[发明专利]用于检测和量化分析物的系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2014年9月11日提交的美国临时专利申请第62/049,313号的优先权，其通过引用整体合并于此。

技术领域

本技术总体而言涉及分子检测领域。具体地，该技术涉及用于检测收集的样品中一种或多种特定分析物的存在、不存在和/或量的微流体装置、系统和方法。

背景技术

确定样品中核酸、蛋白质和/其他感兴趣分子的存在、不存在和/或量的传统技术经常需要昂贵的实验设备和训练有素的医药专业人员的专业知识。因此，这样的分析通常在实验室或医疗机构内进行。例如对于检测人或其他动物体内或环境中的病原体、疾病、感染、用药过量和中毒的存在，这种分子检测可能是重要的。遗憾的是，现今，在进行适当的测试之前并且在结果产生和分析之前人们可能会面临长久的等待。由于长久的等待和到达实验室或者医疗机构的不便，因此疾病和感染甚至在识别疾病或者感染的存在之前就常常蔓延并且可能导致实质性损害。

发明内容

显着需要改进的分子检测和量化技术。需要能够以比现在使用的常规装置花费更少的时间和运用更少的技术专长来检测感兴趣的分子的装置。需要消费者能够在非临床环境例如在学校、就业场所和家中使用的分子检测技术。还需要这样的分子检测技术，即消费者在进入药房或医疗机构时可以使用并且可以迅速产生结果使得结果在消费者与药剂师或者保健医生交谈时可利用。还需要被配置为最小化生物危害风险的消费者靶向分子检测装置。本文中公开的各实施方案可以满足这些需求中的一个或多个。

本公开的一方面涉及用于检测分子的系统。在各实施方案中，该系统包括盒装置、可拆卸地耦接到盒装置的读取器装置和样品收集装置。在一些实施方案中，盒装置包括：盒外壳，其具有限定多个储存器的内部屏障、分析通道和输入管道；以及耦接到或设置在盒外壳内的电路板，所述电路板形成分析通道的一个壁并且具有设置在分析通道的一部分中的多个传感器。在一些实施方案中，读取器装置包括：与传感器对齐的磁铁；电耦接到传感器的电路；以及具有其上储存指令的存储器的处理器。在这样的实施方案中，读取器装置还包括读取器外壳，其中设置有磁铁、电路和处理器，读取器外壳限定接纳至少一部分样品分析盒的对接口(dock)。在一些实施方案中，样品收集装置的尺寸被设计成至少部分地安装在输入管道内。此外，在一些实施方案中，分子检测系统还包括声波处理组件，其电耦接到电路并且与多个储存器中的第一个对齐。该声波处理组件可以形成盒装置或读取器装置的一个组件，并且可以部分地或全部地由压电式换能器构成。

本公开的另一方面涉及样品分析盒。在一些实施方案中，该盒包括外壳和设置在外壳之上、之下或者之内的电路板。在一些实施方案中，外壳具有限定多个储存器的内部屏障、分析通道和输入管道。多个储存器包括第一储存器，其至少部分地填充有包含样品制备试剂的第一液体体积；和另一储存器，其至少部分地填充有包含化学底物的液体体积。在一些实施方案中，多个储存器另外还包括一个至少部分地填充有包含清洗液的液体体积的储存器。在某些实施方案中，输入管道从外壳表面的孔延伸至第一储存器，并且，多个储存器中的每一个至少有时与分析通道成流体连通。在某些实施方案中，电路板包括与分析通道的一部分对齐的多个传感器。

在一些这样的实施方案中，样品制备试剂包括具有表面结合亲和分子的多个磁性颗粒、多种检测试剂(detector agent)，以及多种试剂，以促进进入目标分析物以及目标分析物与表面结合亲和分子之间的结合和目标分析物与检测试剂之间的结合。在其他实施方案中，盒还包括设置在输入管道和第一储存器之间的膜。一些这样的实施方案的膜干燥储存磁性颗粒、检测试剂、结合剂和/或其他样品制备试剂中的一种或多种，储存所述试剂直到膜破裂，此时所述试剂进入到第一储存器中。其他实施方案的膜干燥储存多种竞争性结合试剂，每种竞争性结合试剂包括与信号传导剂结合的预结合目标分析物。在这样的实施方案中，样品制备试剂包括具有表面结合亲和分子的多个磁性颗粒和多种试剂以促进进入目标分析物并且促进将表面结合亲和分子与目标分析物或竞争性结合试剂结合。在一些这样的实施方案中，在膜破裂之前，将样品制备试剂储存在第一储存器中；在其他实施方案中，在膜破裂之前，将一种或多种样品制备试剂储存在膜上。

在各实施方案中，多个磁性颗粒可以包括两种或更多种尺寸的磁性颗粒，每一种尺寸的磁性颗粒具有不同的表面结合亲和分子，使得每一种尺寸的磁性颗粒结合到不同的目标分析物。