用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法。设备(1000)具有流体入口(7、8)；过滤区室(6)，连接到流体入口并且容纳存在吸附剂的过滤基质(5)；流体回路(3、4、11、50)连接到过滤区室的下游并且包括排液回路(4、50)以及加液回路(4、50、11)；排液室(20)，连接到排液回路(4、50、3)的下游；制备出口(18)，连接到加液回路(4、50、11)的下游；以及抽吸泵(13、14、12、19)，连接到流体回路并且配置成使过滤区室(6)择一流体连接到排液回路(4、50、3)或者加液回路(4、50、11)。

【技术实现步骤摘要】
用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法本申请是于申请日2013年4月11日提交的、申请号为201310136763.4、专利技术名称为“用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法”的分案申请。
本专利技术涉及用于制备生物样本的设备和方法，以便使得制备的样本适合于在后续的分析过程中使用。
技术介绍
样本的制备的示例在于例如从全血提取并且随后纯化(“样本制备”)诸如DNA的生物材料的序列，用于在后续分析(例如RT-PCR(即实时聚合酶链反应)、电泳、基因型等)中使用。包括DNA提取以及随后的纯化的生物样本的制备(也被称为“样本制备)是许多DNA分析过程(诸如RT-PCR、电泳、基因型等)的起点。目前样本制备可以使用市场上可用的适合的试剂盒(kit)来执行，对其进行手动操作使其执行特定程序。图1示出了在最为广泛使用的样本制备程序当中的所谓“离心柱法(spin-columnmethod)”。参照图1，由此方法实施的过程包括四个步骤。在第一步骤(称为“预处理”)中，选择的例如全血的生物样本(将从中提取DNA)经受细胞裂解，包括通过破坏细胞膜来溶解细胞。通过将生物样本布置在低渗溶液中来执行裂解。在裂解后，使用诸如蛋白酶K的适当的酶对裂解造成的污染的蛋白质进行消化。第二步骤(称为“DNA结合”)在于从包含裂解结果的溶液中分离与回收核酸。最新方法之一在于在离液盐(chaotropicsalts)存在下使用硅胶基质，其吸附DNA并且与其结合。在第三步骤(称为“洗涤”)中，使用诸如蒸馏水的适合的溶液洗涤胶基质，以去除诸如蛋白质和脂质的干扰残留物。在第四步骤(称为“洗脱”)中，使用低盐浓度的水溶液洗脱与DNA结合的硅胶基质。凭借此处理，之前在胶基质表面上捕获的DNA被移除并且得以在试管内的溶液中可用。制备的样本准备就绪用于例如RT-PCR的下游应用中。其后，为执行RT-PCR，使用移液管吸取制备的样本并且转移至一次性卡盒上所容纳的硅芯片中提供的阱中。接着，将该卡盒插入具有荧光检测器的热循环仪中用于进行DNA分析。所有在前文描述的关于样本制备以及将制备的样本加样到硅芯片中的阱中的步骤是使用与试剂盒一起提供的设备(试管、移液管，缓冲液等)来手动进行的。各步骤的序列涉及操作大量设备以及在从该方法的一个步骤到下一步骤的过渡中转移液体。因为涉及大量设备和操作并且在手动执行的操作中需要精确性，所以该方法尤为缓慢，其实现繁琐，并且易受执行的随机误差以及周围环境造成的污染的影响，由此，关于最终结果的质量方面，其整体而言远非稳健和可靠。此外，上面所描述的方法需要使用大量昂贵试剂，在经济产量方面远非高效。最后，其仅可以由高度专业的工作人员执行，使其用途仅限于医院和/或实验室环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于制备样本并且用于将包含生物材料的样本加样到在硅芯片内的阱中的设备和相关方法，适合于在分析中随后使用。该设备和关联的用于制备包含生物材料的样本的方法必须易于实现，使得能够快速制备样本，因此减少分析时间，在最终结果的质量方面具有减少的成本和稳健性，并且最终可为不必高度专业的工作人员所使用。将样本加样到阱中的步骤在该设备中必须是可集成的。根据本专利技术，提供了用于制备包含生物材料的样本的设备、装置和方法，如分别在权利要求1、17和18中所具体说明的。附图说明为了更好地理解本专利技术及其优点，在下文中结合附图描述了一些非限制性实施例，其中：图1示出了现有技术的、称为“离心柱法”的用于制备(尤其用于提取和纯化DNA的)样本的方法；图2示出了用于制备包含生物材料的样本的设备的第一实施例的垂直截面；图3-8是在该方法的相继步骤期间图2的设备的垂直截面；图9是用于制备样本的方法的流程图；图10是用于制备包含生物材料的样本的设备的另一实施例的平面截面；图11是图10的用于制备样本的设备的又一实施例的透视图；图12部分示出了本设备的再一实施例的垂直截面；以及图13示出了用于进行生物分析的装置。具体实施方式图2示出了用于制备包含生物材料的样本(尤其用于提取DNA)的一次性类型的设备1000的一个实施例。设备1000包括：本体1，用于推进流体；以及卡盒2，用于RT-PCR(实时聚合酶链反应)。例如O型环类型的垫圈35布置在本体1与卡盒2之间用于确保紧度并且防止任何泄露。例如，本体1可以具有平行六面体形状，尺寸为5x4x3cm3，以便具有不大于60cm3的整体体积。卡盒2包括：支撑17，其例如是在印刷电路生产中所使用的类型的塑料材料；以及芯片16，例如硅芯片，其布置在支撑17的腔中并且提供多个阱33。本体1例如由部分或完全透明的塑料材料制成，该材料诸如使用浇铸和前述的技术制造的透明的聚碳酸酯。本体1和卡盒2借助侧面夹29固定在一起。本体1包括流体推进装置，该流体推进装置在此包括两个抽吸单元，该两个抽吸单元包括容纳第一活塞13的第一活塞外壳14，以及容纳第二活塞19的第二活塞外壳12。第一活塞13和第二活塞19以及相应的外壳14和12相符合，以便使得第一活塞13和第二活塞19能够分别在外壳14和12内流体密封地滑动。本体1还包括第一注射室7和第二注射室8，其每个形成在本体1的顶表面80上朝向外部打开的流体进口，但(在使用之前)被粘着的并且可穿孔的例如铝的外封闭层9密封，该外封闭层9塑化在与顶表面80接触的部分上。第一室7和第二室8的底壁被隔板30(例如具有两个塑料层和中间的密封并且可穿孔的铝层)所限定。本体1还包括过滤区室6，其布置在隔板30的下方并且容纳存在吸附剂的过滤基质5，例如存在离液盐的硅胶。在所示实施例中，隔板30形成过滤区室6容积的顶表面。在使用中，过滤区室6通过撕破隔板来流体连接到注射室7、8，其在下文将更加详细描述。根据一个实施例，例如具有平行六面体形状的过滤区室6容纳部分的隔板15，其从过滤区室的侧壁基本平行于本体1的下基座横向延伸，并且仅部分占据过滤区室6的与本体1的下基座平行的截面，从而形成连接开口42。部分隔板15将过滤区室6的容积分为在部分隔板15上方延伸的输送管道40以及在部分隔板15下方延伸并且容纳过滤基质5的基质区室41。输送管道40与基质区室41通过连接开口42互相流体连接。过滤区室6还包括出液开口6a，布置在过滤区室6的下基座上并且开口朝向流体回路，该流体回路包括第一通道3、第二通道4以及第三通道11，其在下文中将更加详细描述。在图2所示的实施例中，连接开口42和出液开口6a邻近界定过滤区室6的侧表面的周界布置，接近周界的相对的区域，使得在连接开口42与出液开口6a之间延伸的流体路径具有最大长度，并且过滤基质5穿过该区域流过。第二通道4(与第一通道3一起形成排液回路，并且与第三通道11一起形成加液回路)从出液开口6a向下延伸直至T型液压连接器50的进液端口51。T型液压连接器50还具有第一出液端口52和第二出液端口53。第一通道3在基本水平的方向上从T型液压连接器50的第一出液端口52延伸并且通过布置在排液室20的侧壁上的进液孔20b通往排液室20。如图2的实施例所表示，排液室20例如布置在第一活塞外壳14的下方并且通过布置在排液室20的上基座上的第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备生物样本的设备，包括：流体入口；过滤区室，其连接到所述流体入口并且容纳过滤基质和吸附剂；并且所述过滤区室包括部分隔板、周界、以及出液开口；所述部分隔板从所述过滤区室的侧壁延伸，并且将所述过滤区室分为在所述部分隔板上方延伸的输送管道、以及在所述部分隔板下方延伸的基质区室，所述部分隔板限定用于将所述输送管道与所述基质区室流体连接的流体连接开口，所述流体连接开口和所述出液开口布置在所述过滤区室的所述周界的相对区域中；流体回路，其连接到所述过滤区室的下游，并且包括排液回路以及加液回路；排液室，其连接到所述排液回路的下游；制备出口，其连接到所述加液回路的下游；以及半导体材料的芯片，其具有面对所述制备出口的至少一个阱。

【技术特征摘要】
2012.04.12 IT TO2012A0003201.一种用于制备生物样本的设备，包括：流体入口；过滤区室，其连接到所述流体入口并且容纳过滤基质和吸附剂；并且所述过滤区室包括部分隔板、周界、以及出液开口；所述部分隔板从所述过滤区室的侧壁延伸，并且将所述过滤区室分为在所述部分隔板上方延伸的输送管道、以及在所述部分隔板下方延伸的基质区室，所述部分隔板限定用于将所述输送管道与所述基质区室流体连接的流体连接开口，所述流体连接开口和所述出液开口布置在所述过滤区室的所述周界的相对区域中；流体回路，其连接到所述过滤区室的下游，并且包括排液回路以及加液回路；排液室，其连接到所述排液回路的下游；制备出口，其连接到所述加液回路的下游；以及半导体材料的芯片，其具有面对所述制备出口的至少一个阱。2.根据权利要求1所述的设备，还包括泵单元，其连接至所述流体回路，并且被配置成使所述过滤区室择一流体连接到所述排液回路或者所述加液回路。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述泵单元包括第一泵单元，所述第一泵单元连接到所述排液回路；以及第二泵单元，所述第二泵单元连接到所述加液回路。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一泵单元和所述第二泵单元为抽吸单元，所述抽吸单元由在相应的活塞外壳室内可动的相应活塞、以及设计用于相应抽吸单元的所述相应活塞的精细运动的相应环形螺母形成。5.根据权利要求1所述的设备，还包括第一阀装置，所述第一阀装置沿所述加液回路布置，以用于选择性地将所述过滤区室流体连接至所述制备出口；以及第二阀装置，所述第二阀装置沿所述排液回路布置，以用于选择性地将所述过滤区室流体连接至所述排液室。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一阀装置和所述第二阀装置包括连接到外部控制模块的电控阀。7.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一阀装置包括第一与第二毗邻元件以及第一球，所述第一球能够在所述加液回路内在所述第一与第二毗邻元件之间移动；并且所述第二阀装置包括第三与第四毗邻元件以及第二球，所述第二球能够在所述加液回路内在所述第三与第四毗邻元件之间移动。8.根据权利要求1所述的设备，还包括：至少部分透明的本体，其中所述流体入口、所述过滤区室、所述流体回路、所述排液室、以及所述制备出口在所述本体内形成。9.根据权利要求8所述的设备，包括卡盒，其包括容纳所述芯片的支撑件。10.根据权利要求9所述的设备，其中所述本体布置在所述卡盒上方，所述设备还包括用于将所述本体和所述卡盒固定在一起的固定装置。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述本体包括顶表面和底表面，所述流体入口在所述顶表面上开口，并且所述制备出口在所述底表面上开口，所述过滤区室布置在所述流体入口下面，并且所述流体回路布置在所述过滤区室下面。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述流体入口包括：至少一个注射室，其被配置成容纳注射器并且布置在过滤区室上方；以及可穿孔的隔板，所述注射室与所述过滤区室由所述可穿孔的隔板分开。13.根据权利要求8所述的设备，其中所述本体是扁平的，并且所述流体入口、所述过滤区室、所述流体回路、所述制备出口、以及所述排液室侧向并排布置。14.根据权利要求13所述的设备，其中所述本体容纳所述半导体材料的芯片，所述半导体材料的芯片包括面对所述制备出口的至少一个阱。15.一种用于进行生物分析的装置，包括：设备，所述设备包括：流体入口；过滤区室，其连接到所述流体入口并且容纳过滤基质和吸附剂；流体回路，其连接到所述过滤区室的下游，并且包括排液回路以及加液回路；排液室，其连接到所述排液回路的下游；制备出口，其连接到所述加液回路的下游；以及半导体材料的芯片，其具有面对所述制备出口的至少一个阱；抽吸室，其流体耦合至所述制备出口，并且包括部分隔板、周界、以及出液开口；所述部分隔板从所述抽吸室的侧壁延伸，并且将所述抽吸室分为在所述部分隔板上方延伸的空气室、以及在所述部分隔板下方延伸的制备输送室，所述部分隔板限定用于将所述空气室与所述制备输送室流体连接的流体连接开口，所述加液回路和所述流体连接开口被布置在所述抽吸室的所述周界的相对区域中；以及电子控制单元；通过电可控注入模块连接到所述流体入口的至少一个贮液器、用于推进流体的电可控致动器、以及用于验证在所述排液回路和所述加液回路内流体的存在的电可控流体检测装置，所述电子控制单元连接到所述注入模块、所述致动器、以及所述流体检测装置，并且与所述注入模块、所述致动器、以...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·玛斯特罗玛特奥，F·F·维拉，G·巴洛奇，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT