CN103374513A - 用于制备生物样本尤其用于提取dna以及在阱中加样用于随后进行pcr的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法。设备(1000)具有流体入口(7、8)；过滤区室(6)，连接到流体入口并且容纳存在吸附剂的过滤基质(5)；流体回路(3、4、11、50)连接到过滤区室的下游并且包括排液回路(4、50)以及加液回路(4、50、11)；排液室(20)，连接到排液回路(4、50、3)的下游；制备出口(18)，连接到加液回路(4、50、11)的下游；以及抽吸泵(13、14、12、19)，连接到流体回路并且配置成使过滤区室(6)择一流体连接到排液回路(4、50、3)或者加液回路(4、50、11)。

Description

用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于制备生物样本的设备和方法，以便使得制备的样本适合于在后续的分析过程中使用。
背景技术
样本的制备的示例在于例如从全血提取并且随后纯化(“样本制备”)诸如DNA的生物材料的序列，用于在后续分析(例如RT-PCR(即实时聚合酶链反应)、电泳、基因型等)中使用。
包括DNA提取以及随后的纯化的生物样本的制备(也被称为“样本制备)是许多DNA分析过程(诸如RT-PCR、电泳、基因型等)的起点。
目前样本制备可以使用市场上可用的适合的试剂盒(kit)来执行，对其进行手动操作使其执行特定程序。图1示出了在最为广泛使用的样本制备程序当中的所谓“离心柱法(spin-column method)”。参照图1，由此方法实施的过程包括四个步骤。
在第一步骤(称为“预处理”)中，选择的例如全血的生物样本(将从中提取DNA)经受细胞裂解，包括通过破坏细胞膜来溶解细胞。通过将生物样本布置在低渗溶液中来执行裂解。在裂解后，使用诸如蛋白酶K的适当的酶对裂解造成的污染的蛋白质进行消化。
第二步骤(称为“DNA结合”)在于从包含裂解结果的溶液中分离与回收核酸。最新方法之一在于在离液盐(chaotropic salts)存在下使用硅胶基质，其吸附DNA并且与其结合。
在第三步骤(称为“洗涤”)中，使用诸如蒸馏水的适合的溶液洗涤胶基质，以去除诸如蛋白质和脂质的干扰残留物。
在第四步骤(称为“洗脱”)中，使用低盐浓度的水溶液洗脱与DNA结合的硅胶基质。凭借此处理，之前在胶基质表面上捕获的DNA被移除并且得以在试管内的溶液中可用。制备的样本准备就绪用于例如RT-PCR的下游应用中。
其后，为执行RT-PCR，使用移液管吸取制备的样本并且转移至一次性卡盒上所容纳的硅芯片中提供的阱中。接着，将该卡盒插入具有荧光检测器的热循环仪中用于进行DNA分析。
所有在前文描述的关于样本制备以及将制备的样本加样到硅芯片中的阱中的步骤是使用与试剂盒一起提供的设备(试管、移液管，缓冲液等)来手动进行的。各步骤的序列涉及操作大量设备以及在从该方法的一个步骤到下一步骤的过渡中转移液体。
因为涉及大量设备和操作并且在手动执行的操作中需要精确性，所以该方法尤为缓慢，其实现繁琐，并且易受执行的随机误差以及周围环境造成的污染的影响，由此，关于最终结果的质量方面，其整体而言远非稳健和可靠。
此外，上面所描述的方法需要使用大量昂贵试剂，在经济产量方面远非高效。最后，其仅可以由高度专业的工作人员执行，使其用途仅限于医院和/或实验室环境。
发明内容
本发明的目的在于提供用于制备样本并且用于将包含生物材料的样本加样到在硅芯片内的阱中的设备和相关方法，适合于在分析中随后使用。该设备和关联的用于制备包含生物材料的样本的方法必须易于实现，使得能够快速制备样本，因此减少分析时间，在最终结果的质量方面具有减少的成本和稳健性，并且最终可为不必高度专业的工作人员所使用。将样本加样到阱中的步骤在该设备中必须是可集成的。
根据本发明，提供了用于制备包含生物材料的样本的设备、装置和方法，如分别在权利要求1、17和18中所具体说明的。
附图说明
为了更好地理解本发明及其优点，在下文中结合附图描述了一些非限制性实施例，其中：
图1示出了现有技术的、称为“离心柱法”的用于制备(尤其用于提取和纯化DNA的)样本的方法；
图2示出了用于制备包含生物材料的样本的设备的第一实施例的垂直截面；
图3-8是在该方法的相继步骤期间图2的设备的垂直截面；
图9是用于制备样本的方法的流程图；
图10是用于制备包含生物材料的样本的设备的另一实施例的平面截面；
