用于整合的样品制备、反应和检测的器械和方法技术

本申请涉及用于整合的样品制备、反应和检测的器械和方法。提供了用于分离生物学样品和关于样品的下游生物学测定法的药筒。在一个实施方案中，从生物学样品中分离核酸样品，并且例如通过聚合酶链反应扩增核酸样品。本文提供的药筒还可以用于分离非核酸样品，例如蛋白质，且对蛋白质执行下游反应，例如结合测定法。还提供了用于进行下游生物学测定法和用于检测测定法的结果的仪器。

【技术实现步骤摘要】
用于整合的样品制备、反应和检测的器械和方法本申请是申请日为2011年2月23日、申请号为“201180018623.6”、专利技术名称为“用于整合的样品制备、反应和检测的器械和方法”的中国专利申请的分案申请，原申请是国际申请PCT/US2011/025871的中国国家阶段申请。与相关申请的相交参考本申请要求于2010年2月23日提交的名称为“CASSETTEANDINSTRUMENTFORINTEGRATEDNUCLEICACIDISOLATIONANDAMPLIFICATION”的美国临时申请序列号61/307,281的优先权，其通过引用整体合并入本文。本申请是于2010年5月28日提交的名称为“CASSETTEFORSAMPLEPREPARATION”的美国专利申请序列号12/789,831的部分继续申请，其是于2006年10月17日提交的名称为“CASSETTEFORSAMPLEPREPARATION”的美国申请号11/582,651的继续，其要求于2005年10月19日提交的名称为“METHODANDAPPARATUSFORISOLATINGNUCLEICACID”的美国临时申请号60/728,569；于2005年12月22日提交的名称为“CASSETTEFORSAMPLEPREPARATION”的美国临时申请号60/753,622；和于2005年12月22日提交的名称为“CASSETTEFORSAMPLEPREPARATION”的美国临时申请号60/753,618的利益，其各自通过引用整体合并入本文。本申请还是于2010年6月23日提交的名称为“INSTRUMENTFORCASSETTEFORSAMPLEPREPARATION”的美国专利申请序列号12/821,446的部分继续申请，其是于2007年12月27日提交的名称为“INSTRUMENTFORCASSETTEFORSAMPLEPREPARATION”的美国专利申请序列号12/005,860的继续，其要求于2006年12月27日提交的名称为“INSTRUMENTFORCASSETTEFORSAMPLEPREPARATION”的美国临时申请序列号60/882,150的优先权，其各自通过引用整体合并入本文。
本文描述的实施方案涉及用于样品制备、反应和分析的器械和方法。更特别地，本文描述的实施方案涉及药筒和仪器，在其内可以执行在整合过程中的核酸分离、扩增和分析。
技术介绍
某些已知的诊断程序包括核酸例如DNA或RNA的分离和分析。用于分离样品内的核酸的已知方法通常包括几个步骤，例如：(1)通过加入蛋白酶(例如蛋白酶K)去除样品内的蛋白质；(2)分解剩余大块样品以暴露其中含有的核酸(也称为细胞裂解)；(3)沉淀来自样品的核酸；和(4)洗涤和/或以其他方式制备核酸用于进一步分析。在特定情况下，经分离的核酸的扩增(例如核酸的复制以增加其体积)是用于进一步分析所需的。聚合酶链反应(PCR)过程是用于扩增核酸分子的部分的已知技术。在PCR中，将含有靶DNA的输入样品与试剂混合，所述试剂包括DNA聚合酶(例如Taq聚合酶)。输入样品可以是例如通过上述程序产生的经分离的核酸样品。随后将样品在分离室内热循环多次，以完成反应。小心控制热循环的温度和时间段，以确保准确结果。在DNA序列充分扩增后，它可以使用多种光学技术进行分析。用于执行核酸分离和扩增的某些已知系统包含不同部分(例如分离部分和扩增部分)，样品必须使用可以损害样品的完整性的人为干预和/或过程在其间转移。用于执行核酸分离和扩增的某些已知系统包括要求通过富有经验的实验室技术员的大量准备和/或校正的复杂控制系统。相应地，此类已知系统并非充分适合于“工作台(benchtop)”应用、高容量诊断程序和/或在品种多样的实验室设置中使用。在特定应用中，可能需要反应的多个阶段，其中一个或多个后期阶段要求在反应的阶段之间添加试剂。例如，在逆转录PCR中，逆转录反应一般在执行PCR过程前完成，其中PCR过程需要另外试剂。在某些已知系统中，反应的稍后阶段所需的另外试剂通常由可以损害样品的完整性的人为干预和/或过程转移到反应室内。相应地，此类已知过程可以诱导错误和污染，并且还可以是对于高容量应用昂贵和/或难以实现的。尽管某些已知系统包括含有试剂的室，但此类室通常整合至药筒和/或反应室。相应地，当此类系统和/或药筒与不同反应和/或测定法结合使用时，通常使用完全不同的药筒、盒或其他器械，以促进使用试剂的特定组合进行所需反应过程。因此，此类已知系统和/或药筒通常对于不同反应过程和/或测定法是不可互换使用的。尽管某些已知系统包括光学检测系统以检测在测试样品内的一种或多种不同试剂和/或靶，但此类已知系统通常包括在相对于反应室可移动的装置部分中的激发光来源和/或发射光检测器。例如，某些已知系统配置为经由可移动的盖对反应室供应激发光束。因此，此类已知系统对检测变动是敏感的，所述检测变动可以起因于激发和/或检测光程的位置中的变动。因此，存在关于用于执行核酸分离和扩增的改良器械和方法的需要。
技术实现思路
用于执行样品分离和下游反应的药筒和仪器在本文中描述。在某些实施方案中，器械包括例如可以用于分离核酸样品的分离模块，和例如可以用于扩增核酸样品的反应模块。分离模块包括第一个外壳和第二个外壳。第一个外壳限定第一个室和第二个室。至少第一个室配置为含有样品，例如含有核酸的样品。第二个外壳包括侧壁和可穿透构件，其共同限定配置为含有第一种物质的第一个容积。第一种物质可以是例如待加入样品中的试剂、洗涤缓冲溶液、矿物油和/或任何其他物质。第二个外壳的至少一部分配置为安置在第一个外壳内，从而使得当可穿透构件的一部分被穿透时，第一个容积与第一个室液体连通。反应模块限定反应室和配置为含有第二种物质的第二个容积。反应模块配置为联接至分离模块，从而使得反应室和第二个容积各自与第一个外壳的第二个室液体连通。在某些实施方案中，在本文提供的药筒和/或仪器中进行PCR。在一个进一步的实施方案中，借助于荧光探针实时监控反应，所述荧光探针例如包含在5′末端的小沟结合剂(MGB)和荧光团和在其3′末端的非荧光猝灭剂的单链DNA分子。在一个实施方案中，对多重靶进行PCR，并且实时监控反应的过程。在某些实施方案中，靶是来自下述病毒中的一种或多种的基因序列：甲型流行性感冒、乙型流行性感冒、呼吸道合胞病毒(RSV)、单纯疱疹病毒1型(HSV1)或单纯疱疹病毒2型(HSV2)。在某些实施方案中，在PCR前，在本文提供的药筒和/或仪器中进行逆转录反应。附图说明图1和2分别是根据一个实施方案，以第一种配置和第二种配置的药筒的示意图。图3是根据一个实施方案，具有第一个模块、第二个模块和第三个模块的药筒的示意图。图4是根据一个实施方案，具有第一个模块、第二个模块和第三个模块的药筒的示意图。图5是根据一个实施方案，具有第一个模块和第二个模块的药筒的示意图。图6和7分别是根据一个实施方案，以第一种配置和第二种配置的药筒的一部分的示意图。图8是根据一个实施方案的药筒的侧面透视图。图9是图8中所示药筒的顶部透视图。图10是图8中所示药筒的侧面横断面视图。图11是图8中所示药筒的一部分的侧面分解图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种器械，其包含：‑包括第一个外壳(1110)和第二个外壳(1160)的分离模块(1100)，所述第一个外壳(1110)限定第一个室(1114)和第二个室(1190)，至少所述第一个室(1114)配置为含有样品，所述第二个外壳(1160)包括侧壁和可穿透构件，所述侧壁和可穿透构件共同限定配置为含有第一种物质(R1)的第一个容积，所述第二个外壳(1160)的一部分配置为安置在所述第一个外壳(1110)内，从而使得当所述可穿透构件的一部分被穿透时，所述第一个容积与所述第一个室(1114)流体连通；和‑限定反应室(1262)和配置为含有第二种物质(R2)的第二个容积(1213)的反应模块(1200)，所述反应模块(1200)配置为联接至所述分离模块(1100)，从而使得所述反应室(1262)和所述第二个容积(1213)各自与所述第一个外壳(1110)的所述第二个室(1190)流体连通，其特征在于，所述反应模块(1200)包括至少部分地安置在所述第二个容积(1213)内的栓塞，所述栓塞配置为当所述栓塞在所述第二个容积(1213)内移动时，对所述第二种物质(R2)施加力，以将所述第二种物质(R2)从所述第二个容积(1213)转移到所述反应室(1262)或所述第二个室(1190)中的至少一个内。...

【技术特征摘要】
2010.02.23 US 61/307,2811.仪器(3002)，其配置为操作一系列药筒，驱动一系列药筒和/或与一系列药筒相互作用，以对药筒(6001、7001)内的测试样品执行核酸分离和扩增过程，其中所述仪器至少包括底盘和/或框架(3300)、用于所述药筒(6001、7001)的盒(3350)、第一个驱动器组件(3400)、样品转移组件(3500)、第二个驱动器组件(3600)、加热器组件(3700)和光学组件(3800)，其中-所述框架(3300)配置为容纳、含有和/或提供用于仪器(3002)的每个部件和/或组件的安装，-所述第一个驱动器组件(3400)配置为驱动药筒(6001)的分离模块(6100)的驱动器或转移机构(6166)，以将一种或多种试剂和/或物质传送到所述分离模块(6001)内的裂解室(7114)内；并且-所述样品转移组件(3500)配置为驱动转移组件(6140a)，以在分离模块(7100)内的多个室和/或容积之间转移样品的一部分，-所述第二个驱动器组件(3600)配置为驱动分离模块(6100)和/或PCR模块(6200)的混合机构(6130a)和/或洗涤缓冲液模块(7130a)，以传送到和/或混合在所述分离模块(6100)和/或所述PCR模块(6200)内的室内的一种或多种试剂和/或物质，-所述加热器组件(3700)配置为加热药筒(7001)的一个或多个部分，以推动和/或促进在药筒(6001、7001)内的过程；-所述光学组件(3800)配置为监控在药筒内发生的反应，其特征在于所述光学组件(3800)配置为检测药筒中的测试样品内的一种或多种不同分析物和/或靶。2.根据权利要求1所述的仪器(3002)，其特征在于所述加热器组件(3700)配置为加热所述药筒(6001、7001)的一个或多个部分，即PCR小瓶(7260)、基底(7220)和邻近裂解室(6114)的外壳(7110)区域的至少之一，其中所述加热器组件(3700)配置为驱动和/或加热安置在所述盒(3350)内的所述药筒(6001、7001)各自的第一个部分，且随后在不同时间，驱动和/或加热来自药筒(6001、7001)各自的邻近所述裂解室(6114)的第二个部分。3.根据权利要求1或2所述的仪器(3002)，其特征在于所述框架(3300)包括基底框架(3310)、前构件(3312)、两个侧构件(3314)和后构件(3320)，其中基底构件(3310)支持功能组件并且包括六个安装或支持支架，其中所述侧构件(3314)各自包括上层部分(3316)和下层部分(3315)，并且其中所述前构件(3312)联接至每个侧构件(3314)，且限定含有多个测定法药筒的盒(3350)可以安置在其内的孔。4.根据权利要求1或2所述的仪器(3002)，其特征在于所述盒(3350)配置为含有至少一个药筒(6001)。5.根据权利要求1或2所述的仪器(3002)，其特征在于所述第一个驱动器组件(3400)配置为驱动和/或操作药筒(6001)的分离模块(6100)的转移机构和/或试剂驱动器(6166a-6166d)，以将一种或多种试剂和/或物质传送到所述分离模块(6100)内的裂解室(6114)内，其中所述第一个驱动器组件(3400)配置为驱动来自安置在盒(3350)内的药筒(6001)各自的试剂驱动器中的第一个(6166d)，并且随后在不同时间，驱动来自药筒(6001)各自的试剂驱动器中的第二个(6166c)。6.根据权利要求1或2所述的仪器(3002)，其特征在于所述第一个驱动器组件包括由框架组件(3410)支持的衔接杆(3445)、第一个电动机(3440)和第二个电动机(3441)，其中所述衔接杆(3445)包括一系列凸起(3346a-3346f)，所述凸起各自配置为衔接分离模块(6100)的一个或多个试剂驱动器(6166a-6166d)，安置在分离模块(6100)的一个或多个试剂驱动器(6166a-6166d)内，和/或驱动分离模块(6100)的一个或多个试剂驱动器(6166a-6166d)，所述分离模块(6100)安置在所述仪器3002内。7.根据权利要求6所述的仪器(3002)，其特征在于所述衔接杆(3445)和/或至少一个所述凸起(3346a-3346f)包括保留机构，其配置为保留驱动器(6166a-6166d)的凸起和/或孔，以促进在分离模块(6100)内试剂驱动器(6166a-6166d)的相互移动。8.根据权利要求1或2所述的仪器(3002)，其特征在于所述加热器组件(3700)配置为加热药筒(6001)的一个或多个部分，以推动和/或促进在所述药筒内的过程，其中所述加热器组件(3700)配置为驱动和/或加热安置在所述盒(3350)内的药筒(6001)各自的第一个部分，且随后在不同时间，驱动和/或加热来自药筒(6001)各自的第二个部分。9.根据权利要求8所述的仪器(3002)，其特征在于所述药筒(6001、7001)被所述加热器组件(3700)加热的部分是PCR小瓶(7260)和/或基底...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·H·博德，J·钦，B·A·约翰逊，K·E·莫拉维克，B·理查德森，
申请(专利权)人：卢米尼克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US