Микрожидкостный чип для фокусировки потока содержащей частички жидкости - RU2018136932A
Код документа: RU2018136932A
Формула
1. Микрожидкостный чип для фокусировки потока содержащей частички жидкости, при этом такой чип содержит
микрожидкостный канал для образца, выполненный с возможностью приема потока содержащей частички жидкости;
микрожидкостный канал для направляющей жидкости, имеющий многоугольную площадь поперечного сечения и выполненный с возможностью приема потока направляющей жидкости;
общий микрожидкостный канал, имеющий многоугольную площадь поперечного сечения и образованный путем слияния микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости под острым углом на протяжении лишь части одной или более сторон микрожидкостного канала для направляющей жидкости, и
зону детекции, расположенную в общем микрожидкостном канале и имеющую один или более датчиков;
причем слияние микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости выполнено так, чтобы получался составной поток жидкости, содержащий сфокусированный пучок частичек, который расположен асимметрично в общем микрожидкостном канале рядом с углом или стороной общего микрожидкостного канала, и при этом один или более датчиков выполнены с возможностью считывания характеристики сфокусированного пучка частичек в общем канале.
2. Микрожидкостный чип по п. 1, у которого микрожидкостный канал для образца сливается с микрожидкостным каналом для направляющей жидкости на протяжении лишь части одной или двух смежных сторон микрожидкостного канала для направляющей жидкости.
3. Микрожидкостный чип по п. 1, у которого микрожидкостный канал для образца сливается с микрожидкостным каналом для направляющей жидкости на протяжении угла микрожидкостного канала для направляющей жидкости.
4. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого канал для образца имеет многоугольную площадь поперечного сечения.
5. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого канал для образца имеет треугольную или прямоугольную площадь поперечного сечения.
6. Микрожидкостный чип по любому из пп. 1-4, у которого канал для образца, канал для направляющей жидкости и общий канал имеют прямоугольную площадь поперечного сечения.
7. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого микрожидкостные каналы выполнены так, чтобы поток содержащей частички жидкости вводился вблизи точки в поперечном сечении общего канала, которая проецируется на гидродинамически предпочтительное положение в общем канале по линиям жидкости в общем канале из точки введения в зону детекции.
8. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, причем слияние микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости выполнено так, чтобы получался составной поток жидкости, содержащий сфокусированный пучок частичек, который расположен в общем микрожидкостном канале рядом с углом или стороной общего микрожидкостного канала и вдали от центра его поперечного сечения.
9. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого микрожидкостный канал для направляющей жидкости имеет площадь поперечного сечения, превышающую площадь поперечного сечения микрожидкостного канала для образца.
10. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого микрожидкостный канал для направляющей жидкости и микрожидкостный канал для образца имеют различные соотношения сторон.
11. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, включающий зону разделения, расположенную в общем микрожидкостном канале после зоны детекции и содержащую генератор усилий, выполненный с возможностью приложения усилия на сфокусированный пучок частичек в общем канале для смещения отдельной частички в потоке в ответ на изменения оптической или электрической характеристик сфокусированного потока частичек, которые соответствуют отдельной частичке, детектируемой по меньшей мере одним датчиком.
12. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого один или более датчиков включают по меньшей мере одну пару электродов, выполненную с возможностью измерения изменений импеданса по переменному или постоянному току.
13. Микрожидкостный чип по п. 12, у которого по меньшей мере одна пара электродов содержит электрод возбуждения и электрод детекции, выполненный с возможностью считывания изменений электрического импеданса по переменному или постоянному току в общем микрожидкостном канале, которые возникают в результате прохождения между электродами возбуждения и детекции отдельных частиц в сфокусированном пучке частичек.
14. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого частички являются анизотропными и у которого слияние микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости выполнено так, чтобы получался составной поток жидкости, содержащий сфокусированный пучок анизотропных частичек, в котором анизотропные частички характеризуются преимущественным общим выстроенным порядком.
15. Микрожидкостный чип по п. 14, у которого направление выстроенного порядка короткой оси анизотропных частичек, в случае дисковидных частичек, или длинной оси, в случае удлиненных анизотропных частичек, расположено вдоль плоскости градиента концентрации, разделяющей поток содержащей частички жидкости и поток направляющей жидкости.
16. Микрожидкостный чип по п. 14 или 15, у которого слияние микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости выполнено так, чтобы получался составной поток жидкости, содержащий сфокусированный пучок частичек, в котором частички выстроены вдоль плоскости детекции одного или более датчиков.
17. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого слияние микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости выполнено так, чтобы получался составной поток жидкости, содержащий сфокусированный пучок частичек, в котором частички проходят зону детекции в едином массиве.
18. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого один или более датчиков выполнены с возможностью считывать точку фокусировки в поперечном сечении общего канала, которая соответствует положению сфокусированного пучка частичек.
19. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого микрожидкостные каналы выполнены так, чтобы получался составной поток жидкости, в котором один или оба из потока образца и направляющего потока имеют удлиненное поперечное сечение.
20. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого площадь поперечного сечения микрожидкостного канала для направляющей жидкости по меньшей мере в 2 раза превышает площадь поперечного сечения микрожидкостного канала для образца.
21. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого площадь поперечного сечения микрожидкостного канала для направляющей жидкости по меньшей мере в 3 раза превышает площадь поперечного сечения микрожидкостного канала для образца.
22. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого по меньшей мере один датчик представляет собой оптический датчик.
23. Микрожидкостный чип по п. 22, у которого оптический датчик включает волновод, соединенный с источником света, и волновод, соединенный с оптическим детектором, выполненным с возможностью детекции изменений в оптическом сигнале, соответствующим прохождению сфокусированного потока частичек между волноводами.
24. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого один или более датчиков расположены по меньшей мере на 100 мкм удаленно от точки, в которой полностью сливаются микрожидкостные каналы для образца и для направляющей жидкости.
25. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого один или более датчиков расположены по меньшей мере на 400 мкм удаленно от точки, в которой полностью сливаются микрожидкостные каналы для образца и для направляющей жидкости.
26. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого один или более датчиков расположены менее чем на 5000 мкм удаленно от точки, в которой полностью сливаются микрожидкостные каналы для образца и для направляющей жидкости.
27. Микрожидкостный чип по любому из предыдущих пунктов, у которого один или более датчиков расположены менее чем на 3000 мкм удаленно от точки, в которой полностью сливаются микрожидкостные каналы для образца и для направляющей жидкости.
28. Микрожидкостный чип по любому из пп. 12-27, у которого сфокусированный пучок частичек в общем канале направляется к первому гидродинамически предпочтительному положению в поперечном сечении общего канала и вдаль от второго гидродинамически предпочтительного положения в поперечном сечении общего канала, причем первое гидродинамически предпочтительное положение в поперечном сечении общего канала находится ближе к электроду возбуждения, чем второе гидродинамически предпочтительное положение.
29. Устройство, содержащее микрожидкостный чип по любому из пп. 1-28 и модули подачи образца и направляющей жидкости.
30. Устройство по п. 29, у которого модули подачи жидкости выполнены с возможностью подачи направляющей жидкости, имеющей скорость течения, превышающую скорость течения жидкости образца.
31. Устройство по п. 30, выполненное с возможностью обеспечения скорости течения для потока образца жидкости с частичками 0,1-100 мкл в минуту.
32. Устройство по п. 30 или 31, выполненное с возможностью обеспечения скорости течения для направляющего потока жидкости 1-1000 мкл в минуту.
33. Устройство по любому из пп. 28-32, у которого модули подачи жидкости выполнены с возможностью подачи жидкости в ламинарном течении.
34. Устройство по любому из пп. 28-33, включающее в себя модуль электропитания.
35. Устройство по п. 34, у которого один или более датчиков включают по меньшей мере одну пару электродов, выполненных с возможностью детекции изменений импеданса, и у которого модуль электропитания выполнен так, чтобы он активировал электрод возбуждения по меньшей мере из одной пары электродов посредством переменного напряжения в диапазоне частот от 100 кГц до 100 МГц.
