采集分析蒸汽凝析，特别是呼出气凝析的装置与系统，以及使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及生物/化学感测，测定和应用领域。特别是，本发明专利技术涉及将少量的蒸气凝析样品(例如，体积为10fL(飞升)的单个液滴的从受试者呼出气采集的呼出气凝析(EBC))，防止或显着减少采集的蒸气凝析样品的蒸发，分析样品，通过手机分析样品，并进行无需任何专业人员的采集和分析。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采集分析蒸汽凝析，特别是呼出气凝析的装置与系统，以及使用方法交叉援引本申请要求获得下述专利申请的权益：2015年9月14日提交的临时申请序列号62/218,455，2016年2月9日提交的62/293,188，2016年3月8日提交的62/305,123，2016年7月31日提交的62/369,181，2016年8月20日提交的PCT/US16/46437，其中PCT申请要求获得下述专利申请的权益：2015年8月10日提交的62/202,989，2015年9月14日提交的62/218,455，2016年2月9日提交的62/293,188，2016年3月8日提交的62/305,123和2016年7月31日提交的62/369，181，所有这些申请为了所有目的整体并入本文。领域本专利技术涉及生物/化学采样、感测、检测和应用等领域。背景在蒸气凝析样品，特别是呼出气凝析的生物/化学分析中，存在对于方法和设备的需求，以能够加快过程进度(例如，结合反应、试剂混合等)同时量化各类参数(例如分析物浓度、样品体积等)，能够简化样品采集和测量过程，能够处理小体积的样品，允许在不到一分钟内完成一个完整的测定，允许通过智能手机(如移动电话等)进行化验，允许非专业人士进行自我化验，和允许测试结果以本地通信、远程交流、或无线网络的方法传递给相关各方等。本专利技术涉及的方法、装置和系统解决了这些需求。
技术实现思路
以下简要概述并不旨在包括本专利技术的所有的特征和涉及的各方面。本专利技术涉及有关生物化学感应、测定、和应用的领域。特别是，本专利技术涉及对于少量蒸气凝析样品的采集(例如单个液滴为10fL(飞升)体积的被试呼出气体凝析)，防止或是显著减少所采集蒸汽凝析蒸发，分析样品，利用移动电话分析样品，以及无需专业人士对于以上采集与分析过程的操作。附图的简要说明熟练的技术人员将理解，附图，如下所述，是仅用于说明目的。附图并不意图以任何方式限制本专利技术的范围。附图可能不是成比例的。在呈现实验数据点的附图中，连接数据点的线仅用于引导观察数据，而没有其它含义。图1.利用SiEBCA(Single-dropEBCCollector/Analyzer，单滴呼出气凝析采集/分析器)进行呼出气凝析(EBC)采集的装置与方法的一个示范性实施方案的某些方面的示意图。图2在SiEBCA的闭合构型中EBC基于不同间隔件高度的不同形态的示意图。在闭合构型-1中：如果间隔件高度小于EBC开放构型下的平均高度，在闭合构型下，EBC变成了一个同时接触采集板与盖板的连续性薄膜，可能含有一些鼓励的气泡。在闭合构型-2中：如果间隔件高度大于EBC开放构型下的平均高度，在闭合构型下，EBC变成了一些同时接触采集板和盖板的相互孤立的液块，其大小较之开放构型下更大，数量更少。图3.SiEBCA(Single-dropEBCCollector/Analyzer，单滴呼出气凝析采集/分析器)的装置和方法的一个实施方案的示意图。图4.同时具有“开放式间隔件”和“闭合式间隔件”的SiEBCA的示意图，其中开放式间隔件式为柱状物而闭合式间隔件为一环形间隔件(d)或一个四腔室网状间隔件(e)。图5.采集板未处理表面和已处理(较之未处理表面具有更好的润湿性)表面的不同的表面可湿特性。图6.人手按压SiEBCA板的方法。图7.在“开放构型”下(例如没有盖板，只有采集板的情况)采集板上EBC液滴大小和密度的实验数据。图8.在开放构型下表面为已处理的PMMA材料的采集板上的EBC的实验数据。图9.采集在未处理和已处理的PMMA板上的EBC(被试2s呼气所得)的测得蒸发时间(在板开放构型下)和照片。图10.间隔件高度(分别为1um，2um，10um，和30um)对于利用SiEBCA采集的闭合构型下的EBC的影响的照片。图11.间隔件高度(分别为1um，2um，10um，和30um)对于利用SiEBCA采集的闭合构型下的EBC的影响的实验数据。图12.利用已处理和未处理的PMMA采集板所得呼出气的照片。图13.(a)已处理或未处理PMMA采集板和(b)合上盖板的时间延迟对于呼出气采集的影响的实验数据。图14.对于已处理采集板(相较未处理板更加亲水)和未处理采集板(PMMA材料)两种情况下，采集板上采集得呼出气(也就是EBC)的体积vs.时间延迟(从呼气终止至盖板闭合间所测得时间长度)的实验数据。图15示出通过使用两板，间隔件，和压制(以横截面示出)减少结合或混匀的时间。小图(a)示出减少结合样品中的实体至固体表面上结合位点的时间(X-(体量到表面))。图(b)示出了减少结合存储在一个板的表面的实体(例如试剂)至另一个面的表面上的结合位点的时间(X-(表面到表面))。小图(c)示出减少用于将存储在板的一个表面上的试剂加入被夹持在板和另一板(X-(表面至体量))之间的样品的时间。图16示意性示出了本专利技术的一个示范实施方案，在单个CROF装置中使用一个板上的一个结合位点和另一板的多个存储位点的多重检测。小图(a)和(b)是分别是透视图和示例性装置的剖视图。图17示意性示出了本专利技术的另一个示例性实施方案，在单个CROF装置中使用一个板上的一个存储位点和另一板的多个结合位点的多重检测。小图(a)和(b)是分别是透视图和示例性装置的剖视图。图18示意性示出了本专利技术的进一步示例性实施方案，在单个CROF装置中使用一个板上的多个结合位点和另一板的多个存储位点的多重检测。小图(a)和(b)是分别是透视图和示例性装置的剖视图。示例实施方案的详述下面的详细描述说明了本专利技术的一些实施方案以举例的方式而不是通过限制的方式。的章节标题和本文所用的所有的副标题仅用于组织目的，并且不应当被解释为以任何方式限制所描述的主题。一个部分的标题和/或小标题下的内容不限于节标题和/或字幕，但适用于本专利技术的整个描述。任何出版物的引用是为之前的申请日的公开内容，并且不应被解释为是，本权利要求书没有资格由于在先专利技术而先于这些出版物的承认。此外，所提供的出版物的日期可以是从其中可需要被独立地确认实际出版日期不同。本专利技术涉及有关生物化学感应、测定、和应用的领域。特别是，本专利技术涉及对于少量蒸气凝析样品的采集(例如单个液滴为10fL(飞升)体积的被试呼出气体凝析)，防止或是显著减少所采集蒸汽凝析蒸发，分析样品，利用移动电话分析样品，以及无需专业人士对于以上采集与分析过程的操作。由于呼出气凝析与其它类蒸气凝析共享多种特性，本公开使用EBC作为代表以阐释本专利技术的某些实施方案，但是这样的介绍不应被理解为对于本专利技术的任何限制。定义除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有如本公开所属本领域的普通技术人员所理解的相同的含义。虽然任何类似或等同于本文描述的方法和材料也可以用在实践或本教导的测试中，在此说明一些示例性的方法和材料。术语“多肽”，“肽”和“蛋白质”在本文中可互换使用，指任何长度的氨基酸的聚合物。该聚合物可以是直链或支链，可以包含修饰的氨基酸，并且可被非氨基酸中断。该术语还包括已被修饰的氨基酸聚合物；例如，二硫键形成，糖基化，脂质化，乙酰化，磷酸化，或任何其他操作，如与标记组分缀合。如本文所用的术语“氨基酸”指的是天然和/或非天然或合成的氨基酸，包括甘氨酸和D或L光学本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于采集和分析蒸气凝析(VC)样品的装置，包括：采集板和盖板，其中：i.所述两板可相对于彼此移动成不同的构型；ii.一个或两个板是柔性的；iii.所述两板中的每一个在其各自的表面上具有一个接触含有分析物的蒸气凝析(VC)样品的样品接触区域；iv.一个或两个所述板包含有固定于相应板上的间隔件，其中所述间隔件具有预定的基本上均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距离，并且其中至少一个间隔件在所述样品接触区域内；其中所述构型中的一个是开放构型，其中：所述两板完全或部分地分开，所述两板之间的间隔不受所述间隔件调节，并且所述VC样品被放置在所述板中的一个或两个上；和其中所述构型中的另一个是在所述开放构型时所述VC样品被放置后形成的闭合构型；并且在闭合构型中：所述VC样品的至少一部分在两个板之间并且与两个板接触，并且具有由间隔件和所述两板的两个样品表面调节的高度均匀的厚度，并且等于或小于30μm，具有微小偏差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.14 US 62/218,455;2016.02.09 US 62/293,188;1.一种用于采集和分析蒸气凝析(VC)样品的装置，包括：采集板和盖板，其中：i.所述两板可相对于彼此移动成不同的构型；ii.一个或两个板是柔性的；iii.所述两板中的每一个在其各自的表面上具有一个接触含有分析物的蒸气凝析(VC)样品的样品接触区域；iv.一个或两个所述板包含有固定于相应板上的间隔件，其中所述间隔件具有预定的基本上均匀的高度和预定的恒定的间隔件间距离，并且其中至少一个间隔件在所述样品接触区域内；其中所述构型中的一个是开放构型，其中：所述两板完全或部分地分开，所述两板之间的间隔不受所述间隔件调节，并且所述VC样品被放置在所述板中的一个或两个上；和其中所述构型中的另一个是在所述开放构型时所述VC样品被放置后形成的闭合构型；并且在闭合构型中：所述VC样品的至少一部分在两个板之间并且与两个板接触，并且具有由间隔件和所述两板的两个样品表面调节的高度均匀的厚度，并且等于或小于30μm，具有微小偏差。2.如权利要求1所述的装置，其中所述装置还包括涂覆在所述板中的一个或两个上的干试剂。3.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置还在一个或两个板上包含具有预定面积的干结合位点，其中所述干结合位点结合并固定所述样品中的分析物。4.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置还在一个或两个板上包含可释放的干试剂和释放时间控制材料，其中释放时间控制材料延迟可释放干试剂被释放到所述样品中的时间。5.根据权利要求4所述的装置，其中所述释放时间控制材料将所述干燥剂开始被释放到所述样品中的时间延迟至少3秒。6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置还在一个或两个板上包含一个或多个干结合位点和/或一个或多个试剂位点。7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述样品是呼出气凝析。8.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述样品是来自生物样品，环境样品，化学样品或临床样品的蒸气。9.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述分析物包含具有不同形状的分子(例如，蛋白质，肽，DNA，RNA，核酸或其它分子)，细胞，组织，病毒和纳米颗粒。10.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述分析物包含挥发性有机化合物(VOC)。11.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述分析物包括氮，氧，CO2，水和惰性气体。12.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述分析物被染色。13.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中在所述样品表面中的一个上，所述装置还包含闭合间隔件，其包围被放置在所述采集板上的部分或全部VC样品。14.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述高度均匀的厚度具有等于或小于0.5μm的值。15.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述高度均匀的厚度具有在0.5μm至1μm的范围内的值。16.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述高度均匀的厚度具有在1μm至2μm范围内的值。17.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述高度均匀的厚度具有在2μm至10μm的范围内的值。18.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述高度均匀的厚度具有在10μm至20μm的范围内的值。19.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述高度均匀的厚度具有在20μm至30μm的范围内的值。20.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在所述闭合构型下所述VC样品的至少一部分的厚度大于在开放构型下被放置在所述采集板上的VC样品的厚度。21.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，在所述闭合构型下所述VC样品的至少一部分的厚度小于在开放构型下被放置在所述采集板上的VC样品的厚度。22.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件通过直接压花所述板或对于所述板的注塑而固定在板上。23.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述板和所述间隔件的材料选自聚苯乙烯，PMMA，PC，COC，COP或另一种塑料。24.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件间距离在1μm至200μm的范围内。25.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件间距离在200μm至1000μm的范围内。26.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述VC样品是来自人或动物的呼出气凝析。27.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中调节所述均匀厚度层的间隔件具有至少1％的填充系数，其中所述填充系数是同所述均匀厚度层接触的间隔件面积与所述板同均匀厚度层接触的总面积的比值。28.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，对于调节所述均匀厚度层的间隔件，间隔件的填充系数的杨氏模量等于或大于10MPa，其中所述填充系数是同所述均匀厚度层接触的间隔件面积与所述板同均匀厚度层接触的总面积的比值。29.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中对于柔性板，所述柔性板的厚度乘以柔性板的杨氏模量在60至750GPa-um的范围内。30.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中对于柔性板，间隔件间距离(ISD)的四次幂除以所述柔性板的厚度(h)和所述柔性板的杨氏模量(E)，ISD^4/(hE)等于或小于106um3/GPa。31.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述板的一个或两个包含位于板的表面或内部的位置标记，其提供所述板的位置的信息。32.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述板的一个或两个包含位于所述板的表面或内部的刻度标记，其提供所述样品和/或所述板的结构的横向尺寸的信息。33.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述板的一个或两个包含位于所述板的表面或内部的成像标记，其有助于所述样品的成像。34.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件用作位置标记，标度标记，成像标记或其任何组合。35.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述均匀厚度层的平均厚度大约等于所述样品中分析物的最小尺寸。36.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件间距离在1μm至50μm的范围内。37.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件间距离在50μm至120μm的范围内。38.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件间距离在120μm至200μm的范围内。39.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件间距离基本上是周期性的。40.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件是具有选自圆形，多边形，圆形，正方形，矩形，椭圆形，椭圆形或其任何组合的横截面形状的柱。41.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件是柱形并且具有基本平坦的顶表面，其中，对于每个间隔件，所述间隔件的横向尺寸与其高度的比率至少为1。42.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中每个所述间隔件的横向尺寸与其高度的比率至少为1。43.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件的最小横向尺寸小于或基本上等于所述样品中分析物的最小尺寸。44.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件的最小横向尺寸在0.5μm至100μm的范围内。45.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件的最小横向尺寸在0.5μm至100μm的范围内。46.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件具有至少100/mm2的密度。47.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述间隔件具有至少1000/mm2的密度。48.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述板中的至少一个是透明的。49.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述板中的至少一个由柔性聚合物制成。50.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，对于压制所述板的压力所述间隔件是不可压缩的，和/或，独立地仅所述板中的一个是柔性的。51.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述柔性板的厚度在10μm至200μm的范围内。52.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述偏差小于30％。53.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述偏差小于10％。54.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述偏差小于5％。55.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一和第二板被连接并且被构造成通过折叠所述两板而从所述开放构型改变为所述闭合构型。56.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一和第二板通过铰链连接并且被构造成通过沿着所述铰链折叠所述两板而从所述开放构型改变为所述闭合构型。57.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一板和第二板通过铰链连接，铰链与板为不同材料，并且被配置为通过沿着铰链折叠板而从开放构型改变到闭合构型。58.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一和第二板被制成单件材料，被构造成通过折叠所述两板而从所述开放构型改变为所述闭合构型。59.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述均匀厚度样品层在至少100um2的横向面积上是均匀的。60.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述均匀厚度样品层在至少1mm2的横向面积上是均匀的。61.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述装置被配置为在60秒或更短时间内分析所述样本。62.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中在所述闭合构型中，所述最终样品厚度装置被配置为在60秒或更短时间内分析所述样品。63.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中，所述装置还在一个或两个板上包括一个或多个扩增位点，当分析物或标记在距离扩增位点500nm以内时，每个扩增位点能够扩增来自分析物或分析物的标记物的信号。64.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中在闭合构型中，最终样品厚度装置被配置成在10秒或更少时间内分析样品。65.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述干结合位点包含捕获剂。66.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述干结合位点包含抗体或核酸。67.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述可释放的干试剂是被标记的试剂。68.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述可释放的干试剂是荧光标记的试剂。69.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述可释放的干试剂是荧光标记的抗体。70.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一板在其表面上还包括第一预定测定位点和第二预定测定位点，其中测定位点的边缘之间的距离基本上大于当板处于所述闭合构型时均匀厚度层的厚度，其中所述均匀厚度层的至少一部分在所述预定测定位点上方，并且其中所述样品具有能够在所述样品中扩散的一种或多种分析物。71.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一板在其表面上具有至少三个分析物测定位点，并且任何两个相邻测定位点的边缘之间的距离基本上大于当板处于闭合构型时均匀厚度层的厚度，其中所述均匀厚度层的至少一部分在所述测定位点上方，并且其中所述样品具有能够在所述样品中扩散的一种或多种分析物。72.如前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述第一板在其表面上...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·Y·周，W·丁，
申请(专利权)人：艾森利克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US