用于微流控芯片的非接触加载和成像的设备及相关方法技术

一种用于加载和成像微流控芯片的设备，其能够包括壳体，该壳体具有限定真空室的壁和设置在真空室内的第一容器，第一容器限定用于容纳一个或更多个微流控芯片的空间。设备还能够包括耦合接到壳体的负压源、光源和光学传感器。负压源能够被配置为降低真空室内的压力，光源能够被定位成对用于容纳芯片的空间的至少一部分进行照明，并且光学传感器能够被定位成捕获用于容纳芯片的空间的至少一部分的图像。像。像。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微流控芯片的非接触加载和成像的设备及相关方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年4月24日提交的美国专利申请No.16/858,282的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术总体上涉及加载和成像微流控芯片，特别是但不限于，涉及真空加载配置为生成液滴并对液滴成像的微流控芯片。

技术介绍

[0004]微流控芯片在包括化妆品、药品、病理学、化学、生物学和能源的众多领域得到了越来越多的应用。微流控芯片通常具有一个或更多个通道，该通道被设置为输送、混合和/或分离一个或更多个样本以对其进行分析。通道中的至少一个能够具有一微米或几十微米量级的尺寸，从而允许对相对较小(例如纳升或皮升)的样本体积进行分析。与常规台式技术相比，微流控芯片中使用的小样本体积提供了许多优势。例如，由于芯片部件的规模，利用微流控芯片可以实现包括对单细胞和/或分子的操纵和分析的更精确的生物测量。微流控芯片还能够提供对其中细胞环境的改进控制，以便有助于与细胞生长、老化、抗生素抗性等相关的实验。而且，微流控芯片由于其样本体积小、成本低和可处置性非常适合于包括识别病原体和即时诊断(point
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of
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care diagnostics)的诊断应用。
[0005]在一些应用中，微流控芯片被配置为生成液滴以便有助于样本的分析。液滴能够封装在研究中的细胞或分子，以在实际上放大其浓度并增加反应次数。因此，基于液滴的微流控芯片可以很好地适合于高通量应用(诸如化学筛选和PCR)。
[0006]通常，使用成像来执行液滴分析。例如，加载到微流控芯片上的液体通常包括当暴露在光下时能够显示荧光的荧光化合物。例如，当分析微生物时，能够在加载到芯片上的液体中包括活力指示剂，例如刃石青(resazurin)；封装的微生物能够与活力指示剂相互作用，使得包括微生物的液滴显示出随时间变化的独特荧光特征。相机能够用于确定显示出指示微生物存在的荧光特征的液滴的数量，以例如确定液体中微生物的浓度(例如，确定是否存在感染或检验测剂在消除微生物方面的有效性)。
[0007]微流控芯片的常规加载和成像需要芯片在加载液滴之后被转移以供成像。在常规技术中，芯片被放置在压力容器中，其中的压力被增加到环境压力之上，以使液体流向芯片的检测空间并形成进入检测空间的液滴。在这个过程中，检测空间中的压力上升到环境压力之上。为了在芯片周围的压力恢复到环境压力(这是转移芯片以供成像所需要的)并且转移芯片时维持液滴在检测空间中的位置，芯片通常包括例如配置为保持液滴的密封件等特征。
[0008]存在大量与这两步过程相关联的缺点。该过程可能很耗时；为了减轻液滴在检测空间中的移动，压力室中的压力可能必须缓慢地恢复到环境压力。此外，转移芯片进行成像可能需要时间，如果在时间敏感的分析中没有足够快地完成，可能会使分析结果无效。转移
芯片通常由实验室工作人员手动完成，这给工作人员带来了额外的负担，并产生检测结果与错误芯片相关联的风险。芯片转移也可能损坏芯片或导致能够改变成像分析的液滴重新定位。并且芯片中包含的用于在转移期间维持液滴定位的特征可能会减少检测空间中的可用空间并增加制造复杂性。

技术实现思路

[0009]因此，本领域需要用于加载和成像微流控芯片的设备和方法，其能够避免常规加载和转移技术的缺点。本专利技术的一些设备和方法通过使用一种设备来解决本领域的这种需要，该设备包括具有限定真空室的壁的壳体和耦接到壳体的光学传感器。该设备能够包括一个或更多个容器，每个容器限定用于容纳一个或更多个微流控芯片的空间；以及负压源，该负压源耦接到壳体并被配置为降低真空室内的压力。芯片能够设置在容器上和真空室中，其中压力能够降低到环境压力以下，以从每个芯片的一个或更多个检测空间中的每个排出气体，并且随后增加到环境压力，以将能够形成液滴的液体加载到检测空间中。因此，每个检测空间中的压力在加载后能够基本上为环境压力，使得芯片不需要包括维持液滴定位的特征。
[0010]光学传感器能够被配置为捕获每个空间的至少一部分的图像，例如，捕获芯片的每个检测空间中的液体的图像。因此，当芯片在真空室中时，能够对芯片中的液体成像，使得它们不需要在加载后被转移。壳体壁中的一个能够包括透明部分，光学传感器能够通过该透明部分捕获图像，从而允许光学传感器定位在真空室的外部，并且光学传感器能够相对于壳体在至少一个方向上、可选地在至少两个正交方向上是可移动的，使得光学传感器能够捕获多个测试空间中的液体的图像，而不必移动芯片。以这种方式，能够在不必手动转移芯片的情况下执行芯片加载及成像，从而减轻液滴重新定位和芯片损坏的风险。
[0011]本专利技术的一些用于加载和成像至少一个微流控芯片的设备包括具有限定真空室的壁的壳体以及耦接到壳体并被配置为减小真空室压力的负压源。在一些设备中，壁中的至少一个限定开口。对于一些这样的设备，壳体包括门，该门在打开位置与关闭位置之间是可移动的，在该打开位置，门允许通过开口进入真空室，在该关闭位置，门阻止通过开口进入真空室。一些设备包括耦接到壳体的密封件，使得当门处于关闭位置时，密封围绕开口设置并与门接触。在一些设备中，降低真空内的压力促使门抵靠密封件。
[0012]一些设备包括通过开口可移入和移出真空室的托盘。在一些设备中，托盘可滑动地耦接到壳体的壁中的至少一个和/或耦接到门，使得门在打开位置与关闭位置之间的移动将托盘移入和移出真空室。
[0013]一些设备包括设置在真空室内的第一容器，第一容器限定用于容纳一个或更多个、可选地两个或更多个微流控芯片的空间。一些设备还包括设置在真空室内的第二容器，第二容器限定用于容纳一个或更多个微流控芯片的空间。在一些设备中，第一容器耦接到托盘或由托盘限定。在一些设备中，当门处于关闭位置时，第一容器相对于壳体的壁中的至少一个在至少两个正交方向上是不可移动的。
[0014]一些设备包括耦接到壳体并可定位成对用于容纳微流控芯片的空间的至少一部分进行照明的光源和/或耦接到壳体并可定位成捕获用于容纳微流控芯片的空间的至少一部分的图像的光学传感器。在一些设备中，壳体的壁中的至少一个包括透明部分，并且可选
地，光学传感器设置在真空室的外部，并且被定位成通过透明部分捕获用于容纳微流控芯片的空间的至少一部分的图像。在一些设备中，光学传感器相对于壳体的壁中的至少一个在至少两个正交方向上是可移动的。一些设备包括设置在真空室内的加热元件。
[0015]本专利技术的一些加载和成像微流控芯片的方法包括将一个或更多个、可选地两个或更多个微流控芯片设置在由壳体的壁限定的真空室内。在一些方法中，每个芯片具有一个或更多个、可选地两个或更多个微流控网络。在一些方法中，每个网络包括：一个或更多个端口，包括包含液体的入口端口；包含气体的检测空间；以及在入口端口与检测空间之间延伸的流动路径。在一些方法中，流动路径包括液滴生成区域，沿该液滴生成区域，流动路径的最小横截面积沿流动路径增加。
[0016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】1.一种用于加载和成像至少一个微流控芯片的设备，所述设备包括：壳体，所述壳体具有限定真空室的壁；设置在所述真空室内的第一容器，所述第一容器限定用于容纳一个或更多个微流控芯片的空间；负压源，所述负压源耦接到所述壳体并被配置为降低所述真空室内的压力；光源，所述光源耦接到所述壳体并可定位成对用于容纳微流控芯片的空间的至少一部分进行照明；和光学传感器，所述光学传感器耦接到所述壳体并可定位成捕获用于容纳微流控芯片的空间的至少一部分的图像。2.根据权利要求1所述的设备，其中：所述壁中的至少一个限定开口；所述壳体包括门，所述门在打开位置与关闭位置之间是可移动的，在所述打开位置，所述门允许通过所述开口进入所述真空室，在所述关闭位置，所述门阻止通过所述开口进入所述真空室。3.根据权利要求2所述的设备，包括：托盘，所述托盘通过所述开口能移入和移出所述真空室；其中，所述第一容器耦接到所述托盘或由所述托盘限定。4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述托盘可滑动地耦接到所述壳体的壁中的至少一个。5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述托盘耦接到所述门，使得所述门在所述打开位置与所述关闭位置之间的移动将所述托盘移入和移出所述真空室。6.根据权利要求2所述的设备，其中，当所述门处于所述关闭位置时，所述第一容器相对于所述壳体的壁中的至少一个在至少两个正交方向上是不可移动的。7.根据权利要求2所述的设备，包括耦接到所述壳体的密封件，使得当所述门处于所述关闭位置时：所述密封件围绕所述开口设置并与所述门接触；并且降低所述真空室内的压力促使所述门抵靠所述密封件。8.根据权利要求2所述的设备，其中：所述壳体的壁中的至少一个包括透明部分；并且所述光学传感器设置在所述真空室的外部，并且被定位成通过所述透明部分捕获用于容纳微流控芯片的空间的至少一部分的图像。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光学传感器相对于所述壳体的壁中的至少一个在至少两个正交方向上是可移动的。10.根据权利要求1所述的设备，包括设置在所述真空室内的加热元件。11.根据权利要求1所述的设备，其中：所述设备包括设置在所述真空室内的第二容器，所述第二容器限定用于容纳一个或更多个微流控芯片的空间；或所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗丝，
申请(专利权)人：派特恩生物技术有限公司，
类型：发明
国别省市：