CN105080626A - 包括检测仪器和微流体装置的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括检测仪器和微流体装置的系统。提供了一种系统，包括检测仪器和一个微流体装置，该检测仪器具有检测装置并且该微流体装置具有一个分析区域，该检测仪器具有至少一个固定的定位器以及对抗一种弹性偏置力可移动的至少一个定位器，该微流体装置是由该检测仪器可夹持的，这是通过使这些定位器与该微流体装置相接触并且使该至少一个被偏置的定位器将该微流体装置推在该至少一个固定的定位器上以便将该微流体装置定位在相对于该检测仪器的一个预定的位置中，并且其中当微流体装置被如此夹持时，该检测装置以及该分析区域被相互定位成用于在该分析区域上该检测装置的操作。

Description

包括检测仪器和微流体装置的系统
本申请是申请日为2011年9月21日，申请号为201180053392.2，发明名称为“用于扩增核酸的方法和仪器”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及用于扩增核酸的方法和微流体装置，涉及一种改进的微流体装置和一种操作微流体装置的方法，并且涉及一种包括检测仪器和微流体装置的系统。
背景技术
WO2010/041088描述了一种微流体装置和一种操作该微流体装置的方法。该微流体装置具有一个进行PCR反应的反应室。该反应室填充有一种凝胶并且对于进行该PCR反应所必需的试剂保持在该凝胶的基质内直到该微流体装置被使用。在使用之前该微流体装置可以与以稳定状态存在的这些试剂进行存储。该微流体装置还适合自动化使用。该微流体装置配备有一个将有待扩增的DNA与其他的细胞成分分离的分离室。
发明内容
根据本发明的一个第一方面，提供的一种扩增核酸的方法，包括：提供一个微流体装置，该微流体装置中有一个空间，该空间填充有一种凝胶介质，在该空间中的该凝胶介质的基质内支持了用于进行一种PCR反应的至少一种试剂；使一个含有核酸的样品与该凝胶介质进行接触；使用该至少一种试剂在该空间中对来自于该样品的核酸进行PCR扩增；并且其中与该凝胶介质进行接触的该样品包括全细胞或细胞裂解物，而未将该核酸与这些细胞的其他成分进行任何预先分离。
优选地该方法还包括对在这个微流体装置内的该PCR扩增的多种核酸产物进行分析。例如，这些核酸产物可以通过对这些PCR产物进行电泳分离来分析。
在一些实施方案中，所述分析可包括对这些PCR产物进行电泳分离。
该样品可以是一种口腔棉签样品或者一种血液样品。
依照本发明的一个第二方面，提供了一种用于核酸扩增的微流体装置，包括：一个空间，该空间填充有一种凝胶介质；该空间还包含用来进行一种PCR反应的至少一种试剂，该至少一种试剂被支持在该凝胶介质的基质之中；一个开口，该开口从该微流体装置的一个外表面延伸到该空间中的该凝胶介质；并且其中该开口没有用于将核酸与其他细胞成分分离开的装置。
优选地，该微流体装置包括与该空间处于流体联通的一个通道，该通道包含一种分离介质，该分离介质用于将一种PCR反应的多种核酸产物分离开。
对于本发明的该第一和第二方面，该凝胶介质在其中可以包含核苷三磷酸类，核酸引物和聚合酶中的至少一种。优选地在该凝胶介质的基质内支持了所有的这些试剂。
根据本发明的该第一和第二方面，该凝胶介质优选地具有一种均质性构成。此外，这些在该凝胶介质的基质内的PCR试剂优选地在该凝胶介质中是均匀分布的。
在本发明的该第二方面的一个特别优选实施例中，该微流体装置包括：一个通道以及从该外表面延伸到该通道的一个孔；一种凝胶，该凝胶被提供在该通道中并且可任选地部分地延伸进入该孔之中；一个液体空间，该液体空间没有该凝胶而用于接受一种液体，该液体空间至少部分地位于该孔中并且延伸到该凝胶，这样使得填充该液体空间的一种液体与该凝胶相接触；以及一个电极，该电极可接受在该孔中以便至少部分地位于该液体空间之中。
依照本发明的一个第三方面，提供了一个微流体装置，包括：一个通道以及从该装置的外表面延伸到该通道的一个孔；一种凝胶，该凝胶被提供在该通道中并且可任选地部分地延伸进入该孔之中；一个液体空间，该液体空间没有该凝胶而用于接受一种液体，该液体空间至少部分地位于该孔中并且延伸到该凝胶，这样使得填充该液体空间的一种液体与该凝胶相接触；以及一个电极，该电极可接受在该孔中以便至少部分地位于该液体空间之中。
