多孔基底和嵌入生物测定中的微多孔基底制造技术

本公开提供了用于检测表面结合物质的多孔基底和嵌入生物测定中的微多孔基底，还提供了一种盒及用于移动盒内流体的方法，其简化了设计并消除了对任何内部阀或计量装置的需求。该设计适合于注射成型制造，降低了大批量生产的成本。该设计可适于执行样品制备以及对包括核酸和蛋白质的生物物质的检测。

Porous substrate and micro porous substrate embedded in bioassay

【技术实现步骤摘要】
多孔基底和嵌入生物测定中的微多孔基底
本公开涉及一次性盒及用于移动盒内流体和执行多个生物测定步骤的方法，该盒简化了设计并消除了对任何内部阀或计量装置的需求。该设计适于注射成型制造，降低了大批量生产的成本。
技术介绍
用于生物测定的典型盒装置与包含注射器或其它类型的容积式泵的仪器接合，以精确地计量一次性盒内的反应区域中依次所需的液体容积。这通常还涉及在盒结构内集成机械阀以控制流体流动。此外，必须注意流体路径的设计，以消除可能明显干扰精确流体输送的气泡的形成。复杂的结构或气泡控制机构被引入到设计中以缓解这些问题。这导致了制造复杂性并增加了通常意图以一次性方式使用的盒的成本。鉴于使用诊断测试的趋势，需要与一次性盒的批量生产一致地在成本有效的基础上将多个功能/测定步骤整合到单个盒中。因此，在使用诊断生物测定的自动化领域中，提供使多个功能与最少量的移动部(如主动泵和阀)整合的一次性盒是非常有益的。
技术实现思路
本专利技术涉及以下装置和方法，其仅使用施加的压力或真空、而无需任何内部阀将液体容积依次地输送到反应区域。流体输送通过毛细管压力而限制在盒内。反应区域之间的流动可通过用外部阀切换端口之间的压力或真空并因此选择性地超过盒连接反应区域的元件中的毛细管压力来实现。压力/真空源和阀位于仪器本身中，并与反应流体隔离。这些部件都不是一次性盒的一部分，从而显著降低了复杂性和成本。在提供用于执行多重生物测定的一次性样品处理盒的实施方式中，该处理盒包括：a)上部处理室，具有预选容积并具有安装在上部处理室的顶部上的气动端口；b)下部处理室，位于上部处理室下方并具有安装在下部处理室的顶部上的气动端口；c)多孔基底，多孔基底定位成将上部处理室与下部处理室相隔开，其中，多孔基底形成上部处理室的底部，多孔基底连接到上部处理室的主体，以使得当横跨多孔基底的所施加的压差超过临界压力时，流体能够仅经过多孔基底而经由上部处理室的底部排放到下部处理室中；d)一个或多个试剂存储器，一个或多个试剂存储器通过配置成终止在上部处理室的顶部中的毛细管通道与上部处理室流体连通，以使得在执行测定时它们位于上部处理室中的液体水平上方，每个试剂存储器包括位于试剂存储器的顶部上的至少一个气动端口，上部处理室的容积被选择为大于流体容积，以提供位于上部处理室的上部中的头部空间，毛细管通道终止于头部空间中；e)附加室，通过终止于附加室的顶部中的毛细管通道与下部处理室流体连通，附加室包括安装在附加室的顶部上的气动端口；以及其中，通过施加具有用于克服所选的室之间的毛细管压力阻力所需的量级的气动压力，来控制所选的室之间的液体输送。根据一个实施方式，多孔基底具有多个孔，单个孔的截面和尺寸配置成提供液体与气体界面处的流动阻力，以控制液体经过多孔基底的流动并阻断气泡经过多孔基底的流动。多孔基底的孔隙率和多孔基底的厚度被选择为提供用于所选范围的压差所需的流速。多孔基底为基本平面的多孔基底材料，多孔基底材料具有相对的表面和延伸经过多孔基底的厚度的孔，其中，孔在多孔基底的面向下部处理室的表面附近的宽度比孔在面向上部处理室的相对的表面上的宽度大，从而提高从孔内的发光成分发出的光的收集效率。下部处理室沿着下部处理室的底壁包括光学窗以用于允许光进入和离开下部处理室，光学窗与多孔基底的底部平坦表面相隔开以在光学窗与多孔基底的底部平坦表面之间限定恒定间隙，底部平坦表面能够通过与光学窗相隔开的检测装置观察到，以用于检测来自多孔基底的光发射。多孔基底通过结合物质功能化，结合物质结合在多孔基底的孔中并选择为与液体中的预选分析物物质相互作用。多孔基底包括组织模式下的不同的分析物特异性结合剂，不同的分析物特异性结合剂结合在多孔基底的底部平坦表面的不同区域中。不同的分析物特异性结合剂包含在加宽的孔的内表面内，并且不同的分析物特异性结合剂或与其特异性地结合的材料发出光，不同的分析物特异性结合剂的光学特性是不同的。处理盒还包括一个或多个热隔离区域，一个或多个热隔离区域能够与盒的其余部分独立地加热或冷却。多孔基底为刚性多孔基底。刚性多孔基底为多孔二氧化硅基底。终止于上部处理室的顶部处的和处于附加室的顶部处的毛细管通道中的至少一个具有锥形毛细管端部，以将试剂完整地输送至上部处理室，其中在测定工艺的后续步骤中试剂的最小量残留在上部处理室中。终止于上部处理室的顶部处的和处于附加室的顶部处的毛细管通道具有与室的侧壁相隔开的端部。处理盒还包括吸塑包装，吸塑包装包含预选试剂，吸塑包装配置成具有预选数量的独立包装，当与盒组装时，预选数量的独立包装与预先选择的室对齐并且部分地突出到预先选择的室中。处理盒包括垫片，垫片具有配置成与吸塑包装和盒配合的形状，以使得当吸塑包装和盒被组装时，垫片形成盒中的室之间的液体和空气密封。每个独立包装包括易碎密封件，易碎密封件的强度被选择使得根据经由与不同的室的气动端口联接的气动系统向不同的室施加压力，导致吸塑包装中的易碎密封件的破裂，从而使得试剂流入相应的室中。气动端口与上部处理室相关联，下部处理室配置成在正气动压差与负气动压差之间切换，使得液体在上部处理室与下部处理室之间来回循环。与下部处理室处于流体连通的附加室是废料容器，废料试剂和样本液体被引导到废料容器中。与下部处理室处于流体连通的附加室是附加上部处理室，附加上部处理室位于附加下部处理室的上方并且被附加多孔基底相隔开，附加上部处理室和附加下部处理室各自具有气动端口，并且包括另外的室，另外的室通过终止于另外的室的顶部中的毛细管通道与附加下部处理室流体连通，另外的室包括安装在附加室的顶部上的气动端口。处理盒包括多个成对的附加上部处理室和下部处理室，各自由相关联的多孔基底相隔开，成对的附加上部处理室和下部处理室中的每个具有关联的气动端口，并且每个附加上部处理室选择性地通过终止于附加上部处理室的顶部中的毛细管通道与一个或多个试剂室流体连通。处理盒包括一个或多个孵化室，一个或多个孵化室与下部处理室和位于下部处理室下游的上部处理室流体连通。处理盒包括一个或多个试剂室，一个或多个试剂室与样品室、上部处理室、下部处理室或废料室中的一个或多个流体连通，其中废料室包括选择为破坏或中和测定的有害产物或样品的清洁剂。处理盒包括柔性隔膜，柔性隔膜串联地处于至少一个气动端口中，由气动压力导致的隔膜的变形允许有效地通过至少与盒内待输送的液体的容积一样大的流体容积，但不允许将物质实际输送进入或离开盒。盒配置成使得能够施加大于多孔基底的孔的临界毛细管压力的压差以将液体从基底的孔完全去除。盒中的室中的至少一个包含经干燥的试剂，并且经干燥的试剂通过将流体从盒中的另一个室输送到室而溶解。盒中的室中的至少一个包含经干燥的试剂，并且经干燥的试剂通过由吸塑包装来输送被递送到室的流体而溶解。盒配置成与配置用于向盒的所有气动端口提供压差的仪器、盒的温度控制器和用于检测从本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测表面结合物质的多孔基底，包括：/n基本平坦的微多孔基底材料，所述微多孔基底材料具有相对的表面和延伸通过所述基底的厚度的孔，其中，所述孔在所述基底的一个表面附近比所述孔在所述相对的表面上的宽度更宽，从而提高从结合到加宽的孔的内表面的光学探针发出的光的收集效率。/n

【技术特征摘要】
20150409 US 62/145,330;20150522 US 62/165,3471.一种用于检测表面结合物质的多孔基底，包括：
基本平坦的微多孔基底材料，所述微多孔基底材料具有相对的表面和延伸通过所述基底的厚度的孔，其中，所述孔在所述基底的一个表面附近比所述孔在所述相对的表面上的宽度更宽，从而提高从结合到加宽的孔的内表面的光学探针发出的光的收集效率。


2.根据权利要求1所述的多孔基底，其中，所述孔在所述基底的一个表面附近逐渐变宽。


3.根据权利要求1所述的多孔基底，其中，在与加宽的孔的一侧相反的一侧上的孔尺寸基本上较小，从而提供结构稳定性。


4.根据权利要求1所述的多孔基底，其中，所述孔具有均匀的尺寸和形态。


5.根据权利要求1所述的多孔基底，还包括增强肋以提供结构稳定性。


6.根据权利要求5所述的多孔基底，其中，所述增强肋为所述基底的组成部分。


7.根据权利要求5所述的多孔基底，其中，所述增强肋与所述基底相隔开，并且以刚性支承网的形式制成。


8.根据权利要求7所述的多孔基底，其中，所述基底附接到支承网，所述支承网放置在所述基底的与具有锥形孔的表面相反的表面上。


9.根据权利要求8所述的多孔基底，其中，所述基底位于放置在所述基底的相对侧上的两个支承网之间。


10.根据权利要求1所述的多孔基底，其中，所述多孔基底具有约0.15至约0.75mm之间的厚度。


11.根据权利要求1所述的多孔基底，其中，孔的锥形表面被反射涂层覆盖。


12.根据权利要求1所述的多孔基底，其中所述多孔基底由硅制成。


13.根据权利要求1所述的多孔基底，其中所述多孔基底通过硅的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：亚历山德勒·伊思迈罗，大卫·恩格勒特，保罗·史密斯，
申请(专利权)人：安戈欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB