匣式测试装置和通过式检测设备的制作方法

技术领域

本发明涉及匣式测试装置和通过式检测设备，特别涉及具有反应室用于导流杂交的通过式检测设备。本发明还涉及用于导流杂交的配件或消耗品。

背景技术：

核酸分子例如DNA、RNA、抗原、抗体、蛋白质、受体、细胞等的鉴别或检测，为临床应用、诊断应用以及医疗应用提供了有用信息。例如，基因分型提供了关于遗传病或遗传障碍的有用信息，以供医疗专业人员参考。然而，涉及核酸分子的大多数鉴别或检测过程都要求精确受控的反应条件，以为要发生的特定的分子相互作用提供适当并且最佳的反应，使得能得到精确的、可预知的和/或一致的结果。

例如，在一个过程涉及于中间处理中由互补单链分子形成双链螺旋的情况下，要求非常精确的温度控制，以能区分单碱基变异的完全(即100％)匹配序列同源性。在低温下进行退火的情况下，非特异性结合变得明显，并且，由于形成杂交螺旋体而发生低同源序列片段的不完全配对，会增加错误检测。

在用于分子诊断应用的核酸分子检测中已经越来越多地使用核酸杂交技术，并且，这种技术建立在互补序列的核酸链形成双螺旋杂交的能力之上。

核酸的常规反向斑点印迹杂交处理在温度受控杂交箱的玻璃试管或塑料袋里进行，并且，这种处理花费数小时甚至数天来完成。

美国专利6,638,760和WO 2007/115491中所描述的导流核酸杂交方法是对常规处理的一种改进。在此改进方法中，将含有靶分析物的样品溶液施加至多孔基质透膜，在该多孔基质透膜上已经固定有能与靶核酸杂交的捕捉多核苷酸。当样品溶液流过多孔基质时，捕捉并检测靶核酸。

导流杂交技术很有吸引力，因为以减少的处理时间、使用少量的试剂，在非常短的时间内可产生显著提高的信号强度。另外，使用这种方法，能利用低成本的透膜基巨阵列(macro-arrays)捉得结果。

技术实现要素：

本发明提供了一种匣式测试装置，适于与具有反应室和温度调控的反应室底面的通过式杂交检测设备配合使用，所述匣式测试装置包括模塑的主匣体，附于主匣体下游侧底面并适于与通过的分析物进行杂交以捕捉并显示特定或预定序列的靶分析物的透膜，以及设置于透膜下游侧的密封装置，其中，所述主匣体形成至少一个测试隔室，所述密封装置适于在与所述通过式杂交检测设备配合使用时与所述反应室底面配合以在所述匣式测试装置底面上提供气密密封以防止分析物从所述测试隔室流至相邻测试隔室。

主匣体包括构成多个适于进行杂交的测试单元或测试隔室的格子，所述密封装置设置在所述格子的下游侧，以向各个测试单元或测试隔室提供各自的液体密封以避免相邻隔室之间交叉流动污染或防止分析物从一个测试单元或测试隔室流至其它试单元或测试隔室。

本发明提供了一种适于进行导流杂交的通过式检测设备。在一实施例中，该通过式检测设备适于桌面使用。在一实施例中，该反应室是可再封闭的，并且适于容纳一个或选定的多个模组式匣式杂交测试设备。

在一方面，提供了一种通过式检测设备，其包括热调控反应室和空气流动装置，其中，该反应室包括温度调控面(或反应面)和热调节组件，该温度调控面适于实现在热调控且受控的条件下发生导流杂交，该热调节组件包括适于通过传导来加热或冷却该温度调控面的有源电热调节装置；以及，其中，在该反应室的底面上，分布适于排放该反应室内过量或残留液体的多个排放孔。

通过在反应面上分布多个排放孔，有利于使反应面上抽吸力均匀。同时，分布式排放孔允许将反应室隔成多个较小的室部，以与形成于模组式匣式测试装置上的密封格子协同作用。就此而言，能够根据需求使用一个或选定的多个模组式匣式杂交测试装置。例如，基于需求，可以使用一个或多个模组式匣式杂交测试装置，各模组式匣式杂交测试装置可以包括多个测试单元或隔室。

可以使适于吸除反应室底面上过量或残留液体的抽吸排放网与抽吸孔连接，该抽吸排放网适于向多个排放孔提供均等化或均匀化的抽吸力或容积抽吸速率。应当注意到，均匀的抽吸力促进对于导流杂交有利的受控环境。

抽吸排放网可以包括多个大管，经由对应的多个小管，每一个大管与多个抽吸孔相连接；以及，其中，各大管以及与该大管相连接的多个小管布置成，使得在与该多个小管相连接的抽吸孔处表现出的抽吸力或容积抽吸速率均等化或大体均等化。

多个小管各自可以从反应室的底面竖向向下延伸、并且与大管结合，该大管在其下游端具有主排放出口。最靠近主排放出口的小管的长度最长。最远离主排放出口的小管的长度最短。越靠近主排放出口的小管长于越远离主排放出口的小管。这种布置提供了一种简单的方式，从而，在抽吸力不够用时可借助重力提供自然排放，以及，同时提供抽吸力均等化。

大管可以倾斜，使得由小管收集的液体在没有施加抽吸力时会因重力而流向主排放出口，以及，由最长小管的竖向长度、最短小管的竖向长度、以及最长小管与最短小管之间的间隔，确定主排放管的倾斜度。

大管的倾斜、与大管相连接的小管的长度、小管的截面面积、以及小管与主排放出口的距离，可以适于在排放孔处得到均匀的容积抽吸速率。

在本发明的另一方面提供了一种适合与例如这里所描述导流杂交设备一起使用的匣式测试装置，其中，该匣式测试装置包括模塑的壳体，该壳体上形成有构成多个测试单元或测试隔室的格子，以及，在该壳体下游侧安装多孔透膜；其中，该格子适于方便在单个测试单元或测试隔室处进行分别杂交。

在一实施例中，在格子下游侧设置密封装置，以在使用期间该匣式测试装置容纳于通过式检测装置反应室内时，向单个单元提供各自的液体密封。

格子下游侧的密封可以适于防止分析物从一个测试隔室流至其他测试隔室。

透膜中与格子下游侧接触的部分可以经过处理例如热处理，以在透膜附加至壳体下游或底面时形成密封装置。

透膜适于执行多种类型靶分析物的杂交。

带有内置透膜的匣式测试装置为快速测试提供了便利的解决方案，同时，由于人员处理步骤较少而减轻潜在污染或交叉污染。

透膜可以附加至壳体的底面，并且在附加时执行密封。

透膜可以包括热熔材料例如尼龙，并且在热熔附着时，通过热熔执行液体密封。

对透膜可以以用于捕捉并显示特定或预定序列靶分析物的一种或多种捕捉探针进行处理。

捕捉探针的实施例包括任意基因特异性核酸寡核苷酸，该基因特异性核酸寡核苷酸与一种或多种靶分析物序列互补，以形成用于单序列或基因的单点；用于阵列格式中的多点，其中各点具有与靶序列或讨论中的基因相对应的特定序列，用于检测例如任意单型HPV(人乳头瘤病毒)基因分型即16型或多基因分型测定，例如，已在市场应用的33类GenoFlow Array HPV测定，以及另外在专利在审申请(PCT/IB2008/054044)中报告的P450-CYP2D6基因分型，以及HLA(人白细胞抗原)基因分型分类(USPTO no 7732138 B2)。其它实施例例如同时测定多类不同病毒有机体也就是板测定(panel assay)，其在一个透膜阵列等中包括HIV病毒(人体免疫缺陷病毒)、HBV病毒(乙型肝炎病毒)、以及HCV病毒(丙型肝炎病毒)。

附图说明

参照附图，实施例方式说明本发明的实施例性实施方式，附图中：

图1是根据本发明通过式检测设备的轴测图；

图2和图3是除去外壳情况下图1通过式检测设备的横向轴测图；

图4是轴测图，示出打开室盖情况下图3通过式检测设备的反应室；

图5是轴测图，示出安装有所容纳的4模组式匣式杂交测试装置的图3通过式检测设备的反应室；

图5A是平面图，示出在图1所示设备的反应室底面上，匣式测试装置单元与排放孔分布之间的关系；

图6示出图5的反应室，其中，在4模组式匣式杂交测试装置处于测试位置情况下使夹持装置闩锁；

图7示出图5的反应室，其中使可再封闭窗封闭，以使容纳在反应室内的模组式匣式杂交测试装置与外部环境隔离；

图8是图4反应室的底视轴测图；

图9是图4反应室的局部分解图，其中取下集成散热装置；

图10是图1通过式检测设备的侧向轴测图，其中除去主壳并且示出空气流动布置；

图11是图10设备的纵向剖视图；

图12是图1反应室的铸造基部的顶侧轴测图，示出反应室底面；

图12A是示出反应室底面的放大部分的平面图；

图12B是图11的底侧轴测图，示出与分布于反应室底面上的排放孔相连接的多个排放管；

图13是示出与排放网相连接的反应室的示意性侧视图；

图14是示出图13排放网一部分的放大的示意性侧视图；

图15和图15A是第一和第二顶侧轴测图，示出适于和图1通过式检测装置一起使用的模组式匣式杂交测试装置；

图16和图16A是图15模组式匣式杂交测试装置的第一和第二底侧轴测图；

图17是示意性示出模组式匣式杂交测试装置安装在反应室上的纵向剖视图；以及

图18是说明通过式检测设备操作的示意图。

附图标记列表

具体实施方式

图1至图3中所示出的通过式检测设备100包括：主壳110，其上安装反应室120；温度调控组件140；供电模块；数据显示屏幕160；控制板162；真空抽吸泵164；以及其它可选或外围装置。外围装置包括数据通信接口，例如USB口166、消音器163、以及真空储库165。

反应室120适于提供可控环境条件的封闭体，以便于分子反应，例如靶分析物与试剂之间的分子反应。如图4、图5、图6中具体示出的，反应室120包括有盖的壳封闭体，封闭体中安装有金属托座124以形成底面。壳封闭体包括：主壳部122，其由硬质塑料成型；塑料罩或盖126，其与主壳部122铰接式连接，并且围绕形成于主壳部122一侧的铰链轴可在打开位置与闭合位置之间移动；以及闩锁框128，其也与主壳部122铰接，并且与盖126共用相同的铰链轴。

反应室120包括主反应隔室，该主反应隔室在金属托座124与盖126之间延伸，并且被主壳部122的侧壁围住。盖126还包括透明窗，以便用户观察主反应隔室内的状态。主反应隔室适于容纳模组式匣式杂交测试装置(下文更具体说明)，以及，铰接式连接的盖126适于方便将测试对象插入或装入反应室用于反应，以及在反应结束打开盖时取出或卸载测试对象。为了便于在受控环境条件下反应，并且为了减轻潜在污染或有害的外部或环境影响，发生反应时盖将保持闭合状态。

反应室的基面130是金属托座124的上表面。金属托座，作为导热托座的实施例，其由不锈钢制成，并且适于提供热缓冲器，使得能精确地调控基面(“反应面”)130处的温度，并且在操作期间将该处温度保持在目标温度±0.5℃甚至更小的范围内。多个贯穿孔分布遍及金属基面130，以经真空抽吸排放残留液体。贯穿孔，作为排放孔的实施例，其与抽吸排放网相连接，以便于去除反应隔室内的过量或残留液体。排放孔以正则阵列或者正则矩阵分布，以便于使用期间施加真空抽吸时在金属基底各处进行均匀或接近均匀的抽吸。通过提供并维持均匀或大体均匀的负压，除了将反应室内残留液体排放之外，均匀化的抽吸力也形成受控环境的一部分，以控制所测试靶分析物流动通过匣式测试装置的透膜。

金属托座124中位于基面130下方的部分从主塑料壳封闭体122底上所形成的窗口凸出，并且使其底面与温度调控组件140(下文说明)热连接。

温度调控组件140适于在反应室120的反应隔室内提供一种温度受控的反应环境。通过调控金属托座的温度实现这种受控环境，从而，由于反应面是金属托座124的上表面，也调控反应面130处的温度。

温度调控组件140包括电热组件以及强制空气调节布置。电热组件包括：翼片式金属托座142，其具有翼片面144和非翼片面146；以及多个电热元件148，例如珀尔贴(Peltier)元件。安装Peltier元件172，作为电动热调节调节元件或热电元件的实施例，以给金属托座124的底面提供电加热或冷却，从而提供温度受控的反应面130。金属托座124的底面还与翼片式热沉142的非翼片面热连接。使用翼片式热沉作为翼片式金属托座的实施例，并且，使用翼片式金属托座作为热交换器，以促进与调温空气的外部气流进行热交换，以便于金属托座124的温度调节。

为了减轻金属托座124与翼片式金属托座142之间不期望出现的热连通，在金属托座124与热沉142之间间隔的周围放置绝热体。为了监测温度受控反应面上的温度分布以维持反应面上的温度均匀性，在金属托座底面上分布多个温度传感器，以检测金属基底上不同点处的温度。将温度传感器的输出信号发送至控制板162上的板载微处理器，以便根据存储在微处理器中的预定受控条件，对热电元件148进行反馈控制。

虽然分布的热电元件给反应面130提供了分布式加热或冷却，以促进反应面上的温度均匀性，本装置进一步包括附加的强制空气调节布置，以通过强制空气的流动在反应基面各处提供热调节，从而进一步改进温度均匀性。

参照图10和图11，强制空气调节布置包括：电扇180，例如轴流式风扇或离心式风扇，作为适于产生强制空气流动的空气流动源的实施例；以及空气管道190，其与空气流动源联结，用于引导由空气流动源所产生的强制空气流动，以对反应面进行温度调节。空气管道包括第一管道部191、第二管道部192、以及介于第一管道部和第二管道部之间的反向孔193。第一管道部狭长，并且从通过式检测设备后端处的进气口194延伸至热交换器，热交换器的底面也形成第一管道部的一部分以及第一管道部的末端。第一管道部布置成引导自进气口进来的强制空气流动以形成气流，并且布置成与热交换器的底面接触，用于在临近抵达反向孔之前与热交换器底面之间进行热交换。理想的是，当热交换发生时，在末端处气流在平行或大体平行于反应面的方向流动。

因而，能使用慢速风扇以便更宁静地操作，同时仍提供足够的热交换容量，尽管在进气口处还是慢速气流，第一管道部越靠近末端或反向孔端越窄，使得气流朝热交换处加速，以增强热交换能力。为了在热交换处整个底面各处促进温度均匀性，应当注意到，随气流移过热交换器底面，由于与之进行热交换，使气流的热含量改变，在第一管道部末端也就是紧邻反向孔的端部处，使第一管道部逐渐变窄，因而，当气流接近末端时其在末端处进一步加速，以越过整个热交换器赋予热均匀性。如图10和图11中更具体示出，第一管道部的末端由热交换器的底面与第一管道部的导流板构成，随着该导流板从热交换器的基侧前进至末侧，该导流板越靠近反向孔越细，该基侧为靠近进气口的一侧。由于热交换器的底面构成大致平坦表面，第一管道部的导流板端朝热交换器逐渐向上倾斜，以形成楔状。

反向孔位于第一管道部的末端(也就是，第一管道部中离进气口最远的端部)，并且紧邻空气管道的封闭端之前。反向孔给排气气流提供了出口部位，使得排气气流能在通过并接触热交换器的底面之后离开设备，而不会与进入气流遭遇或干扰。反向孔由导流板构成，导流板由空气管道的凹面封闭端和第一管道部的末端部构成，第一管道部的末端也是第二管道部的开始部分。凹面封闭端的曲率适合于帮助引导气流，使气流更顺畅地移动或传送进入第二管道部以便排气。

第二管道部紧靠位于第一管道部192的下面，并且由反向孔193使其与第一管道部191结合。第二管道部平行或大体平行于第一管道部，并且构成与第一管道部平行或大体平行的返回路径，虽然气流处于与进入气流相反的方向。与反向孔联结的第二管道部构成返回路径，使得排气气流于向后转方向流动，而不会与进入气流遭遇或抵触，并且，考虑到用户的舒适感，排气气流不必在设备的前端离开。

出气口195或排气出口形成于第二管道侧，并且居于进气口与反向孔之间的部位，使得气流能在与进入气流垂直的方向从设备的横向侧排出，最小化对进气口的干扰。

在基面124上分布多个贯穿抽吸孔129，以便横过整个基面进行均匀抽吸，用于吸除残留液体。这些贯穿孔与图13和图14中具体示出的抽吸排放布置相连接。各排放布置包括排放网，该排放网包括与主排放管168相连接的多个竖向分支或小排放管167。主排放管(或大管)于一端封闭，其开口端与抽吸源例如真空泵连接，以及，多个分支排放管在封闭端与开口端之间的部位与大管结合。大管朝开口端相对于反应面倾斜，使得即使在抽吸源没有工作时，抵达主排放管的残留液体也将由于重力而移向开口端。所以，大管的开口端形成主排放孔。由于大管的倾斜、以及反应面的大体水平布置，小管的长度在封闭端处最短，而在开口端处最长。对于不是位于末端处的小管，小管的长度在最短与最长之间变化，使得越靠近开口端的小管长度越是比远离开口端的小管长度长，或者，越靠近封闭端的小管越是比远离封闭端的小管短。

除了由重力从反应室排放残留液体之外，大管的倾斜与小管的可变长度相组合，也便于在与相同大管结合的不同贯穿孔各处提供均匀的抽吸力。具体而言，通过使小管长度越远离抽吸源端处越短，补偿了大管末端处抽吸力的逐渐减小，以获得更均匀的抽吸力，并因此达到更均匀的抽吸速率，尤其是，更均匀化的容积抽吸速率或抽吸速度。

为了进一步增强反应室各处的抽吸力均匀性，将反应室分成多个子段，使得各室子段都处在排放网的抽吸覆盖范围下。由于各抽吸排放网的空间覆盖范围更小，分布式排放网帮助带来更均匀化的抽吸。

在如图12、图12A和图12B所示出的反应室另一实施例性实施例中，各抽吸孔129由分别与该抽吸孔129相连通的排放通道132的网围住。排放通道网以放射状方式布置，使得各通道自抽吸孔放射状延伸。通过放射状或星形的排放通道布置，在测试对象就位时，便于使源自抽吸孔的抽吸力横跨周围通道覆盖区分布或散布。这些通道是暴露的槽，并且，适宜朝抽吸孔倾斜，以增加功效。金属托座124下面还布置有多个排放管134，以与排放网互连。

图5A、以及图15至图17示出了示例性快速匣式测试装置，其适合与上述通过式检测设备的反应室一起使用，用于下文说明的快速方便的分析物测试。

图15的示例性匣式杂交测试装置200包括主匣体210、附加于主匣体的透膜220、以及密封件230。主匣体是塑料成型的，并且包括多个测试隔室的分界。塑料本体包括：主周壁，其共同地构成匣体的外周；以及分隔壁，其与周壁联合构成各自的测试隔室。周壁和分隔壁形成格状结构，并且共同构成多个测试井坑240，在安装多孔透膜之后，这些测试井坑240形成测试隔室。多孔透膜适宜用于进行分子分析，并且能俘获或者保持捕捉探针，用于分子鉴别，如本领域技术人员所周知的。如图5和图5A中所示，单个匣式测试装置可以具有4个或12个测试井坑或隔室。当然，对于大多数实际应用而言，可以使用其它数量的测试隔室例如1个至16个。

为了形成多隔室匣式杂交测试装置，例如，通过熔融粘合例如热熔粘合或超声粘合，将透膜附加至塑料主体。熔融粘合是优选的，因为熔融粘合处理还密封了相邻隔室，使得分析物不会交叉流动或泄漏进入相邻的测试隔室，以避免分析物的污染。用于主体和透膜的合适材料的实施例分别是尼龙基塑料体以及尼龙基透膜，这样的材料经证明具有良好的熔合以及密封特性。为了有助于容易地插入以及取出，在主匣体的纵向端部处形成把手部250。把手部整体成型于主体，使各把手部的下端铰式连接，从而给把手部提供回弹性。把手部的回弹性使匣能紧紧地搁置于反应室内部，并且容易通过使把手部的自由端朝彼此推动而取出该匣。为了进一步固定反应室内的匣式测试装置，在把手部的外侧上形成斜削凸部252，作为接合装置的实施例。斜削凸部适于与反应室上的闩锁装置共同作用，以闩锁接合，从而，进一步使匣式测试装置贴着反应面固定，以获得稳定的反应条件。

为了提供进一步密封以避免相邻隔室之间交叉流动污染，并且在匣式测试装置底面上提供气密密封以保证均匀抽吸，将密封型板(sealing template)形式的附加密封环(例如硅橡胶制成的密封型板)粘附至透膜的底面，并使其沿着构成格子的隔室行进，以形成密封衬片。

如图5、图5A中所示，各匣是一种模组式匣式测试装置，并且在反应室内部能放置多个4匣式测试装置。因为配置有密封衬片，与反应室的闩锁装置共同作用，反应室能以一至四个模组式匣式测试装置进行操作。虽然这里所示出的模组式匣式测试装置具有相同外形尺寸，但模组式匣式测试装置标准组件的大小显然可以变化，使得反应室可以容纳1个、2个或4个匣式测试装置、或者不同大小的模组式匣式测试装置。这种模组式匣式测试装置的设计提供了增强的灵活性，使得能独立地使用不同类型及数量的匣式测试装置进行测试。

如图5A所示，匣式测试装置与反应室布置成，使得当匣式测试装置置于反应室内时，多个抽吸孔与各测试井坑或测试隔室对准，以促进均匀抽吸。

使用中，设定通过式检测设备的操作参数，以及，具有用捕捉探针处理过透膜的匣式测试装置置于反应室内，并且用闩锁装置固定。然后，将靶分析物施加至匣式测试装置。闩锁机构固定匣式测试装置，使得透膜接近并且压贴温度受控的反应面，以在反应室封闭时有助于在受控温度环境下反应。当装置设定为在运行条件下工作时，靶分析物的杂交将在均匀抽吸力下发生，以控制导流速度。初始测量显示，借助于如本文所述的温度调控布置，得到整个反应面各处约±0.3％的温度均匀性。

当只要求测试少数个样品时，安装的单个匣式测试装置或选定的多个匣式测试装置，其少于反应室内可容纳匣式测试装置的最大数。在这种情况下，将匣式杂交测试装置放在反应室内并且使其闩锁进入工作位置时，与一个或选定的多个匣式测试装置共同放置，将反应室分成多个反应隔室。

虽然参照上述实施方式对本发明进行了说明，本领域技术人员应当理解，这些实施方式只是出于说明的目的，而不应用来限制本发明的范围。例如，本文所述通过式检测装置的实施例包括与下述方面相关的改进：借助于具有反向孔的示例性空气管道布置，进行温度调节；借助于渐细空气管道部分、分布式抽吸孔、包括倾斜大管的排放网、包括与竖向小管(其长度变化并布置成捉得均匀的抽吸)相连通的倾斜大管的排放网、围绕抽吸孔的抽吸通道(用以分散抽吸以获得抽吸均匀性)，进行温度调节；应当理解，这种改进或改进的特征可以独立应用或者组合应用而没有限制。