用于进行可变样品制备和分析过程的系统和方法技术方案

描述了用于分析样品(包括例如包含核酸、抗体和/或抗原的样品)的设备和方法。所述设备可以包含框架(100)，所述框架(100)具有盒接纳器(113)、两个光学装置(102)和(103)、热循环仪(106)、裂解组件(107)、杂交加热器(108)和样品转移组件(109)。在使用中，所述设备可以在同一一次性盒中进行多个样品制备和分析过程，这包括例如在同一盒中进行PCR测定和免疫测定。括例如在同一盒中进行PCR测定和免疫测定。括例如在同一盒中进行PCR测定和免疫测定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于进行可变样品制备和分析过程的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2018年7月12日提交的美国临时专利申请序列号62/696,961和2018年10月2日提交的美国临时专利申请序列号62/739,982的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本专利技术的一些实施方案一般地涉及生命科学研究和体外诊断的领域。更特别地，本专利技术的一些实施方案涉及用于对样品(包括例如包含核酸、抗体和/或抗原的样品)进行分析的设备(apparatus)、系统和方法。

技术介绍

[0004]出于多种研究、监测或诊断目的而对生物样品进行分析。通常来说，分析特定样品或该样品的一部分中靶核酸序列、靶抗体或靶抗原的存在。当靶标是核酸序列时，该过程通常包括通过一系列数个步骤来分离样品中的核酸，例如：(1)裂解样品中的细胞以暴露其中包含的核酸，(2)使用洗涤剂和/或酶(例如，蛋白酶K)使样品中的蛋白质变性和/或降解；(3)使核酸从样品中沉淀；以及(4)洗涤和/或以其他方式制备用于进一步分析的核酸。如果期望进一步分析，则然后可以扩增分离的核酸。聚合酶链式反应(PCR)过程是用于扩增核酸分子的部分的已知技术。在PCR期间，将包含靶DNA的输入样品与包含DNA聚合酶(例如，Taq聚合酶)的试剂混合。输入样品可以是例如通过上述程序产生的分离的核酸样品。然后将样品在室中进行多次热循环以完成反应。在DNA序列充分扩增后，可以使用多种光学技术对其进行分析。如上所述的用于核酸分离和扩增的样品处理与免疫测定不兼容，因为采用的多种试剂和温度会破坏样品中的蛋白质。因此，当制备用于免疫测定的样品时，使用保留靶蛋白的结合表位的不同方法。
[0005]存在一些用于使样品分析过程基本自动化的系统，但是这些系统通常能够仅分析核酸或仅分析蛋白质。另外，这些系统通常仅能够定量或定性地分析特定样品。因此，用户必须在多种不同的仪器上进行多种测试，以获得例如特定样品的核酸测试结果和免疫测定测试结果二者。或者，作为另一个实例，用户可能必须将样品分开以在相同或不同仪器上进行多次测试，以便检查多个核酸靶序列，尤其是当用户的兴趣在于获得这些靶序列的子集(subset)的定量结果时。
[0006]因此，需要用于不同测试需求的用于处理和分析样品的系统和方法。尽管不限制本公开内容的范围，但是本专利技术的多种实施方案解决了现有系统的问题，包括如上所述的效率和灵活性因素。
[0007]专利技术概述
[0008]本公开内容的示例性实施方式涉及用于通过例如聚合酶链式反应(PCR)和/或免疫测定进行样品处理和分析的方法、装置(device)和系统。多种实施方案通过在单个盒中组合样品制备和分析而提供了改进的工作流程和灵活性，包括在需要时在同一盒中容纳多
个样品制备和分析过程的能力(例如，在同一盒中的实时PCR和免疫测定或在同一盒中的实时PCR和终点PCR)。此外，多种实施方案提供了可以容纳多个框架(frame)的壳体(housing)，所述多个框架配置成在一次性盒(disposable cartridge)中进行测定，包括容纳装配有不同组分的框架。这种模块化配置具有多个优点。首先，用户只需要购买满足其测试体积要求所需的框架数即可。其次，如果需要维修一个框架，则可以快速将其卸下以进行维修(任选地同时更换替代框架)，而无需仪器停机。另外，模块化配置使得能够在同一壳体中容纳不同的框架配置，这就同一壳体中可以运行的测定类型而言提供了灵活性。其还允许用户后续添加额外的框架以满足增大的体积，添加不同的框架以用于新测定需求或者升级为更新的框架而无需更换整个系统。
[0009]一个实施方案提供一种设备，其包含：外壳(enclosure)，其配置成接纳包含生物样品的盒；第一光学装置，其配置成当盒放置在外壳中时对在盒的第一区域中所进行的第一测定进行第一光学分析；第二光学装置，其配置成当盒放置在外壳中时对在盒的第二区域中所进行的第二测定进行第二光学分析，其中第二测定是与第一测定不同类型的测定。在某些实施方案中，该设备还包含接口电路(interface circuit)，其配置成接收电子指令以使用第一光学装置对生物样品的第一子集进行第一光学分析，和/或使用第二光学装置对生物样品的第二子集进行第二光学分析。
[0010]盒可以是例如图2中所示的盒，或美国专利号9，827,567中描述的盒，该专利通过引用并入本文。当盒放置在设备内时，外壳至少部分地支撑盒。在某些实施方案中，外壳配置成相对于设备的其他部件移动，以便例如有助于将盒插入到设备中，有助于盒从设备弹出，使盒与设备的光学装置(例如，第一光学装置或第二光学装置)光通信，和/或使盒与设备的加热/冷却装置(例如，热循环仪(thermal cycler)、裂解组件加热器(lysis assembly heater)、杂交加热器(hybridization heater))热连通。
[0011]第一光学装置可以是能够发射和接收适用于第一测定的电磁辐射的任何装置。第一光学装置可以例如包含一个或更多个电磁辐射发射器，例如激光器、发光二极管(light emitting diode，LED)或白炽灯泡。第一光学装置可以例如包含一个或更多个电磁辐射检测器，例如电荷耦合装置(charge coupled device，CCD)、互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide semiconductor，CMOS)、光电倍增管(photomultiplier tube)、雪崩光电二极管(avalanche photodiode)或硅光电二极管(silicone photodiode)。在一些实施方案中，由第一光学装置发射和/或接收的电磁辐射具有约300nm至900nm的波长。
[0012]生物样品可以是包含或疑似包含生物组分如核酸(例如，DNA或RNA)、蛋白质(例如，抗体或抗原)、脂质或碳水化合物的任何样品。在某些实施方案中，样品可以是例如从人、动物、植物或微生物获得或设计的临床或研究样品。在另一些实施方案中，样品可以是例如环境样品，例如水、土壤、食物或空气样品。
[0013]在某些实施方案中，盒的第一区域是扩增区域，并且第一测定是核酸扩增测定。扩增区域可以是例如图4B中指示的扩增区域。在第一测定是核酸扩增测定的情况下，生物样品是包含或疑似包含核酸的样品。核酸扩增测定可以是例如聚合酶链式反应(PCR)测定或等温扩增反应。在一些实施方案中，PCR测定是实时PCR测定。可以使用多种实时PCR化学，包括例如美国专利号5,538,848、5,804,375和7,422,850中描述的化学，其各自通过引用并入
本文。
[0014]该设备还可以包含热循环仪组件，其配置成接合(engage)盒的扩增区域中的扩增管组件，使得热循环仪组件可以根据核酸扩增的期望方案(例如，PCR、等温扩增)将扩增管组件的内容物的温度升高、降低和/或保持基本恒定。该设备还可以包含接口电路，其被配制为接收电子指令以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.设备，其包含：外壳，其配置成接纳包含生物样品的盒；第一光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对在所述盒的第一区域中所进行的第一测定进行第一光学分析；第二光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对在所述盒的第二区域中所进行的第二测定进行第二光学分析，其中所述第二测定是与所述第一测定不同类型的测定；以及接口电路，其配置成接收电子指令以使用所述第一光学装置对所述生物样品的第一子集进行所述第一光学测定，以及使用所述第二光学装置对所述生物样品的第二子集进行第二光学测定。