用于封装和分割试剂的流体装置、系统和方法及其应用制造方法及图纸

本公开内容提供了用于生成封装的试剂和将封装的试剂分割以用于诸如生物分析和表征领域中的后续分析和/或处理的装置、系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】交叉引用本申请要求于2014年4月10日提交的美国临时专利申请号61/977,804的优先权，该申请的全部公开内容通过引用而整体并入本文用于所有目的。背景在过去的二十年，生命科学领域经历了巨大的进步。从来源于重组脱氧核糖核酸(DNA)技术的产品的广泛商业化，到通过关键的研究工具(如聚合酶链反应、核酸阵列技术、稳健的核酸测序技术以及最近高通量下一代测序技术)的发展和商业化所实现的研究、开发和诊断的简单化。所有这些改善结合起来推动了生物研究、医学、诊断学、农业生物
以及各种其他相关领域的飞速发展。这些技术通常都不是单独存在的，相反，它们都被整合在包括样品采集和制备的上游部分，到数据采集、去卷积、解释和最终利用的下游部分的更广泛的工作流程中。而且，这些进步中的每一种，在标志着其领域大步前进的同时，也往往暴露出该工作流程中必须自身发展以适应该领域需求的关键瓶颈。例如，仅为了能够从样品材料开始对核酸进行测序，基因组测序就在两端受到了关键工作流程问题(在许多情况下，包括复杂和劳动密集型样品制备过程)的束缚。类似地，一旦获得了序列数据，则需要复杂的后端信息学以便将序列数据去卷积成为碱基判定，然后将确定的碱基序列组装成连续的序列数据，并最终将该序列数据与给定生物体的全基因组进行比对。这些技术中的许多技术的一个关键瓶颈并非在于其生成大量数据的能力，而是在于其将该数据更具体地划归于复杂样品的一部分或许多多路(multiplexed)样品中的给定样品的能力。
技术实现思路
本公开内容的装置、方法和系统为包括上述挑战在内的多个领域中的挑战提供了解决方案。本公开内容提供了用于生成封装的试剂以及包含这些封装的试剂的多路分区(multiplexedpartitions)以用于多种应用的装置、系统和方法。本公开内容的装置、系统和方法采用微流体系统来生成微胶囊或珠子的单分散群体，该微胶囊或珠子可具有与其缔合的试剂如生物试剂。还提供了用于选择性地且可控地将这些微胶囊或珠子分割(partition)至乳液中的液滴中以用于进行进一步反应和/或分析的装置、系统和方法。还提供了所述装置和系统的各种组件部分以及用于促进这些组件之间相互作用的接口组件。本公开内容的一个方面提供了用于分割微胶囊的方法。所述方法可包括提供包含微胶囊悬浮液的水性流体，以及使所述水性流体流入包含分割流体的液滴生成交叉部(dropletgenerationjunction)以在所述分割流体中形成所述水性流体的液滴群体(populationofdroplets)。所述水性流体的流速可以使得所述液滴群体中的不多于50％的液滴未被来自所述微胶囊悬浮液的微胶囊占据。在一些实施方案中，所述流速使得所述液滴群体中的不多于25％的液滴未被微胶囊占据。在一些实施方案中，所述流速使得所述液滴群体中的不多于10％的液滴未被微胶囊占据。在一些实施方案中，所述流速使得液滴群体的不多于50％、45％、40％、35％、30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％未被微胶囊占据。在一些实施方案中，所述液滴群体中的少于25％的液滴包含多于一个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的少于20％的液滴包含多于一个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的少于15％的液滴包含多于一个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的少于10％的液滴包含多于一个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的少于5％的液滴包含多于一个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的至少80％的液滴包含单个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的至少90％的液滴包含单个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的至少95％的液滴包含单个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴群体中的至少70％、75％、80％、85％、90％、95％、98％或99％的液滴包含单个微胶囊。在一些实施方案中，所述液滴生成交叉部可在微流体装置的微流体通道网络中。在一些实施方案中，所述微流体通道网络可包含将微胶囊的来源与所述液滴生成交叉部流体连接的第一通道区段。所述微流体通道网络还可包含将分割流体的来源与所述液滴生成交叉部连接的第二通道区段，以及与所述液滴生成交叉部流体连接、为所述液滴生成交叉部提供出口的第三通道区段。在一些实施方案中，可通过提供横跨所述第一和第二通道区段的一个或多个压差来提供所述流速。在一些实施方案中，所述第一和/或第二通道区段可具有提供所述流速的截面尺寸，所述流速使得所述液滴群体中的不多于50％的液滴未被来自所述微胶囊悬浮液的微胶囊占据。在一些实施方案中，所述微流体通道网络可进一步包含在所述第一通道区段内的提供所述流速的一个或多个流动控制结构。在一些实施方案中，所述微胶囊悬浮液的微胶囊具有平均截面尺寸和不大于10％的截面尺寸变异系数。在一些实施方案中，所述微胶囊悬浮液的微胶囊具有平均截面尺寸和不大于10％、8％、6％、4％、2％或1％的截面尺寸变异系数。本公开内容的其他方面提供了用于分割微胶囊的方法。所述方法可包括使包含微胶囊悬浮液的水性流体流入包含分割流体的液滴生成交叉部。在液滴生成窗口期，所述微胶囊可以以变化小于30％的频率流入所述液滴生成交叉部。所述方法还可包括在所述液滴生成窗口期在所述分割流体中分割所述微胶囊。在一些实施方案中，所述频率大于50Hz。在一些实施方案中，所述频率大于500Hz。在一些实施方案中，所述频率大于1000Hz。