结合有微流体系统的测量装置制造方法及图纸

本申请公开了一种结合有模块化微流体系统的测量装置，所述模块化微流体系统包括标准模块，所述标准模块可以通过标准化连接器以一系列构造联网在一起。该测量装置包括可连接到外部压力源的主微流体模块，该主微流体模块具有用于接收试剂盒的插座，并且可用于驱动试剂从试剂盒流向分析芯片。主微流体模块还具有专用的压力输出和试剂输入连接器，这些连接器可以连接到副微流体模块，使得主微流体模块可以将试剂从副微流体模块驱动到支撑在主微流体模块上的分析芯片。本申请还描述了一系列与测量装置一起使用的专用试剂盒类型。量装置一起使用的专用试剂盒类型。量装置一起使用的专用试剂盒类型。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】结合有微流体系统的测量装置


[0001]本专利技术涉及结合有(incorporating)微流体系统的测量装置，以及微流体系统和部件本身。特别地，本专利技术涉及由结合有试剂盒(reagent cartridge)的微流体系统供给的显微镜设备，以及试剂盒本身。

技术介绍

[0002]结合有微流体系统的测量装置提供了对微小体积的样本进行灵敏分析的可能性。这在生物样本分析中尤其有利，因为较小的体积可以允许从患者身上采集更少的侵入性样本，并减少昂贵试剂的使用。
[0003]使用这种技术的一个例子是因美纳(Illumina)的NextSeq测序机。该机器内置微流体和成像系统，可接受使用者插入机器中的易耗品试剂盒和测序芯片(如EP 3030645所示)，以执行多项预设协议(protocol)。该系统面向生物学家，因此重点在于使组件简单易用，不需要微流体知识即可使用机器。然而，由此产生的设计必然会限制装置的适应性，使其不适用于除了专门设计的协议之外的其他协议。
[0004]卢纳福雷(Lunaphore)销售的系统是另一种商用系统，其结合有微流体试剂模块，可适用于一系列染色方案。然而，该系统用于试剂瓶的独立安装件数量有限，因此装载耗时，且如果需要额外的试剂瓶，灵活性相对较差。
[0005]在WO 2019/063375中发现了一种来自Lunaphore的替代方法，该方法描述了一种据说适用于涉及试剂顺序输送的范围广泛的染色方案的微流体盒系统。该系统具有多个试剂井，每个试剂井具有关联的微流体通道和流量阀，所有试剂井都通向共用的出口通道，共用的出口通道通向测量室。每个阀都有相关联的致动器，通过控制阀打开和关闭的顺序，允许顺序输送试剂。然而，该系统有许多潜在的缺点。
[0006]首先，由于需要提供单独的致动器以在相对受限的空间中操作每个微流体阀，因此系统相对复杂。
[0007]其次，该装置被设计用于按顺序输送试剂，但不太适合需要在微流体通道内混合试剂的方案。特别地，在WO 2019/063375中描述的实施方式中，唯一可能用于组分混合的空间是共用的出口通道。但是，试剂孔按设定的顺序进入共用的出口通道，这意味着孔中的试剂只能按设定的顺序混合。例如，可以先将A孔中的试剂添加到共用的出口通道中，然后与B孔“下游”中随后释放的试剂混合，但不能执行将A添加到B孔中的相反过程。此外，该设计必然意味着附加组分一次只能添加一个，不能同时添加多个组分。
[0008]商用系统的另一个例子是恩普乐斯生命技术(Enplas Life Tech)提供的旋转隔膜阀和泵(RMVP)。EP 3499099中描述的系统结合有带有一系列流路的基底，该流路结合有可通过旋转销驱动的隔膜阀。
[0009]鉴于现有测量装置的微流体部件的局限性，另一种方法是从头构建微流体系统。许多公司(如Fluigent、Dolomite Microfluidics和Elveflow)提供通用微流体组件，如阀、歧管、泵和管，以方便此类设置的构建。然而，如果使用者想要支持另一个应用程序，必须按
照新应用程序的规格分解和重建系统。通常，此类解决方案缺少芯片和盒的对接。必须将芯片手动连接到没有预端接(pre
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terminated)连接器的管，并且必须从试剂管引入试剂，试剂管必须手动连接到没有预端接连接器的管。此外，当构成为与置于显微镜系统中的流体芯片一起使用时，这些定制解决方案通常不是最佳的，因为将芯片与测量装置外部上的定制部件连接起来需要很长的管，以及由此产生的系统的大的内部容积。更普遍的是，微流体系统的组件相对较大，这意味着系统作为一个整体可能最终会变得庞大和笨重。
[0010]因此，仍然需要改进的、相对紧凑的测量装置，其受益于微流体试剂供应的优点，使用简单，并且在可适应的技术和方案的类型方面给予更大的灵活性。同样，也需要改进、适应性更强的试剂供应系统。

技术实现思路

[0011]鉴于前述内容，专利技术人已经开发了一种模块化微流体系统，其包括标准模块，这些标准模块可以经由标准化的连接器以一系列(一定范围的)构造联网在一起。该系统的模块化性质很容易便于使该系统结合有在紧凑的测量装置中，特别是允许将“主”模块紧凑地构建到测量装置中，该测量装置可以与单独的“副”模块联网以扩展该系统的功能。
[0012]因此，在第一方面，本专利技术提供了一种测量装置，包括：
[0013](i)分析芯片安装件，用于接收分析芯片；
[0014](ii)测量设备，用于分析安装在分析芯片安装件上的分析芯片；以及
[0015](iii)主微流体模块，用于向安装在分析芯片安装件上的分析芯片供应试剂，主微流体模块包括：
[0016]盒插座，具有多个盒插座进口端口和盒插座出口端口，用于接收试剂盒；
[0017]压力歧管，包括可连接到外部压力源的多个压力供给线，每个压力供给线具有相关联的多通阀组件，用于选择性地将压力供给线连接到外部压力输出线或盒插座压力线(连接到盒插座进口端口)；以及芯片输入歧管，包括用于当使用时向分析芯片提供试剂的多个芯片输入线(例如，可连接到接收在分析芯片基座上的分析芯片)；每一个都具有相关联的多通阀组件，用于选择性地将芯片输入线连接到盒插座试剂线(连接到盒插座出口端口)或外部试剂输入线；
[0018]其中多个外部压力输出线终止于共用的压力输出连接器，并且多个外部试剂输入线起源于(originate from)共用的外部试剂输入连接器。
[0019]为避免疑义，术语“试剂”泛指任何可流动的物质(如液体、气泡、粉末等)用于输送到分析芯片。该试剂可用于任何目的。例如，试剂本身可以是分析芯片上的分析对象，可以与另一种组分混合以稀释该组分或与该组分反应，可以用于清洁或冲洗分析芯片，或者可以用于在分析芯片之上或之内建立流动(以移动样本的组分或实现流体动力聚焦)。因此，该术语可以与样本、反应物、分析物、稀释剂、清洗液、冲洗液等的同义词。
[0020]如上所述的部件允许测量装置使用附接到主微流体模块的试剂盒来执行协议，这在早期工作中已为人所知。然而，至关重要的是，在主微流体模块上提供共用的压力输出连接器和共用的外部试剂输入连接器还允许副微流体模块通过副微流体模块上的相应连接器/固定件与主微流体模块对接。特别地，可以使用连接器将副微流体模块容易地“成环”或插塞到主微流体模块，其中试剂经由外部试剂输入连接器从副模块输送到测量装置上的分
析芯片，可选地通过由主微流体模块通过压力输出连接器供应的压力实现那些试剂的输送。这极大地扩展了测量装置可以执行的协议范围。共用的连接器的提供意味着副微流体模块可以容易地连接和断开，而不必附接和重新附接多个单独的线和部件，也不需要提供单独的压力源来为附加模块供电。该系统有利于“即插即用”型系统，其中副微流体模块可以以最小的构造容易地安装和使用。
[0021]这与本领域已知的其他测量装置形成对比。例如，Illumina的NextSeq机器的微流体模块不具有用于与单独的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种测量装置，包括：(i)分析芯片安装件，用于接收分析芯片；(ii)测量设备，用于分析安装在所述分析芯片安装件上的分析芯片；以及(iii)主微流体模块，用于向安装在所述分析芯片安装件上的分析芯片供应试剂，所述主微流体模块包括：盒插座，具有多个盒插座进口端口和盒插座出口端口，用于接收试剂盒；压力歧管，包括能够连接到外部压力源的多个压力供给线，每个压力供给线具有相关联的多通阀组件，用于选择性地将所述压力供给线连接到外部压力输出线或盒插座压力线；以及芯片输入歧管，包括用于当使用时向所述分析芯片提供试剂的多个芯片输入线；每个芯片输入线具有相关联的多通阀组件，用于选择性地将所述芯片输入线连接到盒插座试剂线或外部试剂输入线；其中所述多个外部压力输出线终止于共用的压力输出连接器，并且所述多个外部试剂输入线起源于共用的外部试剂输入连接器。2.根据权利要求1所述的测量装置，结合有经由所述共用的压力输出连接器和所述共用的外部试剂输入连接器与所述主微流体模块连接的副微流体模块。3.根据权利要求2所述的测量装置，其中，所述副微流体模块包括：盒插座，具有多个盒插座进口端口和盒插座出口端口，用于接收试剂盒；压力歧管，用于将压力供应到所述盒插座，所述压力歧管包括起源于共用的压力输入连接器的多个压力供给线，每个压力供给线与盒插座进口端口流体连接；以及试剂歧管，包括终止于共用的试剂输出连接器的多个试剂输出线，每个试剂输出线与盒插座出口端口流体连接；其中所述压力输入连接器与所述主微流体模块的外部压力输出连接器流体连接，并且所述试剂输出连接器与所述主微流体模块的所述外部试剂输入连接器流体连接。4.根据权利要求2所述的测量装置，其中，所述副微流体模块包括：盒插座，具有多个盒插座进口端口和盒插座出口端口，用于接收试剂盒；压力歧管，包括多个压力供给线，每个压力供给线具有相关联的多通阀组件，用于选择性地将压力供给线连接到外部压力输出线或盒插座压力线；以及试剂歧管，包括多个试剂输出线，所述试剂输出线具有相关联的多通阀组件，所述多通阀组件用于选择性地在上游连接到盒插座试剂线或外部试剂输入线；其中所述多个压力供给线起源于共用的外部压力输入连接器；所述多个外部压力输出线终止于共用的外部压力输出连接器；所述多个外部试剂输入线起源于共用的外部试剂输入连接器；所述多个试剂输出线终止于共用的试剂输出连接器；所述外部压力输入连接器与所述主微流体模块的所述外部压力输出连接器流体连接，并且所述外部试剂输出连接器与所述主微流体模块的所述外部试剂输入连接器流体连接。5.根据权利要求4所述的测量装置，其中，所述试剂歧管包括流体芯片插座，所述流体
芯片插座具有多个流体芯片插座进口端口和流体芯片插座出口端口，每个流体芯片插座进口端口连接到所述相关联的多通阀组件，用于选择性地将芯片输入线连接到盒插座试剂线或外部试剂输入线，并且每个出口端口与所述试剂输出流体连接。6.根据权利要求5所述的测量装置，还包括插入到所述流体芯片插座中的流体芯片。7.根据权利要求4至6中任一项所述的测量装置，包括以菊花链构造附接到所述主微流体模块的至少两个所述副微流体模块，使得所述副微流体模块l+1的外部压力输入连接器与所述副微流体模块l的外部压力输出连接器连接；副模块l+1的外部试剂输出连接器连接到所述副微流体模块l的外部试剂输入连接器，其中l大于或等于1。8.根据权利要求2至7中任一项所述的测量装置，其中，所述主微流体模块的所述连接器通过链接器与所述至少一个副微流体模块的所述连接器连接。9.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其中，与每个芯片输入线相关联的所述多通阀组件包括两个双通阀：芯片输入线被分开，以连接到(i)第一双通阀的出口，所述第一双通阀的进口连接到所述外部试剂输入线，以及(ii)第二双通阀的出口，所述第二双通阀的进口连接到所述盒插座试剂线。10.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其中，与所述测量装置的每个压力供给线相关联的所述多通阀组件包括两个双通阀：所述压力供给线被分开，以连接到(i)第一双通阀的进口，所述第一双通阀的出口连接到所述外部压力输出线，以及(ii)第二双通阀的进口，所述第二双通阀的出口连接到所述盒插座压力线。11.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其中，所述主微流体模块和/或附接的副微流体模块的盒插座结合有盒固定元件，用于将所述盒固定就位并确保所述盒和所述盒插座之间的密封连接。12.根据权利要求11所述的测量装置，其中，所述盒固定元件是快速释放机构，例如卡扣配合机构。13.根据权利要求11或12所述的测量装置，其中，所述盒插座结合有一个或多个插座引导件，以使盒相对于所述盒插座进口端口和所述盒插座出口端口正确地定位。14.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其中，所述主微流体模块和/或附接的副微流体模块的盒插座包括电触点，所述电触点用于向所述盒提供电力并允许与插入所述盒插座中的盒交换电信号。15.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，其中，所述主微流体模块和/或附接的副微流体模块的盒插座包括电机，用于移动所述盒的部件。16.根据前述权利要求中任一项所述的测量装置，包括外壳，所述外壳容纳所述分析芯片安装件、所述测量设备和所述主微流体模块。17.根据权利要求16所述的测量装置，其中，所述主微流体模块的所述压力输出连接器和外部试剂输入连接器定位在所述外壳的外部上。18.根据权利要求16或17所述的测量装置，其中，所述外壳结合有用于接近所述盒插座的舱口。19.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：景博，A，
申请(专利权)人：牛津纳米成像有限公司，
类型：发明
国别省市：