用于集成的样品制备、反应和检测的设备与方法技术

一种设备，包括壳体、反应小瓶和传送机构。壳体限定第一流动路径和第二流动路径。壳体具有传送端口，该传送端口限定与第二流动路径和壳体外部的容积流体连通的开口。传送端口包括流动控制构件以限制通过开口的流动。反应小瓶联接至壳体并限定出反应容积，该反应容积经由第二流动路径与传送端口流体连通。传送机构构造成在该传送机构被致动时从分离模块的分离室经由至少第一流动路径向反应室传送样品。传送机构构造成在反应小瓶中产生真空以产生样品从分离室向反应容积的流动。

Apparatus and method for sample preparation, reaction and detection for integration

A device comprising a shell, a reaction vial, and a transmission mechanism. The housing defines the first flow path and the second flow path. The housing has a transfer port defining an opening connected to the second flow path and the volume fluid outside the shell. The transport port includes a flow control component to limit flow through the opening. The reaction vial is connected to the shell and defines the reaction volume, which is communicated with the transport port through the second flow path. The transmission mechanism is configured to transfer the sample from the separation chamber of the separation module to the reaction chamber via at least the first flow path when the transfer mechanism is actuated. The transport mechanism is configured to produce a vacuum in the reaction vial to produce the flow of the sample from the separation chamber to the reaction volume.

