JP2013532472A - 合成液体セル - Google Patents

Abstract

分析試料処理方法は、カプセル化液入力からカプセル化液を抽出させるステップと;
抽出されたカプセル化溶液を(a)安定化機能を含むキャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出させるステップと、（ｂ）安定化機能に近接させ、カプセル化液は前記キャリア液と不混和性であり、これにより、放出されたカプセル化液はキャリア液と混合せず、キャリア液上に浮遊し、安定化機能によって固定されるステップと、分析試料液入力から分析試料液を抽出させるステップと、抽出された分析試料液を放出させるステップであって、分析試料液は、カプセル化溶液およびキャリア液と不混和性であり、これにより分析試料液はカプセル化液またはキャリア液と混合しないステップと、を含む。

Description

（関連出願の相互参照）
[0001] 本出願は、米国仮出願
第61/344,434（出願日2010年7月22日）、第61/470,515（出願日2011年4月1日）、および第61/470,520（出願日2011年4月1日）の各々を参照によりその全体を説明したものとしてここに含める。

[0002] 背景技術
[0003] 現在、生化学試料の処理には多くの重要な欠点がある。これらは大容量を必然的に伴い-高い試薬コスト;高い消費コスト;および相互汚染により非常に影響を受けやすい労働集約型のプロトコルおよびプロセスが生じる。これらの理由により、生化学プロセス内の個々の試料の完全なコントロールおよび単離は、現在のところ保証できない。

[0004] 多くの生化学プロセスの応用として-配列ビード製剤、ピロシークエンシング、核酸連結反応およびポリメラーゼ連鎖反応-および以下に制限されないが、ボリューム・サイズ、化学検査コスト、労務費および反応効率は明らかである。

[0005] 配列ビード製剤は、小型のビードが応用に特有の化学的性質で被覆されるプロセスである。例えばDNA複製では、ビードは最初に増幅プロセスに先立ちDNAプライマーで被覆される。最近の最先端技術のシーケンサーでも、標的分子の比較的高い局所濃度は、正確な配列には必要である。処理されるビードの80%が十分に被覆されれば正確なシーケンシングが保証されると言うのが典型的なプロトコルであると現在のところ推定されている。したがって、比較的標的試料の高濃度を保証するのに、多くのビードを使用して統計精度をあげなければならない。更に、上塗りを施したビードさえあるウェルから別のウェルまで移動させると、必然的にビードおよび懸濁流体の両方に損失が生じる。これは、今日のピペット操作および液体ハンドリング・システムに本来的な無駄容積および非能率の結果です。この生化学プロセスは、一般に10マイクロリットルから200 マイクロリットルまでに及ぶ典型的な量の96または384の静止したウェルプレート内で行なわれる。

[0006] 別の生化学プロセス(パイロシークエンシング)は、比較的高濃度の核酸を、プライマーで被覆したビードと混合させる。核酸はビード上にクローンのコロニーを付着させ形成させる。その後、これはエマルジョンベースのPCRを使用して増幅させる。
シークエンサーは、多くのピコリッターの大きさのウェルを有し、これらのウェルは単一のビードには十分な大きさであり、シーケンシングに必要な適切な酵素を含む。パイロシークエンシングは、ルシフェラーゼ酵素を使用して読出用の光を生成し、シークエンサーは、追加されたヌクレオチドのウェルの写真を撮る。このプロセスでの重要な障害の1つは、ビードをプライマーで効率良く被膜できるかである。現在の技術を使用するビードの割合はプライマー化学作用では適切に被覆されず、より貧弱な反応効率が生じている。今日の技術を使用してビードの被覆効率を改善するには、維持できないくらいに試薬コストを増加させる必要がある。

[0007] 核酸連結反応内では、同様の生化学的処理の問題が発生する。核酸連結反応は、組換え型核酸配列を生成する現代の分子生物学研究の重要なツールになった。例えば、核酸リガーゼを制限酵素と共に使用して、核酸断片（多くの場合遺伝子）を遺伝子工学の使用用にプラスミドの中へ挿入する。核酸連結反応は分子生物学の比較的一般的な技術であり、短いDNA鎖が、特定温度（使用するプロトコルに依存するが一般に16℃〜25℃）で
リガーゼと呼ばれる酵素の作用によってともに連結されることがある。2つを超える短いDNA鎖配列を連結するために、例えば合成遺伝子配列を作製する場合、すべてのDNA鎖を組み合わせて次に連結反応を行なわせるということはできない。このようにすると、1つの鎖の末端が正しくない鎖のスタートにつながれるランダムシーケンスが生じるだろう。遺伝コードの順序が重要である合成的に構築された遺伝子では、この不正確な配列(すなわち不正確な配位)は望ましくはないだろう。この技術を遂行するには、正確に最初に近隣の配列のペアの組合せを連結して正確な配位を産出しなければならない。これらのコンストラクト対は次に正確な配位に連結させられて、さらに長い合成コンストラクトが構築される。このプロセスは大量のかつ複雑な化学処理および操作を含んでいる。これは全く労働集約的なプロセスであるか、または最近の液体処理を使用して遂行すれば、大きな消費コストが生じ、良く知られている静止ウェルプレートおよびピペット吸引除去での無駄容量損失を被る。最近の液体ハンドリング技術を使用するとまた、小量のミキシングおよびコントロールは比較的小量を吸引し操作する能力に制限される。核酸連結反応の中で使用される典型的な容量は、10〜200マイクロリットルで50塩基対〜200塩基対の核酸鎖長を有する。

[0008] ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は広範囲に使用され分子生物学の多くの応用で標的のDNAおよびcDNAを増幅してきた。PCR技術は単一あるいは複数のDNAを増幅して、特定のDNA塩基配列の何千から何十億ものコピーを生成する。現代のPCR機器は10〜200マイクロリットルの反応容積中でPCRプロセスを行う。小さな容量中でPCRを実行することへの最大の障害のうちの1つは、構成試薬の小さな容量をマニュアル・ピペットで操作する際の困難さである。大容量のサイズであるということは、サブナノリットルを投薬し混合するには既存の技術は能力が欠けているという証拠である。更に、流動システムに基づいた次世代微量流体技術については、これらはまだ生化学プロセスに必要なサンプルの実際量に対する投薬の初期容量によって制限されている。これらの微量流体システムも、 生化学プロセス中には試料の規定プロトコルのコントロールに制限される。これらのシステムは典型的にはミクロスケールの流路ネットワークに依存しており、サブマイクロリットル容量を輸送し混合する。これらの技術の主な欠点のうちのいくつかは次のとおりである:微量流体カードの使い捨ての（汚染を防止のため）-各試料の動的制御の不足（生化学プロセス中の任意の時点で任意の個々の試料を輸送し混合すること）、およびシステムの閉構成。

[0009] 特に、ディジタルポリメラーゼ連鎖反応(dPCR)の現在の方法は、1つのDNA鋳型が各サブボリュームに残るまで、初期試料を分割して多数のより小容量にすることによって遂行する。DNAを含んでいる陽性のサブボリュームの数を数えることで、原体積中の初期コピー数を計算できる。典型的には、これは階段希釈ステップをして統計的に反応容積当たり1つのDNA標的の試料標的を生成することである。統計的に、全容積の一部分を試験して最初のコピー数を決定して良く、従ってPCR反応総数の削減ができる。
しかしながら、まれな標的検出については統計精度を改善するのにより多くの部分容量について試験する必要がある。これによってより多くの空のボリュームおよびより大きな試験ボリュームが生じる-従ってより多くの化学検査、時間、機器装備、試料処理および処理ステップを使用することになる。

[0010] dPCRの別の方法では、それによってテスト容積のエマルジョンが油脂ベースのキャリア中で生成される。この方法は、必要とする機器の数、および結果を得るのに必要な時間を減らす労力と言える。最初に、標的試料を、キャリアオイル内に1つの飛沫当たり1つ未満のコピーの統計的分布になるように十分に小さな容量へ希釈させ乳化させる。次に、より大きな容積を単一の試料容積として扱い、PCRプロトコルを使用して処理することができる。しかしながら、この方法は、一般に終点検出に制限される。
さらなる計測は、フローサイトメーターの形式が必要で、そのためにセンサーを通過する流動飛沫毎に標的の存在を検知することができる。フローサイトメーターは低速である;
高価;特定の液状媒体が必須であり、端点検出だけができる。端点検出の制限は、ポスト処理ステップの要求条件を含む;より低い感度;結果を得るまでの長い時間;特異性およびより多くの計測。エマルジョンベースのPCR法のさらなる挑戦として、必要とされる安定性および各飛沫のコントロールがあげられる。飛沫の合併または剥片によって、さらなる統計誤差が処理に持ち込まれる。

[0011] 最近のピペットおよび液体ハンドリング・システムでは、与えられた初期容量の100%を処理することができない。ピペットに関して、液体貯蔵システム（静止ウェルプレート）およびそのシステム内の機械的な動作の両方によって、試料の完全な吸引除去が妨げられる。この静止プレート中の損失容量あるいは不感容量は表面の湿潤性および形状によって説明できるが、現在の技術のどちらも説明することができない。

[0012] 流動システムでは、生化学プロセスの終盤中、あるいは終盤で個々の生物学的試料を収集することは、既存の技術にとって非常に挑戦的であることが分かっている。
典型的な連続流動システムは、重要な流体の容易な回収を（特にマイクロスケールで）技術的に困難にするポンプおよび貯蔵所から構成されている。さらに、流動システム内では、システムの最初のプライマー処理は、時間を浪費し、高価で、である、また不正確に行われれば、生物学的試料の再テストが必要となるテストの突発事故につながる。

[0013] 既存の生化学処理の別の短所は、ナノリットルおよびサブナノリットル容積の生化学的プロセスを自動化できないことである。個々の試料の輸送、ミキシングあるいは回収は既存の自動技術によって行なうことができない。

[0014] 少量の流体の操作が必要なより一般的な化学的処理（総称的な微量化学など）で、静止ウェルプレートにあるいはシステム内に残る廃液量において現在の技術の限度を明確に見ることができる。これは、現在の技術がより精巧な分子生物学技術によって要求されるより小さな容量を投薬しコントロールする能力に欠けることに由来する結果であり、また高効率からの要請でもある。

