処理する、一貫した、高信頼の、制御された方法の必要性が存在することがわかる。マイクロ流体チップの再使用のためのクリーニングの、費用と廃棄物を減らすシステムが望まれている。マイクロ流体チップの使用履歴を効率的に、かつ高信頼で追跡するシステムおよび方法により、利益が提供される可能性がある。本発明は、これらの特徴、および以下を読むことにより明らかになるその他の特徴を提供する。 In view of the above, it can be seen that there is a need for a consistent, reliable and controlled method of processing microfluidic chips for reuse. What is desired is a system that reduces the cost and waste of cleaning for reuse of microfluidic chips. Benefits may be provided by systems and methods that efficiently and reliably track the usage history of a microfluidic chip. The present invention provides these and other features that will become apparent upon reading the following.
本発明は、マイクロスケールデバイスを、使用または再使用のために処理するのに役立つシステムおよび方法を提供する。システムは、例えば、溶液がオリフィスを通ってマイクロスケールデバイスのウェルおよび／またはチャネルに流れるためのメソスケール流路を有する、マニホールドを含んでいてもよい。本発明の方法は、例えば、１つまたは複数のオリフィスと流体接触した、メソスケールフラッシュチャネルおよび／または廃棄物チャネルを有する、マニホールドを提供するステップと、マイクロスケールデバイスのウェルをオリフィスと接触させるステップと、フラッシュチャネルからオリフィスを通してウェルへ処理溶液を流して、マイクロスケールデバイスを使用または再使用のために準備するステップとを含んでいてもよい。本発明のシステムおよび方法は、例えば、保存溶液をマイクロスケールデバイスからフラッシングすること、ワーキング溶液を使用してデバイスをプライミングすること、エンド処理溶液をデバイスからフラッシングすること、デバイスのチャネルおよび表面を洗浄すること、および／または、デバイスに保存溶液を満たすことが可能であってもよい。 The present invention provides systems and methods that help treat microscale devices for use or reuse. The system may include, for example, a manifold having a mesoscale flow path for the solution to flow through the orifice to the wells and / or channels of the microscale device. The method of the present invention includes, for example, providing a manifold having mesoscale flash channels and / or waste channels in fluid contact with one or more orifices and contacting the wells of a microscale device with the orifices. And flowing the treatment solution from the flash channel through the orifice to the well and preparing the microscale device for use or reuse. The systems and methods of the present invention include, for example, flushing a storage solution from a microscale device, priming the device using a working solution, flushing an end treatment solution from the device, and cleaning device channels and surfaces. And / or it may be possible to fill the device with a storage solution.
マイクロスケールデバイスを処理するための本発明のシステムは、例えば、１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルあるいは１つまたは複数のメソスケール廃棄物チャネルを有するマニホールドと、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルに機能的に接触するように適合された１つまたは複数のオリフィスと、メソスケールチャネル、オリフィス、およびマイクロスケールデバイスのウェルを含む流路内の１つまたは複数の処理溶液とを含んでいてもよい。システムの流路は、任意選択で、例えば、デバイスのマイクロスケールチャネル、および／または、マニホールドのメソスケール廃棄物チャネルを含んでいてもよい。 The system of the present invention for processing microscale devices includes, for example, a manifold having one or more mesoscale flash channels or one or more mesoscale waste channels, and fluid contact with the flash channels or waste channels. And one or more orifices adapted to operatively contact one or more wells of the microscale device and a flow path comprising a mesoscale channel, an orifice, and a well of the microscale device. One or more treatment solutions. The flow path of the system may optionally include, for example, a microscale channel of the device and / or a mesoscale waste channel of the manifold.
システムは、例えば、所定の論理方式で処理溶液を選択し、流路を構成し、流量を制御し、流れ時間を制御するための、自動化されたフローコントローラを有していてもよい。自動化されたフローコントローラは、例えば、ソレノイドバルブ、空気圧バルブ、圧力調整器、デバイスハンドラなどのアクチュエータへの機能的な通信をインタフェースを介して行うコンピュータを含んでいてもよい。アクチュエータは、マイクロスケールデバイス内への、および／または、マイクロスケールデバイスから外への、処理溶液の流れを制御するために、システムのマニホールドと機能的に連結されていてもよい。本発明のシステムは、例えば自立型の独立した機器であってもよく、または、分析機器内に構成要素（例えば、サブシステム）として組み込まれていてもよい。 The system may have, for example, an automated flow controller for selecting a processing solution in a predetermined logic manner, configuring flow paths, controlling flow rates, and controlling flow times. An automated flow controller may include, for example, a computer that performs functional communication to an actuator such as a solenoid valve, pneumatic valve, pressure regulator, device handler, etc. via an interface. The actuator may be operatively coupled to the manifold of the system to control the flow of processing solution into and / or out of the microscale device. The system of the present invention may be, for example, a self-supporting independent device, or may be incorporated as a component (eg, subsystem) in an analytical device.
システムのマニホールドは、例えば、処理溶液リザーバと、マイクロスケールデバイスのウェルとの間の流路区画を提供してもよい。マニホールドは、３次元的に延びるチャネル、溶液供給コンテナへの接続、および／または、制御アクチュエータのための取り付け位置を有する、多層構造であってもよい。マニホールドは、加圧された溶液を試薬コンテナから受け取ってもよく、また、メソスケールチャネルとオリフィスを通ってマイクロスケールデバイスのウェルに至るまでの適切な流路を提供してもよい。マニホールド内の流路は、１つまたは複数の寸法（例えば、幅および／または奥行き）が約５ｍｍ〜約０．１ｍｍの範囲である、メソスケールチャネル区画を含んでいてもよい。そのようなメソスケールチャネルは、例えば、溶液のデッド容量を最小にし、小さなマニホールド内での複雑な３次元ネットワークを可能にするのに十分なだけ小さく、しかし、１つまたは複数のウェルあるいはマイクロスケールデバイスのマイクロスケールチャネルを通して処理溶液を迅速にフラッシングするための適切な流れを提供しながら、詰まりの問題を最小にするのに十分なだけ大きくてもよい。メソスケールフラッシュチャネルまたは廃棄物チャネル内の、溶液またはガスの流れは、例えば、溶液リザーバとオリフィスとの間の圧力差によって引き起こされてもよい。本発明の一態様では、例えば共通のオリフィスにおいてウェルへのアクセスを共有するために、フラッシュチャネルは廃棄物チャネルと軸を中心として同心円状になっていてもよい。 The manifold of the system may provide, for example, a flow path compartment between the treatment solution reservoir and the wells of the microscale device. The manifold may be a multi-layer structure with three-dimensionally extending channels, connections to solution supply containers, and / or mounting locations for control actuators. The manifold may receive the pressurized solution from the reagent container and may provide a suitable flow path through the mesoscale channel and orifice to the well of the microscale device. The flow path in the manifold may include a mesoscale channel section that has one or more dimensions (eg, width and / or depth) ranging from about 5 mm to about 0.1 mm. Such mesoscale channels are small enough to minimize, for example, the dead volume of the solution and allow complex 3D networks within a small manifold, but one or more wells or microscales It may be large enough to minimize clogging problems while providing an adequate flow to quickly flush the processing solution through the microscale channel of the device. The solution or gas flow in the mesoscale flash channel or waste channel may be caused, for example, by a pressure differential between the solution reservoir and the orifice. In one aspect of the invention, the flush channel may be concentric about the waste channel and the axis, for example to share access to the well at a common orifice.
システムマニホールドのメソスケールチャネルは、１つまたは複数のオリフィスにおいて終端してもよい。オリフィスは、例えば、サンプルウェル、試薬ウェル、廃棄物ウェルなどのマイクロスケールデバイスウェルにおいて、溶液を供給および／または除去してもよい。オリフィスは、例えば、マイクロスケールデバイスウェルを封止して、処理溶液を注入および／または除去するための、ノズルであってもよい。処理溶液は、例えば、洗浄溶液、保存溶液、あるいは、ウェルまたはマイクロチャネルを調整またはプライミングするための試薬であってもよい。処理溶液は、例えば、ＮａＯＨ、水、試薬、界面活性剤、溶剤、加熱された溶液などを含んでいてもよい。オリフィスは、例えば、Ｏリング、および／またはウェル表面に相補的な先細り状の表面を提供することにより、ウェルに機能的に接触するように（例えば、ウェルを封止するように、またはウェルの至近距離に配置されるように）適合されていてもよい。オリフィスは、例えばウェルの効率的なフラッシングのために処理溶液またはフラッシングガスをウェル壁面上に均一に導く、例えば１つまたは複数のラジアルジェットを有していてもよい。 The mesoscale channel of the system manifold may terminate at one or more orifices. The orifices may supply and / or remove solutions in microscale device wells such as sample wells, reagent wells, waste wells, for example. The orifice may be, for example, a nozzle for sealing a microscale device well to inject and / or remove processing solution. The treatment solution may be, for example, a cleaning solution, a storage solution, or a reagent for preparing or priming wells or microchannels. The treatment solution may include, for example, NaOH, water, a reagent, a surfactant, a solvent, a heated solution, and the like. The orifice may be in functional contact with the well (eg, to seal the well or to the well by providing an O-ring and / or a tapered surface complementary to the well surface, for example. It may be adapted (to be placed in close proximity). The orifice may have, for example, one or more radial jets that direct the treatment solution or flushing gas evenly onto the well wall, for example for efficient flushing of the wells.
好ましい実施形態では、システムマニホールドは、試薬コンテナから溶液供給ポートを通して溶液を受け取り、放射状に配置されたメソスケールチャネルを通してオリフィスに溶液を供給する、同心状のリングリザーバを有するように構成されてもよい。例えば、２つ以上の同心状のリングリザーバが、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、それらのリングリザーバの溶液は、１つまたは複数のチャネル区画で流路を共有してもよい。流路の共有は、通常、処理ステップの進行中に制御バルブにより制御される、メソスケールチャネル区画の論理的な順次タイムシェアリングにより構成される。 In a preferred embodiment, the system manifold may be configured with a concentric ring reservoir that receives the solution from the reagent container through a solution supply port and supplies the solution to the orifice through radially arranged mesoscale channels. . For example, two or more concentric ring reservoirs may be in fluid contact with a flash channel or a waste channel, and solutions in those ring reservoirs may share a flow path with one or more channel compartments. Flow channel sharing typically consists of logical sequential time sharing of mesoscale channel sections that are controlled by control valves during processing steps.
システムのマニホールドは、例えば、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルに機能的に連結され、自動化されたフローコントローラと通信を行う、１つまたは複数の制御バルブを有していてもよい。制御バルブは、多くの場合、２つ以上のリングリザーバから流れるチャネルの間の交点に配置され、１つのリングリザーバからのチャネルに対しては常開、別のリングリザーバからのチャネルに対しては常閉になっている、３ウェイバルブである。制御バルブは、例えば、個々のウェル、２つ以上のウェル、または共通した処理溶液取り扱い要求を有するウェルのグループとの間の、処理溶液（またはフラッシングガス）の流れを制御することが可能である。例えば、１つの制御バルブが、サンプルウェル、試薬ウェル、洗浄ウェル、廃棄物ウェルなどのグループとの間のチャネル交点を制御することが可能である。制御バルブは、例えば、空気圧バルブ、ソレノイドバルブ、ニードルバルブ、積層バルブ、ダイヤフラムバルブ、スライダバルブ、ボールアンドシートバルブなどの、任意の適切なバルブであってもよい。 The manifold of the system may have, for example, one or more control valves that are operatively connected to the flash channel or waste channel and communicate with an automated flow controller. The control valve is often located at the intersection between channels flowing from two or more ring reservoirs and is normally open for channels from one ring reservoir and for channels from another ring reservoir It is a three-way valve that is normally closed. The control valve can control the flow of processing solution (or flushing gas) between, for example, individual wells, two or more wells, or a group of wells having common processing solution handling requirements. . For example, one control valve can control channel intersections with groups such as sample wells, reagent wells, wash wells, waste wells and the like. The control valve may be any suitable valve such as, for example, a pneumatic valve, a solenoid valve, a needle valve, a laminated valve, a diaphragm valve, a slider valve, a ball and seat valve, and the like.
処理溶液は、流路内の圧力差に沿って流れるガスを使用して、システムのチャネルおよびウェルからフラッシングされてもよい。１つのそのようなシステムは、処理溶液または廃棄物溶液がマニホールド、ウェル、またはマイクロ流体デバイスからフラッシングされるように、例えば、１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルあるいは１つまたは複数のメソスケール廃棄物チャネルを有するマニホールドと、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルと機能的に接触するように適合された１つまたは複数のオリフィスと、圧力差を有する流路（１つまたは複数のメソスケールチャネル、１つまたは複数のオリフィス、およびマイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルを含む）の中のガスとを備えていてもよい。オリフィスとウェルとの間の接触は、例えば、フラッシュチャネルと廃棄物チャネルとの間の圧力差がウェルを介して継続可能なように、封止された接触であってもよい。一部または全部の圧力差は、例えば、廃棄物チャネルと流体接触した陰圧（大気圧よりも低い圧力）源などの、真空源によって提供されてもよい。ガスフラッシング流路の全体にわたっての圧力差は、例えば、約１ｐｓｉ〜約５００ｐｓｉの範囲であってもよい。流路は、１つまたは複数のマイクロチャネルを含んでいてもよい。 The processing solution may be flushed from the channels and wells of the system using a gas flowing along the pressure differential in the flow path. One such system is, for example, one or more mesoscale flush channels or one or more mesoscale wastes so that the processing or waste solution is flushed from the manifold, well, or microfluidic device. A manifold having a physical channel, one or more orifices in fluid contact with the flash channel or waste channel and adapted to be in functional contact with one or more wells of the microscale device; And a gas in a flow path (including one or more mesoscale channels, one or more orifices, and one or more wells of a microscale device). The contact between the orifice and the well may be, for example, a sealed contact so that the pressure differential between the flash channel and the waste channel can continue through the well. Some or all of the pressure differentials may be provided by a vacuum source, such as, for example, a negative pressure (sub-atmospheric pressure) source in fluid contact with the waste channel. The pressure differential across the gas flushing flow path may range from, for example, about 1 psi to about 500 psi. The flow path may include one or more microchannels.
本発明は、マイクロスケールデバイスに取り付けられたデータ記憶モジュールを含む。本発明のシステムは、例えば、マイクロスケールデバイスの使用に関連する情報を受信、記憶、および／または供給するための、データ記憶モジュールを備えたマイクロスケールデバイスを含んでいてもよい。例えば、マイクロスケールチャネルを有するマイクロスケールデバイスは、マイクロスケールデバイスの使用または洗浄の数をカウントするためのカウンタを含む、データ記憶モジュールを有していてもよい。マイクロスケールデバイスは、処理中のマニホールドオリフィスとの機能的な接触が可能であってもよい。データ記憶モジュールは、データリーダとの通信を容易にするように適合された向きに取り付けられてもよい。例えば、データ記憶モジュールは、マイクロ流体チップを保持する取り付けプレートに取り付けることにより、マイクロスケールデバイス（例えば、マイクロ流体カートリッジ）に取り付けられてもよく、または、データ記憶モジュールは、マイクロスケールデバイスに直接取り付けることにより、マイクロスケールデバイスに取り付けられてもよい。好ましい実施形態では、データ記憶モジュールは、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグである。 The present invention includes a data storage module attached to a microscale device. The system of the present invention may include, for example, a microscale device with a data storage module for receiving, storing, and / or providing information related to the use of the microscale device. For example, a microscale device having a microscale channel may have a data storage module that includes a counter for counting the number of microscale device uses or washes. The microscale device may be capable of functional contact with the manifold orifice being processed. The data storage module may be mounted in an orientation that is adapted to facilitate communication with the data reader. For example, the data storage module may be attached to a microscale device (eg, a microfluidic cartridge) by attaching to a mounting plate that holds the microfluidic chip, or the data storage module attaches directly to the microscale device. And may be attached to a microscale device. In a preferred embodiment, the data storage module is a radio frequency identification (RFID) tag.
データ記憶モジュールは、マイクロスケールデバイスまたは関連するシステムの動作の中で役立つ任意のデータを保持してもよい。データ記憶モジュールは、例えば、モジュールと通信を行っているリーダまたはその他のデバイスによりプログラム可能な、プログラマブルメモリを含んでいてもよい。モジュールにより記憶されるデータは、例えば、デバイス識別データ、デバイス使用データ、サンプル分析データ、処理サイクルデータ、部品番号、シリアル番号、作業命令番号、デバイス設計番号、キャリブレーションデータ、製造日、有効期限、使用限度数、エラーコードなどを含んでいてもよい。例えば、データ記憶モジュールは、マイクロスケールデバイスの洗浄サイクルの回数をカウントおよび記憶するように構成されていてもよい。好ましい実施形態では、マイクロスケールデバイスは２回以上使用されてもよく、データ記憶モジュールは、各使用とともにインクリメントされる使用カウントを提供してもよい。別の好ましい実施形態では、洗浄サイクルの回数が、プログラマブルメモリ内に記憶された所定の回数に達した場合に、マイクロスケールデバイスの使用は中止される。 The data storage module may hold any data useful in the operation of the microscale device or associated system. The data storage module may include a programmable memory that can be programmed by, for example, a reader or other device in communication with the module. Data stored by the module includes, for example, device identification data, device usage data, sample analysis data, processing cycle data, part number, serial number, work instruction number, device design number, calibration data, manufacturing date, expiration date, The usage limit number, error code, etc. may be included. For example, the data storage module may be configured to count and store the number of microscale device cleaning cycles. In a preferred embodiment, the microscale device may be used more than once and the data storage module may provide a usage count that is incremented with each usage. In another preferred embodiment, the use of the microscale device is discontinued when the number of cleaning cycles reaches a predetermined number stored in programmable memory.
マイクロスケールデバイス内のデータ記憶モジュールとの通信を行うために、リーダが提供されてもよい。リーダは、例えば、無線周波数トランスミッタ、無線周波数レシーバ、アンテナ、データプロセッサ、ユーザインタフェース、光ファイバ、光トランスデューサ、および／または、データ記憶モジュールへの電気的接続などの構成要素を含んでいてもよい。リーダは、例えば、モジュールに電源を供給すること、および／または、トランスミッタを使用してデータ記憶モジュールにデータを送信することが可能である。リーダは、マイクロスケールデバイスに組み込まれていてもよく、ハンドヘルドであってもよく、または、データ記憶モジュールと通信を行うための独立した機器に組み込まれていてもよい。 A reader may be provided to communicate with the data storage module in the microscale device. The reader may include components such as, for example, a radio frequency transmitter, radio frequency receiver, antenna, data processor, user interface, optical fiber, optical transducer, and / or electrical connection to a data storage module. The reader can, for example, provide power to the module and / or transmit data to the data storage module using a transmitter. The reader may be incorporated into the microscale device, may be handheld, or may be incorporated into a separate instrument for communicating with the data storage module.
本発明は、マイクロスケールデバイスを、使用または再使用のために処理する方法を含む。例えば、本発明は、１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルまたはメソスケール廃棄物チャネルを有するマニホールドを提供するステップと、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、マイクロスケールデバイスのウェルと機能的に接触するように適合されたオリフィスを提供するステップと、ウェルをオリフィスと接触させるステップと、マイクロスケールデバイスのウェルおよび／または１つ以上のマイクロチャネルを処理するために、１つまたは複数の処理溶液をフラッシュチャネルを通してウェル内に流すステップとによってマイクロスケールデバイスを処理する方法を含む。好ましい実施形態では、マイクロスケールデバイスの再使用の前に、マイクロスケールデバイスのウェルおよびマイクロチャネルが、マニホールドのフラッシュチャネルからの、洗浄溶液を使用して洗浄され、分析試薬を使用してプライミングされる。本発明の方法を使用することにより、マイクロスケールデバイスは、５回、１０回、２０回、３０回、またはそれ以上の使用のために効果的に処理されてもよい。 The present invention includes a method of processing a microscale device for use or reuse. For example, the present invention provides a manifold having one or more mesoscale flash channels or mesoscale waste channels, fluid contact with the flash channels or waste channels, and functionally with the wells of the microscale device. Providing an orifice adapted to contact; contacting the well with the orifice; and processing one or more processing solutions to process the wells and / or one or more microchannels of the microscale device. Flowing a microscale device through a flash channel and into a well. In a preferred embodiment, prior to reuse of the microscale device, the wells and microchannels of the microscale device are washed using the wash solution from the manifold flush channel and primed using the analytical reagents. . By using the method of the present invention, the microscale device may be effectively processed for 5, 10, 20, 30, or more uses.
マイクロスケールデバイスを、再使用のために処理する一般的な実施形態では、マイクロスケールデバイスの２つ以上のウェルに一度に機能的に接触するように適合された構成でマニホールド上に配置された２つ以上のオリフィスを有するマニホールドが提供され、オリフィスはウェルに機能的に接触するように配置され、処理溶液は、マニホールドフラッシュチャネルからオリフィスを通してウェル内に流れ、マニホールド廃棄物チャネルを通して、および／またはマイクロスケールデバイスの１つまたは複数のマイクロチャネルを通して、外に流れる。２つ以上のウェルを一度に処理するための方法では、マニホールドオリフィスの配置は、所定のウェルの組の向きに従うように、固定されていてもよく、または、異なるマイクロスケールデバイス上の異なるウェルの向きに従うように、調整可能であってもよい。一般的な実施形態では、マニホールド上のオリフィス、および／または、マイクロスケールデバイス上のウェルの、数の範囲は、約２〜約３２、３４、またはそれ以上であってもよい。 In a typical embodiment in which a microscale device is processed for reuse, 2 arranged on a manifold in a configuration adapted to functionally contact more than one well of the microscale device at a time. A manifold having one or more orifices is provided, the orifices are placed in functional contact with the wells, and the processing solution flows from the manifold flash channel through the orifices into the wells, through the manifold waste channel, and / or micro It flows out through one or more microchannels of the scale device. In methods for processing more than one well at a time, the manifold orifice arrangement may be fixed to follow the orientation of a given set of wells, or different wells on different microscale devices. It may be adjustable to follow the orientation. In general embodiments, the range of numbers of orifices on the manifold and / or wells on the microscale device may be from about 2 to about 32, 34, or more.
別の実施形態では、使用済みマイクロスケールデバイスを再生するための本発明の方法は、マイクロスケールデバイスをマニホールドと機能的に接触するように配置するステップと、マイクロスケールデバイス内の１つまたは複数のウェルまたはマイクロスケールチャネルを洗浄するために、１つまたは複数の処理溶液をマニホールドからマイクロスケールデバイスへ流すステップと、プライミング溶液を使用してマイクロスケールデバイスをプライミングするステップと、マイクロスケールデバイスを再使用するステップとを含んでいてもよい。 In another embodiment, the method of the present invention for regenerating a used microscale device comprises placing the microscale device in functional contact with a manifold, and one or more of the microscale devices in the microscale device. Flowing one or more treatment solutions from the manifold to the microscale device, priming the microscale device with the priming solution, and reusing the microscale device to wash the wells or microscale channels And a step of performing.
本発明の方法では、マニホールドは、例えば、マシニング、射出成形、リソグラフィ、積層構築、エッチングなどの技術により製造されてもよい。マニホールドは、約５ｍｍ〜約０．１ｍｍの範囲の寸法を有するメソスケールフラッシュおよび／またはメソスケール廃棄物チャネルを含むように製造されてもよい。 In the method of the present invention, the manifold may be manufactured by techniques such as machining, injection molding, lithography, layered construction, etching, and the like. The manifold may be manufactured to include mesoscale flash and / or mesoscale waste channels having dimensions in the range of about 5 mm to about 0.1 mm.
処理溶液は、例えば、メソスケールチャネルの全体にわたっての圧力差、および／または、チャネル内の制御バルブにより確立された流路を通しての圧力差による力のもとで、マニホールドチャネル内を流れてもよい。本方法で使用される処理溶液は、例えば、ＮａＯＨ、水、界面活性剤、試薬、溶剤、高温溶液などを含んでいてもよい。好ましい実施形態では、特定の故障モードまたはチャネル内のデブリの存在という問題が発生したマイクロスケールデバイスは、両性界面活性剤とキレート化剤の組み合わせを含むアルカリ性洗浄溶液を使用してデバイスをフラッシングすることにより再調整されてもよい。１つのそのようなアルカリ性洗浄溶液は、例えば、湿潤剤、乳化剤、両性界面活性剤、錯化剤、および燐酸カリウムの配合物である、ヘルマネックス（Ｈｅｌｌｍａｎｅｘ）ＩＩ（ヘルマ社（Ｈｅｌｌｍａ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ ＫＧ）、ミュールハイム（Ｍｕｅｌｌｈｅｉｍ）、ドイツ）であってもよい。処理溶液は、フラッシング、洗浄、プライミングのため、または保存の準備のために、例えば、サンプルウェル、試薬ウェル、または廃棄物ウェルなどのウェル内に強制的に入れられてもよい。 The processing solution may flow in the manifold channel under forces due to, for example, a pressure differential across the mesoscale channel and / or a pressure differential through a flow path established by a control valve in the channel. . The treatment solution used in the present method may contain, for example, NaOH, water, a surfactant, a reagent, a solvent, a high temperature solution and the like. In a preferred embodiment, a microscale device that has experienced a specific failure mode or the presence of debris in the channel flushes the device with an alkaline cleaning solution comprising a combination of amphoteric surfactants and chelating agents. May be readjusted. One such alkaline cleaning solution is, for example, a combination of a wetting agent, an emulsifier, an amphoteric surfactant, a complexing agent, and potassium phosphate, Helmanex II (Hellma GmbH & Co KG), Mülheim (Germany). The processing solution may be forced into a well, such as a sample well, a reagent well, or a waste well, for flushing, washing, priming, or in preparation for storage.
本発明の方法の、ウェルに機能的に接触するように適合されたオリフィスを提供するステップは、例えば、オリフィスとウェルとの間にＯリングを提供するステップ、先細り状のウェル壁面を提供するステップ、ウェル壁面に適合する先細り状のオリフィスを提供するステップ、または、ウェルからの処理溶液のオーバフローを防止するのに適切な、廃棄物チャネルの流れを提供するステップを含んでいてもよい。好ましい実施形態では、オリフィスとウェル壁面との間に適合しているＯリングは、マニホールドとマイクロスケールデバイスとの間の圧力差を伝達することが可能な封止を形成する。一実施形態では、オリフィスがウェルに封止され、圧力下の溶液またはガスは、オリフィスから流れ、ウェルを出て、マニホールドの廃棄物チャネル、またはマイクロスケールデバイスのマイクロチャネルを、交互に通るように導かれてもよい。そのような場合、加圧された溶液またはガスの流れは、任意選択で、代わりの出口であるメソスケール廃棄物チャネルの制御バルブを閉じることにより、マイクロスケールチャネルに導かれてもよい。別の態様では、ウェル壁面のフラッシングの効率を高めるために、ガスまたは処理溶液は、オリフィス内の１つまたは複数のラジアルジェットを通して流れてもよい。 Providing an orifice adapted to functionally contact a well of the method of the present invention includes, for example, providing an O-ring between the orifice and the well, providing a tapered well wall surface Providing a tapered orifice that conforms to the well wall, or providing a waste channel flow suitable to prevent overflow of the processing solution from the well. In a preferred embodiment, an O-ring that fits between the orifice and the well wall forms a seal that can transmit the pressure differential between the manifold and the microscale device. In one embodiment, the orifice is sealed to the well so that the solution or gas under pressure flows out of the orifice, exits the well, and alternately passes through the waste channel of the manifold or the microchannel of the microscale device. You may be guided. In such a case, the pressurized solution or gas flow may optionally be directed to the microscale channel by closing the control valve of the alternative outlet mesoscale waste channel. In another aspect, gas or process solution may flow through one or more radial jets in the orifice to increase the efficiency of well wall flushing.
本発明の方法は、処理溶液の所望の流れを提供するための、リングリザーバおよび制御バルブの提供を含んでいてもよい。リングリザーバは、制御バルブと、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルとを介して、オリフィスと流体接触していてもよい。チャネルを通した処理溶液またはガスの流量および流路は、例えば、チャネル区画の全体にわたっての圧力差を調整することにより、および／または、チャネル内の制御バルブを調整することにより、制御されてもよい。制御バルブは、個々のウェルへの溶液またはフラッシュガスの流れをそれぞれ制御してもよく、または、特定のウェルのグループにおいて終端する２つ以上のチャネル支線を制御してもよい。廃棄物メソスケールチャネル内に配置された制御バルブは、開いている場合に処理溶液が廃棄物リングリザーバに流れ入り、閉じている場合に処理溶液がウェルのマイクロチャネルに流れ入るように、処理溶液を交互に導くために使用されてもよい。多くの場合、マイクロチャネルを処理する前に、ウェルを処理することが好ましい。 The method of the present invention may include the provision of a ring reservoir and a control valve to provide a desired flow of processing solution. The ring reservoir may be in fluid contact with the orifice via a control valve and a flush channel or waste channel. The flow rate and flow path of the processing solution or gas through the channel may be controlled, for example, by adjusting the pressure differential across the channel compartment and / or by adjusting the control valve in the channel. Good. The control valve may control the flow of solution or flash gas to individual wells, respectively, or may control two or more channel branches that terminate in a particular group of wells. A control valve located in the waste mesoscale channel allows the treatment solution to flow into the waste ring reservoir when open, and into the well microchannel when closed. May be used to alternately guide In many cases, it is preferred to process the wells before processing the microchannels.
制御システムは、複数のウェルへの、複数の溶液の流れを、正確なタイミングで柔軟に制御してもよい。本発明の一態様では、２つ以上のウェルが、異なる量の処理溶液を受け取るように、異なる種類の処理溶液を受け取るように、異なるフラッシングガスの流れを受け取るように、および／または、異なる時期に処理溶液を受け取るように、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネル内の流れが制御されてもよい。 The control system may flexibly control the flow of the plurality of solutions to the plurality of wells with accurate timing. In one aspect of the invention, two or more wells receive different amounts of processing solution, receive different types of processing solutions, receive different flushing gas flows, and / or at different times. The flow in the flash channel or waste channel may be controlled to receive the treatment solution.
本発明の方法は、フラッシングガスを使用して流路をフラッシングするステップを含んでいてもよい。例えば、供給ラインとポート、リングリザーバ、メソスケールフラッシュチャネル、ウェル、メソスケール廃棄チャネル、および／またはマイクロチャネルから、処理溶液をフラッシングするために、流路に沿って圧力差が作られてもよい。マニホールドおよび／またはマイクロスケールデバイスから処理溶液をフラッシングする方法は、１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルまたはメソスケール廃棄物チャネルを有するマニホールドを提供するステップと、フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルと機能的に接触するように適合された、１つまたは複数のオリフィスを提供するステップと、１つまたは複数のウェルを１つまたは複数のオリフィスと接触させるステップと、マニホールドの１つまたは複数のメソスケールチャネル、１つまたは複数のウェル、および／または、マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のマイクロチャネルから処理溶液をフラッシングするために、１つまたは複数のウェルとフラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルとを含む流路を通してガスを流すステップとを含んでいてもよい。マイクロチャネルは、通常、マイクロチャネルと流体接触したウェルにマニホールドオリフィスを封止し、溶液が廃棄されるように強制するために圧力を提供することにより、ガスを使用してフラッシングされる。 The method of the present invention may include the step of flushing the flow path using a flushing gas. For example, a pressure differential may be created along the flow path to flush processing solutions from supply lines and ports, ring reservoirs, mesoscale flush channels, wells, mesoscale waste channels, and / or microchannels. . A method of flushing a processing solution from a manifold and / or a microscale device includes providing a manifold having one or more mesoscale flash channels or mesoscale waste channels and in fluid contact with the flash channels or waste channels. Providing one or more orifices adapted to be in functional contact with one or more wells of the microscale device and contacting the one or more wells with one or more orifices In order to flush one or more treatment solutions from one or more mesoscale channels, one or more wells of the manifold, and / or one or more microchannels of the microscale device. Well and the flash channels or waste channels may include flowing a gas through the flow path including. The microchannel is usually flushed using a gas by sealing the manifold orifice to a well in fluid contact with the microchannel and providing pressure to force the solution to be discarded.
本発明の方法は、マイクロスケールデバイスのウェルおよびマイクロチャネルを、効果的にフラッシングおよび洗浄することができる。テストサンプルまたは分析試薬などのアッセイ溶液は、高い効率で、ウェルおよびチャネルの容積と表面から取り除かれることが可能である。例えば、本発明の方法を使用したマイクロスケールデバイスの処理は、ウェル内および／またはマイクロスケールチャネル内の検体を、１００万分の１に、または１百万分率（ｐａｒｔ ｐｅｒ ｍｉｌｌｉｏｎ）（ｐｐｍ）未満に減らすことができる。 The method of the present invention can effectively flush and clean the wells and microchannels of microscale devices. Assay solutions such as test samples or analytical reagents can be removed from the well and channel volumes and surfaces with high efficiency. For example, processing of microscale devices using the methods of the present invention can reduce analyte in wells and / or microscale channels to parts per million or less than 1 part per million (ppm). Can be reduced.
定義
本発明を詳細に説明する前に、本発明は、多様であることが当然可能な、特定の装置または方法に限定されないということが理解されるべきである。さらに、ここで使用されている用語は、特定の実施形態のみの説明を目的とするものであり、限定することを意図したものではないということも理解されるべきである。本明細書および添付した特許請求の範囲では、単数形で記載されていても、内容により明確に示されていない限り、複数を指す場合がある。したがって、例えば、「構成要素」という記載は、２つ以上の構成要素の組み合わせを含む場合があり、また、「試薬」という記載は、試薬の混合物を含む場合がある。
Definitions Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the present invention is not limited to a particular device or method that can, of course, be varied. Further, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting. In this specification and the appended claims, the singular forms may include the plural unless the context clearly dictates otherwise. Thus, for example, the description “component” may include a combination of two or more components, and the description “reagent” may include a mixture of reagents.
特に定義しない限り、ここで使用されているすべての技術用語および科学用語は、本発明に関連する技術分野の当業者により一般に理解されている意味と同じ意味を有する。本発明の実施には、ここで説明する内容に類似した、または、ここで説明する内容を修正した、あるいは、ここで説明する内容と同等の、多くの方法および材料を、必要以上の実験を行うことなしに使用することが可能ではあるが、ここでは、好ましい方法および材料について説明する。本発明の説明および特許請求において、以下の用語は、以下に記載した定義に従って使用される。 Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention relates. In carrying out the present invention, many methods and materials similar to the contents described here, or modified from the contents explained here, or equivalent to the contents explained here, were subjected to unnecessarily experiments. Although it can be used without doing so, the preferred methods and materials are described herein. In describing and claiming the present invention, the following terminology will be used in accordance with the definitions set out below.
「メソスケール」という用語は、ここで使用される場合、約５ｍｍ〜約０．１ｍｍの範囲の寸法を表す。メソスケールチャネルは、例えば、メソスケール範囲の直径、幅、および／または厚さを有していてもよい。 The term “mesoscale” as used herein refers to a dimension in the range of about 5 mm to about 0.1 mm. The mesoscale channel may have, for example, a mesoscale range of diameter, width, and / or thickness.
「マイクロチャネル」という用語は、ここで使用される場合、例えば約５００μｍ〜約０．１μｍの、マイクロスケール範囲の寸法を有するチャネルを表す。 The term “microchannel” as used herein refers to a channel having dimensions in the microscale range, for example, from about 500 μm to about 0.1 μm.
「マイクロスケールデバイス」という用語は、ここで使用される場合、１つまたは複数のマイクロチャネルを有するデバイスを表す。代表的なマイクロスケールデバイスは、例えば、マイクロ流体チップ、またはマイクロ流体カートリッジである。 The term “microscale device” as used herein refers to a device having one or more microchannels. A typical microscale device is, for example, a microfluidic chip or a microfluidic cartridge.
「マイクロ流体カートリッジ」という用語は、ここで使用される場合、取り付けプレート（例えば、キャディー）に取り付けられたマイクロ流体チップを含む、マイクロスケールデバイスを表す。 The term “microfluidic cartridge” as used herein refers to a microscale device that includes a microfluidic chip attached to a mounting plate (eg, a caddy).
「データ記憶モジュール」という用語は、ここで使用される場合、情報を保持することが可能なデバイスを表す。一般に、本発明のデータ記憶モジュールは、識別子、現在のステータス、またはイベントカウントの保持および指示が可能な、電気的または機械的な装置である。本発明のデータ記憶モジュールの多くの実施形態は、集積回路などの、電子メモリを有する構成要素を含む。好ましい実施形態では、データ記憶モジュールは、リーダからの命令を受信すること、またはリーダに情報を送信することが可能な、無線周波数識別（ＲＦＩＤ）タグである。 The term “data storage module” as used herein refers to a device capable of holding information. In general, the data storage module of the present invention is an electrical or mechanical device capable of maintaining and indicating an identifier, current status, or event count. Many embodiments of the data storage module of the present invention include components having an electronic memory, such as an integrated circuit. In a preferred embodiment, the data storage module is a radio frequency identification (RFID) tag that can receive instructions from the reader or send information to the reader.
「オリフィス」という用語は、ここで使用される場合、本発明のマニホールドの外面上またはその付近で終端する、メソスケールフラッシュチャネルまたはメソスケール廃棄物チャネルの領域を表す。オリフィスは、通常、溶液および／またはガスを、提供および／または除去するために、マイクロスケールデバイスのウェルと機能的に接触するように、マニホールドの表面上で適切な向きに配置される。いくつかの実施形態では、オリフィスは、マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルに溶液を供給するための、またはマイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルから溶液を除去するための、ピペットチップまたはノズルなどの突起要素であってもよい。 The term “orifice” as used herein refers to the area of the mesoscale flash channel or mesoscale waste channel that terminates on or near the outer surface of the manifold of the present invention. The orifices are usually placed in an appropriate orientation on the surface of the manifold so that they are in functional contact with the wells of the microscale device to provide and / or remove solutions and / or gases. In some embodiments, the orifice is a pipette tip or for supplying solution to one or more wells of the microscale device or for removing solution from one or more wells of the microscale device. It may be a protruding element such as a nozzle.
「ラジアルジェット」という用語は、ここで使用される場合、オリフィスの外面上に放射状に配列された、フラッシュチャネルからの流出口を表す。ラジアルジェットは、例えば、ウェル壁面およびオリフィスとウェルとの間の空間を均一にフラッシングするための、ウェル壁面上への直接的な流れのために配列されてもよい。任意選択で、ラジアルジェットは、溶液またはガスをウェルから均一に除去するために、廃棄物チャネルと流体接触していてもよい。 The term “radial jet” as used herein refers to outlets from the flash channel arranged radially on the outer surface of the orifice. The radial jet may be arranged for direct flow onto the well wall, for example, to flush the well wall and the space between the orifice and the well uniformly. Optionally, the radial jet may be in fluid contact with the waste channel to uniformly remove the solution or gas from the well.
「ウェル」という用語は、ここで使用される場合、マイクロスケールデバイス内への流体アクセスのポートを表す。ウェルは、通常、デバイスの動作時に使用される、例えば試薬、緩衝液、サンプル、対照、リファレンス、洗浄溶液、廃棄物溶液などの溶液を受け取って保持するチャンバーを、マイクロスケールデバイスの上に保持している。一部のマイクロスケールデバイスは、流体アクセスのポートにおいて、一般的なマイクロ流体カートリッジウェルを有さない場合があり、したがって、マイクロスケールデバイスへの流体アクセスの、任意の封止可能なポートが、本発明の「ウェル」と見なされてもよいということを、当業者は理解することができる。 The term “well” as used herein refers to a port of fluid access into a microscale device. A well holds a chamber on top of a microscale device that receives and holds solutions such as reagents, buffers, samples, controls, references, wash solutions, waste solutions, etc. that are typically used during device operation. ing. Some microscale devices may not have a common microfluidic cartridge well at the fluid access port, so any sealable port of fluid access to the microscale device is One skilled in the art can appreciate that it may be considered a “well” of the invention.
マイクロスケールデバイスの通常の使用中に、ウェルおよびマイクロチャネルをアッセイ溶液に晒すと、結果として、化学反応が発生して溶液成分が表面上に蓄積される可能性がある。例えば、蛋白質、疎水性成分、ポリマー、および／またはイオン性基が、ウェルおよびチャネルの壁面上に吸着される可能性がある。微粒子がデバイス内に入り、流れを制限する可能性がある。特に再使用の場合は、溶液成分の蓄積が、流れ、および／または、検出器の感度に影響を及ぼし始め、結果として、感度、精度、および再現性が失われる可能性がある。 Exposure of wells and microchannels to assay solutions during normal use of microscale devices can result in chemical reactions and accumulation of solution components on the surface. For example, proteins, hydrophobic components, polymers, and / or ionic groups can be adsorbed on the walls of wells and channels. Particulates can enter the device and restrict flow. Especially when reused, the accumulation of solution components may begin to affect flow and / or detector sensitivity, resulting in a loss of sensitivity, accuracy, and reproducibility.
本発明は、再利用のためにマイクロスケールデバイスを洗浄および／またはプライミングするための、方法およびシステムを提供する。本発明の方法は、例えば、マイクロスケールデバイスのウェルを封止するように適合されたオリフィスと流体接触したメソスケールチャネルを備えたマニホールドを提供するステップと、ウェルを封止するようにオリフィスを配置するステップと、マイクロスケールデバイスを洗浄またはプライミングするために、１つまたは複数の溶液をウェルに流入させるステップとを含んでいてもよい。本発明のシステムは、一般に、例えば、制御された流路を通してマイクロスケールデバイスのウェルに溶液および／またはフラッシングガスを配送するための、１つまたは複数のオリフィスに至るメソスケールチャネルを有するマニホールドを含む。システムおよび方法は、品質管理の目的のために洗浄または使用サイクルを追跡するための、データ記憶モジュールを使用してもよい。 The present invention provides methods and systems for cleaning and / or priming microscale devices for reuse. The method of the present invention provides, for example, providing a manifold with mesoscale channels in fluid contact with an orifice adapted to seal a well of a microscale device, and placing the orifice to seal the well And flowing one or more solutions into the wells to wash or prime the microscale device. The system of the present invention generally includes a manifold having a mesoscale channel leading to one or more orifices, for example, for delivering solution and / or flushing gas to the wells of the microscale device through a controlled flow path. . The system and method may use a data storage module to track cleaning or usage cycles for quality control purposes.
マイクロスケールデバイスを再生するためのシステム
本発明の、マイクロスケールデバイスを再生するためのシステムは、一般に、リザーバおよびバルブを通した、マニホールド内のメソスケールチャネルへの、そしてマイクロスケールデバイスのウェルを封止するように適合されたオリフィスから外への、コンピュータ制御された溶液の流れを含む。システムは、溶液の消費を減らし、処理時間を短縮するために、リザーバおよびチャネルの効率的なレイアウトを有していてもよい。システムは、マイクロスケールデバイスの効率的で一貫性のある再生のために、情報を処理し、流れを論理的に導く、制御構成要素を有していてもよい。
System for Regenerating Microscale Devices The system for regenerating microscale devices of the present invention generally seals wells of microscale devices through reservoirs and valves to mesoscale channels in the manifold. Including a computer controlled flow of solution out of an orifice adapted to stop. The system may have an efficient layout of reservoirs and channels to reduce solution consumption and processing time. The system may have control components that process information and logically direct the flow for efficient and consistent regeneration of the microscale device.
システムは、フラッシングガス、洗浄溶液、および／またはプライミング試薬を、マイクロスケールデバイスの壁面および／またはマイクロチャネルに導くことにより、マイクロスケールデバイスを再使用のために処理してもよい。本発明のマイクロスケールデバイスは、例えば、約０．５μｍ〜約５００μｍ、約１μｍ〜約５００μｍ、または約１０μｍ〜約１００μｍのマイクロスケール範囲の寸法のチャネルを有する、マイクロ流体チップを含む。マイクロスケールデバイスは、例えば、デバイスの外面におけるウェルまたはポートから、インキュベーションチャネル、セパレーションチャネル、および検出チャネルなどの機能チャネル領域へ、そして廃棄物ウェルへの出口に至る、マイクロチャネルを含んでいてもよい。マイクロスケールデバイスは、例えば、洗浄溶液、分析試薬、サンプル、廃棄物、対照などの溶液を保持する、ウェルを含んでいてもよい。本発明のシステムは、マイクロスケールデバイスを再使用のために処理（フラッシング、洗浄、および／またはプライミング）するためのガスまたは溶液を連続的に適用するための、ウェルを封止するように適合された、またはマイクロスケールデバイスのチャネルと流体接触したその他のポートを封止するように適合された、マニホールドを有していてもよい。 The system may process the microscale device for reuse by directing flushing gas, cleaning solution, and / or priming reagent to the wall and / or microchannel of the microscale device. The microscale device of the present invention includes a microfluidic chip having channels with dimensions in the microscale range of, for example, about 0.5 μm to about 500 μm, about 1 μm to about 500 μm, or about 10 μm to about 100 μm. Microscale devices may include microchannels, for example, from wells or ports on the outer surface of the device to functional channel regions such as incubation channels, separation channels, and detection channels, and to outlets to waste wells. . The microscale device may include wells that hold solutions such as, for example, wash solutions, analytical reagents, samples, waste, controls, and the like. The system of the present invention is adapted to seal wells for continuous application of gases or solutions for processing (flushing, washing, and / or priming) microscale devices for reuse. Or may have a manifold adapted to seal other ports in fluid contact with the channels of the microscale device.
