利用表面附着结构的流动池，以及相关的系统和方法技术方案

提供了一种流动池，其在室中包括表面附着结构。该结构可响应于磁场或电场移动。一种目标或分离系统包括流动池和驱动器，该驱动器配置为向流动池的内部施加磁场或电场，以致动结构的移动。该流动池可以用于从流过流动池的样本提取或分离目标。另外，提供了一种微流体系统，其包括表面附着结构和微阵列，其中表面附着结构的致动的运动用于增强微阵列上的分析物捕获的流动、循环和/或混合作用。循环和/或混合作用。循环和/或混合作用。

【技术实现步骤摘要】
利用表面附着结构的流动池，以及相关的系统和方法
[0001]本申请是申请号为201680065875.7、申请日为2016年9月19日、专利技术名称为“利用表面附着结构的流动池，以及相关的系统和方法”的专利技术专利申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求2015年9月18日提交的题为“FLOW CELLS UTILIZING SURFACE
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ATTACHED STRUCTURES，AND RELATED SYSTEMS AND METHODS”、申请号为62/220,906的美国临时专利的权益，并且要求2016年6月7日提交的题为“SURFACE
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ATTACHED STRUCTURES FORENHANCING ANALYTE CAPTURE ON A MICROARRAY，AND RELATED SYSTEMS AND METHODS”、申请号为62/347,046的美国临时专利申请的权益；其公开内容通过引用整体并入。


[0004]本专利技术总体上涉及流动池以及系统和方法，所述系统和方法利用用于包含分析物或其他感兴趣的目标的处理流体的流动池。特别地，本专利技术涉及利用表面附着结构的流动池，以及相关的系统和方法。

技术介绍

[0005]多种技术涉及从流体中分隔或提取一种或多种选定的成分以用于分析或纯化目的，例如免疫测定、离心、过滤、色谱法、固相萃取(SPE)等。常规技术包括使用空间过滤器和填充珠柱(columns of packed beads)，两者都易于堵塞。磁珠也被使用，但通常不能达到由填充柱提供的优越的表面积
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体积比，除非使用非常大量的磁珠。为了减少堵塞，可以使用预分离技术，例如预过滤器、保护柱、离心、移液等，但是这些措施增加了相关系统的复杂性、成本和尺寸。
[0006]另外，目前有许多测定，其中将流体样本放置在微流体室中，然后使其在微阵列上的捕获位点(例如试剂、寡核苷酸、蛋白质等的点)上进行洗涤。在这样的测定中，流体样本坐落一段时间以允许流体样本中的分析物与微阵列上的捕获位点发生反应。通常下，这种分析允许流体样本中的分析物通过扩散而流过整个室，导致非常长的反应时间，其可能持续多天。对于短的反应时间很重要的装置(例如，护理点(POC)装置)，必须在所有分析物都有时间扩散到对应的捕获位点之前停止反应，这导致分析物利用率低和分析物浪费。
[0007]因此，需要用于从流体中分隔或提取一种或多种选定成分的装置、系统和方法，其最小化或避免堵塞。还需要一种能够从流过装置的流体中分隔或提取一种或多种选定组分的装置，并且该装置固有地被构造成最小化堵塞和/或提供可以主动操作以防止或破坏堵塞的结构。此外，需要用于增强微阵列上的分析物捕获的流动、循环和/或混合作用的装置、系统和方法。

