CN105283248A - 稳固特征件 - Google Patents

Abstract

在此披露了用于制备和处理液体样品的装置、系统以及方法。

Description

稳固特征件

相关申请

本申请要求2013年5月7日提交的序列号为61/820,463的美国临时申请的权益，将其通过引用以其全文结合在此。

通过引用以其全文结合在此的还有：2010年7月22日提交的序列号为61/344,434、2011年4月1日提交的序列号为61/470,515、2011年4月1日提交的序列号为61/470,520、以及2012年1月25日提交的序列号为61/590,499的美国临时申请，以及2011年8月3日提交的序列号为13/147,679的美国实用新型申请。

背景

目前，生物样品的加工具有许多关键缺点。这些缺点包括需要相对大体积的反应体积—导致高试剂成本；高消耗成本；以及非常易于交叉污染的劳动密集型方案和方法。出于这些原因，目前不能确保生物化学过程内每个单独样品的完全控制和分离。如序列号为13/147,679的美国实用新型申请中所述的复合液体池(CLC)为许多此类问题提供解决方案。

CLC的一些申请包括加热CLC中所含的试剂和生物样品。此类申请可以包括：细胞筛选、免疫测定、核酸/核糖核酸样品提取、核酸分离/纯化、核酸扩增的各种不同方法(包括PCR、dPCR、qPCR、TMA、bDNA、LCR等)，以及用于测序的核酸库制备。有时CLC可以包含气体，例如，已被CLC困留或者吸附的环境空气，或者发生在该CLC内部的化学反应的气态副产物。在CLC尤其经受热变化的CLC中气体的存在可能在处理、对准、稳固和/或固定该CLC时产生问题，这些问题在较大反应体积时可能不存在。对依赖于CLC在预定位置处的精确安置的光学检测系统而言，未对准可能特别成问题。

概述

披露了用于制备和处理液体样品的装置、系统以及方法。

附图简要说明

图1-12示意性地从上方并以侧剖面显示各种液体池稳固特征件，在一些情况中包括稳固的CLC。

图13是在有各种不同的几何气体稳固特征件和没有几何气体稳固特征件的情况下在八个节点中的每一个处强度的标准偏差的图。

详细说明

为了避免与保留在CLC中的气体相关的问题，可以，例如，使最初形成的CLC包含气体的可能性最小，使气体进入以前形成的CLC的程度最小，或者促使存在于CLC中的气体排出该CLC。

在加工之前将反应组分中的一些或全部脱气可以产生所含气体较之其他方式可能存在的气体较少的CLC。一种使流体脱气的典型方法是使它处于负压中以除去任何溶解的气体。在负压下同时加热和/或搅动该流体可以加强此过程。此方法可以，若非100％除去，显著减少溶解气体的存在。在加热、搅动和/或施加负压后，可以将该脱气的液体储存在真空密封的容器中。理想地，通常在加工后即刻或者立刻使用该脱气的流体以使气体的再吸附最小。

在静态系统中，光学检测可以用来监测任何气体产生并解释所得的运动、反应损失或者数据质量的下降。光学检测系统通常昂贵，整合复杂，并且需要巨大的计算能力以有效地工作。

如在序列号为13/147,679的美国实用新型申请中解释的，稳固特征件可以用来固定或者牵制CLC，并且可以是在载体流体的自由表面上产生、移动、混合、合并、拆分、加工和/或以其他方式控制CLC的过程的部分。可以将该稳固特征件的形状设计为促使气体从CLC排出。

图1示意性地显示具有大体上圆形的中心部分101和两个通道102、103的稳固特征件的顶视图。图2显示具有稳固在该中心部分中的封装流体的液滴104的相同稳固特征件。从上方并以侧剖面显示该稳固特征件。通道102、103允许并促使气体从该封装流体逸出。该逸出的气体可以被困留在通道102、103中，或者可以完全逸出该稳固特征件。气体从CLC或封装流体排出可以防止该CLC漂离该稳固特征件，并且可以改进在稳固特征件上安置CLC的可重复性。在没有这些通道的情况下，气体可能被保留在CLC内；由于该稳固特征件的形状，可以排出由该CLC释放的任何气体。

图3和4相似地示意性地显示允许或者促使气体从CLC逸出的稳固特征件。在此情况中，该稳固特征件界定大体上截头圆锥形的空隙，载体流体的自由表面在该平截头体的底部。该CLC处在载体流体的自由表面上，并且该向上打开的圆锥形状促使气体从该CLC逸出。

图5和6示意性地显示与图1和2中所示实施例相似的实施例，但是具有四个对称安置的通道而不是两个。

图7和8示意性地显示大体上菱形的稳固特征件，其中该菱形的短轴保留该CLC，并且该菱形的长轴界定气体可经由其逸出的通道。

图9和10示意性地显示与图1和2的稳固特征件相似的稳固特征件。

图11和12示意性地显示具有四个用于气体逸出的外部通道的大体上苜蓿叶形的稳固特征件。

如本文中使用的控制面可以意指接触任何流体的任何材料。例如，稳固特征件可以是该控制面的部分，正如管道或者其他连接件。设计用以移动、固定、产生、合并或者以其他方式操纵CLC或它们的组成流体的控制器譬如控制杆、控制管、毛细计量管等也可以是控制面。

图13是显示由于气体稳固特征件的使用而改进位置一致性的图。设计A不包括设计用以促使气体排出该CLC的特征件。设计B、C、D和E包括譬如图1-12中所示的那些的特征件。用人工导入的气体形成CLC，然后安置在每个设计A-E中的8个稳固特征件中的每一个处。然后光学询问该CLC。对于每个设计，多次重复试验。在每个位置，计算检测的光学计数的标准偏差，并示于图13中。设计A表现最差，具有强度计数的最大标准偏差。设计B、C、D和E表现较好，最佳设计B使标准偏差降低6倍或者在一些情况中更多倍。

在一些实施例中，该控制面具有圆形。

在一些实施例中，该稳固特征件由疏水性圆形通孔组成。在疏水性材料中产生该通孔。

在另一个实施例中在涂有疏水性材料的材料中形成该控制面。

如序列号为13/147,679的美国实用新型申请中解释的，稳固特征件可以具有各种形状和功能。一些由网状物中的“管道”连接。在一些情况中，网状物中的管道可以起到与图1-12中所示的通道相同的促使气体排出的功能。

