用于样本分析的卡盒和仪器制造技术

本申请涉及用于样本分析的卡盒和仪器。本文提供了用于处理样本的卡盒和仪器。该卡盒包括流体回路，流体在流体回路中的移动可以通过隔膜阀调节。在某些卡盒中，提供隔膜的可变形材料接触仪器中的接口，该接口不需要驱动层的介入而直接地驱动隔膜。某些卡盒具有多个流体回路和流体分配通道或气动分配通道，该流体分配通道或气动分配通道被配置成选择性地输送流体或气动压力至流体回路中的任一个。某些卡盒具有容纳板载试剂的隔室。隔室可以通过薄膜关闭，该薄膜通过热密封附接至卡盒主体。

Cassettes and instruments for sample analysis

【技术实现步骤摘要】
用于样本分析的卡盒和仪器本申请是申请日为2014年11月17日，申请号为201480071855.1，专利技术名称为“用于样本分析的卡盒和仪器”的申请的分案申请。交叉引用本申请要求2013年11月18日提交的US临时申请61/905,804和2014年4月14日提交的US临时申请61/981,678的申请日期的权益，其中的每个通过引用以其全部并入。专利技术背景广泛采用快速的基于DNA的人类识别的一个障碍是可消耗的成本。使用少量试剂的低成本卡盒(cartridge)将减小这个障碍。先前的途径集中在自动化和加工工序改进上以降低制作给定的卡盒的成本。包括样本卡盒以及用于样本提取和分析的流体系统的系统变体在例如，美国专利6,190,616(Jovanovich等人)；6,551,839(Jovanovich等人)；6,870,185(Jovanovich等人)；7,244,961(Jovanovich等人)；7,445,926(Mathies等人)；7,799,553(Mathies等人)；8,173,417(Tan等人)；8,206,974(Tan等人)；8,394,642(Jovanovich等人)；8,425,861(Selden等人)；8,431,340(Jovanovich等人)；8,720,036(Selden等人)和8,858,770(Tan等人)；美国专利申请2009/0178934(Jarvius)；2009/0253181；2011/0039303(Jovanovich等人)；2011/0126911(Kobrin等人)；2011/0220502(Selden等人)；2012/0181460(Eberhart等人)；2013/0139895(Vangbo)和2013/0115607(Nielsen等人)；和国际专利申请WO/US2013/130910中进行描述。专利技术概述提供了一种流体设备，例如卡盒的形式，以用于样本提取和分析物反应及分析。本文提供了一种卡盒，其包括一个或多个流体回路，每个流体回路包括至少一个隔膜阀；其中该卡盒包括：(a)主体，其包括(i)表面，该表面包括与阀入口和阀出口流体连通的阀座，和(ii)至少一个孔口，该至少一个孔口与流体回路流体连通；以及(b)可变形材料层，其覆盖阀座和至少一个孔口，其中该可变形材料层的部分用作隔膜，该隔膜与阀座组合形成隔膜阀，并且其中该隔膜当被驱动(例如，通过被移动成与阀座接触或通过被移动脱离与阀座的接触)时，调节穿过隔膜阀的流体流动，并且该可变形材料层包括穿过可变形材料层的至少一个管道，每个管道与孔口连通；并且其中卡盒被配置接合卡盒接口，使可变形材料与卡盒接口的表面直接接触，使隔膜与驱动该隔膜(例如，气动地或机械地)的正和/或负压力源连通，并且使至少一个孔口通过管道与流体或气动管线连通，其中可变形材料层可选地用作密封至少一个孔口以防泄漏的垫片。在一个实施方案中，流体回路还包括形成在主体中的反应腔，该反应腔可选地被热传导材料薄膜(例如，金属薄膜)覆盖。在另一个实施方案中，流体回路还包括被配置成接收包括生物材料的样本的腔，所述腔可选地包括关闭片。这种仪器和卡盒的示例在图1至图5中被示出。本文还提供了一种仪器，包括：(a)至少一个卡盒接口，其包括：(i)接合单元，其被配置成接收可移除地可插入的卡盒并且使歧管组件和可选的热调节器与接收的卡盒接合，其中该卡盒包括至少一个流体回路和至少一个隔膜阀和可变形材料层，该流体回路包括至少一个流体通道、至少一个排出孔口；该隔膜阀包括被配置用来调节至少一个流体回路中的流体流动的阀座；该可变形材料层覆盖阀座和至少一个孔口，其中可变形材料在隔膜阀中用作隔膜并且包括穿过该层的至少一个管道，每个管道与孔口连通；以及(ii)歧管组件，其包括接合表面，该接合表面被配置成直接地接触接收的卡盒的可变形层，并且该歧管组件具有与接合表面上的孔口连通的多个传输通道；其中将卡盒与歧管组件接合：(A)使隔膜与接合表面上的第一孔口连通，该第一孔口被配置成将正或负压力传输至隔膜，并且(B)使排出孔口与接合表面上的第二孔口连通，该第二孔口被配置成通过传输通道将流体传输到流体回路内或离开流体回路；以及(iii)热调节器，其当与接收的卡盒接合时，使热泵(例如，热电加热器，例如，珀尔帖设备(Peltierdevice))与卡盒中的热循环腔热接触，或使加热元件与卡盒中的腔热接触。在一个实施方案中，仪器还包括以下中的任一个：(b)气动压力源，其被配置成输送正或负气动压力至歧管组件的传输通道；(c)泵，其被配置成将液体移动到歧管组件的传输通道内或离开歧管组件的传输通道；(d)试剂源，其与歧管组件的传输通道流体连通；(e)分析模块，其被配置成在从自卡盒接收的流体上执行至少一种分析(例如，电泳)；以及(f)控制模块，其包括可执行的代码，该代码被执行时控制仪器的运行。本文还提供了一种卡盒，包括第一层和可变形层：(a)其中该第一层包括：(i)第一侧，其接触可变形层，其中该第一侧包括多个流体回路，每个流体回路包括至少一个流体通道；和(ii)第二侧，其包括至少一个流体分配通道，该流体分配通道由覆盖层覆盖；(iii)在第一层中的多个通孔(via)，每个通孔被配置成使流体分配通道与流体通道连通；和(iv)可选地，在第一层中的至少一个通孔，其被配置成使流体分配通道与第一层一侧上的被配置成接合流体源的孔连通；以及(b)可选地包括驱动层，其包括至少一个驱动回路，该驱动回路被配置成驱动隔膜抵靠第一侧中的阀座。在图6和图9中示出了这种卡盒的示例。本文还提供了一种卡盒，包括第一层、第二层和夹其间的可变形层：(a)其中该第一层包括：(i)接触可变形层的第一侧，其中该第一侧包括多个流体回路，每个流体回路包括至少一个流体通道和至少一个阀座；(ii)第二侧，其包括至少一个气动分配通道，该气动分配通道可选地由覆盖层覆盖；(iii)在第一层中的至少一个通孔，其被配置成使气动分配通道与可变形层连通；和(iv)可选地在第一层中的至少一个通孔，其被配置用来使气动分配通道与第一层一侧上的被配置成接合在气动压力源中的孔口连通；(b)其中可变形层的与第一层中的阀座组合的部分形成隔膜阀；以及(c)其中驱动层包括至少一个驱动回路，该至少一个驱动回路包括至少一个分支通道，其中每个分支通道被配置成驱动隔膜抵靠不同的流体回路中的阀座，并且每个分支通道还包括阀座；并且其中施加至气动分配通道的正或负压力穿过通孔传输压力，以驱动可变形层的隔膜部分与分支通道中阀座的接触或脱离与分支通道中阀座的接触，其中关闭控制阀阻止了流体回路中隔膜阀的驱动。在图10中示出了这种配置的示例。本文还提供了一种卡盒，包括：(a)主体，其包括聚合物并且包括至少一个功能性特征部，该至少一个功能性特征部在主体的表面上，并且被配置成传输流体(例如，孔口、通孔、流体通道、腔、阀入口和阀出口和/或阀座)；以及(b)可变形材料层，其热结合至主体并且覆盖功能性特征部(可选地，其中层的至少一部分包括永久变形部)，并且其中将正或负压力施加至层的至少一部分驱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种卡盒，包括：/n(a)主体，所述主体包括聚合物，并且包括在所述主体的表面上的并且被配置成传输流体的至少一个功能性特征部(例如，孔口、通孔、流体通道、腔、阀入口和阀出口和/或阀座)；以及/n(b)可变形材料层，所述可变形材料层热结合至所述主体并且覆盖所述功能性特征部(可选地，其中所述层的至少一个部分包括永久变形部)，并且其中将正压力或负压力施加至所述层的至少一个部分驱动所述可变形材料与所述主体的所述表面上的功能性特征部接触或与所述主体的所述表面上的功能性特征部脱离接触；并且/n其中所述卡盒被配置成接合卡盒接口，所述卡盒接口被配置成将正压力或负压力供应至所述层的所述至少一个部分。/n

【技术特征摘要】
20131118 US 61/905,804;20140418 US 61/981,6781.一种卡盒，包括：
(a)主体，所述主体包括聚合物，并且包括在所述主体的表面上的并且被配置成传输流体的至少一个功能性特征部(例如，孔口、通孔、流体通道、腔、阀入口和阀出口和/或阀座)；以及
(b)可变形材料层，所述可变形材料层热结合至所述主体并且覆盖所述功能性特征部(可选地，其中所述层的至少一个部分包括永久变形部)，并且其中将正压力或负压力施加至所述层的至少一个部分驱动所述可变形材料与所述主体的所述表面上的功能性特征部接触或与所述主体的所述表面上的功能性特征部脱离接触；并且
其中所述卡盒被配置成接合卡盒接口，所述卡盒接口被配置成将正压力或负压力供应至所述层的所述至少一个部分。


2.一种流体设备，包括一个或多个隔膜阀，每个隔膜阀被配置成调节流体通道中的流体流动，其中所述流体设备包括流体层、驱动元件和可变形膜，其中每个隔膜阀包括：
a)隔膜，所述隔膜被包括在所述可变形膜中；
b)阀座，所述阀座被包括在所述流体层中并且从所述流体层的接触所述可变形膜的表面凹进，使得除非正压力施加在所述隔膜上，否则所述隔膜不关闭所述隔膜阀；和
c)阀入口和阀出口，所述阀入口和阀出口被包括在所述流体层中并且与流体通道流体连通；和
d)柱塞，所述柱塞被配置成驱动所述隔膜；
其中所述可变形膜包括通过热活化胶粘剂、热熔合、化学结合或压敏胶粘剂粘附至所述流体层的塑性材料，并且其中所述可变形膜被配置成使得在所述可变形膜上的压力使所述膜压靠所述阀座，由此关闭所述阀，并且其中能够通过释放所述柱塞抵着所述可变形膜的压力或通过推动液体经过所述阀来打开所述阀。


3.一种卡盒，包括一个或多个流体回路，每个流体回路包括至少一个隔膜阀；其中所述卡盒包括：
(a)主体，所述主体包括(i)表面，所述表面包括与一个或多个阀入口和一个或多个阀出口流体连通的阀座，和(ii)至少一个孔口，所述至少一个孔口与所述流体回路流体连通；以及
(b)可变形材料层，所述可变形材料层覆盖所述阀座和所述至少一个孔口，
其中所述可变形材料层的一部分充当隔膜，所述隔膜与所述阀座组合形成隔膜阀，并且其中当所述隔膜被驱动时(例如，通过移动成与所述阀座接触或通过移动成与所述阀座脱离接触)，所述隔膜调节穿过所述隔膜阀的流体流动，
并且包括穿过所述可变形材料层的至少一个管道，每个管道与孔口连通；并且
其中所述卡盒被配置成接合卡盒接口，使所述可变形材料与卡盒接口的表面直接接触，使所述隔膜与驱动所述隔膜(例如，气动地或机械地)的正压力和/或负压力的源连通，并且使所述至少一个孔口通过所述管道与流体或气动管线连通，其中所述可变形材料层可选地充当垫片，以密封所述至少一个孔口以防泄漏。


4.一种仪器，包括：
(a)至少一个卡盒接口，其包括：
(i)接合单元，所述接合单元被配置成接收可移除地可插入的卡盒并且使接收的卡盒与歧管组件和热调节器接合，
其中所述卡盒包括：至少一个流体回路，所述流体回路包括至少一个流体通道、至少一个排出孔口；和至少一个隔膜阀，所述隔膜阀包括阀座，所述阀座被配置成调节所述至少一个流体回路中的流体流动；和可变形材料层，所述可变形材料层覆盖所述阀座和所述至少一个孔口，其中所述可变形材料充当所述隔膜阀中的隔膜并且包括穿过所述层的至...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·奥格，大卫·埃伯哈特，W·D·尼尔森，海伦·弗兰克林，S·B·乔瓦诺维奇，
申请(专利权)人：尹特根埃克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US