專利名稱：自動(dòng)醫(yī)學(xué)診斷盒體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)特定DNA或RNA序列存在、缺失或量的盒體 (cartridge)。本發(fā)明也涉及有選擇地包括盒體以檢測(cè)特定DNA或RNA 序列存在、缺失或量的系統(tǒng)的使用。
背景技術(shù)：
自DNA發(fā)現(xiàn)以來，有關(guān)在樣本中檢測(cè)特定DNA或RNA序列存在、 缺失或量的技術(shù)己有巨大進(jìn)展。尤其是PCR即聚合酶鏈反應(yīng)已為檢測(cè) DNA或RNA序列的存在和缺失的各種類型測(cè)定的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)。 目前已能夠從生物體采集包含DNA的樣本并檢測(cè)其中某一特定DNA序 列(目標(biāo)序列)的存在、缺失或量。可獲得同時(shí)進(jìn)行這種多重目標(biāo)序列 分析即稱為目標(biāo)序列多重檢測(cè)的技術(shù)，從而提高處理能力。
目前還沒有在如糖尿病情況下血糖含量測(cè)量等常規(guī)基礎(chǔ)上進(jìn)行這種 類型分析。通常需要機(jī)構(gòu)完善的實(shí)驗(yàn)室，還必須采用細(xì)致的規(guī)程，以避 免交叉污染并確保所得結(jié)果的可靠性，即將試驗(yàn)的假陽性或假陰性讀數(shù) 減至最低。然而，由于仍涉及大量經(jīng)培訓(xùn)和監(jiān)督人員的許多手工勞動(dòng)， 因而本領(lǐng)域仍需要克服目前DNA或RNA分析方法的上述缺點(diǎn)。尤其是 已知RNA分析非常難，因?yàn)榇髿庵泻褪炀毞治鰡T手上存在少量RNA所 以很易于發(fā)生污染。而且，目前的分析方法既費(fèi)力又耗時(shí)。典型地，由
于取樣、從樣本中離析DNA或RNA、隨后對(duì)樣本中目標(biāo)序列存在、缺
失或量分析的化驗(yàn)、對(duì)所獲得任何結(jié)果的處理和對(duì)結(jié)果相應(yīng)展現(xiàn)等各個(gè)
系統(tǒng)間的處理，傳統(tǒng)DNA或RNA分析的有效程序約需要六個(gè)小時(shí)。 用于DNA檢測(cè)的基于盒體的系統(tǒng)已被公開。
如美國專利5,882,903公開的一種DNA檢測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有 一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)室的第一組件和包括多個(gè)流體室的第二組件。每一流體 室均裝有DNA檢測(cè)過程中所使用的流體。這些流體包括清洗流體、溶解 流體和含有擴(kuò)增緩沖劑及合適引物的擴(kuò)增液。反應(yīng)室用于進(jìn)行如清洗、 溶解和擴(kuò)增等不同檢測(cè)步驟。
已知盒體的第一組件為盤形元件，第二組件為可放在盤形元件外部 的環(huán)形元件。所述盤形元件包括在其周邊的外圓柱形密封面，外圓柱形 密封面緊靠環(huán)形元件內(nèi)圓柱形密封面放置。在密封面中設(shè)置流體開口以 使流體室與反應(yīng)室流體連通，使得不同流體可在它們之間交換。
已知盒體的缺點(diǎn)在于第一和第二組件必須被非常精密地制造，以設(shè) 置第一和第二密封面之間的適當(dāng)密封。因此重要的是第一和第二組件必 須相對(duì)于彼此可活動(dòng)，以使第一組件和第二組件的不同流體開口可流體 連通，但同時(shí)當(dāng)?shù)谝唤M件的流體開口與第二組件的流體開口流體連通時(shí) 應(yīng)獲得適當(dāng)?shù)拿芊狻Ｓ捎趯?duì)第一和第二組件尺寸的精確要求，盒體易于 不適當(dāng)密封，從而造成第一和第二組件之間的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)置沒有上述問題的盒體。
該目的通過依照權(quán)利要求1前序部分的盒體實(shí)現(xiàn)，其特征在于，盒 體包括用于沿著第一密封面的方向偏壓第二密封面的偏壓裝置。通過沿 著第一密封面方向偏壓第二密封面，可能在這些密封面之間獲得導(dǎo)致更 好密封的更好配合。例如偏壓裝置可包括可在所述方向上對(duì)第二元件的 至少一部分施加力的彈簧狀元件。
所述偏壓裝置可包括在第一元件或第二元件的一個(gè)中，或兩個(gè)元件 中。但偏壓裝置也可設(shè)置為單獨(dú)部分。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二元件包括沿著垂直于第二密封面的方向至少 是柔性的柔性部分。通過設(shè)置沿著垂直于第二密封面的方向至少是柔性 的柔性部分，第二密封面可更易于緊靠第一密封面放置。因此，在該實(shí) 施例中，無需整個(gè)第二元件沿著第一密封面的方向被偏壓。
在一個(gè)實(shí)施例中，第二元件包括兩個(gè)或多個(gè)柔性部分，柔性部分分 別具有第二流體開口和相關(guān)第二密封面、且分別沿著垂直于相應(yīng)第二密
封面的方向至少是柔性的。通過為不同流體開口和相關(guān)密封面設(shè)置不同 的柔性部分，更易于在第一和第二元件之間獲得適當(dāng)密封，因?yàn)閷?duì)于流 體開口的每一組合，第一和第二密封面可緊靠放置，而與第一和第二元 件的其他流體開口和相關(guān)密封面無關(guān)。
在一個(gè)實(shí)施例中，第一元件和第二元件中的每個(gè)包括兩個(gè)或多個(gè)流 體開口、及對(duì)應(yīng)的第一和第二密封面，第一和第二密封面中的每個(gè)大體 是扁平的，第一和第二密封面的每個(gè)的平面分別大體上相互平行。在該 實(shí)施例中，所有密封面大體上相互平行，使得沿著特定方向(通常沿著
第一元件方向)移動(dòng)或偏壓第二元件將改善所有第一與第二密封面之間 的密封。在一個(gè)實(shí)施例中，第一元件是盒體的主體部分，第二元件是包括一 個(gè)或多個(gè)熱循環(huán)室的PCR本體。在優(yōu)選實(shí)施例中，可提供多個(gè)不同的PCR本體，可選用其中一個(gè)PCR本體與盒體的主體部分相連。這些不同的PCR 本體可例如包括不同數(shù)目的反應(yīng)室、不同尺寸的反應(yīng)室和/或特別設(shè)計(jì)用 于檢測(cè)特定量細(xì)菌等的不同組的引物。當(dāng)用戶使用這種與主體部分相連的單獨(dú)PCR本體時(shí)，必須易于正確 地將PCR本體放置并鎖定在主體部分上。為確保易于獲得PCR本體的流 體開口與主體部分之間的適當(dāng)密封，從而有利于利用本發(fā)明，因此PCR 本體的流體開口的密封面被偏壓至盒體的主體部分的相關(guān)密封面。在一個(gè)實(shí)施例中，所述偏壓裝置包括將第二元件鎖定在第一元件上 的鎖定機(jī)構(gòu)。通過將偏壓裝置與鎖定機(jī)構(gòu)組合，在第一和第二元件連接 時(shí)可在單一操作中將第二元件鎖定在第一元件上，并沿第一元件的第一 密封面的方向偏壓第二元件的第二密封面。鎖定機(jī)構(gòu)可包括鎖定第一元 件和第二元件的任何適當(dāng)裝置，如快接、搭扣和螺釘裝置等。在一個(gè)實(shí)施例中，在連接之后，第二元件可相對(duì)于第一元件至少在 第一和第二流體開口流體連通的第一位置、與流體連通被阻隔的第二位 置之間移動(dòng)。在盒體特定實(shí)施例中，例如兩處理室之間的流體連通可被 暫時(shí)封閉。由于上述結(jié)構(gòu)，可利用第一元件向第二元件的轉(zhuǎn)換以(暫時(shí)) 關(guān)閉兩個(gè)流體開口之間的流體連通。這樣，由于無需單獨(dú)的閥機(jī)構(gòu)，兩 相連處理室之間需要很少空間。這特別有利，因?yàn)檩^少的多余流體將被 從一個(gè)處理室泵送至另一個(gè)處理室。