生物傳感器裝置和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于容納、制備和鑒定生物樣品的系統(tǒng)、裝置和方法。一部分可由用戶手持并操作。所述樣品可利用一系列傳感器檢測(cè)。所述系統(tǒng)可包括被設(shè)置為彼此連接的可重復(fù)使用和廢棄的組件。所述生物樣品可包含待檢測(cè)的核酸、蛋白質(zhì)或其他分子。
【專利說(shuō)明】生物傳感器裝置和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于處理用生物傳感器檢測(cè)的流體樣品的方法、裝置和系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉及用于核酸檢測(cè)和診斷的動(dòng)物體液和植物樣品。

【背景技術(shù)】
[0002]檢測(cè)生物樣品通常是由技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的多步驟的過(guò)程。以下工作流程涉及人類患者的DNA測(cè)試。生物樣品必須是使用拭子或收集瓶直接取自供體的。用于擦拭口腔組織的拭子為開(kāi)孔泡沫，其在泡沫孔中收集供體細(xì)胞。然后將所述泡沫浸入流體中并攪動(dòng)以釋放所述生物學(xué)細(xì)胞。加入一系列試劑*以(a)使細(xì)胞破碎并釋放DNA ; (b)純化釋放的DNA，以及(c)將DNA與用于擴(kuò)增的試劑(pH、緩沖劑、穩(wěn)定劑、聚合酶、引物、探針、珠子、核苷酸等)混合。這些試劑是通過(guò)手動(dòng)移液方式或以用于批量測(cè)試的自動(dòng)化處理方式加入的。在某些情況下，希望分離出不期望的顆粒(食物、細(xì)胞碎片等)。這可以通過(guò)機(jī)械過(guò)濾或離心來(lái)進(jìn)行。然后可使用已知技術(shù)檢測(cè)DNA，如桑格(Sanger)測(cè)序法、合成測(cè)序法或?qū)崟r(shí)PCR。
[0003]整個(gè)過(guò)程非常復(fù)雜并且需要技術(shù)人員使用昂貴的設(shè)備以提供結(jié)果，這通常需要幾小時(shí)至幾天的時(shí)間才能回到請(qǐng)求測(cè)試的人員手中。
[0004]本發(fā)明的發(fā)明人意識(shí)到人們希望用簡(jiǎn)單、廉價(jià)而不需要專業(yè)技術(shù)人員操作或說(shuō)明的裝置來(lái)替代上述檢測(cè)系統(tǒng)。因此，他們?cè)O(shè)計(jì)了可由普通用戶手動(dòng)操作的如下所述裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供了一種生物樣品制備裝置，其包括:殼體；多個(gè)流體分配器，其位于所述殼體內(nèi)；用戶操作部件，其與所述殼體連接并且相對(duì)于所述殼體是可移動(dòng)的；以及機(jī)械構(gòu)造，其能夠?qū)⑺霾考倪\(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為所述流體分配器的順次運(yùn)動(dòng)和同時(shí)運(yùn)動(dòng)的預(yù)定組合，從而混合所述樣品和試劑。
[0006]所述機(jī)械構(gòu)造可設(shè)置有與所述部件連接的一個(gè)或多個(gè)凸輪以及多個(gè)從動(dòng)件，其中一個(gè)從動(dòng)件與各流體分配器連接，其被設(shè)置為所述部件相對(duì)于殼體的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致所述一個(gè)或多個(gè)凸輪作用于從動(dòng)件，從而從所述流體分配器中分配流體。
[0007]所述部件可以被設(shè)置為相對(duì)于殼體旋轉(zhuǎn)。
[0008]各個(gè)流體分配器可包括活塞和缸體，該缸體的一端適合容納所述活塞，而另一端通過(guò)端口分配流體。
[0009]一個(gè)或多個(gè)凸輪中一者可以作用于各個(gè)活塞的端部。
[0010]所述部件可包括被設(shè)置成用于增強(qiáng)抓握性能的表面構(gòu)造。
[0011]所述部件可包括多個(gè)同心凸輪軌道，優(yōu)選地所述凸輪軌道為各個(gè)分配器提供休止部(dwell port1n)、位移部和鎖定部。
[0012]所述裝置在殼體和所述部件之間可包括棘齒。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種生物樣品制備裝置，其包括:至少兩個(gè)流體分配器，其中至少一個(gè)流體分配器容納密封在該分配器中的試劑；微流體通道62，其將各個(gè)流體分配器連接至接收室，其中所述流體分配器被設(shè)置為分配流體使得流體基本上同時(shí)流經(jīng)所述流體通道至所述接收室。
[0014]所述接收室可具有排出孔，該排出孔被設(shè)置為用于排出空氣和排出超出預(yù)定體積的過(guò)量流體。
[0015]所述流體通道可包括迂回軌跡和/或表面構(gòu)造以促進(jìn)在通道中流動(dòng)的流體之間的混合。
[0016]所述通道可以為在固體基體上形成的具有開(kāi)口側(cè)的通道，所述通道的開(kāi)口被包覆基體的層覆蓋，優(yōu)選被箔或粘合膜覆蓋。
[0017]所述分配器均可包括作用于所述流體的活塞，優(yōu)選其中兩個(gè)或更多個(gè)活塞可彼此連接，優(yōu)選地形成一體組件。
[0018]根據(jù)各個(gè)流體分配器分配的流體的體積確定混合比。
[0019]至少一個(gè)分配器可包括含有試劑的密封缸體。
[0020]所述裝置可以手持以及手動(dòng)操作。
[0021]選擇所述流體分配器的尺寸以分配預(yù)定量(優(yōu)選小于500 μ I)的流體。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種流體混合裝置，所述裝置包括:基體，其限定a)具有開(kāi)口側(cè)的通道和b)流體端口，其中所述端口通過(guò)阻擋件與所述通道分隔；以及膜，其附連在所述基體上并覆蓋所述通道的開(kāi)口側(cè)和所述端口。
[0023]所述膜的一部分被設(shè)置為在作用于所述端口的液壓下離開(kāi)所述基體，從而允許流體從所述端口流過(guò)所述阻擋件，并進(jìn)入所述通道中。所述阻擋件圍繞所述端口，并且空隙圍繞所述阻擋件。
[0024]所述裝置可包括位于所述端口和所述通道之間并與它們流體連通的儲(chǔ)存室。所述儲(chǔ)存室和所述儲(chǔ)存室到所述通道的出口被構(gòu)造為使得流體在排出之前填滿所述儲(chǔ)存室而不在所述儲(chǔ)存室中產(chǎn)生氣泡。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于提取生物流體樣品的裝置，其包括:第一組件，其具有手柄以及位于所述手柄的一端的拭子，該拭子用于在未壓縮狀態(tài)下吸收或吸附流體；以及第二組件，其具有用于容納所述拭子的開(kāi)口，以及被設(shè)置為抵觸所述拭子以將所述拭子壓縮為壓縮狀態(tài)的腔。
[0026]所述裝置可包括從所述手柄上突起的蓋子，以在所述拭子處于壓縮狀態(tài)時(shí)基本上覆蓋所述第二組件的開(kāi)口。
[0027]進(jìn)入所述腔的端口大于未壓縮狀態(tài)的拭子，并且所述腔變窄以容納拭子并使其壓縮成為壓縮狀態(tài)。
[0028]所述裝置可在所述腔包括端口以允許流體樣品排出所述腔。
[0029]所述裝置可包括通過(guò)第一組件和第二組件的配合部分形成的鎖定結(jié)構(gòu)，以將所述拭子鎖定在壓縮狀態(tài)，優(yōu)選其中所述鎖定結(jié)構(gòu)為止動(dòng)部件。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于提取生物流體樣品的裝置，其包括:手柄；拭子，其位于所述手柄的一端用于吸收或吸附流體；以及套管，其被設(shè)置為沿著所述手柄滑動(dòng)以壓縮所述拭子。
[0031 ] 所述套管可具有與所述手柄相間隔的凹部，從而將所述拭子容納成壓縮狀態(tài)。
[0032]所述拭子可從所述手柄上拆卸。
[0033]所述套管可在拭子未被壓縮的初始位置與套管抵觸拭子以從中排出流體的壓縮位置之間滑動(dòng)。
[0034]所述套管可通過(guò)止動(dòng)部件與外部組件配合以將套管鎖定在壓縮位置。
[0035]所述拭子包括閉孔泡沫。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種感測(cè)樣品的生物學(xué)性質(zhì)的方法，包括以下步驟:向微流體容器提供含有所述樣品的流體，每個(gè)容器具有傳感器和被實(shí)體包覆或固定在實(shí)體中的試劑；熔化所述實(shí)體以使所述試劑受控地釋放，從而與所述樣品反應(yīng)；將各容器中的試劑與所述傳感器的輸出信號(hào)關(guān)聯(lián)，從而確定所述樣品的性質(zhì)。
[0037]所述試劑可以為分析物特異性試劑，優(yōu)選為等位基因特異引物或抗原特異性抗體，如果在樣品中存在靶標(biāo)，那么試劑與靶標(biāo)化學(xué)結(jié)合。
