CN105170202A - 用于反应的系统和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供流体样本转运和执行反应的系统，装置和方法。在一方面，系统包括具有壳体的流体转运装置，壳体包括移液头和活塞部件，和反应室，流体转运装置的壳体被设置为能够与反应室密封地接合。在另一方面，具有壳体的流体转运装置包括移液头；和位于壳体内的活塞部件和移液头，其中一部分的活塞部件被设置成与流体腔接合，这样活塞部件相对于流体腔保持固定和壳体相对活塞部件移动。

Description

用于反应的系统和装置
技术领域
本发明涉及用于流体转运并进行反应的系统和装置。
背景技术
涉及生物反应的许多诊断测试需要在实验室中由熟练的技术人员和/或复杂的设备来进行。这类实验室可能需要遵守政府的法规。遵守这些法规的代价是增加患者和医疗保健付款人的诊断测试费用并可以从定点照护设施中排除这样的检测。这就需要涉及生物反应的诊断测试系统在没有广泛训练的护理点可以使用。
发明内容
本发明提供用来转运流体和进行反应的系统，装置和方法，例如，(用于)诊断测试。
在一个方面，本发明公开内容的特征包括一个系统，该系统包括流体转运设备，该设备包括：一个具有移液管头和活塞组件的外壳，以及一个反应室，其中流体转运设备的外壳被设置成能够与反应室可密封地接合。在一些实施例中，所述流体转运设备的外壳可包括被设置成能够与反应室可密封接合的一个密封组件。在一些实施例中，反应室可以包括一个密封组件，该密封组件被设置成与所述流体转运设备可密封地接合。该系统还可以进一步包括一个流体腔，并且所述反应室可任意地被设置成与所述流体腔可锁定地接合。
流体转运设备可以被设置成与反应室可锁定地接合，例如，可以在没有流体样品调配时，在流体样品调配之前，和/或流体样品调配之后。
在某些实施例中，反应室包括一个或多个生物学反应组件。
在另一个部分，本发明公开内容的特征为一个流体转运设备，其包括一个具有移液头的外壳；和一个被安置在外壳的活塞组件和移液头，其中活塞组件的一部分被设置成与流体腔接合，那样，活塞组件相对与流体腔就保持相对固定，同时，外壳的位置相对于活塞组件移动。
在一些实施例中，外壳相对于活塞组件移动导致在移液头内产生了一个真空空间，活塞组件可随意的被设置成在一个位置为锁定，这样导致真空空间的产生。通过向下推动外壳到流体腔上，外壳被设置成相对与活塞组件为可移动。设备能进一步被设置来提供一个听觉和/或视觉信号指示，该指示表示活塞组件处于产生真空的位置。
系统可以包括流体转运设备和一个或多个流体腔和反应室。在包括一个反应室的情况下，当流体转运设备和反应室连接或结核时，反应室被设置成与活塞组件为非锁定。
在另一个方面，本发明公开内容的特征包括，通过向流体腔和系统反向推动设备时，流体转运设备被设置成用于从流体腔抽引流体，该系统包括流体转运设备和，反应室和流体腔中的一个或两个。
在上述的系统中，流体转运设备、反应室和流体腔中的两个或三个具有可兼容不对称横截面。
在另一方面，本发明公开内容的特征包括方法，该方法包括(i)用上述的流体转运设备从流体腔中获得流体样品；和(ii)调配流体样品，例如进入包含一种或多种反应组分的反应室内。
另一方面，本发明公开内容的特征在于方法，该方法包括(i)用流体转运设备(例如一个上述的流体转运设备)从流体腔中获得流体样品；和(ii)调配流体样品进入一个反应室，其中，在调配时或调配之前，流体转运设备与反应室密封地接合。
在另一方面，本发明公开内容的特征在于方法，该方法包括(i)用流体转运设备(例如一个上述的流体转运设备)从流体腔中获得流体样品；和(ii)调配流体样品进入一个反应室，其中，在调配时或调配之前，流体转运设备与反应室可锁定地接合。该方法进一步包括(iii)让反应室和流体腔的界面联系，那样反应室与流体腔可锁定地接合。
这里公开的系统、装置和方法能够用于提供未被加工的生物样本的简单分析。具有最少的科学和技术知识的人员都可以运用这些设置，和，如何使用该设置可以通过简单的说明就可以获得。具有最少和最有限的经验的人也可是使用这些系统、装置和方法。系统和装置允许试剂的预包装和预测定，那样不需要特异的处理，防范，或储存条件。操作步骤可以被自动执行也可以被简单控制，如，通过使用系统和装置的听觉和/或视觉指示进行操作。
本发明的一个或多个实施例在下面的附图和描述中被详细说明。从这些描述和附图，和权利要求中可以显而易见的发现本发明的其它特征，目的和优点。
附图说明
图1为这里所述的一个示例性系统的分解示意图。
图2A-2C为系统各个组件的分解示意图。
图2D为系统组装后的示意图。
图3A-3D为系统使用描述的示意图。
图4为系统在一个典型检测设备进行配合检测的示意图。
图5A-5C为收集样品时系统横截面的示意图。
图6A-6D为样品调配时系统横截面的示意图。
