СИСТЕМЫ, УСТРОЙСТВА И СПОСОБЫ, АССОЦИИРОВАННЫЕ С МИКРОФЛЮИДНЫМИ СИСТЕМАМИ

1. Модульная микрофлюидная сортирующая система для сортировки частиц в микрофлюидной системе, содержащая:
множество модулей, выполненных с возможностью размещения во множестве конфигураций в зависимости от числа и типа предоставленных модулей и желаемой функциональности системы, причем множество модулей в, по меньшей мере, ключает в себя:
первый модуль, имеющий, по меньшей мере, одно входное отверстие, канал первого модуля, соединенный с, по меньшей мере, одним входным отверстием, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие, соединенное с дистальным концом канала первого модуля;
по меньшей мере, один второй модуль с, по меньшей мере, одним входным отверстием, канал второго модуля, соединенный с, по меньшей мере, одним входным отверстием, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие, соединенное с дистальным концом канала второго модуля;
и
по меньшей мере, один третий модуль с, по меньшей мере, одним входным отверстием, канал третьего модуля, соединенный с, по меньшей мере, одним входным отверстием, и, по меньшей мере, два выходных отверстия, соединенных с дистальным концом канала третьего модуля;
по меньшей мере, один первый соединитель, соединяющий, по меньшей мере, один первый модуль и, по меньшей мере, один второй модуль;
и
по меньшей мере, один второй соединитель, соединяющий, по меньшей мере, один второй модуль и, по меньшей мере, один третий модуль,
при этом:
каждый соединитель включает в себя:
полость, окруженную стенкой, полость выполнена с возможностью обеспечения протекания, по меньшей мере, частиц, содержащихся в текучей среды, через нее и между соединенными модулями,
первый конец в сообщении по текучей среде с выходным отверстием одного из соединенных модулей,
второй конец в сообщении по текучей среде с входным отверстием оставшегося одного из соединенных модулей,
и
по меньшей мере, один из соединителей содержит сортирующий соединитель, выполненный с возможностью осуществления функции сортировки для множества частиц, протекающих в нем.
2. Система по п. 1, в которой:
по меньшей мере, первый участок и/или другой участок стенки, по меньшей мере, одного из соединителей выполнен с возможностью, по меньшей мере, одного из приема света внутрь полости и передачи света из полости; или
по меньшей мере, первый участок и/или другой участок стенки сортирующего соединителя выполнен с возможностью, по меньшей мере, одного из приема и передачи света сквозь стенку.
3. Система по п. 2, в которой, по меньшей мере, первый участок и/или другой участок содержит стекло, кварц или полимер.
4. Система по любому из пп. 1-3, дополнительно содержащая источник для каждого входного отверстия модуля.
5. Система по п. 4, при этом источник соединен с соответствующим входным отверстием модуля через связанную трубку источника и/или соединитель.
6. Система по любому из пп. 1-5, в которой, по меньшей мере, одно из каналов модуля, соединителей и/или трубок источников содержит капиллярную трубку.
7. Система по любому из пп. 1-6, в которой, по меньшей мере, один из каналов модуля проходит через соответствующий модуль.
8. Система по любому из пп. 1-7, в которой, по меньшей мере, один из одного входного источника, по меньшей мере, для одного из модулей выполнен с возможностью ввода текучей среды в соответствующий канал модуля в качестве обжимающего потока.
9. Система по любому из пп. 1-8, в которой, по меньшей мере, один из, по меньшей мере, одного входного источника, по меньшей мере, для одного из модулей выполнен с возможностью ввода потока частиц в соответствующий канал модуля.
10. Система по любому из пп. 2-9, в которой, по меньшей мере, одно из приема света внутрь полости и передачи света из полости конфигурируется, по меньшей мере, для одного из:
приема света с тем, чтобы индуцировать один или более сигналов флуоресценции вещества, протекающего в полости соединителя;
передачи одного или более сигналов флуоресценции, сформированных веществом, протекающим в полости соединителя, сквозь стенку;
приема света с тем, чтобы индуцировать усилие или крутящий момент на веществе, протекающем в полости соединителя;
передачи света сквозь стенку с тем, чтобы индуцировать один или более сигналов рассеивания веществом, протекающим в полости соединителя;
передачи сигналов рассеянного света, сформированных веществом, протекающим в полости соединителя;
передачи света с тем, чтобы освещать, по меньшей мере, одну из частиц, протекающих в полости соединителя, для формирования изображения, по меньшей мере, одной из частиц;
и
передачи света, отраженного от вещества, протекающего в полости, для формирования изображения вещества.