依照本发明的一个第四方面，提供了一种操作微流体装置的方法，包括：提供一个微流体装置，该微流体装置具有一个通道，该通道包含一种凝胶；使用一个电极来施加一个电压以便引起沿着该通道的动电学运动；并且该电极与在该空间中的一种导电性液体相接触，该空间没有该凝胶并且该液体与该凝胶相接触。
该动电学运动可以包括电渗运动或电泳运动或两者的混合。
依照本发明的一个第五方面，提供了一种系统，该系统包括检测仪器和一个微流体装置，该检测仪器具有检测装置并且该微流体装置具有一个分析区域，该检测仪器具有至少一个固定的定位器以及对抗一种弹性偏置力可移动的至少一个定位器，该微流体装置是由该检测仪器可夹持的，这是通过使这些定位器与该微流体装置相接触并且使该至少一个被偏置的定位器将该微流体装置推在该至少一个固定的定位器上以便将该微流体装置定位在相对于该检测仪器的一个预定的位置中，并且其中当微流体装置被如此夹持时，该检测装置以及该分析区域被相互定位以用于在该分析区域上该检测装置的操作。
优选地，该微流体装置具有一个基底表面并且该检测仪器具有一个支持表面，当该微流体装置被夹持时该基底表面置于该支持表面上。
在一个优选实施例中，该微流体装置具有安排在一个矩形中的四个侧边缘。这些检测仪器具有至少两个固定的定位器以及至少两个弹性偏置的定位器。这样安排以便当该微流体装置被这些检测仪器夹持时，该至少两个固定的定位器与这些侧边缘中相邻的两个相接触，并且该至少两个弹性偏置的定位器与这四个侧边缘的不同的相邻的两个相接触。
该分析区域可以包括一个通道，在该通道中使用由该检测装置发射的一个光束检测一种分析物。在这种情况下，该光束的宽度大于该通道的宽度。当该微流体装置被该检测仪器夹持时，该微流体装置相对于该检测仪器的位置变化相对于该光束以及该通道的相对宽度是足够的小，这样使得该位置变化不影响在该通道中对该分析物的检测。
附图说明
下面是通过举例对本发明的实施例的更详细说明，参照附加示意图，其中：
图1是一个微流体装置的俯视平面图；
图2是图1的微流体装置的横断面图，该图是在图1的A-A线上取的；并且
图3是当该微流体装置被该检测装置夹持时，图1和图2的微流体装置的俯视平面图。
具体实施方式
如图1所示，通过举例，该微流体装置10是矩形的并且长约120毫米，宽约60毫米。参考图2，该微流体装置10是由一个上矩形玻璃板12和一个下矩形玻璃板14形成。该上玻璃板12的下表面16与该下玻璃板14的上表面18是通过一种合适的已知方法接合在一起的。热接合是优选的方法。该上板12的上表面20形成了该微流体装置10的一个上外表面并且该下玻璃板14的下表面22形成了该微流体装置10的一个下外表面。
如图2所示，该上玻璃板12的厚度(如图2所示的高度)比该下玻璃板14的厚度大。通过举例，该上玻璃板可以具有3毫米的厚度并且该下玻璃板可以具有1毫米的厚度。
该微流体装置10配备有第一孔24，第二孔26，第三孔28和第四孔30。这些孔24，26，28，30中的每一个孔都用来接收一个对应的电极，如下面将要详细讨论的。该第一孔24在图2中以纵向(垂直)截面显示。正如图2所示，每个孔采取圆柱状孔的形式，这些孔在该上板12的上表面20和下表面16之间钻穿该上板12。该第一孔24，第二孔26，第三孔28和第四孔30中的每一个孔具有一个大约2毫米到3毫米的直径。
该微流体装置10还具有一个进行聚合酶链式反应(PCR)扩增工艺的内室32，如下面将要详细讨论的。该PCR室32在形状上是圆柱形的并且在将该上玻璃板12和该下玻璃板14接合在一起前已经通过以下而形成：从该上玻璃板12的下表面16开始，钻一个部分路径进入该上玻璃板12的圆柱形孔
该微流体装置10还具有一个样品收集孔34。该样品收集孔34具有一个具有更大直径的上圆柱部分36和一个具有更小直径的下圆柱部分38。如图2所示，该样品收集孔34的下部分38在该上部分36与该PCR室32之间延伸。该样品收集孔34是通过以下而形成的：首先是用一个大直径钻头从该上表面20钻进该上玻璃板12。这样形成了该上部分36。然后用一个小直径钻头在该上部分36与该PCR室32之间进行钻孔以形成该下部分38。
该微流体装置10还具有一个样品传送通道40和一个分离通道42。
