专利名称:一种用于对液体进行混合及提取操作的试管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于液体混合及提取操作的试管，所述试管特别适用于从生物样品中分离和检测目标物质，例如核酸。本实用新型进一步涉及一种用于对多个液体样品进行混合及提取平行操作的装置，所述装置包含所述试管。此外，本实用新型还提供了使用所述试管和装置对液体进行混合及提取操作的方法。
背景技术：
在诸多实验科学领域，诸如化学、生物学、医学等领域中，都涉及对液体的混合和提取工艺。例如，在化学领域中，相当一部分化学反应都是在液体中进行和完成的。而在生物学和医学领域中，大量的生物学分析检测和医学诊断都需要首先从生物样本中分离和纯化出标记分子，例如从细胞中分离出特征性蛋白质和核酸，而所述分离和纯化步骤也通常在液体环境中进行。在液体混合和提取的各种工艺特别是在多样品平行操作过程中，由于存在一系列连续、繁琐的操作步骤，例如加液、移液、振荡混合、调节理化参数(例如温度、pH)等，稍有不慎即可能导致液体样品特别是易挥发液体发生交叉污染。交叉污染问题也因此大大增加了液体混合和提取工艺实现高通量、自动化控制的难度。
以核酸分离和纯化工艺为例。大多数核酸分离与纯化方法都包括细胞裂解、酶处理、将核酸与其他生物大分子物质分离从而纯化核酸等几个主要步骤。每一步骤又可由多种不同的方法单独或联合实现。核酸的高电荷磷酸骨架使其比蛋白质、多糖、脂肪等其他生物大分子物质更具亲水性，根据它们理化性质的差异，用选择性沉淀、层析、密度梯度离心等方法可将核酸分离、纯化。在商业上应用的主要几种方法为:离心法、膜分离法、基于纳米微粒的磁珠法等(参见例如Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第3版，ColdSpring Harbor Laborotary等,其内容被完整并入本文)。
离心法的典型特征是经过高温煮沸后用离心机进行分离，通过取上清液和去上清液的办法进行核酸和其他大分子物质和其他杂质进行分析。其缺点是很难进行自动化操作，例如取上清、弃上清的过程很难用自动化的方式来实现。另外的缺点是操作繁琐，费时费力。一个操作熟练的技术人员一个上午也只能处理几十个标本，操作人员需要频繁操作金属、离心机等设备，操作人员全程暴露在生物污染之中。
膜分离法以AXYGEN、Qiagen等国外公司为代表，常应用于科学研究等领域。一般以科研研究为主，成本很高，操作繁琐。
基于纳米微粒的磁珠法近年来得到越来越广泛的应用。在磁珠法中，在通过细胞裂解液裂解细胞后，从细胞中游离出来的核酸分子被特异性地捕获至磁性颗粒表面，而蛋白质等杂质不被捕获而留在溶液中。随后，在磁场作用下，使磁性颗粒与液体分开，回收捕获了核酸的磁性颗粒。此后，可用洗脱液将核酸从磁性颗粒上洗脱从而得到经纯化的核酸。由于磁珠法不需要离心、不需要加入多种试剂，操作简单，符合核酸自动化提取要求，因此成为核酸纯化方法的一个重要发展方向。
然而，如何有效地克服交叉污染始终是实现核酸提取高通量、自动化操作过程中需要解决的一个重要问题。由于核酸检测分析法的高灵敏度，在纯化核酸样品的过程中出现的任何交叉污染都很可能导致在后续的检测分析中出现假阳性结果。而另一方面，如上所述，在诸如加热、振荡、加样、洗涤等一系列步骤中，包含核酸的微量液体极易通过气溶胶的方式扩散到空气中，造成样品之间的交叉污染。目前已知的克服交叉污染的手段主要有如下两种:
I)盖封法，即通过使用盖将装有核酸样品的容器例如试管封住，仅在需要加液或抽液时将盖打开，从而最大限度地避免了气溶胶的扩散。然而，此种方法的缺点是，在核酸提取纯化过程中，需要多次重复开盖/关盖的复杂动作，这无疑为实现机器自动化操作造成了极大的障碍；
2)油封法，即通过使用油层封住含有核酸的生物样品的液面来防止气溶胶的扩散，并通过加样枪伸入油层以下进行加液或抽液。然而，此种方法在磁珠法提取核酸的过程中具有局限性，因为在转移磁性颗粒经过油层时，磁性颗粒很容易被油层所吸附而滞留在油层中，从而发生损失。
