專利名稱：用于形成濃縮體積的微珠的流動聚焦方法和系統(tǒng)以及形成的微珠的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及用于形成微珠的方法和系統(tǒng)，更具體地，涉及用于形成濃縮體積 的微珠的流動聚焦方法和系統(tǒng)，以及形成在微珠。
背景技術(shù)：
對于微珠(例如聚合物微珠)的大規(guī)模制造優(yōu)選的是可以控制各種參數(shù)。這些參 數(shù)中的一些可以包括、尤其是控制(i)珠直徑、(ii)單分散度、(iii)珠表面的形態(tài)和功能 性和/或(iv)生產(chǎn)率——也就是優(yōu)選能夠?qū)崿F(xiàn)高產(chǎn)。將納米顆粒例如量子點(diǎn)(QD)結(jié)合在聚合物微珠上的作用(例如用于診斷應(yīng)用) 會造成另外的制造難題和/或會提高對高質(zhì)量、均勻和穩(wěn)定的聚合物珠的要求。聚合物微 珠的這些和其他的可能應(yīng)用會對形成微珠的大批量制造方法和系統(tǒng)提出很大的要求。已知的制造聚合物微珠(或如它們有時被稱為的“微球”)采用流動聚焦技術(shù)。授 權(quán)的美國專利No. 6，116，516 (Ganan-Calvo)在這方面進(jìn)行了說明。然而本領(lǐng)域技術(shù)人員 至今還沒有很容易掌握如何使這種流體聚焦技術(shù)適于尤其通過一步法制造包含納米顆粒 (例如尤其是QD和/或磁性納米顆粒)的聚合物微珠。也就是，已知的過程還沒有很容易 地適用于所述聚合物微珠的大批量生產(chǎn)。因此，需要提供一種用于大批量制造聚合物微珠的新方法和系統(tǒng)?，F(xiàn)有技術(shù)的流動聚焦技術(shù)在某種程度上還不適用于微珠的大量制造(例如微珠 的數(shù)量總重量為幾克)，也許是因為在該過程中采用了大量的“廢”液。在前采用的大量液 體在很大程度上決定了聚焦液體的實際流速。要求有效避免和創(chuàng)造性地解決這一問題，也 就是處理在前由流動聚焦技術(shù)采用的用于形成聚合物微珠的大量液體——因為這會嚴(yán)格 限制目前的微珠生產(chǎn)率。需要提供一種制造微珠的方法和系統(tǒng)，可以減少和/或降低所采 用的聚焦流體的量，和/或提高對產(chǎn)生的聚焦流體的量的控制?，F(xiàn)有技術(shù)的微珠生產(chǎn)方法有可能產(chǎn)生的嚴(yán)重問題是所制成的微珠通常濃度較低。 也許部分因為現(xiàn)有技術(shù)所需的聚焦流體的量，微珠通常僅以相對較低的濃度存在于產(chǎn)品溶 液中(例如<0.02wt%)。因而，對于許多微珠應(yīng)用來說，在或多或少廣布的基礎(chǔ)上采用額 外的步驟(例如一個或多個離心法)以使微珠達(dá)到可以使用的濃度。據(jù)此，需要提供一種 用于以更高濃度形成或制造微珠的方法和系統(tǒng)。優(yōu)選地，這種方法或系統(tǒng)可以減少、降低或 完全消除執(zhí)行任何額外濃縮步驟的任何需要。

發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供用于形成微珠的方法和/或 系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供用于形成聚合物微珠的方法和/ 或系統(tǒng)。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供用于大規(guī)模和/或高產(chǎn)出的制造 微珠的方法和/或系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供用于形成微珠的方法和/系統(tǒng)，從 而可以提高以下控制(i)珠直徑，(ii)單分散度，(iii)珠表面的形態(tài)和功能性，和/或 (iv)生產(chǎn)率。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供一種大規(guī)模制造結(jié)合納米顆粒例 如QD的微珠的方法和/或系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供一種大規(guī)模制造高質(zhì)量、均勻和/ 或穩(wěn)定的微珠的方法和/或系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供用于大規(guī)模制造高濃縮體積的微 珠的方法和/或系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供用于大規(guī)模制造微珠的方法和/ 或系統(tǒng)，從而降低、減少和/或消除對隨后使微珠濃縮的離心步驟的任何需要。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供用于大規(guī)模流動聚焦制造微珠的 方法和/或系統(tǒng)，從而降低和/或減少所采用的聚焦流體的量，和/或提供更大的對產(chǎn)生的 聚焦流體的量的控制。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的目的是提供大規(guī)模流動聚焦制造微珠的方法 和/或系統(tǒng)，該方法和/或系統(tǒng)適于重復(fù)利用所采用的聚焦流體的至少一部分。本發(fā)明的目的是消除或緩解與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的上述問題中的一個或多個，和/或 實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的中的一個或多個。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，公開了一種形成一個或多個微珠的濃縮體積的方法。該方法包括步 驟(a)、(b)、(c)和(d)。在步驟(a)中，使聚合物溶液和/或懸浮液的已聚焦流流向液槽。 聚合物溶液和/或懸浮液包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的聚合物。在步驟(b)中，使聚焦 流體的聚焦流流向液槽，并達(dá)到與已聚焦流交匯。在步驟(c)中，使聚焦流和已聚焦流從相 互交匯點(diǎn)流出以在液槽中形成微珠。在步驟(d)中，使一定體積的聚焦流體從液槽中流出 以對液槽中的微珠進(jìn)行濃縮。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(d)中，液槽優(yōu)選但不是必須 得到控制以保持在基本上恒定的液位。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選但不是必須通過使步驟(a)中的已聚 焦流、步驟(b)中的聚焦流和/或步驟(d)中的聚焦流體的相應(yīng)流速平衡來保持基本上恒 定的液位。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(d)中，所述體積的聚焦流 體優(yōu)選可以但不是必須流過一個或多個過濾器。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(d)中，過濾器優(yōu)選可以但 不必須使微珠優(yōu)選保留在液槽中。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(d)中，過濾器優(yōu)選可以但 不必使基本上單分散性的一組微珠優(yōu)選保留在液槽中。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(d)中，過濾器優(yōu)選可以但 不必須將微珠分成一個或多個微珠集合。每個集合優(yōu)選可以但不必須包括相應(yīng)單分散性的
一組微珠。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選可以但不必須在流動聚焦主體的內(nèi) 腔內(nèi)執(zhí)行優(yōu)選步驟(a)和(b)中的至少一個。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，步驟(a)和(b)優(yōu)選可以但不必須都在 流動聚焦主體的內(nèi)腔內(nèi)執(zhí)行。流動聚焦主體的出口部分優(yōu)選可以但不必須位于液槽的液位 以下。優(yōu)選在步驟(C)中，聚焦流和已聚焦流可以優(yōu)選但不必須從流動聚焦主體的出口部 分流出。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(b)中，優(yōu)選可以但不必須 由聚焦流體將已聚焦流聚焦。優(yōu)選在步驟(C)中，聚焦流和已聚焦流優(yōu)選可以但不必須作 為單個流動流從出口部分流出。 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(C)中，聚焦流優(yōu)選可以但 不必須在單個流動流中優(yōu)選基本上圍繞已聚焦流。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述方法優(yōu)選可以但不必須還包括預(yù)備 步驟，優(yōu)選在步驟(a)之前在密封的液體容納容器內(nèi)提供液槽。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選步驟(a)到步驟(C)中的至少一個 優(yōu)選可以但不必須在液體容納容器內(nèi)執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在預(yù)備步驟中，液體容納容器優(yōu)選 可以但不必須另外包含優(yōu)選在預(yù)定壓力下的一定體積的氣體。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在預(yù)備步驟中，氣體壓力源優(yōu)選可 以但不必須優(yōu)選經(jīng)由進(jìn)口閥使優(yōu)選密封的液體容納容器中的氣體加壓。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述方法優(yōu)選可以但不必須還包括步驟 (c. 1)，優(yōu)選在預(yù)備步驟之后，優(yōu)選當(dāng)壓力超過密封的液體容納容器的預(yù)定最大安全壓力時 優(yōu)選經(jīng)由壓力安全閥釋放一部分氣體或液槽。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，氣體優(yōu)選可以但不必須包括惰性氣體。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選可以但不必須預(yù)先確定預(yù)備步驟中 的氣體壓力，優(yōu)選與用于步驟(a)中的已聚焦流和步驟(b)中的聚焦流的相應(yīng)流速平衡，以 保持液槽處于基本上恒定的液位。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述方法優(yōu)選可以但不必須還包括步驟 (b. 1)，優(yōu)選在步驟(b)之后，使液槽保持在攪拌狀態(tài)下。優(yōu)選可以但不必須在步驟(C)使 微珠固化。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(b. 1)中，攪拌棒優(yōu)選可以 但不必須使液槽保持在攪拌狀態(tài)下。攪拌棒優(yōu)選可以但不必須包括電動攪拌棒或磁性攪拌棒。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述方法優(yōu)選可以但不必須還包括步驟 (d. 1)，優(yōu)選在步驟(d)之后，優(yōu)選可以但不必須從液槽中回收基本上固化的微珠。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述方法優(yōu)選可以但不必須還包括步驟 (e)，即重新利用優(yōu)選在步驟(d)中從液槽中流出的所述體積的聚焦流體中的至少一部分優(yōu)選作為流動到與步驟(b)中的已聚焦流交匯的聚焦流的至少一部分。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，介質(zhì)優(yōu)選可以但不 必須包括有機(jī)溶劑。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，聚合物優(yōu)選可以但 不必須基本上是疏水的。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，聚合物優(yōu)選可以但 不必須包括聚苯乙烯粉末和/或其衍生物。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(b)中，聚焦流體優(yōu)選可以 但不必須包括水。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，聚合物溶液和/懸浮 液優(yōu)選可以但不必須還包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的顆粒。優(yōu)選在步驟(c)中，微珠中 的每個優(yōu)選可以但不必須結(jié)合可識別的一組顆粒。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，顆粒優(yōu)選可以但不 必須包括熒光團(tuán)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，顆粒優(yōu)選可以但不 必須包括納米顆粒。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，顆粒優(yōu)選可以但不 必須包括量子點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，顆粒優(yōu)選可以但不 必須包括量子點(diǎn)和/或磁性納米顆粒的組合。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選在步驟(a)中，聚合物溶液和/或懸 浮液優(yōu)選可以但不必須具有重量百分比大約0. 04(4wt% )的濃度。根據(jù)本發(fā)明，還公開了一種根據(jù)上述方法中的任何一個形成的微珠。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，微珠優(yōu)選可以但不必須包括在其表面上 的一個或多個官能團(tuán)。這些官能團(tuán)優(yōu)選可以但不必須適于可操作地與生物識別分子結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，可操作地與生物識別分子結(jié)合的微珠優(yōu) 選可以但不必須適于作為優(yōu)選在多元診斷試驗中并且優(yōu)選用于檢測一種或多種疾病的探 針。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，疾病優(yōu)選可以但不必須包括瘧疾、HIV、 肝炎B、肝炎C、登革熱病毒或禽流感(H5N1)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，可操作地與生物識別分子結(jié)合的微珠優(yōu) 選可以但不必須適于作為優(yōu)選在多元診斷試驗中并優(yōu)選用于檢測一種或多種基因表達(dá)因 子的探針。根據(jù)本發(fā)明，另外公開了一種用于形成一個或多個濃縮體積的微珠的系統(tǒng)。該系 統(tǒng)包括液槽、聚焦流體、和包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的聚合物的聚合物溶液和/或懸浮 液。該系統(tǒng)還包括流動聚焦裝置。其包括聚合物噴嘴和聚焦噴嘴。聚合物噴嘴可操作地傳 送聚合物溶液和/或懸浮液的已聚焦流。聚焦噴嘴可操作地傳送聚焦溶液的聚焦流。流動 聚焦裝置可操作地將已聚焦流和聚焦流傳送到相互交匯點(diǎn)。流動聚焦裝置可操作地使聚焦 流和已聚焦流流入液槽內(nèi)，以在液槽中形成微珠。所述系統(tǒng)還包括被形成為限定出口的液體容納容器。該液體容納容器可操作地包含液槽。液體容納容器可操作地經(jīng)由出口將一定 體積的聚焦流體傳送離開液槽，以對液槽中的微珠進(jìn)行濃縮。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選可以根據(jù)相互關(guān)系分別預(yù)先確定 ( )已聚焦流穿過聚合物噴嘴、(ii)聚焦流穿過聚焦噴嘴、以及(iii)聚焦流體穿過出口的 操作流速，并優(yōu)選保持液槽處于基本上恒定的液位。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，液體容納容器優(yōu)選可以但不必須優(yōu)選在 出口上包括一個或多個過濾器。所述一定體積的聚焦流體優(yōu)選可以但不必須通過過濾器可 操作地優(yōu)選被傳送離開液槽。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，過濾器優(yōu)選可以但不必須可操作地使微 珠優(yōu)選保留在液槽中。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，過濾器優(yōu)選可以但不必須可操作地使基 本上單分散性的一組微珠優(yōu)選保留在液槽中。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，過濾器優(yōu)選可以但不必須可操作地將微 珠分成一個或多個微珠集合。每個集合優(yōu)選可以但不必須包括各自單分散性的一組微珠。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，流動聚焦裝置優(yōu)選可以但不必須還包括 流動聚焦主體。該流動聚焦主體優(yōu)選可以但不必須限定了內(nèi)腔和出口部分。已聚焦流和聚 焦流優(yōu)選可以但不必須可操作地被傳送到腔中相互交匯點(diǎn)。聚焦流和已聚焦流優(yōu)選可以但 不必須可操作地從流動聚焦主體的出口部分流出。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，流動聚焦主體的出口部分優(yōu)選可以但不 必須可操作地位于液槽的液位以下。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，已聚焦流優(yōu)選可以但不必須由聚焦流體 可操作地聚焦。聚焦流和已聚焦流優(yōu)選可以但不必須可操作地作為單個流動流從出口部分 流出。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，聚焦流優(yōu)選可以但不必須在單個流動流 中基本上圍繞已聚焦流。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，液體容納容器優(yōu)選可以但不必須相對于 外部環(huán)境可操作地得到密封。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，流動聚焦裝置優(yōu)選可以但不必須可操作 地將已聚焦流和聚焦流傳送到液體容納容器中的相互交匯點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述系統(tǒng)優(yōu)選可以但不必須還包括優(yōu)選 處于預(yù)定壓力下并優(yōu)選可操作地包含在液體容納容器內(nèi)的一定體積的氣體。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述系統(tǒng)優(yōu)選可以但不必須還包括氣體 壓力源。液體容納容器優(yōu)選可以但不必須被形成為限定進(jìn)口閥。氣體壓力源優(yōu)選可以但不 必須可操作地優(yōu)選經(jīng)由進(jìn)口閥使優(yōu)選液體容納容器中的氣體加壓。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，液體容納容器優(yōu)選可以但不必須被形成 為限定壓力安全閥。當(dāng)壓力超出密封的液體容納容器的預(yù)定最大安全壓力時，壓力安全閥 優(yōu)選可以但不必須可操作地釋放一部分氣體或液槽。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選可以但不必須在液體容納容器的出 口上設(shè)置壓力安全閥并與其處于可操作流體關(guān)系。當(dāng)壓力超出預(yù)定最大安全壓力時，壓力安全閥優(yōu)選可以但不必須可操作地釋放一部分液槽。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，氣體優(yōu)選可以但不必須包括惰性氣體。 根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，優(yōu)選預(yù)先確定(i)氣體的壓力，和/或 ( )已聚焦流穿過聚合物噴嘴和(iii)聚焦流穿過聚焦噴嘴的操作流速，——優(yōu)選根據(jù)相 互關(guān)系，優(yōu)選以保持液槽處于基本上恒定的液位。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，液體容納容器優(yōu)選可以但不必須還包括 攪拌棒。該攪拌棒優(yōu)選可以但不必須可操作地使液槽處于攪拌狀態(tài)下。液槽優(yōu)選可以但不 必須可操作地使微珠固化。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，攪拌棒優(yōu)選可以但不必須包括電動攪拌 棒或磁性攪拌棒。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，液體容納容器優(yōu)選可以但不必須被形成 為限定密封孔。該密封孔優(yōu)選可以但不必須選擇性打開以優(yōu)選通過該孔從液槽中基本上回 收固化的微珠。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，所述系統(tǒng)優(yōu)選可以但不必須還包括在出 口與聚焦噴嘴之間流體連通的導(dǎo)管，優(yōu)選以可操作地使可操作地優(yōu)選經(jīng)由出口被傳送離開 液槽的一定體積的聚焦流體的至少一部分再次循環(huán)優(yōu)選作為可操作地由聚焦噴嘴傳送的 聚焦流的至少一部分。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，介質(zhì)優(yōu)選可以但不必須包括有機(jī)溶劑。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，有機(jī)溶劑優(yōu)選可以但不必須包括三氯甲
烷或二氯甲烷。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，聚合物優(yōu)選可以但不必須基本上是疏水 的。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，聚合物優(yōu)選可以但不必須包括聚苯乙烯 粉末和/或其衍生物。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，聚焦流體優(yōu)選可以但不必須包含水。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，聚合物溶液和/或懸浮液優(yōu)選可以但不 必須還包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的顆粒。微珠中的每個優(yōu)選可以但不必須結(jié)合可識別
的一組顆粒。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，顆粒優(yōu)選可以但不必須包括熒光團(tuán)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，顆粒優(yōu)選可以但不必須包括納米顆粒。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，納米顆粒優(yōu)選可以但不必須包括半導(dǎo)體 納米顆粒、磁性納米顆粒、金屬導(dǎo)體納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、和/或熒光性納米顆 粒。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，顆粒優(yōu)選可以但不必須包括量子點(diǎn)。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，顆粒優(yōu)選可以但不必須包括量子點(diǎn)和磁 性納米顆粒的組合。根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，聚合物溶液和/或懸浮液優(yōu)選可以但不 必須具有重量百分比大約0. 04(4wt% )的濃度。根據(jù)本發(fā)明，公開了另一種用于形成一個或多個濃縮體積的微珠的系統(tǒng)。該系統(tǒng)被用于液槽、聚焦流體和/或聚合物溶液和/或懸浮液。所述聚合物溶液和/或懸浮液包括 分解和/或分散在介質(zhì)中的聚合物。該系統(tǒng)包括流動聚焦裝置。其包括聚合物噴嘴和聚焦 噴嘴。聚合物噴嘴可操作地傳送聚合物溶液和/或懸浮液的已聚焦流。聚焦噴嘴可操作地 傳送聚焦溶液的聚焦流。流動聚焦裝置可操作地將已聚焦流和聚焦流傳送到相互交匯點(diǎn)。 流動聚焦裝置可操作地使聚焦流和已聚焦流流入液槽內(nèi)，以在液槽中形成微珠。該系統(tǒng)還 包括被形成為限定出口的液體容納容器。該液體容納容器可操作地包含液槽并可操作地經(jīng) 由出口將一定體積的聚焦流體傳送離開液槽，以對液槽中的微珠進(jìn)行濃縮。從另一角度說，本發(fā)明被認(rèn)為包括制造聚合物微珠的方法。本發(fā)明的方法包括以 下步驟(a)穿過聚焦噴嘴引導(dǎo)聚焦流體以形成聚焦流；(b)穿過聚合物噴嘴引導(dǎo)聚合物溶 液和/或懸浮液(或“已聚焦流體”)以形成已聚焦流；(c)使聚焦流和已聚焦流在液體容 納容器內(nèi)交匯——優(yōu)選但不必須在容器中的液位以下——以形成微珠。優(yōu)選可以但不必須 通過調(diào)節(jié)容器中液體的體積來控制容器中微珠的濃度。根據(jù)本發(fā)明一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，已聚焦流體優(yōu)選可以但不必須包括聚合物 溶液和/或懸浮液。聚焦流體優(yōu)選可以但不必須包括水。根據(jù)一種優(yōu)選實施方式的內(nèi)容，本發(fā)明還擴(kuò)展到用于制造聚合物微珠的系統(tǒng)。該 系統(tǒng)包括液體容納容器和噴嘴組件。噴嘴組件優(yōu)選可以定位在容器內(nèi)。噴嘴組件優(yōu)選可以 包括產(chǎn)生聚焦流的聚焦噴嘴和產(chǎn)生已聚焦流體流的聚合物噴嘴(或“已聚焦噴嘴”)。噴嘴 優(yōu)選可操作以使聚焦流與已聚焦流體流交匯，從而由已聚焦流形成微珠。在參照下文簡要描述的附圖考慮以下詳細(xì)描述和附加權(quán)利要求時將會更清楚地 了解到本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、特征和/或特性，以及所述方法和系統(tǒng)相關(guān)要素的操作方法和/ 或功能，和/或制造步驟、部分和/或經(jīng)濟(jì)性的組合。


從以下附圖中將會更詳盡了解到本發(fā)明的新穎性特征以及其他目的和優(yōu)點(diǎn)，這些 新穎特征被認(rèn)為是有關(guān)本發(fā)明系統(tǒng)和方法的結(jié)構(gòu)、組織、使用、和操作方法的特性，在所述 附圖中現(xiàn)在通過舉例說明本發(fā)明目前優(yōu)選的實施方式。然而，應(yīng)該清楚地認(rèn)識到這些附圖 僅僅是出于示例和描述的目的，而并不被認(rèn)為是限制本發(fā)明。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式用于形成濃縮體積的微珠的系統(tǒng)的正視圖；圖2是圖1所示的系統(tǒng)的分解視圖；圖3是圖1所示的系統(tǒng)的流動聚焦裝置的正剖視圖，以虛線輪廓表示區(qū)域3A ；圖3A是從圖3截取的區(qū)域3A的放大圖；以及圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式的共軛和結(jié)合微珠的示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參照圖1-4，在此提出的本發(fā)明的系統(tǒng)和方法優(yōu)選可以包括或組合使用液槽 306、聚焦流體300和已聚焦流體(優(yōu)選為聚合物溶液和/或懸浮液)150。如圖1所示，系統(tǒng)優(yōu)選包括流動聚焦裝置10和液體容納容器100。流動聚焦裝置 10包括兩個流體噴嘴一也就是已聚焦流體噴嘴(備選被稱為“聚合物噴嘴”)20和聚焦噴 嘴30。優(yōu)選地，聚合物溶液和/或懸浮液150被供給到聚合物噴嘴20。聚焦流體300被供給到聚焦噴嘴30。流動聚焦裝置10還包括流動聚焦主體40，其具有內(nèi)腔46——可操作地 是從聚合物噴嘴20流動的已聚焦流152和從聚焦噴嘴30流動的聚焦流302的交匯點(diǎn)154 的位置。聚焦流302中的聚焦流體300被引導(dǎo)到與聚焦主體40的內(nèi)腔46中的已聚焦流 (備選地被稱為“聚合物流”)152接觸，以使聚合物流152向流動聚焦主體40的出口部分 50聚焦。從交匯點(diǎn)154 (在圖3A中最清楚地看見)，已聚焦流152和聚焦流302作為單個流 動流402流動穿過出口部分(或“小孔”)50，并流出流動聚焦主體40。聚焦流體300 (在聚 焦流302中)和已經(jīng)聚焦的聚合物流152由此作為單個流動流402從內(nèi)腔46中穿過小孔 50流出。在該位置，在單個流動流402中聚焦流302基本上圍繞已聚焦流152。單個流動 流402隨后從聚焦主體40的出口部分50流出。懸垂微滴406與單個流動流402的前緣部分404脫離 ，以形成由液槽306中的聚 焦流體300圍繞的微珠(仍然為濕的)500。本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式采用聚苯乙烯聚合物溶液和/或懸浮液作為已聚焦 流體150，并采用水作為聚焦流體300。該優(yōu)選實施方式適用于形成聚苯乙烯微珠500。微珠500被收集在容納液體的容器100外部的液槽306內(nèi)。隨后，微珠500得到 固化。在根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，并在圖1中最清楚地可見，流動聚焦主體40的 出口部分50浸沒在液槽306中。優(yōu)選地，液槽306還包含聚焦流體300——也就是優(yōu)選為 水溶液。液槽306優(yōu)選可以在微珠500的持續(xù)固化過程中保持在攪拌狀態(tài)(如此外其他地 方所述)下。優(yōu)選在從液槽306中取出微珠500之前使其固化。流動聚焦裝置10包含在液體容納容器100內(nèi)，如圖1所示。噴嘴20、30的端部位 于容器100內(nèi)。同樣，在容器100的容積內(nèi)發(fā)射流動流152、302、402。容器100在圖2中更 詳細(xì)地示出。容器100包括分別通過0形環(huán)215和225密封在上板210和下板220上的玻璃圓 筒200。盡管大氣壓力優(yōu)選足以推動濾液穿過過濾器235并進(jìn)入濾液口 230內(nèi)，但可以經(jīng)由 壓力進(jìn)口閥260提供另外的壓力。在圖1中最清楚地看到，容器100優(yōu)選可操作地相對于 外部環(huán)境98得到密封。容器100可以經(jīng)由氣體壓力源330得到加壓，所述氣體壓力源穿過 壓力進(jìn)口閥260供給承壓氣體320，優(yōu)選是惰性氣體(例如氮)。壓力安全閥232優(yōu)選可以安裝在濾液口 230 (備選地被稱為出口 230)上，以有 助于控制容器100內(nèi)的壓力，并消除(或降低)容器100發(fā)生超出玻璃圓筒200能夠承 受的最大壓力的任何危險。對于一些示例性玻璃圓筒200來說，最大壓力通常在大約 6bar (90psi)。流體進(jìn)口 120、130優(yōu)選分別將聚合物溶液和/或懸浮液150和聚焦流體300供給 到容器100內(nèi)以及噴嘴20、30內(nèi)，如圖1所示。流體進(jìn)口 120中的第一個將聚合物溶液和 /或懸浮液150供給到聚合物噴嘴20，并且流體進(jìn)口 130中的第二個將聚焦流體300供給 到聚焦噴嘴30。選擇性操作的孔250允許水導(dǎo)入容器100中的液槽306內(nèi)。流動聚焦裝置10優(yōu) 選浸沒在液槽306中。在過程的末尾，優(yōu)選可以通過孔250從容器100中取出懸浮且固化的微珠500。優(yōu)選設(shè)置磁性或電子的攪拌棒240以在固化微珠500的過程中攪拌容器100中的 成分。在圖2中最清楚地看見，可以通過支柱270和螺紋旋鈕275選擇性組裝和/或拆 除容器100。然而可以采用本領(lǐng)域之前已知的其他組裝和拆除方法代替所述方法。
根據(jù)本發(fā)明形成的微珠500的尺寸可以取決于噴嘴20、30中的流速以及所采用的 聚合物的濃度。微珠500優(yōu)選通過過濾器235保持(或收集)在容器100內(nèi)。優(yōu)選經(jīng)由濾 液口 230從液槽306中清除大量聚焦流體300 (優(yōu)選為水)。過濾器類型可以根據(jù)被發(fā)現(xiàn)聚 焦在液槽306中的微珠500的尺寸而預(yù)先確定。過濾器235還可以被用于確保、便于或提高微珠500的單分散性的可能性。(盡管 在附圖中未示出，但可以想到可以采用一系列超細(xì)過濾器235將微珠500分成多個不同單 分散性的集合。)在這些和其他可想到的實施方式中，存在著一個或多個過濾器235堵塞和 /或需要聚焦流體300進(jìn)一步凈化(例如在重復(fù)利用聚焦流體300之前)的一定危險。實施例1 為了利用在此所述的方法和系統(tǒng)產(chǎn)生6μπι的聚苯乙烯珠，市場上可以 買到的聚苯乙烯粉末(由加拿大安大略省Oakville的Sigma-Aldrich Canada Ltd.提供) 得到溶解和/或分散到二氯甲烷內(nèi)以形成4%的聚合物溶液和/或懸浮液。所得到的溶液 隨后利用注射泵(也就是由美國佛羅里達(dá)州的Sarasota的World Precision Instrument, Inc.提供的SP1001 注射泵)以lmL/h的速率與采用數(shù)字齒輪泵(由美國伊利諾斯州 的 Vernon Hills 的 Cole-Parmer Instrument Company 提供)以 180mL/h 的速率供給的 作為聚焦流體300的水一起被導(dǎo)入市場上可以買到的噴嘴(也就是由西班牙Seville的 Ingeniatrics S. L.提供的Avant-l 噴嘴)內(nèi)。在反應(yīng)過程中，超濾容器內(nèi)的噴嘴在攪拌 狀態(tài)下被浸沒在IOOmL水溶液內(nèi)。所采用的水溶液的體積取決于容器100的容積和噴嘴的 位置。采用0. 65 μ m尺寸的混合物纖維素酯過濾器235 (由美國馬薩諸塞州Billerica的 Millipore Corporation提供)。在合成之后，濾液口 230關(guān)閉并且通過孔250取出懸浮的 微珠500。實施例2 為了利用在此所述的方法和系統(tǒng)形成5μπι的聚苯乙烯珠，市場上可以 買到的聚苯乙烯粉末(由加拿大安大略省Oakville的Sigma-Aldrich Canada Ltd.提供) 得到溶解和/或分散到二氯甲烷內(nèi)以形成4%的聚合物溶液和/或懸浮液。所得到的溶液 隨后利用注射泵(也就是由美國佛羅里達(dá)州的Sarasota的World Precision Instrument, Inc.提供的SP1001 注射泵)以0. SmL/h的速率與采用數(shù)字齒輪泵(由美國伊利諾斯州 的 Vernon Hills 的 Cole-Parmer Instrument Company 提供)以 180mL/h 的速率供給的 作為聚焦流體300的水一起被導(dǎo)入市場上可以買到的噴嘴(也就是由西班牙Seville的 Ingeniatrics S. L.提供的Avant-l 噴嘴)內(nèi)。在反應(yīng)過程中，超濾容器內(nèi)的噴嘴在攪拌 狀態(tài)下被浸沒在IOOmL水溶液內(nèi)。所采用的水溶液的體積取決于容器100的容積和噴嘴的 位置。采用0. 65 μ m尺寸的混合物纖維素酯過濾器235 (由美國馬薩諸塞州Billerica的 Millipore Corporation提供)。在合成之后，濾液口 230關(guān)閉并且通過孔250取出懸浮的 微珠500。通過根據(jù)已聚焦溶液150和聚焦流體300的流速控制容器100內(nèi)的液位310，優(yōu)選 可以獲得平衡點(diǎn)。這樣并部分取決于大氣壓力，微珠500在容器100中的液體懸浮體積一直基本上保持恒定。過量的聚焦流體300被濾出。同樣，微珠500在容器100內(nèi)的濃度提 高。因而，優(yōu)選在更小容積的液槽306中產(chǎn)生高濃度的微珠500，優(yōu)選無需多個離心分離和 /或其他離心步驟。另外，引出的液體可以重復(fù)利用并作為聚焦流體300經(jīng)由導(dǎo)管280 (在 圖1和2中最清楚地可見)回流。通過這種方式，根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)和方法優(yōu)選可以有助 于在大規(guī)模生產(chǎn)微珠500時降低對大體積聚焦流體300的需要。例如，采用目前的濃度控制的流動聚焦方法和系統(tǒng)在10小時周期內(nèi)合成5μπι 的微珠——采用300mL容器同時容器內(nèi)的微珠懸浮液體積保持在IOOmL——將產(chǎn)生大約 0. 4wt%濃度下的大約5820百萬個微珠。IOOmL的微珠懸浮液可以通過將該體積分離成 2X 50mL的Falcon管并對它們進(jìn)行離心而得到進(jìn)一步濃縮。通過比較，在相同的10小時周 期內(nèi)，現(xiàn)有技術(shù)的合成方法會產(chǎn)生大致相等數(shù)量的 微珠(也就是大約5820百萬個微珠)， 但在1.9L(1910mL)總體積中的濃度僅為0. 02wt %。為了隨后進(jìn)行濃縮，該溶液需要采用 39X50ml的Falcon管。在該實例中，本發(fā)明提供的微珠溶液在相同的10小時周期內(nèi)具有 大約20倍的更大濃度。期望采用更小的容器生產(chǎn)甚至更大濃度的珠溶液，也許達(dá)到在前合 成方法的濃度的200倍?，F(xiàn)在參照圖4，示出了包括根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施方式制成的微珠500的共軛800。 微珠500包含一組顆粒506——更具體地，兩種類型的量子點(diǎn)506A、506B組成的一組顆粒 506——封裝在微珠500內(nèi)。微珠500的表面502具有與生物識別分子600可操作地結(jié)合 的官能團(tuán)504，所述生物識別分子600本身可操作地結(jié)合在目標(biāo)分子700 (例如用于傳染、疾 病和/或基因表達(dá)因子的標(biāo)記物)上。量子點(diǎn)506A、506B的可識別組506在照射之后適于基于顏色和/或強(qiáng)度產(chǎn)生一個 或多個可識別的光譜信號。在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下可以在根據(jù)本發(fā)明的其他實施方式的設(shè)計 和制造中采用其他改進(jìn)和變形，本發(fā)明僅由本申請的附加權(quán)利要求限定。盡管已經(jīng)在量子點(diǎn)的范圍內(nèi)提出了上述優(yōu)選實施方式，但所述方法和系統(tǒng)同樣可 以應(yīng)用于其他顆粒，包括納米顆粒。能夠與根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)結(jié)合使用的納米顆粒 的類型優(yōu)選可以包括但不局限于硬質(zhì)納米顆粒、聚合物納米顆粒、磁性納米顆粒、金屬導(dǎo)體 納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、熒光性納米顆粒和磷光性納米顆粒。以上描述為了示例的目的提出，并不是要窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制于所公開的準(zhǔn)確形 式。根據(jù)上述教導(dǎo)可以實現(xiàn)許多改變和變化并且這些是本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的。本發(fā) 明的范圍不是由說明書而是由權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種形成一個或多個濃縮體積的微珠的方法，該方法包括以下步驟(a)使聚合物溶液和/或懸浮液的已聚焦流流向液槽，聚合物溶液和/或懸浮液包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的聚合物；(b)使聚焦流體的聚焦流流向液槽，并達(dá)到與已聚焦流交匯；(c)使聚焦流和已聚焦流從相互交匯點(diǎn)流出以在液槽中形成微珠；以及(d)使一定體積的聚焦流體從液槽中流出以對液槽中的微珠進(jìn)行濃縮。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(d)中，控制液槽以保持在基本上恒 定的液位。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過使步驟(a)中的已聚焦流、步驟(b)中 的聚焦流和步驟(d)中的聚焦流體的相應(yīng)流速平衡來保持基本上恒定的液位。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟(d)中，所述體積的聚焦流體流過一 個或多個過濾器。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(d)中，過濾器使微珠保留在液槽中。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在步驟(d)中，過濾器使基本上單分散性的 一組微珠保留在液槽中。
7.如權(quán)利要求4或5中任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(d)中，過濾器將微 珠分成一個或多個微珠集合，每個集合包括相應(yīng)單分散性的一組微珠。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在流動聚焦主體的內(nèi)腔內(nèi)執(zhí)行步驟(a)和 (b)中的至少一個。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(a)和(b)都在流動聚焦主體的內(nèi)腔內(nèi) 執(zhí)行，流動聚焦主體的出口部分位于液槽的液位以下，并且在步驟(c)中，聚焦流和已聚焦 流從流動聚焦主體的出口部分流出。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在步驟(b)，通過聚焦流體將已聚焦流聚 焦，并且在步驟(c)中，聚焦流和已聚焦流作為單個流動流從出口部分流出。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，在步驟(c)中，聚焦流在單個流動流中基 本上圍繞已聚焦流。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括預(yù)備步驟，即在步驟(a)之前在密封 的液體容納容器內(nèi)提供液槽。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，步驟(a)到步驟(c)中的至少一個在液體 容納容器內(nèi)執(zhí)行。
14.如權(quán)利要求12和13中任意一項所述的方法，其特征在于，在預(yù)備步驟中，液體容納 容器另外包含在預(yù)定壓力下的一定體積的氣體。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在預(yù)備步驟中，氣體壓力源經(jīng)由進(jìn)口閥使 密封的液體容納容器中氣體加壓。
16.如權(quán)利要求14-15中任意一項所述的方法，其特征在于，還包括步驟(c.1)，即在預(yù) 備步驟之后當(dāng)壓力超過密封的液體容納容器的預(yù)定最大安全壓力時經(jīng)由壓力安全閥釋放 一部分氣體或液槽。
17.如權(quán)利要求14-16中任意一項所述的方法，其特征在于，氣體包括惰性氣體。
18.如權(quán)利要求14-17中任意一項所述的方法，其特征在于，在預(yù)備步驟中預(yù)先確定氣體壓力，與用于步驟(a)中的已聚焦流和步驟(b)中的聚焦流的相應(yīng)流速平衡，以保持液槽 處于基本上恒定的液位。
19.如權(quán)利要求1-18中任意一項所述的方法，其特征在于，還包括步驟(b.1)，在步驟 (b)之后使液槽保持在攪拌狀態(tài)下，并且其中在步驟(c)使微珠固化。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，在步驟(b.1)中，攪拌棒使液槽保持在攪 拌狀態(tài)下，并且攪拌棒包括電動攪拌棒或磁性攪拌棒。
21.如權(quán)利要求19-20中任意一項所述的方法，其特征在于，還包括步驟(d.1)，在步驟 (d)之后從液槽中回收固化的微珠。
22.如權(quán)利要求1-21中任意一項所述的方法，其特征在于，還包括步驟(e)，即再次循 環(huán)在步驟(d)中從液槽中流出的所述體積的聚焦流體中的至少一部分作為流動到與步驟 (b)中的已聚焦流交匯的聚焦流的至少一部分。
23.如權(quán)利要求1-22中任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(a)，介質(zhì)包括有機(jī) 溶劑。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，有機(jī)溶劑包括三氯甲烷或二氯甲烷。
25.如權(quán)利要求1-24中任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，聚合物基本 上是疏水的。
26.如權(quán)利要求1-25中任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，聚合物包括 聚苯乙烯粉末或其衍生物。
27.如權(quán)利要求1-26中任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(b)中，聚焦流體包 括水。
28.如權(quán)利要求1-27中任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，聚合物溶液 還包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的顆粒，并且在步驟(c)中，每個微珠結(jié)合可識別的一組顆 粒。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，顆粒包括熒光團(tuán)。
30.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，顆粒包括納米顆粒。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，納米顆粒包括半導(dǎo)體納米顆粒、磁性納米 顆粒、金屬導(dǎo)體納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、熒光性納米顆粒或磷光性納米顆粒。
32.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，顆粒包括量子點(diǎn)。
33.如權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，顆粒包括量子點(diǎn)和磁性納 米顆粒的組合。
34.如權(quán)利要求1-33中任意一項所述的方法，其特征在于，在步驟(a)中，聚合物溶液 和/或懸浮液具有重量百分比大約0. 04(4wt% )的濃度。
35.一種根據(jù)權(quán)利要求1-34中任意一項所述的方法形成的微珠。
36.如權(quán)利要求35所述的微珠，其特征在于，包括在其表面上的一個或多個官能團(tuán)，這 些官能團(tuán)適于可操作地與生物識別分子結(jié)合。
37.如權(quán)利要求36所述的微珠，其特征在于，可操作地與生物識別分子結(jié)合的微珠適 于作為在用于檢測一種或多種疾病的多元診斷試驗中的探針。
38.如權(quán)利要求37所述的微珠，其特征在于，疾病包括瘧疾、HIV、肝炎B、肝炎C、登革 熱病毒或禽流感(H5N1)。
39.如權(quán)利要求36所述的微珠，其特征在于，可操作地與生物識別分子結(jié)合的微珠適 于作為在用于檢測一種或多種基因表達(dá)因子的多元診斷試驗中的探針。
40.一種用于形成一個或多個濃縮體積的微珠的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)液槽、聚焦流體、和包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的聚合物的聚合物溶液和/或懸 浮液；(b)流動聚焦裝置，其包括(i)可操作地傳送聚合物溶液和/或懸浮液的已聚焦流的聚合物噴嘴；以及(ii)可操作地傳送聚焦溶液的聚焦流的聚焦噴嘴；流動聚焦裝置可操作地將已聚焦流和聚焦流傳送到相互交匯點(diǎn)，并且流動聚焦裝置可 操作地使聚焦流和已聚焦流流入液槽內(nèi)，以在液槽中形成微珠；以及(c)被形成為限定出口的液體容納容器，該液體容納容器可操作地包含液槽并經(jīng)由出 口可操作地將一定體積的聚焦流體傳送離開液槽，以對液槽中的微珠進(jìn)行濃縮。
41.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)相互關(guān)系分別預(yù)先確定(i)已聚焦流 穿過聚合物噴嘴、(ii)聚焦流穿過聚焦噴嘴、以及(iii)聚焦流體穿過出口的操作流速，以 保持液槽處于基本上恒定的液位。
42.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，液體容納容器在出口上包括一個或多個 過濾器，所述一定體積的聚焦流體可操作地被傳送通過過濾器離開液槽。
43.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于，過濾器可操作地使微珠保留在液槽中。
44.如權(quán)利要求42所述的系統(tǒng)，其特征在于，過濾器可操作地使基本上單分散性的一 組微珠保留在液槽中。
45.如權(quán)利要求42和43中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，過濾器可操作地將微珠 分成一個或多個微珠集合，每個集合包括各自單分散性的一組微珠。
46.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，流動聚焦裝置還包括限定了內(nèi)腔和出口 部分的流動聚焦主體，已聚焦流和聚焦流可操作地被傳送到內(nèi)腔中相互交匯點(diǎn)，并且聚焦 流和已聚焦流可操作地從流動聚焦主體的出口部分流出。
47.如權(quán)利要求46所述的系統(tǒng)，其特征在于，流動聚焦主體的出口部分可操作地位于 液槽的液位以下。
48.如權(quán)利要求46和47中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，已聚焦流被聚焦流體可 操作地聚焦，并且聚焦流和已聚焦流可操作地作為單個流動流從出口部分流出。
49.如權(quán)利要求48所述的系統(tǒng)，其特征在于，聚焦流在單個流動流中基本上圍繞已聚 焦流。
50.如權(quán)利要求40所述的系統(tǒng)，其特征在于，液體容納容器相對于外部環(huán)境可操作地 得到密封。
51.如權(quán)利要求50所述的系統(tǒng)，其特征在于，流動聚焦裝置可操作地將已聚焦流和聚 焦流傳送到液體容納容器中的相互交匯點(diǎn)。
52.如權(quán)利要求50和51中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括可操作地包含在 液體容納容器內(nèi)并處于預(yù)定壓力下的一定體積的氣體。
53.如權(quán)利要求52所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括氣體壓力源，其中液體容納容器被 形成為限定進(jìn)口閥，并且氣體壓力源可操作地經(jīng)由進(jìn)口閥使液體容納容器中的氣體加壓。
54.如權(quán)利要求52-53中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，液體容納容器被形成為限 定壓力安全閥，并且當(dāng)壓力超出密封的液體容納容器的預(yù)定最大安全壓力時，壓力安全閥 可操作地釋放一部分氣體或液槽。
55.如權(quán)利要求54所述的系統(tǒng)，其特征在于，在液體容納容器的出口上設(shè)置壓力安全 閥并與其處于可操作流體關(guān)系，并且當(dāng)壓力超出預(yù)定最大安全壓力時，壓力安全閥可操作 地釋放一部分液槽。
56.如權(quán)利要求52-55中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，氣體包括惰性氣體。
57.如權(quán)利要求52-56中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，(i)預(yù)先確定氣體的壓力， 與(ii)已聚焦流穿過聚合物噴嘴和(iii)聚焦流穿過聚焦噴嘴的操作流速平衡，以保持液 槽處于基本上恒定的液位。
58.如權(quán)利要求40-57中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，液體容納容器還包括可操 作地使液槽處于攪拌狀態(tài)下的攪拌棒，并且液槽可操作地使微珠固化。
59.如權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其特征在于，攪拌棒包括電動攪拌棒或磁性攪拌棒。
60.如權(quán)利要求58-59中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，液體容納容器被形成為限 定密封孔，該密封孔選擇性打開以通過該孔從液槽中回收固化的微珠。
61.如權(quán)利要求40-60中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括在出口與聚焦噴嘴 之間流體連通的導(dǎo)管，以使經(jīng)由出口可操作地被傳送離開液槽的一定體積的聚焦流體的至 少一部分可操作地再次循環(huán)作為由聚焦噴嘴可操作地傳送的聚焦流的至少一部分。
62.如權(quán)利要求40-61中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，介質(zhì)包括有機(jī)溶劑。
63.如權(quán)利要求62所述的系統(tǒng)，其特征在于，有機(jī)溶劑包括三氯甲烷或二氯甲烷。
64.如權(quán)利要求40-63中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，聚合物基本上是疏水的。
65.如權(quán)利要求40-64中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，聚合物包括聚苯乙烯粉末 或其衍生物。
66.如權(quán)利要求40-65中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，聚焦流體包含水。
67.如權(quán)利要求40-66中任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，聚合物溶液和/或懸浮液 還包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的顆粒，并且每個微結(jié)合可識別的一組顆粒。
68.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其特征在于，顆粒包括熒光團(tuán)。
69.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其特征在于，顆粒包括納米顆粒。
70.如權(quán)利要求69所述的系統(tǒng)，其特征在于，納米顆粒包括半導(dǎo)體納米顆粒、磁性納米 顆粒、金屬導(dǎo)體納米顆粒、金屬氧化物納米顆粒、熒光性納米顆?；蛄坠庑约{米顆粒。
71.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其特征在于，顆粒包括量子點(diǎn)。
72.如權(quán)利要求67所述的系統(tǒng)，其特征在于，顆粒包括量子點(diǎn)和磁性納米顆粒的組合。
73.如權(quán)利要求40-72任意一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，聚合物溶液和/或懸浮液具 有重量百分比大約0. 04(4wt% )的濃度。
74.一種用于形成一個或多個濃縮體積的微珠的系統(tǒng)，該系統(tǒng)被用于液槽、聚焦流體和 包括分解和/或分散在介質(zhì)中聚合物的聚合物溶液和/或懸浮液，該系統(tǒng)包括(a)流動聚焦裝置，其包括(i)可操作地傳送聚合物溶液和/或懸浮液的已聚焦流的聚合物噴嘴；以及(ii)可操作地傳送聚焦溶液的聚焦流的聚焦噴嘴；流動聚焦裝置可操作地將已聚焦流和聚焦流傳送到相互交匯點(diǎn)，并且流動聚焦裝置可 操作地使聚焦流和已聚焦流流入液槽內(nèi)，以在液槽中形成微珠；以及(b)被形成為限定出口的液體容納容器，該液體容納容器可操作地包含液槽并經(jīng)由出 口可操作地將一定體積的聚焦流體傳送離開液槽，以對液槽中的微珠進(jìn)行濃縮。全文摘要
在用于形成濃縮體積的微珠的方法和系統(tǒng)中，聚合物溶液和/或懸浮液包括溶解和/或分散在介質(zhì)中的聚合物。聚焦流體和聚合物溶液和/或懸浮液的液流流向液槽并流動到相互交匯點(diǎn)，以使聚合物溶液和/或懸浮液聚焦。聚合物溶液和/或懸浮液流在液槽中形成微珠。從液槽中引出一些聚焦流體以對模具液槽中的微珠進(jìn)行濃縮。該系統(tǒng)包括流動聚焦裝置和液體容納容器。聚焦裝置包括聚合物和聚焦噴嘴。所述容器包含液槽并具有出口，穿過該出口從液槽中引出聚焦流體。
文檔編號B01J13/08GK101861203SQ200880116521
公開日2010年10月13日 申請日期2008年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者S·福涅爾比杜茲, 沃倫·謝·沃·尚 申請人:Fio公司