样品制备装置和分析器的制作方法

专利名称：样品制备装置和分析器的制作方法
技术领域：
本申请案关于样品制备装置和分析器。本申请案更特定而言关于用于将生物样品 制成适于随后分析的形式的装置。
背景技术：
现有分析或检测装备可通过聚合酶链反应(PCR)扩增和荧光识别容易地识别特 定的生物物质。聚合酶链反应是习知用于使少量特定DNA序列扩增以产生较大量的所述特 定DNA序列的技术，此时所述特定的产物可以多种方式进行识别或可视化。聚合酶链反应 的变化形式使用RNA作为其输入随后任选地在相同反应混合物中且任选地通过相同酶、 通过互补DNA的聚合酶链反应扩增将所述RNA逆转录成其互补DNA序列。尽管此技术极为有效，但其易于被在大多数样品类型中广泛发现的各种抑制剂抑 制。在先前技术中有多种用于解决此问题的已充分建立的样品制备方法，所述方法依赖于 由经培训的分子生物学家使用试剂盒、或者使用利用试剂和塑料消耗品的大型实验室机器 人系统。现在可用便携式PCR分析仪器(例如史密斯探测-沃特福特有限公司(Smiths Detection-Watford Limited)出售的生物战剂检测仪(Bio-Seeq))，其可经稍微培训容易 地使用。制备设备的实例阐述于 W005/121963、W006/090127、W006/079814、EP1383602、 W005/106040, W005/019836和GB0704035. 5中，其全文以引用的方式并入本文中。

发明内容
本文提供替代样品制备装置和分析器。根据第一方面，提供用于从流体分离磁性粒子的布置，其包括容器，其含有所述 流体和具有锥形、封闭的下部末端部分的磁性粒子；和磁体构件，其可相对于所述容器邻近 其下部末端选择性地定位，所述磁体构件包括两个磁体磁极片，所述两个磁体磁极片经对 准而与所述容器的轴线大致平行且经布置以形成用于沿所述容器的所述下部末端部分收 集所述磁性粒子的区域且自所述末端部分的下部末端位移。根据第二方面，提供用于从流体分离磁性粒子的布置，其包括容器，其含有所述 流体和磁性粒子；和磁体构件，所述磁体构件可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第 一位置中其磁场将所述磁性粒子吸引至所述容器的表面且在所述第二位置中其磁场大致 不影响所述磁性粒子，所述磁体构件可沿弯曲路径在与所述容器的轴线大致成直角的平面 中移动。根据第三方面，提供用于将流体分配至小试管的布置，其包括在两个末端处有开 口且在所述小试管内延伸的毛细管，其中所述毛细管的下部末端接触所述小试管的封闭末端的内部，且其中所述毛细管的上部末端在所述小试管的上部末端处暴露，所述毛细管和 小试管的尺寸经布置以使得当将所述流体施加至所述毛细管的所述上部末端时，所述流体 流到所述毛细管的下部末端以驱逐所述小试管中在所述毛细管的外部与所述小试管的内 部之间的空气。根据第四方面，提供样品制备装置，其包括根据以上第一、第二或第三方面所述的
布置。根据第五方面，提供样品制备装置，其包括流体转移机构，其经布置以在所述装 置中在不同容器之间转移材料，所述机构具有可相对于彼此移动以界定可变体积的室的两 个组件；和分配装置，其与所述室连接，所述分配装置可位移以使其可相对于所述容器升高 及降低，所述分配装置的位移和所述两个组件相对于彼此的位移两者均由旋转构件引起。所述两个组件优选地包括活塞筒和活塞。所述旋转驱动器优选地由可安装至所述 样品制备装置并从其卸下的外部单元提供。根据第六方面，提供样品制备装置，其具有样品入口且包括手动浸渍器构件，通过 其从准备进一步制备的液体、固体或半固体样品材料获得流体材料。所述浸渍器构件可包括至少一个由易破坏密封保护的处理流体的贮存器，通过手 动操作所述浸渍器构件使所述处理流体与所述样品材料接触。所述浸渍器构件可包括可旋 转浸渍器旋钮，所述旋钮密封所述入口且相对于所述样品入口螺纹连接以便旋转所述旋钮 使其向下位移以推动所述样品向下穿过所述浸渍器构件。根据第七方面，提供样品制备装置，其具有在制备样品中使用的物质的多个容 器；转移装置，其经布置以相对于所述容器升高并降低并横向移动以在容器之间转移物质， 所述装置包括经布置以在所述转移装置的下部末端收集过量物质的吸收剂材料。所述吸收剂材料可安置于所述容器的上部表面上且可为(例如)织物或无纺布材 料。所述样品制备装置可经布置以使所述转移装置降低以便当需要自所述转移装置的末端 移除过量流体时其下部末端接触所述吸收剂材料。根据第八方面，提供分析器布置，其包括PCR分析器和根据第四至第七方面中任 一方面所述的样品制备装置。