具有集成的血浆收集设备的数字微流控系统和方法技术方案

数字微流控(DMF)设备可用于从全血中提取血浆并操纵提取的血浆。该设备可以具有设置在样本入口和样本出口之间的血浆分离膜，样本出口通向DMF设备。一旦血浆接触DMF设备的致动电极，就可以通过致动所述致动电极来拉动血浆穿过血浆分离膜，从而主动地从全血样本中提取血浆。

Digital microfluidic system and method with integrated plasma collection equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有集成的血浆收集设备的数字微流控系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求2017年7月24日提交的标题为“DIGITALMICROFLUIDICSSYSTEMSANDMETHODSWITHINTEGRATEDPLASMACOLLECTIONDEVICE”的美国临时专利申请号62/536,419的优先权，该申请通过引用以其整体并入本文用于所有目的。本专利申请可要求于2016年6月6日提交的标题为“AIR-MATRIXDIGITALMICROFLUIDICSAPPARATUSESANDMETHODSFORLIMITINGEVAPORATIONANDSURFACEFOULING”的国际申请号PCT/US2016/036015的优先权。通过引用并入在本说明书中提到的所有出版物和专利申请都通过引用并入本文，其通过引用并入本文的程度犹如每个单独出版物或专利申请被具体地和单独地指明通过引用并入的相同程度。领域本文描述了用于操纵和处理被包覆的(encapsulated)液滴的空气基质数字微流控(DMF)装置和方法。背景基于微流控的技术已被证明在广泛的应用中是有用的。虽然微流控操纵通常是使用微通道来进行，但最近出现了一种替代范例，称为数字微流控(DMF)。在DMF中，通过向电极垫(pad)阵列施加一系列电势，在平的疏水表面上操纵离散的纳升(nL)至微升(μL)大小的液滴。DMF在化学、生物和医疗应用中迅速流行，因为它允许直接控制多种试剂，易于处理固体和液体，并且因为疏水表面通常是化学惰性的而与甚至很麻烦的试剂(例如，有机溶剂、腐蚀性化学品等)兼容。虽然DMF设备可以处理不同类型的液体，但操纵全血可能会造成各种困难，如干扰比色测定和造成结垢。此外，许多微流控和纳米流控测定无法直接处理作为测定的输入所需要的通常必需的较大体积的血液。因此，希望提供一种能够从全血样本提取血浆的DMF设备。公开概述本文描述了用于操纵和处理血液的空气基质数字微流控(DMF)方法，以及适于处理血液的装置。我们最近开发了一个模块，用于将大体积(毫升级)样本提取并浓缩到DMF设备上使用的微升体积中，利用预制盒和蠕动泵将样本与磁性捕获珠粒(capturebead)有效混合。到目前为止，我们已经证明了从高达100μL的血浆中提取microRNA形成2μL的液滴，其性能(回收率、质量)可与基于小规模珠粒的microRNA提取相媲美。然而，DMF的一个持续挑战是从全血中提取血浆，以获得完整的样本-进入-答案-出来解决方案。为了应对这一挑战，我们开发了第一设备架构，将全血样本的血浆分离膜与DMF的下游处理相结合(见图1)。对于许多液体活组织检查应用，获取无细胞血浆对于确保检测循环DNA或RNA的无细胞部分非常重要。该模块不仅用于分离血浆，还用于确保在分离过程中甚至没有血小板或白细胞被携带或溶解。例如，本文描述的是空气基质数字微流控(DMF)装置，其被配置成处理全血并操纵从全血中提取的血浆。这些装置可以包括：具有第一疏水层的第一板；具有涂有第二疏水层的第一侧面的第二板，该第二板具有样本出口；形成在第一疏水层与第二疏水层之间的气隙；与第一疏水层相邻的多个致动电极；被定位在样本出口上方的样本入口，该样本入口被配置成接收全血样本；被定位在样本入口和样本出口之间的血浆分离膜，该血浆分离膜被配置成从样本入口中的全血提取血浆到样本出口；以及被编程为致动多个致动电极的子集的控制器，当从全血提取的血浆接触第一板时，该多个致动电极的子集被激活，以便牵引血浆穿过血浆分离膜。样本入口可以具有疏水的或超疏水的表面。第二板可以具有第二侧面，该第二侧面具有超疏水表面，其中，血浆分离膜被定位在第二板的超疏水表面和样本入口的超疏水表面之间。例如，样本入口可以包括带有孔的盖板(coverplate)。样本入口可以被定位在样本出口上方，使得当全血样本被放置在样本入口中时，重力牵引血浆穿过血浆分离膜。可以使用任何适当的血浆分离膜。例如，血浆分离膜可以是多孔隙的，并且具有朝向样本入口定位的较大孔隙和朝向样本出口定位的较小孔隙。血浆分离膜可以是具有不同孔隙尺寸的多个膜的组件。第一板可以是可重复使用设备的一部分，第二板是一次性盒的一部分。致动电极可以设置在可移除的薄膜上。样本出口可以大于样本入口。本文还描述了在空气基质数字微流控(DMF)装置中从全血提取血浆的方法，该方法包括：将全血样本引入空气基质DMF装置的样本入口；从样本入口中的全血样本提取血浆穿过血浆分离膜并进入空气基质DMF装置的样本出口；将提取的血浆从样本出口输送到空气基质DMF装置的多个致动电极中的一个或更多个致动电极；以及致动空气基质DMF装置的所述一个或更多个致动电极，以从全血样本中主动提取血浆。该方法还可以包括在将全血样本引入样本入口之前预润湿血浆分离膜。如所提及的，样本入口可以被定位在样本出口上方，使得当全血样本被引入样本入口时，重力牵引血浆穿过血浆分离膜。血浆分离膜可以被夹在一对超疏水表面之间。提取的血浆可以至少部分地通过重力从样本出口被输送到一个或更多个致动电极。该方法还可以包括检测提取的血浆何时接触一个或更多个致动电极。该方法还可以包括在提取的血浆接触一个或更多个致动电极之后致动该一个或更多个致动电极。该方法还可以包括在提取的血浆接触一个或更多个致动电极之前致动该一个或更多个致动电极。附图简述本专利技术的新颖特征在随附的权利要求中被特别地阐述。通过参考以下详细描述将获得对本专利技术的特征和优点的更好理解，以下详细描述阐述了利用本专利技术的原理的说明性实施例和附图，在附图中：图1是空气基质DMF装置的一部分的示例的顶视图，其示出了(由下面的致动电极限定的)多个单位单元和反应室开口(进入孔)。图2A示出了图1的顶视图，图2B-2D示出了可以在空气基质DMF装置中使用的反应室井(reactionchamberwell)的变型的侧视图。在图2B中，反应室井包括离心管；在图2C中，反应室井包括井板(wellplate)(其可以是多井板(multi-wellplate)的一部分)；以及在图2D中，反应室井形成为空气基质DMF装置的板的一部分。图3A-3E示出了如本文中所描述的(例如，由空气基质DMF装置的控制器控制的)进入反应室且然后离开反应室的移动。在这个示例中，在空气基质DMF装置的侧视图中示出了反应室井，并且反应室被一体地形成在空气基质DMF装置的其中包括致动电极(反应井致动电极)的板(例如，第一板或下板)中。图4A示出了包括熔化的并且覆盖反应液滴的蜡(在这个示例中为石蜡)主体(body)的空气基质DMF装置的时间序列照片。图4B是在不使用蜡主体覆盖反应液滴的情况下，示出明显的蒸发的类似于图4A(3)和4A(4)中所示的时间序列的示例。图5是比较在具有和没有如本文中所描述的使反应液滴免于蒸发的蜡覆盖物的情况下的LAMP的扩增反应的图表。图6A示出了使用石蜡介导的方法的LAM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气基质数字微流控(DMF)装置，其被配置成处理全血并操纵从全血中提取的血浆，所述装置包括：/n第一板，其具有第一疏水层；/n第二板，其具有涂有第二疏水层的第一侧面，所述第二板具有样本出口；/n气隙，其形成在所述第一疏水层与所述第二疏水层之间；/n多个致动电极，其与所述第一疏水层相邻；/n样本入口，其被定位在所述样本出口上方，所述样本入口被配置成接收全血样本；/n血浆分离膜，其被定位在所述样本入口和所述样本出口之间，所述血浆分离膜被配置成从所述样本入口中的全血提取血浆到所述样本出口中；以及/n控制器，其被编程为致动所述多个致动电极的子集，当从所述全血提取的血浆接触所述第一板时，所述多个致动电极的所述子集被激活，以便牵引血浆穿过所述血浆分离膜。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170724 US 62/536,4191.一种空气基质数字微流控(DMF)装置，其被配置成处理全血并操纵从全血中提取的血浆，所述装置包括：
第一板，其具有第一疏水层；
第二板，其具有涂有第二疏水层的第一侧面，所述第二板具有样本出口；
气隙，其形成在所述第一疏水层与所述第二疏水层之间；
多个致动电极，其与所述第一疏水层相邻；
样本入口，其被定位在所述样本出口上方，所述样本入口被配置成接收全血样本；
血浆分离膜，其被定位在所述样本入口和所述样本出口之间，所述血浆分离膜被配置成从所述样本入口中的全血提取血浆到所述样本出口中；以及
控制器，其被编程为致动所述多个致动电极的子集，当从所述全血提取的血浆接触所述第一板时，所述多个致动电极的所述子集被激活，以便牵引血浆穿过所述血浆分离膜。


2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述样本入口具有超疏水表面。


3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述第二板具有第二侧面，该第二侧面具有超疏水表面，其中，所述血浆分离膜被定位在所述第二板的超疏水表面和所述样本入口的超疏水表面之间。


4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述样本入口包括具有孔的盖板。


5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述样本入口被定位在所述样本出口上方，使得当全血样本被放置在所述样本入口中时，重力牵引血浆穿过所述血浆分离膜。


6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述血浆分离膜是多孔隙的，并且具有朝向所述样本入口定位的较大孔隙和朝向所述样本出口定位的较小孔隙。


7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述血浆分离膜是具有不同孔隙尺寸的多个膜的组件。


8.根据权利要求1所述的装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅斯·J·杰布雷，乔治·亚伯拉罕·索托莫雷诺，维克托·李，
申请(专利权)人：米罗库鲁斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US