CN101747397B - 用于自动提取核酸的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于自动提取核酸的系统和方法。该系统包括三块板，分别具有多个空腔，包括加工板、试剂板和输出板，其中样本容纳在加工板的空腔内，在该系统中：使用试剂吸取设备在试剂板的空腔内提供试剂，试剂吸取设备包括装有可重复使用吸头的多个试剂吸管；使用样本吸取设备将试剂输送至容纳在加工板内的样本，以获得样本-试剂混合物；通过培养设备培养容纳在加工板内的样本-试剂混合物以释放核酸；容纳在加工板内的释放核酸通过分离设备分离和释放以获得含有提取核酸的液体；通过一次性吸头将含有提取核酸的液体输送至输出板的空腔内；其中每一个样本都被一一对应地指配给试剂板的空腔、至少一个一次性吸头和输出板的空腔。

Description

用于自动提取核酸的系统和方法

技术领域

本发明涉及含核酸样本的加工，并且更具体地涉及用于自动提取核酸的系统和方法。

背景技术

核酸(DNA＝脱氧核糖核酸，RNA＝核糖核酸)在通常需要大量核酸输入的医学和药物研究、临床诊断和基因指纹中被经常用作用于各种分析和试验的原材料。目前，可以通过各种自动的体外核酸扩增技术例如基于公知的聚合酶链反应(PCR)的技术来轻易地获取足够的核酸量，这些技术通常需要在核酸扩增之前提取(提纯)核酸。

基本上，从完整的细胞或病毒中提取核酸包括将核酸从它们的包膜例如细胞膜中释放到周围的介质内然后从剩余物中分离和洗提释放出的核酸。尽管可以通过将含核酸样本与特定的试剂混合，然后热培养获得的样本-试剂混合物以使包膜裂解而轻易地释放核酸，但是分离和洗提释放出的核酸在一定程度上是比较困难的。现在的临床实践中经常使用的分离技术依赖于固体吸附基质例如磁性颗粒，其能够被制成为可逆地(特定或非特定地)结合释放出的核酸。在施加磁场时，结合有核酸的颗粒能够例如被吸引至并固定在容纳样本的空腔的内壁上以使周围的介质能够被冲走并用另一种液体代替以回溶其中的核酸。

考虑到需要大量核酸输入的分析和试验的数量不断增长的事实，能够看出对于在核酸扩增之前自动提取核酸有着强劲的需求。

但是，目前在市场上可获得的自动核酸提取系统通常都会遇到不希望有的大量消耗一次性物品例如吸头和多孔板的问题，这不利地增大了样本加工的总体成本，并且由于频繁的再充填操作，可能会造成对技术人员的负担。另一方面，在重复使用吸头和多孔板几次之后，就很可能发生物质残留和样本交叉污染的问题，这会降低获得核酸的纯度，危及系统的可靠性。

本发明是考虑到上述问题而实现的。因此本发明的目标是提供一种用于在扩增之前提取核酸的新系统，该系统允许减少每单次核酸提取作业中消耗的一次性物品而不会相应地增大物质残留和样本交叉污染的风险。

发明内容

根据第一种应用，本发明提出了一种用于从多个含核酸样本例如含核酸细胞液的包膜中自动提取核酸的新系统。

因此，提供了一种用于从含核酸样本中自动提取核酸的系统，该系统包括至少一组三块板，每块板都具有多个空腔，板包括用于加工样本以提取核酸的加工板，用于提供试剂与样本混合的试剂板和用于输出提取的核酸的输出板。每一块板都可以被实施为例如一次性多孔板，具有空腔(孔)的平面阵列，并且例如可以通过常规的注塑成形技术模制而成。

要被加工用于提取核酸的含核酸样本被容纳在加工板的空腔内。加工板的空腔被手动或自动地装入样本，样本占据加工板的至少部分或者全部空腔。

该系统进一步包括试剂吸取设备，该设备包括多个试剂吸管，每个吸管都被装有可重复使用(可多次使用)的吸头，适合用于向试剂板的空腔输送试剂。在向试剂板的空腔输送试剂时，避免可重复使用的吸头与空腔壁部接触以及将吸头浸入分配的试剂内。可重复使用的吸头被固定地连接至试剂吸取设备的试剂吸管并优选地由金属材料例如钢制成。使用试剂吸取设备的可重复使用吸头在试剂板的空腔内提供试剂。可重复使用的吸头可以被重复使用以用于输送试剂例如从系统包含的试剂容器输送至试剂板。

在本发明中，术语“试剂”应被理解为也包括不与样本反应的液体(也就是佐剂)例如清洗液在内。

试剂板的空腔数量可以小于或等于加工板的空腔数量。

该系统进一步包括样本吸取设备，该设备包括多个样本吸管，每个吸管都被装有一次性吸头，适合用于向或者从试剂板、加工板和输出板的空腔输送液体。一次性吸头被可分离地安装至样本吸管以轻易地进行更换并优选地由塑料材料制成。与要被多次使用并且通常要在连续的吸取操作之间进行清洗的试剂吸取设备的可重复使用吸头相比，一次性吸头仅被用于一个样本或者由同一样本产生的液体的吸取操作。

使用样本吸取设备的一次性吸头，将容纳在试剂板空腔内的试剂输送至样本以由此获得样本-试剂混合物，其中试剂板的每个空腔都(相应地)被一一对应地指配给样本。可以执行一个或多个混合步骤，例如使用一次性吸头用于吸取-和-挤出-混合。

使用培养设备例如加热设备在加工板的空腔内培养获得的样本-试剂混合物以造成含核酸的包膜的裂解，目的是为了将核酸释放到周围的介质中以由此获得含有释放核酸的液体。

在裂解之后(或者甚至可以在裂解之前或裂解期间)以包含颗粒物的悬浮液的形式有规律地加入磁性响应颗粒。磁性响应颗粒能够结合核酸。各种类型的此类颗粒均是现有技术中公知的。非特定的结合可以用其表面对核酸具有通用亲合力的颗粒例如二氧化硅实现。可选地，也可以使用特定结合的颗粒。这样的颗粒例如在其表面上具有特定地结合相匹配核酸的核酸捕获探针。

该系统进一步包括分离设备，用于分离包含在加工板空腔内容纳的含有释放核酸的液体内的磁性响应颗粒以由此将释放的颗粒结合的核酸从液体中磁性分离。这可以通过将液体输送到加工板空腔内，然后施加磁场并使用样本吸取设备去除上清液而重复进行。

使用样本吸取设备的一次性吸头，将含有提取核酸的液体输送到输出板的空腔内，其中加工板的每个含有提取核酸的空腔都(相应地)被一一对应地指配给输出板的空腔。

因此，一次性吸头被用于将试剂从试剂板输送到加工板和用于将含有提取核酸的液体输送到输出板，其中每一个样本都被一一对应地指配给试剂板内的空腔和输出板的空腔。而且，每一个样本也就是包含样本的加工板空腔都被一一对应地指配给至少一个一次性吸头来执行上述的吸取操作。这就意味着单个一次性吸头只被用于吸取与同一样本有关的液体而不会用于另一样本或者由另一样本产生的液体的吸取操作。

更具体地说，个体样本，也就是包含该样本的加工板空腔、试剂板空腔和输出板空腔与至少一个用于手动吸取操作的一次性吸头一起构成了用于提取核酸的个体样本加工通道，以使分离样本的加工通道被用于加工个体样本。使用个体样本加工通道，即可有利地避免样本之间的交叉污染。而且，由于只有试剂吸取设备的可重复使用吸头被用于将试剂(例如从试剂容器)输送至试剂板的空腔，防止在分配试剂时接触试剂板的空腔壁部并且防止浸入到分配的试剂内，因此有利地避免了残留物质进入到试剂容器内。

控制器，例如可以被实施为运行机器可读程序的可编程逻辑控制器，带有指令以根据预定的加工操作方案执行操作，可以被用于控制步骤的执行以从含核酸的样本中提取核酸。此时，控制器被电连接至由加工操作方案规定的需要控制的系统部件，其包括试剂和样本吸取设备、培养和分离设备。更具体地说，控制器从不同的系统部件接收信息并产生和传送对应的控制信号以根据加工操作方案来控制各个部件。

因此，运行机器可读程序的控制器被设置用于控制：重复地使用试剂吸取设备的可重复使用吸头用于在试剂板的空腔内提供试剂；使用样本吸取设备的一次性吸头将试剂输送至样本以获得样本-试剂混合物；使用培养设备在加工板的空腔内培养样本-试剂混合物用于释放核酸以获得含有释放核酸的液体；使用分离设备将加工板空腔内的含有释放核酸的液体中包含的释放核酸分离以获得含有提取核酸的液体；以及使用样本吸取设备的一次性吸头将含有提取核酸的液体输送至输出板的空腔。

因此，本发明的系统避免了常规提取系统在同一加工板内提供和加工样本方面的问题，因此每单次核酸提取作业中消耗的一次性板的数量较少。由于使用了可重复使用的吸头提供试剂，因此可以有利地减少一次性吸头的消耗量。此外，使用可重复使用的吸头用于将试剂输送至试剂板以及使用一次性吸头用于在试剂板、加工板和输出板之间输送试剂，就能够有利地避免物质残留。而且，对于每一个含核酸样本使用单独的样本加工通道有利地避免了样本之间的交叉污染，能够获得高纯度的提取核酸。

根据本发明系统的一个优选实施例，容纳样本的空腔数量被选择为等于容纳试剂的空腔数量，其中每一个样本都被一一对应地指配给每一个：容纳试剂的试剂板的空腔，至少一个一次性吸头以及输出板的空腔。更具体地说，个体样本、试剂板容纳试剂的空腔以及输出板空腔通常与至少一个一次性吸头一起构成了用于提取核酸的个体样本加工通道。由于存在个体样本到试剂板和输出板空腔的一一对应的指配，因此就能够在加工板内同时并行加工含核酸的样本。

根据本发明系统的另一个优选实施例，试剂吸取设备的第一移动范围和样本吸取设备的第二移动范围只在容纳试剂板的区域重叠，这除了降低系统成本以外，由于降低了碰撞的危险，因此还有利地允许简化吸取设备的控制。而且，在容纳试剂板的区域以外空间分离吸取设备有利地有助于避免物质残留和样本的交叉污染。

根据本发明的另一个优选实施例，系统包括清洗设备，适合用于清洗试剂吸取设备可重复使用的吸头。控制器优选地被设置用于在连续的吸取操作之间控制试剂吸取设备可重复使用的吸头的清洗。这样的实施例在向试剂板的空腔输送不同的试剂时有利地避免了残留或交叉污染。

根据本发明的另一个优选实施例，在含有释放核酸的液体中分离核酸包括使用磁性响应颗粒(也就是可磁性吸引或排斥的颗粒，其能够被磁场吸引或排斥，其自身并不必须是有磁性的)，其能够被制成为可逆地(特定或非特定地)结合核酸。在此情况下，控制器可以例如被设置用于控制：向样本-试剂混合物添加磁性响应颗粒并使颗粒附着核酸；利用磁场产生设备施加磁场以将结合了核酸的颗粒吸引到加工板的空腔内壁并从加工板的空腔中去除未结合的样本成分；从磁性颗粒中分离核酸(洗提)；分离磁性颗粒；以及将含有提取核酸的液体输送至输出板的空腔。

在本发明的上述实施例中，将加热和磁场产生设备固定至公共载体用于将它们当中的每一个分别移动至有效位置和无效位置，在有效位置它可以操作用于加工试剂板内容纳的样本，这样有利地节约了空间以减小系统的总体尺寸。而且，它能够实现在加工期间将加工板保持静止不动的优选实施例。更具体地，加热和磁场产生设备可以例如被移动到有效和无效位置，包括绕公共旋转轴转动设备，这样能够实现系统的高度紧凑结构，其中每一件设备可以或者是面对加工板的空腔，或者是能够由此被转动离开。

根据本发明的另一个优选实施例，系统包括至少一个支架，优选地是机架，用于支撑板，其中支架依靠系统的结构元件例如工作板被可移动地(例如可滑动地)支撑使支架能够移动到适合用于装载或卸载板的无效支架位置和适合用于加工容纳在加工板空腔内的样本的有效支架位置。通常，在位于无效位置时，支架可以至少部分地留在系统壳体以外用于装载/卸载板，而在位于有效位置时留在系统壳体以内用于加工容纳在加工板内的含核酸样本。这样的实施例有利地允许将板轻易地装入系统或从系统中取出。用含核酸的样本装填加工板的空腔由此即可被轻易实现，例如，将样本装入加工板的空腔内然后将加工板置于支架内，或者将加工板置于支架内然后将样本装入加工板的空腔内。

如果是可移动的支撑支架，可能特别优选的是用同一支架容纳加工板和输出板。具体地，可能优选的是这种支架使得能够从其底侧通向加工板的空腔用于使用加热和磁场产生设备提取其中包含的核酸。

根据本发明的另一个优选实施例，系统包括具有多个空腔的至少一块液体废料板用于接收提取核酸时产生的废液，以使液体废料板可以有利地被用于排出在系统的连续作业中产生的废液以由此提供更多的空间用于加工含核酸的样本。

根据本发明的另一个优选实施例，系统包括具有多个空腔的至少一块吸头废料板用于接收提取核酸时产生的使用过的一次性吸头，以使吸头废料板可以有利地被用于丢弃在系统的连续作业中产生的使用过的吸头以由此提供更多的空间用于加工含核酸的样本。

根据本发明的另一个优选实施例，至少一块液体废料板和至少一块吸头废料板由同一支架支撑，这使废料能够被方便地从系统中去除。

根据本发明的另一个优选实施例，系统进一步包括具有多个空腔的至少一块吸头板，装有要被样本吸取设备在提取核酸时使用的一次性吸头，这有利地允许在系统内存储一次性吸头以由此能够实现系统的多次连续作业。在此情况下，可能非常优选的是用同一支架支撑多块吸头板，以使系统可以被方便地装入吸头板。

如上所述的系统可以被容纳在用于屏蔽(外部)环境影响的系统壳体内。

根据第二种应用，本发明提出了一种用于从包膜例如多个含核酸样本的细胞膜中自动提取核酸的新方法。

因此，提供了一种用于从含核酸样本中自动提取核酸的方法，该方法包括以下步骤：

(a)在加工板的空腔内提供含核酸样本；

(b)重复地使用可重复使用吸头以提供试剂用于在试剂板空腔内和样本混合；

(c)使用一次性吸头将试剂输送至所述样本，其中每一个样本都被一一对应地指配给试剂板空腔和一次性吸头以由此获得样本-试剂混合物；

(d)在加工板空腔内培养样本-试剂混合物以由此释放核酸从而获得含释放核酸的液体；

(e)分离在加工板空腔内容纳的含有释放核酸的液体内包含的释放核酸以获得含有提取核酸的液体；和

(f)使用一次性吸头将含有提取核酸的液体输送至输出板空腔，其中每一种含有分离核酸的液体都被一一对应地指配给输出板空腔和一次性吸头。

根据本发明方法的一个优选实施例，对于每一个样本，只使用一个一次性吸头用于将试剂从试剂板空腔输送至与其一一对应地指配的容纳含核酸样本的加工板空腔以及用于将由此获得的含有提取核酸的液体输送至与其一一对应地指配的输出板空腔。在由于单独的样本加工通道而允许高纯度核酸提取的同时，这样的实施例还有利地允许特别少的一次性吸头消耗量。

可选地，根据本发明方法的另一个优选实施例，对于每一个样本，使用一个一次性吸头用于将试剂输送至与其一一对应地指配的含核酸样本并使用另外的(一个)一次性吸头用于将由此获得的含有提取核酸的液体输送至与其一一对应地指配的输出板空腔。在允许一次性吸头的低消耗量的同时，由于使用新的一次性吸头将提取的核酸输送至输出板而可以获得特别高纯度的核酸。

根据本发明方法的另一个优选实施例，可重复使用的吸头在连续的吸取操作之间被清洗以由此防止物质的残留或交叉污染。

根据另一个优选实施例，一次性吸头的数量是可重复使用吸头的数量的整数倍。

根据本发明方法的另一个优选实施例，一次性吸头被用于将提取核酸时产生的废液输送至液体废料板的空腔，例如可以提供更多的空间用于加工含核酸的样本。

根据本发明方法的另一个优选实施例，在提取核酸时产生的使用过的一次性吸头被存储在吸头废料板的空腔内，例如可以提供更多的空间用于加工含核酸的样本。

根据本发明的另一个优选实施例，加工板在释放核酸、从剩余的细胞成分中分离核酸以及输送(洗提)核酸期间和之间被保持静止不动，这有利地避免了样本的溢出和/或污染。

附图说明

本发明其他以及更多的目标、特征和优点将根据以下说明而表现得更加完整。加入说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的优选实施例，并且与以上给出的概要说明和以下给出的详细说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明系统的一个示范性实施例的示意性正视图；

图2是图1中系统的一幅部分放大视图，示出了试剂吸取设备的一种吸取操作；

图3是图1中系统的另一幅部分放大视图，示出了试剂吸取设备的另一种吸取操作；

图4是图1中系统的另一幅部分放大视图，示出了样本吸取设备的一种吸取操作；

图5是图1中系统的另一幅部分放大视图，示出了样本吸取设备的另一种吸取操作；

图6是图1中系统的另一幅部分放大视图，示出了样本吸取设备的又一种吸取操作；

图7是图1中系统的另一幅部分放大视图，示出了样本吸取设备的又一种吸取操作；

图8是图1中系统的另一幅部分放大视图，示出了样本吸取设备的又一种吸取操作。

具体实施方式

以下将参照附图对本发明进行详细说明，其中相同的附图标记表示相同或类似的元件。现参照图1至图8，介绍根据本发明的系统和方法的一个示范性实施例。

因此，介绍了用于并行加工多个含核酸样本例如含核酸的细胞液以在进一步的加工例如扩增之前提取核酸的系统1。系统1包括水平的工作板2，其由座落在水平底板4上的底层结构3支撑，系统1可以通过底板4被安置在实验台或任意其他合适的表面上。

工作台2设有多个相对于彼此并排设置的矩形凹口5，每个凹口都适合用于容纳细长的机架6-11。如图1中所示，系统1包括六个机架6-11，具体是废料机架6、加工机架7、吸头机架8、第一试剂机架9、第二试剂机架10和瓶装机架11。每个机架都设有多个保持部分15，适合用于容纳各种对象例如板和容器。

在图1中，废料机架6被示出装有三块相对于彼此连续设置的96-吸管的吸头废料板16，每块吸头废料板都具有96个空腔的平面阵列以接收使用过的一次性吸头，还装有一块96-孔的液体废料板17，具有96孔的平面阵列用于接收在提取核酸时产生的废液。加工机架7被示出装有四块相对于彼此连续设置的96-孔的板，这四块板是两块加工板18和两块输出板19，每块加工板都具有96个加工板孔41用于接收含核酸的样本用作提取核酸的原材料，每块输出板都具有96个输出板孔42用于接收含有提取核酸的液体。吸头机架8被示出装有四块相对于彼此连续设置的96-吸管的吸头板20，其具有与吸头废料板16相类似的结构用于预装有96个一次性吸头。第一试剂机架9和第二试剂机架10分别被示出装有96-孔的试剂板21，具有96个试剂板孔40以接收试剂用于和含核酸的样本混合，以及多个试剂容器37，装有各种用于和样本混合的试剂例如裂解缓冲液、清洗和洗提溶液。瓶装机架11被示出装有多个包含磁性响应颗粒悬浮液、酶和控制试剂的小瓶23。可以通过摇动器22来摇动包含磁性响应颗粒悬浮液的小瓶23用于使其中包含的颗粒重新悬浮。

每个凹口5都可以通过操作位于系统1前侧的槽状孔12以分别允许将机架6-11插入凹口5内和从中取出。为此目的，每个机架6-11都设有两条侧肋13，相对于彼此以平行关系直线延伸，在将机架6-11插入到凹口5内时，侧肋与由工作板成形的凹槽14形成配合以可滑动地支撑机架6-11。机架6-11中的每一个都可以被完全地拉出其凹口5以分别装载或卸载板或容器。另外，每个机架6-11都可以被完全地插入其凹口5内，在该位置每个机架6-11的前表面28都与凹口5的邻接表面27相接触。

如上详细说明的那样，加工机架7装有两块加工板18，要被装入含核酸的样本用作核酸提取的原材料。为此目的，加工机架7设有两个无底部的保持部分15用于容纳加工板18以允许从下方对加工板18进行操作用于加工在其中容纳的含核酸样本。更具体地说，在加工机架7被完全插入到其凹口5内的情况下，每一块加工板18内容纳的含核酸样本都可以被加工用于通过加热设备24和磁场产生设备(未在图中详细示出)提取核酸，两种设备均被设置在加工机架7下方并能够通过移动机构(未在图中进一步详细示出)被移向每一块加工板18或从中移出。加热设备24设有突出的加热销25的平面阵列，根据个体的加工板18的孔41之间形成的空隙设置以使加热销25能够在将加热设备24移向每一块加工板18时落入空隙内。向加热设备24施加电流促使加热销25产生电阻热，目的是为了向加工板18的孔41内容纳的含核酸样本施加热能。类似地，磁场产生设备设有突出的磁性销的平面阵列，根据加工板18的孔间空隙设置以使磁性销能够在将磁场产生设备移向个体的加工板18时落入空隙内。磁性销由永磁材料制成，其在落入孔41之间的空隙内时促使孔内包含的结合了核酸的磁性响应颗粒被吸引至并固定在装有含核酸样本的孔的内壁上。可选地，磁性销可以被实施为电磁体，其能够在施加电力时被磁化。加热设备和磁场产生设备均以彼此相对的关系被固定至载体26。载体26被绕着旋转轴28旋转驱动以使加热设备和磁场产生设备能够可选地或者面向个体的加工板18或者能够由此被翻转远离。将载体26的转动操作与其平移动作相结合，加热设备和磁场产生设备就可以相对于个体加工板18分别被移动到有效和无效位置，其中在有效位置时，加热销或磁性销能够落入个体加工板18的孔41间的空隙内用于加工孔内容纳的含核酸样本。例如，如果开始时加热设备24处于有效位置，那么竖直降低载体26，将其翻转180°，然后将其向着加工板18竖直提升即可将磁性设备移动到有效位置。

如图2和图3中所示，系统1进一步包括试剂吸取器29(多路吸取设备)，装有四根相对于彼此连续设置并适合用于向每一块试剂板21输送试剂的试剂吸管30。每根试剂吸管30都装有可重复使用的吸头31，由钢制成并固定地连接至试剂吸管30。

清洗设备35包括四个清洗腔36，其中可以通过试剂吸管30被装入清洗液(例如试剂吸取器29中的液体系统流体)，该设备能够被用于在连续的吸取操作之间清洗可重复使用的吸头31。清洗腔36根据可重复使用的吸头31的间距相对于彼此连续设置。

根据试剂吸取器定位系统(未在图中进一步详细示出)，试剂吸取器29可以在覆盖一定区域的移动范围内进行移动，该区域包括瓶装机架11、第一试剂机架9和第二试剂机架10以及清洗设备35，但是不包括吸头机架8、加工机架7和废料机架6。试剂吸取器定位系统具有沿平面内的两个行进方向和与其垂直的第三行进方向移动的部件，例如常规的三轴平移系统。

如图4到图8中所示，系统1进一步包括样本吸取器32(多路吸取设备)，装有设置为阵列的96根样本吸管33，适合用于向或者从每一块试剂板21、加工板18和输出板19输送液体。根据样本吸取器定位系统(未在图中进一步详细示出)，样本吸取器32可以在覆盖一定区域的移动范围内进行移动，该区域包括第一试剂机架9和第二试剂机架10、吸头机架8、加工机架7以及废料机架6，但是不包括瓶装机架11。样本吸取器定位系统具有沿平面内的两个行进方向和与其垂直的第三行进方向移动的部件，例如常规的三轴平移系统。

由此，试剂和样本吸取器具有的移动范围只在包括第一试剂机架9和第二试剂机架10的区域处重叠。

每根样本吸管33都设有由塑料材料制成的一次性吸头34，与样本吸管33摩擦接合以可分离地固定于其上。基本上，吸头和吸管之间的连接对于本领域普通技术人员来说是公知的，并且例如已在欧洲专利No.1171240的说明书中公开。

系统1还进一步包括控制器(未在图中示出)，用于根据预定的加工操作方案控制核酸的自动提取，控制器例如可以被实施为运行机器可读程序的可编程逻辑控制器，带有指令以根据加工操作方案执行操作。

尽管在图中示出了板和液体容器的具体数量，但是应该理解这些部件的数量可以根据对于核酸提取的具体需求而变化。除了如图所示被装在机架上的96-孔的板和96-吸管的吸头板之外，不同尺寸的板例如48-孔的板和48-吸管的吸头板也可以根据对于核酸提取的具体需求而可选地被使用。

参照图2至图8，对使用系统1用于提取核酸的方法的示范性实施例进行说明。

该方法以提供多个含核酸样本(例如细胞液)开始，样本被直接装入一块或两块加工板18内以被用作核酸提取的原材料(未在图中详细示出)。每块加工板18都可以被手动或自动地预先装有含核酸样本并可以随后被装到加工机架7上，或者可选地也可以在加工机架7已经被置于有效位置时被装入样本。在下文中，假定只有一块加工板18的96个加工板孔41被手动地预装有含核酸样本。

如图2和图3中所示，使用试剂吸取器29将液体容器37内容纳的裂解缓冲液输送至一块(或者可选地两块)试剂板21。更具体地说，将可重复使用的吸头31置于包含四个分离试剂腔室的试剂容器37上方，由钢制成的可重复使用吸头31被沿着竖直向下的方向移动以穿透试剂容器37的每一个腔室的金属膜38从而浸入其中包含的试剂内以吸取试剂并将试剂输送至试剂板21的试剂板孔40，根据需要重复进行该过程，直到在试剂板21内已获得96管数量的试剂为止。更具体地，在执行单次吸取操作时，试剂可以被并行输送至试剂板21的四个孔40以使得必须执行1至24次吸取操作以提供给使用(相同的)试剂吸取器29的可重复使用吸头31的96管试剂。但是，必须理解的是设备在样本少于96个时也可以操作并因此只需较少次的吸取操作即足以将试剂加至样本。

如图4和图5中所示，使用样本吸取器32的一次性吸头34，已经被输送到试剂板21内的试剂(裂解缓冲液)被同时从试剂板孔40并行输送至加工板18的装有样本的加工板孔41。根据加工操作方案中的具体设定，试剂板孔40内包含的被一一对应地指配给含核酸样本的试剂通过使用一一对应地指配给该样本的一次性吸头34被输送至该样本(这种一一对应的指配也意味着试剂板内的一个空腔被一一对应地指配给加工板的空腔)。因此，96个一次性吸头34被用于将96管试剂并行输送到96个含核酸样本中。

然后，使用相同的一次性吸头34执行一次或多次吸取-和-挤出操作以将试剂(裂解缓冲液)与样本混合，其中一次性吸头34既被用于输送试剂，又被用于将输送的试剂与样本混合。

如图6中所示，获得的样本-试剂混合物随后被加工用于释放其中包含的核酸。首先，培养细胞，加热设备24被移向包含样本-试剂混合物的加工板18，以使加热销25能够落入加工板孔41之间的空隙内。向加热设备24施加电力，产生电阻热并传导地输送至样本用于培养细胞以使其破裂并将核酸释放到周围的介质内。加工板18优选地在培育细胞期间保持静止不动。

在已经从试剂板中去除裂解缓冲液之后，来自小瓶23的磁性响应颗粒的悬浮液，其刚刚通过摇动器22进行了摇动以使其中含有的颗粒重新悬浮，通过试剂吸取器29的可重复使用吸头31输送到试剂板孔40。随后通过一次性吸头将含有磁性响应颗粒的悬浮液从试剂板孔40输送至加工板孔41。为了获得这样的悬浮液，通过借助一次性吸头的吸取-和-挤出操作使最终将会沉淀的颗粒重新悬浮起来。包含在样本-试剂混合物内的磁性响应颗粒(例如具有玻璃面和磁性响应内芯的磁性玻璃颗粒)结合释放的核酸并由此获得结合了核酸的磁性响应颗粒。

在磁性响应颗粒与核酸结合后，执行包括对分子结合的磁性颗粒进行处理的磁性分离步骤，其中磁场产生设备(未示出)被移向加工板18，以使磁性销能够落入加工板18的加工板孔41之间的空隙内以由此施加磁场，这就促使分子结合的磁性颗粒被吸引至并固定在孔的内壁上。在孔的内壁上将分子结合的磁性颗粒固定之后，即可如图7中所示使用一次性吸头34将样本的上清液(废液)抽走并分配到废料机架6的废料板17内。

去除上清液之后，执行至少另一个包括处理分子结合的磁性颗粒的清洗步骤。通过试剂吸取器29的可重复使用吸头31将清洗缓冲液从液体容器37输送到试剂板孔40。随后使用一次性吸头34将清洗缓冲液从试剂板孔40输送至加工板孔41。每次将干净的清洗液输送到加工板孔41内时，都将磁场去除并使分子结合的磁性响应颗粒在清洗缓冲液中重新悬浮。重新悬浮可以通过使用清洗液在加工板内进行吸取-和-挤出操作实现。随后，在施加磁场以分离磁性颗粒之后将上清液去除。

使用一次性吸头34将已通过试剂吸取器29的可重复使用吸头31输送至试剂板孔40的洗提缓冲液从试剂板孔40输送到加工板孔41。随后，通过洗提缓冲液将核酸从磁性响应颗粒中分离。通过施加磁场再次分离出磁性响应颗粒，然后通过一次性吸头将包含提取核酸的悬浮液吸出并分配到输出板内。优选地使用新的一次性吸头34以由此获得含有更纯提取核酸的液体。每一组分离出的含核酸液体(也就是上清液)都被一一对应地指配给输出板的空腔和一次性吸头34。分离出的含核酸液体可以被用于进行进一步的加工或析出核酸，例如核酸扩增。

加工板18在培养和磁性分离步骤期间和之间优选地保持静止不动。

在使用样本吸取器32的一次性吸头34进行的上述吸取操作中，要保持含核酸样本(也就是加工板孔41)以及输出板孔42和用于各种试剂吸取操作的一次性吸头34之间的一一对应指配。

在分别从液体容器37和小瓶23将试剂输送至试剂板的输出板孔42之前，可以在吸取相同或不同的试剂之间使用清洗设备对试剂吸取器29的可重复使用吸头31进行清洗。将可重复使用吸头31向清洗腔36竖直下降，将液体系统的流体喷入容器内，直到可重复使用吸头31进入液体系统流体内以清洗其外表面为止，由此即可进行可重复使用吸头31的清洗。

因此，

(a)使用可重复使用吸头31在指配的试剂板21内提供试剂，

(b)使用一次性吸头34将试剂输送到加工板18内提供的含核酸样本中，

(c)使用相同的一次性吸头34在加工板18内执行核酸释放和磁性分离操作，同时保持样本(也就是加工板孔41)以及试剂板孔和一次性吸头34之间的一一对应指配，然后

(d)使用相同或新的一次性吸头34将释放出的核酸输送到输出板19的输出板孔42，同时保持加工板孔41以及输出板孔42和一次性吸头34之间的一一对应指配。

由于对每一个样本都有单独的样本加工通道，因此能够实现每单次核酸提取作业中一次性物品的可比消耗量下降同时不会增大物质残留和样本交叉污染的风险。而且，在培养和磁性分离步骤期间和之间保持加工板18静止不动有利地在执行核酸提取时降低了污染和/或样本溢出的风险。

明显地可以根据上述说明对本发明进行很多修改和变形。因此应该理解，在所附权利要求的保护范围内，本发明能够以不同于上述具体设计的其他方式实施。

附图标记列表

1     系统

2     作板

3     底层结构

4     底板

5     凹口

6     废料机架

7     加工机架

8     吸头机架

9     第一试剂机架

10    第二试剂机架

11    瓶装机架

12    孔

13    侧肋

14    凹槽

15    保持部分

16    吸头废料板

17    液体废料板

18    加工板

19    输出板

20    吸头板

21    试剂板

22    摇动器

23    小瓶

24    加热设备

25    加热销

26    载体

27    邻接表面

28    前表面

29    试剂吸取器

30    试剂吸管

31    可重复使用的吸头

32    样本吸取器

33    样本吸管

34    一次性吸头

35    清洗设备

36    清洗腔

37    液体容器

38    容器盖

39    瓶盖

40    试剂板孔

41    加工板孔

42    输出板孔

Claims (15)

1.一种用于从含核酸样本中自动提取核酸的系统(1)，包括至少一组三块板(18，19，21)，每块板都具有多个空腔，包括用于加工所述核酸的加工板(18)，用于提供与所述样本混合的试剂的试剂板(21)和用于输出所述提取核酸的输出板(19)，其中所述样本被容纳在所述加工板(18)的空腔内，该系统包括：

试剂吸取设备(29)，所述试剂吸取设备(29)包括装有可重复使用吸头(31)的多个试剂吸管(30)，可重复使用吸头(31)被重复地使用以用于提供所述试剂，其中所述试剂被提供在所述试剂板(21)的空腔内；

样本吸取设备(32)，所述样本吸取设备(32)包括装有一次性吸头(34)的多个样本吸管(33)，用于吸取所述试剂并且将所述试剂输送至容纳在加工板(18)内的所述样本，以获得样本-试剂混合物；

培养设备(24，25)，通过所述培养设备(24，25)培养容纳在加工板(18)内的所述样本-试剂混合物以释放核酸；

分离设备，容纳在加工板(18)内的所述释放核酸被通过所述分离设备分离和释放，以获得含有提取核酸的液体；

一次性吸头(34)，通过所述一次性吸头(34)将所述含有提取核酸的液体输送至所述输出板(19)的空腔；

其中每一个所述样本都被一一对应地指配给所述试剂板(21)的空腔、至少一个所述一次性吸头(34)和所述输出板(19)的空腔；

其中，在所述加工板(18)的各个空腔中，每一个所述样本都与通过所述一次性吸头(34)从所述试剂板(21)的每个空腔输送的所述试剂混合，以及在所述加工板(18)的相同空腔中，每一个所述样本-试剂混合物被培养，并且每一份释放的核酸被分离。

2.如权利要求1所述的系统(1)，其中容纳所述样本的空腔数量等于容纳所述试剂的空腔数量。

3.如前述的权利要求1至2中的任意一项所述的系统(1)，其中所述试剂吸取设备(29)的移动范围和所述样本吸取设备(32)的移动范围在容纳试剂板(21)的区域重叠。

4.如权利要求1所述的系统(1)，进一步包括清洗设备(35)，适合用于清洗可重复使用的吸头(31)。

5.如权利要求1所述的系统(1)，包括至少一个支架(6-11)用于支撑板(18，19，21)，支架能够至少在适合用于装载或卸载板的无效支架位置和适合用于提取核酸的有效支架位置之间移动。

6.如权利要求1所述的系统(1)，进一步包括具有多个空腔的至少一块液体废料板(17)，用于接收提取核酸时产生的废液。

7.如权利要求1所述的系统(1)，进一步包括具有多个空腔的至少一块吸头废料板(16)，用于接收提取核酸时产生的使用过的吸头。

8.如权利要求1所述的系统(1)，进一步包括具有多个空腔的至少一块吸头板(20)，用于装入在提取核酸时产生的使用过的一次性吸头(34)。

9.一种用于从含核酸样本中自动提取核酸的方法，包括以下步骤：

在加工板(18)的空腔内提供所述样本；

使用可重复使用吸头(31)以在试剂板(21)的空腔内提供试剂，所述试剂用来与所述样本反应；

使用一次性吸头(34)将所述试剂输送至所述样本，其中每一个所述样本都被一一对应地指配给所述试剂板的空腔和一次性吸头(34)以获得样本-试剂混合物；

培养容纳在加工板(18)内的样本-试剂混合物以释放核酸；

分离在加工板(18)内容纳的所述释放核酸以获得含有提取核酸的液体；

使用一次性吸头(34)将所述含有提取核酸的液体输送至输出板(19)的空腔，其中每一种含有分离核酸的液体都被一一对应地指配给输出板(19)的空腔和一次性吸头(34)；

其中，在所述加工板(18)的各个空腔中，每一个所述样本都与通过所述一次性吸头(34)从所述试剂板(21)的每个空腔输送的所述试剂混合，以及在所述加工板(18)的相同空腔中，每一个所述样本-试剂混合物被培养，并且每一份释放的核酸被分离。

10.如权利要求9所述的方法，其中，对于每一个样本，使用一个一次性吸头(34)来将试剂输送至样本以及将由此获得的含有提取核酸的液体输送至所述输出板(19)的空腔。

11.如权利要求9所述的方法，其中，对于每一个样本，使用一个一次性吸头(34)来将试剂输送至样本并使用另一个一次性吸头(34)将由此获得的含有提取核酸的液体输送至所述输出板(19)的空腔。

12.如权利要求9所述的方法，其中所述可重复使用的吸头(31)在连续的吸取操作之间被清洗。

13.如权利要求9所述的方法，其中所述一次性吸头(34)被用于将提取核酸时产生的废液输送至液体废料板(17)的空腔。

14.如权利要求9所述的方法，其中在提取核酸时产生的使用过的一次性吸头(34)被存储在吸头废料板(16)的空腔内。

15.如权利要求9所述的方法，其中所述加工板(18)在释放和分离核酸期间以及释放和分离核酸之间保持静止不动。