【技术实现步骤摘要】
用于集成的样品制备、反应和检测的设备与方法本申请是申请人卢米耐克斯公司的申请日为2012年5月4日、国家申请号为201280033332.9(国际申请号为PCT/US2012/036491)、专利技术名称为“用于集成的样品制备、反应和检测的设备与方法”的中国专利申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求于2011年5月4日提交的名称为“AutomatedPCRInstrument”的美国临时申请No.61/482,494以及于2011年6月15日提交的名称为“ApparatusandMethodsforIntegratedSamplePreparation,ReactionandDetection”的美国临时申请No.61/497,401的优先权，每个上述申请的全部内容均通过参引并入本文中。本申请为于2011年2月23日提交的名称为“ApparatusandMethodsforIntegratedSamplePreparation,ReactionandDetection”的美国专利申请No.13/033,129的的部分连续案，其要求于2010年2月23日提交的名称为“CassetteandInstrumentforIntegratedNucleicAcidIsolationandAmplification”的美国临时申请No.61/307,281的优先权，每个上述申请的全部内容均通过参引并入本文中。
技术介绍
本文中描述的实施方式涉及用于样品制备、反应和分析的设备和方法。更具体地，本文中描述的实施方式涉及药筒和仪器，在药筒和仪器内可以在集成的过程中执行核酸的分离、扩增和分析。一些已知的诊断程序包括分离并分析诸如DNA或RNA之类的核酸。用于分离样品内的核酸的已知方法通常包括数个步骤，比如：(1)通过添加蛋白酶(例如，蛋白酶K)来去除样品内的蛋白质；(2)分解剩余的大块样品以暴露其中含有的核酸(也称为细胞裂解)；(3)使核酸从样品中沉淀；以及(4)洗涤和/或以其它方式制备核酸用于进一步分析。在某些情况下，进一步的分析需要扩增经分离的核酸(例如，复制核酸以增加其拷贝数)。聚合酶链反应(PCR)过程为用于扩增核酸分子的部分的已知技术。在PCR期间，含有靶DNA的输入样品与试剂相混合，所述试剂包含DNA聚合酶(例如，Taq聚合酶)。输入样品可以为例如通过上述程序产生的经分离的核酸样品。之后该样品在分离室内进行热循环多次以完成反应。非常小心地控制热循环的温度与时间以确保准确的结果。DNA序列被充分地扩增之后，可以使用多种光学技术来对其进行分析。用于执行核酸分离和扩增的一些已知系统包括不同的部分(例如，分离部分和扩增部分)，样品必须在所述不同的部分之间通过使用可以损害样品完整性的人为干预和/或过程来传送。用于执行核酸分离和扩增的一些已知系统包括要求由有经验的实验室技术人员有效准备和/或校准的复杂控制系统。因此，这种已知的系统并非很好地适合于“工作台”应用、高容量诊断程序和/或在多种多样的实验室环境中使用。在某些应用中，可能需要反应的多个阶段，其中一个或多个较后阶段需要在反应的阶段之间的额外试剂。例如，在反转录PCR中，反转录反应通常在执行PCR过程之前完成，其中PCR过程需要额外试剂。在一些已知的系统中反应的较后阶段所需的额外试剂通常采用可以损害样品完整性的人为干预和/或过程传送至反应室中。因此，这种已知过程可以引发错误和污染，并且也可以是对于高通量应用而言昂贵的和/或难以实施的。尽管一些已知的系统包括容纳试剂的室，但这种室通常整合至药筒和/或反应室。因此，当这种系统和/或药筒与不同的反应和/或测定结合使用时，通常使用完全不同的药筒、盒或其它设备以促进使用试剂的特定组合，从而进行期望的反应过程。因此，这种已知的系统和/或药筒通常对于不同的反应过程和/或测定而言是不能互换使用的。尽管一些已知的系统包括光学检测系统，以检测测试样品内的一个或多个不同的被分析物和/或靶，但是这种已知的系统通常包括位于装置的能够相对于反应室移动的一部分中的激发光来源和/或发射光的检测器。例如，一些已知的系统构造成经由可移动盖向反应室供应激发光束。因此，这种已知的系统易于受到由激发光路和/或检测光路的位置变化所造成的检测变化的影响。因此，存在对用于执行核酸分离、扩增和检测的改进设备和方法的需求。
技术实现思路
本文描述了执行样品分离和下游反应的药筒和仪器。在一些实施方式中，设备包括壳体、反应小瓶和传送机构。壳体限定第一流动路径和第二流动路径。该壳体具有传送端口，该传送端口限定与第二流动路径和壳体外部的容积流体连通的开口。传送端口包括流动控制构件以限制通过该开口的流动，反应小瓶联接至壳体并且限定反应容积，该反应容积经由第二流动路径与传送端口流体连通。传送机构构造成在该传送机构被致动时从分离模块的分离室经由至少第一流动路径向反应室传送样品。传送机构构造成在反应小瓶中产生真空以产生样品从分离室向反应容积的流动。附图说明图1和图2分别为根据实施方式的药筒处于第一构型和第二构型的示意性图示。图3为根据实施方式的药筒的示意性图示，该药筒具有第一模块、第二模块和第三模块。图4为根据实施方式的药筒的示意性图示，该药筒具有第一模块、第二模块和第三模块。图5为根据实施方式的药筒的示意性图示，该药筒具有第一模块和第二模块。图6和图7分别为根据实施方式的药筒的一部分处于第一构型和第二构型的示意性图示。图8为根据实施方式的药筒的侧视立体图。图9为图8中示出的药筒的俯视立体图。图10为图8中示出的药筒的侧视剖视图。图11为图8中示出的药筒的一部分的侧视分解图。图12和图13为图8中示出的药筒的试剂模块的立体图。图14为图12和图13中示出的试剂模块的一部分的立体图。图15至图18分别为图8中示出的药筒的分离模块处于第一构型、第二构型、第三构型和第四构型的侧视剖视图。图19为图8中示出的药筒的分离模块的侧视剖视图。图20为图19中示出的分离模块的阀组件的一部分沿图19中的线X1-X1截取的剖视图。图21为图19中示出的分离模块的阀组件的一部分的立体图。图22为图8中示出的药筒的立体剖视图。图23为图8中示出的药筒的PCR模块的立体图。图24为图8中示出的药筒的立体剖视图。图25为根据实施方式的药筒的侧视立体图。图26为图25中示出的药筒的分离模块处于第一构型的侧视立体图。图27为图26中示出的分离模块处于第一构型的侧视剖视图。图28为图26中示出的分离模块处于第二构型的侧视立体图。图29为图25中示出的药筒的PCR模块处于第一构型的侧视立体图。图30为图29中示出PCR模块处于第一构型的侧视剖视图。图31为图29中示出的PCR模块处于第二构型的侧视剖视图。图32和图33分别为图25中示出的药筒处于第一构型和第二构型的侧视剖视图。图34为根据实施方式的仪器的一部分的示意性图示。图35为根据实施方式的仪器的示意性立体剖视图示。图36为根据实施方式的仪器的立体图。图37为图36中示出的仪器的第一致动器组件的立体图。图38为图37中示出的第一致动器组件的立体分解图。图39为图37中示出的第一致动器组件的后视立体图。图40为图37中示出的第一致动器组件的一部分的立体图。图41本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：‑壳体(18923)，所述壳体(18923)限定流动路径；‑反应小瓶，所述反应小瓶联接至所述壳体(18923)，所述反应小瓶限定反应容积，其中所述反应容积与所述流动路径流体连通；‑传送机构(18930)，所述传送机构(18930)构造成在所述传送机构(18930)被致动时将样品从反应室传送至所述流动路径中；以及‑多个可移动构件(18928)，所述多个可移动构件(18928)可移动地联接至所述壳体(18923)，并构造成将所述流动路径分隔为多个PCR容积(18260)，所述多个PCR容积(18260)中的每个PCR容积(18260)与所述多个PCR容积(18260)中的相邻的PCR容积(18260)流体隔离。

