用于检测和量化分析物的系统和方法技术方案

本文描述用于检测收集的样品中感兴趣的分子的装置、系统和方法。在某些实施方案中，公开了独立的样品分析系统，其包括可重复使用的读取器组件、一次性盒组件和一次性样品收集组件。在一些实施方案中，读取组件与远程计算装置通信用以数字传输测试方案和测试结果。在各公开的实施方案中，系统、组件和方法被配置为确定特定核酸、蛋白质或其他感兴趣的分析物的存在、不存在和/或量，例如，以便测试样品中的一种或多种病原体或者污染物的存在。

System and method for detecting and quantifying analytes

An apparatus, system, and method for detecting molecules of interest in a sample collected are described herein. In some embodiments, an independent sample analysis system is disclosed that includes a reusable reader assembly, a disposable cartridge assembly, and a disposable sample collection assembly. In some embodiments, the read components communicate with the remote computing unit for digital transmission test scenarios and test results. In the implementation scheme of each public, analysis system, assembly and method is configured to determine specific nucleic acids, proteins or other interested in the presence, absence and / or amount, for example, in order to test the samples of one or more pathogens or the presence of contaminants.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于检测和量化分析物的系统和方法相关申请的交叉引用根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2014年9月11日提交的美国临时专利申请第62/049,313号的优先权，其通过引用整体合并于此。
本技术总体而言涉及分子检测领域。具体地，该技术涉及用于检测收集的样品中一种或多种特定分析物的存在、不存在和/或量的微流体装置、系统和方法。
技术介绍
确定样品中核酸、蛋白质和/其他感兴趣分子的存在、不存在和/或量的传统技术经常需要昂贵的实验设备和训练有素的医药专业人员的专业知识。因此，这样的分析通常在实验室或医疗机构内进行。例如对于检测人或其他动物体内或环境中的病原体、疾病、感染、用药过量和中毒的存在，这种分子检测可能是重要的。遗憾的是，现今，在进行适当的测试之前并且在结果产生和分析之前人们可能会面临长久的等待。由于长久的等待和到达实验室或者医疗机构的不便，因此疾病和感染甚至在识别疾病或者感染的存在之前就常常蔓延并且可能导致实质性损害。
技术实现思路
显着需要改进的分子检测和量化技术。需要能够以比现在使用的常规装置花费更少的时间和运用更少的技术专长来检测感兴趣的分子的装置。需要消费者能够在非临床环境例如在学校、就业场所和家中使用的分子检测技术。还需要这样的分子检测技术，即消费者在进入药房或医疗机构时可以使用并且可以迅速产生结果使得结果在消费者与药剂师或者保健医生交谈时可利用。还需要被配置为最小化生物危害风险的消费者靶向分子检测装置。本文中公开的各实施方案可以满足这些需求中的一个或多个。本公开的一方面涉及用于检测分子的系统。在各实施方案中，该系统包括盒装置、可拆卸地耦接到盒装置的读取器装置和样品收集装置。在一些实施方案中，盒装置包括：盒外壳，其具有限定多个储存器的内部屏障、分析通道和输入管道；以及耦接到或设置在盒外壳内的电路板，所述电路板形成分析通道的一个壁并且具有设置在分析通道的一部分中的多个传感器。在一些实施方案中，读取器装置包括：与传感器对齐的磁铁；电耦接到传感器的电路；以及具有其上储存指令的存储器的处理器。在这样的实施方案中，读取器装置还包括读取器外壳，其中设置有磁铁、电路和处理器，读取器外壳限定接纳至少一部分样品分析盒的对接口(dock)。在一些实施方案中，样品收集装置的尺寸被设计成至少部分地安装在输入管道内。此外，在一些实施方案中，分子检测系统还包括声波处理组件，其电耦接到电路并且与多个储存器中的第一个对齐。该声波处理组件可以形成盒装置或读取器装置的一个组件，并且可以部分地或全部地由压电式换能器构成。本公开的另一方面涉及样品分析盒。在一些实施方案中，该盒包括外壳和设置在外壳之上、之下或者之内的电路板。在一些实施方案中，外壳具有限定多个储存器的内部屏障、分析通道和输入管道。多个储存器包括第一储存器，其至少部分地填充有包含样品制备试剂的第一液体体积；和另一储存器，其至少部分地填充有包含化学底物的液体体积。在一些实施方案中，多个储存器另外还包括一个至少部分地填充有包含清洗液的液体体积的储存器。在某些实施方案中，输入管道从外壳表面的孔延伸至第一储存器，并且，多个储存器中的每一个至少有时与分析通道成流体连通。在某些实施方案中，电路板包括与分析通道的一部分对齐的多个传感器。在一些这样的实施方案中，样品制备试剂包括具有表面结合亲和分子的多个磁性颗粒、多种检测试剂(detectoragent)，以及多种试剂，以促进进入目标分析物以及目标分析物与表面结合亲和分子之间的结合和目标分析物与检测试剂之间的结合。在其他实施方案中，盒还包括设置在输入管道和第一储存器之间的膜。一些这样的实施方案的膜干燥储存磁性颗粒、检测试剂、结合剂和/或其他样品制备试剂中的一种或多种，储存所述试剂直到膜破裂，此时所述试剂进入到第一储存器中。其他实施方案的膜干燥储存多种竞争性结合试剂，每种竞争性结合试剂包括与信号传导剂结合的预结合目标分析物。在这样的实施方案中，样品制备试剂包括具有表面结合亲和分子的多个磁性颗粒和多种试剂以促进进入目标分析物并且促进将表面结合亲和分子与目标分析物或竞争性结合试剂结合。在一些这样的实施方案中，在膜破裂之前，将样品制备试剂储存在第一储存器中；在其他实施方案中，在膜破裂之前，将一种或多种样品制备试剂储存在膜上。在各实施方案中，多个磁性颗粒可以包括两种或更多种尺寸的磁性颗粒，每一种尺寸的磁性颗粒具有不同的表面结合亲和分子，使得每一种尺寸的磁性颗粒结合到不同的目标分析物。在样品分析盒的一些实施方案中，盒包括与多个储存器相对应的多个阀门，每一个阀门位于多个储存器中的一个和分析通道之间的每一个交叉点。在一些这样的实施方案中，多个阀门中的每一个在施加热时是可相变的，并且电路板包括与多个阀门对齐(例如，直接设置在多个阀门的上方或者下方)的多个通孔；这些通孔物理耦接到加热元件。在一些实施方案中，样品分析盒还包括设置在分析通道下游端的吸收材料。在盒的各实施方案中，外壳包括耦接在一起以形成固定结构的盖组件、内部组件和底座组件。在一些这样的实施方案中，盖组件设置在内部组件的第一侧，底座组件设置在内部组件的第二侧，电路板设置在内部组件和底座组件之间。内部组件的第一侧和盖组件的特征件(feature)可以一起限定输入管道以及多个储存器，并且电路板和内部组件的第二侧的特征件可以一起限定分析通道。本专利技术的另外一方面涉及样品分析读取器。在各实施方案中，该读取器包括磁场发生器、具有盒检测单元的电路、具有其上储存有指令的储存器的处理器，以及具有用于耦接样品分析盒的对接口的外壳。在某些实施方案中，当样品分析读取器耦接到样品分析盒时，由磁场发生器产生的磁场实质上与样品分析盒的传感器对齐，并且电路电耦接到样品分析盒的传感器。在各实施方案中，样品分析读取器可互换地耦接到多个样品分析盒。在一些实施方案中，读取器还可以包括电耦接到电路的声波处理组件。在这样的实施方案中，当样品分析读取器耦接到样品分析盒时，声波处理组件与样品分析盒中的样品制备储存器对齐。在样品分析读取器的一些实施方案中，磁场发生器包括多个磁场发生器，并且当样品分析读取器耦接到样品分析盒时，多个磁场发生器与位于样品分析盒的一个平面上的多个传感器对齐，其中每个磁场发生器被配置为产生不同强度的磁场。这样的配置在样品分析盒的分析通道中产生磁场梯度。在一些实施方案中，多个磁场发生器由多个永磁体构成，每一个永磁体设置在相对于传感器所在平面的不同的深度处。在其他实施方案中，例如，可以使用尺寸增大的多个永磁体或者尺寸增大或线圈数增加的电感器来形成磁场梯度。在读取器的一些实施方案中，声波处理组件是电耦接到处理器的压电组件，并且该压电组件被设置以将储存器内的机械事件或者机械变化转换为电信号。在这样的实施方案中，电耦接到压电组件的处理器和/或电路被配置为接收和解读电信号。储存器中的这一机械事件可以被转换，以在样品收集装置进入时经由样品分析盒的样品制备储存器中的弯曲(flex)施加到压电组件的可检测到的压力的形式。可替代地，压电组件上方的机械负载或者质量的变化能够引起压电组件共振频率的改变，该改变是通过使用处理器和/或电路可检测的和/或量化的。在其他实施方案中，压电组件和连接的处理器和/或电路量化从压电组件发射的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产生信号的系统，所述系统用于检测一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种，所述系统包括：样品分析盒，包括：从孔延伸的输入管道，所述输入管道被配置为允许适合暴露于样品的样品收集装置的远端插入；储存器，被配置为容纳液体并被配置为接收来自所述样品收集装置远端的样品；分析通道，被配置为从所述储存器接收其中具有混合的样品和试剂的液体；以及传感器，被配置为暴露于所述分析通道中的混合液体，并产生表示样品中一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种的信号；以及样品分析读取器，其电耦接到所述样品分析盒，所述样品分析读取器被配置为接收所述信号用于处理并将经处理的表示样品中一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种的信号传送到计算机；以及计算机可读取媒介，其具有指令：当由计算机的处理器执行时，产生图形用户界面以显示表示一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种的信息。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.11 US 62/049,3131.一种产生信号的系统，所述系统用于检测一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种，所述系统包括：样品分析盒，包括：从孔延伸的输入管道，所述输入管道被配置为允许适合暴露于样品的样品收集装置的远端插入；储存器，被配置为容纳液体并被配置为接收来自所述样品收集装置远端的样品；分析通道，被配置为从所述储存器接收其中具有混合的样品和试剂的液体；以及传感器，被配置为暴露于所述分析通道中的混合液体，并产生表示样品中一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种的信号；以及样品分析读取器，其电耦接到所述样品分析盒，所述样品分析读取器被配置为接收所述信号用于处理并将经处理的表示样品中一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种的信号传送到计算机；以及计算机可读取媒介，其具有指令：当由计算机的处理器执行时，产生图形用户界面以显示表示一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种的信息。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述图形用户界面由通过计算机能够访问的应用程序产生。3.如权利要求2所述的系统，其中，所述应用程序从互联网下载。4.如权利要求2或3所述的系统，其中，所述应用程序在使用之前需要安全登录。5.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述计算机被配置为向服务器传输数据并从所述服务器接收数据。6.如权利要求5所述的系统，其中，所述数据包括表示一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种的数据。7.如权利要求5所述的系统，其中，所述数据包括储存在所述服务器的过去的测试结果。8.如权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，所述显示在图形用户界面上的信息包括基于一种或多种分析物的存在、不存在和量中的至少一种而提出的对用户行动的建议。9.如权利要求1至4中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿尤布·哈塔克，克林顿·塞韦尔，
申请(专利权)人：克忧公司，
类型：发明
国别省市：美国,US