在一些实施方案中，所述频率大于50Hz、100Hz、250Hz、500Hz、750Hz、1000Hz、1250Hz、1500Hz、1750Hz或2000Hz。在一些实施方案中，在所述液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于20％的频率流入所述液滴生成交叉部。在一些实施方案中，在所述液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于10％的频率流入所述液滴生成交叉部。在一些实施方案中，在所述液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于5％的频率流入所述液滴生成交叉部。在一些实施方案中，在所述液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于30％、25％、20％、15％、10％、5％、2％或1％的频率流入所述液滴生成交叉部。在一些实施方案中，使包含所述微胶囊悬浮液的水性流体流入包含分割流体的液滴生成交叉部可包括使所述水性流体流动通过与所述液滴生成交叉部流体连接的微流体通道。所述微流体通道可包含调节所述微胶囊的流动(例如，流速)的区域。本公开内容的其他方面提供了用于产生微胶囊的方法。所述方法可包括提供在水性流体中的凝胶前体，以及使具有所述凝胶前体的水性流体流动通过与包含分割流体的液滴生成交叉部流体连接的流体导管。所述分割流体可包含凝胶活化剂。所述方法还可包括在所述分割流体中形成所述水性流体的液滴，其中在所述液滴内，所述凝胶活化剂与所述凝胶前体接触以形成凝胶微胶囊。在一些实施方案中，所述水性流体还可包含生物分子，其中例如所述生物分子可变得夹杂在所述凝胶微胶囊中。本公开内容的其他方面提供了用于分割微胶囊的方法。所述方法可包括使包含单分散微胶囊群体的悬浮液的水性流体流入液滴生成交叉部。所述单分散群体可具有平均截面尺寸和不大于10％的截面尺寸变异系数。所述方法还可包括将分割流体引入到所述液滴生成交叉部中，以及将所述水性流体分离成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分割微胶囊的方法，该方法包括：(a)提供包含微胶囊悬浮液的水性流体；以及(b)使所述水性流体流入包含分割流体的液滴生成交叉部，以在所述分割流体中形成所述水性流体的液滴群体，其中所述水性流体的流速使得所述液滴群体中的不多于50％的液滴未被来自所述微胶囊悬浮液的微胶囊占据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.10 US 61/977,8041.一种用于分割微胶囊的方法，该方法包括：(a)提供包含微胶囊悬浮液的水性流体；以及(b)使所述水性流体流入包含分割流体的液滴生成交叉部，以在所述分割流体中形成所述水性流体的液滴群体，其中所述水性流体的流速使得所述液滴群体中的不多于50％的液滴未被来自所述微胶囊悬浮液的微胶囊占据。2.如权利要求1所述的方法，其中所述流速使得所述液滴群体中的不多于25％的液滴未被微胶囊占据。3.如权利要求2所述的方法，其中所述流速使得所述液滴群体中的不多于10％的液滴未被微胶囊占据。4.如权利要求1所述的方法，其中所述液滴群体中的少于25％的液滴包含多于一个微胶囊。5.如权利要求4所述的方法，其中所述液滴群体中的少于20％的液滴包含多于一个微胶囊。6.如权利要求5所述的方法，其中所述液滴群体中的少于15％的液滴包含多于一个微胶囊。7.如权利要求6所述的方法，其中所述液滴群体中的少于10％的液滴包含多于一个微胶囊。8.如权利要求7所述的方法，其中所述液滴群体中的少于5％的液滴包含多于一个微胶囊。9.如权利要求1所述的方法，其中所述液滴群体中的至少80％的液滴包含单个微胶囊。10.如权利要求9所述的方法，其中所述液滴群体中的至少90％的液滴包含单个微胶囊。11.如权利要求10所述的方法，其中所述液滴群体中的至少95％的液滴包含单个微胶囊。12.如权利要求1所述的方法，其中所述液滴生成交叉部位于微流体装置的微流体通道网络中。13.如权利要求12所述的方法，其中所述微流体通道网络包含第一通道区段、第二通道区段和第三通道区段；所述第一通道区段将微胶囊的来源与所述液滴生成交叉部流体相连接；所述第二通道区段将分割流体的来源与所述液滴生成交叉部相连接；所述第三通道区段与所述液滴生成交叉部流体连接，为所述液滴生成交叉部提供出口。14.如权利要求13所述的方法，其中(b)包括提供横跨所述第一和第二通道区段的一个或多个压差，以提供所述流速。15.如权利要求13所述的方法，其中所述第一和/或第二通道区段具有提供所述流速的截面尺寸，所述流速使得所述液滴群体中的不多于50％的液滴未被来自所述微胶囊悬浮液的微胶囊占据。16.如权利要求13所述的方法，其中所述微流体通道网络进一步包含在所述第一通道区段内的一个或多个流动控制结构，该一个或多个流动控制结构提供所述流速。17.一种用于分割微胶囊的方法，该方法包括：(a)使包含微胶囊悬浮液的水性流体流入包含分割流体的液滴生成交叉部，其中在液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于30％的频率流入所述液滴生成交叉部；以及(b)在所述液滴生成窗口期，在所述分割流体中分割所述微胶囊。18.如权利要求17所述的方法，其中在所述液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于20％的频率流入所述液滴生成交叉部。19.如权利要求18所述的方法，其中在所述液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于10％的频率流入所述液滴生成交叉部。20.如权利要求19所述的方法，其中在所述液滴生成窗口期，所述微胶囊以变化小于5％...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉吉夫·巴拉德瓦杰，凯文·奈斯，德布基肖尔·密特拉，唐纳德·马斯克利耶，安东尼·马卡若维茨，克里斯多佛·辛德森，本杰明·辛德森，瑟奇·萨克森诺夫，
申请(专利权)人：一零X基因组学有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US