用于在流体隔室中转移流体样品的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于在流体隔室中转移流体样品的系统，其包括第一和第二流体回路、第一注入部件(80)，所述第一和第二流体回路分别连通到流体隔室(10)的第一和第二入口‑出口(1、2)，所述第一注入部件(80)被配置为在所述第一流体回路(11、12、13)中按顺序注入：缓冲溶液；第一分离流体体积后跟流体样品；第二分离流体体积以及另一种缓冲溶液。根据本发明专利技术，所述系统包括第一排出部件、第二注入部件(90、91)以及双向循环部件，所述第一排出部件布置在所述第一流体回路上并在所述第一入口‑出口(1)附近，所述第二注入部件(90、91)布置在第二流体回路(21、22、23)上并在所述第二入口‑出口(2)附近，所述双向循环部件被配置为在所述流体隔室(10)中以两个相反方向循环所述流体样品，而不使分离流体进入所述流体隔室(10)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种系统，其用于将流体样品转移到流体隔室(fluidcell)以便分析所述样品以及在分析之后从流体隔室转移所述流体样品。本专利技术尤其适用于测量生物相互作用的设备和生物传感器。
技术介绍
一般而言，最常用的流体样品分析技术是液相色谱(HPLC)，其中将流体样品发送到色谱柱(column)。其它流体样品分析系统具备流体隔室，流体隔室被配置为分析流体样品与分子之间的相互作用。在这些系统中，通常收集少量流体样品，将流体样品转移到其中执行分析的流体隔室，然后从流体隔室提取流体样品。在本文档中，样品指来自流体源(例如生理流体)的流体样品或制备溶液(例如通过在溶剂中溶解组分)。优选地，配置流体隔室以便能够通过光学分析技术分析样品。更具体地说，通过实现渐逝光学现象的光学部件分析样品与流体隔室表面之间的相互作用，这些渐逝光学现象例如包括：表面等离子体共振(SPR)，而且还包括其它类型的等离子体，例如局域等离子体(用于局域表面等离子共振的LSPR)或远程等离子体(用于远程表面等离子体共振的LRSPR)、共振镜、波导或布洛赫表面波(BSW)。有利地，流体隔室包括生物芯片或生物传感器，所述生物芯片或生物传感器包括功能化表面以便在相互作用位置矩阵上实现样品的同时相互作用和分析，不同相互作用位置专用于与不同分子或特定试剂的相互作用。在生物传感器中，将测量分析物与生物传感器之间的相互作用的信号与待分析样品的浓度以及相互作用的持续时间相关联。因此，在生物芯片上固定的配体L与能够根据一对一化学计量相互作用的溶液中的分析物A之间的相互作用的简单情况下，化学反应被表达为：其中kass表示反应的结合速率常数(以M-1s-1为单位)，并且kdiss表示反应的解离速率常数(以s-1为单位)。生物传感器对该反应的响应R(t)可以以下面等式的形式被表达为：其中Rmax表示生物传感器的饱和响应，KD(＝kdiss/kass)表示反应的解离常数(以M为单位)，[A]表示样品的分析物浓度并且t表示时间。只要生物芯片识别元件未饱和，样品的浓度越高，所测量的信号就越强。只要识别反应未达到其平衡，样品传递到流体隔室中的持续时间越长，相互作用的持续时间就越长，并且所测量的信号就越强。力求提高流体分析系统的敏感度，例如以便分析低浓度和/或低数量的样品。存在用于增加样品传递到流体隔室中的时间而不增加所述样品的消耗的解决方案。解决方案在于实现闭路再循环系统，流体隔室的出口连通到流体隔室的入口。闭路再循环的优点是防止样品的扩散，而不管样品传递到流体隔室中的持续时间为何。但是，再循环中的样品的体积等于闭路的容积。对于某些样品，可用体积可能非常低并且低于闭路的容积。对于另一种样品，可能需要在回路中循环更大量的低浓度样品，以便与生物芯片相互作用的分子数量相对于样品中的所述分子的总量保持忽略不计。因此，通过消除耗尽现象，在传递到流体隔室中的时间内样品浓度保持不变。另一种解决方案使用双向系统，定期逆转样品在流体隔室中的循环方向：流体隔室的出口定期变成入口，并且反之亦然。双向系统适合不同的样品体积和不同的样品浓度。此外，待分析样品通常包括溶液和要经由生物传感器检测的目标分子。一般而言，在不包含目标分子的基准流体之后注入待分析样品，该基准流体为缓冲溶液型，例如PBS(磷酸盐缓冲液)或HBS(HEPES缓冲溶液，具有用于4-(2-烃乙基)-1-哌嗪乙烷磺酸的HEPES)。在将样品转移到流体隔室期间，样品具有通过与缓冲溶液接触扩散而被稀释的趋势，这降低了样品的平均浓度并且因此降低生物传感器的响应。各种技术通常用于限制样品在其转移到流体隔室期间的扩散。具体地说，公知在样品的每一侧放置流体气泡，其通常为空气，与样品或在样品之前和之后循环的溶液不互溶。样品被插入到流体隔室的上游气泡和下游气泡中或者由这些气泡包围。每个气泡将样品与在样品传递之前和之后在流体隔室中循环的基准流体相分离。因此，专利文件JP2006-242912描述一种流体转移系统，其能够甚至针对少量样品提供长的反应持续时间。具体地说，JP2006-242912描述一种流体系统，其被配置为在闭路中再循环样品，通过阀门将流体隔室的出口连通到入口。在另一种备选方案中，JP2006-242912描述一种流体系统，其被配置为在流体隔室中生成样品的双向传递。在这两种配置中，还通过气泡将待分析样品与缓冲溶液分离，以便防止样品与缓冲溶液之间的任何混合。在这些设备中，气泡在通道形式的通路内部循环，并且例如用于触发双向移动中的循环方向的逆转。在流体隔室中，通过光学分析技术分析样品，非穷举地，该光学分析技术基于渐逝光学现象，例如SPR，而且还包括其它类型的等离子体，例如局域等离子体(LSPR)或远程等离子体(LRSPR)、共振镜或布洛赫表面波(BSW)。在文件JP2006-242912(其针对SPR测量设备的结构参考专利文件JP3294605)中，流体分析隔室具有通道形状，其具有接近1的形状比(被定义为宽度与高度之间的比率)，在流体隔室的相互作用表面或功能化表面的平面中并且沿着流体隔室的横向方向获得宽度，并且沿着流体隔室的相互作用表面的平面的横向方向获得流体隔室的高度。该通道可以被比作管。但是，通道不适合于包含生物芯片。在本文件中，流体系统用于通道的功能化(即，识别探针分子的固定化)，以及用于注入旨在可能由探针分子识别的样品。气泡到达通道并不存在问题，因为该气泡填充通道的整个横截面并且基准流体将该气泡推送到出口。此外，经由流体系统执行通道的功能化实现整个通道的均质功能化，并且因此实现恒定的疏水性和/或亲水性。因此该通道中没有能够捕获气泡的区域。但是，配置流体隔室以便能够固定多个，甚至数十个，或者甚至数百个配体或识别元件或不同探针。为此，流体分析隔室通常具有扩大形状并且具有远高于1的形状比，例如宽度为数毫米并且高度为数十微米。具有扩大横截面的这种类型的流体分析隔室通常用于实现生物芯片的成像的设备，该生物芯片由块矩阵(微阵列)组成，每个块能够包含固定在所述芯片上的不同探针分子。作为一个实例，专利文件US2011/0052446_A1描述耦合到流体注入和提取部件的不同流体隔室。在本文档的其余部分中，通道指形状比约为1的流体分析隔室，而流体隔室仅指形状比远大于1的流体分析隔室。在流体隔室的使用中，循环流体(液体或气体)将经过生物芯片，并且因此根据生物芯片的位置与一个或其它不同固定探针分子的表面化学组成相接触。固定在表面上的这些不同化学和/或生物化合物具有不同的疏水性。因此，形成在流体隔室中传递气泡的首选方向。还可以形成能够在流体隔室中捕获气泡的一部分的区域。例如，专利WO2012/045325描述一种SPR(表面等离子体共振)测量系统，并且更具体地说描述流体系统中的双向传递布置，以便增加反应时间而不增加试剂消耗。WO2012/045325提到，为了执行这种双向传递，必须通过具有完全不同的折射率的流体(例如不互溶的流体或者诸如空气之类的气体)将缓冲溶液与样品分离。这种分离防止样品和缓冲溶液通过扩散而混合。根据该文件WO2012/045325，气泡传递到流体隔室中用于触发样品测量的开始和结束，通过以下方式测量样品：检测由流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在流体隔室(10)中转移流体样品(30)的系统，所述流体系统包括：‑流体隔室(10)，其具有布置在所述流体隔室(10)的上游的第一入口‑出口(1)和布置在所述流体隔室(10)的下游的第二入口‑出口(2)，‑第一流体回路(11、12、13)和第二流体回路(21、22、23)，所述第一流体回路(11、12、13)连通到所述第一入口‑出口(1)，所述第二流体回路(21、22、23)连通到所述第二入口‑出口(2)，‑第一注入部件(80)，其连通到所述第一流体回路(11、12、13)，所述第一注入部件(80)被配置为在所述第一流体回路(11、12、13)中按顺序注入：缓冲溶液(35)；第一分离流体体积(31)后跟流体样品(30)；第二分离流体体积(32)以及另一种缓冲溶液(36)，‑循环部件，其被配置为使在所述第一流体回路(11、12、13)中的在所述第一分离流体体积(31)与所述第二分离流体体积(32)之间插入的所述流体样品(30)朝向所述流体隔室(10)的所述第一入口‑出口(1)循环，其特征在于，所述系统包括：‑第一排出部件(41、43、50、70)，其布置在所述第一流体回路(11、12、13)上并靠近所述第一入口‑出口(1)，所述第一排出部件(41、43、50、70)被配置为在所述流体隔室(10)的上游分别提取所述第一分离流体体积(31)和所述第二分离流体体积(32)，‑第二注入部件(42、44、60、70、90、91)，其布置在所述第二流体回路(21、22、23)上并靠近所述第二入口‑出口(2)，所述第二注入部件(42、44、60、70、90、91)被配置为在所述流体隔室(10)的下游分别在所述缓冲溶液(35)与所述流体样品(30)之间注入第三分离流体体积(33)和在所述流体样品(30)与所述另一种缓冲溶液(36)之间注入第四分离流体体积(34)，以及‑双向循环部件，其被配置为以从所述第一入口‑出口(1)到所述第二入口‑出口(2)的第一循环方向或者以从所述第二入口‑出口(2)到所述第一入口‑出口(1)的第二循环方向使所述流体样品(30)循环，而不使所述第一、第二、第三或第四分离流体体积(31、32、33、34)进入所述流体隔室(10)。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.21 FR 14514111.一种用于在流体隔室(10)中转移流体样品(30)的系统，所述流体系统包括：-流体隔室(10)，其具有布置在所述流体隔室(10)的上游的第一入口-出口(1)和布置在所述流体隔室(10)的下游的第二入口-出口(2)，-第一流体回路(11、12、13)和第二流体回路(21、22、23)，所述第一流体回路(11、12、13)连通到所述第一入口-出口(1)，所述第二流体回路(21、22、23)连通到所述第二入口-出口(2)，-第一注入部件(80)，其连通到所述第一流体回路(11、12、13)，所述第一注入部件(80)被配置为在所述第一流体回路(11、12、13)中按顺序注入：缓冲溶液(35)；第一分离流体体积(31)后跟流体样品(30)；第二分离流体体积(32)以及另一种缓冲溶液(36)，-循环部件，其被配置为使在所述第一流体回路(11、12、13)中的在所述第一分离流体体积(31)与所述第二分离流体体积(32)之间插入的所述流体样品(30)朝向所述流体隔室(10)的所述第一入口-出口(1)循环，其特征在于，所述系统包括：-第一排出部件(41、43、50、70)，其布置在所述第一流体回路(11、12、13)上并靠近所述第一入口-出口(1)，所述第一排出部件(41、43、50、70)被配置为在所述流体隔室(10)的上游分别提取所述第一分离流体体积(31)和所述第二分离流体体积(32)，-第二注入部件(42、44、60、70、90、91)，其布置在所述第二流体回路(21、22、23)上并靠近所述第二入口-出口(2)，所述第二注入部件(42、44、60、70、90、91)被配置为在所述流体隔室(10)的下游分别在所述缓冲溶液(35)与所述流体样品(30)之间注入第三分离流体体积(33)和在所述流体样品(30)与所述另一种缓冲溶液(36)之间注入第四分离流体体积(34)，以及-双向循环部件，其被配置为以从所述第一入口-出口(1)到所述第二入口-出口(2)的第一循环方向或者以从所述第二入口-出口(2)到所述第一入口-出口(1)的第二循环方向使所述流体样品(30)循环，而不使所述第一、第二、第三或第四分离流体体积(31、32、33、34)进入所述流体隔室(10)。2.根据权利要求1所述的用于在流体隔室中转移流体样品的系统，其中所述第一排出部件(41、43、50、70)包括第一阀门(50)，所述第一阀门(50)具有与所述流体隔室(10)的所述第一入口-出口(1)流体连通的至少一个第一入口-出口端口(51)、与所述第一注入部件(80)流体连通的第二入口-出口端口(52)、以及第三入口-出口端口(53)，所述第一阀门(50)具有至少一个第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述第一阀门(50)的所述第一入口-出口端口(51)连通到所述第一阀门(50)的所述第二入口-出口端口(52)，在所述第二状态下，所述第一阀门(50)的所述第二入口-出口端口(52)连通到所述第一阀门(50)的所述第三入口-出口端口(53)。3.根据权利要求2所述的用于在流体隔室中转移流体样品的系统，其中所述第二分离流体注入部件(42、44、60、70)包括第二阀门(60)，所述第二阀门(60)具有与所述流体隔室的所述第二入口-出口(2)流体连通的至少一个第一入口-出口端口(61)、第二入口-出口端口(62)、以及与分离流体源流体连通的第三入口-出口端口(63)，所述第二阀门(60)具有至少一个第一状态和第二状态，在所述第一状态下，所述第二阀门(60)的所述第一入口-出口端口(61)连通到所述第二阀门(60)的所述第二入口-出口端口(62)，在所述第二状态下，所述第二阀门(60)的所述第二入口-出口端口(62)连通到所述第二阀门(60)的所述第三入口-出口端口(63)。4.根据权利要求1所述的用于在流体隔室中转移流体样品的系统，其中所述第一分离流体排出部件和第二分离流体注入部件包括阀门(70)，所述阀门(70)具有至少一个第一入口-出口端口(71)、第二入口-出口端口(72)、第三入口-出口端口(73)、第四入口-出口端口(76)、第五入口-出口端口(75)以及第六入口-出口端口(74)，所述第一入口-出口端口(71)与所述流体隔室(10)的所述第一入口-出口(1)流体连通，所述第二入口-出口端口(72)与所述流体隔室(10)的所述第二入口-出口(2)流体连通，所述第三入口-出口端口(73)与所述第一注入部件(80)连通，所述第四入口-出口端口(76)与分离流体源(90)流体连通，所述第五和第六入口-出口端口(75、74)优选地与排出或回收设备(81、93、94、95)流体连通，所述阀门(70)具有至少一个第一状态，在所述第一状态下，所述第一入口-出口端口(71)连通到所述第三入口-出口端口(73)并且所述第二入口-出口端口(72)连通到所述第六入口-出口端口(74)，所述阀门(70)具有至少一个第二状态，在所述第二状态下，所述第三入口-出口端口(73)连通到所述第五入口-出口端口(75)和/或所述第四入口-出口端口(76)连通到所述第六入口-出口端口(74)。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·梅拉特，C·勒龙多，G·梅利齐，DL·布吕内，D·卡特兰，
申请(专利权)人：堀场乔宾伊冯公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR