CN102089080A - 用于分析化学或者生物样品的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于分析临床样品的装置，包括至少一个用于接收一种或多种试剂的储存室和至少一个处理室(7)，而处理室(7)被集成到第一支承构件(18，118，218)中，并且所述储存室被集成到至少第二支承构件(19，119，219)中，而第一和第二支承构件被设置成使得能通过第一和第二支承构件相对于彼此的相对运动来使所述处理室(7)与所述储存室相连。根据本发明，所述装置还包括用于在所述装置内将物质从一个室输送给另一个室的泵元件。

Description

用于分析化学或者生物样品的装置
本发明涉及用于分析化学或者生物样品的装置和方法，特别是生物源的样品，例如包括核酸的生物样品。本发明进一步涉及适用于“现场”和“即时检验(POC)”应用的“芯片实验室”技术领域。
高精尖的化学分析、生化分析或者分子生物分析，例如核酸检测、NAT，特别是聚合酶链式反应(PCR)的所有变型，在医药保健以及在包括农业、生物工程、化学和环境领域在内的几乎所有产业领域中变得越来越有吸引力了。对能够满足越来越多要求的分析方法有很大需求，这些要求涉及例如治疗结果或者产业制造过程和成本的计划和管理。
大部分现有技术的分析系统是很复杂的，需要操作不稳定的试剂、需要昂贵的实验室设备并且需要训练有素的人员来进行和解释检测。从而，因为分析涉及将样品发送给专门的实验室并且需要很长时间才能获得结果，所以这样的分析通常既不省时间又不省成本。为此，特别希望采用现场和即时检验(POCT)，因为能显著地缩短从取样到获取结果的时间。在临床诊断中，一些无症状的患者可能对检测过程不耐烦，并且不能参加后续的约见，因此应当在单次就诊期间就向他们提供适当的治疗或者安心。此外，迫切需要迅速、容易执行的检测，以用于其他现场应用，例如，法医检测(“犯罪现场”、“逮捕现场”)、食品检测(GMO检测、食品造假)、国防(生物威胁检测)和更多应用。
到目前为止，实验室进行的核酸检测(NAT)通常比快速的POC检测具有更高的灵敏度，通常是基于病原体免疫检测。目前处于开发的大部分基于NAT的平台和技术没有提供出一种样品制备、分析和数据评估的一体化解决方案。从WO 2005/106040 A2中已知一种成功的平台实例。然而，所述装置需要手动装入试剂，这对于使用者是不方便的并且易于出错。此外，数据评估也需要操作员的干预。因此，对于现场检测是不合适的。此外，该装置的复杂的盒式实验室设计由几个大的注射成型部件和另外几个安装部件(例如过滤器、螺钉和螺母等)构成，对于一次性装置来说成本很高。
因此，本发明旨在提供一种用于分析化学或者生物样品的装置，其至少避免了现有技术中已知装置的至少一个缺点。特别是，本发明的主题是提供一种易于操纵、制造起来相当便宜、能够快速检测的装置。
通过根据独立权利要求1和13的装置和通过根据独立权利要求9的系统来解决该目的。本发明的优选实施例依附于各从属权利要求。此外，提出了一种容易且便宜的对化学和生物样品分析的方法。
根据本发明，提供了一种用于分析样品的装置，所述装置包括至少一个用于接收一种或多种试剂的储存室和至少一个处理室，而所述储存室可与处理室连接。所述装置进一步的特征在于，所述处理室被集成到第一支承构件中，并且所述储存室被集成到至少第二支承构件中，而第一和第二支承构件被设置成使得所述处理室可通过第一和第二支承构件相对于彼此的相对运动而与所述储存室连接。根据本发明，还设置泵元件，其(临时)产生足以将位于装置内部的物质从一个室输送到另一个室的压力。泵元件被集成到一个支承构件中，即泵元件是装置本身的一部分。
可以有一个或多个储存室和/或处理室。优选地，这些室能可逆连接。
根据本发明的用于分析样品的装置提供了简单的且不复杂的设计，并且特别是提供了一种可以便宜地制造的设计。因此，本发明还提供了一种适合于“一次性”使用的装置，即，在使用之后丢弃的芯片实验室。因此，本发明的装置特别适用于现场和即时检验的场合。此外，通过将泵元件集成到装置本身中，在分析期间接触物质的所有元件被组合成“优选为一次性的”单元，从而允许形成闭合的流体系统，这有助于阻止对物质或者装置本身内部的任何污染。当装置必须被连接到“外部”泵上时，可能发生污染。
