CN101415498B - 从含磁性微粒的液体分离所述微粒的设备和适于与之一起使用的容器阵列 - Google Patents

从含磁性微粒的液体分离所述微粒的设备和适于与之一起使用的容器阵列 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于从含磁性微粒的液体分离所述微粒的设备，所述液体容纳在具有长度轴线(12)的细长容器(11)中，容器布置在容器夹具(13)内且其长度轴线(12)在大致垂直的位置，容器(11)具备带有朝容器的底部和侧壁(14)缩小的锥形截面的下部，侧壁(14)具有与容器(11)的长度轴线(12)一起形成一定角度的外表面。该设备包括具有平面外表面(16)并适于被输送装置(17)沿运动路径(25)移动的磁体(15)以及用于沿运动路径(25)在第一预定位置和第二预定位置之间移动磁体(15)的输送装置(17)。磁体(15)和输送装置(17)相对于容器(11)这样布置，使得在一部分运动路径(25)上，磁体的平面外表面(16)与容器(11)的下部的侧壁(14)的一部分外表面接触。

Description

从含磁性微粒的液体分离所述微粒的设备和适于与之一起使用的容器阵列
技术领域
本发明涉及一种用于从含磁性微粒的液体分离所述微粒的方法，所述液体容纳在具有长度轴线的细长容器中，所述容器布置在容器夹具中且其长度轴线在大致垂直的位置，所述容器具备带有朝容器的底部和侧壁缩小的锥形截面(或锥形横截面)的下部，所述侧壁具有与所述容器的长度轴线一起形成一定角度的外表面。
本发明也涉及一种用于从多种含磁性微粒的液体分离所述微粒的方法，每种所述液体容纳在具有长度轴线而且是容器阵列的一部分的细长容器中，所述容器阵列的容器布置在容器夹具中且其长度轴线在大致垂直的位置，每个所述容器具备带有朝容器的底部和侧壁缩小的锥形截面的下部，所述侧壁具有与所述容器的长度轴线一起形成一定角度的外表面。
本发明还涉及一种用于从含磁性微粒的液体分离所述微粒的设备(或装置)，所述液体容纳在具有长度轴线的细长容器中，所述容器布置在容器夹具中且其长度轴线在大致垂直的位置，所述容器具备带有朝容器的底部和侧壁缩小的锥形截面的下部，所述侧壁具有与所述容器的长度轴线一起形成一定角度的外表面。
本发明进一步涉及一种用于从多种含磁性微粒的液体分离所述微粒的设备，每种所述液体容纳在具有长度轴线而且是容器阵列的一部分的细长容器中，所述容器阵列的容器布置在容器夹具中且其长度轴线在大致垂直的位置，每个所述容器具备带有朝容器的底部和侧壁缩小的锥形截面的下部，所述侧壁具有与所述容器的长度轴线一起形成一定角度的外表面。
本发明进一步涉及一种适于容纳将在上述类型的装置中处理的液体样品的容器阵列。
背景技术
磁性微粒被用作用于执行某些诊断化验例如免疫测定的固相。这样的化验包括悬浮在容纳于容器中的反应溶液里的磁性微粒。当进行化验时，在某些步骤中有必要从容器中所容纳的液体分离出磁性微粒。
在已知的设备中，这通常是通过借助于在容器的外侧壁附近定位的磁体将磁性微粒吸引到容器的壁上并通过用适当装置或手段从容器吸取液体来完成的。
在美国专利文件第6,187,270号中说明的这类设备中，使用移液吸头(pipetting tip)作为容器，且磁体定位成接近所述移液吸头的壁，以便将磁性微粒簇(the cluster of magnetic particles)聚集到移液吸头的该壁的内表面上的特定位置处。在磁性微粒簇处于该位置的情况下，将洗涤水吸入移液吸头，用于执行洗涤步骤。将该洗涤水从移液吸头排出，而另一部分新鲜水被吸入。此后，移液吸头缓慢地从磁体移开用于朝移液吸头的顶端移动磁性微粒。
根据美国专利文件第6,187,270号，使用了固定磁体，且用来相对于磁体移动移液吸头的设备被用于执行移液吸头的上述运动。后提及的设备的缺点是，随着移液吸头从磁体移开，作用在磁性微粒上的磁力迅速减小，且磁性微粒到移液吸头的顶端的所需输送因而相对缓慢。
美国专利文件第6,187,270号中所说明类型的设备的另一缺点是，当需要并行处理容纳在多个容器中的液体时，需要相对应的多个输送装置用于从磁体移开容器。
发明内容
本发明的第一目的因此是提供一种方法和设备，使得更迅速地输送容器内的磁性微粒成为可能。
本发明的第二目的是提供一种方法和设备，使得在多个容器中同时实现上述的第一目的成为可能。
本发明的第三目的是提供一种设备，所述设备除了实现上述的第二目的以外，还使得用比先有技术更简易的装置或手段移出容纳在多个容器中的废液成为可能。
本发明的第四目的是提供适于与上述类型的设备一起使用的容器阵列。
根据本发明的第一方面，用根据权利要求1所述的方法和根据权利要求4所述的设备实现了上述的第一目的。后提及的方法的优选实施例由权利要求2和3限定。根据权利要求4所述的设备的优选实施例由权利要求5到9限定。
根据本发明的第三方面，用根据权利要求12所述的设备实现了上述的第三目的。
根据本发明的第四方面，用根据权利要求10所述的容器阵列实现了上述的第四目的。此容器阵列的优选实施例由权利要求11限定。
根据本发明的设备具有这样的优点，即提供了更迅速地、更有效地且使用更有效率的装置或手段实施上述类型的洗涤步骤的可能性，尤其是在并行处理含有磁性微粒并容纳在多个容器中的液体的情况下。
根据本发明的容器阵列，尤其有利于和根据本发明的第二方面的设备一起使用。
附图说明
现在将根据本发明的优选实施并参考附图说明本发明。阐明这些实施例以帮助理解本发明，但不应理解为对其的限制，其中：
图1示出了一种根据本发明设备的立体透视图；
图2示出了在经过图1中的容器11的长度对称轴线(或长向对称轴线)的平面内的图1中所示的设备的剖视图；
图3示出了每个保持一磁体(或磁铁)15的磁体夹具18的第一实施例的阵列34的立体透视图；
图4示出了用于保持多个磁体15的磁体夹具18的第二实施例的立体透视图；
图5示出了图1中所示的磁体夹具18和插入其中的磁体15的第一实施例的剖视图；
图6示出了图1中所示的磁体夹具18和插入其中的磁体15的第二实施例的剖视图；
图7示出了根据本发明的容器阵列41、废料连接器71和移液吸头61的第一分解透视图；
图8示出了根据本发明的带有插入在相应的容器51中的移液吸头61的容器阵列41的立体透视图，其中每个容器51适于接纳一个移液吸头；
图9示出了根据本发明的容器阵列41的第二立体透视图；
图10示出了容器阵列41的剖视图；
图11示出了图1和图2中所示的移液吸头61的立体透视图；
图12示出了废料连接器71的下部74的优选实施例的横截面示意图。
附图中的附图标记列表
11            容器
12            容器11的长度轴线(或长向轴线)
13            容器夹具
14            容器11的侧壁
15            磁体
16            磁体15的平面外表面
17            输送装置
18            磁体夹具
19            带传动装置
21            磁体夹具18的空腔
22            板簧或弹簧装置
23            板簧或弹簧装置
24            磁体15的磁轴线
25            运动路径
27            齿轮
28            齿轮
29            张紧轮
31            用于容纳样品的容器阵列
33            磁体阵列
34            磁体夹具阵列
41            容器阵列
43            成排的用于容纳移液吸头的容器(或容器排)
45            容器41的阵列的上部
46            隔间
47            侧壁
48            底壁
51         用于容纳移液吸头的容器
52         开口
53         开口
54         前侧壁
55         后侧壁
56         后侧壁55的开口
61         移液吸头
62         移液吸头的顶端
71         废料连接器/废料连接装置
72         在废料连接器71的上部内的空腔
73         废料连接器71的上部
74         废料连接器71的下部
75         废料容器
81         孔
82         开口
83         开口
84         通道
85         出口
86         出口
87         通道部分
88         通道部分
89         壁
91         吸扬式泵/抽吸泵
92         指示流动路径的箭头
93         指示流动路径的箭头
具体实施方式
实例1：根据本发明设备的第一实施例
用于从含磁性微粒(或磁性颗粒)的液体中分离这种微粒的设备(或装置)的第一实施例将在下文中参考附图1、2、5和6进行说明。
图1和2中示出的设备包括容器夹具(或容器保持器)13。含磁性微粒的液体容纳在图1和2中所示的细长容器11中。
容器11具有长度对称轴线12并具有包括容器11的底部的下部。容器11的下部具有朝容器的底部减小的锥形截面。容器11的下部具有侧壁14。侧壁14具有为圆锥形的外表面。因此，侧壁14的外表面与经过容器11的长度轴线(或长向轴线)12的平面的交叉线和长度轴线12一起形成一个小的角度。
容器11布置在容器夹具13中，且容器11的长度轴线12处于大致垂直位置。
图1和2中示出的设备还包括具有平面外表面16的磁体15和用于沿运动路径25移动磁体15的输送装置17。如图2所示，运动路径25优选为一个闭合的运动路径。
输送装置17包括用于接纳和保持磁体15的大部分的磁体夹具18和用于沿着运动路径25移动磁体夹具18并由此移动磁体15的带传动装置(或带传动装置)19。带传动装置的结构包括齿轮27和28和在此结构中的张紧轮29，如图2所示。通过调节张紧轮29的位置和半径实现带传动装置19的初始张紧。
输送装置17适于沿运动路径25在第一预定位置和第二预定位置之间移动磁体15。如图2所示，第一预定位置位于例如大约与容器11的下部的中央部分相同的高度，且第二预定位置例如靠近容器11的底部。
磁体15和输送装置17相对于容器11这样布置(或配置)，使得当输送装置17沿着运动路径25的从第一预定位置到第二预定位置延伸的部分移动磁体15的同时，磁体15的平面外表面16与容器11的下部的侧壁14的一部分外表面接触。运动路径25这样布置，使得当磁体15沿运动路径25从所述第一预定位置移动到所述第二预定位置时，磁体15向下朝着容器11的长度轴线12移动。
如图5和6所示，磁体夹具18具有用于接纳一部分磁体15的空腔21。
在一个优选实施例中，如图6所示，一部分磁体15被布置在磁体夹具18的空腔21中以及紧密配合在该空腔21中。在这个实施例中，输送装置17的尺寸这样确定，使得当磁体15位于带传动装置和容器11之间并沿运动路径25运动时带传动装置19的初始张紧在磁体15上施加作用力，所述作用力将磁体15压靠在侧壁14上且足以确保磁体15的平面外表面16与容器11的下部的侧壁14的外表面的接触。
在图5所示的磁体夹具18的另一优选实施例中，这个夹具的结构包括布置在磁体15和磁体夹具18之间的板簧22和23。在这个实施例中，将磁体15压靠在容器11的下部的侧壁14的外表面上的作用力是带传动装置19的初始张紧产生的力和板簧22和23所施加的附加力的合成(或总和)。当磁体位于带传动装置和容器11之间并沿着运动路径25运动时，由这个合成力产生的作用力确保磁体15的平面外表面16和容器11的下部的侧壁14的外表面的良好接触。
如图5所示，在一优选实施例中，磁体15具有与磁体15的平面外表面16成45度角的磁轴线24。
实例2：根据本发明的方法的第一实施例
根据本发明，用上面所述的实例1的设备，参考附图1、2、5和6，可以实现一种用于从含磁性微粒的液体分离这种微粒的方法。根据这一方法，具有平面外表面16的磁体15沿着运动路径25自动移动，从而在运动路径25的从上述的第一预定位置到第二预定位置延伸的一部分路径上，磁体15的平面外表面16与容器11下部的侧壁14的一部分外表面接触；且当磁体15沿运动路径的上述部分移动时，磁体15向下朝容器11的长度轴线12移动。
在一个优选实施例中，在磁体15上施加作用力，以便将磁体15的平面外表面16压在容器11的下部的侧壁14的外表面上，同时使磁体15沿运动路径25的上述部分移动。
在一个优选实施例中，运动路径25是一个闭合的运动路径。
实例3：根据本发明设备的第二实施例
用于从含磁性微粒的多种液体分离这种微粒的设备的第二实施例将在下文中参考附图1到7进行说明。
图1和2中示出的设备包括适于接纳容器11的阵列31的容器夹具13。含磁性微粒的每种液体容纳在其中一个容器11中。
每个容器11具有长度对称轴线12并具有包括容器11的底部的下部。容器11的下部具有朝容器的底部减小的锥形截面。容器11的下部具有侧壁14。侧壁14具有为圆锥形的外表面。因此，侧壁14的外表面与经过容器11的长度轴线12的平面的交叉线和长度轴线12一起形成一个小的角度。
阵列31的各容器11布置在容器夹具13中，它们的长度轴线处于大致垂直位置。
图1和2中所示的设备还包括每个磁体15具有平面外表面16的多个磁体15的阵列33和用于沿运动路径25移动磁体阵列33的每个磁体的输送装置17。如图2所示，运动路径25优选为一个闭合的运动路径。
输送装置17包括每个磁体夹具均适用于接纳和固定磁体15的大部分的多个磁体夹具18的阵列34和用于移动磁体夹具18的阵列34并由此沿着运动路径25移动磁体15的阵列33的磁体15的带传动装置19。
图3示出了包括相互刚性连接的且每个均保持一个磁体15的单个的磁体夹具18的磁体夹具阵列34的第一实施例。
图4示出了包括具有每个均适于保持一个磁体15的多个空腔的单体的磁体夹具的阵列34的第二实施例。
输送装置17适于沿运动路径25在第一预定位置和第二预定位置之间移动每个磁体15。如图2所示，第一预定位置位于例如大约与相对应的容器11的下部的中央部分相同的高度，且第二预定位置例如靠近该容器11的底部。
磁体15的阵列33和输送装置17相对于容器11的阵列31这样布置，使得当输送装置17沿着运动路径25的从第一预定位置到第二预定位置延伸的部分移动每个磁体15的同时，磁体15的平面外表面16与相对应的容器11的下部的侧壁14的一部分外表面接触。运动路径25这样配置，使得当磁体15沿运动路径25从所述第一预定位置移动到所述第二预定位置时，每个磁体15向下朝着相对应的容器11的长度轴线12移动。
如图5和6所示，每个磁体夹具18具有用于接纳一部分磁体15的空腔21。
在一个优选实施例中，如图6所示，一部分磁体15被布置在磁体夹具18的空腔21中以及紧密配合在该空腔21中。在这个实施例中，输送装置17的尺寸这样确定，使得当磁体15位于带传动装置和容器11之间并沿运动路径25运动时带传动装置19的初始张紧在磁体15上施加作用力，所述作用力将磁体15压靠在侧壁14上且足以确保磁体15的平面外表面16与容器11的下部的侧壁14的外表面的接触。
在图5所示的磁体夹具18的另一优选实施例中，这个夹具的结构包括布置在磁体15和磁体夹具18之间的板簧22和23。在这个实施例中，将磁体15压靠在容器11的下部的侧壁14的外表面上的作用力是带传动装置19的初始张紧产生的力和板簧22和23所施加的附加力的合成(或总和)。当磁体位于带传动装置和容器11之间并沿着运动路径25运动时，由这个合成力产生的作用力确保磁体15的平面外表面16和容器11的下部的侧壁14的外表面的良好接触。
如图5所示，在一优选实施例中，磁体15具有与磁体15的平面外表面16成45度角的磁轴线24。
参考图1到6在上面说明的设备的一优选实施例还包括图1、2和7中示出的用于将容器11的阵列31连接到废料容器75的废料连接器或废料连接装置，所述废料容器75用作处理容纳在容器阵列31的容器11中的废液。废料连接器71包括上部73和下部74。废料连接器71的上部73包括上述的容器夹具13和空腔72，在废液从移液吸头61传送到与废料连接器71的下部74流体联通的废料室75期间，每个所述空腔适于接纳所述移液吸头61。废料连接器71使得将在各个容器11中产生的废液传送到废料容器75成为可能。用可操作地与容器相关联的移液吸头61实现将特定容器11中产生的废液转移到废料连接器71、并由此转移到废料容器75。
图12示出了废料连接器71的下部74的一优选实施例。
废料连接器71的下部74具有多个孔81，每个所述孔具有适于接纳移液吸头61的顶端(或端头)62的上部开口82和将孔81和通道84流体连通的下部开口83。每个孔81具有从孔的上部开口沿垂直轴线向下延伸的短的垂直部分和沿着与垂直轴线成大约20度角α的轴线延伸的一部分。这种结构提供了这样的优点，即：由移液吸头61传送的液体喷流(liquid jet)冲击与所述喷流的轴线形成微小角度的表面。这防止了在将废液从移液吸头传送到废料连接器期间，废液可能溅射出孔外。
图12所示的废料连接器71的上述的结构提供了下列优点：
·在将废液从移液吸头传送到废料连接器期间防止废液的溅射；
·防止在各个移液吸头之间的污染；和
·防止移液吸头和废料连接器之间的污染。
废料连接器71的下部74具有位于通道84的最低点处的出口85。收集在通道84中的液体因而可以穿过出口85离开废料连接器71并流经由箭头92指示的路径落入废料容器75。
在废料连接器71的下部74的一优选实施例中，出口85由适当的封闭件(未示出)关闭，且下部74具有位于下部74的顶部附近的出口86和由通过壁89相互彼此分开的通道部分87与88形成的通道。在这个实施例中，出口86流体连通到抽吸泵91，所述抽吸泵91将从通道84抽吸的液体通过通道87、88和出口86传送到废料容器75。箭头93示出了从通道84抽吸的并刚刚所述的输送至废料容器75的液体流经的路径。这个优选实施例有利地去除了废料容器71的内部可能产生的悬浮微粒。
实例4：适于在根据本发明设备中使用的容器阵列的实施例
在下文中参考图8到10来说明适于在参照图1到7的上述类型的设备中使用的容器阵列41的实施例。
图8示出了根据本发明的带有插入在相应的容器51的移液吸头61的容器阵列41的立体透视图，每个容器51适于接纳移液吸头。
图9示出了根据本发明的容器阵列41的第二立体透视图。
图10示出了容器阵列41的剖视图。
图11示出了在图1和图2中所示的移液吸头61的立体透视图。
容器阵列41包括用于接纳样品的容器11的第一排31和每个均适于接纳移液吸头61的容器51的第二排43。
容器阵列41还包括具有近似立方体形状并分成若干隔间46的上部45。每个隔间46具有大致立方体形状且通过底壁48和侧壁47以若干隔间46进行分隔。用于接纳样品的容器11从每个隔间46的壁48的底部内的开口52向下延伸。用于接纳移液吸头61的下部的容器51从每个隔间46的壁48的底部内的开口53向下延伸。
每个隔间46具有后侧壁55和面对后侧壁设置的前侧壁54。各相邻的隔间46通过每个在隔间的后侧壁与前侧壁之间延伸的侧壁47相互分开。
每个隔间46的前侧壁54具有中央开口56，当移液吸头61的顶端62从容器的阵列41内的位置移到容器的阵列41以外的位置时，所述中央开口56允许后者(即顶端62)通过，例如在从容器11抽吸废液之后，移液吸头61从容器11移开并朝向位于废料连接器71内的位置(例如，在图7中所示的移液吸头61的位置)移动。
在容器阵列41的一优选实施例中，其上部45是通过喷射模制第一塑性材料例如聚苯乙烯制成的，而容器的第一和第二排31、43是通过喷射模制第二塑性材料例如聚丙烯制成的，且上部45的材料例如聚苯乙烯比容器的第一和第二排31、43的材料例如聚丙烯更刚硬。材料的这样选择的优点是，最终的容器阵列的结构更不易于因为操作条件和因为例如环境温度的变化而发生变形。
实例5：根据本发明的方法的第二实施例
根据本发明用上面所述的参考附图1到7的实例3的设备并用上面所述的参考图8到11的实例4的容器阵列，可以实现一种用于从含磁性微粒的液体分离这种微粒的方法。
根据这种方法，每个均具有平面外表面16的磁体15的阵列33自动移动，从而使每个磁体15由此沿着运动路径25移动，使得在运动路径25的从上述的第一预定位置到第二预定位置延伸的一部分上，每个磁体15的平面外表面16与容器11的下部的侧壁14的一部分外表面接触；且当每个磁体15沿运动路径25的上述的部分移动时，该磁体15向下朝容器11的长度轴线12移动。
在一个优选实施例中，在磁体阵列33的每个磁体15上施加作用力，以便将每个磁体15的平面外表面16压在相对应的容器11的下部的侧壁14的外表面上，而同时磁体15沿运动路径25的上述的部分移动。
在一个优选实施例中，运动路径25是一个闭合的运动路径。
实例6：使用上述设备和方法的系统的实施例
这类的系统包括输送机(在图中未示出)，例如适于在相互正交的三个方向X-，Y，Z上移动容器阵列的输送机。所述输送机用作自动输送根据实例4的容器的阵列41，并将该阵列定位在图1和2所示位置的容器夹具13内。在容器阵列41处于该位置的情况下，在每个容器11中执行移液操作，相对应的移液吸头61在没有使用时置于插入在邻近容器11的容器51内。
当容器11中的废液必须移除时，移液吸头61自动被输送到容器11中用于该目的，废液被抽吸进入移液吸头61，这个移液吸头随之被自动地朝废料连接器71输送并被置入到图7所述位置。在移液吸头61处于该位置的情况下，废液从该吸头喷出并喷入废料连接器71内的收集室。在将移液吸头61从容器11传送到废料连接器71的过程中，移液吸头61的下部通过在容器阵列41的后侧壁55上的开口56之一。
尽管已使用专用术语说明了本发明的优选实施例，但这样的说明仅用于解释性目的，且应当理解，可以在不脱离下列权利要求的宗旨或范畴的情况下作出相应的改变和变型。

Claims (3)

1.一种适于容纳将在分析仪中处理的液体样品的容器阵列(41)，所述容器阵列包括：
(a)用于接纳所述样品的第一排(31)的容器(11)；
(b)每个均适于接纳移液吸头(61)的第二排(43)的容器(51)；
(c)具有大致立方体形状并分成若干隔间(46)的上部(45)，每个隔间(46)具有侧壁(47)和底壁(48)，用于接纳样品的容器(11)和用于接纳移液吸头(61)的容器(51)从每个所述隔间(46)的所述底壁(48)内的相应的开口(52、53)延伸；
每个所述隔间(46)具有后侧壁(55)和设置成面对所述后侧壁的前侧壁(54)；
所述隔间(46)每个通过在隔间的后侧壁和前侧壁之间延伸的侧壁(47)相互分开；和
每个所述前侧壁(54)具有中央开口(56)，当移液吸头(61)的顶端(62)被从所述容器阵列(41)内的位置移动到所述容器阵列(41)以外的位置时，所述中央开口(56)允许所述移液吸头(61)的所述顶端(62)通过。
2.如权利要求1所述的容器阵列，其特征在于，所述上部(45)是通过喷射模制第一塑性材料制成的，且所述第一排(31)的容器和所述第二排(43)的容器是通过喷射模制第二塑性材料制成的，所述上部(45)的材料比所述第一排(31)和第二排(43)的容器的材料更刚硬。
3.一种用于从多种含磁性微粒的液体分离所述磁性微粒的设备，所述设备包括；
(a)根据权利要求1或2所述的容器阵列(41)，每种所述液体容纳在作为所述容器阵列的第一排(31)的容器的一部分的容器(11)中，和
(b)连接装置(71)，用于将第一排(31)的容器连接到用于处理容纳在所述容器(11)中的废液的装置。
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