正如图1所示，该样品传送通道40从该第一孔24延伸至该PCR室32并且从该PCR室32延伸至该第二孔26。如图2所示，该样品传送通道40直接开放进入该第一孔24并且还直接开放进入该PCR室32。尽管未在这些附图中显示，该样品传送通道40直接开放进入该第二孔26。该样品传送通道40的横断面尺寸一般来说小于500微米(尽管可以用较大的尺寸)。例如，该样品传送通道40可以有一个大约100微米的宽度和一个大约20微米的深度。该样品传送通道40是在该上板12与该下板14接合在一起之前，通过在该下板14的上表面18上形成一个适当截面和尺寸的凹槽而形成的。在这两个板12，14接合时，该上板12的下表面16将该凹槽封闭以形成该样品传送通道40。
如图1所示，该分离通道42从该第三孔28延伸至该第四孔30。该分离通道42直接开放进入该第三孔28和该第四孔30。该分离通道42和该样品传送通道40具有相似的尺寸，并且以相似的方式形成。
该样品传送通道40和该分离通道42在两者的一个交叉点43处彼此处于流体联通。
此外，该微流体装置10配备有四个电极插头44，其中的一个显示在图2中。这四个电极插头44优选地是彼此相同的，但是不必如此。每个电极插头44是从一个由绝缘材料制成的帽46和一个穿过该帽46的电极48而形成的。如图2所示，该帽46的大小是使得它可以插入到这些孔24，26，28，30中的一个以形成一个紧密密封。
该第一孔24，第二孔26，第三孔28和第四孔30的表面，该PCR室32，该样品收集孔34，该样品传送通道40和分离通道42被硅烷化以减少在使用时核酸对该玻璃的结合。在该上板玻璃12和该下玻璃板14在已连接在一起以后进行硅烷化。该微流体装置10在被放在一个烘箱里在90℃过夜干燥以前用水清理并且用空气干燥。然后将该装置10保存在一个干燥器里直到进行硅烷化。(对用于容纳这些硅烷化试剂的玻璃仪器进行相似处理。)将异辛烷(1000微升)与三氯(1H，1H，2H，2H)全氟辛基硅烷(145微升)混合。该混合物被泵入到该微流体装置10里并且穿过这些通道40，42和这些孔/室24，26，28，30，32，34。搁置五分钟后，通过泵空气通过该微流体装置来清除该混合物。然后用异辛烷清洗该微流体装置10，接着用空气进行干燥。最后，将丙酮，然后空气，然后水泵入通过该微流体装置10。在如下所述将该微流体装置10填充不同凝胶之前，将其在一个烘箱中烘干一小时。
首先，将该样品传送通道40用一种琼脂糖凝胶50填充。为了形成该琼脂糖凝胶50，将低熔点琼脂糖溶解在无核酸水中并且在75℃将该溶液加热10分钟。该琼脂糖的最终浓度是1.5％(重量：重量)。如下将该琼脂糖凝胶50插入到该样品传送通道40里。首先，将该第三孔28和该第四孔30，以及还有该样品收集孔34的上部分36用合适的紧塞堵塞，这些塞子占据了孔28，30，36的大部分空间。然后，当该凝胶已形成，但是同时该凝胶仍处于熔化状态时，将其通过该第一孔24减压注入到该样品传送通道40里。在这个过程中，该琼脂糖凝胶50通过该样品传送通道40传递至该第二孔26。考虑到事实是该样品收集孔34是被堵塞的，该琼脂糖凝胶50没有进入该PCR室32，或者只小程度地进入(该PCR室32与该样品传送通道40处于液体联通)。一旦该琼脂糖凝胶50到达了该第二孔26的基底，注射停止。然后允许该凝胶在该样品传送通道40里凝固并且把该第一孔24和该第二孔26清理掉凝胶。
然后该分离通道42用聚环氧乙烷凝胶52填充。该聚环氧乙烷凝胶52是通过用一种长时间搅拌的方法，将聚环氧乙烷在无核酸Tris-EDTA缓冲液中混合至浓度为2.5％(重量：重量)而进行制备。在该凝胶52凝固之前将其引入到该分离室42里。为了引入该聚环氧乙烷凝胶52，该第一孔24和该第二孔26以及该样品收集孔34是被堵塞的。然后将该熔化态的凝胶经由该第三孔28减压引入到该该分离室42里。这个过程是持续的直到该聚环氧乙烷凝胶到达该第四孔30的基底。在该聚环氧乙烷凝胶52凝固后，凝胶被从该第三孔28和该第四孔30清除。
在将该聚环氧乙烷凝胶52引入到该分离通道42中的过程中，少量的琼脂糖凝胶50被从该样品传送通道40和该分离通道42的交叉点43处移去。这部分琼脂糖凝胶50被运至该第四孔30并且不为任何目的。
在这个实例中，该PCR室32由一种凝胶54填充，该凝胶54包含进行PCR必需的所有试剂。这些试剂被容纳在该PCR室32内的凝胶54的基质内。这些试剂是众所周知的用于进行PCR扩增反应的标准试剂。由此可见，这些PCR试剂包括充当引物的核酸序列以便扩增预订部分的引入到该PCR室32中的样品核酸。这些试剂还包括核苷三磷酸类和一种聚合酶。
优选地，这些试剂将包括一种染料，该染料与该PCR反应产生的核酸片段结合。例如，该染料可以是一种荧光染料或者一种对比色检测有强烈吸收峰的染料。如下面所讨论的，在对这些DNA片段后续分离中该染料是用来辅助DNA片段检测的，这些DNA片段产生于该PCR反应中。
通过具体实例，这些PCR试剂包含下面的组分。如下面所讨论的，右栏的浓度是用该凝胶1：1稀释前的浓度。
包含这些PCR试剂的凝胶如下形成。将低熔点琼脂糖以3％的浓度(重量：重量)溶解在无核酸水中并且然后在75℃加热10分钟。当该凝胶已形成并且同时该凝胶仍处于熔化状态时，将其与等体积的一种溶液混合，该溶液包含在该PCR室32中所需的所有试剂(这些试剂在该溶液中以双倍于最终所需浓度存在)。充分混合后，该仍处于熔化状态的凝胶和这些PCR试剂一起，通过该样品收集孔34的下部分38被注入到该PCR室32里。该PCR凝胶54和包含在该样品传送通道40中的琼脂糖凝胶50接触。然后允许该PCR凝胶54在该PCR室32中凝固。
如将所理解的，在该PCR凝胶54中的琼脂糖凝胶的最终浓度为1.5％(重量：重量)。
该样品收集孔34，以及该第一孔24，第二孔26，第三孔28和第四孔30保持空的状态。
一旦该微流体装置10已经装载如上面所讨论的凝胶和试剂，使用前可以在4℃冷藏大约四周。
下面是通过举例对该微流体装置10的一个潜在用途的一个说明。在这个实例中，该微流体装置10被用来扩增包含于人类细胞中的DNA，这些细胞是经由口腔棉签法得到用于DNA分析目的。包含于该PCR凝胶54中的这些引物是被选择以扩增用于DNA分析的人类DNA的预订基因座。扩增后，该PCR反应的这些DNA片段通过电泳分离进行分析。
首先，将该第一孔24，第二孔26，第三孔28和第四孔30填充一种合适的导电缓冲液。然后将一个电极插头44插入到每个孔24，26，28，30中以便使该插头的电极48位于该缓冲液里并且该插头的帽46将该孔密封，如图2所示。如下面所讨论的，这些电极48是用来在孔24，26，28，30之间施加电压的。
然后用口腔棉签法得到一个人类细胞样品。切下附有样品的棉签末端并且将其插入到该样品收集孔34里。由此可见，在该样品收集孔34里有处在在棉签的末端上的人类全细胞，。然后将一种合适的细胞裂解液引入到该样品收集孔34里。例如，该裂解液可以是一种常规的胍裂解液。该裂解液将棉签末端的细胞裂解并且该裂解液和该细胞溶胞产物一起从该样品收集孔34的下部分38移动到该PCR室32中的PCR凝胶54里。可以在该样品收集孔34里插入一个帽，不仅密封孔34并且还将该溶液和该细胞溶胞产物压进该PCR凝胶54里。
在这个过程中，该PCR凝胶54可以充当一个过滤器，防止较大的细胞碎片通过进入该PCR凝胶54的基质中。然而，这个并不是必需的并且将取决于该PCR凝胶54的物理特性。
一旦该细胞溶胞产物已经通过进入了该PCR凝胶54里，该PCR反应就可以开始了。众所周知，该PCR反应涉及在两个或三个不同温度之间的循环。在现有方法中，该PCR室32内的温度通过一种合适的已知方法进行循环。例如，在WO2010/041088中描述了合适的方法。例如，该温度循环可以通过帕耳帖加热器(Peltierheater)的方式或者通过微波加热的方式。
完成PCR温度循环的期望数量后，人类DNA的期望基因座将得以扩增。PCR产物DNA片段被容纳在该PCR室32里。
然后将少量的PCR产物DNA片段装载到该分离通道42内的聚环氧乙烷凝胶52上。为了实现这个目的，通过对插入该第一孔24，第二孔26，第三孔28和第四孔30中的电极48施加合适的电压，将该PCR反应产生的这些DNA片段电泳地迁移到该样品传送通道40和该分离通道42的交叉点43处。
例如，对该第二孔26可以施加一个持续15秒钟的1000伏的正电压同时该第一孔24，第三孔28和第四孔30孔维持恒定0伏。
然后将这些DNA片段在该分离通道42内的聚环氧乙烷凝胶52中进行电泳分离。为了实现这个目的，对该第四孔30施加一个持续25分钟的8500伏的正电压同时该第三孔28维持0伏，该第二孔26维持500伏并且该第一孔24维持1000伏。
这些DNA片段从该交叉点43向该第四孔30移动。这些DNA片段可以通过已知方法检测，例如当它们经过该样品分离通道42中的一个预定点时使用荧光测定法或者比色法。例如，如图3所示，当这些DNA片段经过一个分析区域56时可以对其进行检测，该分析区域56被提供朝向相邻于该第四孔30的该分离通道42的一个末端。
上面描述的方法能以一种自动化方式容易地进行，例如使用如图3所示的检测仪器58。该检测仪器58包含合适的电子设备(没有显示)用于以一种已知的方法向这些电极48施加所需电压(如上所述)。该检测仪器58还包含一个微型控制器(没有显示)用于以一种已知的方式控制向这些电极48施加所需电压的时机。此外，该检测仪器58还包含检测装置，比如一个荧光计或者一个色度计，当这些DNA片段经过该微流体装置10的分析区域56时，该检测装置用于对这些DNA片段进行检测(如果适用的话结合至染料)。
如图3所示，该检测仪器58具有一个上表面60，在该上表面60上放置该微流体装置10的下表面22。
此外，该检测仪器58具有第一固定标桩62，第二固定标桩63，第三固定标桩64和第四固定标桩65，以及第一可移动标桩66和第二可移动标桩68。该第一可移动标桩66可以朝向或远离该第一固定标桩62和第二固定标桩63进行移动，并且该第二可移动标桩68可以朝向或远离该第三固定标桩64和第四固定标桩65进行移动。该第一可移动标桩66在该第一固定标桩62和第二固定标桩63方向上是弹簧负载的。该第二可移动标桩68在该第三固定标桩64和第四固定标桩65方向上是弹簧负载的。这些标桩62，63，64，65，66和68是被隔开的以便该微流体装置10可以定位在如图3所示的标桩之间。该第一可移动标桩66将该微流体装置10向该第一固定标桩62和第二固定标桩63推近。该第二可移动标桩68将该微流体装置10向该第三固定标桩64和第四固定标桩65推近。
以此方式，该微流体装置10被精确的夹持在该检测仪器58的上表面60上的一个预定位置。该微流体装置10仅会发生一个非常小的程度的位置变化。
该检测装置(没有显示)是放置在该检测仪器58上，以便当该微流体装置10像如上所述被定位在标桩62，63，64，65，66，68之间时能与其分析区域56对齐。
为了检测这些DNA片段，该检测装置发射出一种穿过该分析区域56的光束(或者其他的电磁辐射)。该光束比该分离通道42的宽度要大。以此方式，当该微流体装置10被定位在标桩62，63，64，65，66，68之间时，其非常小的程度的位置变化不会影响通过该分析区域56的DNA片段的检测。
许多优势会随着如上所述的微流体装置10和扩增方法而产生。
首先，该微流体装置10和该操作方法不需要在该PCR室32内扩增DNA前将核酸与其他细胞成分分离(尽管如果该PCR凝胶54的基质滤出了较大的细胞碎片可以可任选地进行一些分离)。已知的不同的用于DNA扩增的微流体装置都使用单独的DNA分离步骤来将DNA与其他细胞成分分离开。除去这样的一个分离步骤不仅简化了微流体装置的设计，还简化了扩增方法，使得这种方法更适合于那些不熟练的操作员进行自动化使用。
第二，在上面所描述的微流体装置10里，这些电极48是浸在一种导电缓冲液中，该导电缓冲液转而与该样品传送通道40中的凝胶50和样品分离通道42中的凝胶52接触。这与直接将电极插入到这些凝胶本身中相比是有利的—因为它改进了导电连接。当一个电极被插入到一种凝胶中时，该电极就会部分地与该凝胶本身(它通常是不导电的)接触并且部分地与该凝胶的基质中的一种导电液体接触。如此一种安排的总导电连接可能是不够的。
应当理解的是，可以对上面给出的实例进行很多的改变，而不偏离如权力要求所定义的本发明的范围。
首先，不是像如上所述向该样品收集孔34中添加一种裂解液，该PCR凝胶54可以包含一种裂解试剂。在这种情况下，全细胞进入到该PCR凝胶54里并且在该凝胶54里裂解。
该样品不一定是一种口腔棉签样品。例如，该样品可以是一种血液样品。
该微流体装置10的几何形状和/或其结构不一定如上所述。如所要求的那样能进行本发明的任何微流体装置都可以被使用。
任何合适的PCR试剂可以被使用。
在如上所述实例中，该PCR反应的所有必需试剂都被包含在该PCR凝胶54的基质里。然而，情况并不一定如此。例如，该PCR反应的一些必需试剂可以结合在该PCR凝胶54中而其他的必需试剂可以在使用时添加。有待添加的任何试剂都可以被添加到一种裂解液或者一种洗液中，该洗液用于将细胞洗进该PCR凝胶54里。

Claims (4)

1.一种系统，包括检测仪器和一个微流体装置，该检测仪器具有检测装置并且该微流体装置具有一个分析区域，该检测仪器具有至少一个固定的定位器以及对抗一种弹性偏置力可移动的至少一个定位器，该微流体装置是由该检测仪器可夹持的，这是通过使这些定位器与该微流体装置相接触并且使该至少一个被偏置的定位器将该微流体装置推在该至少一个固定的定位器上以便将该微流体装置定位在相对于该检测仪器的一个预定的位置中，并且其中当微流体装置被如此夹持时，该检测装置以及该分析区域被相互定位成用于在该分析区域上该检测装置的操作。
