用于分析物的电泳分离和分析的系统和方法技术方案

本公开涉及用于分析物的电泳分离和分析的系统和方法。用于测定生物样本中是否存在目标分析物的系统包括测定设备和计算机控制器。测定设备包括壳体、部署在壳体中的容器以及激活能量源。容器被配置为接纳电泳槽。电泳槽具有被配置为接纳芯片的凹部区域，芯片被配置为接纳生物样本。芯片包括具有可激活官能团的聚合物分离介质，可激活官能团在被激活时共价键合到目标分析物。激活能量源被配置为供给激活能量，以激活可激活官能团。计算机控制器可操作地耦合到激活能量源，并且被配置为激活激活能量源，以指引激活能量施加到聚合物分离介质，以激活可激活官能团。

【技术实现步骤摘要】
用于分析物的电泳分离和分析的系统和方法本申请是申请日为2016年5月20日，申请号为201680028953.6，专利技术名称为“用于分析物的电泳分离和分析的系统和方法”的申请的分案申请。关于联邦资助研究的声明本专利技术是在国立卫生研究院授予的奖项编号R43GM112236的政府支持下完成的。政府对本专利技术享有一定的权利。对相关申请的交叉引用本申请要求于2015年5月20日提交的标题为“SystemsandMethodsforElectrophoreticSeparationandAnalysisofAnalytes”的美国临时专利申请序列No.62/164,495的优先权和权益，该申请的公开内容整体上并入本文。
本公开提供了用于测定生物样品是否存在一种或多种目标分析物(诸如目标蛋白质)的设备、系统和方法。
技术介绍
理解蛋白质表达中的细胞到细胞的变异是理解肿瘤的发病机理、表征干细胞的分化状态以及为药物开发、目标筛选和毒性研究开发良好控制的和功能性验证的体外人类“培养皿疾病”模型的很大一部分。单细胞分析的重要性日益增加，但主要限于转录组(例如，RNA)和基因组(例如，DNA)技术。重要的是，这些测量并不总是与决定表型的蛋白质水平相关联。单细胞蛋白质测量呈现干细胞、癌症和免疫学研究中一个无法克服的障碍。确定生物样本的蛋白质水平表达的方法包括电泳，接着是探针分析。电泳是通常将电场施加到分离介质中的生物样本，使得生物样本的各个分子将基于分子尺寸和电荷分散在整个分离介质中的技术。电泳之前的细胞裂解可以将生物样本还原成可以在整个分离介质中有效分离的各个分子的集合。细胞裂解、电泳和随后的探针分析通常在大量用户的操纵下在分离的平台上执行。因此，需要使用单个自给式系统来测定各种类型的分析物的存在的设备、系统和方法。
技术实现思路
本公开的一方面提供了用于测定生物样本中是否存在一种或多种目标分析物的系统，该系统包括壳体，壳体包括：(i)容器，被配置为接纳具有凹部区域的电泳槽，凹部区域被配置为接纳包括具有可激活官能团的聚合物分离介质的芯片，可激活官能团在被激活时共价键合到一种或多种目标分析物，其中芯片接纳生物样本；和(ii)激活能量源，供给激活能量以激活可激活官能团。该系统还包括计算机控制器，其可操作地耦合到激活能量源并被编程为将激活能量从激活能量源指引到聚合物分离介质，以激活可激活官能团。在一些实施例中，电泳槽是可移除的。在一些实施例中，芯片是可消耗的。在一些实施例中，壳体具有小于大约50cm的长度、小于大约50cm的宽度和/或小于大约50cm的高度。在一些实施例中，长度小于大约40cm，宽度小于大约40cm，和/或高度小于大约40cm。在一些实施例中，聚合物分离介质包括在其中形成的多个微孔。在一些实施例中，微孔的尺寸被确定为在多个微孔中的个体微孔中适应来自生物样本的单个细胞，并且其中个体微孔具有100μm或更小的尺寸。在一些实施例中，聚合物分离介质是交联的。在一些实施例中，可激活官能团是二苯甲酮基团。在一些实施例中，可激活官能团可通过电磁辐射激活。在一些实施例中，电磁辐射是可见光，紫外(UV)光或红外光。在一些实施例中，计算机控制器包括在壳体中。在一些实施例中，计算机控制器包括在关于壳体远程定位的电子设备中。在一些实施例中，系统还包括向计算机控制器提供电力的电源，以测定生物样本中是否存在一种或多种目标分析物。在一些实施例中，激活能量源是紫外辐射源。在一些实施例中，激活能量源的外表面包括滤光器。在一些实施例中，滤光器被配置为传递与测定相容的波长子集通过滤光器。在一些实施例中，滤光器被配置为减少缓冲溶液的冷凝。在一些实施例中，系统还包括可操作地耦合到计算机控制器的电子显示器，其中电子显示器具有允许用户指示计算机控制器测定生物样本的用户界面。在一些实施例中，电泳槽在凹部区域的相对侧上包括一个或多个电极。