CN108700609A - 具有自动校准的液滴测定系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于执行具有自动校准的液滴测定的系统和方法。示例性测定系统可包括盒,该盒包括多个液滴产生器以便形成具有相同标称体积的液滴的乳剂。标签可以与盒相关联,并且可以对校准数据或其标识符进行编码。校准数据可以包括每个液滴产生器特定的相应值。该系统还可包括:检测系统,以便从每份乳剂的液滴检测表示分析物的信号;以及读取器,以便从标签读取校准数据或标识符。该系统还可包括处理器,该处理器被配置为接收信号和校准数据,并且对于每份乳剂,至少使用该信号和对形成乳剂的液滴产生器特定的相应值,来计算分析物的浓度。

Description

具有自动校准的液滴测定系统
优先权申请的交叉引用
本申请根据35U.S.C.§119(e)基于并要求2015年12月30日提交的美国临时专利申请序列第62/273,359号的优先权权益,所述申请出于所有目的通过引用其整体并入本文。
其他材料的交叉引用
本申请通过出于所有目的引用以下材料的整体来结合这些材料:2016年12月29日提交的美国专利申请序列第15/394,624号;2010年7月8日公开的美国专利申请公开第2010/0173394A1号;2012年6月21日公开的美国专利申请公开第2012/0152369A1号;2012年7月26日公开的美国专利申请公开第2012/0190033A1号;2014年10月23日公开的美国专利申请公开第2014/0312534A1号;2014年12月25日公开的美国专利申请公开第2014/0378348A1号;和Joseph R.Lakowicz的荧光光谱原理(PRINCIPLES OF FLUORESCENCESPECTROSCOPY)(第2版,1999年)。
引言
用乳剂进行的测定可以量化存在于小流体样本中的分析物。例如,液滴中的数字PCR能够精确测量来自微升尺度或更小样样本的核酸靶序列的浓度。浓度可以报告为每单位体积样本的目标分子的摩尔数。因此,浓度的计算部分地依赖于对测定中的液滴的平均体积的了解。然而,平均体积可取决于一组复杂的参数,诸如所用液滴产生器的微流体通道尺寸、液滴产生期间乳液相(例如水相和油相)的流速、乳液相的流体性质、乳液相在液滴产生器的壁上的润湿行为以及许多其他因素。因此,当任何参数改变时,可能发生液滴体积误差,使得精确的浓度测量具有挑战性,特别是对于较小的液滴。在许多因素中,这些参数可能由于液滴产生设备和仪器、水相和油相的物理和化学配方以及来自操作期间的环境变化的制造变化而改变。需要方法来提高液滴测定的准确度和精确度。
发明内容
本公开提供了用于利用自动校准执行液滴测定的系统和方法。示例性测定系统可包括盒,该盒包括多个液滴产生器以便形成具有相同标称体积的液滴的乳剂。标签可以与盒相关联,并且可以对校准数据或其标识符进行编码。校准数据可以包括对于每个液滴产生器特定的相应值。该系统还可包括:检测系统,以便检测表示来自每份乳剂的液滴的分析物的信号;以及读取器,以便从标签读取校准数据或标识符。该系统还可包括处理器,该处理器被配置为接收信号和校准数据,并且对于每份乳剂,至少使用该信号和对于形成乳剂的液滴产生器特定的相应值,来计算分析物的浓度。
附图说明
图1是根据本公开的各方面的具有自动校准的示例性液滴测定系统的示意图。
图2是根据本公开的各方面的包含用于图1的液滴测定系统的流体消耗品的示例性包装的局部分解图。
图3是用于图1的液滴测定系统的示例性盒的等距视图。
图4是图3的盒的分解等距视图。
图5是图3的盒的局部示意性俯视图,示出了示例性液滴产生器和流体连接的储存器。
图6是根据本公开的各方面的用于图1的液滴测定系统的示例性检测系统的示意图,其中检测系统的移液管可操作地设置在由图3的盒产生并收集的乳剂中。
图7是根据本公开的各方面的列出可以在利用自动校准执行液滴测定的方法中进行的示例性步骤的流程图。
图8是图3的盒的局部示意性俯视图,示出了四个液滴产生器和由每个液滴产生器形成并且收集在盒的相应井中的乳剂,其中乳剂之间的液滴尺寸差异被夸大以便说明本公开的方面所解决的液滴尺寸变化的问题。
图9是根据本公开的各方面的使用注塑成型的盒的四个工作拷贝进行的实验的示例性浓度数据的曲线图,并且示出了拷贝中浓度的可再现的位置特定的变化。
图10是根据本公开的各方面的列出可以在基于与盒标签相关联的校准数据对计算出的分析物浓度进行自动调节的情况下执行液滴测定的方法中进行的示例性步骤的流程图。
图11是根据本公开的各方面的列出可以在基于与消耗品相关联的校准数据对用于液滴形成的压力进行自动调节的情况下执行液滴测定的方法中进行的示例性步骤的流程图其中。
图12是根据本公开的各方面的列出可以在基于测量到的操作条件对压力进行自动调节的情况下执行液滴测定的方法中执行的示例性步骤的流程图。
图13是根据本公开的各方面的列出可以在执行液滴测定的方法中进行的示例性步骤的流程图,其中计算每份乳剂的液滴的两个不同体积,即基于封装的体积(VENC)和基于检测的体积(VDET)。
图14是根据本公开的各方面的绘制用于重复乳剂的经计算目标浓度的偏差作为每份乳剂的液滴的平均检测信号宽度的函数的曲线图,其中在两个不同温度(20℃或32℃)下由检测系统的相同物理实施例执行信号检测。
具体实施方式
本公开提供了用于执行具有自动校准的液滴测定的系统和方法。示例性测定系统可包括盒,该盒包括多个液滴产生器以便形成具有相同标称体积的液滴的乳剂。标签可以与盒相关联,并且可以对校准数据或其标识符进行编码。校准数据可以包括对于每个液滴产生器特定的相应值(相对于相同盒的其他液滴产生器)。该系统还可包括:检测系统,以便检测表示来自每份乳剂的液滴的分析物的信号;以及读取器,以便从标签读取校准数据或标识符。该系统还可包括处理器,该处理器被配置为接收信号和校准数据,并且对于每份乳剂,至少使用该信号和对形成乳剂的液滴产生器特定的相应值,来计算分析物的浓度。
提供了用液滴进行测定的方法。在示例性方法中,乳剂可以利用由盒提供的多个液滴产生器来形成。乳剂的液滴可具有相同的标称体积。可以从每份乳剂的液滴中检测表示分析物的信号。可以读取与盒相关联的标签以便获得校准数据,或者获得校准数据的标识符,该校准数据包括对于每个液滴产生器特定的相应值。可以用处理器接收校准数据。可以使用处理器至少使用信号和对于形成乳剂的液滴产生器特定的相应值来针对每份乳剂计算分析物浓度。
提供了制造用于液滴产生的盒的方法。在示例性方法中,可以生产盒的拷贝。每个拷贝可包括多个液滴产生器,其配置成形成相同标称体积的液滴。可以测试一个或多个拷贝以便获得对于每个液滴产生器特定的相应值。相应值可以与用于液滴产生器的液滴体积相关。多个拷贝可以包括标签,并且该标签可以对于每个液滴产生器特定的值或其标识符进行编码。
提供了另一种示例性液滴测定系统。该系统可包括盒,该盒包括多个液滴产生器。该系统还可包含载液和含水混合物。该系统还可包括与盒相关联的标签、载液或含水混合物。该系统甚至还可以包括读取器,该读取器被配置为从标签获得校准数据或其标识符。该系统可以包括封装系统,该封装系统被配置为接收盒、载液和含水混合物,并施加正/负压,该正/负压驱动由每个液滴产生器对乳剂的形成。该系统可包括检测系统和处理器。检测系统可以配置为检测来自每份乳剂的液滴的信号。处理器可以被配置为接收校准数据并基于校准数据的至少一个校准值生成用于封装系统的至少一个正/负压源的控制信号。
提供了又一种示例性液滴测定系统。该系统可包括盒,该盒包括多个液滴产生器。该系统还可以包括封装系统,该封装系统被配置为接收盒并驱动由每个液滴产生器对乳剂的形成。该系统还可包括检测系统,该检测系统包括检测器,该检测器配置成检测来自每份乳剂液滴的信号。该系统还可包括传感器和处理器。传感器可以配置为测量温度或大气压。处理器可以被配置为利用基于测量的温度或大气压的调整来控制封装系统和/或检测系统的操作。
提供了确定液滴体积的示例性方法。在该方法中,当液滴通过检测区域时,可以利用检测器从液滴检测信号。可以根据该信号计算液滴的平均信号宽度。可以基于平均信号宽度计算液滴的体积。可以用处理器执行每个计算步骤。
提供了另一种执行测定的示例性方法。在该方法中,当液滴通过检测区域时,可以利用至少一个检测器从液滴检测一个或多个信号。可以基于至少一个信号计算对应于液滴体积的值。可以至少部分地基于一个或多个信号和对应于液滴体积的值中的一个来计算液滴中的分析物的浓度。可以用处理器执行每个计算步骤。
提供了又一种执行测定的示例性方法。在该方法中,可以在液滴产生器的通道相交部处产生液滴。当液滴通过检测区域时,可以利用至少一个检测器从液滴检测一个或多个信号。可以用处理器获得第一值。第一值可以对应于基于产生的液滴体积。可以利用处理器使用一个或多个信号中的至少一个信号来计算第二值。第二值可以对应于基于检测的液滴体积。可以使用至少第一值和第二值来计算针对液滴的最终体积。可以基于一个或多个信号的信号和最终体积来计算液滴中的分析物的浓度。
液滴测定呈现了各种挑战。可能需要大量的金钱和努力来从盒的液滴发生器、含水试剂混合物和载液获得一致的液滴尺寸。随着产生的液滴尺寸的减小,机械盒的变化会对液滴尺寸误差产生更大的影响。而且,含水试剂混合物和载液的物理性质的批次差异会影响液滴尺寸。此外,当从液滴检测到信号时,环境温度和压力的波动可以影响产生的液滴的尺寸或液滴的表观尺寸。
方法可用于减少液滴尺寸的误差。例如,用于模制盒的通道部分的模具插件(工具)可以加工成非常紧密的公差,或者可以根据盒的性能进行再加工和调整。然而,严格的加工公差或返工步骤仅适用于盒而不适用于其他消耗品,仅挽救一小部分工具,并且为每个工具的再加工和重新鉴定带来了显著的成本。另一种方法是在非反应性“基准”染料的存在下形成液滴,并检测来自染料的尺寸信号。然而,该方法减少了可用于分析物信号的检测波长的数量。或者,可以在没有基准染料的情况下光学地确定液滴的尺寸,但是液滴尺寸可以在形成和检测之间显著改变(例如,如果液滴是热循环的)。然而,其他方法涉及对制造材料和程序的非常严格的控制、松弛的精确度规范或产生较大的液滴。所有这些方法在某些情况下都有价值,但在其他情况下则有缺陷。
本公开提供了一种利用“智能”消耗品校准来提高液滴测定的准确度的新方法。本文公开的系统和方法包括与校准数据相关联的一个或多个消耗品。对于消耗品(例如,盒)的给定单元(或拷贝),校准数据可以指示该单元如何与标称设计不同和/或如何响应于操作条件的变化。对于消耗品的生产批次的每个单元(或拷贝),校准数据可以是相同的。该批次的每个单元可以携带标签,诸如条形码或RFID标签,可由仪器读取以便获得校准数据。可以测量至少一个环境条件。由单元编码或识别的校准数据和/或用于环境条件的(多个)值可以被考虑到控制(例如,液滴产生压力)或分析(例如,用于计算浓度的液滴尺寸)中。
用于形成盒的模制部分的模具可包括限定脊的插入件(工具)。脊可以在模制部分中产生液滴产生器的互补的开放通道,该开放通道可以随后用盖(诸如粘合膜)封闭(周向界定)。通常需要评估该脊以便确定插入物是否符合规格。该评估可以通过功能性地测试(多个)模制盒的一个或多个的拷贝来执行,其中通道由脊产生。根据测试结果,可以接受、重做或报废插入物。大量的插入物可能是不可接受的。
在本公开中,来自模制盒的一个或多个拷贝或另一个消耗品的一个或多个单元的功能测试的数据可以用于进行校正,该校正可以被编码到盒消耗品的其他拷贝/单元上,并且稍后被编码到相应的元数据中以便在信号处理期间使用。因此,通过将它们的数据在数值上校正为公差,可以使物理上超出所需公差的消耗品变得可接受。
本公开的系统和方法可以提供各种优点。可以改善浓度准确度。乳剂可以提供超出物理实现的可再现的结果。使用较小的液滴可以获得准确的结果。通过接受更多工具和批次间的变化,能够更便宜和可靠地生产消耗品。响应于本公开所实现的消耗品的宽松公差,可以获得更大的制造商群体。
以下部分描述了本公开的其他方面:(I)具有自动校准的液滴测定系统的概述、(II)消耗品和标签、(III)检测系统、(IV)执行液滴测定的方法、(V)盒校准、(VI)压力调整、(VII)基于检测的液滴体积的计算的液滴测定、和(VIII)所选实施例。
I.具有自动校准的液滴测定系统的概述
本节提供液滴测定系统的概述,该液滴测定系统具有自动校准以便调整驱动流体流动的压力和/或在计算上校正(多个)分析物的(多个)浓度值,如液滴测定系统50所例示;见图1。
测定系统50包括用于驱动液滴形成的封装系统52、以及用于检测来自液滴的(多个)信号的检测系统54。测定系统还具有处理器56以便控制系统52和54的操作,如58处的虚线箭头所指示。处理器可以配置成处理检测到的信号以便确定液滴中存在的分析物的浓度。封装系统52和检测系统54可以由单个仪器60提供,如图所示,或者由各自独立的仪器提供,等等。
测定系统可以依赖于各种消耗品,诸如消耗品62a、62b和62c。消耗品可以由(多个)仪器60接收,然后在测定执行期间由(多个)仪器使用。示例性消耗品可以例如包括用于形成和可选地收集液滴的盒64、用于液滴产生(以便用作乳剂的连续相)的载液66(例如,油)、稀释液68(例如,油)以便增加信号检测期间的液滴分离、以及构成每个液滴的实质部分(例如,至少10%、20%或大部分体积)的试剂混合物(参见第II节)。
