用于磁混合的设备和方法技术

用于磁混合的方法和系统。具体实施方式涉及施加磁场以使腔室中的磁响应部件移动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年6月18日提交的美国临时专利申请序列号No.62/013,648的优先权，其内容通过参引并入本文。
本专利技术的实施方式涉及利用磁场来使组分混合。具体实施方式涉及向一个或更多个腔室施加磁场并且使每个腔室中的磁响应部件移动以混合腔室中的内容物。
技术介绍
以下描述和示例并不由于其包括在本部分中而被承认是现有技术。包括聚合酶链式反应(PCR)的化学反应和生物反应通常使用处于一种或更多种物理状态的多种类型的试剂。通常需要使反应的组分混合，例如以提高效率和/或结果的一致性。特别地，冻干试剂可能比液体需要更大量的混合以使试剂再水化并将所述试剂分布在反应容积中。在PCR的情况下，例如，通常通过将液体上下吸移多次来使试剂混合。组分在PCR过程之前或PCR过程期间的混合可能存在若干挑战。例如，可能难以将混合机构结合在封闭的抽样应答(sample-to-answer)系统中。此外，可能需要以精确受控的方式混合某些过程中的组分，以降低反应组分乳化的可能性。本公开的示例性实施方式用于以精确受控的方式使组分混合。此外，示例性实施方式可以结合到PCR组件的空间限制内。
技术实现思路
本公开的示例性实施方式涉及经由位于腔室内部的部件与位于腔室外部的部件之间的磁耦合而使腔室中的内容物混合的系统和方法。特定实施方式涉及施加磁场以使腔室中的磁响应部件移动。磁响应部件可以是例如球状件、盘状件或杆状件。在具体实施方式中，利用磁响应部件进行磁混合有助于下述各项中的一项或更多项：气泡相对于反应容积的底部或侧部的移位、冻干试剂的再悬浮和/或通过破坏蜡-再悬浮缓冲剂的界面处的表面张力而使尚未自然翻转的蜡翻转。在某些实施方式中，磁响应部件还破坏表面张力，这可以允许气泡更容易地从液体逃逸。此外，可以连续地或间歇地使用磁混合以降低反应容积中的温度梯度。这在例如像涉及腔室的加热和/或冷却的PCR那样的应用中是有利的。在特定实施方式中，在混合过程期间，磁体朝向腔室移动，这将磁响应部件提升至恰好位于液体的弯液面下方，并且接着磁体或者以利用磁吸引力将磁响应部件引导至腔室底部的动作或者以使磁响应部件由于重力而落到腔室底部的动作来远离腔室移动。在某些实施方式中，磁响应部件在其上部位置(例如，邻近弯液面)保持大约0秒、1秒、2秒、3秒、4秒或5秒，并且在其下部位置(例如，在腔室的底部)保持大约0秒、1秒、2秒、3秒、4秒或5秒。在特定实施方式中，磁响应部件在其上部位置与下部位置之间的移动可以持续大约15秒、30秒、60秒、90秒、120秒、180秒、240秒或360秒，或者可以持续大约15秒至180秒之间、30秒至120秒之间、或大约60秒至120秒之间、或大约60至240秒之间、或大约60至360秒之间，以使腔室中的内容物混合。在某些实施方式中，磁响应部件在其上部位置与下部位置之间的移动在腔室中发生反应的整个时间内是连续的或间歇的。在特定实施方式中，该腔室的容积在25μl与2ml之间、25μl与1ml之间、25μl与500μl之间、25μl与100μl之间、50μl与2ml之间、50μl与1ml之间或50μl与500μl之间。某些实施方式包括下述设备，该设备包括：轴，该轴包括第一端和第二端以及在第一端与第二端之间延伸的纵向轴线；联接至轴的马达，其中，该马达构造成使轴绕该轴的纵向轴线旋转；联接至轴的磁体，其中，该磁体包括邻近轴的纵向轴线的第一端和远离轴的纵向轴线的第二端；以及壳体，该壳体构造成接纳腔室。在特定实施方式中，轴构造成从第一轴位置移动至第二轴位置，其中，在第一轴位置，磁体的第二端远离壳体，并且在第二轴位置，磁体的第二端邻近壳体。在具体实施方式中，轴构造成从第一轴位置旋转至第二轴位置。在一些实施方式中，壳体包括构造成接纳腔室的插入件。一些实施方式还可以包括接纳在壳体内的腔室和设置在该腔室内的可移动磁响应部件。