用于光学驱动的对流和移位的微流体设备、试剂盒及其方法技术

描述了用于使用光学驱动的气泡、对流和移位流体流以在微流体设备中提供动力的设备和方法。替代的动力形式可用于从微流体设备的封壳内的各种位置选择性地驱逐和移位包括生物细胞的微物体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于光学驱动的对流和移位的微流体设备、试剂盒及其方法相关申请的交叉引用本申请是一项非临时申请，根据35U.S.C119(e)要求2015年12月30日提交的第62/273,104号美国临时申请、2016年3月29日提交的第62/314,889号美国临时申请、和2016年12月1日提交的第62/428,539号美国临时申请的权益，其中的每个公开内容通过引用整体并入本文。
技术介绍
随着微流体领域的发展，微流体设备已成为处理和操纵微物体(例如生物细胞)的便利平台。本专利技术的一些实施例涉及使用光学驱动气泡、对流和移位流体流以在微流体设备中提供动力的方法和设备。
技术实现思路
在一个方面，提供了一种微流体设备，其中微流体设备包括具有流动区和隔绝围栏的封壳，其中隔绝围栏包括：连接区、隔离区和移位力产生区，其中：连接区包括通向流动区的近侧开口和通向隔离区的远侧开口；隔离区包括通向移位力产生区的至少一个流体连接；并且移位力产生区还包括热靶。在另一方面，提供了一种微流体设备，其中微流体设备包括：具有微流体回路的封壳，所述微流体回路被配置为容纳流体介质，其中微流体回路被配置为容纳流体介质的至少一个循环流；以及第一热靶，设置在微流体回路内的封壳表面上，其中第一热靶被配置为在光学照射时产生流体介质的第一循环流。在又一方面，提供了一种微流体设备，其中微流体设备包括具有微流体通道和隔绝围栏的封壳，而且进一步地，其中隔绝围栏与微流体通道相邻且从微流体通道开口，而且热靶设置通道中邻近于通向隔绝围栏的开口，并且其中所述热靶还被配置为在光学照射时将所述流体介质流引导到所述隔绝围栏中。在另一方面，提供了用于培养微物体的试剂盒，其中所述试剂盒包括：如本文所述的微流体设备；以及一种或更多种试剂，被配置为在微流体设备的封壳内提供至少一个涂覆表面。在另一方面，提供了一种用于驱逐微流体设备内的一个或更多个微物体的方法，该方法包括以下步骤：照射包含或邻近设置在微流体设备的封壳内的流体介质内的一个或更多个微物体的选择离散区，其中封壳包括具有流动区的微流体回路和衬底；并且保持照射选择离散区长达足以产生驱逐力的第一时间段，从表面驱逐一个或更多个微物体。在又一方面，提供了一种用于在微流体设备的封壳内混合流体介质和/或包含在其中的微物体的方法，该方法包括：将光源聚焦在设置在微流体回路内的封壳的表面上的热靶上，微流体回路包括至少一种流体介质和/或微物体，从而加热所述至少一种流体介质的第一部分；以及在微流体回路内引起至少一种流体介质的循环流动，从而混合流体介质和/或设置在其中的微物体。附图说明图1A是根据本公开的一些实施例的与微流体设备和相关联控制设备一起使用的系统的图示。图1B和1C是根据本公开的一些实施例的微流体设备的图示。图2A和2B是根据本公开的一些实施例的隔离围栏的图示。图2C是根据本公开的一些实施例的详细隔绝围栏的图示。图2D-2F是根据本公开的一些其他实施例的隔绝围栏的图示。图2G是根据本公开的实施例的微流体设备的图示。图2H是根据本公开的实施例的微流体设备的涂覆表面的图示。图3A是根据本公开的一些实施例的与微流体设备和相关联控制设备一起使用的系统的特定示例的图示。图3B是根据本公开的一些实施例的成像设备的示意图。图4A-4I是根据本公开的实施例的各种热靶的图示。图5A-5E是根据本公开的一些实施例的隔绝围栏的图示。图6A-6D是根据本公开的一些实施例的隔绝围栏的图示。图7A-7F是根据本公开的隔绝围栏的其他实施例的图示。图8A-8D示出了根据本公开的一些实施例的微流体设备。图9A-9D是根据本公开的一些实施例的被用于从隔绝围栏排出细胞的光学驱动力的应用以及此后的活力的照片表示。图10A-10C描绘了使用光学驱动移位来从隔绝围栏排出细胞以及此后的活力。图11A-11C是根据本公开的在光学驱动移位之前和之后维持在微流体设备中的细胞的照片表示。图12A-12C是根据本公开的在光学驱动移位之前和之后维持在微流体设备中的细胞的照片表示。图13A-13C是使用照射来产生能够移动微物体的循环流的方法的照片表示。图14A-14C是用于驱逐微物体的激光照射方法的一个实施例的照片表示。图15A-15E是用于驱逐微物体的激光照射方法的另一实施例的照片表示。具体实施方式本说明书描述了本公开的示例性实施例和应用。然而，本公开不限于这些示例性实施例和应用，或者不限于示例性实施例和应用在此处操作或描述的方式。此外，附图可以示出简化视图或部分视图，并且附图中的元件的尺寸可能被夸大或者不成比例。另外，如本文使用术语“在......上”、“附接到”、“连接到”、“耦合到”或类似的词，一个元件(例如，材料、层、衬底等)可以“在”另一元件“上”、“附接到”、“连接到”或“耦合到”另一元件，不管该一个元件是否直接在另一元件上、附接到、连接到或耦合到该另一元件，还是在该一个元件和该另一个元件之间存在一个或更多个中间元件。此外，除非上下文另有规定，否则方向(例如，上方、下方、顶部、底部、侧面、上、下、下侧、上侧、上部、下部、水平、垂直、“x”、“y”、“z”等)(如果有的话)是相对的并且仅通过示例的方式提供，并且为了便于说明和讨论而不是限制。此外，在提及元素列表(例如，元素a、b、c)时，这样的提及意图包括列出的元素本身中的任何一个、少于所有列出的元素的任何组合、和/或所有列出的元素的组合。说明书中的章节划分仅为了便于查看，并不限制所讨论元素的任何组合。在微流体特征的尺寸被描述为具有宽度或面积的情况下，该尺寸通常相对于x轴和/或y轴尺寸来描述，这两个尺寸都位于与微流体设备的衬底和/或盖平行的平面内。可以相对于z轴方向描述微流体特征的高度，该z轴方向垂直于平行于微流体设备的衬底和/或盖的平面。在一些情况下，微流体特征(例如通道或通路)的横截面积可以参考x轴/z轴、y轴/z轴或x轴/y轴面积。如本文所用，“基本上”意指足以用于预期目的。因此，术语“基本上”允许绝对或完美的状态、尺寸、测量、结果等的微小的、不显著的变化，例如本领域普通技术人员所预期的，但不会显著影响整体性能。当关于数值或参数或可以以数值表示的特征来使用时，“基本上”意味着在百分之十内。术语“多个”意味着不止一个。如本文所用，术语“多个”可以是2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个。如本文所用，术语“设置”在其含义内包括“位于”。如本文所用，“微流体设备”或“微流体装置”是包括被配置成保持流体的一个或更多个离散的微流体回路以及被配置为允许流体(以及可选地，悬浮在流体中的微物体)流动进入和/或离开微流体设备的至少一个端口的设备，每个微流体回路包括流体互连的回路元件，包括但不限于区域、流动路径、通道、腔室和/或围栏。通常，微流体设备的微流体回路将包括流动区域(其可包括微流体通道)和至少一个腔室，并且将保持小于约1mL的流体体积，例如，小于约750、500、250、200、150、100、75、50、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3或2微升。在某些实施例中，微流体回路保持约1-2、1-3、1-4、1-5、2-5、2-8、2-10、2-12、2-15、2-20、5-20、5-30、5-40、5-50、10-50、1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流体设备，包括封壳，所述封壳还包括流动区和隔绝围栏，其中，所述隔绝围栏包括：连接区、隔离区和移位力产生区，其中：所述连接区包括通向所述流动区的近侧开口和通向所述隔离区的远侧开口；所述隔离区包括通向所述移位力产生区的至少一个流体连接；以及所述移位力产生区还包括热靶。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.30 US 62/273,104;2016.03.29 US 62/314,889;1.一种微流体设备，包括封壳，所述封壳还包括流动区和隔绝围栏，其中，所述隔绝围栏包括：连接区、隔离区和移位力产生区，其中：所述连接区包括通向所述流动区的近侧开口和通向所述隔离区的远侧开口；所述隔离区包括通向所述移位力产生区的至少一个流体连接；以及所述移位力产生区还包括热靶。2.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述隔离区和所述移位力产生区之间的所述至少一个流体连接包括被配置为防止微物体从所述隔离区通向所述移位力产生区的横截面尺寸。3.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述隔离区和所述移位力产生区之间的所述至少一个流体连接包括被配置为在除扩散之外在不存在其中产生的力的情况下防止来自所述移位力产生区的流体流的横截面尺寸。4.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述隔离区与所述移位力产生区之间的所述至少一个流体连接包括一个或更多个屏障模块，其中，所述一个或更多个屏障模块被配置为防止微物体从所述隔离区通向所述移位力产生区。5.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述移位力产生区还包括通向所述流动区的开口。6.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述移位力产生区具有通向所述隔离区的多于一个流体连接。7.根据权利要求6所述的微流体设备，其中，所述隔绝围栏包括循环流动路径。8.根据权利要求7所述的微流体设备，其中，所述循环流动路径包括收缩部分。9.根据权利要求6所述的微流体设备，还包括第二热靶，所述第二热靶被配置为在光学照射时产生所述流体介质的第二循环流。10.根据权利要求9所述的微流体设备，其中，所述第一热靶和所述第二热靶定向成在相反方向上提供所述流体介质的所述第一循环流和所述第二循环流。11.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述移位力产生区包括单个开口，其中，所述单个开口是通向所述隔离区的流体连接。12.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述移位力产生区的所述流体连接包括流体连接件，所述流体连接件包括至少一个弯曲部分。13.根据权利要求12所述的微流体设备，其中，所述流体连接件的所述至少一个弯曲部分包括约60度至约180度的转弯。14.根据权利要求12所述的微流体设备，其中，所述移位力产生区的所述流体连接件包括至少两个弯曲部分。15.根据权利要求14所述的微流体设备，其中，所述流体连接件的所述至少两个弯曲部分中的每一个包括约60度至约180度的转弯。16.根据权利要求12所述的微流体设备，其中，所述流体连接件的宽度与所述隔离区和/或所述移位力产生区的宽度相同。17.根据权利要求12所述的微流体设备，其中，所述流体连接件包括被配置为防止微物体从所述隔离区通向所述移位力产生区的横截面尺寸。18.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述微流体设备的所述封壳还包括盖，所述盖部分地限定所述隔绝围栏，其中，所述热靶设置在所述盖上。19.根据权利要求18所述的微流体设备，其中，所述热靶设置在所述盖的面向所述封壳的内表面上。20.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述微流体设备的所述封壳还包括微流体回路结构，所述微流体回路结构部分地限定所述隔绝围栏，并且其中，所述热靶设置在所述微流体回路结构上。21.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述微流体设备的所述封壳还包括基部，所述基部部分地限定所述隔绝围栏，并且其中，所述热靶设置在所述基部的内表面上。22.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述热靶包括金属。23.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述热靶具有连续形状。24.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述热靶具有不连续形状。25.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述热靶包括多个微结构。26.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述热靶是牺牲特征。27.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述热靶或所述移位力产生区被配置为在一个主要方向上约束在其上形成的气泡的膨胀。28.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述热靶位于所述移位力产生区的在通向所述隔离区的所述至少一个流体连接远侧的一部分中。29.根据权利要求28所述的微流体设备，其中，所述移位力产生区具有约20-100微米的宽度。30.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述封壳还包括介电泳配置。31.根据权利要求30所述的微流体设备，其中，所述介电泳配置是光学致动的。32.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述隔绝围栏包括作为涂覆表面的至少一个表面。33.根据权利要求32所述的微流体设备，其中，所述涂覆表面是共价连接的表面。34.一种微流体设备，包括封壳，所述封壳包括：被配置为容纳流体介质的微流体回路，其中，所述微流体回路被配置为容纳所述流体介质的至少一个循环流；以及第一热靶，在所述微流体回路内设置在所述封壳的表面上，其中，所述第一热靶被配置为在光学照射时产生所述流体介质的第一循环流。35.根据权利要求34所述的微流体设备，其中，所述热靶具有连续形状。36.根据权利要求34所述的微流体设备，其中，所述热靶具有形状图案。37.根据权利要求34所述的微流体设备，其中，所述微流体设备的所述封壳还包括微流体通道和隔绝围栏，而且进一步地，其中，所述隔绝围栏与所述微流体通道相邻并且对所述微流体通道开口。38.根据权利要求37所述的微流体设备，其中，所述循环流动路径包括所述通道的一部分和所述隔绝围栏的至少一部分。39.根据权利要求37所述的微流体设备，其中，所述隔绝围栏包括所述循环流动路径。40.根据权利要求34所述的微流体设备，其中，所述循环流动路径包括收缩部分。41.根据权利要求34所述的微流体设备，还包括第二热靶，所述第二热靶被配置为在光学照射时产生所述流体介质的第二循环流。42.根据权利要求41所述的微流体设备，其中，所述第一热靶和所述第二热靶定向成在相反方向上提供所述流体介质的所述第一循环流和所述第二循环流。43.根据权利要求37所述的微流体设备，其中，所述热靶设置在所述微流体通道内的表面上。44.根据权利要求34所述的微流体设备，其中，所述微流体设备的所述封壳还包括多于一个的微流体通道，其中，第一微流体通道被配置为在沿着第二微流体通道的第一位置处对所述第二微流体通道开口，并且进一步被配置为在第二位置处重新连接到所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·L·S·库尔兹，T·A·莱恩伯格，E·K·萨克曼，K·W·司徒，P·M·莱贝尔，B·R·布鲁恩，凯斯·J·布林格，E·D·霍布斯，安德鲁·W·麦克法兰，J·坦纳·内维尔，汪晓华，
申请(专利权)人：伯克利之光生命科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US