样本分析盒、系统以及方法技术方案

提供了一种样本分析盒以及使用该样本分析盒的方法和系统，其中样本分析盒包括被配置为接收样本的反应室；限定反应室的表面的至少一部分的膜；流体连接到反应室的入口的入口端口和流体连接到反应室的出口的出口端口；以及流体连接到反应室的空气储存器；入口端口、出口端口和空气储存器被布置成使得当反应室通过入口端口充注流体时，反应室内的气体可以通过出口端口逸出盒，同时空气储存器内的气体被保留；入口端口、出口端口和空气储存器被进一步布置成使得如果入口端口和出口端口被密封，则空气储存器内的气体对反应室的内容物施加压力。压力。压力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】样本分析盒、系统以及方法


[0001]本专利技术涉及用于制备和分析样本的盒和系统，以及使用此类装置制备和分析样本的方法。本专利技术提供了快速和准确的样本制备和分析，以及使用后快速和方便的样本处理。

技术介绍

[0002]在诊断领域，越来越需要提供可以用于分析患者的样本的样本制备与分析装置。特别是对“床旁(point
‑
of
‑
care)”医疗诊断装置的需求日益增长，该装置能够在患者所在位置对样本进行分析，以确保快速分析并改善对患者的全面护理。
[0003]希望在这种床旁装置中实施的一种分析方法是聚合酶链式反应(PCR)。PCR是一种技术，其中通过扩增或复制DNA和RNA的片段的小样本，以提供更大量的样本进行详细研究。在此过程中，含有所述DNA或RNA的纯化洗脱液被热循环以扩增和检测所述DNA或RNA。
[0004]PCR和类似过程中使用的系统的设计面临许多挑战。首先，希望流体样本的温度得到精确控制，并且在热循环过程中整个样本的温度分布均匀。还希望能够以高速率改变流体温度。优选地，在热循环过程中防止脱气(加热过程中气体从溶液中离开时形成气泡)，由于这种气泡可能影响后续的分析步骤(例如光学分析)。此外，在热循环过程中、分析过程中或使用后防止样本(例如PCR过程中的扩增子)的泄漏是至关重要的。样本的任何释放或逸出都可能导致实验室和设备的严重污染，从而导致后续测试结果无效。最后，系统优选地能够在热循环后准确和精确地分析并检测样本的内容物。
[0005]某些现有设计能够以牺牲其他设计为代价来解决这些挑战中的一个或更多个。例如，一些现有系统能够快速进行热循环，但是提供的检测灵敏度较低。其他的提供可接受的热性能和光学性能，但是具有泄漏和污染工作环境的可能性。
[0006]此外，还需要提供一种尺寸小、重量轻、以及易于制造且成本低的样本分析系统和盒。
[0007]因此，需要改进的样本制备和分析系统，以克服至少一些(优选地全部)上述挑战和问题。

技术实现思路

[0008]根据本专利技术的一个方面，提供了一种样本分析盒，其包括：被配置为接收样本的反应室；限定反应室的表面的至少一部分的膜；流体连接到反应室的入口的入口端口和流体连接到反应室的出口的出口端口；以及流体连接到反应室的空气储存器；入口端口、出口端口和空气储存器被布置成使得当反应室通过入口端口充注流体时，反应室内的气体可以通过出口端口逸出盒，同时空气储存器内的气体被保留；入口端口、出口端口和空气储存器被进一步布置成使得如果入口端口和出口端口被密封，则空气储存器内的气体对反应室的内容物施加压力。
[0009]根据本专利技术的盒提供了在热循环或其它样本制备过程中对反应室中的流体加压的途径。盒的反应室可以经由入口端口充注流体，比如液体样本。在该充注过程中，反应室
内通常为空气形式的气体可以经由出口端口从盒中排出，而气体被保留或储存在空气储存器内。如果入口端口和出口端口随后被密封，则空气储存器内的这种储存或截留的气体(例如空气)对反应室内的流体(例如样本)施加压力。实际上，应当理解，空气储存器内的气体充当能量储存器或“空气弹簧”，当盒和反应室的温度变化时(例如在热循环过程中)，继续向反应室内的流体施加压力。
[0010]以这种方式对流体加压起到了防止脱气的作用，否则在加热过程中气体可能会从溶液中逸出。因此，在加热和/或热循环之后，对反应室内的样本执行的光学分析的准确度和灵敏度可以提高。
[0011]该膜将被理解为薄的、柔性的材料片。这种柔性膜可以包括多种材料，其包括隔膜和箔片。这些膜的材料可以包括金属(例如铝)或聚合物(例如聚丙烯)。适合用作在本专利技术中的膜的产品的特别适当的材料包括：ThermoFisher Scientific(RTM)生产的AB
‑
1720Easy Pierce 20μm热密封箔；和由4titude(RTM)有限公司生产的4ti
‑
0539铝箔片。这些产品示例为不透明的层压箔。然而，由相同制造商生产的透明和/或无色膜同样适用于本专利技术。
[0012]可以通过柔性膜对反应室进行加热和冷却，例如，通过将盒抵靠热表面放置，该热表面被配置为加热和/或冷却反应室的内容物。例如，热表面可以是热循环器内的加热块的表面，和/或加热器(例如，电阻、薄膜或热电加热器)的表面。由于膜的薄特性，热量可以通过膜快速地传递到反应室中和从该反应室中传递出来。这使得接收在反应室内的样本的温度能够以高速率变化。此外，膜的薄特性允许精确控制样本的温度，并在整个样本中提供改进的温度分布。
[0013]对反应室中的样本加压也将导致样本抵靠柔性膜施加压力。事实上，膜优选地被配置为在反应室内的内部压力下变形。因此，反应室内的压力可以将膜向外推动，使其与被配置为加热和/或冷却反应室的内容物的热表面接触。结果，柔性膜将采用热表面的形状并顺应该热表面的形状，使得热量能够快速且均匀地传递到反应室内的样本。因此，可以更精确地控制和改变流体样本的温度，并且可以进一步改进流体样本上的温度分布。
[0014]该盒还降低了包含在反应室中的流体在使用期间或之后被意外释放的风险。密封入口端口和出口端口有助于防止样本的逸出。实际上，优选地，入口端口和出口端口被构造成永久地(即不可逆地)密封，以降低使用期间或之后样本从盒中逸出的风险。
[0015]在使用过程中，空气储存器为反应室内的流体提供了随着其温度升高而热膨胀的容积。这是由于储存或保留在其中的气体通常具有比流体更高的可压缩性而实现的。该膨胀体积进一步降低了盒将破裂或泄漏的风险。
[0016]在热循环之后，盒内的内部压力可以安全地降低。如上所述，柔性膜可以在来自反应室内的内部压力下向外变形。因此，在盒与热表面分离后，盒内的内部压力将倾向于导致柔性膜向外膨胀或隆起。反应室的容积的增加导致盒内压力的相应降低。这种减压进一步降低了盒泄漏的风险，并允许安全处置。
[0017]因此，根据本专利技术的这些样本分析盒提供了更安全和更有效的样本制备。
[0018]根据本专利技术的样本分析盒可以被构造成非永久性地插入或接收在样本分析系统(例如，床旁诊断装置)中，并且非常适用于聚合酶链式反应(PCR)分析。除了上述的反应室之外，该盒可以进一步被配置为在另外的储存器或室中接收样本和/或试剂。因此，盒可以
在样本被引入反应室之前储存样本。在进一步的实施例中，盒可以包括一个或更多个储存器，在将样本转移到反应室之前，可以在储存器中执行DNA/RNA提取和纯化以产生样本。
[0019]优选地，盒进一步包括限定反应室的横向范围的框架，其中膜比框架更具柔性。这种刚性框架保护了盒的内容物，从而减少了其中任何样本的泄漏或逸出的机会。框架可以包括多个壁，这些壁限定了反应室、端口、通道和空气储存器。在特别优选的示例中，框架可以由刚性塑料形成，比如聚丙烯(例如由LyondellBasell(RTM)制造的Purell RP374R)或环烯烃共聚物(COC)(例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种样本分析盒，包括：反应室，其被配置为接收样本；膜，其限定所述反应室的表面的至少一部分；流体连接到所述反应室的入口的入口端口以及流体连接到所述反应室的出口的出口端口；以及空气储存器，其流体连接到所述反应室；所述入口端口、出口端口和空气储存器被布置成使得当所述反应室通过所述入口端口被充注流体时，所述反应室内的气体能够通过所述出口端口逸出所述盒，同时所述空气储存器内的气体被保留；所述入口端口、出口端口和空气储存器被进一步布置成使得如果所述入口端口和出口端口被密封，则所述空气储存器内的气体对所述反应室的内容物施加压力。2.根据任一前述权利要求所述的样本分析盒，进一步包括限定所述反应室的横向范围的框架，其中所述膜比所述框架更具柔性。3.根据任一前述权利要求所述的样本分析盒，其中，所述入口端口和/或出口端口是可永久密封的。4.根据任一前述权利要求所述的样本分析盒，包括：在所述反应室的入口和入口端口之间延伸的入口通道，所述入口通道包括延伸穿过彼此的两个相邻的密封部分；和/或在所述反应室的出口和出口端口之间延伸的出口通道，所述出口通道包括延伸穿过彼此的两个相邻的密封部分。5.根据任一前述权利要求所述的样本分析盒，其中，所述反应室的平行于所述膜延伸的平面的横向尺寸至少是所述反应室的垂直于所述膜延伸的平面的厚度的三倍，优选地至少是所述厚度的五倍，更优选地是所述厚度的十倍。6.根据任一前述权利要求所述的样本分析盒，所述盒进一步包括：激发壁，所述激发壁形成所述反应室的一个表面，并且被布置成将激发辐射传输到所述反应室中；以及，发射壁，所述发射壁形成所述反应室的一个表面，并且被布置成传输来自所述反应室的发射辐射；其中，所述激发壁和发射壁角向地错开，并且其中所述激发壁和发射壁之间的角度优选地为至少30度，优选地为至少45度，更优选地为至少60度，还更优选地为至少75度。7.一种使用样本分析盒制备样本的方法，所述盒包括：反应室，其被配置为接收样本；膜，其限定所述反应室的表面的至少一部分；流体连接到所述反应室的入口的入口端口以及流体连接到所述反应室的出口的出口端口；以及空气储存器，其流体连接到所述反应室；所述入口端口、出口端口和空气储存器被布置成使得当所述反应室通过所述入口端口被充注流体时，所述反应室内的气体能够通过所述出口端口逸出所述盒，同时所述空气储存器内的气体被保留；
所述入口端口、出口端口和空气储存器被进一步布置成如果所述入口端口和出口端口被密封，所述空气储存器内的气体对所述反应室的内容物施加压力；其中，所述方法包括：将所述盒固定到热表面，使得所述膜邻近所述热表面，所述热表面被布置成改变所述反应室的内容物的温度；第一充注步骤，其中，经由所述入口端口分配样本以充注所述反应室，在此期间，所述反应室内的气体经由所述出口端口逸出所述反应室，同时所述空气储存器内的气体被保留在所述空气储存器内；密封所述出口端口；第二充注步骤，其中，经由所述入口端口分配更多流体，以便对所述反应室加压，...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮尔斯，
申请(专利权)人：技术合伙公司，
类型：发明
国别省市：