專利名稱：樣本制備設(shè)備的制作方法
樣本制備設(shè)備
背景技術(shù)：
通常必須在分析前制備生物樣本。例如，在可使用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)分析 生物樣本之前，必須收集及處理樣本以提取核酸。通常， 一般來說必須執(zhí)行三個(gè)步驟。第一， 移除抑制劑，例如從其獲得樣本的環(huán)境中的腐殖酸及金屬。第二，過濾并濃縮樣本。第三， 將用于PCR檢驗(yàn)的試劑添加到樣本。樣本制備通常可包含額外步驟，例如樣本細(xì)胞溶菌及 樣本沖洗。這些步驟可極耗時(shí)且可需要有經(jīng)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室人員的技能。 由于生物樣本制備通常涉及若干復(fù)雜的步驟，因此現(xiàn)場工作人員通常缺少制備樣
本及執(zhí)行分析技術(shù)所需的裝備或技能。因此，替代能夠在現(xiàn)場制備及分析樣本，而是通常將
樣本運(yùn)輸?shù)綄?shí)驗(yàn)室設(shè)施進(jìn)行制備及分析。此可導(dǎo)致可導(dǎo)致病原劑擴(kuò)散的延遲、添加的成本、
樣本損失及污染。這些缺點(diǎn)在涉及病原微生物(包含生物戰(zhàn)劑)時(shí)尤其成為問題。因此，
需要一種可容易地在現(xiàn)場由受過有限訓(xùn)練的人員使用的樣本制備裝置。 已知一些可消耗樣本制備裝置。然而，這些樣本制備裝置具有若干缺點(diǎn)。例如，一
般來說不可容易地重新配置便攜式樣本制備裝置。其預(yù)加載有可能不對所有應(yīng)用為適當(dāng)?shù)?br> 試劑，此導(dǎo)致依據(jù)應(yīng)用需要不同的樣本制備裝置。 另外，可消耗樣本制備裝置在引入到分析裝置中前通常需要多個(gè)樣本操縱步驟。 例如，可必須將樣本用手從一個(gè)試劑室移動(dòng)到另一試劑室。這些可耗時(shí)且可導(dǎo)致樣本污染 及損失。 因此，需要一種可容易地重新配置并允許樣本的簡單制備的生物樣本制備裝置。

發(fā)明內(nèi)容
因此，揭示實(shí)現(xiàn)容易使用及重新配置的樣本制備裝置。 一個(gè)實(shí)施例提供一種樣本 制備裝置，其包含旋轉(zhuǎn)柱塞裝置，其具有空心本體；及耦合裝置，其提供于所述旋轉(zhuǎn)柱塞 的一端上方并容納樣本。所述裝置還包含至少一個(gè)密封的試劑模塊。當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)柱塞在所 述耦合裝置上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述試劑模塊的膜被剌穿，從而將所述樣本與來自所述試劑模塊的 物質(zhì)混合。 根據(jù)另一實(shí)施例，一種用于形成樣本制備裝置的方法包含提供具有空心本體的 旋轉(zhuǎn)柱塞裝置及將耦合裝置對準(zhǔn)于所述旋轉(zhuǎn)柱塞的一端上方。所述方法還包含在所述耦 合裝置上容納樣本，在所述耦合裝置上方提供至少一個(gè)密封的試劑模塊及將所述旋轉(zhuǎn)柱塞 在所述耦合裝置上旋轉(zhuǎn)，使得所述試劑模塊的膜被剌穿，因此將所述樣本與來自所述試劑 模塊的物質(zhì)混合。


圖1圖解說明根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的可重新配置的樣本制備裝置的橫截面視圖。
圖2為描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在可重新配置的樣本制備裝置內(nèi)執(zhí)行的步驟的流程 圖。 圖3圖解說明試劑模塊4的一些實(shí)例性配置。
具體實(shí)施例方式
揭示一種樣本制備裝置及用于其使用及構(gòu)造的方法。在以下描述中，闡明眾多細(xì)
節(jié)。然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將了解，可在不具有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐實(shí)施例。在
其它情況下，替代詳細(xì)地顯示，而是以框圖形式顯示眾所周知的結(jié)構(gòu)及裝置。
圖1圖解說明樣本制備裝置的橫截面視圖。 一般來說由參考編號10標(biāo)記的樣本
制備裝置包含旋轉(zhuǎn)柱塞裝置1、隔膜剌穿裝置la、棒2、耦合裝置3及試劑模塊4。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，旋轉(zhuǎn)柱塞1具有近端20、遠(yuǎn)端30及空心本體25。隔膜剌穿裝置
la可提供于旋轉(zhuǎn)柱塞1的遠(yuǎn)端30處。隔膜剌穿裝置la可由任一適合的材料制成，例如塑
料或金屬材料?？蓮钠渲瞥筛裟へ荽┭b置la的材料應(yīng)優(yōu)選地與試劑相容且不影響樣本。棒
2可容納于空心本體25中，所述空心本體從旋轉(zhuǎn)柱塞1的近端20延伸到遠(yuǎn)端30。棒2可
以是磁性棒?？墒箍招谋倔w25容納已市售的磁性棒。 耦合裝置3具有近端35及遠(yuǎn)端36。耦合裝置3的近端可經(jīng)調(diào)適以與旋轉(zhuǎn)柱塞1 機(jī)械連通，如下文更詳細(xì)地論述。耦合裝置3可使用任一方式與旋轉(zhuǎn)柱塞1機(jī)械連通，包含 對應(yīng)于所述旋轉(zhuǎn)柱塞上的螺紋的螺紋、摩擦連接或某一其它類型的機(jī)械連通。耦合裝置3 的遠(yuǎn)端可經(jīng)調(diào)適以固持一個(gè)或一個(gè)以上試劑模塊4，如下文更詳細(xì)地論述。耦合裝置3可使 用任一適合的方式固持一個(gè)或一個(gè)以上試劑模塊4，包含對應(yīng)于試劑模塊4的內(nèi)部上的螺 紋的螺紋、與試劑模塊4的摩擦連接或任一其它適合的方式。 可以若干不同的方式將樣本引入到樣本制備設(shè)備。耦合裝置3可在近端35處接 納初始樣本。所述樣本可借助任一方式(例如移液管或藥簽)被放置到耦合裝置3中。耦 合裝置3可經(jīng)調(diào)適以接納樣本。例如，耦合裝置3可包含緩沖溶液或吸收劑材料(例如棉 花)來接納樣本。樣本還可最初遠(yuǎn)離或接近于隔膜剌穿裝置la放置于空心管25中。為容 納樣本，空心管25可含有吸收劑材料。作為另一替代方式，樣本可最初由試劑模塊4接納。 例如，試劑模塊4可具有各自由密封件8a、8b及8c分離的三個(gè)室，如圖3a中所圖解說明。 可通過剌穿第一密封件8a將樣本引入到第一室9中。第二室10及第三室11可分別含有 緩沖劑及吸收劑材料以供樣本的進(jìn)一步制備?？稍谒鲅b置的操作期間由依序穿透密封件 8b及密封件8c的隔膜剌穿裝置la或棒2接達(dá)這些室。 試劑模塊4可按任一配置構(gòu)成。例如，試劑模塊4可含有一個(gè)或一個(gè)以上密封的 室，使得每一室的容納物彼此不接觸，除非分離所述室的密封件被剌穿。所述室可含有磁性 珠、緩沖劑、試劑或吸收劑材料。所述密封件可由任一適合的材料制成，例如箔或塑料?？?針對具體應(yīng)用構(gòu)造試劑模塊4。例如，試劑模塊4可含有用于具體類型的分析的所有試劑。 在替代方式中，可針對每一試劑制成不同的試劑模塊4，使得可依據(jù)所要的具體類型的樣本 制備使用不同的試劑模塊4組合。試劑模塊4還可經(jīng)配置以允許用戶添加所要試劑或改變 所述試劑。例如，試劑模塊4可在遠(yuǎn)端處包含注入端口以注入或移除容納物，例如磁性珠、 緩沖劑及試劑。 圖3圖解說明一些試劑模塊4配置。圖3a顯示試劑模塊4，其具有第一室9、第二 室10及含有吸收劑材料12的第三室11。這三個(gè)室由密封件8a、8b及8c分離。在一個(gè)實(shí) 施例中，第一室9含有緩沖溶液，第二室IO含有試劑，且第三室ll含有吸收劑材料以吸收 所述緩沖劑及試劑。圖3b顯示試劑模塊4，其具有第一室13、第二室14、第三室15、第四室