由于上述原因，目前核酸提取纯化工艺的自动化程度还较低，世界范围内也仅有Gen-Pr0be、R0Che等两三家企业有FDA认可的自动化的核酸提取和检测系统。因此，为提高核酸提取纯化的高通量、自动化程度，亟需开发新的、有效且方便的克服交叉污染的手段。
本实用新型旨在提供一种新型试管和使用该新型试管的装置以方便有效地克服液体在混合和提取过程中的交叉污染问题，从而克服现有技术存在的不足。该新型试管的应用可以方便地实现液体混合提取工艺的高通量、自动化操作。
实用新型内容
一方面，本实用新型提供了一种可用于对液体进行混合及提取操作的试管，该试管包含可供加入和吸取液体的开口、邻近开口的近端部分、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分，其特征是:该近端部分可以被重复地在挤压关闭和松弛张开两种状态之间替换，其在挤压关闭状态时防止存在于远端部分的液体外溢或蒸发，其在松弛张开状态时允许外部吸管通过开口伸向远端部分加入或吸取液体。
在一个实施方案中，所述试管的近端部分由弹性材料制成。优选地，所述弹性材料包含硅胶。
在另一实施方案中，所述试管的远端部分由硬质材料制成，且所述远端部分包括底部和侧壁，其中所述底部与部分侧壁的距离和夹角大于其与其他部分侧壁的距离和夹角从而成为一长斜面。在进一步的实施方案中，所述斜面在较低的一端与侧壁形成沉淀区。优选地，所述硬质材料包含PP聚丙烯塑料。
在某些实施方案中，所述试管的近端部分和远端部分在生产和分装阶段为两个独立的部件，而在液体混合和提取操作前该近端部分和远端部分被组装连接成为一体构成本实用新型所述试管。比如，由弹性材料制成的近端部分可以在液体混合和提取操作前套在硬质材料制成的远端部分上形成密封接口，如此构成本实用新型所述试管。
在另一些实施方案中，所述试管的近端部分和远端部分一体成形。
另一方面，本实用新型提供了一种可用于对液体进行混合及提取操作的试管，该试管包含可供加入和吸取液体的开口、邻近开口的近端部分、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分，其特征是:该远端部分由硬质材料制成，且该远端部分包括底部和侧壁，其中所述底部与部分侧壁的距离和夹角大于其与其他部分侧壁的距离和夹角从而成为一长斜面。优选地，所述硬质材料包含PP聚丙烯塑料。
在一实施方案中，所述试管的斜面在较低的一端与侧壁形成沉淀区。
在进一步的实施方案中，所述试管的所述近端部分可以被重复地在挤压关闭和松弛张开两种状态之间替换，其在挤压关闭状态时防止存在于所述远端部分的液体外溢或蒸发，其在松弛张开状态时允许外部吸管通过开口伸向所述远端部分加入或吸取液体。
在更进一步的实施方案中，所述试管的近端部分由弹性材料制成，所述弹性材料优选地包含硅胶。
在某些实施方案中，所述试管的近端部分和远端部分密封连接。在另一些实施方案中，所述试管的近端部分和远端部分一体成形。
本实用新型所述的液体可以为各种类型的液体混合物，包括但不限于各种化学物质或生物物质的混合物等。在优选的实施方案中，本实用新型的液体包含来自生物细胞的组分，包括但不限于蛋白质、核酸等，优选地包含核酸。
又一方面，本实用新型提供了一种可用于对多个液体样品进行混合及提取平行操作的装置，该装置包含一个多位置操作平台，所述操作平台的每一个位置可以容纳一个本实用新型提供的试管，该试管包含可供加入和吸取液体的开口、邻近开口的近端部分、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分，且所述近端部分可以被重复地在挤压关闭和松弛张开两种状态之间替换，其在挤压关闭状态时防止存在于远端部分的液体外溢或蒸发，其在松弛张开状态时允许外部吸管通过开口伸向远端部分加入或吸取液体，所述操作平台的每一个位置还包含一个理化条件控制部件和一个开关单元，其中所述理化条件控制部件接触或邻近所述试管的远端部分，并能够对所述远端部分的液体样品的混合和反应的理化条件进行控制，且所述开关单元接触或邻近所述试管的近端部分，并能够对所述近端部分重复地进行挤压关闭和松弛张开两种状态的替换控制。优选地，当所述试管的近端部分处于挤压关闭状态时，可以对试管进行振荡、混合或加热操作而避免液体外溢或蒸发，而当所述试管的近端部分处于松弛张开状态时，可以对试管进行加入或吸取液体的操作。
