CN116528981A - Pcr检测芯片、关联测试装置及实现分析系统 - Google Patents

Pcr检测芯片、关联测试装置及实现分析系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116528981A
CN116528981A CN202180080310.7A CN202180080310A CN116528981A CN 116528981 A CN116528981 A CN 116528981A CN 202180080310 A CN202180080310 A CN 202180080310A CN 116528981 A CN116528981 A CN 116528981A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chip
wall
sample
chamber
block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180080310.7A
Other languages
English (en)
Inventor
M·卢备尔
C·勒布特耶
B·哈吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elvesys SAS
Original Assignee
Elvesys SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elvesys SAS filed Critical Elvesys SAS
Publication of CN116528981A publication Critical patent/CN116528981A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/025—Align devices or objects to ensure defined positions relative to each other
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/18—Transport of container or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/021—Identification, e.g. bar codes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0609—Holders integrated in container to position an object
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0822—Slides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0848—Specific forms of parts of containers
    • B01L2300/0854—Double walls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0877—Flow chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/16—Surface properties and coatings
    • B01L2300/168—Specific optical properties, e.g. reflective coatings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B01L2400/049—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics vacuum
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6482—Sample cells, cuvettes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/0332—Cuvette constructions with temperature control
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

一种用于测试微流体样本芯片的系统，该微流体样本芯片用于测试生物样本，特别用于PCR和/或荧光型的分析，该芯片具有中空块的形式，包括由上壁和下壁界定的至少一个腔室，该至少一个腔室中可以引入待测试的样本并且该至少一个腔室与热化部件和荧光测量部件相关联。根据本发明，该系统还包括拉片，该拉片优选地为不透明和/或刚性或半刚性的，其被定位在壁的延续部中并且优选地在与壁相同的平面中。

Description

PCR检测芯片、关联测试装置及实现分析系统
本发明涉及一种用于测试生物样本、尤其用于PCR和/或荧光型分析的微流体样本芯片、关联测试装置以及用于使用此芯片来分析生物样本的系统。
为了快速实时地进行PCR反应(聚合酶链式反应)，有必要尽可能快地修改与其试剂混合的样本的温度，同时优选地测量其荧光。(在下文中被称为样本的快速“循环”)。例如在专利申请WO 2011/138748中描述了这种类型的方法和装置。
PCR反应通常在一次性容器中实现，因为在反应结束时，待检测的DNA靶的大规模扩增污染带有待扩增的靶的容器的表面，这阻止了其再利用。因此，PCR反应容器是所谓的供消耗容器。
这些PCR消耗品必须能够以简单、明显且快速的方式被处置和插入到样本测试装置中，以促进其使用，尤其是在操作效率很重要的情况下。
PCR的具体实现是实时PCR，其中DNA扩增是在反应过程中通过来自探针的荧光信号测量的，该探针的荧光取决于扩增反应的进程。在这种情况下，快速循环技术的重要问题是接收PCR试剂的消耗品的设计，其允许良好的热传递到样本，使得样本的温度快速与热循环装置(或热循环仪)的温度平衡，同时确保样本的光学可及性。
WO 2018/114625尤其描述了一种微流体样本芯片，该微流体样本芯片包含腔室，该腔室优选地为平坦和/或薄的、形成在至少部分透明的面与例如由铝制成的导热面之间，透明面使得能够借助于例如荧光探针等光学部件来监测PCR反应，同时由于其导热面而允许样本温度的非常快速的变化。所述芯片可以例如与本申请WO 2018/114625中描述的微流体温度控制系统相组合使用，使得能够在大约一秒的时间内非常快速地将样本的温度修改在PCR技术的两个其典型极值之间。
本发明的目的是使WO 2018/114625中描述的芯片的结构和使用甚至更简单、更可靠且尤其更有效，以便促进其工业化，并且甚至更好地满足当前快速诊断定向测试的需要或者满足需要在几分钟内进行诸如PCR等反应的能力的紧急情况。
本发明涉及一种用于测试生物样本的PCR型测试的微流体样本芯片的系统，所述芯片具有块的形状、优选地为平行六面体，其包括用于接收样本、尤其由第一壁(或下壁)和第二壁(或上壁)界定的至少一个中空腔室，该第一壁由具有高热导率的材料制成、优选地为金属，该第二壁至少部分地由透明材料制成，所述块具有允许将样本引入腔室中的至少一个并在引入样本的过程中排空存在于腔室中的空气的至少两个开口，第一壁和第二壁彼此平行，所述芯片附加地包括优选地为至少部分不透明和/或刚性或半刚性的、布置在壁的延伸部中并且优选地在与壁相同的平面中的拉片，所述芯片还包括布置成与第二壁或上壁接触的密封装置，其特征在于，该系统包括：侧壁，其设置有允许芯片通向热化部件的开口；用于与芯片上的偏振部件协作的互补偏振部件；用于在通过开口引入芯片之后保持芯片与热化部件接触的部件，其保持芯片与热化部件接触，该接触优选地是通过芯片上的偏振部件和互补偏振部件的协作产生的，尤其以用于开始样本分析序列，所述系统还包括用于测量样本的荧光的部件。
根据优选实施例，根据本发明的用于测试芯片的系统将包括荧光成像部件。
根据一个实施例，根据本发明的测试系统具有矩形条的形状，优选地包括靠近其一端、由框架包围的开口，该框架的至少一个侧面优选地为不透明的，尤其是框架在拉片侧上的侧面，在一个侧面上，开口中容纳中有高电导率材料板、优选地为金属，从而形成第一壁，并且在另一个侧面上，容纳有用于保持芯片的部件，从而形成第二壁，高电导率材料板、透明材料块和框架形成芯片的有源部分。
根据优选实施例，根据本发明的系统将包括偏振部件，该偏振部件由位于芯片上、优选地位于拉片上的凹口组成。
根据一个实施例，腔室具有用于促进样本在腔室中的流动的凹槽。
根据优选实施例，根据本发明的系统将包括在块侧上稳定到拉片、在开口的方向上延伸而不稳定到块的粘性密封膜，块包括与腔室连通的至少两个开口，所述密封膜被设计成在用样本填充腔室之后粘附到所述块并密封开口。
根据一个实施例，根据本发明的系统将包括能在使用芯片之前被去除的保护膜，所述膜被放置在透明块的开口上，以避免在引入样本之前对腔室的任何污染。
根据变型，根据本发明的系统将包括位于拉片处的识别标签。
在优选变型中，第二壁包括在其外周处位于腔室侧上的凹槽，在该凹槽中设置有粘合剂以将第二壁密封到第一壁。
在本发明的变型中，根据本发明的系统将包括并排布置并形成正方形的至少四个腔室。在这种情况下，该系统将包括布置在每个腔室之间的不透明壁，使得能够减少各个腔室与外部环境之间的光透射。
优选地，一旦芯片已经被插入到关联测试装置中，拉片将为至少部分不透明的，以防止外部光通过直到样本。附加地，拉片将优选为刚性或半刚性的，布置在延伸部中并且优选地在与壁相同的平面中。
根据优选实施例，根据本发明的芯片包括密封部件，该密封部件稳定到芯片、布置成与上壁接触以便一旦样本已经被插入到芯片中就将样本保持在一个或多个腔室内，这使得能够避免因样本泄漏造成的任何环境污染。
稳定到芯片的密封装置将优选地为密封膜。密封膜将优选地至少被放置在每个开口上，以避免因待分析的样本造成的来自外界的任何污染，并且因此避免扭曲随后的结果。所述密封膜可以在制造阶段(见下文)期间被预先定位在晶片上。所述密封膜使得能够在腔室已经用待分析的样本充满时密封开口。
密封膜将优选地为自粘的、在块侧上稳定到拉片、在开口的方向上延伸而不稳定到块，块包括与腔室连通的至少两个开口，所述密封膜被设计成在用样本填充腔室之后粘附到所述块并密封开口。
根据变型，芯片还将包括保护膜。保护膜可以在使用芯片之前被去除，所述膜被放置在透明块的开口上，以避免腔室的任何污染，尤其在芯片的制造与运输之间，外部污染能够扭曲分析结果。
因此，保护膜将与芯片的上壁接触并将在填充一个或多个腔室时被去除。一旦填充结束，密封膜便立即以密封的方式被定位在开口之上，尤其以用于允许腔室中的压力的升高，如下文所解释。
以这种方式，避免了在芯片制造之后直到使用前对其进行无菌封装
(这种类型的装置通常都是这样)。
根据另一变型，在使用芯片之前，密封膜的保护盖充当潜在地污染腔室内部与外部之间的保护屏障。
根据优选形式，根据本发明的芯片具有矩形条的形状，优选地包括靠近其一端、由框架包围的开口，该框架的至少一个侧面优选地为不透明的，尤其是允许芯片插入关联测试装置的拉片的侧面，在一个侧面上，开口中容纳有高电导率材料板、优选地为金属，从而形成第一壁，并且在另一个侧面上，块形成第二壁，高电导率材料板、块(优选地由透明材料制成)和框架形成芯片的有源部分。当框架为不透明的(或者至少在拉片侧为部分不透明的)时，这防止外部光进入腔室并在荧光测量信号中产生噪声。在多腔室芯片的情况下，这显得甚至更加重要，其中来自每个腔室的荧光必须是可独立检测的。然后，不透明壁使得能够将腔室彼此之间以及与外界环境“光学隔离”。因此，拉片可以具有邻近芯片的有源部分的不透明部分，该不透明部分具有足够的长度，以便在芯片已经被引入PCR分析装置之后，在测试装置外侧是可见的。
样本芯片可以包括至少2个腔室，也就是说更一般地，n个腔室(n是大于或等于2的整数)。在特殊情况下，n＝i*j(i和j是大于或等于1的两个整数)个腔室是并排布置的，并且形成正方形(如果I＝j)或矩形(如果i不同于j)。
根据优选变型，根据本发明的样本芯片包括偏振部件，该偏振部件用于与测试装置中的互补偏振部件协作以分析被包含在腔室中的样本，尤其以用于当芯片被插入到PCR分析器中时自动开始样本分析序列，以及用于识别芯片是否已经倒置地被插入。
这些偏振部件由例如位于芯片上、优选地位于拉片上的凹口组成。
优选地，矩形条具有位于其一个侧面上的具有偏振功能的凹口。
芯片还可以包括位于拉片处的识别标签。
为了促进样本在腔室中的流动，腔室将优选地包括凹槽。
为了将第二壁紧紧地密封到第一壁，根据本发明的样本芯片将优选地包括其外周处位于腔室侧上的凹槽，在该凹槽中将沉积粘合剂。
根据变型实施例，根据本发明的样本芯片将包括并排布置并形成正方形的四个腔室。
根据优选实施例，根据本发明的样本芯片是矩形晶片，其长度等于所述晶片的宽度的至少两倍、优选地至少三倍，其中存在靠近其一端的矩形
(或正方形)开口，因此限定围绕开口的框架。在一个侧面上(例如上方)，所述开口中容纳有由透明材料制成(透明材料可与PCR相容，例如，诸如聚丙烯、环烯烃的聚合物和共聚物(COC、COP)，以及一般地，由透明材料制成的无定形聚合物，耐受至少110℃的温度)窗口，其中平坦的外表面达到晶片的表面的水平面，并且内表面包括形成用于接收待分析样本的腔室的中空部分。在开口的另一个侧面上(例如下方)，布置有铝条(或任何其它与PCR相容并具有合适热导率的材料(见下文))，其厚度将优选地被包括在100微米与500微米之间，所述铝条搁置在由透明材料制成的窗口的外边缘上，窗口和/或条设置有凹槽，优选地在其外周处，使得能够密封窗口和金属条，例如，借助于诸如与PCR相容的胶水(硅树脂类型或等同物)等粘合部件。优选地，金属条将(稍微)从晶片的(下)表面突出，以改善与测试装置的加热部件的热接触。
因此，矩形板具有位于框架的(优选地)延伸部中的部分，该部分充当允许芯片被操纵(其有源部分尤其由借助于胶水来组装的窗口和金属板组成)以及以简单的方式通过大小与矩形晶片的横截面互补的插槽将其插入测试装置和/或从测试装置取出并且以可重复的方式将其定位在测试装置中的拉片。为了促进承载样本芯片的有源部分的晶片在测试装置中的定位，优选地在晶片上将提供偏振装置，例如在条的一个侧面上的凹口，这些偏振部件与测试装置中的互补部件相关联，以便当偏振部件与互补部件接合时，向用户指示晶片是正确地定位在装置中的(可以将指示例如所述接合的声音或光部件与用户相关联，用户因此可以触发样本的分析(手动或自动)。
这些偏振部件还可以用于自动检测芯片是否倒置地被插入到装置中并经由光或声音信号或人机界面警告用户。
矩形板(其包括框架和拉片两者)将优选地至少部分地位于框架的水平面处、由不透明材料(如下文所定义的)制成，例如，与PCR相容的不透明黑色塑料材料。事实上，已经观察到，所述不透明性，尤其在框架的水平面处，并且尤其当芯片包括几个腔室时，使得能够通过允许与各个腔室之间的光的更好的隔离以及与外界光的更好的隔离来获得更好的荧光读数。
当然，为了能够处置所述轻松插入，所使用的(一种或多种)材料必须赋予其足够的刚性(刚性或半刚性材料-参见下文的定义)，以允许其被插入到为此目的设置在测试装置中的插槽中。
由透明材料制成的窗口将具有至少两个开口，使得能够达到引入了待分析样本(优选在腔室的每一端处)的腔室。优选地，腔室将包括凹槽，以促进待分析的液体样本的流动并避免气泡的形成，从而在腔室的填充过程中，促进其中的气态空气的排空。
当腔室的填充结束时，开口被密封，例如，借助于与PCR和关联荧光测量相容的透明膜，该膜优选地覆盖整个窗口。在根据本发明的芯片的制造过程中，所述密封膜优选地被预先定位在晶片上。
根据本发明的另一方面的拉片可以在其一个(或多个)面上接收QR码或条形码(或任何其他识别部件)，使得能够识别芯片。给出拉片上的可用空间，还可以提供用户可以在上面批注信息的标签。
为了保护芯片腔室免受任何污染，尤其在芯片的制造与使用(运输)之间，计划用保护膜覆盖开口，该保护膜不允许残留物抑制PCR反应。
如果拉片优选地为平坦的，并且布置在与壁相同的平面中，则本发明的变型包括提供具有例如突起形状的拉片，优选地布置在壁的延伸部中，从而允许更好地抓住芯片以将其引入测试装置。
优选地，不透明壁将被放置在每个腔室之间(对于具有多个腔室的芯片)，使得能够减少各个腔室与外部环境之间的光透射。
根据变型，根据本发明的样本测试装置可以包括：侧壁，其具有允许芯片通向热化部件的开口；用于与芯片上的偏振部件协作的互补偏振部件；玻璃块，其可以在通过开口引入芯片之后在芯片的方向上垂直移动并且在接收到由偏振部件和互补偏振部件的协作产生的控制信号时将芯片挤压在热化部件上。
优选地，测试装置将包括用于测量荧光的部件，并且尤其是荧光成像部件，其布置成允许光从成像部件通过和通向成像部件。
在本专利申请中，以下术语将具有以下含义：
术语“与PCR相容的材料”意指不包含PCR抑制剂，不降解酶、荧光探针、dNTPs、寡核素，并且不吸收寡核苷酸和其他RNA或DNA序列，并且不扩散可能与酶的功能相互作用或改变PCR反应特性的分子的材料。
术语“不透明材料”意指，对于一毫米的材料厚度，尤其在可见光范围内，即在300nm与800nm之间，其光学透射小于20％、优选地小于1％的材料。
术语“透明材料”意指，尤其在可见光范围内，其光学透射大于80％的材料。
术语“高热导率材料”意指热导率大于15w.m-1.K-1的材料。
术语“刚性或半刚性材料”意指杨氏模量大于10MPa的材料。
术语装置、测试装置、样本测试装置、PCR分析装置可互换地用于指代样本PCR分析装置。
借助于以下非限制性给出的示例性实施例以及附图，将更好地理解本发明，附图中：
图1表示根据本发明的样本芯片的俯视图；
图2表示图1中的样本芯片的仰视图；
图3表示沿着图1中的轴线A-A的芯片的有源部分的截面图；
图4表示沿着图1中的轴线B-B的芯片的有源部分的截面图；
图5表示与测试装置组合的芯片的示意图；
图6表示根据本发明的芯片在粘合芯片的有源部分的元件之前的分解图；
图7表示粘合窗口和金属部分以制成芯片的有源部分的不同步骤；
图8表示不具有金属晶片的多腔室样本芯片的示意性仰视图和俯视图；
图9表示图8中的多腔室芯片沿着该图中的轴线C-C的截面图；
图10表示曲线，该曲线表示作为循环数(横坐标上)的函数的不同样本的荧光信号(纵坐标上的RFU)；和
图11表示去除和粘贴保护膜和密封膜的不同阶段。
在这些图中，相同的元件具有相同的附图标记。
在图1中，根据优选实施例，以矩形晶片10的形式示出了根据本发明的样本芯片。由不透明材料制成的所述平行六面体形状的晶片10在图中具有近似五倍于其宽度的长度(优选地在50×10mm(和至少1mm的厚度)与200×100mm(和至多10mm的厚度)之间)。在其有源部分13
(图中的左侧部分)中设置有由不透明框架1包围的基本上正方形的开口16(见图6)，该不透明框架中容纳有透明窗口2。这设置有两个开口5，它们位于窗口2的对角线上并与设置有凹槽12的腔室4(见图3和图4)连通，所述开口5允许它们中的一个引入待分析的样本，并且另一个排空腔室4中的空气。拉片9位于延伸部中并且在与框架1相同的平面中，该拉片在其一侧上设置有凹口8，该凹口在将矩形板10引入图中未示出的测试装置的过程中用作偏振部件。在该图1中，示出了样本芯片的俯视图，而图2示出了同一样本芯片的仰视图。在该图2中，金属板3被容纳在开口16中，因此封闭了样本芯片的有源部分13。拉片9的延伸部中的所述金属板3将相对于拉片9(在上方)稍微凸起，以便实现与热化元件21(图5)的良好的热和机械接触。
图3表示由两个开口5(或注射孔)限定的沿轴线A-A(有源部分13的对角线)的截面图。透明窗口2借助于其外围端17搁置在稳定到框架1的垫环(rim)18上，留下凹槽7，粘合剂(硅树脂或其他)将围绕窗口2注入到该凹槽中，使得能够以密封的方式将金属板3固定到窗口2和框架1。金属板3因此界定腔室4，样本通过注射孔5被引入到该腔室中。密封膜6覆盖开口5，以用于在将待分析的样本注入腔室4之后以紧密的方式密封开口5。
图4表示沿着样本芯片的有源部分的轴线B-B的截面图。在腔室4中表示出了几个凹槽12，这些凹槽促进液体样本的循环及其在腔室中的分布。
图6表示在矩形晶片10中的开口16内侧组装窗口2和金属板3之前，图1中的样本芯片的分解图。
图7展示了窗口2和金属板3的组装。借助于用于半液态粘合剂的注射部件19，我们仅用诸如硅树脂或与PCR(图7b)相容的其它材料等半液态粘合剂14填充窗口2周围的凹槽7，然后金属板3(图7c)被施加到窗口2上以密封因此产生的腔室4。然后，粘合剂借助于合适的UV源聚合(固化)。因此制备好样本芯片，可以将待分析的样本引入芯片，然后借助于粘性PCR膜来密封开口5，以及分析样本，如图5所示。
为此，我们使用了测试装置，如图5的左侧部分(内侧)。它包括可以通过其进行荧光测量的保持部件，例如可移动透明块20(优选地由玻璃制成)，以及样本热化元件；(关于热化元件的更多细节，可以参考申请人名下的申请WO 2018/114625)。在测试装置的壁23的另一侧(在图5的右侧：外部)上，由于拉片9，矩形板10通过所述壁中的开口22被引入，以将芯片的有源部分13带到上方并接触：由于与测试装置中的互补偏振部件协作的偏振凹口8，实现了芯片在热化元件21上的适当定位。然后，这种协作触发玻璃块20的移动(图5a中向下)，该玻璃块挤压样本芯片的有源部分13(图5b)，从而确保芯片(其金属部分与热化元件接触)的良好热接触，这使得能够开始样本的热循环。在所述循环期间，由样本的荧光所得的光信号25被传感器24收集，从而允许实时监测芯片中的荧光。在预定时段(近似40个循环)之后，停止热循环，并且玻璃块20(图5c)被升高到其静止位置，芯片借助于拉片9被向外拉出。
芯片是从装置外侧处置的，并且其插入不需要打开装置。测试装置上不需要接入面板、抽屉或门，因此其使用简单快捷。
芯片是通过固定插槽插入的，然后一旦检测操作完成，便是以相同的方式取出的。
芯片的正确定位由芯片的边缘上的凹口确定。一旦就位，它就与接触器(图5中未示出)接合，该接触器允许锁定系统。
在该变型中，保持部件和热化部件形成可移动夹爪，该夹爪使得能够将芯片保持在适当位置，该夹爪包括：
安装在电动平台上允许其上部分的垂直移动的玻璃块，
允许下部分在PCR热循环过程中的快速温度改变的热化元件(例如金属)。
被施加到芯片上的压力优选地在100g与10kg之间(理想地均匀分布在腔室的整个表面上)。