如本文所用,“盒”是容纳流体(例如液体)(诸如要分散到含有样本的乳剂液滴中的含有样本的液体)的容器。容器可以至少与仪器60的封装系统52对接。如下面进一步描述的,盒可包括至少一个或多个液滴产生器和样本储存器(诸如样本井),其与至少一个液滴产生器流体连通。在一些实施例中,盒可具有相应的样本储存器(诸如相应的样本井),其与每个液滴产生器流体连通。盒可以包括或不包括一个或多个其他储存器(例如,一个或多个载体井),用于保持在乳剂形成期间供应到液滴产生器的至少一份不混溶的载液,以便提供每份乳剂的连续相。盒还可以具有或不具有相应的储存器(诸如相应的液滴池),用于收集由液滴产生器形成的每份乳剂。
一个或多个消耗品可以与标签70相关联,并且系统50可以配备有读取器72(可互换地称为检测器)以便读取(检测)由标签编码的信息。该信息可以包括由标签编码并且对应于消耗品的特定序列号或批号的校准数据(例如,一个或多个校准值)。替代地或另外地,该信息可以包括校准数据的标识符,诸如通过识别消耗品本身(例如,根据序列号和/或批号)。在一些实施例中,一旦识别出消耗品,就可以从不同的位置(诸如可通过计算机网络74(例如,因特网)访问的远程位置)获取用于该消耗品的特定实例的对应校准数据(例如,一个或多个校准值)、序列号和/或批号。因此,处理器56可以从读取器72接收用于该消耗品的校准数据,或者基于从读取器72接收的消耗品识别信息从网络74的数据库接收校准数据,等等。处理器56可利用校准数据的任何合适部分来调整系统50的(多个)操作参数和/或在计算分析物浓度时应用校正。
测定系统50还可以或可选地包括至少一个环境传感器76(可互换地称为环境传感器)以便检测一个或多个环境条件(也称为操作条件)。可影响系统52中的液滴产生或系统54中的信号检测的示例性环境条件包括温度和大气压等。环境传感器可以创建表示测量到的环境条件的环境信号,并且可以将环境信号传送到处理器56。处理器可以调整系统50的操作参数(例如,驱动流体流的压力)、和/或可以在使用环境信号计算分析物浓度时应用校正。
封装系统52可包括封装压力控制器78,其产生压力差以驱动流体流入盒64内、和/或盒64之外。在示例性实施例中,压力控制器驱动载液66流入盒中,并使载液和分散相流过盒的液滴产生器,以便作为盒的井中的乳剂收集。压力控制器可包括至少一个正压或负压源(真空)。源可包括至少一个泵80、一个或多个阀82、一个或多个导管84、用于保持(例如,由泵或离线产生的)正压或负压的腔室、用于为每个液滴产生器分配通过盒的压力的歧管86、或其任何组合等。源可以将气压和/或液压施加到盒和/或由盒保持的流体。可以经由至少一个泵、一个或多个阀等施加和/或调整压力。与(多个)标签70相关联的校准数据和/或环境信号可用于校准压力控制器78,以便更好地与系统中存在的特定消耗品和/或用于系统50的当前环境条件相对应。在一些实施例中,可以省略歧管86,并且可以单独地控制对每个液滴产生器的压力。示例性封装系统的其他方面描述在本文其他部分和以上在交叉引用下列出的专利申请中,并且通过引用并入本文,特别是2012年6月21日公开的美国专利申请公开第2012/0152369A1号。
检测系统54可以包括检测压力控制器88,其产生压力差以便驱动流体流出盒64(或不同的容器),并且通过由检测通道91的区域形成的检测体积90(也称为检测区域)。当来自盒的液滴和载液通过时,检测器92可以从检测体积检测到信号。压力控制器可包括和/或驱动移液管94,移液管94从盒吸出乳剂。压力控制器88还可以产生压差,该压差驱动稀释液68的流动与吸入的乳剂接触,以便稀释乳剂,从而在液滴通过检测通道91之前增加液滴之间的空间。此外,压力控制器88可以产生压力差,其将液滴和周围的载体/稀释液从检测通道91驱动到废弃部。压力控制器可包括至少一个正压或负压源(真空)(诸如至少一个泵96)、一个或多个阀、一个或多个导管、腔室(例如,真空容器)以便保持由泵产生的正压或负压、等等。与(多个)标签70相关联的校准数据和/或环境信号可用于校准检测压力控制器88,以便更好地与系统中存在的特定消耗品和/或用于系统50的当前环境条件相对应。示例性检测系统的其他方面描述在本文其他部分(诸如第III节)和以上在交叉引用下列出的专利申请中,并且通过引用并入本文,特别是2012年7月26日公开的美国专利申请公开第2012/0190033A1号。
在封装过程之后和检测过程之前,盒64和移液管94可以相对于彼此移动。例如,盒(和/或其中的乳剂)可以在液滴形成后且在检测前从封装站重新定位到仪器60的检测站(或者重新定位到单独的检测仪器),由98处的箭头和检测系统54中的假想盒64指示。由盒64保持的乳剂可以通过封装站或检测站中的加热器100加热(例如,热循环)以促进反应,诸如扩增反应(例如PCR)。或者,加热器100可以位于单独的加热站中,该加热站可以由仪器60或单独的仪器提供。因此,在一些实施例中,盒64和/或其中形成的乳剂可在封装站、加热站和检测站之间移动。在一些实施例中,在封装过程之后,盒可以保持静止,并且移液管94可以移动到盒以便启动乳剂抽吸并使液滴通过检测通道91。在一些实施例中,乳剂可以从盒64中移出并在液滴形成之后且在加热和/或信号检测之前放入单独的保持器中。
处理器56可包括电子组件的任何合适组合,以便实现系统功能的协调操作和控制。电子组件可以设置在一个部位,或者可以分布到系统的不同区域。处理器可以包括用于数据处理的一个或多个电子/数字处理设备,并且还可以包括用于支持和/或补充处理设备的附加电子组件,诸如开关、放大器、滤波器、模数转换器,总线、一个或多个数据存储设备以便提供内存等。在一些情况下,处理器可包括与多个从属控制单元通信的至少一个主控制单元。在一些情况下,处理器可以包括计算机,其可以是内置计算机、台式计算机、膝上型计算机等。处理器可以包括或连接到任何合适的(多个)用户界面,诸如显示器、键盘、触摸屏、鼠标等。
示例性液滴测定系统的其他方面描述在本文其他部分和以上在交叉引用下列出的专利申请中,并且通过引用并入本文,特别是2010年7月8日公开的美国专利申请公开第2010/0173394A1号。
II.消耗品和标签
该节描述第I部分的液滴测定系统的示例性消耗品,包括与消耗品相关联的示例性标签;见图2-5。
如本文所用,“消费品”是旨在有限使用(例如,单次使用)或耗尽后更换的任何物品或材料。在测定系统50中使用的消耗品62可包括在乳剂中形成液滴的一次性设备(例如,盒64)(见图1)。消耗品还可以或可选地包括一份或多份流体/液体(例如,载液66、含水试剂混合物等),其构成液滴和/或乳剂的至少一部分。消耗品还可以或可选地包括与乳剂和/或液滴接触的一份或多份流体/液体(例如,稀释液68)。
这里使用的“标签”可以是包含可以被编码的校准信息的任何组件或区域。如果标签和消耗品一起提供给用户,则该标签与该消耗品“相关联”,诸如该标签连接到该消耗品。标签可以单独形成,然后诸如通过粘合、粘合剂等附着到消耗品上。在其他实施例中,标签可以诸如通过印刷、蚀刻或雕刻形成在消耗品上。因此,标签可以由消耗品携带。在又一其他实施例中,标签可以不连接到消耗品,并且可以例如由用于消耗品的包装材料或包装插入物提供(参见下文)。
标签,特别是由标签编码的信息可以配置成可由任何合适的读取器检测。标签可以是光学可检测的,诸如使用条形码读取器,或者可以用射频识别(RFID)读取器检测,等等。因此,标签可以是例如条形码(例如,一维或二维条形码)、有源或无源RFID标签等。当标签相对于检测器可操作地定位时,读取器可以自动读取标签。例如,当相关联的消耗品可操作地设置在仪器60中时,和/或当标签被放置在读取器的检测范围或视场内时,读取器可以读取标签。或者,当标签适合于读取时,用户可以向读取器输入信号。在一些实施例中,用户可以将用于至少一种消耗品的校准信息输入到处理器,而不是让读取器读取信息。
标签可以包含任何合适的信息。该信息可以包括识别代码,诸如制造商的序列号或用于相关联的消耗品的批号。识别编码可以允许从远程数据库获得关于消耗品的附加信息,诸如校准数据(或修正的校准数据)。由标签编码(或识别)的信息还可以包括一个或多个校准值。每个校准值可以对应于特定消耗品所属的生产批次,并且可以涉及该批次的消耗品或其区域(例如,特定的液滴产生器)的物理属性或特性。例如,校准值可以是物理属性或特性的批次特定值。在任何情况下,校准值可以允许仪器的处理器对仪器的操作条件和/或浓度计算应用批次特定的调整。
本文所使用的“批次”或“生产批次”是制造出的物品的限定数量的单元(例如,拷贝)。批次中的物品的单元是单个类别、组成、型号、尺寸、类型和/或版本,通常在单个制造商使用(多个)相同材料的基本相同的条件下生产,并且旨在在规定的范围内具有统一的质量和特性。例如可以整体订购、销售、发布或交付一个批次。
用于系统的消耗品的示例性标签可以提供或识别任何合适的信息。用于制造出的盒64的单元的示例性标签可以包括序列号或批号、和/或用于整个盒的标称液滴体积(即,共同针对所有的液滴产生器)。对于每个液滴产生器,标签也可以或可选地包括以下任何组合:产生器特定的液滴体积的标称值、标称样本运行时间和/或标称产生体积。特性的“标称”值,诸如盒或其特定液滴产生器的标称液滴体积,是通常在预定操作条件的标准或参考组下的预期或预测的值,并且可以是近似值。例如,整个盒的标称液滴体积是预期在标准/参考操作条件下由盒的每个液滴产生器产生的近似液滴体积。产生器特定的标称液滴体积是预期在标准/参考操作条件下由盒的特定液滴产生器产生的液滴体积,并且因为液滴体积的值特定于特别的液滴产生器,所以通常比整个盒的标称液滴体积更准确。在一些实施例中,当实际操作条件不同于标准/参考操作条件时,可以通过测定系统调整标称值。
用于载液66的单元的示例性标签可包括以下的任何组合:序列号或批号、液滴体积校正(例如,校正因子)、液滴体积校正温度灵敏度和/或液滴体积校正压力灵敏度。用于稀释流68的单元的示例性标签可包括以下的任何组合:序列号或批号、粘度、粘度温度灵敏度、密度和/或密度温度灵敏度。用于试剂混合物的单元(见下文)的示例性标签可包括以下的任何组合:序列号或批号、液滴体积校正(例如,校正因子)、液滴体积校正温度灵敏度、液滴体积校正压力灵敏度、运行时间校正、运行时间校正温度灵敏度、运行时间校正压力灵敏度、产生体积校正、产生体积校正温度灵敏度和/或产生体积校正压力灵敏度。
图2示出示例性消耗品62d,其包括用于测定系统50的含水试剂混合物110。消耗品62d可以作为包括容器112来容纳混合物110的单元提供。容器可以由容纳部114(例如盒子或袋子)包围,这里以虚线轮廓示出,以形成包装。消耗品可以与标签70相关联,标签70呈现对校准数据进行编码和/或识别的条形码116。条形码可以附着到容器112、容纳部114和/或包装的插入物118(例如,卡)上。从容纳部114移除后的插入物118在图2中示出,如虚线双头箭头所示。容纳部114和/或插入物118上的条形码116的存在允许用户手动将条形码放置在标签读取器72的读取位置附近,而容器112及其内容物保持远离仪器60。可能需要该配置以降低污染的风险这里描述的用于消耗品62d的特征及其与标签70的关系的任何组合可以适用于测定系统的其他消耗品,特别是其他消耗流体的单元。
混合物110可以形成所形成的每份乳剂的分散相的至少一部分(例如,至少10体积%)。混合物110可以例如包含水、缓冲剂、dNTP、表面活性剂、酶(例如,热稳定聚合酶)、嵌入染料和/或一种或多种二价阳离子等的任何组合。在一些实施例中,混合物可以配置成由用户补充,诸如使用引物、标记探测物、含有分析物的样本、另外的水等的任何组合。
图3和图4示出用于测定系统50的盒64的示例性实施例120的相应组装和分解视图。盒120提供乳剂生产单元130的阵列,每个乳剂生产单元130配置成形成和收集设置在载液中的液滴的单独乳剂。盒120中存在十六个单元130,但是在其他实施例中,盒可以具有任何合适数量的单元。如图所示,标签70(诸如条形码116)可以被携带在顶侧上,或者被携带在盒120的任何其他合适的侧面上。
图5示意性地示出乳剂生产单元130之一。单元130包括液滴产生器132,其形成液滴136的乳剂134。液滴产生器可以由通道交点138创建,该通道交点138由样本输入通道140、至少一个载体输入通道(这里示出通道142a和142b)以及液滴输出通道144形成。液滴产生器可以与包含载液66的载体储存器146、保持要被分散成液滴136的样本150(也称为含有样本的相或液体)的样本储存器(例如,样本井148)、以及配置成接收和收集乳剂134的收集储存器(例如,乳剂井152)流体连通。在所示实施例中,载体储存器146经由歧管将载液供应到多个单元130,或者可以是仅用于单个单元130的专用载体井等。
图3和图4示出了盒120的通道和井的示例性构造(也参见图5)。盒可包括井组件160、通道组件162和盖164。井组件限定样品井148和乳剂井152。通道组件单独限定对应于每个单元130的通道140、142a、142b和144的开放通道(凹槽),通常由166处的箭头指示。盖164可以是一片材料,诸如薄膜,其附着到通道组件162以便封闭由通道组件限定的开放通道。换言之,盖可以例如形成通道用的顶部。组件160、162可以彼此分开地形成,然后彼此附着(例如,结合),或者可以彼此一体地形成为单件。在任何情况下,盒的井和通道可以模制,诸如注塑成型,以便形成盒的模制部分。在其他实施例中,通道可以形成在井的底部附近,并且盖164可以形成通道的底部。