在一些实施例中，系统还包括向一个或多个电极提供电力以跨凹部区域生成电场的电源。在一些实施例中，计算机控制器被编程为跨时间指引电场场强。在一些实施例中，系统还包括在壳体中形成的多个缝隙，缝隙被配置为适应一个或多个引脚，其中当一个或多个引脚与电泳槽的一个或多个导电接触垫相邻时形成电连接。在一些实施例中，计算机控制器被编程为指引一个或多个引脚中的每一个的电压极性，以控制电场的方向。在一些实施例中，一个或多个引脚是弹簧加载的引脚。在一些实施例中，多个缝隙被配置为适应多种电泳槽形状因子和/或多种电极配置。在一些实施例中，系统还包括一个或多个调平传感器，调平传感器允许调整凹部区域中的溶液被调平，以减少电场中的空间扰动。在一些实施例中，系统还包括一个或多个调平指示器，调平指示器提供关于凹部区域中的溶液的调平度的指示。在一些实施例中，系统还包括可操作地耦合到计算机控制器的传感器，其中传感器允许识别被插入到容器中的芯片上的一个或多个标识构件。在一些实施例中，一个或多个标识构件包括一维或二维标识条形码。在一些实施例中，一个或多个标识构件包括射频标识(RFID)单元。在一些实施例中，一个或多个标识构件中的每一个是唯一的。在一些实施例中，系统还包括耦合到计算机控制器的存储器，其中存储器存储一个或多个标识构件的标识。在一些实施例中，计算机控制器被编程为从远程计算机系统的存储器发送或检索一个或多个标识构件的标识。在一些实施例中，一个或多个标识构件中的第一标识构件确定用于测定的第一测定参数集合。在一些实施例中，计算机控制器被编程为上传给定的标识构件和/或测定参数集合。在一些实施例中，传感器是光学识别一个或多个标识构件的光学传感器。在一些实施例中，壳体还包括溶液源。在一些实施例中，计算机控制器被编程为指引溶液从溶液源到芯片的流动。在一些实施例中，系统还包括一个或多个可操作地耦合到缓冲溶液源的储存器的阀，其中计算机控制器被编程为打开或关闭一个或多个阀，以指引将溶液从储存器到芯片的流动。在一些实施例中，溶液是缓冲溶液。在一些实施例中，计算机处理器被编程为将至少第一溶液和第二溶液从溶液源分别指引到芯片。在一些实施例中，计算机处理器被编程为从溶液源顺序地分别向芯片引入两种或更多种溶液。在一些实施例中，系统还包括一个或多个互锁开关。在一些实施例中，锁定一个或多个互锁开关允许激活能量源的激活。在一些实施例中，锁定一个或多个互锁开关允许电源的激活。在一些实施例中，系统还包括在电泳槽中形成的一个或多个堰结构。在一些实施例中，一个或多个堰结构将气泡俘获在芯片的顶表面上。在一些实施例中，一个或多个堰结构防止气泡漂浮在芯片的顶表面上。在一些实施例中，一个或多个堰结构减少电场中的扰动、减少由激活能量源生成的波长的阻塞、阻尼缓冲溶液的流体运动，或其组合。在一些实施例中，系统还包括漂洗夹具(fixture)，其中漂洗夹具的角度控制缓冲溶液到芯片的流速。在一些实施例中，系统还包括与芯片相邻的探测夹具。在一些实施例中，系统还包括在电泳槽中形成的一个或多个倾倒特征件或出口特征件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测定生物样本的系统，该系统包括：/n电泳槽，电泳槽具有凹部区域和至少一个电极；/n芯片，芯片被配置为接纳生物样本，芯片能够部署在凹部区域中，使得芯片的聚合物分离介质的表面与电泳槽的非凹部表面大致齐平；以及/n测定设备，测定设备具有：/n壳体，/n容器，部署在壳体中并且被配置为接纳电泳槽，/n激活能量源，被配置为当电泳槽在容器中时，向聚合物分离介质供给激活能量；以及/n电源，部署在壳体内并且与容器流体隔离，电源被配置为当电泳槽部署在容器中时向所述至少一个电极提供电力以生成跨凹部区域的电场，所述大致齐平的表面可操作以减少电场中的失真。/n

【技术特征摘要】
20150520 US 62/164,4951.一种用于测定生物样本的系统，该系统包括：
电泳槽，电泳槽具有凹部区域和至少一个电极；
芯片，芯片被配置为接纳生物样本，芯片能够部署在凹部区域中，使得芯片的聚合物分离介质的表面与电泳槽的非凹部表面大致齐平；以及
测定设备，测定设备具有：
壳体，
容器，部署在壳体中并且被配置为接纳电泳槽，
激活能量源，被配置为当电泳槽在容器中时，向聚合物分离介质供给激活能量；以及
电源，部署在壳体内并且与容器流体隔离，电源被配置为当电泳槽部署在容器中时向所述至少一个电极提供电力以生成跨凹部区域的电场，所述大致齐平的表面可操作以减少电场中的失真。


