CN101779113A - 样本制备设备 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种可重新配置的样本制备装置，其包含：旋转柱塞装置，其具有空心本体；及耦合装置，其提供于所述旋转柱塞的一端上方并容纳样本。所述装置还包含至少一个密封的试剂模块。当所述旋转柱塞在所述耦合装置上旋转时，所述试剂模块的膜被刺穿，从而将所述样本与来自所述试剂模块的物质混合。

Description

样本制备设备

背景技术

通常必须在分析前制备生物样本。例如，在可使用聚合酶链反应(PCR)技术分析生物样本之前，必须收集及处理样本以提取核酸。通常，一般来说必须执行三个步骤。第一，移除抑制剂，例如从其获得样本的环境中的腐殖酸及金属。第二，过滤并浓缩样本。第三，将用于PCR检验的试剂添加到样本。样本制备通常可包含额外步骤，例如样本细胞溶菌及样本冲洗。这些步骤可极耗时且可需要有经验的实验室人员的技能。

由于生物样本制备通常涉及若干复杂的步骤，因此现场工作人员通常缺少制备样本及执行分析技术所需的装备或技能。因此，替代能够在现场制备及分析样本，而是通常将样本运输到实验室设施进行制备及分析。此可导致可导致病原剂扩散的延迟、添加的成本、样本损失及污染。这些缺点在涉及病原微生物(包含生物战剂)时尤其成为问题。因此，需要一种可容易地在现场由受过有限训练的人员使用的样本制备装置。

已知一些可消耗样本制备装置。然而，这些样本制备装置具有若干缺点。例如，一般来说不可容易地重新配置便携式样本制备装置。其预加载有可能不对所有应用为适当的试剂，此导致依据应用需要不同的样本制备装置。

另外，可消耗样本制备装置在引入到分析装置中前通常需要多个样本操纵步骤。例如，可必须将样本用手从一个试剂室移动到另一试剂室。这些可耗时且可导致样本污染及损失。

因此，需要一种可容易地重新配置并允许样本的简单制备的生物样本制备装置。

发明内容

因此，揭示实现容易使用及重新配置的样本制备装置。一个实施例提供一种样本制备装置，其包含：旋转柱塞装置，其具有空心本体；及耦合装置，其提供于所述旋转柱塞的一端上方并容纳样本。所述装置还包含至少一个密封的试剂模块。当所述旋转柱塞在所述耦合装置上旋转时，所述试剂模块的膜被刺穿，从而将所述样本与来自所述试剂模块的物质混合。

根据另一实施例，一种用于形成样本制备装置的方法包含：提供具有空心本体的旋转柱塞装置及将耦合装置对准于所述旋转柱塞的一端上方。所述方法还包含：在所述耦合装置上容纳样本，在所述耦合装置上方提供至少一个密封的试剂模块及将所述旋转柱塞在所述耦合装置上旋转，使得所述试剂模块的膜被刺穿，因此将所述样本与来自所述试剂模块的物质混合。

附图说明

图1图解说明根据一个实施例的可重新配置的样本制备装置的横截面视图。

图2为描绘根据一个实施例在可重新配置的样本制备装置内执行的步骤的流程图。

图3图解说明试剂模块4的一些实例性配置。

具体实施方式

揭示一种样本制备装置及用于其使用及构造的方法。在以下描述中，阐明众多细节。然而，所属领域的技术人员将了解，可在不具有这些具体细节的情况下实践实施例。在其它情况下，替代详细地显示，而是以框图形式显示众所周知的结构及装置。

图1图解说明样本制备装置的横截面视图。一般来说由参考编号10标记的样本制备装置包含旋转柱塞装置1、隔膜刺穿装置1a、棒2、耦合装置3及试剂模块4。

根据一个实施例，旋转柱塞1具有近端20、远端30及空心本体25。隔膜刺穿装置1a可提供于旋转柱塞1的远端30处。隔膜刺穿装置1a可由任一适合的材料制成，例如塑料或金属材料。可从其制成隔膜刺穿装置1a的材料应优选地与试剂相容且不影响样本。棒2可容纳于空心本体25中，所述空心本体从旋转柱塞1的近端20延伸到远端30。棒2可以是磁性棒。可使空心本体25容纳已市售的磁性棒。

耦合装置3具有近端35及远端36。耦合装置3的近端可经调适以与旋转柱塞1机械连通，如下文更详细地论述。耦合装置3可使用任一方式与旋转柱塞1机械连通，包含对应于所述旋转柱塞上的螺纹的螺纹、摩擦连接或某一其它类型的机械连通。耦合装置3的远端可经调适以固持一个或一个以上试剂模块4，如下文更详细地论述。耦合装置3可使用任一适合的方式固持一个或一个以上试剂模块4，包含对应于试剂模块4的内部上的螺纹的螺纹、与试剂模块4的摩擦连接或任一其它适合的方式。

可以若干不同的方式将样本引入到样本制备设备。耦合装置3可在近端35处接纳初始样本。所述样本可借助任一方式(例如移液管或药签)被放置到耦合装置3中。耦合装置3可经调适以接纳样本。例如，耦合装置3可包含缓冲溶液或吸收剂材料(例如棉花)来接纳样本。样本还可最初远离或接近于隔膜刺穿装置1a放置于空心管25中。为容纳样本，空心管25可含有吸收剂材料。作为另一替代方式，样本可最初由试剂模块4接纳。例如，试剂模块4可具有各自由密封件8a、8b及8c分离的三个室，如图3a中所图解说明。可通过刺穿第一密封件8a将样本引入到第一室9中。第二室10及第三室11可分别含有缓冲剂及吸收剂材料以供样本的进一步制备。可在所述装置的操作期间由依序穿透密封件8b及密封件8c的隔膜刺穿装置1a或棒2接达这些室。

试剂模块4可按任一配置构成。例如，试剂模块4可含有一个或一个以上密封的室，使得每一室的容纳物彼此不接触，除非分离所述室的密封件被刺穿。所述室可含有磁性珠、缓冲剂、试剂或吸收剂材料。所述密封件可由任一适合的材料制成，例如箔或塑料。可针对具体应用构造试剂模块4。例如，试剂模块4可含有用于具体类型的分析的所有试剂。在替代方式中，可针对每一试剂制成不同的试剂模块4，使得可依据所要的具体类型的样本制备使用不同的试剂模块4组合。试剂模块4还可经配置以允许用户添加所要试剂或改变所述试剂。例如，试剂模块4可在远端处包含注入端口以注入或移除容纳物，例如磁性珠、缓冲剂及试剂。

图3图解说明一些试剂模块4配置。图3a显示试剂模块4，其具有第一室9、第二室10及含有吸收剂材料12的第三室11。这三个室由密封件8a、8b及8c分离。在一个实施例中，第一室9含有缓冲溶液，第二室10含有试剂，且第三室11含有吸收剂材料以吸收所述缓冲剂及试剂。图3b显示试剂模块4，其具有第一室13、第二室14、第三室15、第四室17及第五室18。第三室15及第五室19可分别具有吸收剂材料16及19。第一室13可含有具有磁性珠20的缓冲剂，第二室14可含有溶菌溶液，第三室15可吸收所述缓冲剂及溶菌溶液，第四室17可具有冲洗缓冲剂以冲洗结合到所述磁性珠的材料，且所述第五室可含有吸收剂材料19以吸收来自第四室17的冲洗缓冲剂。可容易地基于具体应用进行其它配置。

试剂模块4可使用试剂模块耦合器20附接到其它试剂模块。试剂模块化耦合器20可允许若干试剂模块连续连接。试剂模块化耦合器20可利用摩擦配合来耦合两个试剂模块，或其可含有对应于所述试剂模块的外部上存在的螺纹的螺纹。不需要为使用不止一个试剂模块4而使用试剂模块耦合器20。还可通过简单地从耦合器3拆离一个试剂模块4并附接不同的试剂模块4来使用不同的试剂模块4。使用第一试剂模块4制备的样本可使用磁性珠及棒2传送到第二试剂模块4。

试剂模块4可包含样本模块6。样本模块6可用于固持最终制备的样本以供分析。例如，样本模块6可以是透明小容器。样本模块6可以是试剂模块6的组成部分或其可耦合到试剂模块4。

在一个操作实施例中，可通过将旋转柱塞1扭转到耦合装置3上而将旋转柱塞装置1放置成耦合装置3与机械连通。隔膜刺穿装置1a刺穿密封件9，从而将样本7暴露于试剂模块4的容纳物。如果试剂模块4含有不止一个室，那么可通过将试剂模块4拧转到旋转柱塞装置4中而将所述样本依序暴露于每一室。还可通过使用磁性柱塞2来刺穿使室分离的密封件而将样本7依序暴露于每一室。以此方式，可使样本7依序暴露于各自含有一个或一个以上室的一个或一个以上试剂模块4的容纳物。

根据一个实施例，可在空心本体25内插入或收回磁性棒2以吸引或释放磁性珠。所述样本可在加载之前预混合有磁性珠或所述磁性珠可含在试剂模块4的室中。磁性珠混合物可用于隔离及分离样本中的粒子。例如，可将分析物结合到所述磁性珠且通过使用磁性棒2使所述磁性珠前进穿过每一室，可依序将所述分析物暴露于每一室的容纳物。在一个实施例中，所述磁性珠可经设计以结合核酸。

根据所述操作，由于旋转柱塞1可仅耦合到耦合装置3，因此其可容易地从耦合装置3拆离用于将由耦合装置3接纳的另一样本。因此，可以迅速方式制备许多样本。旋转柱塞1且具体来说所嵌入的磁性棒2的运动可由用户控制或可附接到另一设备，使得此为自动化过程。类似地，磁性棒可以用户调节或自动化方式插入到样本模块6中或收回。磁性棒的重复插入或收回可允许磁性珠与试剂模块4的容纳物的最大接触。

可使所述样本制备装置可消耗。换句话说，可在一次性使用之后清除所述样本制备装置。在替代方式中，仅样本制备装置的部分可以是可消耗。例如，可使旋转柱塞装置1用于重复使用，且可在每一次使用之后丢弃耦合装置3及试剂模块4。可再次使用的组件可由在重复排污处理之后不降级或变得受损的材料制成。

根据一个实施例，所述可重新配置的样本制备装置可用于DNA纯化。DNA纯化是借助其从细胞提取DNA并将其与其它核材料及细胞材料分离的过程。通常从各种不同类型的样本提取DNA。因此，具有带有不同数目的试剂流体或吸收剂的可重新配置的装置的能力很理想，因为从不同类型的样本提取DNA需要不同的反应及不同的步骤。可从其提取DNA的样本的实例包含(但不限于)细菌、病毒、植物及动物，仅列举几个。依据样本的来源，必须使用不同的试剂及样本制备步骤。因此，试剂模块4可按其配置的容易方式使其极适于在DNA纯化中使用。

根据一个实施例，一旦完成了样本制备，便使用聚合酶链反应(PCR)分析样本。在进一步实施例中，所述可重新配置的样本制备装置可用于便携式环境中的PCR。基于所获得的样本使用不同的样本模块6同时使用相同的旋转插入装置1的能力对于便携式情况以维持效率及容易使用来说很理想。样本固持器6可接着插入且用于荧光计或某一其它设备中以执行PCR反应。

所述样本制备装置可用于在现场制备样本，所述样本制备装置还可用于实验室设置。已知能将磁性珠分离技术与新鲜的、冷冻的及存档样本一起加以有效利用。借助此方法并利用此装置的DNA纯化很有利，因为其不提供大量机械应力，其也不将样本暴露于化学或物理处理。另外，容易地控制所述方法且所述方法可重复。此外，可重新配置的样本制备装置可按比例调整，且不涉及费力或耗时的过程来获得最终结果。

图2为描绘根据一个实施例在可重新配置的样本制备装置内执行的步骤的流程图。所述过程从开始状态S100开始且进行到过程步骤S101，在过程步骤S101处提供具有空心本体的旋转柱塞装置。在过程步骤S102处，将耦合装置对准于所述旋转柱塞的一端上方。在过程步骤S 103处，可在所述耦合装置上容纳样本。在已容纳所述样本之后，在过程步骤S104处，可在所述耦合装置上方提供至少一个密封的试剂模块。在已提供所述密封的试剂模块之后，在过程步骤S105处，可将所述旋转柱塞在所述耦合装置上旋转，使得所述试剂模块的膜被刺穿，因此将所述样本与来自所述试剂模块的物质混合。在已制备所述样本之后，所述过程进行到决定步骤S106，在决定步骤S106处确定是否将制备另一样本。如果将制备另一样本，那么所述过程返回到过程步骤S101，否则所述过程在状态S107处终止。

基于实例性实施例的此描述，所属领域的技术人员将显而易见其它实施例。因此，这些实例性实施例应被视为限制根据以上权利要求书界定的范围。

Claims (12)

1.一种样本制备装置，其包括：

旋转柱塞装置，其具有空心本体；

耦合装置，其提供于所述旋转柱塞的第一端处；及

至少一个密封的试剂模块，其在所述旋转柱塞的第二端处包括至少一个室及至少一个密封件，

其中当所述旋转柱塞在所述耦合装置上旋转时，所述试剂模块的所述密封件被刺穿，从而将所述样本与所述试剂模块的所述至少一个室中的物质混合。

2.如权利要求1所述的样本制备装置，其中所述试剂模块室含有试剂流体。

3.如权利要求1所述的样本制备装置，其中所述试剂模块室含有试剂流体。

4.如权利要求1所述的样本制备装置，其中所述旋转柱塞以线性方式刺穿所述试剂模块。

5.如权利要求1所述的样本制备装置，其进一步包括提供于所述旋转柱塞装置上的隔膜刺穿装置。

6.如权利要求1所述的样本制备装置，其进一步包括接纳于所述旋转柱塞装置的所述空心本体中的磁性棒。

7.如权利要求6所述的样本制备装置，其中所述磁性棒经插入或收回以吸引或释放磁性珠混合物。

8.如权利要求5所述的样本制备装置，其中所述隔膜刺穿装置由塑料制成。

9.如权利要求3所述的样本制备装置，其中吸收剂材料用于冲洗并分离流体与磁性珠。

10.一种用于操作样本制备装置的方法，其包括：

提供具有空心本体的旋转柱塞装置；

将耦合装置对准于所述旋转柱塞的一端上方；

在所述耦合装置上容纳样本；

在所述耦合装置上方提供至少一个密封的试剂模块；及

将所述旋转柱塞在所述耦合装置上旋转，使得所述试剂模块的膜被刺穿，从而将所述样本与来自所述试剂模块的物质混合。

11.一种用于样本制备装置的连接器系统，其包括：

连接器装置，其具有第一端、第二端及内部腔，

所述内部腔在其第一端处容纳试剂模块且在其第二端处容纳样本，且

所述第一端耦合到具有刺穿机构的旋转柱塞以刺穿将与所述样本混合的所述试剂模块。

12.一种用于样本制备装置的旋转柱塞，其包括：

圆柱形本体，其具有第一端、第二端及在所述第一端与所述第二端之间延伸的空心腔；

磁性棒，其接纳于所述空心腔中，所述磁性棒从所述第一端前进到所述第二端并缩回；及

隔膜刺穿装置，其提供于所述第二端处，

其中当所述磁性棒从所述第一端前进到所述第二端时，所述隔膜刺穿装置刺穿所附接的试剂模块的膜，从而将样本与来自所述试剂模块的物质混合。

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