有益地，该装置的室可被预先填充适合于执行特殊分析的试剂。这样，该装置可以被用作芯片实验室的“随时可用”形式。
在本发明的装置中进行分析的样品可以是任何来源或者特性，例如，生物的、天然的、合成的或者半合成的来源。因此，本发明不局限于任何具体的样品源。
优选是，可以提供弹性的软管来作为泵元件的一部分。所述弹性软管可以通过相应的管道连接到各个室，所述管道被集成到支承构件中。可以通过局部变形并且从而可逆地密封来在弹性软管内部产生泵送压力，例如借助于辊子元件，该辊子元件沿弹性软管的长度移动。这在弹性软管内部在朝向运动方向的辊子元件一侧产生了正压力。因此，在弹性软管内部的相对侧上产生了负压力。
根据本发明的术语“弹性软管”可以涵盖所有元件，其限定出了内部空间，并且具有围绕所述内部空间的弹性外壳和至少一个进口和至少一个出口。根据本发明的弹性软管不是必须具有细长的、管状形状，虽然这是优选的。
在本发明的又一优选实施例中，各室连接到泵元件，以便在支承构件处于各室相互连接在一起的相应位置时形成闭环回路。一方面，闭合的流体环路避免了室内部物质的任何污染，并且还允许按简单的方式反转所述物质的流动方向。
根据本发明，用于把室彼此连接起来的支承构件的相对运动可具有各种特性，例如，室可经由支承构件的线性、对角线、弧形的、圆周的等运动或者它们的组合而互连。因此，该装置的室可位于一个或多个水平面或部分中，并且该装置可包括一系列包括室的支承构件，所述室在不同的水平面或者一个水平面的不同部分上延伸。
根据本发明的储存室或者处理室在数量、尺寸、形状(例如，立方体、菱形、波形等)、材料或者任何其他物理性质(例如涂层或者绝缘)方面不受限制。它们的个体设计合适地适应于待处理样品的特性或者室所适用的处理步骤。例如，在本发明的装置用于核酸检测(NAT)的情况中，处理室可有益地包括核酸结合基体；此外，至少一种分离试剂和至少一种分析试剂位于不同的储存室中。当使用聚合酶链式反应(PCR)来扩增核酸时，各个反应室的大的表面/体积比是优选的，以改善热循环的效率。
根据本发明的优选实施例，第一支承构件形成为圆形元件，并且第二支承构件形成为环形元件，而圆形元件和环形元件相互同心地设置。该实施例的优越之处在于紧凑的、圆盘状形状。此外，因为第一和第二支承构件可以相对于彼此旋转，所以可以在不对外尺寸进行任何改变的情况下实现构件的相对运动。就集成到复杂设备(例如，基站)中以便自动化的装置而言，这具有特殊的优点。
在本发明的又一优选实施例中，提供了可相对于第二支承构件运动的第三支承构件。优选是，第三支承构件形成为环形的圆盘，所述环形的圆盘相对于第一和/或第二支承构件同心地设置并且可旋转。
在本发明的一个实施例中，当组装好时，支承构件形成密封，因此在装置内提供了基本上闭合的流体系统。同时，为了允许执行连续的处理步骤，组装好的该装置内的支承构件可以相对于彼此转动(或者移动)。此外，有益的是通过在组装好的装置内的支承构件之间提供最佳的直接接触来实现密封，而不必需要辅助的衬垫材料。因此，支承构件优选是由合适的聚合物材料制成的，例如，聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)或者环状烯烃共聚物(COC)。
为了对检测结果或者分析结果进行目测的、光学的或者任何其他形式的图像相关的评估，本发明的装置可以至少部分由透明材料(例如，透明的聚合物)构成，从而允许观察装置的反应室或者其他部分(包括管道)。
根据本发明的装置可有益地与基站一起使用，而基站可包括至少一个用于使支承构件相对于彼此移动的驱动器。基站还可包括泵驱动器。至少包括基站和单独的分析装置的所述系统提供了这样的优点：可以将复杂的并且从而昂贵的技术装置结合到基站中，而分析装置可以被设计成便宜的一次性装置。这分别减少了与使用根据本发明的分析装置或者系统有关的成本。
在本发明的优选实施例中，该装置的泵元件包括弹性软管，并且基站的泵驱动器包括变形元件，优选为辊子元件，其沿弹性软管的长度移动，从而使弹性软管局部地变形。该实施例的有益之处在于：泵的复杂和昂贵部分(包括装置的泵元件和基站的泵驱动器)位于基站中，并且仅弹性软管是(优选)一次性装置的一部分。因此，可以降低装置的生产成本。
在基站还包括控制和评估单元的情况中，可以自动地控制基站的驱动器。这能够使装置内执行的分析过程全自动化。
根据本发明的系统还可包括至少一个加热装置。所述加热装置可以在基站中形成不同的温度区域。此外，基站可包括驱动器，通过该驱动器，所述温度区域可相对于装置移动。因此，装置的不同室内的温度可以被调节到最适合在所述室内执行的各个处理步骤的数值。这允许形成适合于在分析装置内进行的连续处理步骤的温度曲线。
根据本发明的用于分析样品的方法包括：将样品插入到根据本发明的分析装置中的步骤，和借助于根据本发明的基站来执行的一系列处理(分析所述装置内的样品、数据采集、数据处理和最后报告结果)。在一个实施例中，第一步骤可以是手动的步骤，而其他步骤可以是完全或者部分自动的。
本发明与现有技术中已知装置相比优选显示出了几个优点。根据本发明的装置(或系统)甚至允许未经训练的工作人员容易地和安全地使用。例如，所有的处理步骤(包括样品制备和分析以及数据评估和结果调用)可以被集成并且可以被自动地执行。通过使用预先填充了整个过程所需全部试剂的一次性装置消除了人为错误或者交叉污染的风险，同时装置的紧凑设计减少了废料的数量。特别是，如果装置被构造成基本上闭合的系统，则显著地减小了试剂污染的风险以及对环境的扩增子污染的风险。
参照如附图所示的具体实施例来更详细说明本发明，其中：
图1：显示了第一实施例中的根据本发明的装置的立体图；
图2到图14：显示了当使用根据图1的装置时的不同处理步骤；
图15A：按侧视图显示了与根据图1到14的装置一起使用的基站；
图15B：按俯视图显示了根据图15A的基站；
图16：显示了图15的基站的混合装置；
图17：显示了第二实施例中的根据本发明的装置的前侧的立体图；
图18：显示了第三实施例中的根据本发明的装置的立体图；以及
图19：显示了根据图18的装置的各分离元件。
图1显示了根据本发明用于分析样品的装置的第一实施例。所述装置包括用于从化学或者生物样品中分离和分析核酸的液体系统。该装置还包括三个支承构件：第一支承构件17被加工成形为薄圆盘，即，圆盘的直径远远超过其厚度。第二支承构件18被加工成形为与第一支承构件同心的环形圆盘。第一和第二支承构件17、18可以围绕它们公共的中心轴线相对于彼此旋转。第三支承构件19同样被加工成形为环形圆盘；其包围第二支承构件18并且与第一和第二支承构件17、18同心。第三支承构件19的外径为大约10厘米。
用于支承构件的材料可以是聚合物，例如，聚甲醛(POM)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚四氟乙烯(PTFE)或者环状烯烃共聚物(COC)。为了密封该装置的各个部件之间的流体连接，在第二支承构件18的两个分界面上设置弹性聚合物薄层。为了形成所述薄层，优选通过双组分的注射成型法来制造第二支承构件18，而通过现有技术中已知的任何方法(例如，注射成型法、热压成型或者微加工)来制造其他支承构件。这些部件被制成具有过大的直径。为了形成所有三个部件的装配连接，可以借助于热膨胀及热收缩来实施组装。内侧的部件被冷却以减小直径，而外侧的部件被加热以增大直径。在组装好并达到温度平衡之后，内侧部件和外侧部件精确地配合并且密封件被压缩以确保密封性。
多个大小与形状各异的室和其它功能部件被结合到三个支承构件17、18、19中。所述三个支承构件包括：
-第一储存室1，其容纳总量为大致100μl的包含十二烷基硫酸钠(SDS)和蛋白酶K的裂解缓冲液；
-第二储存室2，其容纳总量为大致300μl的包括至少3M NaCl和至少1％的Tween 20的结合缓冲液；
-第三储存室3，其容纳总量为大致200μl的包括至少3M NaCl的第一纯化剂；
-第四储存室4A，其容纳总量为大致200μl的包括至少50％乙醇的第一数量的第二纯化剂；
-第五储存室4B，其容纳总量为大致200μl的包括至少50％乙醇的第二数量的第二纯化剂；
-第六储存室5，其容纳总量为大致200μl的包括TE缓冲液或者蒸馏水的洗脱缓冲液；
-样品室6，其具有大约100μl的容积；
-处理室7，其容纳磁性硅颗粒的DNA结合基体，并且具有大约400μl的容积；
-废品室8，其具有大约400μl的容积；
-十个合成试剂(mastermix)储存室9(图1到图14中仅示出了一个)，容纳总量为16μl到18μl的用于扩增和检测核酸的物质(在给出的实施例中采用液体试剂来进行PCR，虽然其他剂型(胶囊、冻干、风干等)同样合适并且可能是优选的，这是由于它们长时间的稳定性，甚至在高温下(例如，在即时检验装置的储存或者运输期间)——在该情况下，需要调节第六储存室5和测量回路14的容积，以确保试剂的适当再水化)；
-十个PCR反应室10(在图1到图14中仅示出了两个)，它们用于扩增和检测核酸，每个具有20μl的容积；
-洗脱室11，其不被预先填充，并且具有大约100μl的容积；
-用于弹性软管(未显示)的两个端口12，弹性软管用作泵元件；
-管道的十个测量回路14(图1到图14中仅示出了两个)，每个具有大约4μl的容积；
-装填管道15(图1到图14中仅示出了三对)；
-通风通道16
在一替代实施例中，储存室1到3可以装填以下物质：
-第一储存室1：总量为100μl的，含有＞1M GuHCl(或者GuSCN)、＞1％ Tween 20(或者Triton X-100)、SDS、蛋白酶K的裂解缓冲液，；
-第二储存室2：总量为50μl的含有＞3M GuHCl(或者GuSCN)的结合缓冲液；
-第三储存室3：总量为200μl的含有＞3M GuHCl(或者GuSCN)和＞30％乙醇的第一纯化剂。
第三支承构件19还包括弧形的开口13，用于接收作为泵元件一部分的弹性软管(未显示)。弹性软管是由硅树脂制成的，并且连接到两个端口12上，所述端口12连接到管道网上，所述管道被结合到三个支承构件中。管道把支承构件的不同室连接起来，通过以下对该装置使用的更详细描述将清楚管道与室的连接方式。所述泵元件按辊子泵的方式工作；借助于辊子元件23来压缩弹性软管，辊子元件23是基站的一部分(参见图15A和图15B)，所述装置配置在基站中用于处理，借助于基站的泵驱动器来使所述辊子元件沿弹性软管的长度移动。由于辊子元件的运动，在弹性软管内部在辊子元件的一侧上产生正压力，并且从而在弹性软管内部在辊子元件的相反侧上产生负压力。泵元件的弹性软管与管道和不同的室形成了闭合回路，所述管道和不同的室在第一和第二支承构件17、18的各个位置处连接到弹性软管上。所述闭合回路降低了污染的风险。
如图1所示的装置是便宜的一次性装置，其预先填充用于样品制备的所有物质，以及用于实时定量PCR分析所需的所有物质。液体物质可以通过结合到支承构件中的装填管道15被装填到装置中。图2显示了分别处于试剂装填位置的装置的三个支承构件(为了更好地观察，仅显示了三对装填管道)。在一替代实施例中，支承构件可以被设计成室在一侧上敞开。这样，敞开室可以被容易地填充干的试剂(例如，胶囊、冻干的、风干的等)，并且然后通过粘合箔来密封，所述粘合箔附着到支承构件的敞开侧上以形成密闭的室。
为了运输和操作装置，三个支承构件可以被转动，以使通向和离开不同预装填室的管道与相邻支承构件中的任何连接管道隔开，从而被密封。
分离DNA所用的方法是基于在高浓度盐溶液中将核酸结合到硅表面的原理。容纳在处理室7内的磁性硅颗粒作为用于结合DNA的基体。
图2到图14显示了在使用图1的装置期间的不同步骤。
首先，收集包含细菌的样品，例如从患者的口腔收集，并且将其放置在样品保持室6内。然后，通过粘性膜来密封样品保持室6。然后，将整个装置放置到基站内(图15A和15B)，并且开始自动分析过程。图3显示了处于开始位置的装置的三个支承构件。
通过基站的驱动器，使第二支承构件18按顺时针方向相对于第一和第三支承构件17、19转动，如图3所示。由于第二支承构件18的运动，产生了第一环路，其把泵元件的弹性软管与第一储存室1和样品室6连接起来。因此，当泵元件的辊子元件反复地沿弹性软管的长度移动时，容纳在第一储存室1中的裂解缓冲液被反复地从第一储存室1移动到样品室6中，反之亦然。裂解缓冲液的往复移动旨在使其与样品混合。同时，混合物在样品室6中加热到55℃至95℃的温度大致5至15分钟的一段时间。混合物然后返回到第一储存室1中。
图4显示了在第一支承构件17逆时针旋转之后的装置，这导致了第一储存室1与处理室7的连接。处理室7容纳有用于DNA结合的磁性硅颗粒(未显示)。其它实施例可提供薄膜或者绒布过滤器来作为DNA的结合基体。裂解产物被从第一储存室1泵送到处理室7中。
在处理室7内设置有磁性搅拌器33(参见图16)，其用于在处理室7内的物质混合。磁性搅拌器33借助于旋转的外部永磁体20以很高的转速旋转，所述旋转的外部永磁体20是基站的一部分(参见图15A)并且通过电动机21驱动旋转。
图5显示了在第二支承构件18按逆时针方向进一步地部分旋转之后的装置。在该位置中，处理室7连接到容纳结合缓冲液的第二储存室2。结合缓冲液被从第二储存室2泵送到处理室7中。在达5分钟的一段时间期间，在处理室7中借助于磁性搅拌器33和旋转的外部永磁体20来搅拌结合缓冲液和裂解产物，用于实现组分的很好混合和把DNA良好结合到磁性硅颗粒。在室温下执行该处理步骤。
通过第一支承构件17按顺时针方向的进一步转动达到如图6所示的下一位置，通过该转动，处理室7被连接到废品室8。结合缓冲液和裂解产物(其不再包含DNA)被移动到废品室8中，同时磁性硅颗粒和DNA借助于不旋转的外部磁体20被保持在处理室7中。
在第一和第二支承构件17、18按逆时针方向进一步转动之后，处理室7被连接到第三储存室3，所述第三储存室3容纳有包括NaCl的第一纯化剂(图7)。第一纯化剂被从第三储存室3泵送到处理室7中，处理室7包括结合到磁性硅颗粒上的DNA。颗粒然后借助于磁性搅拌器33和旋转的外部永磁体20重新悬浮在纯化剂中。通过这样做，来自样品制备的缓冲液残留物和其它细胞碎屑、蛋白质等被从结合到磁性硅颗粒的DNA上除去。然后，纯化剂连同杂质一起被移回到第三储存室3中，而结合到磁性硅颗粒上的DNA借助于不旋转的外部磁体20被保持在处理室7中。
在第二支承构件18进一步转动之后(参见图8)，处理室7连接到容纳有第一数量的第二纯化剂的第四储存室4A，所述第二纯化剂包括至少50％的乙醇。为了进一步纯化结合到磁性硅颗粒上的DNA，将第二纯化剂从第四储存室4A移动到处理室7中。颗粒然后借助于磁性搅拌器33和旋转的外部永磁体20重新悬浮在纯化剂中。从而，移除来自样品制备和第一纯化步骤的不希望有的残留物。在充分纯化了结合到磁性硅颗粒上的DNA之后，纯化剂连同杂质一起被返回第四储存室4A，而结合有DNA的磁性硅颗粒借助于不旋转的外部磁体20被保持在处理室7中。
在第二支承构件18按逆时针方向进一步转动之后(参见图9)，处理室7被连接到第五储存室4B，所述第五储存室4B容纳有第二数量的第二纯化剂(包括至少50％的乙醇)。为了进一步纯化硅颗粒，将第二纯化剂从第五储存室4B移动到处理室7中。然后，颗粒再借助于磁性搅拌器33和旋转的外部永磁体20重新悬浮在纯化剂中。在充分纯化了结合到磁性硅颗粒上的DNA之后，纯化剂连同杂质一起被返回到第五储存室4B中，而借助于不旋转的外部磁体20来把硅颗粒和DNA保持在处理室7中。
然后，第一和第二支承构件17、18按顺时针方向转动，以通过通风通道16使处理室7与大气相连(参见图10)。过滤器(未显示)被结合到通风通道中，所述过滤器防止浮质的任何渗漏。处理室7被加热到大致55℃的温度，并且利用空气来通风大约5分钟的一段时间。从而，除去来自第二纯化剂的乙醇的残留物。
通过第一和第二支承构件17、18按逆时针方向的进一步转动，第六储存室5和支持室11被连接到处理室7(参见图11)。来自第六储存室5的洗脱缓冲液通过处理室7被泵送到洗脱室11中，从而从磁性硅颗粒上释放出DNA。该过程在大致55℃的温度下进行大约5分钟的一段时间。然后，洗脱缓冲液和DNA被从洗脱室11返回到第六储存室5中，并且磁性颗粒借助于不旋转的外部磁体20被保持在处理室7中。
第一和第二支承构件17、18然后顺时针方向转动，以使第六储存室5与测量回路14中的一个相连(参见图12)。包含DNA的洗脱缓冲液然后被泵送到所述测量回路14中，直到其被完全装满。
第二支承构件18按顺时针方向的进一步转动将合成试剂(mastermix)储存室9中的一个与现在被装满的测量回路14相连(参见图13)。合成试剂储存室9容纳有用于扩增和检测核酸的物质的合成试剂。每个室9容纳有用于专门扩增和检测感兴趣核酸(例如，来自一种或多种细菌物种)的合成试剂。因此，可以使用一个筒体(cartridge)来同时进行十个独立的反应(包括内部控制)。来自合成试剂储存室9的合成试剂连同包含DNA的洗脱缓冲液一起通过测量回路14被泵送到一个PCR反应室10中。在给出的实施例中采用液体试剂进行PCR，虽然其他剂型(胶囊、冻干的、风干的等)是同样合适的并且可能是优选的，因为它们长时间的稳定性，甚至在高温下(例如，在即时检验装置的储存或者运输期间)——在该情况下，需要调节第六储存室5和测量回路14的容积，以便确保试剂的适当再水化。
重复如图12和13所描述的过程，直到全部十个PCR反应室10(在附图中仅示出了其中的两个)充满所述物质。
如图14中所示，第二支承构件18然后被顺时针方向转动，直到通向第三支承构件19中的PCR反应室10的管道与第二支承构件18的管道断开。
为了对核酸进行基于序列的扩增，可以应用多种方法，例如，PCR、LCR(连接酶链式反应)、NASBA(基于核酸序列的扩增)、TMA(转录介导的扩增)、HDA(依赖解旋酶的扩增)等。
在给出的实施例中，应用PCR方法，其允许对患者样品中的致病因子进行实时定量识别。当包括PCR反应室10的第三支承构件19至少部分由透明的聚合物制成时，目测和/或光学的评估是可以的。通过使在基站中形成的不同温度区域沿装置滑动，来获得PCR过程的合适的温度曲线。该装置的一些设计特征有助于PCR反应室10内部的快速温度调节。这些设计特征包括：装置采用低热容量的聚合物材料、与加热装置接触的PCR反应室壁具有高导热率、以及PCR反应室10的扁平形状和高的表面积-体积比。另外，加热装置可包含至少两个附加的温度区域，所述附加的温度区域分别被设定为温度比给定的热循环规程中所提供的温度高和低。这允许在PCR期间显著地缩短斜坡状态时间，并且使得系统适合于执行快速定量PCR检测。
图15显示了供根据图1到14的装置所使用的基站。所述基站实现装置自身未提供的全部功能，包括：
-转动第一支承构件17和第二支承构件18；
-移动用于弹性软管的辊子元件23；
-定位外部永磁体20；
-旋转外部永磁体20；
-定位用于加热PCR过程的温度模块30；
-用于PCR过程步骤的温度模块30的控制加热(引物退火、延伸和变性)；
-在55℃到95℃对样品室6的控制加热(加热器被集成到盖板28中)；
-提供激发荧光的光源；
-利用光电二极管(光学单元27)来进行荧光检测。
为了实现第一和第二支承构件17、18的圆形运动，使用由电动机26驱动的变速箱25。为了使变速箱25和支承构件17、18相连，在变速箱25上固定有2×3个承载销31、32。支承构件17、18中各有三个相应的孔(未显示)装配到承载销31、32上。因此，变速箱25的转动传递给支承构件17、18。
在嵌齿轮上具有支座，用于安装软管式泵的辊子元件23，以使辊子元件23沿弹性软管围绕装置的中心轴作圆形运动。
为了在处理室7内部转动磁性搅拌器33，基站包括混合装置(参见图16)。所述混合装置包括外部永磁体20，所述外部永磁体20可通过小电动机21驱动旋转。外部永磁体20被粘结到电动机21的轴上。外部永磁体20的南北定向位于水平面上，而电动机21的轴是竖直的。因此，第一支承构件17的处理室7内部的磁性搅拌器33跟随外部永磁体20的转动而动。
为了控制搅拌的效率，可以通过可移动的提升臂22来改变外部磁体20和处理室7之间的距离(参见图15A)。电动机21安装在提升臂上。因此，可以通过移动提升臂来控制外部永磁体20的距离和位置。
在处理期间，至少两个并且实际上为三个温度模块30在反应室10下面交替。为此，温度模块30被顺序地安装在滑动板29上。电动机24可以移动滑动板29，以便将合适的温度模块放置在PCR反应室10下面。温度控制器确保温度保持在恒定水平。温度区域由模块30构成，所述模块30通过加热元件来加热并且通过温度传感器来控制温度。
可以应用替代的加热方法。例如，借助于热的流体或者“珀耳帖”元件来加热是可以的。
装置按倾斜对准的方式被安装到基站中。由于重力，这有助于防止进入例如处理室7的物质意外地排出处理室7并进入软管式泵中。
图17显示了根据本发明的装置的另一实施例。该装置包括三个可相对于彼此移动的支承构件。与图1到14中所示的第一实施例不同的是，三个支承构件可相对于彼此线性地移动。室和其它功能部件的配置与根据第一实施例的装置内的配置类似，但是不相同。第一支承构件117包括样品室和处理室。第二支承构件118包括不同的储存室、洗脱室以及两个端口112，这两个端口用于连接作为泵元件一部分的弹性软管(未显示)。PCR反应室和测量回路结合到第三支承构件119中。这些支承构件可以部分或者完全由透明材料制成，以提供所述室和管道的可见性，如图17中所示的第二支承构件118那样。
在图18和图19中示出了根据本发明的装置的另一实施例。该装置包括三个环形的支承构件217、218、219，所述支承构件217、218、219按可动的方式附接到支承杆件220上(允许转动以及在支承杆件的纵向方向上的运动)。三个支承构件还可相对于彼此转动。加热装置(未显示)结合到支承杆件220中，所述加热装置形成不同的温度区域T1到T5。在第一、第二和第三支承构件217、218、219中的不同室和功能部件的配置相应于在根据图17的装置内的配置。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于分析样品的系统，所述系统包括：
装置，所述装置包括至少一个储存室和至少一个处理室(7)，而所述处理室(7)被集成到至少一个第一支承构件(17；117；217)中，并且所述储存室被集成到至少第二支承构件(18；118；218)中，而第一和第二支承构件被布置成使得能通过第一支承构件(17；117；217)和第二支承构件(18；118；218)相对于彼此的相对运动来使所述处理室(7)与所述储存室相连，该装置还包括用于将所述装置内的物质从一个室输送给另一个室的泵元件，所述泵元件被集成到第一和第二支承构件的一个中；以及
基站，所述基站至少包括泵驱动器，所述泵驱动器作用在所述装置的泵元件上，以便产生泵送压力。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵元件包括弹性软管。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，当各室相互连接起来时，各个室连接到所述泵元件上，以形成闭合的流体回路。
4.根据前述权利要求中一项所述的系统，其特征在于，第一和第二支承构件的相对运动是线性的、圆形的、弧形的或者对角线的和/或超过一个以上水平面或者它们的组合。
5.根据前述权利要求中一项所述的系统，其特征在于，第一支承构件(17)被成形为圆形元件，并且第二支承构件(18)被成形为环形元件，而所述圆形元件和环形元件相互同心地设置。
6.根据前述权利要求中一项所述的系统，其特征在于，还设有第三支承构件(19；119；219)，它能相对于第二支承构件移动。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其特征在于，所述第三支承构件(19；119；219)被成形为环形的圆盘，所述环形的圆盘相对于第二支承构件(18)同心地设置并且能相对于第二支承构件转动。
8.根据前述权利要求中一项所述的系统，其特征在于，所述装置至少是部分透明的，以允许对分析的目测和/或光学观察。
9.根据前述权利要求中一项所述的系统，其特征在于，所述泵元件包括弹性软管，并且所述泵驱动器包括辊子元件(23)，所述辊子元件沿所述弹性软管的长度移动，从而使所述弹性软管局部地变形。
10.根据前述权利要求中一项所述的系统，其特征在于，该系统包括至少一个用于使支承构件相对于彼此移动的驱动器和/或控制与评估单元。
11.根据前述权利要求中一项所述的系统，其特征在于，该系统包括至少一个加热部件，而所述加热部件产生不同的温度区域，并且所述系统优选还包括使所述温度区域能相对于所述装置移动的驱动器。
12.一种根据前述权利要求中一项所述系统中的装置。
13.一种用于分析样品的装置，所述装置包括至少一个储存室和至少一个处理室(7)，而所述处理室(7)被集成到至少一个第一支承构件(17；117；217)中，并且所述储存室被集成到至少第二支承构件(18；118；218)中，而所述第一和第二支承构件被设置成使得能通过第一支承构件(17；117；217)和第二支承构件(18；118；218)相对于彼此的相对运动来使所述处理室(7)与所述储存室相连，其特征在于，该装置包括集成到第一和第二支承构件中的管道，以便当处理室和储存室被连接起来时，管道与所述处理室和储存室一起形成流体回路。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，该装置包括泵元件，所述泵元件被集成到所述流体回路中。
15.根据权利要求1到11中一项所述系统或根据权利要求12所述装置或根据权利要求13到14所述装置在即时检验应用领域的用途，特别是在核酸分析领域的用途。

Claims (15)

1.一种用于分析样品的装置，所述装置包括至少一个储存室和至少一个处理室(7)，而所述处理室(7)被集成到至少一个第一支承构件(17；117；217)中，并且所述储存室被集成到至少第二支承构件(18；118；218)中，而第一和第二支承构件被布置成使得能通过第一支承构件(17；117；217)和第二支承构件(18；118；218)相对于彼此的相对运动来使所述处理室(7)与所述储存室相连，其特征在于，该装置包括用于将所述装置内的物质从一个室输送给另一个室的泵元件，所述泵元件被集成到第一和第二支承构件的一个中。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述泵元件包括弹性软管。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，当各室相互连接起来时，各个室连接到所述泵元件上，以形成闭合的流体回路。
4.根据前述权利要求中一项所述的装置，其特征在于，第一和第二支承构件的相对运动是线性的、圆形的、弧形的或者对角线的和/或超过一个以上水平面或者它们的组合。
5.根据前述权利要求中一项所述的装置，其特征在于，第一支承构件(17)被成形为圆形元件，并且第二支承构件(18)被成形为环形元件，而所述圆形元件和环形元件相互同心地设置。
6.根据前述权利要求中一项所述的装置，其特征在于，还设有第三支承构件(19；119；219)，它能相对于第二支承构件移动。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述第三支承构件被成形为环形的圆盘，所述环形的圆盘相对于第二支承构件(18)同心地设置并且能相对于第二支承构件转动。
8.根据前述权利要求中一项所述的装置，其特征在于，所述装置至少是部分透明的，以允许对分析的目测和/或光学观察。
9.一种系统，包括：
-根据前述权利要求中一项所述的装置，以及
-基站，所述基站至少包括泵驱动器，所述泵驱动器作用在所述装置的泵元件上，以便产生泵送压力。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述泵元件包括弹性软管，并且所述泵驱动器包括辊子元件(23)，所述辊子元件沿所述弹性软管的长度移动，从而使所述弹性软管局部地变形。
11.根据权利要求9或10所述的系统，其特征在于，该系统包括至少一个用于使支承构件相对于彼此移动的驱动器和/或控制与评估单元。
12.根据权利要求9到11中一项所述的系统，其特征在于，该系统包括至少一个加热部件，而所述加热部件产生不同的温度区域，并且所述系统优选还包括使所述温度区域能相对于所述装置移动的驱动器。
13.一种用于分析样品的装置，所述装置包括至少一个储存室和至少一个处理室(7)，而所述处理室(7)被集成到至少一个第一支承构件(17；117；217)中，并且所述储存室被集成到至少第二支承构件(18；118；218)中，而所述第一和第二支承构件被设置成使得能通过第一支承构件(17；117；217)和第二支承构件(18；118；218)相对于彼此的相对运动来使所述处理室(7)与所述储存室相连，其特征在于，该装置包括集成到第一和第二支承构件中的管道，以便当处理室和储存室被连接起来时，管道与所述处理室和储存室一起形成流体回路。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，该装置包括泵元件，所述泵元件被集成到所述流体回路中。
15.根据权利要求1到8中一项所述装置或根据权利要求9到12中一项所述系统或根据权利要求13到14所述装置在即时检验应用领域的用途，特别是在核酸分析领域的用途。
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