多核苷酸样品制备装置制造方法及图纸

本文公开了配置用于从样品扩增和检测多个靶标的装置，以及使用所述装置的方法。本文公开的装置包括具有第一级(扩增)和第二级(检测)的微流体盒。该盒的两级设计能够对样品即来自单个核酸扩增反应内的多个靶标进行测试。本文还公开了从样品扩增和检测多种靶核酸的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多核苷酸样品制备装置关于联邦资助R&D的说明产生本专利技术的研究至少部分得到来自国家卫生研究院的基金的支持。因此，政府可以具有本专利技术中的一定权利。
一般而言，本文公开的设备和方法涉及基于核酸的测定法诸如聚合酶链式反应(PCR)在微流体盒中的高通量自动执行。
技术介绍
医疗诊断工业是当今医疗保健基础建设的关键要素。然而目前，体外诊断分析，哪怕是常规的，都已经成为了患者保健的瓶颈。对此存在数种原因。首先，许多诊断性分析仅可以利用高度专业化设备来完成，而此高度专业化设备不仅是昂贵的并且仅可由受训练的临床医生操作。此类设备仅见于少数场所中——在任何指定的城区中经常就一台。这需要医院向这些场所发送样品进行分析，由此导致运输费用和运输延迟，并且可能甚至样品丢失或不当处理。其次，所讨论的设备典型地不是“按需”可用的，而是分批运转的，由此延误许多样品的处理时间，因为它们必须等待机器达到容量才可以运转。理解到对生物样品的诊断测定法可能分成数个关键步骤，经常期望自动进行一个或多个步骤。例如，生物样品，诸如从患者获得的那些，可以在核酸扩增测定中使用，以便扩增靶核酸(例如，DNA、RNA等)。一旦被扩增，可以检测反应器中靶核酸，或靶核酸的扩增产物(例如，靶扩增子)的存在，其中靶核酸和/或靶扩增子的存在用来鉴定和/或量化靶标(例如，靶微生物等)的存在。核酸扩增测定法经常涉及多个步骤，其可以包括核酸提取、核酸扩增和检测。自动进行这些过程的某些步骤是期望的。对用于对多个生物样品平行地执行诊断测定法的改进方法和装置存在需求。本文所述的实施方式解决了这种需求并且可以有利地在高通量和多重扩增和检测中使用。
技术实现思路
本文公开的某些实施方式考虑了具有多个样品泳道的微流体盒，每个泳道包括微流体网络，所述微流体网络具有彼此流体连通的入口；扩增室；所述扩增室上游的第一扩增阀门和所述扩增室下游的第二扩增阀门；所述扩增室上游的第一扩增闸门和所述扩增室下游的第二扩增闸门；第一通道，所述第一通道从所述入口，经由所述第一扩增阀门和第一扩增闸门，通向所述扩增室；多个检测室；所述多个检测室上游的第一检测阀门和所述多个检测室下游的第二检测阀门；和第二通道，所述第二通道从所述扩增室，经由所述第二扩增闸门和第一检测阀门，通向所述多个检测室。某些实施方式可以进一步在每个微流体网络中包括第三通道，所述第三通道从所述扩增室，经由所述第二扩增阀门，通向第一出口。某些实施方式可以进一步在每个微流体网络中包括第四通道，所述第四通道从所述多个检测室，经由所述第二检测阀门，通向第二出口。多个样品泳道中的每一个可以被配置成独立于其他泳道扩增一种或多种多核苷酸，并且扩增可通过在扩增室中实时扩增来进行。每一个入口可以被配置成从移液管吸头接收一定量的样品，并且每个样品的量可以为0.01-50μl，例如1-20μl，诸如0.1μl、0.2μl、0.3μl、0.4μl、0.5μl、0.6μl、0.7μl、0.8μl、0.9μl、1μl、2μl、3μl、4μl、5μl、6μl、7μl、8μl、9μl、10μl、11μl、12μl、13μl、14μl、15μl、16μl、17μl、18μl、19μl、20μl或更多，或其间的任意量。各个多个样品泳道的入口可以彼此间隔开以容许从多移液管头分配器同时上样。扩增阀门可以包含温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化以密封与扩增室连通的通道。检测阀门可以包含温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化以密封与多个检测室连通的通道。扩增闸门可以包含温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化以打开与扩增室连通的通道。检测闸门可以包含温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化以打开与多个检测室连通的通道。扩增室可以具有1-25，例如5-10μl的体积。多个检测室可以各自具有小于相应扩增室体积的体积，例如，大约1μl-5μl。在一些实施方式中，微流体盒可以具有12个样品泳道。在一些实施方式中，微流体盒可以包括布置在检测室上方的一个或多个检测窗。本文公开的某些实施方式考虑了由微流体盒构成的诊断设备，并且其进一步包括与扩增室热耦联的多个可分开控制的扩增热源。所述设备可以进一步包括与检测室热耦联的多个检测热源，其中各个扩增阀门和各个检测阀门包括与其热耦联的可分开控制的阀门热源，并且各个扩增闸门包括与其热耦联的可分开控制的闸门热源。该设备可以进一步包括多移液管头分配器，其中分配器可以配置成将多个样品同时引入多个样品泳道中。分配器可以配置成向微流体盒施加物理压力以便使该盒和加热器彼此热连通。分配器可以配置成将流体压力引入多个样品泳道中，以便移动多个样品。在一些实施方式中，用于各个检测室的检测热源可以是可单独和分开控制的。在其他实施方式中，其中检测热源也可以是成对地、三个一组地、四个一组地、五个一组地、六个一组地、七个一组地、八个一组地、九个一组地、十个一组地、十一个一组地、十二个一组地等可分开控制的。在一些实施方式中，检测热源本身也可以作为与一个(或多个)样品泳道的检测室相连的一组热源是可分开控制的。该设备可以进一步包括具有多个检测器对的检测器头，其中每个检测器对由LED和光电二极管组成，并且每个检测器对可以配置成检测在检测室中经扩增的样品的一种或多种分析物，例如靶核酸的存在。检测器头的两个检测器对可以共线地对准并且被配置成检测与一个样品泳道相连的多个(例如，六个)检测室的两个检测室中一种或多种分析物的存在。本公开的某些实施方式包括扩增样品中的靶核酸的方法，包括提供微流体网络，将样品引入微流体网络中，所述网络包括扩增室和在扩增室下游的多个检测室；通过关闭微流体网络中的在扩增室上游和下游的扩增阀门来隔离扩增室中的样品；使扩增室在扩增条件下热循环以产生经扩增的样品，其中当样品包含靶核酸时，经扩增的样品包含靶扩增子；打开扩增室上游的扩增闸门；以及将经扩增的样品向下游移动至多个检测室。在某些实施方式中，通过关闭扩增阀门来隔离扩增室中的样品可以包括加热温度响应物质以密封与扩增室连通的一个或多个通道，并且打开扩增室上游的扩增闸门可以包括加热温度响应物质从而将所述物质从与扩增室连通的上游通道移除。使经扩增的样品向下游移动可以包括向所述网络施加流体压力，并且向所述网络施加流体压力可以包括将流体从移液管吸头排放至所述网络的入口。从移液管吸头排放的流体可以是气体。扩增靶核酸的方法还可以包括通过关闭多个检测室上游和下游的检测阀门来隔离多个检测室中的样品，并且使多个检测室中的一个或多个中的经扩增的样品与检测探针接触，其中所述检测探针对靶扩增子是特异性的。该方法还可以包括检测在至少一个检测室中样品中靶扩增子的存在，其可以通过使经扩增的样品与检测探针接触来进行，其中检测探针对靶扩增子是特异性的。检测探针可以包括荧光部分，并且检测经扩增的样品中靶扩增子的存在可以包括从光源发射光以活化检测探针，并且用光电二极管测量检测探针的荧光。在本公开的某些实施方式中，该方法还可以包括向微流体网络施加物理压力以便将所述网络和一个或多个热源布置成热连通。施加物理压力可以包括由移液管头分配器对微流体网络施加力。扩增样品中的靶核酸的方法可以对多个网络同时进行，所述多个网络包括微流体盒。该方法可以进一步包括扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微流体盒，包括多个样品泳道，每个泳道包括微流体网络，所述微流体网络具有：彼此流体连通的：入口；扩增室；所述扩增室上游的第一扩增阀门和所述扩增室下游的第二扩增阀门；所述扩增室上游的第一扩增闸门和所述扩增室下游的第二扩增闸门；第一通道，所述第一通道从所述入口，经由所述第一扩增阀门和第一扩增闸门通向所述扩增室；多个检测室；所述多个检测室上游的第一检测阀门和所述多个检测室下游的第二检测阀门；和第二通道，所述第二通道从所述扩增室，经由所述第二扩增闸门和第一检测阀门，通向所述多个检测室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.04 US 61/556,0321.