集成流体装置及相关方法制造方法及图纸

总体上提供了流体装置及相关方法。本文所述的流体装置可以用于例如诊断目的(例如，检测患者样品中一种或更多种引起疾病的细菌的存在)。与用于诊断目的的某些现有流体装置不同，本文所述的流体装置和方法可以用于基本上同时(例如，并行地)检测患者样品中多种引起疾病的细菌的存在。在一些实施方案中，与某些现有的流体检测(例如，微流体)装置和方法相比，本文所述的流体装置和方法提供相对大流体样品(例如，0.5mL至约5mL)中微生物的高度灵敏检测。在一个示例性实施方案中，通过在灵敏检测微生物感染之前选择性地去除人核酸来提高患者样品(例如血液)中存在的微生物病原体的检测灵敏度。在一些实施方案中，流体装置允许直接从未经处理的血液中鉴定微生物病原体，而不必进行血液培养过程。

Integrated Fluid Device and Related Methods

In general, fluid devices and related methods are provided. The fluid devices described herein can be used for diagnostic purposes, for example, to detect the presence of one or more pathogenic bacteria in patient samples. Unlike some existing fluid devices for diagnostic purposes, the fluid devices and methods described in this paper can be used to detect, essentially simultaneously (e.g., in parallel) the presence of a variety of disease-causing bacteria in patient samples. In some implementations, the fluid devices and methods described in this paper provide highly sensitive detection of microorganisms in relatively large fluid samples (e.g., 0.5mL to about 5mL) compared with some existing fluid detection devices and methods. In an example implementation, the sensitivity of detection of microbial pathogens in patient samples (e.g. blood) is improved by selectively removing human nucleic acids before sensitive detection of microbial infections. In some implementations, the fluid device allows the identification of microbial pathogens directly from untreated blood without requiring blood culture.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成流体装置及相关方法
本专利技术总体上涉及流体装置及相关方法。
技术介绍
血流感染(bloodstreaminfection，BSI)在美国已经上升成为第六位致死原因和最昂贵的医院治疗病症，每年超过300亿美元。BSI在美国占所有ICU使用量的25％和所有医院死亡的约50％。BSI通常由细菌或真菌引起，并且有效的疾病管理需要对其进行及早且准确的鉴定。BSI通常通过一系列血液培养来鉴定，这需要多至数天以鉴定潜在的病原体。血液培养被广泛认为是假设驱动的一线抗微生物干预的障碍。现代分子方法有可能为这一领域带来革命，然而包括缺乏灵敏度、性能不准确、覆盖范围窄和诊断细节不足在内的限制阻碍了这些方法产生影响。事实上，与许多感染性疾病相比，尽管有巨大的临床需求，但仍存在明显的能力缺口。这是以下困难的组合：非常低的病原体负荷(1至100CFU/ml)、对高细节水平的广泛覆盖的要求(20种病原体导致大约90％在临床上需要物种水平信息的病例)、困难的样品基质(血液)、以及对快速周转的需要；其所有当组合时已证明难以克服。用于鉴定微生物病原体的分子诊断方法可以通过探测其各自基因组物质中的保守区来进行。用于基因组鉴定的方法包括分离和检测病原体DNA。进一步有利的是开发进行分子方法的自动化方式。自动化分子方法具有不太可能因人为错误、污染而受损的优点，并且潜在地更快。此外，其具有提供更加可重复的结果的潜能；这是一种被积极追寻的特性。专利技术概述本专利技术总体上涉及流体装置及相关方法。在一个方面，提供了流体装置。在一些实施方案中，流体装置包含样品入口；与样品入口流体连通的流体通道，其中所述流体通道的长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1；与流体通道流体连通的第一裂解区；与第一裂解区流体连通的第一分离区；与第一分离区流体连通的第二裂解区；与第二裂解区流体连通的第二分离区；与第二分离区流体连通的至少一个反应区；与至少一个反应区流体连通的扩增区；和多个处理室，其各自与至少一个反应区和/或扩增区流体连通。在一些实施方案中，流体装置包含：多个流体贮存器，其中每个流体贮存器的容积为至少0.1mL；多个气体室，其中每个气体室与流体贮存器流体连通，并且其中每个气体室的容积为至少0.1mL；和多个流体通道，其中每个流体通道与一个或更多个流体贮存器和/或一个或更多个气体室流体连通，并且其中每个流体通道的容积小于1000μL，其中至少一个流体贮存器的纵向轴线与至少一个长度为至少1cm的流体通道的纵向轴线基本上垂直。在一些实施方案中，流体装置包含：流体枢纽(fluidichub)，所述流体枢纽包含长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道；至少10个从流体枢纽分支的分支通道；多个阀，每个阀定位在分支通道与流体枢纽之间；和多个流体贮存器，每个流体贮存器与分支通道连接。在一些实施方案中，流体装置包含：流体枢纽，所述流体枢纽包含长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道；从流体枢纽分支的第一分支通道；与第一分支通道流体连通的第一流体贮存器；与第一流体贮存器流体连通的第一气体室；从流体枢纽分支的第二分支通道；与第二分支通道流体连通的第二流体贮存器；和与第二流体贮存器流体连通的第二气体室。在一些实施方案中，流体装置包含：第一流体贮存器；与第一流体贮存器流体连通的第一通道；与第一通道相关联的第一阀；第二流体贮存器；与第二流体贮存器流体连通的第二通道；与第二通道相关联的第二阀；和定位在第一流体贮存器与第二流体贮存器之间的连接通道，其中连接通道的至少一部分的截面面积小于第一流体贮存器的截面面积和第二流体贮存器的截面尺寸，并且连接通道的长度大于或等于250微米且小于或等于10cm。在一些实施方案中，流体装置包含：通道、与通道连接的流体贮存器，与流体贮存器流体连通的出口通道、与出口通道相关联的阀和与流体贮存器相邻的盖，其中所述盖封闭流体贮存器，其中所述盖是半透膜，并且其中所述半透膜是疏水性的，其透气度在1psi下大于或等于0.4slpm且在1psi下小于或等于5slpm。在另一方面，提供了输送流体(例如，在流体装置中)的方法。在一些实施方案中，所述方法包括在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含流体贮存器、与流体贮存器流体连通的气体室和与流体贮存器流体连通的流体通道，其中流体贮存器的纵向轴线与流体通道的纵向轴线基本上垂直，所述步骤为：在流体贮存器中引入第一流体，其中所述第一流体是液体；在气体室中引入第二流体，其中所述第二流体是气体；以及对第二流体施加压力，使得第二流体从气体室流至流体贮存器并推动第一流体从流体柱进入流体通道中。在一些实施方案中，所述方法包括在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含含有长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道的流体枢纽、从流体枢纽分支的第一分支通道和从流体枢纽分支的第二分支通道，所述步骤为：在第一分支通道中引入第一流体，其中所述第一流体是液体；在第一分支通道中引入第二流体，其中所述第二流体是气体；在第一分支通道与流体枢纽流体连通且第二分支通道未与流体枢纽流体连通的同时，向第二流体施加压力使得第二流体推动第一流体从第一分支通道进入流体枢纽中；以及将第二流体引入流体枢纽中。在一些实施方案中，所述方法包括在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含含有长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道的流体枢纽；从流体枢纽分支的第一分支通道；与第一分支通道连接的第一流体贮存器；从流体枢纽分支的第二分支通道；与第二分支通道连接的第二流体贮存器；从流体枢纽分支的第三分支通道；和与第二分支通道连接的第三流体贮存器，所述步骤为：使体积为至少0.1mL的第一流体经由第一分支通道从第一流体贮存器流至流体枢纽；使第一流体经由第二分支通道从流体枢纽流至第二流体贮存器，其中所述第二流体贮存器包含试剂；使第一流体与试剂反应以形成经反应流体；使经反应流体从第二流体贮存器流入流体枢纽中；以及使经反应流体经由第三分支通道从流体枢纽流至第三流体贮存器。在一些实施方案中，所述方法包括在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含含有长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道的流体枢纽；从流体枢纽分支的第一分支通道；与第一分支通道连接的第一流体贮存器；与第一流体贮存器流体连通的第一气体室；和从流体枢纽分支的第二分支通道，所述步骤为：使体积为至少0.1mL的第一流体经由第一分支通道从流体枢纽流至第一流体贮存器；使第一流体在第一流体贮存器中与试剂反应以形成经反应流体；以及向第一气体室施加压力使得经反应流体流入流体枢纽中并流入第二分支通道中。在一些实施方案中，所述方法包括在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含含有气体的流体贮存器、与流体贮存器流体连通的出口通道、与出口通道相关联的阀和与流体贮存器相邻的盖，其中所述盖封闭流体贮存器，并且其中所述盖是半透膜，所述步骤为：关闭阀；向流体贮存器中引入第一流体，其中所述第一流体是液体；使包含在流体贮存器中的气体通过半透膜；以及基本上阻止第一流体通过半透膜。在另一个方面，提供了在流体装置中混合流体的方法。在一些实施方案中，所述方法包括在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含第一流体贮存器、第二流体贮存器和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.流体装置，其包含：样品入口；与所述样品入口流体连通的流体通道，其中所述流体通道的长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1；与所述流体通道流体连通的第一裂解区；与所述第一裂解区流体连通的第一分离区；与所述第一分离区流体连通的第二裂解区；与所述第二裂解区流体连通的第二分离区；与所述第二分离区流体连通的至少一个反应区；与至少一个所述反应区流体连通的扩增区；和多个处理室，其各自与至少一个所述反应区和/或所述扩增区流体连通。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.14 US 62/308,0311.流体装置，其包含：样品入口；与所述样品入口流体连通的流体通道，其中所述流体通道的长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1；与所述流体通道流体连通的第一裂解区；与所述第一裂解区流体连通的第一分离区；与所述第一分离区流体连通的第二裂解区；与所述第二裂解区流体连通的第二分离区；与所述第二分离区流体连通的至少一个反应区；与至少一个所述反应区流体连通的扩增区；和多个处理室，其各自与至少一个所述反应区和/或所述扩增区流体连通。2.流体装置，其包含：多个流体贮存器，其中每个流体贮存器的容积为至少0.1mL；多个气体室，其中每个气体室与流体贮存器流体连通，并且其中每个气体室的容积为至少0.1mL；和多个流体通道，其中每个流体通道与一个或更多个流体贮存器和/或一个或更多个气体室流体连通，并且其中每个流体通道的容积小于1000μL，其中至少一个流体贮存器的纵向轴线与至少一个长度为至少1cm的流体通道的纵向轴线基本上垂直。3.流体装置，其包含：流体枢纽，其包含长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道；至少10个从所述流体枢纽分支的分支通道；多个阀，每个阀定位在所述分支通道与流体枢纽之间；和多个流体贮存器，每个流体贮存器与分支通道连接。4.流体装置，其包含：流体枢纽，其包含长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道；从所述流体枢纽分支的第一分支通道；与所述第一分支通道流体连通的第一流体贮存器；与所述第一流体贮存器流体连通的第一气体室；从所述流体枢纽分支的第二分支通道；与所述第二分支通道流体连通的第二流体贮存器；和与所述第二流体贮存器流体连通的第二气体室。5.流体装置，其包含：第一流体贮存器；与所述第一流体贮存器流体连通的第一通道；与所述第一通道相关联的第一阀；第二流体贮存器；与所述第二流体贮存器流体连通的第二通道；与所述第二通道相关联的第二阀；以及定位在所述第一流体贮存器与第二流体贮存器之间的连接通道，其中：所述连接通道的至少一部分的截面面积小于所述第一流体贮存器的截面面积和所述第二流体贮存器的截面尺寸，并且所述连接通道的长度大于或等于250微米且小于或等于10cm。6.流体装置，其包含：通道；与所述通道连接的流体贮存器；与所述流体贮存器流体连通的出口通道；与所述出口通道相关联的阀；和与所述流体贮存器相邻的盖，其中所述盖封闭所述流体贮存器，其中所述盖是半透膜，并且其中所述半透膜是疏水性的，其透气度在1psi下大于或等于0.4slpm且在1psi下小于或等于5slpm。7.如权利要求5所述的流体装置，其包含与所述连接通道相关联的第三阀。8.如权利要求7所述的流体装置，其中所述第三阀定位在邻近所述第一流体贮存器。9.如权利要求7所述的流体装置，其包含与所述连接通道相关联的第四阀。10.如权利要求9所述的流体装置，其中所述第四阀定位在邻近所述第二流体贮存器。11.如权利要求1所述的流体装置，其包含与每个处理室流体连通的检测区。12.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中每个流体贮存器的容积为至少0.1mL。13.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中每个气体室与流体贮存器流体连通。14.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中每个气体室的容积为至少0.1mL。15.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中每个流体通道与一个或更多个流体贮存器流体连通。16.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中每个流体通道的容积小于2000μL。17.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中至少一个流体贮存器的纵向轴线与至少一个长度为至少1cm的流体通道的纵向轴线基本上垂直。18.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述流体通道的长度为至少1cm。19.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述流体通道的通道长宽比为至少5∶1。20.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其包含至少10个从所述流体枢纽分支的分支通道。21.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其包含多个阀，每个阀定位在所述分支通道与流体枢纽之间。22.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其包含多个流体贮存器，每个流体贮存器与分支通道连接。23.如权利要求6所述的流体装置，其中所述半透膜的平均孔径大于或等于0.02微米且小于或等于0.5微米。24.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜的水侵入压力大于或等于2psi且小于或等于120psi。25.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜是超疏水性的。26.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜包含氟化材料。27.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜包含聚偏氟乙烯。28.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述第一流体贮存器的容积小于或等于500微升。29.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述第二流体贮存器的容积小于或等于500微升。30.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述第一流体包含多个珠和/或颗粒。31.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述连接通道与流体枢纽相关联。32.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述第一流体贮存器和/或第二流体贮存器的截面尺寸小于或等于2mm。33.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述第一通道和/或第二通道的平均截面尺寸小于或等于1mm。34.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜配置并布置成具有小于或等于50psi的液体损失压力。35.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述流体贮存器的容积小于或等于500微升。36.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜配置并布置成接收密封垫。37.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜是疏水性的。38.如前述权利要求中任一项所述的流体装置，其中所述半透膜的透气度为在1psi下至少0.4slpm。39.用于在流体装置中输送流体的方法，其包括：在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含：流体贮存器；与所述流体贮存器流体连通的气体室；和与所述流体贮存器流体连通的流体通道，其中所述流体贮存器的纵向轴线与所述流体通道的纵向轴线基本上垂直，所述步骤为：在所述流体贮存器中引入第一流体，其中所述第一流体是液体；在所述气体室中引入第二流体，其中所述第二流体是气体；以及向所述第二流体施加压力，使得所述第二流体从所述气体室流至所述流体贮存器，并推动所述第一流体从流体柱进入所述流体通道中。40.在流体装置中输送流体的方法，其包括：在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含：流体枢纽，其包含长度为至少1cm且通道长宽比为至少5∶1的枢纽通道；从所述流体枢纽分支的第一分支通道；和从所述流体枢纽分支的第二分支通道，所述步骤为：在所述第一分支通道中引入第一流体，其中所述第一流体是液体；在所述第一分支通道中引入第二流体，其中所述第二流体是气体；在所述第一分支通道与流体枢纽流体连通且所述第二分支通道未与流体枢纽流体连通同时，向所述第二流体施加压力使得所述第二流体推动所述第一流体从所述第一分支通道进入所述流体枢纽中；以及将所述第二流体引入所述流体枢纽中。41.在流体装置中输送流体的方法，其包括：在流体装置中进行以下步骤，所述流体装置包含：流体枢纽，其包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾尔隆·辛格尔，兰吉特·普拉卡什，
申请(专利权)人：海利克斯拜恩德股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US