[0015] したがって、本発明は、上記の問題のうちのいくつかを少なくとも克服するために改善された試料処理を提供することを目的としている。

[0016] 発明の概要
[0017] 合成液体セルの製作および操作用の装置、システムおよび方法を開示する。

[0019] 図1Aおよび1B、静電力を使用して合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0019] 図2Aおよび2B、疎水性効果を使用して合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0019] 図3Aおよび3B、指向性空気コントロールを使用して合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0022] 図4A-4F、コントロール・チューブの使用および流方向を可変させて、合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0022] 図4A-4F、コントロール・チューブの使用および流方向を可変させて、合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0022] 図4A-4F、コントロール・チューブの使用および流方向を可変させて、合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0023] 図5、静電力を使用して合成液体セルのコントロールすることを概略的に説明する図である。 [0024] 図6A-6C、疎水性効果を使用して、合成液体セルのコントロールすることを概略的に説明します。 [0025] 図7、指向性空気コントロールを使用して合成液体セルのコントロールすることを概略的に説明する図である。 [0026] 図8、合成液体セルを固定する静的制御突起を概略的に説明する図である。 [0027] 図9Aおよび9B、静電力を使用する静的な疎水性制御面に沿った生化学の連続的な流出処理用の移送機序を概略的に説明する図である。 [0028] 図10A-10F、コントロール・チューブおよび流方向可変を使用して、本発明の多重試料合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0028] 図10A-10F、コントロール・チューブおよび流方向可変を使用して、本発明の多重試料合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0029] 図11A-および図11C、静電力を使用して多重試料合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0030] 図12Aおよび12B、多重試料合成液体セルを示す写真である。 [0031] 図13A-および図13C、表面張力を利用して多重試料合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0032] 図14A-および図14B、機械的撹拌を利用して多重試料合成液体セルを生成することを概略的に説明する図である。 [0033]] 図15Aおよび図15B、エマルジョンベースの多重試料合成液体セルの写真である。 [0034] 図16、多数の内部試料標的を備えた多重試料合成液体セルの写真である。 [0035] 図17Aおよび図17B、指向性空気コントロールを利用して多重試料合成セルをすることを概略的に説明する図である。 [0036] 図18A-18C、疎水性効果を使用して、試料合成液体セルをコントロールすることを概略的に説明する図である。 [0037] 図19Aおよび19B、安定化機能を備えた疎水性制御面を使用して多重試料合成セルの輸送を概略的に説明する図である。 [0038] 図20、静電力を使用して、多重試料合成液体セルをコントロールすることを概略的に説明する図である。 [0039] 図21は、指向性空気コントロールを使用して、多重試料合成液体セルをコントロールすることを概略的に説明する図である。 [0040] 図22、合成液体セルを固定する静的制御突起を概略的に説明する図である。 [0041] 図23は、合成液体セルの源試料を配置するために使用される中央制御量を備えた多重試料合成液体セルの写真である。 [0042] 図24A-24D、合成液体セル用の1ユニットの疎水性安定化機能を概略的に説明する図である。 [0042] 図24A-24D、合成液体セル用の1ユニットの疎水性安定化機能を概略的に説明する図である。 [0043] 図25A-25D、合成液体セル用の複数の疎水性安定化機能構造を概略的に説明する図である。 [0044] 図26、単一の合成液体セル用の2つの疎水性安定化機能を概略的に説明する図である。 [0045] 図27A-27B、コントロール・チューブおよび可変流方向を使用する安定化機能を有する疎水性円材に沿う離散的な位置での合成液体セルのポジショニングを概略的に説明する図である。 [0046] 図28、疎水性安定化機能アレーを概略的に説明する図である。 [0047] 図29、安定化機能を備えた疎水性制御面を使用する合成液体セルの輸送機序を概略的に説明する図である。 [0048] 図30Aおよび30Bは、疎水性の安定化機能を使用して、合成液体セルアレー用の輸送機序を概略的に説明する図である。 [0049] 図31は単一の合成液体セル・ネットワークを説明するダイヤグラムである。 [0050] 図32A-32F、合成流体ネットワーク内の合成液体セルの搬送方法を説明するダイヤグラムである。 [0051] 33A-33E 、合成流体ネットワーク内の合成液体セルの混合プロセスを説明するダイヤグラムである。 [0052] 図34Aおよび34B、合成流体ネットワーク内の2つの合成液体セルを融合させることを示す写真である。 [0053] 図35A-35C、合成流体ネットワーク内の2つの合成液体セルを融合して多重試料合成液体セルを生成することを示す写真である。 [0054] 図36A-36E、合成液体セルを融合させて合成流体ネットワーク内に多重試料合成液体セルを生成することを概略的に示す写真である。 [0055] 図37A-37C、4つの合成液体セルが２段階で合成される合成流体ネットワークを概略的に説明する図である。 [0056] 図38A-38G、32の合成液体セルが5段階で合成される合成流体ネットワークを概略的に説明する図である。 [0056] 図38A-38G、32の合成液体セルが5段階で合成される合成流体ネットワークを概略的に説明する図である。 [0057] 図39、恒温核酸増幅用の合成液体セル装置を概略的に説明する図である。 [0058] 図40、円盤状の疎水性プラットフォーム上の一連の安定化機能を概略的に説明する図である。 [0059] 図40A、円盤状のプラットフォームを使用する典型的なシステムを示す図である。 [0060] 図41A-41D、合成流体ネットワークの生成を説明するダイヤグラムである。 [0061] 図42A-42Dは、流体経路コントロールを閉じ込めている不混和性のバッファー用の疎水性制御面を説明するダイヤグラムである。 [0062] 図43-47、コントローラー・プログラミングとしてインプリメントできる様々な方法を説明する図である。 [0062] 図43-47、コントローラー・プログラミングとしてインプリメントできる様々な方法を説明する図である。 [0062] 図43-47、コントローラー・プログラミングとしてインプリメントできる様々な方法を説明する図である。 [0062] 図43-47、コントローラー・プログラミングとしてインプリメントできる様々な方法を説明する図である。 [0062] 図43-47、コントローラー・プログラミングとしてインプリメントできる様々な方法を説明する図である。

[0063] 発明の詳細
[0064] 本発明は、不混和性の流体セル内で、かつ互いに不混和性のキャリア流体の自由表面に位置する生物学的試料を生成する実施形態および方法を提供する。本発明は、合成液体セル(「合成流体セル」と同義)内に、かつ不混和性のキャリア流体に位置する生物
学的試料の生成、および/または位置コントロール、および/または移動コントロール、および/または混合および/または処理に関わる。

[0065] 生物学的試料は、典型的には合成液体セルのキャリア流体の密度と外側の流体の密度との間の密度を持つ。キャリア流体は典型的には合成液体セルの外側の流体の密度より高い密度を持つ。

[0066] 流体の密度の典型的な値は、キャリア流体用で1,300kg/m3〜2,000kg/m3、不混和性の流体セル用で700kg/m3〜990kg/m3および生物学的試料用で900kg/m3〜1200kg/m3まで値の範囲内にある。作動液および密度のそのような1つのセットの例は、本明細書に概説されるが、これらに制限される訳ではない;キャリア流体は、油脂密度約1,900kg/m3のFluorinertFC-40「フルオロ炭酸塩化」である;合成液体セルの外側の流体は約920kg/m3のフェニルメチルポリシロキサン(シリコーンオイル)密度である;また生物学的試料は、密度約1000kg/m3のPCR試薬の水溶性ベースの溶液である。

[0067] 別の実施形態では、キャリア流体は全フッ素置換されたアミン油である。

[0068] 別の実施形態では、封入された流体はフェニルメチルポリシロキサンの溶液ベースの油脂およびポリソルベート添加剤である。添加剤は2〜8の範囲の親水‐親油性バランス番号を持つ。添加剤の合体合計の親水‐親油性バランス番号は、2〜8の範囲にある。ポリソルベート添加剤の例はSPAN80、SPAN 65およびトゥイーン20であるが、これらに制限されるわけではない。カプセル化流体バッファー内のこれらの添加剤は、0.001%と10%との間にある。

[0069] 別の実施形態では、標的試料は水性溶媒中の固形微粒子懸濁液である。またカプセル化流体は、フルオロカーボンベースの油脂のキャリア流体上のフェニルメチルポリシロキサンベースの油脂である。

[0070] 別の実施形態では、標的試料はフェニメチルポリシロキサンベースの油脂中の水溶性の媒体である。またカプセル化流体は、フルオロカーボンベースの油脂のキャリア流体上のフェニルメチルポリシロキサンベースの油脂である。

[0071] いくつかの実施形態では、制御面は疎水性材料である。

[0072] 合成液体セルを作製および操作用に使用されるシステムは、典型的にはコントローラー(プログラム可能なコンピュータなど)の管理下の液体ハンドリング・システムを含んでいる。コントローラーは、液体ハンドリング・システムに様々なステップ（このプログラム・ステップは非一時的なコンピュータ可読媒体に格納されている）を行なわせるように典型的にプログラムされる。

[0073] 合成液体セルの生成
[0074] 図1Aを参照して、生物学的試料1、および互いに不混和性のキャリア流体3の自由表面に置かれた互いに不混和性の流動性のセル2は制御面4を使用して組み合わせることができる。1つの実施形態では、制御面4は、静電力を使用して不混和性の流動性のセル2の位置をコントロールする。制御面は荷電され、不混和性の流動性のセルの隣接に運ばれ、電荷分離が生じる。例えば、制御面は大きな陽電荷を与えられ、不混和性の流体セル内の負に帯電したイオンが帯電体の方へ分離する。結果は、極の電荷分離および帯電体への付着力である。図1Bを参照して、合成液体セル5が生成される。

[0075] 別の実施形態において、FIG.2Aを参照して、生物学的試料21、および互いに不
混和性のキャリア流体22の自由表面に置かれた互いに不混和性の流動性のセル22は制御面23を使用して組み合わせることができる。制御面23は、疎水性効果を使用して不混和性の流動性のセル20の位置をコントロールする。疎水性表面は水溶性ベースの媒体をはね返す、しかしシリコーンベースの油脂は、表面を容易に湿らせ毛状の張力を利用してコントロールができる。制御面23を不混和性の流体セル20と接触させると、不混和性の流体セル20によって本体の表面に湿潤がもたらされる。その後、流体セルは、制御面23を移すことによりキャリア流体22上の位置へ輸送される。FIG.2Bを参照して、合成セル24が生成される。

[0076] 別の実施形態において、FIG. 3Aを参照して、互いに不混和性のキャリア流体32の自由表面に置かれた生物学的試料31および互いに不混和性の流体セル30は方向制御チューブ33を使用して組み合わせられる。方向制御チューブ33はエアージェットを提供する、このエアージェットは不混和性の流体セル30に当てられると、移送の抵抗力より大きな抵抗力を生成し、それによって管理された方式でセル液を輸送する。図3Bを参照して、合成液体セル34が生成される。

[0077] 別の実施形態では、図4Aを参照して、合成液体セルが提示された方法およびシステムを使用して生成できる。図4Aを参照して、ウェルプレート41は1以上の位置(B1、B2、B3)に生物学的試料42を含んでおり、不混和性の流体43によって覆われる。コントロール・チューブ44はチューブを横切って制御可能な圧力を保持する。この動作モードでは、連続的な圧力損失はチューブ内に保持され、それによってチューブが不混和性の流体43との接触するように移動する場合、不混和性の流体43をチューブに回収する。多くの不混和性の流体43はチューブへ回収される。図4Bを参照して、コントロール・チューブ44は生物学的試料41に形を変えて、多くの生物学的試料C1を回収する。
図4Cを参照して、コントロール・チューブは不混和性の流体層に戻り多くの不混和性の流体を回収する。これに続いて、コントロール・チューブは流体のオーバーレイを出て、一方の同じ生物学的試料位置、あるいは新しい生物学的試料位置で手続きを繰り返す前に空気を回収する。図4Dを参照して、コントロール・チューブを、生物学的試料C1、C2、C3、不混和性の流体および不混和性の流体および生物学的試料を分離する空隙45を積み込む。図4Eを参照して、コントロール・チューブを生物学的適合の容器47に収容されたキャリアオイル層46の上に配置する。コントロール・チューブは、キャリアオイル46の自由表面に接するかあるいはその0mm〜3mm上に配置して良い。流動方向は、コントロール・チューブおよび不混和性の流体内で逆転され、サンプルおよび不混和性の流体はキャリアオイルの自由表面上に沈殿して、合成液体セルを生成する。
図4Fを参照して、合成液体セル48が全て沈殿するとコントロール・チューブは新しい位置へ移動し、次の合成液体セルを沈殿する。

[0078] 合成液体セルの輸送
[0079] 別の実施形態では、図5を参照して、合成液体セル51は制御面53を使用する不混和性のキャリア流体52上で運ばれる。制御面53は、静電力を使用して不混和性の52の位置をコントロールする。制御面は荷電され、合成液体セルの外側の流体の隣接に運ばれ、電荷分離が生じる。例えば、制御面は大きな陽電荷を与えられ、不混和性の流体セル内の負に帯電したイオンが帯電体の方へ分離する。その結果は、極の電荷分離および帯電体への付着力である。この輸送運動を使用して、1つ以上の合成液体セルを融合させるか、あるいは追加の生物学的試料を合成液体セルに加えることができる。

[0080]別の実施形態において、FIG.6A を参照して、互いに不混和性のキャリア流体62の自由表面に置かれた合成液体セル61は制御面63を使用して輸送することができる。制御面63は、疎水性効果を使用して合成液体セル61の位置をコントロールする。疎水性表面は水性の基づいた媒体を押し戻し、しかしシリコーンベースの油脂は、表面を容易に湿らせ
毛状の張力を使用するコントロールができる。制御面63を合成液体セル61と接触させると、合成液体セル61の外側の流体によって本体の表面に湿潤がもたらされる。その後、合成液体セルは、制御面63を移すことによりキャリア流体62上の位置へ輸送することができる。この輸送運動を使用して、1つ以上の合成液体セルを融合させるか、あるいは追加の生物学的試料を合成液体セルに加えることができる。

