用于远程测试地点的植物材料的遗传分析的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的实施方案涉及用于分析来自植物样品的生物分子的装置，所述装置包括：用于分析来自植物样品的生物分子的微流控盒，所述微流控盒包括：顶层；和相对于顶层以大致平行的方向与顶层间隔开的底层，所述底层限定了其中的多个孔，这些孔从底层的表面突出；以及用于过滤植物样品的过滤器模块，所述过滤器模块包括过滤器主体，所述主体限定了：包括形成入口通道的入口结构的上部；和被配置为接纳并固定过滤器膜的底部。过滤器主体被配置为接纳微量等分试样的植物样品，底部结构包括在过滤器膜的出口侧上形成出口通道的出口结构，并且所述多个孔中的至少一个包括测定试剂溶液。多个孔中的至少一个包括测定试剂溶液。多个孔中的至少一个包括测定试剂溶液。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于远程测试地点的植物材料的遗传分析的装置和方法
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2019年9月10日递交的第62/898,224号美国临时申请的优先权，其完整内容在此通过引用并入本文中。政府许可权利
[0002]本申请根据国立卫生研究院(the National Institutes of Health)授予的R01Al117032在政府支持下完成。政府享有本专利技术的某些权利。

技术介绍

1.

[0003]当前要求保护的本专利技术的实施方案的领域涉及用于远程测试地点的植物材料的遗传分析的装置和方法。2.相关领域的论述
[0004]缺乏对植物进行遗传分析的可现场部署的解决方案导致在全球偏远地区进行植物性状筛选的后勤挑战。直接在样品采集现场识别植物遗传性状的能力赋予了更快且更准确地做出决定的能力。例如，监测与疾病易感性相关的性状的生物标志物在监测疾病的流行病学和性状的进化选择方面具有重要作用。在另一个例子中，检测和表征农作物中与重要农艺性状相关的遗传标记是农业工业的一项重要任务。然而，目前的技术水平依赖于实验室限制技术的使用，这些技术阻止了直接在采集现场对植物样品进行测试。特别是，目前从植物样品中提取核酸、纯化和分析的技术需要使用传统的实验室装置，包括离心机、加热块和热循环仪。因此，仍然需要开发用于在不使用大型或昂贵的传统实验室装置的情况下，在远程测试地点快速且有效地进行植物材料的遗传分析的装置和方法。专利技术概述
[0005]本专利技术的实施方案涉及用于分析来自植物样品的生物分子的装置，包括：用于分析来自植物样品的生物分子的微流控盒，包括：顶层；相对于顶层在大致平行的方向上与顶层间隔开的底层，该底层限定了其中的从底层的表面突出的多个孔；和用于过滤植物样品的过滤器模块，所述过滤器模块包括限定了以下结构的过滤器主体：包括形成入口通道的入口结构的上部；和配置为接纳并固定过滤器膜的底部。在这样的实施方案中，过滤器主体配置为接纳微量等分试样的植物样品，该底部结构包括在过滤器膜的出口侧上形成出口通道的出口结构，并且所述多个孔中的至少一个包括测定试剂溶液。
[0006]本专利技术的实施方案涉及检测植物样品中的生物分子的方法。方法包括以下步骤：通过使植物样品与裂解缓冲液接触来制备包括植物样品的溶解产物；使用过滤器模块过滤微量等分试样的溶解产物；将过滤的植物样品装载到微流控盒的样品孔中；扩增生物分子；以及检测生物分子。制备溶解产物和过滤微量等分试样的溶解产物的步骤在室温下进行。
[0007]本专利技术的实施方案涉及用于过滤植物样品的过滤器模块，包括限定以下结构的流体密封的过滤器主体：包括形成入口通道的入口结构的上部；和配置为接纳并固定过滤器膜的底部。流体密封的过滤器主体配置为接纳微量等分试样的植物样品。底部包括在过滤
器膜的出口侧上形成出口通道的出口结构。而且，出口结构配置为将底部与微流控盒机械连接。
[0008]本专利技术的实施方案涉及用于分析来自植物样品的核酸序列的装置，包括：用于分析来自植物样品的核酸序列的微流控盒；和用于过滤植物样品的过滤器模块。微流控盒包括：形成入口的顶层；和相对于顶层以大致平行的方向与顶层间隔开的底层，该底层限定了其中的从底层表面突出的多个孔。用于过滤植物样品的过滤器模块包括限定了以下结构的流体密封的过滤器主体：包括形成入口通道的入口结构的上部；和配置为接纳并固定过滤器膜的底部。流体密封的过滤器主体配置为接纳微量等分试样的植物样品。底部包括在过滤器膜的出口侧上形成出口通道的出口结构。而且，出口结构配置为将底部与微流控盒顶层的入口机械连接。附图的简要说明