图11是图10的用于制备样本的设备的又一实施例的透视图；
图12部分示出了本设备的再一实施例的垂直截面；以及
图13示出了用于进行生物分析的装置。
具体实施方式
图2示出了用于制备包含生物材料的样本(尤其用于提取DNA)的一次性类型的设备1000的一个实施例。设备1000包括：本体1，用于推进流体；以及卡盒2，用于RT-PCR(实时聚合酶链反应)。例如O型环类型的垫圈35布置在本体1与卡盒2之间用于确保紧度并且防止任何泄露。
例如，本体1可以具有平行六面体形状，尺寸为5x4x3cm3，以便具有不大于60cm3的整体体积。
卡盒2包括：支撑17，其例如是在印刷电路生产中所使用的类型的塑料材料；以及芯片16，例如硅芯片，其布置在支撑17的腔中并且提供多个阱33。本体1例如由部分或完全透明的塑料材料制成，该材料诸如使用浇铸和前述的技术制造的透明的聚碳酸酯。本体1和卡盒2借助侧面夹29固定在一起。
本体1包括流体推进装置，该流体推进装置在此包括两个抽吸单元，该两个抽吸单元包括容纳第一活塞13的第一活塞外壳14，以及容纳第二活塞19的第二活塞外壳12。第一活塞13和第二活塞19以及相应的外壳14和12相符合，以便使得第一活塞13和第二活塞19能够分别在外壳14和12内流体密封地滑动。
本体1还包括第一注射室7和第二注射室8，其每个形成在本体1的顶表面80上朝向外部打开的流体进口，但(在使用之前)被粘着的并且可穿孔的例如铝的外封闭层9密封，该外封闭层9塑化在与顶表面80接触的部分上。第一室7和第二室8的底壁被隔板30(例如具有两个塑料层和中间的密封并且可穿孔的铝层)所限定。
本体1还包括过滤区室6，其布置在隔板30的下方并且容纳存在吸附剂的过滤基质5，例如存在离液盐的硅胶。在所示实施例中，隔板30形成过滤区室6容积的顶表面。在使用中，过滤区室6通过撕破隔板来流体连接到注射室7、8，其在下文将更加详细描述。根据一个实施例，例如具有平行六面体形状的过滤区室6容纳部分的隔板15，其从过滤区室的侧壁基本平行于本体1的下基座横向延伸，并且仅部分占据过滤区室6的与本体1的下基座平行的截面，从而形成连接开口42。部分隔板15将过滤区室6的容积分为在部分隔板15上方延伸的输送管道40以及在部分隔板15下方延伸并且容纳过滤基质5的基质区室41。输送管道40与基质区室41通过连接开口42互相流体连接。过滤区室6还包括出液开口6a，布置在过滤区室6的下基座上并且开口朝向流体回路，该流体回路包括第一通道3、第二通道4以及第三通道11，其在下文中将更加详细描述。
在图2所示的实施例中，连接开口42和出液开口6a邻近界定过滤区室6的侧表面的周界布置，接近周界的相对的区域，使得在连接开口42与出液开口6a之间延伸的流体路径具有最大长度，并且过滤基质5穿过该区域流过。
第二通道4(与第一通道3一起形成排液回路，并且与第三通道11一起形成加液回路)从出液开口6a向下延伸直至T型液压连接器50的进液端口51。T型液压连接器50还具有第一出液端口52和第二出液端口53。第一通道3在基本水平的方向上从T型液压连接器50的第一出液端口52延伸并且通过布置在排液室20的侧壁上的进液孔20b通往排液室20。如图2的实施例所表示，排液室20例如布置在第一活塞外壳14的下方并且通过布置在排液室20的上基座上的第一抽吸孔20a与其流体连接。
第一通道3布置在T型连接器50与进液孔20b之间，具有第一液压阀27，其目的在于调节从第一通道3至排液室20的流体的通路。
第三通道11从T型液压连接器50的第二出液端口53在基本水平的方向上延伸并且通过另一进液孔10d通往抽吸室10，该进液孔10d布置在抽吸室10的侧壁上并且靠近其下基座。如图2的实施例所表示，抽吸室10例如布置在第二活塞外壳12的下方并且通过布置在抽吸室10的上基座上的第二抽吸孔10a与其流体连接。抽吸室10的下基座具有制备出口，其在此例如由类似矩阵布置并且与抽吸室10流体连接的多个喷嘴18形成。喷嘴18从抽吸室10的下基座朝向外部垂直延伸，其互相平行并且通往本体1的底表面81，并处于面向下面芯片16中的多个阱33的位置。另一部分隔板10c在抽吸室10内从另一进液孔10d所在的并且在该进液孔10d上方的抽吸室10的侧壁延伸。另一部分隔板10c在关于抽吸室的下基座基本水行的方向上延伸并且靠近抽吸室10的与开始的壁相对的壁终止，而并未与其连接并且从而形成了抽吸开口10b。以此方式，另一部分隔板10c将抽吸室10分为另两个容积：在部分隔板10c上方形成的气室10e，以及在部分隔板10c下方形成的制备-输送室10f。气室10e与制备-输送室10f通过开口10b流体连接在一起。
第三通道11还设置有第二液压阀28，其布置在抽吸室10与T连接器50之间并且设计用于调节从第三通道11至多个喷嘴18的流体的通路。
设备1000还包括用于向第一活塞13施加测微移动的第一环形螺母26，以及用于向第二活塞19施加测微移动的第二环形螺母25。第一环形螺母26与第二环形螺母25相符合，使得能够分别对第一外壳14内的第一活塞13以及第二外壳12内的第二活塞19进行滑动微调。
在下文中将结合附图3-9描述用于使用图2中的设备1000制备包含生物材料的样本的方法。特别地，所示方法是关于DNA的RT-PCR分析的生物样本的制备。
参照附图9，开始例如全血样本的原始生物样本(DNA需从中提取)经受预处理步骤101，该步骤在设备1000之外执行。如本领域专业人员公知的，预处理步骤包括细胞裂解，该细胞裂解例如通过将原始生物样本引入低渗溶液来获得。预处理步骤还包括消化作为裂解副产物存在的污染的蛋白质，其通过使用诸如蛋白酶K的适合的酶来获得。在预处理步骤101结束时，由此获得的经预处理的样本21a(图3)被加载到第一注射器21中。
接着执行图9的样本注入步骤102。详细而言(图3)，内有经预处理的生物样本21a的注射器21插入到第二注射室8，穿透第一外封闭层9并且然后穿透隔板30；继而将经预处理的样本21a注入到过滤区室6。
在样本注入步骤102期间，第一液压阀27开启并且第二液压阀28关闭。
同时或随后地，例如使用第一环形螺母26使第一活塞13朝向本体1外部运动。第一活塞13在相应外壳14内的流体密封移动在排液室20中产生负压，其借助第一液压阀27的开启而传递至与其流体连接的过滤区室6，迫使经预处理的样本21a朝向过滤基质5流入输送管道40中。
接着(图9的吸附步骤103和图4)，经预处理的样本21a穿越连接开口42并且到达过滤基质5。以此方式，经预处理的样本21a沿整个过滤基质5贯穿其全长度流过，在过滤基质5的表面上引起对在经预处理的样本21a中包含的DNA的吸附。在吸附步骤103中，在经预处理的样本21a中的其他干扰材料(诸如脂质和蛋白质)也可能在过滤基质5的表面上被部分吸附。
在经预处理的样本21a已经穿越过滤基质5并且因此没有由过滤基质5吸附的部分DNA和干扰材料之后，其通过出液开口6a流出过滤区室6，穿过第二通道4，并且通过T连接器50，经过第一通道3，最终流入到排液室20中。关闭的第二阀门28防止经预处理的样本21a意外到达喷嘴18。在此步骤结束时，除在过滤基质5上吸附的部分之外，经预处理的样本21a在排液室20里面。
在随后的图9的洗涤液注入步骤104中(另参见图5)，内有例如蒸馏水或不含自由离子的其他溶液的洗涤液31a的第二注射器31被引入到第一注射室7中并且穿透隔板30。继而将洗涤液31a注入到过滤区室6中。
同时或随后地，例如使用第一环形螺母26使第一活塞13进一步朝向本体1外部移动。第一活塞13的移动在排液室20中产生另一负压，其由于第一液压阀27开启而传递至与其流体连接的过滤区室6，迫使洗涤液31a朝向过滤基质5流入输送管道40中。
接着(图9的洗涤步骤105和图6)，洗涤液31a通过连接开口42流入到基质区室41。然后，洗涤液31a穿越过滤基质5，在其所过之处去除在吸附步骤103期间在过滤基质5的表面上吸附的干扰物质，诸如蛋白质和脂质。
在穿越过滤基质5之后，富有从过滤基质5的表面去除的干扰物质的洗涤液31a通过出液开口6a流出过滤区室6，穿越第二通道4，并且通过T型连接器50，经过第一通道3，最终流入到排液室20中。应该注意的是关闭的第二阀门28防止洗涤液31a意外到达喷嘴18。在此步骤结束时，所有洗涤液31a包含在排液室20内。
接着(图9的阀门切换步骤107)，第一液压阀27关闭并且第二液压阀28开启。
之后(图9的洗脱液注入步骤108和图7)，使用在第一注射室7中引入的第三注射器61将例如具有低盐浓度的水溶液的洗脱液61a注入到过滤区室6。
同时或随后地，例如使用第二环形螺母25使第二活塞19朝向本体1外部移动。第二活塞19的移动在抽吸室10中产生负压，其借助第二液压阀28开启而传递至与其流体连接的过滤区室6，迫使洗脱液61a朝向过滤基质5流动。
然后(图9的洗脱步骤109和图8)，洗脱液61a贯穿其长度穿越过滤基质5，洗脱之前在吸附步骤105期间吸附的DNA。接着(图9的阱加样步骤110和图8)，洗脱液61a(此时含有洗脱的DNA并且形成制备的样本70)继续穿越第二通道4、T型连接器50，以及第三通道11，到达喷嘴18，并且在重力和毛细作用下从其流入相应的阱33。
应该注意的是第一液压阀27的关闭状态防止制备的样本70意外到达排液室20。
以此方式，制备的样本70在多个阱33内可用。
最终(密封步骤111)，移除夹29，从本体1卸下卡盒2，并且在阱33上倒入例如矿物油的液体密封剂，以获得阱33内制备的样本的密封。因此可以(以本身已知的方式，不详细描述)将其中包含制备的样本70的卡盒引入热循环仪(未示出)用于进行RT-PCR分析。
图10和11示出了图2的设备1000的一个不同的实施例。在此，设备2000包括例如部分或完全透明的塑料材料(诸如通过浇铸和成形技术获得的透明聚碳酸酯)的本体200。本体200具有例如平行六面体的形状以及基本平面的展开，其中垂直尺寸与两个水平尺寸相比相当小，例如4x8x1cm3。通过浇铸和成形，在本体200内获得了用于流体运动的液压回路，其结构将在下文中详细描述。
本体200包括第一入液阱201和第二入液阱202，各自形成流体入口。第一入液阱和第二入液阱202在本体200的顶表面270上向外开口并且在使用之前用外封闭层(未示出)包被。
在第一入液阱201的侧表面上布置有第一送递孔201a；第一送递管道203在水平方向上从其延伸并且连接到第一T型液压连接器205的第一入液端口205a。在第二入液阱202的侧表面上布置有第二送递孔202；第二送递管道204在水平方向上从其延伸并且连接到第一T型液压连接器205的第二入液端口205b。第三送递管道206从第一T型液压连接器205的出液端口205c在水平方向上延伸并且连接到在过滤区室207(过滤基质5被固定到其内侧)的侧表面上布置的第三送递孔207a。过滤区室207还设置有例如与入液孔207a相对布置的出液孔207b，以及在水平方向上从其延伸并且连接到第二T型液压连接器210的入液口的第一通道209。排液管道211从第二T型液压连接器210在水平方向上延伸并且通过排液室212侧表面上布置的入液孔212a通往排液室212。排液室212在其本身的侧表面上还设置有第一抽吸孔212b；第一吸入管道213在水平方向上从其延伸并且在本体200的侧表面上可用的第一入液孔213a上终止。在本体200之外，第一泵单元214经由连接器221连接到第一入液孔213a。
此外，在排液管道211上布置第二液压阀27用于调节从排液管道211至排液室212的流体的通路。
制备管道215从第二T型液压连接器210在水平方向上延伸并且具有流体连接到制备管道215的制备出口(在此由多个注入管道218形成)。注入管道218在水平方向上、互相平行地延伸，并且止于设计成收容芯片16的芯片收容室217内。芯片16例如通过用胶粘来固定到芯片收容室217的底部。注入管道218被配置成使其终止或者具有面对阱33的开口(未示出)。
芯片收容室217在其本身侧表面上具有第二抽吸孔217a；第二吸入管道219从其延伸并且止于第二入液孔219a，第二入液孔219a在本体200的侧表面上可用并且将第二吸入管道219与本体200的外部连接。第二泵单元220经由连接器221连接到第二入液孔219a。在此实施例中，第一泵单元214和第二泵单元220形成流体移动装置。
第一液压阀28在此布置在注入管道218与第二T型连接器210之间的制备管道215上。
用于使用图10和图11的设备2000制备包含生物材料的样本的方法类似于为图2的设备1000描述的方法。仅指出：在本情况中，至注入管道218的流体运动仅由于由泵单元214和220产生的负压而发生，而不借助于重力。附加地，第二泵单元220直接在芯片收容室217内产生负压。
在加样制备的样本之后，在此情况中也可能用油密封阱33。在此情况中，另一入液阱(未示出)可以布置在制备加样室217附近并且被连接到制备管道215或者直接连接到注入管道218。
最终，在加样和可能的密封该阱33以及断开外部泵单元214、220之后，将本体200插入热循环仪(未示出)用于随后的RT-PCR分析，其基于借助本体200的材料透明度的荧光检测。
图12示出了不同实施例的细节。在此，除了液压阀27和28由相应的自动液压阀替换外，设备3000具有类似于图2的设备1000的总体结构，所述自动液压阀在此分别由标记为300、311的第一通道和第三通道内的可移动的球303c、311a形成。对于其余部分，因为设备3000与图2的设备1000相同，所以未表示出共同部分。
在此实施例中，第一通道303在排液室20内部分延伸并且在此设置有面对排液室20下基座的排液孔303a。第一通道303在排液室20内的部分在其本身的终止截面处设置有第一部分隔板303b。第一部分隔板303b横切于第一通道303的长度方向布置，并且仅部分阻挡终止截面，形成用于移动球303c的球抽吸孔303e以及阻止件。球抽吸孔303e和排液孔303a具有比球303c的整体尺寸更小的横截面，使得球303c不能够通过它们离开第一通道3。此外，第一通道303设置有第二部分隔板303d，其布置在排液孔303a的上游、横切于第一通道303的长度方向的截面上。第二部分隔板303d仅部分阻挡该截面，形成连接开口303f并且限定用于移动球303c的阻止件。
选择第一通道303的横截面以及移动球303c的直径，使得移动球303c能够在第一通道303内，至少在第一隔板303b与第二隔板303d之间包括的延伸中滚动。
在图12的实施例中，第三通道311具有连接孔311d，以及在抽吸室10内部分延伸的另一球抽吸孔311e。部分隔板310c在抽吸室30内、在第三通道311的下面延伸，类似于图2的另一部分隔板10c。详细而言，在图12中，第三通道311在抽吸室10内部的部分在部分隔板310c上方与其平行延伸，并且贯穿其本身的延伸与部分隔板的顶表面接触。
第三通道311在其终止截面处具有第三部分隔板311c。第三部分隔板311c被布置为横切于第三通道311的长度方向，仅部分阻挡其终止截面，形成另一球抽吸孔311e，并且形成用于另一球311a的阻止件。另一球抽吸孔311e具有比另一移动球311a的整体尺寸小的表面。
连接孔311d(均在第三通道311和下面的部分隔板310c两者中形成)面对抽吸室10的下基座并且具有比另一移动球311a的整体尺寸小的横截面。连接孔311d流体连接制备输送室10f和第三通道311。
第三通道311具有第四部分隔板311b，其被布置在横切于第三通道311的长度方向的截面上并且仅部分阻挡该截面，形成另一连接开口311f并且限定用于另一移动球311a的阻止件。选择第三通道311的横截面和球311a的直径，使得另一移动球311a能够在第三通道311内滚动。
将限于液压阀的致动来描述图12的设备3000的操作。具体而言，在图9的样本注入102、吸附103、洗涤液注入104，以及洗涤105的步骤期间，其中抽取(如图12中的箭头A表示)第一活塞13(图2)并且在抽吸室20内部产生负压，将移动球303c推向球抽吸孔303e(虚线位置)。结果，排液室20通过排液孔303a流体连接到第一通道303。此情况等同于图2中的开启第一液压阀27。
与此同时，排液室20中的负压传递至第三通道311，引起另一球311a朝向第三部分隔板311b(虚线位置)移动。
在此，另一球311a完全阻挡另一连接开口311f，类似于图2的关闭第二液压阀28。
以对偶方式，在图9的洗脱液注入108、洗脱109，以及阱加样110的步骤中，其中抽取(如图12中的箭头B表示)第二活塞19(图2)，抽吸室10内的负压引起另一移动球311a运动，直到其遇到第三部分隔板311c(其中另一移动球311a由实线表示)，阻挡另一抽吸孔311e。
结果，在第三通道311与抽吸室10之间获得流体连接，对应于图2的开启第二液压阀28。
与此同时，抽吸室10中的负压引起球303c朝向第二部分隔板303d运动(移动球303c的位置用实线表示)，阻挡另一连接开口303f，其方式类似于图2的关闭第一液压阀27。
对本领域专业人员显而易见的是，图10的液压阀27和28可以按照类似方式制成。
图13示出了用于进行临床分析的装置4000，其包括前文描述的设备1000。装置4000包括电致动器404和405、电子设备401、流体容纳装置421，以及注入模块414。电子设备401例如设置有处理单元431、输入/输出单元432，以及存储器单元441。流体容纳装置例如由配置成容纳经预处理的生物样本21a、洗涤液31a，以及洗脱液61a的三个贮液器421形成。注入模块414被配置以便选择性地并且流体地连接三个贮液器中的每个和设备1000的流体入口。例如可以通过控制在注入模块414中包括但未示出的电磁阀来电控制该连接。