[0081] 別の実施形態では図7を参照して、不混和性のキャリア流体72上に置かれた合成液体セル71は、方向制御チューブ73を使用してその位置をコントロールできる。方向制御チューブ73はエアージェットを提供し、エアージェットは不混和性の71に当てられると、移送の抵抗力より大きな抵抗力を生成し、それによって管理された形でセル液を輸送する。この輸送運動を使用して、1つ以上の合成液体セルを融合させるか、あるいは追加の生物学的試料を合成液体セルに加えることができる。

[0082] 別の実施形態では、図8Aを参照して、不混和性のキャリア流体82に置かれた合成液体セル81は、基部84に付けられた疎水性突起83を使用して、一時的に固定できる。この輸送運動を使用して、1つ以上の合成液体セルを融合させるか、または追加の生物学的試料を合成液体セルに加えることができる。

[0083] 別の実施形態では、合成液体セルは静電力と疎水性効果の組合せを利用して移動させることがでる。図9Aおよび9Bを参照して、合成液体セル91は不混和性のキャリア流体92に置かれ、疎水性トラック93に接して置かれる。動的制御面94は、流体静力学の力を使用して規定された疎水性トラックに沿って合成液体セルを移動させる。
さらに動的制御面94を使用して、疎水性円材から合成液体セルを分けて、かつ合成液体セルを独立にまたは別の疎水性位置へ移動させることができる。この輸送運動を使用して、1つ以上の合成液体セルを融合させるか、または追加の生物学的試料を合成液体セルに加えることができる。

[0084] 別の実施形態では、疎水性円材は、部分的にキャリア流体に浸水している。

[0085] 別の実施形態では、多数の制御表面があって、個別の合成液体セルが独立に運動ができる。

[0086] 別の実施形態では、輸送運動は、疎水性効果を使用する動的制御の組合せである。合成液体セルは不混和性のキャリア流体に置かれ、疎水性トラックに接する。動的制御面は、疎水性効果を利用して規定された疎水性トラックに沿って合成液体セルを動かす。さらに動的制御面を使用して、合成液体セルを疎水性円材から分けて、かつ合成液体セルを独立にあるいは別の疎水性位置へ移動させることができる。この輸送運動を使用して、1つ以上の合成液体セルを融合させるか、または追加の生物学的試料を合成液体セルに加えることができる。

[0087] 別の実施形態では、キャリア流体は連続的流動流体である、そして生じた運動量によってその流線に沿って合成液体セルを輸送する。別の実施形態では、キャリア流体運動量は、静的な疎水性表面によって支援され、それにそって合成液体セルが前進する。別の実施形態では、キャリア流体運動量は、動的な疎水性表面によって支援され、それにそって合成液体セルが輸送される。

[0088] 他の方法が言及されないならば、合成液体セルに関する本明細書に開示されたいずれについてもおおむね、特に多重試料合成液体セルに適応する。

[0089] 多数の試料を有する合成液体セルの生成
[0090] 実施形態の１つでは、図10A-10Fを参照して、合成液体セルが提示された方法およびシステムを使用して生成できる。図10Aを参照して、ウェルプレート41は1以上の位置(B101、B102、B103)に生物学的試料42を含んでおり、不混和性の流体43によって覆われる。コントロール・チューブ44はチューブを差し渡って制御可能な圧力を保持する。この動作モードで、連続的な圧力損失はチューブ内に保持され、それによって、コントロール・チューブ44が不混和性の流体43との接触するように移動する場合、不混和性の流体43をコントロール・チューブ44に回収する。多くの不混和性の流体43はチューブへ回収される。図10Bを参照して、コントロール・チューブ44は生物学的試料41に形を変えて、多くの生物学的試料C101を回収する。図10Cを参照して、コントロール・チューブは不混和性の流体層に戻り多くの不混和性の流体を回収する。これに続いて、コントロール・チューブは同じ生物学的試料で手続きを繰り返すか、またはまだ新しい生物学的試料位置で手続きを繰り返す前に流動性のオーバーレイ内にいながら移動する。その後、多重試料合成液体セルの不混和性の流体および生物学的試料を回収するのに続いて、コントロール・チューブは不混和性の油脂から出て、また新しい合成液体セルの手続きを繰り返す前に空気を回収する。図10Dを参照して、コントロール・チューブは多重試料合成液体セル用の生物学的試料C101、C102、C103および不混和性の流体が装填される。図10Eを参照して、コントロール・チューブを生物学的適合の容器47に収容されたキャリアオイル層46の上に配置する。コントロール・チューブは、キャリアオイル46の自由表面に接するかあるいはその0mm〜3mm上に配置して良い。流動方向は、コントロール・チューブおよび不混和性の流体内で逆転され、サンプルおよび不混和性の流体はキャリアオイルの自由表面上に沈殿して、多重試料合成液体セルを生成する。図10Fを参照して、多重試料合成液体セル48が全て沈殿するとコントロール・チューブを新しい位置へ移動し、次の多重試料合成液体セルを沈殿させる。

[0091] 図11A-11Cを参照して、相互に不混和性のキャリア流体203の自由表面の1つ以上の位置(S1、S2)の生物学的試料201および1つ以上の位置(O1、O2)の相互に不混和性の流体セル202は制御面204を使用して組み合わせられる。制御面204は、静電力を使用して不混和性の流体セル202の位置をコントロールする。制御面は荷電され、不混和性の流動性のセル202の隣接に運ばれ、電荷分離が生じる。例えば、制御面204は大きな陽電荷を与えられ、不混和性の流体セル202内に負に帯電したイオンが帯電体の方へ分離する。その結果は、極の電荷分離および帯電体への付着力である。図11Bを参照して、合成液体セル205が1つ以上の位置(D1、D2)で生成される。制御面204は、静電力を使用して合成液体セル205の位置をコントロールする。図11Cを参照して、多重試料合成液体セル206は2つ以上の合成液体セルを融合して生成される。

[0092] 図12Aおよび12Bは、この方法から生まれる多重試料合成液体セルを示す画像である。この例において、2%の緑の色素および15マイクロリットルの不混和性の流体（フェニルメチルポリシロキサン）ー5%のポリソルベート添加剤を有するPD5油脂ーSPAN80(v/v)、を有する2.5マイクロリットルの蒸留水から構成される合成液体セルが生成された。第２の合成液体セルは同じ試薬で生成された。ただし蒸留水の中で2%の赤色染料は緑の色素の代わりに使用された。色は図中の灰色の異なる濃淡で区別できる。
2つの合成液体セルは、疎水性表面(これらのイメージでは逆のV形をなす)を使用して融合され、疎水性円材上の安定化機能内に置かれた。

[0093] 別の実施形態では、図13A-13Cを参照して、コントロール・チューブ223内の生物学的試料220、および互に不混和性のキャリア流体222の自由表面に置かれた互に不混和性の流体セル221は、管状の制御面223の疎水性効果を利用して組み合わせることができる。制御チューブ223は、疎水性効果を使用して不混和性の流動性のセル221の位置をコントロールする。疎水性表面は水性ベースの媒体を押し戻す、しかしシリコーンベースの油脂は、表面を容易に湿潤させ毛状の張力を使用して制御ができる。図13Bを参照して、コン
トロール・チューブ223を不混和性の流動性のセル221と接触させると、不混和性の流体セル221によって本体表面に湿潤がもたらされる。その後生物学的試料220は放出されキャリア流体222上の不混和性の流体セル221と接触する。図13Bを参照して、合成液体セル224が生成される。図13Cを参照して、別の生物学的試料容積でこの手続きを繰り返すことによって、多重試料合成液体セル225が生成される。

[0094] 別の実施形態において、図14A および14Bを参照して、互いに不混和性のキャリア流体232の自由表面に置かれた互いに不混和性の流動性のセル231内の生物学的試料230は超音波面235を使用して再分できる。図14Bを参照して、多重試料合成液体セル236が生成される。

[0095] 図15Aおよび15Bは、図14Bのセル236のような多重試料合成液体セルを示す画像である。この例では、100マイクロリットルの蒸留水を、フェニルメチルポリシロキサンベースの油脂ー5%のポリソルベート添加剤を有するPD5ーSPAN80(v/v)、を含む500マイクロリットルの不混和性の流体セル内で攪拌した。図15Bは、生物学的試料用の2%の緑の色素を有する蒸留水を使用した。図15Aおよび15Bは20マイクロリットルの代表試料である。

[0096] 別の実施形態では、多数の異なる試料標的からなる多重試料の合成液体セルは生成される。図16を参照して、4つの異なる試料標的が、多数の内部試料標的を備えた単一の多重試料合成液体セルとしてともに安定に乳化され組み合わせられる。4つの個々の合成液体セルが、緑の色素2%、青い色素2%、黄色染料5%の10マイクロリットルの蒸留水および無色素のフェニルメチルポリシロキサンベースの油脂ー5%のポリソルベート添加剤のPD5ーSPAN80(v/v)から構成される500マイクロリットルの不混和性の流体セルか生成された。乳化に続いて、合成液体セルは融合された。図16を参照されたい。図16から明らかなように、無色素水試料が、着色水試料によって汚染されることはなく、それは多重試料合成液体セル内で試料間の転移がないことを示している。
様々な色は灰色の異なる濃淡で区別できる。

[0097] 別の実施形態では、図17Aおよび17Bを参照して、相互に不混和性のキャリア流体242の自由表面に位置する相互に不混和性の流体セル240および2以上の生物学的試料241は、方向制御チューブ243を使用して混合させられる。方向制御チューブ243はエアージェットを供給し、エアージェットは試料241に当てられると、移送の抵抗力より大きな抵抗力を生成し、それによって管理された形でバッファー液240および試料液241を輸送する。図17Bを参照すると、結果として生じる多重試料合成液体セル244が生成される。

[0098] 多数の試料の合成液体セルの輸送
[0099] さらに、合成液体セル(例えば上に議論されたもの)を輸送する一般法はすべて、多重試料合成液体セルにも適用できる。

[00100] 図18A-18Cを参照して、図6A〜6Cに参照して説明されるように、相互に不混和性のキャリア流体262の自由表面に置かれた多重試料合成液体セル261は疎水性制御面263がある装置を使用して輸送することができる。

[00101] 別の実施形態では、制御面は、部分的にキャリア流体に浸水している。図19Aおよび19Bを参照して、不混和性のキャリア293の自由表面に置かれた多重試料合成液体セル290は、2つの疎水性円材291間に閉じ込められる。疎水性円材291にはその内部に安定化機能292がある。図19Aの中で示されるように、これらの機能は合成液体セル内の試料をコントロールするために使用される。また図19Bの中で示されるように、疎水性円材はキャリア流体293に沿って移動させることができ、多重試料合成液体セル290を安定に輸送する。

[0101] 別の実施形態では、図20を参照してまた図5に関して説明されるように、多重試料合成液体セル251は静電力を使用するデバイス制御面253によって、不混和性のキャリア流体252上で輸送される。

[0102] 別の実施形態では、図21を参照してまた図7に関して説明されるように、不混和性のキャリア流体272に置かれた合成液体セル271は、エアージェットを備える方向制御チューブ273を使用してその位置がコントロールされる。

[0103] 別の実施形態では、図22を参照して、図8に関して説明されるように、不混和性のキャリア流体282に置かれた多重試料合成液体セル281は、基部284へ付けられた疎水性突起283を使用して一時的に固定することができる。

[0104] 合成液体セルを備えた多重試料の内部コントロール
[0105] 1つの実施形態では、多重試料合成液体セルを有する備えた内部試料は2D分析用に配置できる。図23を参照して、大きな試料ボリュームを合成液体セル加えることができて中心に配置され、その結果源合成液体セル試料は環状に配置され分析される。
2%の緑色素の100マイクロリットルの蒸留水を、フェニルメチルポリシロキサンベースの油脂ー5%のポリソルベート添加剤を有するPD5ーSPAN 80(v/v)、を含む500マイクロリットルの不混和性の流体セル内で攪拌した。20マイクロリットルの代表試料は分けられ、そしてほぼ10リットル程度の無着色の水試料は、合成液体セルの中心へピペットで移された。結果として生じる構造は、図23に示される。

