CN111487427A - 用于防止在自动化样品处理期间的冲片损失的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于防止在自动化样品处理期间的冲片损失的方法和系统。用于冲出用于生物样品的多孔基体的片件的自动化方法和系统包括：将多孔基体装载在包括模和开口的支承件上；使容器支承件至少沿z方向移动，以相对于支承件定位容器，使得容器中的开口与支承件中的开口对准且大致齐平；促动冲头，使得冲头穿过模，从而从多孔基体冲出片件；以及促动顶推杆，以从多孔基体支承件顶推冲压片件并顶推到与支承件中的开口对准的容器内。

Description

用于防止在自动化样品处理期间的冲片损失的方法和系统
本申请是于2010年12月2日提交的已进入中国国家阶段的PCT专利申请(中国国家申请号为201080054708.5，国际申请号为PCT/EP2010/068682，发明名称为“用于防止在自动化样品处理期间的冲片损失的方法和系统”)的分案申请。
技术领域
本发明大体上涉及用于防止在自动样品处理期间的冲片(punch)损失的方法和系统。
背景技术
诸如纤维素基质的多孔基体(例如从Whatman可得的31 ETF、FTA和FTA洗提卡)通常用于储存诸如血液的生物样品。这些卡的新应用领域为制药产业，制药产业使用这些卡储存来自药物代谢动力学研究和毒物代谢动力学研究的干血样。当要分析在干血点中的药物或药物代谢物的量时，当前方法要求使用者从卡切出样品，通常是直径为1-6 mm的圆，将切割圆片置于带有提取液的小瓶或孔(well)内，并且然后摇晃/旋摇设定的时间段。继而移除提取液并使用诸如LC-MS的方法进行分析。
制药产业期望每天处理大量样品并因此正在寻找使该处理自动化的途径。当前圆片切割和提取的工作流程在面临自动化的挑战时存在若干问题。主要问题来自于切割步骤。小的切割圆片非常容易受到静电或甚至微风的影响。存在切割圆片在切割步骤期间或者在切割圆片的运输期间损失的许多报道。目前，样品圆片由于诸如静电和气流的因素而损失。例如，静电荷可能在塑料多壁板或管中聚集，导致圆片粘附于板或管壁。圆片有时粘附于冲压装置，或者以后在处理中，圆片有时粘附于液体处理探针，当从孔抽出探针时，圆片意外从孔中移除。
当前市场上的器械集中于通过减小系统(封闭系统)中的气流量并添加防静电装置(诸如增湿器)来减小样品圆片损失。
自动化冲压系统通常使用板处理系统(或管带(tube strip)处理系统)，系统将板/管定位在静止冲压机下方，使得每个样品圆片落入不同的孔/管内。然而，这些板处理系统仅沿两个方向(向前和向侧面)移动。这种类型的系统在冲压装置的底部与96-孔板的顶部之间留下了间隙。该间隙在这种系统中是必要的，因为板的顶部否则将在其从一个孔到另一个孔侧向移动时刮擦冲压装置的底部。
已试图使用经改造的板封盖来将冲片保持在孔内，例如，通过在每个孔的封盖上设置小齿。然而，这种改造不允许液体随后轻松地添加到孔内。这种改造也不允许冲片一旦被插入孔内之后从孔内移除或者另外在孔内移动，而这对于一些提取方法来说很重要。为了在96-孔板上使用，改造其它类型的板封盖以防止液体从孔逸出。这些封盖是薄膜，其带有切割到其内的狭缝以防止蒸发并允许小型缓慢移动的探针，诸如移液器尖端或液体处理探针进入孔。然而，这些薄膜相当僵硬并意图在从孔抽出移液器时完全再密封。这种封盖不允许在不导致冲片挂在或者另外粘附于封盖或顶推装置的顶侧的情况下将冲片插入容器内或者另外在容器内移动，并且必然将要求移液器添加任何液体到孔内或者从孔除去任何液体，以便破坏密封的狭缝。
发明内容
本发明的自动化方法和系统大体上涉及通过确保样品圆片首先进入孔内，并且通过确保即使存在静电或气流冲片也保留在孔内而防止样品圆片损失。
用于冲出用于生物样品的多孔基体的片件的本发明的自动化系统的一个实施例包括：冲压机；具有截面尺寸的顶推杆；多孔基体支承件，其带有大于冲头的截面尺寸的开口；一个或多个样件(sample piece)容器；以及处理子系统，其沿x、y和z方向移动并使容器中的一个或多个中的开口与支承件中的开口大致齐平地对准。样件容器可座置在处理子系统上并沿x、y和z方向随处理子系统移动。基体支承件可与处理子系统成固定关系并随处理子系统沿x、y和z方向移动。
冲压机可包括冲头，并且多孔基体支承件可包括与冲头相对应的模。在至少一个实施例中，冲压机具有顶推杆移动通过的内管状孔。
冲模可具有比顶推杆的截面尺寸大的截面尺寸，其中顶推杆在处于延伸位置时具有位于远侧的端部，该端部定尺寸成在与支承件中的开口对准时穿过多孔基体支承件中的开口并进入该容器中的一个的开口。
容器可包括多孔板上的孔，并且多孔板可座置在处理子系统上。多孔板包括多个孔，诸如但不限于九十六个(96)孔。容器还可包括座置在处理子系统上的一个或多个小瓶。
样品容器还可包括多个封盖翼片(flap)，封盖翼片包括具有低模量和固有的高柔性的薄膜材料。封盖翼片可向内弯曲并在封盖中形成低阻力开口。薄膜材料可具有约等于或小于100微米厚的厚度，并且可包括但不限于聚酯、聚丙烯以及聚酯/聚丙烯层压件中的一个或多个。例如，在一个实施例中，薄膜材料具有约等于或小于65微米的厚度。
用于冲出用于生物样品的多孔基体的片件的自动化方法的一个实例包括：将多孔基体装载在包括模和开口的支承件上；使容器支承件至少沿z方向移动，以相对于支承件定位容器，使得容器中的开口与支承件中的开口对准且大致齐平；促动冲头，使得冲头穿过模，从而从多孔基体冲出片件；促动顶推杆，以从多孔基体支承件顶推冲压片件并将冲压片件顶推到与支承件中的开口对准的容器中；并且按需要至少重复步骤b至d。顶推冲压片件可包括至少使顶推杆的位于远侧的端部在与支承件中的开口对准且齐平时延伸通过多孔基体支承件中的开口并进入该容器中的一个的开口。冲压片件可以包括生物样品的一部分。容器可座置在处理子系统上并沿x、y和z方向随处理子系统移动。基体支承件可与处理子系统成固定关系并随处理子系统沿x、y和z方向移动。
容器可包括多孔板上的孔，该多孔板座置在沿x、y和z方向移动的处理子系统上。容器还可包括例如座置在处理子系统上的一个或多个小瓶。
该方法中使用的样品容器还可包括多个封盖翼片，封盖翼片包括具有低模量和固有的高柔性的薄膜材料并可向内弯曲以在封盖中形成低阻力开口。薄膜材料可具有约等于或小于100微米的厚的厚度，并且可包括但不限于聚酯、聚丙烯以及聚酯/聚丙烯中的一个或多个。例如，在一个实施例中，薄膜材料具有约等于或小于65微米的厚度。
附图说明
当参照附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其它特征、方面和优点将变得更好理解，其中全部附图中相同附图标记表示相同零件，其中：
图1是用于防止冲片损失的本发明的系统的实施例的透视图；
图2是用于防止冲片损失的本发明的系统的另一实施例的透视图；
图3A-3C是在逐步使用阶段中的图1或图2中所示的系统的实施例的剖面图。图3A示出了在多孔基体被装载到装置中之后的系统。图3B示出了正被冲压的多孔基体。图3C示出了正被顶推到容器内的冲压圆片；
图4A是容器的封盖翼片的实例的顶视图，且图4B是两个容器的剖面图，示出了当图4A的封盖翼片朝容器底部向内弯曲时的封盖翼片；
图5A和图5B是用于容器封盖的切割方案的两个非限制性实例的顶视图；
图6是本发明的系统的实施例的示意性剖面图；并且
图7A-7F是示出了在逐步作用阶段中的图6的系统的实施例的示意性剖面图。
具体实施方式
本发明的方法和系统大体通过防止已从初始样品基质切割的小圆片的损失而防止在处理诸如干血点的样品时的样品损失。这些方法和系统能够并入设计为使从诸如纤维素基质或聚合物膜片的载体基体上的干燥样品切割圆片自动化的其它系统中。
例如，在一些样品，诸如纤维素卡上的干血点的制备期间，切出小冲片(直径为1-6mm)并将其安放在孔板或管内用于随后处理。方法和系统的实施例中的一个或多个使用z轴运动来将接收管或孔板直接安放在冲压设备下方并与之接触。方法和系统还可使用经过改造的孔板封盖和与这种经过改造的孔板封盖相适应的冲压和顶推方法来在一旦冲片放入孔后进一步防止冲片离开孔。
图1中大体示出并表示为系统10的系统的非限制性的实施例包括顶部冲压机12、顶推杆组件14、孔板或管带16、以及沿x、y和z方向移动的板/管处理子系统18。孔板可包括多个孔，诸如但不限于，孔板16中的九十六(96)个孔。容器还可包括座置在处理子系统上的一个或多个小瓶。
系统10还包括支承多孔基体20(例如FTA卡)的模组底部22以及底部冲模24。模组顶部28支承由顶推杆气缸30驱动的顶推杆组件14。主活塞杆26由主气缸驱动，并在冲压操作期间延伸和缩回。在此实施例中，样件容器是孔板中的孔并座置在处理子系统18上，并且沿x、y和z方向随处理子系统移动。通过除了x和y方向之外还沿z方向移动，处理子系统允许每个容器中的开口与模组底部中的开口对直且与其大致齐平地安放，模组底部同样与顶推杆、顶部冲压工具和底部冲模相对应。这种对准允许冲片或多孔基体的片件在从多孔基体被切出之后下落和/或进一步直接顶推到给定的容器或孔内，而不存在冲片意外落入邻近孔内的风险。
