用于对反应产物实时采样的方法技术

用于分析来自微流体器件中的检定腔室(11)的反应产物的方法，该方法包括以下步骤：(I)将样品从腔室(11)朝向分离通道(4)移动到加载通道(12)中，和(III)通过分离通道(4)中的电泳分离，分析在加载通道(12)和分离通道(4)的交叉点(16)处存在的样品。在该分离期间，执行将加载通道中的接下来的样品朝向预加载通道(13)移动的步骤(II)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及被构造成在反应腔室中执行反应、将反应腔室内容物的样品移动到分离通道、并且分析分离通道中的样品的微流体器件和操作这种器件的方法。
技术介绍
用于进行化学和生物分析物的分析的微流体器件继续受到高度关注。术语“微流体”或“微尺度”器件通常指的是用于操纵流体的、包括微流体元件(例如，通道和/或腔室)网络的器件，其中，至少一个元件具有在从大约0.5μm至大约500μm的范围中的至少一个尺寸。例如，通道可以具有在该范围内的深度/或宽度，同时腔室可以至少具有在该范围内的深度。如现有技术中已知的，微流体器件使得能够进行小规模反应，它们提供许多益处，诸如减少试剂使用量、减小样品大小以及快速操作。另外，在单个器件内集成若干个功能是可能的，其中，样品可以从一个器件元件运送到另一个，以便进行后续处理、反应或分析。由于操作者或机器人站的样品处理减少、空间要求较小以及甚至可以远程或野外使用，所以集成反过来使得能够进一步提高样品吞吐量。而且，许多样品槽(sample well)、反应腔室和/或分析区域可以设置在单个器件上，该单个器件原理上允许并行多个分析。然而，如果处理只能依次进行，也可能出现瓶颈。例如，因为在检测器系统(例如，激光或光检测器)或分析通道被共享的情况下一个样品必须等待先前样品的分析完成，所以样品吞吐量经常被分析步骤限制。微流体通道和槽的微流体器件布局也是问题，并且器件的几何可以用于通过缩短分析物从一个微流体元件到另一个的运送时间来提高吞吐量。Dubrow等人在美国专利5,976,336中公开了基于通道几何来提高器件吞吐量的示例。Dubrow等人公开了用于对设置在多个样品池中的不同样品的电泳分离分析的器件。这些器件具有单个分析通道，但是样品池位于分析通道的各侧，以在最小化样品必须行进以达到分析通道的距离的同时，最大化池的数量。而且，虽然从位于分离通道的一侧的池引入的一个样品通过电泳分离而分析，但是来自通道的相反侧的池的样品可以被预加载，即，达到加载通道中的靠近分离通道的位置。在完成第一样品的分析时，预放置在加载通道中的样品可以完成其沿着加载通道从其样品池到与分析通道的交叉点的运送，然后被注入到分析通道中以便进行分析。包括除了仅样品池之外的功能和微流体元件的器件对高吞吐量和/或缩短的分析时间呈现出不同的挑战和瓶颈。具体地，包括反应腔室的微流体器件呈现出使器件内的样品移动与反应的发展进行协调的挑战。例如，对于热循环反应，由热循环造成的对样品和/或运送特性的温度诱致变化必须被考虑，并且会限制何时可以移除样品以便分析或其他用途。很好地适于微流体器件的一个应用是执行核酸扩增反应并分析扩增产物的集成器件。例如，将用于扩增反应(诸如PCR)的腔室与用于毛细管电泳(CE)检测的分离通道组合，提供了一种用于实时跟踪扩增的进展并对原始样品中的靶标(target)量进行量化的方法。这种集成器件的示例在现有技术中是已知的，包括PCR-CE器件。Bousse和Zhang在转让给相同受让人的美国专利8,394,324中公开了一个这样的器件，此处以引证方式并入上述申请的全部内容。器件中的反应腔室中的溶液被热循环，以生成PCR扩增产物，并且在特定循环之后，反应产物的样品被移除并针对在扩增反应中生成的产物量来分析。然而，通常地，PCR-CE集成器件在进行CE分离的同时，或至少直到样品从该腔室运送到分离通道为止，暂停热循环处理。该暂停延长了完成分析所需的总时间。因此，仍然需要能够更有效地协调样品移动并在较少时间内完成分析，以增加样品吞吐量并降低操作成本的器件和方法。
技术实现思路
提供了一种用于样品的快速分析的集成微流体器件以及用于操作器件的方法。具体地，该器件被构造成用于在腔室中执行反应、将反应产物的一部分时常从该腔室移动并且分析产物。该器件可以通常称作反应/分析微流体器件。使用所公开的方法，与现有技术中已知的方法相比，因为器件结构使得能够同时执行特定处理而不是依次执行并且方法预期同时执行特定处理而不是依次执行，所以明显缩短完成反应和所生成的产物的周期性分析的时间。还公开了将用于执行反应和检测处理的器件和辅助设备组合的系统。在一个实施方式中，提供了一种微流体器件，该器件包括反应腔室；加载通道，该加载通道从所述反应腔室通向加载废物槽；分离通道，该分离通道从分离头槽通向分离废物槽并且与所述加载通道交叉；以及预加载通道，该预加载通道在所述反应腔室与所述加载通道/分离通道交叉点之间的位置从所述加载通道通向预加载废物槽。器件可以包括超过一个的反应腔室，并且附加腔室可以经由相同的加载通道或不同的加载通道连接到相同的分离通道。或者，附加反应腔室可以连接到不同的分离通道。可以根据应用、期望的测试吞吐量、制造能力、将用作包括器件的系统的一部分的诸如温度控制器、检测装载、电源等的周边设备来调整器件的容量(反应腔室和分离通道的数量)和布局。在另一个实施方式中，微流体器件还包括侧通道，该侧通道从加载通道通向侧头槽，其中，加载通道/侧通道接合点在反应腔室与加载通道/预加载通道接合点之间。在另一个实施方式中，微流体器件还包括富集染料通道，该富集染料通道从分离通道通向富集染料槽，其中，分离通道/富集染料通道接合点在分离通道中检测点的下游。在进一步的实施方式中，微流体器件还包括电极，这些电极位于腔室或与腔室的内容物电化学以及流体连通的槽(加载废物槽、预加载废物槽、分离头槽、分离废物槽，以及富集染料槽和侧头槽(如果存在))中。优选地，电极被独立控制。凭借对施加于电极的电压(电势)或流过电极的电流的独立控制，样品成分可以电动力地在器件中的特定位置之间移动。