CN101242901A - 用于自动处理生物样品的系统 - Google Patents

用于自动处理生物样品的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101242901A
CN101242901A CNA2006800300512A CN200680030051A CN101242901A CN 101242901 A CN101242901 A CN 101242901A CN A2006800300512 A CNA2006800300512 A CN A2006800300512A CN 200680030051 A CN200680030051 A CN 200680030051A CN 101242901 A CN101242901 A CN 101242901A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
unit
sample unit
treatment facility
reagent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2006800300512A
Other languages
English (en)
Inventor
D·G·A·谢弗
A·W·D·M·范登·比加特
M·德容
R·C·德·吉尔
J·F·莫勒纳尔
R·T·H·梅森
R·M·H·G·韦伦斯
P·H·鲍马
C·范哈格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips Electronics NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips Electronics NV filed Critical Koninklijke Philips Electronics NV
Publication of CN101242901A publication Critical patent/CN101242901A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/00029—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor provided with flat sample substrates, e.g. slides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/52—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips
    • B01L9/527—Supports specially adapted for flat sample carriers, e.g. for plates, slides, chips for microfluidic devices, e.g. used for lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/021—Identification, e.g. bar codes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/087—Multiple sequential chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0478—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts
    • B01L2400/0644—Valves, specific forms thereof with moving parts rotary valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N2035/00178—Special arrangements of analysers
    • G01N2035/00237—Handling microquantities of analyte, e.g. microvalves, capillary networks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

本发明提供一种用于处理样品单元中的生物样品的系统(10)、处理设备(30)、样品单元(20)、试剂单元(25)和方法。该系统至少包括处理设备和样品单元，该样品单元包括多个微流体元件，该处理设备包括能够至少部分致动微流体元件的致动部件，使得快速、廉价以及精确地分析生物样品成为可能。

Description

用于自动处理生物样品的系统
本发明涉及用于自动处理生物样品的系统，其包括处理设备和样品单元。本发明还涉及用于自动处理生物样品的系统，其包括处理设备、样品单元和试剂单元。本发明还涉及提供的与根据本发明的系统一起使用的处理设备、样品单元和试剂单元。本发明还涉及通过根据本发明的系统处理生物样品的方法。
在生物样品分析领域，尤其是分子诊断以及核酸分析领域，特别是通过从生物或者临床样本中分离核酸的分析，存在使自动程度增加的需要，这是因为，例如从生物样品中分离核酸可能是耗时的而且单调乏味的，并且许多人工步骤可能引入错误，例如由于污染。样品制备可包括细胞分离、细胞裂解和洗涤。为了进行与基于遗传的疾病、状况和特性有关的遗传分析，必须得到可靠、容易复制的核酸分离方法，特别是适于自动操作的方法。这种需要对于患者体液中的低浓度的特定细菌DNA的检测来说特别有用。
在美国专利US6,811,668 B1中，公开了一种用于操作或操纵用于化学处理或分析的实验室微芯片的系统，其目标在于将静态实验室安装到便携系统中增加集成性以及由此增加微型化。
现有技术的系统通常不提供仅仅具有很少并且在任何情况下都只是标准化的人工干扰的低成本、高效和迅速的样品处置。
本发明的目的在于提供通过一次性样品筒或者样品盒或者样品单元自动地、时间有效地、精确地以及低成本地处理生物样品的系统。
上述目的通过根据本发明的系统、处理设备、样品单元、试剂单元和方法来实现。本发明提供了集成系统，其中从取样到测定检测的所有化学和/或生物过程步骤都在一个筒(封装的系统内)内进行。该筒或者样品单元被插入进行各种动作并消除人工劳动步骤的器械中。这给出的结果更加及时并且具有更高的可重复性。因此，这样的系统对用户更友好并避免了交叉污染的风险，因为所有的过程都在密封的一次性筒中进行。
在本发明的第一方面，公开了用于自动处理生物样品的系统，其中该系统包括处理设备或者器械和样品单元或者筒，其中样品单元包括多个微流体元件，其中处理设备包括能够致动至少一部分微流体元件的致动部件，其中样品单元作为无源单元提供。所述无源样品单元例如可由相对便宜的塑料材料制成，使处理单个样品的总成本非常低。所述无源样品单元或者筒的主要特征在于其在外部被致动，即由处理设备致动。因此，处理设备包括可放置样品单元的槽或者区域。然后，处理设备能够致动样品单元(即筒)以便处理样品单元内的生物样品。由于样品单元作为无源样品单元来提供，它能够以非常低的成本被生产。在本发明的上下文中，术语“无源单元”被理解为含义是样品单元的结构不包括任何如下意义上的有源元件，即有源元件进行例如电气工程变换成机械工程或者类似的操作。当然，样品单元被提供以处理样品，即任何待分析的生物或者化学材料，因而包括通道或者导管、容器和阀以便将流体引导流向不同通道或导管中的一个，但样品单元中的所述阀(例如)仅仅由处理设备无源地致动。还应当理解，除样品(例如取自患者身体的液体或者类似物)以外，样品单元可包括在处理样品过程中需要的其它液体、气体或者固体材料，例如缓冲液及类似物。
在本发明的又一方面，公开了一种用于自动处理生物样品的系统，其中该系统包括处理设备或者器械和样品单元或者筒，其中样品单元包括多个微流体元件，其中处理设备包括能够致动至少一部分微流体元件的致动部件，其中所述系统还包括被提供为与样品单元耦合的试剂单元。所述试剂单元携带例如对于生物样品的处理所需的灵敏试剂，诸如非常容易被降解的PCR(聚合酶链反应)Mastermix试剂。
根据本发明的系统的优点在于试剂单元可在所定义的条件下被存储，例如在特定温度环境中或类似条件下，而样品单元可被存储在获取样品的任何地方，尤其是患者附近的医院。由此，样品单元和试剂单元的处置更容易并因此更便宜。
试剂单元可在将两个单元都引入处理设备的一个或者多个槽或区域中之前与样品单元耦合。或者，试剂单元被单独引入处理设备的槽或区域中，并且样品单元与试剂单元的耦合或者连接在处理设备内部并由处理设备进行。最后一种替代方式具有如下优点：试剂单元和样品单元的耦合操作自动进行，导致其比人工进行的耦合步骤错误更少。
在本发明的优选实施方式中，样品单元作为一次性样品单元被提供，和/或试剂单元作为一次性试剂单元被提供。其优点在于由此可以使本发明的系统的处置更容易和便宜，因为尤其是劳动力成本，例如使样品单元和/或试剂单元重复利用的劳动力成本可被节省。
在本发明的进一步的优选实施方式中，致动部件能够将基于机械力、电力、电流、磁力、辐射相互作用或者热相互作用中的至少一种的致动相互作用施加到样品单元。例如，致动部件能够通过推动器将机械力施加到样品单元中的特定区域以便致动样品单元中的阀。此外，致动部件能够将磁铁移动到靠近样品单元以便将磁力施加到样品单元上，尤其是样品单元的全部内容物上或者一部分该内容物上。根据本发明的一种实施方式，如果在本发明的系统中存在试剂单元，还优选致动部件能够将基于机械力、电力、电流、磁力、辐射相互作用或者热相互作用中的至少一种的致动相互作用施加到样品单元和/或试剂单元。
其优点在于，样品单元和/或试剂单元特别是这些单元的内容物可经历各种变换以便以有效、精确并可复制的方式处理生物样品。
在本发明的再一优选实施方式中，微流体元件至少部分地被致动相互作用致动。例如，通过将机械力施加到活塞，能够将流体引导到样品单元或者试剂单元的流体室中，例如进入混合室或反应室。根据本发明的系统的优点在于能够通过处理设备的致动相互作用来控制样品单元中的生物反应。
在本发明的优选实施方式中，微流体元件至少包括混合室、通道和阀。其它微流体元件也可存在于样品单元中，诸如反应室或类似元件。根据本发明的系统的优点在于其能够仅仅在样品单元内部或者样品单元和试剂单元的组合的内部执行对于进行分析或者生物测定来说所有需要的步骤。
在本发明的优选实施方式中，样品单元包括样品标识部件，并且处理设备包括样品识别部件。根据本发明的系统的优点在于其能够以明确的方式识别患者、样品处理操作人员和筒的系列及类型。
本发明还包括被提供在根据本发明的系统中使用的处理设备。在本发明的优选实施方式中，所述处理设备包括能够将适于进行特定反应例如PCR反应(聚合酶链反应)的变化温度环境施加到样品单元或者至少一部分样品单元的热循环部件。根据本发明的处理设备的优点在于其能够进行甚至是如基于PCR的核酸检测那样的复杂生物测定。
本发明还包括被提供在根据本发明的系统中使用的样品单元。所述样品单元可以各种非常容易及成本有效的方式被提供。因此能够以限定方式进行所有的生物处理步骤，使得由样品单元带来的环境污染和由环境带来的样品单元的污染都不会发生。
本发明还包括被提供在根据本发明的系统中使用的试剂单元。所述试剂单元还可以非常容易和成本有效的方式被提供。根据本发明，因此能够标准化并简化分析生物样品的步骤，例如通过提供比较小数目的不同试剂单元来处理大量不同的生物样品。
本发明还包括通过系统来处理生物样品的方法，所述系统包括处理设备和样品单元，样品单元至少包括作为多个微流体元件的混合室、通道和阀，处理设备包括能够致动至少部分微流体元件的致动部件，其中样品单元作为无源样品单元被提供，其中在第一步中样品被引入样品单元，其中在第二步中样品单元与处理设备耦合，其中在第三步中在样品单元内部处理样品。根据本发明的方法的优点在于其能够非常快速、容易并且成本有效地进行生物医学分析，例如免疫测定或者核酸测定。
在本发明的优选实施方式中，样品单元在本发明的方法的第三步之前与试剂单元耦合。试剂单元与样品单元的耦合既可在处理设备的内部也可在处理设备的外部发生，即两个单元共同被引入处理设备中。借助试剂单元，能够有利地独立并更成本有效地存储试剂单元和样品单元。
通过结合作为例子示出本发明原理的附图的下列详细描述，本发明的这些和其它特性、特征和优点将是显而易见的。该描述仅仅作为例子给出，而不限制本发明的范围。下面引用的参考符号指的是附图。
图1示意性地示出了根据本发明用于自动处理生物样品的系统；
图2示意性地示出了根据本发明的样品单元；
图3示意性地示出了根据本发明与试剂单元耦合的样品单元；
图4示意性地更详细示出了根据本发明的处理设备；
图5示出了根据本发明的处理设备的透视图；
图6示意性地示出了样品单元的一个例子的顶视图。
将以特定实施方式并参照一些附图对本发明进行描述，但本发明并不限于此，而仅仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅仅是示意性的而非限制性的。在附图中，出于示例的目的，一些元件的尺寸可被夸大而不是按比例绘制。
当指代单数名词时不定冠词或定冠词被使用，例如“一”、“一个”、“所述”，除非特别指明，这包括所述名词的复数。
此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三及类似术语被用于区分类似元件，对于先后或者时间顺序来说是不需要的。应当理解，被如此使用的术语在合适的情况下可相互替换，并且在本文中所描述的实施方式能够以不同于在本文中描述或示出的顺序操作。
此外，说明书和权利要求书中的术语顶部、底部、上、下及类似术语被用于描述的目的，对于描述相对位置来说是不需要的。应当理解，被如此使用的术语在合适的情况下可相互替换，并且在本文中所描述的实施方式能够以不同于在本文中描述或示出的方向操作。
应当注意，在本发明的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”不应当被解释为对其后列举的方式的限制，它不排除其它元件或者步骤。因此，表达方式“装置包括部件A和B”的范围不应当被限制为仅仅由元件A和B构成的装置。这意味着，关于本发明，仅仅是装置的相关元件为A和B。
图1示意性地示出了根据本发明用于自动处理生物样品的系统10。该样品被定位在样品单元20内部，并且样品单元20被定位在处理设备30(此后也称为器械30)内部。样品单元20可被插入处理设备30或者从其中取出，例如通过槽或者其它几何特征和/或通过驱动机构。根据本发明，样品单元20(其在下面也被称为样品筒20)的插入或者加载到处理设备30中是明确的并且优选手动执行。对于手动加载样品单元20来说，优选使用准直滑块。当然，根据本发明，还能够将样品单元20自动加载到处理设备30中，例如从一堆多个样品单元20中取出。样品单元20设置有样品标识部件23，并且处理设备30设置有样品识别部件33。样品标识部件23和样品识别部件33彼此对应，它们能够彼此相互作用。例如，样品标识部件23可作为条形码、应答器(transponder)ID标记物或者类似物被提供。例如，样品识别部件33可作为条形码阅读器、应答器ID标记物配对物或者类似物被提供。处理设备30还包括能够与样品单元20相互作用的致动部件32。根据本发明的一种实施方式，系统30还包括试剂单元25。试剂单元25可与样品单元20耦合。优选地，试剂单元25还包括标识部件，即试剂标识部件，为了简明起见其在图1中未示出。因此在这种情况下，处理设备30进一步包括适于与试剂标识部件相互作用的识别部件(在图1中也未示出)或者识别部件33也能够与试剂识别部件相互作用。
图2示意性地示出了根据本发明的样品单元20。为了简明起见，样品标识部件在图2中未显示。在样品21尤其是液体或者尤其是含有液体的样品被引入样品单元20中之后，显示样品单元20。因此，样品单元20设置有样品室210。除样品室210之外，样品单元20包括多个微流体元件，它们都由附图标记22表示。作为所述微流体元件22的例子，混合室221、多个通道222或者导管222以及阀223被显示。
图3示意性地示出了根据本发明的一种实施方式与试剂单元25耦合的样品单元20。样品单元20包括标识部件23、样品室210、样品21、微流体元件22(例如混合室221、通道222或者导管222以及阀223)。试剂单元25包括第一试剂室251和第二试剂室252以及第一试剂导管253和第二试剂导管254。第一试剂室251、第二试剂室252、第一试剂导管253和第二试剂导管254是试剂单元25中的微流体元件的例子。当然，试剂单元25也能够在一个试剂室中仅仅包括一种试剂。同样，试剂单元25也能够在多个试剂室中仅仅包括一种试剂。根据本发明，优选试剂单元包括在多个隔离的试剂室中的多种试剂。通过试剂导管253、254或者通过其它微流体元件诸如阀或者类似物，能够至少部分从试剂单元25主动输送或者被动释放试剂到样品单元20中以便在优选在样品单元20中发生的生物处理中使用。
图4示意性地详细示出了根据本发明的处理设备30。处理设备30包括样品单元20、试剂单元25、标识部件23、识别部件33和致动部件32，其中在图4的例子中，致动部件32被示出，其包括致动部件32的三种不同实施方式，即混合致动器321、输送致动器322和阀致动器323。混合致动器321例如是机械致动器，将机械力施加到样品单元20的结构上，使得适当定位的混合室中的液体彼此混合。特别是，样品单元20可以包括与处理设备30的混合致动器321连接的混合杆。混合致动器321施加离心旋转耦合。因此，处理设备30包括旋转的，优选为电动的马达。混合致动器321还可以以电磁致动器的形式提供，其将电磁力施加到样品单元20的结构上或者直接施加到适当定位的混合室的内容物上。输送致动器322例如可以作为机械部件被提供，其能够在样品单元20中或者试剂单元25中移动活塞(未显示)，以便经过通道或者导管将流体(试剂或者样品流体等)从适当定位的室中输送到需要流体的样品单元20中或者试剂单元25中的位置。输送致动器322还可通过压力施加部件来提供，其中加压流体使例如膜式泵(membrane)的活塞移动。阀致动器323例如可作为另一种机械或者电子元件被提供，其将机械力施加到样品单元20的结构上以便打开或者关闭定位在样品单元20内的阀。例如，阀致动器323可通过推动作为样品单元的一部分并打开阀的杠杆来实现。根据本发明，优选在样品单元20中还存在旋转阀。所述旋转阀的例子是所谓的PCR盘。这些PCR盘阀通过旋转PCR盘被同时打开。用于旋转PCR盘(仅仅旋转很小的角度)的致动优选通过步进马达和用于打开和关闭PCR盘的推/拉绳索来进行。
为了定量各种试剂，样品单元20和/或试剂单元25具有一些充满这些试剂的贮存器或者室。这些贮存器由器械30优选经线性步进马达清空。与所述线性步进马达的尖端耦合的是允许柔性安装和定位的推/拉绳索。推/拉绳索被推动到活塞被定位在其中的贮存器或者室中。该活塞的移动引起贮存器中的试剂排出。该原理在贮存器需要被清空的所有情况下使用。
在样品单元的一些位置上，尤其是在贮存器或者室上，需要进行加热。例如这通过在贮存器上方移动套筒(未显示)来进行。套筒包括加热贮存器的线圈。当然，根据本发明还能够提供不同于套筒的构造的加热部件，例如通过辐射或者类似物进行加热。
压力通过作为器械30的一部分的气疗箱(pneumatic cabinet)施加到样品单元20。该箱由压力调节器、微型压缩机、气动阀等构成。样品单元20上的实际接口例如可以是柔性喷嘴的形式，其抵靠含有孔的一次性样品单元20的底部被推动。
图5示出了根据本发明的系统的透视图。从该图可以看出，根据本发明的系统还可包括PC或者工作站，其控制由处理设备30进行的生物过程和反应以及致动。尤其是，根据本发明的任一实施方式，PC或者工作站可包括图形用户接口以便定义生物处理或者测定，用于获得检测数据的快速访问并易于处理测定结果并分析这些结果。
在图6中，示意性地示出了样品单元的例子的顶视图。在该例子中，用于基于PCR的测定类型的情形的生物样品的处理被详细描述。在该例子中，样品为人或者非人生物的血液样品，并且生物测定是基于PCR的核酸测定。根据本发明，图形用户接口特别用于定义在样品单元20中待处理的测定(即定义裂解步骤，洗涤步骤、单个PCR热循环步骤和检测循环)。在定义测定之后，测定可优选经图形用户接口开始并且结果将自动存储在PC盘上、网络上或者另一种合适的位置或装置上。或者，根据本发明标识部件23还可能含有或者指向定义测定所需的信息。在这种情况下，图形用户接口例如仅仅在控制测定的进程时需要。
在处理样品21开始时，样品21的液体定位在样品室210中。在本发明的一种优选实施方式中，样品21的液体被输送到第一室C1中。在样品室210和第一室C1之间，优选设置第一阀V1，当样品21的液体被输送到第一室C1时其被打开。在样品21的液体输送到第一室C1之前或者过程中或者之后，处理设备30或者器械30将正确量的裂解缓冲液加到血液样品21中。这意味着，从其中存储裂解缓冲液的第二室C2(在样品单元20或者在试剂单元25中)，裂解缓冲液被输送到样品单元20中或者从试剂单元25输出朝向样品单元20到其中裂解缓冲液被提供与样品21混合的位置，例如在样品室210中或者在第一室C1中。此外，裂解缓冲液与样品21混合的位置也可被称为混合室221。样品室210或者第一室C1或者另一室(未显示)可作为混合室221。
器械30可与被称为混合杆(未显示)的样品单元20的结构连接。通过移动混合杆，诱导包含在混合室221中的液体的运动，使发生混合。
在裂解过程结束后，器械30在合适的裂解处理室(例如混合室221/第一室C1)下施加一定的压力，从而迫使混合物离开裂解处理室并向着其他处理室(在该例子中以洗涤室C3给出)运动。在裂解处理室(混合室221或者第一室C1)和洗涤室C3之间存在第二阀V2，其由器械30通过阀致动器323主动打开。
该器械能够顺序清空含有分离DNA或者核酸所需的磁珠或者其它洗涤剂的不同洗涤贮存器。洗涤贮存器也被称为第四室C4和第五室C5并可定位在样品单元20内或者试剂单元25内。在又一替代实施方式中，第四室和第五室C4和C5可部分被定位在样品单元20中并部分被定位在试剂单元25中。第四室和第五室C4、C5仅仅是含有试剂和/或磁珠和/或在进行测定中使用的其它种类的标记的贮存器的例子。当然，仅仅一个含有仅仅一种标记或者试剂的单独贮存器被释放到洗涤室C3中是可行的，但根据本发明，无论来自一个单独的贮存器(含有多种试剂和/或标记)或者来自多个贮存器(含有来自多种试剂和/或标记的每种化合物粒子)，优选多种试剂和/或标记被释放到洗涤室C3中。
在优选实施方式中，器械30将洗脱缓冲液(存储在在图6中未显示的另一个贮存器中)的成分加热到特定温度。而且该被预先加热的洗脱贮存器的内容物经由器械30的致动器被清空。在本发明的替代实施方式中，洗脱缓冲液没有被加热，而是简单加入洗涤室C3的内容物中。
为了正确进行洗涤，器械30致动两个永磁铁(未显示)。一个紧邻样品单元20中的洗涤室C3的上方定位，另一个紧邻其下放定位。器械30负责磁铁的旋转并且还负责一些垂直运动以便将磁铁从处理室或者洗涤室C3中抽出。上部磁铁另外可被停止在样品单元20附近的预定位置用于磁珠捕获。
通过在洗涤室C3下施加压力，DNA洗脱被泵动-优选经过带有第四阀V4的导管-进入PCR混合室C6中。而且在这种情况下，洗涤室C3和PCR混合室C6之间的第四阀V4被器械30通过适当的阀致动器323主动打开。
器械30清空定位在样品单元20中或者试剂单元25中的PCR扩增混合物膜盒C7或者贮存器C7(也或者是多个贮存器)的内容物。
与DNA洗脱一道作为之前洗涤步骤的结果，PCR扩增混合物在PCR混合室C6中以与实现裂解混合相同的方式被混合。
在PCR混合完成后，器械30经由旋转阀V5(也被称为PCR盘V5)打开到多个(例如10个)各个PCR室C8的多个(例如10个)进入点。
通过在PCR混合室C6下施加压力，该室的内容物将被分成独立的PCR室C8。当所有的各个室C8被充满时，器械30通过旋转PCR盘V5关闭进入点。
然后，在生物测定的例子中，PCR热循环在各个PCR室C8中经由器械30被启动。出于该目的，铜元件被定位在紧邻各个PCR室C8上方。通过主动加热并冷却铜元件(例如经由Peltier元件或者另一种加热和冷却装置)，PCR室C8的内容物被加热和冷却。
当热循环结束时，器械30通过旋转PCR盘V5打开各个PCR室C8并将压力施加到每个各个PCR室C8上，该过程清空每个PCR室C8的内容物。
当所有的扩增产物(amplicon)在PCR混合室C6中再次混合在一起时，在主动打开PCR混合室C6和测定池C9之间的第六阀V6之后将压力施加到PCR混合室C6下。所有扩增产物由此被输送到检测池或者第九室C9中。
然后，具有扩增产物的液体被泵动经过多孔膜(在图6中未显示)。器械30将压力施加到含有样品单元20的部分的样品上，特别是测定池C9上，使其经过膜被泵动。
在该泵循环之后，器械30将进一步对样品21进行检测步骤。例如，该检测步骤通过获取多孔膜的图像来进行以使得至少部分扩增产物与对应部分的杂交可视化。成像通过经由光源例如经由LED照射膜来进行，并且，例如经由CCD照相机进行对膜上的荧光标记物(也被称为荧光团)发出的光的检测。
在该检测步骤之后，尤其是成像步骤之后，含有扩增产物的液体再次被泵回膜之上。该循环被重复数次(由测定的精度所限定，例如通过图形用户接口)。在该泵动过程中，该器械也加热整个检测池C9以防止任何非特异性的结合。
在测定过程中器械30或者与器械30相连的PC或者工作站上的软件负责记录所有处理参数并将输出图像设置在PC盘或者另一种存储介质的指定位置。
一旦测定被处理，器械30弹出样品单元20和/或试剂单元25并且器械30可被用于另一种测定。

Claims (17)

1、一种用于自动处理生物样品(21)的系统(10)，该系统包括处理设备(30)和样品单元(20)，所述样品单元(20)包括多个微流体元件(22)，所述处理设备(30)包括能够至少部分致动所述微流体元件(22)的致动部件(32)，其中，所述样品单元(20)作为无源样品单元(20)被提供。
2、一种用于自动处理生物样品(21)的系统(10)，该系统包括处理设备(30)和样品单元(20)，
所述样品单元(20)包括多个微流体元件(22)，
所述处理设备(30)包括能够至少部分致动所述微流体元件(22)的致动部件(32)，其中，所述系统(10)还包括被提供与所述样品单元(20)耦合的试剂单元(25)。
3、如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述样品单元(20)作为一次性样品单元(20)被提供。
4、如权利要求2所述的系统(10)，其中，所述样品单元(20)作为一次性样品单元(20)被提供，和/或其中，所述试剂单元(25)作为一次性试剂单元(25)被提供。
5、如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述致动部件(32)能够基于机械力、电力、电流、磁力、辐射相互作用或者热相互作用中的至少一种向所述样品单元(20)施加致动相互作用。
6、如权利要求2所述的系统(10)，其中，所述致动部件(32)能够基于机械力、电力、电流、磁力或辐射相互作用中的至少一种向所述样品单元(20)和/或所述试剂单元(25)施加致动相互作用。
7、如权利要求5所述的系统(10)，其中，所述微流体元件(22)通过所述致动相互作用被至少部分地致动。
8、如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述微流体元件(22)至少包括混合室、通道和阀。
9、如权利要求1所述的系统(10)，其中，所述样品单元(20)包括样品标识部件(23)，并且其中，所述处理设备包括样品识别部件(33)。
10、被提供在如权利要求1所述的系统(10)中使用的处理设备(30)。
11、如权利要求10所述的处理设备(30)，其中，所述处理设备(30)包括热循环部件。
12、如权利要求10所述的处理设备(30)，其中，所述处理设备(30)包括检测部件。
13、被提供在如权利要求1中所述的系统(10)中使用的样品单元(20)。
14、被提供在如权利要求2中所述的系统(10)中使用的样品单元(20)。
15、被提供在如权利要求2中所述的系统(10)中使用的试剂单元(25)。
16、一种用于通过系统处理生物样品(21)的方法，所述系统包括处理设备(30)和样品单元(20)，
所述样品单元(20)至少包括作为多个微流体元件(22)的混合室、通道和阀，
所述处理设备(30)包括能够至少部分致动所述微流体元件(22)的致动部件(32)，其中，所述样品单元(20)作为无源样品单元(20)被提供，
其中，在第一步骤中所述样品(21)被引入所述样品单元中。
其中，在第二步骤中所述样品单元(20)与所述处理设备(30)耦合，并且
其中，在第三步骤中所述样品在所述样品单元(20)的内部被处理。
17、如权利要求16所述的方法，其中，所述样品单元(20)在所述第三步骤之前与试剂单元(25)耦合。
CNA2006800300512A 2005-08-19 2006-08-11 用于自动处理生物样品的系统 Pending CN101242901A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP05107623 2005-08-19
EP05107623.0 2005-08-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101242901A true CN101242901A (zh) 2008-08-13

Family

ID=37497087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2006800300512A Pending CN101242901A (zh) 2005-08-19 2006-08-11 用于自动处理生物样品的系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20080219889A1 (zh)
EP (1) EP1933981A1 (zh)
JP (1) JP2009505095A (zh)
CN (1) CN101242901A (zh)
WO (1) WO2007020582A1 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170971B (zh) * 2008-10-06 2013-12-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 微流体装置
CN104568537A (zh) * 2014-11-05 2015-04-29 华文蔚 一种处理生物微流体样本的方法
CN109890505A (zh) * 2016-11-10 2019-06-14 罗伯特·博世有限公司 微流体装置和用于分析核酸的方法
CN109982778A (zh) * 2016-09-23 2019-07-05 阿谢尔德克斯有限公司 流体系统及相关方法
CN111683753A (zh) * 2018-01-23 2020-09-18 豪夫迈·罗氏有限公司 用于次级试管的试管托盘、次级试管搬运模块、以及搬运自动化处理系统中的次级试管的方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0618966D0 (en) * 2006-09-26 2006-11-08 Iti Scotland Ltd Cartridge system
WO2009105499A1 (en) 2008-02-20 2009-08-27 Termaat Joel R Thermocycler and sample vessel for rapid amplification of dna
CA2761943A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 Streck, Inc. Sample processing cassette, system, and method
CN102803147B (zh) * 2009-06-05 2015-11-25 尹特根埃克斯有限公司 通用样品准备系统以及在一体化分析系统中的用途
GB2472236A (en) * 2009-07-29 2011-02-02 Iti Scotland Ltd Apparatus for analysing microfluidic devices
ITTO20100068U1 (it) * 2010-04-20 2011-10-21 Eltek Spa Dispositivi microfluidici e/o attrezzature per dispositivi microfluidici
WO2012166913A1 (en) 2011-06-01 2012-12-06 Streck, Inc. Rapid thermocycler system for rapid amplification of nucleic acids and related methods
CA2879638A1 (en) 2012-08-10 2014-02-13 Streck, Inc. Real-time optical system for polymerase chain reaction
EP3014251A1 (en) 2013-06-28 2016-05-04 Streck Inc. Devices for real-time polymerase chain reaction
WO2015131087A1 (en) * 2014-02-28 2015-09-03 Cytovera Inc. A system for tissu manipulation
CN109803763B (zh) 2016-10-07 2022-09-16 勃林格殷格翰维特梅迪卡有限公司 用于测试样品的储物筒、分析系统和方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2634893B1 (fr) * 1988-07-28 1990-09-14 Guigan Jean Laboratoire miniature pour la realisation d'analyses biologiques par reaction chimique a partir d'un echantillon de sang
EP0397424A3 (en) * 1989-05-08 1991-08-21 Biotrack, Inc. Multiple analysis system
US5863801A (en) * 1996-06-14 1999-01-26 Sarnoff Corporation Automated nucleic acid isolation
DK1075328T3 (da) * 1998-05-01 2006-03-27 Gen Probe Inc Automatiseret diagnostisk analysefremgangsmåde
US6759013B2 (en) * 1998-09-17 2004-07-06 Agilent Technologies, Inc. Modular apparatus for chemical microanalysis
DE19928410C2 (de) * 1999-06-22 2002-11-28 Agilent Technologies Inc Gerätegehäuse mit einer Einrichtung zum Betrieb eines Labor-Mikrochips
US6811668B1 (en) * 1999-06-22 2004-11-02 Caliper Life Sciences, Inc. Apparatus for the operation of a microfluidic device
US20030073089A1 (en) * 2001-10-16 2003-04-17 Mauze Ganapati R. Companion cartridge for disposable diagnostic sensing platforms
EP1317960A1 (en) * 2001-12-06 2003-06-11 PamGene B.V. System and method for analyzing a blood sample and disposable cartridge for use in this system or method
US7217542B2 (en) * 2002-10-31 2007-05-15 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Microfluidic system for analyzing nucleic acids

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170971B (zh) * 2008-10-06 2013-12-11 皇家飞利浦电子股份有限公司 微流体装置
CN104568537A (zh) * 2014-11-05 2015-04-29 华文蔚 一种处理生物微流体样本的方法
CN109982778A (zh) * 2016-09-23 2019-07-05 阿谢尔德克斯有限公司 流体系统及相关方法
CN109983165A (zh) * 2016-09-23 2019-07-05 阿谢尔德克斯有限公司 对生物样品实施方案的文库制备系统的操作
CN109890505A (zh) * 2016-11-10 2019-06-14 罗伯特·博世有限公司 微流体装置和用于分析核酸的方法
US11478795B2 (en) 2016-11-10 2022-10-25 Robert Bosch Gmbh Microfluidic device and method for analyzing nucleic acids
CN111683753A (zh) * 2018-01-23 2020-09-18 豪夫迈·罗氏有限公司 用于次级试管的试管托盘、次级试管搬运模块、以及搬运自动化处理系统中的次级试管的方法
CN111683753B (zh) * 2018-01-23 2022-08-05 豪夫迈·罗氏有限公司 一种次级试管托盘、次级试管搬运模块和搬运次级试管的方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1933981A1 (en) 2008-06-25
WO2007020582A1 (en) 2007-02-22
US20080219889A1 (en) 2008-09-11
JP2009505095A (ja) 2009-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101242901A (zh) 用于自动处理生物样品的系统
US11813609B2 (en) Microfluidic cartridge for molecular diagnosis
CN104411406B (zh) 具有集成传送模块的测试盒
JP7413408B2 (ja) 自動化された単一細胞処理のためのシステムおよび方法
US8691592B2 (en) Mechanically actuated diagnostic device
CN111386465A (zh) 诊断测试系统和方法
EP3361263B1 (en) Specimen treatment chip

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20080813