流体通道的开口的对应的截面面积允许膜抵抗为第一中心流体通道上的致动压力2.5倍的压力，但仅抵抗等于第二偏移流体通道的开口上的致动压力(即，阀门空腔中的压力)的压力。
[0339]3.3入口端设计
[0340]现将描述射流卡盘上的入口端的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
[0341]因此，在一个方面中，提供用于处理液体样本的射流卡盘，所述卡盘具有样本混合室，包括:
[0342]用于将液体样本引入到样本混合室中的样本入口孔；
[0343]围绕入口孔且延伸到样本混合室中的笼状物，所述笼状物进一步包括径向朝内延伸以邻接通过样本入口引入的样本传送装置的一个或多个突出部。
[0344]笼状物的主体可以由从样本混合室的顶部垂下的一个或多个细长条或一个或多个实体壁形成。如果提供实体壁，那么在所述壁的下部部分优选地存在孔口，通过样本传送装置引入的液体样本可以传递通过所述孔口。优选地，形成主体的条或壁逐渐变窄以符合通过样本入口引入的常规样本传送装置的尖端。
[0345]实体壁具有额外优点:它们提供屏障以防止引入到混合室中的流体漏出入口孔，这在卡盘在使用期间倒置的情况下是尤其有用的。
[0346]如果笼状物由实体壁形成，那么突出部可以是从壁朝内延伸的壁架，从而留下孔口。优选地，从入口孔的侧面延伸的突出部定位在样本混合室的底部上方;更优选地定位在样本混合室的液体填充水平面上方。这防止液体样本在被引入到混合室中后被吸回到样本传送装置中。
[0347]优选地，在样本混合室中提供通风口以允许在样本的引入期间空气从腔室漏出。这在入口孔由样本传送装置密封时是尤其有用的。
[0348]优选地，在样本混合室内提供导引通道(所述导引通道的一部分优选地正好在入口孔下方)以将通过样本传送装置引入的样本引导到视觉指示器区域中。上文结合示例性卡盘描述示例性视觉指示器区域。
[0349]优选地，本文中所描述的视觉指示器区域的折射率中的变化标识引入样本的时间。视觉指示器区域可以包括窄流体通道，其通过流体样本经由毛细作用填充。窄流体通道的填充改变视觉指示器区域的折射率且颜色变化标识引入样本的时间。
[0350]现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。外壳111(见图4)包括样本入口孔126，样本可以使用例如移液管通过所述样本入口孔引入到卡盘100的样本混合室10中。如在图13a中更详细示出，样本混合室10由以下两者形成:气动层114，其具有在入口孔的区域中与外壳111相邻的顶部；以及相对应的入口孔，样本可以通过所述入口孔引入到样本混合室10中。
[0351]混合室10的顶部包括笼状物结构，其通过以下两者形成:围绕入口孔126的壁330，所述壁从顶部延伸到样本混合室10中；以及壁架332，其从壁330径向朝内延伸。笼状物结构的形状允许样本传送装置(例如移液管)位于样本混合室10中的正确位置中，且壁架332防止移液管接触样本混合室10的表面，由此减小污染的风险。壁330可以逐渐变窄以进一步增加与移液管的接合。
[0352]一旦样本传送装置穿过孔口而定位，使用者就可以分配样本。壁架332定位在样本混合室的标称液体填充水平面(未图示)上方以便防止使用者在将样本分配到腔室中之后意外地将样本吸回。
[0353]腔室中的通风口334经提供以允许空气在入口孔由样本传送装置密封的情况下漏出。
[0354]在样本混合室10内提供导引装置336，所述导引装置的一部分正好在入口孔126下方以将通过样本传送装置引入的样本引导到视觉指示器区域338中。上文结合示例性卡盘描述示例性视觉指示器区域。
[0355]3.4隔热袋
[0356]现将描述用于射流卡盘上的核酸扩增室的隔热袋的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
[0357]在核酸扩增和检测中，优选的是贯穿液体样本均匀施加热量。尽管在实验室中有可能通过围绕样本等距离放置热源而无困难地执行此操作，但在卡盘中这要难以实现得多。
[0358]因此，在一个方面中，提供用于对液体样本执行核酸扩增的射流卡盘，所述卡盘包括至少一个样本处理室和与所述腔室相邻的绝热区域以通过绝热区域防止腔室中的热损耗。优选地，至少一个样本处理室是核酸扩增室和核酸检测室中的一个或两个(下文称为‘处理室’)。
[0359]优选地，核酸处理室与卡盘的用于从外部源接受热量的表面(优选地，底部表面)相邻，所述腔室位于绝热区域和所述表面之间，使得从外部源传递通过所述表面且因此通过所述腔室的热量由于绝热区域的存在而不会从腔室的另一侧损耗出去。发现此布置使得腔室内部的温度中的变化(举例来说，当接通和断开热源时)尽可能快，这有益于执行例如快速PCR。
[0360]这是特别有利的，因为单一热源可以与卡盘相邻而放置以从一侧(加热侧)供应用于扩增过程的热量，且卡盘内的样本将实质上得到加热且使通过未加热侧的热量损耗的量尽可能最小化。
[0361]优选地，卡盘由在接触布置中的至少一个射流层和气动层组成。核酸处理室可以形成于射流层中且绝热区域可以形成于气动层中。优选地，射流卡盘进一步包括在射流层下方的射流箔片，所述箔片形成用于接受热量的前述表面。薄箔片的使用最大化从外部源的热传递。可以选择箔片的材料以优化热传递。举例来说，可以使用金属箔，但优选的是使用聚对苯二甲酸乙二酯/聚丙烯复合物，因为所述复合物具有易于制造卡盘连同材料强度和可接受热传递特性的优点。
[0362]优选地，绝热区域由一个或多个密封的隔热袋形成，所述隔热袋形成于气动层中且通过气动箔片密封。所述袋可以用空气等气体填充，或可以在制造过程期间排空使得它们提供真空。
[0363]现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。如图3中所示出，示例性卡盘100从上到下包括:外壳111、泡罩子组合件112、气动箔片113、气动层114、流体层115以及射流箔片116。
[0364]参考示出气动层的图6A和6B，提供六个绝热区域140a到b、141a到d。当组装卡盘时，绝热区域140a到b位于与形成于射流层115中的两个相对应的扩增室相邻处，而绝热区域141a到d位于与形成于射流层115中的四个相对应的检测室相邻处。如图所示，绝热区域140a到b由多个隔热袋构成，而绝热区域141a到d各自由单一袋构成。
[0365]在核酸扩增和检测期间，进行扩增示和检测室的热循环。射流层中的腔室可以通过将热量施加到卡盘100的与射流层115相邻的底部来加热。隔热袋将热量保持在卡盘内，从而最小化从射流层115到气动层114中的热损耗。隔热袋还消除从顶部表面和底部表面加热射流卡盘(例如，加热射流层和气动层两者)的需要，从而简化卡盘和阅读器的总体设计。
[0366]隔热袋可以包括一个大袋或多个较小袋。使用多个较小袋的优点是减小引起对流的风险，因此提供最大绝热。
[0367]3.5捕获柱
[0368]现将描述射流卡盘中过滤装置(优选地，‘捕获柱’)的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
[0369]因此，在一个方面中，提供包括通道的射流卡盘，液体样本可以传递通过所述通道，所述通道具有用于捕获生物组分的过滤器并且进一步包括:
[0370]上游部分和下游部分；以及
[0371]在上游和下游部分之间的捕获部分，过滤器布置在所述捕获部分中；其中:
[0372]捕获部分的直径大于上游和下游部分的直径。
[0373]优选地，捕获部分是通道内的腔室，所述腔室具有入口表面，其具有耦合到通道的上游部分的开口；以及出口表面，其具有耦合到通道的下游部分的开口。
[0374]优选地，射流卡盘包括至少两个聚合物层，其中所述上游部分和通道的捕获部分的上游部分形成于第一聚合物层中且下游部分和通道的捕获部分的下游部分形成于第二聚合物层中；并且其中过滤器被夹持在第一和第二聚合物层之间。
[0375]优选地，腔室的入口表面包括从开口径向向外伸出的分配管道以便径向向外引导传递通过入口表面中的开口的液体样本。
[0376]优选地，腔室的出口表面包括朝向开口径向朝内伸出的分配管道以便朝向出口表面中的开口径向朝内引导已传递通过过滤器的液体样本。
[0377]现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。在本文中所描述的示例性卡盘中，捕获柱24沿着主要通道(见图1)设置。如图14a和14b中示出，捕获柱24具有过滤器340，所述过滤器在洗脱期间在释放经裂解材料之前结合来自所述材料的DNA。如图14a中示出，捕获柱24包括在上游端346处伸出到捕获室344中的入口通道342，以及在下游端348处从捕获室344伸出的出口通道350。
[0378]过滤器340垂直于流体流动通过主要通道的方向而提供于腔室344中，使得流体在从主要通道342的上游端传递到主要通道的下游端350时必须传递通过过滤器340。
[0379]现在参考图14b，腔室的入口和出口壁(仅示出一个)包括分配管道352，其经配置以在流体进入腔室时径向向外将流体引导到腔室344中，且在流体已通过过滤器340之后径向朝内朝向离开孔口引导流体。
[0380]3.6废物室
[0381]现将描述射流卡盘中的废物室的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
[0382]因此，在一个方面中，提供射流卡盘，其包括通道，液体样本可以传递通过所述通道;以及废物室，其用于从通道接收流体，所述废物室包括:
[0383]耦合到通道的导管，其从废物室的底部表面延伸且具有升高在底部表面上方的开口以将流体从通道传递到腔室中；以及
[0384]在废物室内的通风口，其经配置以使废物室向大气排放。
[0385]优选地，所述通风口包括耦合到卡盘内的通风通道的第二导管，其从废物室的底部表面延伸且具有升高在底部表面上方的开口。优选地，通风通道包括至少一个安德森撞击器。
[0386]优选地，至少一个吸收垫提供在废物室内。
[0387]现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。在本文中所描述的示例性卡盘中，提供废物室以用于收集且存储在洗涤等期间产生的废液。废物室10在图15a和15b中更详细示出。废物室38包括导管360，其实质上竖直地从废物室38的底部表面362延伸。导管38界定通道，其具有连接到废物室38的底部表面的第一端364且流体地连接到主要通道16。流体导管360的第二端366安置在废物室38内，且具有开口，流体可以通过所述开口流入废物室。
[0388]优选地，导管360是实质上竖直的，且垂直于废物室38的底部表面。在导管360的第二端处的开口位于靠近废物室38的顶部处，如图15b中示出。通过提供靠近废物室的顶部的第一开口，使在卡盘倒置时泄漏的风险最小化。
[0389]吸收垫368还提供在废物室中。优选地，吸收垫368的上表面还应该靠近废物室38的顶部，甚至更优选地，吸收垫368的顶部应该实质上与第二端366处的开口齐平。
[0390]在本文中所描述的示例性卡盘中，第二开口370提供于废物室38中，如图15b中示出。第二开口 370经配置以经由废物室28使主要通道16向大气压排放。这避免当废物通道装满流体时沿着主要通道放置背压。优选地，在第二导管372的从废物室38的底部表面突起的末端处提供第二开口 370。第二开口 370可以流体地连接到通风通道(未图示)，所述通风通道具有在卡盘外壳的外部的开口以允许废物室保持在大气压处。然而，使废物室在卡盘外部排放带来较小的气溶胶污染风险。为了减少此风险，通风路径具有在卡盘盖下方的撞击讲和通风口。
[0391]技术人员将能够取决于各情况修改示例性卡盘以用不同方式实施本文中所描述的发明性方面。本发明的范围既定由以下权利要求界定。
【主权项】
