[发明专利]一次性生物分析试剂盒和使用其进行生物分析的仪器

说明书

优先权

本申请要求（a）2010年8月24日提交的美国临时专利申请No.61/376,551；（b）2011年1月28日提交的美国临时专利申请No.61/437,549和（c）2011年1月28日提交的美国临时专利申请No.61/437,576的优先权。本申请还是要求2011年1月28日提交的美国专利申请No.13/016,944的优先权的部分接续申请。本文提到的这些和其他文件全部以引用的方式并入本文中，如全部在本文提出一样。

技术领域

本发明涉及用于生物分析的仪器，所述生物分析涉及通过分离通道进行的生物分离的检测和分析，更具体地，涉及毛细管电泳仪。

背景技术

目前，用于实验室中的大部分生物分离工具使用基于平板凝胶的电泳技术，该电泳技术自从其二十多年前出现，一直被常规地用于生物分子（即DNA、蛋白质和碳水化合物）应用的生物分析。但是，用于生物分析的平板凝胶电泳是劳动密集型的，并且在分辨能力、处理量和每个样品的成本方面需要大幅提高。

毛细管电泳（CE）是凝胶电泳的微流法（用于简化凝胶电泳的微通道装置），其最大的优点是广泛的应用。作为可靠的、高分辨率和高灵敏度的检测工具，CE技术被生物技术行业普遍接受，特别是在基于核酸的测试中，并且CE已经被应用于蛋白质、碳水化合物和DNA相关的分析，例如寡核苷酸分析、DNA序列和双链DNA片段分析。常规分析中通常避免使用CE，因为其作为具有高失败率的易出故障的技术而闻名。但是这不再是正确的，因为仪器制造商已经大幅改进了仪器设计，并且对CE的综合认识已经提高。存在三个关键因素用于降低失败率和产生准确、精确及鲁棒的CE数据：操作员培训、系统稳定性和具有低维护性的仪器操作的简单性。

毛细管电泳免疫分析（CEIA）最近已经作为新的分析技术出现，当与灵敏检测方法例如激光诱导荧光（LIF）结合时，其提供优于传统免疫测定法的若干优点。CEIA可以以高质量灵敏度进行快速分离，同时测定多个分析物，并且可与自动装置兼容。CE和荧光标记肽的使用可用于检测动物血液中的非正常朊病毒蛋白。一种使用异硫氰酸荧光素酯（FITC）标记的蛋白质A用于朊病毒蛋白的该基于CE的无竞争力的免疫测定方法，例如荧光探针法，已经被成功应用于测试来自痒病感染绵羊的血液样本。

而且，免疫测定法通常用在用于宿主细胞污染物的检测和定量的生物技术中。通过CE和荧光型检测进行的自由溶液法提出了对固相免疫测定法的令人兴奋的替代。CE和荧光型检测消除了抗原固定，并且避免了很多固相相关的问题。该方法技术使用稳定荧光染料（即FITC）标记的纯化抗原或使用染料标记的亲和探针（直接测定）。

毫无疑问的是，使用激光诱导荧光（LIF）的CE是用于快速、高灵敏度和高分辨率的双链DNA分析和免疫测定分析应用的最有力的分析工具之一。但是，由于复杂的光学检测机构，当前基于CE的LIF系统的售价比传统的基于平板凝胶生物分析系统的昂贵得多。因而昂贵的基于CE的系统不是所有实验室能得到，而是只有少数资金充足的实验室可得到，并且似乎是免疫测定或DNA片段类型分析应用/商业的展开的高成本障碍。

美国专利申请No.13/016,944，目前公布为美国专利申请No._________，公开了一种通过填充有分离载体介质（例如包含电泳缓冲液的分子筛凝胶或液体）的分离通道（例如由圆柱（column）限定）进行生物分离的简化的、低成本、有效的、高灵敏度、非移动的并且稳定的微型光学检测结构（例如毛细管电泳）。更特别地，本发明涉及改进的检测结构，其包括用于在检测区沿分离通道应用入射辐射并且从检测区沿分离通道检测由样品分析物发出的辐射（例如入射诱发的荧激发光）的光学装置。在公开的发明的一方面，入射辐射的方向（例如来自激光器或LED源），检测区处分离通道的轴线和输出辐射的收集方向全部基本上在相同的平面中。在一个实施例中，使用光纤形式的光导装置将入射辐射提供到检测区，和/或从检测区收集输出辐射。在一个实施例中，本发明的检测结构具有沿分离通道设置在检测区相对侧的光纤。光纤可设置在彼此分开小于180度（例如40到160度，例如120度）处，以获得高检测灵敏度。在所公开发明的另一方面，本发明的检测结构包括球形端部光纤，用于提供入射辐射并且收集输出辐射。在所公开发明的又一方面，本发明的检测光学装置结构可以以改进的生物分离仪器实现，特别地，以毛细管电泳仪实现。

根据上面讨论的检测技术，存在对简单并且操作较不昂贵的毛细管电泳系统（即每次样本运行低成本）的需要，从而提供具有高效率、灵敏度和处理量的快速分析。

发明内容