样本150可以通过端口168装载到盒120的样本井148中(参见图3-图5)。载液可以经由与载体歧管172连通的载体端口170从盒外储存器供应。歧管流体连接到每个载体通道142a、142b。可以通过穿刺盖164产生的开口通过压力控制器78施加真空,以便形成在乳剂井152中收集的乳剂(也参见图1)。盒(包括盒120)的其他方面描述在以上在交叉引用下列出的专利申请中,其通过引用并入本文,特别是2014年12月25日公开的美国专利申请公开第2014/0378348A1号。
III.检测系统
该节描述用于第I节的液滴测定系统50的示例性检测系统54的其他方面;见图6。
检测系统54可配备有包括移液管94的输送系统190。移液管具有尖端192以便拾取由乳剂井152保持的乳剂134中的液滴136(也参见图3-图5)。液滴可以在液滴布置区域194中排队和分离,然后连续地传送通过包括检测体积90(可互换地称为检测区域)的检查部位196,以便利用检测器92检测来自液滴的信号(也见图1)。检测器可以相对于光源198可操作地设置,该光源198照射检查部位196和其中的流体/液滴。检测器92可以是光电检测器,该光电检测器检测从被照射的检测部位(和其中的流体/液滴)接收到的光并且产生代表检测到的光的信号。光电检测器可以将光子转换成电信号(电流和/或电压)。共同考虑的光检测和信号创建可以被描述为信号检测。本文所用的“光”可包括紫外辐射、可见光和/或红外辐射。在其他实施例中,检测器可以例如检测不同类型的辐射、电特性、磁特性等。无论是否光学地执行,检测和信号创建在本文中被共同描述为信号检测。
传输系统可以包括连接到尖端192的通道网络200。运输系统可包括通道形成构件(例如,管道和/或一个或多个平面构件)和至少一个阀(例如,阀202、204、206,其可包括阀致动器)以便调节和引导流体流入、流过和流出通道网络。流入、流过和流出通道网络200的流体可以由至少一个泵(诸如乳剂泵96a和稀释泵96b)驱动。引入通道网络200的流体可以由乳剂134和稀释液68供应。稀释液可以是疏水流体(例如油),其可以与连续相混溶,但不与乳剂的分散相混溶。行进通过检查部位196的流体可以收集在一个或多个废物容器208中。
通道网络可以是包括多个通道的任何流体组件。通道网络可以例如包括通道的任何组合(例如,由管道、平面构件等形成)、一个或多个阀、一个或多个腔室、一个或多个泵、流体源等。
载液和/或稀释液可包括油和/或油相。示例性的油可以包括至少一种硅油、含氟油、矿物油、植物油或其组合等。油相可包括一种或多种表面活性剂。
每个泵可以具有能够驱动流体流动的任何合适的结构。泵例如可以是正排量泵,诸如注射泵等。其他示例性泵包括蠕动泵、旋转泵等。
尖端192的位置可以由驱动组件209确定,该驱动组件209能够提供尖端和乳剂井152沿着一个或多个轴(诸如在本图中的三个正交轴)的相对运动。换言之,驱动组件可以在乳剂井保持静止的同时移动尖端,在尖端保持静止的同时移动乳剂井,或者在相同或不同的时间使尖端和乳剂井双方移动。在一些实施例中,驱动组件能够使尖端移动到与盒的每个乳剂井对齐,使尖端降低到与乳剂井中的乳剂接触,并且将尖端升高到乳剂井上方以允许该尖端移动到另一乳剂井。驱动组件可包括一个或多个电机以便驱动尖端/乳剂井移动、以及一个或多个位置传感器以便确定尖端和/或乳剂井的当前位置和/或尖端/乳剂井位置的变化。因此,驱动组件可以在反馈回路中提供尖端位置的控制。
检测系统54可以在处理器56的控制下。处理器可以控制传输系统的任何其他组件的操作、从传输系统的任何其他组件接收输入和/或以其他方式与传输系统的任何其他组件通信。例如,处理器可以控制光源操作并监控所产生的光的强度、(例如,通过调整增益)调整检测器灵敏度、处理从检测器接收的信号(例如,以便识别液滴并确定分析物浓度)、等等。处理器还可以或者替代地可以控制阀位置、尖端移动(并因此控制尖端位置)、泵操作(例如,泵选择、流动方向(即,正压或负压的产生)、流速、分配的体积等)、等等。因此,处理器可以控制流体在通道网络200内移动的时间、地点和方式。处理器可以提供任何合适操作或操作组合的自动化。因此,传输系统可以被配置为在没有用户帮助或干预的情况下自动加载和检测来自多份乳剂的信号。
尖端192可以形成从尖端192延伸到通道网络200中的进气通道或加载通道210的一部分。液滴136可以从加载通道210进入通道网络的其他区域。乳剂134中的液滴可以通过任何合适的有源或无源机构经由尖端192(即,由尖端拾取)引入加载通道210中。例如,乳剂134可以通过泵产生的负压、即通过抽取(也称为抽吸)被拉入加载通道,可以通过施加到乳剂井152中的乳剂134的正压力将乳剂134推入加载通道中,可以通过毛细管作用或其任何组合等将其吸入到加载通道中。
在示例性实施例中,泵96a通过施加真空将乳剂拉入加载通道210。为了实现加载,可以将阀202放置在加载位置,在212处以虚线表示,以便提供尖端192和泵96a之间的流体连通。然后泵可以将由212处的假想液滴指示的乳剂经由尖端192吸入加载通道210中,其中尖端与乳剂接触。泵可以将加载的液滴通过阀202吸入到保持通道214。
通过驱动液滴从保持通道214通过阀202并且进入排队区域216,可以使加载的液滴朝向检查部位196移动。排队区域可以将液滴放置在单列中。
当液滴从排队区域216出现时,液滴可以任选地以单列进入汇合区域或分离区域218。汇合区域可以形成在排队区域和至少一个稀释通道220的连接处。液滴和载液作为来自排队区域216的流进入汇合区域时,稀释通道可以提供被驱动通过汇合区域218的稀释液流68。稀释流体可与载液混溶,并用于局部稀释其中设置有液滴的乳剂,从而通过增加液滴之间的平均距离来分离液滴。在液滴离开汇合区域218之后,液滴可以进入检测体积90。
尖端192可用于从不同的乳剂井加载一系列乳剂。在从第一乳剂井加载液滴之后,可以提升尖端以便与乳剂井中的剩余流体(如果有的话)断开接触。可以将一定体积的空气吸入尖端以便充当多组加载的液滴之间的屏障和/或防止当液滴行进通过通道网络时落后的液滴的滞后。在任何情况下,接下来可以将尖端移动到清洗点,该清洗点中可以通过冲洗、漂洗和/或浸没来清洁尖端192。更具体地,流体可以在清洗点处从尖端分配和/或吸入尖端,并且在清洗(例如,净化)期间,尖端可以或可以不与清洗点中的流体接触。然后,清洗过的尖端可以与另一个乳剂井对齐并降低到该另一个乳剂井,以便能够加载另一份乳剂。
IV.执行液滴测定的方法
该节提供用自动校准进行液滴测定的示例性方法250的概述;见图7。本节中呈现的方法步骤可以以任何合适的顺序和组合来执行,并且可以通过本公开的任何其它合适的方面来修改。第IV至VI节中公开的每个步骤都是可选的。
与(多个)消耗品相关联的(多个)标签可以由读取器读取以便获得校准数据,如252处所示。标签可以附着到消耗品上或者与消耗品一起包装。可以在消耗品由用户可操作地装载到测定仪器中之前或之后自动执行读取,或者可以涉及将标签手动定位在标签读取器附近,与消耗品的操作负载分开。校准数据可以在标签被读取时直接从标签获得,或者可以由标签识别并从本地数据库(例如,存储在测定仪器的存储器中)或远程数据库获得(例如,通过下载来自网络的校准数据)。无论如何,处理器接收校准数据作为读取标签的结果。本文其他部分(诸如第II节)描述了可能合适的标签、消耗品、校准数据和标签读取器的其他方面。
可以测量(多个)环境条件以便产生(多个)环境信号,如254处所示。可以在测定仪器的内部或外部测量环境条件。因此,环境条件用于内部环境和/或仪器的外部周围环境的环境。环境条件可以是例如温度大气(空气)压、湿度等。
可以产生用于液滴形成的控制信号,如256处所示。控制信号可以由具有算法的处理器生成并传送到封装系统的压力控制器,并且可以控制压力控制器的操作。控制信号可以例如控制盒上的负压或正压,和/或由压力控制器施加在由盒保持和/或与盒流体连通的流体上的负压或正压。控制信号可以影响施加的压力的幅度、持续时间、分布(相对于时间)等。
控制信号可以是标准(默认)控制信号或调整后的控制信号。标准控制信号不包括从消耗品相关的标签获得或由消耗品相关的标签识别的校准数据的调整,并且不包括用于环境条件的测量值与用于环境条件的标准值之间的差异的调整。调整的控制信号包括基于校准数据和/或测量到的环境条件的一个或多个调整,并且导致相对于其标准操作的压力控制器的操作的调整。如果例如通过歧管向所有单元施加压力,则可以将调整均匀地施加到盒的乳剂产生单元。或者,如果个体地对每个单元施加单独的压力,则调整可以包括对施加到每个乳剂产生单元的压力的单独调整。
可以响应于控制信号形成液滴,如258处所示。液滴可以表示多个单独的液滴组,每个液滴组存在于相应的单独乳剂中。液滴(和乳剂)组可以形成为并行或串行等。每个液滴可具有任何合适的尺寸,诸如小于1毫米的直径和/或小于1微升的体积。通常,在每份乳剂中和多份乳剂中存在一致且可再现的液滴尺寸的测定中可以获得更准确和精确的结果。因此,每组的液滴可以具有相同的标称体积,这是共同考虑的盒的所有乳剂的液滴的规定或近似尺寸。换言之,每份乳剂的液滴可以具有与由盒形成的每份其他乳剂的液滴基本相同的尺寸。具有基本相同尺寸的两组乳剂液滴可具有各自的平均体积,其相差小于约50%、25%、20%、15%或10%等。具有基本相同尺寸的液滴组可以用具有多个液滴产生器的盒形成,所述多个液滴产生器是彼此的拷贝(即,彼此基本相同)和/或在产生液滴的通道连接处附近具有基本相同的通道尺寸。在一些实施例中,每个液滴可以是设置在不混溶的载液(例如载液)中的水性液滴。液滴可以通过任何合适的机制形成,包括流动聚焦(例如,在相交连接处)、剪切(例如,在T形连接处)、超声处理(例如,利用超声波)、将流体喷射到空气中(例如,使用喷墨式机构)等。在示例性实施例中,液滴形成在通道相交部处,在该通道相交部处,两个、三个、四个或更多个通道彼此相遇。
液滴可包括分析物,其是进行分析的任何物质。分析物可以是例如核酸(例如,多核苷酸,诸如DNA或RNA)、蛋白质、肽、氨基酸、大分子复合物、脂质、原子、金属、激素、病毒颗粒、生物细胞和/或类似物。分析物可以在每组液滴中以“部分占据”存在,这意味着该组液滴的仅一个子集包含分析物的至少一个拷贝。由盒形成的液滴组各自可包含相同的分析物或可包含不同的分析物。
可以在液滴中进行反应,如在260处所示,以便能够检测分析物的存在。该反应可以是,例如,酶催化反应。在示例性实施例中,反应包括扩增反应,其可以扩增核酸的靶序列。扩增可以或可以不是等温进行的。在一些情况下,可以通过在高于室温的温度(诸如在变性温度(例如,大于约90摄氏度))、退火温度(例如,约50-75摄氏度)、和/或延伸温度(例如,约60至80摄氏度)下加热液滴和/或温育液滴一个或多个循环来促进扩增。在一些示例中,可以对液滴进行热循环以便通过聚合酶链反应和/或连接酶链反应等来促进扩增。可能合适的示例性等温扩增方法包括基于核酸序列的扩增、转录介导的扩增、多重置换扩增、链置换扩增、滚环扩增、DNA的环介导扩增、解旋酶依赖性扩增和单引物扩增等。
可以从液滴检测至少一个信号,如262处所示。每个信号可以描述为分析物信号,其对应于个体液滴中的至少一种分析物的水平(例如,存在或不存在)。可以从液滴中存在的标记检测信号。标记可以例如是光学可检测的标记,诸如光致发光体(例如荧光团或荧光体)等。因此,信号可以是表示从液滴发出的光的强度的光致发光信号。适用于扩增反应的示例性标记包括与寡核苷酸连接的荧光团、嵌入染料等。
可以从通过检测系统的检查部位的流体流检测信号。可以利用来自检测压力控制器的至少一个正/负压源的正/负压驱动流体通过检查部位。用于检测压力控制器的控制信号可以由具有算法的处理器生成。控制信号可以被传送到检测系统的压力控制器,并且可以控制压力控制器的操作。控制信号可以例如控制由压力控制器施加在流体流的流体上的正/负压。控制信号可以影响施加的压力的幅度、持续时间、分布(相对于时间)等。
控制信号可以是标准(默认)控制信号或调整后的控制信号,如上文针对液滴产生所描述。因此,标准控制信号不包括从消耗品相关的标签获得或由消耗品相关的标签识别的校准数据的调整,并且不包括用于环境条件的当前值与用于环境条件的标准值之间的差异的调整。调整的控制信号包括基于校准数据和/或测量到的环境条件的一个或多个调整,并且导致相对于其标准操作的压力控制器的操作的调整。
可以对液滴进行计数,如在264处所示。计数可以包括确定各个液滴的分析物含量。分析物含量可以是一种或多种分析物的数字或模拟含量。
在一些实施例中,可以使用算法利用处理器确定对于分析物为阳性或阴性的液滴的数量。换言之,可以确定对于分析物为阳性的液滴的数量,可以确定对于分析物为阴性的液滴的数量,或者可以确定这两个数量。如下所述,可以使用任一个或两个数量来计算浓度。基于至少一个信号,对于分析物为阳性的液滴被认为含有分析物的至少一个拷贝,并且基于至少一个信号,对于分析物为阴性的液滴被认为不含有分析物的拷贝。将每个液滴分配为对于分析物为阳性或阴性可以包括将液滴的信号值与至少一个阈值进行比较。可以确定液滴的总数,其中该总数对应于对于分析物为阳性的液滴的数量和对于分析物为阴性的液滴的数量之和。
在一些实施例中,可以在液滴计数步骤中利用用于消耗品的一个或多个校准值。例如,对应于特定液滴产生器的校准值可以影响如何在分析物信号中识别由该液滴产生器产生的液滴,和/或过滤以便排除在可接受的尺寸范围之外的液滴。另外或可替代地,校准值可以影响对来自每个液滴的信号进行比较的(多个)合适阈值的选择,以便将分析物含量分配给液滴。
可以确定(并报告)分析物的浓度,如266处指示。可以使用处理器使用算法和通过计数步骤确定的液滴的至少一个数量来计算浓度。在示例性实施例中,浓度可以用等式1计算:
C=-ln(Nn/Nt)÷Vd(1)
在等式1中,C是浓度,Nn是阴性液滴的数量,Nt是液滴的总数,Vd是液滴的体积。Nn与Nt的比率是阴性液滴的分数。
由于阳性液滴的数量Np等于Nt和Nn之间的差值,因此等效浓度可以用等式2确定:
C=-ln(1Np/Nt)÷Vd(2)
Np与Nt的比率是阳性液滴的分数。
可选地确定的浓度可以包括计算性引入的至少一个调整,诸如比例调整。调整可以基于从(多个)标签获得、由用户输入的校准数据、和/或测量到的环境条件。调整可以校正用于乳剂形成和/或信号检测的标准和测量到的操作条件之间、整个盒的标称液滴体积和其每个乳剂产生单元特定的标称液滴体积之间、和/或来自特定批次的消耗品和消耗品的标准/参考形式之间的差异。计算性浓度调整的其他方面在本文其他部分(诸如在第V节中)描述。
V.盒校准
该节描述校准盒的示例性方法,并且特别是单独地校准由盒的每个液滴产生器形成的液滴的体积;见图8-图10。本文描述的方法还可以或替代地用于校准盒的预期液滴产生运行时间(例如,以便验证液滴产生期间的正确操作)和产生的体积(例如,以便控制或验证正确的液滴读取)。
图8示出了图3的盒120的局部示意性俯视图。描绘了四个乳剂产生单元130a-130d,并且如图5所述那样操作。更具体地,每个单元130a-130d包括相应的样本井148a-148d、样本输入通道140、载体输入通道142a和142b、液滴产生生器132a-132d和乳剂井146a-146d。乳剂134a-134d的各个液滴136a-136d利用从每个样本井148a-148d供应的样本液和经由歧管172从载体端口170供应到每个单元130a-130d的载液来形成。在图8中,液滴形成正在如下过程中:液滴136a-136d正在形成,乳剂134a-134d正被收集在乳剂井146a-146d中。
盒120可以配置成为整个盒形成单个标称尺寸的液滴。尽管乳剂产生单元130a-130d的单元,特别是液滴产生器132a-132d在制造公差范围内可以是彼此的拷贝,但它们不是完美的拷贝,因此乳剂134a-134d的液滴136a-136d的尺寸相对于另一个不同。在图8中夸大了液滴组之间尺寸的示例性变化,以使尺寸差异容易看见。液滴136a和136d的尺寸是中等的,而液滴136b较小,液滴136c较大。尺寸变化可以是小的,诸如约1%至20%或2%至10%等,但是显著到足以降低液滴测定的准确度和精确度。
液滴的尺寸变化可能是制造过程的结果。该变化可能是由液滴产生器132a-132d的模制区域(即,通道140、142a、142b和/或144的开放形式)之间的尺寸差异引起的。例如,在图8中,液滴产生器132b的样本输入通道140比液滴产生器132a的相应样品输入通道更窄,液滴产生器132c的样本输入通道140比液滴产生器132d的相应样品输入通道更宽。在其他示例中,通道的深度也可以或可选地在液滴产生器之间变化以便产生不同尺寸的液滴。仅减小通道140的尺寸或减小通道140和通道142a、142b的尺寸可以产生更小的液滴,但是仅减小通道142a、142b的尺寸可以通过改变载体与样品的比率从而产生更大的液滴。因此,通常需要凭经验确定产生的液滴的尺寸以便比较液滴产生器。
例如,液滴尺寸变化也可以或可选地是通过形成通道的顶部或底部来封闭每个开放通道的膜结合过程的结果。膜结合工艺的可再现性低于模塑工艺,导致芯(chip)上更大的变化、以及批次之间的差异。制造盒的其他方面描述在以上在交叉引用下列出的专利申请中,其通过引用并入本文,特别是2014年10月23日公开的美国专利申请公开第2014/0312534A1号。
图9示出通过用通常如图3所示构造的注塑成型的盒120的四个工作拷贝A至D进行的实验获得的示例性标准化浓度数据的曲线图。图中的每个井是表示盒的十六个乳剂产生单元中的特定一个的乳剂井。盒的四个拷贝表现出可再现的、位置特定的浓度变化,其在盒之间是相关的。例如,井1对于四个拷贝具有始终较高的标准化浓度,而井8始终较低。因此,可以利用对于对应的液滴产生器特定的校准值来计算每组液滴的浓度,以便校正由制造过程产生的液滴产生器中的液滴尺寸的变化。每个校准值可以是批次特定的,并且在盒中是位置特定的。
微流体盒制造(注塑成型和结合、盒到盒)的可重复性可能优于制造用于制造盒的注塑成型工具(通道到通道以及工具到工具)的可重复性。因此,使用与给定工具/模具生产的和/或在给定生产批次中生产的给定液滴产生器相关联的校准校正因子能够提高计算出的浓度的准确度。此外,因不产生规格内的液滴尺寸而被废弃的注塑成型工具可以被“救援”。
图10示出流程图,其列出了在基于与盒标签相关联的校准数据对分析物浓度进行自动调节的情况下执行液滴测定的方法280中的示例性步骤。本节中呈现的方法步骤可以以任何合适的顺序和组合来执行,并且可以通过本公开的任何其它合适的方面(诸如第I至IV节等)来修改或补充。
可以在盒的拷贝中形成多组液滴(即,乳剂),如282处所示。每组液滴可以由相应的液滴产生器形成,该液滴产生器具有限定的位置,因此具有由盒拷贝的液滴产生器形成的阵列内的唯一标识符。例如,可以通过数字1至16来识别十六个液滴产生器的阵列。从液滴产生器收集液滴的乳剂井、以及由此由液滴产生器形成的液滴(和乳剂)组也可以用相同的标识符进行识别和跟踪。
可以在每份乳剂中进行反应,如284处所示。可以如上文第IV节中所述进行任何合适的反应。
可以从每组液滴中检测分析物的信号,如286处所示。分析物在两份或更多份乳剂之间可以是不同的,并且可以存在于每份乳剂的液滴的仅一个子集的每个液滴中。信号可以根据每个液滴中是否存在至少一个分析物的拷贝而变化,并且可以被处理以便将各个液滴分配为对于分析物为阳性或阴性。在一些实施例中,信号可以根据各个液滴中的分析物的三种或更多种不同水平而变化,并且可以处理或不处理以将三种或更多种水平的分析物中的一种分配给每个液滴。
可以对对于分析物为阳性或阴性的液滴进行计数以便获得每组液滴的数量,如288处所示。
可以读取与盒拷贝相关联的标签,如290处所示。标签可以编码或识别校准数据,如本文其他部分所述。校准数据可以包括与盒拷贝的每个液滴产生器相对应的至少一个相应的校准值,并且与液滴产生器的唯一标识符相关联。校准值可以与对于液滴产生器特定的液滴体积相关。例如,校准值可以对应于对于液滴产生器的标称液滴体积(相对于盒拷贝的其他液滴产生器),或者对应于产生器特定的标称液滴体积和整个盒的标称液滴体积的关系(例如,比率)等的值。在一些实施例中,用户可以输入一个或多个或所有校准值。
可以用处理器接收校准值,如292处所示。如本文其他部分所述,可以从标签读取器、另一个源和/或用户获得该值。
可以针对每组液滴确定和报告分析物的浓度,如294处所示。例如,可以使用阳性或阴性液滴的数量、该组液滴的液滴总数以及对应于用于形成该组液滴的液滴产生器的唯一标识符、并因此对应于该组液滴本身的校准值来计算浓度。在示例性实施例中,校准值可以对应于液滴产生器特定的标称液滴体积,并且可以如等式3中所示针对每份乳剂计算浓度:
C=-ln(Nn/Nt)÷Vi(3)
在等式3中,C是浓度,Nn是阴性液滴的数量,Nt是液滴的总数,Vi是盒的第i个液滴产生器的标称液滴体积。因此,等式3可以与由与盒拷贝相关联的校准数据限定的每个标称液滴体积一起使用。
在一些实施例中,校准数据可包括每个液滴产生器的单独校准因子f和整个盒拷贝的标称液滴体积Vc。因此,第i组液滴的分析物浓度可以用等式4计算:
C=-ln(Nn/Nt)÷(Vc*fi)(4)
VI.压力调整
该节描述基于与一个或多个消耗品相关联的校准数据和/或由系统测量到的(多个)操作条件(例如,温度、压力、湿度等)来调节应用于液滴测定系统中的流体的至少一个负压或正压的示例性方法;见图11和图12。
图11示出了流程图,其列出了在基于与消耗品相关联的校准数据对用于液滴形成和/或信号检测的压力进行自动调节的情况下执行液滴测定的方法300中的示例性步骤。方法300是第IV节的方法250的示例(参见图7)。针对方法300呈现的方法步骤可以以任何合适的顺序和组合来执行,并且可以通过本公开的任何其它合适的方面(诸如第I至V节等)来修改或组合。
步骤302和304对应于方法250的步骤252。可以读取一个或多个标签,并且可以接收包括一个或多个校准值的校准数据。至少一个校准值可以对应于载液(例如,图1的载液66)、稀释液(例如,图1的稀释液68)和/或含水试剂混合物(例如,图2的混合物110)的粘度。至少一个校准值可以是对应于盒的特定乳剂产生单元和/或盒的乳剂产生单元的每一个的特定校准值(盒的总体校准值)。
步骤306对应于方法250的步骤256。可以产生一个或多个控制信号以便控制一个或多个压力控制器的操作。每个控制信号可包括基于至少一个校准值的调整,诸如对应于载液、稀释液和/或试剂混合物的粘度的至少一个校准值,可选地根据测量到的操作条件进行了调节(例如,温度和/或气压;参见图12)。替代地或另外地,调整可以基于液滴产生盒的特定校准值和/或全局校准值。可以利用使用一个或多个校准值作为输入的算法来生成控制信号。该算法可以计算合适的控制信号或从查询表中检索控制信号等。压力控制器可以驱动液滴的形成和/或驱动液滴行进通过检查部位等。因此,在步骤308中,可以在(多个)适当的时间将控制信号发送到一个或两个压力控制器。
步骤308和310对应于方法250的步骤258。可以响应于在步骤306确定并在步骤308发送的控制信号形成一组或多组液滴。
步骤312和314对应于方法250的步骤260和262。信号检测可以包括驱动流体流过检测到信号的检查部位,其中流体流由压力控制器驱动。可以基于可消耗流体(例如,载液、稀释液和/或试剂混合物)的一个或多个校准值,执行步骤306和308以便调整施加在流体上的压力,从而调整通过检查部位的流速。
步骤316和318对应于方法250的步骤264和266。可以对液滴进行计数并确定分析物的浓度。可以使用消耗品的至少一个校准值以及可选地针对消耗品的批次特定或工具特定的校准值来计算浓度。
图12是列出在基于测量到的环境条件对压力进行自动调节的情况下执行液滴测定的方法320中的示例性步骤的流程图。方法320是第IV节的方法250的示例。针对方法320呈现的方法步骤可以以任何合适的顺序和组合来执行,并且可以通过本公开的任何其它合适的方面(诸如第I至V节和方法300等)来修改或组合。方法320中呈现的方法步骤如针对方法250的对应步骤所描述,并且仅在下文提供信息的阐述中进一步描述。
液滴体积的变化可以由操作条件(诸如温度和压力(气压))的波动引起。例如,粘度(和相关联的流速)可随温度而变化,从而影响液滴形成过程。可以通过构建经验或理论曲线来校准这些环境依赖性,然后将它们存储在仪器固件或软件中。当计算分析物的浓度时,也可以或可选地应用基于测量到的操作条件的校正。
可以测量一个或多个操作条件以便获得一个或更多操作值,如322处所示。操作值可以对应于操作温度和/或大气压的测量值。
可以用处理器接收一个或多个校准值,如324处所示。至少一个校准值可以对应于该方法中使用的可消耗流体的物理属性。物理属性可以是例如粘度、密度、沸点等。至少一个校准值可以提供诸如在给定温度(例如,25℃)下的物理属性的标准值。至少一个校准值可以对应于物理属性对温度变化的灵敏度,诸如可消耗流体的粘度如何随温度变化。
可以使用操作值中的至少一个和校准值中的至少一个来确定用于至少一个压力控制器的至少一个控制信号,如326处所示。可以使用具有至少一个操作值和至少一个校准值作为输入的算法来确定控制信号。
VII.基于检测的液滴体积计算的液滴测定
该节描述本公开的液滴测定的其他方面,特别是包括使用从液滴检测的信号计算基于检测的液滴体积VDET的方法和系统;见图13和图14。该节公开的方法步骤可以以任何合适的顺序和组合进行,并且可以与本文其他部分公开的方法(诸如第IV-VI节中描述的方法)的任何合适的方面组合,并且可以利用本文公开的任何液滴测定系统(诸如第I-III节中描述的那些)执行。
图13示出列出可以在确定分析物浓度的基于液滴的方法350中执行的示例性步骤的流程图。(分析物可以描述为目标。)该方法具有两个分支,即封装(ENC)分支352和检测(DET)分支354,其中每份乳剂的液滴的基于封装的体积(VENC)和基于检测的体积(VDET)被计算出。该方法可以通过计算这两个体积来执行,或者在一些实施例中,通过计算基于封装的体积或基于检测的体积而不是基于这两个体积来执行。
封装分支352已经在本文其他部分进行了一般性描述,诸如在第IV节和第V节中,但是这里将简要地进行回顾。该方法的封装分支可以例如利用封装系统、环境传感器、标签读取器和相关处理器(例如,计算机)来执行。