36. Выполняемый на чипе способ фокусировки потока содержащей частички жидкости, который предусматривает использование микрожидкостного чипа по любому из пп. 1-28, причем способ предусматривает следующие стадии:
прокачивание содержащей частички жидкости через микрожидкостный канал для образца;
одновременное закачивание направляющей жидкости в микрожидкостный канал для направляющей жидкости со скоростью течения, превышающей скорость течения содержащей анизотропные частички жидкости, в результате чего содержащая анизотропные частички жидкость и направляющая жидкость сливаются с образованием составного потока жидкости, содержащего сфокусированный пучок частичек, который расположен в общем микрожидкостном канале в гидродинамически предпочтительном положении, расположенном вдали от центра общего микрожидкостного канала; и
анализ частиц в составном потоке жидкости одним или более датчиками.
37. Выполняемый на чипе способ по п. 36, при котором стадия анализа предусматривает использование спектроскопии на основе импеданса по переменному току, флуоресцентной детекции или оптического рассеяния.
38. Выполняемый на чипе способ по п. 37, при котором стадия анализа предусматривает использование импедансной спектроскопии для детекции изменений электрического импеданса в общем микрожидкостном канале, которые возникают в результате прохождения между электродами возбуждения и детекции отдельных частиц в сфокусированном пучке частичек.
39. Выполняемый на чипе способ по любому из пп. 36-38, при котором микрожидкостный чип включает зону разделения, расположенную в общем микрожидкостном канале после зоны детекции и содержащую генератор усилий, выполненный с возможностью приложения усилия на сфокусированный пучок частичек в общем канале для смещения отдельной частички в потоке в ответ на изменения оптической или электрической характеристик сфокусированного потока частичек, которые соответствуют отдельной частичке, детектируемой по меньшей мере одним датчиком, и причем способ предусматривает стадию выполняемого на чипе разделения анизотропных частичек в составном потоке жидкости на две различные популяции частичек с помощью генератора усилий.
40. Выполняемый на чипе способ по любому из пп. 36-39, при котором частички являются анизотропными.
41. Выполняемый на чипе способ по п. 40, при котором анизотропные частички представляют собой сперматозоиды, и при этом такой способ является способом разделения сперматозоидов по полу.
42. Выполняемый на чипе способ по любому из пп. 38-41, предусматривающий стадию возбуждения электрода возбуждения на одной или более различных частотах в диапазоне 0,1-200 МГц и детекции изменений электрического сигнала на электроде детекции на тех же частотах.
43. Микрожидкостный чип для фокусировки потока содержащей частички жидкости, при этом такой чип содержит:
микрожидкостный канал для образца, выполненный с возможностью приема потока содержащей частички жидкости;
микрожидкостный канал для направляющей жидкости, имеющий многоугольную площадь поперечного сечения и выполненный с возможностью приема потока направляющей жидкости;
общий микрожидкостный канал, имеющий многоугольную площадь поперечного сечения и образованный путем слияния микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости под острым углом; и
зону детекции, расположенную в общем микрожидкостном канале и имеющую один или более датчиков;
причем слияние микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости выполнено так, чтобы получался составной поток жидкости, содержащий сфокусированный пучок частичек, который расположен асимметрично в гидродинамически предпочтительном положении в общем микрожидкостном канале, в котором частички направляются балансом сил, действующих на частички в ламинарном течении общего микрожидкостного канала.
44. Микрожидкостный чип для фокусировки потока содержащей частички жидкости, при этом такой чип содержит:
микрожидкостный канал для образца, выполненный с возможностью приема потока содержащей частички жидкости;
микрожидкостный канал для направляющей жидкости, имеющий многоугольную площадь поперечного сечения и выполненный с возможностью приема потока направляющей жидкости;
общий микрожидкостный канал, имеющий многоугольную площадь поперечного сечения и образованный путем слияния микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости под острым углом, причем слияние микрожидкостных каналов для направляющей жидкости и для образца выполнено так, чтобы содержащая частички жидкость вводилась вблизи одного из углов микрожидкостного канала для направляющей жидкости или вблизи центра одной из сторон канала, несущего направляющую жидкость; и
зону детекции, расположенную в общем микрожидкостном канале и имеющую один или более датчиков;
причем слияние микрожидкостного канала для образца и микрожидкостного канала для направляющей жидкости выполнено так, чтобы получался составной поток жидкости, содержащий сфокусированный пучок частичек, который расположен асимметрично в гидродинамически предпочтительно положении в общем микрожидкостном канале, в котором частички направляются балансом сил, действующих на частички в ламинарном течении общего микрожидкостного канала.