一旦PCR结束，夹爪便自动打开(在被编程用于此目的的自动装置的控制下，以本身已知的方式)，从而释放芯片，该芯片可以被用户取出(图5c)。
压力下的锁定位置(图5b)一方面使得能够确保芯片的金属板与热化元件之间的最大接触，并且另一方面使得能够防止芯片中的样本液体在温度大约为100℃时沸腾。但是这亦使得能够避免PCR产物可能泄漏到装置中，这可能污染装置。
优选地由玻璃制成的透明块使得能够在PCR扩增过程中从样本中收集荧光信号。
图8表示本发明的变型实施例，其中根据本发明的芯片包括4个腔室，每个腔室在一侧上设置有金属表面以用于经由热化元件快速传热，并且在另一侧上设置有透明窗口以用于允许荧光团的激发和光学检测。每个腔室可以接收待分析的不同样本。
对于一腔室变型或四腔室变型，保护膜被定位在窗口上，从而覆盖注射孔，以避免在芯片运输期间污染腔室。就在将样本注入芯片之前，该薄膜被去除并丢弃。
在图11中，被切割成正确尺寸的自粘密封膜6被预先定位在芯片的拉片上。仅密封膜的一部分粘在拉片上，覆盖窗口的另一部分保持被保护帽保护，直到样本被注入。因此，在将样本插入腔室之后，用户可以轻松去除保护帽并粘贴密封膜以阻塞注射孔，而不必担心正确定位或切割膜。
更准确地说，图11描述了具有两个膜的构型的变型：密封膜6和保护膜27。在将样本插入芯片之前(图11a)，去除保护膜27，使得能够在使用之前，例如在运输过程中，避免污染腔室。在注入样本之后，密封膜6的保护盖26当密封芯片时被去除，并且在图11b中，密封膜6被折叠在芯片的上壁之上，以便不透气地覆盖用于填充芯片的开口，图11c。
例如，具有QR码的标签使得能够自动参考每个芯片，这使得能够对患者进行跟踪并与医院的实验室信息管理系统(LIMS)连接以用于医疗应用。标签还可以具有关于芯片上可用的腔室的体积和数量的信息。
图9是图8中的芯片沿(对角线)轴线C-C的截面图。像之前一样，凹槽7必须用胶水来填充以便固定和密封组件。
图10示出了作为样本所经历的循环数的函数的RFU荧光信号。TAR GET 1和TARGET2曲线对应于SARS-COV-2冠状病毒的两个DNA靶，而CTRL曲线对应于内部对照。从第35个循环开始，扩增是可清楚地检测到的，这相当于在不到20分钟内的快速检测。
具有其密封膜、其拉片和其偏振系统的芯片的这种结构使得能够尤其通过插槽22将芯片引入测试装置，而无需打开装置。

Claims (11)

1.一种用于测试生物样本的PCR型测试的微流体样本芯片的系统，所述芯片具有块(10)的形状、优选地为平行六面体，其包括用于接收样本、尤其由第一壁(3)(或下壁)和第二壁(2)(或上壁)界定的至少一个中空腔室(4)，所述第一壁由具有高热导率的材料制成、优选地为金属，所述第二壁至少部分地由透明材料制成，所述块(10)具有允许将所述样本引入所述腔室(4)中的至少一个并在引入所述样本的过程中排空所述腔室(4)中的空气的至少两个开口(5)，所述第一壁(3)和所述第二壁(2)彼此平行，所述芯片还包括优选地至少部分地为不透明和/或刚性或半刚性的、布置在所述壁(2，3)的延伸部中并且优选地在与所述壁(2，3)相同的平面中的拉片(9)，所述芯片还包括布置成与所述第二壁或上壁(2)接触的密封装置，其特征在于，所述系统包括：侧壁(23)，其设置有允许所述芯片通向热化部件(21)的开口(22)；用于与所述芯片上的偏振部件(8)协作的互补偏振部件；用于在通过所述开口(22)引入所述芯片之后保持所述芯片与所述热化部件接触的保持部件(20)，其保持所述芯片与所述热化部件(21)接触，所述接触是通过所述芯片上的所述偏振部件(8)和所述互补偏振部件的协作产生的，尤其以用于开始样本分析序列，所述系统还包括用于测量所述样本的荧光的部件。
2.根据前述权利要求所述的芯片测试系统，其特征在于，所述芯片测试系统包括荧光成像部件。
3.根据前述权利要求中任一项所述的测试系统，其特征在于，所述芯片具有矩形条(10)的形状，优选地包括靠近其一端的、由框架(1)
包围的开口(16)，所述框架的至少一个侧面优选地为不透明的，尤其是所述框架在所述拉片侧的侧面，在一个侧面上，所述开口中容纳有优选地由金属制成的高电导率材料板(3)，从而形成所述第一壁(3)，并且在另一个侧面上，容纳有用于保持所述芯片的所述部件，从而形成所述第二壁(2)，所述高电导率材料板(3)、所述透明材料块(2)和所述框架(1)形成所述芯片的有源部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述偏振部件(8)包括位于所述芯片上、优选地位于所述拉片(9)上的凹口(8)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述腔室(4)包括用于促进所述样本在所述腔室(4)中的流动的凹槽(12)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括在所述块(10)的侧面上稳定到所述拉片(9)、在所述开口(16)的方向上延伸而不稳定到所述块的粘性密封膜(6)，所述块包括与所述腔室(4)连通的至少两个开口(5)，所述密封膜被设计成在用所述样本填充所述腔室(4)之后粘附到所述块(2)并以密封的方式封闭所述开口(5)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括能在使用所述芯片之前被去除的保护膜，所述膜被放置在所述透明块的所述开口(5)上，以避免在引入所述样本之前对所述腔室(4)的任何污染。
8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括位于所述拉片处的识别标签。
9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述第二壁(2)包括在其外周处布置在所述腔室(4)的侧面上的凹槽(7)，在所述凹槽中布置有用于将所述第二壁(2)紧紧地紧固到所述第一壁(3)的粘合剂(14)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括并排布置并形成正方形的至少四个腔室(4)。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，不透明壁布置在每个腔室之间，使得能够减少各个腔室与外部环境之间的光透射。
CN202180080310.7A 2020-12-04 2021-11-29 Pcr检测芯片、关联测试装置及实现分析系统 Pending CN116528981A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2012675A FR3117045A1 (fr) 2020-12-04 2020-12-04 Puce de détection PCR, appareil de test associé et système d’analyse de mise en œuvre
FR2012675 2020-12-04
PCT/EP2021/083320 WO2022117493A1 (fr) 2020-12-04 2021-11-29 Puce de détection pcr, appareil de test associé et système d'analyse de mise en œuvre

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116528981A true CN116528981A (zh) 2023-08-01

Family

ID=74554027

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180080310.7A Pending CN116528981A (zh) 2020-12-04 2021-11-29 Pcr检测芯片、关联测试装置及实现分析系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240033730A1 (zh)
EP (1) EP4255629A1 (zh)
CN (1) CN116528981A (zh)
FR (1) FR3117045A1 (zh)
WO (1) WO2022117493A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101334183B1 (ko) * 2007-06-01 2013-12-02 삼성전자주식회사 미세 반응을 위한 형광 검출 모듈과 이를 구비한 형광 검출시스템
FR2959678B1 (fr) 2010-05-04 2012-09-28 Centre Nat Rech Scient Puce microfluidique, support, systeme et procede de mise en oeuvre pour une regulation thermique spatialement controlee et rapide d'un echantillon
JP5426476B2 (ja) * 2010-05-21 2014-02-26 株式会社エンプラス 分析用具及びマイクロ分析システム
FR3074810B1 (fr) * 2017-12-13 2020-12-11 Elvesys Puce echantillon micro-fluidique, systeme d'analyse utilisant une telle puce et procede pcr pour la detection de sequences adn
WO2018114620A1 (fr) 2016-12-19 2018-06-28 Elvesys Puce micro fluidique de thermalisation à cycles de température variable, système utilisant une telle puce et procédé pcr pour la détection de séquences adn
DE102018210069A1 (de) * 2018-06-21 2019-12-24 Robert Bosch Gmbh Mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung

Also Published As

Publication number Publication date
EP4255629A1 (fr) 2023-10-11
FR3117045A1 (fr) 2022-06-10
US20240033730A1 (en) 2024-02-01
WO2022117493A1 (fr) 2022-06-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2622432C2 (ru) Унифицированная полоска для реактивов
US9492825B2 (en) Thermal control apparatus for chemical and biochemical reactions
EP2635378B1 (en) Reaction vessel assembly
US20060235335A1 (en) Device having a self sealing fluid port
EP3300803B1 (en) Analytical system with accurate positioning of multiwell plates
US9040000B2 (en) Sample container with sensor receptacle and methods of use
JP2014505856A5 (zh)
WO1999061152A1 (en) Automation-compatible slide format sample cartridge
US20010010917A1 (en) Method and device for preparing samples for detecting a nucleotide sequence
KR20040042823A (ko) 액체내에 함유된 생체샘플을 처리하는 방법, 시스템 및반응용기
CN116528981A (zh) Pcr检测芯片、关联测试装置及实现分析系统
EP2415524A2 (en) Sealed Device
RU2797710C1 (ru) Одноразовый картридж для изотермальной амплификации
WO2020025973A1 (en) Pcr cartridge
US20230305032A1 (en) Consumable for sample processing in automated analyser
WO2024195407A1 (ja) 検査装置
US20230001410A1 (en) Lid for a microtiter plate
EP2158966A1 (en) High-density multiwell-plate for PCR
KR20120075918A (ko) 핵산증폭 및 분석을 위한 멀티-챔버 반응기

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination