TW202332908A - 用於流體運動的整合歧管和開關 - Google Patents

Abstract

示例性空間基因組系統可包括流通池和流體歧管。流通池可界定開放內部、往開放內部的第一端的流體入口、及往和第一端相對的開放內部的第二端的流體出口。流體歧管可包括包括主體，主體界定複數個流體入口腔、流體出口腔、和廢液腔。複數個流體入口腔中的每一個可與流體出口腔流體耦接。流體出口腔可與流通池流體耦接。流體歧管可包括複數個流體開關。複數個流體開關中的每一個可與複數個流體入口腔中的相應一個流體入口腔流體耦接。廢液腔可與流通池的流體出口流體耦接。

Description

用於流體運動的整合歧管和開關

交叉參考相關申請案

本申請主張於2021年11月30日提交的題為「INTEGRATED MANIFOLD AND SWITCHES FOR FLUIDIC MOVEMENT」的美國專利申請案第17/538,407號的權益和優先權，該申請的全部內容透過引用併入本文。

本技術涉及用於生物成像的元件和設備。更具體地，本技術涉及控制生物成像系統中試劑的流動的流體歧管。

生物成像技術，且尤其是那些用於成像mRNA的技術，需要大量時間來準備和成像樣本。在一些情況下，整個處理可能會橫跨數天。一些技術可能需要在成像之前從組織中提取和/或以其他方式分離mRNA，這可能會引入額外的複雜且耗時的步驟。許多不同的試劑可用於對組織樣本的各種特性和/或特徵進行成像。通常，試劑歧管與開關（switch）組件耦合以控制各種試劑的流動。傳統上，歧管和開關組件彼此遠離，這需要使用長管來流體耦合裝置以將試劑輸送到流通池（flow cell）。這樣的長管長度會導致許多問題，例如不必要的試劑浪費和緩慢的泵送時間。

因此，需要可用於以更有效率的方式將試劑和其他流體輸送至流通池的簡單流體歧管設計和元件。這些和其他需求由本技術解決。

示例性空間基因組系統可包括流通池和流體歧管。流通池可界定開放內部、與開放內部的第一端流體連通的流體入口、及流體出口，該流體出口與和第一端相對的開放內部的第二端流體連通。流體歧管可包括主體，主體界定複數個流體入口腔、流體出口腔、和廢液腔。複數個流體入口腔中的每一個可與流體出口腔流體耦接。流體出口腔可與流通池的流體入口流體耦接。流體歧管可包括複數個流體開關。複數個流體開關中的每一個可與複數個流體入口腔中的相應一個流體入口腔流體耦接。廢液腔可與流通池的流體出口流體耦接。

在一些實施例中，流體歧管的主體可包括第一主體部分和第二主體部分，該第一主體部分界定複數個流體入口腔中的每一個的至少一部分，該第二主體部分與複數個流體開關中的每一個相接。複數個流體入口腔中的每一個可包括由槽形成的一部分，該槽界定在第一主體部分的面向第二主體部分的表面中。第一流體輸送導管可在流體歧管的流體出口腔和流通池的流體入口之間延伸並耦接流體歧管的流體出口腔和流通池的流體入口。第二流體輸送導管可在流通池的流體出口和廢液腔之間延伸並耦接流通池的流體出口和廢液腔。空間基因組系統可包括複數個流體管線。每個流體管線可包括與相應的流體源和複數個流體入口腔中的一個流體耦接的出口。複數個流體入口腔中的每一個的中間部分可界定流體出口端口和流體入口端口。複數個流體開關中的每一個可包括開關入口、開關出口、和閥，該開關入口與流體出口端口中的相應的一個相接，該開關出口與流體入口端口中的相應的一個相接，該閥可在打開位置和關閉位置之間移動以控制通過流體開關的流量。開關入口中的每一個可與複數個流體管線中的一個的相應的出口垂直對齊。流體歧管的主體可界定緩衝流體腔，緩衝流體腔在流體出口腔上游且與流體出口腔流體連通。流體歧管可包括與廢液腔的出口端耦接的廢料貯存器。

本技術的一些實施例可涵蓋流體歧管。流體歧管可包括主體。主體可界定複數個流體入口腔、流體出口腔、和廢液腔。複數個流體入口腔中的每一個可與流體出口腔流體耦接。流體出口腔可包括出口界面。流體歧管可包括複數個流體開關。複數個流體開關中的每一個可與複數個流體入口腔中的相應一個流體入口腔流體耦接。

在一些實施例中，複數個流體入口腔中的每一個可包括第一部分和第二部分，該第一部分與複數個流體開關中的一個的開關入口耦接，該第二部分與複數個流體開關中的一個的開關出口耦接。流體歧管的主體可界定緩衝流體腔，緩衝流體腔在流體出口腔上游並與流體出口腔流體連通。流體歧管可包括緩衝流體開關，緩衝流體開關可操作以控制緩衝流體通過緩衝流體腔的流量。複數個流體開關中的每一個可包括微流體流量開關（microfluidic flow switch）。複數個流體入口腔中的每一個可包括化學入口。在複數個流體開關中的相應的一個的上游的每個流體入口腔的一部分可與複數個流體入口腔中的其他的流體入口腔流體隔離。

本技術的一些實施例可涵蓋半導體處理方法。方法可包括使複數個化學物流到流體歧管的複數個化學入口。流體歧管可包括與複數個化學入口流體連通的複數個流體開關。方法可包括致動複數個流體開關中的一個，以允許複數個化學物中的一者進入流體出口腔。方法可包括使複數個化學物中的一者流入流通池。

在一些實施例中，方法可包括，在使複數個化學物中的一者流入流通池之後，流動緩衝溶液至流體出口腔。方法可包括將緩衝溶液流入流通池中。方法可包括使用界定在流體歧管中的廢料腔使流體流出流通池至廢料貯存器。使複數個化學物中的一者流入流通池可包括：使複數個化學物中的一者流過流體歧管和流通池之間的流體輸送導管。流體輸送導管的長度可小於或約2.0 m。方法可包括通過流體開關中的相應流體開關而順序地將複數個化學物中的單獨化學物輸送到流體出口腔，隨後在輸送複數個化學物中的每一單獨化學物之間將緩衝溶液輸送到流體出口腔。

相對於常規的系統和技術，本技術可提供許多益處。例如，本技術的實施例可包括整合流體開關的流體歧管，用於選擇性地控制試劑和其他流體流向流通池以對組織樣本進行成像。這樣的歧管可減少空間基因組系統所需的流體管道的長度，且可幫助減少流體泵送時間和流體浪費。結合以下描述和隨附圖式更詳細地描述了這些和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。

空間基因組成像技術可利用流通池，流通池使試劑能夠被引入組織樣本以對mRNA物質進行成像。試劑可從供應單元如歧管輸送。傳統的空間基因組成像系統可能需要單獨的試劑從供應單元流過單獨的開關單元，該開關單元選擇性地將試劑供應到流通池。管道可用於耦接供應單元、開關單元、和流通池。在現有的空間基因組成像系統設計中，各個元件之間可能存在相當大的距離，這可能需要使用較長的流體管。在一些系統中，此距離可能進一步增加以促進開關單元的服務。例如，供應單元可以是可滑動的（例如定位在軌道上）以使供應單元能夠從開關單元移開以提供對開關單元的各個元件的通達利用（access）。使用較長的管道會增加將試劑和其他流體從供應單元泵送到流通池所需的時間。流體管道的增加的長度可能增加泵送時間，這導致每個成像操作的增加的執行時間。在一些情況下，泵送時間可能跨越多個小時，並且可能佔特定成像操作的運行時間的50%以上。這可能會顯著地限制使用者在給定的時間段內能夠完成的成像操作的數量。此外，長的管道可能導致洩漏和/或其他問題，這些問題可能導致組織樣本的成像不佳和/或空間基因組成像系統的操作不佳。此外，管的長度可能需要在成像程序中使用更大體積（volumes）的試劑，這可能增加浪費和/或導致試劑在管中變得停滯（stagnant）。

本技術透過利用包含較少元件的供應單元設計來克服這些挑戰，且其中該等元件快速且容易組裝。特別地，供應單元將流體歧管和開關單元整合到單個元件中，這可以顯著地減少將流體管線與開關耦接所需的管道的長度。在一些情況下，所利用的管道的長度可減少大約50%，這可顯著減少泵送時間並提高組織成像操作的效率。此外，管道長度的減少可以減少成像系統用於每個成像程序的試劑和其他流體的體積。因此，本技術可使試劑和其他流體更有效地輸送到流通池並可提高組織成像操作的速度和效率。

儘管其餘的公開內容將慣常地識別利用所公開技術的特定流體歧管，但是將容易理解的是，系統和方法同樣可適用於其他流體輸送單元。因此，不應認為本技術僅限於與這些特定供應單元一起使用。在根據本技術的實施例描述對此系統的附加變化和調整之前，本公開將討論根據本技術的實施例的幾種可能的供應單元或流體歧管設計。

圖1說明示例性空間基因組系統100。空間基因組系統100可包括流體歧管110、開關單元120、和用於把持流通池150的機械夾具130。空間基因組系統100可用於對生物組織樣本進行成像，例如用於對mRNA進行成像。為了促進這樣的成像程序，流體歧管110可向流通池150供應多種試劑、緩沖劑、漂白劑、和/或其他流體。開關單元120可用於選擇性地控制流體到流通池150的輸送，並且在給定的成像操作和/或流體管線和/或組織樣本的沖洗之後控制從流通池150的流體移除。

試劑和/或其他流體（例如漂白劑、緩沖劑等）可經由由流體歧管110界定的複數個流體入口111引入空間基因組系統100。每個流體入口111可經由複數個流體管線114與複數個流體源（未示出）中的相應一個流體連通。每個流體管線114可包括入口和出口，該入口與相應流體源流體耦合，該出口與複數個第一流體入口腔112中的一個流體耦合。每個流體入口111可與第一流體腔112流體連通。因此，流體歧管110可包括複數個第一流體腔112，每個第一流體腔112與相應的流體入口111流體連通。第一流體腔112可將試劑和/或其他流體從流體歧管110輸送到開關單元120。第一流體腔112的長度可大於或約1.5 公尺。在一些實施例中，複數個第一流體腔112可被捆綁以形成大捲113。

流體歧管110亦可包括廢料出口116。廢料出口116可與流通池150流體連通，例如流通池150的出口。廢料出口116可操作以將任何處理廢料儲存在與廢料出口116流體連通的廢料貯存器（未示出）中。廢料出口116可與廢料腔117流體連通。在一些實施例中，廢料腔117可以與複數個第一流體腔112一起設置在大捲113中。廢料出口116可經由輸送導管140與流通池流體連通。

開關單元120可設置在流體歧管110的下游。開關單元120可包括複數個流體開關（未示出）。開關單元120可包括與第二流體腔113流體連通的開關單元入口121。根據流通池150中所需的成像操作，流體歧管110與開關單元120相結合，可將特定試劑和/或其他流體引導至流通池150。在實施例中，開關單元120可包括複數個微流體流量開關（microfluidic flow switches）。開關單元120可包括至少與界定在流體歧管110中的流體入口111一樣多的流體開關。開關單元出口122可經由輸送導管125與流通池流體連通。輸送導管125可包括大於或約2.0公尺的管道。

