CN105659096B - 样品制备工作站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及实验室仪器,具体而言,涉及像固相提取(SPE)、支撑液体提取(SLE)或液‑液提取(LLE)那样自动化制备液体样品的仪器。该仪器通过将样品收集容器提升到样品处理容器的出口的水平或稍微在该水平之上,减少了样品收集容器之间的交叉污染的风险。该仪器还包括一个可移动的台和一个废物收集容器,该台将液体收集容器定位在所述样品处理容器正下方,该废物收集容器在样品处理容器正下方,其中所述废物收集容器可从在该可移动的台之下的一个位置竖直地移动到该可移动的台之上的一个位置。
Description
技术领域
本发明涉及实验室仪器,具体而言涉及用于自动化制备用于进一步分析的液体样品的仪器。
背景技术
固相提取(SPE)是一种采用一次性提取柱(column)或微孔板(microplate)(参见图1)的、使用非常简单的技术,所述一次性提取柱或微孔板可用在宽范围的储存器容积、格式以及吸附剂中。原则上,SPE类似于液-液提取(LLE)。当液体样品通过SPE柱时,从该样品“提取”化合物且该化合物被吸附到该柱中的支撑材料或吸附剂材料上。然后,利用对洗涤溶剂或干扰物洗脱溶剂的正确选择,可以将干扰物从该柱选择性地去除。最后,通过洗脱溶剂可以从该柱选择性地回收期望的分析物,结果是高度纯化的提取物。在该提取物中分析物浓度常常高于在原始样品中。
替代地,可以选择保留样品中存在的干扰物而允许分析物未保留地通过的提取柱,提供净化而非分析物微量富集。SPE吸附剂具有的典型的平均颗粒大小是30-50μm。许多有机溶剂可以在重力作用下流经SPE柱或板,但是对于含水的样品和更粘性的溶剂,必须使用施加至柱出口的真空、施加至柱入口的正压力或离心来使液体通过吸附剂床(参见图2)。
支撑液提取(SLE)过程类似于传统的液-液提取(LLE)且利用相同的水不混溶的溶剂系统进行分析物提取。然而,代替将两种不混溶的相一起摇动,含水相被固定在惰性硅藻土基支撑材料上且水不混溶有机物相流经该支撑,减轻了许多与传统LLE相关联的液体操作问题,例如,乳状液形成。作为结果,回收率常常较高且证明从样品到样品的更好的再现性。
在样品制备中,传统LLE的原理(在含水溶剂和水不混溶有机溶剂之间分离分析物)是公知的且熟悉的。传统上,通过添加适当的水不混溶有机溶剂从含水的样品提取分析物。在分液漏斗中充分摇动或混合两种不混溶相,且基于分析物在两种相中的相对溶解度,分析物将分离到有机溶剂内。通过摇动提高了提取的效率,摇动为提取界面创建了允许分离发生的高表面面积。
液-液提取可以给出生物流体的特别干净的提取物,因为基质成分(诸如,蛋白质和磷脂)不溶于典型的LLE溶剂,且因此被从最终的提取物排除。相同的益处适用于支撑液体提取(SLE)程序。
因为在SLE中使用相同的水不混溶溶剂,将蛋白质和磷脂从最后的提取物有效地去除,且不需要附加步骤,诸如,蛋白碰撞(protein crash)(沉淀)。使用快速的、简单的加载-等待-洗脱程序,SLE提供固有地比其他简单的样品制备技术(诸如,稀释和上样(shoot))或蛋白质沉淀更干净的提取物。相较于传统的LLE,使高分析物回收率、乳状液形成的消除以及基质干扰物(诸如,蛋白质、磷脂以及盐)的完全去除结合的有效率的提取过程导致对定量的较低限制。
Biotage(Uppsala,Sweden)的SLE+产品包含一种改良形式的硅藻土,该硅藻土为液-液提取过程发生提供支撑,但是不与含水的样品发生化学相互作用。对柱施加样品导致含水的样品散布在该材料的表面上,形成通过钻孔(bore)网络保持就位的固定的小液滴层(图3)。当对洗脱步骤施加水不混溶提取溶剂时,它流过含水的液滴,这允许有效率的分析物分离。提取界面的大表面面积和该技术的流经性质(flow throughnature)导致非常有效率的提取程序,因为当有机相经过床时分析物与新鲜的溶剂接触,模仿重复LLE机制。
主要在重力下执行处理SLE柱和96孔板(96-well plate),真空脉冲或正压力脉冲被用来启动样品的加载,以及在洗脱之后最大化溶剂回收(导致更多可再生分析法回收)。可以使用手动的和自动化的真空系统或正压力系统。
用于处理Biotage的ISOLUTE SLE+柱和板的推荐工作流程是:
1.按照要求预处理样品(包括内部标准添加)
2.确保适当的收集器皿就位
3.将样品加载到ISOLUTE SLE+柱或板上
4.施加真空(-0.2巴)或压力(3psi)2-5秒钟以启动加载
5.等待5分钟以使样品全部吸附并且形成提取层
6.施加水不混溶提取溶剂并且允许在重力下流动5分钟
7.施加真空(-0.2巴)或压力(10psi)10-30秒钟以完成洗脱
8.使洗出液蒸发以干燥并且按照要求重建。
用于使液体样品在样品容器和样品处理容器之间转移的自动化系统是商业可得的。这样的系统例如以商品名称“Janus”购自Perkin Elmer、以商品名称“Freedom EVO”购自Tecan Trading以及以商品名称“Quadra”购自Tomtec。
这样的系统一般包括:(i)一个样品容器,用于保持样品;(ii)一个溶剂容器,用于保持溶剂;(iii)一个样品处理容器,其呈柱或96孔板形式,包括一种样品处理材料;(iv)一个液体操作机器人,其被安排成将来自该样品容器的液体样品的等分试样(aliquot)移动到该样品处理容器,且还将来自该溶剂容器的溶剂的等分试样移动到该样品处理容器。
发明内容
本发明提供了一种在使用中用于样品处理的仪器,包括:
-至少一个样品容器,用于保持至少一个液体样品;
-至少一个溶剂容器,用于保持至少一种溶剂;
-至少一个样品处理容器,其包括一种样品处理材料,其中所述样品处理容器具有一个上端和一个下端,所述上端具有一个液体入口开口,所述下端具有一个液体出口开口;以及
-一个液体操作机器人,其被安排成将来自所述样品容器的所述液体样品的等分试样移动到所述样品处理容器,且将来自所述溶剂容器的所述溶剂的等分试样移动到所述样品处理容器;
其特征在于它还包括:
-一个可移动的台,其被安排在该样品处理容器之下,所述台具有用于多个液体收集容器的位置,由此所述台的移动进而将所述多个液体收集容器定位在所述样品处理容器正下方;
-一个升降机(lift),其被安排成将在该样品处理容器下方就位的一个液体收集容器提升到所述样品处理容器的液体出口开口的水平;以及
-用于施加正气体压力的装置,该装置向所述样品处理容器的上端施加正气体压力以推动所述样品处理容器的液体内容物通过该液体出口开口到一个液体收集容器内。
附图说明
图1:一个SPE柱的部件。(1)储存器;(2)吸附剂床;(3)鲁尔尖端(Luer tip);(4)烧料(frit)(聚乙烯、不锈钢或铁氟龙)。背景技术。
图2:用于处理SPE柱的技术。(A)真空歧管;(B)离心;(C)正压力(手动)。背景技术。
图3:支撑液体提取(SLE)机制。三角形代表分析物,正方形代表基质成分(例如,磷脂、盐以及蛋白质),星形代表SLE支撑(硅藻)。在步骤1中,该柱被加载。含水的样品然后流动到提取床上,且被分散在小液滴内(步骤2)。在洗脱步骤(步骤3)中,分析物分离到洗脱溶剂内并且被收集。背景技术。
图4:根据本发明的仪器的上水平的俯视图。
图5:(A)根据本发明的仪器的下水平的侧视图。
(B)根据本发明的仪器的下水平的立体图。
图6:(A)根据本发明的仪器的下水平的可旋转的台的俯视图。
(B)根据本发明的仪器的下水平的可旋转的台的俯视图,其在三个位置中具有液体收集板并且在第四个位置中具有一个液体管道板。
图7:(A)该仪器的侧视图;
(B)在运行时该仪器的侧视图。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种相对简单的仪器,该仪器使实验室中(且尤其在分析之前的样品制备中)的液体操作自动化,具有高度可再生性。通过一次性移液管尖端自动地将样品从样品容器转移到样品处理容器,其中如现有技术已知的以及上文所描述的处理该样品。然后将经处理的样品从样品处理容器推出到样品收集容器。然后从该仪器取回该样品收集容器并且使用选择的技术进一步分析该样品。
根据本发明的仪器通过将样品收集容器提升到样品处理容器的出口的水平或稍微在该水平之上,减少了样品收集容器之间的交叉污染的风险。优选地,以允许样品处理容器稍微进入到样品收集容器的入口内的方式使该样品处理容器的出口成形。以此方式,离开一个样品处理容器的液体将被收集在其指定的样品收集容器内且大大减少了通过泼溅或以其他方式使液体转向到相邻的收集容器的风险。
根据本发明的仪器包括两个水平。上水平包括:
-至少一个样品容器,用于保持至少一个液体样品;
-至少一个溶剂容器,用于保持至少一种溶剂;
-至少一个样品处理容器,其包括一种样品处理材料,其中所述样品处理容器具有一个上端和一个下端,该上端具有一个液体入口开口,该下端具有一个液体出口开口;以及
-一个液体操作机器人,其被安排成将来自所述样品容器的所述液体样品的等分试样移动到所述样品处理容器,且将来自所述溶剂容器的所述溶剂的等分试样移动到所述样品处理容器。
现在将参考图描述该仪器。图中示出使用96孔板格式的样品处理容器的仪器的一个实施方案。然而,根据本发明的仪器还可以适于与柱形式的样品处理容器一起使用。该仪器可以被设计成单独地或在机架中使用这样的柱,所述机架诸如是保持24个柱的机架。图还示出该仪器的一个优选的实施方案,其中下水平的可移动的台是通过旋转可移动的,即,可旋转的。该台还可以被安排成在平行于该仪器的底板的XY平面中可移动。
图4示出本发明的一个实施方案中的仪器的上水平的俯视图。在此实施方案中,该仪器适于与96孔板一起使用。在使用中,96孔过滤板(100)被插入在该仪器中。该过滤板可以是标准SLE板或SPE板。该仪器在使用中还提供样品板(102)、混合板(104)、用于保持样品移液管尖端的机架(106)、用于保持多用途移液管的机架(108)、用于保持溶剂和/或缓冲剂的托盘(110)以及用于使用过的移液管尖端的废物托盘(112)。该仪器的这些零件可以被包括在提供给使用者的仪器中,或该仪器可以未设置有这些零件以用于使用者选择适于使用者的需要的合适的零件。
该仪器还提供适合于将样品、溶剂以及缓冲剂的液体等分试样从相应的容器转移到样品处理容器的移液管单元(114)。在图4中示出的96孔实施方案中,八头移液管单元适合于每次吸取来自96孔板的一行的内容物。移液管单元(114)由中央处理单元(未示出)控制且可在三个维度上移动。
此外,该仪器包括正压力单元(116)。正压力单元(116)被可移动地安装以能够从缩回位置——允许过滤板(100)插入到该仪器内——移动到紧接地在过滤板(100)之上的致动位置。正压力单元(116)能够将受控的正压力递送到每个个体样品处理容器,诸如,过滤板(100)中的每个孔。
图5A示出该仪器的下水平的侧视图。该仪器的此水平包括被连接至步进马达(202)的可旋转的台(200)。步进马达(202)通过任何方便的传动装置驱动台(200)的旋转,所述传动装置诸如是皮带驱动(未示出)。该下水平还包括废物托盘(300),该废物托盘可在上下方向上移动。该废物托盘的移动由马达(302)提供动力。台(200)和废物托盘(300)被安装在底板(400)上。
图5B示出该仪器的下部分的立体图。通过导引轨道或凹槽(304)导引废物托盘(300)的移动。该仪器还可以包括废物去除管道(306),以清空废物托盘(300)而无需去除废物托盘(300)。
图6A示出可旋转的台(200)的俯视图。该台(200)具有四个位置(204)用于接收液体收集板。图6B示出可旋转的台(200)的俯视图,其中位置(204)被三个液体收集板(206)和一个液体管道板(208)占据。液体管道板(208)具有与液体收集板(206)相同的96孔格式,但是孔在底处敞开,便于液体从过滤板(100)通过液体管道板(208)转移到废物托盘(300)。
图7示出该仪器的上水平和下水平的侧视图。在图7A中,废物托盘(300)在其下位置中。当废物托盘(300)在此位置中时,台(200)可以被旋转以便将一个液体收集板(206)或液体管道板(208)放置在紧接地在废物托盘(300)和过滤板(100)之间的位置中。在图7B中,废物托盘(300)被向上移动以进而向上推动板(206/208)以使得此板(206/208)邻接过滤板(100)的下侧。正压力单元(116)然后可以被移动到致动位置中且被用来向过滤板(100)的孔施加压力,以从而将过滤板(100)的孔内含有的液体推动到板(206/208)内。
如果过滤板(100)的液体内容物包括使用者感兴趣的分析物,则使可旋转的台(200)旋转以将含有液体收集板(206)的位置(204)放置在适当的位置以接收来自该过滤板的排出液体。
另一方面,如果排出流体不包括使用者感兴趣的分析物,则使可旋转的台(200)旋转以将含有液体管道板(208)的位置(204)放置在适当的位置以接收来自该过滤板的排出液体。该排出液体然后穿过液体管道板(208)直接到废物托盘(300)。
Claims (5)
1.一种在使用中用于样品处理的仪器,包括:
-至少一个样品容器,用于保持至少一个液体样品;
-至少一个溶剂容器,用于保持至少一种溶剂;
-至少一个样品处理容器,其包括一种样品处理材料,其中所述样品处理容器具有一个上端和一个下端,所述上端具有一个液体入口开口,所述下端具有一个液体出口开口;以及
-一个液体操作机器人,其被安排成将来自所述样品容器的所述液体样品的等分试样移动到所述样品处理容器,且将来自所述溶剂容器的所述溶剂的等分试样移动到所述样品处理容器;
其特征在于,该仪器还包括:
-一个可移动的台,其被安排在该样品处理容器之下,所述台具有用于多个液体收集容器的位置,由此所述台的移动进而将所述多个液体收集容器定位在所述样品处理容器正下方;
-一个废物托盘,其被安排在该可移动的台之下;
-一个升降机,其被安排成将在该样品处理容器下方就位的一个液体收集容器和/或所述废物托盘提升到所述样品处理容器的液体出口开口的水平;以及
-用于施加正气体压力的装置,该装置向所述样品处理容器的上端施加正气体压力,以推动所述样品处理容器的液体内容物通过该液体出口开口到一个液体收集容器内;
其中该可移动的台能够绕一个中心轴线旋转。
2.根据权利要求1所述的仪器,还包括一个在该样品处理容器正下方的废物收集容器,其中所述废物收集容器从在该可移动的台之下的一个位置竖直地可移动到在该可移动的台之上的一个位置。
3.根据权利要求2所述的仪器,还在该可移动的台的一个位置中包括一个液体管道,以指引从该样品处理容器的出口开口向所述废物收集容器的液体流动。
4.根据权利要求1-3中的任一项所述的仪器,其中多个样品处理容器和多个液体收集容器分别以多孔板格式安排或分别被安排在多个柱的机架中。
5.根据权利要求4所述的仪器,包括多个液体管道,每个液体管道均被安排成指引从单个样品处理容器的出口开口到废物收集容器的液体流动。
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