用于制備生物樣本的設備和用于進行生物分析的裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及用于制備生物樣本的設備和用于進行生物分析的裝置。該設備具有流體入口;過濾區室，連接到流體入口并且容納存在吸附劑的過濾基質;流體回路連接到過濾區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;以及流體移動裝置，連接到流體回路并且配置成使過濾區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貯液器、用于推進流體的電可控致動器、以及用于驗證在所述排液回路和所述加液回路內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備和用于進行生物分析的裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及用于制備生物樣本的設備，以便使得制備的樣本適合于在后續的分析過程中使用。
【背景技術】
[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，用于在后續分析(例如RT_PCR(即實時聚合酶鏈反應)、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。
[0004]目前樣本制備可以使用市場上可用的適合的試劑盒(kit)來執行，對其進行手動操作使其執行特定程序。圖1示出了在最為廣泛使用的樣本制備程序當中的所謂“離心柱法(spin-column method)”。參照圖1,由此方法實施的過程包括四個步驟。
[0005]在第一步驟(稱為“預處理”)中，選擇的例如全血的生物樣本(將從中提取DNA)經受細胞裂解，包括通過破壞細胞膜來溶解細胞。通過將生物樣本布置在低滲溶液中來執行裂解。在裂解后，使用諸如蛋白酶K的適當的酶對裂解造成的污染的蛋白質進行消化。
[0006]第二 步驟(稱為“DNA結合”)在于從包含裂解結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,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，以去除諸如蛋白質和脂質的干擾殘留物。
[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結合的硅膠基質。憑借此處理，之前在膠基質表面上捕獲的DNA被移除并且得以在試管內的溶液中可用。制備的樣本準備就緒用于例如RT-PCR的下游應用中。
[0009]其后，為執行RT-PCR，使用移液管吸取制備的樣本并且轉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儀中用于進行DNA分析。
[0010]所有在前文描述的關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備(試管、移液管，緩沖液等)來手動進行的。各步驟的序列涉及操作大量設備以及在從該方法的一個步驟到下一步驟的過渡中轉移液體。
[0011]因為涉及大量設備和操作并且在手動執行的操作中需要精確性，所以該方法尤為緩慢，其實現繁瑣，并且易受執行的隨機誤差以及周圍環境造成的污染的影響，由此，關于最終結果的質量方面，其整體而言遠非穩健和可靠。
[0012]此外，上面所描述的方法需要使用大量昂貴試劑，在經濟產量方面遠非高效。最后，其僅可以由高度專業的工作人員執行，使其用途僅限于醫院和/或實驗室環境。實用新型內容
[0013]本實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的阱中的設備和相關方法，適合于在分析中隨后使用。該設備和關聯的用于制備包含生物材料的樣本的方法必須易于實現，使得能夠快速制備樣本，因此減少分析時間，在最終結果的質量方面具有減少的成本和穩健性，并且最終可為不必高度專業的工作人員所使用。將樣本加樣到阱中的步驟在該設備中必須是可集成的。
[0014]根據本實用新型的第一方面，提供了一種用于制備生物樣本的設備，包括:
[0015]流體入口 ；過濾區室，連接到所述流體入口并且容納存在吸附劑的過濾基質；流體回路，連接到所述過濾區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]流體移動裝置，連接到所述流體回路，并且配置成使所述過濾區室擇一流體連接到所述排液回路或者所述加液回路。
[0017]根據本實用新型進一步的實施例，其中所述流體移動裝置包括泵單元。
[0018]根據本實用新型進一步的實施例，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]根據本實用新型進一步的實施例，其中所述第一和第二泵單元為抽吸單元，由在相應的活塞外殼室內可動的相應活塞，以及設計用于相應抽吸單元的所述相應活塞的精細運動的相應環形螺母形成。
[0020]根據本實用新型進一步的實施例，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]根據本實用新型進一步的實施例，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]根據本實用新型進一步的實施例，其中所述第一閥裝置包括第一球，其在所述排液回路內第一與第二相對元件之間可動；并且所述第二閥裝置包括第二球，其在所述加液回路內第三與第四相對元件之間可動。
[0023]根據本實用新型進一步的實施例，還包括至少部分透明的本體，在所述本體內形成所述流體入口、所述過濾區室、所述流體回路、所述排液室，以及所述制備出口。
[0024]根據本實用新型進一步的實施例，還包括半導體材料的芯片，其具有面對所述制備出口的至少一個阱。
[0025]根據本實用新型進一步的實施例，包括卡盒，其包括容納所述芯片的支撐。
[0026]根據本實用新型進一步的實施例，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]根據本實用新型進一步的實施例，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室下面。
[0028]根據本實用新型進一步的實施例，其中所述流體入口包括至少一個注射室，其配置成容納注射器并且布置在過濾區室上方，所述注射室與所述過濾區室被可穿孔的隔板分開。
[0029]根據本實用新型進一步的實施例，其中所述過濾區室包括部分隔板、周界，以及出液開口 ；所述部分隔板從所述過濾區室的側壁延伸，并且將所述過濾區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區室，所述部分隔板限定用于將所述輸送管道與所述基質區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室的所述周界的相對區域中。
[0030]根據本實用新型進一步的實施例，其中所述本體具有大體水平的展開，并且所述流體入口、所述過濾區室、所述流體回路、所述制備出口、以及所述排液室側向并排布置。
[0031]根據本實用新型進一步的實施例，其中所述本體容納半導體材料的芯片，其包括面對所述制備出口的至少一個阱。
[0032]根據本實用新型的第二方面，提供了一種用于進行生物分析的裝置，包括:
[0033]根據上述第一方面或者進一步實施例中任意之一所述的設備；
[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貯液器、用于推進流體的電可控致動器、以及用于驗證在所述排液回路和所述加液回路內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、所述致動器、以及所述流體檢測裝置并且與所述注入模塊、所述致動器、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用新型及其優點，在下文中結合附圖描述了一些非限制性實施例，其中:
[0037]圖1示出了現有技術的、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備的第一實施例的垂直截面；
[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備的另一實施例的平面截面；
[0042]圖11是圖10的用于制備樣本的設備的又一實施例的透視圖；
[0043]圖12部分不出了本設備的再一實施例的垂直截面；以及
[0044]圖13示出了用于進行生物分析的裝置。
【具體實施方式】
[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)的一次性類型的設備1000的一個實施例。設備1000包括:本體1，用于推進流體；以及卡盒2，用于RT-PCR(實時聚合酶鏈反應)。例如0型環類型的墊圈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制造的透明的聚碳酸酯。本體I和卡盒2借助側面夾29固定在一起。
[0048]本體I包括流體推進裝置，該流體推進裝置在此包括兩個抽吸單元，該兩個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內流體密封地滑動。
[0049]本體I還包括第一注射室7和第二注射室8，其每個形成在本體I的頂表面80上朝向外部打開的流體進口，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5，例如存在離液鹽的硅膠。在所示實施例中，隔板30形成過濾區室6容積的頂表面。在使用中，過濾區室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描述。根據一個實施例，例如具有平行六面體形狀的過濾區室6容納部分的隔板15，其從過濾區室的側壁基本平行于本體I的下基座橫向延伸，并且僅部分占據過濾區室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5的基質區室41。輸送管道40與基質區室41通過連接開口 42互相流體連接。過濾區室6還包括出液開口 6a，布置在過濾區室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描述。
[0051]在圖2所示的實施例中，連接開口 42和出液開口 6a鄰近界定過濾區室6的側表面的周界布置，接近周界的相對的區域，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5穿過該區域流過。
[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的側壁上的進液孔20b通往排液室20。如圖2的實施例所表不,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與進液孔20b之間，具有第一液壓閥27，其目的在于調節從第一通道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液孔IOd通往抽吸室10，該進液孔IOd布置在抽吸室10的側壁上并且靠近其下基座。如圖2的實施例所表示，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中的多個阱33的位置。另一部分隔板IOc在抽吸室10內從另一進液孔IOd所在的并且在該進液孔IOd上方的抽吸室10的側壁延伸。另一部分隔板IOc在關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之間并且設計用于調節從第三通道11至多個噴嘴18的流體的通路。
[0056]設備1000還包括用于向第一活塞13施加測微移動的第一環形螺母26，以及用于向第二活塞19施加測微移動的第二環形螺母25。第一環形螺母26與第二環形螺母25相符合，使得能夠分別對第一外殼14內的第一活塞13以及第二外殼12內的第二活塞19進行滑動微調。
[0057]在下文中將結合附圖3-9描述用于使用圖2中的設備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)經受預處理步驟101，該步驟在設備1000之外執行。如本領域專業人員公知的，預處理步驟包括細胞裂解，該細胞裂解例如通過將原始生物樣本引入低滲溶液來獲得。預處理步驟還包括消化作為裂解副產物存在的污染的蛋白質，其通過使用諸如蛋白酶K的適合的酶來獲得。在預處理步驟101結束時，由此獲得的經預處理的樣本21a(圖3)被加載到第一注射器21中。
[0059]接著執行圖9的樣本注入步驟102。詳細而言(圖3)，內有經預處理的生物樣本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;繼而將經預處理的樣本21a注入到過濾區室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關閉。
[0061 ] 同時或隨后地，例如使用第一環形螺母26使第一活塞13朝向本體I外部運動。第一活塞13在相應外殼14內的流體密封移動在排液室20中產生負壓，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室6，迫使經預處理的樣本21a朝向過濾基質5流入輸送管道40中。
[0062]接著(圖9的吸附步驟103和圖4)，經預處理的樣本21a穿越連接開口 42并且到達過濾基質5。以此方式，經預處理的樣本21a沿整個過濾基質5貫穿其全長度流過，在過濾基質5的表面上引起對在經預處理的樣本21a中包含的DNA的吸附。在吸附步驟103中，在經預處理的樣本21a中的其他干擾材料(諸如脂質和蛋白質)也可能在過濾基質5的表面上被部分吸附。
[0063]在經預處理的樣本21a已經穿越過濾基質5并且因此沒有由過濾基質5吸附的部分DNA和干擾材料之后，其通過出液開口 6a流出過濾區室6，穿過第二通道4，并且通過T連接器50，經過第一通道3，最終流入到排液室20中。關閉的第二閥門28防止經預處理的樣本21a意外到達噴嘴18。在此步驟結束時，除在過濾基質5上吸附的部分之外，經預處理的樣本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注入到過濾區室6中。
[0065]同時或隨后地，例如使用第一環形螺母26使第一活塞13進一步朝向本體I外部移動。第一活塞13的移動在排液室20中產生另一負壓,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室6，迫使洗滌液31a朝向過濾基質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流入到基質區室41。然后，洗滌液31a穿越過濾基質5，在其所過之處去除在吸附步驟103期間在過濾基質5的表面上吸附的干擾物質，諸如蛋白質和脂質。
[0067]在穿越過濾基質5之后，富有從過濾基質5的表面去除的干擾物質的洗滌液31a通過出液開口 6a流出過濾區室6，穿越第二通道4，并且通過T型連接器50，經過第一通道3，最終流入到排液室20中。應該注意的是關閉的第二閥門28防止洗滌液31a意外到達噴嘴18。在此步驟結束時，所有洗滌液31a包含在排液室20內。
[0068]接著(圖9的閥門切換步驟107)，第一液壓閥27關閉并且第二液壓閥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注入到過濾區室6。
[0070]同時或隨后地，例如使用第二環形螺母25使第二活塞19朝向本體I外部移動。第二活塞19的移動在抽吸室10中產生負壓，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室6，迫使洗脫液61a朝向過濾基質5流動。
[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 (此時含有洗脫的DNA并且形成制備的樣本70)繼續穿越第二通道4、T型連接器50，以及第三通道11，到達噴嘴18，并且在重力和毛細作用下從其流入相應的阱33。
[0072]應該注意的是第一液壓閥27的關閉狀態防止制備的樣本70意外到達排液室20。
[0073]以此方式，制備的樣本70在多個阱33內可用。
[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內制備的樣本的密封。因此可以(以本身已知的方式，不詳細描述)將其中包含制備的樣本70的卡盒引入熱循環儀(未示出)用于進行RT-PCR分析。
[0075]圖10和11示出了圖2的設備1000的一個不同的實施例。在此，設備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水平尺寸相比相當小，例如4x8xlcm3。通過燒鑄和成形,在本體200內獲得了用于流體運動的液壓回路，其結構將在下文中詳細描述。
[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室207 (過濾基質5被固定到其內側)的側表面上布置的第三送遞孔207a。過濾區室207還設置有例如與入液孔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在其本身的側表面上還設置有第一抽吸孔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用于調節從排液管道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，并且止于設計成收容芯片16的芯片收容室217內。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經由連接器221連接到第二入液孔219a。在此實施例中，第一泵單元214和第二泵單元220形成流體移動裝置。
[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的設備2000制備包含生物材料的樣本的方法類似于為圖2的設備1000描述的方法。僅指出:在本情況中，至注入管道218的流體運動僅由于由泵單元214和220產生的負壓而發生，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內產生負壓。
[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示出了不同實施例的細節。在此，除了液壓閥27和28由相應的自動液壓閥替換外，設備3000具有類似于圖2的設備1000的總體結構，所述自動液壓閥在此分別由標記為300、311的第一通道和第三通道內的可移動的球303c、311a形成。對于其余部分，因為設備3000與圖2的設備1000相同，所以未表不出共同部分。
[0086]在此實施例中，第一通道303在排液室20內部分延伸并且在此設置有面對排液室20下基座的排液孔303a。第一通道303在排液室20內的部分在其本身的終止截面處設置有第一部分隔板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并且限定用于移動球303c的阻止件。
[0087]選擇第一通道303的橫截面以及移動球303c的直徑，使得移動球303c能夠在第一通道303內，至少在第一隔板303b與第二隔板303d之間包括的延伸中滾動。
[0088]在圖12的實施例中，第三通道311具有連接孔311d，以及在抽吸室10內部分延伸的另一球抽吸孔311e。部分隔板310c在抽吸室30內、在第三通道311的下面延伸，類似于圖2的另一部分隔板10c。詳細而言，在圖12中，第三通道311在抽吸室10內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，使得另一移動球311a能夠在第三通道311內滾動。
[0092]將限于液壓閥的致動來描述圖12的設備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內部產生負壓，將移動球303c推向球抽吸孔303e (虛線位置)。結果，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，排液室20中的負壓傳遞至第三通道311，引起另一球311a朝向第三部分隔板311b (虛線位置)移動。
[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內的負壓引起另一移動球311a運動，直到其遇到第三部分隔板311c (其中另一移動球311a由實線表示)，阻擋另一抽吸孔311e。
[0096]結果，在第三通道311與抽吸室10之間獲得流體連接，對應于圖2的開啟第二液壓閥28。
[0097]與此同時，抽吸室10中的負壓引起球303c朝向第二部分隔板303d運動(移動球303c的位置用實線表示)，阻擋另一連接開口 303f，其方式類似于圖2的關閉第一液壓閥27。
[0098]對本領域專業人員顯而易見的是，圖10的液壓閥27和28可以按照類似方式制成。
[0099]圖13示出了用于進行臨床分析的裝置4000，其包括前文描述的設備1000。裝置4000包括電致動器404和405、電子設備401、流體容納裝置421，以及注入模塊414。電子設備401例如設置有處理單元431、輸入/輸出單元432，以及存儲器單元441。流體容納裝置例如由配置成容納經預處理的生物樣本21a、洗滌液31a，以及洗脫液61a的三個貯液器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貯液器中的每個和設備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還設置有用于光學檢測在流體回路內流體存在或不存在的裝置，其在此由第一激光源408和相應的第一傳感光電二極管412、以及第二激光源409和相應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)中的經預處理的生物樣本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]電子設備401被連接到并且控制電致動器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]可以在存儲器441中載入軟件并且可以通過處理單元431執行該軟件，以便驅動電致動器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，以便以自動方式進行圖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，電子設備401控制圖9的方法的步驟的時間掃描。
[0104]對本領域專業人員顯而易見的是，裝置4000可以包括圖10、圖12的設備2000或設備3000以替代設備1000。
[0105]描述的技術方案呈現出許多優點。實際上，可以將其與不僅可以在專業領域使用、也可以在醫生的診室或家中(在自診斷的情況中)使用的專家系統集成。
[0106]此外，通過在與外界封閉的單一本體內執行吸附、洗滌和洗脫操作而因此不易受污染的影響，這些設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，在同一設備內按順序執行操作，使得能夠減少分析次數。
[0108]該設備還可以對體積減小的樣本并且因此體積減小的試劑進行操作，從而減少分析成本并且增加產率。實際上，在同一過濾區室內處理液體使得能夠減少已知試劑盒通常會有的泄露，不再需要在不同試管/移液管中轉移中間產物。
[0109]所提出的技術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，該污染物質與溶液中的試劑結合，可能修改后續試驗(PCR、RT-PCR、測序、限制性內切酶消化(restriction digest)等)的結果。
[0110]此外，描述的設備消除了外部環境污染的風險，因為吸附、洗滌，以及洗脫的步驟在設備內進行。
[0111]如上面解釋的，描述的設備可以預先安排，以便使用合適的機械以半自動或自動方式操作。
[0112]在圖2的技術方案中，在洗脫步驟結束時，阱33的加樣沒有任何中斷地發生，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轉移的緣故。
[0113]在圖10的技術方案中，設備2000可以有利和直接地裝入熱循環儀中，而不需要用于打開設備、以及抽取并且轉移卡盒2的分開的操作，從而消除了關于硅芯片16轉移和/或加樣的污染或錯誤的任何可能的其他風險。
[0114]可以對在此描述的設備和方法作出許多修改和變體，所有修改和變體都在本實用新型內容部分所提及的第一方面和第二方面的范圍之內。
[0115]例如在圖2的技術方案中，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械助留(retention)系統形成。
[0116]流體運動裝置可以按不同方式實現，使其作為本體I內部或外部的元件；例如，在圖2的技術方案中，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備1000、2000、3000，或者引入到適合的自動機器(未示出)中用于控制分析的電控泵。
[0117]在圖2中，兩個抽吸單元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]根據一種變體，圖2的設備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)配置成產生相應的開啟和關閉信號。當然，設備2000也可以設置有電控液壓閥27、28。
[0119]在圖2中，第一和第三通道3、11可以被實現為以便利用重力，其具有從T型液壓連接器50分別至排液室20和抽吸室10的負斜率。
[0120]在圖2中，本體I可以包括單個注射室而不是室7、8。在此情況下，經預處理的樣本21a、洗滌液31a，以及洗脫液61a都通過同一注射室注入。備選地，可以提供三個注射室，一個用于經預處理的樣本21a、一個用于洗滌液31a、以及一個用于洗脫液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(在球移動區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。
【權利要求】
1.一種用于制備生物樣本的設備，包括: 流體入口 ； 過濾區室，連接到所述流體入口并且容納存在吸附劑的過濾基質(5); 流體回路，連接到所述過濾區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 流體移動裝置，連接到所述流體回路，并且配置成使所述過濾區室擇一流體連接到所述排液回路或者所述加液回路。
2.根據權利要求1所述的設備，其中所述流體移動裝置包括泵單元。
3.根據權利要求2所述的設備，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.根據權利要求3所述的設備，其中所述第一和第二泵單元為抽吸單元，由在相應的活塞外殼室內可動的相應活塞，以及設計用于相應抽吸單元的所述相應活塞的精細運動的相應環形螺母形成。
5.根據權利要求1至4中的任一項所述的設備，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.根據權利要求5所述的設備，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.根據權利要求5所述的設備，其中所述第一閥裝置包括第一球，其在所述排液回路內第一與第二相對元件之間可動；并且所述第二閥裝置包括第二球，其在所述加液回路內第三與第四相對元件之間可動。
8.根據權利要求1至4中的任一項所述的設備，還包括至少部分透明的本體，在所述本體內形成所述流體入口、所述過濾區室、所述流體回路、所述排液室，以及所述制備出口。
9.根據權利要求8所述的設備，還包括半導體材料的芯片，其具有面對所述制備出口的至少一個阱。
10.根據權利要求9所述的設備，包括卡盒，其包括容納所述芯片的支撐。
11.根據權利要求10所述的設備，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.根據權利要求11所述的設備，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室下面。
13.根據權利要求12所述的設備，其中所述流體入口包括至少一個注射室，其配置成容納注射器并且布置在過濾區室上方，所述注射室與所述過濾區室被可穿孔的隔板分開。
14.根據權利要求10至13中的任一項所述的設備，其中所述過濾區室包括部分隔板、周界，以及出液開口 ；所述部分隔板從所述過濾區室的側壁延伸，并且將所述過濾區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區室，所述部分隔板限定用于將所述輸送管道與所述基質區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室的所述周界的相對區域中。
15.根據權利要求8所述的設備，其中所述本體具有大體水平的展開，并且所述流體入口、所述過濾區室、所述流體回路、所述制備出口、以及所述排液室側向并排布置。
16.根據權利要求15所述的設備，其中所述本體容納半導體材料的芯片，其包括面對所述制備出口的至少一個阱。
17.一種用于進行生物分析的裝置，包括: 根據權利要求1至15中的任一項所述的設備； 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貯液器、用于推進流體的電可控致動器、以及用于驗證在所述排液回路和所述加液回路內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、所述致動器、以及所述流體檢測裝置并且與所述注入模塊、所述致動器、以及所述流體檢測裝置交換指令和信息。
【文檔編號】C12N15/10GK203530294SQ201320201086
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年4月11日 優先權日:2012年4月12日
【發明者】U·瑪斯特羅瑪特奧, F·F·維拉, G·巴洛奇 申請人:意法半導體股份有限公司