扫描实时微流体热循环仪和用于同步的热循环和扫描光学检测的方法技术

一种扫描实时微流体热循环仪和用于同步的热循环和扫描光学检测的方法。进行同时核酸扩增和检测的系统和方法。该系统和方法包括处理多个协议连同指导传感器阵列通过多个反应室中每个的方法。在某些实施方式中，该协议包括热循环廓线，和该方法将偏移和持续时间延伸引入热循环廓线以获得更有效的检测行为。

Real time micro fluidic thermal cycling apparatus and method for thermal cycling and scanning optical detection

Scanning real-time micro fluid thermal cycle instrument and method for synchronous thermal cycle and scanning optical detection. System and method for simultaneous nucleic acid amplification and detection. The system and method includes processing a plurality of protocols together with directing a sensor array through each of the plurality of reaction chambers. In some embodiments, the protocol includes a thermal cycling profile, and the method extends the offset and duration into the thermal cycling profile to obtain a more efficient detection behavior.

【技术实现步骤摘要】
本申请是分案申请，原申请的申请日为2012年4月13日、中国申请号为201280029319.6、国际申请号为PCT/US2012/033667、专利技术名称为“扫描实时微流体热循环仪和用于同步的热循环和扫描光学检测的方法”。相关申请的交叉引用本申请要求2011年4月15日提交的名称为“使热循环和扫描光学检测同步的软件控制过程”的共同未决的美国临时专利申请系列号61/476,175和2011年4月15日提交的名称为“6色扫描实时微流体(microfluidic)热循环仪”的共同未决的美国临时专利申请系列号61/476,167的35 U.S.C.章节119(e)下的权益，其申请以其全部通过引用被并入本文。
本文公开的系统和方法总体上涉及在微流体盒中在多个微流体反应室中核酸扩增测定，如聚合酶链反应(PCR)，和在一些情况中实时PCR的自动化执行。该系统可随后检测每个反应室内的靶核酸，例如，靶扩增子。专利技术背景医学诊断学产业是目前保健基础设施的关键要素。然而，目前，体外诊断分析，无论多常规，都已变成患者医疗护理中的瓶颈。对此存在几个原因。首先，许多诊断分析只可用高度专门的设备进行，该设备既昂贵又仅由受过培训的临床医生操作。这样的设备可仅在少数场所——常常在任何给定的市区里仅一个。这需要医院将样品送出到这些场所进行分析，由此引起装运成本和运输延迟，和可能甚至样品丢失或误操作。其次，该设备通常在“需要时”不可用，而是成批运行，由此延迟许多样品的处理时间，因为在它们被运行之前必须等机器达到容量。应当理解，对生物样品的诊断测定可分解成几个主要步骤，常常期望使一个或多个步骤自动化。例如，生物样品，如获自患者的那些样品，可用于核酸扩增测定以扩增感兴趣的靶核酸(例如，DNA、RNA等等)。一旦扩增，可检测靶核酸的存在，或靶核酸(例如，靶扩增子)反应器的扩增产物，其中靶核酸和/或靶扩增子的存在用于鉴定和/或定量靶(例如，靶微生物等)的存在。通常，核酸扩增测定包括多个步骤，其可包括核酸提取、核酸扩增和检测。期望使这些过程中的某些步骤自动化。存在对平行进行多个样品的分子诊断测定——具有或没有靶核酸扩增，和对制备的生物样品检测的方法和装置的需要。可配置系统用于高通量，和在商业的参考实验室或在护理点操作，由此消除将样品送出到专门机构的需要。专利技术概述本文公开的实施方式涉及用于同时测试多个样品的方法和设备。某些实施方式考虑进行实时核酸扩增和检测的装置。该装置可包括检测器头，其包括多个光检测器和光源对。可将检测器头安装到导轨上，其中将检测器和光源对在第一排和第二排中排列。装置可包括微流体盒的容器，其具有多个在第一排和第二排相邻的列中排列的独立反应室。装置还可包括孔板，其被配置以当盒存在于容器中时位于微流体盒之上。孔板可包括多个孔，当容器容纳微流体盒时，这些孔每个排列在多个反应室中每个之上。检测器头可位于孔板之上，并沿着导轨可移动，以便可将第一排中多个光检测器和光源对中的每个安置在孔板第一排中每个孔之上，和可将第二排中多个光检测器和光源对中的每个安置在孔板第二排中每个孔之上。在一些实施方式中，装置还包括第二检测器头，其具有多个排列到第一排和第二排中的光检测器和光源对。可将第二检测器头安装在导轨上。装置还可包括微流体盒的第二容器，其包括多个在第一排和第二排相邻的列中排列的独立反应室。装置还可包括第二孔板，其被配置以当第二盒存在于第二容器中时位于第二微流体盒之上，并且第二孔板可包括多个孔，当第二容器容纳第二微流体盒时，这些孔每个排列在第二微流体盒的多个反应室中每个之上。第二检测器头可位于孔板之上，并沿着导轨可移动，以便可将第二检测器头的第一排中多个光检测器和光源对中的每个安置在第二孔板第一排中每个孔之上，和可将第二检测器头的第二排中多个光检测器和光源对中的每个安置在第二排孔板的第二排中每个孔之上。在一些实施方式中，光检测器和光源对可包括至少六个不同的光检测器和光源对，其以六个不同的波长操作。在一些实施方式中，六个不同的波长包括发射绿色光的光源、发射黄色光的光源、发射橙色光的光源、发射红色光的光源和发射深红色光的光源。在一些实施方式中，检测器头包括至少N排光检测器和光源对，并配置检测器以在包括M排孔的孔板之上移动到至少M+N-1个位置。在一些实施方式中，孔板包括钢、铝、镍或其组合。在一些实施方式中，孔板可具有大约.25英寸的厚度。在一些实施方式中，将至少部分孔板电化学地氧化以比当孔板未被电化学地氧化时更黑。在一些实施方式中，当盒存在于容器中时，孔板提供通过(across)微流体盒区域的基本上均匀的压力。在一些实施方式中，孔板包括铝、锌或镍中至少一个，孔板进一步包括着色剂。在一些实施方式中，装置进一步包括加热器板，其中当盒存在于容器中时将加热器板安置于微流体盒下面。在一些实施方式中，加热器板包括玻璃或石英中至少一个。在一些实施方式中，当盒存在于容器中时，孔板提供通过微流体盒区域的基本上均匀的压力。基本上均匀的压力可促进微流体反应室和加热器板之间基本上均匀的热接触。像这样，在一些实施方式中，孔板提供均匀的压力，其可保证微流体盒中多个反应室或反应器中的每个与位于加热器板内多个加热元件的各个均匀地热接触或联系。在一些实施方式中，装置进一步包括光检测器，光检测器位于孔板之上，其中配置微流体室以相对于光检测器在掠射角从光源接收光。在一些实施方式中，加热器板包括多个加热元件，其中安置多个加热元件中的每个，以便当微流体盒存在于容器中时，多个加热元件分别与多个反应室中的每个热连通。某些实施方式考虑在一个或多个计算机处理器上执行的用于优化协议(protocols)，如聚合酶链反应(PCR)协议等，同时进行多个热循环反应的方法，其中每个热循环反应包括一个或多个检测步骤，和其中热循环反应在多个反应器中进行。该方法可包括以下步骤：测定或提供或访问多个反应器中每个的检测循环时间；接收或访问协议步骤，该步骤与步骤持续时间相关，该步骤包括检测时间；和测定对步骤的第一调节以便步骤持续时间是多倍检测循环时间。在一些实施方式中，该方法进一步包括测定对步骤的第二调节，其中当步骤由第一调节和由第二调节来调节时，检测时间是多倍检测循环时间。在一些实施方式中，该方法进一步包括基于与协议相关的反应室的位置测定起始偏移调节(starting offset adjustment)。在一些实施方式中，检测循环时间包括检测器头对反应器进行预设的多个检测所需要的时间量。在一些实施方式中，检测循环时间包括检测器头运动到多个反应器中的每个和检测器头运动到起始位置所需要的时间。在一些实施方式中，该方法进一步包括启动该协议。某些实施方式考虑包括指令的永久性计算机可读介质，配置该指令以引起一个或多个处理器进行以下步骤：测定或提供或访问检测循环时间；接收或访问协议步骤，其中该步骤与步骤持续时间相关，并且其中步骤包括检测时间；和测定对步骤的第一调节以便步骤持续时间是多倍检测循环时间。在一些实施方式中，协议步骤与来自多个协议的协议相关。多个协议中的每个可与多个热循环反应，如聚合酶链反应(PCR)协议中至少一个相关，其中每个热循环反应包括一个或多个检测步骤，并且当多个协议中的两个或多个同时运本文档来自技高网...

【技术保护点】
系统，包括：多个反应室，每个反应室被配置用于独立地执行与多个热循环反应相关的多个协议，每个热循环反应包括：多个步骤，所述多个步骤重复至少一个步骤循环，每个步骤循环具有步骤循环时间并且包括至少一个加热步骤、至少一个冷却步骤、和检测要求，其中加热步骤或冷却步骤进一步由包含温度平稳时期的至少一个子步骤组成；检测器头，所述检测器头可移动以使所述检测器头能够在所述多个反应室的每一个处执行检测；和处理器，所述处理器被配置以：确定检测循环时间，存取与热循环反应相关的协议，和对与所述热循环反应相关的所述协议进行第一调节，以使所述步骤循环时间为所述检测循环时间的整数倍。

【技术特征摘要】
2011.04.15 US 61/476,175;2011.04.15 US 61/476,1671.系统，包括：多个反应室，每个反应室被配置用于独立地执行与多个热循环反应相关的多个协议，每个热循环反应包括：多个步骤，所述多个步骤重复至少一个步骤循环，每个步骤循环具有步骤循环时间并且包括至少一个加热步骤、至少一个冷却步骤、和检测要求，其中加热步骤或冷却步骤进一步由包含温度平稳时期的至少一个子步骤组成；检测器头，所述检测器头可移动以使所述检测器头能够在所述多个反应室的每一个处执行检测；和处理器，所述处理器被配置以：确定检测循环时间，存取与热循环反应相关的协议，和对与所述热循环反应相关的所述协议进行第一调节，以使所述步骤循环时间为所述检测循环时间的整数倍。2.权利要求1所述的系统，其中所述进行第一调节包括对与所述热循环反应相关的所述协议的子步骤进行调节。3.权利要求2所述的系统，其中对子步骤进行调节包括延长所述温度平稳时期的持续时间。4.权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置以对与所述热循环反应相关的所述协议进行第二调节，从而在通过所述第一调节和通过所述第二调节对与所述热循环反应相关的所述协议进行调节时，所述步骤循环内的所述检测要求发生在多倍所述检测循环时间。5.权利要求4所述的系统，其中所述第二调节是中间循环调节，以延长或缩短所述协议的步骤之间的时间。6.权利要求4所述的系统，其中所述进行第二调节包括在与所述热循环反应相关的所述协议的步骤或子步骤之前增添延迟。7.权利要求4所述的系统，其中所述进行第二调节包括延长与所述热循环反应相关的所述协议的步骤或子步骤的持续时间。8.权利要求4所述的系统，其中所述进行第二调节包括仅在与所述热循环反应相关的所述协议中的与所述热循环反应相关的所述协议的所述第一步骤循环期间在步骤或子步骤之前增添延迟或延长步骤或子步骤的持续时间。9.权利要求1所述的系统，其中所述处理器进一步被配置以基于与所述协议相关的反应室的位置，对与所述热循环反应相关的所述协议进行第三调节。10.权利要求9所述的系统，其中所述进行第三调节包括在第一步骤循环之前增添延迟。11.权利要求10所述的系统，其中所述延迟的持续时间基于所述检测器头朝向与所述协议相关的反应室的移动。12.权利要求1所述的系统，其中所述检测要求发生在所述温度平稳时期期间。13.权利要求1所述的系统，局部包括与所述多个反应室热连通的多个加热元件。14.权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·C·古巴塔瑶，K·汉卓尔，K·加尼森，D·M·多蒙德，
申请(专利权)人：贝克顿·迪金森公司，
类型：发明
国别省市：美国;US