用于样本分离的改进的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将样本分离为多个子样本的方法和装置。特别地，本发明涉及一种配置为将所述样本分置到子反应的方法，例如出于进行聚合酶链反应(PCR)过程的目的。
【背景技术】
[0002]在获利巨大的PCR市场中，数字PCR(dPCR)是一种强大的新兴技术。在许多生物医学研宄领域和诊断学领域，PCR，尤其是实时PCR是不可缺少的步骤，并且是检测核酸(例如RNA和DNA)目标的最灵敏的方法。实时PCR由于其能够计量检测到的DNA数目而普及，检测的DNA数目在例如癌症诊断的领域中很重要。数字PCR将实时PCR的计量能力和终点PCR的简单性整合在一起。由于数字PCR能够检测精确到即使是单个DNA分子，因而其是高度灵敏的，这使得其尤其适用在某些应用，例如，检测在母本血浆中的胎儿DNA的遗传畸变，这能够产生蒙古症的非损伤性胎儿检查。
[0003]为了实施dPCR，将典型的PCR溶液分配到大量的非常小的子反应中，以使得每一子反应具有至多为仅仅一份的DNA。在完成PCR之后，一些区域对于PCR产物将呈阳性，而其它的区域将不呈阳性，产生I或者O的结果，从而符合“数字”的定义。然后，使用泊松分布能够计量最初出现的DNA的数量。实时PCR通过在时间上监测PCR(从而符合“实时”的定义)，并进行校正控制而计量DNA，与实时PCR相比，dPCR通过在空间上将反应分割为微小的体积，并对其进行监测而实施计量，不需要校正控制。
[0004]dPCR的灵敏度和准确度仅仅取决于其将PCR样本分配到数以千计的更小的反应中的能力。更大的子反应数目，以及更小的每个子反应的体积，将增强灵敏度和准确度。
【发明内容】
[0005]本发明的第一个方面提供一种装置，其包括:由束在一起的微毛细管筒体形成的毛细管列；所述束配置为紧紧挤住的形式；所述列的第一端形成样本接受表面；其中所述装置配置为通过毛细管作用将所述样本吸引到所述毛细管列内，以使得将样本分置到在所述筒体内的多个子反应中。
[0006]本发明的第二个方面提供一种在毛细管列内布置样本的方法，所述方法包括以下步骤:在所述毛细管列的样本接受表面上布置样本；横跨样本接受表面滑动分配工具，之后；横跨所述表面分配样本，最后；通过毛细管作用将所述样本吸引到所述微毛细管列的筒体内。
[0007]例如，将描述玻璃微毛细管列。应当理解，出于本发明的目的，其它材料可同等适用，包括例如聚碳酸酯的聚合物。
[0008]因此，当溶液样本施加到微毛细管列的一个表面上时，溶液样本接触到在其下面的微毛细管筒体。由于毛细管作用，这些筒体立即吸引溶液，这是液体由于附着力和表面张力而被吸引到狭窄管内的趋势。由于微毛细管筒体非常狭窄，因而毛细管作用足够强烈，以吸进溶液并充满整个筒体。由于毛细管作用，大量的这些筒体被同时充满。最终的结果是，溶液被分配到一系列较小的子反应中。当被组装到容器内，例如具有相对可密封的盖帽的管内时，这就形成了本发明的装置。
[0009]该装置也可以包括分配工具，或者仅仅包括配置为横跨所述表面滑动的滑块，以在所述表面上形成所述样本的薄膜。分配工具可以通过表面张力布置样本，即使用表面张力、附在分配工具上的吸引力，促使该工具与样本接触。之后，通过横跨表面滑动工具，而横跨表面“拉”动样本，促使样本与筒体的更大部分接触，从而增加有效的子反应数目。替换地，分配工具可以横跨表面推样本，从而横跨表面分配样本，与筒体的更大部分接合。
【附图说明】
[0010]将参考随附的附图方便地对本发明进行进一步的描述，所述的附图示意出本发明可能的布置形式。本发明可能具有其它的布置形式，并且方便地，不应当将随附附图的特殊性理解为替代本发明在先描述的一般性。
[0011]图1A和图1B是应用于根据本发明的一个实施方式的装置的微毛细管列的图解视图；
[0012]图1C是应用于根据本发明的进一步的实施方式的装置的微毛细管列的图解视图；
[0013]图2A是根据本发明的一个实施方式的分配工具的按次序的视图；
[0014]图2B是图2A中的分配工具的俯视图；
[0015]图3A是根据本发明的进一步的实施方式的分配工具的按次序的正视图；
[0016]图3B是图3A中的分配工具的俯视图；
[0017]图4A和图4B是根据本发明的进一步的实施方式的装置的各种视图；
[0018]图5A至图5C是根据本发明的进一步的实施方式的装置的各种视图。
【具体实施方式】
[0019]图1A和图1B示出本发明的基本原理。这里的微毛细管列，例如玻璃微毛细管列(GCA) 5包括一束微毛细管筒体7，微毛细管筒体7配置为提供能够在上面放置样本20的表面8。设定微毛细管筒体7的尺寸，以将样本20向下15吸引到筒体7的筒腔10内。在图1B中示出的结果是将样本加入到在GCA5内的子反应25中，以用于随后的处理。在图1C中可以看出实际的实施方式，其中装置35包括容纳在壳体40内的GCA30。通过示例的方式，每一筒体可以具有100微米的直径，该直径可以进一步地减少到10微米。使用玻璃的目的在于，能够将筒体向下拉到在每一筒体内获得所需容积的尺寸，这最易通过玻璃来实现。
[0020]所述束配置为高密度形式，例如配置为挤满的封闭六边形形式。将每个筒体束在一起形成CGA形式，可以提供敞开区域比例，该敞开区域比例为筒体直径与总面积的比例，为80%。敞开区域比例减少至30%，装置内的GCA仍然可以为有效的。受到每一筒体的所需容积的影响，GCA可以具有Imm长或者更长的深度。因此，每个10微米直径、Imm深度的筒体将具有0.1纳升的容积。
[0021]例如，毛细管列可以包含至少200个筒体，并因此进行多达200个子反应。然而，本发明更有益的实施方式可以包括多达5000个筒体，从而达到多至5000个子反应。也可能形成甚至更大的毛细管列，例如包含10000个筒体或者甚至100，000个筒体。
[0022]每个筒体可以具有50纳升的最大容积。如上文中计算的，有用的容积可以为小至0.1纳升，本发明包括低至0.01纳升的筒体容积。
[0023]微毛细管筒体在其两端均敞开，利用毛细管作用将溶液吸引到筒体内并填充筒体，使得溶液分配到较小的子反应内。进一步地，由于GCA由玻璃基体制成，因而每一微毛细管筒体可以做得很狭窄。该玻璃基体也可以使得微毛细管筒体非常紧凑地挤在一起，从而形成在每平方厘米内具有数以千计的筒体的高密度列。这是由于在筒体之间的壁面可以很薄。
[0024]毛细管具有100微米或者更小的直径，以及I毫米或者更大的深度，每一微毛细管筒体可以具有较高的深径比。应该理解所述深度也可以小于I毫米。这产生很强大的毛细管作用。
[0025]进一步地，玻璃基体为亲水的，使得通过毛细管作用轻易地将溶液吸引到每一微毛细管筒体内，并且保持在每一微毛细管筒体内。
[0026]紧紧挤在一起的微毛细管允许进行大量的子反应，并在筒体之间存在微少的样本损失。这可以使得对所有的溶液进行分配，并且可以使得在dPCR内对100%的样本进行分析。
[0027]筒体能够具有较高的深径比，其产生强大的毛细管作用，并且也增加了能够在dPCR之后得以检测的信号量(这是由于传感器沿着每一筒体的深度而检测信号)。
[0028]图2和图3示出用于实施筒体的“向下吸引”作用的可替换的实施方式。
[0029]通常当将样本60、100施加到GCA50、90的表面上时，并且在筒体底下填满后，仍然存在多余的样本。为了克服这个问题，一种方式是通过增加筒体的深度而增加其容积。然而，对于dPCR来说，增加每一子反应的体积是不可取的。因此，必须将样本分布在GCA上，以使得所有的样本都分配到子反应中，没有任何多余的体积。这也使我们增加要施加的样本体积，增加子反应的数量，这相应地增强dPCR的灵敏度和准确度。本发明的另一个关键方面涉及用于在GCA表面上分布样本的方法。此处，我们描述“滑块方法(sliderapproach)”。
[0030]在这种方法中，在GCA的上方放置滑块。可以将滑块57、85按照如下方式放置，即其置在GCA50、90上，或者在滑块与GCA之间存在缝隙，将样本施加到GCA上的指定区域。在图2A和2B示出的实施方式中，在施加样本时，样本接触到滑块57的一端。当滑块57沿着GCA50移动65时，由于在滑块与样本之间的表面张力75，滑块向前“拉”样本。其目的是，沿着GCA的表面分布70样本，从而使得微毛细管筒体由于毛细管作用而被填满。这是一种快捷、简单的填充GCA的方式，不形成任何的死体积。更进一步地，由于GCA筒体被迅速填满，因而可以更快速