[0009]通过对描述、附图和实例的考虑，其他的目标和优点将变得显而易见。
[0010]图1的示意图显示了使用具有根据装置的实施方案的集成过滤器模块的装置的一般方法。
[0011]图2A和图2B的示意图显示了根据本专利技术的实施方案的用于分析来自植物样品的生物分子的装置。
[0012]图3A和图3B分别是图2A和图2B的装置的分解的顶部和底视图。
[0013]图3C是图2A和图2B的装置的侧视图。
[0014]图4显示了示出如何组装顶层和底层以形成根据本专利技术的实施方案的用于分析来自植物样品的核酸序列的装置的一系列图像。
[0015]图5的示意图显示了使用蜡和油(上图)或蜡2101以对存放在根据本专利技术的实施方案的用于分析来自植物样品的核酸序列的装置的孔中的各种试剂形成密封。
[0016]图6A是根据本专利技术的实施方案的过滤器模块的说明。
[0017]图6B是根据本专利技术的实施方案的过滤器模块的分解视图。
[0018]图6C是根据本专利技术的实施方案的用于分析来自植物样品的核酸序列的装置的说明。
[0019]图7的示意图显示了根据本专利技术的实施方案的用于植物样本的遗传分析的方法。
[0020]图8的示意图显示了根据本专利技术的实施方案的用于植物样本的遗传分析的方法。
[0021]图9的表显示了根据本专利技术的实施方案的冻干的裂解缓冲液相对于新鲜裂解缓冲液的应用之间的比较。
[0022]图10的一些图像和图表显示了根据本专利技术的实施方案的沉淀物的基于过滤的去除。
[0023]图11A是根据本专利技术的实施方案的过滤器模块组装体的分解视图。
[0024]图11B是来自图11A的过滤器模块组装体的横截面视图。
[0025]图12A是根据本专利技术的实施方案的过滤器模块组装体的侧视图和透视图。
[0026]图12B是来自图12A的过滤器模块组装体的横截面视图。
[0027]图13A是根据本专利技术的实施方案的与微流控盒偶联的过滤器模块组装体的说明。
[0028]图13B是图13A的与微流控盒偶联的过滤器模块组装体的横截面视图。
[0029]图13C是图13A的与微流控盒偶联的过滤器模块组装体的底视图。
[0030]图13D是图13A的与微流控盒偶联的过滤器模块组装体的透视图。
[0031]图14的表公开了根据本专利技术的实施方案的基于过滤的溶解产物制备物的性能。
[0032]图15的示意图显示了根据本专利技术的实施方案的处理生物分子的微流控盒的应用。
[0033]图16A至图16C的一系列图表显示了根据本专利技术的实施方案的手动相对于机械磁珠搅拌的结果。
[0034]图17的一系列图表显示了产生根据本专利技术的实施方案的时间的总体样品。
[0035]图18的一系列图表显示了使用玉米样品MO17、SX19和B73的PCR测定，利用根据本专利技术的实施方案的用于植物溶解产物制备、核酸纯化和分析的完全无实验室的工作流检测水解探针标记。
[0036]图19的图显示了根据本专利技术的实施方案的等位基因分型测定的结果。
[0037]图20的图表显示了根据本专利技术的实施方案的生物标志物定量测定的结果。
[0038]图21是根据本专利技术的实施方案的用于分析来自植物样品的核酸序列的装置的说明。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.用于分析来自植物样品的生物分子的装置，所述装置包括：用于分析来自植物样品的生物分子的微流控盒，所述微流控盒包括：顶层；和底层，其相对于所述顶层以大致平行的方向与所述顶层间隔开，所述底层限定了其中的从所述底层的表面突出的多个孔；以及用于过滤所述植物样品的过滤器模块，所述过滤器模块包括限定了以下结构的过滤器主体：上部，其包括形成入口通道的入口结构；和底部，其被配置为接纳并固定过滤器膜，其中所述过滤器主体被配置为接纳微量等分试样的所述植物样品，其中所述底部结构包括在所述过滤器膜的出口侧上形成出口通道的出口结构，并且其中所述多个孔中的至少一个包括测定试剂溶液。