用于生物分析应用的流体的蠕动泵送以及相关的方法、系统和装置制造方法及图纸

本文描述的实施例总体上涉及用于流体的蠕动泵送的设备、料盒和泵以及相关的方法、系统和装置。在某些情况下，流体的泵送是各种应用的重要方面，例如生物分析应用(例如，生物样本分析、测序、识别)。在一些实施例中，本文所述的发明专利技术的特征可以提供以将机器人流体处理系统的某些优点(例如，自动化、可编程性、可配置性、灵活性)与微流体的某些优点(例如，具有高流体分辨率的小流体体积、精度、单一的耗材、将部件的润湿限制到耗材)相结合的方式来泵送流体的能力。体的能力。体的能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物分析应用的流体的蠕动泵送以及相关的方法、系统和装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据《美国法典》第35章第119(e)条要求2019年10月29日提交的标题为“Peristaltic Pumping of Fluids For Bioanalytical Applications and Associated Methods,Systems,and Devices”的美国临时申请No.62/927，405的优先权，该申请出于所有目的以整体通过引用并入本文。


[0003]本文描述的实施例总体上涉及用于流体的蠕动泵送的设备、料盒和泵以及相关的方法、系统和装置。

技术介绍

[0004]微流体学通常涉及控制在至少一个维度(例如，两个维度)上受到几何约束的流体的流动。例如，微流体学可以涉及控制容器(例如，通道)中流体的流动，所述容器具有至少一个维度通常小于1mm的尺寸。以相对高的流体流量分辨率(例如，1mL或更低的量级)输送流体的能力在生物医学应用中可能是有利的，例如，其中相对少量的分子(例如，核酸、肽、蛋白质)将被制备和/或检测。然而，在微流体规模上泵送流体的传统系统和方法可能受到限制，这些限制阻碍了包括传统微流体泵送系统的装置的小型化和/或降低了通过传统微流体泵送系统的样本的通量。
[0005]因此，需要改进的系统和方法。

技术实现思路

[0006]本文描述的实施例总体上涉及用于流体的蠕动泵送的设备、料盒和泵以及相关的方法、系统和装置。
[0007]在一些方面，描述了设备。在一些实施例中，所述设备包括辊子和连接到辊子的曲柄摇杆机构，并且该设备用于对样本执行以下操作中的至少一个：制备用于分析的样本、分析样本、和对样本的至少一部分进行测序。
[0008]在一些方面，描述了方法。在一些方面，所述方法包括使用包括辊子和连接到辊子的曲柄摇杆机构的设备来对样本执行以下操作中的至少一个：制备用于分析的样本、分析样本和对样本的至少一部分进行测序。
[0009]在另一方面，描述了系统。在一些实施例中，所述系统包括样本制备模块，该样本制备模块包括蠕动泵，该蠕动泵包括具有辊子和料盒的设备。
[0010]在一些实施例中，该系统包括样本制备模块，该样本制备模块包括蠕动泵，该蠕动泵包括具有辊子和连接到辊子的曲柄摇杆机构的设备。
[0011]在一些实施例中，该系统包括样本制备模块，该样本制备模块包括蠕动泵，该蠕动泵包括料盒，该料盒包括基层，该基层具有包括通道的表面，其中，通道中的至少一些通道
的至少一部分具有基本三角形的横截面，该横截面在通道的基部具有单个顶点，并且在基层的表面具有两个其他顶点。
[0012]在一些实施例中，描述了方法。在一些实施例中，所述方法包括使用蠕动泵使至少一部分样本从第一模块流动到第二模块，其中，蠕动泵包括设备和料盒。
[0013]在一些实施例中，该方法包括使用蠕动泵使至少一部分样本从第一模块流动到第二模块，所述蠕动泵包括具有辊子和连接到辊子的曲柄摇杆机构的设备。
[0014]在一些实施例中，该方法包括使用蠕动泵使至少一部分样本从第一模块流动到第二模块，该蠕动泵包括料盒，该料盒包括基层，该基层具有包括通道的表面，其中，通道中的至少一些通道的至少一部分具有基本三角形的横截面，该横截面在通道的基部具有单个顶点，并且在基层的表面具有两个其他顶点。
[0015]从以下结合附图的描述中，可以更全面地理解本教导的前述和其他方面、实施例和特征。在本说明书和通过引用结合的文件包括冲突和/或不一致的公开内容的情况下，应以本说明书为准。如果通过引用结合的两个或多个文件包括相互冲突和/或不一致的公开，则以生效日期较晚的文件为准。
附图说明
[0016]本领域技术人员将理解，这里描述的附图仅用于说明目的。应当理解，在一些情况下，本专利技术的各个方面可能被扩大或放大显示，以便于理解本专利技术。在附图中，贯穿各个附图，相似的附图标记通常指代相似的特征、功能相似和/或结构相似的元件。附图不一定是按比例绘制的，而是重点放在示出教导的原理上。附图不旨在以任何方式限制本教导的范围。
[0017]当结合附图时，根据下面阐述的详细描述，本专利技术的特征和优点将变得更加明显。
[0018]当参考附图描述实施例时，可以使用方向参考(“上面”、“下面”、“顶部”、“底部”、“左边”、“右边”、“水平”、“竖直”等)。这种参考仅仅是为了帮助读者以正常方位观看附图。这些方向参考并不旨在描述实施的装置的优选或唯一的方位。装置可以在其他方位上实施。
[0019]从详细描述中清楚明白的是，在附图中描绘的以及为了说明的目的贯穿整个申请进一步描述的示例描述了非限制性实施例，并且在一些情况下，为了更清楚地说明，可以简化某些过程或者省略特征或者步骤。
[0020]在图中：
[0021]图1A是根据一些实施例的泵和下游模块的示意图；
[0022]图1B是根据一些实施例的泵、下游模块、可选的储液器、可选的凝胶和可选的装载模块的示意图；
[0023]图2A是根据一些实施例的设备200的侧视图的示意图；
[0024]图2B是根据一些实施例的与旋转的轴线221共面的辊子220的横截面的示意图；
[0025]图3A是根据一些实施例的沿着通道102的宽度的料盒100的横截面的示意图；
[0026]图3B是根据一些实施例的沿着通道102的长度与通道102的基部共面的蠕动泵300一系列横截面示意图，描绘了方法400从顶部图到底部图渐进地进行；
[0027]图3C是根据一些实施例的沿着通道102的宽度与通道102的基部共面的蠕动泵300
的横截面示意图；
[0028]图4A是示出根据一些实施例的制造设备、装置或系统的方法500的流程图；
[0029]图4B是示出根据一些实施例的使用设备、装置或系统的方法550的流程图；
[0030]图4C是示出根据一些实施例的制造料盒、装置或系统的方法600的流程图；
[0031]图4D是示出根据一些实施例的使用料盒、装置或系统的方法650的流程图；
[0032]图5描绘了根据一些实施例的集成的装置的一部分的剖面透视图；
[0033]图6A是根据一些实施例的包括紧凑型锁模激光器模块的分析仪器的框图描绘；