在一些实施方案中，所述理化条件控制包括但不限于对所述远端部分的液体的温度、振荡频率和磁场强度中的一项或多项条件的控制，且所述开关单元包含一种夹具。
在一个实施方案中，所述多个位置的理化条件控制部件和开关单元可以对多个试管同时进行平行操作。
在更进一步的实施方案中，所述多位置操作平台包含一多孔板，每个孔可以容纳一个本实用新型提供的试管，且多个所述开关单元被整体构建为另一包含多孔的平板，所述平板上的多孔的开合可由一弹性装置控制，通过对该弹性装置施加或撤除外力可以反复使该平板上的多孔同时打开或关闭，从而同时对多个试管的近端部分进行挤压关闭和松弛张开两种状态的替换控制。
在一个实施方案中，本实用新型提供的装置被用于从液体样品中分离出目标组分。在进一步的实施方案中，所述液体样品包含待分离的目标组分和可捕获所述目标组分的磁性颗粒，所述试管的远端部分的外壁贴附有可被撤离的磁钢，当所述磁钢贴附在所述远端部分的外壁时，所述磁性颗粒被吸附，当所述磁钢被撤离时，所述磁性颗粒散开。优选地，所述试管的远端部分由硬质材料制成，且所述远端部分包括底部和侧壁，其中所述底部与部分侧壁的距离和夹角大于其与其他部分侧壁的距离和夹角从而成为一长斜面，所述可被撤离的磁钢贴附在所述斜面的外壁上。更优选地，所述斜面在较低的一端与侧壁形成沉淀区。
非必需地，本实用新型提供的装置还可包含检测设备，所述检测设备可以对液体样品进行各种所需的检测，例如，对从液体样品中分离出的目标组分进行各种表征，包括但不限于确定所述目标组分的组成、结构、含量等。
在一实施方案中，本实用新型提供的装置以全自动方式运行。
再一方面，本实用新型提供了一种对液体样品进行混合及提取操作的方法，其特征是:所述方法包括使用本实用新型提供的试管，该试管包含可供加入和吸取液体的开口、邻近开口的近端部分、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分，其中该试管的近端部分可以被重复地在挤压关闭和松弛张开两种状态之间替换，其在挤压关闭状态时防止存在于远端部分的液体外溢或蒸发，其在松弛张开状态时允许外部吸管通过开口伸向远端部分加入或吸取液体。
在本实用新型的方法的一个实施方案中，当从所述试管中抽取或向其中加入液体时，所述试管的近端部分处于松弛张开的状态，而在其余时刻，所述试管的近端部分处于挤压关闭状态。
在本实用新型的方法的另一实施方案中，所述方法包括按照如下步骤从所述液体样品中分离出目标组分:
a)使所述试管的近端部分处于松弛张开的状态，向所述试管的远端部分加入用于提取目标组分的试剂和包含目标组分的样本，其中所述用于提取目标组分的试剂中包含能够捕获所述目标组分的磁性颗粒；
b)使所述试管的近端部分保持挤压关闭的状态，对处于所述试管的远端部分的试剂和样本进行混合并允许其发生理化反应，由此目标组分被磁性颗粒所捕获；
c)在所述试管的远端部分的外壁贴附可被撤离的磁钢以吸附所述磁性颗粒；
d)再次使所述试管的近端部分处于松弛张开的状态，并从所述试管中吸出残液。
在本实用新型的方法的进一步的实施方案中，所述方法还包括按如下步骤或多次重复如下步骤对分离后的目标组分进行洗涤:
a)使所述试管的近端部分处于松弛张开的状态，撤离所述磁钢，加入洗涤液；
b)使所述试管的近端部分保持挤压关闭的状态，振荡试管使所述磁性颗粒在洗涤液中混匀散开；
c)将所述磁钢再次贴附于所述试管的远端部分的外壁上以吸附所述磁性颗粒；和
d)再次使所述试管的近端部分处于松弛张开的状态，从所述试管中吸出洗涤液。