在一個(gè)實(shí)施例中，至少第一和第二元件被設(shè)置有分別包括第一流體 開口和密封面或第二流體開口和密封面的密封元件，閥元件被構(gòu)造成在 第一位置在第一和第二流體開口之間提供流體連通，并在第二位置阻隔 流體連通，閥元件還被構(gòu)造成在第一和第二位置相對(duì)環(huán)境密封第一和第 二流體開口。本發(fā)明提供適于檢測(cè)DNA和/或RNA存在、缺失或量的盒體。DNA 和/或RNA存在、缺失或量的檢測(cè)表征例如基因、基因的等位基因、基 因特征或失調(diào)、多態(tài)性、單核苷酸多態(tài)性(SNP)的存在、缺失或量、或 生物體中外源DNA或RNA存在，即生物體中病原體或細(xì)菌的存在、缺 失或量。通過本發(fā)明可開發(fā)出用于制備治療被診斷疾病的制劑的合適藥 物。例如，在來自生物體(如人類)的樣本(如血液)中檢測(cè)出病原體 (如病毒)可作出診斷和相應(yīng)的治療(如抗生素)。盒體可以是能裝于可再用儀器中的可更換型。這種盒體可以是一次 性、在經(jīng)過清洗之后可循環(huán)利用或可再用。通過設(shè)置可更換的盒體，所 有可與樣本接觸的部分均可在檢測(cè)過程結(jié)束后從儀器中取出，且盒體可互換或在下次使用前被清洗。在其它實(shí)施例中，盒體可為每次使用后被 清洗的可再用儀器的整體部分。在特定實(shí)施例中，儀器包括用以控制離析裝置、擴(kuò)增裝置和/或檢測(cè) 裝置的控制單元?？刂茊卧茏詣?dòng)控制DNA的離析、DNA的擴(kuò)增和擴(kuò)
盒體包括一個(gè)或多個(gè)室，在檢測(cè)過程中樣本被容納在室內(nèi)。這種室 可包括用以將樣本引入盒體的引入室、用以溶解樣本中細(xì)胞的溶解室、 用于清洗的清洗室、用于DNA擴(kuò)增的一個(gè)或多個(gè)熱循環(huán)室、以及能進(jìn)行 檢測(cè)的檢測(cè)室。還能設(shè)置單個(gè)室用于實(shí)現(xiàn)所述有關(guān)室的一種或多種功能。 在該實(shí)施例中，引入室、溶解室、清洗室、熱循環(huán)室和檢測(cè)室中的兩個(gè) 或多個(gè)室可結(jié)合在單個(gè)室中。在檢測(cè)過程的不同步驟中，樣本將被放在相應(yīng)室中。為此，在兩個(gè) 處理步驟之間樣本將從一個(gè)室轉(zhuǎn)移至另一室。為實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)移，每一室 通過流體通道至少與另一室連通。在至少一個(gè)但優(yōu)選在每一這些流體通 道中可設(shè)置一個(gè)閥裝置，優(yōu)選地閥裝置通常關(guān)閉流體通道，但在致動(dòng)閥 裝置時(shí)打開流體通道從而使相應(yīng)兩個(gè)室流體連通。閥裝置可被設(shè)計(jì)為單 向閥。在特定實(shí)施例中，閥裝置由閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)。閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)選布置 在可再用儀器中。在特定實(shí)施例中，設(shè)置泵送裝置，用于將樣本或其他任何用于檢測(cè) 過程的流體如溶解緩沖劑、試劑、清洗和離析緩沖劑、預(yù)擴(kuò)增緩沖劑等 從一個(gè)室泵送至另一室。這些泵送裝置可由泵致動(dòng)裝置致動(dòng)，泵致動(dòng)裝 置優(yōu)選布置在可再用儀器中。在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)包括用于數(shù)據(jù)采集的裝置和/或數(shù)據(jù)處理的裝置。這些裝置將用于已檢測(cè)DNA的分析和/或?qū)Y(jié)果的解釋。特別是 在特定實(shí)施例中，數(shù)據(jù)處理裝置能夠?qū)⒛繕?biāo)核酸的存在、缺失或量(或
其組合)與特定診斷聯(lián)系起來。例如這種數(shù)據(jù)處理裝置可以是具有數(shù)據(jù) 庫的計(jì)算機(jī)的形式。在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括用于引入一個(gè)或多個(gè)樣本的裝置。 這種樣本引入裝置可包括如用于從注射器或吸液管等引入樣本的夾持或 對(duì)接機(jī)構(gòu)的任何適用機(jī)構(gòu)，并且例如可包括單向入口閥、隔膜、過濾器 和溢水口。在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)還可包括溶解機(jī)構(gòu)。在可受控制單元控制 的溶解機(jī)構(gòu)中，樣本經(jīng)過處理以提供處于可從樣本中離析的形式的樣本 中的任何核酸。該溶解步驟典型包括細(xì)胞的溶解，以使細(xì)胞和/或核膜破 裂從而釋放出其內(nèi)所包含的核酸。不僅可利用物理或機(jī)械操作裝置進(jìn)行 溶解步驟，還可利用如溶解緩沖劑等化學(xué)裝置進(jìn)行樣本中細(xì)胞的溶解。 可設(shè)置混合裝置來混合樣本和溶解緩沖劑。本領(lǐng)域教科書中己知細(xì)胞溶 解方法。如果需要，這種方法可適用于本系統(tǒng)。溶解步驟產(chǎn)生的任何廢 物均可被丟棄至例如廢物機(jī)構(gòu)。在特定實(shí)施例中，樣本插入機(jī)構(gòu)和溶解機(jī)構(gòu)可被組合。 在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)也可包括有選擇地受控制單元控制的濃縮機(jī)構(gòu)。濃縮機(jī)構(gòu)使得DNA從已溶解樣本中離析。為此，濃縮機(jī)構(gòu)配備如 磁性顆粒等的DNA離析裝置。在該實(shí)施例中，本發(fā)明的DNA或RNA 被吸引到磁性顆粒上。被吸引的核酸物質(zhì)可經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)清洗、排放 和/或凈化步驟，以除去任何不需要的物質(zhì)，如包含在樣本中的生物物質(zhì) 殘余物和非DNA和/或RNA的其他樣本成分。當(dāng)被吸引的DNA或RNA
為所需純度時(shí)，其可從磁性顆粒被解吸或洗提。濃縮機(jī)構(gòu)也可配備用于混合、分離和離析DNA或RNA的物理或機(jī)械操作流體的裝置。在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)也可包括濃縮步驟(即DNA或RNA離析) 所需的試劑，如緩沖劑、清洗液、水、過濾劑、磁珠等。在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)還可包括用于容納濃縮步驟產(chǎn)生的任何廢 物例如用過的緩沖劑、清洗液等的廢物機(jī)構(gòu)。在特定實(shí)施例中，系統(tǒng)的不同廢物機(jī)構(gòu)可以對(duì)不同的目的或容量而 是分離的。在特定實(shí)施例中，此處所述兩個(gè)或多個(gè)廢物機(jī)構(gòu)可被組合以 容納采用本發(fā)明方法產(chǎn)生的所有廢物。在特定實(shí)施例中，該系統(tǒng)還包括有選擇地受控制單元控制的預(yù)擴(kuò)增 機(jī)構(gòu)。例如，預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)可用于增加待分析DNA或RNA的總量。從離 析步驟中得到的DNA或RNA經(jīng)預(yù)擴(kuò)增步驟可增加DNA總量。這是有 利的，尤其在對(duì)離析的DNA進(jìn)行多重測(cè)試以例如在一個(gè)樣本中同時(shí)檢測(cè) 多個(gè)病原體的存在、缺失或量等的多重分析的情況下。本領(lǐng)域有可獲得 的適用技術(shù)以增加DNA量，這通常被稱為全基因組擴(kuò)增。在預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)中，離析和凈化的DNA或RNA可用預(yù)擴(kuò)增緩沖劑進(jìn) 行預(yù)處理，在全基因組擴(kuò)增情況下用酶和DNTPs進(jìn)行預(yù)處理。預(yù)擴(kuò)增機(jī) 構(gòu)可與用于處理材料的廢物機(jī)構(gòu)相連。在特定實(shí)施例中，預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)也可用于進(jìn)行特定核酸檢測(cè)的特定化 驗(yàn)。實(shí)例如Applera (SNPplex)、 Keygene (SNPWave)和MRC-Holland (MPLA)提供的OLA-PCR類技術(shù)。
在特定實(shí)施例中，系統(tǒng)包括擴(kuò)增機(jī)構(gòu)。擴(kuò)增機(jī)構(gòu)可受控制單元控制。 如本文其它地方描述為有選擇地被預(yù)處理的離析DNA在擴(kuò)增機(jī)構(gòu)中經(jīng)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)中的擴(kuò)增處理。擴(kuò)增處理包括使離析DNA與專甩于目標(biāo)核酸的 一組PCR引物、諸如一個(gè)或多個(gè)聚合酶的PCR酶和dNTPs接觸。在特定實(shí)施例中，擴(kuò)增機(jī)構(gòu)有多個(gè)室。多個(gè)室使得離析或預(yù)擴(kuò)增的 DNA或RNA被分成多個(gè)部分并分布在各室。在每一室中，可用不同組 的引物進(jìn)行擴(kuò)增步驟。如此可提供多重分析，因?yàn)橐粋€(gè)樣本可用于不同 目標(biāo)核酸的存在、缺失或量的分析。在多重分析情況下，每一目標(biāo)核酸 的弓(物組配備有可檢測(cè)的不同標(biāo)記，即不同的熒光光譜。在特定實(shí)施例中，系統(tǒng)也可包括用于擴(kuò)增離析DNA的試劑，如酶、 DNTPs等。在特定實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還可包括檢測(cè)機(jī)構(gòu)。檢測(cè)機(jī)構(gòu)可受控制 單元控制。檢測(cè)機(jī)構(gòu)適用于檢測(cè)擴(kuò)增的DNA或RNA并優(yōu)選地檢測(cè)包括 在擴(kuò)增產(chǎn)物中的標(biāo)記。所述檢測(cè)機(jī)構(gòu)可基于標(biāo)記、長度、遷移率、核苷酸序列、質(zhì)量或其 組合進(jìn)行檢測(cè)。在特定實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu)可基于光學(xué)、電化學(xué)、磁性 或遷移率(凝膠電泳)進(jìn)行檢測(cè)。原則上可采用現(xiàn)有技術(shù)已知的任何適 用的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。在特定實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)以采集從檢測(cè)機(jī)構(gòu) 獲得的數(shù)據(jù)。在特定實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還包括用于處理數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)。 在本發(fā)明的一個(gè)方面，提供用于檢測(cè)包括一個(gè)或多個(gè)核酸序列的樣 本中目標(biāo)核苷酸序列存在、缺失和/或量的方法，其中所述方法包括以下 步驟-提供來自生物體的樣本；-進(jìn)行從樣本離析核酸序列的步驟；-進(jìn)行核酸序列(或其部分)的擴(kuò)增步驟從而提供擴(kuò)增子； -在樣本的核酸序列中檢測(cè)與目標(biāo)核苷酸序列對(duì)應(yīng)的擴(kuò)增子的存 在、缺失和/或量。在特定實(shí)施例中，所述方法在本發(fā)明所限定的盒體中進(jìn)行。在特定實(shí)施例中，目標(biāo)核苷酸序列可從包含DNA、基因組DNA、 RNA、 mRNA、 cDNA、轉(zhuǎn)基因DNA等的組中選擇。在特定實(shí)施例中， 生物體是人類、非人類動(dòng)物、微生物或植物。在特定實(shí)施例中，樣本是組織、諸如唾液、精液、血液、尿液的體 液、和/或排泄物。在特定實(shí)施例中，目標(biāo)核苷酸序列為外源序列。在特定實(shí)施例中，目標(biāo)核酸序列為病原體。在特定實(shí)施例中，含有核酸序列的樣本被溶解以釋放所包含的核酸 序列。在特定實(shí)施例中，如本領(lǐng)域已知且標(biāo)準(zhǔn)教科書中所述，溶解的樣 本經(jīng)過一系列清洗和采集步驟，目的是從樣本中離析核酸。這些步驟可 以在單獨(dú)中進(jìn)行或在一系列多重步驟中進(jìn)行。核酸從樣本中離析后，使 用選擇性地檢測(cè)目標(biāo)核酸的引物，使核酸進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)。
核酸擴(kuò)增方法通常使用兩種引物，dNTPs和(DNA)聚合酶。優(yōu)選的擴(kuò)增方法是PCR。 "PCR"或"聚合酶鏈反應(yīng)"是一種用于特定DNA 片段體外酶擴(kuò)增的快速過程。通過加熱樣本，使待擴(kuò)增DNA變性。在 DNA聚合酶和多余脫氧三磷酸核苷存在時(shí)，低聚核苷酸特定地與目標(biāo)序 列引物雜交形成新DNA合成物。 一輪合成導(dǎo)致確切長度的新鏈，就如親 代鏈，可在變性和退火時(shí)與引物雜交。變性、退火和合成的第二循環(huán)產(chǎn) 生兩個(gè)單鏈產(chǎn)物，它們共同組成不連續(xù)的雙鏈產(chǎn)物，恰好為引物兩端之 間長度。這種不連續(xù)產(chǎn)物隨連續(xù)每輪擴(kuò)增呈指數(shù)形式積聚。經(jīng)20至30 個(gè)周期，可獲得不連續(xù)片段的數(shù)以百萬倍的擴(kuò)增。PCR規(guī)程在本領(lǐng)域是 已知的、并且描述在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室教材如Ausubel等人的Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons公司(1995)中?？衫玫钠渌嘀?和/或等溫?cái)U(kuò)增方法包括例如LCR、自主序列復(fù)制(3SR)、 Q-3-復(fù)制酶 介導(dǎo)的RNA擴(kuò)增、滾環(huán)擴(kuò)增(RCA)或鏈置換擴(kuò)增(SDA)。由檢測(cè)器進(jìn)行標(biāo)記的擴(kuò)增子的檢測(cè)以產(chǎn)生檢測(cè)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，檢測(cè)器 依賴于通用系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)序列擴(kuò)增子之間的辨別，但也依賴于引物上呈 現(xiàn)的如熒光或磷光標(biāo)記等標(biāo)記。為辨別樣本中的不同目標(biāo)序列之間的差 別，優(yōu)選利用各相應(yīng)擴(kuò)增子的熒光光譜的差別。在特定實(shí)施例中，至少 有一個(gè)引物包括標(biāo)記，優(yōu)選為前向引物包括一個(gè)標(biāo)記。標(biāo)記可從一大群 組中選擇，其中包括如染料、載色體或酶的熒光和/或磷光基團(tuán)、抗原、 重金屬、磁探頭、磷光基團(tuán)、放射性標(biāo)記、化學(xué)發(fā)光基團(tuán)或電化學(xué)檢測(cè) 基團(tuán)。在特定實(shí)施例中，標(biāo)記為熒光或磷光染料。這種染料的實(shí)例是FAM、 HEX、 TET、 J0E、 NED和(ET-) R0X。染料如FITC、 Cy2、德州紅(TexasRed)、 TAMRA、 Alexa f luor 488TM、氟硼熒FL、若丹明(Rhodamine) 123、 R6G、氟硼熒530、 AlexafluorTM532。通過采用分別包含不同標(biāo)記的不同引物組，通過使用附加標(biāo)記可增 加樣本中可被辨別的目標(biāo)序列數(shù)目、及因此是樣本中可被檢測(cè)的目標(biāo)序 列數(shù)目。在一個(gè)樣本中可被用于多重方法的標(biāo)記最大數(shù)目主要通過可用 檢測(cè)平臺(tái)的檢測(cè)容量限度進(jìn)行控制。在特定實(shí)施例中，使用具有對(duì)樣本中目標(biāo)序列有選擇性而對(duì)任何其 它序列沒有選擇性的至少一個(gè)前向和至少一個(gè)后向引物的聚合酶鏈反應(yīng) 進(jìn)行擴(kuò)增。在特定實(shí)施例中，前向或后向引物的至少一個(gè)被標(biāo)記。 在特定實(shí)施例中，擴(kuò)增步驟可被檢測(cè)樣本中核酸的化驗(yàn)搶先或替代。 在特定實(shí)施例中，擴(kuò)增子基于標(biāo)記、長度、遷移率、核苷酸序列、 質(zhì)量或其組合被檢測(cè)。在特定實(shí)施例中，擴(kuò)增子基于光學(xué)、電化學(xué)或磁性被檢測(cè)。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)的透視圖； 圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意方框圖； 圖3顯示了根據(jù)本發(fā)明的盒體的實(shí)施例的(圖4中B-B)示意橫截 面圖；圖4顯示了圖3中實(shí)施例的示意頂視/ (圖3中A-A)橫截面圖； 圖5顯示了根據(jù)本發(fā)明PCR盤可能實(shí)施例的更詳細(xì)頂視圖6顯示了圖5中PCR盤的橫截面圖；圖7顯示了根據(jù)本發(fā)明的密封元件的透視詳圖；和 圖8顯示了通過鎖定機(jī)構(gòu)與盒體主體部分相連的PCR盤的透視圖， 所述鎖定機(jī)構(gòu)包括偏壓裝置。
具體實(shí)施方式
圖1顯示了用于檢測(cè)包括一個(gè)或多個(gè)核酸序列的樣本中目標(biāo)核苷酸 序列存在、缺失和/或量的系統(tǒng)的實(shí)施例，所述系統(tǒng)通常以參考序號(hào)1表 示。所述系統(tǒng)包括具有殼體3(部分剖開)的可再用儀器2。儀器2中設(shè)置有凹部4。可更換盒體5被可拆卸地設(shè)置在該凹部4 中。盒體5可以是可再用、可再生或一次性的。為了可進(jìn)行檢測(cè)，盒體5包括用于引入樣本的引入裝置、用于離析 DNA的離析裝置、用于擴(kuò)增DNA的擴(kuò)增裝置、以及用于檢測(cè)擴(kuò)增的DNA 的檢測(cè)裝置。所述引入裝置、離析裝置、擴(kuò)增裝置和/或檢測(cè)裝置可布置 在盒體上和/或在可再用儀器中。通常優(yōu)選地將在儀器2中布置系統(tǒng)1所 有通常不與樣本接觸的部分。在檢測(cè)全過程中樣本被容納在作為起作用 盒體的盒體中。以下描述引入裝置、離析裝置、擴(kuò)增裝置和/或檢測(cè)裝置的布置的優(yōu) 選實(shí)施例。但是，其它實(shí)施例也是可能的。儀器2包括以下將描述的用于自動(dòng)控制檢測(cè)過程不同步驟的控制單 元7。
此外，所述儀器2包括用于致動(dòng)布置在盒體上的不同元件的一個(gè)或 多個(gè)致動(dòng)機(jī)構(gòu)。這些致動(dòng)機(jī)構(gòu)可包括用于致動(dòng)用于泵送流體的一個(gè)或多 個(gè)泵送裝置的一個(gè)或多個(gè)泵送裝置致動(dòng)機(jī)構(gòu)、用于致動(dòng)在盒體流體通道 中布置的一個(gè)或多個(gè)閥的一個(gè)或多個(gè)閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)、以及用于設(shè)置盒體一 個(gè)或多個(gè)部分的例如旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)的例如機(jī)械致動(dòng)機(jī)構(gòu)等其它致動(dòng)機(jī)在儀器中設(shè)置可檢測(cè)DNA存在、缺失禾n/或量的檢測(cè)機(jī)構(gòu)。為此DNA可放在布置在盒體上的檢測(cè)室中。檢測(cè)機(jī)構(gòu)可根據(jù)由現(xiàn)有技術(shù)已知的光 學(xué)、電化學(xué)或磁性原理工作。也可應(yīng)用任一其它適用的檢測(cè)方法。儀器可還包括數(shù)據(jù)采集機(jī)構(gòu)和數(shù)據(jù)處理機(jī)構(gòu)，分別用于采集從檢測(cè) 機(jī)構(gòu)獲得的數(shù)據(jù)和處理這些數(shù)據(jù)。儀器2包括支承盒體5的載體6。所述載體6可在較低位置(該處顯 示載體)和較高位置之間沿著垂直方向移動(dòng)。在較低位置，盒體5可被 放在載體6上或從載體6取下。較高位置是在檢測(cè)過程中盒體5被放置 的工作位置。在該較高位置，盒體被夾緊在載體6與布置在盒體上例如 泵送裝置、閥、機(jī)械裝置等的多個(gè)機(jī)構(gòu)之間，且檢測(cè)室可與布置在儀器2 中的例如泵送裝置、閥、其它機(jī)械致動(dòng)機(jī)構(gòu)等對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)相互 配合。在一替代實(shí)施例中，包括對(duì)應(yīng)機(jī)構(gòu)的儀器2的一部分也可能朝向或 遠(yuǎn)離儀器2中的盒體移動(dòng)。
圖2是示意方框圖，顯示了使用依照本發(fā)明方法的檢測(cè)過程的不同處理步驟。該示意圖用于說明盒體5的主要結(jié)構(gòu)以及儀器2和盒體5之間的關(guān)系。在第一步驟("樣本插入")中，樣本被引入盒體5中。為此，盒體5 包括樣本通過其可被引入盒體5中的引入機(jī)構(gòu)。引入機(jī)構(gòu)可為例如用于 從針筒或吸管等引入樣本的任一適用機(jī)構(gòu)，并可包括容納或?qū)訖C(jī)構(gòu)、 單向入口閥、隔膜、過濾器和溢流口。在引入樣本后，該樣本可被導(dǎo)入引入室。在第二步驟("溶解")中，樣本被處理，以在樣本中設(shè)置處于可從樣 本中被離析的形式的任何核酸。該溶解步驟典型地包括細(xì)胞的溶解，以 使細(xì)胞和/或核膜破裂從而釋放其中所包含的核酸。溶解步驟在作為溶解 機(jī)構(gòu)一部分的溶解室中進(jìn)行。該溶解室例如通過流體通道與樣本引入機(jī) 構(gòu)流體連通。可設(shè)置泵送裝置，用于從引入室向溶解室泵送樣本。在一優(yōu)選實(shí)施例中，引入室和溶解室為同一室。在一個(gè)實(shí)施例中，溶解機(jī)構(gòu)包括用于溶解步驟的物理或機(jī)械操作裝 置。在另一實(shí)施例或同一實(shí)施例中，如溶解緩沖劑等化學(xué)制品(也)可 用于溶解樣本中的細(xì)胞。這種溶解緩沖劑可在使用前裝在與溶解室流體連通的單獨(dú)的溶解緩沖劑容器中。在連接溶解緩沖劑容器與溶解室的流 體通道中可設(shè)置閥，優(yōu)選為單向閥。可設(shè)置用于混合的裝置以混合樣本和溶解緩沖劑。這些混合裝置可 由所述儀器致動(dòng)。
在儀器2的控制單元的控制下進(jìn)行溶解及可能的混合。所述閥和泵 送裝置通過布置在儀器2中的閥和泵送裝置致動(dòng)機(jī)構(gòu)被致動(dòng)。溶解步驟所產(chǎn)生的任何廢物流體可被丟棄至例如盒體中可能存在的 廢物機(jī)構(gòu)。這種廢物機(jī)構(gòu)可體現(xiàn)為與溶解室流體連通的廢物室。在第三 步驟("濃縮")中，布置在盒體中的濃縮機(jī)構(gòu)使得DNA從溶解的樣本中離析。為此，濃縮機(jī)構(gòu)可配備例如磁性顆粒等用于DNA離析的裝置。所述濃縮步驟在與溶解室流體連通的濃縮室中進(jìn)行。在溶解室與濃 縮室之間流體通道中，設(shè)置閥使得僅在需要時(shí)流通通過流體通道是可能 的。所述閥可被儀器中設(shè)置的閥致動(dòng)裝置致動(dòng)。在本實(shí)施例中，本發(fā)明的DNA或RNA被吸引在磁性顆粒上。被吸 引的核酸材料可經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)清洗、排水和/或凈化步驟以去除任何不 需要材料，例如樣本中包含的殘余生物材料以及非DNA和/或RNA的其 它樣本成分。該清洗和凈化步驟顯示為圖2中第四步驟"清洗和凈化"。 但是"清洗和凈化"步驟也可被視為"濃縮"步驟的一部分。當(dāng)被吸引 的DNA或RNA為所需純度，它可被從磁性顆粒解吸或洗提。清洗和凈 化步驟在清洗室中進(jìn)行。在本實(shí)施例中該清洗室與濃縮室相同。但是， 在其它實(shí)施例中可設(shè)置單獨(dú)的室。盒體5設(shè)置有用于分別容納清洗緩沖劑和洗提緩沖劑的一個(gè)或多個(gè) 清洗緩沖劑和洗提緩沖劑容器。這些清洗緩沖劑與洗提緩沖劑容器均與 清洗室流體連通，而且提供流體連通的每一流體通道均被設(shè)置有閥，優(yōu) 選為單向閥?？蔀闈饪s步驟即DNA或RNA離析所需的其它試劑設(shè)置相 似容器。
濃縮機(jī)構(gòu)的閥由儀器2的閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)且可受控制單元7控制。在一替代實(shí)施例中，濃縮機(jī)構(gòu)也可配備用于混合、分離并離析DNA 或RNA的物理或機(jī)械式流體操作裝置。這種物理或機(jī)械操作裝置可由儀 器2致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)且可受儀器的控制單元7控制。例如用過的緩沖劑、清洗液等濃縮步驟產(chǎn)生的任何廢物可被導(dǎo)入廢 物機(jī)構(gòu)。作為盒體一部分的該廢物機(jī)構(gòu)與溶解機(jī)構(gòu)中所述的廢物機(jī)構(gòu)可 為相同廢物機(jī)構(gòu)。作為替代，溶解步驟和濃縮步驟的廢物機(jī)構(gòu)可以不同， 以用于不同目的或容積。在第五步驟("預(yù)擴(kuò)增")中，通過使用預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)可增加待分析的 DNA或RNA總量。從離析步驟至預(yù)擴(kuò)增步驟獲得的受試DNA或RNA 可增加DNA總量。這是有利的，特別是對(duì)離析DNA進(jìn)行多重試驗(yàn)的多 重分析情況下，例如同時(shí)檢測(cè)一個(gè)樣本中多種病原體的存在、缺失或量 時(shí)。預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)包括在其中進(jìn)行預(yù)擴(kuò)增的預(yù)擴(kuò)增室。預(yù)擴(kuò)增室與濃縮室 和/或清洗室可以是相同室或不同室。預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)受控制單元7控制。在預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)中，離析和凈化的DNA或RNA可用預(yù)擴(kuò)增緩沖劑進(jìn) 行預(yù)處理，在全基因組擴(kuò)增的情況下用酶和DNTPs進(jìn)行預(yù)處理。使用前， 該預(yù)擴(kuò)增緩沖劑容納在與例如清洗室的前一處理室流體連通的緩沖劑容 器中。閥可設(shè)置在流體通道中，提供流體連通。預(yù)擴(kuò)增機(jī)構(gòu)可與用于處理材料的廢物機(jī)構(gòu)連接。在第六步驟("擴(kuò)增")中，離析的DNA在擴(kuò)增機(jī)構(gòu)中被擴(kuò)增處理， 本文其它地方描述為有選擇地被預(yù)處理。擴(kuò)增處理包括使離析的DNA與
專用于目標(biāo)核酸的一組PCR引物、諸如一個(gè)或多個(gè)聚合酶的PCR酶和dNTPs接觸。為此擴(kuò)增機(jī)構(gòu)包括多個(gè)擴(kuò)增室。多個(gè)擴(kuò)增室使得離析或預(yù)擴(kuò)增的 DNA或RNA被分成多個(gè)部分、并分布在各室。在每一室中可利用不同 組引物進(jìn)行擴(kuò)增步驟。按照這種方式，提供多重分析，因?yàn)榭蓪?duì)一個(gè)樣 本進(jìn)行不同目標(biāo)核酸的存在、缺失或量的分析。在多重分析的情況下， 每一目標(biāo)核酸的引物組可配備有可檢測(cè)到的不同標(biāo)記,例如具有不同的熒 光光譜。盒體可包括試劑容器，以容納用于擴(kuò)增離析DNA的試劑，例如酶、 DNTPs等。在最終步驟("檢測(cè)")中，檢測(cè)擴(kuò)增DNA或RNA、以及優(yōu)選地為被 包括在擴(kuò)增產(chǎn)物中的檢測(cè)標(biāo)記。為此系統(tǒng)1包括檢測(cè)機(jī)構(gòu)。該檢測(cè)機(jī)構(gòu) 包括布置在盒體5上的檢測(cè)室。檢測(cè)機(jī)構(gòu)其它部分可布置在如上所述可 再用的儀器2中。檢測(cè)室與一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)增室流體連通，以便同時(shí)或此 后由一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)增室引入DNA或RNA。在流體通道中可設(shè)置將檢測(cè) 室與 一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)增室連通的閥。檢測(cè)機(jī)構(gòu)可受控制單元7控制。檢測(cè)機(jī)構(gòu)可基于標(biāo)記、長度、遷移 率、核苷酸序列、質(zhì)量或其組合進(jìn)行檢測(cè)。在特定實(shí)施例中，檢測(cè)機(jī)構(gòu) 可基于光學(xué)、電化學(xué)、磁性或遷移率(凝膠電泳)等原理進(jìn)行檢測(cè)。原則 上可使用現(xiàn)有技術(shù)己知的任一適用檢測(cè)機(jī)構(gòu)。所檢測(cè)信息可通過數(shù)據(jù)采集裝置采集、并由數(shù)據(jù)處理裝置處理，以 進(jìn)行例如特定診斷。
在盒體中的所有流體流可通過盒體內(nèi)設(shè)置的泵送裝置獲得。這種泵 送裝置可基于壓縮或膨脹盒體內(nèi)空間尤其是各個(gè)處理室即引入室、溶解 室、預(yù)擴(kuò)增室、清洗和凈化室、擴(kuò)增室和檢測(cè)室的空間、以及各個(gè)試劑 容器的空間工作。這些泵送裝置也可為任一其它適用類型。盒體中的泵送裝置由儀器2中設(shè)置的泵送裝置致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)。這些 泵送裝置致動(dòng)機(jī)構(gòu)受控制單元7控制。在不同處理室即引入室、溶解室、預(yù)擴(kuò)增室、清洗和凈化室、擴(kuò)增 室和檢測(cè)室、以及各個(gè)試劑容器之間的流體通路或通道中可設(shè)置閥，以 僅在需要時(shí)允許流動(dòng)。由于多數(shù)流體將僅沿一個(gè)方向通過流體通道，閥 優(yōu)選為單向閥。閥由優(yōu)選布置在儀器2中的閥致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)。如上所述的所有步驟可受控制單元7控制。圖3和圖4更詳細(xì)顯示了通常以參考序號(hào)10表示的盒體實(shí)施例，其中可進(jìn)行如上所述的方法。盒體包括具有許多處理室和下文將描述的流 體處理系統(tǒng)的通用部分ll。以下依照當(dāng)用于檢測(cè)包括一個(gè)或多個(gè)核酸序列的樣本中目標(biāo)核苷酸序列的存在、缺失和/或量的檢測(cè)方法被執(zhí)行時(shí)的使用順序描述盒體10的不同部分。包括在盒體10中的第一特定應(yīng)用部分為預(yù)溶解機(jī)構(gòu)12。該預(yù)溶解機(jī) 構(gòu)12配置為將樣本處理至可被盒體10處理的特定狀態(tài)。例如樣本可以例如干血塊的固態(tài)形式提供，而盒體被設(shè)計(jì)為處理流 體狀態(tài)的樣本。此時(shí)樣本在可被盒體處理之前必須被轉(zhuǎn)為流體狀態(tài)?？?通過在預(yù)溶解機(jī)構(gòu)12的培養(yǎng)基中提供適用酶進(jìn)行這種處理。本領(lǐng)域已知 這種處理例如胰蛋白酶化。通過提供可與通用部分11連接的預(yù)溶解機(jī)構(gòu)， 可實(shí)現(xiàn)樣本處理至所需狀態(tài)，而無需在處理后轉(zhuǎn)移樣本，于是避免造成 污染的風(fēng)險(xiǎn)。樣本處理至所需狀態(tài)可在預(yù)溶解機(jī)構(gòu)與通用部分11連接之 前或之后進(jìn)行。當(dāng)樣本己處于可被盒體處理的狀態(tài)而無需處理樣本時(shí)，預(yù)溶解機(jī)構(gòu) 也可顯示為樣本引入機(jī)構(gòu)。由于樣本引入機(jī)構(gòu)被設(shè)計(jì)為與通用部分11連接以將樣本引入盒體10，樣本引入機(jī)構(gòu)用于將樣本引入盒體而不會(huì)造成任何污染危險(xiǎn)。當(dāng)樣本被引入盒體10時(shí)，其可被泵送至溶解室13。盒體10的通用 部分ll包括流體處理裝置，流體處理裝置包括用于泵送樣本至不同處理 室的泵和閥。通常通用部分11包括兩個(gè)主體元件14、 15，它們相對(duì)緊靠 設(shè)置且中間有柔性膜16。兩主體元件14、 15包括凹部，所述凹部連同柔 性膜16可形成泵送室、閥、流體通道、流體儲(chǔ)存站等。在附圖所示盒體中，樣本主要被保持在柔性膜之上，而泵17和閥18 主要從柔性膜16底側(cè)被致動(dòng)。流體可通過移動(dòng)柔性膜被泵送進(jìn)入或流出 室，以分別增大或減室內(nèi)空間。通過將空氣或流體引入柔性膜16與元件 15之間的空間，柔性膜可例如被移動(dòng)?？諝饣蛄黧w可通過通道19被引入。 其他泵送室也可以相應(yīng)方式被用作泵送室。也可使用用于移動(dòng)柔性膜的 其它裝置例如機(jī)械致動(dòng)器等。閥可被空氣或流體壓力、機(jī)械致動(dòng)或任一 其它適用致動(dòng)機(jī)構(gòu)致動(dòng)。柔性膜16相對(duì)于元件14的移動(dòng)也可用于打開
或閉合閥座，由此例如在閥閉合位置，柔性膜16保持緊靠元件14的通 道端。具有上述類型的用于處理流體的泵17和閥18的這種基于盒體的系 統(tǒng)本身以前已經(jīng)被公開，但是并非用于本發(fā)明用途。其中可參考 US6156270 、 USD37164 、 USD351913 、 US6382923 、 US6663359 、 US6416293、 US4865584和US4479760。在溶解室13中，樣本如以上與圖2相關(guān)的步驟2所述將被溶解。設(shè) 置溶解儲(chǔ)存器20，用于在溶解緩沖劑被泵送入溶解室之前儲(chǔ)存溶解緩沖 劑。在溶解步驟后，樣本可被泵送至第二處理室21，其中樣本可如上所 述依照歩驟3被濃縮、并依照步驟4被清洗和凈化。設(shè)置流體儲(chǔ)存器22， 用于儲(chǔ)存在清洗和凈化步驟中可被使用的不同清洗和凈化緩沖劑。這些 流體儲(chǔ)存器22通過閥與第二處理室21流體連通。在也可在第二處理室21或室23中進(jìn)行的可能預(yù)擴(kuò)增(如與圖2相 關(guān)的步驟6所述)之后，樣本可被引入PCR本體24。該P(yáng)CR本體24為盒體第二特定應(yīng)用部分。PCR本體24為圓盤形， 并利用快接連接25與通用部分11連接。PCR本體24包括六個(gè)熱循環(huán)室26，使得可同時(shí)對(duì)樣本進(jìn)行六個(gè)PCR 處理。這種PCR擴(kuò)增處理如與圖2相關(guān)的上述步驟6所述。每一熱循環(huán) 室26具有至少一個(gè)特定引物。PCR本體25可從均包括不同組引物、不同數(shù)目的室和/或不同室尺 寸或幾何形狀的一組不同類型PCR本體中選擇。例如包括引物的PCR本 體可根據(jù)待檢測(cè)的細(xì)菌/抗性組選擇，所述選擇可專用于特定測(cè)定或用于 例如歐洲、亞洲或非洲等特定地域。弓l物通過例如噴墨印制方法被點(diǎn)印在熱循環(huán)室壁上，使得在PCR本 體儲(chǔ)存過程中無需采取特殊措施以避免引物流出PCR本體，這例如就是 如果使用流體狀態(tài)引物的情況。在這種情況下，可設(shè)置密封或單獨(dú)的密 封室，用于在使用前容納引物以及任一其它特定應(yīng)用流體。擴(kuò)增步驟之后，擴(kuò)增的DNA或RNA、及優(yōu)選地是包括在擴(kuò)增產(chǎn)物 中的標(biāo)記被泵送至檢測(cè)機(jī)構(gòu)27。該檢測(cè)機(jī)構(gòu)或至少其一部分為盒體10 的第三特定應(yīng)用部分，其為單獨(dú)部分且可與通用部分ll連接。在所示實(shí) 施例中檢測(cè)機(jī)構(gòu)通過快接連接與通用部分11連接。根據(jù)檢測(cè)方法和/或檢測(cè)裝置的類型(如本申請(qǐng)中所述；特別是與圖 2相關(guān)描述的步驟六)，檢測(cè)機(jī)構(gòu)可從對(duì)每一相應(yīng)檢測(cè)方法專門設(shè)計(jì)的一 系列不同特定應(yīng)用檢測(cè)機(jī)構(gòu)選出。在一些情況下，將被用于盒體10中的檢測(cè)機(jī)構(gòu)的類型依賴于用于擴(kuò) 增處理的PCR本體類型。PCR本體的選擇將自動(dòng)得到檢測(cè)機(jī)構(gòu)的選擇。通用部分11和特定應(yīng)用部分設(shè)置有識(shí)別機(jī)構(gòu)，使得在通用和特定應(yīng) 用部分裝配后，可檢查是否形成正確組合。可使用更先進(jìn)的識(shí)別系統(tǒng)， 例如包括可被自動(dòng)檢查并甚至可被追蹤歷史的識(shí)別標(biāo)簽的RF標(biāo)簽。作為 在盒體中處理樣本過程中的一個(gè)步驟，這種檢查和歷史追蹤可由可再用 儀器的控制單元控制。具有通用部分和一個(gè)或多個(gè)特定應(yīng)用部分的本盒體的結(jié)構(gòu)的附加優(yōu) 點(diǎn)是，通用部分與每一特定應(yīng)用部分之間的連接可易于制成不透氣的， 使得樣本與盒體中使用的其它流體所在的全部空間與外界環(huán)境封閉。這 樣可避免樣本引入盒體、以及在其中處理過程中的樣本污染，因?yàn)闃颖?處于具有自身內(nèi)部壓力的封閉環(huán)境中，樣本的處理可獨(dú)立于直接環(huán)境中 的空氣壓力，也獨(dú)立于諸如濕度的其它環(huán)境條件。這使得樣本處理可能 更加可靠?？梢韵胂?，依照本發(fā)明的盒體可包括與以上提出的特定應(yīng)用部分不 同的其它特定應(yīng)用部分。盒體中這種其它的單獨(dú)的特定應(yīng)用部分的應(yīng)用 應(yīng)視為屬于本發(fā)明范圍內(nèi)。這種特定應(yīng)用部分的實(shí)例可包括用于容納例 如酶、試劑和用于特定應(yīng)用的其它化學(xué)物質(zhì)等流體的流體容器、用于特 定應(yīng)用的具有不同幾何特征或尺寸的混合機(jī)構(gòu)和其它機(jī)械操縱機(jī)構(gòu)。本發(fā)明也可用于須經(jīng)預(yù)處理或被保存在盒體其它部分不適合或不需 要的特定溫度下的盒體特定部分。例如，提供可用于預(yù)處理或儲(chǔ)存在不 同位置、且可因此在使用前與盒體通用部分連接的單獨(dú)流體容器可能是 非常有用的，因?yàn)榱黧w不必在開放環(huán)境中從容器被轉(zhuǎn)移至盒體，該部分 尤其是其中流體的污染危險(xiǎn)可被避免。即使相同部分用于許多不同應(yīng)用中，這種單獨(dú)部分的使用被認(rèn)為是 本發(fā)明范圍內(nèi)的特定應(yīng)用。這種單獨(dú)部分的實(shí)例是用于容納在盒體上使用前必須被儲(chǔ)存在低溫下的被稱為PCR主混合液的單獨(dú)流體容器。在盒體即將被引入可再用的儀器之前，單獨(dú)流體容器通過例如快接連接與盒 體通用部分連接。圖5和圖6更詳細(xì)地顯示了基本為盤形的PCR本體，其整體以參考 序號(hào)30表示。PCR本體30包括六個(gè)熱循環(huán)室31，它們均能在PCR處理 過程中容納流體。PCR本體30包括環(huán)形主體部分32和六個(gè)指狀柔性部 分33。本文中指狀是指柔性部分33在一端(在此情況下是徑向外端)與 環(huán)形主體部分32連接，而相反端是自由端，即未與PCR本體30任一部 分固定連接。換句話說，柔性部分33僅在一側(cè)與環(huán)形主體部分32連接， 而另一側(cè)是自由的。由于該指狀結(jié)構(gòu)，柔性部分33在垂直于盤形PCR 本體30主平面的方向(圖6中向上或向下方向)是柔性的。在熱循環(huán)室31底側(cè)設(shè)置有流體開口 34，以使在熱循環(huán)室31和盒體 另一部分的處理室之間可形成流體交換。該流體開口 34位于柔性部分33 其遠(yuǎn)離環(huán)形主體部分32的一端，以使該流體開口 34和相應(yīng)密封面35可 在PCR本體30與其相連的盒體主體部分的方向被偏壓。該柔性部分33 的偏壓可通過偏壓裝置獲得。這些偏壓裝置可包括在PCR本體30和/或 盒體主體部分中。在本實(shí)施例中，偏壓裝置包括在也可用于鎖定盒體主 體部分的PCR本體30的單獨(dú)鎖定機(jī)構(gòu)中。該鎖定機(jī)構(gòu)還將參照?qǐng)D7進(jìn) 行描述。通過偏壓柔性部分33、或至少流體開口 34及相應(yīng)密封面35的位置， 獲得PCR本體30和盒體主體部分之間的更好密封。這種適當(dāng)密封是重 要的，因?yàn)椴捎眠@種方式可避免盒體中包含的流體的泄漏，更重要地可 避免該流體的污染。此外，由于如上所述盒體優(yōu)選為封閉系統(tǒng)，尤其當(dāng) 盒體流體系統(tǒng)內(nèi)的壓力大于外界環(huán)境(空氣)壓力時(shí)，PCR本體向盒體 主體部分的偏壓防止泄漏和污染。在圖5和圖6所示的實(shí)施例中，密封 面35大體相互平行放置,其優(yōu)點(diǎn)是向主體部分偏壓整個(gè)PCR本體改善了 所有流體開口 34相對(duì)于主體部分的密封。通過如上所述的多個(gè)柔性部分 33可進(jìn)一步改善密封。此時(shí)，更詳細(xì)描述PCR本體30的結(jié)構(gòu)。PCR本體30包括元件36，所述元件包括環(huán)形主體部分32和六個(gè)柔性部分33。六個(gè)柔性部分33中 均設(shè)置有凹部，凹部限定了熱循環(huán)室31的底部和各側(cè)面。在元件36頂 部布置箔片37以限定熱循環(huán)室31上側(cè)。箔片37可為柔性的，使得當(dāng)流 體被泵送進(jìn)入熱循環(huán)室中時(shí)，箔片37被伸展以使熱循環(huán)室31中空間增 加。箔片37的彈性隨后被用于泵送流體流出熱循環(huán)室31返回。此時(shí)柔 性箔片37被設(shè)計(jì)為由于熱循環(huán)室31中提供的壓力向外伸展，元件36中 設(shè)置的凹部可大體上比圖7實(shí)施例所示較小，或甚至可被忽略。箔片37可通過例如使用膠、(雙面)膠帶、焊接或熔化等己知方法 與元件36連接。也可使用更具剛性的材料替代箔片以封閉凹部形成熱循 環(huán)室31。但是，考慮到其上述伸展性能且重量輕，箔片為優(yōu)選。而且， 箔片或其它材料可制成透明的，以使熱循環(huán)室31內(nèi)部可見，和/或采用特 定顏色作為代碼表示例如特定組引物的PCR本體類型。元件36優(yōu)選地在注塑模制工藝中由塑料制成，但是，元件36也可 用任一其它適用材料及任一適用工藝制成。箔片37也優(yōu)選地由塑料材料 制成。PCR本體30還包括密封元件38和一部分流體開口 34，所述密封元 件包括密封面35。密封元件38優(yōu)選地由例如橡膠等適合作為密封材料的 相對(duì)柔軟的材料制成。通過設(shè)置單獨(dú)密封元件38，當(dāng)密封元件38的材料
和形狀可為密封特別設(shè)計(jì)時(shí)，PCR本體30和盒體主體部分之間的密封可 被改善。將PCR本體30連接在盒體主體部分上之后，PCR本體30可相對(duì)盒 體主體部分在流體開口 34與盒體主體部分上的流體開口流體連通的第一 開通位置、與流體開口 34和盒體主體部分上相應(yīng)的流體開口之間的流體 連通被閉合的第二閉合位置之間旋轉(zhuǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，在 幵通和閉合位置處，PCR本體30和盒體主體部分之間均須充分密封以防 止泄漏和污染。因此，對(duì)開通和閉合位置，密封元件38在開通位置(圖 6左側(cè))和閉合位置(圖6右側(cè))均被設(shè)置適當(dāng)密封面35。在圖7中更 詳細(xì)顯示密封元件38。通過在開通和閉合位置之間相對(duì)盒體主體部分移動(dòng)PCR本體30，這 兩部分之間的轉(zhuǎn)換作為閥。由于無需單獨(dú)閥機(jī)構(gòu)以開通和/或閉合熱循環(huán) 室31與盒體主體部分之間的流體連通，這是有利的。由于使用相對(duì)少量 流體，這在本發(fā)明應(yīng)用中特別有利。單獨(dú)閥機(jī)構(gòu)的存在將要求額外流體 空間，該額外空間在流體通過閥機(jī)構(gòu)被泵送后需要充滿流體。該流體此 后則不能再用于PCR處理中。在圖5和圖6所示實(shí)施例中，所有流體開口 34在開通位置與盒體主 體部分的流體開口流體連通，而對(duì)所有流體開口 34流體連通在閉合位置 被閉合。在一替代實(shí)施例中，可使一些流體開口34的開通位置與其它流 體開口 34的閉合位置對(duì)應(yīng)，即一些流體開口 34與主體部分流體連通、 而其它流體開口 34閉合。也可設(shè)置多個(gè)開通和/或閉合位置，以選擇性地 使一個(gè)或多個(gè)流體開口34與主體部分流體連通，而其它流體開口被閉合。
例如，對(duì)具有六個(gè)熱循環(huán)室的PCR本體，可具有三個(gè)流體開口與主體部 分流體連通而另外三個(gè)流體開口被閉合的第一開通位置、另外三個(gè)流體 開口與主體部分流體連通而最初三個(gè)流體開口被閉合的第二開通位置、 以及所有流體開口均被閉合的閉合位置。同一 PCR本體也可包括七個(gè)位 置，包括例如所有流體開口被閉合的閉合位置、以及流體開口中選定的 一個(gè)與主體部分流體連通而其它流體開口被閉合的六個(gè)開通位置。在本 實(shí)施例中，優(yōu)選地同時(shí)開通所有流體開口 34，以使在一次泵送動(dòng)作過程 中所有熱循環(huán)室可被充入相同量流體。在PCR本體30的環(huán)形主體部分32的外周設(shè)置凹部39，以使PCR 本體30相對(duì)盒體主體部分的旋轉(zhuǎn)位置已知。為此，在盒體中設(shè)置可被放 在凹部39中的凹口 。凹部39也可被用于在開通和閉合位置之間旋轉(zhuǎn)PCR 本體30。但是在本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)通過鎖定機(jī)構(gòu)(如圖8所示)被傳遞 至PCR本體30。在本實(shí)施例中，PCR本體30包括在六個(gè)不同柔性部分33上的六個(gè) 熱循環(huán)室31。根據(jù)PCR本體30的實(shí)際應(yīng)用，可設(shè)置具有相同或不同容 量的不同數(shù)目的熱循環(huán)室31。在一個(gè)柔性部分33上可設(shè)置一個(gè)或多個(gè)這 種熱循環(huán)室31。在該實(shí)施例中，也可使一個(gè)熱循環(huán)室31包括兩個(gè)或多個(gè) 流體開口 34或者一個(gè)流體開口 34與兩個(gè)或多個(gè)熱循環(huán)室31連通。對(duì)于 PCR本體30這種實(shí)施例，具有與PCR本體連接的特定數(shù)目的流體開口 的盒體的一個(gè)通用主體部分可易于用于具有不同數(shù)目的熱循環(huán)室的PCR 本體。
