[发明专利]用于进行和监测化学反应的集成装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求享有下列专利申请的权益：

1)于2007年12月6日提交的申请号为60/996,817的美国临时专利申请；

2)于2008年3月31日提交的申请号为61/064,871的美国临时专利申请；以及

3)于2008年6月23日提交的申请号为PCT/SG2008/000222的PCT申请，

上述每一申请的全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及一种用于进行和监测化学反应、尤其是核酸扩增反应的装置及方法。

背景技术

Cepheid提供了一种以GeneXpert^TM为商标名称的用于实时聚合酶链反应(PCR)的集成系统。该系统可自动进行样品制备，并在一个连接到该系统上的专用样品盒(cartridge)中执行DNA提取步骤。所述样品盒包括薄的菱形的反应容器。反应容器的侧壁设置光学窗口，用于从视觉上询问反应容器中所含的内容物。所述系统包括光激励和探测组件以及两个对置的加热板，所述加热板用于当反应容器容纳在所述加热板之间时对反应容器进行加热。系统中设置有用于冷却所述加热板的风扇。所述系统可执行实时PCR所需要的加热和冷却循环，并可探测在同一样品盒中的多目标核酸的存在。

发明内容

已经意识到，可对传统的用于进行和监测化学反应的系统加以改进与简化。例如，基座系统的结构可加以简化。此外，已经意识到，可提供一种集成装置，在该装置中，样品制备、预处理、反应以及探测可全部在原位执行。还可取的是，提供一种用于进行和监测化学反应的装置，其性能提高、结构相对简单、成本相对低廉或者具有这些特性的组合。根据本发明的一个方案，提供了一种用于进行和监测化学反应的装置。所述装置包括：基座；热循环器，其安装在所述基座上；多个导热的接纳器，其安装在所述热循环器上并与所述热循环器进行热传递，接纳器中的每一个均包括限定具有开口端的内腔的不透明主体、第一窗口和第二窗口；样品盒，其可拆卸地安装在所述接纳器上，所述样品盒包括多个透光的反应容器，并包括连接到所述反应容器上用于加工(processing)和输送流体的导管，所述反应容器分别通过所述内腔的开口端而容纳在所述接纳器的内腔中；光发射器，其安装在所述基座上，用于通过所述反应容器的第一窗口照射所述反应容器；以及光探测器，其安装在所述基座上，用于选择性地接收与探测从所述反应容器通过所述接纳器的第二窗口发射出的光。所述光探测器可包括单个的光电倍增管(PMT)。所述装置可包括安装在所述基座上的透镜，该透镜用于把从所述反应容器发射出的光聚焦到所述PMT上。所述装置可包括多个光发射器，每一光发射器被定位为用于将从光发射器发射出的光引向相应的一个第一窗口。可以设置多个光发射器，这些光发射器中的每一个被定位为照亮相应的一个反应容器。每一反应容器可具有基本柱形的形状。所述接纳器的内腔可大体呈柱形。每一接纳器的第一和第二窗口可被配置为减少从所述第二窗口接收到的光通过所述第一窗口向所述光探测器的传输。所述接纳器可包括三个接纳器。所述光发射器可包括发光二极管。所述热循环器可包括冷却器和加热器。所述冷却器可以是热电冷却器。所述加热器可以是电加热器。所述冷却器和加热器可以集成为一体。所述装置可包括安装在所述基座上的散热器，并且所述热循环器可安装在所述散热器上。所述装置包括控制器，该控制器与所述热循环器通信以用于控制所述热循环器。所述控制器可与所述光探测器通信以响应于由所述光探测器对光的探测而接收信号。所述控制器可控制所述热循环器以响应于接收所述信号而选择性地对所述反应容器进行加热或冷却。所述装置可包括多个滤光器，每一滤光器均定位在所述光发射器与相应的一个接纳器之间。所述装置可包括定位在所述接纳器与所述光探测器之间的滤光器。所述接纳器可由铜或黄铜制成。所述样品盒的导管可包括被配置用于制备与处理(treating)待反应或待探测的样品的导管以及用于将所述样品输送到一个或多个所述反应容器中的导管。所述样品盒的反应容器中的至少一个可包含反应混合物。所述反应混合物可以是核酸扩增反应混合物。所述反应混合物可以为聚合酶链反应混合物。

根据本发明的另一方案，提供了一种包括前面段落中描述的装置和与所述装置通信的用户接口的系统。所述装置能够产生输出，而所述用户接口能够接收所述输出并且基于该输出显示信息。所述输出可包括反映由所述探测器探测到的光信号的输出。