11. Система по любому из пп. 1-10, в которой третий модуль содержит модуль сбора.
12. Система по п. 11, в которой, по меньшей мере, два выходных отверстия модуля сбора выполнены с возможностью сбора вещества, прошедшего в модуль сбора из, по меньшей мере,  одного второго модуля.
13. Система по п. 11 или 12, в которой первое из, по меньшей мере, двух выходных отверстий модуля сбора выполнено с возможностью сбора заданных частиц, принятых из второго модуля, и второй из, по меньшей мере, двух выходов модуля сбора выполнен с возможностью сбора отходов.
14. Система по любому из пп. 1-13, в которой система выполнена с возможностью обеспечения гидродинамического потока во множестве измерений.
15. Система по п. 14, в которой измерения содержат три измерения.
16. Система по любому из пп. 1-15, в которой каждый модуль и, по меньшей мере, один из соединителей конфигурируются с, по меньшей мере, одной, соответствующей заданной функциональностью для микрофлюидной сортирующей системы.
17. Система по п. 16, в которой, по меньшей мере, одна заданная функциональность выбрана из группы, состоящей из: ввода частицы, заключения частицы в оболочку, фокусировки частицы, ориентирования частицы, обнаружения частицы, различения частицы, сортировки частицы и, по меньшей мере, одного из сбора образца и частицы.
18. Система по любому из пп. 1-17, в которой каждый модуль содержит множество сторон, и при этом входные отверстия и выходные отверстия выполнены с возможностью размещения на какой-либо стороне.
19. Система по п. 18, в которой все входные отверстия размещены на первой стороне, и все выходные отверстия размещены на второй стороне.
20. Система по п. 18, в которой одно или более входных отверстий размещены на первой стороне, и одно или более выходных отверстий размещены на второй стороне.
21. Система по п. 18, в которой, по меньшей мере, одно входное отверстие, и, по меньшей мере, одно выходное отверстие размещены на первой стороне, и, по меньшей мере, одно входное отверстие и, по меньшей мере, одно выходное отверстие размещены на второй стороне.
22. Способ микрофлюидной сортировки для сортировки частиц в микрофлюидной системе, содержащий этапы:
обеспечения системы по любому из пп. 1-21;
направления обжимающего потока текучей среды из, по меньшей мере, одного первого входного источника в, по меньшей мере,  одно входное отверстие, по меньшей мере, одного первого модуля;
направление множества частиц в текучей среде из, по меньшей мере, одного второго входного источника в, по меньшей мере,  один из каналов модуля в обжимающем потоке для создания потока частиц;
первое пропускание потока частиц из одного из модулей в другой через, по меньшей мере, один из соединителей;
выполнения, по меньшей мере, одного из:
направления света внутрь, по меньшей мере, одного соединителя для освещения вещества внутри соединителя;
по меньшей мере, одного из мониторинга и формирования изображения света, формируемых веществом в полости, сквозь стенку; и
направления света внутрь, по меньшей мере, одного соединителя для индуцирования, по меньшей мере, одного из усилия и крутящего момента на веществе, протекающем внутри соединителя;
второе пропускание потока частиц из одного модуля в другой модуль через, по меньшей мере, один другой соединитель;
и
выполнение, по меньшей мере, одного из:
окончательного направления заданного вещества, принятого из, по меньшей мере, одного модуля через, по меньшей мере, один соединитель в модуль накопления и в выходное отверстие для накопления частиц;
и
окончательного направления отходов, принятых из, по меньшей мере, одного модуля через, по меньшей мере, один соединитель через модуль сбора и в выходное отверстие для сбора отходов.
23. Способ модульной микрофлюидной сортировки частиц, содержащий этап, на котором взаимосвязывают множество модулей, сконфигурированных для взаимосвязывания в, по меньшей мере, двух конфигурациях, при этом каждый модуль и, по меньшей мере, один соединитель включает в себя, по меньшей мере, одну связанную функцию.
