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1. (WO2012129455) MICROFLUIDIC DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURE AND USE
Latest bibliographic data on file with the International Bureau   

Pub. No.: WO/2012/129455 International Application No.: PCT/US2012/030216
Publication Date: 27.09.2012 International Filing Date: 22.03.2012
IPC:
G01N 35/08 (2006.01) ,G01N 21/64 (2006.01) ,G01N 21/47 (2006.01) ,G01N 33/53 (2006.01)
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
35
Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/-G01N33/148; Handling materials therefor
08
using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
21
Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using infra-red, visible, or ultra-violet light
62
Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
63
optically excited
64
Fluorescence; Phosphorescence
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
21
Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using infra-red, visible, or ultra-violet light
17
Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
47
Scattering, i.e. diffuse reflection
G PHYSICS
01
MEASURING; TESTING
N
INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
33
Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/-G01N31/131
48
Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
50
Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
53
Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
Applicants: PUTNAM, Martin A.[US/US]; US (UsOnly)
BRANCIFORTE, Jeffrey T.[US/US]; US (UsOnly)
STANWOOD, Charles O.[US/US]; US (UsOnly)
CYVEK, INC[US/US]; 2 Barnes Industrial Road South Wallingford, Connecticut 06492-2432, US (AllExceptUS)
Inventors: PUTNAM, Martin A.; US
BRANCIFORTE, Jeffrey T.; US
STANWOOD, Charles O.; US
Agent: WILLIAMS, John N.; Fish & Richardson P.C. P.O. Box 1022 Minneapolis, Minnesota 55440-1022, US
Priority Data:
61/465,68822.03.2011US
61/608,57008.03.2012US
Title (EN) MICROFLUIDIC DEVICES AND METHODS OF MANUFACTURE AND USE
(FR) DISPOSITIFS MICRO-FLUIDIQUES ET LEURS PROCÉDÉS DE FABRICATION ET D'UTILISATION
Abstract:
(EN) Microfluidic devices are provided for conducting fluid assays, for example biological assays, that have the ability to move fluids through multiple channels and pathways in a compact, efficient, and low cost manner. Discrete flow detection elements, preferably extremely short hollow flow elements, with length preferably less than 700 micron, preferably less than 500 micron, and internal diameter preferably of between about 50 +/- 25 micron, are provided with capture agent, and are inserted into microfluidic channels by tweezer or vacuum pick-and-place motions at fixed positions in which they are efficiently exposed to fluids for conducting assays. Close-field electrostatic attraction is employed to define the position of the elements and enable ready withdrawal of the placing instruments. The microfluidic devices feature flow elements, channels, valves, and on-board pumps that are low cost to fabricate accurately, are minimally invasive to the fluid path and when implemented for the purpose, can produce multiplex assays on a single portable assay cartridge (chip) that have low coefficients of variation. Novel methods of construction, assembly and use of these features are presented, including co-valent bonding of selected regions of faces of surface-activatable bondable materials, such as PDMS to PDMS and PDMS to glass, while contiguous portions of one flexible sheet completes and seals flow channels, fixes the position of inserted analyte-detection elements in the channels, especially short hollow flow elements through which sample and reagent flow, and other portions form flexible valve membranes and diaphragms of pumps. A repeated make-and-break-contact manufacturing protocol prevents such bonding to interfere with moving the integral valve diaphragm portions from their valve seats defined by the opposed sheet member, which the flexible sheet material engages. Preparation of two subassemblies, each having a backing of relatively rigid material, followed by their assembly face-to-face in a permanent bond is shown. Hollow detection flow elements are shown fixed in channels, that provide by-pass flow paths of at least 50% of the flow capacity through the elements; in preferred implementations, as much as 100% or more. Metallized polyester film is shown to have numerous configurations and advantages in non-permanently bonded constructions. A method of preparing detection elements for an assay comprises batch coating detection elements, or hollow flow elements by mixing and picking and placing the elements in flow channels of a microfluidic device, capturing the flow elements by bonding two opposed layers while sealing the flow channels.
(FR) L'invention concerne des dispositifs micro-fluidiques pour la mise en œuvre d'essais de fluides, par exemple des essais biologiques, qui possèdent la capacité à déplacer des fluides à travers de multiples canaux et voies d'une manière compacte, efficace et à faible coût. Des éléments discrets de détection d'écoulement, de préférence des éléments d'écoulement, creux, extrêmement courts, ayant une longueur de préférence inférieure à 700 microns, de préférence inférieure à 500 microns, et un diamètre interne de préférence entre environ 50 +/- 25 microns, sont dotés d'un agent de capture et sont introduits dans des canaux micro-fluidiques par une pince ou des mouvements de capture-et-mise en place sous vide à des positions fixées dans lesquelles ils sont ensuite efficacement exposés à des fluides pour la conduite des essais. Une attraction électrostatique en champ fermé est utilisée pour définir la position des éléments et permettre un retrait aisé des instruments de mise en place. Les dispositifs micro-fluidiques comprennent des éléments d'écoulement, des canaux, des soupapes et des pompes à bord qui sont peu coûteux à fabriquer de façon précise, sont invasifs de façon minimale vis-à-vis du trajet de fluide et lorsqu'ils sont mis en œuvre dans cet objectif, peuvent produire des essais multiplexés sur une cartouche d'essai portable unique (puce) qui présentent de faibles coefficients de variation. L'invention concerne des nouveaux procédés de construction, d'assemblage et d'utilisation de ces caractéristiques, comprenant une liaison covalente de régions choisies de faces de matières pouvant être liées, activables en surface, telles que PDMS à PDMS et PDMS à verre, alors que des parties contiguës d'une feuille flexible complètent et rendent étanches des canaux d'écoulement, fixent la position d'éléments de détection d'analyte introduits dans les canaux, en particulier des éléments d'écoulement creux, courts, à travers lesquels l'échantillon et le réactif s'écoulent et d'autres parties forment des membranes flexibles de soupape et des diaphragmes de pompes. Un protocole de fabrication de type faire contact-et-rompre le contact de façon répétée empêche une telle liaison d'interférer avec le déplacement des parties de diaphragme de soupape d'un seul tenant à partir de leurs sièges de soupape définis par l'élément feuille opposé, avec lequel la matière de feuille flexible entre en prise. Une préparation de deux sous-ensembles, chacun ayant un support d'un matériau relativement rigide, en faisant suivre par leur assemblage en face à face en une liaison permanente est présentée. L'invention concerne des éléments d'écoulement de détection, creux, qui sont présentés fixés dans des canaux, qui permettent des trajets d'écoulement déviés d'au moins 50% de la capacité d'écoulement à travers les éléments, dans des modes de réalisation préférés, d'autant que 100 % ou plus. Un film de polyester métallisé est présenté comme ayant de nombreuses configurations et de nombreux avantages dans des structures liées de façon non permanente. L'invention concerne un procédé de préparation d'éléments de détection pour un essai, comprenant des éléments de détection de revêtement par lots, ou des éléments d'écoulement creux par mélange et capture et mise en place des éléments dans des canaux d'écoulement d'un dispositif micro-fluidique, capture des éléments d'écoulement par la liaison de deux couches opposées tout en scellant les canaux d'écoulement.
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