在本实用新型的方法的优选实施方案中，所述试管的远端部分由硬质材料制成，且所述远端部分包括底部和侧壁，其中所述底部与部分侧壁的距离和夹角大于其与其他部分侧壁的距离和夹角从而成为一长斜面，所述可被撤离的磁钢贴附在所述斜面的外壁上，且所述斜面在较低的一端与侧壁形成沉淀区，当从所述试管中吸取液体时，外部吸管伸向所述沉淀区中进行提取，而当向所述试管中加入液体时，外部吸管伸向与所述沉淀区相对的所述斜面较高的一端进行加液。
在本实用新型的方法的更进一步的实施方案中，所述方法还包括对分离后的目标组分进行检测。在一个具体实施方案中，将分离后的目标组分保留在所述试管的远端部分，直接对所述目标组分进行检测。在另一具体实施方案中，将分离后的目标组分转移至另一独立的检测设备中从而对所述目标组分进行检测。本领域技术人员能够选择和使用合适的本领域已知的各种常规检测方法对目标组分进行检测。例如，可以使用ELISA酶联免疫反应对蛋白质组分进行检测(参见例如中国专利申请公开号CN1580772A，其全文被完整并入本文)。又如，可以使用化学发光法或实时荧光法对核酸组分进行检测(参见例如美国专利号7，169，554，美国专利申请公开号US2010/031152A1等，其全文被完整并入本文)。
本实用新型提供的对液体样品进行混合及提取操作的方法可以以平行操作的方式对多个液体样品同时进行。因此，本实用新型还提供了一种对多个液体样品同时进行混合及提取的平行操作的方法，所述方法包括使用本实用新型提供的用于对多个液体样品进行混合及提取平行操作的装置，该装置包含一个多位置操作平台，所述操作平台的每一个位置可以容纳一个本实用新型提供的试管，所述操作平台的每一个位置还包含一个理化条件控制部件和一个开关单元，其中所述理化条件控制部件接触或邻近所述试管的远端部分，并能够对所述远端部分的液体样品的混合和反应的理化条件进行控制，且所述开关单元接触或邻近所述试管的近端部分，并能够对所述近端部分重复地进行挤压关闭和松弛张开两种状态的替换控制。优选地，当所述试管的近端部分处于挤压关闭状态时，可以对试管进行振荡、混合或加热操作而避免液体外溢或蒸发，而当所述试管的近端部分处于松弛张开状态时，可以对试管进行加入或吸取液体的操作。
在一些实施方案中，所述理化条件控制包括对所述远端部分的液体的温度、振荡频率和磁场强度中的一项或多项条件的控制，且所述开关单元包含一种夹具。
在一个实施方案中，所述理化条件控制部件和所述开关单元可以对多个位置中的试管同时进行平行操作。
在更进一步的实施方案中，所述多位置操作平台包含一多孔板，每个孔可以容纳一个本实用新型提供的试管，且多个所述开关单元被整体构建为另一包含多孔的平板，所述平板上的多孔的开合可由一弹性装置控制，通过对该弹性装置施加或撤除外力可以反复使该平板上的多孔同时打开或关闭，从而同时对多个试管进行挤压关闭和松弛张开两种状态的替换控制。
本实用新型所述的目标组分可以是但不限于来自生物细胞的组分，所述来自生物细胞的组分包括但不限于蛋白质或核酸等，且优选地为核酸。
为便于理解本实用新型，提供如下附图。在本申请下文中，将结合所述附图对本实用新型的具体实施方案进行阐述。然而，应当理解，所述附图和具体实施方案仅为示例性的，其不应构成对本实用新型技术方案的任何限制。
图1为本实用新型提供的试管的某一具体实施方案的结构示意图。
图2为通过使用夹具将试管的近端部分挤压关闭的结构示意图。
图3a_3c为从不同角度显示了包含多个本实用新型提供的试管的多孔板的示意图。
图4a_4b为本实用新型提供的多位置操作平台的局部示意图，其中在图4a中，试管的近端部分处于挤压关闭的状态，在图4b中，试管的近端部分处于松弛张开的状态。
图5 图12是显示了从液体样品中分离、洗涤和转移目标组分的示意图，其中:
图5示了在试管的近端部分处于松弛张开的状态下向试管加入用于提取目标组分的试剂，该试剂中包含能够捕获中目标组分的磁性颗粒，并随后挤压关闭试管的近端部分；
图6显示了在试管的近端部分处于松弛张开的状态下向试管加入包含目标组分的样本，并随后挤压关闭试管的近端部分；
图7显示了在使试管的近端部分保持挤压关闭的状态下，混合处于试管远端部分的试剂和样本并调节其理化条件，由此目标组分被磁性颗粒捕获；
图8显示了在使试管的近端部分保持挤压关闭的状态下，磁性颗粒被磁钢吸附于斜面上；
图9显示了在试管的近端部分处于松弛张开的状态下，从试管的沉淀区吸出残液；
图10显示了对捕获了目标组分的磁性颗粒的洗涤。
图11显示了外部吸管伸向与试管底部的沉淀区相对的斜面较高一端加液并混合的步骤。
图12显示了从试管底部的沉淀区转移出目标组分的步骤。
具体实施方式
参见图1和2，本实用新型提供了一种可用于对液体进行混合及提取操作的试管
(10)，该试管包含可供加入和吸取液体的开口(12)、邻近开口的近端部分(13)、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分(14)。和常规试管一样，本实用新型提供的试管具有与开口(12)联通的空腔(11)。与本领域已知的其它试管不同的是，本实用新型的试管的近端部分(13)可以被重复地在挤压关闭和松弛张开两种状态之间替换，其在挤压关闭状态时防止存在于远端部分(14)的液体外溢或蒸发，其在松弛张开状态时允许外部吸管通过开口伸向远端部分(14)加入或吸取液体。
可以使用多种手段实现本实用新型试管的近端部分(13)在挤压关闭和松弛张开两种状态之间的重复转换。例如，试管的近端部分(13)可以是由弹性材料制成的软管，通过使用外部夹具(20)控制软管的状态。当夹具(20)夹紧软管上的夹持部(29)时，所述软管处于挤压关闭状态，从而封闭所述试管；而当夹具(20)从软管上的夹持部(29)松开时，所述软管处于松弛张开状态，从而打开所述试管。再例如，试管的近端部分(13)可以是由弹性材料制成的软管，通过使用外力控制软管的状态。当无外力作用在软管上时，软管处于自然收缩关闭状态。当有外力作用在软管上时，软管处于被拉开状态，从而打开所述试管。可以使用本领域已知的任何弹性材料制造软管，只要该弹性材料能够响应外力发生形变并能够在外力撤除后恢复原状即可。优选地，可以使用包含硅胶的弹性材料。
本实用新型试管的远端部分(14)供液体在其中混合和发生理化反应，因此本领域技术人员可以根据需要使用任何合适的材料制成任何合适的形状。一个优选的实施方案是使用硬质材料制成形状如图1所示的硬管。所述硬管具有底部和侧壁，其中所述底部与部分侧壁的距离和夹角大于其与其他部分侧壁的距离和夹角从而成为一长斜面(15)，所述斜面在较低的一端与侧壁形成沉淀区(16)。所述具有斜面(15)和沉淀区(16)的底部形状相对于其他形状在液体混合和提取，特别是磁珠法提取目标组分(例如核酸)的工艺中可能是特别有利的。如图8和9所示，在磁珠法提取工艺中，磁性颗粒(24)可被磁钢(25)吸附在斜面(15)上，外部吸管(26)可以方便地伸向试管底部的沉淀区(16)吸尽残液和其他物质，容易地避开磁性颗粒(24)，从而有效避免误吸磁性颗粒(24)。另一方面，如图11所示，在向试管中加入液体时，外部吸管伸向与所述沉淀区相对的所述斜面较高的一端，由此，磁性颗粒(24)在被加入的液体沿着斜面(15)冲刷进沉淀区(16)的同时，充分地分散在所述液体中，使得磁性颗粒(24)更易于与液体混匀。可以使用本领域已知的任何硬质材料制造所述硬管，优选地，使用PP聚丙烯材质。
可以分别制造本实用新型的试管的近端部分和远端部分，之后将所述部分密封连接。例如，可以使用硅胶材料制成弹性软管并使用PP聚丙烯材料制成硬管，随后将弹性软管套在硬管上，形成完整的试管。也可以将本实用新型的试管的近端部分和远端部分一体成形。根据本说明书的公开内容，本领域技术人员将完全有能力使用本领域的常规技术制造出本实用新型的试管。
如上所述，由于本实用新型的试管的独特设计，可以方便地使试管的近端部分在挤压关闭和松弛张开两种状态之间重复地发生转换，因此特别适用于对多个液体样品进行混合及提取平行操作的装置。
本实用新型因此还提供了 一种可用于对多个液体样品进行混合及提取平行操作的装置，该装置包含一个多位置操作平台，所述操作平台的每一个位置可以容纳一个本实用新型的试管。
