用于分析微流体装置的输出的设备和方法制造方法及图纸

公开了用于分析微滴的微流体装置。所描述的微流体装置包括基片和形成在基片上的微流体通道。微流体通道包括通路，其中，每个通路具有被配置成对通过该通路的微滴的信号进行调制的掩模图案，使得通过通路的微滴产生信号。微流体装置还包括被配置成检测所述信号的检测器。公开了用微流体装置来分析微滴的方法，所述微流体装置具有形成在基片上的微流体通道。所描述的方法包括：使微滴通过通路；使用形成在通路上的掩模图案；对来自微滴的信号进行调制；以及检测所述信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分析微流体装置的输出的设备和方法相关申请的交叉引用本PCT申请要求于2014年8月14日提交的美国临时专利申请第62/037,273号的优先权，出于所有目的，该美国临时专利申请的公开内容通过引用全部合并到本文中。
本专利技术涉及微流体领域，并且更特别地涉及用于分析微流体装置的输出如微滴的设备和处理。
技术介绍
使用微尺度的乳剂作为隔离的区室来运行多个独立的化学反应的基于微滴的测定法作为广泛的生物医学应用的平台在最近几年得到了普及。相比于使用毫米大小的孔板来隔离流体的常规实验室方法，微米尺度的微滴仅包含(10-12L)皮升的流体，提供了在体积上的106倍的缩小。进一步，相比于常规孔板上可用的数百个区室，微流体允许以高达每分钟106的速率来创建微滴，从而提供在区室的数目上大于常规技术的104倍。来自大规模并行超小体积测定法的灵敏度巨大提高已被利用来检测蛋白质和核酸的单分子，以：监测作为时间的函数的分子浓度；执行用于定向进化的高通量筛选；并且测定单细胞。当用于产生和处理微滴的微流体装置可以被小型化和集成到紧凑的单片芯片上时，已经更难以小型化对基于微滴的测定法的读出。可以使用基于荧光的感测，这是因为：1)分子信标，其可以基于绑定事件来开启或关闭荧光，避免额外的步骤来洗去过量的试剂；2)不同颜色的荧光团允许检测单个微滴中的多个目标；并且3)广泛可用的基于荧光的试剂使得测定的发展较为容易。以前的工作已经将荧光检测与微滴微流体技术进行集成并且使细胞的荧光检测小型化。已开发有宽视野显微镜技术，其可以拍摄静态微滴的显微照片，其中，在单张中具有多达106的析象能力。其他团体已开发了在流中检测系统，其具有实时排序下游处理的优点，并且具有与静态技术相比可能的测量远远更大数目的微滴的能力，测量多达每秒104个的微滴的能力。然而，这些技术需要复杂的光学器件并且不容易进行修改以监测多于一个的通道。
技术实现思路
本专利技术的各方面涉及用于分析微流体装置的输出的设备和方法。根据一个方面，本专利技术提供了一种用于分析微滴的微流体装置。微流体装置包括基片和形成在基片上的微流体通道。微流体通道包括多个通路，所述多个通路中的每一个具有被配置成对通过该通路的微滴的信号进行调制的掩模图案，使得通过所述多个通路的微滴产生多个信号。微流体装置还包括被配置成检测所述多个信号的检测器。根据另一方面，本专利技术提供了一种用于分析微滴的微流体装置。微流体装置包括基片和形成在基片上的微流体通道。微流体通道包括多个通路，所述多个通路中的每一个具有掩模图案。每个掩模图案被配置成对通过该通路的微滴的荧光信号进行调制，使得通过所述多个通路的微滴产生多个荧光信号。微流体装置还包括被配置成同时检测所述多个荧光信号的检测器。根据又一方面，本专利技术提供了一种用微流体装置来分析多个微滴的方法，所述微流体装置具有形成在基片上的微流体通道，所述微流体通道包括多个通路。该方法包括以下步骤：使多个微滴通过所述多个通路；使用形成在所述多个通路上的多个掩模图案；对来自所述多个微滴中的多个信号进行调制；以及检测所述多个信号。应该理解的是，前述的总体描述和以下的详细描述对于本专利技术而言都是示例性的，而不是限制性的。附图说明当结合附图来阅读时，本专利技术将会从下面的详细描述中被最好地理解，在附图中，相同的元件具有相同的附图标记。当存在多个类似的元件时，单个附图标记可以被分配给所述多个类似的元件，其中，小字符标志指代具体的元素。当总体指代元素或者指代元素中的非特定的一个或更多个时，小字符标志可以被丢弃。进行如下强调：根据常见做法，附图中的各种特征未按比例绘制，除非有另外指明。相反，为清楚起见，各种特征的尺寸可以扩大或缩小。附图中所包括的图如下：图1a是根据本专利技术的各方面的微流体装置的示意图；图1b是根据本专利技术的各方面的微流体装置的横截面示意图；图1c是描绘根据本专利技术的各方面的从105比特长的掩模图案得到的幅度调制信号的曲线图；图1d是根据本专利技术的各方面的微流体装置的照片；图2a是根据本专利技术的各方面的信号测量的流程示意图；图2b是根据本专利技术的各方面的二维速率相关；图2c是根据本专利技术的各方面的涉及原始信号数据和相应的正交相关向量的一组曲线图；图3a是根据本专利技术的各方面的微流体装置的横截面示意图；图3b是根据本专利技术的各方面的装置的一部分的光学显微照片；图3c是根据本专利技术的各方面的微流体装置的示意图；图3d是根据本专利技术的各方面的荧光显微照片；图3e是根据本专利技术的各方面的微流体装置的示意图；图3f是根据本专利技术的各方面的信号检测器的芯片示意图；图4a是根据本专利技术的各方面的涉及原始信号数据和相应的正交相关向量的一组曲线图；图4b是根据本专利技术的各方面的涉及多个微滴的原始信号数据和相应的正交相关向量的一组曲线图；图5是描绘根据本专利技术的各方面的分析多个微滴的方法的选择步骤流程图；图6a是描绘根据本专利技术的各方面的通过掩模图案通路的两个微滴的通过的