一般的なシステムでは、例えば、処理溶液が、マイクロスケールの試薬容器内に保持され、自動制御のもとで、本発明のマニホールド内のリングリザーバに導かれる。溶液は、リングリザーバから、自動バルブにより制御されたメソスケールチャネルを通して、マイクロスケールデバイスのウェルを封止するオリフィスに、連続的に流れる。所望どおりの流れを発生させるために、マニホールドのメソスケールチャネルおよび／またはマイクロスケールデバイスのマイクロスケールチャネルの全体にわたって圧力差を誘導することができる。例えば、処理溶液は、加圧された試薬容器から、リングリザーバを通り、開制御バルブを通過し、マニホールドオリフィスを出て、マイクロスケールデバイスのウェル内に流れてもよい。処理溶液は、ウェルをフラッシングおよび洗浄した後、メソスケール廃棄物チャネルを通してウェルから除去され、陰圧（相対的低圧）下の廃棄物リザーバ内に流れてもよい。任意選択で、処理溶液は、ウェルを封止するオリフィスから、マイクロスケールデバイスのマイクロチャネルを通して、圧力下で継続して流れてもよい。 In a typical system, for example, the processing solution is held in a microscale reagent container and directed to a ring reservoir in the manifold of the present invention under automatic control. The solution flows continuously from the ring reservoir through a mesoscale channel controlled by an automatic valve to an orifice that seals the well of the microscale device. In order to generate the desired flow, a pressure differential can be induced across the mesoscale channel of the manifold and / or the microscale channel of the microscale device. For example, processing solution may flow from a pressurized reagent container, through a ring reservoir, through an open control valve, out of a manifold orifice, and into a well of a microscale device. The treatment solution may be removed from the well through the mesoscale waste channel after flushing and washing the well and flow into the waste reservoir under negative pressure (relative low pressure). Optionally, the processing solution may continue to flow under pressure from the orifice sealing the well through the microchannel of the microscale device.
本発明のシステムは、独立型の装置であってもよく、あるいは、例えば、マイクロスケールデバイスを使用したマイクロ流体分析機器内に組み込まれていてもよい。マイクロスケールデバイスを再生するための独立型のシステムは、例えば、多数の使用済みマイクロスケールデバイスを、各デバイスを順に再生するために、いくつかの分析機器から受け取ってもよい。マイクロスケールデバイスの、機器への、および機器からの移送は、技師またはロボット装置によって、あるいはコンベアシステムによって行われてもよい。システムは、例えば、使用サイクルを追跡するため、および／または、各特定のマイクロスケールデバイスにとって適切な洗浄およびプライミングパラメータを指定するために、マイクロスケールデバイスに結合されたデータ記憶モジュールと通信を行ってもよい。任意選択で、本発明のシステムは、マイクロスケールデバイスを使用する装置に組み込まれた専用構成要素であってもよい。 The system of the present invention may be a stand-alone device or may be incorporated into a microfluidic analytical instrument using, for example, a microscale device. A stand-alone system for regenerating microscale devices may receive, for example, a number of used microscale devices from several analytical instruments to regenerate each device in turn. Transfer of the microscale device to and from the instrument may be performed by a technician or robotic device or by a conveyor system. The system communicates with a data storage module coupled to the microscale device, for example, to track usage cycles and / or to specify appropriate cleaning and priming parameters for each particular microscale device. Also good. Optionally, the system of the present invention may be a dedicated component incorporated into an apparatus that uses a microscale device.
マニホールド
本発明のマニホールドは、例えば試薬容器から、リングリザーバに至り、メソスケールチャネルを通って、制御バルブを通過し、そしてオリフィスから出て、マイクロスケールデバイスのウェルに至るまでの、溶液の効率的な流量制御を提供する。本発明のいくつかの実施形態では、マニホールドは、フラッシングガスの流量制御を、類似した方法で提供してもよい。マニホールドは、マイクロスケールデバイスのフラッシング、洗浄、またはプライミングに必要ないくつかの機能を組み合わせるための構造を提供する。例えば、マニホールドは、試薬導管から溶液を受け取るための構造、溶液を均一かつ迅速に少量分配するためのリングリザーバ、溶液を目的のウェルへ、および目的のウェルから導くためのメソスケールチャネル、制御バルブの取り付けおよびバルブを作動させるエネルギーの受け取りのための構造、コンピュータシステムと、データ記憶モジュール、トランスデューサ、およびセンサとの間にデータ通信回線を取り付けて配線するための構造、ならびに／あるいは、マイクロスケールデバイスのウェルとの、オリフィスの適切な位置合わせおよび接触のための取り付け面を提供する。マニホールドは、通常、マイクロスケールデバイスへの溶液の供給およびマイクロスケールデバイスからの溶液の除去を迅速に行い、さらに、廃棄物の生成を減少させるように配置された、３次元方式の内部溶液リザーバおよびチャネルを有する、ラミネート構造である。
Manifold The manifold of the present invention is an efficient solution for example from a reagent container to a ring reservoir, through a mesoscale channel, through a control valve, and out of an orifice to the well of a microscale device. Provide accurate flow control. In some embodiments of the present invention, the manifold may provide flushing gas flow control in a similar manner. The manifold provides a structure for combining several functions required for flushing, cleaning, or priming of microscale devices. For example, the manifold has a structure for receiving a solution from a reagent conduit, a ring reservoir for dispensing the solution uniformly and quickly in small quantities, a mesoscale channel for directing the solution to and from the target well, a control valve Structure for mounting and receiving energy to actuate valves, structure for mounting and wiring data communication lines between computer systems and data storage modules, transducers, and sensors, and / or microscale devices Provides a mounting surface for proper alignment and contact of the orifice with the wells of The manifold typically includes a three-dimensional internal solution reservoir arranged to rapidly supply and remove the solution from the microscale device and further reduce waste generation and Laminated structure with channels.
本発明のマニホールドは、例えば、図１に示すように、積層状マニホールド組立体１０を含み、積層状マニホールド組立体１０の中では、溶液が、溶液供給ポート１１から、同心状のリングリザーバ１２に、そしてメソスケールチャネル１３を通して、マイクロスケールチップのウェルと機能的に整列するように配置されたオリフィス１４に供給される。放射状設計により、例えば、リザーバとオリフィスとの間の均一な経路長、リザーバとオリフィスとの間の短い経路長、２つ以上の溶液を配送するためにチャネル区画を共有する機能、および各個々のオリフィスに至る個々の制御可能なチャネルの可能性を含む、多くの利点が提供される。均一な経路長により、各ウェルにおける均一な量の配送および均一な溶液供給時間のための、均一な流れ抵抗が提供されることが可能となる。短い経路長により、処理のサイクル時間を短縮し、溶液の廃棄物を減らすことが可能となる。チャネル区画の共有により、制御システムを簡素化し、チャネルのレイアウトを単純にし、溶液廃棄物を減らすことが可能になる。各ウェルへの溶液の流れを個々に制御する機能により、配送される溶液の種類、配送のタイミング、配送する量などを、処理される各マイクロスケールデバイスウェルについて、別々に決定する柔軟性が提供される。 For example, as shown in FIG. 1, the manifold of the present invention includes a stacked manifold assembly 10, in which a solution is supplied from a solution supply port 11 to a concentric ring reservoir 12. , And through a mesoscale channel 13 to an orifice 14 arranged to be functionally aligned with the well of the microscale chip. With a radial design, for example, a uniform path length between the reservoir and the orifice, a short path length between the reservoir and the orifice, the ability to share channel sections to deliver more than one solution, and each individual Many advantages are provided, including the possibility of individual controllable channels leading to the orifice. A uniform path length can provide a uniform flow resistance for uniform volume delivery and uniform solution delivery time in each well. Short path lengths can reduce processing cycle time and reduce solution waste. Sharing channel compartments simplifies the control system, simplifies channel layout, and reduces solution waste. The ability to individually control the flow of solution to each well provides the flexibility to separately determine the type of solution delivered, delivery timing, delivery volume, etc. for each microscale device well being processed Is done.
放射状設計は、例えば、図２に示すような３次元ラミネートマニホールド構造を使用することに実施されてもよい。リングリザーバ１２は、マニホールド層を貫通する溶液供給ポート１１から、リングリザーバと交差する位置において、溶液またはガスを受け取ってもよい。メソスケールチャネル１３は、マニホールド層の平面内を通って、接続チャネル２０との流体接触を行い、他のマニホールド層を横切って、例えば、オリフィス１４において終端する。空気圧アクチュエータ２１は、リングリザーバから溶液を運んでいるメソスケールチャネル区画に対応する、マニホールド上の位置に、並べて取り付けられていてもよい。空気圧アクチュエータは、マニホールド層を貫通して、メソスケールチャネル区画に隣接する点にある制御バルブ機構に動力を供給してもよい。これにより、各リングリザーバから、メソスケールチャネルを通って、各オリフィスおよびマイクロスケールデバイス２２のウェルに至る溶液の流れが、空気圧アクチュエータにガス圧力を加えることによって制御されることが可能になる。 A radial design may be implemented, for example, using a three-dimensional laminate manifold structure as shown in FIG. The ring reservoir 12 may receive a solution or gas from a solution supply port 11 that penetrates the manifold layer at a location that intersects the ring reservoir. The mesoscale channel 13 makes fluid contact with the connecting channel 20 through the plane of the manifold layer and terminates across the other manifold layer, for example, at the orifice 14. The pneumatic actuator 21 may be mounted side by side at a position on the manifold corresponding to the mesoscale channel compartment carrying the solution from the ring reservoir. The pneumatic actuator may power the control valve mechanism at a point through the manifold layer and adjacent to the mesoscale channel compartment. This allows the flow of solution from each ring reservoir through the mesoscale channel to each orifice and well of the microscale device 22 to be controlled by applying gas pressure to the pneumatic actuator.
本発明のマニホールドは、マイクロスケールデバイスのウェルから廃棄物溶液を運び去ってもよい。例えば、図２に示すように、廃棄溶液除去マニホールド層２３内のメソスケールチャネルは、一方の端がオリフィスと流体結合され、もう一方の端は、廃棄物ポート２４に連結されたリングリザーバに流体結合されていてもよい。オリフィスから廃棄物溶液リングリザーバへの流れを発生させるために、廃棄物ポートは、真空源と流体接触していてもよい。オリフィス１４は、２つ以上のメソスケールチャネルに通じていてもよい。例えば、図３に示すように、溶液および廃棄物の接続チャネル区画２０は、並べて、または同心状に、オリフィスまで通されていてもよい。 The manifold of the present invention may carry waste solutions away from the wells of the microscale device. For example, as shown in FIG. 2, the mesoscale channel in the waste solution removal manifold layer 23 is fluidly coupled to an orifice at one end and an orifice connected to the waste port 24 at the other end. It may be combined. The waste port may be in fluid contact with a vacuum source to generate a flow from the orifice to the waste solution ring reservoir. Orifice 14 may lead to more than one mesoscale channel. For example, as shown in FIG. 3, the solution and waste connection channel sections 20 may be threaded side by side or concentrically to the orifice.
溶液は、メソスケールチャネルに直接提供されるか、または、リング設計ではないリザーバを通して提供されてもよいが、本発明のマニホールドでは、リングリザーバを使用することが好ましい。メソスケールチャネルへの供給が、溶液ポートから直接行われるか、または、偏心したリザーバから行われる場合、異なるオリフィスに到達するための流路長は、通常、大幅に異なることになる。流路長が異なることの結果として、流路抵抗が大幅に異なり、配送時間が一致せず、異なるオリフィスでは配送量も異なることになる可能性がある。リングリザーバを使用せずに均一な流路長を提供するための取り組みでは、多くの場合、曲がりくねった、または不規則に曲がるチャネルが必要とされ、通常、その流路長は最も長いものとなる。流路長が長い場合、結果として、溶液の移動および溶液の廃棄はより遅くなる可能性がある。 Although the solution may be provided directly to the mesoscale channel or through a reservoir that is not a ring design, it is preferred to use a ring reservoir in the manifold of the present invention. If the supply to the mesoscale channel is made directly from the solution port or from an eccentric reservoir, the flow path length to reach the different orifices will usually be significantly different. As a result of the different channel lengths, the channel resistances can be significantly different, the delivery times do not match, and the delivery volumes can be different for different orifices. Efforts to provide a uniform flow length without the use of a ring reservoir often require a tortuous or irregularly bent channel, which is usually the longest . Long channel lengths can result in slower solution movement and solution disposal.
一実施形態では、異なる外径を有するリングリザーバが、マニホールドの異なる層内に、同心状に配置されてもよい。直径が異なることにより、溶液供給ポートまたは廃棄物ポートから、目的としないリザーバと接触することなしに、いくつかのマニホールド層を通してリザーバに到達することが可能となる。異なる直径を有するリングリザーバにより、共有メソスケールチャネル区画を通した、連続溶液の自動フラッシングの進行が可能となる。例えば、３つの溶液を必要とする洗浄およびプライミングシーケンスは、処理溶液が、第１のメソスケールチャネルを通して、内側のリングリザーバから流れて、マイクロスケールデバイスのウェルを洗浄することから開始されてもよい。リンス溶液が、第２のメソスケールチャネルを通して、中間半径リングリザーバから流れて、共有されている第１のメソスケールチャネル区画と交差してフラッシングし、その後、ウェルのリンスを行ってもよい。最後に、プライミング溶液が、第３のメソスケールチャネルを通して、外半径リングリザーバから流れて、共有されている第２の、次に第１の、メソスケールチャネル区画と交差してフラッシングし、その後、ウェルのプライミングを行ってもよい。このシーケンスでは、利用可能なメソスケールチャネルが効率的に使用される。このシーケンスでは、内側のメソスケールチャネルから以前の緩衝液をフラッシングすることにより、溶液の浪費を減少させ、「役に立たない」チャネル内での溶液の停滞を回避し、マニホールドがその後動作する間の試薬の相互汚染の可能性を減少させる。 In one embodiment, ring reservoirs having different outer diameters may be concentrically disposed in different layers of the manifold. The different diameters allow the reservoir to be reached through several manifold layers from the solution supply port or waste port without contacting the unintended reservoir. Ring reservoirs with different diameters allow for the progress of automatic flushing of continuous solutions through shared mesoscale channel compartments. For example, a wash and priming sequence that requires three solutions may begin with the treatment solution flowing through the first mesoscale channel from the inner ring reservoir to wash the wells of the microscale device. . A rinsing solution may flow from the intermediate radius ring reservoir through the second mesoscale channel and flush across the shared first mesoscale channel compartment, followed by a well rinse. Finally, the priming solution flows through the third mesoscale channel from the outer radius ring reservoir and flushes across the shared second, then first, mesoscale channel compartment, and then Well priming may be performed. In this sequence, available mesoscale channels are used efficiently. This sequence reduces the waste of solution by flushing the previous buffer from the inner mesoscale channel, avoids stagnation of the solution in the “useless” channel, and the reagent during the subsequent operation of the manifold Reduce the possibility of cross-contamination.
制御バルブが、例えば、リングリザーバとオリフィスとの間の流路内に配置されてもよい。一般に、制御バルブは、メソスケールチャネルとリングリザーバとが接触する点に配置される。内側のリングリザーバからの流れを制御する制御バルブは、通常、内側のリングリザーバと、内側のリングリザーバから離れるメソスケールチャネルと、外側のリングチャネルから来るメソスケールチャネルとの共通の交点に配置された３ウェイバルブである。３ウェイバルブは、例えば、バルブの作動により、内側のリングリザーバからの流れから、外側のリングリザーバからの流れに変更されるように、内側のリングリザーバからの流れに対しては常開、外側のリングリザーバからのメソスケールチャネル内の流れに対しては常閉であってもよい。代替の機能バルブ構成は、当業者にとって明らかであろう。制御バルブは、例えば、空気圧バルブ、ソレノイドバルブ、ニードルバルブ、積層バルブ、ダイヤフラムバルブ、スライダバルブ、ボールアンドシートバルブなどの、特定のシステムに適切な任意のバルブであってもよい。バルブの作動（切り換え）は、例えば、手動で、電気的に、空気圧により、または液圧により行われてもよい。一実施形態では、マニホールド内の溶液の流れの自動制御を提供するために、コンピュータインタフェースによりガスライン上のソレノイドバルブが電気的に作動させられて、加圧されたガスが解放され、それによりマニホールド上の制御バルブに連結された空気圧アクチュエータが作動させられる。任意選択で、メソスケールチャネルの流れは、ソレノイドバルブによって直接制御されてもよい。溶液またはガスは、各個々のオリフィスへの流れを制御する専用のバルブを作動させることにより、個々のウェルまたはウェルのグループに出入りするように導かれてもよい。任意選択で、共通の溶液またはガスを必要とするウェルのグループは、単一のソレノイドバルブまたは空気圧バルブにより流れが制御される複数のメソスケールチャネルを通して、オリフィスのグループから溶液を受け取ってもよい。 A control valve may be placed in the flow path between the ring reservoir and the orifice, for example. Generally, the control valve is placed at the point where the mesoscale channel and the ring reservoir contact. Control valves that control the flow from the inner ring reservoir are usually located at the common intersection of the inner ring reservoir, the mesoscale channel away from the inner ring reservoir, and the mesoscale channel coming from the outer ring channel. 3 way valve. A three-way valve is normally open to the flow from the inner ring reservoir, for example, by changing the flow from the inner ring reservoir to the flow from the outer ring reservoir, by operating the valve. It may be normally closed for flow in the mesoscale channel from the other ring reservoir. Alternative functional valve configurations will be apparent to those skilled in the art. The control valve may be any valve suitable for a particular system, such as, for example, a pneumatic valve, solenoid valve, needle valve, stacked valve, diaphragm valve, slider valve, ball and seat valve, and the like. The operation (switching) of the valve may be performed manually, electrically, pneumatically, or hydraulically, for example. In one embodiment, to provide automatic control of the flow of solution in the manifold, a computer interface electrically activates a solenoid valve on the gas line to release the pressurized gas and thereby the manifold A pneumatic actuator connected to the above control valve is activated. Optionally, the flow of the mesoscale channel may be directly controlled by a solenoid valve. Solutions or gases may be directed into and out of individual wells or groups of wells by actuating dedicated valves that control the flow to each individual orifice. Optionally, a group of wells requiring a common solution or gas may receive the solution from the group of orifices through multiple mesoscale channels whose flow is controlled by a single solenoid valve or pneumatic valve.
いくつかの実施形態では、圧力差により、廃棄物溶液が、マイクロスケールデバイスのウェルから、マニホールド内のメソスケール廃棄物チャネルを通して除去されてもよい。一実施形態では、図４に示すように、メソスケール廃棄物チャネル４０が、廃棄物御バルブ４２を介した、真空源廃棄物コンテナ４１とオリフィス１４との間の流体接点を提供する。マニホールドは、溶液を、溶液リザーバ１２から、メソスケールフラッシュチャネル１３を通して流し、ラジアルジェット４５を介してオリフィスから流れ出させて、ウェルの壁面に接触させることにより、マイクロスケールデバイス４３のウェル４４を処理するように動作させられてもよい。溶液は、ウェル全体をフラッシングするにつれて、オリフィスの（関連するフラッシュチャネルと同心状の）廃棄物チャネル４６を通し、廃棄物溶液メソスケールチャネルを通して、真空源廃棄物コンテナに排出されてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、マニホールド１０のオリフィス１４と、（図３にも示す）マイクロスケールデバイス４３のウェル４４との間に配置されたＯリング３０によって、封止が形成されてもよい。ウェルをフラッシングおよび洗浄するために、溶液リザーバからの加圧された溶液は、オリフィスジェットからウエルに流れ入り、そして同心状の廃棄物チャネルに流れ出てもよい。任意選択で、加圧された溶液またはガスをマイクロスケールチャネル内に導き、それによりマイクロチャネルを洗浄またはプライミングするために、廃棄物制御バルブが閉じられてもよい。 In some embodiments, the pressure differential may cause the waste solution to be removed from the wells of the microscale device through a mesoscale waste channel in the manifold. In one embodiment, a mesoscale waste channel 40 provides a fluid contact between the vacuum source waste container 41 and the orifice 14 via a waste control valve 42, as shown in FIG. The manifold processes the well 44 of the microscale device 43 by flowing the solution from the solution reservoir 12 through the mesoscale flash channel 13 and out of the orifice via the radial jet 45 to contact the wall of the well. May be operated as follows. As the whole well is flushed, the solution may be drained through the waste channel 46 (concentric with the associated flush channel) through the orifice, through the waste solution mesoscale channel, and into the vacuum source waste container. In some embodiments, the seal may be formed, for example, by an O-ring 30 disposed between the orifice 14 of the manifold 10 and the well 44 of the microscale device 43 (also shown in FIG. 3). . To flush and wash the wells, pressurized solution from the solution reservoir may flow from the orifice jet into the well and out into a concentric waste channel. Optionally, the waste control valve may be closed to direct the pressurized solution or gas into the microscale channel, thereby cleaning or priming the microchannel.
