[发明专利]样本分析方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于处理和分析样本的方法和执行所述方法的设备。具体地说，本发明涉及外壳内顺序处理步骤的组合。本发明可以用于需要用一种或多种试剂处理样本的任何样本分析。本发明与DNA分析特别相关。

背景技术

在许多技术领域中，材料的样本必须从样本源被取走和进行分析，之后常常用一种或多种化学试剂处理或者暴露于特定物理条件。例如，在广泛的技术领域和产业中对生物样本的DNA分析的需求很大。

首先必须从其样本源获取样本，化学地和物理地处理样本以制备包含在样本中的DNA，然后将DNA与试剂混合以开始DNA特异性反应(例如标准PCR方法)，和用物理和化学方法分析这样的反应的产物。有许多已知的实验室方法和装置可用于实现单独步骤，但是没有一种能够在实验室环境之外执行单一装置内必要和复杂的处理。

此外，常常必须分析大量的样本，例如在食品加工生产线中。所以理想的是使用至少可以部分自动化的取样和分析方法。

与一些样本处理和分析技术有关的一个问题是获得分析结果所需的时间。例如，生物样本的标准PCR分析典型地耗时2-6小时。为了满足在许多产业中使用的系统和处理的要求，需要速度快的取样和分析方法。    

特别在人体健康和食品产业中，健康和安全的严格规定意味着不得发生样本之间的交叉感染。所以理想的是使用不可再用的和一次性的取样和分析设备。

此外，理想的是操作者无需高水平的专门技能和训练就能分析样本。具有嵌入其中的装备和材料的完全配套设备消除了已知取样和处理装置的操作者对高技能和经验水平的需要。完全配套设备也具有能够储存延长时间的优点。

所以本发明的目的是提供一种样本分析的方法，所述方法至少部分克服上述问题或缺点中的任何一个，或者至少提供有用的选择。

发明内容

在本发明的一个方面中提供了一种用于分析样本的方法，所述方法包括：

a)将样本引入到管道中，其中所述管道具有至少一种样本处理试剂，所述试剂由固态或半固态疏水材料包封；

b)施加热量使得所述固态或半固态材料液化；

c)使样本处理试剂沿着所述管道移动，从而允许样本处理试剂与样本接触并且与样本反应以形成产物混合物；和

d)检测产物混合物中产物的存在，并且可选择地测量产物的浓度。

样本可以是在检测和测量之前需要用其他试剂进行处理的生物或非生物化学物质的任何样本。

在本发明的一个优选实施例中样本包含DNA。本发明特别适合于DNA的PCR分析。样本的典型例子包括制造的DNA样本和血液、血清、唾液、尿液和乳汁的样本，以及从骨、粪便、脂肪、肉、毛发、皮肤、植入材料、微生物或微生物栖息地获得的提取物。

所述至少一种样本处理试剂可以是DNA分析所需的一种或多种化学或生物化学试剂的包封水溶液，包括寡核苷酸、脱氧核苷三磷酸和耐热DNA聚合酶。

优选地，所述固体或半固态材料是蜡或油脂，例如石蜡，其与样本、试剂或产物的任何水溶液相分离。

所述检测步骤可以使用任何合适的手段来检测或测量产物的浓度，但是优选地使用光电子手段。

优选地，所述光电子手段是样本和连接到微处理器的光学检测器之间的光路。

优选地，通过向所述管道施加增加的或减小的压力使所述至少一种样本处理试剂沿着所述管道移动。

在本发明的优选实施例中根据以下步骤分析包含DNA的生物样本：

1)将样本引入到所述管道的一端中，其中由固态或半固态疏水材料包封的试剂的水溶液和PCR试剂的冻干混合物包含在所述管道内；

2)加热所述管道使得所述固态或半固态疏水材料液化以释放试剂的水溶液，从而试剂的水溶液接触PCR试剂的冻干混合物并且再水合PCR试剂，从而PCR试剂的水性混合物形成；

3)通过向所述管道施加压力使PCR试剂的水性混合物沿着所述管道沿正向移动，从而PCR试剂的水性混合物接触样本并且与样本混合以形成样本混合物；

4)然后通过向所述管道施加减小的压力使样本混合物沿着所述管道沿反向移动，从而样本混合物处于变性区中，在所述变性区中混合物被加热以使包含在样本中的DNA变性；

5)然后通过向所述管道施加减小的压力使包含变性DNA和PCR试剂的混合物进一步沿着所述管道沿反向移动到退火区，并且从混合物抽取热量以将包含在混合物内的寡核苷酸引物退火到变性DNA；

6)通过向所述管道施加减小的压力使包含退火DNA的溶液沿着所述管道移动到检测区并且光电子地确定DNA浓度；