可提供一或多個流通池150，其可由機械夾具130支撐。例如，機械夾具130可操作以在成像期間接收和隔離每個流通池150，如下文所述。機械夾具130可包括滴盤131，其可接收經組裝的流通池150。滴盤131可界定其中可放置流通池150的袋132。袋132可包括尺寸經設置以接收流通池150的凹陷區域。袋132可界定流通池150在成像裝置內的位置和高度。袋132亦可界定穿過其中的孔，其使得流通池150的背側能夠被照明和/或成像。儘管圖示為能夠並排支撐兩個流通池150，但應理解，滴盤131（和機械夾具130的其餘部分）的尺寸可以經設置成接收任意數量的流通池150。例如，機械夾具130可接收至少或約1個流通池、至少或約2個流通池、至少或約3個流通池、至少或約4個流通池、或更多。

機械夾具130亦可包括蓋133，其可相對於滴盤131（和流通池150的其餘部分）樞轉以壓縮流通池150。例如，蓋133可樞轉地與滴盤131耦接。在滴盤131支撐多個流通池150的實施例中，每個流通池150可具有獨立可樞轉的蓋133（如此處所示）或流通池150中的多個可共享公共蓋133。對於每個被覆蓋的流通池150，給定的蓋133可包括壓力板134，壓力板134的尺寸和形狀可經設置以與給定的流通池150的頂面接合。例如，每個壓力板134可包括中心區域，中心區域可抵靠流通池的頂面以壓縮流通池，從而密封流通池。壓力板134可包括端口135，當蓋133關閉時，端口135可與流通池150的流體入口和流體出口對準，以使流體源能夠與流通池150的流體入口和流體出口耦接。諸如O形環的密封構件可圍繞每個端口135裝配以幫助密封端口135與流體入口和流體出口中的相應一個之間的界面。

參照圖1B，描繪了根據本技術的一些實施例的示例性流通池150的分解圖。應注意，流通池150是示例性流通池，並且任何其他合適的流通池可以與機械夾具130或任何其他流通池把持機構一起使用。

流通池150可包括具有頂面156的蓋玻片（coverslip）152，其可用於支撐組織樣本。墊片160可位於蓋玻片152的頂上。墊片160可由生物相容材料形成，例如矽樹脂。墊片160可界定可用作流通池150的流體區域162的開放內部。墊片160的尺寸和形狀可經設置以使得流體區域162的寬度在流體區域162的中間部分內比在第一端154和第二端155附近更大。如上所述，流體區域162的這種設計可以使通過流體區域162的流動能夠大致均勻並且以足夠慢的流率流動，以使組織樣本均勻地暴露於流體，同時亦確保流動流體的力不會將組織樣本從蓋玻片152的頂面156移開。如圖所示，墊片160的開放內部通常可以是菱形，流體區域162的中間區域164比流體區域162的端部154和155寬，但應理解，可在各種實施例中利用提供所需流動特性（例如，大致均勻的流體分佈和所需的流率）的其他形狀。在一些實施例中，流體區域162的內角可以是圓形的以防止在流體區域162內出現渦流和/或其他湍流。

流通池150可包括可定位在蓋玻片152和墊片160頂上的頂板158。頂板158可由諸如玻璃或塑膠的光學透明材料形成，這可以使得組織樣本能夠穿過頂板158被照明和/或成像。為了使流體能夠流過流體區域162，頂板158可界定流體入口166和流體出口168。當頂板158定位在墊片160和蓋玻片152上方時，流體入口166可以與流體區域162的第一端154對齊並且流體出口168可以與流體區域162的第二端155對齊。這可以使流體源（未示出）與流體入口166相接，以將一或多種試劑和/或其他流體輸送到流體區域162。當位於蓋玻片152和墊片160的頂上時，頂板158的底面的一部分可形成流體區域162的頂部邊界，而蓋玻片152的頂面156的一部分形成流體區域162的底部邊界，且墊片160形成流體區域162的橫向邊界。流體區域162可具有高度介於或約30 微米和500 微米之間、介於或約50 微米和400 微米之間、介於或約75 微米和300 微米之間、或介於或約100 微米和200 微米之間。這樣的高度（以及流體區域162的形狀和/或寬度）可幫助維持在低黏度流體（例如，介於或約0.5 cP和5 cP）的約0.1 mL/min和3 mL/min之間與高黏度流體（例如，高於或約5 cP）的100 µL/min和1 mL/min的流體流率，這可以幫助確保來自流過流體區域162（並且在特別是在其中放置組織樣本的流體區域162的部分處）的流體的力足夠低以防止流體損壞或移動組織樣本。

流通池150可包括可位於蓋玻片152下方的底板176。底板176可接收並對齊頂板158、墊片160、和蓋玻片152以確保流體入口166和流體出口168與流體區域162的端部正確對齊。底板176亦可用作使流通池150元件能夠被組裝和運輸的基板。例如，底板176可界定接收蓋玻片152、墊片160、和頂板158的中央凹部178。在一些實施例中，中央凹部178的尺寸和形狀可經設置以幫助對齊接收在其中的各種元件。例如，中央凹部178的尺寸和形狀可以與頂板158、墊片160、和蓋玻片152中的一或多個的外部形狀基本匹配。如圖所示，頂板158和墊片160的外周的部分具有大致矩形的形狀，該等形狀可緊密匹配（例如，在10%以內或約10%、在5%以內或約5%、在3%以內或約3%、在1%以內或約1%、或更小）中央凹部178的尺寸，以確保元件在插入中央凹部178時對齊。為了進一步幫助元件的正確對齊，中央凹部178可包括至少一個對齊特徵，其確保蓋玻片152、墊片160、和/或頂板158在中央凹部178內正確定向。例如，如圖所示，中央凹部178的兩個相對角包括從中央凹部178向外延伸的凹口180。接收在中央凹部178內的一或多個元件可包括尺寸和形狀經設置以配合在凹口180內的突起。例如，在圖示的實施例中，墊片160包括定位在墊片160的相對端的突起182。突起182可插入凹口180中以將墊片160適當地定向在中央凹部178內。儘管顯示為具有兩個凹口180和/或突起182，但應理解，任意數量的此類對齊特徵和/或其他對齊特徵可包括在底板176和/或容納在其中的一或多個元件上。

在一些實施例中，底板176可界定中心孔184，其可延伸穿過中央凹部178的全部或一部分。中心孔184可使流通池150的背側能夠被照明和/或成像。

圖2A和2B圖示了根據本技術的一些實施例的示例性流體歧管200。圖2A和2B可包括上文關於圖1所討論的一或多個元件，並且可說明與該流體歧管和/或開關單元相關的進一步細節。流體歧管200可包括先前討論的流體歧管110的任何特徵或態樣。流體歧管200可包括主體202。主體202可以以任何形狀為特徵，例如圓柱形、圓錐形、立方體、球形、或任何其他三維稜柱形。

主體202可包括第一主體部分205和第二主體部分210。第一主體部分205和第二主體部分210可以以相同的形狀和尺寸為特徵，或者替代地，可以是不同的形狀和/或尺寸。第一主體部分205可以以上表面207和下表面206為特徵。第二主體部分210可以以上表面212和下表面211為特徵。第一主體部分205可以與第二主體部分210對齊，例如垂直對齊或水平對齊。第一主體部分205和第二主體部分210可替代地交錯，使得主體部分205、210不垂直或水平對齊。在替代的實施例中，主體202可以是具有任何必要元件的一體件，如下文所述，鑽孔和/或以其他方式進入單一主體202。

主體202可界定複數個流體入口腔215、流體出口腔220、和廢液腔260。複數個流體入口腔215的第一部分216可部分地和/或完全地界定在第一主體部分205中並且部分地和/或完全地界定在第二主體部分210中。例如，第一部分216可以是垂直延伸穿過第一主體部分205的厚度的腔（例如從下表面206穿過上表面207）和/或延伸穿過第二主體部分210的厚度的腔（例如從下表面211穿過上表面212）。如圖所示，第一部分216延伸穿過第一主體部分205和第二主體部分210兩者的厚度，使得腔從下表面206延伸穿過上表面212。複數個流體入口腔215中的每一個，例如第一部分216，可包括和/或與化學入口230流體連通。化學入口230可界定在主體202中和/或與主體202耦接。如圖2A-2B的實施例中所示，複數個化學入口230中的每一個化學入口都可以界定在第一主體部分205的下表面206中。

複數個流體入口腔215的第二部分217可界定在第二主體部分210中。例如，第二部分217可以是延伸穿過第二主體部分210的厚度的腔（例如從下表面211穿過上表面212）的形式。在一些實施例中，第一部分216和第二部分217可彼此平行和/或緊鄰。

複數個流體入口腔215的第三部分218可界定在第一主體部分205、第二主體部分210、或兩者的組合中。例如，第一主體部分205的上表面207和/或第二主體部分210的下表面211可界定槽，槽部分地界定第三部分218的周邊。當第一主體部分205和第二主體部分210耦接時（通常以墊片、O形環、和/或設置在他們之間的其他密封機構），槽的開放表面可以被相對的主體部分封閉以產生具有完全結合的周邊的腔。在其他實施例中，第一主體部分205和/或第二主體部分210可界定孔和/或腔，該孔和/或腔可完全界定第三部分218。第三部分218可至少基本上垂直於第一部分216和/或第二部分217。

第一部分216可經由流體開關335與第二部分217流體連通，如將在下文更詳細地討論。第二部分217可以與第三部分218流體連通。例如，第二部分217的出口端可與第三部分218的入口端相交。第三部分218可與可界定在主體202內的流體出口腔220流體耦接。例如，流體出口腔220可界定在第一主體部分205、第二主體部分210、或兩者的組合中。在實施例中，流體出口腔220可界定在第一主體部分205的上表面207或第二主體部分210的下表面211中。例如，當第一主體部分205和第二主體部分210接合時，第一主體部分205的上表面207和/或第二主體部分210的下表面211可界定形成流體出口腔220的凹槽。在其他實施例中，第一主體部分205和/或第二主體部分210可界定孔和/或腔，該孔和/或腔可完全界定流體出口腔220。流體出口腔220可包括出口界面221或限定在主體內的流體出口，並與其流體連通。如上文所述的第一部分216、第二部分217、第三部分218、和流體出口腔220的耦接可提供流體路徑，該等流體路徑使不同的試劑和/或其他流體能夠經由化學入口230被引入流體歧管200，以經由單個輸送導管（例如關於圖2C描述的輸送導管250）選擇性地流到流通池（例如流通池150）。例如，輸送導管的入口端可以經由出口界面221與流體歧管200耦接，而輸送導管的出口端可以與流通池的流體入口耦接。如圖2A-2B的實施例中所示，出口界面221可界定在第一主體部分205、第二主體部分210或兩者的組合的側表面中。在其他實施例中，出口界面221可界定在上表面212和/或下表面206中。流體出口腔220可界定在主體202的與第三部分218相同的部分中。

第一主體部分205的上表面207和/或第二主體部分210的下表面211可界定槽，槽部分地界定廢液腔260的周邊。當第一主體部分205和第二主體部分210耦接時（同樣地，通常以墊片、O形環、和/或設置在他們之間的其他密封機構），槽的開放表面可以被相對的主體部分封閉以產生具有完全結合的周邊的腔。在其他實施例中，第一主體部分205和/或第二主體部分210可界定孔和/或腔，該孔和/或腔可完全界定廢液腔260。廢液腔260可至少基本上平行於第三部分218。

如上所述，流體歧管200亦可包括複數個流體開關235。複數個流體開關235中的每一個可以與複數個流體入口腔215中的相應一個流體耦接。複數個流體開關235可設置在第一部分216和第二部分217之間，以控制流體流入第二部分217，且隨後進入流體出口腔220。如圖2A-2B的實施例中所示，複數個流體開關235可設置在第二主體部分210的上表面212上。複數個流體入口腔215中的每一個的中間部分可界定流體出口端口215A和流體入口端口215B。例如，每個流體入口腔215的第一部分216可界定流體出口端口215A且每個流體入口腔215的第二部分217可界定流體入口端口215B。複數個流體開關235中的每一個可包括開關入口235A，其與流體出口端口215A中的相應一個相接。複數個流體開關235中的每一個可包括開關出口235B，其與流體入口端口215B中的相應一個相接。複數個流體開關235中的每一個可包括閥（未示出），該閥可在打開位置和關閉位置之間移動以控制通過流體開關235的流動。每個開關入口235A可與流體管線（例如第一流體腔112）和/或化學入口230的相應出口垂直對齊。

複數個流體開關235可防止提供給流體歧管200的諸如試劑的流體流到流體出口腔220，直到打開相應的流體開關235。由於需要流體流向流體出口腔220，因此與流體入口腔215相關聯的相應流體開關235可使流體能夠從流體入口腔215流向流體出口腔220，例如經由流體入口腔215的第二部分217和第三部分218。在複數個流體開關235中的相應一個的上游的每個流體入口腔215的一部分可以透過相應的流體開關235與複數個流體入口腔215中的其他的流體隔離。例如，當給定的流體開關235關閉時，相關聯的流體入口腔215的第一部分216可以被關閉和/或以其他方式與流體出口腔220和其他流體入口腔215隔離。這可幫助防止任何流體從一個流體入口腔215回流到另一個流體入口腔215和/或回流到不同的流體源中。

複數個流體開關235可以是可操作以控制流體流動的任何開關或閥。在實施例中，複數個流體開關235中的每一個都可以是微流體流量開關（microfluidic flow switch）。複數個流體入口腔215、流體出口腔220、或兩者可被加壓以迫使腔中的任何流體、或試劑離開流體歧管200的主體。例如，流體可被泵送和/或以其他方式輸送到具有正壓的流體入口腔215，該正壓可推動流體向下游通過流體歧管200。因此，在流體開關235之一打開之後，相應的流體入口腔215中的流體或試劑可被強迫經由相應的流體入口腔215的第二部分217和第三部分218、流體出口腔220的至少一部分、並通過出口界面221，或界定在主體202中的流體出口離開流體歧管200的主體。

流體歧管200的主體可界定緩衝流體腔225。緩衝流體腔225可在流體出口腔220的上游並與其流體連通。緩衝流體腔225可用於使緩衝溶液和/或其他沖洗劑流過緩衝流體腔225和流體出口腔220以淨化流體出口腔220和/或流通池中的任何流體殘餘。流體歧管200亦可包括緩衝流體開關240，其可操作以控制緩衝流體流過緩衝流體腔225。緩衝流體開關240可具有與複數個流體開關235相同的任何特性。例如，緩衝流體開關240可包括與緩衝流體源流體耦合的開關入口。緩衝流體開關240可包括與緩衝流體腔225的下游部分流體耦合的開關出口。緩衝流體開關240可包括可選擇性地打開的閥，以使緩衝流體能夠流過緩衝流體腔225、流體出口腔220、出口界面221、和流通池。

儘管流體歧管200中的腔可能被加壓，但是可能不可避免地發生一些回流。更具體地，由於流體出口腔220包括與流體出口腔220流體連通的複數個流體入口腔215，當流體流過位於流體出口腔220更下游的流體入口腔215時，一些流體可能在流體出口腔220中回流。然而，由於腔可能被加壓，這種回流可能是最小的。此外，如上所述每個流體入口腔215中流體開關235的存在可以幫助防止任何回流到達不同流體源。進一步，緩衝流體腔225可以能夠將任何無意的回流沖出流體出口腔220。在一些實施例中，設想了在複數個流體入口腔215中的每一個的上游的流體出口腔220中可包括額外的閥或開關以減少或防止回流。例如，閥和/或開關可包括在靠近第三部分218和流體出口腔220之間的接合處（第三部分218的上游和/或下游），其可選擇性地打開和關閉以允許流體沿著所需的流動路徑流動，同時防止任何不需要的回流。

每個腔可具有可由流體開關235的直徑決定的內徑。例如，腔的內徑可以為約0.01吋至約0.05吋。然而，基於所採用的流體開關235，腔的內徑可以變化。此外，腔的內徑在整個流體歧管200中可能不是恆定的。額外地，或替代地，所有或部分的腔的直徑可由其他因素決定，例如化學入口230的尺寸、腔內的期望流率、腔內的期望壓力、流過腔的一或多個流體的黏度，和/或其他變量。

常規系統可使用與流體歧管分開的開關單元。這種分離需要在單獨的元件之間使用長度長的管道。在常規系統中，管道可能存在於流體歧管、開關單元、和流通池之間。在本公開的實施例中，透過將流體開關與流體歧管整合，可以顯著地減少和/或消除傳統流體歧管和開關單元之間的管道的長度。系統中的管道中的這種減少可能會大大減少泵送時間，這可能會增加系統的吞吐量和效率。透過減少管道、流體、或試劑的長度，以及行進較短距離的需要，可以減少成像系統在給定成像操作中利用的流體的體積，因為可以使用較小的流體體積來完成啟動管線。

如圖2C所示，在圖1的流體歧管110和開關單元120被上述流體歧管200替代的本公開的實施例中，第一流體輸送導管250可在流體歧管200的流體出口腔220和流通池150的流體入口之間延伸並將其耦接。第二流體輸送導管255可以在流通池150的流體出口和廢液腔260之間延伸並將其耦接。廢液腔260可與用於儲存廢液的廢料貯存器265流體連通。第一流體輸送導管250和第二流體輸送導管255的長度可以小於或約2.0 m，例如小於或約1.8 m、小於或約1.6 m、小於或約1.4 m、小於或約1.2m、小於或約1.0 m、小於或約0.8 m、小於或約0.6 m、小於或約0.4 m、或更小。相對於傳統系統的減少的長度可歸因於將開關單元整合到流體歧管200中。此外，由於元件被整合到單個單元中，滑動距離可減小且/或可能不需要允許流體歧管200在軌道（或其他機構）上滑動以促進單獨的開關單元的服務。這可以進一步使輸送導管能夠被縮短。

圖3A-3B示出了流體歧管300的局部剖視圖。圖3A-3B可包括上文關於圖1和2A-2B討論的一或多個元件，並且可說明與該流體歧管相關的進一步細節。圖3A圖示處於關閉位置的流體開關335（其可以類似於並且包括流體開關235的任何特徵），其防止流體通過流體開關335的下游。圖3B圖示處於打開位置的流體開關335，其允許流體流到流體開關335的下游。流體歧管300可包括先前討論的流體歧管110或200的任何特徵或態樣。

如圖3A-3B所示，且如前所述，流體歧管300可包括主體302，其可包括第一主體部分305和第二主體部分310。第一主體部分305可與第二主體部分310對齊，例如垂直對齊或水平對齊。主體302可界定複數個流體入口腔315，每個流體入口腔315與相應的流體開關335流體耦接。複數個流體入口腔315可以與流體出口腔（未示出）流體連通。

複數個流體入口腔315中的每一個可包括和/或以其他方式與化學入口330流體連通。例如，每個流體入口腔315的第一部分316可界定和/或包括化學入口330中的相應的一個。化學入口330可與主體耦合和/或界定在主體中，例如第一主體部分305。化學入口330可接收流體管線380，該流體管線380可流體耦合在流體源（未示出）和流體歧管300之間。例如，流體管線380的入口端可與流體源的出口耦接，且流體管線380的入口端可與化學入口330耦接。第一部分316可部分地和/或完全地界定在第一主體部分305中並且/或部分地和/或完全地界定在第二主體部分310中。複數個流體入口腔315中的每一個的第二部分317可界定在第二主體部分310中。當流體開關335處於關閉位置時，複數個流體開關335可將第一部分316與第二部分317流體隔離。例如，開關入口335A可插入第一部分316內和/或以其他方式與第一部分316流體耦合，且開關出口335B可插入第二部分317內和/或以其他方式與第二部分317流體耦合。流體開關335的打開可使流體能夠通過流體開關335並進入第二部分317，如圖3B所示。複數個流體入口腔315中的每一個的第三部分318可界定在第一主體部分305、第二主體部分310、或兩者的組合中。例如，可在第一主體部分305的上表面和/或第二主體部分310的下表面中形成槽。當第一主體部分305和第二主體部分310接合時，一或多個槽可以關閉以形成第三部分318。在其他實施例中，複數個流體入口腔315的第三部分318可完全界定在第一主體部分305或第二主體部分310中。第一部分316可與第二部分317流體連通，第二部分317可與第三部分318流體連通，且第三部分318可與流體出口腔流體連通，以建立流動路徑，該流動路徑將流體管線380和流體源與流體出口腔和流通池流體耦合。

流體歧管300可包括設置在第一主體部分305和第二主體部分310之間的可密封元件340，其可以是或包括墊片、O形環、或任何其他可密封元件。可密封元件340可操作以在第一主體部分305和第二主體部分310之間提供液密密封，使得複數個流體入口腔315或流體出口腔中的任何流體不會洩漏或逸出腔或流體歧管300的主體。

如圖3A所示，當流體開關335關閉時，流體或試劑可能不能流過流體開關335或不會從第一部分316流到第二部分317。當流體開關335打開時，如圖3B所示，流體或試劑可流過流體開關335或從第一部分316流向第二部分317。在流到第二部分317之後，流體或試劑可流到第三部分318，並接著流到流體出口腔，這可將流體輸送到流通池，例如經由如上所述的流體輸送導管。

儘管圖中未示出，但系統和流體歧管可包括各種感測器。各種感測器可貫穿以下定位並且例如可包括，但不限於：流量感測器、壓力感測器、溫度感測器、或氣泡感測器。感測器可監控流過流體歧管並進入流通池的流體的狀況。

圖4示出了根據本技術的一些實施例的向流通池供應化學物的示例性方法400的操作。方法可使用各種流通池來實行，包括流通池150。方法可使用多種流體歧管來實行，包括上述流體歧管110、200、或300。方法400可包括多個選擇性操作，其可以或可以不與根據本技術的方法的一些實施例具體地相關聯。

方法400可包括以與所示順序不同的順序實行的操作。在操作405，方法400可包括使複數個化學物流到流體歧管的複數個化學入口。化學物可包括試劑、緩沖劑、沖洗劑、和/或其他流體。如上所述，流體歧管可包括與複數個化學入口流體連通的複數個流體開關。在操作410，方法400可包括致動複數個流體開關中的一個，以允許複數個化學物中的一者進入流體出口腔。在操作415，方法400可包括使複數個化學物中的一者流入流通池。

使複數個化學物中的一者流入流通池可包括使複數個化學物中的一者流過流體歧管和流通池之間的流體輸送導管。流體輸送導管的長度可為小於或約2.0 m，例如小於或約1.8 m、小於或約1.6 m、小於或約1.4 m、小於或約1.2 m、小於或約1.0 m、小於或約0.8 m、小於或約0.6 m、小於或約0.4 m、或更小。

在一些實施例中，方法400可選擇性地包括依序將複數個化學物中的多者供應到流通池。在這樣的實施例中，方法400可包括，在操作420中，在使複數個化學物中的一者流入流通池之後，向流體出口腔提供緩衝溶液。緩衝溶液可不與複數個化學物反應，並且可用於淨化流體歧管的流體出口腔，使得各種化學物在到達流通池之前不會不符需要地結合或反應。在操作425處，在緩衝溶液被提供到流體出口腔之後，緩衝溶液可被流入流通池中。

在一些實施例中，方法400可選擇性地包括在操作430處使用界定在流體歧管中的廢料腔使流體流出流通池至廢料貯存器。例如，流體可經由流通池的流體出口被泵出流通池。沖洗劑可流過流通池以沖洗任何樣品以去除任何剩餘的試劑。額外的試劑可接著經由流體入口流入流體區域中並且可對組織樣本進行額外時間的成像。對於不同的試劑，可將這種處理重複任意次數，以使組織樣本能夠在不同的條件下成像。

在前面的描述中，出於解釋的目的，已闡述許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對所屬技術領域具有通常知識者將顯而易見的是，可以在沒有這些細節中的一些或具有其他細節的情況下實施某些實施例。

已經公開了幾個實施例，所屬技術領域具有通常知識者將認識到，可以使用各種修改、替代構造、和均等而不脫離實施例的精神。此外，為了避免不必要地混淆本技術，並未描述許多習知的處理和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範疇。

在提供值的範圍的情況下，應理解到，除非上下文另外明確指出，否則在此範圍的上限和下限之間的每個中間的值，到下限的單位的最小部分，都亦明確揭露。涵蓋了在描述的範圍內的任何描述的值或未描述的中間值與該描述的範圍內的任何其他描述的或中間值之間的任何較窄的範圍。這些較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在該範圍中或排除在該範圍之外，且在界限的一者、均沒有、或兩者被包括在該較小範圍內的每個範圍亦被涵蓋於本技術之中，針對受描述的範圍內任何明確排除的界限。在所述範圍包括界限的一者或兩者的情況下，亦包括排除那些所包括的界限中的一者或兩者的範圍。

如本文和隨附申請專利範圍中所使用的，單數形式的「一」、「一個」、和「該」包括複數參照，除非上下文有另外明確指出。因此，例如，對於「一流通池」的參照包括複數個這種流通池，並且對「該流體出口」的參照包括對所屬技術領域具有通常知識者為已知的一或多個流體出口及其均等，等等。

而且，當在本說明書和隨附申請專利範圍中使用時，用語「包括（comprise(s)）」、「包括（comprising）」、「包含（contain(s)）」、「包含（containing）」、「包括（include(s)）」、和「包括（including）」是旨在於指名所描述的特徵、整體、元件、或操作的存在，但是它們並不排除一或多個其他特徵、整體、元件、操作、動作、或組的存在或增加。

100:空間基因組系統 110:流體歧管 111:流體入口 112:第一流體腔 113:大捲 114:流體管線 116:廢料出口 117:廢料腔 120:開關單元 121:開關單元入口 122:開關單元出口 125:輸送導管 130:機械夾具 131:滴盤 132:袋 133:蓋 134:壓力板 135:端口 140:輸送導管 150:流通池 152:蓋玻片 154:第一端 155:第二端 156:頂面 158:頂板 160:墊片 162:流體區域 164:中間區域 166:流體入口 168:流體出口 176:底板 178:中央凹部 180:凹口 182:突起 184:中心孔 200:流體歧管 202:主體 205:第一主體部分 206:下表面 207:上表面 210:第二主體部分 211:下表面 212:上表面 215:流體入口腔 215A:流體出口端口 215B:流體入口端口 216:第一部分 217:第二部分 218:第三部分 220:流體出口腔 221:出口界面 225:緩衝流體腔 230:化學入口 235:流體開關 235A:開關入口 235B:開關出口 240:緩衝流體開關 250:輸送導管 255:輸送導管 260:廢液腔 265:廢料貯存器 300:流體歧管 302:主體 305:第一主體部分 310:第二主體部分 315:流體入口腔 316:第一部分 317:第二部分 318:第三部分 330:化學入口 335:流體開關 335A:開關入口 335B:開關出口 340:可密封元件 380:流體管線 400:方法 405:操作 410:操作 415:操作 420:操作 425:操作 430:操作

透過參照說明書的其餘部分和隨附圖式，可以實現對所揭露的技術的性質和優點的進一步理解。

圖1A示出了根據本技術的一些實施例的示例性空間基因組系統的示意圖。

圖1B示出了根據本技術的一些實施例的示例性流通池的示意圖。

圖2A示出了根據本技術的一些實施例的示例性流體歧管的等距視圖。

圖2B示出了根據本技術的一些實施例的示例性流體歧管的分解等距視圖。

圖2C示出了根據本技術的一些實施例的具有與開關單元整合的流體歧管的示例性空間基因組系統的等距視圖。

圖3A示出了根據本技術的一些實施例的具有處於關閉位置的開關的示例性流體歧管的局部剖視圖。

圖3B示出了根據本技術的一些實施例的具有處於打開位置的開關的示例性流體歧管的局部剖視圖。

圖4示出了根據本技術的一些實施例的向流通池供應化學物的示例性方法的操作。

一些圖作為示意圖包含在內。應理解，圖式僅用於說明性目的，除非特別說明是按比例，否則不應視為按比例。此外，作為示意，提供了圖以幫助理解，並且與實際表示相比，圖可能不包括所有態樣或資訊，並且出於說明目的，可能包括放大的材料。

在隨附圖式中，相似的元件和/或特徵可具有相同的參照標籤。此外，相同類型的各種元件可以透過在參照標籤後加上一個在相似元件之間進行區分的字母來進行區分。如果在說明書中僅使用第一參照標籤，則該描述可應用於具有相同第一參照標籤的任何一個類似的元件，而與字母無關。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

100:空間基因組系統

110:流體歧管

111:流體入口

112:第一流體腔

113:大捲

114:流體管線

116:廢料出口

117:廢料腔

120:開關單元

121:開關單元入口

122:開關單元出口

125:輸送導管

130:機械夾具

131:滴盤

132:袋

133:蓋

134:壓力板

135:端口

140:輸送導管

150:流通池

Claims (20)