2.权利要求1所述的设备，其中所述第一测定是核酸扩增测定。3.权利要求2所述的设备，其中所述核酸扩增测定是聚合酶链式反应(PCR)测定。4.权利要求3所述的设备，其中所述PCR测定是实时PCR测定。5.权利要求2所述的设备，其中所述第一光学装置包含：荧光计；以及多个光缆，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时在所述荧光计与所述盒的所述第一区域之间传输光。6.权利要求1所述的设备，其中所述第二测定是核酸杂交阵列测定。7.权利要求6所述的设备，其中所述核酸杂交阵列测定包含固定的微球。8.权利要求7所述的设备，其中所述固定的微球是固定在所述第二区域的表面上的荧光编码的微球。9.权利要求8所述的设备，其中(i)所述荧光编码的微球是磁响应性的，(ii)所述设备还包含磁体，所述磁体配置成当所述盒放置在所述外壳中时在所述盒的所述第二区域中产生磁场，以及(iii)所述磁场将所述荧光编码的微球固定在第二成像区域的表面上。10.权利要求6所述的设备，其中所述核酸杂交阵列测定包含斑点阵列。11.权利要求10所述的设备，其中所述斑点阵列包含固定在所述第二区域的表面上的多个位置处的多个寡核苷酸。12.权利要求10所述的设备，其中所述斑点阵列包含固定在所述第二区域的表面上的多个位置处的多个抗体。13.权利要求10所述的设备，其中所述斑点阵列包含固定在所述第二区域的表面上的多个位置处的多个抗原。14.权利要求6所述的设备，其中所述第二光学装置包含：光源，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时照射所述第二区域；以及检测器，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时接收从第二区域散射或发射的光。15.权利要求1所述的设备，其还包含配置成在所述盒中转移所述生物样品的样品转移组件。16.权利要求1所述的设备，其还包含配置成接纳所述盒的所述第一区域的热循环仪。17.权利要求16所述的设备，其中所述热循环仪具有配置成接纳一个或更多个光缆的一个或更多个开口。
18.权利要求1所述的设备，其还包含框架，所述框架包含所述外壳、所述接口电路、所述第一成像装置和所述第二成像装置，其中所述框架配置成插入到配置成容纳多个框架的壳体中。19.系统，其包含：仪器壳体，其包含多个仪器舱，每个仪器舱配置成容纳相应的生物测定框架；生物测定控制电路，其配置成：通过用户界面接收对插入到所述仪器壳体内的特定生物测定框架中的至少一个样品进行生物测定的请求；以及指示所述特定生物测定框架进行所述进行生物测定的请求；以及基于从所述生物测定框架接收的信息，通过所述用户界面输出所述生物测定的结果；多个电连接器，其配置成将所述生物测定控制电路连接至容纳在所述多个仪器舱中的每个内的生物测定框架。20.权利要求19所述的系统，其还包含：设置在所述多个仪器舱的第一仪器舱内的第一生物测定框架；设置在所述多个仪器舱的第二仪器舱内的第二生物测定框架；以及设置在所述多个仪器舱的第三仪器舱内的第三生物测定框架。21.权利要求20所述的系统，其中所述第一、第二和第三生物测定框架中的每一个包含：外壳，其配置成接纳包含生物样品的盒；第一光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的第一区域进行第一光学测定；第二光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的第二区域进行第二光学测定，其中所述第二光学测定是与所述第一光学测定不同类型的光学测定；以及接口电路，其配置成接收电子指令以使用所述第一光学装置对所述生物样品的第一子集进行所述第一光学测定，以及使用所述第二光学装置对所述生物样品的第二子集进行第二光学测定。22.权利要求20所述的系统，其中所述第一、第二和第三生物测定框架中的至少一个包含：外壳，其配置成接纳包含生物样品的盒；第一光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的第一区域进行第一光学测定；第二光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的第二区域进行第二光学测定，其中所述第二光学测定是与所述第一光学测定不同类型的光学测定；以及接口电路，其配置成接收电子指令以使用所述第一光学装置对所述生物样品的第一子集进行所述第一光学测定，以及使用所述第二光学装置对所述生物样品的第二子集进行第二光学测定。23.权利要求22所述的系统，其中所述第一、第二和第三生物测定框架中的至少一个包含：外壳，其配置成接纳包含生物样品的盒；