根据第九方面，提供分析器布置，其包括基座单元和样品制备装置，所述样品制备 装置可与所述基座单元安装在一起并从其卸下，所述样品制备装置包括至少一个含有流体 和磁性粒子的混合物的容器且所述样品制备装置包括用于从所述容器抽取流体的构件，所 述基座单元包括可操作以使磁体构件选择性地在第一位置与第二位置之间移动的构件，在 所述第一位置中来自所述磁体构件的磁场将所述磁性粒子吸引至所述容器的表面以便可 抽取所述流体，而所述磁性粒子留在所述容器中，且在第二位置中磁场大致不影响所述磁 性粒子。所述磁体构件可沿弧线在与所述容器的轴线成直角的平面中移动，且可安装在所 述样品制备装置上。根据第十方面，提供分析器组合件，其包括分析器和样品制备装置，所述样品制备 装置可与所述分析器安装在一起且可从其卸下，所述样品制备装置包括用于制备样品的物 质的多个容器，所述容器中的至少一些容器一起作为单一组件提供且所述容器中的至少一 个容器与所述组件单独提供且可与所述组件安装在一起，所述单独提供的容器提供有可通过所述分析器读取的机器可读识别以控制所述分析器来以特定序列驱动所述样品制备装置。 提供所述容器中的至少一些容器的组件可为圆形旋转盘，其可相对于所述样品制 备装置旋转。根据第十一方面，提供识别样品物质的方法，其包括提供样品制备装置，其具有 含有适于在制备一系列不同物质中使用的物质的多个已安装容器；提供一系列至少两个单 独的容器，其含有适于在制备至少两种各自不同的物质中使用的不同物质；根据欲检测的 物质选择所述单独容器中的一个容器；将所述选定的单独容器与所述样品制备装置安装在 一起；将所述样品物质添加到所述样品制备装置中；和操作所述样品制备装置来制备所述 物质。根据第十二方面，提供用于实施根据以上第十一方面所述的方法的设备。


现在将通过实例方式参照附图阐述包括分析器和样品制备装置的便携式样品分 析装置组合件和其操作方法，其中图1是实例性分析器组合件的透视图；图2是实例性样品制备装置(2)从一侧的透视图；图3是图2的实例性样品制备装置从与图2中所展示的相对侧的透视图；图4是图2和3的实例性样品制备装置从一侧的侧视图；图5是图2和3的实例性样品制备装置的端视图；图6是图2和3的实例性样品制备装置的下部部件的放大横截面侧视图，其展示 驱动机构的一部分；图7是图2和3的实例性样品制备装置的下侧的视图；图8是图7的放大摘选部分；图9是图2和3的样品制备装置的下部部件的放大横截面侧视图，其展示小试管 填充布置的一部分；图10是图2和3的样品入口端口的分解图；图11是图2和3的样品制备装置的内部的透视图，其中其壳体被去除且其中吸液 管处于升高位置；图12是图2和3的样品制备装置内部的横截面侧视图，其中吸液管处于降低位置 用于填充所述小试管；图13是图2和3的样品制备装置的外部的透视图，其展示插入之前的浸渍器旋钮 和试剂卡匣；图14、15和16是图2和3的样品制备装置的横截面侧视图，其展示浸渍器旋钮已 插入；图17和18是图2和3的样品制备装置的横截面侧视图，其展示填充小试管的阶 段；图19是实例性分析器仪器的安装仓的平面图；图20是展示磁体组合件与旋转盘的容器的相互作用的截面视图21是图2和3中所展示的实例性试剂卡匣(27)的分解透视图；图22是样品制备装置的实例性旋转盘的平面图；图23是图22的旋转盘的透视图；图24是实例性小试管填充机构的横截面侧视图；且图25是展示如何安装吸液管的透视图。
具体实施方式

参照图1，组合件可包含以下组合分析器或基座单元1，通过其实施分析；和样品 制备装置2，通过其可将来自现场的样品制成适于由分析器分析的形式。分析器1可任选地 包括带有铰链式盖11和手提把手12的坚固的外机壳10。机壳10的基座13含有PCR分析 仪器或能够实施一种或一种以上的适宜分析方法的其它仪器。所述仪器可使用任何适宜核 酸扩增方法，例如常规PCR或指数后线性扩增PCR (Linear After theExponential PCR)，如 阐述于(例如)美国专利第7，198，897号中者。热循环可使用任何可接受的方法实施，例如 常规加热和冷却元件或热电元件。检测可使用任何适宜方法来达成，例如荧光法。在一个实 施例中，可使用光纤荧光法。已知常规PCR分析器，例如自史密斯检测(Smiths Detection) 购得的生物战剂(Bio-Seeq)分析器。所述仪器也可使用任何适宜的分析技术或分析技术 的组合，其包括(例如)质谱、气体谱、离子迁移谱和抗体结合方法。在一个实施例中，所述 机壳的盖11可在其内部表面上支撑显示屏幕14 (例如LCD屏幕或触摸屏幕)。所述LCD触 摸屏幕可用于输入指令来控制所述装置或显示信息，例如分析的结果或系统参数。