基于分离的高处理量分析系统技术方案

用于将样本材料分成不同部分的器件、系统和方法，它们应用了大流量流体，用于在样本材料的电泳分离之后装载样本。该器件应用的设计可随意地允许在分离导管中的分离基体有或无偏移的情况下进行大量的样本装载。该器件包含：在其中分布着分离基体的分离导管（３０４）、样本装载导管（３０６）以及可选择地反应物导入管道（３１０）。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请本申请要求于2001年5月15日提交的美国专利申请第09/859,962号和于2000年8月2日提交的美国临时申请第60/222,491号以及于2001年3月16日提交的第60/276,731号的优先权。上述这些申请中的整个内容的通过完整地参考结合于此并适用所有的目的。
技术介绍
基于分离的分析是生物研究的主要部分，可以用于表征不同生物样本、反映产物等。一些更加普遍的基于分离的分析的例子包括对大分子物种(例如，蛋白质与核酸)的电泳分离。虽然已开发了能够完成这些基于分离进行分析的常规技术，而且在某些情况下处于相当高的速率，但这些系统仍旧要比最佳处理量慢且是劳动密集操作。例如，常规的平板凝胶电泳是非常耗时且劳动密集的过程，其中在平板凝胶中电泳地分离样本，该过程要耗用一个到几个小时。凝胶及其包括的样本随后必须被染色并退染色，以便于在凝胶中检测分离的物种。染色和退染色过程要再一次耗用几个小时来完成。还开发了毛细系统，它通常是可自动的并仍然需要长运行时间来完成适当的分离。在基于分离的分析中还应用了微流体器件，并已在速度和准确性上产生了大量的优点。但是虽然有这些优点，商业上可提供的微流体分离系统还无法达到通常想要的处理量。因此，特别有用的是提供在处理量以及准确性和自动性上已得到改进的分析系统和方法。本专利技术就满足了这些以及其它的需要。专利技术概述总的来说，本专利技术提供了基于管道的系统，该系统在单独的分析单元中结合大批材料的移动和电动能分离。这通常采取以大量装载包含所感兴趣样本材料的流体为形式，随后进行该样本材料组成成份的电泳分离。在第一方面，本专利技术通过提供一种系统从而提供了将样本材料分成多个部分的方法，该系统包括在其中分布分离导管的基体以及在沿着样本装载导管的中间点上与分离导管进行流体连通的样本装载导管。该方法包含在分离基体基本上不偏离于分离导管的情况下将大量样本材料流入样本装载导管，随后将一部分样本材料注入分离导管中。注入的样本材料被随后分为多个部分。在相关的方面中，本专利技术还提供了与上述相似的方法，除了一点不同，即在样本材料的分离之间，例如，在特定分离之前或之后，不是在分离导管中的所有分离基体都被替换掉。本专利技术还通过提供一种系统从而提供了将样本材料分成多个部分的方法，该系统包括其中含有分离基体的分离导管、与分离导管进行流体连通的样本装载导管、与样本装载导管进行流体连通的样本材料源以及与样本装载导管进行流体连通的第一反应物源。该样本材料和第一反应物被转移到样本装载导管中，使得样本材料和第一反应物形成第一混合物。该第一混合物的一部分被注入到分离导管中；且在第一混合物一部分中的样本材料被分成多个部分。相关地，本专利技术提供了一种分离系统，该系统包含含有第一流体阻力和设置在其中的可流动分离基体的分离导管。该系统还提供了与分离导管流体连接并具有第二流体阻力的样本装载导管，以及用于将样本材料转移至样本装载导管的样本装载系统。第一流体阻力比第二流体阻力高出好多以避免当样本材料被转移到样本装载导管中时分离基体的大量偏移。在相似的方面，设置的分离系统包含在其中分布可流动分离基体的分离导管、与分离导管流体连接的样本装载导管、与样本装载导管进行流体连通的样本材料源、以及通过第一反应物介入管道与样本装载导管进行流体连通的第一反应物源。随后将压力源或真空源与样本装载导管耦连，用以在整个样本装载导管上施加压力差，其中样本装载导管和第一反应物介入管道的尺寸，便于样本材料和第一反应物在所施加的压力差下以预选的速率转移至样本装载导管中。附图简述附图说明图1用示意图描绘了含器件的微流体管道的分层结构。图2A是一种微流体器件的管道设计，该微流体器件特别适合本专利技术基于分离的分析工作。图2B描绘了图2A微流体器件的侧视图。图3A是根据本专利技术用于完成分离分析的一个可替换管道设计。图3B示出了用于完成基于分离分析的一个较佳管道的设计。图3C示出了用于执行基于分离分析的较佳管道设计，该管道融合了一个后分离反应步骤。图3D示出了另一个用于完成基于分离分析的可替换管道设计。图4是根据本专利技术的用于完成高处理量基于分离分析的整个系统。图5是在使用本专利技术器件和方法的基于ΦX174/HaeIIIDNA分离分析中的荧光与时间的曲线。图6是在使用本专利技术器件和方法的包括后分离稀释步骤的标准蛋白质梯形物的分离中荧光与时间的曲线。本专利技术的详细描述I.本专利技术的总方面本专利技术总的来说是针对于完成包括分离功能(比如，应用分离基体)的分析操作的改进方法和系统。特别是，这些方法和系统特别适合基于分离(比如，核酸分离、蛋白质分离等)的高处理量分析。特别是，本专利技术的方法和系统通过大量将样本材料流入装载导管中的流体的装载过程进行各个样本的装载来获得高速的处理量。在样本装载之后，通过比如电泳分离对与装载导管流体连接的分离导管中的一部分样本材料进行分离。因为样本被大量地流入到装载导管中，所以样本可被连续地装载，用于在分离导管中的连续分析。在互连导管中流体的大量装载中，流体有流入或被推入到多个互连导管中的趋势。在所述系统的情况下，经常需要防止样本材料大量流入分离导管以避免在所分析样本材料量上的不确定性，并防止用于分离导管中的任何分离基体产生巨大偏移。因此，在本专利技术的内容中，通常将系统设计成允许这种流体流过样本装载导管，而在分离导管中的任何分离基体基本上不会产生偏移或使该基体偏移到部分和/或预选的程度。本专利技术还提供了装载样本材料同时将该材料与另外的诸如标志化合物(比如，分子量标准、标记化合物、稀释剂等)之类的反应物混合。通过将反应物混合步骤与装载功能结合，可消除稀释、内标准添加等的额外的样本制备步骤，这些通常独立于分离系统进行，比如，在多管井场板中进行。一些额外的特征可选择性地包括于所述的系统，用于特定的操作和处理，这些将在下文中作总体上详细的描述。II.系统根据本专利技术，提供的系统用于完成基于分离操作的分析。同样的，这些系统通常采用在其中分布分离基体的分离导管。所提供的样本装载导管以流体连接于分离导管，从而允许样本材料到分离导管的输送，并在其中完成一部分分析的操作和检测。样本和分离导管可采用多种不同的形式，包括简单地将管道或将毛细管连接在一起以形成所述的互连导管。但是，在较佳的方面中，这样的系统可以嵌入在集成体结构或微流体器件中，其中导管是以单片衬底制成的。通常，这种个体结构以分层结构制造的，其中所制造的第一衬底是包括一个或更多蚀刻、雕刻、压纹、浇铸或其它方式制造成的槽的平面衬底。这些槽通常决定了微流体器件体结构的互连管道网的至少一部分设计。随后将第二衬底层覆盖并键合于第一衬底的平面以密封地包装槽，并从而决定了器件的所封电路或管道。在图1A中示出了简化流体器件的分层结构的示意图。为了在与正常操作比较时便于描绘所示的器件被倒置。如图所示，整个器件100是由两个平面衬底层102和104制得。所示的器件还包括与最终结构连接的采样元件或毛细管106。在制造所示器件的过程中，将槽108的网制成在衬底102的表面中。可根据器件要进行的操作类型将槽制造成多种不同的配置或网络几何形状。如图所示，每个槽都终止于穿通衬底102的孔或口中，比如口110-118。当衬底102和104被匹配在一起并如箭头所示地被键合在一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将样本材料分成多个部分的方法，包括：提供一种系统，该系统包含：分离基体分布在其中的分离导管以及在沿着样本装载导管的中间点上与分离导管连通的样本装载导管；在不使分离基体大量偏移分离导管的情况下将样本材料大量流入样本装载导管 ；将一部分样本材料注入分离导管；以及将样本材料分成多个部分。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：W奥塞尔，LJ保斯，RS杜布罗，SA森德博格，AW周，BN王，
申请(专利权)人：卡钳技术有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]