为了消除复合液体池移动的问题，使该控制面定形从而允许气体逸出，同时使该复合液体池维持在对于加工例如液体处理、热加工和/或光学检测期间而言最适宜的位置。

在一个实施例中，该控制面形状为气体提供优选的位置以防止干扰该复合液体池。

本发明的一个实施例利用流体的密度差来确保无气体操作。

一个实施例，该控制面允许复合液体池位置之间的流体连通。

实例节点形状

在一个实施例中，该稳固特征件具有逐渐变细的垂直剖面，产生漏斗形状，如图4中的窄基部和较宽的顶部维度。该形状可以是如所示的截头圆锥形，或者任何其他种类的锥形。

在一个实施例中，该锥形在顶部比底部宽。

优选的形状是圆形形状，如图1-12中从复合液体池的中心位置偏移的一个或多个较小的几何形状

在一个实施例中，该形状是半圆的形状，参见图9

在一个实施例中，该形状是细长的通道。

在一个实施例中，该控制面是固定的

在一个实施例中，该控制面移动。

在一个实施例中，该控制面移动并且形状特征件与运动的方向平行。

在一个实施例中，该控制面移动并且形状特征件与运动的方向垂直。

在一个实施例中，该控制面移动并且形状特征件与运动的方向成对角。

在一个实施例中，加热该控制面。

稳固方法

在一个实施例中，将封装流体沉积在载体流体的自由表面上。然后加热或冷却该封装流体。然后分配生物样品，产生复合液体池。

在一个实施例中，将封装流体沉积在载体流体的自由表面上。然后分配生物样品，产生复合液体池。然后在生物加工之前加热或冷却该池。

在一个实施例中，快速执行该加热或冷却。

在一个实施例中，使该封装流体恢复至环境温度。

在一个实施例中，为了生物加工使该封装流体维持在热设定点。

在一个实施例中，将封装流体沉积在载体流体的自由表面上。然后搅动该封装流体。然后分配生物样品，产生复合液体池。

在一个实施例中，将封装流体沉积在载体流体的自由表面上。然后分配生物样品，产生复合液体池。然后在生物加工之前搅动该复合液体池。

在一个实施例中，该搅动为机械的。

在一个实施例中，该搅动为流体的。

在一个实施例中，该搅动是压力诱导的。

某些具体实施例

稳固特征件可以用来固定复合液体池。该稳固特征件可以包括界定容器的疏水性壁。该容器可以界定经尺寸调整和定形为紧贴地容纳预定尺寸的复合液体的中心部分、垂直轴，以及至少一个被适配为使气体从该中心部分流走的通道部分。该容器大体上界定在垂直于垂直轴的平面中的横截面形状。在一些实施例中，该横截面形状沿着该垂直轴是恒定的。在一些实施例中，该横截面形状沿着该垂直轴不是恒定的。例如，该容器可以逐渐变细，这样使得横截面形状在或者接近该容器的一端比在或者接近该容器的另一端大。

在一些实施例中，该中心部分可以基本上呈圆形。在一些实施例中，该横截面形状可以是例如基本上偏菱形，或者圆形，或者苜蓿叶形。

在一些实施例中，该至少一个通道部分可以是基本上圆形，或者基本上长方形。在一些实施例中，该至少一个通道部分可以从该中心部分水平地偏移。在一些实施例中，该至少一个通道部分是多个通道部分，而在其他实施例中该至少一个通道部分是单个通道部分。多个通道部分可以围绕该垂直轴均匀地或者不均匀地沿圆周间隔开。例如，两个通道部分可以围绕该垂直轴彼此间隔180度，或者四个通道部分可以围绕该垂直轴彼此间隔90度。

在一些实施例中，用于固定复合液体池的稳固特征件可以包括界定容器的疏水性壁。该容器可以界定经尺寸调整和定形为紧贴地容纳预定尺寸的复合液体的中心部分和垂直轴。该容器可以具有在垂直于垂直轴的平面中的横截面形状，并且该横截面形状可以沿着该垂直轴逐渐变细，这样使得该横截面形状的面积在该垂直轴的顶部比在该垂直轴的底部大。在一些实施例中，该容器可以具有多个各自在垂直于该垂直轴的平面中的横截面形状，并且多个横截面形状都是全等的。在一些实施例中，该多个横截面形状并非都是全等的。例如，在底部附近横截面形状可能是基本上圆形，而在顶部附近横截面形状可以是基本上长方形或者基本上苜蓿叶形。在一些此类实施例中，该容器可以包括一个或多个通道部分，该通道部分从该容器的顶部向下延伸但没有到达该容器的底部。

在一些实施例中，多个稳固特征件可以是网状物的部分。该网状物中的稳固特征件可以通过多个管道连接。每个稳固特征件可以经由一个或多个管道与一个或多个其他稳固特征件流体连通。在一些实施例中，此类网状物可以包括具有基本上水平的自由表面的载体液体，并且每个容器的中心部分可以包括预定数量的封装液体。该载体液体可以是与该封装液体不混溶的并且比该封装液体密度大这样使得该封装液体漂浮在该载体液体的自由表面上。

一种方法可以包括提供此类网状物，该网状物包括由管道连接的稳固特征件。该方法可以包括：用足够数量的载体液体装载该多个管道和稳固特征件从而遍及所有的管道和稳固特征件该载体液体具有基本上水平的自由表面，从封装液体输入端取出预定数量的封装液体，邻近该多个稳固特征件之一排放取出的预定数量的封装液体，其中该载体液体与该封装液体不混溶并且比该封装液体密度大这样使得该预定数量的封装液体漂浮在该载体液体的自由表面上，从样品-液体输入端取出预定数量的样品液体，以及邻近该排放的预定数量的封装液体排放该取出的预定数量的样品液体从而在该载体液体的自由表面上形成复合液体池，该样品液体与该封装液体不混溶并且与该载体液体不混溶，这样使得该样品液体既不与该封装液体混合也不与该载体液体混合。

在一些实施例中，此类方法可以包括加热或者冷却该排放的预定数量的封装液体。该加热或者冷却可以在排放预定数量的样品液体之前、之中或者之后实施。在一些此类方法中，作为生物加工方案的部分，可以使该复合液体池维持预定的热设定点预定量的时间。

Claims (20)

1.一种用于固定复合液体池的稳固特征件，该稳固特征件包括：

界定容器的疏水性壁；

其中：

该容器界定经尺寸调整和定形为紧贴地容纳预定尺寸的复合液体的中心部分；

该容器界定垂直轴；并且

该容器界定至少一个被适配为使气体从该中心部分流走的通道部分。

2.根据权利要求1所述的稳固特征件，其中该容器具有在垂直于该垂直轴的平面中的横截面形状，并且该横截面形状沿着该垂直轴是恒定的。

3.根据权利要求1所述的稳固特征件，其中该容器具有在垂直于该垂直轴的平面中的横截面形状，并且该横截面形状沿着该垂直轴不是恒定的。

4.根据权利要求3所述的稳固特征件，其中该容器逐渐变细，这样使得沿着该垂直轴越高该横截面形状越大。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的稳固特征件，其中该中心部分基本上呈圆形。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的稳固特征件，其中该至少一个通道部分从该中心部分水平地偏移。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的稳固特征件，其中该至少一个通道部分是多个通道部分。

8.根据权利要求7所述的稳固特征件，其中该多个通道部分是围绕该垂直轴彼此间隔180度的两个通道部分。

9.根据权利要求7所述的稳固特征件，其中该多个通道部分是围绕该垂直轴彼此间隔90度的四个通道部分。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的稳固特征件，其中该至少一个通道部分基本上呈圆形。

11.根据权利要求1-9中任一项所述的稳固特征件，其中该至少一个通道部分基本上呈长方形。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的稳固特征件，其中该横截面形状基本上呈偏菱形。

13.一种用于固定复合液体池的稳固特征件，该稳固特征件包括：

界定容器的疏水性壁；

其中：

该容器界定经尺寸调整和定形为紧贴地容纳预定尺寸的复合液体的中心部分；

该容器界定垂直轴；并且

该容器具有在垂直于该垂直轴的平面中的横截面形状；并且

该横截面形状沿着该垂直轴逐渐变细，这样使得该横截面形状的面积在该垂直轴的顶部比在该垂直轴的底部大。

14.根据权利要求13所述的稳固特征件，其中该容器具有多个各自在垂直于该垂直轴的平面中的横截面形状，并且该多个横截面形状都是全等的。

15.一种网状物，包括：

多个各自根据权利要求1-14中任一项所述的稳固特征件；以及

将每个稳固特征件与至少一个其他稳固特征件相连的多个管道，这样使得每个稳固特征件与至少一个其他稳固特征件流体连通。

16.根据权利要求15所述的网状物，其中：

该多个管道各自以及该多个稳固特征件中每个的容器各自包括具有基本上水平的自由表面的载体液体；

每个容器的该中心部分包括预定数量的封装液体；并且

其中该载体液体与该封装液体不混溶并且比该封装液体密度大，这样使得该封装液体漂浮在该载体液体的自由表面上。

17.一种方法，包括：

提供根据权利要求15所述的网状物；

用足够数量的载体液体装载该多个管道和该稳固特征件从而遍及所有的管道和稳固特征件该载体液体具有基本上水平的自由表面；

从封装液体输入端取出预定数量的封装液体；

邻近该多个稳固特征件之一排放该取出的预定数量的封装液体，其中该载体液体与该封装液体不混溶并且比该封装液体密度大这样使得该预定数量的封装液体漂浮在该载体液体的自由表面上；

从样品-液体输入端取出预定数量的样品液体；并且

邻近该排放的预定数量的封装液体排放该取出的预定数量的样品液体从而在该载体液体的自由表面上形成复合液体池，该样品液体与该封装液体不混溶并且与该载体液体不混溶，这样使得该样品液体既不与该封装液体混合也不与该载体液体混合。

18.根据权利要求17所述的方法，进一步包括加热或者冷却该排放的预定数量的封装液体。

19.根据权利要求18所述的方法，其中加热或者冷却在排放该预定数量的样品液体之前实施。

20.根据权利要求18或者19所述的方法，其中作为生物加工方案的部分使该复合液体池维持预定的热设定点预定量的时间。