样品制备、处理和分析系统技术方案

本申请涉及样品制备、处理和分析系统。本公开提供集成的且自动化的样品到结果系统，该系统从包含生物材料的样品开始，在不到两小时内生成遗传谱。在某些实施方式中，生物材料为DNA，并且遗传谱涉及确定位于受试者的一个或多个基因座(例如，遗传基因座)处的等位基因，例如，STR(短串联重复)谱，例如在CODIS系统中所使用的STR谱。该系统可执行若干操作，包括(a)核酸的提取和分离；(b)位于选定的基因座(例如，遗传基因座)处的核苷酸序列的扩增；以及(c)扩增产物的检测和分析。这些操作可在包含若干集成模块的系统中进行，所述模块包括分析物制备模块、检测与分析模块以及控制模块。检测与分析模块以及控制模块。检测与分析模块以及控制模块。

【技术实现步骤摘要】
样品制备、处理和分析系统
本申请是申请日为2012年10月20日，申请号为201710265086.4， 专利技术名称为“样品制备、处理和分析系统”的申请的分案申请。申请日为2012年10月20日，申请号为201710265086.4，专利技术 名称为“样品制备、处理和分析系统”的申请是2012年10月20日提 交的专利技术名称为“样品制备、处理和分析系统”的第201280063969.2 号中国专利申请(国际申请号PCT/US2012/061223)的分案申请。交叉引用
[0001]本申请要求以下专利申请的权益和优先权：2011年10月21日 提交的序列号为61/550,364的美国临时专利申请；2012年2月29日 提交的序列号为61/605,169的美国临时专利申请；2012年3月14日 提交的序列号为61/610,977的美国临时专利申请；2012年5月1日提 交的序列号为61/641,120的美国临时专利申请；2012年6月1日提交 的序列号为61/654,749的美国临时专利申请；2012年6月26日提交 的序列号为61/664,726的美国临时专利申请；2012年7月13日提交 的序列号为61/671,592的美国临时专利申请；2012年7月20日提交 的序列号为61/674,295的美国临时专利申请；2012年8月20日提交 的序列号为61/691,242的美国临时专利申请；2012年9月5日提交的 序列号为61/696,809的美国临时专利申请；2012年9月19日提交的 序列号为61/703,194的美国临时专利申请；2012年8月31日提交的 序列号为61/696,132的美国临时专利申请；以及2012年9月6日提 交的序列号为61/697,803的美国临时专利申请，每一上述专利申请均 通过引用整体并入本文。
[0002]
技术介绍

[0003]DNA谱型分析(又称DNA检测、DNA分型或遗传指纹分析) 是一种被法医科学家用来通过个人各自的DNA谱来协助个人识别的 技术。DNA谱可以是反映个人DNA组成的加密数字集合，其还可用 作该人的身份标识。
[0004]DNA谱型分析或遗传谱型分析可用于识别犯罪嫌疑人或验证受 试者的身份，如验证犯罪受害者的身份。这可以使执法人员能够准确 地从犯罪嫌疑人的名单中识别出犯罪行为人，并减少错误识别的情况。 在战地场景中，仅举几例而言，DNA谱型分析可以识别非对称战争 中的对手，识别袭击嫌疑人，识别嫌疑恐怖分子，将简易爆炸装置(IED) 与炸弹制造者相联系，寻找被俘士兵(举例而言，诸如通过识别来自 载具上的组织样品的他们的DNA并跟踪该载具)，以及解开作战网 络。
[0005]DNA谱型分析通常涉及样品制备、处理和分析。这一般是在实 验室环境中完成。样品制备是生物分析系统中普遍存在的问题。从多 样的原始样品类型提供充分纯化的靶标(target)以便可靠地进行下游 分析试验的问题十分普遍，并且涵盖细胞生物学、基因组学、蛋白质 组学、代谢组学、食品生物学、分子诊断以及许多其他生物试验和医 学试验。
[0006]目前可用于DNA谱型分析的方法和系统具有各种局限性。例如， 用于DNA谱型分析的样品制备和分析系统通常笨重庞大，难以在不 付出大量努力的情况下运输。这使得此类系统在现场(诸如在战场上) 的使用变得困难和不切实际。此外，当前的系统和方法的使用
和维护 费用昂贵，且遗传谱(genetic profile)的制备花费大量时间。在一些 情况下，要一到两天来提供受试者的遗传谱。这在时间至关重要的情 况下(诸如在执法人员追踪嫌疑人或者只能将嫌疑人扣留有限的一段 时间的情况下)缺乏吸引力。

技术实现思路

[0007]本文认识到对用于遗传谱型分析的改进的系统和方法的需求。特 别是，认识到对具有相比于其他系统更小的占用空间及更快的时间的 系统的需求。此外，需要能够由较低技能的操作者以较低的成本进行 遗传谱型分析的系统和方法。
[0008]本公开提供一种集成的和自动化的样品到结果 (sample
‑
to
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answer)系统，该系统从包含生物材料的样品开始，在不 到两小时内生成遗传谱。在某些实施方式中，生物材料为DNA，并 且遗传谱涉及确定位于受试者的一个或多个基因座(例如，遗传基因 座)处的一个或多个等位基因，例如，STR(短串联重复)谱，举例 而言，诸如用于CODIS系统中的STR谱。该系统可执行若干操作， 包括(a)核酸的提取和分离；(b)选定基因座(例如，遗传基因座) 处的核苷酸序列的扩增；以及(c)扩增产物的检测和分析。这些操 作可在包含若干集成模块的系统中进行，所述模块包括分析物制备模 块、检测与分析模块以及控制模块。这些模块在图48和图49中示出。 (一个或多个计算机系统可与图48中的分析物制备模块的各个组件 (例如，流体歧管和气动歧管)通信并控制所述各个组件的操作；这 样的一个或多个计算机系统未在图48中示出。)
[0009]本文所提供的系统可完全集成。样品处理可在单一系统中实现， 而无需移除样品和将样品转移至另一系统。本文所提供的系统可完全 自动化，从而使得使用者能够在无需来自该使用者的大量输入的情况 下处理样品。本文所提供的系统的尺寸可设定成使占用空间最小化， 从而实现便携性。这可以有利地使系统能够用于携行情况，诸如偏远 地区，不易获得运输或者期望使用者机动性的情况，诸如战地场景。
[0010]分析物制备模块包括盒模块组装件，该盒模块组装件配置用于接 合和操作一个或不止一个样品盒(sample cartridge)。样品盒配置用 于接收一个或多个样品，以及在该盒与系统中的盒模块组装件相接合 时进行核酸提取与分离以及DNA扩增。其还可包括用于辅助分析的 对照和标准。
[0011]该样品盒包括：用于接收样品的样品贮器；用于DNA提取与分 离的隔室；用于核酸提取、纯化和扩增的流体隔离的隔室中的板载试 剂(on
‑
board reagent)(例如，工艺微珠，用以浓缩样品)；用于热 循环的组装件；流体通道(例如，微流体通道)，用于将流体导引至 盒内不同的功能隔室和端口以接合盒模块组装件中的子组装件，所述 子组装件操作盒上的阀、泵和导引器，提供用于移动液体的压力，以 及提供未储存于盒上的耗材。在一些示例中，隔膜阀、泵和导引器—— 例如，MOVe泵、阀和导引器——输送、处理样品，并实现样品的分 析。当盒与盒模块组装件中的盒贮器相接合时，致使流体隔离的腔室 与盒中的流体通道流体相连，从而允许流体和试剂向盒中的功能隔室， 以及随后向检测与分析模块的移动和导引。
[0012]分析物制备模块可包括：用于接收一个或多个盒的贮器，用以接 合所述盒的接合组装件；流体歧管，配置用于接合盒中的端口以通过 所述端口向盒传送压力和/或流体；传送组装件，配置用于从样品盒中 的隔室向扩增隔室传送试剂，诸如扩增预混物；气动歧管，
配置用于 接合盒中的端口以及通过所述端口向盒传送正压或负压以供移动流 体和操作盒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种盒，其包括一组或多组腔室和流体通道，其中：所述盒配置成能够可拆卸地与盒模块相接合；对于包括多组腔室和流体通道的盒，每组腔室和流体通道在所述盒与所述盒模块的接合之前和之后与每一其他组腔室和流体通道流体隔离；每组腔室和流体通道包含多个腔室，所述多个腔室在所述盒与所述盒模块的接合之前封闭并且与彼此和与所述流体通道流体隔离；每组腔室和流体通道中的腔室在所述盒与所述盒模块相接合时经由所述流体通道而彼此流体连通；并且对于每组腔室和流体通道中的多个封闭的且流体隔离的腔室中的每个腔室，所述盒与所述盒模块的接合创造出流体流动路径，该流体流动路径包含与所述腔室的第一端口流体连通的流体通道、所述腔室以及与所述腔室的第二端口流体连通的流体通道。2.根据权利要求1的盒，其配置用于：从样品提取核酸(例如，DNA)；分离提取出的核酸(例如，通过将提取出的核酸捕获至基底(例如，磁响应颗粒))；可选地纯化经分离的核酸；扩增经分离的核酸的一个或多个选定的核苷酸(例如，短串联重复(STR))序列(例如，通过聚合酶链反应(PCR))以产生扩增产物；以及可选地分离，或者可选地分离和检测所述扩增产物(例如，通过电泳)。3.一种盒，包括：a)流体装置，其包含基本上布置于第一平面中的一个或多个流体通道；以及b)样品容器，其包含一个或多个样品贮器，每个贮器具有细长形状，该细长形状由形状的长维度上的轴线所限定，其中每个细长轴线基本上布置于第二平面中；其中：所述流体通道和所述样品贮器彼此流体相连；并且所述第一平面和所述第二平面基本上彼此平行。4.根据权利要求3的盒，还包括：c)试剂容器，其包含一个或多个试剂腔室，每个试剂腔室具有细长形状，该细长形状由形状的长维度上的轴线所限定，其中每个细长轴线基本上布置在第三平面中；以及d)反应容器，其包含一个或多个反应腔室，每个反应腔室具有细长形状，该细长形状由形状的长维度上的轴线所限定，其中每个细长轴线基本上布置在第四平面中；其中：所述流体通道、所述样品贮器、所述试剂腔室和所述反应腔室彼此流体相连；并且所述第一平面、第二平面、第三平面和第四平面彼此基本上平行。5.一种样品盒，包括：a)流体装置，其包含基本上布置于第一平面中的一个或多个流体通道；以及b)样品容器，其包含一个或多个样品贮器，其中所述流体通道与所述样品贮器彼此流体相连；其中所述样品盒被配置成当所述样品盒与配置用于接收所述样品盒的盒模块相接合时，将样品装载到样品贮器中，以及将来自样品的分析物移入所述流体通道之中，并且所述
第一平面定向成偏离水平面至少10
°
、至少20
°
、至少30
°
、至少40
°
、至少50
°
、至少60
°
、至少70
°
、至少80
°
或者至少90
°
。6.一种盒模块，包括：盒贮器，其配置用于接收和保持盒，所述盒包含多个腔室以及用于调控流体向所述多个腔室的流动和流体...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉，
申请(专利权)人：尹特根埃克斯有限公司，
类型：发明
国别省市：