2.如权利要求1所述的装置，其中所述多个孔中的至少一个含有多个磁珠，并且其中所述多个磁珠被配置为结合所述生物分子。3.如权利要求1所述的装置，其中所述出口结构被配置为将所述底部结构与所述微流控盒顶层的所述入口机械连接。4.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器模块被永久地集成到所述顶层中。5.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器模块还包括盖结构，所述盖结构包括与所述入口通道互补的柱塞，使得在使用时，所述柱塞占据所述入口通道。6.如权利要求5所述的装置，其中所述盖结构与所述过滤器模块机械连接。7.如权利要求6所述的装置，其中所述盖结构与包括活铰链的所述过滤器模块机械连接。8.如权利要求7所述的装置，其中所述出口结构具有的长度使得延伸到所述底层中的孔内，而不会到达所述孔的底部。9.如权利要求1所述的装置，其中所述入口结构被配置为接纳微量等分试样的植物样品。10.如权利要求1所述的装置，其中所述上部还包括设置在其中的外溢通道，所述外溢通道与所述入口通道不同。11.如权利要求1所述的装置，其还包括设置在所述底部中的过滤器膜，其中所述过滤器膜包括直径达到20微米的平均整体孔径。12.如权利要求1所述的装置，其中所述入口结构被配置为与样品装载装置机械连接。13.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器主体是包括以下结构的多组件组装体：过滤器模块，所述过滤器模块用于过滤植物样品且被配置为与所述微流控盒机械连接，所述过滤器模块包括：上部，其包括形成入口通道的入口结构；中间层，其被配置为接纳并固定过滤器膜；和底部，其被配置为接纳所述中间层，其中所述上部和所述底部被配置为彼此偶联以形成组装体，使得所述中间层在使用期间设置在所述流体密封的组装体内，
其中所述流体密封的组装体被配置为接纳微量等分试样的植物样品，其中所述底部包括在所述中间层的出口侧上形成出口通道的出口结构，并且其中所述出口结构被配置为将所述底部与所述微流控盒顶层的所述入口机械连接。14.如权利要求13所述的装置，其还包括设置在所述中间层中的过滤器膜，其中所述过滤器膜包括直径达到20微米的平均整体孔径。15.如权利要求13所述的装置，其中所述多个孔中的至少一个是被配置为在其中容纳植物样品的样品孔，并且其中所述入口被配置为提供通向所述样品孔的入口。16.如权利要求13所述的装置，其还包括设置在所述中间层中的第二过滤器膜，使得所述第二过滤器膜在使用期间相对于所述过滤器膜在前面的方向上。17.如权利要求16所述的装置，其中所述第二过滤器膜包括直径达到20微米的平均整体孔径。18.如权利要求13所述的装置，其中所述顶层还形成泄压开口。19.如权利要求13所述的装置，其中所述入口结构被配置为与样品装载装置机械连接。20.如权利要求1所述的装置，其中所述多个孔中的至少一个是配置为在其中容纳植物样品的样品孔，所述样品孔还包括配置为降至所述样品装载孔的基部下方的珠子保持结构。21.如权利要求1所述的装置，其中所述多个孔中的至少一个是测定孔，所述测定孔配置为与测定装置的热循环元件可操作地接合。22.如权利要求1所述的装置，其中所述底部具有10.0mm至25.0mm的内径。23.如权利要求1所述的装置，其中所述底部具有11.0mm至26.0mm的外径。24.如权利要求1所述的装置，其中所述底部的内径和所述出口通道的内径具有31.25:1至1:1的比值。25.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器膜包括选自尼龙、聚四氟乙烯(PTFE)、醋酸纤维素(CA)的材料。26.如权利要求1所述的装置，其中所述装置还包括被配置为将所述过滤器模块与所述微流控盒机械连接的适配器。27.如权利要求1所述的装置，其中所述过滤器膜具有10.0mm至25.0mm的直径。28.如权利要求1所述的装置，其中所述生物分子是核酸序列。29.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽辉，申东震，陈范恩，云月，阿图罗，
申请(专利权)人：先锋国际良种公司，
类型：发明
国别省市：