24. Способ по п. 23, в котором ассоциированная функция выбрана из группы, состоящей из ввода частицы, заключения частицы в оболочку, фокусировки частицы, ориентирования частицы, обнаружения частицы, различения частицы, сортировки частицы и сбора образца или частицы.
25. Система ориентирования частиц, выполненная с возможностью, по меньшей мере, позиционирования и/или ориентирования частиц в потоке текучей среды в микрофлюидном канале, система содержит:
микрофлюидный канал или камеру, выполненную с возможностью, по меньшей мере, одного из приема и обеспечения протекания, по меньшей мере, обжимающей текучей среды, и
трубку для ориентирования и доставки частиц ("PODT"), выполненную с возможностью доставки содержащей частицы текучей среды, содержащей, по меньшей мере, множество частиц в текучей среде, внутрь обжимающей текучей среды в микрофлюидном канале или камере,
при этом, по меньшей мере, одно из PODT микрофлюидного канала и стенки камеры включает в себя, по меньшей мере, один структурный элемент, сконфигурированный, чтобы придавать ориентирующий момент множеству частиц в обжимающей текучей среды.
26. Система по п. 25, в которой элемент содержит, по меньшей мере, одно из скоса, выреза или наклонной поверхности.
27. Система по п. 25 или 26, дополнительно содержащая трубку для обжимающей текучей среды, выполненную с возможностью направления обжимающей текучей среды в микрофлюидный канал или камеру.
28. Система по любому из пп. 25-27, в которой PODT вставлен в, по меньшей мере, одно из микрофлюидного канала или камеры и трубку для обжимающей текучей среды.
29. Система по любому из пп. 25-28, в которой, по меньшей мере, один элемент выполнен с возможностью формирования асимметричной структуры ламинарного потока обжимающей текучей среды и текучей среды, которая содержит множество частиц.
30. Система по пп. 25-29, в которой крутящий момент ориентирует частицы в одной или более устойчивых точках относительно системы координат, содержащей микрофлюидный канал.
31. Система по любому из пп. 25-30, в которой PODT включает в себя дистальный конец, который выступает в микрофлюидный канал или камеру.
32. Система по любому из пп. 25-31, в которой, по меньшей мере, дистальный конец PODT размещен в отдельном местоположении в микрофлюидном канале или камере в, по меньшей мере,  одном местоположении относительно системы координат, содержащей микрофлюидный канал или камеру.
33. Система по любому из пп. 25-32, в которой множество частиц содержит асимметричные частицы.
34. Система по любому из пп. 25-33, в которой множество частиц содержит клетки.
35. Система по любому из пп. 25-33, в которой множество частиц содержит сперму.
36. Система по любому из пп. 25-35, в которой система сконфигурирована в качестве ступени ориентирования в микрофлюидной системе.
37. Система по п. 36, в которой микрофлюидная система содержит систему сортировки клеток.
38. Трубка для ориентирования и доставки частиц ("PODT"), сконфигурированная для использования в системе ориентирования частиц, трубка выполнена с возможностью ориентирования множества частиц в текучей среде, при этом трубка включает в себя, по меньшей мере, один структурный элемент с или на, по меньшей мере, одной из внутренней поверхности, внешней поверхности, выполненный с возможностью придания крутящего момента множеству частиц в текучей среде.
39. Трубка по п. 38, в которой элемент содержит, по меньшей мере, одно из скоса, выреза и угла.
40. Трубка по любому из пп. 38, 39, в которой трубка выполнена с возможностью вставки в, по меньшей мере, одно из микрофлюидного канала или камеры и трубку для обжимающей текучей среды.
41. Трубка по любому из пп. 38-40, в которой, по меньшей мере, один элемент выполнен с возможностью формирования асимметричной структуры ламинарного потока текучей среды для обеспечения крутящего момента на множестве частиц.
42. Трубка по любому из пп. 38-41, в которой крутящий момент ориентирует частицы в одной или более устойчивых точках относительно системы координат, содержащей микрофлюидный канал или камеру.
43. Трубка по любому из пп. 41, 42, в которой форма микрофлюидного канала или камеры способствует формированию асимметричной структуры ламинарного потока.
44. Трубка по любому из пп. 42, 43, в которой крутящий момент ориентирует частицы в одной или более устойчивых точках относительно системы координат, содержащей микрофлюидный канал или камеру.
45. Способ ориентирования частиц, сконфигурированный для ориентирования множества частиц в текучей среде, содержащейся в микрофлюидном канале или камере, содержащий этапы, на которых:
предоставляют систему по любому из пп. 25-37 или PODT по любому из пп. 38-44;
обеспечивают протекание обжимающей текучей среды в, по меньшей мере,  одном из трубки для обжимающей текучей среды и микрофлюидного канала или камеры;
обеспечивают протекание текучей среды, включающей в себя множество частиц, через PODT внутрь обжимающей текучей среды,
и
ориентируют множество частиц в текучей среде, при этом ориентирование проводят посредством, по меньшей мере,  одного структурного элемента, содержащегося с или на, по меньшей мере,  одной из внутренней поверхности и внешней поверхности PODT и внутренней поверхности микрофлюидного канала или камеры.
46. Способ ориентирования частиц, сконфигурированный для ориентирования множества частиц в текучей среде, содержащейся в микрофлюидном канале, содержащий этапы, на которых:
(a) обеспечивают протекание обжимающей текучей среды в, по меньшей мере, одном из трубки для обжимающей текучей среды и микрофлюидного канала или камеры;
(b) обеспечивают протекание текучей среды, включающей множество частиц, при этом частицы могут быть асимметричными, через трубку для ориентирования и доставки частиц ("PODT") внутрь обжимающей текучей среды;
и
(c) придают крутящий момент множеству частиц с тем, чтобы ориентировать частицы в одной или более устойчивых точках относительно системы координат, содержащей микрофлюидный канал или канал.
47. Способ по п. 46, в котором придание крутящего момента множеству частиц совершается посредством, по меньшей мере,  одного элемента, включенного с или на, по меньшей мере, одной из внутренней поверхности и внешней поверхности PODT и внутренней поверхности микрофлюидного канала или камеры.
48. Способ по п. 46, в котором перед этапом (b) способ дополнительно содержит этап, на котором вставляют PODT в, по меньшей мере,  одно из трубки для обжимающей текучей среды и микрофлюидного канала.
49. Система манипулирования частицами, по меньшей мере, для одного из ориентирования и сортировки множества частиц, система содержит:
микрофлюидный канал, выполненный с возможностью вмещения потока текучей среды, включающего в себя множество частиц, частицы могут быть асимметричными;
по меньшей мере, один источник излучения (RS), выполненный с возможностью направления излучения на множество частиц, чтобы оказывать, по меньшей мере, одно из усилия и крутящего момента на каждую частицу с тем, чтобы индуцировать, по меньшей мере, одно из смещения и ориентирования каждой частицы относительно оси, определенной направлением потока текучей среды по микрофлюидному каналу;
и
по меньшей мере, одно из оптики свободного пространства и оптоволокна, сконфигурированное, чтобы направлять излучение на поток текучей среды.
50. Система по п. 49, в которой RS содержит лазер.
51. Система по п. 49, в которой RS выполнен с возможностью импульсной работы.
52. Система по любому из пп. 49-51, в которой:
система дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью обнаружения, по меньшей мере, одного маркера частицы,
маркер конфигурируется, чтобы различать между частицами, и
RS инициируется посредством обнаружения маркера частицы.
53. Система по п. 52, в которой маркер выбран из группы, состоящей из: флуоресценции, поглощения, рассеяния и формирования изображения.
54. Система по любому из пп. 49-53, в которой RS формирует статическую пространственную структуру в микрофлюидном канале.
55. Система по п. 54, в которой пространственная структура формируется либо посредством одного луча, формируемого, по меньшей мере, одним RS, либо посредством множества лучей относительно друг друга посредством двух или более RS.
56. Система по п. 54 или 55, в которой пространственная структура содержит 2D-структуру относительно системы координат микрофлюидного канала.
57. Система по любому из пп. 54-56, в которой пространственная структура содержит 3D-структуру относительно системы координат микрофлюидного канала.