1.一种在射流卡盘中用于对流体样本处理区减压的阀门系统，所述阀门系统包括: 形成所述流体样本处理区的通道的网络，所述通道的网络流体地连接到第一通道用于将流体样本引入到所述通道的网络中； 在所述第一通道和所述通道的网络之间的隔离阀，所述隔离阀可致动以密封所述通道的网络且由此在其中产生闭合系统以及； 中断所述通道的网络内的第二通道的控制阀，所述控制阀具有经由第一和第二开口耦合到所述第二通道的阀门室，所述阀门室配置成使得其在所述阀门闭合以防止流体在所述第一和第二开口之间流动时具有第一体积，且在所述阀门打开以准许流体在所述第一和第二开口之间流动时具有第二较大体积； 其中所述阀门系统可操作以通过以下操作来对所述流体样本处理区减压:闭合所述控制阀以减小所述通道的网络内的总体积，致动所述隔离阀以密封所述通道的网络且由此在所述通道的网络内产生闭合系统，以及打开所述控制阀以增加所述通道的网络的所述闭合系统内的总体积。2.根据权利要求1所述的阀门系统，其中所述通道的网络进一步包括: 用于接收且处理通过所述第一通道引入的流体样本的流体路径，所述流体路径具有在所述隔离阀处的上游端和下游端，所述下游端被闭合； 其中所述第二通道是用于从所述流体路径去除过量流体样本的旁通通道，所述旁通通道在部分地沿着所述流体路径的接合点处耦合到所述流体路径且耦合到在所述接合点的上游和所述隔离阀的下游的所述第一通道。3.根据权利要求2所述的阀门系统，其中所述控制阀进一步包括: 阀门空腔和在所述阀门空腔内的柔性膜，所述柔性膜具有可致动以密封所述第一开口的第一部分和可致动以密封所述第二开口的第二部分； 其中所述阀门室形成于所述柔性膜和所述阀门空腔之间；并且其中所述阀门室配置成使得所述第一柔性膜部分可以独立于所述第二柔性膜部分致动，以使得所述第一开口能够在所述第二开口之后被密封。4.根据权利要求1所述的阀门系统，其中所述通道的网络进一步包括: 用于接收且处理通过所述第一通道引入的流体样本的第一和第二流体路径，所述第一和第二流体路径各自具有在所述隔离阀处的上游端和下游端，所述下游端被闭合;其中所述第二通道是用于从所述第一和第二流体路径去除过量流体样本的旁通通道，所述旁通通道包括: 第一旁通部分，其在部分地沿着所述第一流体路径的接合点处耦合到所述第一流体路径； 第二旁通部分，其在部分地沿着所述第二流体路径的接合点处耦合到所述第二流体路径;并且 其中所述第一和第二旁通部分耦合到在所述各个接合点的上游和所述隔离阀的下游的所述第一通道。5.根据权利要求4所述的阀门系统，其中所述阀门室进一步包括: 第三开口，其中所述控制阀: 经由所述第一开口耦合到在所述接合点的上游和所述隔离阀第一的下游的所述第一通道； 经由所述第二开口耦合到所述第一旁通部分;并且 经由所述第三开口耦合到所述第二旁通部分；以及 上覆于所述阀门室的柔性膜，所述柔性膜具有可致动以密封所述第一开口的第一部分和可致动以密封所述第二和第三开口的第二部分； 其中所述阀门室配置成使得所述第一柔性膜部分可以独立于所述第二柔性膜部分致动，以使得所述第一开口能够在所述第二和第三开口之后被密封。6.—种在射流卡盘内用于对流体样本处理区减压的方法，所述流体样本处理区包括:形成流体样本处理区的通道的网络、流体地连接到所述通道的网络的第一通道、在所述第一通道和所述通道的网络之间的隔离阀以及中断所述通道的网络内的第二通道的控制阀，其中所述控制阀配置成使得其在所述阀门闭合时具有第一体积，且在所述控制阀打开时具有第二较大体积，所述方法包括以下步骤: 传递流体通过所述第一通道且进入到所述通道的网络中； 闭合所述控制阀以减小所述通道的网络的体积； 闭合所述隔离阀以密封所述通道的网络且在所述通道的网络内产生闭合系统； 打开所述控制阀以增加所述通道的网络的所述闭合系统内的体积，由此对所述流体样本处理区减压。7.一种用于射流卡盘的阀门，所述阀门包括: 阀门空腔，其具有分别连接到第一和第二通道的第一和第二开口 ；以及 在所述阀门空腔内的柔性膜，所述柔性膜具有可致动以密封所述第一开口的第一部分和可致动以密封所述第二开口的第二部分； 其中所述阀门空腔配置成使得所述第一柔性膜部分可以独立于所述第二柔性膜部分致动，以使得所述第一开口能够独立于所述第二开口被密封。8.根据权利要求7所述的阀门，其中阀门室形成于所述柔性膜和所述空腔之间，所述第一和第二开口与所述腔室联通； 其中所述柔性膜的所述第一和第二部分中的每一个配置成可在与对应的开口间隔开的第一位置和密封对应的开口的第二位置之间移动，由此改变所述阀门室的体积。9.根据权利要求7或权利要求8所述的阀门，其中所述阀门空腔进一步包括连接到第三通道的第三开口，其中所述柔性膜的所述第二部分还可致动以密封所述第三开口。10.根据权利要求9所述的阀门，其中所述第一和第二开口之间的距离是a，且所述第二和第三开口之间的距离是b，并且其中a大于b。11.根据权利要求8到10中任一项所述的阀门，其中所述柔性膜是可弹性变形的聚合物膜，使得所述柔性膜的所述第一和第二部分偏置到其第一位置中。12.根据权利要求1到5或7到11中任一项所述的阀门系统，其中所述阀门室形成于所述射流卡盘的第一聚合物层中，优选地形成于所述射流卡盘的气动层中。13.根据权利要求1到5或7到11中任一项所述的阀门系统，其中所述通道的网络形成于所述射流卡盘的第二聚合物层中，优选地形成于所述射流卡盘的射流层中。14.根据权利要求12所述的阀门系统，其中所述第一聚合物层包括聚丙烯。15.根据权利要求13所述的阀门系统，其中所述第二聚合物层包括聚丙烯。16.根据权利要求11所述的阀门系统，其中所述阀门膜包括热塑性弹性体。17.—种在射流卡盘中致动阀门的方法，所述阀门包括阀门空腔和在所述阀门空腔内的柔性膜，所述方法包括以下步骤: 在所述柔性膜的第一部分上施加力以使所述第一部分密封所述阀门空腔中的第一开口 ；以及随后 在所述柔性膜的第二部分上施加力以使所述第二部分密封所述阀门空腔中的第二开□ O18.根据权利要求17所述的方法，其中腔室形成于所述柔性膜和所述阀门空腔之间，且在所述柔性膜的所述第一部分上施加力的步骤进一步包括通过以下操作减小所述腔室的体积:将所述柔性膜的所述第一部分从其中所述第一部分与所述第一开口间隔开的第一位置移动到其中所述第一部分密封所述第一开口的第二位置;并且在所述柔性膜的所述第二部分上施加力的步骤进一步包括通过以下操作减小所述腔室的所述体积:将所述柔性膜的所述第二部分从其中所述第二部分与所述第二开口间隔开的第一位置移动到其中所述第二部分密封所述第二开口的第二位置。19.根据权利要求17或权利要求18所述的方法，进一步包括以下步骤: 去除所述柔性膜的所述第一部分上的力以破坏所述第一部分和所述第一开口之间的密封；以及 去除所述柔性膜的所述第二部分上的力以破坏所述第二部分和所述第二开口之间的密封。20.根据权利要求19所述的方法，当引用权利要求18时，其中所述柔性膜偏置到所述打开位置，并且其中去除所述第一部分上的力的步骤进一步包括通过将所述第一部分从其第二位置移动到其第一位置而增加所述腔室的所述体积;并且去除所述第二部分上的力的步骤进一步包括通过将所述第二部分从其第二位置移动到其第一位置而增加所述腔室的所述体积。21.根据权利要求17到20中任一项所述的方法，其中在所述柔性膜的所述第一部分上施加力的所述步骤进一步包括使所述第一部分密封所述阀门空腔中的第三开口。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第一和第二开口之间的距离是a，且所述第二和第三开口之间的距离是b，并且其中a大于b。
【专利摘要】提供一种用于射流卡盘的阀门。所述阀门包括：阀门空腔，其具有对应地连接到第一和第二通道的第一和第二开口；以及在所述阀门空腔内的柔性膜，所述柔性膜具有可致动以密封所述第一开口的第一部分和可致动以密封所述第二开口的第二部分；其中所述阀门空腔经配置使得所述第一柔性膜部分可以独立于所述第二柔性膜部分致动以使得所述第一开口能够独立于所述第二开口被密封。
【IPC分类】F16K99/00, B01L3/00
【公开号】CN105636696
【申请号】CN201480052628
【发明人】J·K·泰勒, B·阿莱特
【申请人】阿特莱斯遗传学有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年7月28日
【公告号】CA2918571A1, EP3027318A2, US20160167050, WO2015015178A2, WO2015015178A3