具有逐步加压机构的样品制备模块制造技术

本发明专利技术涉及用于控制一种或多种流体或试剂的流体系统。这些系统可以与用于测定、处理或储存样品的一个或多个设备组合地使用。特别地，系统及相关的方法可允许流体的受控的压力和致动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有逐步加压机构的样品制备模块交叉引用本申请要求2014年2月5日提交的第61/936,275号美国临时申请的权益，该申请通过引用并入本文。关于联邦资助研究的声明本专利技术通过美国国防高级研究计划局根据合同号HR0011-11-2-0006在美国政府的支持下做出。美国政府在本专利技术中具有某些权利。
技术介绍
包括核酸分析的现代生物技术为样品的分析提供了强有力的工具。来自受试者和环境源的样品可针对各种化合物和有机体的存在而被分析。针对疾病，包括传染性疾病和遗传性疾病，患者可以被诊断。然而，许多分析技术要求集中的实验室设施、经过培训的技术人员、样品制备、冷藏以及其它资源。在医疗点(point-of-care)环境下、在有限资源的环境下、以及在难以获得必要资源或缺乏必要资源的其它环境下，这样的要求可能限制这些技术的效用。概述因此，所需要的是一种简单、便宜、稳健的方法，该方法基于医疗点的核酸诊断，具有在卫生保健提供者仍然与患者在一起的时候的结果的即时可用性。另外，需要一种方法和设备，该方法和设备可以提供准确的结果和对适当的分析技术，以及对质量控制措施，特别是根据美国临床实验室改进修正法案(CLIA)计划将允许放弃的那些措施的方法论的坚持。本文所公开的是用于形成一个或多个中断的流体路径并且用于使用单个机械运动产生压力的设备和系统。压力可以用作从设备或系统中的不同位置传输溶液或者将溶液传输到设备或系统中的不同位置的起动力(motiveforce)。当驱动多个溶液时，运动可以同时连接第一流体路径并且产生用于流体传输的压力；然后另一个运动可以断开第一流体路径、连接第二流体路径以及产生用于流体传输的另外的压力。本专利技术的一个方面提供了样品制备模块，该样品制备模块包括：壳体，其具有内表面；中心轴，其包括带有螺纹的区段，其中中心轴相对于壳体旋转；压力帽以及多个同轴布置的层，至少一个层是转子并且一个层是定子(相对于转子)。压力帽包括能够与壳体的内表面接合以形成气密密封的垫圈和具有螺纹的中心柱，其中该螺纹接合中心轴的带有螺纹的区段。同轴布置的层具有以摩擦、密封接合的方式装配的互补的面对的表面，每个层具有至少一个大体上轴向对齐的通道，该通道具有能够用于连续地选择性地置于连通中以在组件内建立多个专门的流动路径的上游入口和下游出口。所述转子的旋转选择性地连接不同的同轴层的通道从而依次地形成和中断多个流体路径。另外，第一同轴布置的层与壳体的内表面接合以形成气密密封，从而第一层的表面与壳体和压力帽一起形成隔室，其中轴相对于壳体的旋转压缩隔室从而产生抵着第一同轴布置的层的上游表面的压力。在某些实现方式中，转子与轴直接或间接地接合并且定子与壳体直接或间接地接合。在其它实现方式中，定子与轴直接或间接地接合并且转子与壳体直接或间接地接合。在一些实现方式中，中心轴与驱动器接合。在这样的实现方式中，最邻近驱动器的同轴布置的层可以是部分或完全透明的。在选定的实现方式中，压力帽还包括键或键槽，该键或键槽与壳体中的互补的键槽或键接合从而阻止压力帽相对于壳体旋转。压力帽还可以包括手动握持部。中心柱的螺纹可以具有与轴的带有螺纹的区段不同的螺距。在某些实现方式中，中心轴的带有螺纹的区段是外螺纹的并且压力帽的中心柱是内螺纹的。在其它实现方式中，中心轴的带有螺纹的区段是内螺纹的并且压力帽的中心柱是外螺纹的。在选定的实现方式中，中心轴包括多个连接的区段，每个区段与相邻的区段接合。壳体可以永久地附连到同轴布置的层。在各种实现方式中，壳体包括两个或更多个节段，该两个或更多个节段当被装配时形成气密的结合部。壳体的两个或更多个节段中的一些、全部或没有一个可以永久地附连到同轴布置的层。在许多实现方式中，同轴布置的层包括试剂层、分离层和接收层。试剂层可以将样品接收在对上游表面和下游表面敞开的第一流体路径中。试剂层可包括对上游表面和下游表面敞开的第二流体路径。在一些实现方式中，分离层包括使上游表面和下游表面之间的至少一个通道闭塞的捕获分离材料，所述分离材料能够可逆地结合关注的分子。该样品制备模块还可以包括分析层。分析层可以包括微流控设备。在某些实现方式中，至少一个同轴布置的层包括废料室，所述废料室是仅对层的上游表面敞开的闭端路径。废料室优选地包含用于废液的吸收剂。本专利技术的样品制备模块还可以包括可重复密封的样品入口。本专利技术的另一方面提供了从样品分离关注的分析物的方法，该方法包括：a)提供包括压力帽、中心轴和多个同轴布置的层的设备，该多个同轴布置的层包括试剂层、分离层和接收层，其中试剂层装载有裂解溶液、洗涤溶液和洗脱溶液，每种溶液占居具有上游入口和下游出口的单独的通道，并且其中通道的下游出口中的每一个在设备的第一位置处是闭塞的；b)使样品与试剂层中的裂解溶液组合以形成裂解的混合物；c)将中心轴旋转到第二位置；d)将中心轴旋转到第三位置；以及e)将中心轴旋转到第四位置。将中心轴旋转到第二位置的步骤：1)将试剂层相对于分离层旋转以使容纳裂解混合物的通道的出口与分离层中的通道的上游入口对齐，分离层中的所述通道被能够结合关注的分析物的捕获分离材料闭塞；以及2)使压力帽朝向多个同轴布置的层移动，从而对裂解的混合物施加正压力并且将裂解的混合物推动到捕获分离材料上并且穿过捕获分离材料。将中心轴旋转到第三位置的步骤：1)将试剂层相对于分离层旋转以使保持洗涤溶液的通道的出口与分离层中的被捕获分离材料闭塞的通道的上游入口对齐；以及(2)使压力帽进一步朝向多个同轴布置的层移动，从而施加另外的正压力以将洗涤溶液推动穿过捕获分离材料。将中心轴旋转到第四位置的步骤：1)将试剂层相对于分离层旋转以使容纳洗脱溶液的通道的出口与分离层中被捕获分离材料闭塞的通道的上游入口对齐；2)将分离层相对于接收层旋转以使被捕获分离材料闭塞的通道的出口与接收层中的第一通道的上游入口对齐；以及3)使压力帽进一步朝向多个同轴布置的层移动，从而施加另外的正压力以将洗脱溶液推动穿过捕获分离材料进而使关注的分析物脱离捕获分离材料并且将洗脱溶液和关注的分析物收集在接收层的通道中。在某些实现方式中，关注的分析物是分子。在一些实现方式中，关注的分析物是颗粒。在某些实现方式中，关注的分析物是细胞。在一些实现方式中，关注的分析物是孢子。本专利技术的另一方面提供了从样品分离关注的分子的方法，该方法包括：a)提供包括压力帽、中心轴和多个同轴布置的层的设备，该多个同轴布置的层包括试剂层、分离层和接收层；b)用裂解溶液、洗涤溶液和洗脱溶液装载试剂层，每种溶液占居具有上游入口和下游出口的单独的通道，其中通道的下游出口中的每一个在设备的第一位置处是闭塞的；c)使样品与试剂层中的裂解溶液组合以形成裂解的混合物；d)将中心轴旋转到第二位置；e)将中心轴旋转到第三位置；以及f)将中心轴旋转到第四位置。将中心轴旋转到第二位置的步骤：1)将试剂层相对于分离层旋转以使容纳裂解混合物的通道的出口与分离层中的通道的上游入口对齐，分离层中的所述通道被能够结合关注的分子的捕获分离材料闭塞；以及2)使压力帽朝向多个同轴布置的层移动，从而对裂解的混合物施加正压力并且将裂解的混合物推动到捕获分离材料上并且穿过捕获分离材料。将中心轴旋转到第三位置的步骤：1)将试剂层相对于分离层旋转以使容纳洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种样品制备模块，包括：壳体，其具有内表面；中心轴，其包括带有螺纹的区段，其中所述中心轴相对于所述壳体旋转；压力帽，其包括：垫圈，其能够与所述壳体的所述内表面接合以形成气密密封；具有螺纹的中心柱，其中所述螺纹与所述中心轴的所述带有螺纹的区段接合；多个同轴布置的层，至少一个是转子并且一个是定子，所述同轴布置的层具有以摩擦、密封接合的方式装配的互补的面对的表面，每个层具有至少一个通道，所述至少一个通道具有上游入口和下游出口,所述上游入口和所述下游出口能够用于连续地选择性地置于连通中，以在组件内建立多个专门的流动路径，其中所述转子的旋转选择性地连接不同的同轴层的通道从而依次地形成和中断多个流体路径，其中第一同轴布置的层与所述壳体的所述内表面接合以形成气密密封，从而第一层的表面与所述壳体和所述压力帽一起形成隔室，并且其中所述中心轴相对于所述壳体的旋转压缩所述隔室，从而产生抵着所述第一同轴布置的层的上游表面的压力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.05 US 61/936,2751.一种样品制备模块，包括：壳体，其具有内表面；中心轴，其包括带有螺纹的区段，其中所述中心轴相对于所述壳体旋转；压力帽，其包括：垫圈，其能够与所述壳体的所述内表面接合以形成气密密封；具有螺纹的中心柱，其中所述螺纹与所述中心轴的所述带有螺纹的区段接合；多个同轴布置的层，至少一个是转子并且一个是定子，所述同轴布置的层具有以摩擦、密封接合的方式装配的互补的面对的表面，每个层具有至少一个通道，所述至少一个通道具有上游入口和下游出口,所述上游入口和所述下游出口能够用于连续地选择性地置于连通中，以在组件内建立多个专门的流动路径，其中所述转子的旋转选择性地连接不同的同轴层的通道从而依次地形成和中断多个流体路径，其中第一同轴布置的层与所述壳体的所述内表面接合以形成气密密封，从而第一层的表面与所述壳体和所述压力帽一起形成隔室，并且其中所述中心轴相对于所述壳体的旋转压缩所述隔室，从而产生抵着所述第一同轴布置的层的上游表面的压力。2.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述转子与所述中心轴直接或间接地接合并且所述定子与所述壳体直接或间接地接合。3.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述定子与所述中心轴直接或间接地接合并且所述转子与所述壳体直接或间接地接合。4.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述中心轴与驱动器接合。5.根据权利要求4所述的样品制备模块，其中最邻近所述驱动器的所述同轴布置的层是透明的。6.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述压力帽还包括键或键槽，所述键或键槽与所述壳体中的互补的键槽或键接合从而阻止所述压力帽相对于所述壳体旋转。7.根据权利要求1所述的样品制备设备，其中所述压力帽还包括手动握持部。8.根据权利要求1所述的样品制备设备，其中所述中心柱的所述螺纹具有与所述中心轴的所述带有螺纹的区段不同的螺距。9.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述中心轴的所述带有螺纹的区段是外螺纹的并且所述压力帽的所述中心柱是内螺纹的。10.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述中心轴的所述带有螺纹的区段是内螺纹的且所述压力帽的所述中心柱是外螺纹的。11.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述中心轴包括多个连接的区段，每个区段与相邻的区段接合。12.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述壳体永久地固定到同轴布置的层。13.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中所述壳体包括两个或更多个节段，所述两个或更多个节段当被装配时形成气密的结合部。14.根据权利要求13所述的样品制备模块，其中所述壳体的所述两个或更多个节段中的每一个永久地附连到同轴布置的层。15.根据权利要求1所述的样品制备设备，其中所述同轴布置的层包括试剂层、分离层和接收层。16.根据权利要求15所述的样品制备模块，其中所述试剂层将样品接收在对所述上游表面和下游表面敞开的第一流体路径中。17.根据权利要求16所述的样品制备模块，其中所述试剂层包括对所述上游表面和所述下游表面敞开的第二流体路径。18.根据权利要求15所述的样品制备模块，其中所述分离层包括使上游表面和所述下游表面之间的至少一个通道闭塞的分离材料，所述分离材料能够可逆地结合关注的分子。19.根据权利要求15所述的样品制备模块，还包括分析层。20.根据权利要求19所述的样品制备模块，其中所述分析层包括微流控设备。21.根据权利要求1所述的样品制备模块，其中至少一个同轴布置的层包括废料室，所述废料室是仅对所述层的所述上游表面敞开的闭端路径。22.根据权利要求1所述的样品制备模块，还...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈峰，克里斯·达科斯塔，赫迪亚·曼玛尔，
申请(专利权)人：斯利普奇普公司，
类型：发明
国别省市：美国,US