マニホールドまたはマイクロスケールデバイス構成要素のガスフラッシングを含む多くの実施形態では、制御バルブおよびチャネルが、加圧されたフラッシュガス源からのガスの流れを導いてもよい。マニホールドは、圧力勾配を有する流路に沿ってフラッシングガスを導くことにより、メソスケールチャネル、ウェル、および／またはマイクロスケールチャネルから、溶液をフラッシングするように動作させられてもよい。例えば、図４に示すように、フラッシュガス源４８と真空源４１との間に圧力差を作ることにより、マイクロスケールデバイスウェル４４から、デバイス実行後の残存処理溶液が取り除かれてもよい。例えば、加圧された空気がガス源（通常は、大気圧よりも大きな圧力を有する）を出て、適切に構成された制御バルブを通り、フラッシュチャネル１３を通って、ラジアルジェット４５を介してオリフィスから流れ出て、ウェルの壁面に触れ、残存溶液をフラッシングにより取り除いてもよい。溶液およびガスは、真空源からの多大な寄与による圧力差を有する流路に従って、オリフィス廃棄チャネル４６を通り、メソスケール廃棄物チャネル４０を通って進み、廃棄物コンテナ４１に吸い込まれてもよい。図４の構成で、フラッシュガスは、（２つ以上の処理溶液で共有される）メソスケールフラッシュチャネル区画、ウェル、メソスケール廃棄物チャネル、および任意選択でマイクロチャネルから、処理溶液をフラッシングにより取り除いてもよい。他の構成では、フラッシュガスは、例えば、独立したリングリザーバ、フラッシュチャネル、オリフィス、および／または、廃棄物チャネルなどの、処理溶液の流路からは独立した流路を有していてもよい。ガスをフラッシングするための圧力差は、加圧されたガス源と、大気ベント、大気圧源、および真空源との間で、または加圧源と真空源との間で提供されてもよい。ガスフラッシュ流路内の圧力差は、約１ｐｓｉ〜約５００ｐｓｉ、約１０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉ、または約１５ｐｓｉの範囲であってもよい。オリフィスとウェルとの間の封止された接点が、フラッシュチャネルと廃棄物チャネルとの間での圧力差の継続を可能にしてもよい。一実施形態では、残存処理溶液は、真空源へと流れる大気（フラッシュガス）によってウェルからフラッシングされる、つまり、溶液は、真空源によってウェルから吸引される。別の実施形態では、オリフィスからの加圧されたフラッシュガスのジェットが、残存溶液を、ウェルの上部を通して外に排出する。他の実施形態では、オリフィスがウェルを封止し、加圧されたフラッシュガスが、溶液を、ウェルと流体接触したマイクロ流体デバイスのチャネルから押し流すために使用される。 In many embodiments, including gas flushing of manifolds or microscale device components, control valves and channels may direct the flow of gas from a pressurized flash gas source. The manifold may be operated to flush solution from mesoscale channels, wells, and / or microscale channels by directing flushing gas along a flow path having a pressure gradient. For example, as shown in FIG. 4, the residual processing solution after device execution may be removed from the microscale device well 44 by creating a pressure difference between the flash gas source 48 and the vacuum source 41. For example, pressurized air exits a gas source (usually having a pressure greater than atmospheric pressure), passes through a suitably configured control valve, passes through flash channel 13 and through radial jet 45. It may flow out of the orifice, touch the wall of the well, and remove the remaining solution by flushing. The solution and gas may travel through the orifice waste channel 46, through the mesoscale waste channel 40, and be sucked into the waste container 41 according to a flow path having a pressure difference due to a significant contribution from the vacuum source. In the configuration of FIG. 4, the flash gas is flushed away from the mesoscale flash channel compartment (shared with two or more process solutions), wells, mesoscale waste channels, and optionally microchannels. May be. In other configurations, the flash gas may have a flow path that is independent of the flow path of the processing solution, such as, for example, a separate ring reservoir, flash channel, orifice, and / or waste channel. A pressure differential for flushing the gas may be provided between the pressurized gas source and the atmospheric vent, atmospheric pressure source, and vacuum source, or between the pressurized source and the vacuum source. The pressure differential within the gas flush flow path may range from about 1 psi to about 500 psi, from about 10 psi to about 100 psi, or about 15 psi. A sealed contact between the orifice and the well may allow the pressure difference between the flash channel and the waste channel to continue. In one embodiment, the remaining processing solution is flushed from the well by the atmosphere (flash gas) flowing to the vacuum source, i.e., the solution is aspirated from the well by the vacuum source. In another embodiment, a jet of pressurized flash gas from the orifice expels the remaining solution out through the top of the well. In other embodiments, an orifice seals the well and pressurized flash gas is used to flush the solution out of the channel of the microfluidic device in fluid contact with the well.
メソスケールチャネルは、通常、リザーバとマニホールドオリフィスとの間に通される。本発明のメソスケールチャネルの寸法は、例えば、直径、幅、および／または厚さが、例えば、約５ｍｍ〜約０．１ｍｍ、約１ｍｍ〜約０．２ｍｍ、または約０．５ｍｍのメソスケール範囲である。メソスケール範囲は、本発明のシステム内で、マイクロスケールデバイスのウェルに溶液またはガスを供給するため、およびマイクロスケールデバイスから廃棄物溶液を除去するために有用である。メソスケールチャネルは、マイクロスケールデバイスのウェルおよび／またはマイクロスケールチャネルへの、機能的なフラッシング、洗浄、およびプライミングの流れを、短い時間間隔にわたって供給するための、適切な容量を、一般に使用される圧力下で有する。より大きなチャネルは、マニホールド内で余分な空間を占め、多くの場合、溶液の廃棄物を増加させる可能性がある。より小さなチャネルは、多くの場合、不適切な、または信頼性の低い溶液流量を提供する可能性がある。 A mesoscale channel is usually passed between the reservoir and the manifold orifice. The dimensions of the mesoscale channel of the present invention are, for example, in the mesoscale range of diameter, width, and / or thickness, for example, from about 5 mm to about 0.1 mm, from about 1 mm to about 0.2 mm, or about 0.5 mm. It is. The mesoscale range is useful for supplying solutions or gases to the wells of microscale devices and for removing waste solutions from microscale devices within the system of the present invention. Mesoscale channels are commonly used with appropriate volumes to provide functional flushing, washing, and priming flows to microwell device wells and / or microscale channels over short time intervals. Have under pressure. Larger channels occupy extra space in the manifold and can often increase solution waste. Smaller channels can often provide inadequate or unreliable solution flow rates.
本発明のマニホールド上のオリフィスは、マイクロスケールデバイスの構成要素を、例えばフラッシング、洗浄、リンス、および／またはプライミングするために、マイクロスケールデバイスのウェルと相互作用する。オリフィスは、例えば、マニホールドの表面と同一平面上にあるか、または、ウェルと機能的に相互作用するために、マニホールドからある程度突出していてもよい。２つ以上のオリフィスが、２つ以上の対応するウェルと相互作用する場合、オリフィスは、ウェルとの機能的な接触のために適切に並ぶように、マニホールドの表面上で間隔を空けて配置されてもよい。好ましい実施形態では、マニホールドは、４つのオリフィス、８つのオリフィス、約１６のオリフィス、約３４のオリフィス、またはそれ以上を有する。オリフィスの配列は、特定のマイクロスケールデバイス上の対応するウェルの配列と相互作用するように、マニホールド上に恒久的に配置されてもよく、または、オリフィスは、異なる配置のウェル配列との機能的な相互作用を可能にするために、マニホールド上で調整可能な位置を有していてもよい。任意選択で、オリフィス配列は、特定のマイクロスケールデバイスに適合された数および位置のオリフィスを有し、標準化されたマニホールド構造に、所望の流体接続を有して装着することが可能な、交換可能な付属設備として提供されてもよい。 The orifices on the manifold of the present invention interact with the wells of the microscale device, for example, to flush, wash, rinse, and / or prime the components of the microscale device. The orifice may be coplanar with the surface of the manifold, for example, or may protrude somewhat from the manifold to functionally interact with the wells. When two or more orifices interact with two or more corresponding wells, the orifices are spaced apart on the surface of the manifold so that they are properly aligned for functional contact with the wells. May be. In a preferred embodiment, the manifold has 4 orifices, 8 orifices, about 16 orifices, about 34 orifices, or more. The array of orifices may be permanently placed on the manifold to interact with the corresponding array of wells on a particular microscale device, or the orifices are functional with well arrays of different arrangements. It may have an adjustable position on the manifold to allow for such interaction. Optionally, the orifice array has a number and position of orifices adapted to a particular microscale device and is interchangeable that can be mounted with a desired fluid connection to a standardized manifold structure May be provided as a special accessory.
オリフィスは、特定のマイクロスケールデバイスのウェルと機能的に相互作用するように成形されていてもよい。ウェルが、マイクロスケールデバイスの表面と同一平面上にある単純なアクセスポートである場合、オリフィスは、ウェルとの接点において、例えばＯリングによって封止可能な、例えば平らな面を提供してもよい。より一般的には、ウェルは、マイクロスケールデバイスの上面にある、上部が覆われていない、壁で囲まれたチャンバーである。この場合、例えば図３に示すように、オリフィスは、ウェルの表面に相補的な構造によって適合するように、突き出ていてもよい。例えば、当業者によって理解されるように、円錐形または半球形のオリフィスは、円柱形、円錐形、または半球形のウェルに挿入される際に、自動調心されてぴったりと適合することが可能である。先細り形状を有する突起型オリフィスは、マイクロスケールデバイスへのマニホールドの位置合わせおよび封止に役立つため、好ましい実施形態である。 The orifice may be shaped to interact functionally with the wells of a particular microscale device. If the well is a simple access port that is coplanar with the surface of the microscale device, the orifice may provide, for example, a flat surface that can be sealed, for example, by an O-ring, at the contact with the well. . More generally, a well is an uncovered, walled chamber on the top surface of a microscale device. In this case, for example, as shown in FIG. 3, the orifice may protrude so as to fit by a complementary structure to the surface of the well. For example, as will be appreciated by those skilled in the art, conical or hemispherical orifices can be self-aligned to fit snugly when inserted into a cylindrical, conical or hemispherical well It is. A protruding orifice with a tapered shape is a preferred embodiment because it helps align and seal the manifold to the microscale device.
好ましい実施形態では、図３に示すように、弾性のＯリングを使用して、先細り状のウェルに、先細り状のオリフィスが封止されてもよい。溶液接続チャネル１４は、溶液メソスケールチャネル３１から、ジェット４５を介して、ウェルに通じている。ジェットから流れる溶液は、オリフィスとウェル壁面との間の空間を通して均一に下に流れて、ウェルの中身を、同心状の廃棄物接続チャネルを通して追い出し、その際の混合は最小限となる。好ましい実施形態では、ジェットは、オリフィスの側面を通る、放射状に配列された送り穴を形成する。 In a preferred embodiment, a tapered orifice may be sealed in the tapered well using an elastic O-ring, as shown in FIG. The solution connection channel 14 leads from the solution mesoscale channel 31 to the well via the jet 45. The solution flowing from the jet flows uniformly down through the space between the orifice and the well wall, expelling the contents of the well through concentric waste connection channels, with minimal mixing. In a preferred embodiment, the jets form radially arranged feed holes through the sides of the orifice.
その他のシステムユーティリティ
さまざまなユーティリティサブシステムが、本発明のマニホールドを補助するために使用されてもよい。マニホールドは、例えば、圧力源、真空源、試薬源、廃棄物受け器、物理的取り付け台などを必要としてもよい。本発明のシステムの動作の間、フラッシング、洗浄、またはプライミングのステップのシーケンスでは、例えば、マニホールドをマイクロスケールデバイスと機能的に整列するように配置すること、洗浄溶液の流れ、リンス溶液の流れ、プライミング溶液の流れ、廃棄物溶液の除去、および／または、マニホールドをマイクロスケールデバイスとの接点から取り外すことが必要とされてもよい。
Other System Utilities Various utility subsystems may be used to assist the manifold of the present invention. The manifold may require, for example, a pressure source, a vacuum source, a reagent source, a waste receptacle, a physical mount, and the like. During operation of the system of the present invention, a sequence of flushing, washing, or priming steps may include, for example, placing the manifold in functional alignment with the microscale device, washing solution flow, rinsing solution flow, Priming solution flow, waste solution removal, and / or removal of the manifold from contact with the microscale device may be required.
本発明のマニホールドは、マイクロスケールデバイスと機能的に整列するように、および／または、マイクロスケールデバイスを機能的に封止するように、例えば、手動、ステージアンドピボットシステムからの誘導、ロボットシステムなどによって配置されてもよい。例えば、技師が、マイクロスケールデバイスを本発明のシステムまで運び、ウェルを、システムマニホールドのオリフィスと位置合わせして、マニホールドのウェルと接触するようにオリフィスを押してもよい。好ましい実施形態では、マニホールドは、マニホールドとマイクロスケールデバイスとの間の一貫性のある正確な整列および接触のための、整列および位置決め機構（例えば、図８に示すようなもの、または、バーント，Ｍ（Ｂｅｒｎｄｔ，Ｍ）により公開された欧州特許出願ＥＰ１３６０９９２号明細書、Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａ Ｍｉｃｒｏｆｌｕｉｄｉｃ Ｄｅｖｉｃｅに記載の、「折り畳み式の第２の物理ユニット７８（ｆｏｌｄｉｎｇ ｄｏｗｎ ｓｅｃｏｎｄ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｕｎｉｔ ７８）」に類似したもの）などの、必要なすべてのユーティリティを含む機器の一部分である。あるいは、例えば電動機付き関節式アームの、ロボットシステムが、マニホールドおよびマイクロスケールデバイスを機能的に整列するように位置決めしてもよい。 The manifold of the present invention can be, for example, manually, guided from a stage and pivot system, a robotic system, etc., so as to be functionally aligned with the microscale device and / or to functionally seal the microscale device. May be arranged. For example, an engineer may carry a microscale device to the system of the present invention, align the well with the orifice of the system manifold, and push the orifice into contact with the well of the manifold. In a preferred embodiment, the manifold is an alignment and positioning mechanism (eg, as shown in FIG. 8 or Burnt, M, for consistent and accurate alignment and contact between the manifold and the microscale device. "Folding down second physical unit 78" described in European Patent Application EP 1360992 published by (Berndt, M), Apparatus for the Operation of a Microfluidic Device. Part of the device that contains all the necessary utilities. Alternatively, a robotic system, eg, an articulated arm with a motor, may be positioned to functionally align the manifold and microscale device.
本発明のシステムは、図５に示すように、試薬源からの流れを発生させるための圧力源を含んでいてもよい。加圧されたガスが、空気ポンプ５０から、ガスライン５１を通って、試薬容器５２へと供給されてもよい。システムの一態様では、フラッシングガスの流路５９は、加圧ガス源から、マニホールド１０を経由して、例えば、真空廃棄物コンテナ５３まで通っている。例えば洗浄溶液、リンス溶液、マイクロスケールデバイスプライミング試薬などの処理溶液は、試薬容器から、流路内の圧力勾配に沿って、マニホールド１０およびマイクロスケールデバイスを経由して、廃棄物コンテナ５３まで流れるように強制されてもよい。マニホールドを経由して廃棄物コンテナに至る廃棄物溶液の流れを発生させる圧力勾配は、廃棄物コンテナにおける、真空ポンプ５４により生成される陰圧（相対的低圧）により提供されてもよい。 The system of the present invention may include a pressure source for generating a flow from the reagent source, as shown in FIG. Pressurized gas may be supplied from the air pump 50 through the gas line 51 to the reagent container 52. In one aspect of the system, the flushing gas flow path 59 passes from the pressurized gas source, through the manifold 10 to, for example, the vacuum waste container 53. For example, a processing solution such as a cleaning solution, a rinsing solution, a microscale device priming reagent, etc. flows from the reagent container along the pressure gradient in the flow path to the waste container 53 via the manifold 10 and the microscale device. You may be forced into. The pressure gradient that generates a flow of waste solution through the manifold to the waste container may be provided by the negative pressure (relative low pressure) generated by the vacuum pump 54 in the waste container.
一定した溶液の流れ時間および流量を得るのに役立つように、システムの圧力調整構成要素が、一定して、正確で、再現可能な圧力をシステム内で提供するために有益に使用されてもよい。圧力調整は、例えば、従来のばね式ダイアフラムベースの圧力調整器によって、または好ましくは、ニューハンプシャー州アマーストのコントロールエアー社（ＣｏｎｔｒｏｌＡｉｒ、Ｉｎｃ．（Ａｍｈｅｒｓｔ， Ｎｅｗ Ｈａｍｐｓｈｉｒｅ））によるタイプ９００モデル調整器（Ｔｙｐｅ ９００ ｍｏｄｅｌ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｓ）などの、電子式ガス圧力調整器５５によって提供されてもよい。手動または自動の圧力供給バルブ５６および試薬供給バルブ５７が、例えば、流れを可能にするため、またはシステム構成要素を隔離するために提供されてもよい。機械式、電子式の、アナログまたはデジタル圧力計５８が、技師による読み取り、またはシステム内でのデータ収集のために提供されてもよい。 The system pressure regulation component may be beneficially used to provide a constant, accurate, and reproducible pressure in the system to help obtain a constant solution flow time and flow rate. . The pressure regulation is, for example, by a conventional spring-based diaphragm-based pressure regulator or, preferably, a Type 900 model regulator (Type 900) by ControlAir, Amherst, New Hampshire (ControlAir, New Hampshire). may be provided by an electronic gas pressure regulator 55, such as model regulators). Manual or automatic pressure supply valves 56 and reagent supply valves 57 may be provided, for example, to allow flow or to isolate system components. A mechanical, electronic, analog or digital pressure gauge 58 may be provided for technician reading or data collection within the system.
フラッシングガスは、例えば、空気ポンプ５０からの、または任意選択で、フラッシングガスの加圧されたタンクからの、圧縮空気として提供されてもよい。ガスのタンクは、所望のフラッシングガス圧力を提供するための圧力調整器を有していてもよい。フラッシングガスは、例えば、空気、窒素、不活性ガス、二酸化炭素、消毒ガスなどであってもよい。一実施形態では、フラッシングガスの流路の一方の端は、大気に対して開放されており、もう一方の端では、真空ポンプ５４により相対的陰圧が提供されている。 The flushing gas may be provided as compressed air, for example from the air pump 50, or optionally from a pressurized tank of flushing gas. The gas tank may have a pressure regulator to provide the desired flushing gas pressure. The flushing gas may be, for example, air, nitrogen, inert gas, carbon dioxide, disinfecting gas, or the like. In one embodiment, one end of the flushing gas flow path is open to the atmosphere and the other end is provided with a relative negative pressure by a vacuum pump 54.
自動化されたシステム
システムの流れを手動で制御することは可能ではあるが、自動化されたシステムの流量制御が好ましい。例えば、溶液の流路、流量、および流れ時間を制御するようにバルブを作動させるために、コンピュータが、コンピュータインタフェースを介してコマンドを送信してもよい。一般的な実施形態では、コンピュータが、プログラムされたバルブ位置命令を、通信インタフェースを介して送信することにより、加圧されたガスの流れを制御するソレノイドバルブに電流が通され、それにより、メソスケールチャネル内の溶液の流れを制御する空気圧制御バルブの位置が変化する。
Although it is possible to manually control the flow of an automated system system, automated system flow control is preferred. For example, a computer may send commands via a computer interface to actuate valves to control solution flow paths, flow rates, and flow times. In a typical embodiment, a computer sends a programmed valve position command over a communication interface to pass current through a solenoid valve that controls the flow of pressurized gas, thereby providing a mesoscopic method. The position of the pneumatic control valve that controls the flow of solution in the scale channel changes.
本発明のシステム内のコンピュータは、例えば、プログラムされた、またはプログラム可能なデジタルプロセッサを含んでいてもよい。例えば、コンピュータは、デスクトップパーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、メインフレームコンピュータ、デジタルメモリおよび中央処理ユニットを有する処理ユニット、電子的にプログラム可能な読み出し専用メモリ、ハードワイヤード集積回路などであってもよい。コンピュータは、プログラム可能で、他のシステム構成要素と通信可能であってもよい。コンピュータは、例えば、センサからの情報の受信、電子的および機械的構成要素への時限式命令の送信、条件の評価とシステム調整の提供、処理の進行の追跡、および処理データの記憶を行ってもよい。本発明のシステムは、例えば、ここで説明するマイクロスケールデバイス処理方法を実施するためにソフトウェアシステムに入れられたデータセットおよび命令セットを有する、デジタルコンピュータを含んでいてもよい。コンピュータは、例えば、ＰＣ（ＤＯＳ、ＯＳ２（登録商標）、ウィンドウズ（ＷＩＮＤＯＷＳ）（登録商標）オペレーティングシステムとの互換性を有するインテル（Ｉｎｔｅｌ）ｘ８６またはペンティアム（Ｐｅｎｔｉｕｍ）チップ）、マッキントッシュ（ＭＡＣＩＮＴＯＳＨ）（登録商標）、パワーピーシー（Ｐｏｗｅｒ ＰＣ）、またはサン（ＳＵＮ）（登録商標）ワークステーション（リナックス（ＬＩＮＵＸ）またはユニックス（ＵＮＩＸ）オペレーティングシステムとの互換性を有する）、あるいは、当業者に知られているその他の市販のコンピュータであってもよい。データの受信および処理の制御のためのソフトウェアは、入手可能であり、または、ビジュアルベーシック（Ｖｉｓｕａｌｂａｓｉｃ）、フォートラン（Ｆｏｒｔｒａｎ）、ベーシック（Ｂａｓｉｃ）、ジャバ（Ｊａｖａ）などの標準プログラミング言語を使用して当業者により容易に構築されることが可能である。 The computer in the system of the present invention may include, for example, a programmed or programmable digital processor. For example, the computer may be a desktop personal computer, a laptop computer, a mainframe computer, a processing unit having digital memory and a central processing unit, an electronically programmable read-only memory, a hardwired integrated circuit, and the like. The computer may be programmable and may be able to communicate with other system components. The computer, for example, receives information from sensors, sends timed instructions to electronic and mechanical components, provides condition evaluation and system adjustments, tracks process progress, and stores process data Also good. The system of the present invention may include, for example, a digital computer having a data set and an instruction set placed in a software system to implement the microscale device processing method described herein. The computer may be, for example, a PC (DOS, OS2 (registered trademark), Windows (registered trademark) operating system compatible with Intel x86 or Pentium chip), Macintosh (MACINTOSH) (registered) Trademark, PowerPC, or SUN® workstation (compatible with Linux or LINUX operating systems) or known to those skilled in the art Other commercially available computers may be used. Software for controlling the reception and processing of data is available or implemented using standard programming languages such as Visual Basic, Fortran, Basic, Java, etc. It can be easily constructed by a vendor.
コンピュータは、例えばコンピュータインタフェースを介して、他のシステム構成要素と通信を行ってもよい。コンピュータインタフェースは、例えば、システムセンサまたはキーパッドから、アナログまたはデジタル信号を受信してもよい。コンピュータインタフェースは、例えば、デジタルまたはアナログ命令の送信、または機械的アクチュエータへの電力の供給を行ってもよい。例えば、コンピュータがバルブを開くための命令を送信する場合、インタフェースは、バルブの機械的な切り換えを行う電気回路に電圧を印加してもよい。コンピュータインタフェースは、フロリダ州コラルスプリングズのオプティマックス・コントロールズ（Ｏｐｔｉｍｕｘ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ（Ｃｏｒａｌ Ｓｐｒｉｎｇｓ， Ｆｌｏｒｉｄａ））により販売されているものなどを、一般に入手することができる。 The computer may communicate with other system components, for example, via a computer interface. The computer interface may receive analog or digital signals from, for example, a system sensor or keypad. The computer interface may, for example, send digital or analog instructions or supply power to the mechanical actuator. For example, if the computer sends a command to open the valve, the interface may apply a voltage to the electrical circuit that performs the mechanical switching of the valve. Computer interfaces, such as those sold by Optimux Controls (Coral Springs, Florida), Coral Springs, Florida, are generally available.
データ記憶モジュール
データ記憶モジュールは、例えば特定のマイクロスケールデバイスの履歴を識別および追跡するための、マイクロスケールデバイス処理システムの一部であってもよい。データ記憶モジュールは、例えば関連する情報をリアルタイムで入手して更新できるように、マイクロスケールデバイス内に、またはマイクロスケールデバイス上に取り付けられていてもよい。例えば、データ記憶モジュールは、デバイスに関連付けられた、イベントカウンタ、チップ識別データ、チップ使用データ、サンプル分析データ、洗浄サイクルデータ、部品番号、シリアル番号、作業命令番号、チップ設計番号、キャリブレーションデータ、製造日、有効期限、使用限度数、エラーコードなどを提供してもよい。好ましい実施形態では、データ記憶モジュールのメモリ内のカウンタは、各使用サイクルで更新されてもよい。マイクロスケールデバイスの使用は、例えば、２サイクル、５サイクル、１０サイクル、２０サイクル、４０サイクル、１００サイクル、またはそれ以上の、所定の最大サイクル数だけ使用された場合に中止されてもよい。
Data Storage Module The data storage module may be part of a microscale device processing system, for example to identify and track the history of a particular microscale device. The data storage module may be mounted in or on the microscale device, for example, so that relevant information can be obtained and updated in real time. For example, the data storage module is associated with a device, event counter, chip identification data, chip usage data, sample analysis data, cleaning cycle data, part number, serial number, work instruction number, chip design number, calibration data, The date of manufacture, expiration date, limit of use, error code, etc. may be provided. In a preferred embodiment, the counter in the memory of the data storage module may be updated with each use cycle. The use of the microscale device may be discontinued when it has been used for a predetermined maximum number of cycles, for example 2 cycles, 5 cycles, 10 cycles, 20 cycles, 40 cycles, 100 cycles or more.
データ記憶ユニットの、マイクロスケールデバイスへの取り付けは、例えば、マイクロスケールデバイス内への組み込み、マイクロスケールデバイス上への取り付け、マイクロ流体カートリッジマイクロスケールデバイスの取り付けプレートへの取り付けなどによって行われてもよい。一般的な実施形態では、図６に示すように、マイクロ流体カートリッジマイクロスケールデバイス６０は、データ記憶モジュール６２を組み込んだ取り付けプレート６１を含む。マイクロ流体カートリッジは、取り付けプレートに貼付されたマイクロ流体チップ６３を含む。 Attachment of the data storage unit to the microscale device may be performed, for example, by incorporation into the microscale device, attachment onto the microscale device, attachment to the attachment plate of the microfluidic cartridge microscale device, etc. . In a typical embodiment, as shown in FIG. 6, a microfluidic cartridge microscale device 60 includes a mounting plate 61 that incorporates a data storage module 62. The microfluidic cartridge includes a microfluidic chip 63 attached to a mounting plate.
取り付けプレートは、例えばマイクロ流体チップまたはデータ記憶モジュールなどの、マイクロスケールデバイスの構成要素の保持および取り扱いのための枠組みを提供する、マイクロスケールデバイスの部分であってもよい。取り付けプレートは、例えば、マイクロスケールデバイスを安定した向きに取り付けるため、マイクロスケールデバイスの容易な取り扱いを提供するため、マイクロスケールデバイスのマイクロチャネルと流体接触したウェル壁面を提供するため、清潔で粒塵の少ない環境をマイクロスケールデバイスのために提供するため、マイクロスケールデバイスの操作に使用される電気信号、光信号、または加圧流体などのユーティリティのための経路および接続を提供するため、データ記憶モジュールおよび検出器構成要素などのアクセサリデバイスのための取り付け位置を提供するため、および／または、その他のための、枠組みであってもよい。取り付けプレートは、マイクロスケールデバイスの取り扱い中に、比較的壊れやすいチップ６３を保護する、硬質で耐久性のある材料で作られていてもよい。本発明の取り付けプレートには、アクリル樹脂、ポリエチレン、およびポリカーボネートなどの熱可塑性樹脂が特に適しているが、ガラス繊維、炭素繊維、およびその他のエポキシベースの材料などの複合材料が使用されてもよい。任意選択で、取り付けプレートは、マイクロチップを含む単一構造の一部であってもよい。 The mounting plate may be part of a microscale device that provides a framework for holding and handling the components of the microscale device, such as a microfluidic chip or data storage module. The mounting plate is clean and dusty, for example, to provide a well wall in fluid contact with the microchannels of the microscale device, to provide easy handling of the microscale device, to mount the microscale device in a stable orientation. A data storage module to provide a path and connection for utilities such as electrical signals, optical signals, or pressurized fluids used to operate microscale devices to provide a low environment for microscale devices And a framework for providing attachment locations for accessory devices such as detector components and / or the like. The mounting plate may be made of a hard and durable material that protects the relatively fragile chip 63 during handling of the microscale device. Thermoplastic resins such as acrylic, polyethylene, and polycarbonate are particularly suitable for the mounting plate of the present invention, although composite materials such as glass fibers, carbon fibers, and other epoxy-based materials may be used. . Optionally, the mounting plate may be part of a unitary structure that includes a microchip.
一実施形態では、図６に示すように、データ記憶モジュール６２は取り付けプレート６１内に埋め込まれていてもよい。取り付けプレートは、例えば、熱可塑性物質により、データ記憶モジュール６２を取り付けるために含まれるポケット６４を有するように成形されてもよい。データ記憶モジュールは、ポケット内に配置され、例えば、次にエポキシ樹脂などの重合性基材を使用して恒久的に取り付けられてもよい。別の実施形態では、例えば、マイクロスケールデバイスが独立した取り付けプレートを含まない場合、あるいは、データ記憶モジュールがチップの至近距離にあることが望ましい場合に、データ記憶モジュールはチップ６３に直接取り付けられてもよい。 In one embodiment, the data storage module 62 may be embedded in the mounting plate 61 as shown in FIG. The mounting plate may be shaped to have a pocket 64 included for mounting the data storage module 62, for example, by a thermoplastic material. The data storage module may be placed in the pocket and then permanently attached using, for example, a polymerizable substrate such as an epoxy resin. In another embodiment, the data storage module is attached directly to the chip 63, for example when the microscale device does not include a separate mounting plate, or when it is desired that the data storage module be in close proximity to the chip. Also good.
一実施形態では、データ記憶モジュールは、マイクロスケールデバイスに関連する情報のタグからの読み出し、および／または、タグへの書き込みを可能にする、ＲＦＩＤタグである。図７に、一般的なＲＦＩＤタグのブロック図を示す。ＲＦＩＤタグ７０は、パッシブ共振無線周波数（ＲＦ）回路７１を含んでいてもよい。ＲＦ回路は、当業界で知られている任意の適した回路であってもよく、例えば、コイルアンテナ７２およびキャパシタ７３により形成される、所定の共振周波数を有する共振回路であってもよい。ＲＦ回路は、例えば、ＲＦＩＤタグへの電力供給、信号の送信、および／または、信号の受信などの役割を果たしてもよい。ＲＦ回路の共振周波数は、通常、１２５ｋＨｚ〜２．４５ＧＨｚの範囲である。ＲＦＩＤタグは、データを記憶するために、２０４８ビットまたはより大きなメモリなどの、プログラマブルメモリ７５を有する集積回路７４を含んでいてもよい。これらの構成要素は、通常、プラスチックパッケージ内で組み立てられ、例えば、アンテナ７２の一区画がパッケージの外に突き出ている。好ましい実施形態では、ＲＦＩＤタグは、関連するＲＦＩＤリーダのレシーバまたはトランスミッタ構成要素に適切に近接することを可能にするために、マイクロ流体カートリッジの周囲に配置される。 In one embodiment, the data storage module is an RFID tag that allows information associated with the microscale device to be read from and / or written to the tag. FIG. 7 shows a block diagram of a general RFID tag. The RFID tag 70 may include a passive resonant radio frequency (RF) circuit 71. The RF circuit may be any suitable circuit known in the art. For example, the RF circuit may be a resonance circuit having a predetermined resonance frequency formed by the coil antenna 72 and the capacitor 73. The RF circuit may serve, for example, to supply power to the RFID tag, transmit a signal, and / or receive a signal. The resonance frequency of the RF circuit is usually in the range of 125 kHz to 2.45 GHz. The RFID tag may include an integrated circuit 74 having a programmable memory 75, such as a 2048 bit or larger memory, for storing data. These components are usually assembled in a plastic package, for example, a section of antenna 72 projects out of the package. In a preferred embodiment, the RFID tag is placed around the microfluidic cartridge to allow proper proximity to the associated RFID reader receiver or transmitter component.
ＲＦＩＤ技術は周知であり、また、ＲＦＩＤタグはすでに開発されており、フィリップス・セミコンダクターズ（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ）、モトローラ（Ｍｏｔｏｒｏｌａ）、テキサス・インスツルメンツ（Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）、およびアイ・ビー・エム（ＩＢＭ）などの多くの会社から市販品を入手できる。そのようなＲＦＩＤタグの一例は、カリフォルニア州サニーヴェールのフィリップス・セミコンダクターズ（Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ，ＣＡ））から入手可能な、ＨＩＴＡＧ（商標）１ スティック・トランスポンダ（Ｓｔｉｃｋ Ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）、モデル番号（Ｍｏｄｅｌ Ｎｏ．）ＨＴ１ ＤＣ２０ Ｓ３０である。ＲＦＩＤタグは、製造中にフォーマットされた、何も記録されていないメモリとともに、製造業者から入手することが可能である。ＲＦＩＤリーダがＲＦＩＤタグに電力を供給すると、集積回路７４からの情報の読み出し、または集積回路７４への情報の書き込みが可能になる。そのような情報は、例えば、分析のためのキャリブレーションデータ、および／または、特定の業界における規制条件を満足するために使用される統計情報を含んでいてもよい。 RFID technology is well known and RFID tags have already been developed, including Philips Semiconductors, Motorola, Texas Instruments, and IBM Commercial products are available from many companies. An example of such an RFID tag is the HITAG ™ 1 Stick Transponder, Model Number (Model No.), available from Philips Semiconductors (Sunnyvale, Calif.), Sunnyvale, California. .) HT1 DC20 S30. The RFID tag can be obtained from the manufacturer along with an unrecorded memory formatted during manufacture. When the RFID reader supplies power to the RFID tag, information can be read from the integrated circuit 74 or information can be written to the integrated circuit 74. Such information may include, for example, calibration data for analysis and / or statistical information used to meet regulatory requirements in a particular industry.
集積回路プログラマブルメモリは、デバイス識別コード、およびデバイスに関連するパラメータを保持してもよい。例えば、ＩＣ内に記憶される情報は、部品番号、シリアル番号、作業命令番号、またはチップ設計番号などのさまざまなチップ識別情報、製造中に決定されるさまざまなキャリブレーションデータ、製造日、チップの有効期限、許容される分析の最大回数、実行された分析の現在のカウント、許容される洗浄の最大回数、完了した洗浄サイクルの現在のカウント、チップ内で検出された問題を示すエラーコード、および／または、巡回冗長検査を含んでいてもよい。このデータの多く（例えば、チップＩＤ番号および最大サイクル数など）は、製造時において最初に決定され、通常は、マイクロスケールデバイスの寿命がある間に変更されることはない。実行された分析の回数、または完了した洗浄の回数などの、その他の情報は、段階的、反復的、および自動的に、適宜更新されてもよい。 The integrated circuit programmable memory may hold a device identification code and parameters associated with the device. For example, the information stored in the IC includes various chip identification information such as part number, serial number, work order number, or chip design number, various calibration data determined during manufacturing, manufacturing date, chip Expiration date, maximum number of analyzes allowed, current count of analyzes performed, maximum number of washes allowed, current count of completed wash cycles, error codes indicating problems detected in the chip, and It may also include a cyclic redundancy check. Much of this data (eg, chip ID number and maximum number of cycles) is initially determined at the time of manufacture and usually does not change during the lifetime of the microscale device. Other information, such as the number of analyzes performed or the number of cleans completed, may be updated as appropriate, stepwise, iteratively, and automatically.
データ記憶モジュールおよび関連するサブシステムは、本発明のマイクロスケールデバイス再生システム内に組み込まれていてもよく、同様に、マイクロ流体分析システム内に組み込まれていてもよい。図８に示すように、マイクロスケールデバイス８０は、例えば、マイクロスケールデバイスと相互作用するユーティリティと検出デバイスとを提供することが可能な分析装置８１のような、機器の中で使用されてもよい。本発明の再生システムおよびデータ記憶モジュールを使用可能な、１つのそのような装置は、２０００年６月１５日に出願された係属中の欧州特許出願ＥＰ１３６０９９２号明細書に記載されている（その出願の全体は、参照により本明細書に援用される）。アジレント・テクノロジーズ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から入手可能なアジレント２１００バイオアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ ２１００ ＢｉｏＡｎａｌｙｚｅｒ）などの、多くのそのようなデバイスは、市販されている。本発明のデータ記憶モジュールとともに使用するために、分析装置８１は、分析装置に組み込まれたＲＦＩＤリーダ８２も、例えば、マイクロスケールデバイスおよび関連するＲＦＩＤタグのすぐ近くに含んでいてもよい。ＲＦＩＤタグの電力は、ＲＦＩＤリーダが、タグから特定の距離以内（通常は約５ｍｍ以下）に持って来られた場合に、（図７に示す）タグアンテナから得られてもよい。 The data storage module and associated subsystems may be incorporated within the microscale device regeneration system of the present invention and may also be incorporated within the microfluidic analysis system. As shown in FIG. 8, the microscale device 80 may be used in an instrument, such as, for example, an analyzer 81 that can provide utilities and detection devices that interact with the microscale device. . One such device that can use the playback system and data storage module of the present invention is described in pending European Patent Application EP 1360992 filed on June 15, 2000 (the application). The entirety of which is incorporated herein by reference). Many such devices are commercially available, such as the Agilent 2100 BioAnalyzer available from Agilent Technologies. For use with the data storage module of the present invention, the analyzer 81 may also include an RFID reader 82 incorporated in the analyzer, for example in the immediate vicinity of the microscale device and associated RFID tag. The power of the RFID tag may be obtained from the tag antenna (shown in FIG. 7) when the RFID reader is brought within a certain distance (usually about 5 mm or less) from the tag.
タグリーダは、図９のブロック図に示すように、リーダアンテナ９１を有するＲＦＩＤリーダ９０を含んでいてもよく、リーダアンテナ９１は、ＲＦＩＤタグ上のタグアンテナ９２を励振するＲＦフィールドを作って、上述のようにＲＦ回路の共振を発生させることが可能である。ＲＦＩＤリーダは、例えば、ＲＦＩＤタグ９４から送信された記憶情報を読み取るためのレシーバ９３、およびＲＦＩＤタグ上に記憶された情報を更新するための信号を送信するトランスミッタ９５を含んでいてもよい。ＲＦＩＤリーダは、ＲＦＩＤタグ信号を解釈するため、および／または、ＲＦＩＤタグに記憶されたパラメータを更新する情報を正しく送信するための、適切なプロトコルを含む、データプロセッサ９６を含んでいてもよい。ＲＦＩＤリーダは、例えばイベントログを維持するための、デジタルメモリを有していてもよい。図８の分析装置８１は、キーパッド８４またはタッチスクリーンを有する入出力デバイス８３を含んでいてもよく、それにより、技師は、例えば許可パスワード、更新データ、および／または、処理命令を手動で入力できるようになる。入出力デバイスは、装置および／またはマイクロスケールデバイスに関連する情報を表示するための、ディスプレイ８５を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、ＲＦＩＤリーダは、タグアンテナから適切な至近距離にあることを保証するために、マイクロスケールデバイス内（例えば取り付けプレート内など）に組み込まれていてもよい。そのような場合、例えばマイクロスケールカートリッジと任意の関連する装置との間で情報を転送するための、通信接触が提供されてもよい。任意選択で、ＲＦＩＤリーダは、通信を可能にするためにユーザがＲＦＩＤタグの近くに配置することが可能な、独立したハンドヘルドユニットであってもよい。 The tag reader may include an RFID reader 90 having a reader antenna 91, as shown in the block diagram of FIG. 9, which creates an RF field that excites the tag antenna 92 on the RFID tag, as described above. Thus, it is possible to generate resonance of the RF circuit. The RFID reader may include, for example, a receiver 93 for reading stored information transmitted from the RFID tag 94 and a transmitter 95 for transmitting a signal for updating information stored on the RFID tag. The RFID reader may include a data processor 96 that includes a suitable protocol for interpreting the RFID tag signal and / or for correctly transmitting information that updates parameters stored in the RFID tag. The RFID reader may have a digital memory, for example to maintain an event log. The analysis device 81 of FIG. 8 may include an input / output device 83 having a keypad 84 or a touch screen so that the technician can manually enter, for example, an authorization password, update data, and / or processing instructions. become able to. The input / output device may include a display 85 for displaying information related to the apparatus and / or the microscale device. In some embodiments, the RFID reader may be incorporated in a microscale device (eg, in a mounting plate, etc.) to ensure that it is at an appropriate close distance from the tag antenna. In such cases, communication contacts may be provided, for example, to transfer information between the microscale cartridge and any associated device. Optionally, the RFID reader may be an independent handheld unit that a user can place near the RFID tag to allow communication.
ＲＦＩＤタグは本発明に特に適しているが、その他のデバイスが、任意選択で、本発明のデータ記憶モジュールとしての役割を果たしてもよい。例えば、チップ識別情報および変化しないその他の情報は、その他の特定のコーディング機構を使用して、変更不可能な読み出し値として記憶されてもよい。例えば、データは、メカニカルキー、取り付けプレート内に組み込まれたばね式ピン、または分析装置上の読み出しスロット内に適合する、取り付けプレートまたはチップ内に成形された突起の形態で記憶されてもよい。当業界で周知の、バーコードラベルおよびレーザベースのバーコードリーダが、変化しない情報を維持するのに適したデータ記憶を提供してもよい。別の実施形態では、集積回路内のプログラマブルメモリを有するＥＥＰＲＯＭが、情報の記憶および更新が可能なデータ記憶モジュールとして使用されてもよい。そのようなＥＥＰＲＯＭデータ記憶モジュールは、信頼性の高い電源とともに提供されることが好ましい。さらに別の実施形態では、レーザ読み取り可能／書き込み可能反射パターンを使用するコンパクトディスク技術などの、光読み取り／書き込みデバイスが、マイクロスケールデバイスの取り付けプレート内に統合されていてもよい。分析装置上に配置されたレーザが、光記憶デバイス上の情報の読み出し、または書き込みを行ってもよい。 Although RFID tags are particularly suitable for the present invention, other devices may optionally serve as the data storage module of the present invention. For example, chip identification information and other information that does not change may be stored as an unchangeable readout using other specific coding mechanisms. For example, the data may be stored in the form of mechanical keys, spring-loaded pins incorporated in the mounting plate, or protrusions molded in the mounting plate or chip that fit in a readout slot on the analyzer. Bar code labels and laser based bar code readers well known in the art may provide data storage suitable for maintaining unchanged information. In another embodiment, an EEPROM with programmable memory in an integrated circuit may be used as a data storage module capable of storing and updating information. Such an EEPROM data storage module is preferably provided with a reliable power source. In yet another embodiment, an optical read / write device, such as a compact disc technology that uses a laser readable / writable reflective pattern, may be integrated into the mounting plate of the microscale device. A laser placed on the analyzer may read or write information on the optical storage device.
マイクロスケールデバイスを処理するための方法
マイクロ流体チップなどのマイクロスケールデバイスは、多くの場合、分析操作に関連して、かなりの量の処理および準備を必要とする。これは、例えば、新しいチップの予備的なフラッシングおよび洗浄、ならびに使用済みチップのフラッシング、洗浄、およびプライミングなどの、デバイス表面上への処理溶液のフラッシングを含む可能性がある。そのような分析以外の処理は、手作業で行う場合、多大な時間と労力を必要とすることがある。ここで説明するマイクロスケールデバイスの再生方法は、マイクロスケールデバイスのクリーニング、リンス、およびプライミングの、速度、効率、および信頼性を大幅に向上することが可能である。
Methods for Processing Microscale Devices Microscale devices, such as microfluidic chips, often require a significant amount of processing and preparation in connection with analytical operations. This may include, for example, preliminary flushing and cleaning of new chips and flushing of processing solutions onto the device surface, such as spent chip flushing, cleaning and priming. Such processing other than analysis may require a great deal of time and effort when performed manually. The microscale device regeneration method described herein can greatly improve the speed, efficiency, and reliability of cleaning, rinsing, and priming of the microscale device.
マイクロスケールデバイスは、分析のために使用または再使用される前に、通常、ウェルおよびチャネルをきれいにするため、および表面を調質するために洗浄される。洗浄は、一般に、例えば、ＮａＯＨまたはサンプル緩衝液による洗浄と、それに続く、蒸留水によるフラッシングという、２つのステップで行われる。洗浄処理溶液は、デバイスの適切なウェルに陰圧または陽圧を加えることにより、ウェルから、および／または、マイクロチャネルを通して、フラッシングされてもよい。一般的な手順における、ＮａＯＨまたはサンプル緩衝液による洗浄のステップの間に、圧力と洗浄時間との組み合わせによって、マイクロスケールデバイスのさまざまなウェルおよびチャネルを通して、例えば、少なくとも１０〜５０容積がフラッシングされることが保証されてもよい。蒸留水によるフラッシングのステップの間に、通常、５〜３０容積がチャネルを通過する。洗浄のステップは、約４００秒以下で完了することが望ましい。少なくとも３０使用サイクルにわたる信頼性の高いデバイス再使用を可能にする処理条件を提供することが望ましい。洗浄処理の後は、多くの場合、技師が選択媒体を装填して、手作業の注入方法で、緩衝液を使用してデバイスをプライミングする必要がある。ここで説明する処理方法を使用することにより、時間と労力を節約し、信頼性を向上することが可能となる。 Microscale devices are typically washed to clean wells and channels and to condition surfaces before being used or reused for analysis. Washing is generally performed in two steps, for example, washing with NaOH or sample buffer, followed by flushing with distilled water. The cleaning treatment solution may be flushed from the well and / or through the microchannel by applying negative or positive pressure to the appropriate well of the device. During a wash step with NaOH or sample buffer in a typical procedure, a combination of pressure and wash time flushes, for example, at least 10-50 volumes through various wells and channels of the microscale device. It may be guaranteed. During the flushing step with distilled water, typically 5-30 volumes pass through the channel. The cleaning step is desirably completed in about 400 seconds or less. It would be desirable to provide processing conditions that allow for reliable device reuse over at least 30 use cycles. After the cleaning process, it is often necessary for the technician to load the selection medium and prime the device with a buffer solution using a manual injection method. By using the processing method described here, it is possible to save time and labor and improve reliability.
マイクロスケールデバイスの洗浄
マイクロスケールデバイスは、最初の使用の前に処理されるか、または、使用後に再生されてもよい。洗浄処理は、一般に、デバイスからの古い流体のフラッシング、デバイス表面からの残留物の除去、およびデバイスからの洗浄処理溶液のフラッシングを含む。本発明の方法によるマイクロスケールデバイスの洗浄は、デバイスのウェルおよび／またはマイクロチャネル全体にわたって、圧力により誘導されたガスまたは溶液の流れを提供するために、デバイスのウェルに例えば接触および封止するように構成された、マニホールドを使用することにより容易になる。例えば、デバイスを封止するように適合されたオリフィスへのメソスケールチャネルを有するマニホールドが、マイクロスケールデバイスのウェルに機能的に接触するように配置されてもよく、１つまたは複数の処理溶液またはフラッシングガスが、デバイスのウェル表面および／またはマイクロチャネル表面の全体にわたってフラッシングされてもよい。
Cleaning the microscale device The microscale device may be processed before the first use or regenerated after use. The cleaning process generally includes flushing old fluid from the device, removing residues from the device surface, and flushing the cleaning solution from the device. Cleaning the microscale device according to the method of the present invention is such as to contact and seal the device well to provide a pressure-induced gas or solution flow across the device well and / or the microchannel. This is facilitated by using a manifold. For example, a manifold having mesoscale channels to orifices adapted to seal the device may be placed in functional contact with the wells of the microscale device, or one or more processing solutions or A flushing gas may be flushed across the well surface and / or microchannel surface of the device.
