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原文传递数字微流控设备和方法

专利名称：	数字微流控设备和方法
摘要：	提出了数字微流控(DMF)装置、系统、设备和相关联的流体操纵和提取设备，以及使用它们的方法。该设备可用于临床、实验室、化学或生物样本的分析。流体施加和提取接口设备可以包括具有流体收集器的废物储存器和延伸穿过废物储存器的转移导管，使得流体可以从转移导管进入废物储存器并被截留在废物室内。转移导管可以被配置为在自身上折回并保持流体样本。DMF装置可以被配置为保持和处理大样本体积。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	米罗库鲁斯公司
发明人：	梅斯·J·杰布雷;亚历山德拉·J·丘;维克托·李
专利状态：	有效
申请日期：	2017-12-28T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-25T00:00:00+0800
申请号：	CN201780086371.8
公开号：	CN110383061A
代理机构：	北京安信方达知识产权代理有限公司
代理人：	张少波;杨明钊
分类号：	G01N33/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	美国加利福尼亚州
主权项：	1.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：第一介电层；在第一介电层上的第一疏水层；具有第一侧和第二侧的顶板；在所述顶板的第一侧上的接地电极；在所述顶板的第一侧上覆盖所述接地电极的第二疏水层；分离所述第一疏水层和所述第二疏水层的气隙；第一样本隔室和第二样本隔室，其中所述第一样本隔室和所述第二样本隔室位于所述顶板的第二侧；在所述第一样本隔室和所述气隙之间的第一开口和在所述第二样本隔室和所述气隙之间的第二开口，其中所述第一开口和所述第二开口在大约2cm或更小的范围内彼此相邻；用于与所述第一样本隔室连通的第一泵连接件的第一入口；和用于与所述第二样本隔室连通的第二泵连接件的第二入口。 2.根据权利要求1所述的盒，其中，所述第一介电层包括具有第一侧面和第二侧面的介电材料片，所述第一侧面在所述盒的底部上形成暴露的底表面，其中所述第一疏水层在所述第二侧面上。 3.根据权利要求2所述的盒，其中，所述介电材料片是柔性的。 4.根据权利要求2所述的盒，其中，所述盒的底部由所述介电材料片的第一侧面形成。 5.根据权利要求1所述的盒，其中，分离所述第一疏水层和所述第二疏水层的所述气隙包括大于500微米的间距。 6.根据权利要求1所述的盒，其中，所述第一样本隔室和所述第二样本隔室形成在所述顶板中。 7.根据权利要求1所述的盒，其中，所述第一样本隔室和所述第二样本隔室沿着所述顶板的第二侧延伸。 8.根据权利要求1所述的盒，还包括覆盖所述第一样本隔室的顶盖，其中所述第一入口耦合到所述顶盖。 9.根据权利要求1所述的盒，其中，在所述第一样本隔室和所述气隙之间的所述第一开口包括第一微流控通道，并且其中在所述第二样本隔室和所述气隙之间的所述第二开口包括第二微流控通道。 10.根据权利要求1所述的盒，其中，所述第一样本隔室和所述第二样本隔室各自被配置成容纳超过1ml的流体。 11.根据权利要求1所述的盒，其中，所述第一样本隔室和所述第二样本隔室各自被配置成容纳高达25mL的流体。 12.根据权利要求1所述的盒，其中，所述顶板包括丙烯酸材料。 13.根据权利要求1所述的盒，还包括在所述顶板的第二侧的一个或更多个试剂储存器。 14.根据权利要求1所述的盒，还包括在所述顶板的第二侧的一个或更多个冻干试剂储存器。 15.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：具有第一侧面和第二侧面的介电材料片，所述第一侧面在所述盒的底部上形成暴露的底表面；所述介电材料片的第二侧面上的第一疏水层；具有第一侧和第二侧的顶板；所述顶板的第一侧上的接地电极；所述顶板的第一侧上的位于所述接地电极上方的第二疏水层；分离所述第一疏水层和所述第二疏水层的气隙，其中所述气隙包括大于500微米的间距；第一样本隔室和第二样本隔室，其中所述第一样本隔室和所述第二样本隔室位于所述顶板的第二侧；在所述第一样本隔室和所述气隙之间的第一开口和在所述第二样本隔室和所述气隙之间的第二开口，其中所述第一开口和所述第二开口在大约2cm的范围内彼此相邻；用于与所述第一样本隔室连通的第一泵连接件的第一入口；和用于与所述第二样本隔室连通的第二泵连接件的第二入口。 16.一种用于数字微流控(DMF)装置的盒，所述盒具有底部和顶部，所述盒包括：底部介电层；具有第一侧和第二侧的顶板；所述顶板的第一侧上的接地电极；所述底部介电层和所述接地电极之间的气隙；第一样本隔室和第二样本隔室，其中所述第一样本隔室和所述第二样本隔室位于所述顶板的第二侧；在所述第一样本隔室和所述气隙之间的第一开口和在所述第二样本隔室和所述气隙之间的第二开口，其中所述第一开口和所述第二开口在大约2cm或更小的范围内彼此相邻；用于与所述第一样本隔室连通的第一泵连接件的第一入口；和用于与所述第二样本隔室连通的第二泵连接件的第二入口。 17.一种用于数字微流控(DMF)装置的流体施加和提取接口设备，所述设备包括：包括流体收集器的废物储存器，其中，所述流体收集器包括当所述设备保持直立时在废物室上方延伸的样本入口；当所述设备保持直立时，在所述样本入口上方穿过所述废物储存器的开口；和延伸穿过所述废物储存器的转移导管，其中所述样本入口在所述样本入口的近端处通向所述转移导管，使得流体能够从所述转移导管进入所述废物储存器并被截留在所述废物室内；其中，所述转移导管被配置成在所述转移导管的远端处耦合到所述DMF装置。 18.一种用于数字微流控装置的流体施加和提取接口设备，所述设备包括：包括流体收集器的废物储存器，其中所述流体收集器包括当所述设备保持直立时在废物室上方延伸的样本入口；当所述设备保持直立时，在所述样品入口上方穿过所述废物储存器的开口；耦合到所述开口的连接器导管；和延伸穿过所述废物储存器的转移导管，其中所述样本入口在所述样本入口的近端处通向所述转移导管，使得流体能够从所述转移导管进入所述废物储存器并被截留在所述废物室内；其中，所述转移导管被配置成在所述转移导管的远端处耦合到所述数字微流控装置，并且其中所述转移导管在所述废物储存器和所述转移导管的远端之间在自身上折回两次或更多次。 19.根据权利要求17或18所述的设备，还包括在所述DMF装置上的被配置为与所述转移导管耦合的耦合器。 20.根据权利要求17所述的设备，其中，所述转移导管在所述废物储存器和所述转移导管的所述远端之间在自身上折回两次或更多次。 21.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述转移导管包括在所述废物储存器和所述转移导管的所述远端之间的一个或更多个环。 22.根据权利要求17所述的设备，还包括连接器导管，所述连接器导管被耦合到在所述样本入口上方穿过所述废物储存器的所述开口。 23.根据权利要求17或18所述的设备，还包括可控压力源，所述可控压力源被耦合到所述连接器导管或所述转移导管，并且在所述转移导管中选择性地施加正压或负压。 24.根据权利要求17或18所述的设备，还包括蠕动泵，所述蠕动泵被耦合到所述连接器导管或所述转移导管，以选择性地在所述转移导管中施加正压或负压。 25.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述废物储存器包括体积在0.5ml和50ml之间的管道。 26.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述废物室的体积在0.4ml和50ml之间。 27.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述转移导管延伸穿过所述废物储存器的底部。 