[0106] 1つの実施形態では、多重試料合成液体セルの内部試料は収着質添加剤を使用して再結合させられる。ポリソルベート添加剤の例はSPAN80およびトゥイーン20であるが、これらに制限されるわけではない。流体を封じ込めたバッファー内のこれらの添加剤は、0.001%と10%との間にある。

[0107] 安定化用の機械的な機能
[0108] 図24A-24Dを参照して、相互に不混和性のキャリア流体313の自由表面に置かれた、不混和性のバッファー流体312にカプセル化された標的試料311から構成される合成液体セルは、安定に疎水性表面314に配置される。疎水性表面314は、相互に不混和性のキャリア流体313上に、あるいはその内部に置かれる。局所的な安定化機能315を備えた疎水性表面314は、合成液体セルの位置をコントロールする。安定化機能によって、合成液体セル内および不混和性のキャリア流体に置かれる生物学的試料の生成および/または位置コントロール、および/または移動コントロール、および/または混合、および/または分割、および/または処理ができる。

[0109]図24Bを参照して 1つの実施形態中で、合成液体セルは相互に不混和性のキャリア流体303の自由表面に置かれた、約12マイクロミクロのリットルの不混和性のバッファー302にカプセル化された、約1.7マイクロリットルの標的試料301を含み、逆のV字形の表面304を持つ疎水性機能404に安定に配置される。疎水性表面は、相互に不混和性のキャリア流体303上にまたはその内部に置かれる。局所的な安定化機能を備えた疎水性の機構または表面304は、合成液体セルの位置をコントロールする。1つの実施形態では、安定化機能は、2.5mmの切羽深さおよび1.5mmの厚さで45度の切込である。これはマイクロリットルのサイズの合成液体セルをコントロールするのに使用される。図24Cを参照すると実施形態の底部平面が示されている。図24Dを参照すると、以前に記述された実施形態がキャリア液保存用の囲壁を有するハウジング305と共に示されている。

[0110] 図25A-25Dを参照すると、安定化機能には指定の応用に適合した多数のパラメー
ターがある。これらのパラメーターのうちの2つは機能形および機能膜厚を表す。機能形状は、内部試料321の全体の大きさおよび位置コントロールに影響を及ぼす。図25Aを参照して、逆の「V」形の安定化機能324は、図解されるように接点がAおよびBである内部試料321の位置をコントロールする。図25Bを参照して、曲線状の安定化機能325は、試料の内部位置についてあまりコントロールをしない。様々な形によって、化カプセル化バッファー流体322対する内部試料321の合成液体セルの比率をカスタム化できる。典型的には、円弧形状は、カプセル化流体比率に対して大きな試料容積を達成し、無感染試料を維持できる。図25Cを参照して、安定化機能膜厚Cは合成液体セルの安定化へ効果があり、応用へのカスタム化ができる。より大きな厚さ(典型的には合成液体セル直径の50%より大きめの厚さ)については、安定化特性は改善しない。合成液体セルの停留のコントロールあるいは処理については、5％〜 50%の範囲中の厚さは、自由キャリア表面323上の合成液体セルの安定化に十分である。安定化機能はキャリア流体上に、またはそのキャリア流体内に置かれる。図25Dを参照して、安定化機能は、合成液体セル内で不混和性のキャリア流体上に置かれる生物学的試料の、合成液体セル生成、および/または位置コントロール、および/または移動コントロール、および/または混合、および/または分割、および/または処理が次第に弱められる。

[0111] 図26を参照して、不混和性のキャリア流体332に置かれた合成液体セル331は、配置機能334を備えた2つの疎水性表面333の間に位置する。安定化機能によって、合成液体セル内で不混和性のキャリア流体上に置かれる生物学的試料の生成、および/または位置コントロール、および/または移動コントロール、および/または混合、および/または分割、および/または処理ができる。

[0112] 図28を参照すると、不連続な合成液体セルのネットワークが生成できる。

[0113] 力学的な機能を備えた合成液体セルの生成
[0114] 例えば、以前に図4A-Dに記述されるように、合成液体セルは生成できる。
図27Aを参照して、コントロール・チューブを生物学的適合の容器47に収容されたキャリアオイル層46の上に配置する。コントロール・チューブは、キャリアオイル46の自由表面に接するかあるいはその0mm〜3mm上に配置して良い。流動方向は、疎水性の円材上349の安定化機能において、コントロール・チューブおよび不混和性の流体内で逆転され、試料および不混和性の流体はキャリアオイルの自由表面上に沈殿して、合成液体セルを生成する。図27Bを参照して、合成液体セル48が全て沈殿するとコントロール・チューブを疎水性の円材上349に沿って新しい位置へ移動し、安定化機能で次の合成液体セルを沈殿する。

[0115] 別の実施形態では、安定化機能を備えた2つ以上の疎水性表面を使って合成液体セルの位置をコントロールする。疎水性円材上の安定化機能を利用して管理された不連続な位置で合成液体セルの生成が可能になり、したがって試料トラッキングおよび/またはオートメーションおよび/またはプロセス制御が改善する。

[0100] 力学的な機能を備えた合成液体セルの輸送
[0116]幾つかの実施形態において、FIG.29 を参照して、互いに不混和性のキャリア流体362の自由表面に置かれた合成液体セルは制御面363を使用して輸送できる。制御面363は、疎水性効果を使用して合成液体セル361の位置をコントロールする。疎水性表面は水性ベースの媒体を押し戻し、しかしシリコーンベースの油脂は、表面を容易に湿潤させ毛状の張力を使用してコントロールができる。制御面363を合成液体セル361と接触させると、合成液体セル361の外側の流体によって本体の表面に湿潤がもたらされる。その後、合成液体セルは、制御面363を移すことによりキャリア流体362上の位置へ輸送することができる。この輸送運動を使用して、1つ以上の合成液体セルを融合させるか、または追加の
生物学的試料を合成液体セルに加えることができる。

[0117] 別の実施形態において、図.30Aおよび図30Bを参照して、互いに不混和性のキャリア流体372の自由表面に371置かれた合成液体セルのアレーは制御面373を使用して輸送できる。制御面373は、疎水性効果を使用して合成液体合成液体セル371の位置をコントロールする。疎水性表面は水性の基づいた媒体を押し戻す、しかしシリコーンベースの油脂は、表面を容易に湿潤させ毛状の張力を使用してコントロールができる。制御面373は最大で試料直径の0.5倍の長さで分離され試料位置限界を保証する。その後、合成液体セルアレー371は、制御面373を並進させてキャリア流体372上の位置へ輸送することができる。安定化機能を備えたこの輸送運動を使って合成液体セルは個々に処理することができ、試料の離散的な位置および/または安定化機能位置の基準の正確さを保証する。この実施形態によって管理されない結合および/または試料の損失を防ぐ。

[0101] 合成液体セル・ネットワーク
[0118] 図31を参照して、合成液体セル・ネットワークは、接続領域382を備えた少なくとも2つの安定化部位381から成りたっている。各安定化部位によって、合成液体セル384内にかつ不混和性のキャリア流体385に置かれる生物学的試料383の生成、および/または位置コントロール、および/または移動コントロール、および/または混合、および/または分割、および/または処理ができる。

[0119] 図３２Ａ〜３２Ｆを参照するいくつかの実施形態では、合成液体セル・ネットワークを使って合成液体セルを輸送する。図32Aを参照して、キャリアオイル392上の合成液体セル391は安定化機能393を備えた1セットの疎水性円材とともに設置される。
図32Bを参照して、コントロール・チューブ394は合成液体セル391が移動される位置の部位でまたはその部位内に配置される。コントロール・チューブ394はキャリア流体392の自由表面上に配置され、不混和性のカプセル化バッファー流体395を注入し始める。図32Cを参照して、カプセル化流体395はネットワークを通って移動し、合成液体セル391と融合する。コントロール・チューブ394は止められ、流動方向は逆転する。
図32Dを参照して、合成液体セルはオリジナルの安定化機能位置から新しい規定された位置に移動する。図32Eを参照して、合成液体セルが新しい位置にある場合、コントロール・チューブ394内のフローは停止させられ取り除かれる。図32Fを参照して、合成液体セルは処理をする新しい位置に運ばれる。

[0120] 別の実施形態では、2つ以上の合成液体セルはカプセル化バッファー流体を射出および回収を同時に制御して運ばれる。

[0121] 別の実施形態では、図33A-33Eを参照して、合成流体ネットワークを使って2つの合成液体セルを輸送し融合する。図33Aを参照して、キャリア流体402上の合成液体セル401は疎水性構造403内にある。図33Bを参照して、不混和性のカプセル化バッファー流体404はコントロール位置405のキャリア流体402上に注入される。図33Cを参照して、不混和性のカプセル化バッファー流体404はネットワークを通って移動し、合成液体セル401と融合する。不混和性のカプセル化バッファー流体404の注入が停止させられる。図33Dを参照して、不混和性のカプセル化バッファー流体404は、オリジナルの位置から新しい位置へ移動する内部試料と共に、コントロール位置405から回収される。図33Eを参照して、試料が新しい位置にある場合、不混和性のカプセル化バッファー流体404の流れはコントロール位置405で停止する。試料は融合し単一の試料合成液体セルを生じる。制御面、キャリアオイルおよび空気界面によって束縛されている複雑なカプセル化油脂界面の形成は、カプセル化油脂/空気界面の表面積に比例する自由表面エネルギーによって支配される。カプセル化油脂を制御されて回収されると、システムは表面積を最小化させカプセル化油脂がネットワーク端から等しく除去される。
ネットワークの端からのこの境界面の縮小は、さらに内包されている水性の飛沫を輸送する。

[0122] 図34Aは、2つの合成液体セルを備えた合成流体ネットワークの写真である。
この写真の合成液体セルは、2.5マイクロリットルの試料（1つの試料は赤く染色されもう一つは青を染色されている）容積の蒸留水を含む。カプセル化バッファー流体は、不混和性の流体フェニルメチルポリシロキサンー不混和性のフルオロ炭酸塩化キャリア上のPD5油脂ーFC40である。疎水性円材は、PTFEベースの材料でキャリア流体と空気との界面に置かれる。安定化機能は、最大幅約2mmで角度約45度の次元持つ。

[0123] 図34Bは、単一の内部試料を備えた単一の合成液体セルを示す。これは以前に記述された方法による以前の2つの合成液体セル・試料容積を融合した結果である。

[0124] 図35A-35Cおよび36A-36Eを参照して、カプセル化流体は添加物を有し、また合成液体セル（複数）を融合すると多重試料合成液体セルを生じる。

[0125] 合成液体セル・ネットワークの例は本明細書に概説されるが、これらに制限される訳ではない;図37A-37Cを参照すると、２段階で4つの合成液体セルを融合する合成液体セル・ネットワークである。図37Bを参照して、隣接した安定化機能の合成液体セルが最初に融合する。図37Cを参照して、残存する合成液体セル試料は融合して単一の合成液体セルを生じる。

[0126] 図38A-38Gを参照すると、別の例は、5段階で32の合成液体セルを融合するネットワークである。図38Aを参照して、合成液体セル装てんに先立つ疎水性円材とキャリアオイルのネットワークである。図38Bを参照して、合成液体セルは合成流体ネットワークの外側の位置に装填される。図38Cを参照して、隣接する安定化機能の合成液体セルは、不混和性のバッファーカプセル化流体の注入/回収プロセスを使用して融合される図38D（合成液体セル処理の第２段階）を参照して、隣接する安定化機能の合成液体セルは、不混和性のバッファーカプセル化流体の注入/回収プロセスを使用して融合される。合成液体セルは、現在初めに沈殿した合成液体セルのうちの4つを含む。図38E(合成液体セル処理の第3段階)参照して、隣接する安定化機能の合成液体セルは、不混和性のバッファーカプセル化流体の注入/回収プロセスを使用して融合される。合成液体セルは、現在初めに沈殿した合成液体セルのうちの8つを含む。図38F(合成液体セル処理の第4段階)を参照して、隣接する安定化機能の合成液体セルは、不混和性のバッファーカプセル化流体の注入/引き出しプロセスを使用して融合される。合成液体セルは、現在初めに沈殿した合成液体セルのうちの16つを含む。図38G(合成液体セル処理の第5段階)を参照して、隣接する安定化機能の合成液体セルは、不混和性のバッファーカプセル化流体の注入/引き出しプロセスを使用して融合される。合成液体セルは、現在初めに沈殿した合成液体セルの全て32個を含む。各段階で、合成液体セルの生物学的処理が遂行される。これらのプロセスは以下を含むが、それらに制限される訳でない;ポリメラーゼ連鎖反応、および/または熱サイクル、および/または恒温の増幅、および/または光学的分析、および/または試薬の追加。

[0127] 別の実施形態では、図41A-41Dを参照して、合成流体ネットワークは不混和性のカプセル化バッファー流体を注入する方法を使用して生成される。図41Aを参照して、標的試料はキャリア流体上の疎水性円材のネットワーク内に投薬される。図41Bを参照して、不混和性のカプセル化バッファー流体はキャリア流体上に注入される。図41Cを参照すると、不混和性のカプセル化バッファー流体は試料容積を疎水性円材の安定化機能内にカプセル化した。図41Dを参照すると、合成流体ネットワークの１つの実施形態が示される。

[0128] 図42A-42Dを参照して、別の実施形態では、合成流体ネットワークは疎水性制御面を持ちキャリア流体上の不混和性のカプセル化バッファー流体ネットワーク経路をコントロールする。図42Aを参照すると、不混和性のカプセル化バッファー流体内の個々別々の安定化機能での2つの試料を備えた合成流体ネットワークである。図42Bを参照して、疎水性制御面を使用して、キャリア流体経路を維持しながら不混和性のカプセル化バッファー流体を剪断する。図42Cを参照して、不混和性のカプセル化バッファー流体は回収できる。図42Dを参照して、2つの個々別々の合成液体セルが生成される。
さらにこの方法を使用して、合成流体ネットワークを通り合成液体セルを前進させ、かつ/または合成流体ネットワーク内の他のプロセスから合成液体セルを分離する。

[0129] 合成液体セルの処理
[0130] ある実施形態では、システムは、順不同で以下のステップの1つ以上を含みこの方法の最後に標的試料の混合を達成する:標的試料の抽出するステップ;調剤システムへロードする試料を処理するステップ;標的試料を投薬するステップ;不混和性のカプセル化流体セルを投薬するステップ;キャリア流体を投薬するステップ;生物学的試料および不混和性のカプセル化流体セルを混合するステップ;生物学的試料および不混和性を混合するステップ;生物学的試料および不混和性を多重試料混合するステップ;不混和性のカプセル化流体セルの動きをコントロールするステップ;キャリア流体の動きをコントロールするステップ;1つ以上の不混和性の流体セルを輸送するステップ;1つ以上の不混和性の流体セルを輸送して1つ以上の生物学的試料と結合させるステップ;1つ以上の合成液体セルを輸送して1つ以上の生物学的試料と結合させるステップ;
1つ以上の多重試料の合成液体セルを輸送して1つ以上の生物学的試料と結合させるステップ;1つ以上の合成液体セルを輸送して1つ以上の合成液体セルと結合させるステップ;1つ以上の多重試料合成液体セルを輸送して1つ以上の合成液体セルと結合させるステップ;1つ以上の多重試料合成液体セルを輸送して1つ以上の多重試料合成液体セルと結合させるステップ;合成液体セル内の生物学的試料の効果を検知するステップ;多重試料合成液体セル内の生物学的試料の効果を検知するステップ;多重合成液体セル内の生物学的試料（複数）の効果を検知するステップ;ユーザに検出アウトプット情報を提供するステップ;検出出力データを分析ステップ。生物学的プロトコルの例は以下の段落で与えられる。

[0131] PCR
[0132] ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は分子生物学の多くの応用で標的DNAおよびcDNAを増幅するのに広範囲に使用されて来た。PCR技術は単一あるいは複数のDNAを増幅して、特定のDNA塩基配列の何千から何十億ものコピーを生成する。現代のPCR機器は10マイクロリットル〜200マイクロリットルの反応容積内でPCRプロセスを行う。小さな容積中でPCRを実行することへの最大の障害のうちの1つは、構成試薬の小容積をマニュアル・ピペットで操作する際の困難さである。PCRのための別の障害は、出力を増大できる多重化反応の困難さである。

[0133] 本発明の方法は、一般に必要な流体を混合して多重試料合成液体セルを形成することに関する。1つの実施形態では、標的試料は、核酸増幅に必要な試薬を含む水性の生物学的試料であり、また外側の流体セルは、フルオロカーボン・ベースの油脂(FluorinertFC-40)であるキャリア流体上のポリソルベート添加物(SPAN 80)を有するシリコーンオイル(フェニルメチルポリシロキサンPD 5)である。個々の試薬は、PCRの所要成分がすべて個々の合成液体セルとして配置されるように配列される。これによって、生物学の試薬の相互汚染を防げる。個々の合成液体セル・コンポーネントは、正確な順序で混合される。その後、個々の合成液体セルは一緒に混合され多重試料合成液体セルを形成する。その後、多重試料合成液体セルは異なる加温ゾーンまたは光学検査ゾーンに運ばれ、そこで生成物の定量的測度を、蛍光測定によって行う。合成液体セル内のPCR標的容積の配置によって熱サイクル中の蒸発を防ぐ。典型的な熱サイクル温度は55℃〜95℃の範囲にある。

[0134] さらなる実施形態では、合成液体セルは個々の検出マークを持って良い。

[0135] さらなる実施形態では、ポストPCR反応の組合せは、遺伝シーケンシングを含むさらなる処理に必要な場合もある。多重試料合成液体セルの使用によってこれらの比較的小さな標的容積の収集およびシーケンシングの手続きを非常に単純化する。個別処理に続く多重試料合成液体セルは選択的に組み合わせることができ、最終的に蓄積した容積から任意の明確でない増幅反応または非能率的な反応を除外される。多くの異なる標的分子から成る混合された最終標的容積は、詳細な分析用の配列機器へ転送される。
合成液体セルによって生物学的試料の100%の容積回収が促進され、どのような固体表面にも触れる必要がないとともに、反湿潤特性というさらなる有益性がある。熱サイクルが必要な流体容積が大幅に低減され(静止ウェルプレートの全の主要部および耐熱性を取り除いた)、目標が設定された加熱ストラテジーによってより低い電力機器およびより速い反応処理時間が容易になる。

[0137] 表1を参照して、合成液体セルは成功裡に一塩基変異多型検出を遂行した。対立遺伝子1および対立遺伝子2と呼ばれる異なる対立遺伝子を各々含む陽性の2つの試料が使用された。対立遺伝子はそれぞれ異なる色素で標識付けされ、正確な強度で読むと各対立遺伝子を検出できた。鋳型コントロールは合成液体セルに加えられず増幅されなかった。これは次の順に繰り返された：陽性の対立遺伝子1、鋳型コントロール無し、陽性の対立遺伝子2、および最後に別の鋳型コントロール無し。表1を参照して、増幅が試料間の相互汚染が無い合成液体セル中で成功裡に行なわれた結果を示している。
これは、個々の陽性の試料に続く最初の鋳型コントロール無と鋳型コントロール無との間の試料には蛍光強度の上昇が示されない。

[0138] 図39を参照して、多重合成液体セルの恒温の核酸増幅用の装置である。合成液体セルは、円形のプラットフォーム上で配列され、合成液体セル生成、熱処理、光学的検出および除去の必要な段階を通って移動する合成液体セル生成には3つの段階があり、キャリア流体への不混和性のカプセル化バッファー流体の追加、不混和性のカプセル化バッファー流体への主導のPCR試薬の追加および合成液体セルへの試料の追加がある。その後、合成液体セルは、10分間65℃に加熱して生物学的処理をする。疎水性プレートの回転を
終えるために、合成液体セルが蛍光の検出領域を通過し、その後合成液体セルがキャリア流体から取り除かれ、次にプラットフォームは最初の合成液体セル生成段階に戻る。プレートは、プラットフォームの回転速度に依存する速度で生成された新しい合成液体セルと共に連続的に回転する。

[0139] 図40は、安定化機能のネットワークを提供する円盤状のプラットフォームの例（典型的に疎水性材料）を示す。図40Aは、システムに組み入れられた盤を示す。システムは、キャリア液の停留の円形の液盤を有する。このキャリアオイル液盤の表面で回転するとは安定化機能を含むPTFE盤のことである。盤は図示されるモーター変速機よって駆動されるシャフトによって回転できる。合成液体セルは固定分配管(図示せず)から安定化機能へ投薬できる。

[0140] デジタルPCR
[0141] ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)は広く用いられている分子増幅技術である。この技術は臨床検査薬、農業のバイオテクノロジーおよびバイオリサーチの広範囲に応用を持っている。これは、SNPの検出、遺伝病の診断、遺伝的指紋法、裁判分析、形質発現および他のタイプの核酸分析に日常的に使用されている。デジタルPCRの開発は、従来のPCRの使用を拡大した。デジタルPCRは単一のDNA鋳型を増幅する技術である。
PCR法の外観は、VogelsteinとKinzlerによるDigital PCR(Proc Natl Acad Sci USA 96(16):9236-41 (1999)) 、およびPohlとShihによるPrinciple andapplication of digital PCR (Expert Review Molecular Diagnostics 4(1):41-47(2004))を参照されたい。

[0142] 本発明の方法は、一般に多重試料合成液体セルを形成するのに必要な流体を混合かつ分配させることを含む。1つの実施形態では、標的試料は、核酸増幅に必要な試薬を含む水性の生物学的試料であり、また外側の流体セルは、フルオロカーボン・ベースの油脂(FluorinertFC-40)であるキャリア流体上のポリソルベート添加物(SPAN 80)を有するシリコーンオイル(フェニルメチルポリシロキサンPD 5)である。個々の試薬は、デジタルPCRの所要成分すべてが個々の合成液体セルとして配置されるように配列される。これによって、生物学の試薬の相互汚染が防げる。個々の合成液体セルの構成要素は、正確な順序で一緒に混ぜ合わせられる。その後、個々の合成液体セルは超音波をかけられ多重試料合成液体セルを形成する。その後、多重試料合成液体セルは、異なる加熱ゾーンまたは光学的検出ゾーンに運ばれ、そこで生成物の定量的測定が、蛍光測定によって行なわれる。合成液体セル内のデジタルPCR標的容積の配置によって熱サイクル中の蒸発が防止される。典型的な熱サイクル温度は55℃〜95℃の範囲にある。多重試料合成液体セルは量化測定に3次元組込み用光学を必要としないので、多重試料合成液体セルによってより単純な検査法の使用を助長する。

[0143] 別の実施形態では、個々の合成液体セルは機械的に撹拌され多重試料合成液体セルを形成する。

[0144] 核酸/DNA連結反応
[0145] 核酸連結反応は、核酸のフラグメントを連結するのに使用される酵素である核酸リガーゼの使用を伴う。長いDNA鎖を構築する際に、多数のより短いDNA断片はともに連結させられ、したがって多数の連結反応ステップを行なってこれらの結果を達成する必要がある。1つの結合反応の生成物は別のものへのフラグメントになる。ペアにして連結反応を行なって反応に影響する効率と配位の問題を回避しなければならない。

[0146] 1つのI実施形態において、反応試薬 、連結されるDNA断片、リガーゼ酵素、
およびバッファー試薬 は- マイクロタイタープレートの個別のウェルへ個別にピペットで移される。外側の合成流体、シリコーンオイル(フェニルメチルポリシロキサン(PD5)は
、各ウェル内の水性の試薬の上にピペットで移され油脂水性の界面を作る。

[0147] 自動のロボットのプラットフォームによって操作される疎水性サンプリング毛細管は第１のサンプリングウェルから、500ナノリットル〜2000ナノリットルの範囲のシリコーンオイル(フェニルメチルポリシロキサン、PD 5）の多くの油脂を吸引し、続いて100ナノリットル〜700ナノリットルの標的容積(水性の試薬)を吸引し、引き続き500ナノリットル〜2000ナノリットルの範囲の同様の容量のシリコーンオイル(フェニルメチルポリシロキサン、PD 5)を吸引する。その後、サンプリング毛細管は空気を通して次のサンプル用ウェルへ移る。この手続き次のサンプル用ウェルに対して繰り返さる、即ち被覆油脂を吸引し、次に水性の試薬、続いて被覆油脂を吸引する。その後、疎水性サンプリング毛細管は設定数の試料が吸引されるまで並進する。疎水性サンプリング毛細管は、この時点で空気によって分けられた一連の個々別々の（並進中に吸引された）液体を保持する。