图7A-7B为单个系统(7A)和两个系统(7B)的示意图。
详细描述
本申请描述了用于转运流体和处理生物反应(如核苷酸扩增反应)的系统、装置和方法。
参见图1，系统包括三个组件：一个转运设备100，一个扩增室200，和一个洗涤容器。每一个组件都是能与其它两个组件相匹配的D型非对称横截面或能与其它两个组件相匹配的其它非对称横截面105,205,305，那样这些组件仅可以在一个方位相互配对。
图2A-2C分别显示了组件100,200和300的分解图。在图2A中，转运设备100包括一个D型的或其它非对称的横截面105的壳体110和一个移液管头120。转运设备也包括一个具有注射器活塞135的活塞部件130，活塞部件用一个O形环140被密封在移液头120内。活塞部件也包括具有突出部138的柔性臂131，柔性臂131与壳体110上的下部112和上部113的两组插槽对齐。壳体110内的脊与活塞部件130内的凹槽配合引导活塞部件130在壳体110内上下移动。当活塞组件130在下部位置时，突出部138插入下部插槽112。当活塞组件130在上部位置时，突出部138插入上部插槽113。一个弹簧150安装在活塞组件130的弹簧导杆139上，当转运设备100被组装好时，弹簧150被盖子160压迫。当活塞组件130在上部位置，在弹簧导杆139上端的指示器137通过盖子160里的指示窗口165为可见的。
图2B中，扩增室200包括一个壳体210，其具有D型或其它与转运设备100的横截面105一致的非对称横截面205。扩增室的壳体210也包括两个突出部215，当两个组件配对时，突出部215要么插入转运设备100的下部插槽112要么插入上部插槽113。反应室200也包括具有定位环225的微型管220，定位环225让微型管220保持在扩增室壳体220底部的孔内。微型管220也具有一个密封圈228，它能覆盖管子220的管口223。在一些实施例中，为了监视管内的内容物，微型管220是可透视的。扩增室200也包括一个密封组件230，该密封组件安装在扩增室壳体210内部和在微型管220的上面，并让微型管220保持在一个位置。密封组件230包括易弯曲的垫片235，当两个组件配对组装时(见图6A-6D)垫片235被配制用来密封移液管壳180。两边的突出部240在扩增室200壳体210底部的附近。
在图2C中，洗涤容器300具有D形，或与转运设备100的横截面105相一致的其它非对称横截面305。洗涤容器300包括洗脱缓冲液腔310和一个与转运设备100的移液器外壳180相匹配的导向环320。密封圈能覆盖缓冲液腔310或导向环320的开口。在洗涤室300侧壁350上存在两个缺口340，当两个组件配对时，扩增室200的侧突出部240插入缺口340中。
图2D显示了系统的三个组件的配对和组装。通过扩增室的突出部215插入转运设备100的上部插槽113上，转运设备100被锁进扩增室200。相似的，通过扩增室200的侧边突出部240插入洗脱室300的凹槽340中，扩增室200锁进洗涤室300。在这个配置中，患者的样品和任何被扩增的核苷酸被密封在系统中来防止污染。系统的大概尺寸被显示出来。
图3A-3D显示了系统的操作过程。在图3A中，转运设备100被放置在洗脱室300上面，他们的D形横截面105和D形横截面305对齐。在图3B中，转运设备100被向下推到洗脱室300上，那样，移液管头120进入缓冲液腔310；由于(活塞部件130)与缓冲液腔310上的导向环接触，活塞部件130相对于壳体110保持静止。这导致在上部位置的活塞部件130压迫弹簧150，那样，通过指示窗口165指示器137可以显示。在指示窗口165中的指示器137和当突出部138插入上部插槽113的可听见的咔嚓声提供了听觉和视觉的反馈，即表示转运设备被正确操作，那样，移液器120能从缓冲液腔310中取回一部分样品。在图3C中，转运设备100已经从洗脱室300中移除，并放置在都具有相助对齐的D形横截面105与205的扩增室200的上面。在图3D中，转运设备100被推到扩增室200的上面。扩增室200的两个突出部215插入转运设备100的上部插槽113中，取代突出部138和允许被压缩的弹簧150放松并且让活塞部件130回到下部位置。指示器137在指示窗口165中不再可见，表示移液头120中的内容物已经注入了微型管220中。通过扩增室的突出部215插入转运设备100的上部插槽113，转运设备100被锁在扩增室200内。
图4显示了系统与检测设备400的配合使用。检测设备400包括被用于安全地支持洗脱室300的第一位置410和被用于安全地支持扩增室200的第二位置420。在使用时，转运设备100在第一位置410的洗脱室300和在第二位置420的扩增室200之间移动。检测设备包括一个盖子430，当检测设备400在操作或存贮过程中，盖子用来关闭。触摸屏的用户界面440是用来输入数据和显示与测定相关的信息。第二位置420包括一个条形码扫描仪或类似设备来自动检测扩增室200上的条形码或类似条码。第一位置410和第二位置420可以被用于加热或冷却洗脱室300和反应室200中的内容物。第二位置420也能被用来提供微型管220的光学、荧光或其他监控和/或搅拌。
图5A-5C显示了在收集样品时系统的横截面图。在图5A中，转运设备100被放置在洗脱室300的上面，那样他们的横截面105、305是对齐的。活塞部件130是在下部位置，突出部138是在下部插槽112上。在图5B中，转运设备100被降低直到活塞部件30的下部表面的一个或多个法兰盘139与导向环320接触，移液管头120和活塞头132被插入流体样品360中。流体样品360可以是一个患者的或其它的样品或包括被溶解或悬浮在一种缓冲液中的一个患者的或其它的样品。在图5C中，用户下推转运设备100进入洗脱室300。当转运设备壳体110比活塞组件130和洗脱室300更低时，活塞部件130通过一个或多个法兰盘139与导向环320对抗接触而保持静止。同时，在转运设备中的导沟116相对于中挡环320被向下推。转运设备壳体110的向下移动引起移液头120相对于活塞头132向下移动，并拉动部分流体样品进入移液头120中。相对于活塞部件130的转运设备壳体110的下移也压迫弹簧150，突出部138从下部插槽112移动到上部插槽113，导致指示器137在指示窗口165可见。具有部分流体样品的转运设备100现在能从洗脱室300被升起离开，准备进行转运和调配。
图6A-6D显示了在样品调配时的系统横截面图。在图6A中，转运设备100被放置在扩增室200的上面，那样他们的横截面105、205是对齐的。扩增室200在检测设备400的第二位置420内，检测设备400具有被固定在一个管子固定器428内的微型管220。在图6B中，转运设备100变低直到扩增室200内的两个内部突出部250与转运设备壳体110下面的两个凹脊170接合，突出部215插入转运设备100的下部插槽112，垫片235与移液管外壳180接合。这样，一旦调配开始，可以防止转运设备100从扩增室200轻易被移动和防止样品的释放。在图6C中，转运设备100进一步变低到扩增室200的上面，那样扩增室的突出部215插入转运设备的上部凹槽113中，替代活塞部件突出部138。同时，移液头120刺穿在微型管220上的密封件228。在图6D中，活塞部件130不再位于上部位置，当弹簧150扩张时移动到下部位置。这引起活塞头132在移液头中向下移动，把部分流体样品365调配到微型管220内。部分流体样品365再溶解位于微型管220中的干试剂粒280，启动反应(例如一个扩增反应)。通过突出部215插入上部插槽113，转运设备100被锁定在扩增室200的上面，扩增的任何产品被垫片235密封在部件内。
图7A和7B显示了配置有一个或两个微型管220的系统的四分之三的横截面图。图7A显示了上述的具有一个移液头120和一个微型管220的转运设备100和扩增室200。图7B显示了具有两个移液头120和两个微型管220的转运设备100和扩增室200。用图7B中的设备，可以执行一个样品的两个部分的平行反应(如扩增反应)。
这里公开的系统和装置可以被用于执行反应，例如利用生物组分。在一些实施例中，反应包括核苷酸产物的，例如在核苷酸扩增反应中。核苷酸扩增反应实例适用于以本发明公开内容的装置和系统，包括等温核苷酸扩增反应，如链置换扩增，巢式延伸扩增反应(NEAR)(参见，例如，美国2009/0081670)，以及重组酶聚合酶扩增(RPA)(参见，例如，美国7270981；美国7666598)。在一些实施例中，为了进行反应，微型管可以包含一个或多个试剂或生物组分，如在干燥形式下(参见，例如WO2010/141940)。
这里公开的系统和装置能被用来进行各种各样的样品的反应，例如生物组分的利用。在一些实施例中，样品可以包括生物样品，患者样品，兽医样品，或环境样品。反应可以被用于检测或监控样品中特异靶标的存在或存在数量。在一些实施例中，部分样品用本发明公开的转运设备进行转运。
在一些实施例中，这里公开的流体转运设备或移液头可以被配置用于收集和调配体积在1微升和5毫升之间的量(例如1微升，2微升，5微升，10微升，20微升，50微升，100微升，200微升，500微升，1毫升，2毫升和5毫升中的任何两个数字之间)。
本发明公开的特征也在于生产成品(如试剂盒)，其包括一个或多个这里公开的系统或装置，和一种或多种进行反应(如核苷酸扩增反应)的试剂。
已经描述了本发明的许多实施例。然而，在不违背本发明范围和精神的情况下，本发明所公开的是可以做出不同的替换和修改的。例如，这里所描述的转运设备可以包括三个或更多的移液头。因此，其他实施例被包含在下列权利要求的范围内。

Claims (29)

1.系统包括：
流体转运装置，其包括具有移液头和活塞的壳体；和反应室；其中，流体转运装置被设置成与反应室锁定地接合。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，流体转运装置被设置成与反应室锁定地接合但并没有流体的分配，或者从流体转运装置调配流体样品进入该反应室，其中，在流体样品调配时、调配之前或调配之后，流体转运设备与反应室密封地接合。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，流体转运装置包括用于与反应室密封接合的密封部件。
4.根据权利要求2所述的系统，其中，反应室包括用于与流体转运装置密封接合的密封部件。
5.根据权利要求2所述的系统，其中，流体转运装置被设置成与反应室锁定地接合但并没有流体的分配。
6.根据权利要求2所述的系统，其中，在流体样品被调配之后，流体转运装置被设置成与反应室锁定地接合。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，反应室包括一个或多个生物反应的组分。
8.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述的流体的分配包括从流体转运装置向反应室分配流体。
9.根据权利要求1-8之一所述的系统，该系统进一步包括流体腔，其中，一部分的活塞与流体腔接合，这样，活塞相对与流体腔保持固定，壳体相对于活塞进行运动；或者一部分的活塞与流体腔接合，从而从流体腔抽取部分流体样品到流体转运装置中。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，通过推动壳体向下移动到流体腔上，壳体被设置成相对于活塞移动。
11.根据权利要求10所述的系统，壳体相对于活塞的运动导致在移液头内产生真空。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，活塞被设置成在一个位置的锁定来产生真空。
13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述的真空导致流体样品进入移液头内。
14.根据权利要求9所述的系统，其中，反应室被设置成与流体腔锁定地接合。
15.根据权利要求11所述的系统，其中，该系统设备能进一步被设置来提供一个听觉和/或视觉信号指示，该指示表示活塞组件处于产生真空的位置。
16.根据权利要求1所述的系统，其中，活塞包括活塞部件，该活塞部件用一个O形环被密封在移液头内。
17.根据权利要求9所述的系统，其中，在从流体腔抽取部分流体样品到流体转运装置中之后，所述的流体转运装置可以脱离，准备进行向反应室转运和调配流体样品。
18.根据权利要求9所述的系统，其中，反应室和流体腔具有一致性的非对称性的横截面。
19.根据权利要求1所述的系统，其中，流体转运装置和反应室具有一致性的非对称性的横截面。
20.一种方法，该方法包括：
提供流体转运装置，其包括：其包括具有移液头和活塞的壳体；
流体腔；和反应室；
其中，让流体转运装置与流体腔结合，从而从流体腔抽取流体样品；
其中，在从流体样本抽取流体样品后，与反应室锁定的结合并向反应室转运和调配流体样品；其中，在流体样品向反应室调配时或调配之后，流体转运设备与反应室密封地、锁定地接合。
21.根据权利要求20所述的方法，其中，流体转运装置包括用于与反应室密封接合的密封部件。
22.根据权利要求20所述的方法，其中，反应室包括用于与流体转运装置密封接合的密封部件。
23.根据权利要求20所述的方法，其中，在流体样品被调配之后，流体转运装置被设置成与反应室锁定地接合。
24.根据权利要求20所述的方法，其中，让一部分的活塞与流体腔接合，这样，让活塞相对与流体腔保持固定，壳体相对于活塞进行运动。
25.根据权利要求20所述的方法，其中，壳体相对于活塞的运动导致在移液头内产生真空。
26.根据权利要求25所述的流体转运装置，其中，通过推动壳体向下移动到向流体腔上，壳体被设置成相对于活塞移动。
27.根据权利要求20所述的流体转运装置，其中，活塞被设置成在一个位置的锁定来产生真空。
28.根据权利要求25所述的流体转运装置，其中，该装置被设置为提供听觉和/或视觉指示，这样，在一个位置的活塞导致真空的产生
29.根据权利要求20所述的方法，其中，反应室包括一个或多个生物反应的组分。
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Denomination of invention: System and apparatus for reactions

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