[发明专利]用于快速样品处理和分析的装置和方法

说明书

本文提供了用于快速处理和分析样品的装置和方法。具体地，在测定中将小体积样品(例如，核酸样品)暴露于装置内的不同温度区(例如，与所述不同温度区接触)以处理(例如，扩增)和/或分析(例如，定量)所述样品。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年5月24日提交的美国临时专利申请序列号62/510,503的优先权，所述申请以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本文提供了用于快速处理和分析样品的装置和方法。具体地，在测定中将小体积样品(例如，核酸样品)暴露于装置内的不同温度区(例如，与所述不同温度区接触)以处理(例如，扩增)和/或分析(例如，定量)所述样品。

背景技术

核酸测试提供检测和诊断感染性疾病的方法以及许多其他用途。最广泛应用和最可靠的核酸测试方法采用聚合酶链反应(PCR)。PCR的局限性在于其需要一个小时或更多时间来使反应溶液循环通过多个温度，所述多个温度可以相差30℃或更多。定量或实时PCR(qPCR或RT-PCR)花费甚至更长时间，因为在每个热循环期间或之间必须读取荧光读数。执行qPCR所需的长处理时间和电能使得其无法用于必须快速而准确地作出诊断的许多情形中。

典型的qPCR方案将以下操作执行30至50个循环：将测试溶液加热到95℃，然后冷却到60℃，之后读取荧光读数。在典型的热循环中，加热和冷却步骤在具有热电冷却器(TEC)的塑料管中完成，所述TEC通过管子的壁将热量泵入和泵出测试溶液。这类热循环仪导致PCR程序效率低下。

发明内容

本文提供了用于快速处理和分析样品的装置和方法。具体地，在测定中将小体积样品(例如，核酸样品)暴露于装置内的不同温度区(例如，与所述不同温度区接触)以处理(例如，扩增)和/或分析(例如，定量)所述样品。

在一些实施方案中，本文提供了装置，所述装置包括：样品容器、第一温度区、第二温度区和穿梭机构；其中穿梭机构使样品容器在第一温度区与第二温度区之间物理地移动。在一些实施方案中，本文提供了装置，所述装置包括：样品容器、第一温度区、第二温度区和穿梭机构；其中穿梭机构使第一温度区和第二温度区物理地移动来接触样品容器。在一些实施方案中，第一温度区和第二温度区各自包括温度调节器(例如，加热器)，在穿梭机构使样品容器物理地移动到第一温度区和第二温度区中(或将温度区物理地移动到样品容器)时使样品容器与所述温度调节器接触(或紧密接近所述温度调节器(例如，＜5mm、＜4mm、＜3mm、＜2mm、＜1mm、＜0.9mm、＜0.8mm、＜0.7mm、＜0.6mm、＜0.5mm、＜0.4mm、＜0.3mm、＜0.2mm、＜0.1mm，))。在一些实施方案中，温度调节器在温度区内维持固定温度。在一些实施方案中，温度调节器是被配置成在使用期间(例如，当与样品容器接触时，当与样品容器相邻时，在不存在样品容器的情况下等)维持恒定或接近恒定的温度(例如，＜10％波动、＜5％波动、＜2％波动、＜1％波动、＜0.5％波动、＜0.2％波动、＜0.1％波动)的任何部件。在一些实施方案中，装置还包括检测区，其中穿梭机构使样品容器在第一温度区、第二温度区和检测区之间物理地移动。在一些实施方案中，温度区中的一者或两者也是检测区。在一些实施方案中，装置还包括检测区，其中穿梭机构使第一温度区、第二温度区和检测区物理地移动来接触样品。在一些实施方案中，检测区包括荧光计或图像传感器。在一些实施方案中，穿梭机构包括伺服系统。在一些实施方案中，穿梭机构包括步进马达。在一些实施方案中，穿梭机构包括DC马达和位置传感器。在一些实施方案中，样品容器包括能够容纳液体样品的孔。在一些实施方案中，样品容器包括能够吸收液体样品的多孔材料。在一些实施方案中，样品容器包括能够通过毛细管力进行填充的通道。在一些实施方案中，本文提供了处理样品(例如，包含靶核酸的样品)的方法，所述方法包括：(a)将样品放置于本文描述的装置的样品容器中；以及(b)允许样品容器在第一温度区和第二温度区中暴露(例如，与所述第一温度区和第二温度区接触)预定时间。