517及第五室18。第三室15及第五室19可分別具有吸收劑材料16及19。第一室13可含 有具有磁性珠20的緩沖劑，第二室14可含有溶菌溶液，第三室15可吸收所述緩沖劑及溶 菌溶液，第四室17可具有沖洗緩沖劑以沖洗結(jié)合到所述磁性珠的材料，且所述第五室可含 有吸收劑材料19以吸收來自第四室17的沖洗緩沖劑。可容易地基于具體應(yīng)用進(jìn)行其它配置。 試劑模塊4可使用試劑模塊耦合器20附接到其它試劑模塊。試劑模塊化耦合器 20可允許若干試劑模塊連續(xù)連接。試劑模塊化耦合器20可利用摩擦配合來耦合兩個(gè)試劑 模塊，或其可含有對應(yīng)于所述試劑模塊的外部上存在的螺紋的螺紋。不需要為使用不止一 個(gè)試劑模塊4而使用試劑模塊耦合器20。還可通過簡單地從耦合器3拆離一個(gè)試劑模塊4 并附接不同的試劑模塊4來使用不同的試劑模塊4。使用第一試劑模塊4制備的樣本可使 用磁性珠及棒2傳送到第二試劑模塊4。 試劑模塊4可包含樣本模塊6。樣本模塊6可用于固持最終制備的樣本以供分析。 例如，樣本模塊6可以是透明小容器。樣本模塊6可以是試劑模塊6的組成部分或其可耦 合到試劑模塊4。 在一個(gè)操作實(shí)施例中，可通過將旋轉(zhuǎn)柱塞1扭轉(zhuǎn)到耦合裝置3上而將旋轉(zhuǎn)柱塞裝 置1放置成耦合裝置3與機(jī)械連通。隔膜剌穿裝置la剌穿密封件9，從而將樣本7暴露于 試劑模塊4的容納物。如果試劑模塊4含有不止一個(gè)室，那么可通過將試劑模塊4擰轉(zhuǎn)到 旋轉(zhuǎn)柱塞裝置4中而將所述樣本依序暴露于每一室。還可通過使用磁性柱塞2來剌穿使室 分離的密封件而將樣本7依序暴露于每一室。以此方式，可使樣本7依序暴露于各自含有 一個(gè)或一個(gè)以上室的一個(gè)或一個(gè)以上試劑模塊4的容納物。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可在空心本體25內(nèi)插入或收回磁性棒2以吸引或釋放磁性珠。 所述樣本可在加載之前預(yù)混合有磁性珠或所述磁性珠可含在試劑模塊4的室中。磁性珠混 合物可用于隔離及分離樣本中的粒子。例如，可將分析物結(jié)合到所述磁性珠且通過使用磁 性棒2使所述磁性珠前進(jìn)穿過每一室，可依序?qū)⑺龇治鑫锉┞队诿恳皇业娜菁{物。在一 個(gè)實(shí)施例中，所述磁性珠可經(jīng)設(shè)計(jì)以結(jié)合核酸。 根據(jù)所述操作，由于旋轉(zhuǎn)柱塞1可僅耦合到耦合裝置3，因此其可容易地從耦合裝 置3拆離用于將由耦合裝置3接納的另一樣本。因此，可以迅速方式制備許多樣本。旋轉(zhuǎn) 柱塞1且具體來說所嵌入的磁性棒2的運(yùn)動(dòng)可由用戶控制或可附接到另一設(shè)備，使得此為 自動(dòng)化過程。類似地，磁性棒可以用戶調(diào)節(jié)或自動(dòng)化方式插入到樣本模塊6中或收回。磁 性棒的重復(fù)插入或收回可允許磁性珠與試劑模塊4的容納物的最大接觸。
可使所述樣本制備裝置可消耗。換句話說，可在一次性使用之后清除所述樣本制 備裝置。在替代方式中，僅樣本制備裝置的部分可以是可消耗。例如，可使旋轉(zhuǎn)柱塞裝置l 用于重復(fù)使用，且可在每一次使用之后丟棄耦合裝置3及試劑模塊4?？稍俅问褂玫慕M件可 由在重復(fù)排污處理之后不降級或變得受損的材料制成。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述可重新配置的樣本制備裝置可用于DNA純化。DNA純化是借 助其從細(xì)胞提取DNA并將其與其它核材料及細(xì)胞材料分離的過程。通常從各種不同類型的 樣本提取DNA。因此，具有帶有不同數(shù)目的試劑流體或吸收劑的可重新配置的裝置的能力很 理想，因?yàn)閺牟煌愋偷臉颖咎崛NA需要不同的反應(yīng)及不同的步驟?？蓮钠涮崛NA的 樣本的實(shí)例包含(但不限于)細(xì)菌、病毒、植物及動(dòng)物，僅列舉幾個(gè)。依據(jù)樣本的來源，必須使用不同的試劑及樣本制備步驟。因此，試劑模塊4可按其配置的容易方式使其極適于在 DNA純化中使用。 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，一旦完成了樣本制備，便使用聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)分析樣本。在 進(jìn)一步實(shí)施例中，所述可重新配置的樣本制備裝置可用于便攜式環(huán)境中的PCR?；谒@得 的樣本使用不同的樣本模塊6同時(shí)使用相同的旋轉(zhuǎn)插入裝置1的能力對于便攜式情況以維 持效率及容易使用來說很理想。樣本固持器6可接著插入且用于熒光計(jì)或某一其它設(shè)備中 以執(zhí)行PCR反應(yīng)。 所述樣本制備裝置可用于在現(xiàn)場制備樣本，所述樣本制備裝置還可用于實(shí)驗(yàn)室設(shè) 置。已知能將磁性珠分離技術(shù)與新鮮的、冷凍的及存檔樣本一起加以有效利用。借助此方 法并利用此裝置的DNA純化很有利，因?yàn)槠洳惶峁┐罅繖C(jī)械應(yīng)力，其也不將樣本暴露于化 學(xué)或物理處理。另外，容易地控制所述方法且所述方法可重復(fù)。此外，可重新配置的樣本制 備裝置可按比例調(diào)整，且不涉及費(fèi)力或耗時(shí)的過程來獲得最終結(jié)果。 圖2為描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例在可重新配置的樣本制備裝置內(nèi)執(zhí)行的步驟的流程 圖。所述過程從開始狀態(tài)S100開始且進(jìn)行到過程步驟S101，在過程步驟S101處提供具有 空心本體的旋轉(zhuǎn)柱塞裝置。在過程步驟S102處，將耦合裝置對準(zhǔn)于所述旋轉(zhuǎn)柱塞的一端上 方。在過程步驟S 103處，可在所述耦合裝置上容納樣本。在已容納所述樣本之后，在過 程步驟S104處，可在所述耦合裝置上方提供至少一個(gè)密封的試劑模塊。在已提供所述密封 的試劑模塊之后，在過程步驟S105處，可將所述旋轉(zhuǎn)柱塞在所述耦合裝置上旋轉(zhuǎn)，使得所 述試劑模塊的膜被剌穿，因此將所述樣本與來自所述試劑模塊的物質(zhì)混合。在已制備所述 樣本之后，所述過程進(jìn)行到?jīng)Q定步驟S106，在決定步驟S106處確定是否將制備另一樣本。 如果將制備另一樣本，那么所述過程返回到過程步驟S101，否則所述過程在狀態(tài)S107處終 止。 基于實(shí)例性實(shí)施例的此描述，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將顯而易見其它實(shí)施例。因此， 這些實(shí)例性實(shí)施例應(yīng)被視為限制根據(jù)以上權(quán)利要求書界定的范圍。
權(quán)利要求
一種樣本制備裝置，其包括旋轉(zhuǎn)柱塞裝置，其具有空心本體；耦合裝置，其提供于所述旋轉(zhuǎn)柱塞的第一端處；及至少一個(gè)密封的試劑模塊，其在所述旋轉(zhuǎn)柱塞的第二端處包括至少一個(gè)室及至少一個(gè)密封件，其中當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)柱塞在所述耦合裝置上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述試劑模塊的所述密封件被刺穿，從而將所述樣本與所述試劑模塊的所述至少一個(gè)室中的物質(zhì)混合。
2. 如權(quán)利要求1所述的樣本制備裝置，其中所述試劑模塊室含有試劑流體。
3. 如權(quán)利要求1所述的樣本制備裝置，其中所述試劑模塊室含有試劑流體。
4. 如權(quán)利要求1所述的樣本制備裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)柱塞以線性方式剌穿所述試劑模塊。
5. 如權(quán)利要求1所述的樣本制備裝置，其進(jìn)一步包括提供于所述旋轉(zhuǎn)柱塞裝置上的隔 膜剌穿裝置。
6. 如權(quán)利要求1所述的樣本制備裝置，其進(jìn)一步包括接納于所述旋轉(zhuǎn)柱塞裝置的所述 空心本體中的磁性棒。
7. 如權(quán)利要求6所述的樣本制備裝置，其中所述磁性棒經(jīng)插入或收回以吸引或釋放磁 性珠混合物。
8. 如權(quán)利要求5所述的樣本制備裝置，其中所述隔膜剌穿裝置由塑料制成。
9. 如權(quán)利要求3所述的樣本制備裝置，其中吸收劑材料用于沖洗并分離流體與磁性珠。
10. —種用于操作樣本制備裝置的方法，其包括 提供具有空心本體的旋轉(zhuǎn)柱塞裝置； 將耦合裝置對準(zhǔn)于所述旋轉(zhuǎn)柱塞的一端上方； 在所述耦合裝置上容納樣本；在所述耦合裝置上方提供至少一個(gè)密封的試劑模塊；及將所述旋轉(zhuǎn)柱塞在所述耦合裝置上旋轉(zhuǎn)，使得所述試劑模塊的膜被剌穿，從而將所述 樣本與來自所述試劑模塊的物質(zhì)混合。
11. 一種用于樣本制備裝置的連接器系統(tǒng)，其包括 連接器裝置，其具有第一端、第二端及內(nèi)部腔，所述內(nèi)部腔在其第一端處容納試劑模塊且在其第二端處容納樣本，且 所述第一端耦合到具有剌穿機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)柱塞以剌穿將與所述樣本混合的所述試劑模塊。
12. —種用于樣本制備裝置的旋轉(zhuǎn)柱塞，其包括圓柱形本體，其具有第一端、第二端及在所述第一端與所述第二端之間延伸的空心腔；磁性棒，其接納于所述空心腔中，所述磁性棒從所述第一端前進(jìn)到所述第二端并縮回；及隔膜剌穿裝置，其提供于所述第二端處，其中當(dāng)所述磁性棒從所述第一端前進(jìn)到所述第二端時(shí)，所述隔膜剌穿裝置剌穿所附接的試劑模塊的膜，從而將樣本與來自所述試劑模塊的物質(zhì)混合。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種可重新配置的樣本制備裝置，其包含旋轉(zhuǎn)柱塞裝置，其具有空心本體；及耦合裝置，其提供于所述旋轉(zhuǎn)柱塞的一端上方并容納樣本。所述裝置還包含至少一個(gè)密封的試劑模塊。當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)柱塞在所述耦合裝置上旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述試劑模塊的膜被刺穿，從而將所述樣本與來自所述試劑模塊的物質(zhì)混合。
文檔編號B01L3/00GK101779113SQ200880102431
公開日2010年7月14日 申請日期2008年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月12日
發(fā)明者道格拉斯·賈森·格林 申請人:史密斯探測公司