[0038]所述傳感器可被構(gòu)造為檢測(cè)試劑與樣品之間反應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)副產(chǎn)物。
[0039]所述方法可包括覆蓋多個(gè)容器以使所述容器彼此分離的步驟，以及/或者包括打開(kāi)加熱器的步驟。
[0040]根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于感測(cè)樣品的生物學(xué)特性的盒，其包括:殼體；半導(dǎo)體芯片，其上集成有一系列傳感器；一系列微流體孔，其用于接收所述樣品；試劑，其由位于各孔中的實(shí)體包覆或固定在該實(shí)體中；加熱器，其被構(gòu)造為對(duì)所述實(shí)體提供熱量。
[0041]所述實(shí)體的熔點(diǎn)可高于環(huán)境溫度并低于芯片的操作溫度，優(yōu)選地所述實(shí)體為蠟，更優(yōu)選為石蠟。
[0042]所述盒可包括表面，其可移動(dòng)以將所述孔彼此隔離。
[0043]所述盒可包括溫度傳感器。
[0044]所述盒可包括與加熱器和溫度傳感器連接的控制器。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的第八個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于感測(cè)生物樣品的盒，其包括:殼體；半導(dǎo)體芯片，其上集成有一系列傳感器；密封塊，其與所述芯片間隔開(kāi)從而在它們之間形成空隙；一系列孔，其在一側(cè)開(kāi)口以接收所述樣品，其中所述密封塊和芯片被設(shè)置為在非密封位置和密封位置之間彼此相對(duì)移動(dòng)以封閉所述空隙，從而使所述孔彼此隔離。
[0046]所述盒可包括驅(qū)動(dòng)器，其被設(shè)置為當(dāng)所述盒與外部裝置分離時(shí)推動(dòng)所述密封塊到達(dá)密封位置。
[0047]所述盒可包括可暴露于所述孔的多個(gè)電極。
[0048]所述盒可包括用于在非密封位置上使密封塊與半導(dǎo)體芯片間隔開(kāi)的偏置工具。
[0049]所述盒可包括與半導(dǎo)體芯片連接的散熱器。
[0050]所述盒的殼體可包括用于接收流體樣品的端口。
[0051]所述盒的殼體可包括用于接收氣流并將氣流導(dǎo)向半導(dǎo)體芯片和/或散熱器的端□。
[0052]所述盒可包括用于將盒連接至外部裝置的機(jī)械連接器。
[0053]所述盒可包括用于將半導(dǎo)體芯片連接至外部電路的電連接器(83)。
[0054]可將所述空隙設(shè)置為提供毛細(xì)管力，從而將流體保持在傳感器上方。
[0055]所述盒可包括柔性邊緣(flexible skirt),其圍繞所述半導(dǎo)體芯片的至少一部分以容納過(guò)量流體。
[0056]所述微流體孔陣列可由平面基體中的開(kāi)口提供，優(yōu)選其中所述基體包括印刷電路板(PCB)，更優(yōu)選地包括柔性PCB。
[0057]所述盒可包括潤(rùn)濕劑，其包覆所述孔的表面。
[0058]各孔的體積優(yōu)選大于20nl，更優(yōu)選大于50nl，優(yōu)選小于200nl，更優(yōu)選小于10nl。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的第九個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于生物學(xué)反應(yīng)的微流體裝置，所述裝置具有層疊結(jié)構(gòu)(116)并且包括:平面基體；導(dǎo)電軌道，其位于所述平面基體的主表面上；絕緣層，其覆蓋所述導(dǎo)電軌道和平面基體；以及一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口，其穿過(guò)所述層疊結(jié)構(gòu)以提供一個(gè)或多個(gè)微流體容器，其中所述軌道僅在邊緣暴露于各個(gè)微流體容器以提供電極。
[0060]所述微流體裝置可包括電連接器，以便將導(dǎo)電軌道與提供電極參照電壓的外部電路連接。
[0061 ] 所述微流體裝置可包括向參照電極提供電極參照電壓的電路。
[0062]所述導(dǎo)電軌道可包括多個(gè)彼此電絕緣的軌道通道。
[0063]相鄰微流體容器可暴露于不同的軌道通道。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的第十個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制造微流體裝置的方法，其包括以下步驟:提供平面基體；在所述基體上沉積第一組導(dǎo)電軌道；用共形絕緣層包覆所述軌道和基體；切割由步驟(i)至(iii)提供的層，從而形成僅暴露于所述導(dǎo)電軌道邊緣的開(kāi)口。
[0065]所述層疊結(jié)構(gòu)可通過(guò)對(duì)所述層沖切而形成。
[0066]所述開(kāi)口形成微流體容器的用于容納流體的部分。
[0067]所述方法可將具有一個(gè)或多個(gè)傳感器半導(dǎo)體基體與具有共形絕緣層的多個(gè)層連接。
[0068]所述平面基體可為PCB。
[0069]第一組導(dǎo)電軌道可包括貴金屬，優(yōu)選為銀/氯化銀。
[0070]所述方法可包括在基體上沉積并蝕刻第二組導(dǎo)電軌道，第二組導(dǎo)電軌道與第一組導(dǎo)電軌道電絕緣。
[0071]所述第二組導(dǎo)電軌道可通過(guò)絲網(wǎng)印刷沉積。
[0072]所述方法可包括在導(dǎo)電軌道上沉積接合焊盤(pán)。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的第十一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種確定生物學(xué)性質(zhì)的裝置，其包括:殼體；位于所述殼體上的端口，所述殼體具有用于將所述裝置連接至外部傳感器盒的機(jī)械和電連接工具；以及位于所述殼體內(nèi)的電路板，其具有控制器和信號(hào)處理電路，從而通過(guò)電連接控制傳感器盒的溫度并處理來(lái)自傳感器盒的傳感器信號(hào)。
[0074]所述裝置可包括將所述裝置與外部計(jì)算機(jī)連接的工具。
[0075]所述裝置可包括風(fēng)扇，其被設(shè)置為將氣流通過(guò)所述端口弓I導(dǎo)至外部傳感器盒。
[0076]根據(jù)本發(fā)明的第十二個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種檢測(cè)生物樣品的系統(tǒng)，其包括:用于容納樣品的樣品制備裝置，其具有試劑和用于將所述試劑與樣品混合的混合器；傳感器盒，其具有一個(gè)或多個(gè)傳感器，所述盒能夠與樣品制備裝置連接以接收樣品與試劑的混合物。
[0077]所述系統(tǒng)可包括以下部件中的一者或多者:拭子，其用于從供體提取樣品；分析器，其能夠與盒連接以接收并處理所述一個(gè)或多個(gè)傳感器的輸出信號(hào)；以及容納所述試劑的流體分配器。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0078]參考附圖，僅以舉例方式對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方案進(jìn)行說(shuō)明，其中:
[0079]圖1為一個(gè)優(yōu)選系統(tǒng)的部件的分解圖；
[0080]圖2為(a)具有滑動(dòng)套管并且(b)容納在漏斗形部件中的拭子的截面圖；
[0081]圖3為處于壓縮位置的拭子的截面圖；
[0082]圖4為處于初始位置的流體分配器的截面圖；
[0083]圖5為多個(gè)活塞和缸體的視圖；
[0084]圖6為活塞和凸輪的視圖；
[0085]圖7為一組凸輪軌道的視圖；
[0086]圖8為腔內(nèi)活塞和活塞頭的截面圖；
[0087]圖9為具有流體通道的基體的截面圖；
[0088]圖10為具有流體通道的另一種可選基體的視圖；
[0089]圖11為暴露于電極的微流體腔的視圖；
[0090]圖12為包含在傳感器芯片中的層疊結(jié)構(gòu)的視圖；
[0091]圖13為與盒接合的樣品制備裝置的截面圖；
[0092]圖14為部分地與盒接合的樣品制備裝置的視圖；
[0093]圖15為盒的視圖；
[0094]圖16為操作前的盒的截面圖；
[0095]圖17為操作期間的盒的截面圖；
[0096]圖18為操作完成后的盒的截面圖；
[0097]圖19為從組織或細(xì)胞提取和分析核酸的步驟的流程；
[0098]圖20為涉及蛋白質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)的視圖；
[0099]圖21為接合在分析儀上的盒的視圖；以及
[0100]圖22為盒和分析儀的截面圖。
[0101]發(fā)明詳述
[0102]所述系統(tǒng)包括拭子、樣品制備裝置、傳感器盒和分析儀。
[0103]系統(tǒng)概述
[0104]在圖1中示出一種用于采集生物樣品的系統(tǒng)。該示例性系統(tǒng)包括:拭子1，其用于從動(dòng)物(例如人和其他哺乳動(dòng)物，包括含病原體的樣品)采集樣品；樣品制備裝置70，其用于提供可用形式的樣品；傳感器盒80，其用于檢測(cè)所述樣品的性質(zhì)；以及分析儀110，其用于處理來(lái)自傳感器的信號(hào)從而向用戶或其他連接裝置提供輸出信號(hào)。