一种微流体盒，包括：多个样品泳道，每个泳道包括微流体网络，所述微流体网络具有：入口；扩增室，在所述扩增室中扩增液体样品中的多核苷酸；在引入样品之前处于初始打开位置的所述扩增室上游的第一扩增阀门和在引入样品之前处于初始关闭位置的所述扩增室上游的第一扩增闸门；在引入所述样品之前处于初始打开位置的所述扩增室下游的第二扩增阀门和在引入样品之前处于初始关闭位置的所述扩增室下游的第二扩增闸门；第一通道，所述第一通道从所述入口，经由所述第一扩增阀门和第一扩增闸门通向所述扩增室；所述第二扩增闸门下游的多个检测室，用于接受所述经扩增的多核苷酸进行检测；所述多个检测室上游的第一检测阀门和所述多个检测室下游的第二检测阀门，在引入样品之前所述第一检测阀门和第二检测阀门每个处于初始打开位置；和第二通道，所述第二通道从所述扩增室，经由所述第二扩增闸门和第一检测阀门，通向所述多个检测室。2.权利要求1所述的微流体盒，还包括每个所述微流体网络中的第三通道，所述第三通道从所述扩增室，经由所述第二扩增阀门，通向第一出口。3.权利要求2所述的微流体盒，还包括每个所述微流体网络中的第四通道，所述第四通道从所述多个检测室，经由所述第二检测阀门，通向第二出口。4.权利要求1所述的微流体盒，其中所述多个样品泳道中的每一个被配置成独立于其他泳道扩增一种或多种多核苷酸。5.权利要求4所述的微流体盒，其中所述扩增通过在所述扩增室中实时扩增来进行。6.权利要求1所述的微流体盒，其中所述入口的每一个被配置成从移液管吸头接收一定量的样品。7.权利要求6所述的微流体盒，其中所述样品的量为1-20μl。8.权利要求1所述的微流体盒，其中各自多个样品泳道的入口彼此隔开以容许从多移液管头分配器同时上样。9.权利要求1所述的微流体盒，其中所述扩增阀门包含温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化以密封与所述扩增室流体连通的至少所述第一和第二通道中的一个。10.权利要求3所述的微流体盒，其中所述检测阀门包含温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化以密封与所述多个检测室流体连通的至少所述第二和第四通道中的一个。11.权利要求1所述的微流体盒，其中所述扩增室具有5-10μl的体积。12.权利要求1所述的微流体盒，其中所述多个检测室每个具有大约1μl的体积。13.权利要求1所述的微流体盒，其中所述多个样品泳道为12个泳道。14.权利要求1所述的微流体盒，还包括布置在所述检测室上方的一个或多个荧光检测窗。15.一种靶标检测设备，其包括权利要求1所述的微流体盒。16.权利要求15所述的设备，还包括与所述扩增室热耦联的多个可分开控制的扩增热源。17.权利要求15所述的设备，还包括与所述检测室热耦联的多个检测热源。18.权利要求15所述的设备，其中每个扩增阀门和每个检测阀门包括与其热耦联的可分开控制的阀门热源。19.权利要求15所述的设备，其中每个扩增闸门包括与其热耦联的可分开控制的闸门热源。20.权利要求15所述的设备，还包括多移液管头分配器。21.权利要求20所述的设备，其中所述分配器被配置成将多个样品同时引入所述多个样品泳道中。22.权利要求20所述的设备，其中所述分配器被配置成向所述微流体盒施加物理压力以便使所述盒和加热器彼此热连通。23.权利要求20所述的设备，其中所述分配器被配置成将流体压力引入所述多个样品泳道中，以便移动所述多个样品。24.权利要求17所述的设备，其中用于每个检测室的所述检测热源是可单独和分开控制的。25.权利要求17所述的设备，其中所述检测热源是成对地可分开控制的。26.权利要求17所述的设备，其中所述检测热源是三个一组地可分开控制的。27.权利要求17所述的设备，其中所述检测热源作为与一个样品泳道的检测室相连的一组热源是可分开控制的。28.权利要求15所述的设备，还包括具有多个检测器对的检测器单元，其中每个检测器对由LED和光电二极管组成。29.权利要求28所述的设备，其中每个检测器对被配置成检测所述检测室中的所述样品中靶核酸的存在。30.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·汉卓尔，
申请(专利权)人：汉迪拉布公司，
类型：发明
国别省市：美国;US