一组曲线图；图6b是描绘根据本专利技术的各方面的通过掩模图案通路的微滴的通过的热图；图6c是描绘根据本专利技术的各方面的通过掩模图案通路的微滴的通过的热图；图6d是描绘根据本专利技术的各方面的微流体装置的测量能力的灵敏度和特异性的接收器工作特性曲线；图7a是描绘信噪比对根据本专利技术的各方面的微流体装置的灵敏度和特异性的影响的接收器工作特性曲线；图7b是描绘掩模图案的位的数目对根据本专利技术的各方面的微流体装置的灵敏度和特异性的影响的接收器工作特性曲线；图7c是描绘通路的数目对根据本专利技术的各方面的微流体装置的灵敏度和特异性的影响的接收器工作特性曲线；图7d是描绘通路的数目和微滴的数目对根据本专利技术的各方面的微流体装置的灵敏度和特异性的影响的接收器工作特性曲线；图8是根据本专利技术的各方面的信号测量的流程示意图；图9a是根据本专利技术的各方面的提供两个不同波长的光的微流体装置的横截面示意图；图9b是根据本专利技术的各方面的针对激发光谱和发射光谱的两步解调的流程示意图；图9c是根据本专利技术的各方面的被配置成提供两种不同信号的两种染料的激发光谱和发射光谱的图示；以及图9d是图9b的两步解调的结果的示意图。具体实施方式本专利技术的各方面涉及用于分析微流体装置的输出的设备和方法。本专利技术人已经认识到，提供对微流体装置的输出的全分析将会是有用的。本专利技术人还已经认识到，针对微流体装置的每个通道使用不同的微图案化掩模来对来自输出例如微滴的信号进行编码，使得能够恢复弱信号而无需昂贵和笨重的光检测器。本专利技术人已经还认识到使用掩模允许同时监测多个通道，从而允许日益增加的复杂实验，而无需另外的和昂贵的检测硬件例如透镜、激光器和复杂的流体控制硬件。特别地，本专利技术的微流体装置可以使用单个检测器来测量多个通道中的微滴，甚至同时测量多个通道中的微滴，并且不需要透镜或复杂的流体流动控制。由此，微流体装置的实施方式适用于便携式医用方面。在本文中使用时，“微滴”总体上指用于要使用本专利技术的设备和方法来分析的一个或更多个分析物的赋形剂和/或递送系统。在微流体装置的上下文中，合适的分析物包括但不限于乳剂(例如油包水、水包油、水包油包水)、囊泡、微气泡、珠粒(例如磁性聚合物珠)、细胞、病原体、DNA、RNA、核酸、污染物等。在本文中使用时，“信号”是指微滴的任何外部可检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析微滴的微流体装置，包括：基片；形成在所述基片上的微流体通道，所述微流体通道包括多个通路，所述多个通路中的每一个具有被配置成对通过该通路的相应微滴的信号进行调制的掩模图案，使得通过所述多个通路的微滴产生多个信号；以及检测器，其被配置成检测所述多个信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.14 US 62/037,2731.一种用于分析微滴的微流体装置，包括：基片；形成在所述基片上的微流体通道，所述微流体通道包括多个通路，所述多个通路中的每一个具有被配置成对通过该通路的相应微滴的信号进行调制的掩模图案，使得通过所述多个通路的微滴产生多个信号；以及检测器，其被配置成检测所述多个信号。2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述多个通路中的每一个的掩模图案包括一个或更多个信号发射部分和一个或更多个信号抑制部分。3.根据权利要求2所述的微流体装置，其中，所述一个或更多个信号发射部分是透明部分，并且所述一个或更多个信号抑制部分是不透明部分。4.根据权利要求3所述的微流体装置，其中，所述透明部分和所述不透明部分对应于大于100比特的二元图案。5.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述掩模图案包括：一个或更多个信号发射部分，其被配置成允许所述信号的至少一部分被所述检测器检测。6.根据权利要求5所述的微流体装置，其中，所述一个或更多个信号发射部分包括至少两种透明状态。7.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述信号选自由荧光信号、磁信号、介电信号和超声波信号组成的组。8.根据权利要求3所述的微流体装置，其中，所述信号是荧光信号，并且所述检测器是光检测器。9.根据权利要求8所述的微流体装置，还包括：照射器，其被配置成照射所述多个通路。10.根据权利要求9所述的微流体装置，其中，所述照射器被配置成在照射所述多个通路与不照射所述多个通路之间交替。11.根据权利要求9所述的微流体装置，其中，所述照射器被配置成使用两个或更多个光波长来照射所述多个通路。12.根据权利要求11所述的微流体装置，其中，所述照射器被配置成将所述两个或更多个光波长调制成彼此不同相。13.根据权利要求11所述的微流体装置，还包括：滤光器，其定位在所述掩模图案与所述光检测器之间。14.根据权利要求13所述的微流体装置，其中，在所述掩模图案与所述光检测器之间定位有至少一个附加的滤光器，所述滤光器和所述至少一个附加的滤光器各个对应于所述两个或更多个光波长中的单个波长。15.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述微滴包含一个或更多...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·伊萨多尔，梅拉库·穆伦内·沃尔德马里亚姆，
申请(专利权)人：宾夕法尼亚大学托管会，
类型：发明
国别省市：美国,US