【TiPLab IVD类医疗器械之分子诊断】基于PCR仪器的技术与专利分析之Fludigm篇
TiPLab 昨叶何
2021-04-12

Fludigm核心技术在于微流控技术并掌握微流控从制造到应用全链路专利;可以用于PCR反应的BioMark系统是Fludigm基于微流控技术延伸的产物,但功能远不限于PCR反应。

Fludigm概述:创始人Steve Quake是微液流领域的权威专家

Fluidigm(富鲁达)成立于1999年,是一家集研发、生产和销售与生命科学相关的样本制备和分析仪器的高科技型公司,主要针对的市场包括质谱流式检测、高通量基因组学和单细胞基因组学研究,并面向全球领先的学术科研机构、临床研究实验室、制药企业、生物技术和农业生物技术公司提供销售服务。主要销售的产品包括生物仪器和消耗型微流体芯片,所销售产品主要供研究使用,不用于临床诊断。

Fluidigm创始人是Steve Quake和Gajus Worthington。其中,Steve Quake是美国斯坦福大学教授,是微液流领域的权威专家,公司主要聚焦于微流控技术和多参数质谱流式技术的设计开发,围绕这些技术点延伸出了旗下一系列产品,其中就包括一款高性能的PCR系统-BioMark系统。

竞争优势:微流控技术、核心专利及代表产品

通过对Fluidigm成立以来所布局的专利分析,发现其围绕在微流体相关的专利占据其申请总量的35%,在Fluidigm所布局的专利中占比最高。Fluidigm专利申请反应的信息与其发展战略相一致,即牢牢掌握微流控技术,以专利构建技术壁垒,围绕核心技术延伸产品市场。其中,有关于PCR的产品也是以微流体为主要创新点涵盖在微流体相关的专利统计中,大约占据微流体相关中的7%。

进一步分析微流体相关专利,发现Fluidigm在微流体技术领域的专利布局相当全面和细致,涉及微流体技术的方方面面,包括集成电路制造微流控装置(涉及通用结构、用于PCR的微流控芯片、阀控技术等)、微流控测定微流体成像分析等。

微流体技术相关代表专利的列表:

基于微流体技术,Fluidigm布局PCR领域的专利并研发了相关产品,专利和产品分别包括:可用于PCR反应的微流控芯片以及基于该微流控芯片的热循环仪。微流控芯片是利用集成电路制作工艺(光刻技术)在硅片或石英玻璃上刻上许多微管和微腔体,通过不同的控制阀门控制溶液在其中的流动来实现生物样品的分液、混合、PCR扩增

以专利US9643178B2为例,其公开了可用于PCR反应的微流控芯片,包括用于引入试剂R1-R7的水平通道104、用于引入样品S1-S7的竖直通道102,每个水平通道104中的试剂与每个竖直通道102中的样品混合在相交形成的反应位点106以产生反应。通过协调控制列阀 110 和行阀108分别控制试剂和样品的流动和混合。

对应于专利技术,Fluidigm根据提供通量的不同提供四种可用于PCR反应的微流控芯片,分别为Flex Six IFC48.48IFC96.96IFC192.24IFC

以专利US10226770B2为例,其公开了用于微流控装置的热循环仪,所述热循环仪包括控制器、散热器110、加热元件130、以及热卡盘150。

控制器用于输出控制信号;加热元件与散热器热连通,并且基于接收的来自于控制器的控制信号而工作;热卡盘与加热元件热连通,包括与微流体装置热接触的加热表面,其周边设置有加热器160和固定环170。其中,微流体装置可包括2304个反应室或9216个反应室。

对应于专利技术,Fluidigm开发的BioMark系统可用于PCR反应,核心部件即是专利技术所对应的微流控芯片,除此之外,BioMark系统还包括BioMark主机和加样机。BioMark系统作为一款高性能的PCR 系统,集微流控核心技术与自动化、高通量、多重检测等多项先进技术于一身,是一个整合了基因分型、基因表达谱、实时定量/数字PCR和单细胞基因组分析的多功能平台。

BioMark系统包括四个组成部分,分别为微流控芯片、加样机、BioMark主机、以及相应的分析软件,以下对BioMark系统中各个部分进行简单介绍。

BioMark系统的主要特点便是该系统中所需进行PCR反应的载体是微流控芯片,而不是PCR管或96/384孔板等。微流控芯片的微流路极大简化了样本溶液和反应液的分液操作,提高了分析通量和灵敏度,其纳升级的反应小室为高通量的基因分析节省了大量成本。

小结:基于核心的微流控技术挖掘从建筑到应用全链路专利围墙

不同于大型跨国公司ThermoFisher或Bio-Rad的技术分支复杂,产品种类繁多,Fludigm对其技术优势更加专注,其主要聚焦于微流控技术,并基于核心的微流控技术建筑从制造到应用全链路专利围墙。在产品体现上,Fludigm基于微流控技术向外延伸生物仪器,可以用于PCR反应的BioMark系统PCR系统只是Fludigm基于微流控技术延伸的产物,但该系统的存在并不是专用于PCR反应,同样适用于基因分型、基因表达谱、单细胞基因组分析等功能。

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