マイクロスケールデバイスを洗浄するためのマニホールドは、処理溶液を、溶液源から、リングリザーバを通し、メソスケールチャネルを通して送り、マイクロスケールデバイスのウェルに機能的に接触するように配置されたオリフィスを通して外に出す、メソスケールチャネルを有する構造を含んでいてもよい。マニホールドは、例えば、２つ以上の処理溶液を時限式の順序で配送するための、３次元的に延びるメソスケールチャネルを有する、ブロックまたはウェハ状の構造であってもよい。好ましい実施形態では、マニホールドは層状に製造され、その構成要素は論理計画によりレイアウトされ、層間の表面接触において機能的な接続が提供される。例えば、特定の処理溶液の輸送のためのメソスケールチャネルおよびリングリザーバが１つの層に配置されてもよく、他の処理溶液のためのメソスケールチャネルおよびリングリザーバは他の層に配置されてもよい。廃棄物溶液を戻すためのチャネルおよびリザーバは、マニホールド構造のさらに他の層内に存在していてもよい。任意選択で、２つ以上の溶液を輸送するためのチャネルおよびリザーバが、同じ層状に配置されてもよい。溶液は、マニホールドの他の導管との機能的な相互接続のための接続チャネルおよび溶液源チャネルを通して、マニホールドの層間を移行してもよい。 The manifold for cleaning the microscale device delivers processing solution from the solution source, through the ring reservoir, through the mesoscale channel, and out through an orifice arranged to functionally contact the wells of the microscale device. It may include a structure having a mesoscale channel. The manifold may be, for example, a block or wafer-like structure with three-dimensionally extending mesoscale channels for delivering two or more processing solutions in a timed order. In a preferred embodiment, the manifold is manufactured in layers and its components are laid out by logic planning to provide functional connections at the surface contact between the layers. For example, mesoscale channels and ring reservoirs for transport of a particular processing solution may be placed in one layer, and mesoscale channels and ring reservoirs for other processing solutions may be placed in another layer. Good. Channels and reservoirs for returning the waste solution may be present in still other layers of the manifold structure. Optionally, channels and reservoirs for transporting two or more solutions may be arranged in the same layer. The solution may move between the layers of the manifold through connection channels and solution source channels for functional interconnection with other conduits of the manifold.
マニホールドは、射出成形、ロストワックス方式、マイクロマシニング、エッチング、フォトリソグラフィなどの、当業界で知られている方法によって製造されてもよい。一実施形態では、チャネルおよびリングは、その周囲に恒久的な非層状のマニホールド構造が形成された後で溶解または融解させられる、一時的材料の形態でレイアウトされてもよい。好ましい実施形態では、マニホールド層は、射出成形またはリソグラフィによって別個に製造され、相互接続チャネルが適切に位置合わせされて機能的に積み重ねられ、例えば熱、接着剤、圧力、光活性化された樹脂などを加えることによって融合される。 The manifold may be manufactured by methods known in the art such as injection molding, lost wax process, micromachining, etching, photolithography and the like. In one embodiment, the channels and rings may be laid out in the form of temporary materials that are melted or melted after a permanent non-layered manifold structure is formed around them. In a preferred embodiment, the manifold layer is manufactured separately by injection molding or lithography, with interconnect channels properly aligned and functionally stacked, such as heat, adhesive, pressure, photoactivated resin, etc. It is fused by adding.
処理溶液を使用したマイクロスケールデバイスの洗浄は、例えば、溶液を試薬容器からリザーバへ、メソスケールチャネルを通して流し、オリフィスから流出させて、デバイスのウェルおよびマイクロチャネルをフラッシングすることを含んでいてもよい。流れの制御は、手動による、チャネル区画全体にわたっての圧力の調整、および／または、バルブ位置の設定により行われてもよい。好ましい実施形態では、バルブおよび圧力の制御は、機械的アクチュエータおよび／またはセンサと相互作用するコンピュータインタフェースを使用して自動化される。 Washing the microscale device using the treatment solution may include, for example, flushing the well and microchannel of the device by flowing the solution from the reagent container to the reservoir, through the mesoscale channel, and out of the orifice. . Flow control may be performed by manually adjusting the pressure across the channel compartment and / or setting the valve position. In a preferred embodiment, valve and pressure control is automated using a computer interface that interacts with mechanical actuators and / or sensors.
残存している保存または処理溶液は、任意選択で、マニホールド、ウェル、およびマイクロスケールデバイスから、フラッシングガスを使用してフラッシングされてもよい。フラッシングガスは、例えば、空気、窒素、二酸化炭素、不活性ガスなどの、任意の適したガスであってもよい。好ましい実施形態では、フラッシングガスは圧縮空気である。フラッシングガスは、残存溶液を、ウェルから排出してもよく、または、例えば廃棄物チャネルまたはマイクロチャネルなどの、出口チャネルを通して追い出してもよい。フラッシングガスは例えば、約１ｐｓｉ（ポンド／平方インチ）未満〜約５００ｐｓｉ以上、約１０ｐｓｉ〜約１００ｐｓｉ、または約１５ｐｓｉの範囲の圧力差の影響下で流れてもよい。 The remaining storage or processing solution may optionally be flushed from the manifolds, wells, and microscale devices using a flushing gas. The flushing gas may be any suitable gas such as, for example, air, nitrogen, carbon dioxide, inert gas. In a preferred embodiment, the flushing gas is compressed air. The flushing gas may drain the remaining solution out of the well or may be expelled through an outlet channel, such as a waste channel or microchannel. The flushing gas may flow under the influence of a pressure differential ranging from, for example, less than about 1 psi (pounds per square inch) to about 500 psi or more, from about 10 psi to about 100 psi, or about 15 psi.
フラッシングガスは、マイクロスケールデバイスのウェルから、残存処理溶液を取り除くことも可能である。例えば、ウェルは、メソスケールフラッシュチャネル、メソスケール廃棄物チャネル、マイクロチャネル、および／または、ウェルの上部開口部を含む、フラッシングガス流路の一部であってもよい。多くの用途では、残存溶液は、メソスケールフラッシュチャネルからの、オリフィスを通したフラッシングガスの流れによって、ウェルから除去される。いくつかの実施形態では、残存溶液は、ウェル内のほぼ大気圧から、廃棄物チャネルと流体接触した大気圧未満（陰圧）までの圧力勾配（差）に沿って、フラッシングガスによって押し流されることにより、廃棄物チャネルを通してウェルから除去される。他の実施形態では、処理溶液は、メソスケールチャネルから、ウェルに封止されたオリフィスを通り、真空源と流体接触したメソスケール廃棄チャネルから出るまでの流路を流れる、加圧されたフラッシングガスによって、ウェルからフラッシングされる。いくつかの実施形態では、残存溶液は、例えば、マニホールドからの高圧ガスのジェットによって、ウェルの上部開口部から外部に排出されてもよい。さらに他の実施形態では、フラッシュチャネルからのフラッシングガスを使用してウェルを封止および加圧し、マイクロスケールデバイスのマイクロチャネル内に溶液を押し流すことによって、溶液がウェルから除去されてもよい。フラッシングガスを除去するためにプライミングのステップが必要になる場合は、マイクロチャネル内に溶液を押し流す際に、マイクロチャネル内にフラッシングガスを導入することは回避するのが一般に望ましい。 The flushing gas can also remove residual processing solution from the wells of the microscale device. For example, the well may be part of a flushing gas flow path including a mesoscale flash channel, a mesoscale waste channel, a microchannel, and / or a top opening of the well. In many applications, the remaining solution is removed from the well by a flow of flushing gas from the mesoscale flash channel through the orifice. In some embodiments, the remaining solution is swept away by a flushing gas along a pressure gradient (difference) from approximately atmospheric pressure in the well to less than atmospheric pressure (negative pressure) in fluid contact with the waste channel. Is removed from the well through the waste channel. In another embodiment, the processing solution is a pressurized flushing gas that flows through the flow path from the mesoscale channel, through the orifice sealed in the well, and out of the mesoscale waste channel in fluid contact with the vacuum source. To flush from the well. In some embodiments, the remaining solution may be drained out of the top opening of the well, for example, by a jet of high pressure gas from the manifold. In yet other embodiments, the solution may be removed from the well by sealing and pressurizing the well using a flushing gas from the flash channel and forcing the solution into the microchannel of the microscale device. If a priming step is required to remove the flushing gas, it is generally desirable to avoid introducing the flushing gas into the microchannel as the solution is forced into the microchannel.
フラッシングガスは、本発明のマニホールドから処理溶液を取り除くために使用されてもよい。例えば、緩衝液の処理シーケンスの最後において、新しい溶液および／または異なる溶液の導入のための準備として、メソスケールチャネルおよび／またはリングリザーバをきれいにするために、フラッシングガスが使用されてもよい。内側のリングリザーバから外側のリングリザーバへの順序で、放射状のメソスケールチャネル内に処理溶液が導入される実施形態では、すべての共通チャネル区画が、通常は、処理の最後の溶液を含む。この状況では、フラッシングガスを使用して、共通チャネル区画から最後の溶液をフラッシングした後で、１つまたは複数の以前の処理溶液を使用してプライミングすることが望ましい可能性がある。処理の実行の間に、検体固有の試薬などの、処理溶液を変更することが望ましい実施形態では、試薬容器から、試薬供給ラインを通り、リングマニホールドおよび／またはメソスケールチャネルに至るまでの流路全体が、例えば、異なる検体に固有の洗浄溶液または試薬のために道をあけるように、フラッシングされてもよい。例えばデバイスと接触していないオリフィスから溶液を排出することなどによる、マイクロスケールデバイスとは独立の圧力勾配流路に沿ったフラッシングガスを使用した置換によって、本発明のマニホールドから溶液が取り除かれてもよい。任意選択で、マニホールドをウェルとともにきれいにするために、例えば、マイクロスケールデバイスのウェルは、加圧されたガス源、リングリザーバ、メソスケールフラッシュチャネル、ウェル、メソスケール廃棄物チャネル、および真空源を含む流路の一部であってもよい。 A flushing gas may be used to remove the processing solution from the manifold of the present invention. For example, at the end of the buffer processing sequence, a flushing gas may be used to clean the mesoscale channel and / or ring reservoir in preparation for the introduction of new and / or different solutions. In embodiments where processing solutions are introduced into the radial mesoscale channels in order from the inner ring reservoir to the outer ring reservoir, all common channel compartments typically contain the last solution of processing. In this situation, it may be desirable to prime using one or more previous processing solutions after flushing the last solution from the common channel compartment using a flushing gas. In embodiments where it is desirable to change the processing solution, such as analyte-specific reagents, during processing, the flow path from the reagent container through the reagent supply line to the ring manifold and / or mesoscale channel The whole may be flushed, for example, to pave the way for washing solutions or reagents specific to different analytes. If the solution is removed from the manifold of the present invention by replacement with a flushing gas along a pressure gradient channel independent of the microscale device, for example by discharging the solution from an orifice that is not in contact with the device. Good. Optionally, to clean the manifold with the wells, for example, the wells of the microscale device include a pressurized gas source, a ring reservoir, a mesoscale flash channel, a well, a mesoscale waste channel, and a vacuum source It may be a part of the flow path.
マイクロスケールデバイスのマイクロチャネルから、フラッシングガスを使用して溶液が取り除かれてもよい。ガスは、液体よりも粘性がはるかに小さいため、マイクロチャネルのフラッシングに有利な可能性がある。マイクロチャネルは、マイクロチャネルと流体接触したウェルに封止されたオリフィスを経由した、フラッシュチャネルおよび／または廃棄物チャネルからのフラッシングガスを使用してきれいにされてもよい。任意選択で、圧力差流路は、例えば、マイクロスケールデバイスの廃棄物ウェルに封止された真空源を含んでいてもよい。 The solution may be removed from the microchannel of the microscale device using a flushing gas. Gases may be advantageous for microchannel flushing because they are much less viscous than liquids. The microchannel may be cleaned using flushing gas from the flash channel and / or the waste channel via an orifice sealed in a well in fluid contact with the microchannel. Optionally, the pressure differential flow path may include, for example, a vacuum source sealed in a waste well of a microscale device.
障害物によりマイクロスケールデバイスの故障が発生した特定の状況では、本発明の方法により、デバイスチャネルからデブリが取り除かれてもよい。一実施形態では、マニホールドおよびクリーニング溶液により、マイクロスケールデバイス（チップ）からデブリが取り除かれてもよい。例えば、故障したチップのウェルは、例えば、チップウェルと接触しているマニホールドからのフラッシングガスを使用して、空にされてもよい。１％ヘルマネックス（Ｈｅｌｌｍａｎｅｘ）ＩＩ溶液をチップ内に３０分間押し流すために、マニホールドとチップ廃棄物ウェルとの間に圧力差が生成されてもよい。別のガスフラッシングを使用してウェルから溶液が除去されてから、保存緩衝液を使用してウェルおよびマイクロチャネルが４分間フラッシングされてもよい。最後に、分析実行の準備として通常行われる通りに、チップは、選択ゲル媒体を使用してプライミングされてもよい。 In certain situations where a microscale device failure has occurred due to an obstruction, the method of the present invention may remove debris from the device channel. In one embodiment, the manifold and cleaning solution may remove debris from the microscale device (chip). For example, a failed chip well may be evacuated using, for example, a flushing gas from a manifold in contact with the chip well. A pressure differential may be created between the manifold and the tip waste well to flush the 1% Hellmanex II solution into the tip for 30 minutes. The solution may be removed from the well using another gas flush, and then the well and microchannel may be flushed for 4 minutes using storage buffer. Finally, the chip may be primed using a selective gel medium, as is usually done in preparation for performing the analysis.
処理のために、マイクロスケールデバイスウェルを、マニホールドオリフィスと接触させるということには、例えば、オリフィスがマイクロスケールデバイス上のウェルと整列するようにマニホールドの向きを定めること、および、ウェルと機能的に接触するようにオリフィスを配置することが含まれていてもよい。機能的な接触には、例えば、ラジアルジェットがウェル壁面をリンスすることができるように、オリフィスをウェルに挿入すること、溶液の移送が発生するようにオリフィスをウェルの十分近くに配置すること、先細り状のオリフィス外部壁面を、ウェル上部表面または相補的に先細り状になったウェル内部壁面と接触させること、オリフィスとウェルとの間のインタフェースをＯリングで封止することなどを含んでいてもよい。機能的な接触には、実際の物理的接触のいかんにかかわらず、オリフィスとウェルとの間の溶液の所望の流れを提供する、配置が含まれていてもよい。好ましい実施形態では、オリフィスはウェルに液圧的に封止され、それにより、例えば液圧または静水圧がオリフィスとウェルとの間で伝達されてもよい。例えば、マイクロスケールデバイスのマイクロチャネルの洗浄は、マイクロチャネルと流体接触したウェルにオリフィスを封止すること、洗浄溶液の加圧源をオリフィスからウェルに適用すること、およびすべてのメソスケール廃棄物チャネル排出口のバルブを閉じて、それにより洗浄溶液がマイクロスケールチャネル内に流れるように強制することにより実現されてもよい。ウェルへのオリフィスの封止は、溶液の乾燥またはウェルからの溶液のオーバフローを有利に防止することができる。任意選択で、例えば、廃棄物チャネルの陰圧と容量がオーバフローを防止するのに適切である場合、フロー制御の精度がオーバフローを防止するのに適切である場合、フラッシングまたは洗浄処理においてオーバフローが望ましい場合、マイクロチャネルの流れが、ウェル圧力によってではなく、マイクロチャネル流出口における相対的陰圧によって引き起こされる場合などには、オリフィスはウェルと、液圧的な封止なしに、機能的に接触してもよい。 For processing, contacting a microscale device well with a manifold orifice means, for example, orienting the manifold so that the orifice is aligned with a well on the microscale device, and functionally with the well. Arranging the orifices in contact may be included. Functional contacts include, for example, inserting an orifice into the well so that the radial jet can rinse the well wall, placing the orifice close enough to the solution to occur, Including contacting the tapered orifice outer wall with the upper surface of the well or the complementary tapered inner wall, sealing the interface between the orifice and the well with an O-ring, etc. Good. Functional contact may include an arrangement that provides the desired flow of solution between the orifice and the well, regardless of actual physical contact. In a preferred embodiment, the orifice is hydraulically sealed to the well so that, for example, hydraulic or hydrostatic pressure may be transmitted between the orifice and the well. For example, microchannel cleaning of a microscale device can include sealing the orifice in a well in fluid contact with the microchannel, applying a pressurized source of cleaning solution from the orifice to the well, and all mesoscale waste channels It may be realized by closing the outlet valve, thereby forcing the wash solution to flow into the microscale channel. Sealing the orifice to the well can advantageously prevent drying of the solution or overflow of the solution from the well. Optionally, overflow is desirable in the flushing or cleaning process, for example, if the negative pressure and volume of the waste channel is appropriate to prevent overflow, and if the accuracy of the flow control is appropriate to prevent overflow In some cases, such as when the microchannel flow is caused by relative negative pressure at the microchannel outlet rather than by well pressure, the orifice is in functional contact with the well without a hydraulic seal. May be.
マイクロスケールデバイスの洗浄は、例えば、処理溶液のシーケンスを、マニホールドのメソスケールチャネル、およびマイクロスケールデバイスのウェルまたはマイクロチャネル表面を通して流すことを含んでいてもよい。前記シーケンスは、例えば、古い溶液をデバイスからフラッシングするため、分析中に蓄積された残留物を除去するため、強力な洗浄溶液をデバイスからフラッシングするため、および新しい試薬およびサンプルの受け取りのためにデバイスを調整するために、適切な量の処理溶液を、適切な時間に流すことを含んでいてもよい。処理溶液の流れは、例えば、次のように引き起こされ、制御されてもよい。調製された処理溶液が、溶液供給ポートへの流体接点をサイホン管を通して有する加圧された試薬容器内に配置されてもよく（圧力は溶液の流量に影響を及ぼす）、溶液は圧力下で専用のリングリザーバへ流れてもよく、溶液供給流路内の任意の場所（好ましくは、メソスケールチャネル内、またはメソスケールチャネルの交点）に配置された流量制御バルブが、メソスケールチャネルを経由した、リングリザーバの中心に配置されたオリフィスに向けての、各処理溶液の流れを導いてもよく（開放するバルブの選択は、処理溶液の配送順序を制御し、バルブの開放期間の長さは、チャネルを通して流れる処理溶液の量に影響を及ぼす）、処理溶液は、オリフィスをウェルに封止することにより作成されるチャンバーの中を流れてもよく、処理溶液は、ウェルをフラッシングして、廃棄物メソスケールチャネルを通してチャンバーから流出してもよく、かつ／または、ウェルと流体接触したマイクロスケールチャネル内に流入してもよい。処理溶液のシーケンスは、貯留された役に立たない溶液の、シーケンスを外れた開放を防止するために、例えば、内側のリングリザーバから外側のリングリザーバへ、または外側のリングリザーバから内側のリングリザーバへ進行してもよい。マイクロスケールデバイスの処理に要する時間は、例えば、処理溶液の組成、流れを引き起こす圧力差、流路チャネルの横断面積、流量制御のタイミングなどに依存してもよい。好ましい実施形態では、システムおよび方法は、約１０００秒、約５００秒、約４００秒、約２００秒、約６０秒、またはそれ未満でマイクロスケールデバイスを処理するための適切な流れを提供するように構成される。 Washing the microscale device may include, for example, flowing a sequence of processing solutions through the mesoscale channel of the manifold and the well or microchannel surface of the microscale device. The sequence can be used, for example, to flush old solutions from the device, to remove residues accumulated during analysis, to flush strong wash solutions from the device, and to receive new reagents and samples. In order to adjust the flow rate, it may include flowing an appropriate amount of treatment solution at an appropriate time. The flow of the processing solution may be triggered and controlled as follows, for example. The prepared processing solution may be placed in a pressurized reagent container with a fluid contact to the solution supply port through a siphon tube (pressure affects the flow rate of the solution), and the solution is dedicated under pressure A flow control valve located at any location in the solution supply flow path (preferably in the mesoscale channel or at the intersection of the mesoscale channels) via the mesoscale channel, The flow of each processing solution may be directed towards an orifice located in the center of the ring reservoir (the selection of the valve to open controls the delivery sequence of the processing solution, and the length of the valve opening period is Affecting the amount of processing solution flowing through the channel), the processing solution may flow through the chamber created by sealing the orifice to the well. The solution is to flush the well may flow out from the chamber through the waste mesoscale channels, and / or may be flowed into microscale channel in contact well fluid. The processing solution sequence proceeds, for example, from the inner ring reservoir to the outer ring reservoir, or from the outer ring reservoir to the inner ring reservoir to prevent out-of-sequence release of stored useless solutions. May be. The time required for processing the microscale device may depend on, for example, the composition of the processing solution, the pressure difference causing the flow, the cross-sectional area of the flow channel, the timing of flow control, and the like. In preferred embodiments, the system and method provide a suitable flow for processing a microscale device in about 1000 seconds, about 500 seconds, about 400 seconds, about 200 seconds, about 60 seconds, or less. Composed.
処理溶液を順に流すことにより、マイクロスケールデバイスを再使用または保存するための、クリーニングおよび／または準備が提供されてもよい。例えば、洗浄処理には、残っているサンプルまたは試薬を除去するために、マイクロスケールデバイスを水または緩衝液を使用してフラッシングすること、ウェル表面またはマイクロチャネル表面から残留物を取り除くために、界面活性剤溶液またはＮａＯＨ溶液などの洗浄溶液を流すこと、水またはコンディショニング溶液を使用してマイクロスケールデバイスをリンスすること、マイクロスケールデバイスのウェルおよびマイクロチャネル内に、保存溶液を流すこと、および／または、プライミング溶液を流すことが含まれていてもよい。好ましい実施形態では、クリーニングシーケンスは、４００秒またはそれ未満で完了する。保存溶液は、例えば、０．１Ｎ ＮａＯＨ、２０％エタノール、アジ化物溶液などを含んでいてもよい。プライミング溶液は、例えば、中和緩衝液、コンディショニング緩衝液、選択媒体、アッセイ緩衝液などを含んでいてもよい。 By flowing the processing solution in sequence, cleaning and / or preparation for reusing or storing the microscale device may be provided. For example, a washing process may include flushing the microscale device with water or buffer to remove any remaining sample or reagent, interface to remove residue from the well surface or microchannel surface. Flushing a wash solution, such as an activator solution or NaOH solution, rinsing the microscale device using water or a conditioning solution, flushing the storage solution into the wells and microchannels of the microscale device, and / or , Flowing a priming solution may be included. In a preferred embodiment, the cleaning sequence is completed in 400 seconds or less. The preservation solution may contain, for example, 0.1N NaOH, 20% ethanol, azide solution and the like. The priming solution may include, for example, a neutralization buffer, a conditioning buffer, a selection medium, an assay buffer, and the like.
本発明の一態様では、例えば試薬の消費を減らすために、ウェル内の処理溶液がマニホールド内に回収されてもよい。例えば、処理溶液が消費または廃棄できないほど高価である場合、マイクロスケールデバイスウェル内に残っている余分な溶液は、後の処理実行で使用するために、マニホールド内に移送されてもよい。処理溶液は、圧力下で、ウェルから、オリフィスを通し、メソスケールチャネルを通して、リングリザーバまで流れてもよく、将来の処理で必要とされるまでそこに保持されてもよい。好ましい実施形態では、リングリザーバに相対的低圧がかけられ、制御バルブは、将来の使用のために適切なリザーバに試薬を戻すように構成される。 In one aspect of the invention, the processing solution in the wells may be collected in the manifold, for example to reduce reagent consumption. For example, if the processing solution is so expensive that it cannot be consumed or discarded, excess solution remaining in the microscale device wells may be transferred into the manifold for use in later processing runs. The processing solution may flow under pressure from the well, through the orifice, through the mesoscale channel, to the ring reservoir, and may be held there until needed for future processing. In a preferred embodiment, a relative low pressure is applied to the ring reservoir and the control valve is configured to return the reagent to the appropriate reservoir for future use.
本発明の別の態様では、処理溶液は、マイクロスケールデバイスウェルからフラッシングされないことにより保存され、その間に、他のウェルおよびチャネルには、再生シーケンスのフラッシング、洗浄、その他が行われてもよい。これにより、例えば、入手が困難な抗体または組換えタンパク質などの、高価な試薬が、デバイスが次に使用されるまで、同じ試薬ウェル内に保持されてもよい。好ましい実施形態では、他のウェルからの逆流がマイクロチャネルを通して侵入し、保持されている試薬を汚染することのないように、保持されている試薬ウェルには低圧がかけられて、他のウェルの洗浄中に遅い流量が提供される。 In another aspect of the invention, the processing solution is stored by not being flushed from the microscale device wells, while the other wells and channels may be flushed, washed, etc. with the regeneration sequence. This allows expensive reagents such as, for example, difficult to obtain antibodies or recombinant proteins to be kept in the same reagent well until the device is next used. In a preferred embodiment, the retained reagent well is subjected to a low pressure so that backflow from the other well does not enter the microchannel and contaminate the retained reagent. A slow flow rate is provided during cleaning.
本発明の方法によりマイクロスケールデバイスを洗浄することにより、デバイスを高い信頼性で繰り返し再使用することが、実行間の大きなキャリーオーバなしに可能となる。例えば、図１０に示す１つの実験では、アルファフェトプロテイン（ＡＦＰ）分析用のマイクロスケールデバイスが使用され、各アッセイ後に、１Ｎ ＮａＯＨとそれに続く脱イオン水のシーケンスを用いて３０回洗浄された。図１０Ａは、最初のＡＦＰ実行で１０ｐＭのＡＦＰが検出されたことを示している。図１０Ｂは、３０回洗浄した後の、ブランクサンプルについてのグラフであり、大きなＡＦＰキャリーオーバは検出されていないことを示している。図１０Ｃは、３０回目のＡＦＰサンプル実行の結果であり、ＡＦＰ信号の大きな劣化はないことを示している。サンプル検体は、１００万分の１、または１ｐｐｍ未満になるまで、ウェルまたはマイクロスケールチャネルから除去されることが可能であるということは、本発明の一態様である。 By cleaning the microscale device according to the method of the present invention, it is possible to reuse the device repeatedly and reliably without significant carry-over between runs. For example, in one experiment shown in FIG. 10, a microscale device for alpha fetoprotein (AFP) analysis was used and washed 30 times with 1N NaOH followed by a sequence of deionized water after each assay. FIG. 10A shows that 10 pM AFP was detected in the first AFP run. FIG. 10B is a graph for the blank sample after 30 washes, indicating that no large AFP carryover has been detected. FIG. 10C shows the result of the 30th AFP sample execution and shows that there is no significant degradation of the AFP signal. It is an aspect of the present invention that sample analytes can be removed from wells or microscale channels until parts per million or less than 1 ppm.
自動化された制御
本発明のマイクロスケールデバイスを処理する方法は、例えば、コンピュータなどのデジタル論理デバイスを使用して、処理を制御することを含んでいてもよい。例えば、マイクロスケールデバイス上へのマニホールドの配置、および処理溶液の流れの制御などの、処理ステップは、上述の「自動化されたシステム」の項で説明したシステムを使用して自動化されてもよい。本方法の、データ処理の態様は、自動化されたシステムを使用して実施されてもよい。
Automated Control The method of processing a microscale device of the present invention may include controlling the process using a digital logic device such as, for example, a computer. For example, processing steps such as placement of a manifold on a microscale device and control of the flow of processing solution may be automated using the system described in the “Automated System” section above. The data processing aspect of the method may be implemented using an automated system.
ウェルのオリフィスとの接触は、自動化されてもよい。例えば、技師がキーボードを介してコンピュータに命令を入力してもよい。コンピュータは、マイクロスケールデバイスを受け取り、マニホールドと位置合わせして、オリフィスをウェルと接触させるための、ロボットシステムまたはその他の機械的アクチュエータを作動させてもよい。マイクロスケールデバイスの識別およびステータスに関する情報は、例えば、マイクロスケールデバイスに結合されたデータ記憶モジュールから読み取られてもよい。 Contact with the orifice of the well may be automated. For example, an engineer may input a command to a computer via a keyboard. The computer may activate a robotic system or other mechanical actuator to receive the microscale device, align it with the manifold, and bring the orifice into contact with the well. Information regarding the identification and status of the microscale device may be read, for example, from a data storage module coupled to the microscale device.
処理溶液の流れは、自動化されたシステムの制御下にあってもよい。例えば、コンピュータインタフェースと、マニホールドのバルブ位置および圧力差を制御する機械的アクチュエータとの間の相互作用を機能的に調整するための、ソフトウェアが書かれてもよい。当業者によって理解されることが可能なように、加圧およびバルブ開放の時限式シーケンスは、ソフトウェアにより決定された順序、流量、分量のフラッシングガスまたは処理溶液を、ソフトウェアにより決定された期間にわたって提供してもよい。処理方法は、技師による介入なしに、自動的に完了および反復されてもよい。 The flow of processing solution may be under the control of an automated system. For example, software may be written to functionally coordinate the interaction between the computer interface and a mechanical actuator that controls the valve position and pressure differential of the manifold. As can be understood by those skilled in the art, the timed sequence of pressurization and valve opening provides a sequence, flow rate, quantity of flushing gas or processing solution determined by the software over a period determined by the software. May be. The processing method may be completed and repeated automatically without intervention by the technician.
処理および特定のマイクロスケールデバイスに関する情報の、保持および更新は、本発明の処理方法の信頼性を保証するために役立つ可能性がある。マイクロスケールデバイスに結合されたデータ記憶モジュールの情報の読み出しおよび書き込みにより、傾向分析のための履歴の追跡が可能にされてもよい。例えば、データ記憶モジュールが取り付けられたカートリッジを有する特定のマイクロスケールデバイスが、処理のための装置上に配置されている場合、データリーダが、マイクロスケールデバイスの識別情報を、処理サイクル履歴などのその他の情報とともに読み込んでもよい。コンピュータデータベースと通信を行っているデータリーダは、特定のマイクロスケールデバイスについてのファイル履歴の更新、および適切な動作の決定を行ってもよい。識別情報は、マイクロスケールデバイスの処理に適切な、マニホールドのタイプ、処理溶液、流量、フローシーケンスなどを示してもよい。デバイスについてのファイル履歴は、デバイスの現在の信頼性を示す品質管理情報を提供するか、または、デバイスのために残された所定の使用数を示すトータルサイクルデータを提供してもよい。 Maintaining and updating information about processing and specific microscale devices can help to ensure the reliability of the processing method of the present invention. Reading and writing information in a data storage module coupled to a microscale device may allow history tracking for trend analysis. For example, if a particular microscale device having a cartridge with a data storage module attached is placed on the apparatus for processing, the data reader may provide microscale device identification information, processing cycle history, and other You may read with the information of. A data reader in communication with the computer database may update the file history for a particular microscale device and determine the appropriate operation. The identification information may indicate the type of manifold, processing solution, flow rate, flow sequence, etc. suitable for processing the microscale device. The file history for a device may provide quality control information indicating the current reliability of the device, or may provide total cycle data indicating a predetermined number of uses left for the device.
データ記憶モジュールからの読み出し、およびデータ記憶モジュールへの書き込みは、デバイスのタイプにより異なってもよい。物理的にコード化された情報を有するデータ記憶モジュールは、通常、データリーダとの物理的接触を、情報の転送のために必要とする。これは通常、マイクロスケールデバイスが、例えば、処理システムに連結されたステージの上に配置されている場合に達成される。より典型的には、データ記憶モジュールを有するマイクロスケールデバイスがリーダの近傍に配置された場合に、バーコードまたはＲＦＩＤ信号が受信される。単純な実施形態では、リーダは、データ記憶モジュールから識別情報を受信して、コンピュータデータベース内に記憶する。マイクロスケールデバイスが最大使用限度に達したことを、コンピュータデータベースが示す場合、さらなる処理が終了されるか、または、デバイスが廃棄されることが可能なように技師に通知が表示されてもよい。特定のＲＦＩＤタグなどの、より精巧なデータ記憶モジュールは、リーダから送信された信号などの情報を受信することが可能である。例えば、データ記憶モジュールは、記憶されたサイクルカウントを増加するように、または、アッセイ履歴データベースにサンプル識別情報を追加するように、リーダにより指示されてもよい。 Reading from and writing to the data storage module may vary depending on the type of device. Data storage modules with physically encoded information usually require physical contact with a data reader for the transfer of information. This is typically achieved when the microscale device is placed on a stage coupled to a processing system, for example. More typically, a barcode or RFID signal is received when a microscale device having a data storage module is placed in the vicinity of the reader. In a simple embodiment, the reader receives identification information from the data storage module and stores it in a computer database. If the computer database indicates that the microscale device has reached the maximum usage limit, further processing may be terminated or a notification may be displayed to the technician so that the device can be discarded. More sophisticated data storage modules, such as certain RFID tags, can receive information such as signals transmitted from the reader. For example, the data storage module may be instructed by the reader to increase the stored cycle count or to add sample identification information to the assay history database.
電子デバイスなどの、データ記憶モジュールは、外部電源により、またはデバイスとともに取り付けられた専用電源により、電源を供給されてもよい。揮発性メモリを使用するデータ記憶モジュールには、作動を継続するためのバッテリが提供されていてもよい。外部電源は、連結された太陽電池セルを、例えばリーダからの光を使用して、照らすことにより、または、処理システムとの電気接点を介して電流を提供することにより、または、ＲＦＩＤタグのＲＦ回路に、適切なＲＦエネルギーを伝送することにより提供されてもよい。 Data storage modules, such as electronic devices, may be powered by an external power source or by a dedicated power source attached with the device. Data storage modules that use volatile memory may be provided with a battery for continued operation. The external power source illuminates the connected solar cells, for example using light from a reader, or provides current through electrical contacts with the processing system, or the RFID tag RF The circuit may be provided by transmitting appropriate RF energy.
以下の実施例は、説明のために提供されるものであり、請求の範囲に規定される本発明を限定するために提供されるものではない。 The following examples are provided for the purpose of illustration and are not intended to limit the invention as defined in the claims.
実施例１−マイクロ流体カートリッジ再生システム
本実施例では、独立型の処理システムが、デジタルＩ／Ｏインタフェースを介して空気圧コントローラおよびソレノイドバルブと相互作用するパーソナルコンピュータと、空気圧コントローラに接続され、溶液供給ポートおよび溶液供給制御バルブを介してマニホールドのリングリザーバに溶液を供給する、加圧された試薬容器（コンテナ）と、マニホールドに動作可能なように取り付けられた空気圧バルブへの、ハウス加圧空気の流れを制御するソレノイドバルブと、リングリザーバから、マニホールド内のメソスケールチャネルを通り、開放された空気圧バルブを通過して、マニホールドの表面上に配列されたオリフィスまで流れる溶液とを含む。
Example 1 Microfluidic Cartridge Regeneration System In this example, a stand-alone processing system is connected to a personal computer that interacts with the pneumatic controller and solenoid valve via a digital I / O interface, connected to the pneumatic controller, and supplied with a solution. House pressurized air to a pressurized reagent container (container) that supplies solution to the manifold's ring reservoir via a port and solution supply control valve, and a pneumatic valve operably attached to the manifold A solenoid valve that controls the flow, and a solution that flows from the ring reservoir through a mesoscale channel in the manifold, through an open pneumatic valve to an orifice arranged on the surface of the manifold.
マニホールドは、マイクロスケールデバイスを所定の向きに保持するように適合されたステージの上方にある、スイングアーム上に取り付けられる。マイクロスケールデバイスは、取り付けプレート内に取り付けられたＲＦＩＤタグデータ記憶モジュールを含む、マイクロ流体カートリッジである。カートリッジがステージ上に配置された後は、１４のマニホールドオリフィスと１４に対応するマイクロ流体チップウェルとの間の機能的接触が正確に行われるように、マニホールドが円弧を描くように下ろされる。カートリッジ内のＲＦＩＤタグの近くにある、ステージに取り付けられたデータリーダが、タグを作動させるために、ＲＦ回路に電磁エネルギーを伝送する。作動させられたタグは、識別データおよび現在の使用カウントデータを、コンピュータとの通信のために、リーダに送信する。 The manifold is mounted on a swing arm above a stage adapted to hold the microscale device in a predetermined orientation. A microscale device is a microfluidic cartridge that includes an RFID tag data storage module mounted in a mounting plate. After the cartridge is placed on the stage, the manifold is lowered in an arc so that the functional contact between the 14 manifold orifices and the microfluidic chip well corresponding to 14 is made accurately. A data reader attached to the stage near the RFID tag in the cartridge transmits electromagnetic energy to the RF circuit to activate the tag. The actuated tag transmits identification data and current usage count data to the reader for communication with the computer.
コンピュータは、使用カウントが、そのタイプのカートリッジについての既定の最大値を超えていないことを確認して、適切な処理シーケンスを開始する。
１）Ｉ／Ｏインタフェースを介して、コンピュータは、空気圧コントローラによる試薬容器の加圧と、外側の１Ｎ ＮａＯＨのリングリザーバから、チップウェルとのＯリング封止された接点を有する１４のオリフィスのそれぞれにおけるラジアルジェットまでに至るメソスケールフラッシュチャネル上の、１４の空気圧バルブを開くための、加圧空気を開放する第１のソレノイドバルブを開くことと、各オリフィスの中心から、陰圧下にある廃棄物リングリザーバまでに至るメソスケール廃棄物チャネル上の、１４の空気圧バルブを開くための、加圧空気を開放するソレノイドバルブを開くこととを命令する。このシステム構成では、１Ｎ ＮａＯＨは、圧力勾配に沿って、試薬容器から、リングリザーバを通り、メソスケールフラッシュチャネルを通って、ウェルの壁面上部に向けられたラジアルジェットを介して、ウェルの下部に流れ、そこでメソスケール廃棄物チャネルに吸い上げられて、廃棄物リングリザーバを通り、最終的に、マニホールドの外にある陰圧下の廃棄物容器に流れる。
２）ＮａＯＨの所定の流れが、ウェルから古い溶液をフラッシングした後は、メソスケール廃棄物チャネルを制御する空気圧バルブは、廃棄物ウェルからの流れを制御するバルブを除いて閉じられ、それにより、他のウェルに連結されたマイクロスケールチャネル内へのＮａＯＨの流れが強制される。ＮａＯＨの流れは、サンプル溶液、試薬溶液、および選択媒体をマイクロチャネルからフラッシングし、以前の実行からのすべての残留物を、マイクロチャネル表面から化学的に除去する。ＮａＯＨは、マイクロスケールチャネルから、共通のチップ廃棄物チャネルへ、そして廃棄物ウェルへ継続して流れ、そこで、開いたままの１つのメソスケール廃棄物チャネルを通して除去される。
３）ＮａＯＨを使用した所定の流れと時間の後、コンピュータは、外側のリングリザーバから通じるメソスケールフラッシュチャネル上の、１４の空気圧バルブを閉じるために、第１のソレノイドバルブを閉じることと、内側の脱イオン水のリングリザーバから通じるメソスケールフラッシュチャネル上の、別の１４の空気圧バルブの組を開くための、加圧空気を開放する、第２のソレノイドバルブを開くこととを命令する。メソスケール廃棄物チャネル上の空気圧バルブは開いたままにされる。１Ｎ ＮａＯＨの流れは停止し、脱イオン水の流れが、共通のメソスケールフラッシュチャネル区画から、ラジアルジェットを通り、ウェルを通って、ＮａＯＨをフラッシングし、メソスケール廃棄物チャネルを通って、廃棄物リングリザーバに出る。ＮａＯＨをウェルからフラッシングするための十分な流れと時間の後は、フラッシング水をチップのマイクロスケールチャネル内に入れ、廃棄物ウェルを通して外に出すように強制する、廃棄物流路が構成される。
４）空気圧コントローラと容器との間の導管上にあるベントバルブを開くコンピュータ命令により、試薬容器は減圧される。マニホールドは円弧を描くように持ち上げられて、マイクロ流体カートリッジとの接点から外され、カートリッジはさらなる使用のために取り外される。
The computer verifies that the usage count does not exceed the default maximum for that type of cartridge and initiates the appropriate processing sequence.
1) Via the I / O interface, the computer pressurizes the reagent container with the pneumatic controller and each of the 14 orifices with O-ring sealed contacts from the outer 1N NaOH ring reservoir to the chip well Open the first solenoid valve to release the pressurized air to open the 14 pneumatic valves on the mesoscale flash channel leading to the radial jet at the center of each orifice, and the waste under negative pressure Command the solenoid valve to open the pressurized air to open the 14 pneumatic valves on the mesoscale waste channel to the ring reservoir. In this system configuration, 1N NaOH follows the pressure gradient from the reagent container, through the ring reservoir, through the mesoscale flash channel, and through the radial jet directed to the top of the well wall to the bottom of the well. Where it is drawn up into the mesoscale waste channel, through the waste ring reservoir and finally into the waste container under negative pressure outside the manifold.
2) After a predetermined flow of NaOH has flushed the old solution from the well, the pneumatic valve that controls the mesoscale waste channel is closed except for the valve that controls the flow from the waste well, thereby The flow of NaOH is forced into microscale channels connected to other wells. The NaOH flow flushes the sample solution, reagent solution, and selection medium from the microchannel, and chemically removes any residue from previous runs from the microchannel surface. NaOH continues to flow from the microscale channel to the common chip waste channel and to the waste well where it is removed through one mesoscale waste channel that remains open.
3) After a predetermined flow and time using NaOH, the computer closes the first solenoid valve to close the 14 pneumatic valves on the mesoscale flash channel leading from the outer ring reservoir; Command to open a second solenoid valve that opens pressurized air to open another set of 14 pneumatic valves on a mesoscale flash channel leading to the ring reservoir of deionized water. The pneumatic valve on the mesoscale waste channel is left open. 1N NaOH flow is stopped and deionized water flow is flushed from the common mesoscale flash channel compartment, through radial jets, through wells, flushing NaOH, through mesoscale waste channels, Exit to the ring reservoir. After sufficient flow and time to flush NaOH from the well, a waste flow path is constructed that forces flushing water into the microscale channel of the chip and out through the waste well.
4) Reagent container is depressurized by computer instruction to open a vent valve on the conduit between the pneumatic controller and the container. The manifold is lifted in a circular arc to remove it from contact with the microfluidic cartridge and the cartridge is removed for further use.
実施例２−マイクロスケールデバイスの再使用
本発明の処理システム（洗浄設備）を使用して洗浄した後の、同じマイクロ流体カートリッジを繰り返し使用して、同じサンプルに対するＡＦＰ分析が繰り返し実行された。ＡＦＰ分析は、タンパク質の異なる部位に結合する２つの抗体（ＷＡ−１およびＩｇＧ）への、ＡＦＰの反応およびオンチップでの結合を含む、液相結合アルファフェトプロテイン（ＡＦＰ）アッセイである。ＷＡ−１抗体は、検出のための蛍光ラベル（Ａｌｅｘａ）を保持するＤＮＡ分子に結合される。さまざまな複合体および反応生成物は、ポリマーマトリックス（サイズ選択媒体）を含むセパレーションチャネル内で、電界の影響下で分離され、移動度に基づいて、異なる時間で検出位置に現れる。１０％血清条件におけるアッセイの、代表的なエレクトロフェログラムを、図１１に示す。
Example 2-Reuse of Microscale Devices AFP analysis was repeatedly performed on the same sample using the same microfluidic cartridge repeatedly after washing using the processing system (washing equipment) of the present invention. AFP analysis is a liquid phase-bound alpha fetoprotein (AFP) assay that involves AFP reaction and on-chip binding to two antibodies (WA-1 and IgG) that bind to different sites on the protein. The WA-1 antibody is bound to a DNA molecule that carries a fluorescent label (Alexa) for detection. Various complexes and reaction products are separated under the influence of an electric field within a separation channel containing a polymer matrix (size selective medium) and appear at detection locations at different times based on mobility. A representative electropherogram of the assay at 10% serum conditions is shown in FIG.
実験の方法の簡単な概要は、以下のとおりである。
１）洗浄設備上のカートリッジチップを１Ｎ ＮａＯＨで満たし、すべてのウェルを洗浄する（マイクロチャネルをフラッシングするための９分間の加圧を含む）。
２）洗浄設備上のチップをＨ２Ｏで満たし、すべてのウェルをフラッシングする。
３）最初の１０ｐＭ ＡＦＰアッセイを実行する。血清なし、ＬＣＡまたはヘパリンなしの通常の選択媒体ゲル。
４）洗浄設備上でＨ２Ｏを使用してチップをフラッシングする。
５）ＬＣＡ＋ヘパリンを有するゲルをアッセイのために使用して、１０％血清内１ｕＭ ＡＦＰアッセイを実行する。
６）洗浄設備上で１Ｎ ＮａＯＨによりチップを洗浄する。
７）Ｈ２Ｏを使用して廃棄物ウェルラインを２回フラッシングする。
８）洗浄設備上でＨ２Ｏを使用してウェルおよびマイクロスケールチャネルをフラッシングする。
９）ステップ５〜８を４回繰り返す（それにより、チップ上での１０％血清内１ｕＭ ＡＦＰアッセイとそれに続く洗浄が５回連続して実行される）。
１０）高濃度ＡＦＰおよびチップの洗浄を５回実行した後のキャリーオーバを調べる。つまり、ＬＣＡまたはヘパリンなしの通常のゲルへの結合を有する、「ブランク」の、血清なし、ＡＦＰなしのサンプルを実行する。
１１）洗浄設備上でＨ２Ｏを使用してチップを洗浄する。
１２）１０ｐＭ ＡＦＰアッセイ（血清なしの条件）を実行して、洗浄後のチップ上のアッセイ性能を確認する。ＬＣＡまたはヘパリンなしの通常のゲルを使用。
１３）洗浄設備上でＨ２Ｏを使用してチップを洗浄する。
１４）ステップ５〜１３を繰り返して、合計３０回のアッセイと６回のブランク実行を行う。
A brief overview of the experimental method is as follows.