58. Система по любому из пп. 54-57, в которой пространственная структура основывается на, по меньшей мере, позиции(ях) луча(ей) RS относительно системы координат микрофлюидного канала.
59. Система по любому из пп. 54-57, в которой пространственная структура основывается на, по меньшей мере, выравнивании направления распространения луча, по меньшей мере, одного RS с осью потока микрофлюидного канала.
60. Система по любому из пп. 54-57, в которой пространственная структура основывается на, по меньшей мере,  позиции фокусной точки луча, производимого, по меньшей мере, одним RS, относительно системы координат микрофлюидного канала.
61. Система по любому из пп. 54-57, в которой пространственная структура основывается на, по меньшей мере,  пространственной форме одного или более лучей, формируемых, по меньшей мере, одним RS.
62. Система по п. 61, в которой пространственная форма выбирается из группы, состоящей из: гауссовой, бесселевой, П-образного завихрения, плоской вершины, Эйри, азимутальной и супергауссовой.
63. Система по любому из пп. 54-57, в которой пространственная структура основывается на, по меньшей мере, одном или более из:
интенсивности одного или более лучей, по меньшей мере, одной RS,
длины волны одного или более лучей, по меньшей мере, одной RS,
поляризации одного или более лучей, по меньшей мере, одной RS, и
любого сочетания позиции, позиции фокусной точки, пространственной формы, интенсивности, длины волны и поляризации одного или более лучей.
64. Система по любому из пп. 49-63, дополнительно содержащая контроллер, сконфигурированный для управления, по меньшей мере, одним RS.
65. Система по пп. 49-64, дополнительно содержащая средство динамического регулирования, сконфигурированное для динамического регулирования, по меньшей мере, одного RS.
66. Система по п. 65, в которой средство динамического регулирования динамически управляет, по меньшей мере, одним RS в реальном времени.
67. Система по п. 65 или 66, в которой контроллер конфигурируется, чтобы управлять средством динамического регулирования.
68. Система по любому из пп. 65-67, в которой контроллер и/или средство динамического регулирования конфигурируется, чтобы адаптировать характеристики, по меньшей мере, одного RS с тем, чтобы создавать динамическую, пространственную и временную структуру во время единичного события сортировки.
69. Система по любому из пп. 65-68, в которой, по меньшей мере, один из контроллера и средства динамического регулирования конфигурируется, чтобы адаптироваться к событию ориентирования частиц.
70. Система по любому из пп. 65-69, в которой, по меньшей мере, один RS содержит множество RS, и при этом, по меньшей мере, одно из контроллера и средства динамической регулировки независимо управляет каждым RS.
71. Система по любому из пп. 54-70, в которой каждая частица в потоке формирует различную пространственную структуру.
72. Система по любому из пп. 65-71, в которой средство динамической регулировки регулирует, по меньшей мере, одно из:
позиции соответствующего луча, по меньшей мере, одного RS относительно системы координат микрофлюидного канала;
выравнивания направления распространения соответствующего луча, по меньшей мере, одного RS с осью потока микрофлюидного канала;
фокусной точки соответствующего луча, по меньшей мере, одного RS относительно системы координат микрофлюидного канала;
пространственной формы соответствующего луча, по меньшей мере, одного RS;
интенсивности соответствующего луча, по меньшей мере, одного RS;
длины волны соответствующего луча, по меньшей мере, одного RS; и
поляризации соответствующего луча, по меньшей мере, одного RS.
73. Система по любому из пп. 65-72, в которой динамическая регулировка конфигурируется, чтобы регулировать луч, производимый, по меньшей мере, одним RS, выполняя регулировку в RS, или регулируя луч в любой точке вдоль оптического пути от выхода RS до взаимодействия луча с частицей.
74. Система по любому из пп. 65-73, в которой средство динамической регулировки регулирует, по меньшей мере, один RS и/или соответствующий луч, по меньшей мере, одного RS через, по меньшей мере, одно из механического, электрического, оптического, пьезоэлектрического, магнитного, акустического и пневматического средства.
75. Система по любому из пп. 49-74, в которой датчик содержит блок формирования изображения, сформированный, чтобы захватывать информацию изображения для каждой из множества частиц.