所述样 品分析装置可包括任何数量的安装仓，其每一者适于接纳样品制备装置。在一个实施例中， 分析器基座13的上部表面15可具有任何数量的安装仓16。在另一实施例中，所述分析器 的上部表面15可具有5个布置成任何配置(例如，行)的安装仓16，5个不同的样品制备 装置2(图1中仅展示两个经装配的装置)可以可拆卸方式装配到所述安装仓。在另一实 施例中，所述分析器可具有可与主分析器通信的辅助(例如从属)的安装仓。应了解，所述 分析器可具有一个或一个以上的仓16中的任何数量的仓，样品制备装置2装配到所述仓。在一个实施例中，分析器1可密封流体进口，且所有外表面可耐标准清洗流体。在 又一实施例中，所述分析器大致完全密封流体的进口。此使得所述分析器能够在机壳10打 开或关闭的情况下浸于清洗流体中，以确保所述分析器上的任何有害物质变得无害。分析 器1能够同时或在不同时间对由样品制备装置2所制备的样品中的每一样品实施样品分析 (例如PCR分析)。此使得样品制备装置2只要变得可用就装配到分析器1中且立即开始 每一样品的样品制备阶段。所述装置可经装配以便一旦样品经适当制备就可实施分析。在 一个实施例中，分析器1可通过适当机械耦合件(例如随后所阐述者)为样品制备装置2 提供所有动力，以便所述样品制备装置自身不需要包括任何发动机或电池。此有助于使样 品制备装置2的成本、大小和重量保持最小并减少处理问题、体积和成本。现在还将参照图2至9，将更详细的阐述实例性样品制备装置2。装置2可包括任 何适宜材料和形状的外壳体20。在一个实例性实施例中，所述外壳体可为模制塑料外壳体 20，其具有大体上卵形截面。在此实例性实施例中，壳体20具有具有倾斜上部表面22的基 座区段21、大致三角形的楔形流体转移包封物23，其延伸达所述基座区段的高度的大约两 倍且具有以比所述基座的上部表面稍浅的角度倾斜的上部表面24。包封物23的高度可为任何适宜的高度。在一个实施例中，所述包封物高度可为约100mm。壳体20还可具有入口 圆筒25，其大约垂直地向上延伸至与上部表面24的顶部相同的水平。基座区段21的上部 表面22被沿包封物23的一侧延伸的细长槽26中断。此槽26可用于装配试剂卡匣27 (随 后将更详细阐述)。在图2-9中所展示的实例性实施例中，在壳体20的下侧28安装有两个刚性对准 舌状件29，其向下大致垂直地突出。在一个实施例中，所述对准舌状件可为大约IOmm到大 约50mm，且在又一实施例中，所述对准舌状件可为大约39mm。舌状件29可布置成任何适宜 布置且在其下部末端30处可成圆形且可彼此紧密地间隔开。舌状件29可经成型并定位以 与位于分析器1的仓16中的对准孔口 129 (图19)对准，以确保制备装置2相对于所述仓 的正确对准。舌状件29的长度也确保当制备装置2相对于所述分析器的上部表面15大致 垂直定向时其只能加载于分析器1上。小试管30也自装置2的下侧28向下大致垂直地突 出，所制备的样品分配于所述小试管中用于分析。小试管30可相当精密且对准舌状件29 确保在将装置2加载于所述分析器上时其与仓16中的接纳孔口 130 (图19)正确对准。当 将小试管30加载于接纳孔口 130中时，其延伸至(例如)所述仓的PCR分析模块中以便对 所述小试管中的材料进行PCR分析。小试管30将在下文中更详细阐述。在样品制备装置 2的存储期间和使用之前，将可拆卸帽31 (图13)装配于其下部末端以保护小试管30。此 帽31可在即将将所述装置加载于中安装仓16之前去除。在实例性实施例中，壳体20的下侧28还可包括3个机械旋转驱动输入耦合件40、 41和42。一个耦合件40可位于中央且另外两个41和42可靠近边缘位于包封物23的相 应拐角中。输入耦合件40至42各自可采取图6中所展示在垂直定向的驱动轴44的末端 中为方形截面的锥形插座43的形式。每一插座43适于接纳相应驱动元件140至142(图 19)的对应形状的凸形头部，所述驱动元件位于分析器1上的每一仓16中且以机械方式连 接至所述分析器中的相应发动机(未图示)。磁体组合件45(更详细的展示于图20)可在 (例如)大致水平平面中沿两个平行槽46和47移动，其也可提供于壳体20的下侧28上。 槽46和47可为弯曲成(例如)部分圆形形状的弧形件，其中共同半径以中央驱动耦合件 40为中心。现在将参照图10至18阐述实例性制备装置2的内部特征。实例性样品入口 25更详细的展示于图10、14、15和16中且其中包括样品均质化 模块50，所述样品均质化模块为圆筒形且含有在贮存器52上方具有开放构造的可位移浸 渍器板51，所述贮存器含有溶胞/结合缓冲液，其中在其上部表面和下部表面有易破坏密 封53及54 (例如箔)。模块50可定位于过滤器55的上方，所述过滤器保持在0环密封56 和57之间的适当位置。过滤器55可由包括聚丙烯在内的任何适宜材料制成，且可为粗糙 的。可通过浸渍器旋钮58来使入口 25完整。在一个实施例中，所述浸渍器旋钮可具有经 配置以易于用手转动的表面，例如摩擦增强的表面或滚花外表面59。所述浸渍器旋钮还可 包括带螺纹的内表面60，其啮合入口 25的外部上的螺纹61。旋钮58其内部可具有同轴柱 塞62，此在入口 25的孔中实现紧密的滑动装配。可将旋钮58卸下以插入所述样品且然后 向下拧以实现浸渍。所述样品可为任何适宜样品，其包括(但不限于)任何体液、血液、痰(呼吸道分 泌物/擦拭物(scraping))、乳汁、粪便；固体未知物，包括粉末(例如炭疽孢子)、软组织(皮肤、肌肉、毛囊、小囊泡)、植物材料和土壤。其它试样物质或物质的混合物也是可能的。在所述样品已放置于入口 25中之后，可将旋钮58放回原处并手动向下拧以便其柱塞62也向下移动来啮合浸渍器板51并使浸渍器板51向下移动，如图14中所展示。推动 板51穿过缓冲液贮存器50的上部表面上的密封52并将其破坏，所述缓冲液贮存器可容纳 (例如)溶胞/结合缓冲液，以便使所述样品暴露于此液体，如图15中所展示。所述溶胞/ 结合缓冲液从所述样品中释放出核酸并使核酸酶失活，以使所述核酸出来进入溶液中。所 述溶胞和核酸酶失活步骤可一起或者单独实施。在一个实施例中，所述溶胞和核酸酶失活 步骤是大约同时实施。在此实例性实施例中，进一步旋转浸渍器旋钮58以使其柱塞62穿透 贮存器50上的下部密封并推动所述样品、溶胞和结合缓冲液的混合物向下通过过滤器55， 如图16中所展示。所述混合物可借助重力从过滤器55滴落于可旋转的旋转盘70中的第一容器或罐 75中，其在图22中标记为“A”。在实施例中，旋转盘70可为塑料材料的模制物，其具有圆 形形状和中央圆形孔口 71。齿形齿条72围绕旋转盘70的外侧在其下部末端延伸，其可用 于使所述旋转盘绕其轴线旋转。齿条72被(例如)小齿轮73 (图11)啮合，所述小齿轮安 装在壳体20的所述基座的边缘处且当被分析器1上的驱动耦合件141啮合时通过其输入 驱动耦合件41旋转。在内部，旋转盘70分成不同大小的楔形凹部(在本文中也称为罐或 容器)75，其中大多数楔形凹部提供用于在样品所经受的不同处理阶段中使用的容器或罐。 在一个实施例中，所述旋转盘分成5个至20个罐，且在又一实施例中，所述旋转盘分成6、 7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、19、或19个罐。罐75可含有各种物质，其中样品可混于 其中以产生制成适于分析的形式的产物。可使罐75中的一些罐空闲以用于混合目的或容 纳废弃材料。通常，罐75可含有以下物质中的各种物质各种pH和组成的缓冲液；酶(包 括呈水性或冻干形式的各种核酸修饰酶)；脱氧核苷酸；金属离子；寡核苷酸(包括那些经 例如荧光体等受体分子标记者)；和蛋白质。所有含试剂或处理物质的罐75在使用之前可 由可刺穿覆盖物76 (例如，箔覆盖物)覆盖以防止内容物漏出。在覆盖物76的顶部，可有 一个上部盖子，所述盖子具有流体吸收材料的暴露上部表面层77，例如纸、纤维、织造布或 无纺布的填塞物或吸收剂化学材料的涂层。所述上部盖子可具有塑料材料的不可渗透基座 (未图示)。此目的在随后将变得显而易见。所述上部盖子和层77切割有小的开口 78以 暴露与吸液管110对准的下面的盖子76。第一罐“A”相对较大且在其接收所述样品混合 物之前是空的。例如，对于PCR分析反应，标记为“B，，、“ C，，、“D，，、“E，，、“ I，，、“ J，，、“K，，、“ L，，和 “M”的罐可含有以下物质B-开始时是空的C-溶胞结合缓冲液D-I号洗涤缓冲液E-2号洗涤缓冲液1-3号洗涤缓冲液J-空的_用于来自溶胞的废物K-洗脱缓冲液L-DNAse 缓冲液M-蛋白酶K和磁性珠粒
应了解，根据制得的特定物质，可使用不同的处理物质且可提供不同数量的罐75。样品制备装置2可用于一系列至少两个不同的制备序列，例如用于制备用于检测不同物质 的样品。一些处理物质和制备步骤对于所述系列是共同的且这些处理物质可提供于罐“B”、 “C”、“D”、“E”、“I”、“J”、“K”、HP“M”*。所述处理物质中的其它处理物质针对不同的 制备而变化且这些可提供于卡匣27 (图21)中，所述卡匣27与样品制备装置2分开提供且 在使用之前插入所述样品制备装置中。卡匣27可经成型以在细长槽81中延伸，所述细长槽与旋转盘70的半径成直角延 伸。卡匣27可通过装置2的顶表面22中的槽26插入。当已加载卡匣27时，其可与旋转 盘70锁定在一起且可随其旋转。卡匣27具有单独的罐82，其含有所有特定用于欲由所述 卡匣实施的特定分析的试剂。所述试剂可为任何形式，例如固体、经干燥或液体形式。如果 所述试剂为固体或经干燥形式，则其可在操作期间由所述旋转盘中的其它罐中所贮存的水 性物质水合。例如，在PCR分析中，所述试剂可包括以下物质中的一种或一种以上的物质， 即核酸修饰酶(包括DNAse、RNAse和限制性内切酶)；PCR引物；PCR探针；聚合酶；逆转 录酶；双模式酶，例如聚合酶/逆转录酶；和抗体。其它试剂也是可能的。在卡匣27的下部 末端的套管85可经成型以便在经由槽26插入期间将其推上去以确保所述卡匣能够加载于 旋转盘70中。罐82至84可由易破坏盖子密封85 (例如，箔密封等)，且任选地由保护性 帽86(例如，模制帽)覆盖。在其上部表面上，帽86可携载有机器可读识别，例如2-D条形 码87或机器可读识别的一些其它形式(例如电子存储器芯片或RFID)。卡匣27上的机器 可读识别87可经固持而与邻近制备装置2插于其中的安装仓16的读取器88并排。所述 读取器可与所述分析装置分开，例如手持式读取器。分析仪器1可辨别所述机器可读识别 码，且基于所述机器可读识别码中所含的信息，指令与所述安装仓16相关联的模块驱动制 备装置2以实施与实施样品盒试剂相关联的所需步骤。还可指令分析仪器1针对正检测的 特定物质实施适当PCR热循环和数据分析作业。通过在与所述样品制备装置的其余部分分开的卡匣中供应特定试剂，可使得为不 同物质提供样品制备装置的成本保持最低。使用者不需要贮存一系列不同的样品制备装置 来用于不同物质，而仅需要贮存不同试剂的卡匣和较少量的共同样品制备装置。经由入口 25添加的样品物质的混合物可借助(例如)注射器吸液管机构90暴 露于所述试剂和其它处理物质，所述注射器吸液管机构更清晰的展示于图11、12、17、18和 25中。机构90可由两个主要部件构成注射器组合件91和吸液管组合件92。注射器组合 件91可轴向延伸穿过旋转盘70中的中央孔口 71且可经操作以实施流体的抽运。吸液管 组合件92可安装在所述旋转盘的边缘处的垂直升降轴93上且可垂直地上下移动。吸液管 组合件92和注射器组合件91可经由一定长度的柔性管道94连接。注射器组合件91可具 有中央轴向蜗杆轴95，所述中央轴向蜗杆轴带有外螺纹且在其下部末端提供中央驱动耦合 件40。轴95经装配以阻止轴向位移，但其可绕其轴线自由旋转。环绕轴95的是圆柱柱塞 96，其上部末端97可封闭且可带有与轴95上的所述外螺纹啮合的内螺纹。可通过外部空 心活塞筒98使注射器组合件91完整，所述外部空心活塞筒可经装配以阻止轴向或旋转移 动。活塞筒98的上部末端可形成有减小直径的突出部99，管道94的一端可装配至突出部 99。柱塞96的上部末端可支撑0环100，此实现与活塞筒98的内表面的滑动密封。柱塞 96经成型或提供有表面形态以防止其相对于活塞筒98旋转，以便当轴95旋转时将其转换为所述柱塞沿所述活塞筒内部的轴向位移，以改变所述活塞筒的上部末端处的室或潜在空 间101的体积。因此，可看出，驱动轴95的旋转可有效的使得沿管道94抽运空气。吸液管组合件92可包括吸液管110，其可由任何适宜材料制成且可以任何适宜方式制造。在一个实施例中，吸液管组合件92可为塑料材料的模制物。吸液管110可具有细 长、锥形、垂直定向的空心杆111，其上部末端开口朝向封闭的圆锥形贮器112。贮器112可 具有小孔插口 113，其大体朝向注射器组合件91横向突出且可接纳管道94的另一端。杆 111和贮器112的内部体积可经选择以足以容纳欲由吸液管90转移的任何体积的液体。以 此方式，可看出，注射器组合件91的作业可有效抽运贮器112中液体上方的空气或气体且 不需要液体穿过管道94流入注射器室101中。吸液管110可由臂115支撑，所述臂使所述吸液管横向延伸且可由螺纹螺母116 终止。螺母116可环绕升降轴93，所述升降轴可带有外螺纹且其可在其下部末端提供输入 驱动耦合件42。可以看出，可通过在不同方向上适当旋转升降轴93来使吸液管110升高或 降低。以此方式，注射器91的致动和吸液管110的位移两者可由旋转驱动输入来完成。流体可通过以下操作在旋转盘70中的罐75之间转移旋转所述旋转盘以使适当 罐经定位直接在吸液管110的下方；使所述吸液管降低进入所述罐中(如果密封76还未破 坏则将其穿透)；使注射器91位移以使吸液管110中的压力降低且由此将流体芯吸至所述 吸液管中；使所述吸液管升高，以允许所述旋转盘旋转以使所述期望的罐直接位于其下方； 使所述吸液管降低进入所述罐；且然后驱动所述注射器以增加所述吸液管中所述流体上方 的气体压力并迫使其离开进入所述罐。可通过重复芯吸并将流体驱逐到吸液管110中以使 流体在所述罐中流动来促使在所述罐内混合。每一罐75可经成型具有由两个平面倾斜表 面提供的锥形V型底板。最低点可位于中央且与吸液管110的杆111成直线，以便所述吸 液管的尖端可降低至所述最低点以使得能够从所述罐抽取最大量的流体。在制备装置2的各个流体转移阶段期间，可期望防止某些流体被先前已用所述吸 液管转移的其它流体污染。由于一些流体可能仍粘附在所述吸液管的尖端，因此即使所述 吸液管的全部内容物都经分配也不能保证完全移除其内容物。一些先前布置已通过更换所 述吸液管的尖端来克服此问题，但此使得设备的操作变得复杂。可在每当需要防止流体转 移时通过对所述装置进行布置以使名义上空的吸液管110的尖端降低至旋转盘70的顶部 上的流体吸收材料的层77上来降低污染风险。粘附至吸液管110的尖端在其外部或内部 的任何流体均可被吸收剂材料77从所述吸液管吸走且使其截获于所述材料中。此提供用 于防止不期望流体转移的简单、低成本布置。然而，在一些情况下，可更换所述吸液管以避 免污染风险，例如当所述样品潜在危险时。在实施例中，可使用顺磁性珠粒来捕获所述样品中的核酸，且所述珠粒可随后经 洗涤以移除不想要的物质，同时留下所述核酸用于随后根据此项技术中习知的方法进行处 理或释放。所述珠粒可贮存在(例如)旋转盘70的罐“M”中的水溶液中。所述珠粒可以 通常的方式通过使用磁体吸引核酸结合至其的珠粒离开悬浮液至一定位置并使所述珠粒 保持在此位置处，同时去除不想要的材料。磁体组合件45 (图20)可包含两个永久棒形磁 体121和122。磁体121和122可彼此大致平行且大致垂直地安装于横向水平磁极片123 上。磁极片123可包含任何适宜材料，例如软铁。所述两个磁体可以相反方向定向以使得 一个磁体121的北磁极和另一个磁体122的南磁极在最上面。当不需要时，磁体组合件45可位于槽46和47远离吸液管站的远端。当欲实施磁性分离时，分析器1可使托架124沿 安装仓16的上部表面中的槽125位移以啮合磁体组合件45并使其沿槽46和47位移，以 使其移动至直接在吸液管110的下面的位置处。在此位置中，两个永久磁体121和122位 于直接在吸液管110的下面的旋转盘罐75的相对侧(如图20中所展示)，以使由磁体组合 件45建立的磁场穿过所述罐的壁并进入所述流体和磁性珠粒悬浮液。磁体组合件45可经 布置以便所述磁场可集中在两个局部区域127和128中，所述两个局部区域在罐75的锥形 底板的相对侧且在最低点或集液区域(sump region) 129上方间隔开。因此，磁性珠粒被吸 引至两个区域127和128，此使得集液区域129没有珠粒，以便吸液管110的尖端可降低至 此区域中并抽取最大体积的流体。然后磁体组合件45返回至其原始位置以使所述磁性珠 粒在添加至罐75中的下一流体中自由移动。作为实例，样品制备装置2可经布置以实施以下步骤1.接受进入所述装置中的样品2.利用一定体积的溶胞/结合缓冲液将所述混合物浸渍和/或与其混合 以使核酸 酶失活并从所述样品释放核酸。3.将所述经浸渍的样品与一定体积的溶胞结合缓冲液混合，以从所述样品释放核酸。4.将所述样品与一种物质(例如蛋白酶K)混合以进一步使所述样品分解并释放 核酸。5.将如此释放的核酸捕获于例如顺磁性珠粒上。6.用确定缓冲液洗涤所述核酸(在一些实施例中包括所述珠粒)。7.在目标核酸为RNA的情况下，任选的用含DNAseI的溶液培育所述经洗涤核酸。8.在所述目标核酸为DNA的情况下，任选的用含RNAse的溶液培育所述如此经洗 涤核酸。9.进一步用一种或一种以上的确定缓冲液洗涤所述核酸。10.如果使用珠粒，则将具有所述目标核酸的所述珠粒与洗脱掉所述目标核酸的 溶液混合。11.将此洗脱液与任选地冻干核酸引物和探针的混合物一起培育。12.将在11中所形成的混合物与一种或一种以上的冻干DNA修饰酶或聚合酶一起培育。13.经由小试管填充机构将在12中所形成的混合物转移至PCR小试管30中。14.使所述小试管填充机构从小试管30中退出。15.将一定量的材料(例如轻质矿物油或其它材料)添加至所述小试管的顶部以 防止所述材料随后蒸发。在这些步骤已实施之后，小试管30内的混合物可经放置以实施热循环，以在分析 器1内实现任何适宜反应，例如PCR、LATE-PCR、逆转录酶(RT)-PCR。实例性小试管填充机构更详细的展示于图9、17、18和24中。在此实例中，小试管 30可为常规形式，其由适于在PCR反应和分析器1中的光学检测步骤中使用的光学透明塑 料材料模制。小试管30可垂直装配于壳体20的底板28中的孔口 138中的适当位置处且 不会随旋转盘70移动。其直接在吸液管110的下面与所述吸液管成一直线。当欲填充小试管30时，吸液管110可加载流体并使旋转盘70旋转，直到紧靠第一罐“A”左侧的圆形 孔口 131位于所述小试管上方为止，以便使所述小试管的上部末端暴露来由所述吸液管存 取。所述小试管填充机构可包含塑料毛细管140，所述毛细管两端开口且经定位在小试管 30内延伸以接触其下部末端141的内部。毛细管140的上部末端具有装配至其的锥形耦 合件142，所述锥形耦合件经成型以与吸液管110的尖端的外部啮合。毛细管140自由的 滑动装配于小试管30内，此使得在其周围有气体排出间隙。为填充小试管30，可使吸液管 110降低以与毛细管140上的耦合件142啮合，如图17中所展示，且注射器91可经缓慢致 动以抽出所述吸液管中的流体。所述流体沿毛细管140向下流动，所述毛细管的外部与小 试管30的内部之间的间隙足以在当小试管用流体填充时使空气从所述小试管中排出。所 述流体可流出毛细管140的底部末端且可被芯吸至所述毛细管的外部与所述小试管的内 部之间的环形间隙中。然后可使吸液管110升高，通过耦合件142附接的毛细管140可随 其一起升高(如图18中所展示)。下一动作(如在以上步骤15中所提及)使旋转盘70在 顺时针方向上换位一个站，以便小的油贮存器150位于吸液管110的下面。附接至吸液管 110的末端的毛细管140可降低至油贮存器150中且其内容物被吸入所述吸液管中。然后 可使旋转盘70在逆时针方向上向后换位一个站， 且毛细管140可降低至小试管30的上部 末端中以将少量油分配至小试管30中的流体的顶部以防止蒸发。可与样品制备装置一起使用的分析器1可包括记录分析器位置的规定，以便此信 息可与分析结果存储在一起。此位置信息可手动或经由内部或外部GPS或类似定位系统键 入。所述分析器还能够将所述分析器的位置传输至远端位置。例如，当由使用者提示或每 当实施分析时，所述分析器可以周期性间隔将其位置传输至远端位置。尽管所述样品制备装置尤其适于制备用于PCR分析和相关技术的生物样品，但其 也可用于制备用于由不同分析器分析的其它样品。当所述小试管中所制备的样品是生物来源时，分析期间发生的反应或转化通常可 包括以下中的任一者聚合酶链反应(包括其变化形式，包括指数后线性扩增(LATE)PCR)； 逆转录；外切核酸酶活性；内切核酸酶活性；和与其它试剂(例如寡核苷酸或抗体)的杂交 或结合。其它反应和转化也是可能的。本文所阐述的装置可适于在任何地方使用，例如在现场或在固定场所中，例如医 生的办公室、临床或实验室。本文所阐述的装置可允许不熟练的使用者以小的、自给的、单 次使用消耗品实施PCR的样品制备和PCR自身，其完全由现场-便携式仪器控制，且不需要 分子生物学的知识。所述装置可用于兽医应用中以制备用于检测(例如)口蹄疫、禽流感 和蓝舌病或其它疾病的样品。所述装置能够在获得所述样品的区域实施快速检测，以便如 果检测出疾病，可快速采取行动。如果产生负响应，则不需要采取不必要的、昂贵的防范措 施，此类防范措施在将所述样品送至远端位置用于实验室分析的情况下将需要。
权利要求
一种自流体分离磁性粒子的设备，其包含(a)容器，其用于容纳流体；(b)磁性粒子；和(c)磁体，所述磁体可在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中其磁场将所述磁性粒子吸引至所述容器的表面且在所述第二位置中其磁场大致不影响所述磁性粒子。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述磁体可沿弯曲路径在与所述容器的轴线大致成 直角的平面中移动。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述磁性粒子具有锥形、封闭的下部末端部分。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述磁体可相对于所述容器邻近所述容器的下部末 端选择性地定位，且其中所述磁体包含两个磁体磁极片，所述两个磁体磁极片经对准而与 所述容器的所述轴线大致平行且经布置以形成用于沿所述容器的所述下部末端部分收集 所述磁性粒子的区域且从所述容器的所述末端部分的所述下部末端位移。
