[发明专利]具有不混溶流体的微制造的液滴分配器

说明书

描述了一种微制造的液滴分配结构，其可以包括被构造成打开和关闭微流体通道的MEMS微流体流体阀。所述阀的打开和关闭可以从样品流中分离目标颗粒和珠粒，并且将这两个颗粒引导到在基底的边缘处形成的单个液滴中。然后，可以将所述液滴包封在不混溶流体的鞘流中。

相关申请的交叉引用

不适用。

关于联邦资助研究的声明

不适用。

关于缩微胶片附件的声明

不适用。

背景技术

本发明涉及一种用于操纵颗粒和生物材料并形成含有这些颗粒的液滴的系统。

生物医学研究者一段时间以来已经意识到需要用少量的流体样品工作，并且需要在这些小体积内独特地鉴定化合物。这些属性使大量实验得以平行进行，节省设备和试剂方面的时间和金钱，并且减少患者产生大体积样品的需要。

实际上，对悬浮在少量缓冲流体中的核酸和蛋白质的小片段进行分析是分子生物学的基本要素。检测、区分和利用遗传和蛋白质组信息的能力允许灵敏和特异性的诊断，以及治疗的开发。特别地，需要明确地鉴定少量的生物材料和分析物。

大多数遗传和蛋白质组分析需要标记以检测关注的分析物。这种标记可以被称为“条形码”，表明该标记是独特的并且与某一特征或身份相关。例如，在测序应用中，在合成测序期间添加到模板链的核苷酸通常被标记，或旨在在并入生长链中后产生标记。标记的存在允许检测并入的核苷酸。为了改进诊断和治疗结果，期望有效的标记技术。

同时，用微流体装置精确操纵流体流正在彻底改革许多基于流体的技术。小通道的网络是用于精确操纵少量流体的灵活平台。这种微流体装置的应用关键取决于使能技术，例如微流体泵和阀、电动泵、介电泳泵或电润湿驱动流。将这类模块组装成完整的系统提供了一种方便和稳健的构造微流体装置的方式。

然而，实际上所有微流体装置都是基于流体流的流动；由于扩散和表面吸附的污染效应，这对可以有效使用的试剂的最小体积设置了限制。随着小体积的尺寸缩小，扩散成为导致反应物分散的混合的主要机制。如本领域越来越多的授权专利所指示，这是生物医学技术的一个大且正在增长的领域。

USP 9,440,232描述了用于操纵流体和反应的微流体结构和方法。所述结构和方法涉及将流体样品(例如，以液滴的形式)定位在微流体网络中的预定区域中的载液(例如，油，其可以与流体样品不混溶)中。在一些实施方案中，液滴的定位可以它们被引入微流体网络中的顺序(例如，顺序地)发生，而在液滴之间没有显著的物理接触。由于液滴之间有很少或没有接触，因此液滴之间可能有很少或没有聚结。因此，在一些这样的实施方案中，在流体样品或载液中均不需要表面活性剂来防止液滴的聚结。

USP 9,410,151提供了可用于执行高通量筛选测定和组合化学的微流体装置和方法。该专利提供了含有经独特标记的细胞、酶、核酸等的水基乳液，其中所述乳液还包含引物、标记、探针和其他反应物。油基载液在微流体装置上包被乳液库。这样使得连续通道提供不混溶流体的流动，以实现乳液库的汇集、聚结、混合、分选、检测等。

USP 9,399,797涉及基于液滴的数字PCR和使用其分析目标核酸的方法。在某些实施方案中，提供了用于确定样品的核酸组成的方法。

USP 9,150,852描述了条形码库及其制备和使用方法，包括获得多种核酸构建体，其中每种构建体包含独特N聚体(N-mer)和功能N聚体，以及将所述构建体分隔到流体隔室中，使得每个隔室含有独特构建体的一个或多个拷贝。

这些参考文献中没有一个使用小的微机械阀调结构来控制条形码化物品周围的流体体积，和选择液滴中包围的颗粒。因此，不能“按需”制备液滴，并且不能使液滴包围作为研究对象的颗粒。

发明内容