1) Fill the cartridge chip on the washing facility with 1N NaOH and wash all wells (including 9 minutes of pressurization to flush the microchannels).
2) Fill the tip on the cleaning facility with H 2 O and flush all wells.
3) Run the first 10 pM AFP assay. Normal selection media gel without serum, LCA or heparin.
4) Flush the chip using H 2 O on the cleaning facility.
5) Perform 10% serum 1 uM AFP assay using gel with LCA + heparin for the assay.
6) Wash the chip with 1N NaOH on the washing equipment.
7) Flush the waste well line twice using H 2 O.
8) Flush wells and microscale channels using H 2 O on the washing facility.
9) Repeat steps 5-8 four times (so that 5% 10% serum 1 uM AFP assay and subsequent washing on the chip is performed 5 times in succession).
10) Check the carry-over after five high-concentration AFPs and chip cleaning. That is, run a “blank”, serum-free, AFP-free sample with binding to a normal gel without LCA or heparin.
11) Clean the chip using H 2 O on the cleaning facility.
12) Run 10pM AFP assay (conditions without serum) to confirm assay performance on the chip after washing. Use regular gel without LCA or heparin.
13) Clean the chip using H 2 O on the cleaning facility.
14) Repeat steps 5-13 for a total of 30 assays and 6 blank runs.
３０回のＡＦＰアッセイの実行を通してアッセイデータが蓄積された（５回の実行が６組、各組はキャリーオーバテストブランクの実行により区切られている）。分析結果とパラメータは、３０回のアッセイ実行の間、安定したままであった。例えば、ＡＦＰサンドイッチ複合体の泳動時間が有する変動係数（ＣＶ）は２％未満、ピーク高さＣＶは約１３％、ピーク面積ＣＶは約１４％であった（ただし、異常値サンプル２８を除く）。実際のアッセイの定量的な結果は、内標準による補正効果により、はるかにより正確なものとなったであろう。ＡＦＰシングル複合体のピークなどの、他のピークについてのチップ性能はより高く、泳動時間変動係数（ＣＶ）は２％、ピーク高さＣＶは約３％、ピーク面積ＣＶは約３％であった（ただし、異常値サンプル２８を除く）。 Assay data was accumulated through 30 AFP assay runs (6 runs with 5 runs, each set separated by a carryover test blank run). Analytical results and parameters remained stable during 30 assay runs. For example, the coefficient of variation (CV) of the migration time of the AFP sandwich complex was less than 2%, the peak height CV was about 13%, and the peak area CV was about 14% (except for the abnormal value sample 28). . The actual assay quantitative results would have been much more accurate due to the correction effect of the internal standard. Chip performance for other peaks, such as the peak of AFP single complex, was higher, migration time coefficient of variation (CV) was 2%, peak height CV was about 3%, peak area CV was about 3%. (However, outlier sample 28 is excluded).
ここで説明した実施例および実施形態は、説明のみを目的とするものであるということ、および、それらを参照したさまざまな修正または変更が、当業者に示唆され、本出願の意図および範囲内および添付の請求の範囲内に含まれるということが理解される。 The examples and embodiments described herein are for illustrative purposes only, and various modifications or changes with reference thereto will be suggested to those skilled in the art, within the spirit and scope of this application and It is understood that they fall within the scope of the appended claims.
上記の発明は、明確さおよびわかりやすさのためにある程度詳しく説明したが、当業者にとっては、本開示を読むことにより、本発明の真の趣旨から逸脱することなく、形態および詳細のさまざまな変更を行うことが可能であることが明らかであろう。例えば、上述の多くの技術および装置は、さまざまな機能的組み合わせで使用されるように構成されることが可能である。 Although the foregoing invention has been described in some detail for purposes of clarity and clarity, those skilled in the art will recognize that various changes in form and detail can be made by reading this disclosure without departing from the true spirit of the invention. It will be clear that it can be done. For example, many of the techniques and devices described above can be configured to be used in various functional combinations.
本明細書で引用されたすべての刊行物、特許、特許出願、および／またはその他の文献は、各個々の刊行物、特許、特許出願、および／またはその他の文献が、すべての目的のために参照により本明細書に援用されることが個々に示された場合と同範囲まで、すべての目的のために参照によりその内容全体が本明細書に援用される。 All publications, patents, patent applications, and / or other references cited herein may be used for each individual publication, patent, patent application, and / or other publication for all purposes. The entire contents of which are hereby incorporated by reference for all purposes, to the same extent as if individually indicated to be incorporated herein by reference.
１０ 積層状マニホールド組立体
１１ 溶液供給ポート
１２ リングリザーバ
１３ メソスケールチャネル
１４ オリフィス
２０ 接続チャネル区画
２１ 空気圧アクチュエータ
２２ マイクロスケールデバイス
２３ 廃棄溶液除去マニホールド層
２４ 廃棄物ポート
10 Stacked Manifold Assembly 11 Solution Supply Port 12 Ring Reservoir 13 Mesoscale Channel 14 Orifice 20 Connection Channel Section 21 Pneumatic Actuator 22 Microscale Device 23 Waste Solution Removal Manifold Layer 24 Waste Port
Claims (77)
１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルあるいは１つまたは複数のメソスケール廃棄物チャネルを含むマニホールドと、
前記フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、前記マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルに機能的に接触するように適合された、１つまたは複数のオリフィスと、
前記１つまたは複数のメソスケールチャネル、前記１つまたは複数のオリフィス、および前記マイクロスケールデバイスの前記１つまたは複数のウェルを含む流路の中の、１つまたは複数の処理溶液とを備えるシステム。 A system for processing a microscale device, the system comprising:
A manifold comprising one or more mesoscale flash channels or one or more mesoscale waste channels;
One or more orifices in fluid contact with the flash channel or waste channel and adapted to functionally contact one or more wells of the microscale device;
A system comprising one or more mesoscale channels, the one or more orifices, and one or more treatment solutions in a flow path comprising the one or more wells of the microscale device. .
１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルあるいは１つまたは複数のメソスケール廃棄物チャネルを含むマニホールドと、
前記フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、前記マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルに機能的に接触するように適合された、１つまたは複数のオリフィスと、
前記１つまたは複数のメソスケールチャネル、前記１つまたは複数のオリフィス、および前記マイクロスケールデバイスの前記１つまたは複数のウェルを含む流路の中のガスとを備え、前記流路は圧力差を有し、
それにより、処理溶液または廃棄物溶液が前記マニホールド、ウェルまたはマイクロ流体デバイスからフラッシングされるシステム。 A system for processing a microscale device, the system comprising:
A manifold comprising one or more mesoscale flash channels or one or more mesoscale waste channels;
One or more orifices in fluid contact with the flash channel or waste channel and adapted to functionally contact one or more wells of the microscale device;
The one or more mesoscale channels, the one or more orifices, and a gas in a flow path including the one or more wells of the microscale device, wherein the flow path has a pressure difference. Have
A system whereby a processing or waste solution is flushed from the manifold, well or microfluidic device.
１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルあるいはメソスケール廃棄物チャネルを含むマニホールドを提供するステップと、
前記フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、前記マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルに機能的に接触するように適合された、１つまたは複数のオリフィスを提供するステップと、
前記１つまたは複数のウェルを前記１つまたは複数のオリフィスと接触させるステップと、
１つまたは複数の処理溶液を、前記フラッシュチャネルを通して、前記１つまたは複数のウェルの中に流すステップと、
それにより、前記１つまたは複数のウェル、または前記マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のマイクロチャネルを処理するステップとを含む方法。 A method of processing a microscale device, the method comprising:
Providing a manifold including one or more mesoscale flash channels or mesoscale waste channels;
Providing one or more orifices in fluid contact with the flash channel or waste channel and adapted to functionally contact one or more wells of the microscale device;
Contacting the one or more wells with the one or more orifices;
Flowing one or more treatment solutions through the flash channel into the one or more wells;
Thereby processing the one or more wells or one or more microchannels of the microscale device.
１つまたは複数のフラッシュチャネルあるいは１つまたは複数の廃棄物チャネルを含むマニホールドを提供するステップと、
前記１つまたは複数のフラッシュチャネルあるいは前記１つまたは複数の廃棄物チャネルと流体接触し、前記マイクロスケールデバイスの２つ以上のウェルに機能的に接触するように適合された構成で前記マニホールド上に配置された、２つ以上のオリフィスを提供するステップと、
前記マニホールドオリフィスを、前記２つ以上のウェルと機能的に接触するように配置するステップと、
前記フラッシュチャネルから、前記オリフィスを通して、前記ウェルのうちの１つまたは複数の中へ、処理溶液を流すステップと、
前記廃棄物チャネルを通して、または前記マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のマイクロチャネルを通して、前記処理溶液を、前記１つまたは複数のウェルから外に流すステップと、
それにより、再使用のために前記マイクロスケールデバイスを処理するステップとを含む方法。 A method of processing a microscale device for reuse, the method comprising:
Providing a manifold including one or more flash channels or one or more waste channels;
On the manifold in a configuration adapted to fluidly contact the one or more flash channels or the one or more waste channels and to functionally contact two or more wells of the microscale device. Providing two or more orifices disposed;
Positioning the manifold orifice in functional contact with the two or more wells;
Flowing a treatment solution from the flash channel through the orifice and into one or more of the wells;
Flowing the treatment solution out of the one or more wells through the waste channel or through one or more microchannels of the microscale device;
Thereby processing the microscale device for reuse.
前記マイクロスケールデバイスを、マニホールドと機能的に接触するように配置するステップと、
前記マイクロスケールデバイス内の１つまたは複数のウェルまたはマイクロスケールチャネルを洗浄するために、前記マニホールドから前記マイクロスケールデバイスへ、１つまたは複数の処理溶液を流すステップと、
プライミング溶液を使用して、前記マイクロスケールデバイスをプライミングするステップと、
前記マイクロスケールデバイスを再使用するステップとを含む方法。 A method for reclaiming a used microscale device, the method comprising:
Placing the microscale device in functional contact with a manifold;
Flowing one or more processing solutions from the manifold to the microscale device to wash one or more wells or microscale channels in the microscale device;
Priming the microscale device using a priming solution;
Reusing said microscale device.
１つまたは複数のメソスケールフラッシュチャネルあるいはメソスケール廃棄物チャネルを含むマニホールドを提供するステップと、
前記フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルと流体接触し、前記マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のウェルに機能的に接触するように適合された、１つまたは複数のオリフィスを提供するステップと、
前記１つまたは複数のウェルを前記１つまたは複数のオリフィスと接触させるステップと、
前記１つまたは複数のウェル、および前記フラッシュチャネルまたは廃棄物チャネルを含む流路を通して、ガスを流すステップと、
それにより、前記マニホールドの前記メソスケールチャネルのうちの１つまたは複数から、前記１つまたは複数のウェルから、あるいは前記マイクロスケールデバイスの１つまたは複数のマイクロチャネルから、１つまたは複数の処理溶液をフラッシングするステップとを含む方法。 A method of flushing a processing solution from a manifold or microscale device, the method comprising:
Providing a manifold including one or more mesoscale flash channels or mesoscale waste channels;
Providing one or more orifices in fluid contact with the flash channel or waste channel and adapted to functionally contact one or more wells of the microscale device;
Contacting the one or more wells with the one or more orifices;
Flowing a gas through a flow path comprising the one or more wells and the flash channel or waste channel;
Thereby, one or more processing solutions from one or more of the mesoscale channels of the manifold, from the one or more wells, or from one or more microchannels of the microscale device. Flushing.
複数のマイクロスケールチャネルと、
前記マイクロスケールデバイスの使用回数をカウントするためのカウンタを含むデータ記憶モジュールとを備える、マイクロスケールデバイス。 A microscale device, the microscale device comprising:
Multiple microscale channels;
And a data storage module including a counter for counting the number of times the microscale device is used.
77. The microscale device of claim 76, wherein use of the microscale device is discontinued when the number of cleaning cycles reaches a predetermined number stored in the programmable memory.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US49249603P | 2003-08-04 | 2003-08-04 | |
| US54659304P | 2004-02-20 | 2004-02-20 | |
| PCT/US2004/020169 WO2005016536A1 (en) | 2003-08-04 | 2004-06-23 | Methods and systems for processing microscale devices for reuse |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2006524797A true JP2006524797A (en) | 2006-11-02 |
| JP4217739B2 JP4217739B2 (en) | 2009-02-04 |
Family
ID=34197945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006501319A Active JP4217739B2 (en) | 2003-08-04 | 2004-06-23 | Method and system for processing microscale devices for reuse |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1651349B1 (en) |
| JP (1) | JP4217739B2 (en) |
| AT (1) | ATE439187T1 (en) |
| AU (1) | AU2004265249B2 (en) |
| CA (1) | CA2516340A1 (en) |
| DE (1) | DE602004022559D1 (en) |
| WO (1) | WO2005016536A1 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010008100A (en) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Sharp Corp | Microchannel sensor chip, and measuring device |
| JP2010539439A (en) * | 2006-09-22 | 2010-12-16 | 富士フイルム株式会社 | Clinical analyzer |
| JP2012528328A (en) * | 2009-05-29 | 2012-11-12 | ライフ テクノロジーズ コーポレーション | Fluidics system for continuous transport of reagents |
| JP2013520422A (en) * | 2010-02-18 | 2013-06-06 | アンパック バイオ−メディカル サイエンス カンパニー リミテッド | Microdevice manufacturing method |
| JP2014508026A (en) * | 2010-12-22 | 2014-04-03 | シリコン・バイオシステムズ・ソシエタ・ペル・アチオニ | Microfluidic device for manipulating particles |
| WO2017111119A1 (en) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | ウシオケミックス株式会社 | Microreactor |
| CN109414664A (en) * | 2016-07-06 | 2019-03-01 | 精密纳米***有限公司 | Intelligent Microfluidic Mixing instrument and kit |
| JP2021135040A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | 株式会社島津製作所 | Electrophoresis apparatus |
| US11951474B2 (en) | 2008-10-22 | 2024-04-09 | Life Technologies Corporation | Fluidics systems for sequential delivery of reagents |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1623763A1 (en) * | 2005-03-11 | 2006-02-08 | Agilent Technologies, Inc. | Chip with cleaning cavity |
| GB2466398B (en) * | 2007-10-17 | 2012-09-05 | Agilent Technologies Inc | Measurement device with motion-triggered data exchange |
| GB2516669B (en) | 2013-07-29 | 2015-09-09 | Atlas Genetics Ltd | A method for processing a liquid sample in a fluidic cartridge |
| CN114367320A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-19 | 广东永诺医疗科技有限公司 | Micro-droplet preparation device and preparation method thereof |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4649946A (en) * | 1984-03-29 | 1987-03-17 | Clean Chemical Co. | Pipet cleaning apparatus |
| US5443801A (en) * | 1990-07-20 | 1995-08-22 | Kew Import/Export Inc. | Endoscope cleaner/sterilizer |
| US5585069A (en) * | 1994-11-10 | 1996-12-17 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Partitioned microelectronic and fluidic device array for clinical diagnostics and chemical synthesis |
| US5872010A (en) * | 1995-07-21 | 1999-02-16 | Northeastern University | Microscale fluid handling system |
| US5851370A (en) * | 1997-01-24 | 1998-12-22 | Motorola Corporation | Automated electrophoresis system and method |
| US6787111B2 (en) * | 1998-07-02 | 2004-09-07 | Amersham Biosciences (Sv) Corp. | Apparatus and method for filling and cleaning channels and inlet ports in microchips used for biological analysis |
| EP1434850A2 (en) * | 2001-09-05 | 2004-07-07 | Essen Instruments, Inc. | High-throughput electrophysiological measurement system |
-
2004
- 2004-06-23 WO PCT/US2004/020169 patent/WO2005016536A1/en active IP Right Grant
- 2004-06-23 CA CA002516340A patent/CA2516340A1/en not_active Abandoned
- 2004-06-23 EP EP04776993A patent/EP1651349B1/en active Active
- 2004-06-23 AT AT04776993T patent/ATE439187T1/en not_active IP Right Cessation
- 2004-06-23 JP JP2006501319A patent/JP4217739B2/en active Active
- 2004-06-23 DE DE602004022559T patent/DE602004022559D1/en active Active
- 2004-06-23 AU AU2004265249A patent/AU2004265249B2/en not_active Ceased
Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010539439A (en) * | 2006-09-22 | 2010-12-16 | 富士フイルム株式会社 | Clinical analyzer |
| JP2010008100A (en) * | 2008-06-24 | 2010-01-14 | Sharp Corp | Microchannel sensor chip, and measuring device |
| US9550183B2 (en) | 2008-10-22 | 2017-01-24 | Life Technologies Corporation | Fluidics system for sequential delivery of reagents |
| US10478816B2 (en) | 2008-10-22 | 2019-11-19 | Life Technologies Corporation | Fluidics system for sequential delivery of reagents |
| US11040344B2 (en) | 2008-10-22 | 2021-06-22 | Life Technologies Corporation | Fluidics system for sequential delivery of reagents |
| US11951474B2 (en) | 2008-10-22 | 2024-04-09 | Life Technologies Corporation | Fluidics systems for sequential delivery of reagents |
| US9149803B2 (en) | 2008-10-22 | 2015-10-06 | Life Technologies Corporation | Fluidics system for sequential delivery of reagents |
| JP2014057954A (en) * | 2009-05-29 | 2014-04-03 | Life Technologies Corp | Fluidics system for continuously transporting reagents |
| JP2012528328A (en) * | 2009-05-29 | 2012-11-12 | ライフ テクノロジーズ コーポレーション | Fluidics system for continuous transport of reagents |
| JP2013520422A (en) * | 2010-02-18 | 2013-06-06 | アンパック バイオ−メディカル サイエンス カンパニー リミテッド | Microdevice manufacturing method |
| JP2017077557A (en) * | 2010-12-22 | 2017-04-27 | メナリーニ・シリコン・バイオシステムズ・ソシエタ・ペル・アチオニ | Microfluidic device for manipulation of particle |
| US9950322B2 (en) | 2010-12-22 | 2018-04-24 | Menarini Silicon Biosystems S.P.A. | Microfluidic device for the manipulation of particles |
| JP2014508026A (en) * | 2010-12-22 | 2014-04-03 | シリコン・バイオシステムズ・ソシエタ・ペル・アチオニ | Microfluidic device for manipulating particles |
| WO2017111119A1 (en) * | 2015-12-25 | 2017-06-29 | ウシオケミックス株式会社 | Microreactor |
| JPWO2017111119A1 (en) * | 2015-12-25 | 2017-12-28 | ウシオケミックス株式会社 | Microreactor |
| US10512889B2 (en) | 2015-12-25 | 2019-12-24 | Ushio Chemix Corporation | Microreactor |
| CN109414664A (en) * | 2016-07-06 | 2019-03-01 | 精密纳米***有限公司 | Intelligent Microfluidic Mixing instrument and kit |
| JP2019528174A (en) * | 2016-07-06 | 2019-10-10 | プレシジョン ナノシステムズ インコーポレーテッドＰｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｎａｎｏｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｃ | Smart microfluidic mixing device and cartridge |
| KR20220080016A (en) * | 2016-07-06 | 2022-06-14 | 프레시젼 나노시스템스 인코퍼레이티드 | Smart microfluidic mixing instrument and cartridges |
| KR102438219B1 (en) * | 2016-07-06 | 2022-08-30 | 프레시젼 나노시스템스 유엘씨 | Intelligent Microfluidic Mixing Instruments and Cartridges |
| JP2022128602A (en) * | 2016-07-06 | 2022-09-02 | プレシジョン ナノシステムズ インコーポレーテッド | Smart microfluidic mixing instrument and cartridges |
| KR102447457B1 (en) * | 2016-07-06 | 2022-09-27 | 프레시젼 나노시스템스 유엘씨 | Smart microfluidic mixing instrument and cartridges |
| KR20190025836A (en) * | 2016-07-06 | 2019-03-12 | 프레시젼 나노시스템스 인코퍼레이티드 | Intelligent microfluidic mixing devices and cartridges |
| JP2021135040A (en) * | 2020-02-21 | 2021-09-13 | 株式会社島津製作所 | Electrophoresis apparatus |
| JP7347256B2 (en) | 2020-02-21 | 2023-09-20 | 株式会社島津製作所 | electrophoresis device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1651349A1 (en) | 2006-05-03 |
| EP1651349B1 (en) | 2009-08-12 |
| AU2004265249B2 (en) | 2007-07-05 |
| WO2005016536A1 (en) | 2005-02-24 |
| ATE439187T1 (en) | 2009-08-15 |
| CA2516340A1 (en) | 2005-02-24 |
| JP4217739B2 (en) | 2009-02-04 |
| DE602004022559D1 (en) | 2009-09-24 |
| AU2004265249A1 (en) | 2005-02-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7514046B2 (en) | Methods and systems for processing microscale devices for reuse | |
| JP4217739B2 (en) | Method and system for processing microscale devices for reuse | |
| US10794913B2 (en) | Unitary cartridge for particle processing | |
| CN102066948B (en) | Method and apparatus for analyte processing | |
| US20190168221A1 (en) | Microfluidic Chips and Cartridges and Systems Utilizing Microfluidic Chips and Cartridges | |
| US7198956B2 (en) | Automated fluid handling system and method | |
| CN101006344B (en) | Automat system for handling microfluidic devices | |
| US20030230488A1 (en) | Microfluidic device preparation system | |
| US20110318840A1 (en) | Fluidic cartridge for detecting chemicals in samples, in particular for performing biochemical analyses | |
| KR101306338B1 (en) | Microfluidic device and microfluidic system including thereof | |
| US20040224339A1 (en) | Biochemical reaction cartridge | |
| WO2004052540A9 (en) | Configurable microfluidic substrate assembly | |
| US20040223874A1 (en) | Biochemical reaction cartridge | |
| US6911181B1 (en) | Self-dispensing storage device | |
| EP3523035B1 (en) | Analysis device and method for testing a sample | |
| WO2011090801A1 (en) | Modular cartridge for liquid transport | |
| CN111468197B (en) | Hydraulic-driven elastic diaphragm micro valve for centrifugal microfluidic system and preparation method thereof | |
| US20100095986A1 (en) | Method of cleaning micro-flow passages | |
| EP2069800B1 (en) | Clinical analysis apparatus | |
| JP2008249542A (en) | Clinical analysis system | |
| US20210268502A1 (en) | Analysis device and method for testing a sample |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080625 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080922 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081022 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081110 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4217739 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111114 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 4 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131114 Year of fee payment: 5 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |