CN101137909A - 试剂转移装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种试剂转移装置。该装置用于将固体或液体形式的试剂从仪器上的一个位置转移到另一位置，所述装置包括适合被保持的上部和适合以可使用方式保持固体或液体形式的试剂的下部。例如，所述试剂可保持在笼式结构中或保留在下部的外表面上。还描述并要求保护使用所述装置的方法以及用于与所述装置结合使用的仪器。

Description

试剂转移装置

技术领域

本发明涉及用于移动在化学检测和生化检测中使用的试剂的装置以及使用这些装置的方法。

背景技术

在进行化学或生化检测过程中经常需要将固体形式或液体形式的少量试剂从一个器皿转移到另一个器皿。越来越多的是，使用自动的处理和程序来进行这些检测，因此需要能够拾取并转移大量试剂的自动装置。

可以以固体形式使用的具体试剂的实施例是进行扩增反应，尤其是进行聚合酶链式反应(或说PCR)所必须的试剂。在商业上可获得用于进行DNA扩增的PCR ready-to-go珠(bead)，诸如由英国AmershamBioSciences销售的ready-to-go珠。

它们包含进行标准PCR所必须的全部成分，包括呈冷冻干燥或其它固体形式的缓冲试剂、盐类或聚合酶。因此，它们为最终使用者提供了方便地提供稳定试剂的手段，以通过例如“国产(homebrew)”引物和探针而组装到检测盒中。它们的优点在于可大规模生产以及以保存期限较长的方便存储形式的可再生产配方。

然而，通常需要镊子将珠从一个消耗品(consumable)转移到另一个。这难以有效地实现，尤其是在自动装置中。

通常利用吸管等来转移液体。这些相对来说也难以使用，并且容易在转移过程中滴落，尤其在自动地进行的情况下。

发明内容

本申请人已经研制出了一种用于有效地处理试剂的装置。

根据本发明，提供了一种试剂转移装置，用于将固体或液体形式的试剂从仪器上的一个位置转移到另一位置，所述装置包括适合被保持的上部和适合以可在外部使用的方式保持固体或液体形式的试剂的下部。

这里所使用的表述“以可在外部使用的方式”是指试剂与周围环境接触。例如，使试剂位于所述下部的外表面上，或者它们可以这样使用，例如，将所述下部浸入液体中使保持在其上的试剂释放到所述液体中。根据本发明，所述下部包括特定的适配部，该适配部使得便于以这种方式容纳液体或固体试样。

在一优选实施方式中，所述装置的下部包括可拆卸的敞开笼式结构，该敞开笼式结构适合保持固体或液体试剂，且尤其是固体试剂。

这里所使用的术语“固体试剂”是指呈固体形式的一种或多种制剂或化学制剂。例如，它们可以包括粉末、晶体、颗粒或珠。具体地说，它们包括试剂的结合，这些试剂以珠的形式，例如以上述PCR ready-to-go珠的形式结合在一起。通常，如果发现试剂呈液体形式，例如呈水溶液的形式，则可以通过传统的方法，例如通过冷冻干燥或喷干的方法，来制备适合的固体形式。所述珠或颗粒还可以包括传统的制剂，例如填料、分散剂、表面活性剂等，以确保颗粒或珠在浸入诸如水之类的液体中时溶解或分散。

所述笼式结构合适地包括基部部分，当该基部部分用于承载少量液体试剂时，其具体具有实心的基部和侧壁。然而，在该部分上方，在所述侧壁中设置一个或更多个开口。如果所述笼式结构用于承载例如呈大的试剂珠形式的固体试剂，则所述基部中也可以具有一个或更多个开口。任何开口的尺寸都应该不允许固体试剂(例如容纳在所述笼式结构中的试剂珠)从该笼式结构穿过。然而，这些开口在所述下部被浸入时允许液体进入笼式结构，由此容纳在所述笼式结构中的试剂分散或溶解在该液体中。

所述笼式结构适合由塑料材料制成，该塑料材料在需要浸入的反应混合物中是不发生化学反应的。所述笼式结构为了填充目的而可以从所述装置的上部拆下。因此，该笼式结构适合布置成通过搭扣配合或螺纹结构而固定到所述上部。

上述笼式结构形成了本发明的另一方面。

在可选实施方式中，所述下部包括杆，该杆能够保持沉积在其外表面上的干燥形式试剂。干燥形式试剂适合为冷冻干燥或喷干形式，但优选为冷冻干燥形式。

这里所使用的术语“杆”是指任何可以被引入反应器皿等中并在其间移动的合适结构。通常，所述杆的形状细长，例如为杆状的管结构，但是侧面可以是倾斜的，从而形成注射器形或锥形轮廓。

所述杆可以实际上是实心或中空的。如果该杆是中空的，则其能够容纳附加元件，例如磁体。在这种情况下，将磁体引入杆中还可以允许其用于收集磁性固体，例如类似硅磁珠(magnetic silica bead)之类的磁珠，这些磁珠可选地承载诸如类似抗体之类的结合剂或其结合片段的其它试剂。

适当的是，所述杆的外表面被成型为允许试剂容纳在成型区(profiledregion)中。这些成型区可包括凹窝或沟槽，这些凹窝或沟槽增加了表面面积，从而允许更多的试剂在其上冷冻干燥。这些凹窝或沟槽也可以构造成便于处于彼此不同位置处的不同试剂单独干燥。这在混合物的不同成分在冷冻干燥或长期存储时不相容的情况下是特别有用的。

所述试剂使用传统的干燥技术，特别是冷冻干燥技术可适当地沉积在所述杆的外表面上。例如，在呈适当溶剂形式的溶液或分散液中形成试剂混合物，并将所述杆浸入该混合物中。然后，通过冷冻干燥去除溶剂，将试剂涂层留在所述杆的表面上。如果所述杆不受到显著的机械磨损，则该试剂涂层会保留在适当位置，直到该杆被浸入适当的溶剂或溶液中，此时试剂会溶解或分散在液体中。

这些沟槽或凹窝的尺寸取决于所述杆的尺寸以及待在其中使用的仪器。然而，通常任何凹窝的直径和深度为0.5～2mm，同样，沟槽的宽度和深度为0.5～2mm。

所述杆的下表面适合进行任何成型。

在一具体实施方式中，所述杆的下表面可设有膨胀承载部，该膨胀承载部可为最佳地转移液体或固体试剂而进行形状成型。例如，所述膨胀部可以具有大致中空或管状的形状，并可选地在其侧壁中具有切口。将所述膨胀部浸入第一容器中的液体试剂中会导致液体由于表面张力而至少暂时地保持在所述膨胀部中。如果随后根据需要移动所述装置，可以通过将该装置浸入合适的第二容器内的液体中，或通过轻轻地摇动该装置而使所述液体分散到该第二容器中。

所述膨胀部也可以承载如上所述加载的干燥的固体试剂。

所述杆可以与所述上部成一体，或者其例如由于上述搭扣配合或螺纹结构而可以从所述上部拆下。

适当的是，所述装置至少部分是在使用之后可随意处理的。具体地说，所述杆是一次性的。

使干燥试剂位于其外表面上的杆形成了本发明的另一方面。

适当的是，所述装置的上部适合于可拆卸地保持在检测仪器的转移部件(means)中。因此，该上部的形状根据使用的检测仪器而改变。然而，在一具体实施例中，所述上部可设有一个或更多个环形凸缘、突起或脊部，这些凸缘、突起或脊部布置成与检测装置上的适当的抓取部件相互作用。

可选的是，所述上部可包括磁体或铁磁元件，从而使其可以利用磁性转移部件被保持和移动。这种部件例如可以包括另一中空杆，该中空杆可以具有如上所述的可拆卸地插入其中的磁体。

例如，所述上部可适合保持例如软铁的插入物，或者由包括例如混合有铁屑的聚丙烯的塑料模制而成。

在这种情况下，适当的是所述上部包括“高脚杯”形的试剂承载部，其中该高脚杯的杯体或者容纳插入在该高脚杯的基部中的例如软铁的插入物，或者由包括例如混合有铁屑的聚丙烯的塑料模制而成。这允许例如使用能够插入该高脚杯的“杯体”内的上述磁性杆而磁性地拾取该高脚杯，随后提升该高脚杯，并通过收回磁体而释放该高脚杯。

适当的是，设置有补充加载仪器。该仪器能够将干燥试剂加载到所述装置的下部上。该仪器适当地包括例如冷冻干燥台的主体，该主体设有孔，本发明的一个或更多个装置可插入所述孔中，使得所述下部从该主体伸出，并且伸入可密封腔室中。适当的是，为此将所述装置倒置，使得所述下部向上伸入所述腔室内。

然后将液体形式的试剂或试剂混合物添加到所述腔室中并且使它们随后进行例如冷冻干燥，这意味着所述试剂或试剂混合物逐渐沉积在所述下部上。

在该过程期间，所述主体适当地夹持在两个板之间，使得确保所述一个或多个装置保留在适当位置。上夹持件适合形成所述腔室的上表面，并适当地设有可密封的开口，以允许添加试剂。

所述加载仪器或至少其所述板适当的是由能够承受在冷冻干燥过程中所遇到的条件的导热材料制成，例如铜之类的金属，或者能够被模制但具有良好导热性的例如商业上可获得的冷聚合物的塑料。

该类型的加载仪器，尤其与上述装置的组合形成了本发明的另一方面。

本发明还提供了一种用于将试剂移送到反应器皿中的液体中的方法，所述方法包括将上述将试剂保持其下部上的装置引入到所述反应器皿中，以及使所述试剂释放到所述反应器皿中。

在液体试剂的情况下，可通过摇动所述装置从而克服将液体保持在适当位置的表面张力来释放这些试剂。另选的是，或者在固体试剂的情况下，适当的是通过将所述装置的下部至少部分地浸入所述反应器皿内的液体中，并使所述试剂溶解或分散到所述液体中来实现释放。

适当的是，所述液体是检测的下一阶段所需的任何溶剂或溶液。例如，在试剂包括诸如PCR珠的PCR试剂的情况下，通过将所述装置浸没到再悬浮缓冲液中可以使所述试剂分散。在其它情况下，人们可能希望将试剂添加到DNA/RNA提取液中。

该方法因为其可以有效地转移试剂而极其有用。而且，其极易实现自动化，并且可应用在宽范围的检测装置中。

在本发明的特别优选的实施方式中，所述装置还包括加载在所述下部上的试剂。

所述试剂可以使用任何适当的传统方法预加载在所述装置内。上文已经描述了将干燥试剂加载在杆上。在将上述笼式结构安装到所述装置的上部上之前，可以使用镊子等将诸如PCR珠的试剂添加到该笼式结构上。可以使用吸管等将液体引入，但是这些操作应该远离所述检测仪器进行，以避免对仪器本身造成污染。

适当的是，随后移动所述装置，从而将所述试剂释放到所需的反应器皿中，但是可以以任何适于所使用的特定检测及检测仪器的方式使所述反应器皿移向所述装置。

该操作适合自动进行。这可能例如涉及到所述装置的垂直向上移动，以例如将其完全从第一容器移除，并涉及到所述装置随后的水平移动，使其与第二容器对准，然后向下移动，使所述装置的下部浸入所述第二容器内的液体中。可选的是，在例如通过所述装置的向上移动而从第一容器移除所述装置之后，可以使容器自身移动，使得所述第二容器位于所述装置下方。因此，如果需要的话，可以只降低所述装置，使其进入所述第二容器。

适当的转移部件在现有技术中是公知的，并且可以包括传送带、圆盘传送带等。

适当的容器可以是任何反应器皿，包括单独的反应器皿或板中的反应井(well)等，并且所述转移部件适于在必要时移动这些器皿。

在共同未决的国际专利申请No.PCT/GB04/003363中描述并要求保护一种特定的自动化检测仪器，该仪器可受益于使用本发明的装置，这里通过参考的方式结合其内容。这里所描述的该仪器能够对试样进行高度复杂的多步骤处理。该仪器包括：

(i)平台，该平台包括

(a)适合接收试样的腔室；和

(b)功能构件；

(ii)臂，该臂能够上升和下降，并包括用于可拆卸地安装到所述功能构件上而使得所述构件可以通过所述臂而上升和下降的部件；以及

(iii)用于使所述平台移动而使得任何腔室或功能构件可以相对于所述臂对准的部件。

所述仪器具有广泛的应用，并且可适合于各种用途。术语“功能构件”被定义成是指所述仪器的被设计成使其能够倒置地安装到所述仪器的所述臂上的元件。所述功能构件可以设计成具有从这里公开的内容而显而易见的大量用途。本领域的技术人员能够根据仪器的具体用途而容易地识别一个或更多个所述功能构件的具体用途。例如，所述功能构件可以包括用于与流体试样相互作用的部件。这样的部件可以对试样提供某些物理处理，例如加热处理、冷却处理、光学处理(optics)、声处理等。可选的是，所述功能构件可以包括用于与所述腔室本身相互作用的部件，例如，通过用作切割件以将盖在腔室上的箔密封件刺破，从而引入过滤料等。此外，所述功能构件可以用作用于使试样、或容纳于其中的分析物移动到所述仪器的另一腔室的收集器。

因此，在本文中，本发明的装置可以包括国际专利申请No.PCT/GB04/003363的仪器的特定功能构件。具体地说，本发明的装置包括适合用于将PCR试剂转移到反应器皿中以用于自动PCR处理的构件。

在所述装置的具体实施方式中，所述平台基本是圆形的，并且通过旋转而移动。这允许所述平台使腔室或功能构件相对于所述臂或其它物理部件对准。当包括若干不同构件时，这种布置还具有使所述仪器的尺寸最小的优点。可选的是，所述平台可装配有感测机构，以在所述平台在位于该平台上方的所述臂或其它物理处理部件的作用下移动时修正所述功能构件或腔室的定位。然而，这种布置的进一步优点在于，其使得保持在所述平台上的反应器皿容易产生离心作用。

在国际专利申请No.PCT/GB04/003363的装置的优选实施方式中，所述功能构件包括鞘(sheath)，该鞘提供了位于用于吸引磁性试剂珠的磁体与珠本身之间的分界面，在所述磁性试剂珠上可以具有固定不动的分析物或反应物。优选的是，所述鞘位于所述平台上，并由在所述磁体位于该鞘内时使得合成物(complex)会被吸引到该鞘上的材料制成。在该实施方式中，优选的是所述仪器包括与该仪器的所述臂位于同一位置的磁体，该磁体可以下降到所述鞘内以施加磁场，并且可以从该鞘升起以消除所述磁场。于是将所述鞘放置在所述仪器的包含所述磁性试剂珠的腔室内。所述磁体下降到所述鞘内，并且所述磁性试剂珠粘结在所述鞘上。然后所述鞘和磁体升高。所述平台移动，以对准新的腔室，然后所述鞘和磁体下降并移除磁体。当所述磁体被移除时，磁性试剂珠会从所述鞘落入所述第二腔室内。所述鞘通过所述臂实现的上下微小移动将确保没有磁性试剂珠保持粘结在所述鞘上，并且也用于使所述磁性试剂珠与所述新腔室中的任何试剂或溶液混合。可选的是，可以通过任何适当的措施从所述珠中洗提出分析物。

所述磁体和所述臂设计成在不影响其它操作的情况下彼此相互作用，使得所述鞘在所述磁体位于或不位于适当位置的情况下都可以独立地上升和下降。

在一具体实施方式中，如果所述鞘形成为上述的杆或高脚杯形状的实施方式，则其也可以用于根据本发明来转移固体试剂。

用于进行检测的结合上述装置的仪器形成了本发明的另一方面。

因此，具体来说，本发明还提供了包括上述装置以及用于将所述装置从第一容器转移到第二容器的部件的仪器。

附图说明

现在将参照附图以实施例形式具体描述本发明，附图中：

图1是本发明的装置的第一实施方式的侧视图；

图2是本发明的装置的第二实施方式的俯视立体图；

图3是示出了图2的杆的仰视立体图；

图4是示出了本发明的装置的第三实施方式的侧视立体图；

图5是示出了包含图4的装置的仪器的侧剖视图；

图6是示出了包含图1和图4的装置的类似仪器的侧剖视图；

图7是示出了包含图2和图3的装置的类似仪器的侧剖视图；

图8是示出了补充加载装置的侧剖视图；以及

图9是示出了图8的装臂的仰视图，其中移除了顶盖以示出孔的布置。

具体实施方式

图1示出了装置1，该装置1包括上部2，该上部2包括一系列脊部3和突起4，脊部3和突起4使该装置1适合可拆卸地被检测仪器(未示出)的抓取臂保持。下部5搭扣配合在上部2的基部上。

下部5设有多个垂直布置的开口6，这些开口允许液体接近容纳在其中的试剂珠7。

试剂珠7在下部5被安装到上部2上之前添加至该下部5。开口的尺寸使得在装置移动过程中试剂珠7不会从下部2掉下来。

因此，仅将上部2安装到检测仪器的抓取臂上，并且借此使所述装置根据需要移动，可以将试剂珠7方便且可靠地从仪器内的一个试剂容器转移到另一容器。

当下部5浸入反应器皿中的液体中时，例如浸入到含有试样的PCR再悬浮缓冲液中时，试剂珠7溶解。因此，可以根据需要继续进行检测。在试剂珠溶解之后，如果需要的话，可以例如使用仪器的转移部件将装置1从反应器皿移除。

图2示出了本发明的可选实施方式。该实施方式的杆是细长轴8。上部9设有一对环形凸缘4，这使得可以将该轴安装到用于使其自动地从一个位置移动到另一位置的装置上。

轴8的下表面10设有十字沟槽11(图3)，冷冻干燥试剂可以容纳在该沟槽中。

简单地浸入杆的下表面10就会导致试剂从沟槽11溶解。

因此，本发明提供了将试剂从一个容器转移到另一容器的方便且可靠的措施。

图4示出了可选的实施方式。在该实施方式中，上部12成形为开口的杯或高脚杯，从而允许引入转移部件。

在这种情况下，杆8设有膨胀部13，该膨胀部13具有中空的外基部14和多个环形间隔开的沟槽15。该设计对于收集液体试剂并通过表面张力以可用的方式暂时保持这些液体试剂来说是特别有利的。

上部12具有楔入其中的软铁插入件27(参见图5)。这使得可以使用例如磁体或磁性杆来移动所述装置，如现有技术中所公知的那样。在图5所示的实施方式中，  该装置已经放置在国际专利申请No.PCT/GB04/003363的仪器中所使用的反应器皿16中。该反应器皿本身具有能够使其利用抓取臂而移动的凸缘17。

图6和图7示出了本发明其它实施方式的装置也可以包含在这样的仪器中的方式。例如，在图6中，该图示出了其中如图1所示的装置叠置在高脚杯型的装置的顶部上的仪器，如图4大致所示。图7示出了图2和图3的实施方式可以同样容纳在反应器皿中。

这些组合提供了很大的灵活性，使得许多不同类型的检测和反应都可以在该仪器中进行。

图8示出了特别适合于将固体试剂加载在本发明的装置上的试剂制备或试剂加载仪器的示意性侧剖视图。在这种情况中，装置20包括具有高脚杯型的上部19的塑料杆18，上部19容纳诸如铁条之类的小磁体，或者其可由填充有铁屑的聚合物制成，使其易于被磁性拾取。

装置20的下部的下表面21设有类似于设置在图2和图3的装置中的十字型沟槽。

加载仪器本身包括其中带有孔24(图9)的冷冻干燥台22，每个孔都成形为用于容纳装置20，使得下表面21从台22伸出。当装置20在台22中处于适当位置时，装置通过拧在台22上第一夹持板23而被紧固在适当位置。然后，使台22倒置，从而使液体试剂可以分散到下表面21上，由此进入十字沟槽。然后通过螺钉将第二或上夹持板24紧固到台22上。上板24设计成使得在其与台22的上表面之间形成腔室25，下表面21伸入该腔室25内。上板24还设有孔26，该孔可使用诸如橡胶塞(未示出)之类的阻挡件封闭。

适当的是，设置橡胶垫圈(未示出)以使板23、24相对于主体22密封。

在将一冷冻干燥塞插入孔26中之后，所述仪器可以进行冷冻干燥过程。

可选的是，如果冷冻干燥台在添加液体试剂之前进行了预冷冻，体积通常为5μl的试剂在被分散的几秒之内就会冻住。

然后，通过移除板23并提出所述装置(如果需要的话，可以使用磁性提升装置)，可以得到冷冻干燥试剂加载在其上的装置。

Claims (31)

1.一种试剂转移装置，用于将固体或液体形式的试剂从仪器上的一个位置转移到另一位置，所述装置包括适合被保持的上部和适合以可在外部使用的方式保持固体或液体形式的试剂的下部。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述下部适合在其外表面上承载所述试剂。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述装置的所述下部包括可拆卸的敞开笼式结构，该笼式结构适合保持固体或液体试剂。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述笼式结构适合保持固体试剂。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述固体试剂为珠的形式。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的装置，其中，所述笼式结构在其侧壁中具有一个或多个开口。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的装置，其中，所述笼式结构可通过搭扣配合或螺纹结构安装到所述上部。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述下部包括一杆，该杆具有可在其中容纳所述试剂的区域或型面。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述杆成型为使所述试剂可以容纳在成型区内。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述成型区包括凹窝或沟槽。

11.根据权利要求9或10所述的装置，其中，所述杆的下表面适合进行所述成型。

12.根据权利要求8所述的装置，其中，所述杆的所述下表面设有膨胀承载部。

13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述膨胀部具有大致中空或管状的形状。

14.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，该装置至少部分是在使用之后可随意处理的。

15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，该装置的所述上部适合被保持在检测仪器的转移部件中。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述上部设有一个或更多个环形凸缘、突起或脊部，这些环形凸缘、突起或脊部使得所述装置可以可拆卸地保持在检测仪器的转移部件中。

17.根据权利要求15所述的装置，其中，所述上部设有磁体或铁磁元件，使得可以利用磁性转移部件来保持和移动所述装置。

18.根据前述权利要求17所述的装置，其中，所述上部由混合有铁屑的塑料模制而成。

19.根据权利要求17所述的装置，其中，所述上部为“高脚杯”形的试剂承载部，其中该高脚杯的杯体容纳磁性插入件。

20.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中，该装置使得所述试剂从外部加载于其上。

21.一种用在根据权利要求3至7中任一项所述的装置中的笼式结构。

22.一种试剂加载仪器，该试剂加载仪器包括设有孔的主体，一个或更多个根据权利要求1至19中任一项所述的装置可以插入所述孔内，使得所述下部从该主体伸出，并插入可密封腔室内。

23.根据权利要求22所述的仪器，其中，所述主体是冷冻干燥台。

24.根据权利要求1至19中任一项所述的装置和根据权利要求22或23所述的可以容纳所述装置的试剂加载仪器的组合。

25.一种用于将试剂移送到反应器皿内的液体中的方法，所述方法包括将根据权利要求20所述的装置引入到所述反应器皿中，和将所述试剂释放到所述反应器皿中。

26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述试剂为液体，并且这些试剂通过摇动所述装置而被释放。

27.根据权利要求25所述的方法，其中，通过将所述装置的所述下部至少部分地浸入所述反应器皿内的液体中，并使所述试剂溶解或分散到所述液体中而实现试剂释放。

28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述试剂为PCR试剂，并且所述液体为再悬浮缓冲液或DNA/RNA提取液。

29.根据权利要求27或28所述的方法，其中，所述装置利用自动转移部件进行移动。

30.包括根据权利要求1至20中任一项所述的装置和用于将所述装置从第一容器转移到第二二容器的部件的仪器。

31.一种如这里参照附图大致描述的装置。

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