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原文传递用于过敏原检测的系统

专利名称：	用于过敏原检测的系统
摘要：	本发明涉及用于样本中的过敏原检测的设备和系统。过敏原检测系统包括采样器、一次性分析盒和具有优化光学系统的检测设备。在一些实施例中，过敏原检测利用核酸适体分子作为检测试剂。在一些实施例中，核酸与磁珠或诸如玻璃、微孔和微芯片等固体表面偶联。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	多茨技术公司
发明人：	A·吉尔博-格芬;G·J·金兹;A·J·扬;P·墨菲;J·G·安东尼;P·弗莱明;B·格尔曼;R·格里斯武德;B·理查德森
专利状态：	有效
申请日期：	2018-02-21T00:00:00+0800
发布日期：	2019-10-11T00:00:00+0800
申请号：	CN201880013163.X
公开号：	CN110325841A
代理机构：	隆天知识产权代理有限公司
代理人：	聂慧荃;郑特强
分类号：	G01N21/64(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	美国马萨诸塞州
主权项：	1.一种用于检测信号的光学系统，包括： (a)激发光学器件，包括： (i)具有光谱范围的光源，被配置成用于将激发光传输到光学检测腔室； (ii)一个或多个激发过滤器，被配置为选择来自光源的光的特定激发波长，其中选择至少三个不同的光波长频带，一个吸收频带用于确定所述光学检测腔室中存在检测试剂，其中，所述检测试剂是涂有与所关注的过敏原结合的配体的磁性颗粒，一个散射频带用于检测从所述光学检测腔室内的测试样本的表面散射的光，以及一个荧光频带被配置成用于检测源自所述配体和所关注的分析物的特定相互作用的荧光信号；和 (iii)可选光学器件，能够限制光路； (b)发射光学器件，能操作以收集来自所述测试样本的荧光发射，包括 (i)一个或多个发射过滤器，能操作以基本仅允许具有发射频带中的波长的光到达检测器； (ii)可选光学器件，被配置为收集和限制发射的光； (iii)能够测量来自所述测试样本的信号的检测器； (c)散射光学器件，能操作以测量散射光信号； (d)吸收光学器件，能操作以在光学读数之前测量光吸收。 2.根据权利要求1所述的光学系统，其中(a)的所述激发过滤器是带通过滤器，其与所述光源一起使用，以限制照射波长的范围。 3.根据权利要求2所述的光学系统，其中，控制所述光路的所述可选光学器件选自于由聚焦透镜、二向色分束器和二向色镜组成的组。 4.根据权利要求3所述的光学系统，其中，所述检测器选自于由光电二极管、互补金属氧化物半导体(CMOS)检测器、光电倍增管(PMT)、微通道板检测器、量子点光电导体、光电晶体管、光敏电阻、有源-像素传感器(APS)、气体电离检测器和电荷耦合器件(CCD)检测器组成的组。 5.一种用于检测食品样本中存在或不存在过敏原的检测系统，包括： (a)用于收集怀疑含有一种或多种所关注的过敏原的食品样本的装置； (b)一次性检测盒，被配置成用于处理所述食品样本并使检测试剂与所述食品样本中存在的一种或多种所述过敏原接触； (c)检测设备，被配置成用于操作过敏原检测测试和测量，并使得来自所述检测试剂与所述食品样本中存在的一种或多种过敏原之间的结合相互作用的信号可视化。 6.根据权利要求5所述的检测系统，其中，所述检测系统包括： (a)食品取样器，用于收集所述食品样本； (b)至少一个一次性测试杯，包括用于插入(a)的所述食品取样器的端口；以及 (c)检测设备，具有用于安放(b)的所述测试杯的配合平面。 7.根据权利要求6所述的检测系统，其中，所述食品取样器从远端到近端包括柱塞、裙部和取样器，其中，所述取样器的近端包括用于切割测试样本的切割刃。 8.根据权利要求7所述的检测系统，其中，所述食品取样器的所述柱塞包括位于极近端处的密封件。 9.根据权利要求7所述的检测系统，其中，所述取样器的切割刃是刀片、平刃、锋刃、具有各种齿数的锯齿状刃、锋利锯齿状刃或薄壁刃。 10.根据权利要求6所述的检测系统，其中，所述一次性测试杯(b)包括： (i)杯顶盖； (ii)杯体； (iii)杯底部组件；以及 (iv)均质化转子；其中所述杯底部组件提供用于连接到所述检测设备的配合平面的接口。 11.根据权利要求10所述的检测系统，其中，所述杯体(ii)包括多个腔室，每个腔室被功能性地连接，并且流体能从一个腔室流到另一个腔室，其中，所述杯体至少包括： (1)均质化腔室，其中，所述测试样本被均质化并且过敏原蛋白质被提取； (2)洗涤腔室，其中经处理的样本溶液和/或所述测试样本与所述检测试剂的混合物被洗涤； (3)废料腔室，被配置成用于在检测鉴定的过程期间保持所有废料；以及 (4)反应和光学检测腔室，其中反应信号和参考信号被读取。 12.根据权利要求11所述的检测系统，其中，所述反应和光学检测腔室还包括与专门结合至目标过敏原的核酸分子相偶联的磁珠，或固体支撑件，其表面涂有专门结合至所述目标过敏原的核酸分子。 13.根据权利要求12所述的检测系统，其中，所述核酸分子是适体或适体-补体复合物，其以高专用性和亲和性结合至所述目标过敏原。 14.根据权利要求12所述的检测系统，其中，所述磁珠是包含磁体矿的聚苯乙烯珠。 15.根据权利要求13所述的检测系统，其中，所述磁珠是冻干的或在水溶液中。 16.根据权利要求12所述的检测系统，其中，所述固体支撑件选自于由玻璃芯片、二氧化硅、琼脂糖珠、丙烯酸玻璃、微孔和微芯片组成的组。 17.根据权利要求12所述的检测系统，其中，所述反应和光学检测腔室还包括第一光学窗口和辅助光学窗口，其中当所述测试杯插入所述检测设备中时，所述第一光学窗口和所述辅助光学窗口都与所述检测设备的光学系统对准。 18.根据权利要求10所述的检测系统，其中，所述均质化转子通过位于所述杯底部组件(iii)处的转子接口而插入测试的所述杯体(ii)中。 19.根据权利要求10所述的检测系统，其中，所述均质化转子通过位于所述杯顶盖(i)处的转子端口而插入测试的所述杯体(ii)中。 20.根据权利要求10所述的检测系统，其中，所述测试杯还包括过滤器。 21.根据权利要求20所述的检测系统，其中，所述过滤器附接到所述杯顶盖，并且其中，所述过滤器是过滤膜或过滤器组件。 22.根据权利要求6所述的检测系统，其中，所述检测设备包括： (a)外部壳体，被配置为用于对所述检测设备的部件提供支撑； (b)用于操作过敏原检测测试的集成的部件；及 (c)电源；其中，所述用于操作检测测试的集成的部件包括： (i)用于驱动和控制均质化的装置； (ii)用于在过敏原检测测试的过程期间驱动和控制经处理的样本溶液的流动的装置； (iii)用于收集和保留磁珠的装置； (iv)用于再悬浮磁珠的装置； (v)用于检测荧光信号的光学系统； (vi)用于转换和数字化荧光信号的装置；以及 (vii)显示窗口，用于接收检测到的信号并指示所述测试样本中存在和/或不存在过敏原。 23.根据权利要求22所述的检测系统，其中，所述检测设备的用于操作检测测试的部件包括： (i)马达，连接到均质化转子； (ii)泵； (iii)至少一个磁性收集致动器； (iv)振动性再悬浮致动器； (v)光学系统，包括激发和发射光学器件、散射光学器件和/或吸收光学器件； (vi)信号处理器；以及 (vii)显示器接口。 24.根据权利要求23所述的检测系统，其中，所述光学系统(v)的激发光学器件包括： (1)具有光谱范围的光源，被配置为将激发光传输到光学检测腔室； (2)一个或多个激发过滤器，被配置成选择来自光源的光的特定激发波长，其中选择至少三个不同的光波长频带，一个吸收频带用于确定所述光学检测腔室中存在检测试剂，其中，所述检测试剂是涂有信号多核苷酸(SPN)的磁性颗粒，一个散射频带用于检测从所述光学检测腔室内的食品样本散射的光，以及一个荧光频带被配置成用于检测源自所关注的过敏原与SPN的相互作用的荧光信号；和 (3)可选光学器件，能够限制光路。 25.根据权利要求23所述的检测系统，其中，所述光学系统(v)的发射光学器件包括： (1)一个或多个发射过滤器，能操作以基本仅允许具有发射频带中的波长的光到达检测器；和 (2)可选光学器件，被配置为收集和限制发射的光；以及 (3)能够测量来自所述食品样本的信号的检测器。 26.根据权利要求23所述的检测系统，其中，所述磁珠收集致动器还包括(1)磁场发生器，其产生磁场以保持和分离所述磁珠，以及(2)致动器；其中，所述磁场发生器包括永磁体或电磁体。 27.一种用于校准光学信号测量系统的方法，包括： (a)在任何化学反应之前读取系统的基线吸收信号； (b)在加入包含磁性颗粒的反应溶液后读取第一组吸收信号、散射信号和荧光信号，其中所述磁性颗粒涂有用一种或多种荧光团标记的配体；其中，吸收信号表示通过添加磁性颗粒而吸收的信号减少；荧光信号代表来自反应溶液的背景自发荧光信号；以及散射信号反射从磁性颗粒表面散射的光信号； (c)在加入测试样本以及在所述配体与所述测试样本之间发生化学反应之后读取第二组吸收信号、散射信号和荧光信号，其中第二吸收信号表示存在磁性颗粒；第二荧光信号表示来自与所述测试样本的化学反应的总荧光信号；并且第二散射信号表示从磁性颗粒和测试样本的混合物的表面散射的光信号；以及 (d)比较从步骤(a)、(b)和(c)读取的所有信号，以校准光学信号测量系统。 28.一种用于测量信号以检测测试样本中的所关注的过敏原的方法，包括： (a)在任何化学反应之前读取系统的基线吸收频带信号； (b)在加入包含磁珠的反应溶液之后读取第一组吸收信号、散射信号和荧光信号，其中所述磁珠涂有用一种或多种荧光团标记的配体；其中吸收信号表示通过添加磁性颗粒而吸收的信号减少；荧光信号代表来自反应溶液的背景自发荧光信号；以及散射信号反射从磁性颗粒表面散射的光信号； (c)在加入测试样本以及在所述配体与所述测试样本之间发生化学反应之后读取第二组吸收信号、散射信号和荧光信号，其中第二吸收信号表示存在磁性颗粒；第二荧光信号表示来自与所述测试样本的化学反应的总荧光信号；并且第二散射信号表示从磁性颗粒和测试样本的混合物的表面散射的光信号； (d)从化学反应混合物中洗掉未结合的化合物，其中所述磁性颗粒因存在磁力而被保持； (e)在洗涤之后读取第三组吸收信号、散射信号和荧光信号；其中，第三吸收信号表示存在磁性颗粒；第三荧光信号代表来自配体和所关注的过敏原的复合物的信号；以及第三散射信号反射从磁性颗粒的表面散射的光信号；以及 (f)测量所述测试样本中的所关注的过敏原的存在、不存在和/或量。 29.一种用于检测食品样本中存在或不存在过敏原的方法，包括： (a)收集食品样本并处理所述食品样本，其中所述食品样本被均质化，并在提取缓冲液中提取来自所述食品样本的蛋白质； (b)将经处理的样本输送到一次性杯内的光学检测腔室中，其中所述光学检测腔室中预装有检测试剂，其中所述检测试剂包括涂有适体的磁珠，所述适体用一种或多种荧光团标记； (c)将经处理的样本与所述磁珠混合； (d)读取第一组吸收信号、散射信号和荧光信号； (e)从混合物中洗掉未结合的化合物； (f)读取第二组吸收信号、散射信号和荧光信号； (g)比较步骤(d)和(f)的第一组和第二组吸收信号、散射信号和荧光信号以及将所述测试样本输送到所述光学检测腔室之前读取的吸收信号、散射信号和荧光信号；以及 (h)检测食品样本中存在或不存在过敏原。 30.根据权利要求29所述的方法，还包括在任何化学反应之前读取系统的基线吸收频带信号，其中吸收读数用作参考信号，用于在所述检测试剂和所述过敏原之间相互作用时计算光学信号。 31.一种用于检测食品样本中存在或不存在过敏原的方法，包括： (a)收集食品样本并处理所述食品样本，其中所述食品样本被均质化，并在提取缓冲液中提取来自所述食品样本的蛋白质； (b)将经处理的样本输送到一次性杯内的光学检测腔室中，其中所述光学检测腔室包括玻璃芯片，其表面涂有适体，所述适体用一种或多种荧光团标记； (c)将经处理的样本与固定在所述玻璃芯片上的适体混合； (d)从所述玻璃芯片的测试区域和两个控制区域读取荧光信号； (e)从混合物中洗掉未结合的化合物； (f)从玻璃芯片的测试区域和两个控制区域读取第二组荧光信号； (g)比较步骤(d)和(f)的荧光信号以及将所述测试样本输送到所述光学检测腔室之前读取的荧光信号，以及 (h)检测所述食品样本中存在或不存在过敏原。 32.根据权利要求31所述的方法，其中步骤(g)中读取的荧光信号包括来自玻璃芯片的测试区域和两个控制区域的信号。 33.一种用于检测样本中存在过敏原的系统，该系统包括： (a)设备，该设备包括：光学系统，所述光学系统被配置为测量吸收光、散射光或荧光或其组合，作为将检测试剂结合至过敏原的结果； b)测试盒，被配置成安放到所述设备的接收器中，所述测试盒包括： (i)均质化腔室，包括用于均质化样本并提取过敏原的转子； (ii)洗涤缓冲液腔室； (iii)废料腔室，被配置成接收废液；以及 (iv)反应和光学检测腔室，与所述光学系统光学连通，用于检测所述检测试剂与所述过敏原的结合。 34.根据权利要求33所述的系统，其中，所述反应和光学检测腔室还包括与专门结合至目标过敏原的核酸分子相偶联的磁珠，或固体支撑件，所述固体支撑件具有涂有专门结合至目标过敏原的核酸分子的表面。 35.根据权利要求34所述的系统，其中，所述核酸分子是适体或适体-补体复合物，其以高专用性和亲和性结合至所述目标过敏原。 36.根据权利要求34所述的系统，其中，所述磁珠是包含磁体矿的聚苯乙烯珠。 37.根据权利要求34所述的系统，其中，所述磁珠是冻干的或在水溶液中。 38.根据权利要求34所述的系统，其中，所述固体支撑件选自于由玻璃芯片、二氧化硅、琼脂糖珠、丙烯酸玻璃、微孔和微芯片组成的组。 39.根据权利要求33所述的系统，其中，所述反应和光学检测腔室还包括第一光学窗口和辅助光学窗口，其中当盒插入所述设备的接收器中时，第一和辅助窗口与所述检测设备的光学系统对准。 40.根据权利要求33所述的系统，其中，所述转子在所述盒的底部上的接口处连接到转子驱动马达。 41.根据权利要求33所述的系统，其中，所述均质化腔室包括提取缓冲液，并且所述洗涤缓冲液腔室包括洗涤缓冲液。 42.根据权利要求41所述的系统，其中，所述均质化腔室和所述洗涤缓冲液腔室各自具有带有下部开口的通路，所述下部开口具有密封件，当所述密封件被破坏时，允许流体流入下部流动通道，以将均质化的样本和洗涤缓冲液输送至所述反应和光学检测腔室。 43.根据权利要求42所述的系统，其中，所述设备包括向上延伸的销，用于在所述盒插入所述接收器中时破坏所述密封件。 44.根据权利要求43所述的系统，其中，所述密封件是箔密封件。 45.根据权利要求43所述的系统，其中，所述销与上垫圈配合以形成夹管阀，从而打开和关闭所述通路。 46.根据权利要求34所述的系统，其中，所述设备包括磁体，所述磁体在第一位置与第二位置之间能移动，所述第一位置用于将所述磁珠吸引到所述反应和光学检测腔室的内壁，所述第二位置用于允许所述磁珠在所述反应和光学检测腔室的整个内部中分散。 47.根据权利要求33所述的系统，其中，所述光学系统被配置为通过单个检测器测量吸收光、散射光和荧光，其中，所述吸收光表示在所述反应和光学检测腔室中存在磁珠和/或样本，所述散射光表示腔室中存在样本，以及所述荧光表示过敏原的检测。 48.根据权利要求47所述的系统，其中，所述盒包括配置成用于读取光学信号的第一光学窗口和配置成用于读取光吸收或读取光吸收和散射光两者的第二光学窗口。 49.根据权利要求42所述的系统，其中，所述下部流动通道包括空气端口，用于经由透气膜将所述下部流动通道与大气压力连通。 50.根据权利要求42所述的系统，还包括位于所述反应和光学检测腔室的入口和出口处的阀，其中所述入口位于所述下部流动通道的端部处，而所述出口通向所述废料腔室。 51.根据权利要求33所述的系统，其中，用于所述转子的驱动机构位于所述设备中、处于所述接收器的下方。 52.根据权利要求33所述的系统，其中，所述盒包括上开口，所述上开口被配置成用于插入采样设备，以便将样本添加到所述均质化腔室。 53.根据权利要求33所述的系统，还包括采样设备，所述采样设备被配置成用于插入所述盒的上开口，以便将样本添加到所述均质化腔室。 54.根据权利要求52所述的系统，其中，所述采样设备包括用于将所述样本推入所述均质化腔室的上柱塞。 55.根据权利要求52所述的系统，其中，所述采样设备是食品取样器。 56.根据权利要求52所述的系统，其中，所述食品取样器的近端包括用于切割样本的切割刃。 57.根据权利要求34所述的系统，其中，所述设备还包括位于所述接收器中的磁珠再悬浮致动器，所述再悬浮致动器被配置成接触所述盒以实现所述磁珠的再悬浮。 58.根据权利要求57所述的系统，其中，所述磁珠再悬浮致动器是振动性致动器。 59.根据权利要求58所述的系统，其中，所述振动性致动器是超声波发生器或低频振动器。 60.根据权利要求34所述的系统，其中，所述磁珠与信号多核苷酸相偶联。 61.根据权利要求33所述的系统，其中，所述反应和光学检测腔室包括玻璃芯片，所述玻璃芯片具有与其相偶联的信号多核苷酸。 62.一种套件，包括一个或多个如权利要求33中所述的一次性的盒，与如权利要求33中所述的设备一起使用，所述套件还包括用于将所述一次性的盒放入所述设备的接收器中的说明。
所属类别：	发明专利