用于加热生物样品的系统和方法技术方案

技术编号:20928190 阅读:26 留言:0更新日期:2019-04-20 12:18
本公开内容提供了用于加热生物样品的系统和方法。本公开内容的方法和系统可用于进行核酸扩增,以识别受试者的核酸样品中的一个或多个靶标。

Systems and methods for heating biological samples

The present disclosure provides a system and method for heating biological samples. The method and system of the present disclosure may be used for nucleic acid amplification to identify one or more targets in a subject's nucleic acid sample.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于加热生物样品的系统和方法交叉引用本申请要求于2016年4月4日提交的美国临时专利申请号62/318,077和于2016年11月8日提交的美国临时专利申请号62/419,079的优先权,所述申请各自通过引用整体并入本文。
技术介绍
向生物样品添加热量可能是处理生物样品的必需组成,如在制备生物样品中的分子以供下游分析或对生物样品进行化学或生物反应期间。对生物样品进行的化学和生物反应可以是有用的诊断工具。然而,许多诊断测试和程序的效用要求相对快速的从样品到答案的处理时间。缓慢的加热时间、缓慢的温度缓变速率或与之相关的向周围环境的热损失可能使许多当前可用的加热系统和方法与一些诊断不兼容。
技术实现思路
本文认识到需要更快、更可靠、更有效的加热系统和方法来处理生物样品。本公开内容提供了用于处理生物样品的系统和方法。本专利技术的系统和方法可包括或使用感应加热来加热生物样品。本公开内容的一个方面提供了用于处理生物样品的方法。所述方法包括(a)在器皿(vessel)中提供包含生物样品和一个或多个加热元件的溶液。所述一个或多个加热元件分散在溶液中,所述一个或多个加热元件在感应耦合到(inductivecouplingto)磁场时产生热量。所述方法还包括(b)使所述溶液与所述磁场接触;以及(c)在所述一个或多个加热元件感应耦合到所述磁场时,使包含所述生物样品的溶液经受加热。在一些实施方案中,所述加热元件的至少子集漂浮或悬浮在所述溶液中。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件的至少子集溶解在所述溶液中。在一些实施方案中,所述器皿选自管、比色皿、室、烧杯、储器、流道、毛细管、孔、多孔板、瓶和烧瓶。在一些实施方案中,所述溶液包含一个或多个微滴。在一些实施方案中,所述一个或多个微滴包含乳液中的水性微滴。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件的至少子集在所述一个或多个微滴中的一个给定微滴中。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件在涡电流流过所述一个或多个加热元件中的每一个时产生热量。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件包括颗粒,例如,纳米颗粒。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件包含选自碳、铁、铜、铝、铬和镍的一种或多种材料。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件中的每一个包含聚合物和由所述聚合物支撑的至少一种磁活性材料。所述至少一种磁活性材料在感应耦合到所述磁场时产生热量。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件包含含有至少一个自由电子的材料。在一些实施方案中,所述方法进一步包括通过永磁体提供磁场。在一些实施方案中,所述方法进一步包括通过电磁体提供磁场。在一些实施方案中,所述电磁体包括一个或多个线圈。在一些实施方案中,所述电磁体的至少部分被屏蔽。在一些实施方案中,(a)和(b)同时进行。在一些实施方案中,所述方法进一步包括(d)使溶液经受冷却。在一些实施方案中,所述方法进一步包括在所述一个或多个加热元件与磁场解耦时使溶液经受冷却。在一些实施方案中,所述方法进一步包括通过将溶液定位在包含冷却单元的冷却区中来使溶液经受冷却。在一些实施方案中,所述冷却通过对流进行。在一些实施方案中,所述方法进一步包括重复(b)-(d),从而使溶液热循环。在一些实施方案中,所述方法进一步包括借助于热循环在溶液中进行核酸扩增反应。所述核酸扩增反应可包括聚合酶链反应(PCR)或其变体。在一些实施方案中,所述溶液包含对生物样品进行化学或生物反应所必需的组分。在一些实施方案中,所述组分包括引物和聚合酶。在一些实施方案中,所述方法进一步包括进行所述化学或生物反应。在一些实施方案中,所述方法进一步包括检测指示所述化学或生物反应的信号。在一些实施方案中,所述生物样品包含核酸分子。靶核酸分子可能与疾病相关。在一些实施方案中,所述疾病与病毒相关。所述病毒可以是RNA病毒或DNA病毒。例如,所述病毒可选自人类免疫缺陷病毒I(HIVI)、人类免疫缺陷病毒II(HIVII)、正粘病毒、埃博拉病毒、登革病毒、流感病毒、肝炎病毒、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、庚型肝炎病毒、EB病毒、单核细胞增多症病毒、巨细胞病毒、SARS病毒、西尼罗热病毒、脊髓灰质炎病毒、麻疹病毒、单纯疱疹病毒、天花病毒、腺病毒、柯萨奇病毒和水痘病毒。所述流感病毒可选自H1N1病毒、H3N2病毒、H7N9病毒和H5N1病毒。所述腺病毒可以是55型腺病毒(ADV55)或7型腺病毒(ADV7)。所述丙型肝炎病毒可以是具甲的RNA-丙型肝炎病毒(RNA-HCV)。所述柯萨奇病毒介意是柯萨奇病毒A16。在一些实施方案中,所述疾病与致病细菌或致病原生动物相关。所述致病细菌可以是革兰氏阳性或革兰氏阴性致病细菌。所述致病细菌可选自金黄色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、单核细胞增生利斯特氏菌(Listeriamonocytogenes)、大肠杆菌(Escherichiacoli)、阪崎肠杆菌(Enterobactersakazakii)、副溶血弧菌(VibrioParahemolyticus)和志贺氏菌(Shigellaspp)。在一些实施方案中,所述致病细菌是结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)。在一些实施方案中,所述致病细菌是沙门氏菌(Salmonella)。所述致病原生动物可以是疟原虫(Plasmodium)。在一些实施方案中,在(c)中,所述多个分区的至少子集的温度以至少约50℃/秒的速率升高。在一些实施方案中,所述溶液的体积为至多约10毫升(mL)。本公开内容的另外方面提供了用于处理生物样品的系统。所述系统包含容纳溶液的器皿,所述溶液包含生物样品和一个或多个加热元件。所述一个或多个加热元件在感应耦合到磁场时产生热量。所述系统还包括为溶液提供磁场的磁场施加单元;以及可操作地耦合到所述磁场施加单元的控制器。所述控制器被编程用于引导所述磁场施加单元向溶液施加磁场,从而使溶液在所述一个或多个加热元件感应耦合到磁场时经受加热。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件的至少子集漂浮或悬浮在溶液中。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件的至少子集溶解在溶液中。在一些实施方案中,所述器皿选自管、比色皿、室、烧杯、储器、流道、毛细管、孔、多孔板、瓶和烧瓶。在一些实施方案中,所述器皿具有至多约10毫升(mL)的容积。在一些实施方案中,所述溶液包含一个或多个微滴。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件的至少子集在所述一个或多个微滴中的一个给定微滴中。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件在涡电流流过所述一个或多个加热元件中的每一个时产生热量。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件包含颗粒,例如,纳米颗粒。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件包含选自碳、铁、铜、铝、铬和镍的一种或多种材料。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件中的每一个包含聚合物和由所述聚合物支撑的至少一种磁活性材料。所述至少一种磁活性材料在感应耦合到所述磁场时产生热量。在一些实施方案中,所述一个或多个加热元件包含含有至少一个自由电子的材料。在一些实施方案中,所述磁场施加单元包括永磁体。在一些实施方案中,所述磁场施加单元包括电磁体。在一些实施方案中,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于处理生物样品的方法,包括:(a)在器皿中提供包含所述生物样品和一个或多个加热元件的溶液,其中所述一个或多个加热元件分散在所述溶液中,并且其中所述一个或多个加热元件在感应耦合到磁场时产生热量;(b)使所述溶液与所述磁场接触;以及(c)在所述一个或多个加热元件感应耦合到所述磁场时,使包含所述生物样品的所述溶液经受加热。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 US 62/318,077;2016.11.08 US 62/419,0791.一种用于处理生物样品的方法,包括:(a)在器皿中提供包含所述生物样品和一个或多个加热元件的溶液,其中所述一个或多个加热元件分散在所述溶液中,并且其中所述一个或多个加热元件在感应耦合到磁场时产生热量;(b)使所述溶液与所述磁场接触;以及(c)在所述一个或多个加热元件感应耦合到所述磁场时,使包含所述生物样品的所述溶液经受加热。2.如权利要求1所述的方法,其中所述加热元件的至少子集漂浮、悬浮或溶解在所述溶液中。3.如权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个加热元件的至少子集溶解在所述溶液中。4.如权利要求1所述的方法,其中所述溶液包含一个或多个微滴。5.如权利要求4所述的方法,其中所述一个或多个微滴包含乳液中的水性微滴。6.如权利要求4所述的方法,其中所述一个或多个加热元件的至少子集在所述一个或多个微滴中的一个给定微滴中。7.如权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个加热元件包括颗粒。8.如权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个加热元件中的每一个包含聚合物和由所述聚合物支撑的至少一种磁活性材料,其中至少一种磁活性材料在感应耦合到所述磁场时产生热量。9.如权利要求1所述的方法,其中使用至少一种另外的加热元件使包含所述生物样品的所述溶液经受加热。10.如权利要求9所述的方法,其中所述至少一种另外的加热元件包含热电材料。11.如权利要求10所述的方法,其中所述热电材料是光学透明且导电的。12.如权利要求10所述的方法,其中所述热电材料包含氧化铟锡。13.如权利要求1所述的方法,其中(a)和(b)同时进行。14.如权利要求1所述的方法,进一步包括(d)使所述溶液经受冷却。15.如权利要求14所述的方法,进一步包括在所述一个或多个加热元件与所述磁场解耦时使所述溶液经受冷却。16.如权利要求14所述的方法,进一步包括通过将所述溶液定位在冷却区中使所述溶液经受冷却,该冷却区包括冷却单元。17.如权利要求14所述的方法,进一步包括重复(b)-(d),从而使所述溶液热循环。18.如权利要求17所述的方法,进一步包括借助于所述热循环在所述溶液中进行核酸扩增反应。19.如权利要求18所述的方法,其中所述核酸扩增反应包括聚合酶链反应(PCR)或其变体。20.如权利要求1所述的方法,其中所述溶液包含对所述生物样品进行化学或生物反应所必需的组分。21.如权利要求20所述的方法,其中所述组分包括引物和聚合酶。22.如权利要求20所述的方法,进一步包括进行所述化学或生物反应。23.如权利要求22所述的方法,进一步包括检测指示所述化学或生物反应的信号。24.如权利要求21所述的方法,其中选择所述引物以检测靶序列的存在与否。25.如权利要求24所述的方法,其中所述靶序列来自病毒。26.如权利要求25所述的方法,其中所述病毒为RNA病毒。27.如权利要求25所述的方法,其中所述病毒为DNA病毒。28.如权利要求25所述的方法,其中所述病毒选自人免疫缺陷病毒I(HIVI)、人免疫缺陷病毒II(HIVII)、正粘病毒、埃博拉病毒、登革病毒、流感病毒、肝炎病毒、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、庚型肝炎病毒、EB病毒、单核细胞增多症病毒、巨细胞病毒、SARS病毒、西尼罗热病毒、脊髓灰质炎病毒、麻疹病毒、单纯疱疹病毒、天花病毒、腺病毒、柯萨奇病毒和水痘病毒。29.如权利要求28所述的方法,其中所述流感病毒选自H1N1病毒、H3N2病毒、H7N9病毒和H5N1病毒。30.如权利要求28所述的方法,其中所述腺病毒为55型腺病毒(ADV55)或7型腺病毒(ADV7)。31.如权利要求28所述的方法,其中所述丙型肝炎病毒为具甲的RNA-丙型肝炎病毒(RNA-HCV)。32.如权利要求28所述的方法,其中所述柯萨奇病毒为柯萨奇病毒A16。33.如权利要求24所述的方法,其中所述靶序列来自致病细菌或致病原生动物。34.如权利要求33所述的方法,其中所述致病细菌为革兰氏阳性致病细菌或革兰氏阴性致病细菌。35.如权利要求33所述的方法,其中所述致病细菌选自金黄色葡萄球菌、单核细胞增生利斯特氏菌、大肠杆菌、阪崎肠杆菌、副溶血弧菌和志贺氏菌。36.如权利要求33所述的方法,其中所述致病细菌为结核分枝杆菌。37.如权利要求33所述的方法,其中所述致病原生动物为疟原虫。38.如权利要求33所述的方法,其中所述致病细菌为沙门氏菌。39.一种用于处理生物样品的系统,包含:容纳溶液的器皿,该溶液包含所述生物样品和一个或多个加热元件,其中所述一个或多个加热元件在感应耦合到磁场时产生热量;为所述溶液提供磁场的磁场施加单元;以及可操作地耦合到所述磁场施加单元的控制器,其中所述控制器被编程用于引导所述磁场施加单元向所述溶液施加所述磁场,从而使所述溶液在所述一个或多个加热元件感应耦合到所述磁场时经受加热。40.如权利要求33所述的系统,其中所述一个或多个加热元件的至少子集漂浮、悬浮或溶解在所述溶液中。41.如权利要求33所述的系统,其中所述器皿选自管、比色皿、室、烧杯、储器、流道、毛细管、孔、多孔板、瓶和烧瓶。42.如权利要求33所述的系统,其中所述器皿具有至多约10毫升(mL)的容量。43.如权利要求33所述的系统,其中所述溶液包含一个或多个微滴。44.如权利要求43所述的系统,其中所述一个或多个加热元件的至少子集在所述一个或多个微滴中的一个给定微滴中。45.如权利要求33所述的系统,其中所述磁场施加单元包括永磁体。46.如权利要求33所述的系统,其中所述磁场施加单元包括电磁体。47.如权利要求46所述的系统,其中所述电磁体包括一个或多个线圈。48.如权利要求46所述的系统,其中所述电磁体的至少一部分被屏蔽。49.如权利要求33所述的系统,进一步包含冷却单元,其使所述溶液经受冷却。50.如权利要求49所述的系统,冷却单元为冷却区提供冷却。51.如权利要求50所述的系统,其中所述冷却单元选自风洞、对流冷却单元、冷却块、蒸发冷却单元、珀耳帖装置和冷却浴单元。52.如权利要求33所述的系统,其中所述控制器包括一个或多个计算机处理器,所述计算机处理器被单独或共同编程,以交替和顺序地将所述溶液定位在所述磁场中和冷却区中。53.如权利要求33所述的系统,其中所述器皿可相对于所述磁场施加单元旋转,反之亦然。54.如权利要求33所述的系统,其中所述生物样品包含核酸分子。55.如权利要求33所述的系统,进一步包含检测器,其中在检测期间,所述检测器检测来自所述溶液的指示所述生物样品上的化学或生物反应的信号。56.一种用于处理生物样品的方法,包括:(a)提供多个分区,其中所述多个分区的至少子集包含所述生物样品或所述生物样品的一部分;以及(b)使所述多个分区的所述至少子集以约1赫兹(Hz)至10,000Hz的频率经受感应加热。57.如权利要求56所述的方法,其中所述多个分区包括孔。58.如权利要求56所述的方法,其中所述多个分区包括乳液中的微滴。59.如权利要求58所述的方法,其中(a)进一步包括使水相与连续相接触以产生所述微滴。60.如权利要求56所述的方法,其中所述多个分区包含在器皿中的溶液中,并且所述溶液和/或所述器皿的表面包含一个或多个加热元件,所述加热元件在感应耦合到磁场时产生热量。61.如权利要求60所述的方法,其中所述一个或多个加热元件的至少子集溶解或悬浮在所述溶液中。62.如权利要求60所述的方法,其中所述一个或多个加热元件的至少子集在所述多个分区中的一个给定分区中。63.如权利要求60所述的方法,其中所述一个或多个加热元件包括颗粒。64.如权利要求56所述的方法,其中所述感应加热借助于磁场实现。65.如权利要求64所述的方法,其中所述磁场是交变磁场。66.如权利要求64所述的方法,其中所述磁场由电磁体提供。67.如权利要求56所述的方法,进一步包括(c)使所述多个分区的所述至少子集经受冷却。68.如权利要求67所述的方法,进一步包括通过将所述多个分区的所述至少子集定位在冷却区中,从而使所述多个分区的所述至少子集经受冷却。69.如权利要求67所述的方法,进一步包括重复(b)和(c),从而使所述多个分区的所述至少子集热循环。70.如权利要求69所述的方法,进一步包括借助于所述热循环在所述多个分区的所述至少子集中进行核酸扩增反应。71.如权利要求56所述的方法,其中所述多个分区的所述至少子集包含对于所述生物样品进行化学或生物反应所必需的组分。72.如权利要求56所述的方法,其中所述生物样品包含核酸分子。73.如权利要求56所述的方法,其中在(b)中,所述多个分区的所述至少子集的温度以至少约50℃/秒的速率升高。74.一种用于处理生物样品的系统,包含:多个分区,其中所述多个分区的至少子集包含所述生物样品或所述生物样品的一部分;感应加热单元,其中所述感应加热单元感应加热所述多个分区的所述至少子集;以及可操作地耦合到所述感应加热单元的控制器,其中所述控制器被编程用于引导所述感应加热单元以约1Hz至10,000Hz的频率感应加热所述多个分区的所述至少子集。75.如权利要求74所述的系统,其中所述多个分区中的一个给定分区的体积为至多约20微升。76.如权利要求74所述的系统,其中所述多个分区包括至少约1,000个分区。77.如权利要求74所述的系统,进一步包含含有所述多个分区的器皿。78.如权利要求77所述的系统,其中所述器皿选自管、比色皿、室、烧杯、储器、流道、毛细管、孔、多孔板、瓶和烧瓶。79.如权利要求77所述的系统,其中所述器皿具有至多约10毫升的容积。80.如权利要求77所述的系统,其中所述器皿可相对于所述感应加热单元旋转,反之亦然。81.如权利要求74所述的系统,其中所述多个分区包括孔。82.如权利要求74所述的系统,其中所述多个分区包括乳液中的微滴。83.如权利要求82所述的系统,进一步包含:(i)水相的第一源;(ii)连续相的第二源;以及(iii)与所述第一源和所述第二源流体连通的乳液产生单元,其中所述乳液产生单元使所述水相与所述连续相接触以产生所述乳液。84.如权利要求83所述的系统,其中所述乳液产生单元包含与所述第一源流体连通的第一通道和与所述第二源流体连通的第二通道的交叉点。85.如权利要求74所述的系统...

【专利技术属性】
技术研发人员:杰瑟斯·陈李耀辉李晨
申请(专利权)人:卡尤迪生物科技北京有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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