1. 一種空間基因組系統，包括： 一流通池，該流通池界定一開放內部、與該開放內部的一第一端流體連通的一流體入口、及一流體出口，該流體出口與和該第一端相對的該開放內部的一第二端流體連通；和 一流體歧管，該流體歧管包括一主體，該主體界定複數個流體入口腔、一流體出口腔、和一廢液腔，其中： 該複數個流體入口腔中的每一個與該流體出口腔流體耦接； 該流體出口腔與該流通池的該流體入口流體耦接； 該流體歧管包括複數個流體開關，該複數個流體開關中的每一個與該複數個流體入口腔中的一相應一個流體入口腔流體耦接；和 該廢液腔與該流通池的該流體出口流體耦接。
2. 如請求項1所述之空間基因組系統，其中： 該流體歧管的該主體包括一第一主體部分和一第二主體部分，該第一主體部分界定該複數個流體入口腔中的每一個的至少一部分，該第二主體部分與該複數個流體開關中的每一個相接。
3. 如請求項2所述之空間基因組系統，其中： 該複數個流體入口腔中的每一個包括由一槽形成的一部分，該槽界定在該第一主體部分的面向該第二主體部分的一表面中。
4. 如請求項1所述之空間基因組系統，進一步包括： 一第一流體輸送導管，該第一流體輸送導管在該流體歧管的該流體出口腔和該流通池的該流體入口之間延伸並耦接該流體歧管的該流體出口腔和該流通池的該流體入口；和 一第二流體輸送導管，該第二流體輸送導管在該流通池的該流體出口和該廢液腔之間延伸並耦接該流通池的該流體出口和該廢液腔。
5. 如請求項1所述之空間基因組系統，進一步包括： 複數個流體管線，其中每個流體管線包括與一相應的流體源和該複數個流體入口腔中的一個流體耦接的一出口。
6. 如請求項5所述之空間基因組系統，其中： 該複數個流體入口腔中的每一個的一中間部分界定一流體出口端口和一流體入口端口；和 該複數個流體開關中的每一個包括一開關入口、一開關出口、和一閥，該開關入口與該等流體出口端口中的一相應的一個相接，該開關出口與該等流體入口端口中的一相應的一個相接，該閥可在一打開位置和一關閉位置之間移動以控制通過該流體開關的流量。
7. 如請求項6所述之空間基因組系統，進一步包括： 該等開關入口中的每一個與該複數個流體管線中的一個的一相應的出口垂直對齊。
8. 如請求項1所述之空間基因組系統，其中： 該流體歧管的該主體界定一緩衝流體腔，該緩衝流體腔在該流體出口腔上游且與該流體出口腔流體連通。
9. 如請求項1所述之空間基因組系統，其中： 該流體歧管包括與該廢液腔的一出口端耦接的一廢料貯存器。
10. 一種流體歧管，包括： 一主體，該主體界定複數個流體入口腔、一流體出口腔、和一廢液腔，其中： 該複數個流體入口腔中的每一個與該流體出口腔流體耦接；和 該流體出口腔包括一出口界面；和 複數個流體開關，該複數個流體開關中的每一個與該複數個流體入口腔中的一相應一個流體入口腔流體耦接。
11. 如請求項10所述之流體歧管，其中： 該複數個流體入口腔中的每一個包括一第一部分和一第二部分，該第一部分與該複數個流體開關中的一個的一開關入口耦接，該第二部分與該複數個流體開關中的一個的一開關出口耦接。
12. 如請求項10所述之流體歧管，其中： 該流體歧管的該主體界定緩衝流體腔，該緩衝流體腔在該流體出口腔上游並與該流體出口腔流體連通，該流體歧管進一步包括一緩衝流體開關，該緩衝流體開關可操作以控制緩衝流體通過該緩衝流體腔的一流量。
13. 如請求項10所述之流體歧管，其中： 該複數個流體開關中的每一個包括一微流體流量開關（microfluidic flow switch）。
14. 如請求項10所述之流體歧管，其中： 該複數個流體入口腔中的每一個包括一化學入口。
15. 如請求項10所述之流體歧管，其中： 在該複數個流體開關中的一相應的一個的上游的每個流體入口腔的一部分可與該複數個流體入口腔中的其他的流體入口腔流體隔離。
16. 一種向一流通池供應一化學物的方法，包括以下步驟： 使複數個化學物流到一流體歧管的複數個化學入口，該流體歧管包括與該複數個化學入口流體連通的複數個流體開關； 致動複數個流體開關中的一個，以允許該複數個化學物中的一者進入一流體出口腔；和 使該複數個化學物中的該一者流入該流通池。
17. 如請求項16所述之向一流通池供應一化學物的方法，進一步包括以下步驟： 在使複數個化學物中的該一者流入該流通池之後，流動一緩衝溶液至該流體出口腔；和 將該緩衝溶液流入該流通池中。
18. 如請求項16所述之向一流通池供應一化學物的方法，進一步包括以下步驟： 使用界定在該流體歧管中的一廢料腔使流體流出該流通池至一廢料貯存器。
19. 如請求項16所述之向一流通池供應一化學物的方法，其中： 使複數個化學物中的該一者流入該流通池包括以下步驟：使複數個化學物中的該一者流過該流體歧管和該流通池之間的一流體輸送導管，其中該流體輸送導管的一長度小於或約2.0 m。
20. 如請求項16所述之向一流通池供應一化學物的方法進一步包括以下步驟： 通過該等流體開關中的相應流體開關而順序地將該複數個化學物中的單獨化學物輸送到該流體出口腔，隨後在輸送該複數個化學物中的每一單獨化學物之間將一緩衝溶液輸送到該流體出口腔。