用于微流体系统中的混合的方法和装置制造方法及图纸

提供了使用微流体装置减少合成测序循环时间的方法。微流体装置包括具有入口、出口和在入口与出口之间延伸的流动通道(21)的流动池(20)，其中流动通道接受感兴趣的分析物和用于分析和检测分子的一种或多种试剂。为了有助于加速反应，微流体装置包括混合装置以将试剂从流体主体扩散至流动池的活性表面的速率提高。混合装置包括电热混合装置、主动机械混合装置和振动混合装置中的至少一种。装置和振动混合装置中的至少一种。装置和振动混合装置中的至少一种。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微流体系统中的混合的方法和装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年2月8日提交的美国临时申请第62/803,233号和2019年6月24日提交的荷兰申请第2023366号的优先权的权益。上述每一申请的全部内容均通过引用并入本文。

技术介绍

[0003]微流体装置可用于检测和分析分子，包括蛋白质、代谢物和核酸。这些设备也可用于分析较大的分析物，例如细胞和病毒。在一些研究和临床应用中，微流体装置可以是用于分析DNA文库的流动池，包括核酸合成测序(“SBS”)。
[0004]在一些微流体装置中，测序过程可以花费长达16
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48小时。该时间长度可以影响可以使用微流体装置的临床应用，例如传染病的实时监测，其可以需要缩短的周转时间。在一些流动池中，测序时间的一部分可以是由于反应在流动池的活性表面处进行至完成的时间，例如标记化的脱氧核苷三磷酸(dNTP)的引入和该标记的切割。由于一些流动池采用被动扩散，这些反应以基于试剂从流动池内的水溶液的主体扩散至流动池的活性表面的时间的速率发生。主动装置和方法可加速试剂交换，并协助在主体水溶液与流动池的活性表面之间运输试剂。减少反应时间可以允许通过减少流动池内的试剂与活性表面特征充分混合的时间的间隔而加快测序过程。这样的改进的测序处理时间可导致微流体装置的更广泛应用。

技术实现思路

[0005]以下部分呈现了简要概述以提供对本文所述某些方面的基本理解。本概述并非对要求保护的主题内容的广泛概述。其既不旨在确定所要求保护的主题内容的关键或重要要素，也不旨在描绘其范围。其唯一目的是以简化形式呈现一些概念，作为下文更详细的描述的前序。
[0006]本公开的方面包括流体装置，该装置包括流动池，该流动池包括入口和出口以及在其间延伸的流动通道，该流动通道用于接受感兴趣的分析物和包含至少一种试剂的水溶液。流动池还包括在流动通道上方延伸的包括内表面和外表面的盖，和在流动通道下方延伸的包括内表面和外表面的基部。该流动池还包括增强在水溶液内和在表面处的反应动力学的混合装置，其中该混合装置包括电热混合装置、主动机械混合装置和声音混合装置中的至少一种。流动通道具有约20μm至约400μm的高度。
[0007]本公开的方面包括在微流体装置中混合试剂的方法，其包括将感兴趣的分析物和包含至少一种试剂的水溶液装载到微流体流体装置中，并用混合装置混合水溶液，其中混合装置包括电热混合装置、主动机械混合装置和振动或声音混合装置中的至少一种。微流体装置包括流动池，该流动池包括入口和出口以及在其间延伸的流动通道，该流动通道用于接受包含至少一种试剂的水溶液。流动池还包括在流动通道上方延伸的包括内表面和外表面的盖，和在流动通道下方延伸的包括内表面和外表面的基部。流动通道具有约20μm至
约400μm的高度
[0008]本公开的方面包括用于减少合成测序循环时间的方法，其包括将核酸或核酸片段装载到包括流动池的流体装置中，该流动池用于接受试剂溶液并包括入口和出口以及在其间延伸的至少一个流动通道；扩增与流动通道结合的任何核酸或核酸片段；向所述流动通道加入四种标记的可逆终止子、引物和聚合酶；主动混合所述流动通道中的任何液体；检测结合到所述流动通道的核酸片段中引入的任何标记的可逆终止子；移除所述标记的可逆终止子上的任何封闭基团；并重复上述过程。流动池还包括在流动通道上方延伸的包括内表面和外表面的盖；在流动通道下方延伸的包括内表面和外表面的基部；以及混合装置，其包括电热混合装置、主动机械混合装置和声音混合装置中的至少一种。流动通道具有约20μm至约400μm的高度。
[0009]在参考附图考虑以下描述和所附权利要求后，本公开的主题内容的其他特征和特性以及操作方法、相关结构元件和部件组合的功能以及制造的经济性将变得更加明显，所有这些构成本说明书的一部分，其中在各图中相似的参考数字表示相应的部件。
附图说明
[0010]并入本文并构成说明书一部分的附图示出了本公开的主题内容的各种实例。在附图中，相似的参考数字表示相同或功能相似的要素。
[0011]图1是主体流体中的电热力的示意图。
[0012]图2是包括流动池的实例流体装置的示意图，具有通过施加的AC电场进行的电热混合。
[0013]图3是实例交叉指型电极阵列的图像，其中电极以共面布置方式布置。
[0014]图4是显示与被动流动池相比，在具有主动电热混合的流动池中，对C和T通道定量的引入强度的一组图。
[0015]图5是包括流动池的实例流体装置的示意图，具有嵌入在钝化层内的电极阵列。
[0016]图6是示出作为钝化层厚度的函数的速度相对于频率的图。
[0017]图7是具有经过玻璃表面的电热混合的实例流体装置的示意图。
[0018]图8A是两种类型的流动池的示意性截面图，示出了具有集成电极布置的光学挑战。
[0019]图8B是流动池的示意性截面图，示出了具有集成电极布置的光学挑战。
[0020]图8C是与没有电极的流动池相比，具有电极的流动池的簇成像。
[0021]图9是用于光学透明电热混合的实例流体装置的示意图。
[0022]图10是用于在电极上形成平坦化纳米孔层的实例工艺的流程图和随附的示意性截面图。
[0023]图11A和11B是在流体装置内产生电热泵的实例不对称电极阵列的示意图。
[0024]图12A是包括主动机械混合的实例流体装置的示意图。
[0025]图12B是显示具有不同试剂再循环率的三种类型的流动池的杂交强度的图。
[0026]图13是包括主动机械混合的另一实施方式的实例流体装置的示意图。
[0027]图14是与具有被动扩散的流动池相比，包括主动纤毛混合的流动池内的染料分布的图像。
[0028]图15是显示与没有纤毛的流动池相比，具有主动纤毛微型混合器的流动池内的引入强度的图。
[0029]图16是包括主动振动混合(例如通过声振动)的实例流体装置的示意图。
[0030]图17是显示具有振动混合的流动池与具有被动杂交的流动池相比的杂交强度的图。
[0031]图18A是包括主动声音混合的实例流体装置的示意图。
[0032]图18B是包括主动声音混合的另一实例流体装置的示意图。
[0033]图19是在流体装置中混合试剂的实例方法的流程图。
[0034]图20是减少合成测序循环时间的实例方法的流程图。
[0035]图21是具有100μm流动通道高度的流动池与具有200μm流动通道高度的流动池相比的簇图像。
[0036]图22是实例测序系统的方框图，示出了基础仪器、盒和微流体装置，例如流动池。
[0037]图23是实例被动机械混合器的一组示意图。
具体实施方式
[0038]虽然本公开的主题内容的方面可以以多种形式体现，但是以下描述和附图仅旨在公开这些形式中的一些作为主题内容的具体实例。因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括：将感兴趣的分析物装载到微流体装置中，其中所述微流体装置包括：流动池，其包括入口、出口和在所述入口和所述出口之间延伸的至少一个流动通道，所述流动通道用于接受所述感兴趣的分析物和一种或多种试剂；和至少一个电热混合装置，其连接到所述流动池并位于所述至少一个流动通道附近，所述电热混合装置包括位于所述流动通道和所述电热混合装置的电极阵列之间的钝化层；将试剂装载到所述流动池中；和通过所述电热混合装置的电热混合，在所述流动通道中主动混合所述试剂与所述感兴趣的分析物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流动通道具有约20μm至约400μm的高度，包括端点。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述电极阵列电连接至AC电场。4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述电极阵列包括多个电极，所述多个电极间隔开以在所述流动通道中的液体中产生电导率和介电常数的梯度。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述多个电极以共面布置方式布置。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述多个电极彼此面对布置。7.根据权利要求4
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6中任一项所述的方法，其中所述多个电极中的至少一些具有约20nm至约2μm的厚度和约200μm至约800μm的宽度，包括端点。8.根据权利要求4
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7中任一项所述的方法，其中所述多个电极中的第一电极具有第一平面面积尺寸，并且所述多个电极中的第二电极具有第二平面面积尺寸，其中所述第一平面面积尺寸和所述第二平面面积尺寸不同。9.根据权利要求4
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8中任一项所述的方法，其中所述多个电极中的第一电极位于距所述多个电极中的第二电极第一距离处，其中所述多个电极中的所述第二电极位于距所述多个电极中的第三电极第二距离处，其中所述第一距离和所述第二距离不同。10.根据权利要求4
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9中任一项所述的方法，其中所述多个电极中的第一电极和第二电极由间隙隔开，所述间隙包括所述第一和第二电极之间的第一距离和所述第一和第二电极之间的第二距离，其中所述第一距离和所述第二距离不同，使得所述间隙不均匀。11.根据权利要求4
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10中任一项所述的方法，其中所述多个电极包括第一新月形电极、第二新月形电极和第三中心电极，其中所述第一和第二新月形电极各自包括中心部分、第一远端和第二远端，其中所述第一和第二新月形电极同心布置，使得所述第一远端彼此面对并被第一开口分开，并且所述第二远端彼此面对并被第二开口分开，和其中所述第三中心电极包括大致圆形形状，其具有从所述大致圆形形状的相对侧延伸的第一翼部和第二翼部，所述第三中心电极位于所述第一和第二新月形电极之间，使得所述第一翼部延伸穿过所述第一开口，并且所述第二翼部延伸穿过所述第二开口。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一翼部与所述第一新月形电极的所述第一远端相距第一间隙。13.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一翼部包括连接至所述大致圆形形状的近端和远离所述大致圆形形状延伸的远端，并且其中所述第一翼部的宽度从所述近端到所
述远端逐渐增加，使得所述第一间隙不均匀。14.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述电极阵列被嵌入所述流动池的基部的内表面、所述流动池的盖的内表面或所述钝化层的至少一部分中的至少一个内。15.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述钝化层包括介电层，其中所述介电层包含SiO2、Si3N4、Ta2O5或聚合物中的一种。16.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述钝化层具有约20nm至约2μm的厚度，包括端点。17.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流动池包括厚度在约80μm至约1mm范围内的玻璃层，包括端点，并且其中所述电极阵列布置在位于所述流动池的外表面上的印刷电路板上。18.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述流动池进一步包括包含多个纳米孔的纳米孔层，所述纳米孔适合于感兴趣的分析物与其内表面结合。19.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述感兴趣的分析物包含核酸。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述感兴趣的分析物通过水凝胶层结合到所述纳米孔的内表面。21.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述电极阵列包括多个透明电极，并且其中在所述流动池的成像区域之外，在所述多个透明电极的一部分上沉积高导电材料。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述高导...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：伊鲁米纳公司，
类型：发明
国别省市：