圖8顯示了具有十個(gè)熱循環(huán)室的PCR本體40的透視圖，其中每一熱循環(huán)室設(shè)置在連接到盒體主體部分41的柔性部分43上。為了將PCR 本體40鎖定在盒體主體部分41上，設(shè)置鎖定機(jī)構(gòu)42，鎖定機(jī)構(gòu)42通過 盤形PCR本體40中心放置。鎖定機(jī)構(gòu)42與盒體主體部分41具有快接 連接，但也可使用任意其它適用連接裝置例如螺釘或搭扣裝置。鎖定機(jī) 構(gòu)42包括多個(gè)呈彈簧元件44形式的偏壓裝置，偏壓裝置分別向主體部 分41偏壓PCR本體柔性部分43之一。此外，由于PCR本體相對(duì)鎖定機(jī) 構(gòu)42僅可被放在一個(gè)位置，圖8所示鎖定機(jī)構(gòu)42被設(shè)計(jì)為固定PCR本 體40旋轉(zhuǎn)位置。由于柔性部分43在它們被偏壓方向是柔性的，彈簧元件44推動(dòng)PCR 本體的密封面緊靠主體部分41的相應(yīng)密封面。這在主體部分41與PCR 本體40之間提供適當(dāng)密封，并由此之防止系統(tǒng)的流體泄漏和/或污染。鎖定機(jī)構(gòu)42的頂端45被設(shè)計(jì)成與可再用儀器中的致動(dòng)器連接，用 于致動(dòng)PCR本體40在開通與閉合位置之間的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將清楚的是，如上所述在PCR本體40與盒體的主體部分41之間的本發(fā)明連接也可被用于在盒體中使用、且在檢測(cè)處理過程中在它們之間進(jìn)行流體交換的兩元件的任何其它組合。所有這些實(shí)施 例均落在本發(fā)明范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測(cè)包括一個(gè)或多個(gè)核酸序列的樣本中目標(biāo)核苷酸序列的存在、缺失和/或量的盒體，所述盒體包括可相互連接的第一元件和第二元件，所述第一元件包括至少第一流體開口和第一密封面，所述第二元件包括至少第二流體開口和第二密封面，其中，在第一元件和第二元件連接時(shí)，第一流體開口和第二流體開口可成流體連通地放置、且第一密封面和第二密封面可相互緊靠地放置以密封第一流體開口與第二流體開口之間的流體連通，其特征在于，所述盒體包括用于沿著第一密封面方向偏壓第二密封面的偏壓裝置。
2. 如權(quán)利要求1所述的盒體，其特征在于，第二元件包括沿著垂直于第二密封面的方向至少是柔性的柔性部分。
3. 如權(quán)利要求2所述的盒體，其特征在于，第二元件包括兩個(gè)或多 個(gè)柔性部分，柔性部分分別具有第二流體開口和相關(guān)的第二密封面、并 且分別沿著垂直于相應(yīng)第二密封面的方向至少是柔性的。
4. 如權(quán)利要求1至3任一所述的盒體，其特征在于，所述第一元件 和第二元件中的每個(gè)包括兩個(gè)或多個(gè)流體開口 、以及對(duì)應(yīng)的第一密封面 和第二密封面，第一密封面和第二密封面中的每個(gè)大體上是平坦的，第 一密封面和第二密封面中的每個(gè)的平面分別大體上相互平行。
5. 如權(quán)利要求1至4任一所述的盒體，其特征在于，第二元件是盤 形、并包括環(huán)形主體部分和多個(gè)指狀柔性部分，每一柔性部分的一端與 主體部分連接、且柔性部分的相反端是自由的，所述相反端包括第二流 體開口和第二密封面。
6. 如權(quán)利要求1至5任一所述的盒體，其特征在于，第一元件是盒 體的主體部分，第二元件是包括一個(gè)或多個(gè)熱循環(huán)室的PCR本體。
7. 如權(quán)利要求6所述的盒體，其特征在于，每一第二流體開口是所述一個(gè)或多個(gè)熱循環(huán)室中的一個(gè)熱循環(huán)室的入口和出口 。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的盒體，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)熱 循環(huán)室中的每個(gè)由主體與柔性箔片之間的空間形成，所述柔性箔片在所 述空間邊緣與所述主體結(jié)合，第二流體開口與所述空間流體連通。
9. 如權(quán)利要求1至8任一所述的盒體，其特征在于，偏壓裝置包括 在將第二元件鎖定在第一元件上的鎖定機(jī)構(gòu)中。
10. 如權(quán)利要求9所述的盒體，其特征在于，鎖定機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè) 彈簧元件，以便沿著第一密封面的方向偏壓第二密封面。
11. 如權(quán)利要求1至IO任一所述的盒體，其特征在于，在連接之后， 第二元件相對(duì)于第一元件至少在第一流體開口和第二流體開口流體連通 的第一位置、與流體連通被阻隔的第二位置之間移動(dòng)。
12. 如權(quán)利要求IO所述的盒體，其特征在于，在第一元件和第二元 件連接之后，第二元件可相對(duì)第一元件繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，其中，第一元 件和第二元件分別包括大體上布置在繞旋轉(zhuǎn)軸線的圓上的兩個(gè)或多個(gè)流 體開口。
13. 如權(quán)利要求11或12所述的盒體，其特征在于，第一密封面或第 二密封面中的至少一個(gè)由相對(duì)柔軟材料制成。
14. 如權(quán)利要求11至13任一所述的盒體，其特征在于，第一元件和 第二元件中的至少一個(gè)設(shè)置有密封元件，所述密封元件分別包括第一流 體開口和密封面或第二流體開口和密封面，閥元件被構(gòu)造成在第一位置 提供第一流體開口與第二流體開口之間的流體連通、并在第二位置阻隔 流體連通，所述閥元件還被構(gòu)造成在第一位置和第二位置相對(duì)環(huán)境密封 第一流體開口和第二流體開口 。
15. 如權(quán)利要求8和11任一所述的盒體，其特征在于，鎖定機(jī)構(gòu)被 構(gòu)造成用于在第一位置與第二位置之間移動(dòng)第二元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)包括一個(gè)或多個(gè)核酸序列的樣本中目標(biāo)核苷酸序列的存在、缺失和/或量的盒體。盒體包括可相互連接的第一元件和第二元件，第一元件包括至少第一流體開口和第一密封面，第二元件包括至少第二流體開口和第二密封面。在第一元件和第二元件連接時(shí)，第一流體開口和第二流體開口可成流體連通地放置、且第一密封面和第二密封面可相互緊靠地放置以密封第一流體開口與第二流體開口之間的流體連通。本發(fā)明特征在于，盒體包括用于沿著第一密封面方向偏壓第二密封面的偏壓裝置。
文檔編號(hào)B01L3/00GK101213022SQ200680023864
公開日2008年7月2日 申請(qǐng)日期2006年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月30日
發(fā)明者A·W·D·M·范登·比加特, C·范哈格, D·G·A·謝弗, M·德容, R·C·德·吉爾 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司