用于形成二维微滴阵列的方法和设备技术

某些实施方案涉及有限阶梯乳化装置和/或方法，该有限阶梯乳化装置/或方法将有限阶梯乳化与限制梯度结合，用于形成具有低尺寸分散性的2D微滴单层阵列。性的2D微滴单层阵列。性的2D微滴单层阵列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于形成二维微滴阵列的方法和设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年4月16日提交的美国申请第62/658,172号的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术介绍
A.

[0003]实施方案一般涉及微流体装置。特定的实施方案涉及用于产生均匀的微滴阵列的微流体装置。
[0004]B.相关技术的描述
[0005]微流体系统的主要成本动因可以是可消耗的微流体通路部分。在某些方面，每个微流体通路可以具有很多非常小的形貌，该形貌需要在尺寸上相同，方差在约1微米至2微米之内。因此，需要很好地控制制造工艺。鉴于微流体通路是消耗品，用于所述微流体通路的制造工艺需要能够用于大规模制造。
[0006]用于模塑的母料通常可以用两种方式生产。第一种是通过微铣削。微铣削是还原制造工艺，其中电脑控制的旋转铣刀从钢、黄铜、铝或其他材料的实心块中去除材料。实际上来说，微铣削可产生约10μm的形貌并且保持公差约为+/-1μm。但是，为了实现此公差范围必须控制刀具磨损，和/或原料和刀具的振动和温度。随着形貌数量的增加和微铣削时间的增加，这些事情变得更成问题。例如，使用微铣削生产公差为+/-1μm的包含32个微通道的微流体芯片母料目前还无法在商业上进行。
[0007]另一种生产母料的方法是使用光刻工艺来蚀刻硅。之后通过电镀工艺将经蚀刻的硅的形貌转移至金属。不论形貌的数量多少，此工艺能够保持+/-1μm的公差，因为它不容易受到如工具磨损、振动和热条件等因素的影响。标准的光刻方法局限于可以掌握到接近90度壁的形貌。斜坡或倾斜区域不能用标准的光刻产生。斜坡可以在光刻中以无限个90度的阶梯来近似，但这成本很高。需要多次蚀刻才能形成斜坡状的阶梯级联。这样的用于制造斜坡状结构的步降过程将很大程度上影响母料制作的成本。
[0008]仍然需要可以用来成本有效地生产具有低微滴尺寸分散性的二维(2D)微滴阵列的微流体通路设计和制造方法。

技术实现思路

[0009]某些实施方案提供了与用于形成基本上均匀的微滴阵列的微流体装置有关的制造问题的解决方案。尤其是，本文描述的微流体装置设计为使其可以通过微铣削和光刻生产方法来高效地和成本有效地制造。例如，专利技术人设计了进行用于形成低尺寸分散2D微滴阵列的过程的装置。该装置使用了具有喷嘴的微流体通路、阶梯乳化区域、斜坡区域和成像或阵列区域。该设备和工艺生产了具有低尺寸分散性的2D微滴阵列，用于更成本有效的和稳健的分析。
[0010]实施方案涉及与限制梯度结合的有限阶梯乳化，用于形成具有低尺寸分散性的2D微滴单层阵列。在某些方面，生产了具有小于3％的尺寸分散性的未堆叠的2D微滴单层微滴阵列。某些实施方案涉及配置为形成低尺寸分散性的2D单层阵列的微流体装置。
[0011]某些实施方案涉及的微流体通路包括：(a)微滴形成区域，其包括具有用于接收样品的进口的通道或喷嘴，所述通道具有恒定的横截面积和通向阶梯区域的出口，所述通道或喷嘴为10μm至1000μm长，矩形的横截面积的高度为1μm至20μm，宽度为2μm至60μm；(b)阶梯区域，其具有从喷嘴延伸的15μm至500μm的长度，高度为5μm至80μm的顶部和底部，所述顶部或底部分别与通道或喷嘴的顶部或底部基本上连续，所述底部和顶部偏离通道或喷嘴的底部或顶部并且与通道或喷嘴的底部或底或顶部或天花板基本上平行，形成配置为用于有限阶梯乳化的阶梯区域；(c)斜坡区域，其相对于所述阶梯区域的底部或天花板的角度为10度至80度(所述斜坡可以根据选择的设计，定位在所述阶梯区域的上方或下方)并且长度为10μm至1000μm，所述斜坡区域开始于阶梯区域的末端并终止于成像区域(在某些方面，斜坡的起始高度为5μm至80μm(由阶梯区域的高度决定)并在由斜坡角度决定的水平长度上，增加至15μm或110μm的高度)；(d)成像区域配置为收集作为二维阵列的微滴并提供二维微滴阵列的成像和评估。该微流体通路可以通过流路流体连通至样品存储器，所述流路配置为提供将由每个喷嘴进口接收的样品。在某些方面，该流路是具有高度为10μm至200μm、宽度为10μm至200μm的横截面积的通道。微流体通路可以流体连通至废弃物存储器，该废弃物存储器配置为接收分析后的样品微滴。在某些方面，喷嘴高度与阶梯区域高度的比小于1:3，尤其是1:2.8。在其它方面，斜坡角度为15至45度，尤其是30度。在某些方面，微流体通路由热塑性聚合物制备。在特定方面，微流体通路是环烯烃聚合物或共聚物、聚碳酸酯或聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)。
[0012]在其它实施方案中，微流体通路可以是微流体分析系统的一部分，该微流体分析系统可操作地定位或连接到图像分析装置。所述图像分析装置可以配置为检测和分析在微流体通路成像区域中微滴的荧光。所述成像装置可以包括相机和微控制器。
[0013]某些实施方案涉及有限阶梯乳化的方法，其包括使分散相通过具有恒定横截面积的喷嘴流动到含有连续相的有限阶梯区域并形成受约束的微滴，设置具有增加的横截面积的斜坡区域，通过该斜坡区域受约束的微滴流形成不受约束的微滴，其中不受约束的微滴在阵列区域沉积并形成具有低尺寸分散性的二维微滴阵列。在某些方面，分散相是含水样品。该含水样品可以是生物或环境样品。在其它方面，连续相与分散相不混溶。连续相可以是氟碳化合物。
[0014]在本申请全文讨论本专利技术的其他实施方案。所讨论的关于本专利技术的一方面的任何实施方案也可以应用于本专利技术的其他方面，反之亦然。本文描述的每个实施方案应理解为适用于本专利技术所有方面的实施方案。预期本文所讨论的任何实施方案可以针对本专利技术的任何方法或组合物实施，反之亦然。
[0015]当在权利要求和/或说明书中与术语“包含”一起使用时，要素前面不使用数量词可以表示“一个”，但是其也符合“一个或更多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的意思。
[0016]术语“约”或“近似”被定义为本领域普通技术人员所理解的接近于。在一个非限制性实施方案中，该术语定义为10％以内，优选5％以内，更优选1％以内，最优选0.5％以内。
[0017]术语“基本上”和其变体定义为包括在10％以内、5％以内、1％以内、或0.5％以内
的范围。
[0018]术语“抑制”或“减少”或“阻止”或这些术语的任何变体包括实现期望结果的任何可测量的减少或完全的抑制。
[0019]作为本说明书和/或权利要求所使用的术语，术语“有效的”表示适于实现希望的、期望的或预期的结果。
[0020]术语“重量％”、“体积％”或“摩尔％”分别指基于包含该组分的材料的总重量、总体积或总摩尔，组分的重量百分数、体积百分数或摩尔百分数。在非限制性的实施方案中，在100摩尔材料中有10摩尔组分是10摩尔％的组分。
[0021]在权利要求中使用的术语“或”表示“和/或”，除非明确地说明是仅指替代方案或替代方案是相互排斥的，尽管本公开支持仅指替代方案和“和/或”的定义。
[0022]如本说明书和权利要求所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微流体通路，其包括：(a)包括通道或喷嘴的微滴形成区域，所述通道或喷嘴具有接收样品的入口、恒定的横截面积和通向阶梯区域的出口，所述通道或喷嘴是高为1μm至20μm、宽为2μm至60μm的矩形；(b)阶梯区域，其具有高度为5μm至80μm的顶部和底部，和从喷嘴延伸的长度为30μm到500μm的基本上平坦的区域，所述顶部或底部分别与喷嘴的顶部或底部基本上连续，并且所述底部或顶部分别偏离喷嘴的底部或顶部，并且分别基本上平行于喷嘴的底部或顶部，形成配置为用于有限阶梯乳化的阶梯区域；(c)相对于阶梯区域的底部或顶部的角度为10度至80度的斜坡区域，所述斜坡区域终止于高为15μm至110μm的成像区域；和(d)成像区域，配置为收集作为二维阵列的微滴并提供二维微滴阵列的成像和评估。2.根据权利要求1所述的微流体通路，其中通路通过流路流体连通至样品存储器，所述流路配置为提供由每个喷嘴入口接收的样品。3.根据权利要求1或2所述的微流体通路，其中通路流体连通至配置为在分析后接收样品微滴的废弃物存储器。4.根据权利要求1所述的微流体通路，其中喷嘴高度与阶梯区域高度的比小于1:3，特别是1:2.8。5.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丝，
申请(专利权)人：派特恩生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：