[发明专利]用于热循环生物样本的装置、包括该装置的监测仪器以及使用该装置热循环生物样本的方法

说明书

本发明涉及一种用于扫描装置的光学测量单元、一种扫描装置以及一种用于操作扫描装置、实现生物样本的高通量样本分析的方法，其中照明系统用于发射至少两个不同照明波长范围的光，并且其中成像系统用于检测至少两个不同检测波长范围的光，以便检测视野内的电磁辐射，从而确定样本在所述视野内的定位。

技术领域

本发明整体涉及样本分析诸如生物样本分析技术领域，并且进一步涉及生物样本的高通量分析技术领域。特别地，本发明涉及一种用于扫描装置的光学测量单元、一种扫描装置以及一种用于操作扫描装置的方法。

换言之，本发明涉及一种光学测量单元，该光学测量单元布置成测量光的强度。更详细地讲，光学测量单元涉及DNA分析领域，其中光学测量单元布置成测量或检测生物样本所发射的光的强度。生物样本可以是聚合酶链反应(PCR)的产物，特别是在数字PCR(dPCR)过程中生成的产物。检测或测量的光可以是生物样本由于激发而发射的荧光。光学测量单元通常包括照明系统和成像系统。照明系统布置成发射光并且照亮所关注区域。成像系统布置成检测所关注区域内的光。例如，光学测量单元为扫描装置的组成部分。扫描装置可以是酶标仪，其布置成承载具有多个孔的板，在这些孔中布置有生物样本。

背景技术

生物样本通常由医院或私人执业的医务人员从患者身上采集，以实施实验室分析，例如测定所采集样本中不同成分的浓度水平。因此，术语“样本”和“生物样本”是指可能包含所关注分析物的一种或多种材料，其中生物样本可源自任何生物来源，诸如生理体液，包括血液、唾液、眼球晶状体液、脑脊髓液、汗液、尿液、粪便、精液、母乳、腹水液、粘液、滑膜液、腹膜液、羊水、组织、培养的细胞等，并且其中样本可疑似包含某些抗原或核酸。

对于许多生物、生化、诊断或治疗应用，能够准确测定反应混合物中包含的生物样本中某种物质或化合物(诸如上述某些抗原或核酸)的含量或浓度至关重要。为准确地实现这一目标，近年来开发出多种方法，诸如众所周知的聚合酶链反应(PCR)，其例如呈实时PCR、数字PCR(dPCR)或多重PCR的形式，能够在体外合成生物样本中的核酸，由此可特异性地复制DNA片段，即该方法是一种复制或扩增样本中DNA或RNA小片段的经济有效的方法。这些扩增DNA或RNA片段的方法的发展已在基因分析以及许多遗传疾病的诊断或病毒载量的检测中带来了巨大的益处。

在典型的PCR实施过程中，通过重复一系列步骤的循环来扩增特定的靶核酸，在这些步骤中，反应混合物中存在的核酸(a)在相对较高的温度(例如在高于90℃并且通常为94-95℃的变性温度)下变性，以分离双链DNA；然后(b)将反应混合物冷却至短寡核苷酸引物与单链靶核酸结合的温度(例如在约52-56℃的退火温度)，使引物结合至分离的DNA链，以便提供模板(退火)，然后(c)使用聚合酶延伸/延长引物，例如在约72℃的延伸温度下延伸，以形成新的DNA链，使得原始核酸序列得到复制。重复的变性、退火和延伸循环(通常约25至30次重复循环)导致样本中存在的靶核酸数量呈指数增加，其中加热和冷却样本的时间对总处理时间具有重要的影响。

数字聚合酶链反应(数字PCR、DigitalPCR、dPCR或dePCR)是对常规聚合酶链反应方法的生物技术改进，可用于直接定量并且克隆扩增包括DNA、cDNA或RNA的核酸链。dPCR与PCR之间的主要区别在于测量核酸量的方法，其中前一种方法比PCR更精确，但经验不足的使用者也更容易出错。“数字”测量定量且离散地测量某个变量，而“模拟”测量则基于测量模式外推某些测量结果。PCR对单个样本进行一次反应。dPCR也在样本内进行一次反应，但是样本被分为多个分区，并且反应在每个分区中单独进行。这种分离能够更可靠地收集核酸并且实现灵敏的核酸量测量。已经证明，该方法可用于研究基因序列的变异，诸如拷贝数变异或点突变，并且通常用于样本的克隆扩增，即所谓的“新一代测序”。