电极位于使得它们可以与各个腔室或槽中的溶液(即，腔室中的溶液，或加载废物槽中的溶液等)电接触。反应腔室连接到至少两个接入通道和至少一个加载通道。各个接入通道从腔室通向分离接入槽。流体(例如，反应溶液)利用接入通道添加于反应腔室。通常，流体被引入到第一接入槽中，经由第一接入通道移动到腔室中，并最终填充腔室。移动的空气通过第二接入通道和第二接入槽离开。因此，至少两个接入通道连接到该腔室，使得流体可以从一个接入通道流到该腔室中、填充该腔室并通过第二接入通道离开。在一个实施方式中，接入通道连接到该腔室的相对侧的腔室。如上所述，反应腔室还连接到加载通道。加载通道是分析通道网络的一部分。分析通道网络包括加载通道、预加载通道和分离通道，和如果存在则侧通道。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于分析微流体器件中的样品成分的方法，该微流体器件包括：腔室；加载通道，该加载通道从所述腔室通向加载废物槽；分离通道，该分离通道从分离头槽通向分离废物槽并且与所述加载通道交叉；以及预加载通道，该预加载通道在所述腔室与所述加载通道/分离通道交叉点之间的位置处从所述加载通道通向预加载废物槽，所述方法包括以下步骤：(a)将检定溶液添加到所述腔室中；(b)在所述腔室与所述加载废物槽间施加第一电压达第一持续时间，以(i)将在第一时间从所述检定溶液移除、且先前移动到所述加载通道中的第一组样品成分移动到加载通道/分离通道交叉区域并且(ii)将在第二时间从所述检定溶液移除的第二组样品成分从所述腔室移动到所述加载通道中；(c)在步骤(b)之后，在所述腔室与所述预加载废物槽间施加第二电压达第二持续时间，以继续将在第二时间从所述检定溶液移除的所述第二组样品成分从所述腔室和所述加载通道中朝向所述预加载废物槽移动；以及(d)在步骤(b)之后，在所述分离头槽与分离废物槽间施加第三电压达第三持续时间，以将所述第一组样品成分从所述加载通道/分离通道交叉区域注入到所述分离通道中并且对所述分离通道中的所述第一组样品成分执行分析。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.19 US 61/635,2951.一种用于分析微流体器件中的样品成分的方法，该微流体器件包括：腔室；
加载通道，该加载通道从所述腔室通向加载废物槽；分离通道，该分离通道从分离头
槽通向分离废物槽并且与所述加载通道交叉；以及预加载通道，该预加载通道在所述
腔室与所述加载通道/分离通道交叉点之间的位置处从所述加载通道通向预加载废物
槽，所述方法包括以下步骤：
(a)将检定溶液添加到所述腔室中；
(b)在所述腔室与所述加载废物槽间施加第一电压达第一持续时间，以(i)将
在第一时间从所述检定溶液移除、且先前移动到所述加载通道中的第一组样品成分移
动到加载通道/分离通道交叉区域并且(ii)将在第二时间从所述检定溶液移除的第二
组样品成分从所述腔室移动到所述加载通道中；
(c)在步骤(b)之后，在所述腔室与所述预加载废物槽间施加第二电压达第二
持续时间，以继续将在第二时间从所述检定溶液移除的所述第二组样品成分从所述腔
室和所述加载通道中朝向所述预加载废物槽移动；以及
(d)在步骤(b)之后，在所述分离头槽与分离废物槽间施加第三电压达第三持
续时间，以将所述第一组样品成分从所述加载通道/分离通道交叉区域注入到所述分
离通道中并且对所述分离通道中的所述第一组样品成分执行分析。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(c)和(d)至少在时间上部分交
叠。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，步骤(c)在步骤(d)结束之前结束。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(c)在步骤(b)结束时开始。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，步骤(d)在步骤(b)结束时开始。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤(b)在步骤(d)结束之后重复。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤(b)、(c)和(d)的循环重复至少
10次。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述样品成分通过电泳移动。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述样品包括至少一种多核苷酸。
10.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：在步骤(a)之后在所述腔

\t室中执行至少一个核酸扩增反应。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，以下步骤(b)-(e)的序列至少重复
两次：
步骤(b)；
步骤(c)；
步骤(d)；和
(e)在步骤(c)结束时开始执行至少一个扩增循环，
其中，
第一次执行该步骤序列时可选地省略步骤(d)；
在步骤(d)和步骤(e)结束之后开始后续的步骤序列；以及
可选地，最后一次重复所述步骤序列时，所述步骤序列只包括步骤(b)和步骤
(d)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，
当结束各个步骤(b)时，开始步骤(c)和步骤(d)；并且
在各个...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宇，李琛，
申请(专利权)人：和光纯药工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP