[发明专利]多维度的流体动力学的集中室

说明书

交叉引用

本申请基于下面的在2013年9月5日提交的序列号为61/874,320和2013年11月11日提交的序列号为61/902,664的美国临时专利申请，并且根据35U.S.C.§119(e)要求上述两个美国临时专利申请的权益。出于所有的目的这些申请中的每一个通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本申请大体涉及但不限于包括装置和方法的系统，用于微流体操作、分配、和/或对微粒分选。

引言

执行生物系统的分子和细胞分析的能力在过去的几十年间呈爆炸式增长。特别是，例如DNA测序、基因克隆、单克隆抗体生产、细胞转染，放大技术(例如PCR)，和转基因动物的形成的分子和细胞技术的出现和细化已经推动了这种爆炸性的增长。这些技术引起了压倒性数量的被识别的基因、编码的蛋白质、工程细胞类型，以及用于研究这些基因、蛋白质、和细胞类型的分析。遗憾的是，随着样本、试剂、和分析的可能的组合的数量变得近乎不可估量，已经变得越来越明显的是，实际上对于开始理解这种复杂性，尤其在合理的时间和财政限制下理解这种复杂性，新方法是必要的。

针对这些难题的一种方法是已经减小了分析规模，把重点放在小体积和少量的微粒上，包括个体细胞。用于分析的分配单个细胞(或其它微粒)的传统方法是通过稀释。具体来说，包含细胞的溶液被稀释到一浓度使得移液管各个吸收/分配平均包含单个细胞。然而，这种方法并不准确:等分部分可能包含零个细胞、一个细胞、或多个细胞。单个细胞还可以由拾取和放置的机器人系统来分配，该拾取和放置机器人系统定位个体细胞(例如，在盘上)，挑拣细胞，并且将细胞放置在另一位置。然而，如果移动大量的细胞的话，那么拾取和放置系统需要定位到每个细胞并且需要大量的时间。单个细胞还可以使用流式细胞仪分析，但这种方法是复杂而昂贵的，并且不是设置用于或者旨在用于分配单个细胞。

因此，鉴于这些缺点，需要能够有效地以少量的体积操作个体细胞和诸如珠子的其它小微粒的系统。

概述

本发明提供了包括装置和方法的系统，用于微流体操作、分配、和/或对微粒，例如细胞和/或珠子分选。该系统可以包括成某种形状的集中室(例如，四个边的室)和/或分支的转移机构。

附图说明

图1是示出了根据本公开的方面的说明性的按需的细胞分配系统的示意性框图。

图2是根据本公开的方面的包括集中室和按需的分配机构的说明性的微流控芯片的等距视图。

图3是从相对的视角获得的图2的芯片的等距视图。

图4是示出了微流体网络的图2的芯片的平面图。

图5是示出了根据本公开的方面的说明性的集中室的图2的芯片的部分等距视图。

图6是图5的集中室的平面图。

图7是图5的集中室的等距截面图。

图8是图5的集中室的截面侧视图。

图9是示出了根据本公开的方面的说明性的分配机构的图2的芯片的部分等距视图。

图10是图9的分配机构的平面图。

图11是示出了根据本公开的方面的说明性的分配喷嘴的图2的芯片的部分等距视图。

图12是包括控制系统和基板定位机构的图1的系统的实施方案的示意图。

具体实施方式

本发明提供了包括装备和方法的系统，用于微流体的按需分配和/或微粒，例如细胞、病毒、细胞器、珠子、和/或囊泡的分选。该系统可以包括具有菱形形状的集中室和/或分支的转移机构。本发明还提供了用于实施分配和分选的微流体机构。这些机构可以使微粒的控制的输入、移动/定位、转移、释放和/或输出成为可能。此外，这些机构可以在系统内以任何适合的次序来组合和/或以任何适合的次数来使用。因此，这些组合可以允许微粒连续地或并行地作为单个的微粒、微粒的混合群、微粒阵列、异质微粒集、和/或同质微粒集等等被分选或分配等等。此外，这些组合可以使得微流体系统能够被重复利用。此外，这些组合可以允许微粒更有效地、更可靠地、更准确地分配，和/或比以前可以更具有可行性。

在以下的部分中描述了本发明的另外的方面:(I)微流体系统的概述，(II)流体网络的物理结构，(III)微粒，(IV)输入机构，(V)测量和检测机构，(VI)输出机构，(VII)按需分配系统的概述，和(VIII)示例。

I.微流体系统的概述

A.定义以及概述