[0148] 疎水性サンプリング毛管は処理プラットフォーム上を並進する。疎水性サンプリング毛管中のフローの方向は逆転して、個々の合成液体セルである各流体の並びをキャリアオイル（フルオロカーボンベースの油脂(FluorinertFC-40)）の表面上に投薬する。疎水性サンプリング毛管は個々の液体調剤間を並進し新しい合成液体セルの初期位置に至る。合成液体セルは、合成液体セル位置を確保する疎水性円材と接続するように投薬される。結合して最終的なDNA合成コンストラクションを与える合成液体セルの配列は、単一の疎水性円材上に配置される。調剤プロセスは、疎水性円材に置かれて、0.5mm〜10mmの範囲の距離だけ分け隔たった一連の合成液体セルを生成する。

[0149] 単一の試料の合成液体セルの場合には、自動のロボットのプラットフォームによって操作された制御面が合成液体セルの組合せペアを作成し、合成液体セル内の試薬が毛状の張力作用によって合体し混合する。または、流体セル・ネットワークが使用されている場合、その後、合成流体ネットワークの注入/回収不混和性のカプセル化バッファー流体制御が合成液体セルのペアの組合せ行い、合成液体セル内の試薬が結合し混合する。

[0150] これらの試薬は連結反応が生じるのに必要な近隣のDNA断片および他の試薬を含む。合成液体セルは特定時に特定温度条件でコントロールされ連結反応が生じる。密着力が停止したフラグメントの連結反応を保証する典型的な条件は16℃1時間である。
この連結反応ステップの後、近隣の合成液体セルのさらなるペアの組合せが適切な温度でなされかつ処理されてより長いフラグメントが生成される。所望の最終のフラグメント長さに到達するまで、このプロセスが繰り返される。その後、新たに作製された合成DNA鎖は吸引され、将来に使用するために格納される。

[0151] 合成液体セルの生成は、DNA連結反応の方法を大幅に単純化する。通常このプロセスの中で使用されないより小さな反応容積によって、より高い反応効率およびより速い反応時間が保証される。個々の続いて起こるペアの連結反応の標的DNA鎖フラグメントの組合せは、非常に単純化され、また液体操作の全体の数は大幅に低減される、なぜなら標的DNAの合成液体セルの全配列が疎水性円材ネットワーク上の同じ場所に配置されるからである。この方法による合体は合成液体セルの位置の操作によって簡単に実現する。連結反応のこの方法は、1つの連結反応ステップの生成物が別のステップに必要な場合には特に有用である。

[0152] 合成液体セルの使用は、これらの比較的小さな標的容積を収集する手続きを大幅に単純化する。個別の処理に続く合成液体セルは選択的に組み合わせることができ、連結反応プロセスのどのような非活性の試料もまたは非能率的な反応も排除される。どんな固体表面にも触れる必要がないとともに、反湿潤特性というさらなる有益性があるので、合成液体セルによって生物学的試料の100%の容積回収が容易になる。

[0153] さらに特に、多重試料合成液体セルを使用してよい。多重試料合成液体セルは特定温度条件でコントロールされ特定時に連結反応が生じる。密着力が停止したフラグメントの連結反応を保証する典型的な条件は1時間16°Cである。連結反応に続いて核酸増幅を行い選択的に正確に対象および次の連結反応ステップの領域を増幅する。このステップの後、内部試料は配列ペア毎に一緒にされ、必要ならば追加の試薬が加えられ、適正な温度で処理されてより長いフラグメントが生成される。所望の最終のフラグメント長さに到達するまで、このプロセスが繰り返される。次に、新たに作製された合成DNA鎖は吸引され、将来の使用のために格納される。

[0154] 多重試料合成液体セルの生成によって、DNA連結反応方式は大幅に単純化される。通常このプロセスの中で使用されないより小さな反応容量によって、より高い反応効率およびより速い反応時間を保証される。個々の続いて起こるペアの連結反応の標的DNA鎖フラグメントの組合せは、非常に単純化され、また液体操作全体の数は大幅に低減される、なぜなら標的DNA試料の全配列が１つの多重試料合成液体セル上の同じ場所に配置されるからである。この方法による内部試料の合体は疎水性表面の位置機能内の外側の油脂表面位置を操作して容易に実現する。連結反応のこの方法は、1つの連結反応ステップの生成物が別のステップに必要な場合には特に有用である。

[0155] 遺伝配列ビード被膜
[0156] 遺伝配列ビード製剤とは、小さなビードを応用に特化した化学要素で被覆するプロセスのことである。1つの実施形態では、遺伝病スクリーニング前のビードの被膜は、標的容積としてビードの水溶液を備えた合成液体セルを生成して実現する。ビードを覆うために使用される特定のプライマー化学要素は毛細管によって流体セルへ導入され水性の飛沫を直接流体セルへ沈殿させると、標的容積が結合して、プライマー化学要素が水性のビード溶液とミキシングおよび合体される。

[0157] 別の実施形態では、プライマー要素の合成液体セルを生成する、そして次に水性のビード溶液を含んでいる合成液体セルと結合する操作をすると、標的容積が合体し混合する。

[0158] これらの方法は、従来の技術を使用し達成するのには現在不可能なサブマイクロリットルの流体容量を操作し組み合わせる便利な方法を提供し、したがって反応容積の低減により初期試料容積を低減しかつビード被覆効率を改善する。 PCRと熱サイクルおよび遺伝シーケンシングを使用するさらなる処理は、応用に特化している。

[0159] 合成液体セルの使用によって、これらの比較的小さな標的容積を収集する手続きは大幅に単純化される。個別の処理に続く合成液体セルは選択的に組み合わせることができてどのような非活性のビードを排除できる。どんな固体表面にも触れる必要がないとともに、反湿潤特性というさらなる有益性があるので、合成液体セルは生物学的試料の100%の容積回収を容易にする。これらの機能は、生化学プロセスの自動化を容易に促進する。

[0160] 本発明は記述された実施形態に制限されず、構成と詳細によって変わりうる。
例えば、カプセル化バッファー流体は任意の適切な液体またはガスであって良く、最も一般には液体である。キャリア流体は任意の適切な液体またはガスであって良く、最も一般には液体である。流体の官能基によって、カプセル化流体へのキャリア流体分子の拡散を制限するおよび逆の場合に相互の不混和がもたらされるように、カプセル化およびキャリア流体を選択して良い。この不混和制約は、さらにカプセル化流体と標的試料との間に適用でき、分子拡散は構成する流体の異なる官能基によって制限される。例えば、カプセル
化流体用のフェニルメチルポリシロキサン(シリコーンオイル)に存在するフェニルメチル官能基は、キャリア流体に一般に選ばれるフルオロカーボンベースのキャリアオイルに存在するペルフルオロ官能基と不混和性である。これらの2つの油脂は、更に分子の生化学において一般的な水性ベースの試料と不混和性である。さらに、密度の異なる流体を選んでキャリア流体が最も高い密度を持ち、流体の最低位層を形成し、カプセル化流体には最低の密度を持たせ、かつ標的試料はキャリア流体およびカプセル化流体の中間の密度を持たせるようにすることも好都合である。

[0161] 実施の形態
[0162] 本発明のいくつかの実施形態は、分析試料液入力、カプセル化溶液入力、安定化機能を含むキャリア液導管、液体の処理のシステム、および液体の処理のシステムに機能的に接続されたコントローラーを含む試料処理システムを包含する。いくつかの実施形態では、コントローラーは以下のステップを実行するようにプログラムされる:(1)カプセル化液入力からカプセル化液を抽出させるステップ;(2)抽出されたカプセル化液を(a)キャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出させ、(b)安定化機能に近似させ(カプセル化液はキャリア液と不混和性であり、放出されたカプセル化液はキャリア液と混合せず、キャリア液上に浮遊し、安定化機能によって固定される)ステップと、(3)サンプル液入力から分析試料液を抽出させるステップ、(4)抽出された分析試料液(分析試料液はカプセル化溶液およびキャリア液と不混和性である)を放出させるステップであって、分析試料液はカプセル化液またはキャリア液と混合しないステップ。
典型的なフローチャートを図43〜図47に示す。

[0163] いくつかの実施形態では、液体ハンドリング・システムはコントロール・チューブおよびドライバーを含む。さらにコントローラーは、ドライバーを作動させコントロール・チューブに、ステップ(1)および(3)を実行させ、その後にステップ(2)および(4)を実行させるようにプログラムされる（図44）。いくつかの実施形態では、コントローラーは、ドライバーを作動させてコントロール・チューブにステップ（１）を、次に（３）を実行させ、次に（５）さらなるカプセル化液を抽出させ、その後（６）カプセル化液を放出させ、次にステップ（４）を実行させ、その後ステップ（２）を実行させて、カプセル化液、分析試料液および補足のカプセル化液を１つの単位として、コントロール・チューブから、さらにキャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出させ、それによってカプセル化液および補足のカプセル化液が分析試料液を同化包囲して合成液体セルを形成するようにさらにプログラムされる（図45）。いくつかの実施形態では、コントローラーはさらにプログラムされてドライバーを始動させコントロール・チューブが、ステップ(5)の後にかつステップ(6)の前に、(7)セパレーターを引き寄せる（図45）。いくつかの実施形態では、セパレーターは空気を含むことがある。いくつかの実施形態では、コントローラーは、ドライバーを作動させてコントロール・チューブが、ステップ(7)の後にかつステップ(6)の前に、(1a)カプセル化液体をカプセル化液体入力から抽出し、次に(3a)分析試料液入力から分析試料液を取り出して、次に(5a)補足カプセル化溶液を抽出し、次に(6a)コントロール・チューブから第２の単位としてステップ(3a)の分析試料液を備えたステップ(1a)および(5a)のカプセル化溶液をキャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出し、そのために第2の単位は別の合成液体セル(図45)を形成するようにさらにプログラムされる。

[0164] いくつかの実施形態では、コントローラーは、ドライバーを作動させてコントロール・チューブが、ステップ(5)の後にかつステップ(6)の前に、(8)第2の分析試料液入力から分析試料液を抽出し、第2の分析試料液はキャリア液およびカプセル化溶液と不混和性であり、次に(9)補足カプセル化溶液を抽出し、次に、(10)ステップ(9)の補足カプセル化溶液および第2の分析試料液を単位へ放出し、これによって形成された合成液体セルが、分析試料液の飛沫および第2の分析試料液の飛沫を含めるようにプログラムされる（
図46）。

[0165] いくつかの実施形態では、液体処理システムは、コントロール・チューブおよびドライバーを含み、コントローラーは、ドライバーを作動させコントロール・チューブにステップ(1)からステップ(4)を記載順（図47）に実行させるようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、コントローラーは、ステップ(1)を行ない、次に複数の安定化機能用のステップ(2)を繰り返し、次にステップ(3)を行ない、次に複数の安定化機能用のステップ(4)を繰り返し、それによって安定化機能(図47)中に分布した複数の合成液体セルが形成されるようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、コントローラーは、前記ドライバーを始動させてコントロール・チューブに(11)分析試料液と混和性の試薬を抽出させ、さらに(12)放出された分析試料液に近似試薬を放出するようにさらにプログラムされる（図47）。いくつかの実施形態では、試料処理システムは、少なくともキャリア液導管に対して液体の処理システムの放出する部分を移動させる運動システムをさらに含む。いくつかの実施形態では、コントローラーは、運動システムを始動させコントロール・チューブにキャリア液の自由表面上で形成された合成液体セルをキャリア液導管に対して移動させるようにプログラムされる。

[0166] いくつかの実施形態では、(a)キャリア液導管は、導管内でキャリア液の液盤上で回転可能盤を受けるのに合わせた大きさの液盤を含み;(b)安定化機能が盤で形成され;(c)システムは、さらに(1) 安定化機能は液盤内で盤が回転するように盤に機能的に接続された回転ドライバー、および(2)少なくとも液体処理システムの放出部分をキャリア液導管に対して垂直に並進させる運動システムを含み、(d)コントローラーは、回転ドライバーおよび運動システムに機能的に接続され、さらにプログラムされて回転システムに盤を回転させかつ運動システムに液体処理のシステムの放出部分を盤に対して垂直に並進させる。

[0167] いくつかの実施形態では、コントローラーは、液体の処理のシステムに2つの合成液体セル（キャリア液の自由表面上で形成され、ギャップ(ギャップを埋める液体)によって分離されている）間に十分なカプセル化溶液を放出させ、その結果2つの合成液体セル互いに融合するようにプログラムされる。いくつかの実施形態では、コントローラーは、液体処理システムに放出されたカプセル化液の近接にステップ(4)の分析試料液を放出させるようにプログラムされる。

[0168] いくつかの実施形態では、本発明は、カプセル化溶液入力からカプセル化溶液を抽出するステップと、抽出されたカプセル化溶液を(a)安定化機能を含むキャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出するステップと、(b)安定化機能(カプセル化液はキャリア液と不混和性であり、放出されたカプセル化液はキャリア液と混合せず、キャリア液上に浮遊し、安定化機能によって固定される)の近接に放出するステップと、分析試料液入力から分析試料液を抽出するステップと、抽出された分析試料液を放出し(分析試料液はカプセル化液およびキャリア液と不混和性である)分析試料液がカプセル化液またはキャリア液と混合することがない、ステップとを含む サンプル・ハンドリング方法を包含する。

[0169] いくつかの実施形態では、本発明は、生物学的試料を処理する方法、不混和性のバッファー流体中の試料をカプセル化することを含む方法、および試料処理用に一体化された単位としてそれらを移動させることを包含する。

[0170] いくつかの実施形態では、試料はカプセル化され、キャリア流体の上に、またはそのキャリア流体の中に配置される。

[0171] いくつかの実施形態では、キャリア流体は液体であり、また試料は液体(キャリア流体はカプセル化バッファー流体と不混和性である)の表面に配置される。

[0172] いくつかの実施形態では、キャリア流体はカプセル化バッファー流体より高い密度を持つ。

[0173] いくつかの実施形態では、カプセル化流体は、標的試料と非活性である。

[0174] 別の実施形態では、試料をバッファー流体へ導入するような静電力によってカプセル化バッファー流体の運動をコントロールする制御面がある。

[0175] いくつかの実施形態では、試料をバッファー流体へ導入するような界面張力によってカプセル化バッファー流体の運動をコントロールする制御面がある。

[0176] いくつかの実施形態では、複数の制御面がある。

[0177] いくつかの実施形態では、制御面は動的な表面を含む。

[0178] いくつかの実施形態では、制御面は静的な表面を含む。

[0179]いくつかの実施形態では、制御面は動的および静的な表面の組み合わせを含む。

[0180] いくつかの実施形態では、制御面、数回キャリア流体内に浸水する。

[0181] いくつかの実施形態では、制御面はキャリア流体界面上にある。

[0182]いくつかの実施形態では、制御面はキャリア流体の上方にある。

[0183] いくつかの実施形態、キャリア流体は流動する。

[0184] いくつかの実施形態では、少なくとも1つの分析システムが、キャリア流体上のカプセル化バッファー流体内の生物学的試料の分析を行う。

[0185] いくつかの実施形態では、複数の解析段階がある。

[0186] いくつかの実施形態では、分析はカプセル化バッファー流体の熱サイクルを含む。

[0187] いくつかの実施形態では、流体カプセル化バッファーはシリコーンベースの油脂またはフルオロカーボンベースの油脂である。

[0188]いくつかの実施形態では、キャリア流体はシリコーンベースの油脂またはフルオロカーボンベースの油脂である。

[0189] いくつかの実施形態では、試料は生物学的試料である。

[0190] いくつかの実施形態では、試料は水性ベースの生物学的試料である。

[0191] いくつかの実施形態では、試料は固体粒子である。

[0192] いくつかの実施形態では、試料は水性ベースの油脂乳液である。

[0193] いくつかの実施形態では、試料増幅が行われ、ある場合には増幅の定量化が行なわれる。

[0194] いくつかの実施形態では、増幅のリアル・タイム定量化は行なわれる。

[0195] いくつかの実施形態では、この方法は不混和性の液量内にカプセル化された標的試料を形成すること、カプセル化バッファー流体と不混和性のキャリア流体上でそれを沈殿させること、
および静電力でカプセル化バッファー流体をコントロールすることを含む;
[0196] いくつかの実施形態では、標的試料は、流動キャリア流体へ投薬された不混和性の液量内にカプセル化される。

[0197] いくつかの実施形態では、カプセル化試料は静止位置へ投薬される。

[0198] いくつかの実施形態では、カプセル化試料の生物学の処理が行なわれ、またカプセル化試料は1つ以上のカプセル化試料と混合する。

[0199] いくつかの実施形態では、ゲノムの増幅が行われる。

[0200] いくつかの実施形態では、この方法は表面張力でカプセル化バッファー流体をコントロールするステップを含む。

[0201] いくつかの実施形態では、核酸連結反応が行なわれる。

[0202] 別の態様では、本発明は、本明細書に明記された任意の方法のステップを遂行する手段を含む試料処理システムを提供する。

[0203] いくつかの実施形態では、システムは以下を含む:
標的試料を有するカプセル化流体を運ぶ油脂などのキャリア流体の連続流れ用の導管、
分析段階、およびシステムをコントロールするコントローラー。

[0204] いくつかの実施形態では、システムは熱サイクル期を含む。

[0205] いくつかの実施形態では、システムはキャリア流体上の静止位置へ、またはその静止位置上にカプセル化対象を沈殿するのに適している。

[0206]いくつかの実施形態では、本明細書では複数の位置がある。

[0207]いくつかの実施形態では、本明細書では複数の導管がある。

[0208] いくつかの実施形態では、システムは、静電力によるカプセル化試料の移動をコントロールする手段をさらに含む。

[0209] いくつかの実施形態では、システムはカプセル化試料を静的なキャリア流体上に、またはそのキャリア流体上で移動させるのに適している。

[0210] いくつかの実施形態では、試料は複数の位置のうちのいずれかにも移動させられ、また静止キャリア流体上に複数の試料があって良い。

[0211] いくつかの実施形態では、導管は閉じている。

[0212] いくつかの実施形態では、本発明は、試料を処理する方法、いくつかの場合には生物学的試料を包含し、
この方法は、試料と不混和性のバッファー流体中の2つ以上の試料をカプセル化し合体した単位としてそれらを移動させることを含む。

[0213] いくつかの実施形態では、バッファー流体は液体であって良い。

[0214] いくつかの実施形態では２つ以上の試料はカプセル化され、キャリア流体の上にまたはその中に配置される。

[0215] いくつかの実施形態では、試料は多重反応である。

[0216] いくつかの実施形態では、2つ以上の試料が1つの封入剤流体表面内にカプセル化される。

[0217]いくつかの実施形態では、キャリア流体は液体であり、また試料はカプセル化され液体(キャリア流体はカプセル化バッファー流体と不混和性である)の表面に配置される。

[0218] いくつかの実施形態の中で、試料はカプセル化され、別のカプセル化された試料と混合させられ、2つの別個のサンプルが1つのカプセル化表面内にカプセル化される。

[0219] いくつかの実施形態では、試料はカプセル化され、1つ以上の標的として処理される。

[0220]いくつかの実施形態では、少なくとも1つの分析システムは、カプセル化バッファー流体内の1つ以上の生物学的試料の分析を行ない、いくつかの場合にはキャリア流体上で行う。

[0221] いくつかの実施形態では、バッファーカプセル化流体は、試料安定性のために添加物を加える。

[0222] いくつかの実施形態では、バッファーカプセル化流体はポリソルベート添加物を有するシリコーンベースの油脂である。

[0223] いくつかの実施形態では、ポリソルベート添加物を10%から0.001%の範囲で加える。

[0224] いくつかの実施形態では、バッファー流体は、界面活性剤を含む添加物を含む。

[0225] いくつかの実施形態では、追加された界面活性剤の全体の親水‐親油性バランス番号は、2〜8の範囲にある。

[0226] いくつかの実施形態では、この方法は不混和性の液量内にカプセル化された２つ以上の標的試料を形成すること、カプセル化バッファー流体と不混和性のキャリア流体上でそれを沈殿させること、
および静電力でカプセル化バッファー流体をコントロールすることを含む;
[0227] いくつかの実施形態では、２つ以上の標的試料は、流動キャリア流体へ投薬された不混和性の液量内にカプセル化される。

[0228] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカプセル化試料が静止位置に投薬される。

[0229] いくつかの実施形態では、少なくとも１つのカプセル化試料の生物学的処理が行なわれ、また少なくともカプセル化試料は1つ以上のカプセル化試料と混合する。

[0230] いくつかの実施形態では、さらなる試料をセルに加えて配列状の試料にして良い。

[0231] いくつかの実施形態では、試料は光学的検知用に配列される。

[0232] いくつかの実施形態では、セルはチューブのような指向性出口からガスのインピンジメントによって輸送される。

[0233] いくつかの実施形態では、本発明は、本明細書の上に明記された任意の方法のステップを遂行する手段を含む試料処理システムを提供する。

[0234]いくつかの実施形態では、システムは次のものを含む:２つ以上の標的試料を有するカプセル化流体を運ぶ油脂のようなキャリア流体の連続流れ用の導管、分析段階、
およびシステムをコントロールするコントローラー。

[0235]いくつかの実施形態では、システムは次のものを含む:キャリア流体と境界を接する2つ以上の標的試料を有する油脂などのバッファー流体のフロー用の導管;分析段階、およびシステムをコントロールするコントローラー。

[0236] いくつかの実施形態では、システムは次のものを含む:その上で油脂などのキャリア流体が2つ以上の標的試料を有するバッファー流体を運搬する運動疎水性円材;分析段階、およびシステムをコントロールするコントローラー。

[0237] いくつかの実施形態では、キャリアオイルは界面活性剤添加物を有する。

[0238] いくつかの実施形態では、本発明は、不混和性のバッファー流体内にカプセル化されて、試料処理用の疎水性制御面に配置される試料の処理に使用される。

[0239] いくつかの実施形態では、疎水性制御面は停留である。

[0240]いくつかの実施形態では、疎水性制御面は動的である。

[0241] いくつかの実施形態では、疎水性制御面はフルオロポリマー である。

[0242] いくつかの実施形態では、複数の疎水性の制御面がある。

[0243] いくつかの実施形態では、制御面は静電気学に活性化している。

[0244] いくつかの実施形態では、疎水性制御面は動的および静止表面の組み合わせを含む。

[0245] いくつかの実施形態では、合成液体セルは1つ以上の疎水性制御面によってコントロールされる。

[0246] いくつかの実施形態では、疎水性制御面は温度コントロールされている。

[0247] いくつかの実施形態では、疎水性制御面は光学検出系の一部である。

[0248] いくつかの実施形態では、疎水性制御面には光学的検知用のマーカーがある。

[0249] いくつかの実施形態では、疎水性制御面にはRFID回路がある。

[0250] いくつかの実施形態では、疎水性制御面は複数の合成液体セルをコントロールする。

[0251] いくつかの実施形態では、疎水性制御面は安定化機能を有する。

[0252] いくつかの実施形態では、複数の安定化機能がある。

[0253] いくつかの実施形態では、安定化機能は疎水性制御面内へのポケットである。

[0254] いくつかの実施形態では、安定化機能は「v」の形状である。

[0255] いくつかの実施形態では、安定化機能は「円形」の形状である。

[0256] いくつかの実施形態では、安定化機能は逓減する。

[0257] いくつかの実施形態では、安定化機能を使用して相互に不混和性のキャリア流体上の不混和性のバッファー流体にカプセル化された試料を特定する。

[0258] いくつかの実施形態では、安定化機能は配列されてネットワークを形成する。

[0259] いくつかの実施形態では、ネットワークを使用して合成液体セルを混合する。

[0260] いくつかの実施形態では、ネットワークを使用して合成液体セルを輸送する。

[0261] いくつかの実施形態では、ネットワークは静止疎水性制御面を含む。

[0262] いくつかの実施形態では、ネットワークは動的な疎水性制御面を含む。

[0263] いくつかの実施形態では、ネットワークは静止および動的な制御面の組み合わせを含む。

[0264] いくつかの実施形態では、たんぱく質のリアル・タイム定量化を遂行する。

[0265] いくつかの実施形態では、例えば、カプセル化試料は静止位置へ投薬される。

[0266] いくつかの実施形態では、カプセル化試料の生物学的処理が行なわれ、および/またはカプセル化試料は1つ以上のカプセル化試料と混合する。

[0267] いくつかの実施形態では、システムは以下を含む:疎水性制御面が標的試料を備えたカプセル化流体を輸送するように、周期的に標的試料を沈積させる疎水性制御面に隣接するカプセル化流体を沈積させる導管;分析段階、およびシステムをコントロールするコントローラー。沈積は連続的である。

[0268] いくつかの実施形態では、本発明は、生物学的試料の生成および/または輸送および/またはミキシングおよび/または処理を提供する。それによって、生物学的試料(固体、液体、油中水型エマルジョン、または不混和液中の固体の懸濁液)が操作できる不混和性の流体セルの形成を実現する。この方法とシステムはマイクロリットルからサブナノリットル容量までの一連の容量を生成しかつ/または輸送かつ/または混合かつ/または処理する。

[0269] いくつかの実施形態では、本発明は、生物学的試料を処理（試料と不混和性のバッファー流体中に2つ以上の試料をカプセル化することを含む）して多重試料セルを供給し、および試料処理用に結合した単位としてセルを移動させる方法および/またはシステムを提供する。

[0270] いくつかの実施形態では、この方法とシステムは、多くの方法によってコントロールすることができる無感染のマイクロリットル、ナノリットルまたはサブナノリットル容積を生成できる。

[0271] いくつかの実施形態では、本発明は不混和性の流体セル内に1つ以上の生物学的試料を生成し、さらにこの合成液体セルは、キャリア流体と呼ばれる相互に不混和性の流体の自由表面に配置される。

[0272] キャリア流体は、合成液体セル用の操作プラットフォームを提供できる。合成液体セルは、以下の順序でチューブ内に複合材料部材を蓄積して生成できる:不混和性の流体、生物学的試料(流体、エマルジョン、固体または浮遊粒子)、不混和性の流体、さらにいくつかの場合には空気。この順序は、チューブを備えた多重合成液体セルに対して、またはいくつかの場合では1つ以上の多重試料合成液体セルに対して繰り返すことがでる。

[0273] 次に、チューブの内容はキャリア流体上に投薬されて合成液体セルを生成する。

[0274]の実施形態では、この方法とシステムは、多くの方法によってコントロールすることができる無感染の、ナノリットルまたはサブナノリットル容積を生成できる。
本発明方法は合成液体セルが静電力によってコントロールされることを提供する。

[0275] いくつかの実施形態では、本発明には少なくとも1つの電気的に帯電した制御面があり合成液体セルをコントロールする。
本発明は、疎水性効果を使用してコントロールを行う独立した方法を提供する。

[0276] いくつかの実施形態では、本発明には疎水性特性がある少なくとも1つの制御面があり、それと不混和性の流体セルの外側の流体との間に密着力ができると同時に内部液量をはね返して感染を防ぐ。キャリアオイルに埋め込まれるか部分的に埋め込まれる一体構造物を使用して、合成液体セルは管理されて誘導されるかまたはしっかり固定でき、合成液体セルの動的制御を強化する。

[0277] いくつかの実施形態では、本発明は、上に概説された方法のうちのいずれかで
合成液体セルを輸送することを提供する。いくつかの実施形態の合成液体セルのミキシングは合成液体セルを輸送して接触させ、カプセル化油脂および生物学的試料の液性融合を促進させる。この混合過程によって、サブマイクロリットル標的容積を効率良く組合せるのを促進し、他の原因からの感染を防ぎ、化学操作ごとに無駄容積が生じないことを保証する。いくつかの実施形態では、試料は混合されずに多重試料合成液体セルが生じる。

[0278] いくつかの実施形態では、生物学的プロセスによる合成液体セルの輸送は、高温で標的容積を蒸発させる空気に敏感ではない。キャリアオイルによるシステム内の各合成液体セルを独立に輸送すると、システム全体の動力数が削減される、そうでなければ加熱、冷却あるいはキャリア流体を注入することが必要であり、また代わりに熱性のプロトコルを合成液体セルにおいて対象としても良い。

[0279] いくつかの実施形態では、本発明によって、生化学プロセスの自動化が容易になる。自動化によって個々の試料を動的制御でき、したがって試料の十分な容量回収が可能になる。自動化によって、オープンまたはクローズドアーキテクチャ処置プラットフォームの両方に使用できる。また生物学的試料の分析および処置ができる。
試料は、視覚の方法、音響の方法、あるいは電磁気的方法によって容易に分析できる。

[0280] 本明細書に開示された様々な実施形態の個々の機能は、それらが互いに相互排除ではない程度までに、必要に応じてかつ変更すべきところは変更して組み合わせることができる。

Claims (15)

1. 分析試料処理システムであって、
   分析試料液入力と、
   カプセル化液入力と、
   安定化機能を含むキャリア液導管と、
   液体処理システムと、
   前記液体処理システムに操作可能に接続されたコントローラーと、
   を含み、
   前記コントローラーは、プログラムされて前記液体処理システムに、
   （１）前記カプセル化液入力からカプセル化液を抽出させるステップと、
   （２）前記抽出されたカプセル化液を（ａ）前記キャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出させ、（ｂ）前記安定化機能に近接させ、前記カプセル化液は前記キャリア液と不混和性であり、これにより、前記放出されたカプセル化液は前記キャリア液と混合せず、前記キャリア液上に浮遊し、前記安定化機能によって固定されるステップと、
   （３）前記分析試料液入力から分析試料液を抽出させるステップと、
   （４）前記抽出された分析試料液を放出させるステップであって、前記分析試料液は、前記カプセル化溶液および前記キャリア液と不混和性であり、これにより前記分析試料液は前記カプセル化液または前記キャリア液と混合しない、ステップと、
   を行わせるようにプログラムされる、分析試料処理システム。
2. 前記液体処理システムはコントロール・チューブおよびドライバーを含み、前記コントローラーは、ドライバーを作動させて前記コントロール・チューブに、ステップ（１）および（３）を実行させた後にステップ（２）および（４）を実行させるようにプログラムされる、請求項１に記載のシステム。
3. 前記コントローラーは、ドライバーを作動させて前記コントロール・チューブにステップ（１）を、次に（３）を実行させ、次に（５）さらなるカプセル化液を抽出させ、その後（６）前記カプセル化液を放出させ、次にステップ（４）を実行させ、その後ステップ（２）を実行させて、前記カプセル化液、前記分析試料液および前記補足のカプセル化液を１つの単位として、前記コントロール・チューブから、さらに前記キャリア液導管の前記キャリア液の自由表面上に放出させ、それによって前記カプセル化液および前記補足のカプセル化液が前記分析試料液を同化包囲して合成液体セルを形成するようにさらにプログラムされる、請求項２に記載のシステム。
4. 前記コントローラーは、ドライバーを作動させて前記コントロール・チューブにステップ（５）の後にかつステップ（６）の前に（７）セパレーターを引き出させるようにさらにプログラムされる、請求項３に記載のシステム。
5. 前記セパレーターは空気を含む、請求項４に記載のシステム。
6. 前記コントローラーは、ドライバーを作動させて前記コントロール・チューブが、ステップ（７）の後にかつステップ（６）の前に、（１ａ）カプセル化液入力からカプセル化液を抽出させ、その後（３ａ）分析試料液入力から分析試料液を取り出させ、次に（５ａ）補足のカプセル化液を抽出させ、その後（６ａ）ステップ（１ａ）およびステップ（５ａ）のカプセル化液とステップ（３ａ）の分析試料液とを一緒に第２の単位として前記コントロール・チューブから前記キャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出させ、よって前記第２のユニットが第２の合成液体セルを形成するようにさらにプログラムされる、請求項４または請求項５に記載のシステム。
7. 前記コントローラーは、ドライバーを作動させて前記コントロール・チューブにステッ
   プ（５）の後にかつステップ（６）の前に（８）第２の分析試料液入力から第２の分析試料液（前記第２の分析試料液は前記キャリア液および前記カプセル化液と非混和性である）を抽出させ、その後（９）補足のカプセル化液を抽出させ、次に（１０）ステップ（９）の前記補足のカプセル化液および前記第２の分析試料液を前記ユニットに放出させ、これによって形成された前記合成液体セルが、前記分析試料液の飛沫および前記第２の分析試料液の飛沫を含むようにさらにプログラムされる、請求項３に記載のシステム。
8. 前記液体処理システムはコントロール・チューブおよびドライバーを含み、前記コントローラーは、前記ドライバーを作動させて前記コントロール・チューブにステップ（１）からステップ（４）を記載順に実行させるようにプログラムされる、請求項１に記載のシステム。
9. 前記コントローラーは、ステップ（１）を遂行し、次に複数の安定化機能用のステップ（２）を繰り返し、次にステップ（３）を遂行し、その後前記複数の安定化機能用のステップ（４）を繰り返し、よって前記安定化機能（複数）に分散させられた複数の合成液体セルを形成するようにプログラムされる、請求項８に記載のシステム。
10. 前記コントローラーは、前記ドライバーを作動させて前記コントロール・チューブに（１１）前記分析試料液と混和性の試薬を抽出させ、さらに（１２）放出された前記分析試料液に近似の試薬を放出させるようにさらにプログラムされる、請求項８または９に記載のシステム。
11. （ａ）前記キャリア液導管は、導管内でキャリア液の液盤上で回転可能な盤を受けるのに合わせた大きさの液盤を含み、（ｂ）前記安定化機能は前記盤内に形成され、（ｃ）前記システムは、（１）前記安定化機能前記が液盤内で回転するように前記盤に機能的に接続された回転ドライバー、および（２）少なくとも前記液体処理システムの放出部分を前記キャリア液導管に対して垂直に並進させる運動システムをさらに含み、（ｄ）前記コントローラーは、前記回転ドライバーおよび前記運動システムに機能的に接続され、前記回転システムに前記盤を回転させかつ運動システムに前記液体処理のシステムの放出部分を前記盤に対して垂直に並進させるようにプログラムされる、前記請求項のいずれかに記載のシステム。
12. 前記コントローラーは、前記運動システムを作動させ前記コントロール・チューブに前記キャリア液の自由表面上で形成された合成液体セルを前記キャリア液導管に対して移動させるようにさらにプログラムされる、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記コントローラーは、前記液体処理システムに前記キャリア液の自由表面上で形成され、ギャップによって分離されている２つの合成液体セル間に十分なカプセル化液（前記ギャップを埋める液体）を放出させ、よって前記２つの合成液体セルを互いに融合させられるようにさらにプログラムされる、前記請求項のいずれかに記載のシステム。
14. 前記コントローラーは、前記液体処理システムに前記放出されたカプセル化液ステップ（４）の前記分析試料液の近隣にを放出させるようにプログラムされる、前記請求項のいずれかに記載のシステム。
15. カプセル化液入力からカプセル化液を抽出するステップと、
    前記抽出されたカプセル化液を（ａ）安定化機能を含むキャリア液導管のキャリア液の自由表面上に放出させ、（ｂ）前記安定化機能に近接させ、前記カプセル化液は前記キャリア液と不混和性であり、前記放出されたカプセル化液は前記キャリア液と混合せず、前記キャリア液上に浮遊し、前記安定化機能によって固定される、ステップと、
    分析試料液入力から分析試料液を抽出するステップと、
    前記抽出された分析試料液を放出するステップであって、前記分析試料液は前記カプセル化液および前記キャリア液と不混和性である、ステップと、
    を含み、
    前記分析試料液が前記カプセル化液または前記キャリア液と混合することがない、分析試料処理方法。