可以用温度传感器测量环境温度,如356处所示,以便获得操作温度值。单独或与参考温度值(例如,值的比率或算术差值)组合的操作温度值可用于计算对施加到液滴产生器的压力的适当调整。例如,一个或两个值可以为算法提供输入,该算法输出对应于用于液滴产生的适当压力调整的值。该值可以对应于发送到系统的压力控制器(诸如至少一个正/负压源(例如,包括一个或多个泵和/或阀的源))的控制信号。调整压力的步骤(在358处指示)可以调整相对于在参考操作条件(例如,在预定的参考温度,诸如24摄氏度(等))下施加的参考压力、由压力控制器施加到一个或多个液滴产生器(例如,盒的每个液滴产生器)的压力。压力调整可以调整要施加到盒上的负压和/或正压的水平,以便在360处产生液滴,补偿操作温度和参考温度之间的差异,从而最小化由每个液滴产生器产生的液滴的体积的温度依赖性变化。例如,如果当前操作温度高于参考温度,则压力可以降低,并且如果低于参考温度,则压力可以增加,这是由于例如组成每份乳剂的液体的粘度和表面张力的温度依赖性变化。从与消耗品相关联的标签获得的一个或多个值也可用于计算合适的压力调整。
封装分支352还可以包括获得制造信息的步骤,如362处所示。也被描述为校准数据的制造信息可以从与盒相关联的标签和/或与液滴产生有关的其他消耗品获得。例如,信息可以由标签编码并由读取器从标签读取。或者,标签可以识别存储在远程网络位置的校准数据。在任何情况下,校准数据可以包括对于每个液滴产生器特定的相应值、和/或与另一个消耗品(诸如所形成的每份乳剂的连续相)的参数相关的一个或多个值。
可以计算每份乳剂的液滴的基于封装的体积VENC,如364处所示。可以使用对于形成乳剂的液滴产生器特定的(即,相对于盒的其他液滴产生器特定的)值、对应于盒的液滴产生器的标称液滴体积的值,或者这两者等来计算体积。如果未调整用于液滴产生的压力来补偿高于或低于参考温度的操作温度的影响,则测量的温度也可用于计算基于封装的体积。例如,在旨在仅用于说明的示例性实施例中,以下等式5和等式6近似于将液滴体积的变化作为液滴产生的温度的函数并且来自经验观察:
T<24℃∶
T>24℃∶
在等式5和等式6中,VEXP是测量的温度(T)下的预期(平均)液滴体积,VREF是标称(平均)液滴体积(在参考温度TREF下产生)(在该情况下,TREF=24℃)。因此,对于低于参考温度的每摄氏度,预期的液滴体积相对于标称液滴体积逐渐增加,并且对于高于参考温度的每摄氏度,预期的液滴体积相对于标称液滴体积逐渐减小。
方法350的检测分支354提供每份乳剂的液滴的基于检测的体积(VDET)。该方法的检测分支可以例如利用检测系统、环境传感器和相关处理器(例如,计算机)来执行。检测分支可以依赖于在通过检测区域的基本恒定的流速、和/或由驱动流体流过检测区域的流量控制器施加的基本恒定的压力的条件下,一组液滴的平均体积、行进通过检测区域的液滴的平均通过时间(即,信号宽度(W))与环境温度之间的预定义关系。下面描述该关系的其他方面和示例性计算。
可以从行进通过检测区域的液滴检测一个或多个信号,如366处所示。信号可包括由偏转检测器检测的偏转信号(也称为散射信号)、由分析物检测器检测的分析物信号、或两者等。例如,每个检测器可以检测光并产生对应于检测到的光的信号。因此,检测器可以将光子转换成电信号,该电信号可以是电流和/或电压。检测到的光可以由光源产生的入射光辐射与液滴的相互作用产生。该相互作用可使光偏转(例如,使光折射、反射和/或散射),吸收光,产生光的属性的另一可检测变化(诸如偏振的变化),诱导光致发光(例如,荧光)等。偏转检测器可以配置成检测行进通过检测区域的液滴对入射光辐射的偏转。分析物检测器可以配置成检测液滴中存在的标记与入射光辐射的相互作用。标记可包括光致发光体,当用来自光源的合适激发光激发时,该发光体发出光。用于在液滴中进行的扩增测定的示例性标记包括标记的探针(例如,光致发光体标记的寡核苷酸)或嵌入染料。
可以相对于时间检测每个信号。信号幅度的变化可以由连续通过检测区域的乳剂的液滴产生。因此,每个液滴具有可以根据信号计算的信号宽度,并且该信号宽度共同地可以允许计算乳剂的观察信号宽度(WOBS),如368处所示。观察到的信号宽度可以是乳剂的液滴的平均信号宽度,并且可以基于任何合适的标准排除来自作为异常值的液滴的子集的信号宽度。
每个液滴的信号宽度可以对应于该液滴通过检测区域所需的时间间隔。信号宽度可以由表示液滴的前沿和后沿的任何合适的标准来限定。例如,前沿和后沿可以由信号离开并返回到基线的时间点、信号达到液滴的信号峰的预定义部分(例如,信号宽度在峰的半最大值)的时间点、信号形成对应于液滴的前沿和后沿的一对峰的时间点等来限定。
可以测量与检测信号的步骤相关联的温度,如370处所示。温度可以在时间上和空间上与检测系统的操作相关联。例如,温度可以对应于在检测信号的步骤期间流过检测区域的流体的温度。可以在检测信号的步骤之前、期间和/或之后测量温度,并且可以在检测系统的内部或外部测量温度。可以通过温度传感器测量温度以便产生测量温度值。测量温度值可以单独使用或与参考温度值(例如,值的比率或算术差值)组合使用,以便计算测量温度下的预期信号宽度(WEXP),如372处所示。(预期信号宽度是具有标称液滴体积的液滴预期的宽度。)一个或两个值可以为算法提供输入,该算法输出对应于预期信号宽度的值。例如,在旨在仅用于说明的示例性实施例中,以下等式7给出了作为参考信号宽度(WREF)的函数的预期信号宽度WEXP的变化,其由具有标称体积且在参考温度(TREF)下检测的液滴以及测量温度()和TREF之间的差异产生:
WEXP=WREF+(6.5×10-3*WREF*(T-TREF)) (7)
在等式7中,这是一阶经验近似,对于高于(或低于)参考温度的每摄氏度,预期信号宽度相对于参考信号宽度线性增加(或减小)0.65%。
可以计算基于检测的液滴体积VDET,如374处所示。可以使用与观察到的液滴信号宽度WOBS对应的值作为输入的算法来计算基于检测的体积。该算法还可以使用预期液滴信号宽度WEXP、标称液滴体积、VREF和测量温度的任何组合作为输入。例如,在旨在仅用于说明的示例性实施例中,以下等式8给出基于检测的液滴体积VDET,其作为标称液滴体积VREF以及观察到的和预期液滴信号宽度WOBS和WEXP的函数。
根据等式8,其是一阶经验近似,在给定测量温度下一组乳剂液滴的基于检测的体积与观察到的液滴的信号宽度线性相关。通过将上面等式7的右侧替换为图8中的WEXP,可以导出一种算法,该算法使用观察到的信号宽度和测量温度的值作为输入来计算基于检测的体积。(参考信号宽度、标称液滴体积和参考温度的值可能是用于利用检测系统和盒的给定配置的算法的常数。)
在一些实施例中,基于检测的体积VDET可以直接用于计算分析物浓度。因此,可以用分析物信号对对于分析物为阳极或阴极的液滴的数量进行计数,该数量然后被用于计算每个液滴的分析物分子的平均数,诸如通过泊松统计。在示例性实施例中,然后可以通过将每个液滴的分析物分子的平均数除以基于检测的体积来确定浓度。因此,除了产生液滴360,可以省略方法350的第一分支352的步骤。
在其他实施例中,可以比较基于封装的体积(VENC)和基于检测的体积(VDET),如376处所示,以便确定两个计算出的体积是否满足指示它们彼此足够一致的预定义条件。该比较可以例如包括计算体积的比率或算术差,以便获得比较值,然后将该比较值与至少一个阈值进行比较。作为具体示例,可以将一个体积除以另一个以获得比率,并将该比率与范围(例如,0.8至1.2或0.9至1.1等)进行比较,以便确定体积是否足够相似。
基于比较步骤376的结果,可以获得体积VF,如378处所示。该体积被描述为“最终”体积,因为该体积用于计算分析物的浓度(C),如380处所示。如果比较步骤发现两个体积足够一致,则最终体积可以在基于封装的体积和基于检测的体积的中间。例如,最终体积可以是两个体积的平均值或加权平均值等。如果比较步骤改为在两个体积之间找到至少阈值量的差异,则获得步骤378可以包括选择两个体积中的一个作为最终体积的步骤。例如,当两个体积之间存在足够的差异时,可以总是选择基于封装的体积或基于检测的体积用于计算步骤380。
可以使用获得的最终体积计算分析物的浓度C.该浓度可以如上所述计算以用于基于计算的体积和本文其他部分。
图14示出绘制针对重复乳剂的计算分析物浓度的偏差的图,其作为每份乳剂的液滴的平均检测信号宽度的函数。利用检测系统的相同物理实施例在两个不同温度(20或32摄氏度)下进行信号检测。每份乳剂的两个值在图上绘制为圆形(20℃)或正方形(32℃)。线382、384拟合到在两个相应温度下从液滴收集到的数据。由于浓度偏差与液滴的体积偏差成比例。这种类型的分析允许在给定的测量温度下将信号宽度转换为平均液滴体积的算法的经验构造,诸如在上面的等式7和等式8中。
信号检测和信号处理的其他方面(诸如计算信号宽度和分析物浓度)描述在上文交叉引用的专利文献中,其通过引用并入本文,特别是2016年12月29日提交的美国专利申请序列第15/394,624号。
VIII.所选实施例
本节将本公开的所选实施例描述为一系列有索引的段落。为了说明而包括了这些实施例,且这些示例并不旨在限定本公开的范围。
段落1一种测定系统,包括:(A)盒,所述盒包括多个液滴产生器,所述液滴产生器构造成形成具有相同标称体积的液滴的乳剂;(B)标签,所述标签与盒相关联,并对校准数据或其标识符进行编码,所述校准数据包括对于每个液滴产生器特定的相应值;(C)封装系统,所述封装系统配置成接收盒并驱动由多个液滴产生器对乳剂的形成;(D)检测系统,所述检测系统包括检测器,该检测器被配置为从每分乳剂的液滴中检测表示分析物的信号;(E)读取器,所述读取器被配置为从所述标签读取所述校准数据或所述标识符;以及(F)处理器,所述处理器被配置为接收所述信号和所述校准数据,并且至少使用所述信号和对于形成所述乳剂的所述液滴产生器特定的所述相应值来针对每份乳剂计算分析物的浓度。
段落2如段落1所述的测定系统,其中所述相应值对应于对于所述液滴产生器特定的液滴体积,或者对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积之间的关系。
段落3如段落2所述的测定系统,其中每个相应值对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积的比率。
段落4如段落1至3中任一段所述的测定系统,其中所述校准数据包括共同表示所述多个液滴产生器的液滴的所述标称体积的值。
段落5如段落1至4中任一段所述的测定系统,还包括温度传感器,所述温度传感器被配置为产生表示经测量温度的温度信号,其中所述处理器与所述温度传感器通信并且被配置为基于所述温度信号调整由所述封装系统施加到所述盒中的流体上的至少一个正/负压。
段落6如段落5所述的测定系统,其中所述处理器被配置为将所述温度信号与参考信号进行比较以便产生差异信号,基于所述差异信号产生控制信号,并将所述控制信号传送到所述封装系统,并且其中如果所述经测量温度低于参考温度,则所述控制信号增加由正/负压源施加在所述盒中的流体上的正/负压的水平。
段落7如段落1至6中任一段所述的测定系统,还包括温度传感器,所述温度传感器与所述处理器通信并配置成测量温度,并且其中所述处理器配置成基于所述经测量温度与参考温度的偏差调整用至少一个正/负压源施加到所述盒中的流体的至少一个正/负压。
段落8如段落7所述的测定系统,其中所述处理器配置成调整所述正/负压以便使由所述经测量温度下的液滴产生而产生的所述液滴的尺寸的变化最小化而不相对于由所述封装系统在所述参考温度下使用的正/负压调整所述正/负压。
段落9如段落1至8中任一段所述的测定系统,其中所述处理器配置成接收由所述检测系统的检测器从每份乳剂的液滴检测到的相应信号,根据所述相应信号计算所述乳剂的液滴的平均信号宽度,基于所述信号宽度计算所述乳剂的液滴的基于检测的体积,并将所述基于检测的体积与所述乳剂的液滴的基于产生的体积进行比较;其中,如果所述基于检测的体积与基于产生的体积的比较满足预定义条件,则使用这两个体积计算所述乳剂的浓度。
段落10如段落1至9中任一段所述的测定系统,其中所述处理器被配置为针对每份乳液对对于分析物为阳性或对其为阴性的液滴的数量进行计数,并且至少使用所述数量和所述乳剂的所述相应值来计算所述分析物的浓度。
段落11如段落10所述的测定系统,其中所述处理器配置成使用阳性液滴的数量或阴性液滴的数量、液滴的总数和对于所述乳剂特定的经计算液滴体积来计算每个浓度。
段落12如段落1至11中任一段所述的测定系统,其中所述盒为一次性盒。
段落13如段落1至12中任一段所述的测定系统,其中每个液滴产生器包括产生液滴的通道相交部。
段落14如段落13所述的测定系统,其中每个液滴产生器的通道相交部的至少一部分是注塑成型的。
段落15如段落1至14中任一段所述的测定系统,其中所述多个液滴产生器是彼此的拷贝。
段落16如段落1至15中任一段所述的测定系统,其中所述标签被配置为光学读取或通过射频识别(RFID)读取。
段落17如段落16所述的测定系统,其中所述标签包括条形码。
段落18如段落1至17中任一段所述的测定系统,其中所述标签附着于所述盒。
段落19如段落1至18中任一段所述的测定系统,其中所述盒是属于一个生产批次的单元的单元,并且其中相同的校准数据与每个单元相关联。
段落20如段落1至19中任一段所述的测定系统,其中所述处理器配置成控制所述封装系统和所述检测系统。
段落21如段落1至20中任一段所述的测定系统,所述标签是第一标签,还包括设置在容器中并与配置成由所述读取器读取的第二标签相关联的流体,其中所述标签对所述流体的至少一个校准值进行编码和识别。
段落22如段落21所述的测定系统,其中所述处理器被配置为使用所述流体的所述至少一个校准值来产生用于所述封装系统或所述检测系统的正/负压源的控制信号。
段落23如段落21或段落22所述的测定系统,其中所述封装系统配置成使用所述流体作为封闭每个液滴的连续相。
段落24如段落21至23中任一段所述的测定系统,其中所述检测系统配置为使用所述流体作为每份乳剂的稀释液,以便增加通过所述检测系统的检测区域的液滴之间的距离。
段落25如段落21至24中任一段所述的测定系统,其中所述流体配置成构成每个液滴的至少一部分。
段落26如段落21至25中任一段所述的测定系统,其中所述封装系统或所述检测系统配置成可操作地接收所述容器。
段落27如段落21至26中任一段所述的测定系统,其中所述流体的所述至少一个校准值对应于所述流体的粘度。
段落28如段落21至27中任一段所述的测定系统,其中所述处理器配置成使用所述流体的所述至少一个校准值来计算所述分析物的浓度。
段落29如段落21至28中任一段所述的测定系统,其中所述流体和所述容器被包括在属于一个生产批次的单元的单元中,并且其中所述流体的相同的至少一个校准值与每个单元相关联。
段落30如段落29所述的测定系统,其中所述流体的所述至少一个校准值对于所述生产批次是特定的。
段落31如段落1至30中任一段所述的测定系统,其中所述检测系统包括光电检测器,该光电检测器配置成检测从每份乳剂的液滴所包含的光致发光体发射的光,并且其中所述光电检测器配置成基于检测到的光产生所述信号。
段落32一种用液滴进行测定的方法,所述方法包括:(A)利用由盒提供的多个液滴产生器形成乳剂,其中所述乳剂的液滴具有相同的标称体积;(B)从每份乳液的液滴中检测表示分析物的信号;(C)读取与所述盒相关联的标签以便获得包括对于每个液滴产生器特定的相应值的校准数据,或者获得用于所述校准数据的标识符;(D)用处理器接收所述校准数据;以及(E)至少使用所述信号和对于形成所述乳剂的所述液滴产生器特定的所述相应值,用所述处理器针对每份乳剂计算所述分析物的浓度。
段落33如段落32所述的方法,其中所述计算步骤包括针对每份乳剂基于所述信号对对于所述分析物为阳性或为阴性的液滴的数量进行计数的步骤、以及至少使用所述数量和对于形成所述乳剂的所述液滴产生器特定的所述相应值计算所述分析物的所述浓度的步骤。
段落34如段落32或段落33所述的方法,其中读取标签的步骤包括光学读取所述标签或通过射频识别读取所述标签的步骤。
段落35如段落32至34中任一段所述的方法,其中所述标签附着于所述盒。
段落36如段落32至35中任一段所述的方法,所述标签是第一标签,还包括读取与设置在容器中的流体相关联的第二标签以便获得或识别所述流体的至少一个值的步骤。
段落37如段落36所述的方法,其中所述计算步骤使用所述流体的所述至少一个值。
段落38如段落36或段落37所述的方法,还包括产生控制信号以便控制用于形成所述乳剂的步骤的正/负压源的步骤,其中产生控制信号的步骤使用所述流体的所述所述至少一个值以便确定所述控制信号。
段落39如段落32至38中任一段所述的方法,其中每份乳剂的液滴包括标记,并且其中检测信号的步骤包括检测来自所述标记的信号的步骤。
段落40如段落32至39中任一段所述的方法,其中读取标签的步骤用读取器来执行并且包括获得由所述标签编码的校准数据的步骤,还包括将所述校准数据从所述读取器传送到所述处理器的步骤。
段落41如段落40所述的方法,还包括在传送所述校准数据的步骤之前或之后在所述读取器或所述处理器处解码所述校准数据的步骤。
段落42如段落32至41中任一段所述的方法,其中读取标签的步骤获得用于所述校准数据的标识符,并且其中接收所述校准数据的步骤包括用所述处理器使用所述标识符从远程网络位置接收所述校准数据的步骤。
段落43如段落32至42中任一段所述的方法,还包括测量温度和/或大气压以便获得至少一个环境信号的步骤、以及产生控制信号以便控制用于形成乳剂的步骤和/或检测信号的步骤的正/负压,其中产生控制信号的步骤使用所述至少一个环境信号。
段落44如段落32至43中任一段所述的方法,还包括测量温度和/或大气压以便获得一个或多个测量值的步骤,其中所述计算步骤使用所述一个或多个测量值。
段落45一种制造用于液滴产生的盒的方法,所述方法包括:(A)生产盒的拷贝,每个拷贝包括多个液滴产生器,所述液滴产生器配置成形成相同标称体积的液滴;以及(B)测试所述拷贝中的一个或多个以便获得对于每个液滴产生器特定的相应值,所述相应值与所述液滴产生器的液滴体积相关;其中多个所述拷贝包括标签,并且其中所述标签对对于每个液滴产生器特定的值或其标识符进行编码。
段落46如段落45所述的方法,其中所述值对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积,或者对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积之间的关系。
段落47如段落45或段落46所述的方法,还包括将盒的所述拷贝分配给同一生产批次的步骤。
段落48如段落45至47中任一段所述的方法,其中所述标签对针对所述生产批次的标识符进行编码。
段落49如段落45至48中任一段所述的方法,其中所述标签对针对每个液滴产生器的所述值进行编码。
段落50如段落45至49中任一段所述的方法,还包括将所述标签与所述多个拷贝的每个拷贝相关联的步骤,并且其中所述关联步骤包括将预先形成的标签附着于所述拷贝的步骤、在所述拷贝上形成所述标签的步骤、或者在生产所述拷贝时创建所述标签的步骤。
段落51如段落50所述的方法,其中所述标签是射频识别标签,还包括将校准数据写入所述标签的步骤,所述校准数据包括每个液滴产生器的所述值。
段落52如段落45至51中任一段所述的方法,其中制造盒的拷贝的步骤包括对所述盒的一部分进行注塑成型的步骤,所述盒的一部分形成每个液滴产生器的至少一部分。
段落53如段落52所述的方法,其中制造盒的拷贝的步骤包括将盖附着到所述盒的注塑成型部分的步骤,并且其中所述盖形成每个液滴产生器的至少一个通道的壁区域。
段落54如段落45至53中任一段所述的方法,其中所述测试步骤包括用一个或多个拷贝的液滴产生器产生液滴的步骤。
段落55如段落54所述的方法,其中所述测试步骤包括检测来自所述液滴中存在的光学可检测标记的信号的步骤。
段落56如段落54或段落55所述的方法,其中所述测试步骤包括计算由每个液滴产生器形成的液滴中存在的分析物的浓度的步骤。
段落57一种液滴测定系统,包括:(A)盒,所述盒包括多个液滴产生器;(B)载液;(C)含水混合物;(D)标签,所述标签与所述盒、所述载液或所述含水混合物相关联;(E)读取器,所述读取器被配置为从所述标签获得校准数据或其标识符;(F)封装系统,所述封装系统配置成接收所述盒、所述载液和所述含水混合物,并施加正/负压,该正/负压驱动由每个液滴产生器对乳剂的形成;(G)检测系统,所述检测系统被配置为检测来自每份乳剂的液滴的信号;以及(H)处理器,所述处理器被配置为接收所述校准数据并基于所述校准数据的至少一个校准值来产生用于所述封装系统的至少一个正/负压源的控制信号。
段落58如段落57所述的液滴测定系统,其中所述正/负压包括施加到所述盒的真空,并且其中所述控制信号控制所述真空的水平、持续时间和/或分布。
段落59如段落57或段落58所述的液滴测定系统,其中所述处理器配置成使所述封装系统基于所述校准数据将不同的正/负压施加到所述盒的各个液滴产生器。
段落60如段落57至59中任一段所述的液滴测定系统,其中所述标签附着于或包含于用于所述盒、载液或含水混合物的包装材料中。
段落61一种液滴测定系统,包括:(A)盒,所述盒包括多个液滴产生器;(B)封装系统,所述封装系统配置成接收所述盒并驱动由每个液滴产生器对乳剂的形成;(C)检测系统,所述检测系统包括检测器,该检测器被配置为检测来自每份乳剂的液滴的信号;(D)传感器,所述传感器配置为测量温度或大气压;以及(E)处理器,所述处理器配置为利用基于测量温度或大气压的调整来控制所述封装系统和/或所述检测系统的操作。
段落62如段落61所述的液滴测定系统,其中所述封装系统包括驱动乳剂形成的正/负压源,并且其中所述处理器配置成使用由所述传感器测量到的信号产生用于所述源的操作的控制信号。
段落63如段落61或段落62所述的液滴测定系统,其中所述检测系统包括驱动流体流入检测区域和/或从检测区域流出的正/负压源,并且其中所述处理器配置成使用由所述传感器检测到的信号产生用于所述源的操作的控制信号。
段落64一种确定液滴的体积的方法,所述方法包括:(A)当所述液滴通过检测区域时,用检测器检测来自液滴的信号;(B)从所述信号计算液滴的平均信号宽度;以及(C)基于所述平均信号宽度计算所述液滴的体积;其中每个计算步骤都用处理器执行。
段落65如段落64所述的方法,其中检测信号的步骤包括用光照射所述检测区域的步骤和选择性地检测所述光的由通过所述检测区域的液滴偏转的一部分的步骤。
段落66如段落64或段落65所述的方法,还包括测量温度的步骤,其中计算体积的步骤也基于经测量的温度。
段落67如段落64至66中任一段所述的方法,还包括基于计算出的体积计算分析物的浓度的步骤。
段落68一种执行测定的方法,所述方法包括:(A)当液滴通过检测区域时,用至少一个检测器检测来自所述液滴的一个或多个信号;(B)基于所述信号中的至少一个信号计算对应于所述液滴的体积的值;以及(C)至少部分地基于所述一个或多个信号和与所述液滴的体积对应的所述值中的一个来计算所述液滴中的分析物的浓度;其中每个计算步骤都用处理器执行。
段落69如段落68所述的方法,所述值是对应于所述液滴的基于检测的体积的第一值,所述方法还包括:用液滴产生器产生所述液滴;获得对应于所述液滴的基于产生的体积的第二值;其中利用第三值执行计算浓度的步骤,该第三值从所述第一值和所述第二值获得并且对应于所述基于检测的体积和所述基于产生的体积中间的最终体积。
段落70如段落69所述的方法,其中所述第三值对应于所述基于检测的体积和所述基于产生的体积的未加权平均值或加权平均值。
段落71如段落69或段落70所述的方法,其中获得第二值的步骤包括使用由所述液滴产生器的制造商提供的液滴体积的标称值来获得所述液滴的基于产生的体积的步骤。
段落72如段落71所述的方法,其中所述标称值被用作所述基于产生的体积。
段落73如段落71或段落72所述的方法,其中所述液滴产生器由具有多个液滴产生器的盒提供,其中所述标称值共同用于多个液滴产生器,还包括获得对于所述液滴产生器特定的值的步骤,其中使用所述标称值和对于所述液滴产生器特定的所述值计算对应于所述液滴的所述基于产生的体积的所述第二值。
段落74如段落71至73中任一段所述的方法,还包括测量执行产生液滴的步骤所在的温度的步骤,其中所述标称值用于参考温度,并且其中获得第二值的步骤包括以下步骤:基于所述经测量的温度调整所述标称值以便考虑由所述经测量的温度和所述参考温度之间的差异导致的液滴尺寸的变化。
段落75如段落71至74中任一段所述的方法,其中所述液滴产生器由具有多个液滴产生器的盒提供,其中所述标称体积共同用于所述多个液滴产生器,还包括从与所述盒相关联的标签读取对于所述液滴产生器特定的值的步骤,其中所述相应值对应于对于所述液滴产生器特定的液滴体积,或者对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积之间的关系。
段落76一种执行测定的方法,所述方法包括:(A)在液滴产生器的通道相交部处产生液滴;(B)当所述液滴通过检测区域时,用至少一个检测器检测来自所述液滴的一个或多个信号;(C)利用处理器获得对应于所述液滴的基于产生的体积的第一值;(D)利用所述处理器使用所述一个或多个信号中的至少一个信号计算与所述液滴的基于检测的体积对应的第二值;(E)至少使用所述第一值和所述第二值计算所述液滴的最终体积;以及(F)基于所述一个或多个信号中的信号和所述最终体积计算所述液滴中的分析物的浓度。
如相对于值在本文中所使用的,术语“约”指在表述的值的10%以内。例如,尺寸描述为“约10”指该尺寸大于9并且小于11。
上文阐述的本公开可涵盖具有独立的效用的多个相区别的发明。尽管每个这些发明已经以其优选形式来公开,但是本文中公开以及示出的其具体实施例不应被视为限制性的,这是因为许多变体是可能的。本发明的主题包括本文中公开的各种元素、特征、功能和/或属性的所有新颖的以及非显而易见的组合和子组合。以下的权利要求特别地指出视为新颖的以及非显而易见的某些组合以及子组合。可以在要求该申请或相关申请的优先权的申请中请求保护特征、功能、元素和/或特性的其他组合以及子组合中体现的发明。这些权利要求无论是针对不同发明还是针对同一发明,以及无论相对于原始权利要求的范围更宽、更窄、相等或不同,也被认为包括在本公开的本发明的主题内。此外,除非另有具体说明,否则用于所标识元素的诸如第一、第二或第三的顺序指示符用于区分元素,并且不指示这些元素的特定位置或顺序。

Claims (76)

1.一种测定系统,包括:
盒,所述盒包括多个液滴产生器,所述多个液滴产生器配置成形成具有相同标称体积的液滴的乳剂;
标签,所述标签与所述盒相关联,并对校准数据或其标识符进行编码,所述校准数据包括对于每个液滴产生器特定的相应值;
封装系统,所述封装系统被配置为接收所述盒并驱动由所述多个液滴产生器对所述乳剂的形成;
检测系统,所述检测系统包括检测器,所述检测器被配置为从每份乳剂的液滴中检测表示分析物的信号;
读取器,所述读取器配置为从所述标签读取所述校准数据或所述标识符;以及
处理器,所述处理器配置为接收所述信号和所述校准数据,并且至少使用所述信号和对于形成所述乳剂的所述液滴产生器特定的所述相应值来针对每份乳剂计算分析物的浓度。
2.如权利要求1所述的测定系统,其中所述相应值对应于对于所述液滴产生器特定的液滴体积,或者对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积之间的关系。
3.如权利要求2所述的测定系统,其中每个相应值对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积的比率。
4.如权利要求1所述的测定系统,其中所述校准数据包括共同表示所述多个液滴产生器的液滴的所述标称体积的值。
5.如权利要求1所述的测定系统,还包括温度传感器,所述温度传感器被配置为产生表示经测量的温度的温度信号,其中所述处理器与所述温度传感器通信并且被配置为基于所述温度信号调整由所述封装系统施加到所述盒中的流体上的至少一个正/负压。
6.如权利要求5所述的测定系统,其中所述处理器被配置为将所述温度信号与参考信号进行比较以便产生差异信号,基于所述差异信号产生控制信号,并将所述控制信号传送到所述封装系统,并且其中如果所述经测量的温度低于参考温度,则所述控制信号增加由正/负压源施加在所述盒中的流体上的正/负压的水平。
7.如权利要求1所述的测定系统,还包括温度传感器,所述温度传感器与所述处理器通信并配置成测量温度,并且其中所述处理器配置成基于经测量的温度与参考温度的偏差调整用至少一个正/负压源施加到所述盒中的流体的至少一个正/负压。
8.如权利要求7所述的测定系统,其中所述处理器配置成调整所述正/负压以使由所述经测量的温度下的液滴产生而产生的所述液滴的尺寸的变化最小化而不相对于由所述封装系统在所述参考温度下使用的正/负压调整所述正/负压。
9.如权利要求1所述的测定系统,其中所述处理器配置成:
从每份乳剂的液滴接收由所述检测系统的检测器检测到的相应信号,
根据所述相应信号计算所述乳剂的液滴的平均信号宽度,
基于所述信号宽度计算所述乳剂的液滴的基于检测的体积,并且
将所述基于检测的体积与所述乳剂的液滴的基于产生的体积进行比较;
其中,如果所述基于检测的体积与所述基于产生的体积的比较满足预定义条件,则使用这两个体积计算所述乳剂的浓度。
10.如权利要求1所述的测定系统,其中所述处理器被配置为针对每份乳液对对于分析物为阳性或对其为阴性的液滴的数量进行计数,并且至少使用所述数量和所述乳剂的所述相应值来计算所述分析物的浓度。
11.如权利要求10所述的测定系统,其中所述处理器配置成使用阳性液滴的数量或阴性液滴的数量、液滴的总数和对于所述乳剂特定的经计算液滴体积来计算每个浓度。
12.如权利要求1所述的测定系统,其中所述盒是一次性盒。
13.如权利要求1所述的测定系统,其中每个液滴产生器包括产生液滴所在的通道相交部。
14.如权利要求13所述的测定系统,其中每个液滴产生器的所述通道相交部的至少一部分是注塑成型的。
15.如权利要求1所述的测定系统,其中所述多个液滴产生器是彼此的拷贝。
16.如权利要求1所述的测定系统,其中所述标签被配置为光学读取或通过射频识别(RFID)读取。
17.如权利要求16所述的测定系统,其中所述标签包括条形码。
18.如权利要求1所述的测定系统,其中所述标签附着于所述盒。
19.如权利要求1所述的测定系统,其中所述盒是属于一个生产批次的单元的单元,并且其中相同的校准数据与每个单元相关联。
20.如权利要求1所述的测定系统,其中所述处理器配置成控制所述封装系统和所述检测系统。
21.如权利要求1所述的测定系统,所述标签是第一标签,还包括设置在容器中并与配置成由所述读取器读取的第二标签相关联的流体,其中所述标签对所述流体的至少一个校准值进行编码和识别。
22.如权利要求21所述的测定系统,其中所述处理器被配置为使用所述流体的所述至少一个校准值来产生用于所述封装系统或所述检测系统的正/负压源的控制信号。
23.如权利要求21所述的测定系统,其中所述封装系统配置成使用所述流体作为封闭每个液滴的连续相。
24.如权利要求21所述的测定系统,其中所述检测系统配置为使用所述流体作为每份乳剂的稀释液,以便增加通过所述检测系统的检测区域的液滴之间的距离。
25.如权利要求21所述的测定系统,其中所述流体配置成构成每个液滴的至少一部分。
26.如权利要求21所述的测定系统,其中所述封装系统或所述检测系统配置成可操作地接收所述容器。
27.如权利要求21所述的测定系统,其中所述流体的所述至少一个校准值对应于所述流体的粘度。
28.如权利要求21所述的测定系统,其中所述处理器配置成使用所述流体的所述至少一个校准值来计算所述分析物的浓度。
29.如权利要求21所述的测定系统,其中所述流体和所述容器被包括在属于一个生产批次的单元的单元中,并且其中针对所述流体的相同的至少一个校准值与每个单元相关联。
30.如权利要求29所述的测定系统,其中针对所述流体的所述至少一个校准值对于所述生产批次是特定的。
31.如权利要求1所述的测定系统,其中所述检测系统包括光电检测器,该光电检测器配置成检测从每份乳剂的液滴所包含的光致发光体发射的光,并且其中所述光电检测器配置成基于检测到的所述光产生所述信号。
32.一种用液滴进行测定的方法,所述方法包括:
利用由盒提供的多个液滴产生器形成乳剂,其中所述乳剂的液滴具有相同的标称体积;
从每份乳剂的液滴中检测表示分析物的信号;
读取与所述盒相关联的标签以便获得校准数据,或者获得用于所述校准数据的标识符,该校准数据包括对于每个液滴产生器特定的相应值;
用处理器接收所述校准数据;以及
至少使用所述信号和对于形成所述乳剂的所述液滴产生器特定的所述相应值来用所述处理器针对每份乳剂计算所述分析物的浓度。
33.如权利要求32所述的方法,其中所述计算步骤包括针对每份乳剂基于所述信号对对于所述分析物为阳性或为阴性的液滴的数量进行计数的步骤、以及至少使用所述数量和对于形成所述乳剂的所述液滴产生器特定的所述相应值计算所述分析物的所述浓度的步骤。
34.如权利要求32所述的方法,其中读取标签的步骤包括光学读取所述标签或通过射频识别读取所述标签的步骤。
35.如权利要求32所述的方法,其中所述标签附着于所述盒。
36.如权利要求32所述的方法,所述标签是第一标签,还包括读取与设置在容器中的流体相关联的第二标签以便获得或识别所述流体的至少一个值的步骤。
37.如权利要求36所述的方法,其中所述计算步骤使用所述流体的所述至少一个值。
38.如权利要求36所述的方法,还包括产生控制信号以便控制用于形成所述乳剂的步骤的正/负压源的步骤,其中产生控制信号的步骤使用所述流体的所述所述至少一个值以便确定所述控制信号。
39.如权利要求32所述的方法,其中每份乳剂的液滴包括标记,并且其中检测信号的步骤包括检测来自所述标记的信号的步骤。
40.如权利要求32所述的方法,其中读取标签的步骤用读取器来执行并且包括获得由所述标签编码的校准数据的步骤,还包括将所述校准数据从所述读取器传送到所述处理器的步骤。
41.如权利要求40所述的方法,还包括在传送所述校准数据的步骤之前或之后在所述读取器或所述处理器处解码所述校准数据的步骤。
42.如权利要求32所述的方法,其中读取标签的步骤获得用于所述校准数据的标识符,并且其中接收所述校准数据的步骤包括用所述处理器使用所述标识符从远程网络位置接收所述校准数据的步骤。
43.如权利要求32所述的方法,还包括测量温度和/或大气压以便获得至少一个环境信号的步骤、以及产生控制信号以便控制用于形成乳剂的步骤和/或检测信号的步骤的正/负压,其中产生控制信号的步骤使用所述至少一个环境信号。
44.如权利要求32所述的方法,还包括测量温度和/或大气压以便获得一个或多个测量值的步骤,其中所述计算步骤使用所述一个或多个测量值。
45.一种制造用于液滴产生的盒的方法,所述方法包括:
生产盒的拷贝,每个拷贝包括多个液滴产生器,所述液滴产生器配置成形成相同标称体积的液滴;以及
测试所述拷贝中的一个或多个以便获得对于每个液滴产生器特定的相应值,所述相应值与所述液滴产生器的液滴体积相关;
其中多个所述拷贝包括标签,并且其中所述标签对对于每个液滴产生器特定的值或其标识符进行编码。
46.如权利要求45所述的方法,其中所述值对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积,或者对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积之间的关系。
47.如权利要求45所述的方法,还包括将盒的所述拷贝分配给同一生产批次的步骤。
48.如权利要求45所述的方法,其中所述标签对针对所述生产批次的标识符进行编码。
49.如权利要求45所述的方法,其中所述标签对针对每个液滴产生器的所述值进行编码。
50.如权利要求45所述的方法,还包括将所述标签与所述多个拷贝的每个拷贝相关联的步骤,并且其中所述关联步骤包括将预先形成的标签附着于所述拷贝的步骤、在所述拷贝上形成所述标签的步骤、或者在生产所述拷贝时创建所述标签的步骤。
51.如权利要求50所述的方法,其中所述标签是射频识别标签,还包括将校准数据写入所述标签的步骤,所述校准数据包括针对每个液滴产生器的所述值。
52.如权利要求45所述的方法,其中制造盒的拷贝的步骤包括对所述盒的一部分进行注塑成型的步骤,所述盒的一部分形成每个液滴产生器的至少一部分。
53.如权利要求52所述的方法,其中制造盒的拷贝的步骤包括将盖附着于所述盒的注塑成型部分的步骤,并且其中所述盖形成每个液滴产生器的至少一个通道的壁区域。
54.如权利要求45所述的方法,其中所述测试步骤包括用一个或多个拷贝的液滴产生器产生液滴的步骤。
55.如权利要求54所述的方法,其中所述测试步骤包括检测来自所述液滴中存在的光学可检测标记的信号的步骤。
56.如权利要求54所述的方法,其中所述测试步骤包括计算由每个液滴产生器形成的液滴中存在的分析物的浓度的步骤。
57.一种液滴测定系统,包括:
盒,所述盒包括多个液滴产生器;
载液;
含水混合物;
标签,所述标签与所述盒、所述载液或所述含水混合物相关联;
读取器,所述读取器被配置为从所述标签获得校准数据或其标识符;
封装系统,所述封装系统配置成接收所述盒、所述载液和所述含水混合物,并施加正/负压,该正/负压驱动由每个液滴产生器对乳剂的形成;
检测系统,所述检测系统被配置为检测来自每份乳剂的液滴的信号;以及
处理器,所述处理器被配置为接收所述校准数据并基于所述校准数据的至少一个校准值来产生用于所述封装系统的至少一个正/负压源的控制信号。
58.如权利要求57所述的液滴测定系统,其中所述正/负压包括施加到所述盒的真空,并且其中所述控制信号控制所述真空的水平、持续时间和/或分布。
59.如权利要求57所述的液滴测定系统,其中所述处理器配置成使所述封装系统基于所述校准数据将不同的正/负压施加到所述盒的各个液滴产生器。
60.如权利要求57所述的液滴测定系统,其中所述标签附着于或包含于用于所述盒、载液或含水混合物的包装材料中。
61.一种液滴测定系统,包括:
盒,所述盒包括多个液滴产生器;
封装系统,所述封装系统配置成接收所述盒并驱动由每个液滴产生器对乳剂的形成;
检测系统,所述检测系统包括检测器,该检测器被配置为检测来自每份乳剂的液滴的信号;
传感器,所述传感器配置为测量温度或大气压;以及
处理器,所述处理器配置为基于经测量的温度或大气压来调整所述封装系统和/或所述检测系统的操作。
62.如权利要求61所述的液滴测定系统,其中所述封装系统包括驱动乳剂形成的正/负压源,并且其中所述处理器配置成使用由所述传感器测量到的信号产生用于所述源的操作的控制信号。
63.如权利要求61所述的液滴测定系统,其中所述检测系统包括驱动流体流入检测区域和/或从检测区域流出的正/负压源,并且其中所述处理器配置成使用由所述传感器检测到的信号产生用于所述源的操作的控制信号。
64.一种确定液滴的体积的方法,所述方法包括:
当所述液滴通过检测区域时,用检测器检测来自液滴的信号;
从所述信号计算液滴的平均信号宽度;以及
基于所述平均信号宽度计算所述液滴的体积;
其中每个计算步骤都用处理器来执行。
65.如权利要求64所述的方法,其中检测信号的步骤包括用光照射所述检测区域的步骤和选择性地检测所述光的由通过所述检测区域的液滴偏转的一部分的步骤。
66.如权利要求64所述的方法,还包括测量温度的步骤,其中计算体积的步骤也基于经测量的温度。
67.如权利要求64所述的方法,还包括基于计算出的体积计算分析物的浓度的步骤。
68.一种执行测定的方法,所述方法包括:
当液滴通过检测区域时,用至少一个检测器检测来自液滴的一个或多个信号;
基于所述信号中的至少一个信号计算对应于所述液滴的体积的值;以及
至少部分地基于所述一个或多个信号和与所述液滴的体积对应的所述值中的一个来计算所述液滴中的分析物的浓度;
其中每个计算步骤都用处理器来执行
69.如权利要求68所述的方法,所述值是对应于所述液滴的基于检测的体积的第一值,所述方法还包括:
用液滴产生器产生所述液滴;
获得对应于所述液滴的基于产生的体积的第二值;
其中利用第三值执行计算浓度的步骤,该第三值从所述第一值和所述第二值获得并且对应于所述基于检测的体积和所述基于产生的体积中间的最终体积。
70.如权利要求69所述的方法,其中所述第三值对应于所述基于检测的体积和所述基于产生的体积的未加权平均值或加权平均值。
71.如权利要求69所述的方法,其中获得第二值的步骤包括使用由所述液滴产生器的制造商提供的液滴体积的标称值来获得所述液滴的基于产生的体积的步骤。
72.如权利要求71所述的方法,其中所述标称值被用作所述基于产生的体积。
73.如权利要求71所述的方法,其中所述液滴产生器由具有多个液滴产生器的盒提供,其中所述标称值共同用于多个液滴产生器,还包括获得对于所述液滴产生器特定的值的步骤,其中使用所述标称值和对于所述液滴产生器特定的所述值计算对应于所述液滴的所述基于产生的体积的所述第二值。
74.如权利要求71所述的方法,还包括测量执行产生液滴的步骤所在的温度的步骤,其中所述标称值用于参考温度,并且其中获得第二值的步骤包括以下步骤:基于所述经测量的温度调整所述标称值以便考虑由所述经测量的温度和所述参考温度之间的差异导致的液滴尺寸的变化。
75.如权利要求71所述的方法,其中所述液滴产生器由具有多个液滴产生器的盒提供,其中所述标称体积共同用于所述多个液滴产生器,还包括从与所述盒相关联的标签读取对于所述液滴产生器特定的值的步骤,其中所述相应值对应于对于所述液滴产生器特定的液滴体积,或者对应于对于所述液滴产生器特定的所述液滴体积与所述标称体积之间的关系。
76.一种执行测定的方法,所述方法包括:
在液滴产生器的通道相交部处产生液滴;
当所述液滴通过检测区域时,用至少一个检测器检测来自所述液滴的一个或多个信号;
利用处理器获得对应于所述液滴的基于产生的体积的第一值;
利用所述处理器使用所述一个或多个信号中的至少一个信号计算与所述液滴的基于检测的体积对应的第二值;
至少使用所述第一值和所述第二值计算所述液滴的最终体积;以及
基于所述一个或多个信号中的信号和所述最终体积计算所述液滴中的分析物的浓度。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112570204A (zh) * 2020-12-01 2021-03-30 深圳市轴心自控技术有限公司 一种基于胶水流量检测的点胶补偿系统及补偿方法
CN113167697A (zh) * 2018-11-26 2021-07-23 脱其泰有限责任公司 使用具有不均匀体积的隔室的数字试验以确定样本中目标的体积浓度
CN113413936A (zh) * 2021-08-24 2021-09-21 北京寻因生物科技有限公司 一种流量调节结构及微流体芯片

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4435113A1 (en) 2017-05-18 2024-09-25 10x Genomics, Inc. Methods and systems for sorting droplets and beads
US10544413B2 (en) 2017-05-18 2020-01-28 10X Genomics, Inc. Methods and systems for sorting droplets and beads
US10821442B2 (en) 2017-08-22 2020-11-03 10X Genomics, Inc. Devices, systems, and kits for forming droplets
WO2019083852A1 (en) 2017-10-26 2019-05-02 10X Genomics, Inc. MICROFLUIDIC CHANNEL NETWORKS FOR PARTITIONING
CN108004136B (zh) * 2017-12-07 2024-09-17 深圳市博瑞生物科技有限公司 一种微流控液滴生成芯片
FR3082440B1 (fr) * 2018-06-14 2020-12-11 Paris Sciences Lettres Quartier Latin Methode de transfert de matiere dans un dispositif microfluidique ou millifluidique
JP7183586B2 (ja) * 2018-06-27 2022-12-06 セイコーエプソン株式会社 液体噴射装置、液体噴射装置の制御方法
WO2020139844A1 (en) * 2018-12-24 2020-07-02 10X Genomics, Inc. Devices, systems, and methods for controlling liquid flow
WO2020235585A1 (ja) * 2019-05-22 2020-11-26 積水化学工業株式会社 送液システム、送液制御方法、及び送液装置
GB2604481A (en) 2019-10-10 2022-09-07 1859 Inc Methods and systems for microfluidic screening
US12059679B2 (en) 2019-11-19 2024-08-13 10X Genomics, Inc. Methods and devices for sorting droplets and particles

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050187444A1 (en) * 2003-12-23 2005-08-25 Ute Hubner Hand-held analytical device
US20110027902A1 (en) * 2006-04-14 2011-02-03 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Structure for introducing a plurality of solutions, micro fluidic device having said structure and method for introducing solution
CN102187426A (zh) * 2008-08-21 2011-09-14 荷兰应用自然科学研究组织Tno 用于识别生物材料的方法和装置
CN102405402A (zh) * 2008-09-23 2012-04-04 阔达生命有限公司 基于液滴的测定系统
US20130084572A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Quantalife, Inc. Calibrations and controls for droplet-based assays
CN103429331A (zh) * 2010-11-01 2013-12-04 伯乐生命医学产品有限公司 用于形成乳液的系统
US20140134623A1 (en) * 2012-06-20 2014-05-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. Stabilized droplets for calibration and testing
US20140312534A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-23 Bio-Rad Laboratories, Inc. Method of making a droplet-generating device
US20140378348A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-25 Bio-Rad Laboratories, Inc. Microfluidic system with fluid pickups
WO2015021308A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Astute Medical, Inc. Assays for timp2 having improved performance in biological samples

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9156010B2 (en) * 2008-09-23 2015-10-13 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet-based assay system
CA2767114A1 (en) 2010-03-25 2011-09-29 Bio-Rad Laboratories, Inc. Droplet transport system for detection

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050187444A1 (en) * 2003-12-23 2005-08-25 Ute Hubner Hand-held analytical device
US20110027902A1 (en) * 2006-04-14 2011-02-03 Wako Pure Chemical Industries, Ltd. Structure for introducing a plurality of solutions, micro fluidic device having said structure and method for introducing solution
CN102187426A (zh) * 2008-08-21 2011-09-14 荷兰应用自然科学研究组织Tno 用于识别生物材料的方法和装置
CN102405402A (zh) * 2008-09-23 2012-04-04 阔达生命有限公司 基于液滴的测定系统
CN103429331A (zh) * 2010-11-01 2013-12-04 伯乐生命医学产品有限公司 用于形成乳液的系统
US20130084572A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-04 Quantalife, Inc. Calibrations and controls for droplet-based assays
US20140134623A1 (en) * 2012-06-20 2014-05-15 Bio-Rad Laboratories, Inc. Stabilized droplets for calibration and testing
US20140312534A1 (en) * 2013-04-17 2014-10-23 Bio-Rad Laboratories, Inc. Method of making a droplet-generating device
US20140378348A1 (en) * 2013-06-21 2014-12-25 Bio-Rad Laboratories, Inc. Microfluidic system with fluid pickups
WO2015021308A1 (en) * 2013-08-07 2015-02-12 Astute Medical, Inc. Assays for timp2 having improved performance in biological samples

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113167697A (zh) * 2018-11-26 2021-07-23 脱其泰有限责任公司 使用具有不均匀体积的隔室的数字试验以确定样本中目标的体积浓度
CN112570204A (zh) * 2020-12-01 2021-03-30 深圳市轴心自控技术有限公司 一种基于胶水流量检测的点胶补偿系统及补偿方法
CN113413936A (zh) * 2021-08-24 2021-09-21 北京寻因生物科技有限公司 一种流量调节结构及微流体芯片

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EP3397973A1 (en) 2018-11-07
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