用于可变形珠富集和自调节式排序以及在液滴中包封的微流体装置制造方法及图纸

本文公开了一种微流体装置，包括：与一个或更多个微流体通道流动连通的一个或更多个入口，其中，所述一个或更多个入口适于接收可变形珠、油以及/或者包含缓冲液、细胞和/或颗粒的悬浮液，其中，所述一个或更多个微流体通道通过交叉接合部与所述一个或更多个入口流动连通并在一个或更多个微流体通道与一个或更多个入口之间限定流体流动路径，所述流体流动路径形成基本上平面的基底，并且其中，微流体通道适于生成液滴。还公开了制造和使用该微流体装置的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于可变形珠富集和自调节式排序以及在液滴中包封的微流体装置本申请要求于2019年1月9日提交的共同未决的美国临时申请第62/790,369号的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
本专利技术的领域涉及医疗和生物技术行业中的微流体装置，特别是用于可变形珠富集和自调节式排序以及在液滴中包封的装置。
技术介绍
本文中的所有出版物均通过引用并入，就像每个单独的出版物或专利申请被具体地和单独地指示为通过引用并入一样。如果并入的参考文献中术语的定义或使用与本文提供的该术语的定义不一致或相反，则应用本文提供的该术语的定义，而不应用参考文献中该术语的定义。以下描述包括可有助于理解本专利技术的信息。这并不是承认本文提供的任何信息是现有技术或与当前要求保护的专利技术相关，也不是承认任何特别或隐含引用的出版物是现有技术。最近发现基于液滴的微流体在诸如化学和生物测定的应用中很受欢迎。该技术涉及使用液滴作为微反应器，其中，液滴装载有离散物体，例如单个颗粒和/或单个细胞，并研究该单个细胞的行为。然而，目前已知的方法没有提供控制包封在一个液滴中的离散物体的数量的方法。这给以高度受控的方式研究单细胞行为带来了困难。Edd，JonF等人(“Controlledencapsulationofsingle-cellsintomonodispersepicolitredrops”LabonaChip8.8(2008):1262-1264)公开了一种利用惯性效应将颗粒有序包封到液滴中的方法。然而，该方法需要非常长的微通道(约60mm)和高流速(超过119mms-1)，因此不适用于医用耗材。类似地，Abate，AdamR.，等人(“BeatingPoissonencapsulationstatisticsusingclose-packedordering”LabonaChip9.18(2009)：2628-2631)公开了将可变形珠以紧密堆积排序有序包封到液滴中。但这种排序设计显著增加了微通道中的流动阻力，不适用于恒压源应用。因此，本领域需要新的适用于医学和生物技术工业并适用于恒压源应用的基于液滴的微流体领域中的装置和方法。
技术实现思路
本专利技术主题提供用于实现单个细胞条码化(barcoding)的装置和方法。一方面，本文公开了一种微流体装置，包括：一个或更多个入口以及一个或更多个微流体通道，其中，一个或更多个入口适于接收可变形珠、油以及/或者包含缓冲液、细胞和/或颗粒的悬浮液，其中，一个或更多个微流体通道通过交叉接合部与一个或更多个入口流动连通并在一个或更多个微流体通道与一个或更多个入口之间限定流体流动路径，所述流体流动路径形成基本上平面的基底，并且其中，微流体通道适于生成液滴。在一个实施例中，微流体通道可以是两个交叉接合部之间的夹管通道，其中，夹管通道的尺寸小于可变形珠的尺寸。夹管通道可以使可变形珠输送频率与液滴生成频率同步。在一些实施例中，微流体装置还可以包括一系列低液压阻力储存器和高液压阻力通道，以集中可变形珠并补偿可变形珠在悬浮液中的不均匀分布。微流体装置还可以包括连接到用于接收可变形珠的入口的长漏斗，其中，该漏斗在保持输送频率的同时引导珠并将其排列成排。在微流体装置中形成的液滴可以是油包水液滴或水包油液滴。微流体装置还可以包括用于在液滴生成通道中生成液滴的压力控制装置。在一方面，该装置包括具有双交叉接合部的通道层，用于通过油包水或水包油乳状液来包封可变形珠。该装置还可包括一组用于颗粒/细胞的通道、另一组用于输送和富集可变形珠的通道以及另一组用于油的通道。用于颗粒/细胞的通道和用于可变形珠的通道通过交叉接合部连接。当混合的细胞和可变形珠溶液在第二接合部处与油接触时，形成微液滴或纳米液滴。可变形珠在到达交叉接合部之前流过一系列低阻力储存器和高阻力通道，然后是长漏斗室。这使得在珠与颗粒/细胞在交叉接合部处流体连通之前，能够在恒定压力下保持松散堆积的珠的相对恒定流动，这又确保了珠以自调节的方式包封成液滴，产生高的单线态(singlet)包封百分比。在一个实施例中，微流体装置可以适于由热循环器接纳，并且其中，热循环器包括用于接纳微流体装置的平坦的表面，并适于以离散的、预编程的步骤来升高和降低表面的温度。在另一方面，微流体装置可以连接至检测单元，例如光学检测单元。在一个实施例中，光学检测单元可以包括：(a)一个或更多个发射光发生器，(b)用于检测反射光和/或荧光的光学检测器，(c)用于接纳微流体装置的芯片台，以及(d)控制电路和存储器电路，其中，控制电路可以使芯片台沿XYZ方向移动以扫描微流体装置中的腔室区域，并且其中，存储器电路存储由光学检测器检测到的反射光和/或荧光的强度和波长。本公开内容的各种实施例还包括一种具有高单线态包封百分比的液滴生成的方法，包括：提供微流体装置，该微流体装置包括一个或更多个入口以及一个或更多个微流体通道，其中，一个或更多个入口适于接收可变形珠、油以及/或者包含缓冲液、细胞和/或颗粒的悬浮液，其中，一个或更多个微流体通道通过交叉接合部与一个或更多个入口流动连通并在一个或更多个微流体通道与一个或更多个入口之间限定流体流动路径，所述流体流动路径形成基本上平面的基底，并且其中，微流体通道适于生成液滴；提供样品，该样品包含第一入口中的细胞、第二入口中的细胞裂解缓冲液和第三入口中的油；以及通过提供可变形珠、样品和油通过微流体装置的连续流动，将样品分割以形成包封在油滴中的细胞样品，其中，每个液滴包括可变形珠和单个细胞样品。根据优选实施例的以下详细描述以及附图中，本专利技术主题的各种目的、特征、方面和优点将变得更加明显，其中，相同的附图标记表示相同的部件。附图说明在参考图中示出示例性实施例。本文公开的实施例和附图旨在被认为是说明性的而非限制性的。图1描绘了根据本文的实施例的用于集中珠并稳定输送频率的夹管和储存器序列的示意图。图2描绘了根据本文的实施例的示出引导可变形珠并将其排列成单排的漏斗通道的示意图。图3描绘了根据本文的实施例的在用于液滴包封中的自调节珠的双交叉接合部处的双夹管的示意图。图4描绘了根据本文的实施例的示出用于液滴包封中的自调节珠的双夹管的示意图。亮点域表示分配的相流体；暗点域表示连续相流体，斜线域表示可变形珠。图5描绘了根据本文的实施例的用于单细胞条码化的微流体装置的线框图。底部放大图示出了用于将可变形珠集中并自调节式包封成液滴的通道布局，包括用于对可变形珠进行集中和排序的夹管和储存器序列，用于将珠排列成单排的长漏斗，以及在双交叉接合部处的用于将珠自调节式单线态包封成液滴的双夹管。图6描绘了根据本文的实施例的示出液滴生成与在双夹管处挤压可变形珠的同步的显微镜图片。图7描绘了根据本文的实施例的示出高百分比单线态包封的结果的显微图片。具体实施方式如本文所述，根据本文的各种实施例，专利技术人开发了一种微流体装置，该装置将可变形珠富集并调节通道内的可变形珠输送，从而实现高百本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流体装置，包括：/n一个或更多个入口，以及一个或更多个微流体通道，/n其中，所述一个或更多个入口适于接收可变形珠、油以及/或者包含缓冲液、细胞和/或颗粒的悬浮液，/n其中，所述一个或更多个微流体通道通过交叉接合部与所述一个或更多个入口流动连通，并且在所述一个或更多个微流体通道与所述一个或更多个入口之间限定流体流动路径，所述流体流动路径形成基本上平面的基底，并且/n其中，所述微流体通道适于生成液滴，/n其中，所述微流体通道是两个交叉接合部之间的夹管通道，并且，/n其中，所述夹管通道的尺寸小于所述可变形珠的尺寸。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190109 US 62/790,3691.一种微流体装置，包括：
一个或更多个入口，以及一个或更多个微流体通道，
其中，所述一个或更多个入口适于接收可变形珠、油以及/或者包含缓冲液、细胞和/或颗粒的悬浮液，
其中，所述一个或更多个微流体通道通过交叉接合部与所述一个或更多个入口流动连通，并且在所述一个或更多个微流体通道与所述一个或更多个入口之间限定流体流动路径，所述流体流动路径形成基本上平面的基底，并且
其中，所述微流体通道适于生成液滴，
其中，所述微流体通道是两个交叉接合部之间的夹管通道，并且，
其中，所述夹管通道的尺寸小于所述可变形珠的尺寸。


2.根据权利要求1所述的微流体装置，其中，所述夹管通道使可变形珠输送频率与液滴生成频率同步。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的微流体装置，还包括一系列低液压阻力储存器和高液压阻力通道，以集中可变形珠并补偿可变形珠在悬浮液中的不均匀分布。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的微流体装置，还包括连接到用于接收所述可变形珠的入口的长漏斗，其中，漏斗在保持输送频率的同时引导珠并将珠排列成排。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的微流体装置，其中，所述液滴是油包水液滴。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的微流体装置，其中，所述液滴是水包油液滴。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的微流体装置，还包括用于在液滴生成通道中生成液滴的压力控制装置。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的微流体装置，其中，所述微流体装置适于由热循环器接纳，并且其中，所述热循环器包括用于接纳所述微流体装置的平坦的表面并且适于以离散的、预编程的步骤来升高和降低所述表面的温度。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的微流体装置，其中，所述微流体装置适于由光学检测单元接纳，其中，所述光学检测单元包括：(a)一个或更多个发射光发生器，(b)用于检测反射光和/或荧光的光学检测器，(c)用于接纳所述微流体装置的芯片台，以及(d)控制电路和存储器电路，其中，所述控制电路能够使所述芯片台沿XYZ方向移动以扫描所述微流体装置中的腔室区域，并且其中，所述存储器电路存储由所述光学检测器检测到的反射光和/或荧光的强度和波长。


10.一种用于液滴生成和珠包封的方法，包括：
提供微流体装置，所述微流体装置包括一个或更多个入口以及一个或更多个微流体通道，其中，所述一个或更多个入口适于接收可变形珠、油以及/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：房词锋，李琛，刘宇，凌云峰，王雅琦，
申请(专利权)人：普雷斯基因组有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US