2.根据权利要求1所述的系统，其中该微流体装置具有一个基底表面并且该检测仪器具有一个支持表面，当该微流体装置被如此夹持时该基底表面置于该支持表面上。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统，其中该微流体装置具有安排在一个矩形中的四个侧边缘，该检测仪器具有至少两个所述固定的定位器以及至少两个所述弹性偏置的定位器，并且其中当该微流体装置被如此夹持时，该至少两个固定的定位器与这些侧边缘中相邻的两个相接触，而该至少两个弹性偏置的定位器与这四个侧边缘的不同的相邻的两个相接触。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的系统，其中该分析区域包括一个通道，在该通道中使用由该检测装置发射的一个光束检测一种分析物，该光束的宽度大于该通道的宽度，其中当该微流体装置被该检测仪器如此夹持时，该微流体装置相对于该检测仪器的位置变化相对于该光束以及该通道的相对宽度是足够的小，这样使得所述位置变化不影响在所述通道中对所述分析物的检测。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107377029A (zh) * 2016-04-27 2017-11-24 豪夫迈·罗氏有限公司 分析仪和用于将架子装载到分析仪的架子槽中的方法
CN107868752A (zh) * 2017-12-19 2018-04-03 广东顺德墨赛生物科技有限公司 夹具

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10222391B2 (en) 2011-12-07 2019-03-05 The Johns Hopkins University System and method for screening a library of samples
WO2013128493A1 (en) 2012-03-02 2013-09-06 Sekisui Integrated Research Inc. Nucleic acid amplification reactor
AU2013353832B2 (en) 2012-12-03 2017-05-11 The Secretary Of State For Environment, Food And Rural Affairs Device and apparatus
CN105164259B (zh) 2013-02-25 2018-02-27 拜奥卡蒂斯股份有限公司 核酸的分离
CN103789206B (zh) * 2014-02-18 2015-06-24 中国科学院电子学研究所 基于微流控技术的成骨细胞电刺激系统的操作方法
EP3187577A4 (en) 2014-08-29 2018-04-11 Nec Corporation Microchip, microchip control device and microchip control system
GB201418897D0 (en) 2014-10-23 2014-12-10 Univ Hull Methods and apparatus for the analysis of compounds
GB201418893D0 (en) 2014-10-23 2014-12-10 Univ Hull Monolithic body
GB201418899D0 (en) 2014-10-23 2014-12-10 Univ Hull System for radiopharmaceutical production
CN105505763A (zh) * 2016-01-12 2016-04-20 上海理工大学 自然对流型pcr-电泳集成芯片及检测方法
WO2017146062A1 (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 日本電気株式会社 マイクロチップ
CN106140338B (zh) * 2016-06-21 2019-08-16 中国科学院电子学研究所 微流控芯片系统及应用该系统进行等温扩增与检测的方法
WO2020112879A1 (en) * 2018-11-30 2020-06-04 Perkinelmer Health Sciences, Inc. Biological sample preparation using electric fields
DE102021208823A1 (de) 2021-08-12 2023-02-16 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1226845A (zh) * 1996-08-02 1999-08-25 卡钳技术有限公司 分析系统及方法
WO1999060397A1 (en) * 1998-05-18 1999-11-25 University Of Washington Liquid analysis cartridge
US20020185184A1 (en) * 2001-06-07 2002-12-12 Nanostream, Inc. Microfluidic synthesis devices and methods
US20040238355A1 (en) * 2003-05-01 2004-12-02 Genichi Kimizuka Sample handling unit applicable to microchip, and microfluidic device having microchips
WO2009112594A2 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Clondiag Gmbh Assays
CN101631616A (zh) * 2007-01-12 2010-01-20 布鲁内尔大学 微流体装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1161989B8 (en) * 2000-06-08 2007-11-07 F.Hoffmann-La Roche Ag Device for packaging a chip shaped carrier and process for assembling a plurality of such carriers
AU2002213345A1 (en) * 2000-10-13 2002-04-22 Irm, Llc High throughput processing system and method of using
US20030087290A1 (en) * 2002-01-14 2003-05-08 Tarlov Michael J. Bio-affinity porous matrix in microfluidic channels
US7507579B2 (en) * 2002-05-01 2009-03-24 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods for simultaneous operation of miniaturized reactors
US20050034990A1 (en) * 2003-08-12 2005-02-17 Crooks Richard M. System and method for electrokinetic trapping and concentration enrichment of analytes in a microfluidic channel
US20060191792A1 (en) * 2003-08-25 2006-08-31 Herr Amy E Method and apparatus for gel electrophoretic immunoassay
US8916348B2 (en) * 2004-05-06 2014-12-23 Clondiag Gmbh Method and device for the detection of molecular interactions
EP1754536B1 (en) * 2005-08-16 2008-12-24 Agilent Technologies, Inc. Fluid injection system
EP1963819A2 (en) * 2005-12-22 2008-09-03 Honeywell International, Inc. Portable sample analyzer system
CA2653321A1 (en) * 2006-05-26 2007-12-06 Althea Technologies, Inc. Biochemical analysis of partitioned cells
US8148159B2 (en) * 2006-10-05 2012-04-03 Massachusetts Institute Of Technology System and methods for stretching polynucleotides
WO2009016652A1 (en) * 2007-07-31 2009-02-05 Bigtec Private Limited A buffer system and a method for direct pcr amplification
DE102008028404B4 (de) * 2008-06-17 2013-07-18 Saw Instruments Gmbh Kartusche mit integriertem SAW Sensor
JP5521153B2 (ja) * 2008-08-28 2014-06-11 独立行政法人理化学研究所 血液試料からの一塩基多型の迅速検出方法
GB0818609D0 (en) 2008-10-10 2008-11-19 Univ Hull apparatus and method
US20120135446A1 (en) * 2009-03-04 2012-05-31 Maine Institute For Human Genetics & Health, Inc Microfluidic Device and Related Methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1226845A (zh) * 1996-08-02 1999-08-25 卡钳技术有限公司 分析系统及方法
WO1999060397A1 (en) * 1998-05-18 1999-11-25 University Of Washington Liquid analysis cartridge
US20020185184A1 (en) * 2001-06-07 2002-12-12 Nanostream, Inc. Microfluidic synthesis devices and methods
US20040238355A1 (en) * 2003-05-01 2004-12-02 Genichi Kimizuka Sample handling unit applicable to microchip, and microfluidic device having microchips
CN101631616A (zh) * 2007-01-12 2010-01-20 布鲁内尔大学 微流体装置
WO2009112594A2 (en) * 2008-03-14 2009-09-17 Clondiag Gmbh Assays

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107377029A (zh) * 2016-04-27 2017-11-24 豪夫迈·罗氏有限公司 分析仪和用于将架子装载到分析仪的架子槽中的方法
CN107377029B (zh) * 2016-04-27 2021-06-01 豪夫迈·罗氏有限公司 分析仪和用于将架子装载到分析仪的架子槽中的方法
CN107868752A (zh) * 2017-12-19 2018-04-03 广东顺德墨赛生物科技有限公司 夹具
CN107868752B (zh) * 2017-12-19 2024-01-05 广东顺德墨赛生物科技有限公司 夹具

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GB201015803D0 (en) 2010-10-27
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