28.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述转移导管的内径在大约0.5mm ID和5mm之间。 29.根据权利要求17或18所述的设备，其中，所述转移导管包括管件。 30.一种被配置为处理大样本体积的数字微流控(DMF)装置，所述设备包括：第一板，其具有第一疏水层；第二板，其具有第二疏水层；在所述第一疏水层和所述第二疏水层之间形成的间隙，其中所述第一板和所述第二板之间的距离为1mm或更大；多个致动电极，其被布置在与所述第一疏水层相邻的第一平面中；流体施加和提取接口设备，其被配置为将流体施加或移除到所述间隙中，所述流体施加和提取接口设备包括：废物储存器，其包括流体收集器，其中所述流体收集器包括在废物室上方延伸的样本入口；在所述样本入口上方穿过所述废物储存器的开口；和延伸穿过所述废物储存器的转移导管，其中所述样本入口在所述样本入口的近端处通向所述转移导管，使得流体能够从所述转移导管进入所述废物储存器并被截留在所述废物室内；其中，所述转移导管的远端被耦合到以下中的一项上的开口：所述第一板、所述第二板或者在所述第一板和所述第二板之间。 31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述转移导管在所述废物储存器和所述转移导管的所述远端之间在自身上折回两次或更多次。 32.根据权利要求30所述的装置，其中，所述转移导管包括在所述废物储存器和所述转移导管的所述远端之间的一个或更多个环。 33.根据权利要求30所述的装置，还包括连接器导管，所述连接器导管耦合到在所述样本入口上方穿过所述废物储存器的所述开口。 34.根据权利要求30所述的装置，还包括可控压力源，以在所述转移导管中选择性地施加正压或负压，其中所述可控压力源被耦合到以下任一个：连接器导管，所述连接器导管被连接到在所述样本入口上方穿过所述废物储存器的所述开口；或者所述转移导管。 35.根据权利要求30所述的装置，还包括蠕动泵，所述蠕动泵被配置为选择性地在所述转移导管中施加正压或负压。 36.根据权利要求30所述的装置，其中，所述废物储存器包括体积在0.4ml和50ml之间的管道。 37.根据权利要求30所述的装置，其中，所述废物室的体积在0.4和50ml之间。 38.根据权利要求30所述的装置，其中，所述转移导管延伸穿过所述废物储存器的底部。 39.根据权利要求30所述的装置，其中，所述转移导管的内径在大约0.5mm ID和5mm之间。 40.根据权利要求30所述的装置，其中，所述转移导管包括管件。 41.一种从数字微流控(DMF)装置中选择性地移除大体积的流体的方法，所述方法包括：将所述DMF装置的第一板和第二板之间的流体移动到流体提取区域，其中，所述第一板和所述第二板被1mm或更大的第一间隙分离，并且其中所述第一板包括多个致动电极；将负压施加到转移导管上，所述转移导管被耦合到在所述DMF装置的所述第一板和所述第二板之间的所述流体提取区域，或者被耦合到穿过所述DMF装置的所述第一板或所述第二板的开口；通过所述转移导管沿着在自身上折回两次或更多次的反向路径，将所述流体的全部或一部分从流体收集器的样本入口吸入到所述转移导管，并进入在所述样本入口下方的废物室；和向所述多个致动电极的子集施加能量，以将液滴从所述第一间隙之间移动到在以小于1mm的距离分离的所述第一板和第二板之间的第二间隙。 42.一种空气基质数字微流控(DMF)装置，包括：第一板，其具有第一疏水层；第二板，其具有第二疏水层；第三板，其具有第三疏水层；在所述第一疏水层和所述第二疏水层之间形成的第一气隙，其中所述第一间隙为1mm或更小；在所述第一疏水层和所述第二疏水层之间形成的第二气隙，其中所述第二空气大于1mm，并且其中所述第一气隙和所述第二气隙是连续的，并且所述第二板和所述第三板彼此重叠；邻近所述第一疏水层从所述第一气隙延伸到所述第二气隙的多个致动电极；和在所述第一气隙和所述第二气隙中的流体提取区域。
所属类别：	发明专利