[發明專利]特別地用于在RT-PCR過程中執行熱循環操作的具有光檢測的診斷裝置

無效

• 申請號: 201210408739.7
• 申請日: 2012-10-19
• 公開（公告）號: CN103114032A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: E·方塔納;A·斯卡德里
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: C12M1/00
• 分類號: C12M1/00;C12M1/38;C12M1/34
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;趙林琳

技術領域

本發明涉及一種特別地用于在RT-PCR(逆轉錄聚合酶-鏈式反應)過程中執行熱循環操作的具有光檢測的診斷裝置。?

背景技術

眾所周知，由于操作于少量試樣上的診斷裝置有利地改善了化驗的可靠性、減小了其體積并且因此減少了這一活動所需的時間以及相應的成本，它們的使用日益地得到普及。?

已知設備基本上包括固體基質和固定化特定受體，例如，生物分子(DNA、RNA、蛋白質、抗原、抗體、半抗原、糖等)、化學物種、微生物或其組成部分(細菌、病毒、孢子、細胞、細胞器等)。這里，“受體”含義為可以鍵合在一起的一對或多個元素(鍵合對)中的任何元素，從而受體與自己的鍵合對象鍵合或反應，并且因此檢測它自己的鍵合對象。這里的受體包括諸如蛋白質受體和配體等的傳統受體但也包括設計用于互相作用或配對的任何元素，例如凝集素、碳水化合物、鏈霉親和素、生物素、蛋白質、基質、寡核苷酸、核酸、卟啉、金屬離子、抗體、抗原等。?

根據光學檢測技術，當這些受體被布置成與待分析的試樣直接接觸時，這一試樣中存在的能夠與受體配對或相互作用的分子會激活特定標記(例如，熒光標記)，當被在第一波長的光輻射激發時，該特定標記發射具有不同于第一波長的第二波長的自己的光輻射。?

已知熒光診斷設備包括具有功能化的表面的兼容層，從而形成包括具有特定標記的受體的檢測區域。?

存在許多不同的方法用于準備涉及光信號的測試。例如，常見的?三組分結合分析法采用在固體基質上首先將抗體固定化，該抗體可與試樣溶液中的抗原配對。然后，利用第二抗體檢測與抗原的結合，該第二抗體鍵合至相同抗原的不同表位并具有貼于其上的熒光標簽。因此，熒光量與試樣中的抗原量相關。?

另一解決方案包括在基質上的固定化或寡核苷酸探針溶液的使用，然后該寡核苷酸探針與試樣中的互補DNA、cDNA或mRNA雜交，并且可以用嵌入式染料(例如，溴化乙錠)檢測該雙鏈核酸。?

根據另一解決方案，令兩熒光標記在測定中嚴格接近，在化驗中基于熒光共振能量轉移(FRET)測量標記的猝滅。?

備選地，重金屬與熒光團的鍵合也可以通過熒光染料來檢測。?

已經提出了具有用于檢測光信號的主動或被動方案的各種裝置，不論對測定進行的處理如何，也不論產生光信號的技術如何。?

這些裝置中，光輻射由探測器(例如，對發射的光輻射的波長靈敏的CCD(電荷耦合器件)型或CMOS型光電探測器)采集，其中，光強或其變化為在測定中激活的特定標記量的函數，并且因此也是檢測到的分子或生物分子量的函數。?

在利用qRT-PCR(量化逆轉錄聚合酶鏈式反應)進行分析的情況中，該裝置(例如，在60℃、72℃和90℃)產生用于被搜尋目標分子的擴增的熱循環，并即刻提供其準確的量化估計。?

為正確執行擴增過程，熱循環必須以受控和均勻的溫度發生在文稱為“反應腔”的區域內。例如，圖1示出用于執行診斷分析的裝置1的一部分，包括具有導引裝置3的反應區2，其中保持件4被插入并且具有加熱裝置6。?

保持件4的上方區域形成面向發光元件11(例如LED)和探測器12(例如CCD探測器)的熱腔室10。?

另外，該裝置1具有通風單元8，其例如包括布置于反應區2下方的風扇。?

電子裝置(未示出)控制電流向加熱裝置6的供給和通風單元8的激活從而獲得期望的熱循環。?

這里保持件4(也可參見圖2，其中該保持件相對于圖1旋轉了90度而縱向顯示)由例如適當的生物可兼容的透明塑料(例如聚碳酸酯)的模制體形成并且具有平行六面體形狀，所述保持件具有在其上固定加熱裝置6的底部。保持件4在頂面上具有一系列上端開口且設計用于包含試劑和反應產物的腔室7。?

如圖2和圖3所示，示例中加熱裝置6由模具形成，包括半導體材料的襯底15，在其一側具有導電材料(例如鋁或其它金屬)的線圈16，該線圈16遍布腔室7的區域延伸。線圈16與襯墊17連接。然而，其它類型的保持件也是可能的，例如沒有腔室7。在這種情況下，直接在模具內形成腔室，其背面具有加熱裝置。?

利用所示結構，不可能在反應區2內獲得高熱均勻性。實際上，如圖1a所示，該圖形示出了反應區2內沿Y軸的熱輪廓。其中，在距保持件4一定距離處的接近周圍環境值TR的溫度，隨著接近加熱裝置6快速增加至加熱值TH，并且然后在熱腔室10內逐漸回落，在熱腔室10上方增長直至溫度達到接近環境溫度TR的值。?

特別地，申請人進行的測試顯示，由于存在散逸，反應區2內存在約10-15℃的熱梯度。?