所述多位置操作平台可以包含一个多孔板。举例而言，如图3a_3c中所示，多个本实用新型提供的试管可被组合在多孔板(17)中。多孔板(17)上设有多个通孔(18)，每个通孔(18)中分别装有一个本实用新型的试管(10)。非必需地，多孔板(17)下方还连接了支架(19)，该支架(19)可以更好地固定和支撑本实用新型的试管(10)。本实用新型可以使用各种多孔板，包括是但不限于具有12孔或更少孔、24孔、48孔、96孔、192孔、384孔或更多孔的多孔板。
此外，所述多位置操作平台的每一个位置还包含一个开关单元，所述开关单元接触或邻近所述试管的近端部分，并能够对所述近端部分重复地进行挤压关闭和松弛张开两种状态的替换控制。所述开关单元可以是如图2中所示的夹具(20)，当夹具(20)夹紧试管的近端部分使其处于挤压关闭状态时，封闭所述试管；而当夹具(20)从近端部分松开使其处于松弛张开状态时，打开所述试管。
更优选地，多个位置的开关单元可以被构建为一个整体，同时对多个试管进行挤压关闭和松弛张开两种状态的替换控制。作为示例，图4中显示，多个位置的开关单元被整体构建成另一包含多孔的平板，试管(10)的近端部分(13)穿过所述平板上的孔，所述孔的开合可由一弹性装置控制。当通过例如推动手柄(30)对弹性装置施加外力时，可以同时关闭平板上的多孔，从而使得多个试管(10)的近端部分(13)处于挤压关闭状态，而当撤除外力时，同时打开平板上的多孔，使得多个试管(10)的近端部分(13)处于松弛张开状态。或者，可以通过拉动手柄(30)对该弹性装置施加外力，从而同时打开平板上的多孔，使得多个试管(10)的近端部分(13)处于松弛张开状态，而当撤除外力时，同时关闭平板上的多孔，使得多个试管(10)的近端部分(13)处于挤压关闭状态。本领域技术人员已知各种常规的能够实现孔的开合的弹性装置并能够将其应用在本实用新型的开关单元中。
本实用新型所述的操作平台的每一个位置还包含一个理化条件控制部件，其接触或邻近所述试管的远端部分，从而能够对所述远端部分的液体样品的混合和反应的理化条件进行控制。本领域技术人员能够根据具体工艺的需要，设计并设置不同的理化控制部件。例如通过设置振荡器实现对位于试管内的液体的充分混合，通过设置温度调节装置例如水浴对位于试管内的液体的温度进行调节，或者通过在试管底部使用磁钢来改变试管远端部分的磁场等。在某些实施例中，可以通过本领域常规技术实现多个位置的理化控制部件的平行运作，从而对多个试管中的液体的理化条件同时进行相同的调节。
非必需地，本实用新型提供的装置还可包含一个检测设备，所述检测设备可以对液体样品进行各种所需的检测。例如，当本实用新型提供的装置被用于从生物样品中分离出来自于生物细胞的目标组分例如蛋白质或核酸时，所述检测设备可以对经分离后的目标组分进行各种表征，包括但不限于确定所述目标组分的组成、结构、含量等等。在一个实施方案中，将所述检测设备设置为接触或邻近所述试管的远端部分从而无需转移试管内的样品而直接对其进行检测。在另一实施方案中，所述检测设备作为独立模块被包含在本实用新型提供的装置中，通过将液体样品从试管中转移至所述检测设备后对样品进行检测。
进一步地，本实用新型提供了使用本实用新型提供的试管对液体进行混合及提取操作的方法。优选地，在本实用新型提供的方法中，本实用新型提供的试管的近端部分仅在向该试管的远端部分加入液体或从其中吸取液体时处于松弛张开状态从而打开试管，而在其它时刻，例如加热、振荡、静置时，本实用新型提供的试管的近端部分均处于挤压关闭状态由此封闭试管，从而最大可能地减小了样品受到外界污染，特别是样品之间发生交叉污染的机会。
如前所述，本实用新型的方法适用于各种需要对液体进行混合、提取或发生理化反应的工艺。特别优选地，本实用新型的方法适用于从生物样品中分离出来自于生物细胞的目标组分，所述目标组分包括但不限于蛋白质或核酸。特别优选地，所述目标组分是核酸。因此，以下将以核酸分离纯化工艺为例说明本实用新型的方法。然而，本领域技术人员将理解，本实用新型的方法可以根据需要同样地适用于对其他任何液体进行的混合或提取工艺中。