第二光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的所述第二区域进行所述第二光学测定；以及接口电路，其配置成接收电子指令以使用所述第二光学装置对所述盒的所述第二区域中的生物样品进行光学测定；其中所述第一、第二和第三生物测定框架中的至少一个不具有所述第一光学装置，所述第一光学装置配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的所述第一区域进行所述第一光学测定。24.设备，其包含：外壳，其配置成接纳包含生物样品的盒；样品转移装置，其配置成在所述盒内转移所述生物样品；热循环仪，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时接纳所述盒的第一区域；第一光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的所述第一区域进行第一光学测定；第二光学装置，其配置成当所述盒放置在所述外壳中时对所述盒的第二区域进行第二光学测定，其中所述第二光学测定是与所述第一光学测定不同类型的光学测定；以及接口电路，其配置成接收电子指令以：使用所述样品转移装置在所述盒内转移所述生物样品；升高、降低或保持所述热循环仪的温度；使用所述第一光学装置对所述生物样品或所述生物样品的第一子集进行所述第一光学测定；以及使用所述第二光学装置对所述生物样品或所述生物样品的第一子集进行所述第二光学测定。25.用于进行多重生物测定的方法，其包括：将包含生物样品的盒插入到根据权利要求1至18中任一项所述的设备中；使用所述第一光学装置对所述盒的所述第一区域中的所述生物样品进行第一光学测定；以及使用所述第二光学装置对所述生物样品进行第二光学测定，其中所述第二光学测定不同于所述第一光学测定。26.用于进行多重生物测定的方法，其包括：将包含含有核酸的生物样品的盒插入到根据权利要求24所述的设备中；使用所述设备的所述样品转移装置将所述生物样品从所述盒的样品孔转移至所述盒的第一区域；使用所述热循环仪对多个靶核酸序列进行聚合酶链式反应；使用所述第一光学装置测定所述靶核酸序列的第一子集的实时聚合酶链式反应；使用所述设备的所述样品转移装置将所述生物样品从所述盒的所述第一区域转移至第二区域；以及使用所述第二光学装置对所述靶核酸序列的第二子集进行聚合酶链式反应的终点分析。27.权利要求26所述的方法，其中所述靶核酸序列的所述第一子集包含一至六个靶核
酸序列。28.权利要求26所述的方法，其中所述靶核酸序列的所述第二子集包含一至三十个靶核酸序列。29.权利要求26所述的方法，其还包括对所述靶核酸序列的所述第一子集中的靶核酸序列的量进行定量。30.权利要求26所述的方法，其还包括在将所述生物样品转移至所述盒的所述第一区域之前，使用所述样品转移装置将所述生物样品转移至所述盒的一个或更多个样品提取孔。31.权利要求26所述的方法，其还包括在将所述生物样品转移至所述盒的所述第二区域之前，使用所述样品转移装置将所述生物样品转移至所述盒的一个或更多个杂交孔。32.用于进行多重生物测定的方法，其包括：将包含含有蛋白质和核酸的生物样品的盒插入到根据权利要求24所述的设备中；使用所述设备的所述样品转移装置将所述生物样品的第一子集从所述盒的样品孔转移至所述盒的第一区域；使用所述设备的所述样品转移装置将所述生物样品的第二子集从所述盒的所述样品孔转移至所述盒的第二区域；使用所述热循环仪和第一光学装置对所述生物样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：查尔斯，
申请(专利权)人：卢米耐克斯公司，
类型：发明
国别省市：