【技术特征摘要】
2011.05.04 US 61/482,494;2011.06.15 US 61/497,4011.一种设备，包括：-壳体(18923)，所述壳体(18923)限定流动路径；-反应小瓶，所述反应小瓶联接至所述壳体(18923)，所述反应小瓶限定反应容积，其中所述反应容积与所述流动路径流体连通；-传送机构(18930)，所述传送机构(18930)构造成在所述传送机构(18930)被致动时将样品从反应室传送至所述流动路径中；以及-多个可移动构件(18928)，所述多个可移动构件(18928)可移动地联接至所述壳体(18923)，并构造成将所述流动路径分隔为多个PCR容积(18260)，所述多个PCR容积(18260)中的每个PCR容积(18260)与所述多个PCR容积(18260)中的相邻的PCR容积(18260)流体隔离。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述多个可移动构件(18928)中的每个可移动构件(18928)构造成在第一位置与第二位置之间移动，所述多个可移动构件(18928)构造成当所述多个可移动构件(18928)位于所述第二位置时将所述流动路径分隔成多个PCR容积(18260)。3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：-所述流动路径为第一流动路径；-所述传送机构(18930)为第一传送机构(18930)；以及-所述壳体(18923)限定第二流动路径，-所述壳体(18923)构造成联接至分离模块使得在所述第二传送机构被致动时所述样品能够从所述分离模块的分离室经由所述第二流动路径向所述反应容积运送。4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于：所述设备为具有第一端部(18921)和第二端部(18922)的药筒，其中所述第一端部(18921)与所述PCR容积(18260)的一部分形成卡扣配合、摩擦配合或螺纹配合。5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于：所述设备为具有第一端部(18921)和第二端部(18922)的药筒，且其中所述第二端部(18922)包括所述传送机构(18930)，所述传送机构(18930)包括壳体(18925)和设置在所述壳体(18925)内的致动器(18926)。6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于：所述致动器(18926)包括构造成由仪器接合的一部分，使得所述仪器可以在第一构型与第二构型之间移动所述致动器(18926)。7.根据权利要求5或6所述的设备，其特征在于：所述致动器(18926)还包括密封构件(18927)，所述密封构件(18927)构造成当所述致动器(18926)设置于所述壳体(18925)内时接...

【专利技术属性】
技术研发人员：赫苏斯·清，菲利普·尤·辉·李，布鲁斯·理查森，
申请(专利权)人：卢米耐克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US