装置4000还设置有用于光学检测在流体回路内流体存在或不存在的装置，其在此由第一激光源408和相应的第一传感光电二极管412、以及第二激光源409和相应的第二传感光电二极管413形成。放置第一激光源408和第一传感光电二极管412，以便在横切方向上拦截第一通道3(图2)。放置第二激光源409和第二传感光电二极管413，以便在横切方向上拦截第三通道11(图2)。第一激光源408和第一传感光电二极管412被配置成凭借本体1的透明度来检测并且电通信在第一通道3(图2)中的经预处理的生物样本21a和洗涤液31a的行程终止。同样地，第二激光源409和第二传感光电二极管413配置成检测并且电通信在第三通道11中的制备的生物样本70(图8)的行程终止。
电子设备401被连接到并且控制电致动器404和405、激光源408和409、传感光电二极管412和413、以及注入模块414。
可以在存储器441中载入软件并且可以通过处理单元431执行该软件，以便驱动电致动器404、405、第一和第二激光源408、409、第一和第二传感光电二极管412和413、以及注入模块414，以便以自动方式进行图9的方法的步骤。
具体而言，基于传感光电二极管412、413提供的信号，电子设备401控制图9的方法的步骤的时间扫描。
对本领域专业人员显而易见的是，装置4000可以包括图10、图12的设备2000或设备3000以替代设备1000。
描述的技术方案呈现出许多优点。实际上，可以将其与不仅可以在专业领域使用、也可以在医生的诊室或家中(在自诊断的情况中)使用的专家系统集成。
此外，通过在与外界封闭的单一本体内执行吸附、洗涤和洗脱操作而因此不易受污染的影响，这些设备能够保证制备的样本的高纯度，从而增加诊断可靠性。
除此之外，在同一设备内按顺序执行操作，使得能够减少分析次数。
该设备还可以对体积减小的样本并且因此体积减小的试剂进行操作，从而减少分析成本并且增加产率。实际上，在同一过滤区室内处理液体使得能够减少已知试剂盒通常会有的泄露，不再需要在不同试管/移液管中转移中间产物。
所提出的技术方案满足纯度的需要，该需要既理解为在溶液中存在要研究的核酸，也理解为不存在污染物质，该污染物质与溶液中的试剂结合，可能修改后续试验(PCR、RT-PCR、测序、限制性内切酶消化(restriction digest)等)的结果。
此外，描述的设备消除了外部环境污染的风险，因为吸附、洗涤，以及洗脱的步骤在设备内进行。
如上面解释的，描述的设备可以预先安排，以便使用合适的机械以半自动或自动方式操作。
在图2的技术方案中，在洗脱步骤结束时，阱33的加样没有任何中断地发生，这是由于制备的样本70通过第二通道4、第三通道11，以及注入管道18转移的缘故。
在图10的技术方案中，设备2000可以有利和直接地装入热循环仪中，而不需要用于打开设备、以及抽取并且转移卡盒2的分开的操作，从而消除了关于硅芯片16转移和/或加样的污染或错误的任何可能的其他风险。
可以对在此描述的设备和方法作出许多修改和变体，所有修改和变体都在所附权利要求书限定的本发明的范围之内。
例如在图2的技术方案中，将本体1固定到卡盒2的装置可以与所示装置不同；例如，其可以由诸如螺丝固定支架、用于相互接合的元件，或其他弹性元件的机械助留(retention)系统形成。
流体运动装置可以按不同方式实现，使其作为本体1内部或外部的元件；例如，在图2的技术方案中，虽然可以提供与图10示出的类似的泵单元，但是可以使用其他类型的泵元件，例如，可以在使用之前连接到设备1000、2000、3000，或者引入到适合的自动机器(未示出)中用于控制分析的电控泵。
在图2中，两个抽吸单元13-14，以及12-19可以水平布置，第一和第二活塞外壳13和14分别布置在排液室20和抽吸室10的旁边。
根据一种变体，图2的设备1000的第一和第二液压阀27、28为电控的，其控制模块82(虚线表示)配置成产生相应的开启和关闭信号。当然，设备2000也可以设置有电控液压阀27、28。
在图2中，第一和第三通道3、11可以被实现为以便利用重力，其具有从T型液压连接器50分别至排液室20和抽吸室10的负斜率。
在图2中，本体1可以包括单个注射室而不是室7、8。在此情况下，经预处理的样本21a、洗涤液31a，以及洗脱液61a都通过同一注射室注入。备选地，可以提供三个注射室，一个用于经预处理的样本21a、一个用于洗涤液31a、以及一个用于洗脱液61a。
类似的变体适用于装置2000、3000。
在图12的实施例中，此外，取代使用阻止元件303b、303d、311b、311c，可以通过提供具有非均匀横截面(在球移动区域中截面更大而在别处更小)的通道303、311，或者通过在通道中布置颈状部分来获得对球303c、311a行程的限制。

Claims (19)

1.一种用于制备生物样本的设备(1000；2000；3000)，包括：
流体入口(7、8；201、202)；
过滤区室(6、207)，连接到所述流体入口并且容纳存在吸附剂的过滤基质(5)；
流体回路(3、4、11、50；211、209、210、215)连接到所述过滤区室的下游，并且包括排液回路(4、50、3；209、210、211)以及加液回路(4、50、11；209、210、215)；
排液室(20；212)，连接到所述排液回路(4、50、3；209、210、211)的下游；
制备出口(18；218)，连接到所述加液回路(4、50、11；209、210、215)的下游；以及
流体移动装置(13、14、12、19；214、220)，连接到所述流体回路，并且配置成使所述过滤区室(6)择一流体连接到所述排液回路(4、50、3)或者所述加液回路(4、50、11)。
2.根据权利要求1所述的设备(1000；2000；3000)，其中所述流体移动装置(13、14、12、19；214、220)包括泵单元(13、14；214；214、220)。
3.根据权利要求2所述的设备(1000；2000；3000)，其中所述泵单元包括第一泵单元(13、14；214)，其连接到所述排液回路(4、50、3；209、210、211)，以及第二泵单元(12、19；220)，其连接到所述加液回路(4、50、11；209、210、215)。
4.根据权利要求3所述的设备(1000；3000)，其中所述第一和第二泵单元(13、14、12、19；214、220)为抽吸单元，尤其由在相应的活塞外壳室(14、12)内可动的相应活塞(13、19)，以及设计用于相应抽吸单元的所述相应活塞(13、19)的精细运动的相应环形螺母(25、26)形成。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备(1000；2000；3000)，还包括第一阀装置，其沿所述加液回路(4、50、11；209、210、215)布置；以及第二阀装置，其沿所述排液回路(4、50、3；209、210、211)布置。
6.根据权利要求5所述的设备(1000；2000；3000)，其中所述第一和第二阀装置(27、28)包括连接到外部控制模块的电控阀。
7.根据权利要求5所述的设备(1000；2000；3000)，其中所述第一阀装置包括第一球(303c)，其在所述排液回路(4、50、3；209、210、211)内第一与第二相对元件(303d、303b)之间可动；并且所述第二阀装置包括第二球(311a)，其在所述加液回路(4、50、11；209、210、215)内第三与第四相对元件(311c、311b)之间可动。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的设备(1000；2000；3000)，还包括尤其至少部分透明的本体(1；200)，在所述本体(1；200)内形成所述流体入口(7、8；201、202)、所述过滤区室(6；207)、所述流体回路(3、4、11、50；211、209、210、215)、所述排液室(20；212)，以及所述制备出口(18；218)。
9.根据权利要求8所述的设备(1000；2000；3000)，还包括半导体材料的芯片(16)，其具有面对所述制备出口(18；218)的至少一个阱(33)。
10.根据权利要求9所述的设备(1000；3000)，包括卡盒(2)，其包括容纳所述芯片(16)的支撑(17)。
11.根据权利要求10所述的设备(1000；3000)，其中所述本体(1)布置在所述卡盒(2)上方，所述本体(1)和所述卡盒(2)由固定装置(29)固定在一起。
12.根据权利要求11所述的设备(1000；3000)，其中所述本体(1)包括顶表面(80)和底表面(81)，所述流体入口(7、8)在所述顶表面上开口，并且所述制备出口(18)在所述底表面上开口，所述过滤区室(6)布置在所述流体入口(7、8)下面，并且所述流体回路(4、50、3、11)布置在所述过滤区室(6)下面。
13.根据权利要求12所述的设备(1000；3000)，其中所述流体入口(7、8)包括至少一个注射室(7、8)，其配置成容纳注射器并且布置在过滤区室(6)上方，所述注射室(7、8)与所述过滤区室(6)被可穿孔的隔板(30)分开。
14.根据权利要求10至13中的任一项所述的设备(1000；3000)，其中所述过滤区室(6)包括部分隔板(15)、周界，以及出液开口(6a)；所述部分隔板从所述过滤区室(6)的侧壁延伸，并且将所述过滤区室(6)分为在所述部分隔板(15)上方延伸的输送管道(40)以及在所述部分隔板(15)下方延伸的基质区室(41)，所述部分隔板限定用于将所述输送管道(40)与所述基质区室(41)流体连接的流体连接开口(42)，所述流体连接开口(42)和所述出液开口(6a)布置在所述过滤区室(6)的所述周界的相对区域中。
15.根据权利要求8所述的设备(2000)，其中所述本体(200)具有大体水平的展开，并且所述流体入口(201、202)、所述过滤区室(207)、所述流体回路(211、209、210、215)、所述制备出口(218)、以及所述排液室(212)侧向并排布置。
16.根据权利要求15所述的设备(2000)，其中所述本体(200)容纳半导体材料的芯片(16)，其包括面对所述制备出口(218)的至少一个阱(33)。
17.一种用于进行生物分析的装置(4000)，包括：
根据权利要求1至15中的任一项所述的设备；
电子控制单元(401)；
通过电可控注入模块(414)连接到所述流体入口(7、8；201、202)的至少一个贮液器(421)、用于推进流体的电可控致动器(404、405)、以及用于验证在所述排液回路(4、50、3；209、210、211)和所述加液回路(4、50、11；209、210、215)内流体的存在的电可控流体检测装置(408、409、412、413)，所述电子控制单元(401)连接到所述注入模块(414)、所述致动器(404、405)、以及所述流体检测装置(408、409、412、413)并且与所述注入模块(414)、所述致动器(404、405)、以及所述流体检测装置(408、409、412、413)交换指令和信息。
18.一种用于制备生物样本的方法，包括：
通过流体入口(7、8；201、202)向设备(1000；2000；3000)提供具有生物材料的序列的经预处理的生物样本(21a)；
使所述经预处理的生物样本(21a)通过容纳存在吸附剂的过滤基质(5)的过滤室(6；207)，引起在所述过滤基质(5)的表面上对至少一部分序列的吸附(103)；
将没有所述一部分序列的所述经预处理的生物样本(21a)排出到所述设备(1000；2000；3000)的排液室(20；212)中；
通过所述流体入口(7、8；201、202)向所述设备(1000；2000；3000)中提供洗涤液(31a)；
使所述洗涤液(31a)在所述过滤室(6；207)内通过，引起对所述过滤基质(5)的洗涤(105)；
将所述洗涤液排出到所述排液室(20；212)；
通过所述流体入口(7、8；201、202)向所述设备(1000；2000；3000)中提供洗脱液(61a)；
使所述洗脱液(61a)在所述过滤室(6；207)内通过，并且在所述洗脱液(61a)中洗脱(109)所述一部分序列，获得制备的样本(70)；以及
使所述制备的样本(70)向制备出口(218；18)传送；以及
向至少一个阱(33)加样。
19.根据权利要求17所述的用于制备生物样本的方法，其中：使所述经预处理的生物样本(21a)在过滤室(6；207)内通过、将所述经预处理的生物样本(21a)排出到排液室(20；212)中、使所述洗涤液(31a)在所述过滤室(6；207)内通过、以及将所述洗涤液排出到所述排液室(20；212)中包括：
将所述过滤室(6)流体连接到所述排液室(20；212)以及在所述排液室(20；212)和所述过滤室(6)内产生负压，以及
使所述洗脱液(61a)在所述过滤室(6；207)内通过和使所述制备的样本(70)向制备出口(218；18)传送包括：
将所述过滤室(6)与所述加液回路(4、50、11；209、210、215)流体连接以及在加液回路(4、50、11；209、210、215)和所述过滤室(6)内产生负压。
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