在特定实施方式中，可移动磁响应部件在轴处于第一轴位置时处于第一位置，并且可移动磁响应部件在轴处于第二轴位置时处于第二位置。在一些实施方式中，可移动磁响应部件在该可移动磁响应部件处于第一位置时与腔室的底表面接触，并且可移动磁响应部件在该可移动磁响应部件处于第二位置时与腔室的侧表面(而非底表面)接触。在具体实施方式中，壳体包括热电冷却器(TEC)。在某些实施方式中，该腔室包含稳定的冻干生物试剂的组合物。在特定实施方式中，腔室的侧表面是渐缩的并且腔室的底表面是弯曲的。在具体实施方式中，该底表面以第一半径弯曲；可移动磁响应部件是具有第二半径的球形的球状件；并且第一半径大于第二半径。在某些实施方式中，第二半径(即，球状件的半径)是第一半径(即，底表面的半径)的至少50％、60％、70％、80％或90％(但小于100％)。在特定实施方式中，可移动磁响应部件是球状件、盘状件或杆状件。在某些方面，磁响应部件可以具有最长尺寸在大约0.5mm至大约5mm之间或者在大约1mm至大约2mm之间的直径或长度。在一些实施方式中，杆状件的长度在大约0.0625英寸和0.125英寸之间。在具体实施方式中，可移动磁响应部件是不锈钢球状件。在特定实施方式中，不锈钢球状件是400系列不锈钢球。在一些实施方式中，该球状件的直径为大约1.6mm。在一些实施方式中，不锈钢物体(例如，球状件、盘状件或杆状件)已被钝化以将游离铁或其它夹杂物从该不锈钢物体的表面去除。不锈钢可以通过例如一系列的酸浴而钝化，酸浴将游离铁或其它夹杂物从表面清除并形成保护不锈钢以免腐蚀的均匀自然的氧化物层。磁响应部件优选地由对其所处的反应条件呈惰性的材料制成或者至少涂覆有对其所处的反应条件呈惰性的材料。在某些方面，磁性材料或磁响应材料可以被包裹在非磁响应材料中或涂覆有非磁响应材料以防止所述磁性材料或磁响应材料与反应环境相互作用。例如，磁性材料或磁响应材料可以被包裹在陶瓷、玻璃或塑料(例如聚苯乙烯、聚乙烯(polyethylene)、聚乙烯(polyethene)、聚丙烯、氯丁橡胶、聚(四氟乙烯))中或者涂覆有该陶瓷、玻璃或塑料。在某些实施方式中，该腔室包含适于在聚合酶链式反应(PCR)核酸扩增过程中使用的内容物，并且可移动磁响应部件被钝化以形成与该腔室的内容物不反应的氧化物层。在具体实施方式中，该腔室包含适于在聚合酶链式反应(PCR)核酸扩增过程中使用的试剂。在一些实施方式中，第一轴位置与第二轴位置成大约15度、20度、25度、30度、35度、50度、60度、70度、80度或90度。在一些实施方式中，第一轴位置与第二轴位置介于大约15度至90度之间、20度至50度之间或20度至30度之间。具体实施方式还包括构造成将轴的旋转限制在第一轴位置与第二轴位置之间的开关。在某些实施方式中，该开关是包括联接至轴的盘状件的光学开关。在特定实施方式中，该设备联接至配置成将轴的旋转控制在第一轴位置与第二轴位置之间的聚合酶链式反应(PCR)控制模块。在一些实施方式中，该PCR控制模块配置成将轴从第一轴位置至第二轴位置的旋转控制成使得：可移动磁响应部件在第一位置保持大约0秒、1秒、2秒、3秒、4秒或5秒(或其中的任意范围)，并且可移动磁响应部件随后移动至第二位置并在第二位置保持大约0秒、1秒、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：轴，所述轴包括第一端和第二端以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的纵向轴线；联接至所述轴的马达，其中，所述马达构造成使所述轴绕所述轴的所述纵向轴线转动；联接至所述轴的磁体，其中，所述磁体包括邻近所述轴的所述纵向轴线的第一端和远离所述轴的所述纵向轴线的第二端；以及壳体，所述壳体构造成接纳腔室，其中，所述轴构造成从第一轴位置移动至第二轴位置；在所述第一轴位置，所述磁体的所述第二端远离所述壳体；以及在所述第二轴位置，所述磁体的所述第二端邻近所述壳体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.18 US 62/013,6481.一种设备，包括：轴，所述轴包括第一端和第二端以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的纵向轴线；联接至所述轴的马达，其中，所述马达构造成使所述轴绕所述轴的所述纵向轴线转动；联接至所述轴的磁体，其中，所述磁体包括邻近所述轴的所述纵向轴线的第一端和远离所述轴的所述纵向轴线的第二端；以及壳体，所述壳体构造成接纳腔室，其中，所述轴构造成从第一轴位置移动至第二轴位置；在所述第一轴位置，所述磁体的所述第二端远离所述壳体；以及在所述第二轴位置，所述磁体的所述第二端邻近所述壳体。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述轴构造成从所述第一轴位置转动至所述第二轴位置。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壳体包括构造成接纳所述腔室的插入件。4.根据权利要求1所述的设备，还包括：接纳在所述壳体内的腔室；以及布置在所述腔室内的可移动磁响应部件，其中，所述可移动磁响应部件在所述轴处于所述第一轴位置时处于第一位置；以及所述可移动磁响应部件在所述轴处于所述第二轴位置时处于第二位置。5.根据权利要求4所述的设备，其中，当所述可移动磁响应部件处于所述第一位置时，所述可移动磁响应部件与所述腔室的底表面接触；以及当所述可移动磁响应部件处于所述第二位置时，所述可移动磁响应部件与所述腔室的侧表面接触。6.根据权利要求4所述的设备，其中，所述壳体包括热电冷却器。7.根据权利要求4所述的设备，其中，所述腔室包含稳定的冻干生物试剂的组合物。8.根据权利要求4所述的设备，其中，所述腔室的侧表面是渐缩的并且所述腔室的底表面是弯曲的。9.根据权利要求8所述的设备，其中，所述底表面以第一半径弯曲；所述可移动磁响应部件是具有第二半径的球形球体；以及所述第一半径大于所述第二半径。10.根据权利要求4所述的设备，其中，所述可移动磁响应部件是盘状件。11.根据权利要求4所述的设备，其中，所述可移动磁响应部件是杆。12.根据权利要求11所述的设备，其中，所述杆的长度在大约0.0625英寸与0.125英寸之间。13.根据权利要求4所述的设备，其中，所述可移动磁响应部件是磁400系列不锈钢球。14.根据权利要求13所述的设备，其中，所述腔室包含适于在聚合酶链式反应核酸扩增过程中使用的内容物，并且其中，所述可移动磁响应部件被钝化以形成与所述腔室的内容物不反应的氧化物层。15.根据权利要求4所述的设备，其中，所述腔室包含适于在聚合酶链式反应核酸扩增过程中使用的试剂。16.根据权利要求1所述的设备，其中，所述第一轴位置与所述第二轴位置成大约25度。17.根据权利要求1所述的设备，还包括开关，所述开关构造成将所述轴的转动限制在所述第一轴位置与所述第二轴位置之间。18.根据权利要求17所述的设备，其中，所述开关是光学开关，所述光学开关包括联接至所述轴的盘状件。19.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备联接至聚合酶链式反应控制模块，所述聚合酶链式反应控制模块配置控制所述轴在所述第一轴位置与所述第二轴位置之间的转动。20.根据权利要求19所述的设备，其中，所述聚合酶链式反应控制模块配置成将所述轴从所述第一轴位置至所述第二轴位置的转动控制成使得：所述可移动磁响应部件在所述第一位置保持大约3秒并且随后移动至所述第二位置并在所述第二位置保持大约3秒。21.根据权利要求20所述的设备，其中，所述聚合酶链式反应控制模块配置成将所述轴从所述第一轴位置至所述第二轴位置的转动控制成使得：所述可移动磁响应部件在所述第一位置与所述第二位置之间循环大约90秒。22.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁体具有为大约52兆高奥的最大能积。23.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁体的所述第二端定位成距所述转动轴的所述纵向轴线大约0.82英寸。24.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁体的所述第二端在所述系统处于所述第一轴位置时距所述可移动磁响应部件的质心大约0.21英寸。25.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁体被纵向磁化。26.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁体由钕制成。27.根据权利要求1所述的设备，其中，所述磁体是圆柱形形状并具有大约0.125英寸的直径和0.375英寸的长度。28.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壳体包括第一开口，所述第一开口构造成接纳所述磁体，使得所述磁体的所述第二端在所述轴处于所述第二轴位置时延伸到所述第一开口中。29.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壳体包括构造成接纳腔室的第二开口。30.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壳体包括构造成接纳光纤线缆的第三开口。31.根据权利要求1所述的设备，其中，所述壳体包括限定圆锥形空间的插入件。32.一种设备，包括：轴，所述轴包括第一端和第二端以及在所述第一端与所述第二端之间延伸的纵向轴线；联接至所述轴的马达，其中，所述马达构造成使所述轴绕所述轴的所述纵向轴线转动；多个磁体，所述多个磁体沿着所述轴的所述纵向轴线联接至所述轴，其中，每个磁体均包括邻近所述轴的所述纵向轴线的第一端和远离所述轴的所述纵向轴线的第二端；以及模块，所述模块包括沿着直线轴线布置的多个壳体，其中，所述轴的所述纵向轴线大致平行于所述多个壳体的所述直线轴线；以及所述多个磁体中的每个磁体均与所述多个壳体中对应的壳体对准。33.根据权利要求32所述的设备，其中，所述轴构造成从第一轴位置转动，在所述第一轴位置，每个磁体的所述第二端均远离所述对应的壳体；以及所述轴构造成转动至第二轴位置，在所述第二轴位置，每个磁体的所述第二端均邻近所述对应的壳体。34.根据权利要求32所述的设备，还包括：设置在所述多个壳体中的每个壳体内的腔室；以及设置在每个腔室内的可移动磁响应部件。35.根据权利要求34所述的设备，其中，每个磁体的所述第二端在所述轴处于所述第一位置时远离所述腔室的侧表面；以及每个磁体的所述第二端在所述轴处于所述第二位置时邻近所述腔室的侧表面并且远离所述腔室的底表面。36.根据权利要求34所述的设备，其中，当所述轴处于所述第一轴位置时，每个腔室中的所述可移动磁响应部件处于与所述腔室的底表面接触的第一位置；以及当所述轴处于所述第二轴位置时，每个腔室中的所述可移动磁响应部件处于与所述腔室的侧表面接触并且不与所述腔室的底表面接触的第二位置。37.根据权利要求36所述的设备，其中，每个腔室的所述侧表面均是渐缩的并且每个腔室的所述底表面均是弯曲的。38.根据权利要求34所述的设备，其中，所述设备是其中所述壳体包括热电冷却器。39.根据权利要求34所述的设备，其中，每个腔室包含稳定的冻干生物试剂的组合物，所述冻干生物试剂包括含有核苷三磷酸和聚合酶的冻干颗粒。40.根据权利要求34所述的设备，其中，所述可移动磁响应部件是磁400系列不锈钢球。41.根据权利要求34所述的设备，其中，所述可移动磁响应部件是直径约为0.0625英寸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：道格·惠特曼，詹姆斯·海斯勒，科林·博察尔特，赫尔迈内·西韦，查尔斯·柯林斯，埃里克·史密斯，
申请(专利权)人：卢米耐克斯公司，
类型：发明
国别省市：美国;US