作为例子，图5-图10提供了从生物样品中分离核酸的工艺，其包含以下步骤:
如图5所示，当试管(10)的近端部分(13)处于松弛张开状态时，使用外部吸管
(23)向试管(10)中加入核酸提取液(21)，所述核酸提取液(21)中包含能够特异性捕获目标核酸的磁性颗粒，随后使所述近端部分(13)处于挤压关闭状态。本实用新型已知各种特异性捕获目标核酸的方法。例如，可以将能够与目标核酸上的特定序列实现特异性杂交的寡核苷酸链共价连接在磁性颗粒表面，通过所述寡核苷酸链与目标核酸之间的杂交将目标核酸捕获在磁性颗粒表面。
随后，如图6所示，再次使试管(10)的近端部分(13)处于松弛张开状态，使用外部吸管向试管(10)中加入样品(22)，所述样品含有待分离的目标核酸。完成加样后，使所述近端部分(13)重新处于挤压关闭状态。
应当理解，核酸提取液和样品可以以任何顺序或同时加入。
此后，如图7所示，保持试管(10)的近端部分(13)处于挤压关闭状态，振荡试管，使核酸提取液(21)与样品(22)充分混匀。随后，对试管(10)的远端部分(14)进行加热裂解样品中的生物细胞从而释放出核酸。例如，可以通过水浴加热样品至60°C并保持8分钟以裂解细胞。完成裂解之后，磁性颗粒在室温(例如25°C)下捕获核酸。
在下一步中，如图8所示，继续保持试管(10)的近端部分(13)处于挤压关闭状态，将磁钢(25)贴附在试管(10)的外壁上从而吸附试管(10)内的磁性颗粒(24)。优选地，磁钢(25)贴附在试管(10)的底部斜面(15)上。磁性颗粒(24)可以是铁氧体材料，磁钢(25)可以是天然磁体。
随后，使试管(10)的近端部分(13)处于松弛张开状态，使用外部吸管(26)从试管(10)，优选地从试管(10)底部的沉淀区(16)将残液吸尽。
经由上述步骤，目标核酸被捕获在磁性颗粒上，与核酸反应液及样品中的其他组分充分分离，从而获得了经纯化的目标核酸。
根据需要，可以对获得的目标核酸进行进一步的洗涤。如图10所示，撤离磁钢
(25)，且使试管(10)的近端部分(13)处于松弛张开状态，向试管(10)中加入洗涤液(27)；随后，使试管(10)的近端部分(13)处于挤压关闭状态，振荡混匀洗涤液(27)和磁性颗粒
(24)后，再次将磁钢(25)贴附在试管(10)的外壁例如试管(10)的底部斜面(15)上从而吸附试管(10)内的磁性颗粒(24);最后，使试管(10)的近端部分(13)处于松弛张开状态，使用外部吸管(26)从试管(10)，优选地从试管(10)底部的沉淀区(16)将洗涤液吸除。所述洗涤步骤可以根据需要被重复多次。
根据分离纯化核酸或蛋白的目的，可以对经纯化的核酸或蛋白进行进一步的操作，例如对分离后的核酸或蛋白进行检测。本领域已知各种检测核酸或蛋白的方法，包括但不限于，化学发光法(例如，可参见美国专利号7，169，554，其全文被完整并入本文)、实时荧光法(例如，可参见美国专利申请公开号US2010/031152A1，其中公开了通过实时核酸扩增对核酸进行定量的方法和系统，所述专利申请被完整并入本文)，以及多种基于抗原-抗体反应的检测方法(如ELISA，参见例如中国专利申请公开号CN1580772A，其全文被完整并入本文)等，本领域技术人员能够根据检测目的选择合适的本领域已知的检测方法。所述检测可以直接在试管中进行。例如，可向试管(10)的远端部分中加入检测所需的各种反应试剂，并在所述远端部分外配置检测设备，例如荧光激发装置和读数装置、或分光光度读数仪由此无需转移核酸即可以完成提取、纯化、检测的全过程。所述检测也可以如图12所示，通过将纯化后的核酸转移至其他检测装置，例如微量反应板(28)中进行，所述微量反应板(28)可以但不限于是96孔板。
上文仅以单个试管为例，描述了对单个液体样品的处理步骤。本领域技术人员完全理解，通过使用本实用新型提供的用于对多个液体样品进行混合及提取平行操作的装置，可以同时对多个试管中的多个液体样品进行平行操作。因此，本实用新型也涵盖了对多个液体样品同时进行混合及提取的平行操作的方法。如上所述，通过平行运作本实用新型的装置所包含的多位置操作平台的每个位置的理化条件控制部件和开关单元，可以同时对多个试管的开放或封闭状态进行平行控制，并对其中的液体样品的理化条件进行同步的调节控制。
应当理解，本申请描述的实施例和具体实施方案只是为了说明和便于理解的目的，而不对本实用新型的范围发生任何的限制。在不背离本实用新型精神的情况下，本领域技术人员可以作出各种修改、替换、省略和增加。本实用新型的范围仅由所述权利要求
及其等同方式所限定。
权利要求
1.一种用于对液体进行混合及提取操作的试管，该试管包含可供加入和吸取液体的开口、邻近开口的近端部分、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分，其特征是:该近端部分设有可以被重复地在挤压关闭和松弛张开两种状态之间替换的控制部件。
2.如权利要求
1所述的试管，其特征是:所述试管的近端部分为由弹性材料制成的软管，所述控制部件为夹持软管的夹具。
3.如权利要求
2所述的试管，其特征是:所述弹性材料包含硅胶。
4.如权利要求
1所述的试管，其特征是:所述远端部分由硬质材料制成，且所述远端部分包括底部和侧壁，其中所述底部与部分侧壁的距离和夹角大于其与其他部分侧壁的距离和夹角从而成为一长斜面。
5.如权利要求
4所述的试管，其特征是:所述斜面在较低的一端与侧壁设为沉淀区。
6.如权利要求
4所述的试管，其特征是:所述硬质材料包含PP聚丙烯塑料。
7.如权利要求
5所述的试管，其特征是:所述硬质材料包含PP聚丙烯塑料。
8.如权利要求
1至7任一所述的试管，其特征是:所述近端部分和所述远端部分密封连接。
9.如权利要求
1至7任一所述的试管，其特征是:所述近端部分和所述远端部分一体成形。
10.一种用于对液体进行混合及提取操作的试管，该试管包含可供加入和吸取液体的开口、邻近开口的近端部分、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分，其特征是:该远端部分由硬质材料制成，且该远端部分包括底部和侧壁，其中所述底部与部分侧壁的距离和夹角大于其与其他部分侧壁的距离和夹角从而成为一长斜面。
11.如权利要求
10所述的试管，其特征是:所述斜面在较低的一端与侧壁设为沉淀区。
12.如权利要求
10所述的试管，其特征是:所述硬质材料包含PP聚丙烯塑料。
13.如权利要求
11所述的试管，其特征是:所述硬质材料包含PP聚丙烯塑料。
14.如权利要求
10所述的试管，其特征是:所述试管的所述近端部分为由弹性材料制成的软管，软管外设有夹持软管的夹具。
15.如权利要求
14所述的试管，其特征是:所述弹性材料包含硅胶。
16.如权利要求
10-15中任一项所述的试管，其特征是:所述近端部分和所述远端部分密封连接。
17.如权利要求
10-15中任一项所述的试管，其特征是:所述近端部分和所述远端部分一体成形。
专利摘要
本实用新型提供了一种用于对液体进行混合及提取操作的试管，该试管包含可供加入和吸取液体的开口、邻近开口的近端部分、和可供液体混合和进行理化反应的远端部分，其中所述近端部分可以被重复地在挤压关闭和松弛张开两种状态之间替换。实用新型本实用新型的试管可以方便有效地克服液体在混合和提取过程中的交叉污染问题，有助于实现液体混合提取工艺的高通量、自动化操作。所述试管特别适用于从生物样品中分离和检测目标物质，例如核酸。
文档编号C12Q1/68GKCN203030295SQ201190000533
公开日2013年7月3日 申请日期2011年5月31日
发明者周宋兵, 居金良, 王敏, 朱慧伟, 黄鹤, 胡瑞 申请人:上海仁度生物科技有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan