用于制備生物樣本的設(shè)備和用于進(jìn)行生物分析的裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及用于制備生物樣本的設(shè)備和用于進(jìn)行生物分析的裝置。該設(shè)備具有流體入口;過濾區(qū)室，連接到流體入口并且容納存在吸附劑的過濾基質(zhì);流體回路連接到過濾區(qū)室的下游并且包括排液回路以及加液回路;排液室，連接到排液回路的下游;制備出口，連接到加液回路的下游;以及流體移動(dòng)裝置，連接到流體回路并且配置成使過濾區(qū)室擇一流體連接到排液回路或者加液回路。該裝置包括上述設(shè)備、電子控制單元、通過電可控注入模塊連接到所述流體入口的至少一個(gè)貯液器、用于推進(jìn)流體的電可控致動(dòng)器、以及用于驗(yàn)證在所述排液回路和所述加液回路內(nèi)流體的存在的電可控流體檢測裝置。
【專利說明】用于制備生物樣本的設(shè)備和用于進(jìn)行生物分析的裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及用于制備生物樣本的設(shè)備，以便使得制備的樣本適合于在后續(xù)的分析過程中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]樣本的制備的示例在于例如從全血提取并且隨后純化(“樣本制備”)諸如DNA的生物材料的序列，用于在后續(xù)分析(例如RT_PCR(即實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng))、電泳、基因型等)中使用。
[0003]包括DNA提取以及隨后的純化的生物樣本的制備(也被稱為“樣本制備)是許多DNA分析過程(諸如RT-PCR、電泳、基因型等)的起點(diǎn)。
[0004]目前樣本制備可以使用市場上可用的適合的試劑盒(kit)來執(zhí)行，對其進(jìn)行手動(dòng)操作使其執(zhí)行特定程序。圖1示出了在最為廣泛使用的樣本制備程序當(dāng)中的所謂“離心柱法(spin-column method)”。參照圖1,由此方法實(shí)施的過程包括四個(gè)步驟。
[0005]在第一步驟(稱為“預(yù)處理”)中，選擇的例如全血的生物樣本(將從中提取DNA)經(jīng)受細(xì)胞裂解，包括通過破壞細(xì)胞膜來溶解細(xì)胞。通過將生物樣本布置在低滲溶液中來執(zhí)行裂解。在裂解后，使用諸如蛋白酶K的適當(dāng)?shù)拿笇α呀庠斐傻奈廴镜牡鞍踪|(zhì)進(jìn)行消化。
[0006]第二 步驟(稱為“DNA結(jié)合”)在于從包含裂解結(jié)果的溶液中分離與回收核酸。最新方法之一在于在離液鹽(chaotropic salts)存在下使用硅膠基質(zhì),其吸附DNA并且與其
[0007]在第三步驟(稱為“洗滌”)中，使用諸如蒸餾水的適合的溶液洗滌膠基質(zhì)，以去除諸如蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的干擾殘留物。
[0008]在第四步驟(稱為“洗脫”)中，使用低鹽濃度的水溶液洗脫與DNA結(jié)合的硅膠基質(zhì)。憑借此處理，之前在膠基質(zhì)表面上捕獲的DNA被移除并且得以在試管內(nèi)的溶液中可用。制備的樣本準(zhǔn)備就緒用于例如RT-PCR的下游應(yīng)用中。
[0009]其后，為執(zhí)行RT-PCR，使用移液管吸取制備的樣本并且轉(zhuǎn)移至一次性卡盒上所容納的硅芯片中提供的阱中。接著，將該卡盒插入具有熒光檢測器的熱循環(huán)儀中用于進(jìn)行DNA分析。
[0010]所有在前文描述的關(guān)于樣本制備以及將制備的樣本加樣到硅芯片中的阱中的步驟是使用與試劑盒一起提供的設(shè)備(試管、移液管，緩沖液等)來手動(dòng)進(jìn)行的。各步驟的序列涉及操作大量設(shè)備以及在從該方法的一個(gè)步驟到下一步驟的過渡中轉(zhuǎn)移液體。
[0011]因?yàn)樯婕按罅吭O(shè)備和操作并且在手動(dòng)執(zhí)行的操作中需要精確性，所以該方法尤為緩慢，其實(shí)現(xiàn)繁瑣，并且易受執(zhí)行的隨機(jī)誤差以及周圍環(huán)境造成的污染的影響，由此，關(guān)于最終結(jié)果的質(zhì)量方面，其整體而言遠(yuǎn)非穩(wěn)健和可靠。
[0012]此外，上面所描述的方法需要使用大量昂貴試劑，在經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量方面遠(yuǎn)非高效。最后，其僅可以由高度專業(yè)的工作人員執(zhí)行，使其用途僅限于醫(yī)院和/或?qū)嶒?yàn)室環(huán)境。實(shí)用新型內(nèi)容
[0013]本實(shí)用新型的目的在于提供用于制備樣本并且用于將包含生物材料的樣本加樣到在硅芯片內(nèi)的阱中的設(shè)備和相關(guān)方法，適合于在分析中隨后使用。該設(shè)備和關(guān)聯(lián)的用于制備包含生物材料的樣本的方法必須易于實(shí)現(xiàn)，使得能夠快速制備樣本，因此減少分析時(shí)間，在最終結(jié)果的質(zhì)量方面具有減少的成本和穩(wěn)健性，并且最終可為不必高度專業(yè)的工作人員所使用。將樣本加樣到阱中的步驟在該設(shè)備中必須是可集成的。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種用于制備生物樣本的設(shè)備，包括:
[0015]流體入口 ；過濾區(qū)室，連接到所述流體入口并且容納存在吸附劑的過濾基質(zhì)；流體回路，連接到所述過濾區(qū)室的下游并且包括排液回路以及加液回路；排液室，連接到所述排液回路的下游；制備出口，連接到所述加液回路的下游；以及
[0016]流體移動(dòng)裝置，連接到所述流體回路，并且配置成使所述過濾區(qū)室擇一流體連接到所述排液回路或者所述加液回路。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述流體移動(dòng)裝置包括泵單元。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述泵單元包括第一泵單元，其連接到所述排液回路，以及第二泵單元，其連接到所述加液回路。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述第一和第二泵單元為抽吸單元，由在相應(yīng)的活塞外殼室內(nèi)可動(dòng)的相應(yīng)活塞，以及設(shè)計(jì)用于相應(yīng)抽吸單元的所述相應(yīng)活塞的精細(xì)運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)環(huán)形螺母形成。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，還包括第一閥裝置，其沿所述加液回路布置；以及第二閥裝置，其沿所述排液回路布置。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述第一和第二閥裝置包括連接到外部控制模塊的電控閥。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述第一閥裝置包括第一球，其在所述排液回路內(nèi)第一與第二相對元件之間可動(dòng)；并且所述第二閥裝置包括第二球，其在所述加液回路內(nèi)第三與第四相對元件之間可動(dòng)。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，還包括至少部分透明的本體，在所述本體內(nèi)形成所述流體入口、所述過濾區(qū)室、所述流體回路、所述排液室，以及所述制備出口。
[0024]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，還包括半導(dǎo)體材料的芯片，其具有面對所述制備出口的至少一個(gè)阱。
[0025]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，包括卡盒，其包括容納所述芯片的支撐。
[0026]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述本體布置在所述卡盒上方，所述本體和所述卡盒由固定裝置固定在一起。
[0027]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述本體包括頂表面和底表面，所述流體入口在所述頂表面上開口，并且所述制備出口在所述底表面上開口，所述過濾區(qū)室布置在所述流體入口下面，并且所述流體回路布置在所述過濾區(qū)室下面。
[0028]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述流體入口包括至少一個(gè)注射室，其配置成容納注射器并且布置在過濾區(qū)室上方，所述注射室與所述過濾區(qū)室被可穿孔的隔板分開。
[0029]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述過濾區(qū)室包括部分隔板、周界，以及出液開口 ；所述部分隔板從所述過濾區(qū)室的側(cè)壁延伸，并且將所述過濾區(qū)室分為在所述部分隔板上方延伸的輸送管道以及在所述部分隔板下方延伸的基質(zhì)區(qū)室，所述部分隔板限定用于將所述輸送管道與所述基質(zhì)區(qū)室流體連接的流體連接開口，所述流體連接開口和所述出液開口布置在所述過濾區(qū)室的所述周界的相對區(qū)域中。
[0030]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述本體具有大體水平的展開，并且所述流體入口、所述過濾區(qū)室、所述流體回路、所述制備出口、以及所述排液室側(cè)向并排布置。
[0031]根據(jù)本實(shí)用新型進(jìn)一步的實(shí)施例，其中所述本體容納半導(dǎo)體材料的芯片，其包括面對所述制備出口的至少一個(gè)阱。
[0032]根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提供了一種用于進(jìn)行生物分析的裝置，包括:
[0033]根據(jù)上述第一方面或者進(jìn)一步實(shí)施例中任意之一所述的設(shè)備；
[0034]電子控制單元；
[0035]通過電可控注入模塊連接到所述流體入口的至少一個(gè)貯液器、用于推進(jìn)流體的電可控致動(dòng)器、以及用于驗(yàn)證在所述排液回路和所述加液回路內(nèi)流體的存在的電可控流體檢測裝置，所述電子控制單元連接到所述注入模塊、所述致動(dòng)器、以及所述流體檢測裝置并且與所述注入模塊、所述致動(dòng)器、以及所述流體檢測裝置交換指令和信息。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了更好地理解本實(shí)用新型及其優(yōu)點(diǎn)，在下文中結(jié)合附圖描述了一些非限制性實(shí)施例，其中:
[0037]圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的、稱為“離心柱法”的用于制備(尤其用于提取和純化DNA的)樣本的方法；
[0038]圖2示出了用于制備包含生物材料的樣本的設(shè)備的第一實(shí)施例的垂直截面；
[0039]圖3-8是在該方法的相繼步驟期間圖2的設(shè)備的垂直截面；
[0040]圖9是用于制備樣本的方法的流程圖；
[0041]圖10是用于制備包含生物材料的樣本的設(shè)備的另一實(shí)施例的平面截面；
[0042]圖11是圖10的用于制備樣本的設(shè)備的又一實(shí)施例的透視圖；
[0043]圖12部分不出了本設(shè)備的再一實(shí)施例的垂直截面；以及
[0044]圖13示出了用于進(jìn)行生物分析的裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0045]圖2示出了用于制備包含生物材料的樣本(尤其用于提取DNA)的一次性類型的設(shè)備1000的一個(gè)實(shí)施例。設(shè)備1000包括:本體1，用于推進(jìn)流體；以及卡盒2，用于RT-PCR(實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng))。例如0型環(huán)類型的墊圈35布置在本體I與卡盒2之間用于確保緊度并且防止任何泄露。
[0046]例如，本體I可以具有平行六面體形狀，尺寸為5x4x3cm3，以便具有不大于60cm3的整體體積。
[0047]卡盒2包括；支撐17，其例如是在印刷電路生產(chǎn)中所使用的類型的塑料材料；以及芯片16，例如硅芯片，其布置在支撐17的腔中并且提供多個(gè)阱33。本體I例如由部分或完全透明的塑料材料制成，該材料諸如使用澆鑄和前述的技術(shù)制造的透明的聚碳酸酯。本體I和卡盒2借助側(cè)面夾29固定在一起。
[0048]本體I包括流體推進(jìn)裝置，該流體推進(jìn)裝置在此包括兩個(gè)抽吸單元，該兩個(gè)抽吸單兀包括容納第一活塞13的第一活塞外殼14,以及容納第二活塞19的第二活塞外殼12。第一活塞13和第二活塞19以及相應(yīng)的外殼14和12相符合，以便使得第一活塞13和第二活塞19能夠分別在外殼14和12內(nèi)流體密封地滑動(dòng)。
[0049]本體I還包括第一注射室7和第二注射室8，其每個(gè)形成在本體I的頂表面80上朝向外部打開的流體進(jìn)口，但(在使用之前)被粘著的并且可穿孔的例如鋁的外封閉層9密封，該外封閉層9塑化在與頂表面80接觸的部分上。第一室7和第二室8的底壁被隔板30(例如具有兩個(gè)塑料層和中間的密封并且可穿孔的鋁層)所限定。
[0050]本體I還包括過濾區(qū)室6，其布置在隔板30的下方并且容納存在吸附劑的過濾基質(zhì)5，例如存在離液鹽的硅膠。在所示實(shí)施例中，隔板30形成過濾區(qū)室6容積的頂表面。在使用中，過濾區(qū)室6通過撕破隔板來流體連接到注射室7、8，其在下文將更加詳細(xì)描述。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，例如具有平行六面體形狀的過濾區(qū)室6容納部分的隔板15，其從過濾區(qū)室的側(cè)壁基本平行于本體I的下基座橫向延伸，并且僅部分占據(jù)過濾區(qū)室6的與本體I的下基座平行的截面，從而形成連接開口 42。部分隔板15將過濾區(qū)室6的容積分為在部分隔板15上方延伸的輸送管道40以及在部分隔板15下方延伸并且容納過濾基質(zhì)5的基質(zhì)區(qū)室41。輸送管道40與基質(zhì)區(qū)室41通過連接開口 42互相流體連接。過濾區(qū)室6還包括出液開口 6a，布置在過濾區(qū)室6的下基座上并且開口朝向流體回路，該流體回路包括第一通道3、第二通道4以及第三通道11，其在下文中將更加詳細(xì)描述。
[0051]在圖2所示的實(shí)施例中，連接開口 42和出液開口 6a鄰近界定過濾區(qū)室6的側(cè)表面的周界布置，接近周界的相對的區(qū)域，使得在連接開口 42與出液開口 6a之間延伸的流體路徑具有最大長度，并且過濾基質(zhì)5穿過該區(qū)域流過。
[0052]第二通道4 (與第一通道3 —起形成排液回路，并且與第三通道11 一起形成加液回路)從出液開口 6a向下延伸直至T型液壓連接器50的進(jìn)液端口 51。T型液壓連接器50還具有第一出液端口 52和第二出液端口 53。第一通道3在基本水平的方向上從T型液壓連接器50的第一出液端口 52延伸并且通過布置在排液室20的側(cè)壁上的進(jìn)液孔20b通往排液室20。如圖2的實(shí)施例所表不,排液室20例如布置在第一活塞外殼14的下方并且通過布置在排液室20的上基座上的第一抽吸孔20a與其流體連接。
[0053]第一通道3布置在T型連接器50與進(jìn)液孔20b之間，具有第一液壓閥27，其目的在于調(diào)節(jié)從第一通道3至排液室20的流體的通路。
[0054]第三通道11從T型液壓連接器50的第二出液端口 53在基本水平的方向上延伸并且通過另一進(jìn)液孔IOd通往抽吸室10，該進(jìn)液孔IOd布置在抽吸室10的側(cè)壁上并且靠近其下基座。如圖2的實(shí)施例所表示，抽吸室10例如布置在第二活塞外殼12的下方并且通過布置在抽吸室10的上基座上的第二抽吸孔IOa與其流體連接。抽吸室10的下基座具有制備出口，其在此例如由類似矩陣布置并且與抽吸室10流體連接的多個(gè)噴嘴18形成。噴嘴18從抽吸室10的下基座朝向外部垂直延伸，其互相平行并且通往本體I的底表面81，并處于面向下面芯片16中的多個(gè)阱33的位置。另一部分隔板IOc在抽吸室10內(nèi)從另一進(jìn)液孔IOd所在的并且在該進(jìn)液孔IOd上方的抽吸室10的側(cè)壁延伸。另一部分隔板IOc在關(guān)于抽吸室的下基座基本水行的方向上延伸并且靠近抽吸室10的與開始的壁相對的壁終止，而并未與其連接并且從而形成了抽吸開口 10b。以此方式，另一部分隔板IOc將抽吸室10分為另兩個(gè)容積:在部分隔板IOc上方形成的氣室10e，以及在部分隔板IOc下方形成的制備-輸送室IOf。氣室IOe與制備-輸送室IOf通過開口 IOb流體連接在一起。
[0055]第三通道11還設(shè)置有第二液壓閥28，其布置在抽吸室10與T連接器50之間并且設(shè)計(jì)用于調(diào)節(jié)從第三通道11至多個(gè)噴嘴18的流體的通路。
[0056]設(shè)備1000還包括用于向第一活塞13施加測微移動(dòng)的第一環(huán)形螺母26，以及用于向第二活塞19施加測微移動(dòng)的第二環(huán)形螺母25。第一環(huán)形螺母26與第二環(huán)形螺母25相符合，使得能夠分別對第一外殼14內(nèi)的第一活塞13以及第二外殼12內(nèi)的第二活塞19進(jìn)行滑動(dòng)微調(diào)。
[0057]在下文中將結(jié)合附圖3-9描述用于使用圖2中的設(shè)備1000制備包含生物材料的樣本的方法。特別地，所示方法是關(guān)于DNA的RT-PCR分析的生物樣本的制備。
[0058]參照附圖9，開始例如全血樣本的原始生物樣本(DNA需從中提取)經(jīng)受預(yù)處理步驟101，該步驟在設(shè)備1000之外執(zhí)行。如本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員公知的，預(yù)處理步驟包括細(xì)胞裂解，該細(xì)胞裂解例如通過將原始生物樣本引入低滲溶液來獲得。預(yù)處理步驟還包括消化作為裂解副產(chǎn)物存在的污染的蛋白質(zhì)，其通過使用諸如蛋白酶K的適合的酶來獲得。在預(yù)處理步驟101結(jié)束時(shí)，由此獲得的經(jīng)預(yù)處理的樣本21a(圖3)被加載到第一注射器21中。
[0059]接著執(zhí)行圖9的樣本注入步驟102。詳細(xì)而言(圖3)，內(nèi)有經(jīng)預(yù)處理的生物樣本21a的注射器21插入到第二注射室8，穿透第一外封閉層9并且然后穿透隔板30;繼而將經(jīng)預(yù)處理的樣本21a注入到過濾區(qū)室6。
[0060]在樣本注入步驟102期間，第一液壓閥27開啟并且第二液壓閥28關(guān)閉。
[0061 ] 同時(shí)或隨后地，例如使用第一環(huán)形螺母26使第一活塞13朝向本體I外部運(yùn)動(dòng)。第一活塞13在相應(yīng)外殼14內(nèi)的流體密封移動(dòng)在排液室20中產(chǎn)生負(fù)壓，其借助第一液壓閥27的開啟而傳遞至與其流體連接的過濾區(qū)室6，迫使經(jīng)預(yù)處理的樣本21a朝向過濾基質(zhì)5流入輸送管道40中。
[0062]接著(圖9的吸附步驟103和圖4)，經(jīng)預(yù)處理的樣本21a穿越連接開口 42并且到達(dá)過濾基質(zhì)5。以此方式，經(jīng)預(yù)處理的樣本21a沿整個(gè)過濾基質(zhì)5貫穿其全長度流過，在過濾基質(zhì)5的表面上引起對在經(jīng)預(yù)處理的樣本21a中包含的DNA的吸附。在吸附步驟103中，在經(jīng)預(yù)處理的樣本21a中的其他干擾材料(諸如脂質(zhì)和蛋白質(zhì))也可能在過濾基質(zhì)5的表面上被部分吸附。
[0063]在經(jīng)預(yù)處理的樣本21a已經(jīng)穿越過濾基質(zhì)5并且因此沒有由過濾基質(zhì)5吸附的部分DNA和干擾材料之后，其通過出液開口 6a流出過濾區(qū)室6，穿過第二通道4，并且通過T連接器50，經(jīng)過第一通道3，最終流入到排液室20中。關(guān)閉的第二閥門28防止經(jīng)預(yù)處理的樣本21a意外到達(dá)噴嘴18。在此步驟結(jié)束時(shí)，除在過濾基質(zhì)5上吸附的部分之外，經(jīng)預(yù)處理的樣本21a在排液室20里面。
[0064]在隨后的圖9的洗滌液注入步驟104中(另參見圖5)，內(nèi)有例如蒸餾水或不含自由離子的其他溶液的洗滌液31a的第二注射器31被引入到第一注射室7中并且穿透隔板30。繼而將洗滌液31a注入到過濾區(qū)室6中。
[0065]同時(shí)或隨后地，例如使用第一環(huán)形螺母26使第一活塞13進(jìn)一步朝向本體I外部移動(dòng)。第一活塞13的移動(dòng)在排液室20中產(chǎn)生另一負(fù)壓,其由于第一液壓閥27開啟而傳遞至與其流體連接的過濾區(qū)室6，迫使洗滌液31a朝向過濾基質(zhì)5流入輸送管道40中。
[0066]接著(圖9的洗滌步驟105和圖6)，洗滌液31a通過連接開口 42流入到基質(zhì)區(qū)室41。然后，洗滌液31a穿越過濾基質(zhì)5，在其所過之處去除在吸附步驟103期間在過濾基質(zhì)5的表面上吸附的干擾物質(zhì)，諸如蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。
[0067]在穿越過濾基質(zhì)5之后，富有從過濾基質(zhì)5的表面去除的干擾物質(zhì)的洗滌液31a通過出液開口 6a流出過濾區(qū)室6，穿越第二通道4，并且通過T型連接器50，經(jīng)過第一通道3，最終流入到排液室20中。應(yīng)該注意的是關(guān)閉的第二閥門28防止洗滌液31a意外到達(dá)噴嘴18。在此步驟結(jié)束時(shí)，所有洗滌液31a包含在排液室20內(nèi)。
[0068]接著(圖9的閥門切換步驟107)，第一液壓閥27關(guān)閉并且第二液壓閥28開啟。
[0069]之后(圖9的洗脫液注入步驟108和圖7)，使用在第一注射室7中引入的第三注射器61將例如具有低鹽濃度的水溶液的洗脫液61a注入到過濾區(qū)室6。
[0070]同時(shí)或隨后地，例如使用第二環(huán)形螺母25使第二活塞19朝向本體I外部移動(dòng)。第二活塞19的移動(dòng)在抽吸室10中產(chǎn)生負(fù)壓，其借助第二液壓閥28開啟而傳遞至與其流體連接的過濾區(qū)室6，迫使洗脫液61a朝向過濾基質(zhì)5流動(dòng)。
[0071]然后(圖9的洗脫步驟109和圖8)，洗脫液61a貫穿其長度穿越過濾基質(zhì)5，洗脫之前在吸附步驟105期間吸附的DNA。接著(圖9的阱加樣步驟110和圖8)，洗脫液61a (此時(shí)含有洗脫的DNA并且形成制備的樣本70)繼續(xù)穿越第二通道4、T型連接器50，以及第三通道11，到達(dá)噴嘴18，并且在重力和毛細(xì)作用下從其流入相應(yīng)的阱33。
[0072]應(yīng)該注意的是第一液壓閥27的關(guān)閉狀態(tài)防止制備的樣本70意外到達(dá)排液室20。
[0073]以此方式，制備的樣本70在多個(gè)阱33內(nèi)可用。
[0074]最終(密封步驟111)，移除夾29，從本體I卸下卡盒2，并且在阱33上倒入例如礦物油的液體密封劑，以獲得阱33內(nèi)制備的樣本的密封。因此可以(以本身已知的方式，不詳細(xì)描述)將其中包含制備的樣本70的卡盒引入熱循環(huán)儀(未示出)用于進(jìn)行RT-PCR分析。
[0075]圖10和11示出了圖2的設(shè)備1000的一個(gè)不同的實(shí)施例。在此，設(shè)備2000包括例如部分或完全透明的塑料材料(諸如通過澆鑄和成形技術(shù)獲得的透明聚碳酸酯)的本體200。本體200具有例如平行六面體的形狀以及基本平面的展開，其中垂直尺寸與兩個(gè)水平尺寸相比相當(dāng)小，例如4x8xlcm3。通過燒鑄和成形,在本體200內(nèi)獲得了用于流體運(yùn)動(dòng)的液壓回路，其結(jié)構(gòu)將在下文中詳細(xì)描述。
[0076]本體200包括第一入液阱201和第二入液阱202，各自形成流體入口。第一入液阱和第二入液阱202在本體200的頂表面270上向外開口并且在使用之前用外封閉層(未示出)包被。
[0077]在第一入液阱201的側(cè)表面上布置有第一送遞孔201a;第一送遞管道203在水平方向上從其延伸并且連接到第一 T型液壓連接器205的第一入液端口 205a。在第二入液阱202的側(cè)表面上布置有第二送遞孔202;第二送遞管道204在水平方向上從其延伸并且連接到第一 T型液壓連接器205的第二入液端口 205b。第三送遞管道206從第一 T型液壓連接器205的出液端口 205c在水平方向上延伸并且連接到在過濾區(qū)室207 (過濾基質(zhì)5被固定到其內(nèi)側(cè))的側(cè)表面上布置的第三送遞孔207a。過濾區(qū)室207還設(shè)置有例如與入液孔207a相對布置的出液孔207b，以及在水平方向上從其延伸并且連接到第二T型液壓連接器210的入液口的第一通道209。排液管道211從第二 T型液壓連接器210在水平方向上延伸并且通過排液室212側(cè)表面上布置的入液孔212a通往排液室212。排液室212在其本身的側(cè)表面上還設(shè)置有第一抽吸孔212b;第一吸入管道213在水平方向上從其延伸并且在本體200的側(cè)表面上可用的第一入液孔213a上終止。在本體200之外，第一泵單元214經(jīng)由連接器221連接到第一入液孔213a。
[0078]此外，在排液管道211上布置第二液壓閥27用于調(diào)節(jié)從排液管道211至排液室212的流體的通路。
[0079]制備管道215從第二 T型液壓連接器210在水平方向上延伸并且具有流體連接到制備管道215的制備出口(在此由多個(gè)注入管道218形成)。注入管道218在水平方向上、互相平行地延伸，并且止于設(shè)計(jì)成收容芯片16的芯片收容室217內(nèi)。芯片16例如通過用膠粘來固定到芯片收容室217的底部。注入管道218被配置成使其終止或者具有面對阱33的開口(未不出)。
[0080]芯片收容室217在其本身側(cè)表面上具有第二抽吸孔217a;第二吸入管道219從其延伸并且止于第二入液孔219a，第二入液孔219a在本體200的側(cè)表面上可用并且將第二吸入管道219與本體200的外部連接。第二泵單元220經(jīng)由連接器221連接到第二入液孔219a。在此實(shí)施例中，第一泵單元214和第二泵單元220形成流體移動(dòng)裝置。
[0081]第一液壓閥28在此布置在注入管道218與第二 T型連接器210之間的制備管道215 上。
[0082]用于使用圖10和圖11的設(shè)備2000制備包含生物材料的樣本的方法類似于為圖2的設(shè)備1000描述的方法。僅指出:在本情況中，至注入管道218的流體運(yùn)動(dòng)僅由于由泵單元214和220產(chǎn)生的負(fù)壓而發(fā)生，而不借助于重力。附加地，第二泵單元220直接在芯片收容室217內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓。
[0083]在加樣制備的樣本之后，在此情況中也可能用油密封阱33。在此情況中，另一入液阱(未示出)可以布置在制備加樣室217附近并且被連接到制備管道215或者直接連接到注入管道218。
[0084]最終，在加樣和可能的密封該阱33以及斷開外部泵單元214、220之后，將本體200插入熱循環(huán)儀(未示出)用于隨后的RT-PCR分析，其基于借助本體200的材料透明度的熒光檢測。
[0085]圖12示出了不同實(shí)施例的細(xì)節(jié)。在此，除了液壓閥27和28由相應(yīng)的自動(dòng)液壓閥替換外，設(shè)備3000具有類似于圖2的設(shè)備1000的總體結(jié)構(gòu)，所述自動(dòng)液壓閥在此分別由標(biāo)記為300、311的第一通道和第三通道內(nèi)的可移動(dòng)的球303c、311a形成。對于其余部分，因?yàn)樵O(shè)備3000與圖2的設(shè)備1000相同，所以未表不出共同部分。
[0086]在此實(shí)施例中，第一通道303在排液室20內(nèi)部分延伸并且在此設(shè)置有面對排液室20下基座的排液孔303a。第一通道303在排液室20內(nèi)的部分在其本身的終止截面處設(shè)置有第一部分隔板303b。第一部分隔板303b橫切于第一通道303的長度方向布置,并且僅部分阻擋終止截面，形成用于移動(dòng)球303c的球抽吸孔303e以及阻止件。球抽吸孔303e和排液孔303a具有比球303c的整體尺寸更小的橫截面，使得球303c不能夠通過它們離開第一通道3。此外，第一通道303設(shè)置有第二部分隔板303d，其布置在排液孔303a的上游、橫切于第一通道303的長度方向的截面上。第二部分隔板303d僅部分阻擋該截面，形成連接開口 303f并且限定用于移動(dòng)球303c的阻止件。
[0087]選擇第一通道303的橫截面以及移動(dòng)球303c的直徑，使得移動(dòng)球303c能夠在第一通道303內(nèi)，至少在第一隔板303b與第二隔板303d之間包括的延伸中滾動(dòng)。
[0088]在圖12的實(shí)施例中，第三通道311具有連接孔311d，以及在抽吸室10內(nèi)部分延伸的另一球抽吸孔311e。部分隔板310c在抽吸室30內(nèi)、在第三通道311的下面延伸，類似于圖2的另一部分隔板10c。詳細(xì)而言，在圖12中，第三通道311在抽吸室10內(nèi)部的部分在部分隔板310c上方與其平行延伸，并且貫穿其本身的延伸與部分隔板的頂表面接觸。
[0089]第三通道311在其終止截面處具有第三部分隔板311c。第三部分隔板311c被布置為橫切于第三通道311的長度方向，僅部分阻擋其終止截面，形成另一球抽吸孔311e，并且形成用于另一球311a的阻止件。另一球抽吸孔311e具有比另一移動(dòng)球311a的整體尺寸小的表面。
[0090]連接孔311d(均在第三通道311和下面的部分隔板310c兩者中形成)面對抽吸室10的下基座并且具有比另一移動(dòng)球311a的整體尺寸小的橫截面。連接孔311d流體連接制備輸送室IOf和第三通道311。
[0091]第三通道311具有第四部分隔板311b，其被布置在橫切于第三通道311的長度方向的截面上并且僅部分阻擋該截面，形成另一連接開口 311f并且限定用于另一移動(dòng)球311a的阻止件。選擇第三通道311的橫截面和球311a的直徑，使得另一移動(dòng)球311a能夠在第三通道311內(nèi)滾動(dòng)。
[0092]將限于液壓閥的致動(dòng)來描述圖12的設(shè)備3000的操作。具體而言，在圖9的樣本注入102、吸附103、洗滌液注入104，以及洗滌105的步驟期間，其中抽取(如圖12中的箭頭A表示)第一活塞13(圖2)并且在抽吸室20內(nèi)部產(chǎn)生負(fù)壓，將移動(dòng)球303c推向球抽吸孔303e (虛線位置)。結(jié)果，排液室20通過排液孔303a流體連接到第一通道303。此情況等同于圖2中的開啟第一液壓閥27。
[0093]與此同時(shí)，排液室20中的負(fù)壓傳遞至第三通道311，引起另一球311a朝向第三部分隔板311b (虛線位置)移動(dòng)。
[0094]在此，另一球311a完全阻擋另一連接開口 31 If，類似于圖2的關(guān)閉第二液壓閥28。
[0095]以對偶方式，在圖9的洗脫液注入108、洗脫109，以及阱加樣110的步驟中，其中抽取(如圖12中的箭頭B表示)第二活塞19(圖2)，抽吸室10內(nèi)的負(fù)壓引起另一移動(dòng)球311a運(yùn)動(dòng)，直到其遇到第三部分隔板311c (其中另一移動(dòng)球311a由實(shí)線表示)，阻擋另一抽吸孔311e。
[0096]結(jié)果，在第三通道311與抽吸室10之間獲得流體連接，對應(yīng)于圖2的開啟第二液壓閥28。
[0097]與此同時(shí)，抽吸室10中的負(fù)壓引起球303c朝向第二部分隔板303d運(yùn)動(dòng)(移動(dòng)球303c的位置用實(shí)線表示)，阻擋另一連接開口 303f，其方式類似于圖2的關(guān)閉第一液壓閥27。
[0098]對本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員顯而易見的是，圖10的液壓閥27和28可以按照類似方式制成。
[0099]圖13示出了用于進(jìn)行臨床分析的裝置4000，其包括前文描述的設(shè)備1000。裝置4000包括電致動(dòng)器404和405、電子設(shè)備401、流體容納裝置421，以及注入模塊414。電子設(shè)備401例如設(shè)置有處理單元431、輸入/輸出單元432，以及存儲(chǔ)器單元441。流體容納裝置例如由配置成容納經(jīng)預(yù)處理的生物樣本21a、洗滌液31a，以及洗脫液61a的三個(gè)貯液器421形成。注入模塊414被配置以便選擇性地并且流體地連接三個(gè)貯液器中的每個(gè)和設(shè)備1000的流體入口。例如可以通過控制在注入模塊414中包括但未示出的電磁閥來電控制該連接。
[0100]裝置4000還設(shè)置有用于光學(xué)檢測在流體回路內(nèi)流體存在或不存在的裝置，其在此由第一激光源408和相應(yīng)的第一傳感光電二極管412、以及第二激光源409和相應(yīng)的第二傳感光電二極管413形成。放置第一激光源408和第一傳感光電二極管412,以便在橫切方向上攔截第一通道3 (圖2)。放置第二激光源409和第二傳感光電二極管413，以便在橫切方向上攔截第三通道11 (圖2)。第一激光源408和第一傳感光電二極管412被配置成憑借本體I的透明度來檢測并且電通信在第一通道3(圖2)中的經(jīng)預(yù)處理的生物樣本21a和洗滌液31a的行程終止。同樣地，第二激光源409和第二傳感光電二極管413配置成檢測并且電通信在第三通道11中的制備的生物樣本70(圖8)的行程終止。
[0101]電子設(shè)備401被連接到并且控制電致動(dòng)器404和405、激光源408和409、傳感光電二極管412和413、以及注入模塊414。
[0102]可以在存儲(chǔ)器441中載入軟件并且可以通過處理單元431執(zhí)行該軟件，以便驅(qū)動(dòng)電致動(dòng)器404、405、第一和第二激光源408、409、第一和第二傳感光電二極管412和413、以及注入模塊414，以便以自動(dòng)方式進(jìn)行圖9的方法的步驟。
[0103]具體而言，基于傳感光電二極管412、413提供的信號(hào)，電子設(shè)備401控制圖9的方法的步驟的時(shí)間掃描。
[0104]對本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員顯而易見的是，裝置4000可以包括圖10、圖12的設(shè)備2000或設(shè)備3000以替代設(shè)備1000。
[0105]描述的技術(shù)方案呈現(xiàn)出許多優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際上，可以將其與不僅可以在專業(yè)領(lǐng)域使用、也可以在醫(yī)生的診室或家中(在自診斷的情況中)使用的專家系統(tǒng)集成。
[0106]此外，通過在與外界封閉的單一本體內(nèi)執(zhí)行吸附、洗滌和洗脫操作而因此不易受污染的影響，這些設(shè)備能夠保證制備的樣本的高純度，從而增加診斷可靠性。
[0107]除此之外，在同一設(shè)備內(nèi)按順序執(zhí)行操作，使得能夠減少分析次數(shù)。
[0108]該設(shè)備還可以對體積減小的樣本并且因此體積減小的試劑進(jìn)行操作，從而減少分析成本并且增加產(chǎn)率。實(shí)際上，在同一過濾區(qū)室內(nèi)處理液體使得能夠減少已知試劑盒通常會(huì)有的泄露，不再需要在不同試管/移液管中轉(zhuǎn)移中間產(chǎn)物。
[0109]所提出的技術(shù)方案滿足純度的需要，該需要既理解為在溶液中存在要研究的核酸，也理解為不存在污染物質(zhì)，該污染物質(zhì)與溶液中的試劑結(jié)合，可能修改后續(xù)試驗(yàn)(PCR、RT-PCR、測序、限制性內(nèi)切酶消化(restriction digest)等)的結(jié)果。
[0110]此外，描述的設(shè)備消除了外部環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)，因?yàn)槲?、洗滌，以及洗脫的步驟在設(shè)備內(nèi)進(jìn)行。
[0111]如上面解釋的，描述的設(shè)備可以預(yù)先安排，以便使用合適的機(jī)械以半自動(dòng)或自動(dòng)方式操作。
[0112]在圖2的技術(shù)方案中，在洗脫步驟結(jié)束時(shí)，阱33的加樣沒有任何中斷地發(fā)生，這是由于制備的樣本70通過第二通道4、第三通道11，以及注入管道18轉(zhuǎn)移的緣故。
[0113]在圖10的技術(shù)方案中，設(shè)備2000可以有利和直接地裝入熱循環(huán)儀中，而不需要用于打開設(shè)備、以及抽取并且轉(zhuǎn)移卡盒2的分開的操作，從而消除了關(guān)于硅芯片16轉(zhuǎn)移和/或加樣的污染或錯(cuò)誤的任何可能的其他風(fēng)險(xiǎn)。
[0114]可以對在此描述的設(shè)備和方法作出許多修改和變體，所有修改和變體都在本實(shí)用新型內(nèi)容部分所提及的第一方面和第二方面的范圍之內(nèi)。
[0115]例如在圖2的技術(shù)方案中，將本體I固定到卡盒2的裝置可以與所示裝置不同；例如，其可以由諸如螺絲固定支架、用于相互接合的元件，或其他彈性元件的機(jī)械助留(retention)系統(tǒng)形成。
[0116]流體運(yùn)動(dòng)裝置可以按不同方式實(shí)現(xiàn)，使其作為本體I內(nèi)部或外部的元件；例如，在圖2的技術(shù)方案中，雖然可以提供與圖10示出的類似的泵單元，但是可以使用其他類型的泵元件，例如，可以在使用之前連接到設(shè)備1000、2000、3000，或者引入到適合的自動(dòng)機(jī)器(未示出)中用于控制分析的電控泵。
[0117]在圖2中，兩個(gè)抽吸單元13-14，以及12-19可以水平布置，第一和第二活塞外殼14和12分別布置在排液室20和抽吸室10的旁邊。
[0118]根據(jù)一種變體，圖2的設(shè)備1000的第一和第二液壓閥27、28為電控的，其控制模塊82 (虛線表示)配置成產(chǎn)生相應(yīng)的開啟和關(guān)閉信號(hào)。當(dāng)然，設(shè)備2000也可以設(shè)置有電控液壓閥27、28。
[0119]在圖2中，第一和第三通道3、11可以被實(shí)現(xiàn)為以便利用重力，其具有從T型液壓連接器50分別至排液室20和抽吸室10的負(fù)斜率。
[0120]在圖2中，本體I可以包括單個(gè)注射室而不是室7、8。在此情況下，經(jīng)預(yù)處理的樣本21a、洗滌液31a，以及洗脫液61a都通過同一注射室注入。備選地，可以提供三個(gè)注射室，一個(gè)用于經(jīng)預(yù)處理的樣本21a、一個(gè)用于洗滌液31a、以及一個(gè)用于洗脫液61a。
[0121]類似的變體適用于裝置2000、3000。
[0122]在圖12的實(shí)施例中，此外，取代使用阻止元件303b、303d、311b、311c，可以通過提供具有非均勻橫截面(在球移動(dòng)區(qū)域中截面更大而在別處更小)的通道303、311，或者通過在通道中布置頸狀部分來獲得對球303c、311a行程的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于制備生物樣本的設(shè)備，包括: 流體入口 ； 過濾區(qū)室，連接到所述流體入口并且容納存在吸附劑的過濾基質(zhì)(5); 流體回路，連接到所述過濾區(qū)室的下游并且包括排液回路以及加液回路； 排液室，連接到所述排液回路的下游； 制備出口，連接到所述加液回路的下游；以及 流體移動(dòng)裝置，連接到所述流體回路，并且配置成使所述過濾區(qū)室擇一流體連接到所述排液回路或者所述加液回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述流體移動(dòng)裝置包括泵單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述泵單元包括第一泵單元，其連接到所述排液回路，以及第二泵單元，其連接到所述加液回路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中所述第一和第二泵單元為抽吸單元，由在相應(yīng)的活塞外殼室內(nèi)可動(dòng)的相應(yīng)活塞，以及設(shè)計(jì)用于相應(yīng)抽吸單元的所述相應(yīng)活塞的精細(xì)運(yùn)動(dòng)的相應(yīng)環(huán)形螺母形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括第一閥裝置，其沿所述加液回路布置；以及第二閥裝置，其沿所述排液回路布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述第一和第二閥裝置包括連接到外部控制模塊的電控閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述第一閥裝置包括第一球，其在所述排液回路內(nèi)第一與第二相對元件之間可動(dòng)；并且所述第二閥裝置包括第二球，其在所述加液回路內(nèi)第三與第四相對元件之間可動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，還包括至少部分透明的本體，在所述本體內(nèi)形成所述流體入口、所述過濾區(qū)室、所述流體回路、所述排液室，以及所述制備出口。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，還包括半導(dǎo)體材料的芯片，其具有面對所述制備出口的至少一個(gè)阱。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，包括卡盒，其包括容納所述芯片的支撐。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述本體布置在所述卡盒上方，所述本體和所述卡盒由固定裝置固定在一起。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其中所述本體包括頂表面和底表面，所述流體入口在所述頂表面上開口，并且所述制備出口在所述底表面上開口，所述過濾區(qū)室布置在所述流體入口下面，并且所述流體回路布置在所述過濾區(qū)室下面。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述流體入口包括至少一個(gè)注射室，其配置成容納注射器并且布置在過濾區(qū)室上方，所述注射室與所述過濾區(qū)室被可穿孔的隔板分開。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述過濾區(qū)室包括部分隔板、周界，以及出液開口 ；所述部分隔板從所述過濾區(qū)室的側(cè)壁延伸，并且將所述過濾區(qū)室分為在所述部分隔板上方延伸的輸送管道以及在所述部分隔板下方延伸的基質(zhì)區(qū)室，所述部分隔板限定用于將所述輸送管道與所述基質(zhì)區(qū)室流體連接的流體連接開口，所述流體連接開口和所述出液開口布置在所述過濾區(qū)室的所述周界的相對區(qū)域中。
15.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述本體具有大體水平的展開，并且所述流體入口、所述過濾區(qū)室、所述流體回路、所述制備出口、以及所述排液室側(cè)向并排布置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其中所述本體容納半導(dǎo)體材料的芯片，其包括面對所述制備出口的至少一個(gè)阱。
17.一種用于進(jìn)行生物分析的裝置，包括: 根據(jù)權(quán)利要求1至15中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備； 電子控制單元； 通過電可控注入模塊連接到所述流體入口的至少一個(gè)貯液器、用于推進(jìn)流體的電可控致動(dòng)器、以及用于驗(yàn)證在所述排液回路和所述加液回路內(nèi)流體的存在的電可控流體檢測裝置，所述電子控制單元連接到所述注入模塊、所述致動(dòng)器、以及所述流體檢測裝置并且與所述注入模塊、所述致動(dòng)器、以及所述流體檢測裝置交換指令和信息。
【文檔編號(hào)】C12N15/10GK203530294SQ201320201086
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月12日
【發(fā)明者】U·瑪斯特羅瑪特奧, F·F·維拉, G·巴洛奇 申請人:意法半導(dǎo)體股份有限公司