CN106918713B - 一种全自动生物样品组分分选装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动生物样品组分分选装置，该分选装置兼容了阳性分选与阴性分选的目的，可在一台仪器上实现生物样品组分的阳性和阴性分选，使两种分选结果得以相互验证和取长补短，从而获得更精确的检测结果；本发明提供的分选装置具有合理的布局和紧凑的结构，实现了生物样品阳性和阴性分选、染色全程自动化的过程。

Description

一种全自动生物样品组分分选装置

技术领域

本发明涉及一种全自动生物样品组分分选装置。

背景技术

生物样品(如血液、尿液、组织液)中通常含有多种组分，在多数情况下，我们希望收集其中的一种或几种组分用于进一步的分析，特别是一些稀有组分，必须要通过分离并富集才能进行下一步的研究。在免疫学领域、肿瘤学领域经常会依赖于外周血样品或相关组织的细胞悬液来获得某些特定细胞或蛋白，从而对这些样品进行分析或诊断。

采用免疫方法来识别和分选样品中的目标组分是目前常用的收集手段。在阳性分选技术中，可利用抗体标记将所需的组分(如细胞)从未标记或不需要的组分中分离出来；在阴性分选技术中，可利用抗体标记将不需要的组分移除出去。免疫吸附技术在临床上和研究中受到欢迎，但抗体需要依赖于一个载体来实现吸附分离的作用，该载体可以是吸附柱、吸附表面或磁性颗粒等。

免疫磁珠是近年来发展起来的一项新的免疫学技术，它将固化试剂特有的优点与免疫学反应的高度特异性结合于一体，以免疫学为基础，在外加磁场的吸引下可做定向移动，从而达到分离，检测，纯化基因、蛋白质、细胞、微生物等的目的。但是其仅可应用于识别标记确定的组分的分选，实际上还有很多未表达相关标记，却不应被排除，有待进一步研究的组分难以通过免疫磁珠法来分选获得。

密度分离也是一种常用的生物样品组分分选方法，其原理是利用样品中不同组分具有的不同密度，通过密度梯度分离液来达到分离的作用。但是该方法不像免疫方法那样具有高度特异性，特别在血液组分分选的应用中可作为一种阴性分选的手段。

无论是阳性分选还是阴性分选都各自有其优势和劣势，如能将两者结合使用可以从不同的角度对同一样品进行全面的分析，因此，本领域技术人员需要开发一种能实现阴阳分选结合的分选装置，使分选获得的组分能满足不同研究的不同需求。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供了一种全自动生物样品组分分选装置,该装置结合了阳性和阴性两种分选技术，其包括：

离心平台，用于阳性和/或阴性分选中的离心步骤；

试剂储存平台，用于存放阳性和/或阴性分选中所用到的各种试剂；

废料收集平台，用于收集阳性和/或阴性分选过程中的废弃物；

磁收集部件，用于在阳性分选中吸附纳米磁颗粒；

转运部件，用于转运样品、废弃液、磁收集部件及各种试剂；

转运头储存平台，用于存放转运中所用到的转运头耗材；

该分选装置具有合理的布局和紧凑的结构。

上述全自动生物样品组分分选装置还包括光感识别部件，用于在密度梯度离心阴性分选中光感识别所需层。

在本发明的一种优选实施方式中，所述磁收集部件为磁棒，且所述全自动生物样品组分分选装置还包括磁棒储存平台，用于存放磁棒以供使用。如本领域技术人员所知，所述磁棒通过插入样品中孵育来吸附结合有目标组分的纳米磁颗粒，通常对吸附后的目标组分需要进行染色处理，因此在本发明的一种优选实施方式中，该全自动生物样品组分分选装置还包括磁棒染色平台，该磁棒染色平台包括：

磁棒支撑架，用于保持所述磁棒竖直摆放；

染色架，用于摆放染色试剂；

清洗架，用于摆放清洗试剂；

三者被设置在同一条直线轨道上，其中所述染色架和所述清洗架可沿所述直线轨道移动，所述磁棒支撑架离所述直线轨道的高度可调；或所述磁棒支撑架可沿所述直线轨道移动且离所述直线轨道的高度可调；又或三者均可沿所述直线轨道移动且离所述直线轨道的高度可调。在本发明的一种优选实施方式中，所述染色架和所述清洗架被设置在同一个架子上，形成洗染架。

进一步，所述磁棒支撑架上设置有多个插孔，用于磁棒的插放；且所述磁棒的上部设置有卡位部件，用于将所述磁棒在竖直方向上固定在所述磁棒支撑架上。

进一步，所述染色试剂的试剂瓶/管在工作时为敞口设置；所述清洗试剂的试剂瓶/管在工作时也为敞口设置。

在本发明的一种实施方式中，所述磁棒的染色步骤为：

1)将吸附有结合了目标组分的纳米磁颗粒的磁棒插入磁棒支撑架；此时该支撑架远离所述直线轨道；

2)移动所述清洗架至磁棒支撑架下方；

3)下调磁棒支撑架的高度，使磁棒的吸附部位浸没入清洗试剂中；

4)上下移动并不断旋转磁棒以清洗杂质；

5)清洗完成，上调磁棒支撑架的高度；

6)移开所述清洗架，同时移动所述染色架至磁棒支撑架下方；

7)下调磁棒支撑架的高度，使磁棒的吸附部位浸没入染色试剂中孵育一段时间；

8)孵育过程中不断旋转磁棒以充分染色；

9)孵育完成，上调磁棒支撑架的高度；

10)移开所述染色架，染色完成。

染色前，上述2)-5)的清洗步骤可根据情况有所取舍，染色完成后，也可采用上述2)-5)的清洗步骤进行清洗，且根据需要可重复多次，以彻底清洗杂质或清除多余的染色剂；此外步骤6)-10)的染色步骤也可重复进行多次。

染色后按常规的方法，可以将被吸附的目标组分洗脱下来，再进行后续操作。

优选地，所述磁棒具有捕获窗，该捕获窗由透磁材料制成，磁芯产生的磁场可透过该窗口吸附磁性颗粒，除捕获窗以外的部分由拒磁材料制成，该材料可屏蔽磁芯产生的磁场，从而使磁性颗粒聚集在捕获窗的位置便于后续操作。

本发明提供了一种更佳的方案，即在本发明的磁棒结构中增加磁套的设置，所述磁套套在所述磁棒的外部，类似于笔套，其本身不具有磁性，该磁套可在组分染色后取下，并直接用于后续操作。

优选地，所述磁套由透明或半透明材料制成，便于后续的观察。

在本发明的较佳实施方式中，所述转运部件包括试剂转运部件和磁棒转运部件，试剂转运部件用于转运各种试剂，磁棒转运部件用于转运和旋转磁棒。

进一步，所述转运部件可以是旋转式或滑动式的。

在本发明的一种优选实施方式中，所述试剂转运部件和磁棒转运部件被滑动固定在同一套空间轨道上，且两转运部件可沿该轨道在三维立体空间中移动，移动面覆盖整个装置的操作面。

为了使运行距离最小化，本发明的优选排布方式为所述试剂储存平台、废料收集平台、转运头储存平台、磁棒储存平台被设置在所述全自动生物样品组分分选装置的中部，所述离心平台和所述磁棒染色平台被分别设置在前述平台的两边。该装置的样品离心步骤和染色步骤可同时进行，节省了空间和时间。

在本发明的另一较佳实施方式中，所述转运部件包括：第一转运部件，用于转运样品管中的废弃液，该转运部件也可被称为样品转运部件；第二转运部件，用于转运包含带抗体的纳米磁颗粒的组分捕获试剂及与组分捕获步骤相关的其它试剂，该转运部件也可被称为捕获转运部件；第三转运部件，用于转运和移动磁棒，该转运部件也可被称为磁棒转运部件；第四转运部件，用于转运染色试剂及与染色步骤相关的其它试剂，该转运部件也可被称为染色转运部件。第一转运部件和第二转运部件为旋转式，第三转运部件和第四转运部件为滑动式，其中所述第三转运部件和第四转运部件的移动平面高于所述第一转运部件和所述第二转运部件的移动平面。此种设计可以同时转运不同的试剂，提高运行的效率。

进一步，本发明所述全自动生物样品组分分选装置还包括细胞计数部件、样品条码扫描部件、搅拌棒储存平台等。

本发明所述全自动生物样品组分分选装置具有以下有益技术效果：

1、本发明实现了目标物质的阳性分选与阴性分选的结合，使两种分选的结果可同时应用于同一个样本，相互验证，取长补短，从而获得更精确的检测结果；

2、阴性分选可获得不表达标志物的相似密度的目标组分，从而扩大了研究的范围，提供了产生更丰富的研究成果的可能性；

3、本发明提供的分选仪具有合理的布局和紧凑的结构，并提供了较佳的操作流程，从而使样品的分选过程尽可能地流畅和高效；

4、本发明实现了生物样品阳性和阴性分选、染色全程自动化的过程；

5、本发明的磁棒采用磁套的设计，使洗脱步骤得以省略，减少了目标组分的损失，简化了流程，缩短了时间。

6、本发明适用于生物样品中稀有组分的分选，如外周血样品中循环肿瘤细胞的阳性和阴性分选。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明分选装置的一个较佳实施例的平面结构示意图；

图2是本发明分选装置的另一较佳实施例的平面结构示意图；

图3是本发明中磁棒的一个较佳实施例的结构示意图；

图4是本发明中磁棒的另一较佳实施例的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示为本发明的全自动生物样品组分分选装置的一种较佳实施例的俯视结构示意图，该分选装置包括离心平台1、试剂储存平台2、废料收集平台3、转运头储存平台4、磁棒储存平台5、磁棒支撑架6、洗染架7、搅拌棒储存平台8、三维直线轨道9和直线轨道10，三维直线轨道上设置有磁棒转运部件11-1和试剂转运部件11-2，所述磁棒转运部件11-1和试剂转运部件11-2可沿轨道在X-Y-Z的三维立体空间中移动，其移动面覆盖操作平面，磁棒转运部件11-1负责磁棒12和搅拌棒的转运、旋转和上下移动，直线轨道10用于染洗架7的移动。本装置还包括细胞计数平台13，当本装置用于血液样品中细胞组分的分选时可进行细胞计数。

实施例2

如图2所示为本发明的全自动生物样品组分分选装置的另一种较佳实施例的俯视结构示意图，该装置以中间的滑动轨道为界分为两个主体结构，其中左边为离心区，右边为染色和读数区，图中所示装置可同时进行12个样本的分选。从图中可知，该分选装置包括离心平台1、第一试剂储存平台2-1、第二试剂储存平台2-2、第一废料收集平台3-1、第二废料收集平台3-2、第一转运头储存平台4-1、第二转运头储存平台4-2、磁棒储存平台5、磁棒支撑架6、染色架7、清洗架8、三维直线轨道9和直线轨道10、第一转运部件11-1、第二转运部件11-2、第三转运部件11-3、第四转运部件11-4、磁棒12、计数平台13；其中所述离心平台1内设置有光感识别部件(图中未示出)；所述第一转运部件11-1和第二转运部件11-2为旋转式，它们对应使用第一废料收集平台3-1和第一转运头储存平台4-1；所述第三转运部件11-3和第四转运部件11-4为滑动式，并共用同一套滑动轨道，它们对应使用第二废料收集平台3-2和第二转运头储存平台4-2；且所述第一转运头储存平台4-1、第二转运头储存平台4-2、磁棒储存平台5、计数平台13均设置在滑动轨道上，从而可沿轨道移动；所述第一试剂储存平台2-1内存放离心步骤试剂，所述第二试剂储存平台2-2内存放染色步骤试剂。本发明的部件排布方式不唯一，优选为将离心区与染色区分列在磁棒转运部件两侧的排布方式，但是其它能够使其结构紧凑的排布方式也是可行的。

该分选仪由第一转运部件11-1吸取离心平台样品管中的废弃液，由第二转运部件11-2吸取第一试剂储存平台2-1内的CTC捕获试剂和缓冲液等，由第三转运部件11-3负责磁棒7的转运、旋转和上下移动，该转运部件具有沿分选仪台面长轴的滑动轨道12和沿分选仪台面短轴的滑动轨道，可实现分选仪台面面积的全覆盖，由第四转运部件11-4吸取第二试剂储存平台2-2内的染色试剂和缓冲液等，该转运部件与第三转运部件11-3共用滑动轨道。

实施例3

本实施例提供了一种磁棒，该磁棒11的结构如图3所示，其包括插杆111、磁芯112和磁套113，所述磁套113像笔套一样套在所述插杆111的外部，并将磁芯112包裹在其内，在磁套113上设置有捕获窗114，磁芯112对应捕获窗114的面为磁场发射面，磁场可透过该窗口向外发散，磁芯112的其它面均不向外发射磁场，其它面均被软磁材料包裹，从而使捕获试剂中的纳米磁性颗粒聚集在捕获窗114内，当带有目标CTC的纳米磁性颗粒被捕获收集后，只需将插杆111从磁套113内抽出，即可直接对捕获窗114上的细胞进行下一步的研究，该捕获窗被设计为透明的，可便于进一步地固定和观察收集细胞。此外，插杆111的上端还设置有凸起115，作为卡位部件，用于将该磁棒固定悬挂于磁棒支撑架上。

实施例4

本实施例提供了另一种磁棒的设计，如图4所示，本实施例中的磁棒11也具有插杆111、磁芯112和磁套113，在磁套113上设置有捕获窗114，结构与实施例3中类似，所不同的是其捕获窗114是设置于磁棒的底端，该其磁芯释放磁场的面也为底面。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种全自动生物样品组分分选装置，其特征在于包括：

离心平台，用于阳性和/或阴性分选中的离心步骤；

试剂储存平台，用于存放阳性和/或阴性分选中所用到的各种试剂；

废料收集平台，用于收集阳性和/或阴性分选过程中的废弃物；

磁收集部件，用于在阳性分选中吸附纳米磁颗粒，所述磁收集部件为磁棒；

转运部件，用于转运样品、废弃液、磁收集部件及各种试剂；

转运头储存平台，用于存放转运中所用到的转运头耗材；

光感识别部件，用于在密度梯度离心阴性分选中光感识别所需层；

磁棒储存平台，用于存放磁棒；

还包括磁棒染色平台，所述磁棒染色平台包括：

磁棒支撑架，用于保持所述磁棒竖直摆放；

染色架，用于摆放染色试剂；

清洗架，用于摆放清洗试剂；

三者被设置在同一条直线轨道上，其中所述染色架和所述清洗架可沿所述直线轨道移动，所述磁棒支撑架离所述直线轨道的高度可调；或所述磁棒支撑架可沿所述直线轨道移动且离所述直线轨道的高度可调；又或三者均可沿所述直线轨道移动且离所述直线轨道的高度可调。

2.如权利要求1所述的全自动生物样品组分分选装置，其特征在于所述转运部件包括试剂转运部件和磁棒转运部件。

3.如权利要求1所述的全自动生物样品组分分选装置，其特征在于所述磁棒具有捕获窗，使磁性颗粒聚集在捕获窗的位置。

4.如权利要求1所述的全自动生物样品组分分选装置，其特征在于所述磁棒具有非磁性的磁套。

5.如权利要求1所述的全自动生物样品组分分选装置，其特征在于所述试剂储存平台、废料收集平台、转运头储存平台、磁棒储存平台被设置在所述全自动生物样品组分分选装置的中部，所述离心平台和所述磁棒染色平台被分别设置在前述平台的两边。

6.如权利要求1所述的全自动生物样品组分分选装置，其特征在于所述转运部件包括：第一转运部件，用于转运样品管中的废弃液；第二转运部件，用于转运包含带抗体的纳米磁颗粒的组分捕获试剂及与组分捕获步骤相关的其它试剂；第三转运部件，用于转运和移动磁棒；第四转运部件，用于转运染色试剂及与染色步骤相关的其它试剂。