CN116034260A - 具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器和制备组织样品的方法 - Google Patents

Abstract

一种生物样品均化器，带有产生往复运动用于样品破碎的直接驱动电机，随后连续旋转以离心分离组织样品并进行碎片分离。所述均化器包括：电机、多个样本容器、用于安装样本容器的框架。该直接驱动电机产生恒定的加速度/减速度来驱动平台产生水平往复运动。安装在框架上的多个容置槽，用于容置装有珠子和组织样本的多个样本容器。该样本容器中的珠子对组织样本产生混合作用，使样本完全解离。随着连续旋转产生的离心力，精细解离的溶液从碎片中分离出来。

Description

具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器和制备组织样品的方法

技术领域

本发明涉及用于处理生物材料样品的组织均化器。具体涉及一种组织均化器，其可先预备完全破碎的组织样品，接着使碎片从完全破碎的组织样品中连续分离而没有任何破碎。

发明背景

分子诊断学是发展变化且具有变革性的。其为许多疾病状态的研究和治疗带来了深刻的了解，从而彻底改变了卫生保健。分子诊断学检测和测量遗传物质的存在，包括与特定健康状况或疾病相关的DNA、RNA或蛋白质。组织样品是一种常用的生物样品，用于众多应用的遗传物质的制备，例如疾病诊断和治疗、癌症研究、生物标记研究、药物开发等。

开发一种简单高效的组织样品制备方法，用于递送高质量遗传物质，一直是人们不断的追求。

生物组织样品的处理通常通过机械破碎组织来完成，以获得所需的小片样品或甚至单个细胞，接着这些处理后的样品或细胞通过酶消化来裂解，用于DNA、RNA或蛋白质的提取和纯化。通常，酶消化的效率和效果与组织-酶界面的表面积成比例。在暴露于酶之前，通过机械方法切碎组织可以获得大的表面积。

一些生物样品，如细菌细胞、真菌、酵母细胞、孢子等，具有非常难以破坏且难以处理的坚固细胞膜。在DNA、RNA或蛋白质提取和纯化之前，这些样品需被解离。

美国申请(No.20060188892)公开了一种试剂盒，用于保存DNA、RNA或产生组织样品的消化溶胞产物，而不将样品均质化。该试剂盒需要使用昂贵的酶化学物质和在一定温度(如40-70℃)下进行长时间孵育。合适的容器物包括缓冲液、分解代谢酶、离子清洁剂和组织样本。容器需要复杂的一维、二维或三维摇动。该试剂盒可处理的最大组织样本量相当小，仅达10mg。因此，该试剂盒仅适用于少量的样品应用，例如诊断应用。

除了用于组织分解的化学试剂之外，用于组织分解的机械力也被使用。用于组织分离的机械力比化学试剂更快，因此通常是优选的。

美国专利(No.7611840)公开了一种用于样品组织破碎和/或细胞裂解的装置，包括：压电材料和与压电材料接触的至少第二材料；第二材料在与压电材料接触的相对侧上具有不平坦表面，该不平坦表面由二氧化硅珠层产生并接触生物样品。该压电材料由外部电压源致动以产生空化，该空化破坏组织和/或溶解细胞，特别是通过调制的交变外电压。该技术能够在非常短的时间内处理组织样本。

美国申请(No.20060188892)和美国专利(No.7611840)中的技术都有缺点，比如其装置只能处理少量样品。但是在大多数研究应用中，必须使用大量的组织样本，例如几百毫克甚至几克的样本。虽然专利(No.7611840)的处理地很快，但是该技术并不能从分解的样品中分离碎片。

为能使用大量的组织样本并减少所需的时间，美国专利(No.8,216,528)公开了一种通过粉碎方法将组织样本粉碎成小尺寸的样本处理装置。该专利中，破碎工具包括内破碎构件和外破碎构件，外破碎构件是能够在其中容置内破碎构件的管状体。该装置被构造成通过破碎工具的内破碎构件在被电机旋转的同时反复地上下运动，将组织样本(淋巴结)破碎成预定尺寸。

类似于美国专利(No.8,216,528)中的技术，美国专利(No.10,173,220)公开了一种组织均化器，其包括具有远端和近端的外壳、位于外壳远端的切割刀片、以及构造成在外壳内沿纵向轴线移动的组织致动器。该均化器的缺点是结构复杂，成本高。

美国专利(No.8,216,528)和美国专利(No.10,173,220)的技术都能够处理大量样品，但是不能将想要的解离溶液与不想要的碎片分离。

可用过滤器将碎片和解离溶液分离。美国申请(US 7,270,284 B2)公开了一种组织均化器，包括第一腔室、一对刀片、第一过滤器和第二过滤器。组织块被放置在由刀片分割的第一过滤器和第二过滤器之间，且通过第二过滤器被流体移动以产生均质化的组织块。该均化器的缺点是结构复杂，使用后不易清洗。从而可能会发生样本交叉污染。因此该组织均化器不适合用于制备少量的组织样品。

也可利用离心将碎片和解离溶液分离。美国专利(No.9962717)公开了一种系统、装置和方法，用于组合样品裂解/均化和离心以分离碎片。该装置通过使用生物和/或地质来源的样品的自动化样品研磨、均化和裂解来得到澄清的裂解物，随后通过离心操作从固相纯化上清液。两种操作(均质化和离心)都在同一样品容器和仪器中进行。然而，使用带有外摆样品架的转子时，摇动运动的轨迹或三维轨迹的二维投影会产生大量热量。较高的样品温度可能会影响生物样品的后续应用。

为了在组织分解过程中降低样品的温度，美国专利(No.9556410)公开了一种通过使用具有冷却装置的搅拌机均化工具的均化处理方式。该搅拌器的使用有许多缺点，例如，组织的温度由于组织和均化工具之间的摩擦产生的热量而升高，或者搅拌器操作过程中在均化工具内产生热量。人们担心当温度升高时，组织中所含的蛋白质会热变性。当温度升高时，DNA/RNA也会降解。因此，建议在对组织进行均质化的同时，在试管内对其进行冷却。

开发一种能够提供高质量和富集的组织样品的简化的组织样品制备方法是人们不断的追求。获得高质量组织样本而几乎没有损失(物理的或功能性的)的装置和方法也是吸引人的。

发明人观察到在样品制备领域中需要一种用于单步过程的装置，该装置具有单件设备和单个小瓶，其可以实现样品碾磨/研磨/均化/溶解和样品澄清/固相和液相分离，过程不会出现中断，也没有操作者的影响或干预。此外，随着可用的实验室工作台空间越来越稀缺，用一个单一的仪器代替常用的裂解/匀浆和离心的两个仪器，有利于实现两者的功能。

发明人观察到，由现有技术的均化装置产生的热量是由于一维产生的力。且通过使用产生恒定加速和减速的运动控制产生的二维冲击力可更有效地解离组织样本。

发明人还观察到，使用普通珠子分离生物样品时，与正常旋转电机产生的可变速度和加速度相比，若采用恒定的加速度/减速度，可进一步改善分离过程。

因此，本发明提出了一种旋转电机，其产生用于生物样本组织分离的二维力，然后产生连续旋转离心力，以有效地分离碎片和组织样本。本发明的组织均化器装置提供了现有的均化器装置无法获得的所有益处。

旋转电机和容纳多个生物样品的轮辐式设计提供了一种低轮廓的均化装置，其易于放置在任何桌面或平坦表面上。轮辐式设计中的生物样品试管容置器具有简单的装载/卸载机构，该机构便于装配生物样品试管，同样地，也便于从这些试管容置器中取出该生物样品试管。

本发明公开了一种快速组织均化器的方法和装置，其能够一次处理大量样品。本发明的装置采用简单的机械结构，处理时间短，温度升高少，且具有碎片分离能力。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其在组织样本被完全破碎或切碎后，获得用于碎片分离的和离心和解离组分。

本发明的另一主要目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，该均化器对组织样本产生连续且高的二维冲击力，实现快速的样本破碎处理。

本发明的又一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，该均化器具有简单的结构且产热低、温度低，有利于后续的DNA/RNA、蛋白质处理。

本发明的又一主要目的是提供一种具有碎片分离功能的直接驱动组织均化器，用于制备生物材料。该均化器装置包括：直接驱动电机、多个样品容器、安装样品容器的框架。框架可以是实心杆、圆形实心板或带有多个臂的圆形中空板。样品容器可以是球形、立方体、圆柱形或者任何可包含样本、多个珠子和液体溶液的其他容积形状。安装在框架的顶面上的多个容置槽，其中容置槽容置样本容器；直接驱动电机，其具有连接到框架中心的旋转轴，且框架可围绕直接驱动电机的轴旋转；其中直接驱动电机产生驱动臂的运动，以产生用于解离组织的水平运动，使得管状容器中的珠子对组织产生混合作用。

本发明的又一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其中由直接驱动电机产生的运动是20-60度的往复运动。

本发明的另一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其中所产生的运动具有恒定的加速度，且该恒定的加速度对组织具有高冲击力。

本发明的又一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，进一步包括外壳，以包围驱动电机和其上安装有多个容置槽的框架。

进一步，本发明的另一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其中外壳配备有控制显示器，用于该均化器在制备组织样本时的操作。

本发明的又一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其中组织样本的制备时间范围为10-120秒，通过该控制显示器上的参数设置来控制所需的组织样本。

本发明的另一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其中容器中的珠子具有不同的尺寸，以及一定体积的缓冲溶液，且所使用的珠子的尺寸取决于要制备的组织样品的类型。

本发明的另一主要目的是提供一种使用电机驱动的均化器均化组织的方法，该方法包括以下步骤：向管状容器供应生物组织原料和缓冲溶液，其中该容器配备有多个珠子；操作该均化器以向管状容器提供往复运动；管状容器以20-60度的角度往复运动30-120秒；在管状容器中形成溶液；停止该均化器的往复运动；将溶液细分成分散体和多个待除去的碎片；收集溶液作为样本组织溶液。

本发明的另一目的是提供一种使用直接驱动均化器进行均化的方法，其中该均化器的往复运动由该均化器的外壳上的控制显示器控制。

本发明的又一目的是提供一种直接驱动的组织均化器，其中组织样品包括细菌细胞、真菌、酵母细胞和孢子。

本发明的另一目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其中框架上的容置槽通过卡合容器来保持样品容器。

本发明的一个目的是提供一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，其中容器配备有具有单个或多个孔的片状长条。

结合附图，本发明的其他目的和优点将通过以下描述变得显而易见；具体通过图示和示例，公开本发明的实施例。

附图说明

图1为本发明提供的具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器的立体图。

图2示意性地示出了直接驱动电机20-60度的往复旋转，用于本发明提供的组织均化器的解离动作。

图3A、图3B和图3C示出了连接到直接驱动电机的轴的平台的示例性设计。该设计可以包括但不限于实心板平台、低惯性空心平台、单杆或多杆型平台。低惯性平台是优选的。图4A，图4B图4C示出了用于容纳组织样本的容器的可能形状，包括但不限于圆柱形管、立方体形管、具有其它容器和通道的片状容器等。

图5示出了本发明提供的直接驱动组织均化器的样品容器的速度和加速度曲线，其中该加速度是恒定的且冲击力是高的。

图6示出了本发明的由旋转运动控制产生的2D力，其组织解离易于实现。

图7示出了本发明的解离过程中的20-60度的往复运动。

图8A示出了本发明提供的溶液/珠子的生物样品解离和碎片分离之后的连续旋转的实施例。

图8B示出了本发明提供的溶液/珠子的生物样品解离和碎片分离之后的连续旋转的另一个实施例。

图9A示出了本发明提供的均化器的立体图。

图9B示出了本发明的均化操作停止时的均化器的盖子，该盖子是围绕枢转点打开的。图10示意性地示出了该均化器的控制系统，包括用于选择运行参数如速度、时间和运行周期的触摸屏控制显示器，以及具有反馈控制的独立驱动器，用于驱动本发明提供的直接驱动电机。

图11A示出了根据本发明完全解离100-400mg动物组织样品所需的时间。

图11B示出了根据本发明完全解离100-400mg不同类型的坚果样品所需的时间。

图11C示出了根据本发明完全解离不同量的植物样品所需的时间。

图11D示出了根据本发明在1000转/秒的连续解离加速度下处理液体体积为1.2ml、1.4ml和1.6ml的样品期间升高的温度，其中最大温度升高仅为7℃，表明无需冷却。

具体实施方式

以下为优选实施例的详细描述。然而，应当理解，本发明可以以各种形式实施。因此，在此公开的具体细节不应被解释为限制，而是作为权利要求的基础，以及作为教导本领域技术人员以实际上任何合适详细的系统、结构或方式使用本发明的代表性基础。

图1是具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器的一个实施例的立体图，图示为均化器(100)。如图1所示，具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器(100)，用于制备生物材料，包括：多个容器(20)；框架或平台(12)；安装在框架或平台(12)上的多个容置槽(14)；和具有旋转轴(30)的直接驱动电机(10)。

每个容器(20)包含多个不同形状和尺寸的珠子(22)。对于均化器(100)的各个解离处理，珠子(22)的类型和珠子(22)的尺寸取决于要解离的生物样品的性质。容器(20)装着为各个解离处理选择的珠子(22)，然后加入一定体积的水。最后，确定重量的生物样品被引入容器(20)中。

各个容置槽(14)沿着圆形框架(12)或平台等(例如旋转轮装置)的周边间隔开。各个容置槽(14)将单个管状容器(20)保持就位，使得容器(20)的轴线处于水平位置，且圆形框架或平台(12)可绕直接驱动电机(10)的轴(30)旋转。各容置槽(14)具有夹紧和释放机构，以保持管状容器(20)，因为基于以下物理定律，当容器以高速和恒定加速度旋转时，容器(20)的保持受到很大的力：

F(力)＝m(质量)X a(加速度)

其中F代表力，m代表质量，a代表加速度。

当直接驱动电机(10)的电源接通时，直接驱动电机(10)产生使轴(30)旋转的运动。在框架/平台(12)中产生水平往复运动。管状容器(20)内的珠子(22)将使得容器(20)内的组织(未示出)解离。珠子(22)的目的是用于组织的混合。直接驱动电机(10)生成运动以产生用于分解组织的水平往复运动，使得管状容器(20)中的珠子(22)对组织产生混合作用。

如图1所示，本发明中低惯性平台是优选的。可使用空心平台(车轮和辐条布置)来减轻平台的重量，而非使用实心平台。此种情况下，使用圆形框架(12)并通过多个臂(16)连接到直接驱动电机(10)的轴(30)上。

图2示意性地示出了本发明提供的组织均化器(100)的解离运动。在本发明的优选实施例中，臂(16)从一个位置旋转运动到另一个位置的优选范围为20-60度。该角度范围甚至可以扩展到10-80度。即，由直接驱动电机(10)产生的运动被控制在20-60度往复运动的范围内，优选地20-30度，如图2所示。均化器(100)的直接驱动电机(10)产生的运动具有恒定的加速度。该恒定加速度被施加到包含不同尺寸的珠子(22)和不同量的生物样品的容器(20)上。

图3A-3C示出了本发明中使用的一些优选平台(12)。低惯性平台是这种应用的首选。当使用轻质材料，例如碳纤维板、轻质铝等时，平台(12)可以是实心平台(如图3A所示)。中空的平台(如图3B所示)，减少了平台的初始重量和平台所用的材料，从而也减少了其重量。对于某些应用，为了成本效益，设计了杆式平台。该杆可以是单个杆(如图3C所示)或多个杆(图中未示出)。

图4A-4C示出了根据本发明使用的一些优选容器。该容器可为任何形状，只要该容器可以用于容纳样本、多个珠子(22)和试剂，且在组织样本解离期间不会泄漏。容器(20)可以是圆柱体或立方体。对于一些圆柱形容器或长方体，容器(20)可以包括具有单个或多个孔的片状长条(如图4C所示)。

图5示出了本发明提供的组织均化器(100)的直接驱动电机的速度和加速度曲线，其中加速度是恒定的且冲击力是高的。如图3所示，由于直接驱动电机(10)对容器(20)产生恒定的加速和减速，容器(20)中的珠子(22)对容器(20)内部的组织样本施加高冲击力。高冲击力对生物样品组织产生精细的切碎作用，因此，该组织的解离过程精细且快速。本发明中，与使用现有技术的传统旋转电机相比，直接驱动马达(10)的往复运动提供了有效的组织解离效果。该均化器的电机产生具有恒定加速和减速的往复运动，对组织具有较高的冲击力。因此，现有技术的均化器中使用的普通旋转电机的速度和加速度曲线与本发明的直接驱动电机的速度和恒定加速度/减速度曲线是不同的。

图6示出了由本发明提供的直接驱动电机生成的旋转运动产生的2D力。该组织解离过程易于实施。本发明中，圆形框架(12)的往复运动产生的力是2D力，能够更有效地解离组织样本，易于实现组织解离。此外，本发明的解离过程产生的热量较少。

图7示意性地示出了本发明提供的均化器(100)在解离过程中的20-60度的运动。

本发明还涉及一种使用直接驱动电机驱动的均化器(100)制备均化的组织样本的方法。该方法包括以下步骤：向容器(20)供应生物组织原材料以及缓冲溶液和珠子(22)；操作均化器以向容器提供往复运动；容器以20-60度的角度往复运动30-120秒；在容器中形成具有生物组织的溶液；停止均化器的往复运动；将溶液细分成分散体和多个待除去的碎片；收集溶液作为样本组织溶液。

在本发明的优选实施例中，容器(20)安装在沿框架周边间隔开的容置槽上。然后将装有珠子(22)和缓冲溶液的容器固定到圆形框架上。开启均化器(100)的直接驱动电机，以向管状容器(20)提供往复运动。容器在20-60度范围内往复运动30-120秒。里面生物样品和缓冲溶液在管状容器(20)中形成溶液。

图8A和图8B示出了本发明提供的均化器(100)的用于解离生物样品和碎片(包括珠子)的解离溶液/珠子的解离过程之后的连续旋转。在容器(20)以20-60度的角度往复运动30-120秒后，将进行30-120秒的连续旋转，以将解离的溶液与碎片(例如，未解离的硬组织和珠子)分离。然后除去碎片，收集溶液作为样本组织溶液。

图9A示出了本发明提供的均化器(100)的立体图。

在本发明的另一优选实施例中，直接驱动均化器(100)还包括外壳(30)，以包围驱动电机(10)和圆形框架(12)，圆形框架(12)上安装有多个容置槽(14)。外壳(30)配备有控制显示器(34)，用于均化器(100)在制备组织样本中的操作。组织样本在由直接驱动马达(10)产生的时间段为30-120秒的往复运动中制备。控制显示器(34)上有多个参数，如速度、时间周期等，以操作均化器(100)，且用于制备组织样本的参数主要根据对组织样本的要求来设定。

为制备组织样本，容器(20)装有多个珠子(22)，这些珠子具有不同的尺寸，还有一定体积的缓冲溶液。所用珠子(22)的尺寸很大程度上取决于要制备的组织的类型。用户将容器(20)中的组织样本放置到容置槽(14)后，设置操作参数，例如循环次数、速度和时间。然后启动均化器，开启均化器(100)的往复运动。均化器的操作由均化器(100)的外壳(30)上的控制显示器(34)控制。该旋转轮辐框架(12)上的容置槽(14)通过卡扣到容器(20)的动作来保持容器(20)。

本发明的直接驱动组织均化器(100)可用于制备组织样品、细菌细胞、真菌、酵母细胞和孢子。容器(20)可以是标准的试管状结构，配备有开口和密封试管开口的盖子(24)。容器(20)中装有多个不同尺寸的珠子(22)(适用于待分离的组织类型)和一定体积的试剂，例如磷酸盐缓冲盐水(PBS)或其他类型的溶液。

图9A为本实施例提供的具有外壳(30)的均化器(100)的外观立体图。本实施例提供的均化器(100)是一种紧凑且低轮廓设计的装置，具有方便操作的控制显示器(34)。组织样本的制备过程配有覆盖旋转轮辐框架(12)的盖(32)。使用配备在外壳(30)上的控制显示器(34)来设置制备组织样本的必备要求。该均化器(100)大体上是圆形的低轮廓结构，且圆形盖(32)枢转地安装到壳体(30)上。进行解离处理时，盖子(32)必须安全关闭。

图9B示出了在解离过程完成后均化器(100)的盖子(32)被释放到打开位置。盖子(32)围绕外壳(30)上的枢转点打开。

再次参考图9B，在均化器(100)已经完成解离和分离过程之后，盖子(32)被提到打开位置。管状容器(20)将从沿着圆形框架或旋转轮辐装置间隔开的容器容置槽中取出。每个容器(20)中的珠子、水和生物组织样本的原始混合物现在已经从溶液中清楚地分离出来。然后收集该溶液用于进一步的科学分析或测试。碎片(包括珠子)将被安全地处理掉。

图10示出了图9B所示的本发明的均化器(100)的主要部分。该均化器包括具有直接驱动电机(10)的外壳(30)和框架，框架具有沿着框架(12)的周边间隔开的多个容器容置槽。框架(12)也可描述为具有从中心发出并支撑周边结构的辐条的旋转轮的布置。各个容器容置槽配备有夹紧和释放机构，以在解离过程中当管状容器以高加速度旋转时保持住管状容器。该均化器具有带存储器的电子数据处理单元，能够记录和存储解离过程中获得的数据，以改进处理。

“显示面板”形式的用户界面允许用户设置操作参数，例如速度、操作时间和循环次数。因此，该均化器具有用于电机操作控制的硬件和软件，包括速度、操作时间和循环次数等。出于操作考虑，该均化器可以通过局域网连接到实验室外的计算机。待制备的生物样本组织的类型等操作数据可被收集并反馈到均化器中以进行更精确的操作。该显示面板还设有“启动”和“停止”标志以及箭头，以增量移动旋转电机和轮辐结构。旋转电机和轮辐结构下是独立的直接驱动电机。所述框架安装在直接驱动电机上。

如图10所示，如果组织样本太硬而不能在30秒内制备，则匀化器(100)需要进行更长时间的往复运动。均化器(100)将运行更长时间，例如30秒，然后停止一会儿，例如10秒，以此为一个循环。运行周期的多少由用户在控制显示器(34)上设定。

从均化器的历史操作中收集的数据将被用来改进为待解离的各个类型的生物样品准备的参数。

图11A-11C示出了分解不同量的肉、坚果、草和叶子所需的时间。对于所有类型的生物样品和不同重量的生物样品，解离过程可在60秒内完成。图10B表明，即使是对于通常难以分离的各种类型的坚果，使用本发明的均化器处理300mg开心果、核桃、花生和大豆所花费的时间也相对较短，分别为40秒、20秒、36秒和55秒。

图11D示出了在1000转/秒的连续解离加速度下，液体体积为1.2ml、1.4ml和1.6ml的样品在处理过程中升高的温度。最大温度升高仅为8℃(从25℃到33℃)。这种低温升意味着本发明的均化器的使用并未影响到DNA/RNA、蛋白质和其他生物靶标。进一步，本发明的均化器的更多其他使用表明，样品解离过程无需冷却步骤。冷却步骤会使解离和分离过程复杂化，且延长获得生物样品的整个过程。

本发明的有益效果

本发明的均化器通过单一操作能够实现样品碾磨/研磨/均化/溶解和样品澄清/固相和液相分离，过程不会中断，也不会受到操作者的影响或干预。

本发明的均化器可更有效地解离大的组织样本，且在其工作期间不会产生过多热量而带来不利影响，过多热量会影响后续用于DNA/RNA和蛋白质处理的生物样本。其结果是简化了组织样品制备过程，提供了高质量和富集的组织样品，对生物样品几乎没有损失(物理或功能性的)。

本发明的装置采用简单的机械结构，处理时间短，温度升高少，具有碎片分离能力。由于本发明的装置配备有用于编程和存储不同类型生物样品的解离和分离参数的硬件和软件，且能连网，因此该均化器比目前使用的均化器更有效、更优越。

出于说明和描述的目的，前述讨论已呈现了本发明及其各个方面。上述内容并非旨在将本发明限于本文具体公开的一种或多种形式。因此，与上述教导以及相关领域的技能或知识相应的变化和修改均在本发明的范围内。进一步，上文描述的实施例旨在解释已知的用于实施本发明的最佳模式，使本领域的普通技术人员能够在这种或其他实施例中使用本发明，以及根据本发明的特定应用或用途进行各种修改。所附权利要求旨在被解释为包括现有技术允许范围内的替代实施例。

Claims (27)

1.一种具有碎片分离能力的直接驱动组织均化器，用于制备生物组织样本，其特征在于，所述均化器包括:

多个容器，每个容器容纳多个珠子，其中所述容器包含组织样品和缓冲溶液；

圆形框架，可旋转且被可旋转地安装；

多个容置槽，安装在所述框架上，其中所述容置槽容置有管状容器，所述容器的轴线处于水平位置；

直接驱动电机，其具有连接到所述框架中心的旋转轴，且所述框架围绕着所述直接驱动电机的轴旋转；从而所述直接驱动电机产生往复运动，以驱动所述框架发生水平运动，用于组织样本的分解，使得所述管状容器中的珠子对所述组织样本产生混合作用。

2.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，由所述直接驱动电机产生的往复运动在20-60度的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所产生的往复运动具有恒定的加速度和减速度。

4.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，进一步包括外壳，以包围所述直接驱动电机和所述圆形框架，该圆形框架上安装有所述多个容置槽。

5.根据权利要求4所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述外壳配备有控制显示器，用于所述均化器在制备所述组织样本时的操作。

6.根据权利要求5所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述组织样本在往复运动中的制备时间范围为30-120秒。

7.根据权利要求5所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述控制显示器上的多个参数是根据所述组织样本的要求设置的。

8.根据权利要求7所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述多个参数包括速度、时间和周期。

9.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述容器设有开口和用于盖住所述开口的盖子，所述容器包含所述多个珠子和生物组织原料以及一部分缓冲溶液，没有泄漏。

10.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述容器中的珠子具有不同的尺寸，与所述缓冲溶液一起，且所用珠子的尺寸取决于所用组织的类型。

11.一种组织样本的均化方法，使用权利要求1所述的直接驱动组织均化器，包括以下步骤:

向管状容器供应生物组织原料以及一部分缓冲溶液，其中所述容器包含多个珠子；

操作所述均化器以向所述容器提供往复运动；

所述容器以20-60度的角度往复运动30-120秒；

在所述容器中形成具有生物组织的溶液；

停止所述均化器的往复运动；

将所述溶液细分成分散体和多个待除去的碎片；

收集所述溶液作为样本组织溶液。

12.根据权利要求11所述的均化方法，其特征在于，所述均化器的往复运动由所述均化器外壳上的控制显示器控制。

13.根据权利要求11所述的均化方法，其特征在于，样品碾磨/研磨/均化/溶解以及样品澄清/固相和液相分离都是在没有任何中断的情况下实现的。

14.根据权利要求11所述的均化方法，其特征在于，所述步骤在处理包括细菌细胞样本、真菌、酵母细胞、孢子和生物样本的组织时是有效的。

15.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，进一步包括配备有存储器的电子数据处理单元，用于记录和存储分解过程中获得的数据，以便改进对样本的后续处理。

16.根据权利要求15所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述控制显示器设有用户界面，供用户设置所述均化器的操作参数。

17.根据权利要求15所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述均化器设有软件应用程序，用于对所述均化器的电机进行操作控制。

18.根据权利要求17所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述软件应用程序用于控制所述均化器的电机的速度、操作时间和周期次数。

19.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述组织样品包括细菌细胞、真菌、酵母细胞、孢子和其他生物样品。

20.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述框架上的所述容置槽通过卡合到所述容器上来容置所述管状容器。

21.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述容器可以改变成任何形状以容置生物样品、所述多个珠子(22)和反应物，而不会在所述生物样品的分解过程泄漏。

22.根据权利要求21所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述容器为圆柱形或长方体。

23.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述容器配备有具有单个或多个孔的片状长条。

24.根据权利要求1所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述框架可以是由轻质材料形成的低惯性平台(12)的形式，如碳纤维板、轻质铝。

25.根据权利要求24所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述框架为实心平台或杆式平台。

26.根据权利要求25所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述杆式平台是单杆或多杆。

27.根据权利要求11所述的直接驱动组织均化器，其特征在于，所述缓冲溶液为磷酸盐缓冲盐水(PBS)。

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