2.如权利要求1所述的系统，其中激活能量源是紫外辐射源。


3.如权利要求1所述的系统，其中测定设备包括调平传感器，该调平传感器被配置为感测凹部区域中的溶液的调平度，其中相对高的调平度导致电场中的相对低的空间扰动程度。


4.如权利要求1所述的系统，还包括：
漂洗夹具，其中漂洗夹具的角度控制缓冲溶液到芯片的流速。


5.如权利要求1所述的系统，其中壳体包括基座和盖子，容器由基座的内表面定义，以及激活能量源是耦合到盖子的内表面的辐射能量源。


6.如权利要求5所述的系统，其中壳体定义多个缝隙，所述多个缝隙中的每个缝隙被配置为适应电连接到电源的引脚，其中当至少一个引脚与电泳槽的导电接触垫相邻时，形成电连接，其中导电接触垫电连接到所述至少一个电极。


7.如权利要求6所述的系统，其中所述多个缝隙被配置为适应多种电泳槽形状因子和多种电极配置中的至少一个。


8.如权利要求6所述的系统，其中测定设备还包括溶液源，溶液源被配置为在电泳槽处于容器内时提供从溶液源到芯片的溶液流动。


9.如权利要求6所述的系统，其中测定设备还包括第一溶液源和第二溶液源，第一溶液源和第二溶液源被配置为当电泳槽位于容器内时分别分开提供第一溶液和第二溶液至芯片。


10.如权利要求1所述的系统，还包括：
导电接触垫，耦合到所述电泳槽的主体并电连接到所述至少一个电极，所述导电接触垫被配置为当所述电泳槽部署在所述容器内时电连接到所述测定装置的电源，以将所述电源电连接到所述至少一个电极。


11.如权利要求1所述的系统，其中所述电泳槽包括堰结构，堰结构部署在凹部区域的至少一侧上，堰结构被配置为控制溶液跨凹部区域的流动。


12.如权利要求11所述的系统，其中堰结构被配置为当电泳槽位于容器内时防止气泡漂浮在芯片的顶表面上方。


13.如权利要求11所述的系统，其中堰结构包括部署在所述电泳槽的所述非凹部表面上方的底表面，所述堰结构被配置成控制所述溶液在所述堰结构的所述底表面下方和跨所述凹部区域的流动。


14.如权利要求1所述的系统，其中所述芯片是可消耗的。


15.如权利要求1所述的系统，其中聚合物分离介质包括在其中形成的多个微孔。


16.一种电泳槽，被配置为可移除地部署在测定装置的容器内，以测定生物样品中是否存在目标分析物，所述电泳槽包括：
主体，具有形成凹部区域的内表面；
升降器，至少部分地部署在所述主体中，所述升降器具有第一位置和第二位置，当处于所述第一位置时，所述升降器的表面与所述凹部区域大致齐平；
芯片，芯片包括聚合物分离介质，该聚合物分离介质具有官能团，官能团被配置为响应于被激活而共价键合到部署在芯片上的生物样本内的目标分析物，该芯片被配置为部署在凹部区域中，使得聚合物分离介质的顶表面大致与主体的内表面的凹部区域齐平；
导电接触垫，耦合至所述主体并被配置为当所述电泳槽部署在所述容器内时电连接至所述测定装置的电源；
电极，设置在主体内并电连接至导电接触垫，该电极被配置成当电泳槽部署在容器内时，响应于来自电源的电流的流动而产生跨部署在凹部区域中的芯片的电场；和
堰结构，堰结构部署在主体内在凹部区域之上并在凹部区域的至少一侧上，堰结构被配置为控制溶液跨部署在凹部区域中的芯片的流动。


17.根据权利要求16所述的装置，其中当所述升降器处于所述第一位置时与所述凹部区域大致齐平的所述升降器的表面被配置为限制气泡的俘获或否则由溶液的高度的变化造成的电场扰动中的至少一个。


18.根据权利要求16所述的设备，其中，当处于第二位置时，所述升降器的表面与所述凹部区域间隔开，以便于从所述凹部区域移除所述芯片。


19.根据权利要求16所述的设备，其中，所述升降器被集成到所述主体中。


20.根据权利要求16所述的设备，其中，所述凹部区域限定切口，所述切口被配置为便于从所述凹部区域移除所述芯片。


21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述切口的尺寸被配置为限制气泡在切口中的俘获或电场扰动中的至少一个。


22.根据权利要求16所述的设备，其中，所述主体包括至少一个芯吸中断，所述芯吸中断被配置为限制所述溶液沿着电极的芯吸。


23.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·J·罗奇，J·I·莫尔霍，K·加德纳，D·C·德兰，E·贾巴特，D·尼尔森，Y·库金尔，M·休斯顿，C·B·肯尼迪，
申请(专利权)人：普诺森公司，
类型：发明
国别省市：美国;US