该冲压机可包括冲头，诸如顶部冲压工具12，并且多孔基体支承件，诸如模组底部22可包括与冲头相对应的模(例如底部冲头24)。在此实施例中，该冲压机具有内管状孔，顶推杆如图3A中所示穿过该孔相对于冲压机移动。冲模具有与冲头的截面尺寸相对应的截面尺寸，其中顶推杆在位于延伸位置时具有端部，该端部位于顶部冲压工具组件的远侧，并且定尺寸成在与支承件中的开口对准时穿过顶部冲压工具的管状孔并从而穿过多孔基体支承件中的开口，并且进入该容器中的一个的开口。
该系统的另一实施例在图2中大体示出并表示为系统50。在系统50中，基体支承件连同冲压和顶推机构构成处理子系统52并与其成固定关系，并因此随处理子系统沿x、y和z方向移动。通过除x和y方向之外还沿z方向移动，处理子系统的该实施例使模组底部随顶推杆、顶部冲压工具和底部冲模一起移动，使得对应的开口与多孔基体冲压片件将落入其中的给定容器中的开口对准。类似地，这种对准允许冲片或多孔基体的片件在它从多孔基体被切出之后下落和/或进一步直接顶推进给定的容器或孔内，而不存在冲片意外落入邻近孔内的风险。
图3A至图3C示出了在逐步使用阶段中的图1或图2中所示的系统的实施例。图3A示出了在多孔基体被装载在装置中之后的系统。主活塞延伸且顶推活塞缩回。图3B示出了正被冲压的多孔基体。主活塞缩回且顶推活塞缩回。图3C示出了正被顶推到容器内的冲压圆片。主活塞缩回且顶推活塞延伸，将冲压片件推入与多孔基体支承件中的开口对准的容器中的开口内并通过该容器中的开口。
如图4A和4B所示，样品容器还可具有封盖60，封盖60包括多个封盖翼片，封盖翼片包括具有低模量和固有的高柔性及低阻力的薄膜材料。这种特性取决于它们的程度可产生朝容器的底部或内侧向内弯曲的封盖翼片，诸如图4A和4B中所示的翼片62。图4A是封盖翼片的顶视图，由于它们的低模量和/或厚度，封盖翼片取决于所使用的材料和材料的厚度而朝各容器66的底部自然向内下垂，从而在封盖中形成小开口64，冲压片件能够穿过该开口64落入容器内或者另外由顶推杆推入容器内。薄膜材料可具有约等于或小于100微米厚的厚度，并且可包括但不限于聚酯、聚丙烯以及聚酯/聚丙烯层压件中的一种或多种。例如，在一个实施例中，薄膜材料具有约等于或小于65微米的厚度。材料的厚度将取决于所使用的材料的类型。材料的模量越高，用于实现对冲压片件落入容器内和/或对顶推杆提供低阻力的封盖翼片的材料的厚度就将越薄。
如果低模量和柔性足够低，则在给定实施例,诸如图4A和图4B所示的实施例中，为使翼片向内弯曲，这种翼片将不仅允许冲压片件易于通过由向内弯曲的翼片形成的开口落入与多孔基体支承件中的开口对准的容器内，而且创造向内定向的边缘，该边缘在一旦冲压片件落入容器内或者由顶推杆推入容器内便防止冲压片件意外从容器逸出。由向内弯曲的封盖翼片形成的开口的大小可与顶推杆的远端和/或冲压片件的大小相对应。术语“对应”不必意味着大小相等，其意味着上述大小应该对应使得各种构件的尺寸最适于将冲压片件插入容器内，并且一旦冲压片件插入便又将冲压片件保留在容器中。
除薄膜材料的类型和厚度之外，例如可通过翼片的狭缝或切口构型来改变由向内弯曲的封盖翼片创造的开口的大小。图5A和图5B示出了用于封盖翼片的狭缝构型的两个非限制性的实例。这些构型被示出为好像封盖翼片在它们被允许下垂或者另外朝容器底部向内弯曲之前位于平坦表面上。
用于冲出用于生物样品的多孔基体的片件的自动化方法的一个实例例如在图7A至图7F中示出并且使用在图6中大体示出并表示为系统80的系统的实施例，该方法包括：将多孔基体82(例如FTA卡)装载在包括模84和开口86的支承件83(例如，模板)上(图7A) ；使容器支承件88至少沿z方向移动，以相对于支承件83定位容器(例如孔板中的孔)，使得容器中的开口90与支承件中的开口对准且大致齐平(图7B)；促动冲头92使得冲头穿过模84，从而从多孔基体冲出片件(图7C)；促动顶推杆94以从多孔基体支承件顶推冲压片件并将冲压片件顶推到与支承件中的开口对准的容器96内(图7D)；并且按需要至少重复步骤b至d，在每次冲压之后使冲压机和顶推杆缩回(图7E)。顶推冲压片件可以包括至少使顶推杆的位于远侧的端部在与支承件中的开口对准且齐平时延伸通过多孔基体支承件中的开口并进入该容器中的一个的开口(图7D)。冲压片件可包括生物样品的一部分。容器可座置在处理子系统上并沿x、y和z方向随处理子系统移动。基体支承件可以可选地或者另外与处理子系统成固定关系并随处理子系统沿x、y和z方向移动。
类似地，容器可包括多孔板上的孔，该多孔板座置在沿x、y和z方向移动的处理子系统上。容器还可包括例如座置在处理子系统上的一个或多个小瓶。
类似地，该方法中使用的样品容器也可具有封盖，该封盖包括具有低阻力的多个封盖翼片使得冲压片件能够落入容器内或者另外由顶推杆推入容器内。
冲压机切出包含干样品的限定面积的基体。方法和系统中使用的冲压机可以是模具式冲压机、圆形刀片、激光切割机或其它适当的切割装置。通常，顶推杆有助于确保切割圆片进入接收孔/管。如果切割圆片还没有进入孔/管，则顶推杆将切割圆片从其切割后位置推入孔/管内。
作为可使用方法和系统的应用的一个实例，模具式冲压机从通常用于法医测试的纤维素卡上的干血点切出圆片。切割前，使孔板抵靠冲压机的模向上移动使得孔的边沿触靠模。处理子系统使多孔板沿多个轴线(例如x、y和z)移动。x和y运动轴线允许各孔/管与冲压机的中心轴线对准。z运动轴线允许板/管被向上推动直到触靠冲压平台的底部。在切割圆片后，圆片被限制在孔的正上方和孔内的区域。这确保了在切割步骤期间切割圆片不会落入错误的孔内。在此实例中使用1.75 mm直径的顶推杆以推动仍可能存在于支承件的开口内或容器的封盖上的切割圆片，因为圆片由于诸多原因而未自然落入容器中的孔内。
在系统和方法的一个实施例中，容器封盖中的开口在冲片或顶推杆通过/抵靠该开口按压时变形以允许进入。顶推杆推动切割圆片经过封盖的开口和任何变形的边缘。该顶推杆具有比切割圆片小的直径，因此在变形状态下，封盖仍触靠冲片/顶推杆且因此将在顶推杆缩回时“刮掉”粘附于顶推杆上的任何切割圆片。在移除冲片/顶推杆时，密封回到其初始构型。切割圆片自身不会对开口施加足以迫使其变形的力。因此，切割圆片不会由于诸如静电、气流、动量或振动的影响而离开孔。
可通过各种手段将封盖或封盖翼片施加到容器或孔板。例如，可使用热密封将封盖固定在容器或孔板上。其它实例包括但不限于预先切割的盖垫或定型粘合密封件(例如在孔上方无粘合剂的情况下)。容器封盖和封盖翼片还与任何下游液体处理步骤相适应。对于标准液体处理探针或移液器尖端，开口将变形。也可以在管或管带上使用覆盖物。
各种开口以及冲压片件的大小和形状与方法和系统相适应，并且将取决于给定的应用或用途。
本发明的方法和系统可以与分析系统结合(例如内嵌)使用，这些分析系统基于许多不同的目的，诸如但不限于免疫测定(例如，为了确定成分的有无)、使用UV探测的液体层析(例如为了将成分定性和定量)、使用质谱分析法的液体层析(例如为识别成分和/或将成分定量)和用于DNA分析的聚合酶链反应(PCR)而分析样品和从多孔基体上的样品提取的材料。该方法和系统可适合于高生产量应用。
虽然本文仅示出和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员将想到许多改造和变更。因此，应当理解所附权利要求意图涵盖属于本发明的真实精神范围内的所有这种改造和变更。

Claims (25)

1.一种用于冲出用于生物样品的多孔基体的片件的自动化系统，包括：
冲压机；
具有截面尺寸、长度和远端的顶推杆；
多孔基体支承件，其带有大于所述顶推杆的截面尺寸的开口；
多个样件容器，其中每个样件容器具有开口；以及
处理子系统，其沿x、y和z方向移动并使所述容器中的一个或多个中的开口与所述支承件中的开口大致齐平地对准，所述样件容器设置在所述多孔基体支承件下方，由此使得所述顶推杆、所述多孔基体支承件中的开口和所述多个样件容器在所述z方向上彼此竖直对齐；
其中，连同所述样件容器的开口，所述顶推杆的长度被配置成使得当处于被促动位置时所述顶推杆的远端延伸到所述容器的开口内，并且所述样件容器中的一个或多个座置在所述处理子系统上，并随所述处理子系统沿所述x、y和z方向移动；
其中，所述冲压机包括冲头并且所述多孔基体支承件包括与所述冲头相对应的模，所述容器是孔板，并且所述系统被配置成使得孔的边沿触靠所述模；并且
所述样品容器包括多个封盖翼片，所述封盖翼片包括具有低模量和固有的高柔性的薄膜材料。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述基体支承件与所述处理子系统成固定关系并随所述处理子系统沿所述x、y和z方向移动。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冲压机具有所述顶推杆移动通过的内管状孔。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冲模具有与所述冲头的截面尺寸相对应的截面尺寸。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容器中的一个或多个包括在多孔板上的孔。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多孔板座置在所述处理子系统上。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述多孔板包括至少九十六(96)个孔。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述容器中的一个或多个包括小瓶。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述小瓶座置在所述处理子系统上。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述封盖翼片向内弯曲并在所述封盖中形成低阻力开口。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述薄膜材料具有约等于或小于100微米厚的厚度并且包括聚酯、聚丙烯和聚酯/聚丙烯中的一种或多种。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述薄膜材料具有约等于或小于65微米的厚度。
13.一种用于冲出用于生物样品的多孔基体的片件的自动化方法，包括：
a. 将所述多孔基体装载在包括模和开口的支承件上；
b. 使包括多个容器的容器支承件至少沿z方向移动，以相对于所述支承件定位所述容器中的一个，使得所述容器中的开口与所述支承件中的开口对准且大致齐平，所述容器支承件被配置成沿x、y和z方向移动，其中每个容器被配置成仅接收基体的一个片件，所述容器中的一个或多个包括在多孔板上的孔，并且使得孔的边沿触靠所述模，所述样品容器包括多个封盖翼片，所述封盖翼片包括具有低模量和固有的高柔性的薄膜材料；
c. 促动冲头使得所述冲头穿过所述模，从而从所述多孔基体冲出片件；
d. 促动具有远端的顶推杆，以从所述模直接顶推所述冲压片件并顶推到与所述支承件中的开口对准的所述容器内，由此使得所述顶推杆的远端延伸过所述开口以便将所述冲压片件放置到所述容器的内部中；并且
e. 按需要至少自动重复步骤b至d。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述冲压片件包括所述生物样品的一部分。
15.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述容器中的一个或多个座置在处理子系统上，并随所述处理子系统沿所述x、y和z方向移动。
16.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述基体支承件与所述处理子系统成固定关系并随所述处理子系统沿所述x、y和z方向移动。
17.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述冲头具有所述顶推杆移动通过的内管状孔。
18.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述模具有与所述冲头的截面尺寸相对应的截面尺寸。
19.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多孔板座置在沿x、y和z方向移动的处理子系统上。
20.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多孔板包括至少九十六(96)个孔。
21.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述容器中的一个或多个包括小瓶。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述小瓶座置在沿x、y和z方向移动的处理子系统上。
23.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述封盖翼片向内弯曲并在所述封盖中形成低阻力开口。
24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述薄膜材料具有约等于或小于100微米厚的厚度并且包括聚酯、聚丙烯和聚酯/聚丙烯中的一种或多种。
25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述薄膜材料具有约等于或小于65微米的厚度。
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