技术实现思路

[0008]为了全部或部分解决上述问题和/或本领域技术人员可能已经观察到的其他问
题，本公开提供了方法、过程、系统、设备、仪器和/或装置，如在下面阐述的实施方式中通过示例所描述的。
[0009]根据一个实施例，一种流动池包括：室，其封闭内部且包括流体入口、流体出口和面向所述内部的内表面；以及多个表面附着结构，在多个相应的附着位点处附着到所述内表面且从所述内表面延伸到所述内部，每个表面附着结构包括柔性本体和设置在所述本体上或中的金属部件，其中磁场或电场的施加致动所述表面附着结构相对于对应的附着位点移动。
[0010]根据另一个实施例，一种流动池包括：多个流动池单元，每个流动池单元包括根据本文所公开的任何实施例所述的室和多个表面附着结构，其中所述多个流动池单元具有选自以下组成的组的配置：所述流动单元并行布置；以及所述流动池单元串联布置，使得每个流动池单元的流体入口或流体出口与至少一个其他流动池单元的流体入口或流体出口连通。
[0011]根据另一个实施例，一种流动池包括：室，其封闭内部且包括流体入口、流体出口和面向所述内部的内表面；以及多个表面附着结构，其在多个相应的附着位点处附着到所述内表面且从所述内表面延伸到所述内部，每个表面附着结构包括柔性本体和设置在所述本体上或中的金属部件，其中磁场或电场的施加致动所述表面附着结构相对于所述对应的附着位点的移动。
[0012]根据另一个实施例，一种流动池包括：室，其封闭内部且包括流体入口、流体出口和面向所述内部的内表面；以及多个表面附着结构，其在多个相应的附着位点附着到所述内表面并从所述内表面延伸到所述内部，每个表面附着结构可响应于选自以下组成的组的致动力而移动：磁力、热力、声波力、光学力、电力和振动力。
[0013]根据另一实施例，流动池包括配置为结合到存在于内部中的目标的结合剂。所述结合剂可以设置在表面附着结构中的至少一些的外表面上或与之集成，或者设置在内表面上或与之集成，或前述两者。
[0014]根据另一实施例，流动池包括多种结合剂，其中所述结合剂中的至少一些布置为通过内部中的间隙与多个表面附着结构间隔开的微阵列。
[0015]根据另一个实施例，一种目标提取系统包括：根据本文所公开的任何实施例所述的流动池；驱动器，配置为向流动池的内部施加磁力和电力，或其他致动力，以致动表面附着结构的移动。在一些实施例中，目标提取系统包括配置为可移动地接收流动池的壳体。
[0016]根据另一实施例，一种用于从样本提取目标的方法包括：使含有目标的样本流过流动池并与设置在所述流动池中的表面附着结构接触，其中所述表面附着结构在多个相应的附着位点处附着到所述流动池的内表面，并且所述表面附着结构可响应于磁或电动作相对于所述附着位点在所述流动池中移动；以及在使所述样本流动时，将所述样本的目标与所述样本的剩余部分分隔。
[0017]根据另一实施例，一种用于从样本提取目标的方法包括：使含有目标的样本流过流动池并与设置在所述流动池中的表面附着结构接触，其中所述表面附着结构在多个相应的附着位点处附着到所述流动池的内表面，并且所述表面附着结构可响应于磁或电动作相对于所述附着位点在所述内部中移动；以及在使所述样本流动时在所述表面附着结构上，在所述内表面上，或在所述表面附着结构和所述内表面二者上捕获所述目标，且其中捕获
产生耗尽的样本，所述耗尽的样本含有降低浓度的目标。
[0018]根据另一实施例，一种用于从样本提取目标的方法包括：使含有目标的样本流过流动池并与设置在所述流动池中的表面附着结构接触，其中所述表面附着结构在多个相应的附着位点处附着到所述流动池的内表面，并且所述表面附着结构可响应于磁或电动作相对于所述附着位点在所述流动池中移动；以及在使所述样本流动时，向所述流动池施加磁场或电场以致动所述表面附着结构的移动。
[0019]根据另一实施例，一种流动池或系统配置为执行本文所公开的任何方法。
[0020]在研究以下附图和详细描述时，本专利技术的其他装置、设备、系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员将成为或将变得显而易见。所有这些本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从样本提取目标的方法，所述方法包括：使含有目标的样本流过流动池并与设置在所述流动池中的表面附着结构接触，其中所述表面附着结构在多个相应的附着位点处附着到所述流动池的内表面，并且所述表面附着结构可响应于磁或电致动而相对于所述附着位点在所述流动池中移动；以及在使所述样本流动时，将所述样本的目标与所述样本的剩余部分分隔。2.如权利要求1所述的方法，其中分隔包括将所述目标结合到设置在所述流动池中的结合剂。3.如权利要求2所述的方法，其中所述结合剂选自以下组成的组：设置在所述表面附着结构中的至少一些的外表面上或与所述外表面集成的结合剂；设置在所述内表面上或与所述内表面集成的结合剂；以及前述两者。4.如权利要求2或3所述的方法，包括，在结合之后，释放所述目标，使得释放的目标可从所述流动池流出。5.如权利要求4所述的方法，其中释放选自以下组成的组：使释放剂流过所述流动池并与结合的目标接触；在对于诱导光分解有效的条件下，用光子照射结合的目标；以对于解放结合的目标有效的幅度，向结合的目标施加剪切力；以及前述中的两个或更多个的组合。6.如权利要求4所述的方法，其中释放包括使释放剂流过所述流动池并与结合的目标接触，且所述释放剂选自以下组成的组：化学裂解剂；pH细胞裂解剂；酶促液化剂；以及溶剂。7.如权利要求4所述的方法，其中释放包括以对于解放结合的目标有效的幅度向结合的目标施加剪切力，并且施加剪切力选自以下组成的组：通过剪切以对于释放所述结合的目标有效的流速使流体流过所述流动池；向所述流动池施加磁场或电场，从而通过剪切以对于释放结合的目标有效的速度致动所述表面附着结构的移动；前述两者。8.如权利要求2或3所述的方法，其中所述结合剂设置在所述表面附着结构中的至少一些的外表面上或与所述外表面集成，且还包括，当使所述样本流动时，向所述动池施加磁场或电场，从而以往复的方式致动所述表面附着结构的移动，以增加所述表面附着结构的时间平均截面。9.如权利要求1所述的方法，其中分隔包括：通过防止所述目标在相邻的表面附着结构之间通过来俘获所述目标。10.如权利要求9所述的方法，包括，在俘获之后，通过向所述流动池施加磁场或电场以致动所述表面附着结构的移动来释放所述目标。11.如权利要求1所述的方法，其中分隔包括：通过大小或密度将目标与所述样本的非目标分离，使得所述目标和所述非目标在不同的时间从所述流动池洗脱。12.如权利要求11所述的方法，其中其中所述目标具有与所述非目标不同的大小；
所述内表面是顶部内表面，且所述流动池还包括与所述顶部内表面间隔开的底部内表面，使得无结构区域位于所述表面附着结构和所述底部内表面之间；并且所述表面附着结构设置有结构间间隔，其有效迫使所述目标或所述非目标基本上仅流过所述无结构区域，而无论所述目标或所述非目标哪个较大。13.如权利要求11所述的方法，其中所述目标具有与所述非目标不同的密度；所述内表面是顶部内表面，且所述流动池还包括与所述顶部内表面间隔开的底部内表面，使得无结构区域位于所述表面附着结构和所述底部内表面之间且在所述表面附着结构下方；并且使所述样本流过所述流动池是以一流速进行的，所述流速有效地允许所述目标或所述非目标的大多数扩散到所述无结构区域中并朝向所述底部内表面扩散，而无论所述目标或所述非目标哪个密度较大。14.如权利要求1所述的方法，包括，在使所述样本流动时，向所述流动池施加磁场或电场以致动所述表面附着结构的移动。15.如权利要求14所述的方法，包括：以一速度或频率移动所述表面附着结构，所述速度或频率对于引起选自以下组成的组的效果有效：调整或改变表面附着结构之间的结构间间隔；防止或破坏所述表面附着结构之间的样本材料的堵塞；防止或破坏所述表面附着结构上的样本材料的非特定性结合；以及前述中的两个或更多个的组合。16.如权利要求1至3中任一项所述的方法，包括，在分隔所述目标之后，将所述目标传送到分析仪器，并且操作所述分析仪器以测量所述目标的属性。17.一种从样本提取目标的方法，所述方法包括：使含有目标的样本流过流动池并与设置在所述流动池中的表面附着结构接触，其中所述表面附着结构在多个相应的附着位点处附着到所述流动池的内表面，并且所述表面附着结构可响应于磁或电致动而相对于所述附着位点在所述内部中移动；以及在使所述样本流动时，在所述表面附着结构上、在所述内表面上、或在所述表面附着结构和所述内表面两者上捕获所述目标，且其中通过捕获而产生含有降低浓度的目标的、耗尽的样本。18.如权利要求17所述的方法，包括从所述流动池输出所述耗尽的样本，其中捕获的目标保持捕获在所述流动池中。19.如权利要求17或18所述的方法，包括释放所述捕获的目标并从所述流动池输出释放的目标。20.一种从样本提取目标的方法，所述方法包括：使含有目标的样本流过流动池并与设置在所述流动池中的表面附着结构接触，其中所述表面附着结构在多个相应的附着位点处附着到所述流动池的内表面，并且所述表面附着结构可响应于磁或电致动而相对于所述附着位点在所述流动池中移动；以及在使所述样本流动时，向所述流动池施加磁场或电场以致动所述表面附着结构的移动。
21.如权利要求20所述的方法，包括，在使所述样本流动时，将所述样本的目标与所述样本的剩余部分分隔。22.如权利要求20或2021所述的方法，其中所述电场或磁场的施加以一速度或频率移动所述表面附着结构，所述速度或频率对于引起选自以下组成的组的效果有效：通过剪切而释放束缚到所述表面附着结构的目标；调整或改变所述表面附着结构之间的结构间间隔；防止或破坏所述表面附着结构之间的样本材料的堵塞；防止或破坏所述表面附着结构上的样本材料的非特定性结合；以及前述中的两个或更多个的组合。23.如权利要求1至3中任一项所述的从样本提取目标的方法，其中所述目标是包括仅对背景信号有贡献的干扰物、抑制剂、和/或元素的非分析物目标，且其中所述非分析物目标与所述样本分隔，以从所述样本清除非分析物目标和/或在没有所述非分析物目标的情况下分析所述样本。24.一种流动池或系统，其配置为执行权利要求1至3中任一项所述的方法。25.如权利要求24所述的流动池，包括多种结合剂，其中所述结合剂中至少一些设置在所述表面附着结构中的至少一些的外表面上或与所述外表面集成。26.如权利要求25所述的流动池，其中设置在所述外表面上或与所述外表面集成的结合剂布置为多个组，且所述组彼此间隔开，作为组的一维或二维阵列。27.如权利要求26所述的流动池，其中每个组通过不包括结合剂的表面附着结构与一个或多个相邻的组分开。28.如权利要求25所述的流动池，其中所述组彼此间隔开，作为包括多行组的、组的二维阵列，且每个行相对于与其相邻的行交错或偏移。29.如权利要求24所述的流动池，包括多种结合剂，其中所述结合剂中的至少一些布置为通过所述内部中的间隙与所述多个表面附着结构间隔开的微阵列。30.如权利要求29所述的流动池，其中所述微阵列布置为多个捕获位点，每个捕获位点包括所述结合剂中的一种或多种。31.如权利要求30所述的流动池，其中所述微阵列布置为包括多行捕获位点的捕获位点二维阵列，且每个行相对于与其相邻的行交错或偏移。32.如权利要求29所述的流动池，其中所述微阵列选自以下组成的组：DNA微阵列、MMChip、蛋白质微阵列、肽微阵列、组织微阵列、细胞微阵列、小分子微阵列、化学化合物微阵列、抗体微阵列、碳水化合物微阵列、表型微阵列和反相蛋白质微阵列。33.如权利要求29所述的流动池，包括与所述微阵列可操作地通信的检测器。34.如权利要求33所述的流动池，其中所述微阵列包括配置为传输光子的衬底，且所述检测器包括基于荧光的光学检测机构。35.如权利要求33所述的流动池，其中所述微阵列包括导电的或半导体衬底，且所述检测器包括基于电信号的检测机构。36.如权利要求24所述的流动池，包括检测器，所述检测器配置为测量所述内部中的流体的性质、所述表面附着结构的性质、或所述内部中的结合剂的性质。37.如权利要求24所述的流动...

【专利技术属性】
技术研发人员：RC斯佩罗，JK费希尔，R休珀法恩，
申请(专利权)人：北卡罗来纳大学教堂山分校，
类型：发明
国别省市：