整装式模块化分析筒及可编排试剂输送系统技术方案

一种用于构建多个整装式分析筒的模块化系统，其能够在单个装置内的单个样品源上执行若干对称或非对称的测试。所述筒体现为两个或更多个模块的容易可逆的组件，其继而又可操作成执行分析测试的一个或多个任务作为离散的制品。一种可编排试剂输送系统包括一个或多个连续的试剂群集，其具有一个或多个湿单元(独立包装试剂)和零个或多个干单元(校准隔离物)；其中，所述湿单元以对应于规定的暂时释放顺序的线性序列布置，且干单元以一种方式插入湿单元之间，该方式允许具有非对称的释放顺序的两个或多个测试协议同步，使得单个机构可同时地促动一个以上的测试协议。

Integral modular analysis cylinder and reagent delivery system

【技术实现步骤摘要】
整装式模块化分析筒及可编排试剂输送系统本申请是于2015年11月16日进入中国国家阶段的PCT国际申请PCT/US2014/016574(申请日为2014年2月14日，中国专利申请号为201480028371.9，专利技术名称为“整装式模块化分析筒及可编排试剂输送系统”)的分案申请。
本专利技术的领域涉及整装式单次使用的流体操作的分析装置，其认作是便携的且可操作成执行需要液体或半固体环境的一个或多个分析测试。涉及本专利技术的申请是使用分析测试(诸如环境测试、食品安全、国防、研究工具、药物开发和医学诊断)的实现领域。
技术介绍
微流体装置是由物理地布置在适合的基底内的固定构造的连续流动流体控制网络启用的固态混合装置。该流体控制网络允许在没有外部使用者协助的情况下以受控方式混合少量分析材料，且通过这样而拥有允许许多复杂分析程序的自动化的潜在可能。广谱的微流体装置存在于简单混合歧管到完全整合的整装式分析系统的范围。各个类型的装置在其整装程度、其可执行的测试的量和类型、其流体管理以及其制造方法上不同。本专利技术的主题最紧密地关于体现为便携式整装流体控制筒的完全整合的分析系统，其可操作成便于液体或半固体环境内的一个或多个定量或定性分析测试。为了满足便携性和整装的要求，这些装置必须在采样点处的场地中容易地输送和操作。这些装置还必须在没有外部协助的情况下能够储存、分配且便于一种或多种分析材料的受控混合，且保持分析测试过程期间使用的用过的溶液的组件量。此装置大体上制造为由高级平版印刷技术或分层累加模板层制造的单一不可分割的总体整装制品，以形成液体控制网络的所需流体控制结构。这些结构然后载有执行测试所需的分析材料，且然后将装置密封以形成封闭系统。有些例外的是存在连续的制造工艺，其生成具有不可分离的组成部分的装置。此装置大体上通过在装置内形成压力梯度力来操作，这引起流体移动穿过装置，从高压力区域到较低压力区域。可操作的压力梯度力可通过气动、液压或蠕动泵直接地生成，这将气体或不溶混液体加入一个或多个入口，同时从出口或通过由从整合到流体控制网络中的泡罩包装释放材料生成的压力的升高减去对称量。此力还可通过经由使用柱塞系统、挤压球状物和离心机的间接手段来生成；并且，还有可能的是利用电场内的电荷分子的电化学动力性质。这些装置大体上通过沿独立校准通路(其在长度和直径上不同)同时地释放多个流体来控制流体的混合；和/或通过在围绕装置策略性定位的一个或多个流体储器处选择性地形成可操作的原动力来以时间顺序释放各个流体。简言之，不同分析试剂呈现不同流率和混合率，且较弱的力(诸如，在较大的量中忽略的毛细管作用和表面张力)变为少量的流体动力中的主要的力。类似地，不同测试需要以不同时间顺序输注的不同类型和量的试剂。设计以暂时受控方式储存、混合和保持材料的组件量的可操作的流体控制网络的动作通常给予给定测试特有的高度专用的装置；意味着需要新的装置来用于各个测试或测试组合。装置如何构造其流体控制通路和其使用的操作模式确定其可执行的测试的数目和类型。构造成执行一种以上的测试的装置可归类为同类或不同的测试平台；并且，在这两个类别之间和其内的差异可取决于"测试"是否由其样本源、其测量的变量或两者涉及导致一些混乱。为了清楚的目的，如本文可使用的"测试"、"多个测试"或"一个或多个测试"旨在可与"一个或多个类型的测试"互换。相同的测试平台可以以两种方式中的至少一者执行多个测试；其可保持测试协议恒定和改变测试的样本，或其可保持样本恒定和改变用于测试协议中的试剂的类型，而不改变其体积或输注顺序。在第一示例中，一定数目的样本源对于相同的化合物测试，且在第二示例中，单个样本源对于多个化合物测试。不管如何定义"测试"，在两个示例中，输注各种流体的量和时间顺序保持恒定，这允许了一个流体控制网络对于测试类型校准，且然后对称复制期望的测试数目，这允许所有测试以统一的方式同时促动。由于系统的对称性，故促动原动力以移动这些流体的手段(端口、电极、柱塞等)可围绕装置的各种重复以可预见的方式放置，同时还保存装置的总体大小。这继而又允许多个装置由共同分析仪器操作，且这样具有高商业价值。如本文使用的用语"分析仪器"旨在一般涉及特别地启用以操作和分析从装置获得的数据的第二仪器。另一方面，不同的测试平台整合涉及不同类型、量和试剂的释放时间顺序的不同类型的测试。尽管这些测试平台从多种测试中带来了较大的商业价值，但它们可在单个样本源上执行，由于其非对称，它们相比于同质测试平台容易有更难以设计和操作的数量级。尽管一些同时促动的异质测试平台存在，但其商业应用大体上限于少量测试。执行商业上相应数目的测试的异质测试平台大体上需要独立于彼此促动的不同构造的流体控制网络。这大体上排除了器件(端口、电极、柱塞等)的可预测的放置，以促动移动系统内的流体所需的原动力。这继而又导致需要不同的分析仪器或使用复杂的适配器来操作这些系统，这都不是商业上有利的。除了难以设计和操作、单一不可分割以及整体的整装之外，这些装置的大部分具有较差的故障容限且难以制造。例如，拥有许多分析试剂的装置的保存期限将由具有最短寿命预期的那些试剂限定。从生产观点来看，将有利的是通过将任何单个装置上的测试策略性地配对至具有相容的寿命周期和储存条件的测试来使各个装置的预期操作寿命最大化。这样就分化了需要执行等同数目的测试的装置的数目，这限制了此装置的完整利用。作为不可分成组成部分的装置，装置的独立元件不可独立地测试故障，这在联接到连续的制造过程时，导致装置组装时的增大的风险曲线，这在任何单个元件不能符合规范的情况下增加了牺牲整个装置的成本。类似地，在不能互换缺陷构件的情况下，整个生产批次在分析试剂、传感器或其它材料达到其预期寿命时处于风险下，或发现过早过期或生产后故障。如前文所述，商业上有利的是从单个样品源执行尽可能多的测试类型，且使用不同的装置迭代来让使用共同分析仪器的系统的测试能力多样化。为此，各个装置迭代必须具有保存的操作机构和总体大小两者，以便与共同的分析仪器可操作地对接。这意味着，取决于测试的情形，流体控制网络必须扩大或缩小以适应执行的合计数目的测试的总反应量，且在更多测试被整合到系统中时，每个测试的总反应物量必须减小以便释放物理空间。尽管流体控制网络的物理布局主要是自限制的设计问题；测试的总反应物量(特别是样品量)仅可减小到其停止有意义地表示较大系统之前那样多。因此，在不太丰富的目标存在于稀释环境中的情形中，如大多数生物分析中的情况那样，适当的样本尺寸必须为测试意图。因此，流体控制系统必须扩大至处理较大的反应物量，这限制了装置可执行的测试的总数。这又是商业上不利的。因此，商业上有利的是通过简化执行给定测试所需的流体控制网络来减小物理足迹。尽管不是详尽清单，但商业上可行的微流体筒设计应当能够执行在足够的样本大小上执行具有精度、灵敏度和可重复性的多种类型的测试。流体控制网络应当简化和标准化，以便可适合新的测试和测试组合，而没有显著的更改。操作模式和总体装置大小应当使得能够使多个装置由单个分析仪器操作，且装置应当容易以商业规模制造并且提供改善的故障测试和故障容限。
技术实现思路
本专利技术的主题关于产生多个可能的分析筒的模块系统的使用、产生从共同连续流动流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化系统，所述系统包括：若干协作模块，其分别制作成拥有预先限定的流体控制网络的选择的功能分部，所述若干协作模块构造成便于分析任务的一个或更多步骤，并且所述若干协作模块能够可移除地组装，且构造成在重建所述流体控制网络的两个或更多协作模块之间建立流体连通，其中：所述若干协作模块中的至少一个包括构造成容纳样品的储器；所述若干协作模块中的至少一个包括构造成容纳一个或更多连续试剂群集的一个或更多隔间；所述若干协作模块中的至少一个包括一个或更多混合室；以及所述一个或更多协作模块中的至少一个包括能够与所述储器、所述一个或更多混合室以及所述一个或更多隔间流体地接合的流体连通通路。

【技术特征摘要】
2013.03.16 US 61/8024081.一种模块化系统，所述系统包括：若干协作模块，其分别制作成拥有预先限定的流体控制网络的选择的功能分部，所述若干协作模块构造成便于分析任务的一个或更多步骤，并且所述若干协作模块能够可移除地组装，且构造成在重建所述流体控制网络的两个或更多协作模块之间建立流体连通，其中：所述若干协作模块中的至少一个包括构造成容纳样品的储器；所述若干协作模块中的至少一个包括构造成容纳一个或更多连续试剂群集的一个或更多隔间；所述若干协作模块中的至少一个包括一个或更多混合室；以及所述一个或更多协作模块中的至少一个包括能够与所述储器、所述一个或更多混合室以及所述一个或更多隔间流体地接合的流体连通通路。2.根据权利要求1所述的模块化系统，其特征在于，所述流体控制网络形成可操作成执行分析测试的闭合的整装系统。3.根据权利要求1所述的模块化系统，其特征在于，所述若干协作模块包括两个或更多协作模块，其在组装时整体地重建所述流体控制网络，且进一步呈现允许保存的一个或更多操作模式的选择的总体几何形状。4.根据权利要求1所述的模块化系统，其特征在于，所述若干协作模块包括两个或更多协作模块，并且在组装时，所述两个或更多协作模块中的至少两个能够相对于彼此移动。5.根据权利要求1所述的模块化系统，其特征在于，连续试剂群集被容纳在所述一个或更多隔间的独立隔间内，其中所述连续试剂群集包括：一个或更多湿单元，其将一定量的可分配材料容纳在具有可操作的压缩性质的可刺穿容器中，一个或更多连续试剂群集，其包括以规定线性顺序设置的一个或更多湿单元；其中所述规定线性顺序具有对应于第一处理步骤的第一单元、以及对应于暂时受控释放顺序的零个或更多额外单元，并且所述模块化系统还包括刺穿装置，其可操作地定位成与所述连续试剂群集的所述第一单元对准，其中，促动所述刺穿装置插入所述序列的所述第一单元中，在独立隔间与独立混合室之间建立流体连通，以及使所述刺穿装置线性地前移穿过所述第一单元且以规定顺序进入下一个单元中。6.根据权利要求5所述的模块化系统，其特征在于，所述刺穿装置为在一个或更多端部处变尖的中空管。7.根据权利要求1所述的模块化系统，其特征在于，所述若干协作模块包括样品模块和能够与所述样品模块可移除地接合的一个或更多额外模块。8.根据权利要求7所述的模块化系统，其特征在于：所述一个或更多额外模块包括反应器模块，并且所述反应器模块容纳所述流体连通通路。9.根据权利要求8所述的模块化系统，其特征在于，构造成容纳一个或更多连续试剂群集的所述一个或更多隔室被设置在所述反应器模块内。10.根据权利要求9所述的模块化系统，其特征在于，所述反应器模块还包括能够平移到所述反应器模块的所述一个或更多隔间中的一个或更多柱塞。11.根据权利要求8所述的模块化系统，其特征在于：所述一个或更多额外模块还包括试剂模块，并且构造成容纳一个或更多连续试剂群集的所述一个或更多隔间被设置在所述试剂模块内。12.根据权利要求11所述的模块化系统，其特征在于，所述试剂模块能够相对于所述反应器模块移动。13.根据权利要求11所述的模块化系统，其特征在于，所述反应器模块还包括能够平移到所述试剂模块的所述一个或更多隔间中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱斯利·唐·罗伯茨，
申请(专利权)人：莱斯利·唐·罗伯茨，
类型：发明
国别省市：美国,US