UA110927C2 - Змішування та доставлення флюїдів у мікрофлюїдних системах - Google Patents
Змішування та доставлення флюїдів у мікрофлюїдних системах Download PDFInfo
- Publication number
- UA110927C2 UA110927C2 UAA201206864A UAA201206864A UA110927C2 UA 110927 C2 UA110927 C2 UA 110927C2 UA A201206864 A UAA201206864 A UA A201206864A UA A201206864 A UAA201206864 A UA A201206864A UA 110927 C2 UA110927 C2 UA 110927C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- fluid
- channel
- fluids
- microfluidic
- outlet valve
- Prior art date
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 626
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 95
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 128
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 117
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 87
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 50
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 27
- 230000027455 binding Effects 0.000 claims description 24
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 21
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 9
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 7
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 235000003913 Coccoloba uvifera Nutrition 0.000 claims 1
- 240000008976 Pterocarpus marsupium Species 0.000 claims 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims 1
- 230000008859 change Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 41
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 28
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 18
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 15
- 239000003570 air Substances 0.000 description 14
- 230000006870 function Effects 0.000 description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 13
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 12
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 12
- 239000000047 product Substances 0.000 description 12
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 12
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 11
- 150000003378 silver Chemical class 0.000 description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 10
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 9
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 9
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 9
- QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N Hydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1 QIGBRXMKCJKVMJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 7
- -1 fatty acid salts Chemical class 0.000 description 7
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 6
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 6
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 6
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 6
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 6
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 6
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 description 5
- 101100524645 Toxoplasma gondii ROM5 gene Proteins 0.000 description 5
- 238000003556 assay Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 239000003599 detergent Substances 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 description 5
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 5
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 5
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 5
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 4
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 4
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 4
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 3
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 3
- 235000014633 carbohydrates Nutrition 0.000 description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 3
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 4-aminophenol Chemical compound NC1=CC=C(O)C=C1 PLIKAWJENQZMHA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000014914 Carrier Proteins Human genes 0.000 description 2
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 206010000496 acne Diseases 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 description 2
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 238000011960 computer-aided design Methods 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 239000005556 hormone Substances 0.000 description 2
- 229940088597 hormone Drugs 0.000 description 2
- 239000003446 ligand Substances 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 2
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 2
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000005962 receptors Human genes 0.000 description 2
- 108020003175 receptors Proteins 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- 108091023037 Aptamer Proteins 0.000 description 1
- 108010078791 Carrier Proteins Proteins 0.000 description 1
- 102000000844 Cell Surface Receptors Human genes 0.000 description 1
- 108010001857 Cell Surface Receptors Proteins 0.000 description 1
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N Ethylene oxide Chemical class C1CO1 IAYPIBMASNFSPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000003886 Glycoproteins Human genes 0.000 description 1
- 108090000288 Glycoproteins Proteins 0.000 description 1
- 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 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 108090001090 Lectins Proteins 0.000 description 1
- 102000004856 Lectins Human genes 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920003171 Poly (ethylene oxide) Polymers 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical group 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003146 anticoagulant agent Substances 0.000 description 1
- 229940127219 anticoagulant drug Drugs 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 150000001540 azides Chemical class 0.000 description 1
- 108091008324 binding proteins Proteins 0.000 description 1
- 238000004166 bioassay Methods 0.000 description 1
- 230000031018 biological processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 description 1
- 238000005415 bioluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000029918 bioluminescence Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000007805 chemical reaction reactant Substances 0.000 description 1
- AJPXTSMULZANCB-UHFFFAOYSA-N chlorohydroquinone Chemical compound OC1=CC=C(O)C(Cl)=C1 AJPXTSMULZANCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002788 crimping Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006911 enzymatic reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000013213 extrapolation Methods 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000002191 fatty alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000004811 fluoropolymer Substances 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000008105 immune reaction Effects 0.000 description 1
- 239000000411 inducer Substances 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 1
- 239000002523 lectin Substances 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- 238000010297 mechanical methods and process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- DVEKCXOJTLDBFE-UHFFFAOYSA-N n-dodecyl-n,n-dimethylglycinate Chemical compound CCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)CC([O-])=O DVEKCXOJTLDBFE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009871 nonspecific binding Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- CMCWWLVWPDLCRM-UHFFFAOYSA-N phenidone Chemical compound N1C(=O)CCN1C1=CC=CC=C1 CMCWWLVWPDLCRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001084 poly(chloroprene) Polymers 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229940079877 pyrogallol Drugs 0.000 description 1
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000000452 restraining effect Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XZTJQQLJJCXOLP-UHFFFAOYSA-M sodium;decyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O XZTJQQLJJCXOLP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- NWZBFJYXRGSRGD-UHFFFAOYSA-M sodium;octadecyl sulfate Chemical compound [Na+].CCCCCCCCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O NWZBFJYXRGSRGD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000002764 solid phase assay Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 230000009870 specific binding Effects 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 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
- B01L3/502723—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 venting arrangements
-
- 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
-
- 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
- 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
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
- G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
- G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
- G01N33/543—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor with an insoluble carrier for immobilising immunochemicals
- G01N33/54366—Apparatus specially adapted for solid-phase testing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/06—Fluid handling related problems
- B01L2200/0673—Handling of plugs of fluid surrounded by immiscible fluid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/06—Fluid handling related problems
- B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
- B01L2300/0867—Multiple inlets and one sample wells, e.g. mixing, dilution
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2300/00—Additional constructional details
- B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
- B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
- B01L2300/0877—Flow chambers
-
- 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
-
- 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
- B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
- B01L2400/0694—Valves, specific forms thereof vents used to stop and induce flow, backpressure valves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
- C12M23/02—Form or structure of the vessel
- C12M23/16—Microfluidic devices; Capillary tubes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/0318—Processes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/0318—Processes
- Y10T137/0324—With control of flow by a condition or characteristic of a fluid
- Y10T137/0329—Mixing of plural fluids of diverse characteristics or conditions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/86292—System with plural openings, one a gas vent or access opening
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T137/00—Fluid handling
- Y10T137/8593—Systems
- Y10T137/87571—Multiple inlet with single outlet
- Y10T137/87652—With means to promote mixing or combining of plural fluids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Hematology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Immunology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
- Multiple-Way Valves (AREA)
Abstract
В описі охарактеризовані способи змішування та доставлення флюїдів у мікрофлюїдних системах. Флюїди у деяких варіантах втілення можуть містити реагенти, які можуть брати участь в одній або кількох хімічних або біологічних реакціях. Деякі варіанти втілення стосуються способів, у яких застосовуються один або кілька випускних клапанів для контрольованого пропускання та/або змішування частин флюїду у межах мікрофлюїдної системи. В оптимальному варіанті контроль над потоком, наприклад, послідовністю потоку флюїду, та/або зміна швидкості потоку, може досягатися шляхом відкривання та закривання одного або кількох випускних клапанів і шляхом застосування єдиного джерела потоку флюїду (наприклад, вакууму), що діє при практично незмінному тиску. Це може спростити функціонування та застосування винаходу цільовим користувачем.
Description
Галузь винаходу
Системи та способи змішування та доставлення флюїдів у мікрофлюїдних системах описувалися неодноразово. У деяких випадках флюїди містять реагенти, які можуть брати участь в одній або кількох хімічних або біологічних реакціях.
Рівень техніки
Маніпулювання з флюїдами відіграє важливу роль у таких галузях, як хімія, мікробіологія та біохімія. До цих флюїдів можуть належать рідини або гази, які можуть являти собою реагенти, розчинники, реактиви або промивальні рідини для хімічних або біологічних процесів. Хоча різні мікрофлюїдні способи та пристрої, такі, як мікрофлюїдні аналізи, можуть забезпечувати недорогі, чутливі й точні аналітичні платформи, маніпуляції з флюїдами, такими, як суміш багатьох флюїдів, введення проби, введення реагентів, зберігання реагентів, розділення флюїдів, збирання відходів, видобування флюїдів для зовнішнього аналізу та перенесення флюїдів з одного кристала до наступного, можуть бути пов'язаними з додатковими витратами та ускладненням. Відповідно, сприятливими були б досягнення у галузі, які могли б знизити витрати, спростити застосування і/або поліпшити маніпулювання флюїдами у мікрофлюїдних системах.
Короткий опис винаходу
Системи та способи для змішування та доставлення флюїдів у мікрофлюїдних системах є загальновідомими. Предмет даного винаходу у деяких випадках включає взаємопов'язані продукти, альтернативні рішення конкретної проблеми та/або багато різних варіантів застосування однієї або кількох систем та/або пристроїв.
В одній групі варіантів втілення забезпечується низка способів. В одному варіанті втілення спосіб включає забезпечення пристрою, який включає головний канал, перший канал відгалуження, який містить перший флюїд, другий канал відгалуження, який містить другий флюїд, причому перший та другий канали відгалуження з'єднуються у місці перетину і перебувають у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з головним каналом, та випускний клапан, розташований між частиною першого каналу відгалуження та частиною головного каналу. Спосіб включає приведення в дію випускного клапана, що змушує перший та другий флюїди текти до місця перетину практично одночасно і забезпечує змішування принаймні
Зо частини першого та другого флюїдів для утворення змішаного флюїду.
В іншому варіанті втілення спосіб включає забезпечення пристрою, який включає вхідну частину каналу, яка містить перший флюїд, вихідну частину каналу, яка містить другий флюїд, відмінний від першого флюїду, та випускний клапан, розташований між вхідною та вихідною частинами каналу. Коли перша та друга частини каналу перебувають у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні одна з одною, другий флюїд тече у вихідній частині каналу без суттєвого протікання першого флюїду. Спосіб також включає протікання другого флюїду з вхідної частини каналу до вихідної частини каналу після протікання першого флюїду.
В іншій групі варіантів втілення передбачено низку пристроїв. В одному варіанті втілення пристрій включає впуск, випуск, вхідну частину каналу у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з впуском, вихідну частину каналу у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з випуском та випускний клапан, розташований між вихідною та вхідною частинами каналу.
Перший флюїд зберігається у принаймні одній частині, якою може бути вхідна або вихідна частина каналу, і пристрій герметизують, складають і пристосовують для зберігання першого флюїду у пристрої протягом принаймні однієї години перед першим застосуванням.
В іншому варіанті втілення пристрій включає впуск, випуск, головний канал між впуском та випуском і перший та другий випускні клапани, послідовно розташовані уздовж головного каналу між впуском та випуском.
Інші переваги та нові особливості даного винаходу стануть очевидними по ознайомленню з представленим нижче детальним описом різних необмежувальних варіантів втілення винаходу при розгляді разом із супровідними фігурами. У разі, коли даний опис та документ, включений шляхом посилання, включають суперечливе і/або несумісне розкриття, переважну силу має даний опис. Якщо два або більше документів, включених шляхом посилання, включають суперечливе і/або несумісне розкриття відносно один одного, переважну силу має документ з пізнішою датою набрання чинності.
Короткий опис фігур
Необмежувальні варіанти втілення даного винаходу описуються на прикладах з посиланням на супровідні фігури, які є схематичними, без дотримання масштабу. На фігурах кожен показаний ідентичний або майже ідентичний компонент, як правило, представлено одним числом. Для зрозумілості: не кожен компонент позначено на кожній фігурі, так само, як показано бо не кожен компонент кожного з варіантів втілення винаходу, якщо у такому показі немає необхідності для розуміння винаходу спеціалістами у даній галузі. Серед фігур:
ФІГ. 1 включає схематичне зображення пристрою, який включає певну кількість випускних клапанів, згідно з однією групою варіантів втілення;
ФІГ. 2А - 2Е включають, згідно з однією групою варіантів втілення, схематичні зображення у розрізі випускних клапанів, які можуть застосовуватися в описаних авторами пристроях;
ФІГ. ЗА - ЗО включають типові принципові схеми каналів, які включають один або кілька випускних клапанів, згідно з однією групою варіантів втілення;
ФІГ. 4А - 4Ї включають принципові схеми розгалужених каналів згідно з однією групою варіантів втілення;
ФІГ. БА - 58 включають схематичні зображення флюїдних пробок у каналі пристрою згідно з однією групою варіантів втілення;
ФІГ. бА - 6С включають типові схематичні зображення різного розташування флюїдних пробок у каналах пристрою згідно з однією групою варіантів втілення;
ФІГ. 7 включає типове схематичне зображення пристрою, який включає певну кількість зон виявлення, згідно з однією групою варіантів втілення; і
ФІГ. 8 включає графік сумарного об'єму змішаного флюїду залежно від часу згідно з однією групою варіантів втілення.
ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ
В описі в цілому розкриваються системи та способи для змішування та доставлення флюїдів у мікрофлюїдних системах. Рідини у деяких варіантах втілення можуть містити реагенти, які можуть брати участь в одній або кількох хімічних або біологічних реакціях. Деякі варіанти втілення стосуються систем та способів, у яких застосовуються один або кілька випускних клапанів для контрольованого пропускання та/або змішування частин флюїду в мікрофлюїдній системі. Випускні клапани можуть включати, наприклад, порт у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з мікрофлюїдним каналом, у якому розташовується флюїд, і можуть приводитись у дію шляхом поміщення затвора над отвором порту або шляхом знімання затвора з отвору порту. У деяких варіантах втілення затвор може включати клапанний механізм, такий, як механічний клапан, функціонально з'єднаний з трубою у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з портом.
Як правило, відкривання випускного клапана дозволяє портові функціонувати як випускний
Зо клапан. Якщо порт функціонує як випускний клапан, флюїд, який розташовується на одній стороні випускного клапана, тече, тоді, як флюїд, розташований на протилежній стороні випускного клапана відносно першого флюїду, залишається нерухомим. Коли клапан є закритим, порт перестає функціонувати як випускний клапан, і флюїд, розташований з обох сторін випускного клапана, може текти через систему у напрямку випуску. В оптимальному варіанті контроль над потоком, наприклад, послідовність потоку флюїду та/або зміна швидкості потоку, може досягатися шляхом відкривання та закривання одного або кількох випускних клапанів і шляхом застосування єдиного джерела потоку флюїду (наприклад, вакууму), яке функціонує при практично незмінному тиску. Це може спростити функціонування та застосування пристрою цільовим користувачем.
Випускні клапани можуть приводитись у дію для контролю за переміщенням флюїду в мікрофлюїдній системі. Наприклад, флюїди можуть періодично зберігатись у каналі, а після закривання випускного клапана, розташованого уздовж каналу, флюїди можуть послідовно текти у напрямку випуску каналу. У деяких випадках флюїди можуть зберігатися в окремих каналах, які перетинаються, а після закривання випускного клапана флюїди течуть разом у напрямку точки перетину. Ця група варіантів втілення може застосовуватися, наприклад, для контрольованого змішування флюїдів при їх спільному протіканні. Розрахунок часу доставки та об'єм флюїду, який доставляється, регулюють, наприклад, через розрахунок часу приведення в дію випускного клапана.
В оптимальному варіанті описані авторами випускні клапани можуть функціонувати без зменшення розрізу мікрофлюїдного каналу, на якому вони функціонують, як може траплятися з деякими клапанами існуючого рівня техніки. Такий режим роботи може бути ефективним для уникнення витоку через клапан. Крім того, через застосування випускних клапанів деякі описані авторами системи та способи не вимагають застосування певних внутрішніх клапанів, що може бути проблематичним, наприклад, через їх велику вартість, складність у виготовленні, крихкість, обмежену сумісність зі змішаними газо-рідинними системами та/або ненадійність у мікрофлюїдних системах. Завдяки використанню зовнішнього клапана, такого, як випускний клапан, застосовуються макромасштабні (а не мікромасштабні) механічні особливості, які зазвичай вимагають менших витрат у виготовленні і є більш надійними в експлуатації. Крім того, описані авторами зовнішні клапани добре функціонують з гетерогенними флюїдами (наприклад, 60 комбінаціями газів/рідин) та флюїдами, які містять бульбашки, крапельки та/або частинки.
У деяких варіантах втілення флюїди, які застосовують в описаних авторами системах, можуть зберігатись у самих системах. Якщо зовнішні клапани можуть контролювати розрахунок часу доставлення реагента, для експлуатації деяких подібних систем упорскування рідких реагентів не вимагається. Можливість експлуатації систем без здійснення зовнішніх з'єднань з джерелами флюїду може значно спростити роботу.
Описані авторами пристрої та системи можуть виготовлятися з невеликими витратами і у деяких випадках можуть бути одноразовими. Крім того, описані авторами пристрої та системи можуть швидко виготовлятися завдяки відсутності у деяких варіантах втілення складних механічних особливостей. Ці переваги дозволяють випробувати й втілювати багато різних конфігурацій, які можуть бути прийнятними для великої кількості хімічних та біологічних систем (наприклад, біологічних аналізів). Інші переваги більш детально описуються нижче.
Описані авторами системи та способи можуть застосовуватись у різних галузях. У деяких випадках системи та способи можуть застосовуватися для контролювання потоку флюїду та змішування в різних мікрофлюїдних системах, таких, як, наприклад, мікрофлюїдні діагностичні платформи у місці надання медичної допомоги, мікрофлюїдні лабораторні системи для хімічного аналізу, флюїдні контрольні системи у клітинних культурах або біореакторах і т. ін.
Описані авторами пристрої, системи та способи у деяких випадках можуть бути особливо корисними, якщо потрібен недорогий, надійний, одноразовий мікрофлюїдний пристрій.
Описаний авторами контроль над потоком може застосовуватися для здійснення будь-якої прийнятної хімічної та/або біологічної реакції. Наприклад, описаний авторами контроль над потоком може застосовуватися для контролю над перенесенням реагента в аналізах антитіл з використанням нестійких вихідних речовин для реакції, таких, як аналіз розчину срібла, описаний у Прикладах.
Пристрої, компоненти, системи та способи, описані авторами, можуть комбінуватися з тими, які описувались у Міжнародній публікації патенту Мо М/О2005/066613 (Міжнародна патентна заявка під реєстраційним номером РСТ/О52004/043585), зареєстрованій 20 грудня 2004 р. під назвою "Абззау ЮОемісе апа МеїйїШйоа"; Міжнародній публікації патенту Ме М/О02005/072858 (Міжнародна патентна заявка під реєстраційним номером РСТ/О52005/003514), зареєстрованій 26 січня 2005 р. під назвою "Ріціа Оеїїмегу Зузіет апа Меїпоа"; Міжнародній публікації патенту
Зо Мо УМО2006/113727 (Міжнародна патентна заявка під реєстраційним номером РСТ/О506/14583), зареєстрованій 19 квітня 2006 р. під назвою "Ріцідіє 5ігисіиге5 Іпсіцаіїпуд Меапаегіпд апа У/іде
Спаппе!5"; Патентній заявці США Мо 12/113,503, зареєстрованій 1 травня 2008 р. під назвою "Рішпідієс Соппесіог5 апа Місгойцідіс Зуєет5"; Патентній заявці США Мо 12/196,392, зареєстрованій 22 серпня 2008 р. під назвою "І ідціа сопіаіптепі (ог іптедгаїгейд аззаув»"; Патентній заявці США Мо 12/428,372, зареєстрованій 22 квітня 2009 р. під назвою "БіІом/ Сопігої іп
МісгойПиїаіс Зузїетв"; Патентній заявці США Мо 61/138,726, зареєстрованій 18 грудня 2008 р. під назвою "Кеадепі 5іогаде іп Місгойчнідієс Зухїетв5 апа Кеїаїей Апісіе5 апа Меїпоа5"; та Патентній заявці США Мо 61/149,253, зареєстрованій 2 лютого 2009 р. під назвою "Бігисіигез Тог Сопігоїїпу
ЦО Іпбегасіюп м/ййп МісгоПшідіє Юемісе5", кожна з яких є включеною до цього опису шляхом посилання в повному обсязі.
Далі описується низка типових пристроїв, які включають випускні клапани та інші компоненти.
ФІГ. 1 включає типове схематичне зображення пристрою, який включає один або кілька випускних клапанів та один або кілька флюїдів, згідно з однією групою варіантів втілення. У групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГ. 1, пристрій 10 включає канал 12, який включає впуск 14, випуск 15, вхідну частину 16 та вихідну частину 18. Канал також може містити флюїд у принаймні одній з частин, до яких належать вхідна та вихідна частини каналу, такий, як перший флюїд 20. Канал також може містити, додатково або замість першого флюїду, другий флюїд 22.
У варіантах втілення, які передбачають зберігання кількох флюїдів, ці флюїди можуть бути відокремлені один від одного однією або кількома незмішуваними відокремлювальними флюїдними пробками (наприклад, таким відокремлювальним флюїдом, як газ (наприклад, повітря) або олія). У деяких випадках пристрій (включаючи будь-які впуски, випуски та випускні клапани) герметизують, складають і пристосовують для зберігання флюїду (наприклад, будь- якого або обох флюїдів 20 та 22) у пристрої перед першим застосуванням пристрою цільовим користувачем.
Як показано для пояснення на ФІГ. 1, перший флюїд 20 та другий флюїд 22 не перебувають у прямому контакті один з одним. Наприклад, перший та другий флюїди у каналі можуть бути розділені третім флюїдом 21, який є незмішуваним як з першим, так і з другим флюїдами. В одній групі варіантів втілення обидва флюїди 20 та 22 можуть бути рідинами, розділеними, бо наприклад, пробкою з газу, розташованою між ними. В іншому варіанті втілення флюїди 20 та
22 є рідинами, розділеними третьою рідиною, яка є незмішуваною з обома рідинами. Якщо використовується більше двох флюїдів, може застосовуватися будь-яка прийнятна комбінація газів та рідин для розділення кількох частин флюїду у каналіс(ах).
Пристрій 10 також включає випускний клапан 24, розташований між вихідною та вхідною частинами каналу. У контексті даного опису "випускний клапан" означає клапан, який включає порт у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з каналом та механізм, який може відкривати й закривати порт, причому випускний клапан відкриває внутрішню частину каналу або щільно закриває внутрішню частину каналу від зовнішнього середовища за межами внутрішньої частини каналу. Прикладами зовнішнього середовища можуть бути, наприклад, навколишнє середовище (наприклад, повітря) та резервуар, який містить флюїд (наприклад, стиснутий або нестиснутий газ).
ФІГУРИ 2А - 2Е включають типові схематичні зображення у розрізі випускного клапана. У групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГУРАХ 2А - 2В, випускний клапан 24А розташовується суміжно з каналом 12. Випускний клапан включає порт 26А у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з каналом. Крім того, випускний клапан включає ущільнювач 28А (наприклад, кришку), який може переміщуватися привідним механізмом З0ОА. На ФІГ. 2А випускний клапан є відкритим, таким чином, щоб канал 12 був відкритим у навколишнє середовище 32 через порт 26А. На ФІГ. 28 випускний клапан є закритим, таким чином, щоб канал 12 був ізольованим від навколишнього середовища 32 ущільнювачем 284А. Як показано у типових варіантах втілення на ФІГУРАХ 20-20, випускний клапан 248 включає ущільнювач 288 у формі пробки, яка може блокувати відкривання порту 26В. Ущільнювач 288 у деяких варіантах втілення може піддаватися деформації.
Як показано у типових варіантах втілення на ФІГУРАХ 2Е-2Е, випускний клапан 24С включає клапанний механізм 31, функціонально з'єднаний з трубою 33, яка обмежує канал (наприклад, мікрофлюїдний канал), що забезпечує протікання флюїду. Труба є приєднаною до пластини 35, яка при притисканні до основи для мікрофлюїду (наприклад, зовнішньої поверхні 27) може утворювати непроникне для флюїду ущільнення. Ущільнювач може бути утворений з застосуванням стиснутої прокладки або ущільнювального кільця 37 або будь-якого іншого прийнятного компонента, як детальніше описується далі. В альтернативному варіанті труба
Зо може бути впресована у порт. Як показано на ФІГУРАХ 2Е-2Е, клапан перебуває у флюїдному з'єднанні з портом 26С. Клапан може відкриватися й закриватися шляхом приведення в дію клапанного механізму 31. Коли клапан є відкритим, наприклад, як показано на ФІГ. 2Е, флюїд у трубі 33 може вільно текти через клапанний механізм. В цьому та інших варіантах втілення канал 12 є відкритим у середовище 39 і перебуває у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з ним на іншому кінці труби. Коли клапан є закритим, наприклад, як показано на ФІГ. 2Е, флюїд у трубі 33 не може протікати через клапанний механізм; отже, канал 12 є ізольованим від середовища 39 і перестає перебувати у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з ним на іншому кінці труби. Слід зазначити, що середовище 39 може бути будь-яким прийнятним середовищем, включаючи навколишнє середовище (наприклад, труба може бути відкритою у повітря) та резервуар, який містить флюїд (наприклад, газ, такий, як стиснуте повітря або азот).
Спеціаліст у даній галузі зможе вибрати прийнятний привідний механізм та/або ущільнювач для відповідного застосування. Необмежувальні приклади клапанного механізму, який може бути функціонально з'єднаний з трубою або іншим прийнятним компонентом випускного клапана, включають мембранний клапан, кульовий клапан, запірний клапан, дросельний клапан, прохідний запірний клапан, голчастий клапан, клапан з затискачем або тарілчастий клапан. Клапанний механізм може приводитись у дію будь-якими прийнятними засобами, включаючи соленоїд, двигун, ручний спосіб або гідравлічний/пневматичний тиск. Крім того, може застосовуватися будь-який прийнятний ущільнювач. У деяких варіантах втілення ущільнювач може включати гумовий або інший еластомерний матеріал, який у деяких випадках вибирають таким чином, щоб він був сумісним з одним або кількома флюїдами у межах системи. Прийнятними матеріалами для ущільнювача є, крім інших, природні каучуки, термопласти, синтетичні каучуки (наприклад, фторополімери, неопрен, нітрил, силікон, фторосилікон і т. ін.) або їх комбінації. Ущільнювач у деяких варіантах втілення може бути прикріплений або суцільно сформований на поверхні випускного клапана. У деяких випадках ущільнювач може включати виступ (не показано) на поверхні випускного клапана, призначений для зачеплення з відповідним вирізом на поверхні пристрою (або навпаки), таким чином, щоб у разі, коли випускний клапан перебуває у закритій позиції, виступ зачеплювався з вирізом для утворення ущільнення.
У деяких випадках один або кілька випускних клапанів можуть приводитись у дію 60 електронними засобами. Наприклад, у деяких варіантах втілення датчик може перебувати у функціональному зв'язку з привідним механізмом та/або мікропроцесором, здатним відкривати або закривати випускний клапан у відповідь на сигнал, визначений у межах системи. У деяких випадках випускний клапан може приводитись у дію електронними засобами згідно з розрахунком часу, який визначається, наприклад, заданою програмою, яка виконується мікропроцесором. Слід розуміти, що можуть передбачатися будь-яка з описаних авторами прийнятних систем контролю та технологій у комбінації з іншими окремо не описаними системами контролю для забезпечення іншої або додаткової функціональності.
Випускний клапан у деяких випадках може бути розташований таким чином, щоб порт розташовувався суміжно з принаймні частиною мікрофлюїдного каналу (наприклад, над нею).
Наприклад, у деяких варіантах втілення порт може включати отвір, який з'єднує внутрішню частину каналу з зовнішньою поверхнею 27 пристрою, в якому утворено канал, як показано на
ФІГУРАХ 2А-28. Хоча на ФІГУРАХ 2А-2В8 показано отвір порту, що перебуває у прямому сусідстві з зовнішньою поверхнею 27, в інших варіантах втілення, таких, як показано на
ФІГУРАХ 20-20, отвір порту може з'єднуватися з внутрішньою частиною каналу через проміжний канал 29. У деяких варіантах втілення канал є утвореним у пристрої, і порт може бути сформований таким чином, щоб проходити у напрямку, який по суті перебуває за межами площини пристрою. Наприклад, у деяких варіантах втілення порт може бути утворений шляхом просвердлювання отвору у верхній поверхні основи, у якій утворено канал. В інших варіантах втілення порт може бути сформований в основі, виготовленій шляхом лиття під тиском за допомогою штифта, розташованого у порожнині форми, наприклад, як описано у Прикладі 1.
Випускний клапан застосовують для контролю над переміщенням флюїду в межах системи каналів. Як показано на ФІГ. 1, на випуск 92 (з закритим випуском 15, або на 15 з закритим випуском 92) може подаватися вакуум, який може тягти флюїд 22 до випуску в напрямку стрілки 52. Коли випускний клапан 24 є відкритим, флюїд із зовнішнього середовища поза межами внутрішньої частини каналу може втягуватися через випускний клапан у канал. Наприклад, якщо флюїдом у зовнішньому середовищі є навколишнє повітря, це повітря може надходити у внутрішню частину каналу після відкривання випускного клапана. У деяких випадках цей флюїд із зовнішнього середовища може змішуватися з флюїдом всередині системи каналу. Наприклад, у варіантах втілення, у яких флюїд 21, який перебуває у випускному клапані 24, є газом, навколишнє повітря, яке надходить у канал, може змішуватися з флюїдом 21.
У деяких випадках, наприклад, у випадках, коли порт випускного клапана перебуває у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з навколишнім повітрям, опір потокові флюїду 21 або будь-якого іншого флюїду, який межує з флюїдом 20, може бути меншим за опір потокові самого флюїду 20, і у таких випадках флюїд 20 може залишатися практично нерухомим усередині каналу навіть тоді, коли джерело вакууму застосовують після Ффлюїду 20. Це може забезпечувати потік флюїду 22 через вихідну частину каналу без суттєвого потоку флюїду 20.
Коли випускний клапан 24 є закритим, навколишнє повітря вже не може втягуватись у канал через випускний клапан, і флюїд 20 переноситься через канал 12 у напрямку стрілки 52.
У деяких варіантах втілення описаний авторами пристрій включає певну кількість випускних клапанів. Пристрій може включати, наприклад, кілька випускних клапанів, розташованих послідовно уздовж головного каналу між впуском та випуском головного каналу. Наприклад, група варіантів втілення, показаних на ФІГ. 1, включає необов'язковий другий випускний клапан 34, який розташовується послідовно з випускним клапаном 24, між впуском 14 та випуском 15 уздовж каналу 12.
У деяких випадках пристрій може включати один або кілька каналів відгалуження, тобто, каналів, які перетинаються з іншим каналом пристрою у точці перетину. Наприклад, у деяких варіантах втілення пристрій включає першу вхідну частину, яка включає перший канал відгалуження, та другу вхідну частину, яка включає другий канал відгалуження. Перший та другий канали відгалуження у деяких випадках можуть перетинатися один з одним. Крім того, один або кілька каналів відгалуження можуть перебувати у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з вихідною частиною каналу. У деяких випадках пристрій включає один або кілька каналів відгалуження у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні головним каналом, і будь-який з них може містити один або кілька флюїдів, які в ньому зберігаються (наприклад, перед першим застосуванням). Наприклад, у групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГ. 1, пристрій 10 необов'язково включає канали 36 та/або 38, які відгалужуються від головного каналу 12. Канали 36 та 38 перетинаються у місці необов'язкового випускного клапана 34 і перебувають у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з вихідними частинами каналу 12 (наприклад, вихідною частиною 18). Кожен з каналів відгалуження у деяких варіантах втілення також може включати канали відгалуження. Наприклад, пристрій може включати будь-який з 60 каналів 40, 42 та 44, які відгалужуються від каналу 36. Крім того, у деяких випадках пристрій може включати будь-який з каналів 46, 48 та 50, які відгалужуються від каналу 38.
Необов'язково один або кілька випускних клапанів можуть бути пов'язаними з одним або кількома каналами відгалуження. Додаткові варіанти розташування випускних клапанів та каналів, а також пов'язані з ними функції, більш детально описуються нижче.
В одній групі варіантів втілення вхідна частина каналу (наприклад, головного каналу) може служити як перший канал відгалуження, і пристрій також може включати другий канал відгалуження, причому перший та другий канали відгалуження з'єднуються у місці перетину і перебувають у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з вихідною частиною каналу. У групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГ. 1, вхідна частина 16 головного каналу 12 може служити як перший канал відгалуження, тоді, як будь-який або обидва з каналів 36 та 38 можуть служити як другий (або третій) канали відгалуження.
Описане авторами розташування каналів може застосовуватися для зберігання флюїдів у будь-якій прийнятній конфігурації. Будь-який з каналів відгалуження може містити один або кілька флюїдів замість або додатково до одного або кількох флюїдів, які можуть міститись у головному каналі. Наприклад, перший флюїд може міститись у головному каналі, а другий флюїд може міститись у першому каналі відгалуження. У деяких випадках третій флюїд може міститись у другому каналі відгалуження, і т. д. Наприклад, у групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГ. 1, вхідна частина 16 може містити необов'язковий Ффлюїд 60, необов'язковий канал відгалуження 36 може містити необов'язковий флюїд 62, і необов'язковий канал відгалуження 38 може містити необов'язковий флюїд 64. Крім того, необов'язкові канали відгалуження 40, 42 та 44 можуть містити необов'язкові флюїди, 66, 68 та 70, відповідно, і необов'язкові канали відгалуження 40, 42 та 44 можуть містити необов'язкові флюїди, 72, 74 та 76, відповідно. У деяких випадках один або кілька таких флюїдів можуть зберігатися й бути щільно закритими у пристрої перед першим застосуванням.
Випускні клапани можуть розташовуватись у будь-якому прийнятному місці у межах пристрою. У деяких випадках випускні клапани розташовуються між двома флюїдами (наприклад, двома флюїдами, що зберігаються). Наприклад, у групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГ. 1, випускний клапан 24 розташовується між першим флюїдом 20 та другим флюїдом 22. У додатковому або альтернативному варіанті необов'язковий випускний клапан 34
Зо може розташовуватися між необов'язковим третім флюїдом 60 і першим флюїдом 20 та/або другим флюїдом 22. У деяких випадках випускний клапан розташовується між частиною першого каналу відгалуження та частиною головного каналу. Наприклад, випускний клапан може розташовуватися у місці перетину двох або більшої кількості каналів, наприклад, у місці перетину каналу відгалуження та головного каналу. Наприклад, як показано на ФІГ. 1, необов'язковий випускний клапан 34 розташовується у місці перетину каналу 12 та необов'язкових каналів 36 та 38. Крім того, необов'язковий випускний клапан 78 розташовується у місці перетину необов'язкових каналів 40, 42, 44 та 36. У деяких випадках один або кілька випускних клапанів можуть розташовуватись у частині каналу відгалуження. Наприклад, як показано на ФІГ. 1, канали відгалуження 46, 48 та 50 включають випускні клапани 80, 82 та 84, відповідно, які розташовуються у частинах каналів відгалуження, що не перетинаються.
Також забезпечуються способи переміщення та/або змішування флюїдів. В одній групі варіантів втілення спосіб включає переміщення одного або кількох флюїдів у той час, як один або кілька інших флюїдів тримаються у практично нерухомому стані. Наприклад, у групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГ. 1, до каналу 12 може бути застосований градієнт тиску, наприклад, шляхом подачі негативного тиску на випуск (наприклад, випуск 15 при закритому випуску 92 або випуск 92 при закритому випуску 15). Коли випускний клапан 24 перебуває у відкритій позиції, градієнт тиску може викликати протікання флюїду 22 через канал 12 у напрямку стрілки 52. Це може траплятися без суттєвого потоку флюїду 20, як описано авторами. У деяких варіантах втілення навколишнє повітря, яке має нижчий опір потокові флюїду порівняно з флюїдом 20 у каналі 12, може втягуватися через випускний клапан 24, що дозволяє флюїдові 20 залишатися практично нерухомим. У деяких варіантах втілення другий флюїд з частини каналу, розташованої перед частиною, з якої тече перший флюїд, може переміщуватися через приведення в дію випускного клапана між вхідною та вихідною частинами каналу, таким чином, щоб випускний клапан закривався. Наприклад, як показано на
ФІГ. 1, коли випускний клапан 24 перебуває у закритій позиції, а вхідний впуск (наприклад, впуск 14) або випускний клапан (наприклад, випускний клапан 34) є відкритим, градієнт тиску може викликати протікання флюїду 20 через канал 12 у напрямку стрілки 52.
Розрахунок часу потоку флюїду також може контролюватися з застосуванням описаних авторами систем та способів. Наприклад, у деяких варіантах втілення флюїди 22 та 20 можуть бо переміщуватися через канал 12 практично одночасно (наприклад, через застосування вакууму після закривання випускного клапана 24). В інших варіантах втілення флюїди 22 та 20 можуть переміщуватися через канал 12 послідовно (наприклад, через застосування вакууму до закривання випускного клапана 24, що забезпечує переміщення флюїду 22, з наступним закриванням випускного клапана 24 для переміщення флюїду 20). Ці способи зазвичай можуть застосовуватися для контролю над потоком будь-якого флюїду в межах будь-якого каналу шляхом закривання відповідних випускних клапанів між джерелом негативного тиску та флюїдом, який бажано перемістити у межах каналу. Наприклад, якщо потрібне переміщення необов'язкового флюїду 62, негативний тиск може бути застосований до випуску 92, коли випуск 15 та випускні клапани 24 34 та 94 є закритими (і тоді, коли клапан перед флюїдом 62, такий, як випускний клапан 78, залишається відкритим). У деяких випадках це переміщення відбувається тоді, коли інші гілки, такі, як гілки 16 та 38, включають впуски або випускні клапани, розташовані перед будь-яким флюїдом, який міститься у гілках, перебувають у закритій позиції, або у пристроях, які не включають інших гілок, таких, як гілки 16 та 38. При застосуванні цих та інших способів флюїди можуть переміщуватися до потрібного місця (наприклад, місця реакції) у межах флюїдної системи у конкретні задані моменти часу і у певному порядку для здійснення реакції або інших флюїдних процесів. Крім того, описані авторами пристрої та способи дозволяють роз'єднати першу серію процесів з другою серією процесів. Наприклад, час змішування двох або більшої кількості флюїдів в одній або кількох ділянках змішування може роз'єднаний з часом інкубації зразка у реакційній зоні, оскільки кожен з цих процесів може контролюватися незалежно. Винахід передбачає й інші переваги та приклади.
Також забезпечуються способи змішування двох або більшої кількості флюїдів. Змішування у деяких випадках може включати застосування каналів відгалуження. У деяких варіантах втілення спосіб включає забезпечення у пристрої головного каналу, першого каналу відгалуження, який містить перший флюїд, та другого каналу відгалуження, який містить другий флюїд, причому перший та другий канали відгалуження з'єднуються у місці перетину і перебувають у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з головним каналом. У деяких варіантах втілення перший канал відгалуження може включати частину головного каналу, яка знаходиться перед місцем перетину. Наприклад, у групі варіантів втілення, які пояснюються на
ФІГ. 1, головний канал може включати канал 12, тоді, як перший канал відгалуження може
Зо включати вхідну частину 16 (що містить флюїд 60), а другий канал відгалуження може включати канал 36 (що містить флюїд 62). У деяких випадках перший та другий канали відгалуження обидва відхиляються від напрямку головного каналу. Наприклад, як показано на ФІГ. 1, головний канал може включати канал 12, причому перший канал відгалуження включає канал 36 (що містить флюїд 62), і другий канал відгалуження включає канал 38 (що містить флюїд 64).
У деяких варіантах втілення пристрій може включати випускний клапан, розташований між частиною першого каналу відгалуження та частиною головного каналу. У деяких випадках випускний клапан може бути розташований у місці перетину першого та другого каналів відгалуження. Наприклад, як показано на ФІГ. 1, випускний клапан 34 розташовується у місці перетину каналів 12, 38 та 36. У деяких варіантах втілення випускний клапан може розташовуватися перед місцем перетину каналів відгалуження. Наприклад, як показано на ФІГ. 1, необов'язковий випускний клапан 94 розташовується над каналом 36, перед місцем перетину каналів 36 та 38. У деяких випадках пристрій може включати випускний клапан, розташований між частиною другого каналу відгалуження та частиною головного каналу. Як показано на ФІГ. 1, випускний клапан 34 розташовується між другим каналом відгалуження 38 та головним каналом 12. Крім того, необов'язковий випускний клапан 96 розташовується між частиною другого каналу 38 та головним каналом 12.
У деяких варіантах втілення спосіб змішування може включати приведення в дію принаймні одного випускного клапана при забезпеченні градієнта тиску між двома отворами у пристрої (наприклад, впуском та випуском) для протікання першого та другого флюїдів до місця перетину двох або більшої кількості каналів. Протікання першого та другого флюїдів до місця перетину може відбуватися практично одночасно. У деяких випадках принаймні частина кожного з флюїдів, які переміщуються до місця перетину, може змішуватися для утворення змішаного флюїду. Єдиний випускний клапан може приводитись у дію для забезпечення потоку двох або більшої кількості флюїдів. Наприклад, як показано на ФІГ. 1, коли випускний клапан 34 є закритим (і необов'язкові випускні клапани 94 та 96 є відсутніми), два або більше флюїдів 62, 60 та 64 можуть протікати до місця перетину каналів 12, 36 та/або 38, поки принаймні один впуск або випускний клапан перед кожним з цих флюїдів є відкритими. В іншому прикладі, коли необов'язковий випускний клапан 78 є закритим (за умови, що інші випускні клапани між клапаном 78 та джерелом градієнта тиску також є закритими) два або більше флюїдів 66, 68 та бо 79 можуть переміщуватися до місця перетину каналів 40, 42 та/або 44, поки принаймні один впуск або випускний клапан перед кожним з цих флюїдів є відкритими.
У деяких варіантах втілення пристрій може включати головний канал, перший канал відгалуження, який містить перший флюїд, другий канал відгалуження, який містить другий флюїд, причому перший та другий канали відгалуження з'єднуються у місці перетину і перебувають у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з головним каналом. Третій флюїд необов'язково може бути передбачений у головному каналі, наприклад, після каналів відгалуження. Випускний клапан може бути розташований між частиною першого каналу відгалуження та частиною головного каналу (наприклад, у місці перетину першого та другого каналів або уздовж головного каналу). Робота системи може включати приведення в дію випускного клапана, що змушує перший та другий флюїди текти до місця перетину практично одночасно і забезпечує змішування принаймні частини першого та другого флюїдів для утворення змішаного флюїду. У деяких варіантах втілення третій флюїд у головному каналі може переміщуватися до приведення в дію випускного клапана (або групи випускних клапанів) без суттєвого потоку першого та другого флюїдів. Після переміщення третього флюїду в головному каналі (наприклад, до місця реакції або іншої частини пристрою) випускний клапан, який розташовується між частиною першого каналу відгалуження та частиною головного каналу, може приводитись у дію для забезпечення потоку першого та другого флюїдів, як описано вище. У деяких випадках на випуск головного каналу подають практично незмінний вакуум і час переміщення потоку третього, другого та першого флюїдів синхронізують за часом приведення в дію випускного клапана. Робота системи у деяких випадках може включати очікування заданого часу після приведення в дію випускного клапана для забезпечення можливості змішування заданої кількості (наприклад, таким чином, щоб комбінувалася не вся кількість першого та другого флюїдів) з наступним відкриванням випускного клапана для припинення переміщення потоку решти першого та другого флюїдів у першому та другому каналах відгалуження, відповідно, у головний канал. Відповідним чином, задана змішана кількість першого та другого флюїдів може доставлятись у головний канал при застосуванні цього способу розрахунку часу.
У деяких варіантах втілення кілька випускних клапанів приводять у дію для забезпечення потоку двох або більшої кількості флюїдів до місця перетину каналів. Наприклад, як показано на
Зо ФІГ. 1, випускні клапани 94 та 96 обидва можуть бути закритими (наприклад, практично одночасно), що може забезпечувати протікання флюїдів 62 та 64 до місця перетину каналів 36 та 38 (наприклад, практично одночасно). Впуск 14, у разі наявності, також може залишатися закритим. Флюїди можуть текти через наявність градієнта тиску, який може створюватися, наприклад, через подачу практично незмінного зниженого тиску на випуск 92 та підтримання всіх інших впусків, випусків або випускних клапанів між флюїдами та випуску 92 у закритому стані. Крім того, випускні клапани 80, 82 та 84 можуть бути закритими (наприклад, практично одночасно) для забезпечення переміщення потоку флюїдів 72, 74 та 76 до частини 98 каналу 38 (наприклад, практично одночасно). У деяких варіантах втілення флюїди досягають спільної зони (наприклад, місця перетину, зони змішування і т. ін.) практично одночасно. Практично одночасне переміщення та/або доставлення двох або більшої кількості флюїдів до спільної зони може бути потрібне для досягнення ефективного змішування двох флюїдів, наприклад, через максимізацію загальної площі поверхонь між двома або більшою кількістю флюїдів. Крім того, практично одночасне доставлення двох або більшої кількості флюїдів до спільної зони може сприяти доставленню практично рівноцінних об'ємів двох або більшої кількості флюїдів, як обговорюється у деталях нижче. Це може бути важливим у процесах, які вимагають змішування точних об'ємів флюїдів. У деяких випадках практично одночасне доставлення двох або більшої кількості флюїдів до спільної зони допомагає уникати утворення бульбашок між змішаним флюїдом та іншими флюїдами у межах системи, як детальніше описується далі.
Один або кілька параметрів пристрою у деяких випадках можуть бути вибрані таким чином, щоб два або більша кількість флюїдів, які переміщуються через пристрій, контактували один з одним у межах ділянки пристрою практично одночасно. Наприклад, у деяких випадках площі розрізу принаймні двох каналів (наприклад, двох каналів відгалуження, каналу відгалуження та головного каналу і т. ін.), в'язкість флюїдів, які підлягають змішуванню, відносні об'єми флюїдів, які підлягають змішуванню, лінійна довжина каналів, які містять флюїди, які підлягають змішуванню, величина застосованого тиску та відстані від кожного з флюїдів до точки перетину вибирають таким чином, щоб при застосуванні однакового тиску до кожного з двох каналів флюїди в них текли до місця перетину або іншої спільної ділянки практично одночасно.
Для контролювання змішування у межах системи може бути бажаним контролювання швидкості потоків флюїдів у системі. Проблеми можуть виникати, наприклад, якщо один флюїд 60 (наприклад, флюїд 62 з ФІГ. 1) досягає спільної ділянки, наприклад, випускного клапана, раніше,
ніж інший флюїд (наприклад, флюїд 60 з ФІГ. 1). У таких випадках змішування може відбуватися не так, як передбачено. Наприклад, у деяких випадках перший флюїд (наприклад, флюїд 62) після досягнення випускного клапана 34 перед другим флюїдом (наприклад, флюїдом 60) може заповнювати випускний клапан і ефективно захоплювати бульбашку роздільної флюїдної пробки між випускним клапаном та переднім краєм другого флюїду. У цьому разі частина флюїду 62 відокремлюється й тече по головному каналу без змішування з флюїдом 60. У деяких варіантах втілення це може призводити до впливу на реакційну зону або іншу зону аналізу першого об'єму незмішаного реагента (наприклад, реагента у флюїді 62), потім частини роздільної флюїдної пробки, з наступним утворенням практично невідтворюваної суміші флюїдів 60 та 62. У деяких подібних випадках виникаюча в результаті хімічна або біологічна реакція у реакційній зоні може бути невідтворюваною.
Без прив'язування до конкретної теорії автори винаходу вважають, що викладена нижче теорія може застосовуватися для кращого розуміння зв'язку між швидкістю потоку, розмірами каналу та в'язкістю флюїдів, які протікають у системі каналів. Ламінарний потік нестисливого однорідного в'язкого флюїду (наприклад, ньютонівської рідини) у трубі, який викликається тиском, може бути охарактеризований за законом Пуазейля, який виражається таким чином: а-лв/, АР 81 0 (рівняння 7) де 0 означає об'ємну швидкість потоку (наприклад, у м/с), К означає радіус труби (т), ДР означає зміну тиску в трубі (Ра), п означає динамічну в'язкість флюїду (Па:с), і Ї означає довжину труби (м). У більш загальному вигляді, для будь-якого закритого каналу, з відмінними від круглих трубами, це рівняння може бути виражене таким чином: 2 о- АРН АР вт Ї (рівняння 15) де А означає площу розрізу каналу, і Кн означає гідравлічний радіус, Кн-2А/Р, причому Р є параметром каналу. Для круглої труби АКне - лід)". Для прямокутного каналу з довжиною у та глибиною а АКне - (ма)3//м--а)г. При здійсненні контрольованого змішування кількох флюїдів важливо розглядати чинники, які впливають на потік кожного окремого флюїду. У системі, сконструйованій таким чином, що АР, п, Кн та Ї є однаковими, обидва флюїди мають текти подібним способом, і має досягатися відтворюване змішування флюїду. Коли один або деякі з цих параметрів флюїдів відрізняються, конструкція системи має бути такою, щоб ці розбіжності
Зо врівноважувалися.
У деяких варіантах втілення два або більша кількість флюїдів, які підлягають змішуванню, мають практично рівноцінні об'єми. Два або більше флюїдів також можуть мати подібну в'язкість і можуть розташовуватись у каналах, які мають подібний розріз. У деяких випадках об'єм однієї або кількох роздільних флюїдних пробок між ділянками контакту флюїдів, які підлягають змішуванню, і місце перетину (наприклад, змішувальна камера) де вони підлягають змішуванню, мають бути подібними для обох реагентів. Це може сприяти практично одночасному досягненню флюїдами місця перетину, коли вони переміщуються до цього місця перетину. Ці та інші параметри можуть дозволяють доставляти два або більше флюїдів до спільної ділянки практично одночасно, що в результаті забезпечує відтворюване змішування.
У деяких варіантах втілення, коли перший флюїд має перший об'єм, а другий флюїд має другий об'єм, відмінний від першого об'єму, швидкість меншого об'єму флюїду може зростати порівняно зі швидкістю більшого об'єму флюїду через менший опір потокові флюїду, який демонструє менший об'єм флюїду (гідродинамічний опір потокові для рідин визначають як 1/Л, де Ї означає довжину частини флюїду; за умови однакових розмірів каналів та в'язкості коротша частина флюїду тече швидше, ніж довша частина флюїду). Це може призводити до відхилення від потрібного співвідношення компонентів суміші, оскільки в результаті може додаватися більша кількість меншого об'єму флюїду порівняно з більшим об'ємом флюїду. Це явище може бути самопосилюваним, оскільки через те, що менший об'єм флюїду переміщується швидше, його об'єм непропорційно зменшується, що веде до подальшого збільшення швидкості. Для подолання цієї потенційної проблеми площу розрізу каналів або в'язкість флюїдів, які підлягають змішуванню, вибирають таким чином, щоб забезпечувався однаковий опір потокові флюїду в каналах. Наприклад, для збільшення опору потокові меншого об'єму флюїду менший об'єм флюїду може розташовуватись у каналі, який має меншу площу розрізу порівняно з тим, який містить більший об'єм флюїду, для забезпечення відповідності загальному опорові більшого об'єму флюїду. У додатковому або альтернативному варіанті в'язкість меншого об'єму флюїду може бути збільшена для збільшення його опору потокові флюїду для відповідності загальному опорові більшого об'єму флюїду.
У деяких випадках переміщення та/або змішування флюїдів у каналі може збільшуватися через застосування каналу з відносно низькою шорсткістю поверхні. Неоднорідність поверхні каналу (наприклад, зміни у шорсткості, дефекти поверхонь каналу, хімічні відклади на поверхні каналу і т. ін.) між місцем зберігання кожної з рідин та змішувальною камерою може впливати на просування ділянок контакту між частинами флюїду та роздільною флюїдною пробкою (а отже, маси рідин). Таким чином, у деяких описаних авторами варіантах втілення поверхня каналу має відносно низьку шорсткість. Поверхня каналу може мати середньоквадратичну (КМ5) шорсткість поверхні, наприклад, меншу, ніж приблизно 5 мкм. В інших варіантах втілення КМ5- шорсткість поверхні може бути меншою, ніж приблизно З мкм, меншою, ніж приблизно 1 мкм, меншою, ніж приблизно 0,8 мкм, меншою, ніж приблизно 0,5 мкм, меншою, ніж приблизно 0,3 мкм або меншою, ніж приблизно 0,1 мкм.
Додавання зволожувальних агентів до Ффлюїду також може сприяти відтворюваному просуванню Ффлюїду в каналі. Зволожувальні агенти можуть стабілізувати ділянку контакту між флюїдом та роздільною флюїдною пробкою і/або зменшити вплив неоднорідності на поверхні каналу. У деяких варіантах втілення зволожувальний агент може бути вибраний таким чином, виключалася його небажана реакція з одним або кількома компонентами (наприклад, реагентом) у межах флюїду. Прикладами прийнятних зволожувальних агентів є, крім інших, неіонні детергенти (наприклад, похідні полі(етиленоксиду),такі, як Тмееп 20 та ТиІйоп, жирні спирти), аніонні детергенти (наприклад, додецилсульфат натрію та подібні детергенти з коротшими або довшими алкановими ланцюгами, такими, як децилсульфат натрію або октадецилсульфат натрію, або солі жирних кислот), катіонні детергенти (наприклад, катіони четвертинного амонію, такі, як бромід цетилтриметиламонію), цвітер-іонні детергенти (наприклад, додецилбетаїн) та перфторо-детергенти (наприклад, Сареіопе Е5-10).
У додатковому або альтернативному варіанті поверхню каналу обробляють речовиною, яка сприяє стримуванню або посиленню потоку флюїду (наприклад, гідрофобними або гідрофільними реагентами).
У деяких варіантах втілення непередбачувана поведінка флюїду може перешкоджатися через застосування відносно великої швидкості потоків флюїдів у каналі. Швидкість потоку може залежати від таких чинників, як в'язкість флюїдів, які підлягають переміщенню, об'єм флюїдів, які підлягають переміщенню, площа розрізу та/"або форма розрізу каналів, які містять флюїди, градієнт тиску та інші чинники. У деяких випадках принаймні один фФлюїд у каналі переміщується з лінійною швидкістю потоку принаймні приблизно 1 мм/с, принаймні приблизно 5 мм/с, принаймні приблизно 10 мм/с або принаймні приблизно 15 мм/с, принаймні приблизно 25 мм/с або принаймні приблизно 100 мм/с. Лінійна швидкість потоку у деяких варіантах втілення може становити від приблизно 1 мм/с до приблизно 100 мм/с, від приблизно 5 мм/с до приблизно 100 мм/с, від приблизно 10 мм/с до приблизно 100 мм/с, від приблизно 15 мм/с до приблизно 100 мм/с, від приблизно 1 мм/с до приблизно 25 мм/с, від приблизно 5 мм/с до приблизно 25 мм/с, від приблизно 10 мм/с до приблизно 25 мм/с або від приблизно 15 мм/с до приблизно 25 мм/с. В інші моменти часу можливими є інші значення швидкості потоку, залежно від флюїду, який підлягає переміщенню, та/або процесу, який має здійснюватись у пристрої. Наприклад, в одній групі варіантів втілення може бути бажаним відносно повільне протікання зразка через реакційну зону (наприклад, 0,5 мм с") протягом першого етапу, але вища швидкість потоку двох флюїдів для змішування у зоні змішування (наприклад, 15 мм с") протягом другого етапу.
Можуть бути застосовані випускні клапани та інші описані авторами пристрої та способи, необов'язково у комбінації з системами та способами, описаними у патентній заявці США Мо 12/428,372, зареєстрованій 22 квітня 2009 р. під назвою "РІом/ Сопігої! іп МісгоПиідіє Зує(етв", включеній до цього опису шляхом посилання, для контролювання та здійснення таких показників швидкості потоку і зміни швидкості потоку під час роботи пристрою. Два значення лінійної швидкості потоку, які застосовують під час двох різних етапів процесу, здійснюваного у пристрої, можуть мати різницю, наприклад, більшу за 1х, 5х, 10х, 15х, 20х, 25х, ЗОх, 40х або 50х.
Наприклад, відносно висока лінійна швидкість потоку 15 мм с" є у 30 разів більшою за повільну лінійну швидкість потоку 0,5 мм с". У деяких випадках такий контроль над потоком досягається через застосування одного або кількох випускних клапанів, необов'язково навіть тоді, коли джерело тиску або зниженого тиску (наприклад, вакууму) практично постійно подається на пристрій під час одного або кількох етапів.
Як описано авторами, місце перетину двох або більшої кількості каналів може включати зону змішування. Така ділянка може застосовуватися для сприяння змішуванню кількох флюїдів, які течуть з кількох каналів до місця перетину. У деяких варіантах втілення зона 60 змішування може мати більшу площу розрізу, ніж у першого або другого (або третього,
четвертого і т. д.) каналів (наприклад, каналів відгалуження), які перетинаються у зоні змішування. Наприклад, зона змішування може мати середню площу розрізу, яка є принаймні у 1,2 разу, принаймні у 1,5 разу, принаймні у 1,7 разу, принаймні вдвічі, принаймні втричі або принаймні у 5 разів перевищує середню площу розрізу найбільшого каналу, який перетинає зону змішування. Змішувальна камера у місці перетину, яка містить відносно великий об'єм, може сприяти, наприклад, компенсації невідповідності у часі надходження двох або більшої кількості флюїдів у місці перетину двох або більшої кількості каналів.
Однак в інших варіантах втілення в описаних авторами пристроях може бути присутня менша зона змішування. Наприклад, зона змішування може мати середню площу розрізу, яка є у 5 разів меншою, утричі меншою, удвічі меншою, в 1,7 разу меншою, в 1,5 разу меншою, в 1,2 разу меншою за середню площу розрізу найбільшого каналу, який перетинає зону змішування.
У деяких випадках зона змішування має середню площу розрізу, яка є практично такою самою, що й середня площа розрізу найбільшого каналу, який перетинає зону змішування.
У деяких випадках зона змішування може включати випускний клапан. Наприклад, порт випускного клапана може забезпечувати об'єм, у якому змішуються кілька флюїдів. У деяких варіантах втілення площа розрізу, довжину або інший параметр компонента (наприклад, каналу, компонента випускного клапана (наприклад, порту), зони змішування і т. ін.) вибирають таким чином, щоб досягався потрібний результат змішування після переміщення двох або більшої кількості флюїдів у межах компонента. Наприклад, у деяких варіантах втілення об'єм випускного клапана (наприклад, порту випускного клапана або проміжного каналу випускного клапана, який з'єднує головний канал з отвором випускного клапана) вибирають таким чином, щоб досягалося повне змішування двох або більшої кількості флюїдів (наприклад, шляхом дифузії) протягом часу їх перебування у випускному клапані. Об'єм випускного клапана, включаючи будь-які проміжні канали, може бути, наприклад, меншим, ніж приблизно 50 мкл, меншим, ніж приблизно 20 мкл, меншим, ніж приблизно 10 мкл, меншим, ніж приблизно 5 мкл, меншим, ніж приблизно З мкл, меншим, ніж приблизно 1 мкл, меншим, ніж приблизно 0,1 мкл, меншим, ніж приблизно 0,01 мкл, меншим, ніж приблизно 10 нл або меншим, ніж приблизно 1 нл. Можливими є також інші об'єми.
У середовищі ламінарного потоку (яке є спільним для більшості мікрофлюїдних систем)
Зо змішування реагентів відбувається здебільшого за рахунок дифузії. У цьому контексті змішування між реагентами поступово збільшується коли реагенти разом протікають по каналу.
У таких випадках довжина головного каналу (наприклад, між випускним клапаном, де відбувається змішування, та пунктом використання змішаних реагентів, таким, як реакційна зона) вибирають таким чином, щоб досягалося повне або достатнє змішування двох або більшої кількості флюїдів (наприклад, через дифузію) протягом часу їх перебування у каналі.
Змішування на основі дифузії також може збільшуватися через збільшення час перебування комбінованого флюїду в каналі. У деяких випадках система може передбачати додатковий етап інкубації. Наприклад, у системі з практично постійною подачею вакууму на випуск 92 із комбінацією двох рідин перед випускним клапаном 34 (з закритими випускними клапанами 34, 24 та 15) ці рідини можуть інкубуватись у каналі 12 через відкривання випускного клапана 15 (або, необов'язково, відкривання випускного клапана 24). При відкриванні випускного клапана 15 (або 24) повітря переважно переміщується до випуску 92 через випускний клапан 15 (або 24), що дозволяє рідинам залишатися на місці у каналі 12. Після достатньої інкубації випускний клапан 15 (або 24) може бути закритий, що викликає переміщення потоків рідини у реакційну зону 86. В оптимальному варіанті, як показано в цьому та інших варіантах втілення контроль над потоком флюїду може досягатися навіть тоді, коли на пристрій практично постійно подається вакуум або інше джерело потоку флюїду.
У деяких варіантах втілення потік одного або кількох флюїдів до місця перетину або іншої прийнятної зони змішування може бути припинений до проходження повного об'єму флюїду до місця перетину або зони змішування. Це може здійснюватися, наприклад, через відкривання випускного клапана тоді, коли частини флюїду перебувають у каналі на протилежних сторонах випускного клапана. Наприклад, перша частина флюїду може розташовуватись у першій частині основного каналу, і друга частина флюїду може розташовуватись у другій частині основного каналу, причому перша та друга частини каналу перебувають на протилежних сторонах випускного клапана. Коли випускний клапан є відкритим під час перебування флюїду під його портом, флюїд із зовнішнього середовища за межами внутрішньої частини каналу, такого, як навколишнє повітря, може переміщуватися через порт і у внутрішню частину каналу, якщо опір потокові флюїду в зовнішньому середовищі є меншим, ніж опір потокові флюїду частини решти флюїду під випускним клапаном. Наприклад, при введенні відрізка газу в канал бо флюїд, який міститься у каналі, може розділятися на першу та другу частини, які розділяються відрізком газу.
ФІГУРИ ЗА - ЗО включають схематичні зображення способу, за допомогою якого потік флюїду може бути припинений шляхом приведення в дію випускного клапана. У групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГУРАХ ЗА - 30, канал 100 включає впуск 102, випуск 104 та випускний клапан 106. Крім того, канал 100 містить флюїд 108. Напрямок потоку флюїду на
ФІГУРАХ ЗА - 30 позначено стрілками. На ФІГ. ЗА випускний клапан 106 є відкритим, що викликає переміщення потоку зовнішнього флюїду в канал через випускний клапан 106, коли негативний тиск подається на випуск 104. На ФІГ. ЗВ випускний клапан 106 є закритим, тоді, як впуск 102 є відкритим, що викликає переміщення потоку флюїду 108 через канал 100 до випуску 104. Як показано на ФІГ. ЗС, випускний клапан 106 відкривається до повного проходження флюїду 108 повз випускний клапан, що викликає проходження потоку зовнішнього флюїду через порт випускного клапана і у канал, що відокремлює відрізок 110 від флюїду 108. Повторення цього процесу може створювати багато відрізків флюїду з єдиного первісного Ффлюїду.
Наприклад, як показано на ФІГ. 30, відрізки флюїду 110, 111, 112 та 113 було утворено з флюїду 108 шляхом чотириразового закривання та відкривання випускного клапана 106. Такі способи можуть застосовуватися для створення однієї або кількох частин флюїду заданої довжини, об'єму, або з іншими прийнятними властивостями.
Утворення низки відрізків або частин флюїду з єдиного відрізка флюїду в деяких випадках може поліпшувати змішування двох або більшої кількості компонентів у флюїдах порівняно зі змішуванням у єдиному відрізку флюїду. Наприклад, відомо, що ці компоненти (наприклад, частинки, реагенти або інші утворення) у відрізках флюїду, як можна спостерігати у розділеному на відрізки потоці, піддаються рециркуляції у відрізку під час лінійного переміщення відрізка. У деяких варіантах втілення флюїд, який містить два або більше компонентів, які підлягають змішуванню, може пропускатися під випускним клапаном, і випускний клапан може відкриватися й закриватися таким чином, щоб створювалося багато частин флюїду, наприклад, для посилення змішування двох або більшої кількості компонентів у межах кожної частини флюїду.
Ця особливість може бути особливо вигідною в системах, у яких турбулентний потік є відсутнім (наприклад, у багатьох мікрофлюїдних системах).
Відкривання та закривання випускного клапана для створення відокремлених частин флюїду
Зо може бути корисним не лише для змішування. Було продемонстровано, що багато пробок з одного реагента мають перевагу перед однією довгою пробкою у певних ситуаціях, таких, як ті, що описуються, наприклад, у Міжнародній публікації патенту Мо УУО2005/072858 (Міжнародна патентна заявка під реєстраційним номером РСТ/О52005/003514), зареєстрованій 26 січня 2005 р. під назвою "Ріціа ЮОеїїмегу Зузіет апа Меїпоа", включеній до цього опису шляхом посилання у повному обсязі. Наприклад, кілька частин промивального флюїду у деяких варіантах втілення можуть забезпечувати краще промивання поверхні порівняно з однією, довшою частиною флюїду.
Розділення єдиної частини флюїду на дві або більше частин флюїду у деяких випадках може застосовуватися для створення прийнятного об'єму флюїду для змішування у змішувальній або іншій зоні. Наприклад, у деяких випадках перший канал відгалуження може включати перший флюїд, і другий канал відгалуження може включати другий флюїд з об'ємом, суттєво більшим за об'єм першого флюїду. Перший та другий флюїди можуть переміщуватися до місця перетину першого та/або другого каналів відгалуження та головного каналу. У деяких варіантах втілення до проходження повного об'єму першого та/або другого флюїду через місце перетину принаймні один випускний клапан у першому або другому каналі відгалуження може відкриватися, таким чином, щоб перший та/або другий флюїди розділялися на перший та другий відрізки. В інших варіантах втілення до проходження повного об'єму першого та/або другого флюїдів через місце перетину принаймні один випускний клапан у другому каналі відгалуження може відкриватися, таким чином, щоб другий флюїд розділявся на менші відрізки (наприклад, для відповідності об'ємові першого флюїду). Лише один з відрізків другого флюїду може доставлятися до місця перетину для поєднання з першим флюїдом або його частинами. Ці та інші способи у деяких випадках дозволяють доставляти однакові або інші прийнятні об'єми першого та другого флюїдів до головного каналу, зони змішування, реакційної зони, або будь- якого іншого прийнятного місця призначення (наприклад, тоді, коли перший та другий флюїди доставляються до спільної зони практично одночасно). Таким чином, у деяких варіантах втілення частина, але не весь перший флюїд, та/або частина, але не весь другий флюїд, комбінуються для утворення змішаного флюїду, який використовують або доставляють до прийнятного місця призначення.
Один приклад способу доставлення практично однакових об'ємів кількох флюїдів до бо спільної зони (наприклад, місця перетину двох або більшої кількості каналів) схематично показано на ФІГУРАХ 4А-4В. Як показано на ФІГ. 4А, головний канал 200 включає випуск 202 і перебуває у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з каналами відгалуження 204 та 206 на випускному клапані 208. Канал відгалуження 204 включає впуск 210 і містить флюїд 212, тоді, як канал відгалуження 206 включає впуск 214 і містить флюїд 216. На ФІГ. 4А флюїд 212 є суттєво меншим за об'ємом, ніж флюїд 216. На ФІГ. 4А випускний клапан 208 є відкритим, що дозволяє зовнішньому фФлюїдові текти через випускний клапан і через головний канал 200 (як позначено стрілками) після подачі негативного тиску на випуск. На ФІГ. 48 випускний клапан 208 є закритим, тоді, як впуски 210 та 214 є відкритими, що викликає переміщення потоків флюїдів 212 та 216 до випуску 202 після подачі негативного тиску. У цій групі варіантів втілення в'язкість флюїдів та розміри розрізу каналів 204 та 206 вибирають таким чином, щоб флюїди 212 та 216 контактували один з одним практично одночасно у місці перетину каналів 204 та 206. На ФІГ. 4С випускний клапан 208 відкривається до повного проходження флюїдів 212 та 216 через місце перетину каналів 204 та 206, що утворює відрізок 218 змішаного флюїду, який містить практично однакові частини флюїду 212 та флюїду 216.
У деяких варіантах втілення багато частин змішаного флюїду можуть утворюватися через відкривання та закривання випускного клапана 208 будь-яку кількість разів. Такі варіанти втілення можуть бути корисними, наприклад, у випадках, коли флюїди 212 та 216 початково не контактують один з одним одночасно у місці перетину розгалужених каналів. У деяких подібних випадках перша частина змішаного флюїду може включати більшу кількість першого флюїду порівняно з другим флюїдом, тоді, як наступні частини змішаного флюїду можуть містити практично однакову кількість першого та другого флюїдів. У деяких випадках перша частина змішаного флюїду не використовується для наступного процесу, тому вона може відводитися з головного каналу або іншої зони пристрою. Наприклад, непотрібна перша частина змішаного флюїду може спрямовуватися до каналу відгалуження, який веде до зони збирання відходів.
Потік флюїду необов'язково може контролюватися через застосування одного або кількох клапанів (наприклад, зовнішнього клапана) у комбінації з описаними авторами способами. Одна або кілька наступних частин змішаного флюїду, які можуть застосовуватися для наступного процесу, потім можуть доставлятися до головного каналу або іншої зони пристрою, такої, як реакційна зона.
Зо Один спосіб відхилення частини змішаного флюїду (або будь-якого іншого флюїду) показано на ФІГУРАХ 40-4І. Як показано у варіантах втілення, що пояснюються на ФІГУРАХ 40-41, включено канал відгалуження 215, який має випуск 220. Цей випуск може бути функціонально з'єднаний з тим самим джерелом вакууму, яке функціонально з'єднується з випуском 202.
Наприклад, трубопровід (не показано) може з'єднувати кожен з випусків з джерелом вакууму. У деяких випадках клапанний механізм (не показано) є функціонально з'єднаним з трубопроводом. Кожен випуск оснащено окремо контрольованим клапаном. Для комбінування флюїдів 212 та 216 для утворення змішаного флюїду система функціонує з відкритим випуском 202 та закритим випуском 220 (ФІГ. 40). Випускний клапан 208 закривають (ФІГ. 4Е) для започаткування змішування, а потім відкривають для доставлення лише першої частини флюїду 218 у головний канал 220 (ФІГ. 4). Щойно змішана частина надходить до головного каналу, клапанний механізм (не показано), функціонально з'єднаний з випусками, приводиться в дію для припинення флюїдного сполучення між вакуумом та випуском 202, з одночасною можливістю флюїдного сполучення між вакуумом та випуском 220 (ФІГ. 40). Оскільки вакуум тепер діє на випуску 220, флюїд 218 може доставлятися з головного каналу до каналу відгалуження 215 (ФІГ. 4Н). Клапанний механізм, функціонально з'єднаний з випусками, у цьому разі може бути приведений у дію для забезпечення флюїдного сполучення між вакуумом та випуском 202, з одночасним припиненням флюїдного сполучення між вакуумом та випуском 220 (ФІГ. 41).
Розділення однієї частини флюїду на дві або більшу кількість частин флюїду може забезпечувати інші переваги, крім змішування флюїдів та створення відрізків флюїду.
Наприклад, у деяких випадках, коли задній край флюїду досягає випускного клапана, може відбуватися невеликий викид рідини у напрямку випускного клапана (наприклад, у напрямку порту у випускному клапані, у напрямку привідного механізму, пов'язаного з випускним клапаном і т. ін-). У деяких випадках викид рідини може перешкоджати функції зовнішнього клапанного механізму. Хоча у деяких випадках він не має безпосереднього впливу на функцію випускного клапана, з часом він може призводити до погіршення робочих характеристик, наприклад, забруднення випускного клапана компонентом (наприклад, хімічною речовиною) флюїду. При багаторазовому використанні механізму (наприклад, для здійснення багаторазових експериментів) таке забруднення може змінювати нормальну функцію зовнішнього клапанного бо механізму. У контексті винаходу авторами було виявлено, що у деяких варіантах втілення при відкриванні випускного клапана до проходження всього флюїду через канал під клапаном (наприклад, для утворення кількох відрізків флюїду), випускного клапана досягає незначна частина задніх країв, або зовсім не досягає, і викид рідини не відбувається.
Системи, пристрої та способи, описані авторами, у деяких варіантах втілення можуть застосовуватися для здійснення однієї або кількох хімічних та/або біологічних реакцій. Описані авторами пристрої можуть включати додаткові компонент, які можуть застосовуватися для таких та інших цілей (наприклад, аналізу зразків крові). У деяких випадках пристрій може включати реакційну зону, яка може розташовуватися, наприклад, за головним каналом. Група варіантів втілення, показаних на ФІГ. 1, включає необов'язкову реакційну зону 86 після головного каналу 12. Реакційна зона може перебувати у гідравлічному (пневматичному) зв'язку з випуском головного каналу (наприклад, випуском 15 на ФІГ. 1). Реакційна зона може служити, наприклад, як об'єм, у якому може відбуватися хімічна та/або біологічна реакція. У деяких варіантах втілення реагент та/або каталізатор можуть розташовуватись у межах реакційної зони (наприклад, бути закріпленими на стінці реакційної зони). Наприклад, у деяких варіантах втілення партнер зв'язування може розташовуватись у реакційній зоні (наприклад, на поверхні або на/в об'єкті, який міститься у реакційній зоні). Приклади реакційних зон, які можуть застосовуватися в описаних авторами пристроях, представлено у Міжнародній публікації патенту Мо М/02006/113727 (Міжнародна патентна заявка під реєстраційним номером
РСТ/О5О6/14583), зареєстрованій 19 квітня 2006 р. під назвою "Рішцідіс еігисіиге5 Іпсійаіпуд
Меапаєегіпд апа уУуіде Спаппеї!5" та Патентній заявці США Мо 12/113,503, зареєстрованій 1 травня 2008 р. під назвою "РіІцідіс Соппесіог5 апа Місгойчцідіє Зузїетв5"; Патентній заявці США Мо 12/196,392, зареєстрованій 22 серпня 2008 р. під назвою "Гідиій сопіаіїптепі бог іпіедгаїей аззаув", які Є ВКЛЮЧеними до цього опису шляхом посилання.
Крім того, у деяких варіантах втілення може бути включена камера для відходів флюїду, наприклад, за реакційною зоною. Камера для відходів флюїду може застосовуватися, наприклад, для забезпечення об'єму, в якому можуть міститися використані флюїди, таким чином, щоб вони не могли надходити до джерела негативного тиску (наприклад, вакууму) під час роботи пристрою. Наприклад, група варіантів втілення, показаних на ФІГ. 1, включає камеру для відходів 88, в якій утримуються флюїди, які надійшли з реакційної зони 86. Приклади зон
Зо збирання відходів, які можуть застосовуватися в описаних авторами пристроях, представлено у
Патентній заявці США Мо 12/196,392, зареєстрованій 22 серпня 2008 р. під назвою "Гідиїа сопіаіптепі ог іптедгасей аззаувз", включеній до цього опису шляхом посилання.
У групі варіантів втілення, які пояснюються на ФІГ. 1, джерело негативного тиску може застосовуватися на випуску 15, точці 90 та випуску 92. Наприклад, у деяких випадках флюїд 22 з ФІГ. 1 може містити зразок (наприклад, зразок крові). Зразок може вводитись у пристрій з застосуванням різних способів. Типові способи та пристрої для введення проби, які можуть застосовуватися з описаними авторами пристроями, представлено у Патентній заявці США Мо 12/113,503, зареєстрованій 1 травня 2008 р. під назвою "Ріцідієс Соппесіог5 апа Місгойчіаіс зузіетв"; Патентній заявці США Мо 12/196,392, зареєстрованій 22 серпня 2008 р. під назвою "Цацій сопіаіптепі ог іпіедгаєейд аззаув", які є включеними до цього опису шляхом посилання.
Зразок спочатку може текти у реакційну зону 86, а потім у зону збирання відходів 88. Реакційна зона може мати пов'язаний з нею детектор, здатний визначати властивість компонента в реакційній зоні. Пропущення зразка через реакційну зону в деяких випадках забезпечує взаємодію (наприклад, зв'язування) між одним або кількома компонентами зразка (наприклад, антигеном) та одним або кількома компонентами у реакційній зоні (наприклад, антитілом). У деяких варіантах втілення компонент(и) реакційної зони може (можуть) бути у формі висушених реагентів, які зберігаються у реакційній зоні перед першим застосуванням. Взаємодія може утворювати такий продукт, як комплекс зв'язувальної пари. У деяких випадках сама ця взаємодія викликає сигнал, який має визначатися (наприклад, вимірюватися) детектором, пов'язаним з мікрофлюїдною системою. В інших випадках для точного визначення сигналу детектором продукт обробляють одним або кількома реагентами. Наприклад, флюїд може містити мічене антитіло, яке взаємодіє з антигеном зразка. Ця взаємодія дозволяє мітити продукт або посилення сигналу від продукту.
У деяких варіантах втілення зразок та/або реагент(и) інкубують у реакційній зоні протягом певного періоду часу. Наприклад, при застосуванні реакцій гетерогенної активності компоненти зразка зв'язуються з зондом захоплення, іммобілізованим на поверхні реакційної зони.
Достатній час інкубації може досягатися, наприклад, через регулювання часу, який вимагається для протікання зразка через реакційну зону. Швидкість потоку в системі від випускного клапана до джерела вакууму може залежати від швидкості потоку флюїду з найвищою відносною бо в'язкістю через найменшу площу розрізу каналу в системі (що діє, наприклад, як горло пляшки).
У деяких варіантах втілення одна або кілька властивостей системи можуть бути вибрані таким чином, щоб досягався потрібний час перебування флюїду (наприклад, зразка) у межах реакційної зони. Прикладами параметрів, які можуть регулюватися для досягнення контролю часу перебування, є, крім інших, об'єм самого зразка, який може визначатися за наявністю зразка (наприклад, об'єм краплі крові для аналізу при забиранні крові з пальця), або ж визначатися для зручності користувача; в'язкість зразка; перепад тиску (Др), який діє на випуск системи (у разі подачі негативного тиску) або на впуск системи (у разі подачі позитивного тиску); та зміна геометричної форми (наприклад, площа розрізу, довжина і т. ін.) і місцезнаходження вузького місця для потоку. У деяких варіантах втілення параметри системи вибирають таким чином, щоб час змішування двох або більшої кількості флюїдів в одній або кількох ділянках змішування (наприклад, випускному клапані) системи був незалежним від часу інкубації зразка у межах реакційної зони.
У деяких випадках параметри системи вибирають таким чином, щоб два або більша кількість флюїдів могли контактувати з реакційною зоною протягом заданого періоду часу після змішування двох або більшої кількості флюїдів. Наприклад, у деяких варіантах втілення змішаний флюїд може контактувати з реакційною зоною протягом 10 хвилин змішування двох або більшої кількості флюїдів у змішаному флюїді. Такі варіанти втілення можуть застосовуватися, наприклад, у разі, коли один або кілька компонентів у змішаному флюїді розпадається і/або втрачають свою ефективність після відносно короткого періоду часу.
Наприклад, у деяких варіантах втілення розчин солей срібла може змішуватися з відновним агентом для утворення розчину активованого срібла, який може ефективно використовуватися протягом 10 хвилин змішування. У фотографічній галузі існує широкий вибір розроблених відновних агентів, які можуть застосовуватися в описаних авторами варіантах втілення. До найбільш поширених відновних агентів належать: гідрохінон, хлорогідрохінон, пірогалол, метол, 4-амінофенол та фенідон.
Як можна побачити, бажаним є, щоб умови змішування та розрахунок часу були незалежними від час інкубації зразка (таким чином, щоб довший час інкубації не вимагав подовження часу змішування). Переваги описаних авторами випускних клапанів та способів є очевидними. У деяких випадках деякі компоненти флюїдної системи, такі, як розміри каналів
Зо реакційної зони, тиск, який застосовують для викликання потоку флюїду і т. ін. можуть бути передбачені для будь-якого часу інкубації зразка, необхідного у реакційній зоні, і розрахунок часу змішування реагентів контролюється одним або кількома випускними клапанами.
Слід зазначити, що у зв'язку з описаними авторами пристроями можуть застосовуватися різні флюїди (наприклад, ті, що розташовуються, переміщуються, зберігаються). У деяких варіантах втілення один або кілька флюїдів можуть включати зразок, який підлягає аналізові.
Наприклад, у деяких випадках флюїд може включати суцільну кров. У деяких випадках флюїд може включати реагент (наприклад, антитіло), промивальний флюїд або будь-який інший прийнятний флюїд. У деяких випадках флюїд може включати розчин металу. Наприклад, флюїд може включати суспензію частинок металу (наприклад, срібла, золота і т. ін.), які можуть утворювати колоїдну суспензію. У деяких випадках флюїд може включати відновний агент, наприклад, гідрохінон. У деяких варіантах втілення один або кілька флюїдів можуть бути частиною хімічної або біологічної проби.
Кожен з флюїдів у каналі може мати практично однакові або різні хімічні властивості.
Наприклад, у деяких варіантах втілення перший флюїд у каналі може включати зразок, який підлягає аналізові (наприклад, кров), тоді, як другий флюїд включає промивальний розчин, який може застосовуватися, наприклад, для приготування вихідної частини для проходження третього флюїду. У деяких варіантах втілення перший флюїд містить перший реагент для хімічної та/або біологічної реакції, і другий флюїд містить другий реагент для хімічної та/або біологічної реакції, який є відмінним від першого реагента.
Крім того, кожен з флюїдів у каналі може мати практично однакові або різні фізичні властивості. Наприклад, у деяких варіантах втілення перший та другий флюїди у каналі мають суттєві відмінності у в'язкості. Відмінності у в'язкості можуть викликати відмінності у швидкості потоку після подачі тиску у канал.
Як було зазначено авторами, у деяких варіантах втілення описані авторами мікрофлюїдні системи містять запаси реагентів перед першим застосуванням пристрою і/або до введення зразка у пристрій. Використання запасів реагентів може спрощувати застосування мікрофлюїдної системи користувачем, оскільки це мінімізує кількість кроків, які має здійснити користувач для експлуатації пристрою. Це спрощення дозволяє користуватись описаними авторами мікрофлюїдними системами непідготовленим користувачам, наприклад, тим, які бо перебувають у місці надання медичної допомоги. Запаси реагентів у мікрофлюїдних пристроях є особливо бажаними у пристроях, призначених для здійснення імуноаналізів.
У контексті даного опису фраза "перед першим застосуванням пристрою" означає час або часи до першого застосування пристрою цільовим користувачем після купівлі. Перше застосування може включати будь-які кроки, які вимагають маніпуляції з пристроєм з боку користувача. Наприклад, перше застосування може включати один або кілька кроків, таких, як проколювання щільно запечатаного впуску для введення реагента у пристрій, з'єднання двох або більшої кількості каналів для забезпечення Ффлюїдного сполучення між каналами, підготування пристрою (наприклад, завантаження реагентів у пристрій) перед аналізом зразка, завантаження зразка у пристрій, приготування зразка у зоні пристрою, здійснення реакції зі зразком, виявлення зразка і т. д. Перше застосування у цьому контексті, не включає виготовлення або будь-яких підготовчих кроків або заходів з контролю якості, які здійснюються виробником пристрою. Спеціалістам у даній галузі добре відоме значення першого застосування у цьому контексті, і вони зможуть легко визначити, чи здійснювалося перше застосування пристрою згідно з винаходом. В одній групі варіантів втілення пристрої згідно з винаходом є одноразовими і викидаються після першого застосування, і якщо такі пристрої вже піддавалися першому застосуванню, це є особливо очевидним, оскільки після першого застосування користуватися цими пристроями стає практично неможливо.
Реагенти можуть зберігатись і/або розташовуватись у пристрої у формі флюїду та/або сухій формі, і спосіб зберігання/урозташування може залежати від конкретного випадку. Реагенти можуть зберігатись і/або розташовуватись, наприклад, у формі рідини, газу, гелю, частинок або плівки. Реагенти можуть розташовуватись у будь-якій прийнятній частині пристрою, включаючи, крім інших, канал, резервуар, поверхню та/або мембрану, які необов'язково можуть бути частиною зони зберігання реагента. Реагент може бути пов'язаний з мікрофлюїдною системою (або компонентами системи) у будь-який прийнятний спосіб. Наприклад, реагенти можуть бути зшитими (наприклад, ковалентним або іонним способом), абсорбованими або адсорбованими (фізично адсорбованими) на поверхню у мікрофлюїдній системі. В одному конкретному варіанті втілення весь канал або його частина (наприклад, лінії потоку з'єднань трубопроводу або канал основи пристрою) вкривають антикоагулянтом (наприклад, гепарином). У деяких випадках рідина міститься у каналі або резервуарі пристрою перед першим застосуванням і/або до
Зо введення зразка у пристрій.
У деяких варіантах втілення сухі реагенти зберігаються в одному відділі мікрофлюїдного пристрою, а вологі реагенти зберігаються у другому відділі мікрофлюїдного пристрою. В альтернативному варіанті два окремі відділи пристрою можуть містити сухі реагенти та/або вологі реагенти. Перший та другий відділи у деяких випадках можуть перебувати у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні один з одним перед першим застосуванням і/або до введення зразка у пристрій. В інших випадках відділи не перебувають у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні один з одним перед першим застосуванням і/або до введення зразка у пристрій. Під час першого застосування реагент, який зберігається, може проходити з одного відділу до іншого відділу пристрою. Наприклад, реагент, який зберігається у формі флюїду, може проходити з першого відділу до другого відділу пристрою після з'єднання першого та другого відділів через шлях потоку флюїду (наприклад, флюїдний з'єднувач, як описано більш детально у Патентній заявці США Мо 12/113,503, зареєстрованій 1 травня 2008 р. під назвою "Рішпідієс Соппесіог5 апа Місгойцідіс Зуєет5"; Патентній заявці США Мо 12/196,392, зареєстрованій 22 серпня 2008 р. під назвою "Гідцій сопіаіптепі ог іпіедгаєей аззаув", які є включеними до цього опису шляхом посилання). В інших випадках реагент, який зберігається у формі сухої речовини, гідратують флюїдом, а потім пропускають з першого відділу до другого відділу після з'єднання відділів. В інших випадках реагент, який зберігається у формі сухої речовини, гідратують флюїдом, але не пропускають з одного відділу до іншого відділу після з'єднання відділів.
При утриманні незмішуваного флюїду (відокремлювального флюїду) між кожним з реагентів у зоні зберігання реагента запаси флюїдів можуть послідовно доставлятися з зони зберігання реагента з одночасним уникненням контакту між будь-якими окремими запасами флюїдів. Будь- який незмішуваний флюїд, який відокремлює реагенти, що зберігаються, може бути поданий у реакційну зону без зміни умов реакційної зони. Наприклад, якщо зв'язування антитіло-антиген відбулося в одній із зон виявлення реакційної зони, повітря може подаватися до місця з мінімальним впливом або без впливу на будь-яке зв'язування, що відбулося.
Як описано авторами, зберігання реагентів у мікрофлюїдній системі дозволяє розподіляти реагенти у певному порядку для наступного процесу (наприклад, посилення сигналу в реакційній зоні). У випадках, коли потрібен певний час піддавання дії реагента, кількість кожного бо флюїду в мікрофлюїдній системі може бути пропорційна кількості часу, протягом якого реагент діє у розташованій далі реакційній зоні. Наприклад, якщо потрібний час дії для першого реагента вдвічі перевищує потрібний час дії для другого реагента, об'єм першого реагента у каналі може вдвічі перевищувати об'єм другого реагента у каналі. Якщо застосовується практично постійний перепад тиску або джерело потоку флюїду для переміщення потоку реагентів з каналу до реакційної зони, і якщо в'язкість флюїдів є такою самою або подібною, час дії кожного флюїду в конкретному пункті, такому, як реакційна зона, може бути пропорційним відносному об'ємові флюїду. Такі чинники, як геометрична форма каналу, тиск або в'язкість, також можуть змінюватися для зміни швидкості потоку конкретних флюїдів з каналу. Запаси флюїдів після зберігання також можуть піддаватися маніпуляції (наприклад, при першому застосуванні) з боку користувача за допомогою випускних клапанів та інших описаних авторами пристроїв та способів.
Крім того, ця стратегія послідовного зберігання реагентів, зокрема, ампліфікуючих реагентів, може бути пристосована до різних хімічних середовищ. Наприклад, різні ампліфікуючі хімічні середовища, які створюють оптичні сигнали (наприклад, оптичну густину, флуоресценцію, хемілюмінесценцію світіння або спалаху, електрохемілюмінесценцію), електричні сигнали (наприклад, опір, провідність або імпеданс металевих структур, які створюються через хімічні процеси) або магнітні сигнали (наприклад, магнітні частинки), можуть застосовуватися для забезпечення можливості виявлення сигналу за допомогою детектора.
Реагенти можуть зберігатись у мікрофлюїдній системі протягом різних періодів часу.
Наприклад, реагент може зберігатися довше, ніж протягом 1 години, довше, ніж протягом 6 годин, довше, ніж протягом 12 годин, довше, ніж протягом 1 дня, довше, ніж протягом 1 тижня, довше, ніж протягом 1 місяця, довше, ніж протягом З місяців, довше, ніж протягом 6 місяців, довше, ніж протягом 1 року або довше, ніж протягом 2 років. Необов'язково мікрофлюїдна система може піддаватись обробці у прийнятний спосіб з метою подовження терміну зберігання. Наприклад, мікрофлюїдні системи, які містять записи реагентів, можуть піддаватися вакуумній герметизації, зберігатись у темному середовищі та/або зберігатися при низьких температурах (наприклад, у холодильнику при 2-8 "С або нижче 02С). Тривалість зберігання залежить від одного або кількох чинників, таких, як конкретні застосовувані реагенти, форма реагентів, який зберігаються (наприклад, волога чи суха), розміри та матеріали, які
Зо застосовуються для утворення основи та шару(ів) покриття, спосіб склеювання основи та шару(ів) покриття та режим поводження з пристроєм або його зберігання в цілому.
У деяких варіантах втілення будь-який з впусків, випусків та/або випускних клапанів перед першим застосуванням може бути щільно запечатаний. Запечатування впусків, випусків та/або випускних клапанів може запобігати випарюванню та/(або забрудненню флюїдів, які розташовуються або зберігаються у пристрої. Ущільнення над впуском, випуском та/або випускним клапаном може бути проштрикнуте, зняте або розірване для забезпечення можливості надходження зовнішніх флюїдів через впуск та/або випускний клапан. Наприклад, у деяких варіантах втілення випускний клапан 24 та впуск 14 перед першим застосуванням може бути щільно запечатаний, і ці ущільнення можуть бути проштрикнуті, зняті або розірвані для забезпечення можливості надходження зовнішніх флюїдів. У деяких варіантах втілення випускний клапан приводиться в дію лише після знімання покриття з випускного клапана. Крім того, випуск 15 (або точка 90 або випуск 92) перед першим застосуванням може бути запечатаний і проштрикується, знімається або розривається безпосередньо перед застосуванням негативного тиску (наприклад, вакууму) або для забезпечення можливості відведення (наприклад, у разі, коли на впуск подається позитивний тиск).
В одному конкретному варіанті втілення пристрій 10 може застосовуватися для здійснення імуноаналізу для людського дб, і в ньому може застосовуватися срібний посилювач для посилення сигналу. Після доставлення зразка (наприклад, флюїду 22), який містить людський
ІцО, з каналу 12 до реакційної зони зв'язування між людським дсС та сухим реагентом, що зберігається, може утворюватися до проти людини. Це зв'язування може утворювати комплекс зв'язувальної пари у зоні виявлення (що включає, наприклад, детектор) поблизу від реакційної зони. Запаси реагентів з вхідних частин каналу 12 потім можуть переміщуватися через цей комплекс зв'язувальної пари. Один із флюїдів, що зберігаються (наприклад, флюїд 20), може включати розчин металевого колоїду (наприклад, кон'югованого з золотом антитіла), який специфічно зв'язується з антигеном, який має бути виявлений (наприклад, людським дос). Цей металевий колоїд може забезпечувати каталітичну поверхню для осадження непрозорого матеріалу, такого, як шар металу (наприклад, у вигляді великої кількості срібних зерен), на поверхні зони виявлення. Шар металу може бути утворений шляхом застосування двокомпонентної системи. У деяких випадках прекурсор металу (наприклад, розчин солей бо срібла) може міститись у флюїді 62, який зберігається у каналі 36, і відновний агент (наприклад,
гідрохінон або інший відновний агент з перелічених вище) може міститись у флюїді 64, який зберігається у каналі 38. Ці два компоненти, які можуть забезпечувати посилення сигналу при змішуванні, здатні реагувати один з одним і можуть триматись у формі суміші лише протягом кількох хвилин. Тому вони зберігаються окремо і не можуть змішуватися один з одним, доки потік не спрямовує обидва розчини до місця перетину поблизу від випускного клапана 34. Коли негативний тиск подається на випуск 92, і випускні клапани 24 та 34 закриваються, розчини солі срібла та гідрохінону зрештою з'єднуються у місці перетину поблизу від випускного клапана 34, де вони можуть повільно змішуватися (наприклад, через дифузію) при протіканні по каналу 12 з наступним протіканням через реакційну зону. Отже, якщо зв'язування антитіло-антиген відбувається у реакційній зоні, протікання розчину прекурсора металу через цю зону в результаті може утворювати непрозорий шар, такий, як шар срібла, через присутність каталітичного металевого колоїду, пов'язаного з комплексом антитіло-антиген. Непрозорий шар може включати речовину, яка перешкоджає пропусканню світла при одному або кількох значеннях довжини хвилі. Будь-який непрозорий шар, який утворюється у мікрофлюїдному каналі, може бути виявлений оптично, наприклад, шляхом вимірювання зниження пропускання світла через частину реакційної зони (наприклад, меандруючий канал) порівняно з частиною зони, яка не включає антитіло або антиген. В альтернативному варіанті сигнал може бути отриманий шляхом вимірювання зміни пропускання світла залежно від часу при утворенні плівки у зоні виявлення. Непрозорий шар може забезпечувати збільшення чутливості аналізу порівняно зі способами, при яких не утворюється непрозорий шар.
Хоча описуються здебільшого імуноаналізи, слід розуміти, що описані авторами способи можуть застосовуватися для будь-якої прийнятної хімічної та/або біологічної реакції і можуть включати, наприклад, інші твердофазні аналізи, які включають афінну реакцію між білками або іншими біомолекулами (наприклад, ДНК, РНК, вуглеводами) або неприродними молекулами (наприклад, аптамерами, синтетичними амінокислотами).
Протікання флюїду в каналі може досягатися будь-яким прийнятним способом. У деяких варіантах втілення протікання досягається через створення градієнта тиску в каналі, в якому міститься флюїд. Такий градієнт тиску може забезпечуватися, наприклад, шляхом подачі негативного тиску на один кінець каналу (наприклад, випуск каналу). Типовими способами
Зо подачі негативного тиску, крім інших, є приєднання вакуумного насоса до випуску, видалення повітря зі шприца, приєднаного до випуску, або будь-яким іншим прийнятним способом.
Градієнт тиску також може бути створений шляхом подачі позитивного тиску на один або кілька випускних клапанів та відносно низького тиску, такого, як навколишній тиск, на випуск.
Наприклад, як показано на ФІГУРАХ 4А-4С, на випуск 202 може діяти навколишній тиск.
Позитивний тиск, вищий за навколишній, може подаватися через відкритий випускний клапан 208, який в результаті має забезпечувати протікання флюїду в напрямку стрілок, показаному на
ФІГ. 4А, доки впуски 210 та 214 залишаються закритими. Як показано для пояснення на ФІГ. 48, випускний клапан 208 може бути закритим, а впуски 210 та 214 відкритими для тиску, вищого за навколишній. Для переміщення змішаної пробки флюїду, як показано на ФІГ. 4С, впуски 210 та 214 можуть бути закритими, тоді, як 208 повторно відкривається для позитивного тиску.
Застосування позитивного тиску може включати всі випускні клапани, пов'язані з пристроєм, за винятком тих, то перебувають на потрібному шляху потоку. Закривання будь-якого випускного клапана може бути герметичним. Позитивний тиск може подаватися, наприклад, через насос, за допомогою гравітації, або будь-яким іншим прийнятним способом.
У деяких варіантах втілення тиск, який подають для викликання потоку фФлюїду (наприклад, позитивний або негативний тиск) з джерела потоку флюїду (наприклад, вакууму або насоса) залишається практично постійним під час здійснення процесу (наприклад, реакції) у пристрої після первісного застосування джерела потоку флюїду до системи каналів, навіть тоді, коли клапани та/або інші описані авторами компоненти є активованими. Однак лінійна швидкість потоку флюїдів у каналі може змінюватися і може регулюватися різними способами, такими, як описано у Патентній заявці США Мо 12/428,372, зареєстрованій 22 квітня 2009 р. під назвою "Біом/ Сопіго!ї іп МісгоПйнідіє Зубіетв5", включеній до цього опису шляхом посилання. В інших варіантах втілення тиск з джерела потоку флюїду може змінюватися під час роботи пристрою.
У деяких варіантах втілення хімічна та/або біологічна реакція включає зв'язування.
Можливими є різні типи зв'язування в описаних авторами пристроях. Термін "зв'язування" стосується взаємодії між відповідною парою молекул, які демонструють взаємну афінність або зв'язувальну здатність, як правило, специфічне або неспецифічне зв'язування або взаємодію, включаючи біохімічні, фізіологічні тал"або фармацевтичні типи взаємодії. Біологічне зв'язування визначає тип взаємодії, що відбувається між парами молекул, включаючи білки, нуклеїнові 60 кислоти, глікопротеїни, вуглеводи, гормони і т. ін. Конкретними прикладами є антитіло/антиген,
антитіло/гаптен, фермент/основа, фермент/інгібітор, фермент/кофактор, зв'язувальний білок/основа, білок-носій/основа, лектин/вуглевод, рецептор/гормон, рецептор/ефектор, комплементарні ланцюги нуклеїнової кислоти, білок/нуклеїнова кислота, репресор/індуктор, ліганд/рецептор клітинної поверхні, вірус/ліганд і т. ін.
У деяких випадках у каналі може відбуватися гетерогенна реакція (або аналіз); наприклад, партнер зв'язування може бути асоційований з поверхнею каналу, і комплементарний партнер зв'язування може бути присутній у флюїдній фазі. Термін "партнер зв'язування" стосується молекули, яка може зазнавати зв'язування з конкретною молекулою. Прикладами є біологічні партнери зв'язування; наприклад, Протеїн А є партнером зв'язування біологічної молекули Ідс, і навпаки. Подібним чином антитіло є партнером зв'язування для антигена, і навпаки. В інших випадках у каналі може відбуватися гомогенна реакція. Наприклад, обидва партнери зв'язування можуть бути присутніми у флюїдній фазі (наприклад, у системі з двофлюїдним ламінарним потоком). Необмежувальними прикладами типових реакцій, які можуть здійснюватись у системі меандруючих каналів, є хімічні реакції, ферментні реакції, імунні реакції (наприклад, антиген-антитіло) та клітинні реакції.
Пристрій може бути виготовлений з будь-якого прийнятного матеріалу. Необмежувальними прикладами матеріалів є полімери (наприклад, поліетилен, полістирол, полікарбонат, полі(диметилсилоксан), РММА, РЕЕЕ, циклоолефіновий співполімер (СОС) та циклоолефіновий полімер (СОР)), скло, кварц та кремній. Спеціалісти у даній галузі зможуть легко вибрати прийнятний матеріал, наприклад, залежно від потрібної жорсткості, інертності (наприклад, відсутності можливості розпаду) до Ффлюїду, який через нього проходить, міцності при температурі, при якій має застосовуватися конкретний пристрій, та/або прозорості/непроникності для світла (наприклад, в ультрафіолетовому та видимому діапазонах). У деяких варіантах втілення матеріал та розміри (наприклад, товщину) основи вибирають таким чином, щоб основа була практично непроникною для водяної пари.
У деяких випадках мікрофлюїдна основа складається з комбінації двох або більшої кількості матеріалів, таких, як ті, що перелічуються вище. Наприклад, канали пристрою можуть бути сформовані з першого матеріалу (наприклад, полі(ідиметилсилоксану)), і кришка, виконана з другого матеріалу (наприклад, полістиролу), може застосовуватися для щільного закривання
Зо каналів. В іншому варіанті втілення канали пристрою можуть були виконані з полістиролу або інших полімерів (наприклад, шляхом лиття під тиском), і біосумісна стрічка може застосовуватися для щільного закривання каналів. Можуть застосовуватися різні способи для щільного закривання мікрофлюїдного каналу або частин каналу, включаючи, крім іншого, застосування адгезивів, склеювання, зв'язування, зварювання (наприклад, ультразвукове), або механічні способи (наприклад, обтискання).
Канал може мати будь-яку форму розрізу (круглу, півкруглу, овальну, півовальну, трикутну, неправильну, квадратну або прямокутну і т. ін.) і може бути закритим або відкритим. У варіантах втілення, у яких він є повністю закритим, принаймні одна частина каналу може мати розріз, який є повністю закритим, або ж весь канал може бути повністю закритим по всій довжині, за винятком його впуску(ів) та випуску(ів). Канал також може мати співвідношення геометричних розмірів (довжини з середнім розміром розрізу) принаймні 2:11, ще краще - принаймні 3:1, 5:1 або 10:1 або більше. Відкритий або частково відкритий канал, у разі наявності, може включати характеристики, які полегшують контроль над переміщенням Флюїду, наприклад, структурні характеристики (видовжене заглиблення) та/або фізичні або хімічні характеристики (гідрофобність-гідрофільність) або інші характеристики, які можуть справляти зусилля (наприклад, стримувальне зусилля) на флюїд. Флюїд у каналі може частково або повністю заповнювати канал. У деяких випадках, коли застосовується відкритий канал, флюїд може утримуватись у каналі, наприклад, за рахунок поверхневого натягу (наприклад, увігнутого або вигнутого меніска).
Хоча у деяких варіантах втілення системи згідно з винаходом можуть бути мікрофлюїдними, інші варіанти втілення винаходу не обмежуються мікрофлюїдними системами і можуть бути пов'язані з іншими типами флюїдних систем. "Мікрофлюїдний" у контексті даного опису стосується пристрою, приладу або системи, які включають принаймні один флюїдний канал, який має розмір розрізу, менший, ніж 1 мм та співвідношення довжини з найбільшим розміром розрізу принаймні 3:1. "Мікрофлюїдний канал" у контексті даного опису означає канал, який відповідає цим критеріям. "Розмір розрізу" (наприклад, діаметр) каналу означає виміряний перпендикуляр напрямкові потоку флюїду. Більшість флюїдних каналів у компонентах згідно з винаходом мають максимальні розміри розрізу, менші, ніж 2 мм, у деяких випадках - менші, ніж 1 мм. В одній групі 60 варіантів втілення всі флюїдні канали, які містять об'єкти даного винаходу, є мікрофлюїдними або мають найбільший розмір розрізу не більше за 2 мм або 1 мм. В іншій групі варіантів втілення максимальний розмір розрізу каналу(ів), які містять об'єкти даного винаходу, є меншим, ніж 500 мікронів, меншим, ніж 200 мікронів, меншим, ніж 100 мікронів, меншим, ніж 50 мікронів або меншим, ніж 25 мікронів. У деяких випадках розміри каналу можуть бути вибрані таким чином, щоб флюїд міг вільно текти через пристрій або основу. Розміри каналу також можуть бути вибрані, наприклад, таким чином, щоб забезпечувалася певна об'ємна або лінійна швидкість потоку флюїду в каналі. Звичайно, кількість каналів та форма каналів можуть змінюватися будь-яким способом, відомим спеціалістам у даній галузі У деяких випадках можуть застосовуватися кілька каналів або капілярні трубки.
У деяких випадках реагент розташовують у каналі ще до остаточного виготовлення системи мікрофлюїдних каналів. Система мікрофлюїдних каналів не є завершеною, якщо, наприклад, система, яка є спроектованою з закритими каналами, має канали, як ще не є повністю закритими. Канал є закритим, якщо принаймні одна частина каналу має розріз, який є повністю закритим, або якщо весь канал є повністю закритим по всій його довжині, за винятком його впуску(ів) та/або випуску(ів).
Вологі реагенти зазвичай поміщують на зберігання у мікрофлюїдній системі після повного вкривання каналів системи. Флюїдний реагент, який має зберігатись у системі, вводять у впуск каналу, а після принаймні часткового заповнення каналу флюїдом впуск(и) та/або випуск(и) каналу щільно закривають, наприклад, для утримання флюїду та запобігання забрудненню з зовнішніх джерел.
Термін "визначення" у контексті даного опису, як правило, стосується вимірювання та/або аналізу речовини (наприклад, у місці реакції), наприклад, кількісного або якісного, або виявлення присутності або відсутності речовини. "Визначення" також може стосуватися вимірювання та/або аналізу взаємодії між двома або більшою кількістю речовин, наприклад, кількісного або якісного, або шляхом виявлення наявності або відсутності взаємодії.
Можуть застосовуватися різні способи визначення (наприклад, вимірювання, визначення кількості, виявлення та визначення якості). Способи визначення можуть включати оптичні способи, такі, як пропускання світла, поглинання світла, розсіювання світла, відбиття світла та візуальні способи. Способи визначення також можуть включати технології люмінесценції такі, як
Зо фотолюмінесценція (наприклад, флуоресценція), хемілюмінесценція, біолюмінесценція та/або електрохемілюмінесценція. Спеціалістам у даній галузі відомі способи модифікації мікрофлюїдних пристроїв згідно з застосовуваними способами визначення. Наприклад, для пристроїв, які включають хемілюмінесцентні матеріали, які застосовують для визначення, оптимальним є непрозорий та/або темний фон. Для визначення з застосуванням металевих колоїдів оптимальним є прозорий фон. Крім того, з описаними авторами пристроями може застосовуватися будь-який прийнятний детектор. Наприклад, можуть застосовуватися спрощені оптичні детектори, а також традиційні спектрофотометри та оптичні зчитувальні пристрої (наприклад, 96-лункові планшет-ридери).
ПРИКЛАДИ
Представлені нижче приклади призначаються для пояснення деяких варіантів втілення даного винаходу, але не охоплюють усього обсягу винаходу.
Приклад 1
Описуються способи виготовлення системи мікрофлюїдних каналів.
Системи каналів, такі, як ті, що показуються на ФІГУРАХ 1А та 18, були спроектовані за допомогою програми автоматизованого проектування (САБ). Мікрофлюїдні пристрої було виконано з полі(диметилсилоксану) Зуїдага 184 (РОМ5, бом Согпіпд, ЕПеУпИ, (злептапіом/п, МІ) шляхом швидкого макетування з застосуванням шаблонів, виконаних з фоторезисту 58 (МісгоСпет, Меулоп, МА). Шаблони виготовляли на кремнієвій пластині і застосовували для відтворення негативного зображення у РОМ5. Шаблони містили два рівні 58, один рівень з товщиною (висотою) «70 мкм, який визначав канали у зоні імуноаналізу, та другий з товщиною (висотою) 360 мкм, який визначав зони зберігання реагентів та збирання відходів. Інший шаблон було сконструйовано з каналом, який мав товщину (висоту) 33 мкм. Шаблони силанізували (тридекафторо-1,1,2,2-тетрагідрооктил)утрихлоросиланом (АВС-К, Німеччина).
РОМ5 змішували згідно з інструкціями виробника і розливали на шаблони. Після полімеризації (4 години, 65 "С), РОМ5-копії знімали з шаблонів, і порти доступу вирубували з РОМ5 за допомогою трубки з нержавіючої сталі з загостреними краями (1,5 мм у діаметрі). Для завершення флюїдної мережі плоску основу, таку, як скляна пластина, кремнієва пластина, полістиролова поверхня, плоска плитка РОМ5 або адгезивна стрічка, застосовували для вкривання і поміщали на поверхню РОМ5. Покриття трималося на місці завдяки ван-дер- бо ваальсовим силам або кріпилося на мікрофлюїдному пристрої за допомогою адгезиву.
В інших варіантах втілення мікрофлюїдні канали виконували у полістиролі, циклоолефіновому співполімері або інших термопластах шляхом лиття під тиском. Цей спосіб є відомим спеціалістам у даній галузі. Об'єм порожнини для лиття під тиском обмежується нижньою поверхнею та верхньою поверхнею, розділеними порожнім каркасом, який визначає товщину литого виробу. Для виробу, який включає особливості каналу та інші мікромасштабні елементи на двох протилежних сторонах виробу, нижня та верхня поверхні порожнини для лиття можуть включати рельєфні деталі, які утворюють особливості каналу на будь-якій стороні виробу. Для виробу, який включає особливості каналу лише на одній стороні виробу, такі особливості включає лише верхня або нижня поверхня порожнини для лиття. Наскрізні отвори, які проходять через усю товщину виробу, можуть утворюватися за допомогою штифтів, які проходять через порожнину, прикріплюючись до однієї або кількох поверхонь порожнини й контактуючи з іншою стороною. Наприклад, штифти можуть простягатися лише від верхньої поверхні, лише від нижньої поверхні або як від верхньої, так і від нижньої поверхонь. Коли порожнину заповнюють під тиском розплавленим пластиком, а потім охолоджують, виріб утворюється з каналами на одній або обох сторонах та отворами, які служать як з'єднувачі або впуски та випуски. Для завершення флюїдної мережі на поверхні виробу наносять адгезивну стрічку для герметичного закривання каналів.
Приклад 2
У цьому прикладі описується контроль над переміщенням флюїдів у мікрофлюїдних системах, які включають єдиний канал, який включає принаймні один випускний клапан для контролю над переміщенням Флюїду. ФІГУРИ 5А-5В включають схематичні зображення систем, описаних у цьому прикладі.
Система, показана на ФІГ. 5А, включає єдиний канал, у якому було виконано впуск, випуск та випускний клапан. Цю систему було виготовлено шляхом лиття під тиском, як описано у
Прикладі 1. Єдиний канал 302 було сконфігуровано для переміщення частин 304 та 306 флюїду в напрямку стрілки 308. У цьому експерименті для частин 304 та 306 флюїду застосовували воду, і ці частини флюїду розділяли пробкою з повітря. Канал включав випускний клапан 310 та впуск 312 перед випускним клапаном 310. Вакуум, який діє при практично незмінному тиску -40 кПа, подавали на випуск 314 каналу для забезпечення перепаду тиску в мікрофлюїдному каналі
Зо протягом усього експерименту.
Коли випускний клапан 310 був відкритим, він функціонував як вибірковий випускний клапан, тобто, повітря протікало через клапан для заміщення флюїду, який залишав систему через випуск. Флюїди, розташовані перед випускним клапаном 310 (включаючи флюїд між клапаном 310 та впуском 312), не переміщувалися, незалежно від того, чи був впуск відкритим, чи закритим. Коли випускний клапан 310 був закритим, весь флюїд у каналі протікав, поки впуск 312 був відкритим. Таким чином, випускний клапан 310 застосовували для контролю над доставленням флюїду у мікрофлюїдний канал. Слід зазначити, що у разі, коли і випускний клапан 310, і впуск 312 були закритими, флюїд через канал не протікав (хоча певний рух спостерігався через розширення флюїду, коли подавали вакуум).
Система, показана на ФІГ. 58, включає єдиний канал, у якому було виконано три випускні клапани. Єдиний канал 320 було сконфігуровано для переміщення частин флюїду 322, 324, 326 та 328 у напрямку стрілки 308. Канал включав впуск 330 і випускні клапани 332, 334 та 336. Так само, як у системі, описаній на ФІГ. 5А, на випуск 340 каналу подавали вакуум для забезпечення перепаду тиску в мікрофлюїдному каналі.
В одному експерименті випускний клапан 332 був відкритим і, при подачі вакууму на випуск 340 через канал 320 міг переміщуватися лише флюїд 322. Потім випускний клапан 332 закривали, а клапан 334 відкривали, в результаті чого через канал 320 переміщувався лише флюїд 324. Після цього випускні клапани 332 та 334 закривали, а клапан 336 відкривали, і частина 326 флюїду переміщувалася через канал. І нарешті, випускні клапани 332, 334 та 336 закривали, а впуск 330 відкривали, в результаті чого через канал переміщувалася частина 328 флюїду.
В іншій серії експериментів через канал одночасно переміщували кілька флюїдів. В одному випадку перед першим застосуванням випускний клапан 332 закривали, а клапан 334 відкривали. При подачі вакууму на випуск 340 частини флюїду 322 та 324 одночасно переміщувалися через канал 320 у напрямку стрілки 308. В іншому експерименті перед першим застосуванням випускні клапани 332 та 334 закривали, а клапан 336 відкривали. При подачі вакууму на випуск 340 частини флюїду 322, 324 та 326 одночасно переміщувалися через канал 320 у напрямку стрілки 308. І нарешті, в одному експерименті всі випускні клапани закривали, а впуск 330 відкривали, в результаті чого при подачі вакууму на випуск 340 одночасно бо переміщувалися частини 322, 324, 326 та 328 флюїду.
Цей приклад показує, що контроль над потоком, включаючи розрахунок часу для флюїдних пробок, може досягатись у пристрої шляхом відкривання та закривання одного або кількох випускних клапанів і шляхом застосування єдиного джерела потоку Ффлюїду (наприклад, вакууму), яке діє при практично незмінному тиску протягом усього періоду застосування пристрою.
Приклад З
У цьому прикладі описується контроль над переміщенням флюїдів у мікрофлюїдних системах, які включають багато каналів та принаймні один випускний клапан для контролю над переміщенням флюїду. ФІГУРИ бА - 6С включають схематичні зображення систем, описаних у цьому прикладі. У пристрої, показаному на ФІГ. бА, мікроканал 410 перебував у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні з двома гілками 412 та 414 каналу, які перетиналися у місці розташування випускного клапана 416. Мікроканал 410 містив флюїд 418. Крім того, флюїди 420 та 422 зберігались у гілках 412 та 414, відповідно. Канал 410 з'єднували з випуском 424, а гілки 412 та 414 з'єднували з впусками 426 та 428, відповідно. Усі флюїди у пристрої розділялися газовими пробками (незмішуваними з флюїдами 418, 420 та 422).
Вакуум, який діє при практично незмінному тиску -40 кПа протягом усього експерименту, подавали на випуск 424. Спочатку випускний клапан 416 відкривали, що викликало переміщення потоку флюїду 418 через мікроканал 410 у напрямку стрілки 408 та переміщення потоку повітря через випускний клапан 416. Флюїди 420 та 422 не переміщувалися навіть при відкритих впусках 426 та 428. Після виходу флюїду 418 через випуск 424 швидкість потоку газу через випускний клапан 416 збільшувалася через усунення перепаду тиску, викликаного флюїдом 418. Після цього випускний клапан 416 закривали. Відразу після закривання випускного клапана флюїди 420 та 422 змішували у випускному клапані 416 для утворення змішаного флюїду 430 (показано на ФІГ. 6В).
В іншій серії експериментів флюїди 420 та 22 переміщувалися послідовно, а не одночасно, через випускний клапан 416. У першому експерименті у варіанті втілення, показаному на ФІГ. 6С, випускний клапан 416 та впуск 426 закривали (а впуск 428 відкривали) після переміщення флюїду 418 через випуск 424. Через закривання впуску 426 флюїд 420 утримувався у практично нерухомому стані у гілці 412 через неможливість надходження газу через впуск 426. З іншого
Зо боку, флюїд 422 переміщувався через гілку 414 і повз закритий випускний клапан 416, коли газ переміщувався через впуск 428.
Цей приклад показує, що контроль над потоком, включаючи змішування та розрахунок часу для флюїдних пробок, може досягатись у пристрої через відкривання та закривання одного або кількох випускних клапанів і через подачу єдиного джерела потоку Ффлюїду (наприклад, вакууму), яке діє при практично незмінному тиску протягом усього періоду застосування пристрою.
Приклад 4
У цьому прикладі описується застосування розгалуженої системи каналів для здійснення аналізу з оптичним виявленням сигналу шляхом хімічного осадження срібла на частинки золота. ФІГ. 7 включає схематичне зображення пристрою 300 для аналізу, який застосовують у цьому прикладі. Аналіз, який застосовується в цьому прикладі, в цілому описується у
Міжнародній публікації патенту Мо УУО2005/066613 (Міжнародна патентна заявка під реєстраційним номером РСТ/О52004/043585), зареєстрованій 20 грудня 2004 р. під назвою "Аззау ЮОемісе апа Меїйтоа!", включеній до цього опису шляхом посилання у повному обсязі.
Пристрій включав реакційну зону 510, зону збирання відходів 512 та випуск 514. Реакційна зона включала мікрофлюїдний канал у 50 мікронів завглибшки і 120 мікронів завширшки, з загальною довжиною 175 мм. Пристрій також включав мікрофлюїдний канал 516 та гілки 518 та 520 каналу (з впусками 519 та 521, відповідно). Канал 516 і гілки 518 та 520 мали глибину 350 мікронів та ширину 500 мікронів. Крім того, канал 516 мав довжину 390 мм, і кожна з гілок 518 та 520 мала довжину 360 мм. Реакційна зона та мікрофлюїдні канали виготовляли, як описано у
Прикладі 1. Перед герметичним закриванням каналів наносили антитіла проти РБА на поверхню пристрою у ділянці реакційної зони 510.
Перед першим застосуванням у пристрій завантажували рідкі реагенти. У канал 516 завантажували таку послідовність рідин: 2-мікролітрову пробку води 542, 2-мікролітрову пробку буферного розчину 541, 20-мікролітрову пробку водного розчину, який містив антитіла проти
РБА, мічені колоїдним золотом 526, мікролітрову пробку буферного розчину 524. Цю послідовність флюїдних пробок завантажували за допомогою піпетки через впускний порт 539.
Флюїд 528, який містив розчин солей срібла, завантажували у канал відгалуження через порт 519 за допомогою піпетки. Флюїд 530, який містив відновний розчин, завантажували у канал 60 відгалуження 520 через порт 521. Кожну з рідин, показаних на ФІГ. 7, відокремлювали від інших рідин повітряними пробками. Порти 514, 519, 521, 536, 539 та 540 щільно запечатували адгезивною стрічкою, яка може бути легко знята або проколота. Таким чином рідини зберігали у пристрої перед першим застосуванням.
При першому застосуванні порти 514, 519, 521, 536, 539 та 540 розпечатували. Трубку 544, яка містила 10 мікролітрів зразка крові (522), з'єднували з портами 539 та 540. Це створювало флюїдне сполучення між реакційною зоною 510 та каналом 516, які за інших умов не були сполученими і не перебували у гідравлічному (пневматичному) з'єднанні одне з одним перед першим застосуванням. На порт 514 подавали вакуум -40 кПа. Зразок 522 переміщували у напрямку стрілки 538 у реакційну зону 510. Коли флюїд проходив через реакційну зону, білка
РЗА у зразку 522 захоплювалися антитілами проти РЗА, іммобілізованими на стінках реакційної зони. Проходження зразка через реакційну зону займало 5 хвилин, після чого він захоплювався в зоні збирання відходів 512. Типові зони збирання відходів, які можуть застосовуватися в описаних авторами пристроях, представлено у Патентній заявці США Мо 12/196,392, зареєстрованій 22 серпня 2008 р. під назвою "І ідціа сопіаіптепі (ог іпіедгагей аззаув", включеній до цього опису шляхом посилання.
Флюїди 524, 526, 541 та 542 текли за зразком через реакційну зону 510 до зони збирання відходів 512. В результаті флюїд 524 переміщувався у напрямку стрілки 538 до реакційної зони 510. Після проходження флюїду 524 через реакційну зону він змивав залишки незв'язаних компонентів зразка. Після проходження флюїду 526 через реакційну зону мічені золотом антитіла проти РБА з'єднувалися з РБА, захопленим на стінках реакційної зони (для утворення багатошарового імунного комплексу). Після цього текли флюїди 541 та 542 і додатково змивали з реакційної зони будь-який незв'язаний компонент реагента. Останній промивальний флюїд 542 (вода) змивав солі, які могли реагувати з солями срібла (тобто, хлоридом, фосфатом, азидом).
Срібло може осідати на захоплених частинках золота для збільшення розміру колоїдів для посилення сигналу. У деяких варіантах втілення сигнал може записуватися оптичними засобами як оптична густина. Для виконання цього заходу флюїди 528 та 530 змішували для утворення реакційноздатного розчину срібла. Співвідношення об'ємів флюїдів 528 та 530 становило приблизно 1:11. Для започаткування змішування флюїдів 528 та 530 випускний клапан 536
Зо закривали при підтриманні вакууму, який подавався на 514, в результаті чого забезпечувався одночасний потік флюїдів 528 та 530 до випускного клапана 536. Випускний клапан закривали для започаткування змішування лише після того, як остаточний попередній флюїд 542 залишав реакційну зону. Закривання в одному експерименті здійснювали шляхом запечатування порту 536 адгезивною стрічкою. В іншому експерименті трубку (не показано), функціонально з'єднану з соленоїдним клапаном (ЗМО М124А-602-М5, не показано), з'єднували з випускним клапаном 536 щільно посадженим ущільнювальним кільцем. Соленоїдний клапан приводили в дію для герметичного закривання порту (і згодом приводили в неробочий стан для відкривання порту) у спосіб, подібний до того, який описується авторами з посиланням на ФІГУРИ 2Е-2Е. Флюїди 528 та 530 змішувалися один з одним на випускному клапані 536, утворюючи розчин активованого срібла з в'язкістю приблизно 1 х 103 Па с. Площа розрізу мікрофлюїдного каналу під випускним клапаном 536 приблизно вдвічі перевищувала площу каналів 518 та 520. Через 10 секунд випускний клапан 536 відкривали. У цей час приблизно 5595 обох флюїдів 528 та 530 змішувалися, і решта флюїдів 528 та 530 залишалась у каналах 518 та 520, відповідно.
Розчин активованого срібла переміщувався через реакційну зону 510 для забезпечення срібла для осадження. Оскільки змішаний розчин є стійким лише протягом кількох хвилин (зазвичай менш, ніж 10 хвилин), змішування здійснювали менш, ніж протягом хвилини перед застосуванням у реакційній зоні 510. Крім того, для досягнення відтворюваного осадження срібла на колоїдах час між змішуванням реагентів для утворення розчину активованого срібла та доставлення розчину активованого срібла до реакційної зони контролювали таким чином, щоб вони узгоджувалися для багатьох експериментів.
Важливе значення мав контроль швидкості потоків флюїдів у каналі 516 та реакційній зоні 510 при переміщенні флюїдів через систему. Через те, що реакційна зона має відносно малу площу розрізу, вона служила як вузьке місце, контролюючи загальну швидкість потоку в системі.
Коли реакційна зона містила рідини, лінійна швидкість потоків флюїдів у каналі 516 становила приблизно 0,5 мм с". Змішування флюїдів, які текли з каналів відгалуження 518 та 520 у головний канал 516, при цій швидкості могло бути невідтворюваним, оскільки один флюїд міг текти швидше за інший, що викликало змішування неоднакових частин флюїдів 528 та 530. З іншого боку, коли реакційна зона, яка містила повітря, лінійна швидкість потоків флюїдів у каналі 516 та каналах відгалуження 518 та 520 становила приблизно 15 мм с". При цій вищій 60 швидкості потоку швидкість потоку в каналах відгалуження 518 та 520 була однаковою й відтворюваною (коли випускний клапан 536 закривали), забезпечуючи відтворюване змішування. Тому випускний клапан 536 не закривали, доки флюїд 542 не проходив через реакційну зону до зони збирання відходів. Можна було візуально визначити, коли флюїд 542 виходив з реакційної зони 510. В альтернативному варіанті передбачався оптичний детектор для вимірювання пропускання світла через частину реакційної зони 510, як описано більш детально у Міжнародній публікації патенту Мо М/О2005/066613 (Міжнародна патентна заявка під реєстраційним номером РСТ/О52004/043585), зареєстрованій 20 грудня 2004 р. під назвою "Аззау Оемісе апа Меїтоа!", включеній до цього опису шляхом посилання.
Мікрофлюїдну систему, показану на ФІГ. 7, було сконструйовано таким чином, щоб місткість каналу між випускним клапаном 536 та реакційною зоною 510 була більшою за очікуваний об'єм змішаного розчину активованого срібла (тобто, комбінованої частини флюїдів 528 та 530, які перемістились у канал 516 при закритому випускному клапані 536). Це забезпечувало практично повне змішування при відносно високій лінійній швидкості потоку (оскільки в цей час у реакційній зоні 510 була відсутня рідина, і було присутнім лише повітря) і до того, як активований розчин досяг реакційної зони. Ця конфігурація сприяла відтворюваному змішуванню однакових частин.
Для аналізу, описаного в цьому прикладі важливим було підтримання потоку суміші активованого срібла у межах реакційної зони протягом кількох хвилин (наприклад, від 2 до 10 хвилин). У першому експерименті завантажували об'єми у 45 мікролітрів флюїдів 528 та 530, з яких частину використовували для змішування (з утворенням загальної кількості 55 мікролітрів розчину активованого срібла). Цей об'єм комбінованого флюїду мав час перебування в реакційній зоні приблизно 300 секунд. Однак застосування цих відносно малих об'ємів рідини може створювати проблеми. Якщо застосовують відносно короткі відрізки флюїду 528 та 530, може бути відносно важко забезпечити змішування двох флюїдів у співвідношенні 1:1. Невеликі відмінності у довжині відрізків можуть призводити до неоднакової швидкості потоків двох рідин, коли коротший відрізок має більшу швидкість потоку (через менший опір потокові) порівняно з довшим відрізком. Цей ефект може створювати відхилення у співвідношенні компонентів суміші.
Для характеризації цього ефекту здійснювали другу низку експериментів, у яких об'єм 45 мікролітрів розчину солі срібла та об'єм 45 мікролітрів відновного розчину змішували для
Зо створення об'єму 90 мікролітрів розчину активованого срібла. Було виявлено, що розчин солі срібла переміщувався дещо швидше (з кількох причин, включаючи невеликі відмінності у композиції, через різницю в хімічному складі та невелику мінливість розрізу каналу, через допустимі відхилення у верстатній обробці, яку застосовували для виготовлення каналу) порівняно з відновним розчином, а отже, мав дещо більшу швидкість потоку через гілку при застосуванні вакууму. ФІГ. 8 включає графік об'ємів розчину солі срібла (пунктирна лінія) та відновного розчину (суцільна лінія), які надійшли у змішувальний канал (у мікролітрах), залежно від часу, який минув після первісного контакту солі срібла та відновних розчинів. Ця різниця у швидкості потоку позначається невеликою різницею нахилу ліній на ФІГ. 8 від 1-0 до 1-9 секунд.
При 1-9 секунд абсолютна різниця у довжині сегментів стає значущою, і розчин солі срібла (який має більшу швидкість потоку, і, таким чином, у гілці залишається коротший відрізок рідини) тече ще швидше порівняно з відновним розчином. Цей ефект пояснюється тенденцією кривої солі срібла до підвищення (відносно лінійної екстраполяції) та тенденцією кривої відновного розчину до зниження.
Крім того, спостерігалося, що у разі, коли задній край одного з флюїдів 528 та 530 досягав випускного клапана 536, відбувався невеликий викид рідини у напрямку верхньої частини отвору у випускному клапані 536. Було виявлено, що рідина входить у контакт із зовнішнім клапанним механізмом. Хоча це не мало безпосереднього помітного впливу на ефективність клапана, в результаті виникало небажане забруднення клапана. Багаторазове застосування клапана у такий спосіб (наприклад, для здійснення багаторазових експериментів) може відбиватися на нормальній функції клапана. Повторне відкривання випускного клапана 536 до повного змішування флюїдів 528 та 530 гарантує, що жоден із задніх країв флюїдів 528 та 530 не досягає випускного клапана 526, і викид рідини не відбувається. Таким чином, при завантаженні надлишкової кількості реагента у гілки 518 та 520 (для запобігання значним розбіжностям у довжині між флюїдами 528 та 530 під час переміщення) і при застосуванні не більш, ніж приблизно 2/3 об'єму реагента, який зберігається, перед повторним відкриванням випускного клапана 536 підтримувалося постійне співвідношення компонентів суміші протягом усього етапу змішування, що дозволяло уникати викиду рідини / забруднення зовнішнього клапанного механізму у випускному клапані 536. Клапан може повторно відкриватися на різних стадіях завершення, залежно від характеру потоку конкретної групи реагентів. бо Цей приклад показує, що контроль над потоком, включаючи змішування реагентів, зміна швидкості потоків та розрахунок часу потоку флюїду можуть досягатись у пристрої для здійснення аналізу шляхом відкривання та закривання одного або кількох випускних клапанів і шляхом застосування єдиного джерела потоку флюїду (наприклад, вакууму), що діє при практично незмінному тиску протягом усього періоду застосування пристрою. Цей приклад також показує важливість контролювання швидкості потоків окремих пробок флюїду, які підлягають змішуванню у пристрої.
Хоча авторами було описано й пояснено кілька варіантів втілення даного винаходу, спеціалісти у даній галузі легко зможуть передбачити можливість різних інших засобів та/або структур для виконання функцій та/або досягнення результатів та/або однієї або кількох описаних авторами переваг, і кожен з таких варіантів та/умодифікацій охоплюється обсягом даного винаходу. Взагалі, спеціалісти у даній галузі легко можуть зрозуміти, що всі параметри, розміри, матеріали та конфігурації, описані авторами, вказуються для прикладу, і фактичні параметри, розміри, матеріали та/або конфігурації залежать від конкретного випадку або випадків застосування, яких стосується ідея даного винаходу. Спеціалісти у даній галузі на основі звичних експериментів зможуть визнати або переконатися у можливості багатьох варіантів втілення винаходу, рівноцінних тим, які було описано авторами. Таким чином, слід розуміти, що описані вище варіанти втілення представлено лише для прикладу, і, у межах обсягу супровідної формули винаходу та її еквівалентів, винахід може бути втілений на практиці в інший спосіб, ніж той, що було конкретно описано й заявлено. Даний винахід стосується кожної окремої особливості, системи, пристрою, матеріалу, комплекту та/або способу, які було описано авторами. Крім того, даний винахід охоплює будь-яку комбінацію двох або більшої кількості таких особливостей, систем, пристроїв, матеріалів, комплектів та/або способів, якщо такі особливості, системи, пристрої, матеріали, комплекти та/або способи не є взаємно несумісними.
Вжиту в описі та формулі винаходу форму однини, якщо прямо не зазначено протилежне, слід розуміти як таку, що означає "принаймні один".
Фразу "та/або", вжита в описі та формулі винаходу, слід розуміти як таку, що означає "будь- який або обидва" з об'єднаних таким чином елементів, тобто, елементів, які є спільно присутніми у деяких випадках і окремо присутніми в інших випадках. Необов'язково можуть бути присутні інші елементи, відмінні від елементів, які конкретно охоплюються виразом "та/або", незалежно від того, чи стосуються вони конкретно визначених елементів, якщо прямо не зазначено протилежне. Таким чином, як необмежувальний приклад, посилання на "А та/або В" у зв'язку з необмеженим формулюванням, таким, як "включаючи", може в одному варіанті втілення стосуватися А без В (необов'язково включаючи елементи, відмінні від В); в іншому варіанті втілення воно може стосуватися В без А (необов'язково включаючи елементи, відмінні від А); у ще одному варіанті втілення воно може стосуватись як А, так і В (необов'язково включаючи інші елементи); і т. д.
У контексті даного опису в описі та формулі винаходу "або" слід розуміти в тому ж значенні, що й "та/або", як визначено вище. Наприклад, при розділенні предметів у переліку "або" або "та/або" слід розуміти як такі, що передбачають включення, тобто, включення принаймні одного, але також можливим є включення більш, ніж одного з багатьох або з переліку елементів, і, необов'язково, додаткових, не зазначених у переліку предметів. Лише терміни, які прямо вказують на протилежне, такі, як "лише один із" або "саме один із", або, при застосуванні у формулі винаходу, "складається з", стосуються включення саме одного елемента з багатьох або з переліку елементів. Взагалі, термін "або" у контексті даного опису слід тлумачити як такий, що вказує на виключні альтернативи (тобто, "один або інший, але не обидва"), якщо попередньою умовою є виключність у формі таких термінів, як "будь-який з", "один з", "лише один з" або "саме один з". Фраза "складається, головним чином, з", вжита у формулі винаходу, має звичне у галузі патентних законів значення.
У контексті даного опису в описі та формулі винаходу фразу "принаймні один" стосовно переліку з одного або кількох елементів, слід розуміти як таку, що означає принаймні один елемент, вибраний з-поміж одного або кількох елементів з переліку елементів, але не обов'язково включає принаймні один з усіх без винятку елементів, конкретно зазначених у цьому переліку елементів, не виключаючи будь-які комбінації елементів з переліку елементів.
Це визначення також передбачає, що необов'язково можуть бути присутні елементи, відмінні від елементів, конкретно зазначених у переліку елементів, яких стосується фраза "принаймні один", незалежно від того, чи пов'язані вони з конкретно визначеними елементами. Таким чином, як необмежувальний приклад, фраза "принаймні один з А та В" (або рівноцінна фраза "принаймні один з А або В" або рівноцінна фраза "принаймні один з А та/або В") в одному бо варіанті втілення може стосуватися принаймні одного, необов'язково включаючи більшу кількість, А без присутності В (необов'язково включаючи елементи, відмінні від В); в іншому варіанті втілення вона може стосуватися принаймні одного, необов'язково включаючи більшу кількість, В без присутності А (необов'язково включаючи елементи, відмінні від А); у ще одному варіанті втілення вона може стосуватися принаймні одного, необов'язково включаючи більшу кількість, А та принаймні одного, необов'язково включаючи більшу кількість, В (необов'язково включаючи інші елементи); і т. д.
У формулі винаходу, а також у представленому вище описі всі перехідні фрази, такі, як "включаючи", "має", "містить", "включає" і т. ін. слід розуміти як необмежені, тобто, такі, що означають "включаючи, крім іншого". Лише перехідні фрази "складається з" та "складається, головним чином, 3" є закритими або напівзакритими перехідними фразами, відповідно, як викладено у Посібнику з проведення патентної експертизи Патентного відомства США, Розділ
Claims (56)
1. Спосіб контролю за потоком флюїдів у мікрофлюїдній системі, де у вказаному способі: забезпечують мікрофлюїдну систему, яка включає: перший мікрофлюїдний канал відгалуження, який має розмір перерізу менше ніж 1 мм і містить перший флюїд; другий мікрофлюїдний канал відгалуження, який має розмір перерізу менше ніж 1 мм і містить другий флюїд; головний мікрофлюїдний канал, який має розмір перерізу менше ніж 1 мм і містить третій флюїд, причому перший та другий мікрофлюїдні канали відгалуження з'єднані у місці перетину і перебувають у текучому сполученні з головним мікрофлюїдним каналом; та випускний клапан, розташований між частиною першого мікрофлюїдного каналу відгалуження та частиною головного мікрофлюїдного каналу, який має відкрите положення та закрите положення; переміщують третій флюїд, розміщений в головному мікрофлюїдному каналі, без суттєвого переміщення першого флюїду, розміщеного у першому мікрофлюїдному каналі відгалуження, Зо або без суттєвого переміщення другого флюїду, розміщеного у другому мікрофлюїдному каналі відгалуження; приводять в дію випускний клапан; змушують перший та другий флюїди переміщуватись до місця перетину практично одночасно; та змішують принаймні частини першого та другого флюїдів для утворення змішаного флюїду.
2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що змушують переміщуватись перший та/або другий флюїди шляхом прикладання вакууму до одного кінця каналу, який містить перший та/або другий флюїди.
З. Спосіб за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що додатково змушують переміщуватись перший та другий флюїди до місця перетину практично одночасно.
4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що місце перетину першого та другого мікрофлюїдних каналів відгалуження містить зону змішування, причому зона змішування має більшу площу перерізу, ніж у будь-якого з-поміж першого або другого мікрофлюїдних каналів відгалуження.
5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що зона змішування включає випускний клапан.
б. Спосіб п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає контактування змішаних першого та другого флюїдів з реакційною зоною протягом 10 хвилин змішування першого та другого флюїдів.
7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що змішування принаймні частин першого та другого флюїдів включає турбулентне змішування.
8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає партнер зв'язування, розташований у реакційній зоні нижче місця перетину.
9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що першим флюїдом є рідина.
10. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другим флюїдом є рідина.
11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший Флюїд зберігається у системі і при цьому перший та другий мікрофлюїдні канали відгалуження перебувають у текучому сполученні з головним мікрофлюїдним каналом під час зберігання першого флюїду.
12. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший флюїд включає розчин металу.
13. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що другий флюїд включає відновний агент.
14. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший та другий флюїди розділені четвертим бо флюїдом, не змішуваним як з першим, так і з другим флюїдами.
15. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що випускний клапан розташований між першим флюїдом та другим флюїдом.
16. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший флюїд містить перший реагент для хімічної та/або біологічної реакції, і другий флюїд містить другий реагент для хімічної та/або біологічної реакції, який є відмінним від першого реагенту.
17. Спосіб за п. 16, який відрізняється тим, що один або більше реагентів беруть участь у гетерогенній реакції афінності.
18. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що площі перерізу принаймні одного з першого мікрофлюїдного каналу відгалуження та другого мікрофлюїдного каналу відгалуження вибирають таким чином, щоб при застосуванні однакового тиску до першого та другого мікрофлюїдних каналів відгалуження перший та другий флюїди переміщувались до місця перетину практично одночасно.
19. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що до випуску головного мікрофлюїдного каналу прикладають практично постійний вакуум, і момент переміщення третього, другого та першого флюїдів синхронізують за часом приведення в дію випускного клапана.
20. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що включає очікування заданого часу після приведення в дію випускного клапана для забезпечення можливості змішування заданої кількості принаймні частин першого та другого флюїдів з наступним відкриванням випускного клапана для припинення переміщення першого та другого флюїдів, які залишаються у першому та другому мікрофлюїдних каналах відгалуження, відповідно, що забезпечує доставку заданої змішаної кількості першого та другого флюїдів у головний мікрофлюїдний канал.
21. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що включає закривання випускного клапана для переміщення першого і/або другого флюїдів.
22. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший флюїд у першому мікрофлюїдному каналі відгалуження та другий флюїд у другому мікрофлюїдному каналі відгалуження являють собою рідини і вони розділені газом.
23. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що система є герметизованою, щоб зберігати перший та другий флюїди у системі до стадії переміщення і спосіб включає розгерметизацію системи і наступне здійснення стадії переміщення. Зо
24. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що перший флюїд зберігається в першому мікрофлюїдному каналі відгалуження, а другий флюїд зберігається в другому мікрофлюїдному каналі відгалуження.
25. Спосіб контролю за потоком флюїдів у мікрофлюїдній системі, де у вказаному способі: забезпечують мікрофлюїдну систему, яка включає: частину мікрофлюїдного каналу вище по потоку, який має розмір перерізу менше ніж 1 мм і містить перший флюїд; частину мікрофлюїдного каналу нижче по потоку, який має розмір перерізу менше ніж 1 мм і містить другий флюїд, відмінний від першого флюїду; випускний клапан, який розташований між частинами мікрофлюїдного каналу вище по потоку та нижче по потоку та має відкрите положення та закрите положення; переміщують другий флюїд у частині мікрофлюїдного каналу нижче по потоку без суттєвого переміщення першого флюїду, у той час як перший та другий флюїди знаходяться у текучому сполученні один з одним; переміщують перший флюїд з частини мікрофлюїдного каналу вище по потоку до частини мікрофлюїдного каналу нижче по потоку після переміщення другого флюїду.
26. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що система включає перший мікрофлюїдний канал відгалуження та другий мікрофлюїдний канал відгалуження і частина мікрофлюїдного каналу вище по потоку є складовою одного з першого або другого мікрофлюїдних каналів відгалуження.
27. Спосіб за п. 26, який відрізняється тим, що перший флюїд зберігається в першому мікрофлюїдному каналі відгалуження і другий мікрофлюїдний канал відгалуження включає третій флюїд.
28. Спосіб за п. 27, який відрізняється тим, що включає змішування принаймні частин першого флюїду та третього флюїду для утворення змішаного флюїду перед контактуванням змішаного флюїду з реакційною зоною.
29. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що перший флюїд включає розчин металу.
30. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що другий флюїд включає промивальний розчин.
31. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що перший флюїд включає перший реагент для хімічної та/або біологічної реакції, і другий флюїд включає другий реагент для хімічної та/або бо біологічної реакції, який є відмінним від першого реагенту.
32. Спосіб за п. 31, який відрізняється тим, що один або більше реагентів беруть участь у гетерогенній реакції афінності.
33. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що частина мікрофлюїдного каналу вище по потоку включає третій флюїд, який там зберігається, і при цьому перший та третій флюїди відділені один від одного флюїдом, не змішуваним як з першим, так і з третім флюїдами.
34. Спосіб за п. 33, який відрізняється тим, що один з першого та третього флюїдів включає реагент для хімічної та/або біологічної реакції.
35. Спосіб за п. 34, який відрізняється тим, що перший флюїд включає розчин металу, а третій флюїд включає розчин відновного агента.
36. Спосіб за п. 35, який відрізняється тим, що частина мікрофлюїдного каналу нижче по потоку включає численні промивальні розчини, розділені газом.
37. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що мікрофлюїдна система включає другий випускний клапан, розташований уздовж частини мікрофлюїдного каналу вище по потоку або частини мікрофлюїдного каналу нижче по потоку.
38. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що перший та другий флюїди розділені один від одного третім флюїдом, в основному не змішуваним як з першим, так і з другим флюїдами.
39. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що до випуску, який перебуває у текучому сполученні з частиною мікрофлюїдного каналу нижче по потоку, прикладають практично постійний вакуум, і час переміщення потоку другого та першого флюїдів синхронізують за часом приведення в дію випускного клапана.
40. Спосіб за п. 25, який відрізняється тим, що випускний клапан пристосований та налаштований, щоб дозволяти переміщення першого флюїду, коли випускний клапан перебуває у закритому положенні.
41. Спосіб контролю за потоком рідин у мікрофлюїдній системі, яка включає частину мікрофлюїдного каналу вище по потоку, який має розмір перерізу менше ніж 1 мм і містить першу рідину, частину мікрофлюїдного каналу нижче по потоку, який має розмір перерізу менше ніж 1 мм і містить другу рідину, яка відрізняється від першої рідини, випускний клапан, розташований між частинами мікрофлюїдного каналу вище по потоку та нижче по потоку та має відкрите положення та закрите положення, при цьому спосіб включає переміщення другої Зо рідини у частині мікрофлюїдного каналу нижче по потоку без суттєвого переміщення першої рідини, у той час як перша та друга рідини знаходяться у текучому сполученні одна з одною, переміщення першої рідини з частини мікрофлюїдного каналу вище по потоку до частини мікрофлюїдного каналу нижче по потоку після переміщення другої рідини.
42. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що система включає перший мікрофлюїдний канал відгалуження та другий мікрофлюїдний канал відгалуження і частина мікрофлюїдного каналу вище по потоку є складовою одного з першого або другого мікрофлюїдних каналів відгалуження.
43. Спосіб за п. 42, який відрізняється тим, що перша рідина зберігається в першому мікрофлюїдному каналі відгалуження і другий мікрофлюїдний канал відгалуження включає третю рідину.
44. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що включає змішування принаймні частин першої рідини та третьої рідини для утворення змішаної рідини перед контактуванням змішаної рідини з реакційною зоною.
45. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що перша рідина включає розчин металу.
46. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що друга рідина включає промивальний розчин.
47. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що перша рідина включає перший реагент для хімічної та/або біологічної реакції, і друга рідина включає другий реагент для хімічної та/або біологічної реакції, який є відмінним від першого реагенту.
48. Спосіб за п. 47, який відрізняється тим, що один або більше реагентів беруть участь у гетерогенній реакції афінності.
49. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що частина мікрофлюїдного каналу вище по потоку включає третю рідину, яка там зберігається, і при цьому перша та третя рідини відділені одна від одної рідиною, не змішуваною як з першою, так і з третьою рідинами.
50. Спосіб за п. 49, який відрізняється тим, що одна з першої та третьої рідин включає реагент для хімічної та/або біологічної реакції.
51. Спосіб за п. 50, який відрізняється тим, що перша рідина включає розчин металу, а третя рідина включає розчин відновного агента.
52. Спосіб за п. 51, який відрізняється тим, що частина мікрофлюїдного каналу нижче по потоку включає численні промивальні розчини, розділені газом.
53. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що система включає другий випускний клапан, розташований уздовж частини мікрофлюїдного каналу вище по потоку або частини мікрофлюїдного каналу нижче по потоку.
54. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що перша та друга рідини розділені одна від одної третьою рідиною, в основному не змішуваною як з першою, так і з другою рідинами.
55. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що до випуску, який перебуває у текучому сполученні з частиною мікрофлюїдного каналу нижче по потоку, прикладають практично постійний вакуум, і момент переміщення другої та першої рідин синхронізують за часом приведення в дію випускного клапана.
56. Спосіб за п. 41, який відрізняється тим, що випускний клапан пристосований та налаштований, щоб дозволяти переміщення першої рідини, коли випускний клапан перебуває у закритому положенні. с вв 4 Гак «ре пк Я 7 ж 90 шия /й во. ванни: ШК ща ар Маю нн Я |! Я во че / а а о ) І я / т і І й рин е псспіетвених тет ІД магає кино т В, "зак І ее 0. їх Е С нн нн з - 55 нн нини зе 14 16: її -о в 18 во ва пен
Я. 72 во ОХ ан а пукцринуі, - вв во 7д. дої: Скуттни чі вв
ФІГ. 1
ФІГ. 2А нг. В.
21А. у ВВА Райт з2 ше за АТО во 28А є тт ІТ 12 18 |. ех и Отто дн яяьппппвктуу Ту що ов 2 ше ; ЗЕ Ф зов КЕ оо еВ тт ви 27 ш-т-і В т ги -- води дення Й стінні 12 29 ІЗ КУ 29 заповів івано авя | СП,
ФІГ. ФІГ.2о
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US26398109P | 2009-11-24 | 2009-11-24 | |
| PCT/US2010/057969 WO2011066361A1 (en) | 2009-11-24 | 2010-11-24 | Fluid mixing and delivery in microfluidic systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA110927C2 true UA110927C2 (uk) | 2016-03-10 |
Family
ID=43430651
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201206864A UA110927C2 (uk) | 2009-11-24 | 2010-11-24 | Змішування та доставлення флюїдів у мікрофлюїдних системах |
| UAA201508841A UA120744C2 (uk) | 2009-11-24 | 2010-11-24 | Мікрофлюїдна система |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAA201508841A UA120744C2 (uk) | 2009-11-24 | 2010-11-24 | Мікрофлюїдна система |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (8) | US8567425B2 (uk) |
| EP (1) | EP2504105B1 (uk) |
| JP (2) | JP5977674B2 (uk) |
| CN (1) | CN102740975B (uk) |
| BR (1) | BR112012012512A2 (uk) |
| CL (1) | CL2012001340A1 (uk) |
| CO (1) | CO6541593A2 (uk) |
| DK (1) | DK2504105T3 (uk) |
| EA (1) | EA024999B1 (uk) |
| ES (1) | ES2859481T3 (uk) |
| HU (1) | HUE053571T2 (uk) |
| MX (2) | MX336714B (uk) |
| PE (1) | PE20130172A1 (uk) |
| PL (1) | PL2504105T3 (uk) |
| PT (1) | PT2504105T (uk) |
| UA (2) | UA110927C2 (uk) |
| WO (1) | WO2011066361A1 (uk) |
Families Citing this family (76)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2564211C (en) | 2004-01-26 | 2010-08-03 | President And Fellows Of Harvard College | Fluid delivery system and method |
| WO2009131677A1 (en) | 2008-04-25 | 2009-10-29 | Claros Diagnostics, Inc. | Flow control in microfluidic systems |
| EP2366450A4 (en) * | 2008-11-26 | 2016-03-23 | Sumitomo Bakelite Co | MICRO CHANNEL DEVICE |
| HUE053571T2 (hu) | 2009-11-24 | 2021-07-28 | Opko Diagnostics Llc | Folyadékkeverés és szállítás mikrofluid rendszerekben |
| WO2011130629A1 (en) | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Claros Diagnostics, Inc. | Systems and devices for analysis of samples |
| WO2012096480A2 (en) * | 2011-01-10 | 2012-07-19 | Lg Electronics Inc. | Diagnostic cartridge and control method for diagnostic cartridge |
| US8871500B2 (en) * | 2011-01-21 | 2014-10-28 | Innovative Micro Technology | MEMS particle sorting actuator and method of manufacturing |
| KR101193566B1 (ko) | 2011-08-10 | 2012-10-22 | 고려대학교 산학협력단 | 마이크로칩 기반 혈소판 복합기능 검사 장치 |
| US11389800B2 (en) | 2011-09-28 | 2022-07-19 | President And Fellows Of Harvard College | Systems and methods for droplet production and/or fluidic manipulation |
| JP2015513451A (ja) | 2012-02-08 | 2015-05-14 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | 流体分割を用いる液滴形成 |
| US9931630B2 (en) * | 2012-06-06 | 2018-04-03 | Instituto De Engenharia De Sistemas E Computadores Para Os Microsistemas E As Nanotecnologias (Inesc-Mn) | Autonomous and programmable sequential flow of solutions in capillary microfluidics |
| CN102886280B (zh) * | 2012-08-28 | 2014-06-11 | 博奥生物有限公司 | 一种微流控芯片及其应用 |
| GB201216454D0 (en) * | 2012-09-14 | 2012-10-31 | Carclo Technical Plastics Ltd | Sample metering device |
| GB201219014D0 (en) * | 2012-10-23 | 2012-12-05 | Cambridge Entpr Ltd | Fluidic device |
| EP2969156B1 (en) | 2013-03-13 | 2019-04-10 | Opko Diagnostics, LLC | Mixing of fluids in fluidic systems |
| US9138746B2 (en) | 2013-05-01 | 2015-09-22 | Honeywell International Inc. | Fluid stop for measured sample containment |
| CN103332663B (zh) * | 2013-07-08 | 2015-06-17 | 南京理工大学 | 一种基于微流控技术的起爆药合成***及其方法 |
| US9440233B2 (en) * | 2013-08-09 | 2016-09-13 | Shark Kabushiki Kaisha | Microfluidic device for serial fluidic operations |
| WO2015099162A1 (ja) * | 2013-12-26 | 2015-07-02 | 京セラ株式会社 | 検体液センサ、検体液センサユニット及び検体液検査方法 |
| WO2015183871A1 (en) * | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Illumina, Inc. | Systems and methods for biochemical analysis including a base instrument and a removable cartridge |
| CN107206376B (zh) | 2014-12-12 | 2021-07-09 | 欧普科诊断有限责任公司 | 包括通过模塑形成之流控***的包含孵育通道的流控*** |
| AU2016222746A1 (en) | 2015-02-24 | 2017-09-07 | The University Of British Columbia | Continuous flow microfluidic system |
| WO2016176505A1 (en) * | 2015-04-28 | 2016-11-03 | The University Of British Columbia | Disposable microfluidic cartridge |
| WO2016189383A1 (en) * | 2015-05-22 | 2016-12-01 | The Hong Kong University Of Science And Technology | Droplet generator based on high aspect ratio induced droplet self-breakup |
| US10634602B2 (en) | 2015-06-12 | 2020-04-28 | Cytochip Inc. | Fluidic cartridge for cytometry and additional analysis |
| CN113791203B (zh) | 2015-06-12 | 2024-05-17 | 芯易诊有限公司 | 用于分析生物样品的方法 |
| US10537862B2 (en) * | 2015-06-29 | 2020-01-21 | Imec Vzw | Valve-less mixing method and mixing device |
| CN108027310B (zh) | 2015-07-14 | 2020-12-22 | 芯易诊有限公司 | 流体盒中的体积感测 |
| US11491482B2 (en) * | 2015-07-17 | 2022-11-08 | Delta Electronics, Inc. | Method for extracting nucleic acid and extraction cassette thereof |
| WO2017019221A1 (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-02 | HJ Science & Technology, Inc. | Reconfigurable microfluidic systems: homogeneous assays |
| US9956558B2 (en) | 2015-07-24 | 2018-05-01 | HJ Science & Technology, Inc. | Reconfigurable microfluidic systems: homogeneous assays |
| US9733239B2 (en) | 2015-07-24 | 2017-08-15 | HJ Science & Technology, Inc. | Reconfigurable microfluidic systems: scalable, multiplexed immunoassays |
| US9956557B2 (en) | 2015-07-24 | 2018-05-01 | HJ Science & Technology, Inc. | Reconfigurable microfluidic systems: microwell plate interface |
| JPWO2017056748A1 (ja) * | 2015-09-28 | 2018-07-19 | Ｐｈｃホールディングス株式会社 | アナライトを分析するセンサ及びアナライトの分析方法 |
| US11013576B2 (en) | 2015-10-16 | 2021-05-25 | Opko Diagnostics, Llc | Articles and methods for preparing a surface for obtaining a patent sample |
| CA3005084A1 (en) | 2015-12-11 | 2017-06-15 | Opko Diagnostics, Llc | Fluidic systems involving incubation of samples and/or reagents |
| WO2017116979A1 (en) | 2015-12-29 | 2017-07-06 | Opko Diagnostics, Llc | Fluid collection device and related methods |
| US10913648B2 (en) | 2016-01-04 | 2021-02-09 | Micro Infinity Flow, Llc | Motor and pump system |
| KR102361123B1 (ko) | 2016-01-06 | 2022-02-09 | 더 유니버시티 오브 브리티쉬 콜롬비아 | 분기 혼합기들 및 그 사용 및 제조 방법 |
| WO2017141362A1 (ja) * | 2016-02-17 | 2017-08-24 | 株式会社 日立ハイテクノロジーズ | 分析装置 |
| CN106226545B (zh) * | 2016-07-06 | 2017-12-22 | 苏州大学 | 具有可编程进样功能的微流控三维芯片 |
| USD812766S1 (en) * | 2016-07-12 | 2018-03-13 | EMULATE, Inc. | Microfluidic chip for use with a fluid perfusion module |
| CN106119085B (zh) * | 2016-08-23 | 2018-12-11 | 闫维新 | 一种实时荧光pcr混合微流道芯片 |
| US10918605B2 (en) * | 2016-08-30 | 2021-02-16 | Bracco Suisse Sa | Preparation of size-controlled microparticles |
| USD842493S1 (en) * | 2016-09-07 | 2019-03-05 | EMULATE, Inc. | Microfluidic chip without pressure features for use with a fluid perfusion module |
| USD816861S1 (en) * | 2016-09-07 | 2018-05-01 | EMULATE, Inc. | Transparent microfluidic chip without pressure features for use with a fluid perfusion module |
| JP6884562B2 (ja) * | 2016-11-30 | 2021-06-09 | シスメックス株式会社 | 検体処理方法および検体処理装置 |
| WO2018115209A1 (en) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | Imec Vzw | A microfluidic device for sorting out droplets |
| GB201704758D0 (en) | 2017-01-05 | 2017-05-10 | Illumina Inc | Reagent channel mixing systema and method |
| GB201704747D0 (en) | 2017-01-05 | 2017-05-10 | Illumina Inc | Reagent mixing system and methods |
| CN108339578B (zh) * | 2017-01-25 | 2020-07-07 | 清华大学 | 液滴进样器以及使用其的液滴进样方法 |
| US10814358B2 (en) | 2017-02-09 | 2020-10-27 | Karcher North America, Inc. | Floor cleaning device with disinfection capabilities |
| CN106824006B (zh) * | 2017-02-16 | 2018-09-04 | 中国科学院半导体研究所 | 一种防止交叉污染的多试剂顺序进液装置 |
| WO2018160175A1 (en) * | 2017-03-01 | 2018-09-07 | Ubidia Fernando A | Motor and pump system |
| WO2018186884A1 (en) | 2017-04-07 | 2018-10-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Microfluidic devices |
| WO2018186880A1 (en) | 2017-04-07 | 2018-10-11 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Microfluidic devices |
| EP3633365B1 (en) * | 2017-05-31 | 2023-02-22 | Shimadzu Corporation | Sample plate for pesi ion source and mass spectrometer using said sample plate |
| US10753954B2 (en) | 2017-07-11 | 2020-08-25 | International Business Machines Corporation | Vacuum-driven microfluidic probes |
| CN107376750A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-24 | 青岛科技大学 | 一种可实现高效混合的微流体芯片 |
| US11491487B2 (en) | 2017-10-23 | 2022-11-08 | Cytochip Inc. | Devices and methods for measuring analytes and target particles |
| JP6950956B2 (ja) * | 2017-12-28 | 2021-10-13 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | アッセイ装置 |
| US11376589B2 (en) | 2018-04-30 | 2022-07-05 | Protein Fluidics, Inc. | Valveless fluidic switching flowchip and uses thereof |
| US10898871B2 (en) | 2018-07-02 | 2021-01-26 | International Business Machines Corporation | Micro electrical mechanical system (MEMS) multiplexing mixing |
| US11331641B2 (en) * | 2018-07-12 | 2022-05-17 | Kobe Steel, Ltd. | Reactor and reactor system provided with same |
| CN108977358B (zh) * | 2018-07-13 | 2022-03-25 | 广州诺诚生物制品股份有限公司 | 一种封闭式生物反应器及其细胞培养方法 |
| US11331674B2 (en) * | 2019-04-29 | 2022-05-17 | Hach Company | Liquid mixing |
| KR102416982B1 (ko) * | 2019-05-24 | 2022-07-06 | 주식회사 앱솔로지 | 중간 벤트홀을 가지는 미세유체소자를 포함하는 레피드 키트 |
| CN112403539A (zh) * | 2019-08-23 | 2021-02-26 | 无锡源清天木生物科技有限公司 | 一种微流控芯片 |
| JP7164505B2 (ja) * | 2019-10-02 | 2022-11-01 | 積水化学工業株式会社 | マイクロ流路チップ |
| JPWO2021090745A1 (uk) * | 2019-11-08 | 2021-05-14 | ||
| EP4058191A1 (en) * | 2019-11-15 | 2022-09-21 | miDiagnostics NV | Pressure-assisted flow in a microfluidic system |
| CN115151816A (zh) * | 2019-11-27 | 2022-10-04 | 沃特世科技公司 | 梯度比例阀 |
| KR102363459B1 (ko) * | 2019-12-31 | 2022-02-15 | 한국과학기술원 | 모듈형 유체 칩 및 이를 이용한 유체 제어 방법 |
| CN116887910A (zh) * | 2020-11-30 | 2023-10-13 | 精密纳米***无限责任公司 | 非聚集微流体混合器和用于其的方法 |
| GB202105032D0 (en) * | 2021-04-08 | 2021-05-26 | Kromek Ltd | Microfludic system and method |
| CN113634294A (zh) * | 2021-08-27 | 2021-11-12 | 江苏溢康辰医疗科技有限公司 | 一种主动式双向微流控结构及其应用方法 |
Family Cites Families (170)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2374921A (en) * | 1941-08-18 | 1945-05-01 | E J Gray And Arthur M Smith | Photographic developer |
| US3394005A (en) * | 1964-10-16 | 1968-07-23 | Du Pont | Increased development rate of photosoluble silver halide emulsions by the action of water-soluble iodide |
| US3735640A (en) | 1972-03-10 | 1973-05-29 | L Chizhov | Apparatus for injecting a sample into a gas chromatograph |
| US4318994A (en) | 1979-08-30 | 1982-03-09 | Mcdonnell Douglas Corporation | Enterobacteriaceae species biochemical test card |
| US4517302A (en) | 1982-11-15 | 1985-05-14 | Technicon Instruments Corporation | Continuous flow metering apparatus |
| CA1211157A (en) | 1982-11-22 | 1986-09-09 | Richard L. Columbus | Capillary transport device having means for increasing the viscosity of the transported liquid |
| JPS627664U (uk) * | 1985-06-26 | 1987-01-17 | ||
| US4963498A (en) | 1985-08-05 | 1990-10-16 | Biotrack | Capillary flow device |
| US4761381A (en) * | 1985-09-18 | 1988-08-02 | Miles Inc. | Volume metering capillary gap device for applying a liquid sample onto a reactive surface |
| JPS6276664U (uk) | 1985-11-01 | 1987-05-16 | ||
| US5051237A (en) | 1988-06-23 | 1991-09-24 | P B Diagnostic Systems, Inc. | Liquid transport system |
| JPH02176466A (ja) | 1988-12-27 | 1990-07-09 | Mochida Pharmaceut Co Ltd | 液性試料中の特定物質の測定方法および測定器具 |
| US5286454A (en) | 1989-04-26 | 1994-02-15 | Nilsson Sven Erik | Cuvette |
| GB8915512D0 (en) | 1989-07-06 | 1989-08-23 | Sec Dep For Health | Silver enhanced gold-labelled immuno assay method |
| US6176962B1 (en) | 1990-02-28 | 2001-01-23 | Aclara Biosciences, Inc. | Methods for fabricating enclosed microchannel structures |
| SE470347B (sv) | 1990-05-10 | 1994-01-31 | Pharmacia Lkb Biotech | Mikrostruktur för vätskeflödessystem och förfarande för tillverkning av ett sådant system |
| US5268147A (en) | 1992-02-26 | 1993-12-07 | Miles, Inc. | Reversible direction capsule chemistry sample liquid analysis system and method |
| US5637469A (en) | 1992-05-01 | 1997-06-10 | Trustees Of The University Of Pennsylvania | Methods and apparatus for the detection of an analyte utilizing mesoscale flow systems |
| US5726026A (en) | 1992-05-01 | 1998-03-10 | Trustees Of The University Of Pennsylvania | Mesoscale sample preparation device and systems for determination and processing of analytes |
| US5304487A (en) | 1992-05-01 | 1994-04-19 | Trustees Of The University Of Pennsylvania | Fluid handling in mesoscale analytical devices |
| US5486335A (en) | 1992-05-01 | 1996-01-23 | Trustees Of The University Of Pennsylvania | Analysis based on flow restriction |
| US5885527A (en) | 1992-05-21 | 1999-03-23 | Biosite Diagnostics, Inc. | Diagnostic devices and apparatus for the controlled movement of reagents without membrances |
| US5205322A (en) * | 1992-06-17 | 1993-04-27 | Puritan-Bennett Corporation | Method and apparatus for flow control for sensor calibration |
| CA2105515A1 (en) | 1993-09-03 | 1995-03-04 | Carlos A. Santizo Lescaille | Visual immunoassay method for the detection of ligands, based on the use of opaque plastic supports |
| US6638482B1 (en) | 1993-11-01 | 2003-10-28 | Nanogen, Inc. | Reconfigurable detection and analysis apparatus and method |
| US20040077074A1 (en) | 1993-11-01 | 2004-04-22 | Nanogen, Inc. | Multi-chambered analysis device |
| US5478751A (en) | 1993-12-29 | 1995-12-26 | Abbott Laboratories | Self-venting immunodiagnositic devices and methods of performing assays |
| US5580523A (en) | 1994-04-01 | 1996-12-03 | Bard; Allen J. | Integrated chemical synthesizers |
| US5571410A (en) | 1994-10-19 | 1996-11-05 | Hewlett Packard Company | Fully integrated miniaturized planar liquid sample handling and analysis device |
| US5603351A (en) | 1995-06-07 | 1997-02-18 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Method and system for inhibiting cross-contamination in fluids of combinatorial chemistry device |
| WO1996014934A1 (en) | 1994-11-14 | 1996-05-23 | Trustees Of The University Of Pennsylvania | Mesoscale sample preparation device and systems for determination and processing of analytes |
| US5580689A (en) | 1994-12-09 | 1996-12-03 | Xerox Corporation | Migration imaging members |
| US5731212A (en) | 1994-12-20 | 1998-03-24 | International Technidyne Corporation | Test apparatus and method for testing cuvette accommodated samples |
| GB9502112D0 (en) | 1995-02-03 | 1995-03-22 | British Biocell Int | Assay device and method |
| US5594047A (en) | 1995-02-17 | 1997-01-14 | Eastman Kodak Company | Method for forming photographic dispersions comprising loaded latex polymers |
| US5582960A (en) | 1995-02-17 | 1996-12-10 | Eastman Kodak Company | Photographic print material |
| US6673533B1 (en) | 1995-03-10 | 2004-01-06 | Meso Scale Technologies, Llc. | Multi-array multi-specific electrochemiluminescence testing |
| US6207369B1 (en) | 1995-03-10 | 2001-03-27 | Meso Scale Technologies, Llc | Multi-array, multi-specific electrochemiluminescence testing |
| US6168948B1 (en) | 1995-06-29 | 2001-01-02 | Affymetrix, Inc. | Miniaturized genetic analysis systems and methods |
| US5856174A (en) | 1995-06-29 | 1999-01-05 | Affymetrix, Inc. | Integrated nucleic acid diagnostic device |
| JP3794706B2 (ja) | 1995-07-18 | 2006-07-12 | アグフア−ゲヴエルト・ナームローゼ・フエンノートシヤツプ | フォトサーモグラフィ記録材料 |
| US5972556A (en) | 1995-09-14 | 1999-10-26 | Agfa-Gevaert N.V. | Thermographic and photothermographic materials for producing lithographic printing elements and processes therefor |
| US6911183B1 (en) | 1995-09-15 | 2005-06-28 | The Regents Of The University Of Michigan | Moving microdroplets |
| US20020068357A1 (en) * | 1995-09-28 | 2002-06-06 | Mathies Richard A. | Miniaturized integrated nucleic acid processing and analysis device and method |
| US6709869B2 (en) | 1995-12-18 | 2004-03-23 | Tecan Trading Ag | Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system |
| US5968714A (en) | 1996-03-14 | 1999-10-19 | Agfa-Gevaert | Sensitivity-increasing recording process for a photosensitive thermally developable photographic material |
| US5885470A (en) | 1997-04-14 | 1999-03-23 | Caliper Technologies Corporation | Controlled fluid transport in microfabricated polymeric substrates |
| US6399023B1 (en) | 1996-04-16 | 2002-06-04 | Caliper Technologies Corp. | Analytical system and method |
| US5942443A (en) | 1996-06-28 | 1999-08-24 | Caliper Technologies Corporation | High throughput screening assay systems in microscale fluidic devices |
| BR9710836A (pt) | 1996-04-25 | 2000-10-24 | Spectrametrix Inc | Ensaio de analitos usando marcas em partìculas |
| US6586193B2 (en) | 1996-04-25 | 2003-07-01 | Genicon Sciences Corporation | Analyte assay using particulate labels |
| EP0907412B1 (en) | 1996-06-28 | 2008-08-27 | Caliper Life Sciences, Inc. | High-throughput screening assay systems in microscale fluidic devices |
| EP0909385B1 (en) | 1996-06-28 | 2008-09-10 | Caliper Life Sciences, Inc. | Method of transporting fluid samples within a microfluidic channel |
| JP3834357B2 (ja) * | 1996-07-10 | 2006-10-18 | オリンパス株式会社 | 小型分析装置及びその駆動方法 |
| US5876915A (en) | 1996-07-24 | 1999-03-02 | Agfa-Gevaert | Photothermographic recording material comprising sensitizing dyes and a recording process therefor |
| US6074827A (en) | 1996-07-30 | 2000-06-13 | Aclara Biosciences, Inc. | Microfluidic method for nucleic acid purification and processing |
| JP4050794B2 (ja) * | 1996-09-16 | 2008-02-20 | アルファヘリックス・アクチボラゲット | 試薬を貯蔵および分配するためのカートリッジおよび系 |
| AU5895898A (en) | 1996-12-20 | 1998-07-17 | Gamera Bioscience Corporation | An affinity binding-based system for detecting particulates in a fluid |
| US6632619B1 (en) | 1997-05-16 | 2003-10-14 | The Governors Of The University Of Alberta | Microfluidic system and methods of use |
| WO1998056956A1 (en) | 1997-06-09 | 1998-12-17 | Caliper Technologies Corporation | Apparatus and methods for correcting for variable velocity in microfluidic systems |
| US6375871B1 (en) | 1998-06-18 | 2002-04-23 | 3M Innovative Properties Company | Methods of manufacturing microfluidic articles |
| US5876675A (en) | 1997-08-05 | 1999-03-02 | Caliper Technologies Corp. | Microfluidic devices and systems |
| US20020092767A1 (en) | 1997-09-19 | 2002-07-18 | Aclara Biosciences, Inc. | Multiple array microfluidic device units |
| US6136272A (en) | 1997-09-26 | 2000-10-24 | University Of Washington | Device for rapidly joining and splitting fluid layers |
| US5842787A (en) | 1997-10-09 | 1998-12-01 | Caliper Technologies Corporation | Microfluidic systems incorporating varied channel dimensions |
| WO1999026071A1 (de) | 1997-11-19 | 1999-05-27 | Abion Beteiligungs- Und Verwaltungs-Gesellschaft Mbh | Mehrkanalsystem zur durchführung chemischer, biologischer und/oder biochemischer analyseverfahren |
| US6251343B1 (en) | 1998-02-24 | 2001-06-26 | Caliper Technologies Corp. | Microfluidic devices and systems incorporating cover layers |
| US6100541A (en) | 1998-02-24 | 2000-08-08 | Caliper Technologies Corporation | Microfluidic devices and systems incorporating integrated optical elements |
| US7087148B1 (en) | 1998-06-23 | 2006-08-08 | Clinical Micro Sensors, Inc. | Binding acceleration techniques for the detection of analytes |
| US6794197B1 (en) | 1998-07-14 | 2004-09-21 | Zyomyx, Inc. | Microdevice and method for detecting a characteristic of a fluid |
| US6333200B1 (en) | 1998-07-27 | 2001-12-25 | University Of Delaware | Miniaturized immunosensor assembled from colloidal particles between micropatterned electrodes |
| US6103199A (en) | 1998-09-15 | 2000-08-15 | Aclara Biosciences, Inc. | Capillary electroflow apparatus and method |
| US6168048B1 (en) * | 1998-09-22 | 2001-01-02 | American Air Liquide, Inc. | Methods and systems for distributing liquid chemicals |
| UA67804C2 (uk) | 1998-10-02 | 2004-07-15 | Роналд Нортедж | Клапан |
| KR20010089295A (ko) | 1998-10-13 | 2001-09-29 | 마이클 알. 맥닐리 | 수동 유체 동역학에 의한 유체회로 및 유체회로내에서의방법 |
| US6146489A (en) | 1998-11-19 | 2000-11-14 | General Electric Company | Method and apparatus for depositing scintillator material on radiation imager |
| US6416642B1 (en) | 1999-01-21 | 2002-07-09 | Caliper Technologies Corp. | Method and apparatus for continuous liquid flow in microscale channels using pressure injection, wicking, and electrokinetic injection |
| US20020019059A1 (en) | 1999-01-28 | 2002-02-14 | Calvin Y.H. Chow | Devices, systems and methods for time domain multiplexing of reagents |
| US6297020B1 (en) | 1999-03-01 | 2001-10-02 | Bayer Corporation | Device for carrying out lateral-flow assays involving more than one analyte |
| US6677111B1 (en) | 1999-03-26 | 2004-01-13 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Silver halide emulsion, production process thereof, and silver halide photographic light-sensitive material and photothermographic material using the same |
| JP3985884B2 (ja) | 1999-04-12 | 2007-10-03 | 富士フイルム株式会社 | 熱現像画像記録材料 |
| JP2000323241A (ja) | 1999-05-12 | 2000-11-24 | Honda Tsushin Kogyo Co Ltd | コネクタ |
| EP1054259A1 (en) | 1999-05-19 | 2000-11-22 | Remacle, José | Method for the identification of a target compound |
| KR100677860B1 (ko) | 1999-07-23 | 2007-02-05 | 보드 오브 트러스티스 오브 유니버스티 오브 일리노이즈 | 미세하게 제조되는 장치 및 그의 제조방법 |
| US6858185B1 (en) | 1999-08-25 | 2005-02-22 | Caliper Life Sciences, Inc. | Dilutions in high throughput systems with a single vacuum source |
| US6906797B1 (en) | 1999-09-13 | 2005-06-14 | Aclara Biosciences, Inc. | Side light activated microfluid channels |
| US6361958B1 (en) | 1999-11-12 | 2002-03-26 | Motorola, Inc. | Biochannel assay for hybridization with biomaterial |
| AU2610201A (en) | 2000-01-06 | 2001-07-16 | Caliper Technologies Corporation | Ultra high throughput sampling and analysis systems and methods |
| DE60141454D1 (de) | 2000-03-14 | 2010-04-15 | Micronics Inc | Mikrofluid-analysekassette |
| WO2001072968A1 (fr) | 2000-03-31 | 2001-10-04 | Hokkaido Green Kosan, Incorporated | Chlamydospores et procede de production associe |
| US20050118073A1 (en) | 2003-11-26 | 2005-06-02 | Fluidigm Corporation | Devices and methods for holding microfluidic devices |
| CA2406133A1 (en) | 2000-04-17 | 2001-10-25 | Rashid Bashir | Biosensor and related method |
| CA2406718A1 (en) | 2000-05-11 | 2001-11-15 | Caliper Technologies Corp. | Microfluidic devices and methods to regulate hydrodynamic and electrical resistance utilizing bulk viscosity enhancers |
| US20030118486A1 (en) | 2000-07-03 | 2003-06-26 | Xeotron Corporation | Fluidic methods and devices for parallel chemical reactions |
| US7277166B2 (en) | 2000-08-02 | 2007-10-02 | Honeywell International Inc. | Cytometer analysis cartridge optical configuration |
| US20020142618A1 (en) | 2000-08-04 | 2002-10-03 | Caliper Technologies Corp. | Control of operation conditions within fluidic systems |
| US6610499B1 (en) | 2000-08-31 | 2003-08-26 | The Regents Of The University Of California | Capillary array and related methods |
| WO2002023167A1 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-21 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Fluidics system |
| US6794123B2 (en) | 2000-09-11 | 2004-09-21 | Agfa-Gevaert | Aqueous dispersion comprising photosensitive silver halide and a substantially light-insensitive silver salt of an organic carboxylic acid |
| GB2366529A (en) | 2000-09-11 | 2002-03-13 | Univ Sheffield | Fluidic control valve for an assembly containing a plurality of microreactors |
| WO2002022264A2 (en) | 2000-09-18 | 2002-03-21 | President And Fellows Of Harvard College | Method and apparatus for gradient generation |
| US6780584B1 (en) | 2000-09-27 | 2004-08-24 | Nanogen, Inc. | Electronic systems and component devices for macroscopic and microscopic molecular biological reactions, analyses and diagnostics |
| US6934836B2 (en) | 2000-10-06 | 2005-08-23 | Protasis Corporation | Fluid separation conduit cartridge with encryption capability |
| US6827095B2 (en) | 2000-10-12 | 2004-12-07 | Nanostream, Inc. | Modular microfluidic systems |
| JP2002236131A (ja) | 2000-12-08 | 2002-08-23 | Minolta Co Ltd | マイクロチップ |
| US6878755B2 (en) | 2001-01-22 | 2005-04-12 | Microgen Systems, Inc. | Automated microfabrication-based biodetector |
| WO2002064253A2 (en) | 2001-02-09 | 2002-08-22 | Microchem Solutions | Method and apparatus for sample injection in microfabricated devices |
| US6949377B2 (en) | 2001-03-05 | 2005-09-27 | Ho Winston Z | Chemiluminescence-based microfluidic biochip |
| DE10111457B4 (de) | 2001-03-09 | 2006-12-14 | Siemens Ag | Diagnoseeinrichtung |
| US6605422B2 (en) | 2001-03-16 | 2003-08-12 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Process for producing a silver halide photographic emulsion |
| US6742661B1 (en) | 2001-04-03 | 2004-06-01 | Micronics, Inc. | Well-plate microfluidics |
| US7723123B1 (en) * | 2001-06-05 | 2010-05-25 | Caliper Life Sciences, Inc. | Western blot by incorporating an affinity purification zone |
| US7077152B2 (en) | 2001-07-07 | 2006-07-18 | Nanostream, Inc. | Microfluidic metering systems and methods |
| KR100425536B1 (ko) | 2001-07-16 | 2004-03-30 | 학교법인 포항공과대학교 | 유체 마이크로칩용 브레드보드 |
| US7094379B2 (en) | 2001-10-24 | 2006-08-22 | Commissariat A L'energie Atomique | Device for parallel and synchronous injection for sequential injection of different reagents |
| US20030138969A1 (en) | 2002-01-24 | 2003-07-24 | Jakobsen Mogens Havsteen | Closed substrate platforms suitable for analysis of biomolecules |
| AU2002365140A1 (en) | 2001-10-26 | 2003-07-15 | Aclara Biosciences Inc. | System and method for injection molded micro-replication of micro-fluidic substrates |
| AU2002360499A1 (en) | 2001-12-05 | 2003-06-17 | University Of Washington | Microfluidic device and surface decoration process for solid phase affinity binding assays |
| WO2003054513A2 (en) | 2001-12-20 | 2003-07-03 | Radius Biosciences | Centrifugal array processing device |
| US6982787B1 (en) | 2002-01-02 | 2006-01-03 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Modification of the degree of liquid contact with a solid by control of surface and micro-channel capillary geometry |
| US7611616B2 (en) | 2002-05-07 | 2009-11-03 | Microfabrica Inc. | Mesoscale and microscale device fabrication methods using split structures and alignment elements |
| US7901939B2 (en) | 2002-05-09 | 2011-03-08 | University Of Chicago | Method for performing crystallization and reactions in pressure-driven fluid plugs |
| US7244961B2 (en) | 2002-08-02 | 2007-07-17 | Silicon Valley Scientific | Integrated system with modular microfluidic components |
| US6867114B2 (en) | 2002-08-29 | 2005-03-15 | Micron Technology Inc. | Methods to form a memory cell with metal-rich metal chalcogenide |
| ATE355128T1 (de) | 2002-09-06 | 2006-03-15 | Epigem Ltd | Modulares mikrofluidsystem |
| US6878271B2 (en) | 2002-09-09 | 2005-04-12 | Cytonome, Inc. | Implementation of microfluidic components in a microfluidic system |
| GB2395196B (en) * | 2002-11-14 | 2006-12-27 | Univ Cardiff | Microfluidic device and methods for construction and application |
| EP1419818B1 (de) * | 2002-11-14 | 2013-10-30 | Boehringer Ingelheim microParts GmbH | Vorrichtung zum schrittweisen Transport von Flüssigkeit unter Ausnutzung von Kapillarkräften |
| US20050221281A1 (en) | 2003-01-08 | 2005-10-06 | Ho Winston Z | Self-contained microfluidic biochip and apparatus |
| WO2004065570A2 (en) | 2003-01-23 | 2004-08-05 | Integrated Nano-Technologies, Llc | Methods of metallizing nucleic acid molecules and methods of attaching nucleic acid molecules to conductive surfaces |
| DE10315074A1 (de) | 2003-04-02 | 2004-10-14 | Clondiag Chip Technologies Gmbh | Vorrichtung zur Vervielfältigung und zum Nachweis von Nukleinsäuren |
| WO2004096986A2 (en) | 2003-04-29 | 2004-11-11 | Integrated Nano-Technologies, Llc | Method for quantitative detection of nucleic acid molecules |
| US7011793B2 (en) | 2003-05-15 | 2006-03-14 | Kionix, Inc. | Reconfigurable modular microfluidic system and method of fabrication |
| US20060246526A1 (en) * | 2003-06-02 | 2006-11-02 | Gyros Patent Ab | Microfluidic affinity assays with improved performance |
| US7028536B2 (en) | 2004-06-29 | 2006-04-18 | Nanostream, Inc. | Sealing interface for microfluidic device |
| AU2003292497A1 (en) | 2003-12-10 | 2005-06-29 | The Provost Fellows And Scholars Of The College Of The Holy And Undivided Trinity Of Queen Elizabeth Near Dublin | A modular biochip assembly |
| WO2005066613A1 (en) | 2003-12-31 | 2005-07-21 | President And Fellows Of Harvard College | Assay device and method |
| US8030057B2 (en) | 2004-01-26 | 2011-10-04 | President And Fellows Of Harvard College | Fluid delivery system and method |
| CA2564211C (en) | 2004-01-26 | 2010-08-03 | President And Fellows Of Harvard College | Fluid delivery system and method |
| US8101431B2 (en) | 2004-02-27 | 2012-01-24 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Integration of fluids and reagents into self-contained cartridges containing sensor elements and reagent delivery systems |
| US7655470B2 (en) | 2004-10-29 | 2010-02-02 | University Of Chicago | Method for manipulating a plurality of plugs and performing reactions therein in microfluidic systems |
| EP1611954A1 (en) | 2004-07-03 | 2006-01-04 | Roche Diagnostics GmbH | Liquid reservoir connector |
| WO2006018044A1 (en) | 2004-08-18 | 2006-02-23 | Agilent Technologies, Inc. | Microfluidic assembly with coupled microfluidic devices |
| GB0426082D0 (en) | 2004-11-26 | 2004-12-29 | Norchip As | A device for carrying out biological assays |
| EP1856405A4 (en) | 2005-03-09 | 2010-08-04 | Univ California | MICROFLUIDIC VALVE FOR LIQUIDS |
| EP1712903B1 (en) * | 2005-04-11 | 2015-07-15 | Roche Diagnostics GmbH | Method for Integrated 2D gel electrophoresis |
| JP2008537146A (ja) | 2005-04-19 | 2008-09-11 | プレジデント・アンド・フエローズ・オブ・ハーバード・カレツジ | 蛇行する幅の広いチャネルを備える流体構造 |
| WO2006132666A1 (en) | 2005-06-06 | 2006-12-14 | Decision Biomarkers, Inc. | Assays based on liquid flow over arrays |
| JP2007017354A (ja) | 2005-07-08 | 2007-01-25 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 化学反応検出システム |
| US20070048189A1 (en) | 2005-08-26 | 2007-03-01 | Applera Corporation | Fluid processing device, system, kit, and method |
| GB0520116D0 (en) | 2005-10-03 | 2005-11-09 | Smart Holograms Ltd | Use of holographic sensors |
| DE102005048236A1 (de) | 2005-10-07 | 2007-04-12 | Ministerium für Wissenschaft, Forschung und Kunst Baden-Württemberg | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung der Volumenanteile der Phasen in einer Suspension |
| WO2007052471A1 (ja) | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Konica Minolta Medical & Graphic, Inc. | マイクロリアクタおよびそれを用いた送液方法 |
| WO2007075920A2 (en) | 2005-12-22 | 2007-07-05 | Honeywell International Inc. | Hematological analyzer system with removable cartridge |
| WO2007072986A1 (en) * | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Canon Kabushiki Kaisha | Substrate for target substance detecting device, target substance detecting device, target substance detecting apparatus and method using the same, and kit therefor |
| JP2007232172A (ja) | 2006-03-03 | 2007-09-13 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | マイクロバルブ装置 |
| CN100588127C (zh) | 2006-07-18 | 2010-02-03 | 王亦兵 | 转接口、电力通讯一体化局域网及其组网方法 |
| EP1884494A1 (en) | 2006-07-26 | 2008-02-06 | SOLVAY (Société Anonyme) | Process for the monitoring of solids which release oxygen when decomposing and bulk container |
| US20080085219A1 (en) | 2006-10-05 | 2008-04-10 | Beebe David J | Microfluidic platform and method |
| EP2071026A1 (en) | 2007-03-23 | 2009-06-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Nucleic acid detection cassette and nucleic acid detection apparatus |
| WO2008118098A1 (en) | 2007-03-26 | 2008-10-02 | Agency For Science, Technology And Research | Fluid cartridge, pump and fluid valve arrangement |
| WO2008137008A2 (en) | 2007-05-04 | 2008-11-13 | Claros Diagnostics, Inc. | Fluidic connectors and microfluidic systems |
| EP2376226B1 (en) | 2008-12-18 | 2018-09-12 | Opko Diagnostics, LLC | Improved reagent storage in microfluidic systems and related articles and methods |
| WO2010087999A1 (en) | 2009-02-02 | 2010-08-05 | Claros Diagnostics, Inc. | Structures for controlling light interaction with microfluidic devices |
| US8573792B2 (en) | 2009-03-18 | 2013-11-05 | Konica Minolta Opto, Inc. | Reflective mirror for solar thermal power generation |
| CN102356161A (zh) * | 2009-03-19 | 2012-02-15 | 株式会社钟化 | 核酸的检测方法以及试剂盒、装置 |
| US9110057B2 (en) * | 2009-05-19 | 2015-08-18 | The Regents Of The University Of California | Multi-directional microfluidic devices and methods |
| HUE053571T2 (hu) | 2009-11-24 | 2021-07-28 | Opko Diagnostics Llc | Folyadékkeverés és szállítás mikrofluid rendszerekben |
| WO2011130629A1 (en) | 2010-04-16 | 2011-10-20 | Claros Diagnostics, Inc. | Systems and devices for analysis of samples |
| CA3119914C (en) * | 2011-04-13 | 2024-02-27 | Akonni Biosystems, Inc. | Microarray based sample detection system |
-
2010
- 2010-11-24 HU HUE10788178A patent/HUE053571T2/hu unknown
- 2010-11-24 CN CN201080053061.4A patent/CN102740975B/zh active Active
- 2010-11-24 WO PCT/US2010/057969 patent/WO2011066361A1/en active Application Filing
- 2010-11-24 JP JP2012541187A patent/JP5977674B2/ja active Active
- 2010-11-24 BR BR112012012512A patent/BR112012012512A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2010-11-24 PE PE2012000709A patent/PE20130172A1/es active IP Right Grant
- 2010-11-24 US US12/953,771 patent/US8567425B2/en active Active
- 2010-11-24 UA UAA201206864A patent/UA110927C2/uk unknown
- 2010-11-24 MX MX2014003899A patent/MX336714B/es unknown
- 2010-11-24 MX MX2012005951A patent/MX2012005951A/es active IP Right Grant
- 2010-11-24 DK DK10788178.1T patent/DK2504105T3/da active
- 2010-11-24 EA EA201200789A patent/EA024999B1/ru unknown
- 2010-11-24 UA UAA201508841A patent/UA120744C2/uk unknown
- 2010-11-24 PL PL10788178T patent/PL2504105T3/pl unknown
- 2010-11-24 ES ES10788178T patent/ES2859481T3/es active Active
- 2010-11-24 PT PT107881781T patent/PT2504105T/pt unknown
- 2010-11-24 EP EP10788178.1A patent/EP2504105B1/en active Active
-
2012
- 2012-05-24 CL CL2012001340A patent/CL2012001340A1/es unknown
- 2012-06-19 CO CO12102028A patent/CO6541593A2/es active IP Right Grant
-
2013
- 2013-04-22 US US13/867,623 patent/US9075051B2/en active Active
- 2013-09-27 US US14/039,786 patent/US8915259B2/en active Active
-
2014
- 2014-10-23 US US14/521,959 patent/US9555408B2/en active Active
-
2015
- 2015-04-14 JP JP2015082691A patent/JP2015143708A/ja active Pending
- 2015-05-19 US US14/716,151 patent/US9731291B2/en active Active
-
2016
- 2016-12-20 US US15/385,117 patent/US9861980B2/en active Active
-
2017
- 2017-07-12 US US15/647,603 patent/US10413899B2/en active Active
- 2017-12-01 US US15/828,999 patent/US10953398B2/en active Active
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10953398B2 (en) | Fluid mixing and delivery in microfluidic systems | |
| US10159978B2 (en) | Flow control in microfluidic systems | |
| US10684201B2 (en) | Mixing of fluids in fluidic systems | |
| EP3229963B1 (en) | Fluidic systems comprising an incubation channel, including fluidic systems formed by molding, and method | |
| JP2007120399A (ja) | マイクロ流体チップおよびマイクロ総合分析システム | |
| JP2006125990A (ja) | 生体物質検査デバイスおよびマイクロリアクタ |