[0034]图6B描绘了根据一些实施例的结合到分析仪器中的紧凑型锁模激光器模块；
[0035]图6C描绘了根据一些实施例的一系列光脉冲；
[0036]图6D描绘了根据一些实施例的可以经由一个或更多个波导由脉冲激光光学激发的并行反应室的示例，并且进一步示出了每个室的相应的检测器；
[0037]图6E示出了根据一些实施例的来自波导的反应室的光学激发；
[0038]图6F描绘了根据一些实施例的集成的反应室、光波导和定时光电探测器的进一步细节；
[0039]图6G描绘了根据一些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，所述设备包括辊子和连接到所述辊子的曲柄摇杆机构，所述设备用于对样本执行以下操作中的至少一个：制备用于分析的样本、分析所述样本、和对所述样本的至少一部分进行测序。2.根据权利要求1所述的设备，用于制备用于分析的样本。3.根据权利要求1所述的设备，用于分析所述样本。4.根据权利要求1所述的设备，用于对所述样本的至少一部分进行测序。5.根据权利要求1或4中任一项所述的设备，其中，所述测序包括核酸测序。6.根据权利要求1和4
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5中任一项所述的设备，其中，所述测序包括脱氧核糖核酸(DNA)测序。7.根据权利要求1或4中任一项所述的设备，其中，所述测序包括基因组测序。8.根据权利要求1或4中任一项所述的设备，其中，所述测序包括肽测序。9.根据权利要求1、4和8中任一项所述的设备，其中，所述测序包括蛋白质测序。10.根据权利要求1
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9中任一项所述的设备，其中，制备用于分析的样本、分析所述样本和对所述样本的至少一部分进行测序中的一项或更多项包括进行聚合酶链式反应(PCR)、细胞培养、进行基于乳液的测定、进行基于阵列的诊断和/或进行用于测序反应的试剂多路复用。11.根据权利要求1
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10中任一项所述的设备，进一步包括辊子臂，所述辊子臂被构造成将所述辊子连结到连接臂。12.根据权利要求11中所述的设备，进一步包括铰链，所述铰链被构造成将所述辊子臂连结到所述连接臂；其中，所述铰链包括弹簧。13.根据权利要求1
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12中任一项所述的设备，其中，所述连接臂是曲柄摇杆机构的部件。14.根据权利要求1
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13中任一项所述的设备，其中，所述辊子包括具有楔形形状的边缘。15.根据权利要求1
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14中任一项所述的设备，其中，所述设备进一步包括马达，所述马达以一种构造连接到所述曲柄的轴，使得所述马达能进行操作以驱动所述曲柄的旋转。16.根据权利要求1
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15中任一项所述的设备，其中，所述摇杆的轴连接到所述曲柄的轴，使得在所述曲柄和所述摇杆的旋转期间，摇杆轴的旋转轴线相对于曲柄轴的旋转轴线保持不动。17.根据权利要求1
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16中任一项所述的设备，其中，所述设备进一步包括转移螺杆和转移杆；其中，所述摇杆的轴连接到所述转移螺杆和转移杆，使得摇杆轴的旋转轴线相对于沿着所述转移螺杆长度的中心轴线和沿着所述转移杆长度的中心轴线保持不动和平行。18.根据权利要求1
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17中任一项所述的设备，其中，所述设备进一步包括马达，所述马达以一种构造连接到转移螺杆，使得马达可操作以驱动所述转移螺杆的旋转。19.根据权利要求17
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18中任一项所述的设备，其中，所述设备进一步包括托架，所述托架将所述摇杆的轴连接到所述转移螺杆和转移杆。20.根据权利要求1
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19中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成以小于或等于1000微升的流体流量分辨率来输送流体。
21.根据权利要求1
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20中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成以小于或等于100微升的流体流量分辨率来输送流体。22.根据权利要求1
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21中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成以小于或等于50微升的流体流量分辨率来输送流体。23.根据权利要求1
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22中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成以小于或等于10微升的流体流量分辨率来输送流体。24.根据权利要求1
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23中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成在该设备的任何部件都不被流体润湿的情况下输送流体。25.根据权利要求1
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24中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成使得所述设备的每个泵循环输送大于或等于1μL的流体。26.根据权利要求1
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25中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成使得所述设备的每个泵循环输送小于或等于10μL的流体。27.根据权利要求1
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26中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成具有大于或等于10mm的行程长度。28.根据权利要求1
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27中任一项所述的设备，其中，所述设备被构造成具有小于或等于20mm的行程长度。29.一种方法，所述方法包括使用包括辊子和连接到该辊子的曲柄摇杆机构的设备来对样本执行以下操作中的至少一个：制备用于分析的样本、分析所述样本和对所述样本的至少一部分进行测序。30.根据权利要求29所述的方法，其中，所述方法包括使用所述设备以制备用于分析的样本。31.根据权利要求29所述的方法，其中，所述方法包括使用所述设备分析所述样本。32.根据权利要求29所述的方法，其中，所述方法包括使用所述设备以对所述样本的至少一部分进行测序。33.根据权利要求29或32中任一项所述的方法，其中，所述测序包括核酸测序。34.根据权利要求29和32
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33中任一项所述的方法，其中，所述测序包括脱氧核糖核酸(DNA)测序。35.根据权利要求29或32中任一项所述的方法，其中，所述测序包括基因组测序。36.根据权利要求29或32中任一项所述的方法，其中，所述测序包括肽测序。37.根据权利要求29、32和36中任一项所述的方法，其中，所述测序包括蛋白质测序。38.根据权利要求29
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37中任一项所述的方法，其中，制备用于分析的样本、分析所述样本和对所述样本的至少一部分进行测序中的一项或更多项包括进行聚合酶链式反应(PCR)、细胞培养、进行基于乳液的测定、进行基于阵列的诊断和/或进行用于测序反应的试剂多路复用。39.根据权利要求29
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38中任一项所述的方法，其中，所述设备进一步包括辊子臂，所述辊子臂被构造成将所述辊子连结到连接臂。40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述设备进一步包括铰链，所述铰链被构造成将所述辊子臂连结到所述连接臂；其中，所述铰链包括弹簧。
41.根据权利要求29
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40中任一项所述的方法，其中，所述连接臂是曲柄摇杆机构的部件。42.根据权利要求29
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41中任一项所述的方法，其中，所述辊子包括具有楔形形状的边缘。43.根据权利要求29
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42中任一项所述的方法，其中，所述设备进一步包括马达，所述马达以一种构造连接到所述曲柄的轴，使得所述马达能进行操作以驱动所述曲柄的旋转。44.根据权利要求29
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43中任一项所述的方法，其中，所述摇杆的轴连接到所述曲柄的轴，使得在所述曲柄和摇杆的旋转期间，摇杆轴的旋转轴线相对于曲柄轴的旋转轴线保持不动。45.根据权利要求29
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44中任一项所述的方法，其中，所述设备进一步包括转移螺杆和转移杆；其中，所述摇杆的轴连接到所述转移螺杆和转移杆，使得所述摇杆轴的旋转轴线相对于沿着所述转移螺杆的长度的中心轴线和/或沿着所述转移杆的长度的中心轴线保持不动和平行。46.根据权利要求45所述的方法，其中，所述设备进一步包括马达，所述马达以一种构造连接到所述转移螺杆，使得所述马达能进行操作以驱动所述转移螺杆的旋转。47.根据权利要求45
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46中任一项所述的方法，其中，所述设备进一步包括托架，该托架将所述摇杆的轴连接到所述转移螺杆和转移杆。48.根据权利要求29
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47中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成以小于或等于1000微升的流体流量分辨率来输送流体。49.根据权利要求29
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48中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成以小于或等于100微升的流体流量分辨率来输送流体。50.根据权利要求29
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49中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成以小于或等于50微升的流体流量分辨率来输送流体。51.根据权利要求29
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50中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成以小于或等于10微升的流体流量分辨率来输送流体。52.根据权利要求29
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51中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成在该设备的任何部件都不被流体润湿的情况下输送流体。53.根据权利要求29
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52中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成使得所述设备的每个泵循环输送大于或等于1μL的流体。54.根据权利要求29
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53中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成使得所述设备的每个泵循环输送小于或等于10μL的流体。55.根据权利要求29
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54中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成具有大于或等于10mm的行程长度。56.根据权利要求29
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55中任一项所述的方法，其中，所述设备被构造成具有小于或等于20mm的行程长度。57.一种系统，其包括：样本制备模块，所述样本制备模块包括蠕动泵，所述蠕动泵包括：包括辊子的设备；以及料盒。
58.一种系统，其包括：样本制备模块，所述样本制备模块包括蠕动泵，该蠕动泵包括具有辊子和连接到该辊子的曲柄摇杆机构的设备。59.一种系统，其包括：样本制备模块，该样本制备模块包括蠕动泵，该蠕动泵包括料盒，该料盒包括基层，该基层具有包括通道的表面，其中，所述通道中的至少一些通道的至少一部分具有基本三角形的横截面，该基本三角形的横截面在所述通道的基部处具有单个顶点并且在所述基层的表面处具有两个其他顶点。60.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括在所述样本制备模块下游的检测模块。61.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述检测模块包括分析模块，所述分析模块被配置为分析由所述样本制备模块制备的样本。62.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述检测模块包括测序模块，所述测序模块被配置为对由所述样本制备模块制备的样本的一种或更多种成分进行测序。63.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测序包括核酸测序。64.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测序包括脱氧核糖核酸(DNA)测序。65.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测序包括基因组测序。66.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测序包括肽测序。67.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述测序包括蛋白质测序。68.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述检测模块包括识别模块，所述识别模块被配置为对由所述样本制备模块制备的样本的一种或更多种成分进行识别。69.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述识别模块被构造成识别核酸分子。70.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述识别模块被构造成识别DNA分子。71.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述识别模块被构造成识别肽分子。72.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述识别模块被构造成识别蛋白质分子。73.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述样本制备模块包括连接到所述蠕动泵和检测模块的电泳凝胶，其中，所述电泳凝胶在所述蠕动泵的下游和所述检测模块的上游。74.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括连接到所述样本制备模块和检测模块的装载模块，其中，所述装载模块被构造成将由所述样本制备模块制备的样本转移到所述检测模块。75.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述样本制备模块包括连接到所述蠕动泵的储液器。76.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述蠕动泵包括具有辊子和曲柄摇
杆机构的设备。77.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述蠕动泵包括料盒。78.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述料盒包括基层，该基层具有包括通道的表面，其中，所述通道中的至少一些通道的至少一部分具有基本三角形的横截面，该三角形的横截面在通道的基部处具有单个顶点并且在基层的表面处具有两个其他顶点。79.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述料盒的通道中的至少一些通道的至少一部分具有包括弹性体的表面层，该表面层被构造成基本上密封所述通道的表面开口。80.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述通道中的至少一些通道是微通道。81.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述料盒的通道中的至少一些通道连接到储液器。82.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述设备包括辊子臂，所述辊子臂被构造成将所述辊子连结到连接臂；以及铰链，其被构造成将所述辊子臂连结到所述连接臂；其中，所述铰链包括弹簧。83.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述通道中的至少一些通道的至少一部分具有壁和基部，所述壁和基部包括与生物材料相容的基本刚性的材料。84.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述蠕动泵被构造成以小于或等于1000微升的流体流量分辨率来输送流体。85.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中，所述蠕动泵被构造成以小于或等于100微升的流体流量分辨率来输送流体。86.根据前述权利要求中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔纳森，
申请(专利权)人：宽腾矽公司，
类型：发明
国别省市：