5.一种用于将流体分配至小试管的设备，其包含在两个末端处有开口且在所述小试管 内延伸的毛细管，其中所述毛细管的下部末端接触所述小试管的封闭末端的内部，且其中 所述毛细管的上部末端在所述小试管的上部末端处暴露，且其中所述毛细管的尺寸使得当 将所述流体施加至所述毛细管的所述上部末端时，所述流体流到所述毛细管的下部末端以 驱逐所述小试管中在所述毛细管的外部与所述小试管的内部之间的空气。
6.一种样品制备装置，其包含如权利要求1和5所述的设备。
7.一种样品制备装置，其包含(a)流体转移机构，其经布置以在所述装置中的不同容 器之间转移材料，其中所述机构包含可相对于彼此移动以界定可变体积的室的两个组件； 及(b)分配装置，其与所述室连接，其中所述分配装置可位移以使其可相对于所述容器升 高及降低，且其中所述分配装置的所述位移和所述两个组件相对于彼此的所述位移两者均 由旋转驱动器引起。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述两个组件是活塞筒和活塞。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述旋转驱动器包含所述样品制备装置可安装至其 并从其卸下的外部单元。
10.一种样品制备装置，其包含样品入口，所述样品入口包含浸渍器，其中所述浸渍器 从液体、固体或半固体样品材料中获得流体材料。
11.如权利要求10所述的装置，其中所述浸渍器包含处理流体的至少一个贮存器，其 由易破坏密封保护，通过手动操作所述浸渍器构件使所述处理流体与所述样品材料接触。
12.如权利要求10所述的装置，其中所述浸渍器包含可旋转浸渍器旋钮，其密封所述 入口且相对于所述样品入口螺纹连接以便旋转所述旋钮使所述旋钮向下位移以推动所述 样品向下穿过所述浸渍器。
13.一种样品制备装置，其包含(a)多个容器；(b)转移装置，其经布置以相对于所述 容器升高及降低并横向移动以在容器之间转移物质；和(c)吸收剂材料，其经布置以在所 述转移装置的下部末端处收集过量的物质。
14.如权利要求13所述的装置，其中所述吸收剂材料优选地安置于所述容器的上部表 面上且可为织物或无纺布材料。
15.如权利要求13所述的装置，其中所述转移装置适于降低，以便当需要从所述转移 装置的下部末端移除过量流体时其所述末端接触所述吸收剂材料。
16.一种分析器布置，其包含(a)样品制备装置，其包含至少一个含流体的容器和用于从所述容器抽取流体的装置， 其中所述样品制备装置可与基座单元安装在一起且可从所述基座单元卸下；和(b)基座单元，其包含用于使磁体在第一位置与第二位置之间移动的机构，其中所述磁 体在所述第一位置中可吸引所述容器的内容物，且其中磁性在所述第二位置中大致不影响 所述容器的所述内容物。
17.如权利要求16所述的分析器，其中所述磁体构件可沿弧线在与所述容器的轴线成 直角的平面中移动且其中所述磁体安装于所述样品制备装置上。
18.一种设备，其包括(a)分析器；和(b)样品制备装置，其包含多个容器，其中所述容器中的至少一些容器作为单一组件提 供，其中所述容器中的至少一个容器与所述组件单独提供且可与所述组件安装在一起，其 中所述单独提供的容器提供有可由所述分析器读取的机器可读识别以控制所述分析器来 以特定序列驱动所述样品制备装置，且其中所述样品制备装置可与所述分析器安装在一起 且可从所述分析器卸下。
19.一种识别物质的方法，其包含(a)提供样品制备装置，其具有适于在制备一系列不同物质中使用的物质的多个经安 装容器；(b)提供一系列至少两个单独的容器，其含有适于在制备至少两种各自不同的物质中 使用的不同物质；(c)根据欲检测的物质选择所述单独容器中的一个容器；(d)将所述选定的单独容器与所述样品制备装置安装在一起；(e)将所述样品物质添加到所述样品制备装置中；(f)操作所述样品制备装置来制备所述物质；和(g)识别所述经制备的物质。
全文摘要
本申请案提供样品制备装置和分析。所述装置和分析允许由甚至不熟练的使用者使用包括PCR的各种技术来快速制备和分析样品。
文档编号B01L3/00GK101821007SQ200880111613
公开日2010年9月1日 申请日期2008年10月17日 优先权日2007年10月17日
发明者凯瑟琳·米尔斯, 加里·斯蒂芬·霍华德, 卡梅洛·沃尔普, 威廉·理查德·马韦尔, 巴里·博伊斯, 托马斯·戴维·福特, 杰伊·莱温托恩, 皮尔斯·塞巴斯蒂安·哈丁, 科林·菲斯特, 约翰·沃尔特·柴卡, 詹姆斯·翁斯洛, 贾森·贝特利, 迈克尔·罗伊·费尔斯, 道格拉斯·贾森·格林 申请人:史密斯探测-沃特福特有限公司