[0105]所述系統(tǒng)可靈活地操作各種樣品類型、試劑、傳感器裝置和分析儀，從而可由各種生物源獲得各種檢測(cè)和診斷。例如，樣品可以為多種含有細(xì)胞的體液、或從器官或感染部位刮下的細(xì)胞中的一者，其中當(dāng)樣品與合適的試劑混合時(shí)，其提供待被一個(gè)或多個(gè)傳感器(優(yōu)選為一系列傳感器)檢測(cè)的在可用條件(濃度、pH、緩沖液等)下的在流體中的DNA或RNA，所述傳感器對(duì)一個(gè)或多個(gè)性質(zhì)敏感。某些試劑可為通過(guò)暴露于傳感器的微流體孔而彼此分離的分析物特異性試劑，從而確定DNA或RNA的多個(gè)核堿基的同一性。其他特異性試劑也可用于鑒定除核酸之外的其他樣品，如蛋白質(zhì)。
[0106]諸如DNA或RNA等核酸可從動(dòng)物組織或細(xì)胞、植物組織或細(xì)胞、細(xì)菌細(xì)胞、病毒顆粒或病毒感染的細(xì)胞中分離。樣品可以從各種來(lái)源，例如血液、唾液、糞便、葉片或土壤獲得?？梢愿鶕?jù)樣品的來(lái)源以及是否需要預(yù)處理步驟(例如機(jī)械剪切、超聲或過(guò)濾不溶實(shí)體)來(lái)采用從未經(jīng)處理的樣品中提取核酸的方法。提取的核酸可用于諸如核酸擴(kuò)增、DNA測(cè)序或核酸定量等各種下游應(yīng)用。
[0107]在圖19中示出了從組織或細(xì)胞提取和分析核酸的步驟。在某些應(yīng)用中，這些步驟中的一些可以合并。第一步需要利用化學(xué)或酶的方式裂解組織或細(xì)胞(I)。將一定量的樣品與裂解緩沖液以最適比率混合從而實(shí)現(xiàn)最佳裂解。然后，可向混合物中加入穩(wěn)定劑以抑制核酸的降解并保護(hù)所述核酸的總體完整性(2)。可選地，如果相容的話，穩(wěn)定劑可加入裂解緩沖液中。根據(jù)下游的應(yīng)用，可能需要除去非目的核酸來(lái)提高核酸混合物的純度，從而為下游應(yīng)用提供最佳檢驗(yàn)條件(3)。可通過(guò)酶解、螯合和/或過(guò)濾不期望的/干擾的實(shí)體來(lái)提高核酸混合物的純度。所得核酸混合物可進(jìn)一步濃縮或稀釋(4)，然后與合適的反應(yīng)試劑混合(5)以用于下游的應(yīng)用(6)和檢測(cè)(7)。
[0108]在一個(gè)實(shí)施方案中，可通過(guò)類似于上述用于核酸分析的步驟來(lái)分離和分析諸如蛋白質(zhì)等其它生物分子。
[0109]方法以及裂解緩沖液、穩(wěn)定劑、純化技術(shù)和反應(yīng)試劑的成分將根據(jù)樣品源、待分析的生物分子(DNA、RNA或蛋白質(zhì))以及下游應(yīng)用而改變。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)本公開(kāi)進(jìn)行修改和替換，這些修改該和替換在本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖19示出了從組織或細(xì)胞提取和分析核酸的步驟。前四個(gè)步驟優(yōu)選地在樣品制備裝置中進(jìn)行，后兩個(gè)步驟在傳感器盒中進(jìn)行。
[0110]以下示出了從人唾液中提取DNA以用于基因診斷檢驗(yàn)的方法的一個(gè)例子。
[0111]將一定量的唾液與堿性裂解緩沖液以預(yù)定比例混合，從而實(shí)現(xiàn)在期望pH值下的最佳裂解。所述堿性裂解緩沖液包含:堿；金屬螯合劑，如EDTA ;并且所述堿性裂解緩沖液可包含一種或多種非離子洗滌劑，例如Triton-XlOO。所述堿性裂解緩沖液中的堿用于破壞細(xì)胞膜，使蛋白質(zhì)變性，以及調(diào)節(jié)提取的唾液流體以獲得用于核酸擴(kuò)增和檢測(cè)的最適pH。堿性裂解緩沖液的優(yōu)選PH范圍是ρΗΙΟ-14。
[0112]對(duì)于核酸擴(kuò)增，例如PCR或等溫?cái)U(kuò)增(如TMA、SDA、HDA、RPA、NASBA或LAMP)，將唾液/裂解緩沖液混合物的特定部分與擴(kuò)增試劑溶液混合以促進(jìn)核酸擴(kuò)增。所述擴(kuò)增試劑溶液包含有效DNA擴(kuò)增所必需的組分，如dNTP、聚合酶、MgSO4和NH4Cl ;但是不含序列特異性引物或探針，這些是儲(chǔ)存在傳感器盒中的。
[0113]為了啟動(dòng)核酸擴(kuò)增反應(yīng)，將唾液-裂解緩沖液混合物與擴(kuò)增試劑合并，所述擴(kuò)增試劑在擴(kuò)增前將最終PH調(diào)節(jié)至適合特定生化反應(yīng)和檢測(cè)的最佳范圍。通常，最適的最終pH在6.0-9.5的范圍內(nèi)，并且其依賴于聚合酶的物理/化學(xué)性質(zhì)、擴(kuò)增效率以及檢測(cè)。
[0114]在下述討論中，結(jié)合優(yōu)選的實(shí)施方案描述簡(jiǎn)單的手持式手動(dòng)操作裝置。從供體收集樣品，并且由用戶操作所述裝置。某些情況下供體也可為用戶。
[0115]生物流體提取
[0116]樣品(包括唾液、血液和尿)可直接加入裝置中以用于制備和檢驗(yàn)?？蛇x地，可使用拭子捕獲細(xì)胞。拭子可為口腔拭子、鼻咽拭子、喉拭子、耳拭子、生殖器拭子、傷口拭子、污染表面的拭子或其它拭子，這些拭子可以未加工或最低限度的加工而使用。拭子的材料可為開(kāi)孔泡沫、閉孔泡沫、針織聚酯或植絨纖維。在宿主動(dòng)物的核酸檢測(cè)的應(yīng)用的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，樣品為利用拭子采集的唾液，所述拭子具有由閉孔泡沫制成的材料，其附連到作為手柄的棒的末端。有益的是，閉孔泡沫拭子材料不會(huì)捕獲生物細(xì)胞，因此該系統(tǒng)不需要機(jī)械或手動(dòng)攪拌以釋放細(xì)胞。
[0117]可選地，可使用非泡沫材料，從而樣品僅攜帶在拭子表面上。在任何情況下，所述材料是適應(yīng)性的以使得有效表面積可以在開(kāi)始時(shí)較大以吸收或吸附樣品，然后被壓縮以減少有效表面積和/或體積從而移除樣品。有效面積是樣品能夠被吸附的表面的量。當(dāng)材料形狀改變，體積被壓縮或表面自身折疊時(shí)有效面積減少。
[0118]優(yōu)選地，拭子表面或形狀被設(shè)置為使樣品的容量最大化。這可以通過(guò)增加凹槽、波紋、肋、翼、洞(閉孔或通孔)等來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述材料應(yīng)當(dāng)為非浸出的穩(wěn)定的生物相容性材料，如醫(yī)藥級(jí)PP、HDPE或LDPE。
[0119]圖2a示出了樣品提取裝置I的一個(gè)實(shí)施方案，其具有用于收集流體的拭子5、手柄2和套管3。用戶將拭子5提供到組織以收集流體樣品，并且可用該拭子擦拭組織以除去松散的細(xì)胞。有益的是，該拭子的表面可以是磨蝕的以從組織中松散細(xì)胞。這些細(xì)胞通過(guò)流體的表面張力附著在表面上，并且也松散地包含在閉孔泡沫的褶皺中。
[0120]如圖3所示，拭子插入樣品制備裝置70的漏斗形部件12中。然后套管3相對(duì)于手柄滑動(dòng)，通過(guò)溝槽(gullet)6與拭子5抵觸。將端口斜切以引導(dǎo)拭子進(jìn)入變窄的溝道中。由此拭子的材料在期望位置被壓縮以釋放樣品。可選地，所述套管可沿軸向方向(相對(duì)于手柄而言)將拭子壓在樣品制備裝置的基體上從而釋放樣品。圖4示出了處于擠壓位置的套管。
[0121]作為圖2a實(shí)施方案的可選方案，圖2b示出了套管3固定在手柄2上以作為蓋子。拭子被插入樣品制備裝置并與腔(如漏斗形部件12)抵觸，從而擠壓拭子，該漏斗形部件的出口提供樣品的入口。所述腔可為橫截面從大于拭子的端口處到使對(duì)拭子的擠壓最大化的橫截面尺寸(例如，基本上等于壓縮時(shí)拭子的橫截面，或在壓縮和處理時(shí)基本上相當(dāng)于拭子橫截面)變窄的漏斗形部件。所述腔的橫截面在未擠壓時(shí)基本上類似于拭子，并且具有基體以在插入提取裝置時(shí)作用于拭子以沿軸向擠壓拭子。當(dāng)拭子完全插入時(shí)，蓋子3防止污染物的進(jìn)入或流體流出裝置70。
[0122]在任一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)包括突起部8和空隙11的止動(dòng)部件(detent)將提取裝置I和樣品制備裝置70鎖定在該壓縮位置(提取裝置(套管或手柄)或樣品制備裝置中的任一者可以具有突起部或空隙)。從而一旦接合，用戶就不能接觸倒流體，因此不使用額外的力就不能釋放流體。這對(duì)于從用戶環(huán)境分離樣品的診斷檢測(cè)來(lái)說(shuō)是有益的。將拭子插入樣品制備裝置的動(dòng)作同時(shí)完成了壓縮拭子并閉鎖在該位置。
[0123]拭子的體積和壓縮比決定從材料轉(zhuǎn)移到樣品制備裝置的流體的量。優(yōu)選地，拭子釋放的樣品體積大于50 μ 1、大于100 μ 1、大于200 μ 1、或大于400 μ I。優(yōu)選地,拭子收集的樣品體積小于2000 μ 1、小于1500 μ 1、或小于1000 μ 1.
[0124]擠壓拭子以填充樣品制備裝置的開(kāi)口缸體，使過(guò)量流體流過(guò)該開(kāi)口缸體的頂端。如圖4所示，流體從拭子5沿著具有斜面的通道22流動(dòng)以填充缸體25。該斜面的角度相對(duì)于水平方向應(yīng)當(dāng)從橫向大于25°，優(yōu)選地大于45°，從而促進(jìn)流動(dòng)并且避免裝置略偏離垂直方向而帶來(lái)任何影響。
[0125]供體制備
[0126]從供體收集的唾液流體可包含任何可能干擾后續(xù)的基因和/或蛋白質(zhì)診斷檢驗(yàn)(例如核酸擴(kuò)增反應(yīng)、DNA測(cè)序)的實(shí)體。例如，在核酸擴(kuò)增反應(yīng)中，干擾物可能抑制核酸擴(kuò)增、降低擴(kuò)增效率以及/或是提高非特異性擴(kuò)增。作為使唾液流體中的不期望實(shí)體最小化或是在某些情況下除去該實(shí)體的額外方式，可以在收集唾液之前進(jìn)行漱口水洗漱程序。可在刷牙、吃、喝等之后立即進(jìn)行該漱口水洗漱程序，而不需要收集唾液樣品之前的額外等待時(shí)間。在漱口水洗漱程序中，個(gè)人在從嘴中吐出漱口水之前用漱口水進(jìn)行一定時(shí)間量的洗漱，優(yōu)選在10秒至2分鐘之間，更優(yōu)選地在20秒至50秒之間。在收集唾液流體之前，然后再用水漱洗至少兩次，優(yōu)選至少5次，以除去或減少唾液中的殘余漱口水。所述唾液流體可由拭子收集。
[0127]漱口水洗漱方案的一個(gè)例子如下:
[0128]I)用 10-30ml 的 Listerine Zero?(例如半瓶蓋到整瓶蓋的 Listerine)漱口 20秒至30秒；
[0129]2)從嘴中吐出漱口水；
[0130]3)用 10_30ml 的水漱口 ；
[0131]4)步驟3重復(fù)5次；
[0132]5)收集唾液前等待I至2分鐘；
[0133]6)將唾液吐在收集瓶中收集唾液。
[0134]漱口水通常是具有消毒或抗菌性能的溶液。所述漱口水可為自制的、或者來(lái)自有機(jī)或市售源的。然而，僅由鹽和水構(gòu)成的溶液是不期望的。
[0135]漱口水可包含酒精。優(yōu)選地，在使用含酒精的漱口水情況下，用水進(jìn)行額外的洗漱步驟，從而在唾液收集前除去或最大程度減少唾液中的殘余酒精量。這是由于唾液樣品中的殘余酒精可能干擾后續(xù)的診斷檢驗(yàn)。優(yōu)選地，所述漱口水不含酒精。
[0136]市售的漱口水可為:Colgate Plax?(含酒精或不含酒精)、Listerine?(含酒精或不含酒精)、Corsodyl?、Dentyl pH?、Oral-B?、Scope?、Astring-O-Sol?、Cepacol?、Sarkan?、Tantum verde? 和 Organic pharmacy?。
[0137]在一個(gè)實(shí)施方案中，所述系統(tǒng)(優(yōu)選為所述樣品制備裝置)包括漱口水容器。
[0138]樣品制備裝置
[0139]樣品制備裝置70包括殼體，在殼體內(nèi)的是若干流體分配器和用于容納和/或混合流體的容器。所述分配器和/或容器可設(shè)置有缸體25、50、46、52、26和活塞29、33、30、35、36。圖4示出了位于初始位置的分配器?；钊蛳乱苿?dòng)以到達(dá)最終分配位置。與塞子23連接的活塞29在缸體25中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以通過(guò)端口 27分配流體。與塞子24連接的活塞30在缸體26中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以通過(guò)端口 28分配流體。
[0140]若干組活塞被設(shè)置為同時(shí)移動(dòng)，從而分別將流體分配至容器中以混合這些流體。之后，另一組活塞同時(shí)移動(dòng)以將混合流體和另一流體分配至另一個(gè)容器中以混合這些流體?？梢灾貜?fù)順次分配與同時(shí)分配的這種組合，從而允許在樣品制備過(guò)程中進(jìn)行額外的混合步驟。兩個(gè)或多個(gè)分配器和容器之間由微流體通道62連通，所述通道優(yōu)選地提供曲折路徑加強(qiáng)混合。所述通道可遵循迂回軌跡、存在通道限制以及/或具有粗糙表面，從而在流體中產(chǎn)生湍流并且相比于端口之間的距離增加了有效長(zhǎng)度。所述通道的橫截面可相對(duì)較小以增加流體速度和邊界效應(yīng)，從而加強(qiáng)混合。橫截面優(yōu)選小于1_2，小于500 μ m2，或小于200 μ m2。
[0141]圖9和10為示出了其上形成通道62的基體21的底面的可選實(shí)施方案。箭頭示出了流體流動(dòng)的方向。所述通道使得流體流出端口 51和27，在進(jìn)入端口 55之前流動(dòng)并混合。類似地，從端口 55和53流入端口 28。
[0142]該裝置允許多個(gè)初始分離的流體混合并沿著通道62 —起流動(dòng)。各個(gè)活塞的沖程和缸體的橫截面精確確定分配流體的體積。缸體可具有允許氣體或流體經(jīng)此排出的排出口，排出口優(yōu)選地位于缸體的端部，在該情況下體積取決于排出口位置之后的活塞的沖程。
[0143]可以各種方式進(jìn)行活塞操作?？刹捎檬褂靡簤骸④?、開(kāi)關(guān)、螺線管和/或電動(dòng)機(jī)的自動(dòng)方式來(lái)操作分配器，從而將舒適的用戶活動(dòng)轉(zhuǎn)化為受控且有效的動(dòng)作。
[0144]然而，為了降低成本并避免需要電動(dòng)儀器，所述裝置優(yōu)選由用戶使用簡(jiǎn)單機(jī)械工具(如凸輪-從動(dòng)件)來(lái)操作。
[0145]凸輪是具有一定形狀或外形的機(jī)械裝置，其形狀或外形與從動(dòng)件配合以在從動(dòng)件上提供預(yù)定的輸出運(yùn)動(dòng)。因此，凸輪的恒定運(yùn)動(dòng)能夠在從動(dòng)件上產(chǎn)生不同的、幾乎隨意的、所需的運(yùn)動(dòng)。在圖7所示的凸輪的一個(gè)實(shí)施方案中，半圓軌道41 (均位于距離旋轉(zhuǎn)中心固定半徑的位置)提供凸輪表面，凸輪表面距離表面9的距離限定從動(dòng)件的位移。如圖6所示，從動(dòng)件45抵靠在凸輪軌道41的表面，并且被限制為沿著垂直于表面9的平面的方向移動(dòng)。
[0146]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，用戶旋轉(zhuǎn)與表面9連接的可旋轉(zhuǎn)的蓋10，從而使一組活塞沿著同心圓凸輪軌道41移動(dòng)。凸輪軌道將蓋10的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為活塞的順次運(yùn)動(dòng)和同時(shí)運(yùn)動(dòng)。與諸如推或拉等線性手動(dòng)運(yùn)動(dòng)相比，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)操作和凸輪提供的傳動(dòng)裝置有利地提供了平穩(wěn)連續(xù)的運(yùn)動(dòng)速率。
[0147]如圖7所示，傾斜部分42將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為豎直運(yùn)動(dòng)。平坦部分43、44提供休止時(shí)間，在休止時(shí)間內(nèi)所述蓋的旋轉(zhuǎn)不轉(zhuǎn)化為豎直運(yùn)動(dòng)?；钊倪\(yùn)動(dòng)被設(shè)計(jì)為不可逆的或是單向的，這意味著用戶的反轉(zhuǎn)動(dòng)作不會(huì)導(dǎo)致分配流體回流。凸輪不與從動(dòng)件實(shí)際接合，使得凸輪只能推動(dòng)而不能拉動(dòng)從動(dòng)件。單條凸輪軌道可具有三個(gè)連續(xù)的部分:(i)活塞移動(dòng)前的第一休止部43，(ii)活塞移動(dòng)期間的傾斜部42，以及(iii)活塞鎖定在缸體中時(shí)的第二休止部44。傾斜部在第一休止部和第二休止部之間過(guò)渡。因此，一旦操作，活塞就會(huì)保持在分配位置，防止流體由于后續(xù)的活塞動(dòng)作而回流。此外，這防止了裝置的重復(fù)使用，從健康和檢疫角度是非常重要的。
[0148]為了防止蓋10的反轉(zhuǎn)并向用戶提供聲音反饋，可在蓋10和殼體之間采用棘齒。棘齒可在整個(gè)旋轉(zhuǎn)中持續(xù)作用，或是在所述過(guò)程中的關(guān)鍵步驟提供?？稍谏w和殼體中的一者的空隙處提供棘齒，與蓋和殼體中另一者的突起部配合。所述空隙和突起部表面的幾何結(jié)構(gòu)被設(shè)置為沿著一個(gè)方向可彼此滑過(guò)而沿著另一個(gè)方向鎖定。
[0149]如圖8所示的第一類分配器可包括第一類缸體50、塞子49、橫穿缸體的可穿透密封件以及具有切割器48的活塞33。所述具有密封件的缸體提供了用于流體儲(chǔ)存的密封容器?；钊饔糜谌右允沽黧w排出。圖8示出了分配器的初始位置，其中塞子位于缸體中，通過(guò)密封件與活塞分隔。
[0150]為了在運(yùn)輸或儲(chǔ)存時(shí)保存所含的流體，并且為了防止在操作之前的傳送或蒸發(fā)損失進(jìn)而保證合適的混合比，可穿透密封件提供了屏障。
[0151]第一類缸體預(yù)填充有流體(如裂解緩沖液、用于核酸反應(yīng)的試劑)。氣缸體兩端被密封以防止污染、降解和流體泄露。缸體的第一端用膜(如箔)密封，該膜可用位于活塞的與該缸體的第一端配合的端部的切割器48穿透。缸體的第二端連接到具有流體出口的基體21上。該出口最初用覆蓋基體底部的膜密封。該膜優(yōu)選地通過(guò)粘合劑附著在基體上。所述膜可以為熱封箔，或者可以為襯墊或壓敏粘合劑。
[0152]在使用時(shí)，活塞向缸體的第一端移動(dòng)，穿透該膜，并排出一定量的流體。流體的壓力破壞位于缸體的第二末端的密封件，從而使流體自由移動(dòng)通過(guò)通道。
[0153]塞子和活塞起到活塞或柱塞的作用，但是它們的獨(dú)立分別制造能夠提供以下端部:該端部足夠軟以密封缸體壁，同時(shí)又足夠硬以被推動(dòng)并穿透所述膜。所述塞子可具有變形接觸缸體壁的密封邊47?？赏ㄟ^(guò)兩步注射工藝形成具有一體塞子的活塞，其中分開(kāi)地加入兩種材料以提供強(qiáng)度和密封兩種功能。
[0154]在一個(gè)實(shí)施方案中，樣品制備裝置的基體21用于限定一組微流體通道、微流體端口和微流體腔。所述通道和腔在注塑過(guò)程中限定或在基體中加工從而使通道和腔的一側(cè)敞開(kāi)。在基體上固定柔性膜以覆蓋所述腔和通道的敞開(kāi)側(cè)，并覆蓋端口以將分配器中的試劑與環(huán)境隔尚。
[0155]壁(66、61)作為分配器端口和通道之間的阻擋件作用，并且防止分配器中的試劑(如裂解液或酶)暴露于環(huán)境中。在端口處的液壓的作用下，所述膜在壁與膜接觸的表面上的某一點(diǎn)撓曲，從而允許流體流出端口。
[0156]如圖9所示，在一個(gè)實(shí)施方案中，體積/空隙66基本上包圍壁67，壁67包圍端口53，這樣流體將流向通道而不是泄露穿過(guò)基體表面來(lái)污染其他區(qū)域，而與端口附近的撓曲點(diǎn)無(wú)關(guān)。所述空隙可為通道的一部分。優(yōu)選地，所述壁和空隙為環(huán)形的。一組或多組壁和空隙可以以同心圓的方式包圍端口，而至少一個(gè)壁接觸所述膜。所述壁和空隙被設(shè)置為使流體優(yōu)選地基本上充滿一個(gè)空隙，然后再流過(guò)壁至下一個(gè)空隙。優(yōu)選地，所述壁一體化地形成在基體21內(nèi)?？晒┻x擇的是，所述壁可以是撓性的，在流體的壓力下彎曲或破碎分裂。例如，可圍繞端口沉積硅壁。
[0157]如圖10所示，在另一個(gè)實(shí)施方案中，所述端口僅通過(guò)可以位于通道62內(nèi)的一點(diǎn)處的阻擋件61而與通道62分離。柔性膜在阻擋件上方撓曲，從而允許流體流過(guò)所述阻擋件，并沿著通道繼續(xù)流動(dòng)。
[0158]用戶擠壓流體的行為可能導(dǎo)致對(duì)流體計(jì)時(shí)的極大的不確定性。例如，凸輪從動(dòng)件部分、用戶的力和膜對(duì)基體的粘附力的不同都意味著撓曲點(diǎn)可以不同，反過(guò)來(lái)改變流體輸送位置的點(diǎn)或者與分配的第二流體混合的點(diǎn)。所述膜在低流速下較早移動(dòng)或是在高流速下較晚移動(dòng)。此外，高速更容易在流體中攜帶氣泡。
[0159]因此，除了壁67和空隙66之外，端口 53可通過(guò)連接通道63、儲(chǔ)液槽64和排出槽65而與通道62分隔。這些微流體組件的作用是消除流體離開(kāi)端口 53的時(shí)間和速度的變化，從而使平滑的、精確定時(shí)的流體進(jìn)入通道62。如圖9所示，儲(chǔ)液槽可為足夠大的空隙66或是單獨(dú)的腔64。選擇微流體組件(如儲(chǔ)液槽、空隙和通道)的體積，從而對(duì)流體的流出定時(shí)以在通道62中與另一流體混合。
[0160]通過(guò)允許迸發(fā)流體流入儲(chǔ)液槽64 (可以較早較慢或者較晚較快地充滿)，任何完全充滿儲(chǔ)液槽的方式均保證從儲(chǔ)液槽的流出發(fā)生在比初始迸發(fā)本身更可預(yù)測(cè)的時(shí)間。流體的流動(dòng)由表面張力確定，而非由重力或位置確定。儲(chǔ)液槽和儲(chǔ)液槽出口被設(shè)置為保證流體完全充滿儲(chǔ)液槽，并且在流體流出之前空氣排出儲(chǔ)液槽。出口的尺寸小于儲(chǔ)液槽的尺寸。從而流體在流出之前潤(rùn)濕整個(gè)儲(chǔ)液槽。優(yōu)選地，所述出口的面積小于儲(chǔ)液槽表面積的20%，更優(yōu)選地小于10%。優(yōu)選地，所述出口的橫截面寬度或直徑小于儲(chǔ)液槽周長(zhǎng)的20%，更優(yōu)選地小于10%。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)知道如何基于流體性質(zhì)來(lái)設(shè)計(jì)相對(duì)尺寸。
[0161]第二類分配器最初是空的。如圖4所示(右側(cè))，該分配器可包括第二類缸體26，第二類缸體的第一端與塞子30接合，而第二端附連至具有流體端口 28的基體。在與流體端口連接的第一通道中混合的兩種或更多種流體進(jìn)入第二類缸體并填充該缸體的一部分。過(guò)多的流體和空氣可通過(guò)位于缸體側(cè)壁的排出口 32排出。當(dāng)活塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，其首先通過(guò)排出口排出殘留的空氣，然后通過(guò)位于缸體的第二端的流體端口置換回流體?？蛇x地，所述活塞可在到達(dá)缸體的端部之前停下，使得缸體內(nèi)所含的空氣不會(huì)被推送至通道。流體沿著不同于將流體帶入缸體中的第一通道的微流體通道移動(dòng)。所述流體不能沿著第一通道回流，這是由于(不可壓縮的)流體被前一缸體中的活塞阻礙在端部，而前一缸體本身被凸輪軌道的平坦端口 44鎖定在適當(dāng)位置。
[0162]在第二通道內(nèi)的混合流體可進(jìn)入另一個(gè)容器以與其他流體混合或者流至傳感器以被檢測(cè)。
[0163]提供第三類分配器以接收來(lái)自上述拭子或來(lái)自注射器的生物樣品，或是使用樣品制備裝置內(nèi)置的成形收集瓶接收生物樣品。如圖4所示，所述分配器可包括第三類缸體25，第三類缸體的第一端具有用于容納活塞的開(kāi)口，而固定在基體21上的第二端具有出口 27。樣品通過(guò)重力沿著傾斜通道22流入，經(jīng)由第一開(kāi)口或經(jīng)由在缸體25的壁的端口進(jìn)入缸體25。第一用戶操作將活塞29接合到缸體25中。在預(yù)定的起始位置之前，第一缸體的壁的排出孔或缺失部允許流體排放。此外，活塞從起始位置到終止位置的沖程限定了排出缸體的已知體積。
[0164]活塞29起初是與缸體25分開(kāi)的，在操作之后移動(dòng)并與缸體25接合。缸體25的頂端可以逐漸變窄，使得所述活塞在與缸體接合并相對(duì)于缸體的側(cè)面密封之前具有一定的側(cè)向容差。
[0165]在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，來(lái)自第三類分配器的流體與來(lái)自第一類分配器的流體混合并進(jìn)入第二類分配器。
[0166]如圖5和圖9所不,在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，設(shè)置有5個(gè)缸體/活塞:第一缸體/活塞用于接收所述樣品流體；第二缸體/活塞含有裂解緩沖液；第三缸體/活塞用于接收和混合所述裂解緩沖液和樣品；第四缸體/活塞包含用于核酸反應(yīng)的試劑；以及第五缸體/活塞用于接收和混合裂解緩沖液/樣品混合物以及用于核酸反應(yīng)的試劑。所示的第二和第三缸體是第一類缸體的例子。所示的第三和第五缸體的是第二類缸體的例子。圖9示出了對(duì)蓋10的旋擰作用，其旋轉(zhuǎn)凸輪軌道并使活塞移動(dòng)。優(yōu)選地，所述蓋具有表面構(gòu)造特征40(如滾花表面或凹痕)以增強(qiáng)抓握。
[0167]在一個(gè)實(shí)施方案中，成對(duì)的活塞被設(shè)置為一起移動(dòng)，以使流體能夠同時(shí)從缸體中排出因而允許在流動(dòng)過(guò)程中混合。
[0168]優(yōu)選地，所述成對(duì)的活塞一起形成，更優(yōu)選為形成一體注塑模制部件。
[0169]傳感器盒
[0170]一旦流體樣品已經(jīng)制備，將其輸送到傳感器盒80，所述傳感器盒具有位于殼體內(nèi)的傳感器芯片100。最終的混合流體沿著通道流動(dòng)，并經(jīng)由管口 59進(jìn)入傳感器盒殼體(參見(jiàn)圖9)。
[0171]盒可以是一次性的，在這種情況下:僅需要一次反應(yīng)夠用的試劑；用戶不需要接觸或使用內(nèi)部；并且系統(tǒng)不需要外圍設(shè)備來(lái)清潔或翻新盒。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，傳感器盒殼體最初至少部分地位于樣品制備裝置內(nèi)或鄰接樣品制備裝置。在圖13中示出了與傳感器盒接合的樣品制備裝置。在圖13中示出了部分移出的傳感器盒。
[0172]在截面圖15中示出了傳感器盒，其具有位于殼體內(nèi)的樣品流體端口 84、空氣端口85、電連接器83、密封塊87、微流體容器101、散熱器105和密封楔子86。端口 84由通過(guò)一層或多層的孔限定，這些層提供吸附或密封功能。優(yōu)選地，為了防止傳輸過(guò)程中的流體泄漏，一層為設(shè)置成密封管口 59周圍的襯墊，而另一層為吸附性材料。
[0173]一旦在傳感器盒內(nèi)部，流體流過(guò)傳感器芯片。提供多個(gè)微流體容器101以接收所述流體，微流體容器均暴露于一個(gè)或多個(gè)傳感器。容器的頂部最初是打開(kāi)的以使流體流入，在通過(guò)傳感器檢測(cè)之前變成密封。為了確保流體的均勻和充分分配，在傳感器表面上方存在表面以產(chǎn)生使流體流動(dòng)的空隙。該空隙的高度被設(shè)計(jì)為沿芯片表面提供毛細(xì)作用。該空隙應(yīng)設(shè)計(jì)成使得流體毛細(xì)作用力大于重力。該空隙可以是基本上恒定的或朝著遠(yuǎn)離端口的一端減小，從而隨著流體進(jìn)入孔而提供連續(xù)的毛細(xì)作用。最佳高度取決于多種因素，如所用材料、流體粘度和流體體積。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，空隙高度大于100 μ m、大于300 μ m、或大于700 μ m，并且小于3mm、小于2mm、或小于1mm。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，表面活性劑(如Triton、硅氧烷、BSA、CHAPS等)涂布所述孔和/或芯片表面，以便改善流動(dòng)性。
[0174]微流體空間或微流體容器是指設(shè)計(jì)用于接收和保持流體的微米尺寸的結(jié)構(gòu)。例如，微流體體積可以是通道、腔或孔。
[0175]在圖16-18所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，所示的密封塊87處于從非密封到密封的各種狀態(tài)。通過(guò)使密封楔子86作用于該密封塊以使之接合到微流體空間101的頂部，從而將微流體空間密封以避免流體橫向流動(dòng)和流體泄漏到外部。這種隔離可以防止相鄰腔之間腔特定試劑與反應(yīng)副產(chǎn)物的污染，同時(shí)確保腔之間的電絕緣。在封閉時(shí)，一些流體會(huì)擴(kuò)散到未填充的腔內(nèi)，而一些流體會(huì)流過(guò)芯片進(jìn)入溢流腔?？蛇x地，可以沒(méi)有溢出腔，而是過(guò)量流體可收集在殼體內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，在傳感器芯片周圍設(shè)置邊緣以保持流體。邊緣可以連接至所述密封塊87以及PCB83，從而在非密封位置時(shí)使空隙偏置，然后當(dāng)所述密封塊在密封位置時(shí)收縮。
[0176]密封塊87和傳感器芯片100的組合提供了用于保持流體的結(jié)構(gòu)、用于移動(dòng)所述塊和傳感器芯片以密封和隔離腔室的裝置、提供參照電極的電極、可暴露于各腔的試劑、多個(gè)傳感器以及連接到分析儀的連接器。
[0177]在一個(gè)實(shí)施方案中，使用多個(gè)類型的傳感器來(lái)確定流體的多種性質(zhì)。例如，可以使用溫度、化學(xué)發(fā)光、熒光、PH值、[Na+]、[K+]以及其它離子濃度傳感器。在第二個(gè)實(shí)施方案中，具有相同傳感器類型的一系列傳感器通過(guò)使樣品與各腔中不同試劑或試劑混合物反應(yīng)來(lái)檢測(cè)流體。因此，盡管流入到各腔中的流體基本上是相同的，可以通過(guò)加入多種分析物特異性試劑(ASR)來(lái)確定多種性質(zhì)，從而確定各分析物是否存在。ASR可以是序列特異性或等位基因特異性引物、抗原特異性抗體或選定的與樣品中靶標(biāo)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的其它試劑。
[0178]通過(guò)樣品的可能成分的知識(shí)，例如核酸堿基、蛋白質(zhì)類型、或分子以及這些成分與指定試劑的副產(chǎn)物(包括空白副產(chǎn)物的情況)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠識(shí)別其組成。識(shí)別的精確度依賴于試劑的特異性和可能組分的范圍。例如，多克隆抗體僅表明該樣品是否含有蛋白家族中的一員，而單克隆抗體能夠識(shí)別特定的蛋白質(zhì)。在前者的情況下，如果樣品可能僅包含該蛋白家族中的一員，特定的蛋白質(zhì)將是已知的。類似地，序列特異性引物將表明樣品核酸是否含有與引物互補(bǔ)的序列。目的序列可以為單核苷酸多態(tài)性(SNP)，在這種情況下，引物可以是等位基因特異的引物，從而識(shí)別生物樣品核酸的單個(gè)堿基。監(jiān)測(cè)檢測(cè)副產(chǎn)物的傳感器的輸出可以用于確定兩個(gè)腔之間的信號(hào)變化的差別。信號(hào)變化可計(jì)算為信號(hào)從反應(yīng)開(kāi)始到反應(yīng)結(jié)束時(shí)的變化、或隨著反應(yīng)進(jìn)程實(shí)時(shí)變化。該反應(yīng)可以是單個(gè)反應(yīng)(核苷酸摻入核酸模板)、持續(xù)反應(yīng)(DNA的等溫?cái)U(kuò)增)、或周期性反應(yīng)(DNA的聚合酶鏈反應(yīng)擴(kuò)增)。更多細(xì)節(jié)可參見(jiàn)專利US7686929和US7888015，這里通過(guò)引用的方式將其并入本文中。
[0179]蛋白激酶反應(yīng)也可以按照如下方式進(jìn)行和監(jiān)測(cè)。激酶為磷酸轉(zhuǎn)移酶，其催化ATP的Y磷酸轉(zhuǎn)移到指定氨基酸131的游離羥基基團(tuán)，所述氨基酸例如為絲氨酸、蘇氨酸和酪氨酸；這些氨基酸稱為磷酸受體。磷酸轉(zhuǎn)移反應(yīng)期間ATP的水解導(dǎo)致游離氫離子的釋放。
[0180]蛋白激酶的底物可以是蛋白質(zhì)，以及長(zhǎng)度為18-20個(gè)氨基酸的肽。典型地，肽由蛋白激酶活性位點(diǎn)的能力識(shí)別，以容納同源底物。根據(jù)蛋白激酶的家族，一部分特異性可以通過(guò)磷酸受體氨基酸周圍的氨基酸序列來(lái)得到。因此，特定的肽序列可用于監(jiān)測(cè)體外的激酶活性。
[0181]肽是小片段的蛋白質(zhì)，其長(zhǎng)度通常含有18-20個(gè)氨基酸。肽往往缺乏二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)(所述二級(jí)和三級(jí)結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成了相應(yīng)的蛋白質(zhì)的理化性質(zhì))，從而使它們更容易處理。
[0182]例如，肽可在各個(gè)微流體腔中固定化。每個(gè)單獨(dú)的腔中含有序列特異性的肽，其可以通過(guò)特定激酶或激酶家族識(shí)別。激酶可被引入到腔中作為:細(xì)胞裂解物；可溶性純化的天然或重組蛋白質(zhì)；通過(guò)結(jié)合在微珠上的抗體或親和標(biāo)簽固定到微珠上?？梢酝ㄟ^(guò)酶切或其他替代方式釋放固定化的蛋白激酶。
[0183]為了開(kāi)始反應(yīng)，釋放所述肽。如果磷酸受體氨基酸周圍的序列與相應(yīng)的激酶序列互補(bǔ)，可以發(fā)生磷酸化反應(yīng)，其中，來(lái)自ATP的水解的磷酸根通過(guò)激酶轉(zhuǎn)移到肽上。所述生化反應(yīng)產(chǎn)生氫離子副產(chǎn)物，然后氫離子副產(chǎn)物可以被傳感器檢測(cè)到。該反應(yīng)在圖20中示出(參見(jiàn)參考文獻(xiàn) Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L, B1chemistry,第 5 版，2002)。
[0184]在加入待檢流體之前或之后，可向各腔中加入ASR和其它試劑。例如，芯片表面、腔壁或密封塊可沾有微升含量的試劑，然后在使用傳感器盒檢測(cè)前，使所述試劑干燥以便短期或長(zhǎng)期儲(chǔ)存。該試劑可使用市售的沉積設(shè)備來(lái)沾染，包括噴墨打印機(jī)(壓電或熱啟動(dòng))、絲網(wǎng)印刷和微分配移液管。在流體密封在腔中并且所述試劑溶解在流體中之后，如果目標(biāo)分析物存在，則發(fā)生反應(yīng)，其中目標(biāo)分析物的副產(chǎn)物由傳感器檢測(cè)。副產(chǎn)物可以是化學(xué)、離子、或物理性質(zhì)(如熱)。
[0185]在干燥后，試劑可以被實(shí)體(例如蠟)覆蓋或固定在實(shí)體(例如蠟)中，在實(shí)體熔化后試劑釋放在待檢測(cè)流體中。因此，可以確保在流體分離進(jìn)入腔之前或者在所述傳感器連接到檢測(cè)線路之前不會(huì)發(fā)生反應(yīng)。在圖1示出的優(yōu)選實(shí)施方案中，傳感器盒80連接至樣品制備裝置70以接收流體，然后移除傳感器盒80以連接到分析儀110。在用戶操作的應(yīng)用中，用戶何時(shí)移動(dòng)盒是不確定的，因此控制反應(yīng)的時(shí)機(jī)是非常重要的。
[0186]該試劑可先沉積在腔內(nèi)，然后用所述實(shí)體包覆。
[0187]可選地，所述試劑可混合到蠟中，并將混合物沉積在腔中。
[0188]該實(shí)體的熔點(diǎn)優(yōu)選地低于芯片運(yùn)行溫度且高于環(huán)境溫度。所述實(shí)體優(yōu)選地相對(duì)于腔內(nèi)反應(yīng)具有惰性且不溶于樣品流體。
[0189]蠟是通常不溶于水、在接近室溫下可塑并且在相對(duì)較低的溫度(例如40°C以上)下熔化的化合物。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，蠟在初始條件下基本上不溶于提供的一定體積的流體。實(shí)際上，這可能意味著在體積被密封且加熱器打開(kāi)之前，小于5%的試劑在流體中溶解。所述蠟可以是石蠟。
[0190]優(yōu)選地，在殼體內(nèi)具有與控制器連接的加熱器和溫度傳感器。當(dāng)流體被輸送到密封并相互隔離的微流體體積時(shí)，控制器可開(kāi)啟加熱器以控制蠟中的試劑與流體之間的反應(yīng)時(shí)機(jī)。加熱器和溫度傳感器可集成在半導(dǎo)體芯片112、電路板116或密封塊87上。
[0191]微流體
[0192]微流體腔101可通過(guò)在半導(dǎo)體芯片的傳感器上方的部分被移除的薄膜提供。該膜提供了廉價(jià)層，形成穿過(guò)該層的孔以提供腔的側(cè)面。腔底部由傳感器表面提供。所述膜具有符合傳感器表面的表面以便密封。這些孔可以通過(guò)激光切割、水射流、打線(routing)、鉆孔或者模具切割來(lái)產(chǎn)生。存在切割膜的商業(yè)方法，以提供微升量級(jí)的容積。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，該容積小于10 μ L、小于5 μ 1、小于I μ 1、或小于0.2 μ I。該膜可以是壓敏粘合劑、柔性PCB、剛性PCB、具有粘合劑的密封墊、底部填充的環(huán)氧樹(shù)脂、或BondPly片(一層丙烯酸層，受熱時(shí)其提供粘合劑層)。該膜可包括PCB，以提供圖12所示的層疊結(jié)構(gòu)116。
[0193]如圖12的優(yōu)選實(shí)施方案所示，傳感器芯片100包括半導(dǎo)體芯片112，該半導(dǎo)體芯片集成了一系列傳感器、加熱器、溫度傳感器、控制電路和含有微流體腔101的層疊結(jié)構(gòu)116(其覆蓋傳感器)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，傳感器是離子敏感場(chǎng)效應(yīng)晶體管(ISFET)，其檢測(cè)水解反應(yīng)時(shí)釋放或吸收的質(zhì)子。優(yōu)選地以標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝制備半導(dǎo)體芯片，從而降低制造成本并提高可靠性。該層疊結(jié)構(gòu)可包括印刷電路板(PCB)，其提供了半導(dǎo)體芯片和分析儀110之間的電連接83。PCB邊緣或PCB的連接器插入分析儀110，同時(shí)提供機(jī)械和電連接。圖12顯示了產(chǎn)生雙面電路板116的層疊結(jié)構(gòu)，其具有:
[0194].芯材料125，其可為由聚亞酰胺制成的柔性結(jié)構(gòu)(100-150μπι厚)；
[0195].覆層121、123、127，其在相鄰層之間提供絕緣(20-50 μ m厚)；
[0196]?導(dǎo)電電鍍層124、126，其被蝕刻以提供電路軌道(20_50 μ m厚)，半導(dǎo)體芯片112通過(guò)對(duì)準(zhǔn)芯片和電鍍層126的焊盤(pán)129而與PCB電連接；
[0197]?銀/氯化銀墨水122，其被印刷以提供電極(1-10μπι厚)；以及
[0198]?壓敏粘合劑128，其在腔之間提供與半導(dǎo)體芯片的密封機(jī)械連接(30-80 μ m厚)。
[0199].這些層中的部分可選擇性地除去，以提供所需的電通路或允許接觸前一層。
[0200]作為上述膜的第一替代方式，可利用MEMS技術(shù)在半導(dǎo)體芯片上直接提供微流體結(jié)構(gòu)。也可以使用Post-CMOS處理步驟，如可使用光刻技術(shù)建立聚酰亞胺層、SU-8、和/或S12，所述層限定出微流體孔。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知這樣的技術(shù)，并且根據(jù)應(yīng)用選擇結(jié)構(gòu)、工藝和材料。
[0201]作為第二替代方式，微流體結(jié)構(gòu)可以形成為密封塊的一部分?？梢栽趬K的注塑成型時(shí)形成這些孔，或者可以通過(guò)熱壓印或適合于大批量制造的其他技術(shù)來(lái)形成這些孔。
[0202]在任何情況下，微流體結(jié)構(gòu)是由感測(cè)表面、塊表面和限定各體積的壁的結(jié)構(gòu)的組合來(lái)提供的。所述組合被設(shè)置為使得流體可以流過(guò)表面之間的空隙進(jìn)入開(kāi)口孔，所述組合可移動(dòng)以封閉空隙并隔離單個(gè)反應(yīng)腔。
[0203]電極
[0204]所述傳感器芯片包括暴露于各個(gè)腔的電極。在使用時(shí)，電極向流體提供參照電壓，以使該檢測(cè)系統(tǒng)能夠設(shè)定晶體管的閾值電壓。電極92、93、122可以例如是銀/氯化銀、金或鉬。
[0205]電極122可以是絲網(wǎng)印刷到傳感器芯片表面上或與傳感器芯片耦合的PCB表面上。該電極可以是購(gòu)自DuPont公司的銀/氯化銀組合物5874?？蛇x地，電極由PCB上的電路軌道提供。圖11示出了暴露于微流體腔101的邊緣的兩個(gè)電極路徑92、93。電極路徑接觸交替的腔，使得相鄰的腔暴露于不同的電極路徑。這樣，在通過(guò)對(duì)各個(gè)電極路徑使用不同的參照電壓V1、V2并且使用各腔中的傳感器在檢驗(yàn)之前檢測(cè)到泄露，從而確定在特定腔中是否存在相鄰腔的電壓。例如，一個(gè)電極通路電壓可設(shè)定為0V,而另一個(gè)為3V。只有暴露于具有3V電壓的電極的傳感器能夠表明檢測(cè)；該相鄰腔/傳感器電壓的檢測(cè)可以指示腔之間的流體泄漏。該錯(cuò)誤可以報(bào)告給用戶、分析儀110或外部計(jì)算機(jī)。
[0206]本文所用的“外部”是指與所討論或所要求保護(hù)的裝置或方法相關(guān)但非必要的部分的特征。
[0207]如圖12所示，該電極可以是層疊結(jié)構(gòu)116的一部分。為了保護(hù)PCB免受環(huán)境的危害，PCB (包括電極)覆蓋有覆蓋層121。由于某些化學(xué)反應(yīng)(例如PCR)對(duì)金屬的存在敏感，因而這具有使電極暴露于流體的面積最小的額外優(yōu)點(diǎn)。切割層疊結(jié)構(gòu)116，以僅暴露電極的橫截面，從而以最小表面積提供參照信號(hào)。優(yōu)選地，如上所述，在產(chǎn)生上述微流體體積的過(guò)程中暴露所述電極。
[0208]從樣品制備設(shè)備中拔出盒的同時(shí)與楔子接合，從而將覆層向下推到芯片上來(lái)隔離各個(gè)腔。圖16至圖18示出與具有傾斜面89的楔子86連接的卡扣81，其與塊87的傾斜面接觸，使得卡扣81的水平運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致塊87的豎直位移，從而使所述流體從一端流過(guò)芯片并密封所述腔。
[0209]圖18示出了接合在樣品制備裝置中的盒。在樣品制備裝置上的懸臂71具有靈活接觸且拉緊盒的卡扣81的鉤子，使得盒的取出會(huì)拖動(dòng)卡扣81和楔子86從而操作塊87。隨著運(yùn)動(dòng)結(jié)束，鉤子71滑到突起部82上以便釋放卡扣從而松開(kāi)盒。
[0210]為了完成測(cè)試系統(tǒng)，傳感器芯片與運(yùn)行該電路的電源、監(jiān)測(cè)所述傳感器信號(hào)并確定所述樣品屬性的信號(hào)處理裝置、用于存儲(chǔ)處理前和處理后的值的存儲(chǔ)器以及使設(shè)備與外部處理器(如計(jì)算機(jī)或儀器)接口連接的輸入/輸出(I/o)電路連接。
[0211]在一個(gè)實(shí)施方案中，傳感器芯片本身還包括信號(hào)處理電路、存儲(chǔ)器和I/O電路。
[0212]在圖21所示的另一個(gè)實(shí)施方案中，盒80插入到分析儀110中，該分析儀包括殼體以及信號(hào)處理電路、存儲(chǔ)器、傳感器接口和I/o電路。
[0213]在另一個(gè)實(shí)施方案中，盒包含自身供電的電池，并且半導(dǎo)體芯片包含信號(hào)處理器和控制器。
[0214]根據(jù)作為來(lái)自電路的廢物和作為化學(xué)環(huán)境的一部分(例如，對(duì)于PCR而言，在95°C_60°C之間的熱循環(huán))產(chǎn)生的熱量，該裝置的溫度可能會(huì)過(guò)高而不利于操作。如圖22中所示，可在分析儀殼體中集成風(fēng)扇111以冷卻該裝置和耦合在傳感器芯片上的散熱器105，從而增強(qiáng)散熱。環(huán)境空氣可被引入分析儀殼體，然后引導(dǎo)通過(guò)連接分析儀和盒的端口。
[0215]作為一個(gè)替代方案，Peltier元件可以集成到傳感器芯片上，由分析儀供電以加速熱交換。
[0216]與以毫升量級(jí)操縱和檢測(cè)流體的現(xiàn)有系統(tǒng)相反，本發(fā)明的實(shí)施方式可使用更小的體積，從而使所述裝置能夠更小并且使用更少的試劑體積。然而，由于組分、死體積和組件彎曲的變化意味著混合的變化將超出適合反應(yīng)的范圍，所以已知方法的簡(jiǎn)單小型化在簡(jiǎn)化、自動(dòng)化、大量制造產(chǎn)品方面困難重重。本文所述的設(shè)計(jì)易于制造，如活塞和缸體可由宏觀尺寸制造，從而在精確分配微升流體的同時(shí)保證強(qiáng)度和質(zhì)量。此外，由于僅需要單一動(dòng)作來(lái)使所述裝置完成正確比例的混合，因此用戶不需要精確操作。類似地，通過(guò)提供暴露于各個(gè)傳感器的微流體孔而有力地處理分配的最終混合流體的體積，從而允許溢流進(jìn)入盒殼體并且以指定體積密封所述孔。
[0217]盡管如上所述已經(jīng)按照優(yōu)選的實(shí)施方式描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施方式僅是示意性的，權(quán)利要求并不限于這些實(shí)施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠根據(jù)公開(kāi)內(nèi)容做出修改和變型，這些修改和變型應(yīng)考慮為落入隨附的權(quán)利要求的范圍。不論是以單獨(dú)的形式還是以與本文中公開(kāi)或示出的任何其他特征的任何適當(dāng)組合的形式，可以將本說(shuō)明書(shū)中公開(kāi)或示出的每個(gè)特征并入本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種流體混合裝置，所述裝置包括: 基體，其限定a)具有開(kāi)口側(cè)的通道￠2)和b)流體端口(27，53)，其中所述端口通過(guò)阻擋件(67，61)與所述通道分隔；以及 膜，其附連在所述基體上并覆蓋所述通道的開(kāi)口側(cè)和所述端口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述膜的一部分被設(shè)置為在作用于所述端口的液壓下離開(kāi)所述基體，從而允許流體從所述端口流過(guò)所述阻擋件，并進(jìn)入所述通道中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述阻擋件圍繞所述端口，并且空隙(66)圍繞所述阻擋件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，還包括在所述端口和所述通道之間流體連通的儲(chǔ)存室，其中所述儲(chǔ)存室和所述儲(chǔ)存室到所述通道的出口被構(gòu)造為使得流體在排出之前填滿所述儲(chǔ)存室而不在所述儲(chǔ)存室中產(chǎn)生氣泡。
5.根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的裝置，還包括缸體(25，50，46，52，26)，其與所述基體成為一個(gè)整體，并且一端與所述流體端口連接，另一端適合容納活塞(29，33，30，35，36)。
6.一種生物樣品制備裝置，其包括: 殼體； 多個(gè)流體分配器(25，50，46，52，26，29，33，30，35，36)，其位于所述殼體內(nèi)； 用戶操作部件(10)，其與所述殼體連接并且相對(duì)于所述殼體是可移動(dòng)的；以及機(jī)械構(gòu)造(41，45)，其能夠?qū)⑺霾考倪\(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為所述流體分配器的順次運(yùn)動(dòng)和同時(shí)運(yùn)動(dòng)的預(yù)定組合，從而混合所述樣品和試劑。
7.—種生物樣品制備裝置，其包括: 至少兩個(gè)流體分配器(25，50，46，52，26，29，33，30，35，36)； 微流體通道(62)，其將所述流體分配器連接至接收室，其中所述流體分配器被設(shè)置為分配流體使得流體基本上同時(shí)流經(jīng)所述流體通道至所述接收室。
8.一種用于提取生物流體樣品的裝置，包括: 第一組件(I)，其具有手柄(2)以及位于所述手柄的一端的拭子(5)，該拭子用于在未壓縮狀態(tài)下吸收或吸附流體；以及 第二組件，其具有用于容納所述拭子的開(kāi)口，以及被設(shè)置為抵觸所述拭子以將所述拭子壓縮為壓縮狀態(tài)的腔(12)。
9.一種用于提取生物流體樣品的裝置，其包括: 手柄⑵； 拭子(5)，其位于所述手柄的一端用于吸收或吸附流體；以及 套管(3)，其被設(shè)置為沿著所述手柄滑動(dòng)以壓縮所述拭子。
10.一種感測(cè)樣品的生物學(xué)性質(zhì)的方法，包括以下步驟: 向微流體容器提供含有所述樣品的流體，每個(gè)容器具有傳感器和被實(shí)體包覆或固定在實(shí)體中的試劑； 熔化所述實(shí)體以使所述試劑受控地釋放，從而與所述樣品反應(yīng)； 將各容器中的試劑與所述傳感器的輸出信號(hào)關(guān)聯(lián)，從而確定所述樣品的性質(zhì)。
11.一種用于感測(cè)樣品的生物學(xué)性質(zhì)的盒，其包括: 殼體(80)； 半導(dǎo)體芯片(100，112)，其上集成有一系列傳感器； 一系列微流體孔(101)，其用于接收所述樣品； 試劑，其由位于各孔中的實(shí)體包覆或固定在該實(shí)體中； 加熱器，其被構(gòu)造為對(duì)所述實(shí)體提供熱量。
12.一種用于感測(cè)生物樣品的盒，其包括: 殼體(80)； 半導(dǎo)體芯片(100，112)，其上集成有一系列傳感器； 密封塊(87)，其與所述芯片間隔開(kāi)從而在之間形成空隙； 一系列孔，其在一側(cè)開(kāi)口以接收所述樣品， 其中所述密封塊和芯片被設(shè)置為在非密封位置和密封位置之間彼此相對(duì)移動(dòng)以封閉所述空隙，從而使所述孔彼此隔離。
13.一種用于生物學(xué)反應(yīng)的微流體裝置，所述裝置具有層疊結(jié)構(gòu)(116)并且包括: 平面基體(125，124)； 導(dǎo)電軌道(122)，其位于所述平面基體的主表面上； 絕緣層(121)，其覆蓋所述導(dǎo)電軌道和平面基體；以及 一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口(101)，其穿過(guò)所述層疊結(jié)構(gòu)以提供一個(gè)或多個(gè)微流體容器， 其中所述軌道僅在邊緣暴露于各個(gè)微流體容器以提供電極。
14.一種制造微流體裝置的方法，其包括以下步驟: a.提供平面基體； b.在所述基體上沉積第一組導(dǎo)電軌道； c.用共形絕緣層包覆所述軌道和基體； d.切割通過(guò)由步驟(i)至(iii)提供的層，從而形成僅暴露于所述導(dǎo)電軌道邊緣的開(kāi)□。
【文檔編號(hào)】B01L3/00GK104203411SQ201380017921
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2013年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月28日
【發(fā)明者】潘泰萊蒙·阿薩納修, 阿爾佩什·帕特爾, 大衛(wèi)·惠特克, 白樺, 約翰·帕爾默-費(fèi)爾加特, 丹尼爾·孔伯-奧爾福德, 薩姆·里德, 杰西卡·費(fèi)希爾, 查德·施奈德, 亞歷克斯·弗拉姆, 本·萊恩 申請(qǐng)人:Dna電子有限公司