用于处理颗粒的自动化系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于对包含在液体生物样品中的颗粒进行处理的方法，所述方法使用可旋转容器处理包含在液体生物样品中的颗粒，其中所述可旋转容器具有所述容器旋转时所围绕的纵向轴线、包括用于接收包括所述颗粒的液体的顶部开口的上部、用于在所述可旋转容器静止时保持所述液体且包括底的下部、和位于所述上部和所述下部之间且包括用于在所述可旋转容器旋转时保持液体的侧向收集腔的中间部分。所述方法采用专用的加速曲线和减速曲线，用于对相关的颗粒进行沉积和再悬浮。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术属于处理液体生物样品中的颗粒用于分析目的的领域。在该领域内，本专利技术涉及一种用于利用包括侧向收集腔的可旋转容器处理这种颗粒的自动化系统。本专利技术还涉及一种用于处理液体生物样品中的颗粒的方法。
技术介绍
针对颗粒(例如细胞或人工颗粒)的分析应用，特别是在临床诊断的领域中的分析应用，包括流式细胞术、显微镜学、细胞计数、为了细胞培养而收获细胞或或从细胞培养收获细胞等。借助于结合颗粒分离的靶分子的分析方法是例如RNA、DNA、mRNA等核酸的扩增和检测(通过PCR或其它扩增技术)、用于蛋白质的ELISA或电或化学发光测定法，等等。已经采取了各种不同的方案来促进对这种颗粒的处理。例如，颗粒通常被沉积在管底的典型离心法通常需要在临床或其他实验室中占据相当大量空间的庞大离心机。此外，离心后上清液的回收可能受到以下事实的阻碍：移液管或其吸头不应接触并因此干扰管底的颗粒团。因此，移液管或吸头不可以一直插入管的底，导致残留的“死”体积，“死”体积成为后续化学反应中的杂质或抑制剂的潜在来源。这种情况也妨碍了颗粒处理的有效自动化。此外，通常使用批处理，通常是大型的离心机意味着相对长的沉积距离，从而明显地减慢了处理。US5，840，253教导了用于处理颗粒的自动化装置的一个变体，其中包含血细胞的试管安装在可旋转的主轴上，主轴包括用于将洗涤流体和空气引入试管中的中心通道，以及在主轴的底处的径向出口通道。对出口通道施加真空，从而通过出口通道吸出细胞上清液。这种设置需要一组复杂的流体和气体连接，以及用于施加正压或负压的装置，因此使这种系统的组装以及可用性变得复杂。。同样广泛使用的依靠过滤器保持颗粒的方法也不能很好地适应自动化，特别是考虑到颗粒的再悬浮大部分需要手动步骤的事实。在本领域的其它系统中，待处理的颗粒与磁珠结合，或者颗粒本身具有磁性。尽管该技术已经在本领域中自动化，但是遇到了各种问题，例如磁珠的聚集导致死体积，或由于磁珠的存在而干扰下游应用。此外，相应的自动化系统都需要磁体，这些磁体占据空间并且还需要离容纳磁珠或颗粒的容器或移液管非常近，这就提出了需要复杂的几何解决方案，并且降低了在设计用于处理颗粒的相应自动化系统时的灵活性。作为本领域中使用的替代技术的微流体装置允许通过利用颗粒的流体动力学性质进行颗粒处理。这种装置通常包含约5至100μm的微结构。然而，难以获得足够体积的这种系统，以便允许如在临床诊断环境中越来越需要的中等处理能力至高处理能力，特别是在每单位时间的处理体积方面。通常，颗粒的自动化处理相对复杂，并且需要相当多数量的不同处理步骤，其中每个步骤各自需要其自己的仪器结构。这些步骤包括保持颗粒悬浮、分离颗粒、从分离的颗粒除去上清液、颗粒的再悬浮、颗粒的光学分析等。
技术实现思路
上述缺点通过本申请所述的方法、可旋转容器和自动化系统来解决。所述系统包括可旋转容器，可旋转容器用于处理可能包含在液体生物样品中的颗粒，由此颗粒可以具有可变性质。例如，待由所述系统处理的颗粒可以是来自人类的活细胞或死细胞，例如血细胞，或是单细胞病原生物体或病毒颗粒。颗粒还可以是人工性质的，并且例如用于结合液体生物样品中的目标分析物。可旋转容器能围绕纵向轴线旋转，并且其结构至少具有上部和下部以及两者间的中间部分。上部具有开口，为移液器或操作员提供通路。所述上部能够通过其顶部开口接收液体生物样品，而具有底的下部在可旋转容器静止时保持液体。当旋转可旋转容器时，包括所述颗粒的液体朝向中间部分的侧向收集腔向上移动。在旋转被控制停止时，液体再次沉积在下部的底上，而颗粒保留在中间部分的侧向收集腔中，并因此至少部分地与液相分离。然后可以方便地从底抽取液体，不会干扰或甚至取出保持在侧向收集腔内的颗粒。然后可以将分离的颗粒再悬浮、洗涤、裂解、分析或在可旋转容器内或外做进一步处理。为了使可旋转容器围绕其纵向轴线加速、旋转和减速，自动化系统还包括旋转致动器，以及用于传运具有或不具有颗粒或可能涉及的其它液体的液体生物样品的移液器。作为自动化系统，本申请所述的系统由控制单元控制。在自动化的背景下，多个优点有助于允许避免或至少减少手动步骤。值得注意的是，移液器可以容易地一直引入到可旋转容器的底，因为沉积的颗粒存在于侧向收集腔中。，本申请所述的自动化系统还允许如本申请所述那样通过实施具有限定的加速和减速曲线(包括可选的方向变化)的合适旋转运动，使颗粒便于在先前液体或可引入到可旋转容器中的其它液体中再悬浮。可旋转容器的尺寸和体积具有高度灵活性，并且可以有多个可旋转容器存在于自动化系统中，这些可旋转容器可以接收或容纳不同的样品并且可以彼此独立地被致动。这样的设置易于增加系统的总体处理能力，同时处理多种样品或其等分试样。此外，可以采用“经典的”离心技术，例如差速离心，甚至与其它装置如过滤器组合也是可能的，如例子中所述。附图说明图1A-C：本申请所述自动化系统的若干实施例的示意图。图2A-F：本申请所述可旋转容器的示意图。图3A-D：可旋转容器的若干具体实施例的横截面图。图4：具有破裂阀的可旋转容器的横截面图。图5：具有周边过滤器的可旋转容器的横截面图。图6A-G：具有成像用环形周边腔的可旋转容器的透视图。图7：使用本申请所述可旋转容器的工作流程的示意图。图8：使用具有成像用窄周边腔的可旋转容器的工作流程的示意图。具体实施方式本申请描述的第一方面是一种自动化系统，用于处理包含在液体生物样品中的颗粒，所述自动化系统包括：·可旋转容器，用于处理包含在液体生物样品中的颗粒，所述可旋转容器包括：·纵向轴线，所述容器能围绕所述纵向轴线旋转，·上部，所述上部包括用于接收包括所述颗粒的液体的顶部开口，·下部，用于在所述可旋转容器静止时保持所述液体，所述下部包括底，·位于所述上部和所述下部之间的中间部分，所述中间部分包括用于在所述可旋转容器旋转时保持液体的侧向收集腔，·旋转致动器，用于使所述可旋转容器围绕其纵向轴线以受控方式旋转，·移液器，用于将所述液体生物样品引入所述可旋转容器和/或从所述可旋转容器取回所述液体生物样品，·控制单元，用于控制所述自动化系统。本申请所述的自动化系统解决了本领域中的许多问题。如上所述，该系统允许对包含在液体生物样品中的颗粒进行有效的自动化处理。可以省略本领域中其它技术所需的多个部件。例如，不需要离心机转盘，不需要涉及US5，840，253中教导的复杂流体和气体连接的真空应用，不需要磁体或磁珠，不需要微流体毛细管系统。所述自动化系统还允许在同一容器内进行再悬浮、洗涤、着色或其它处理方法。这些特征一起降低了本申请所述自动化系统的复杂性，并且还最小化或甚至消除了对手动干预的需要，从而有助于系统的成本效率、可用性和增大处理能力。同时，本申请所述的自动化系统可以容易地与本领域的其它技术(例如过滤装置或磁体)组合，增强了自动化系统对于本申请所述的潜在特定应用的灵活性。术语本申请中所用的术语“液体生物样品”指的是可能潜在地含有相关分析物的液体材料。样品可以来自任何生物源，例如生理流体，包括血液、唾液、眼晶状体液、脑脊液、汗液、尿液、粪便、精液、乳汁、腹水、粘液、关节液、腹膜液、羊膜流体、组织、培养细胞，等等。测试样品可以在使用之前先进行预处理，如从血液制备血浆，稀释粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从液体生物样品(920)中分离颗粒(930)并将分离的颗粒再悬浮在辅助液体中的方法，所述方法包括以下步骤：a)将包括所述颗粒(930)的所述液体生物样品(920)经可旋转容器(200)的顶部开口(210)引入所述可旋转容器(200)中，使得液体由所述可旋转容器(200)的下部(207)保持，其中，所述可旋转容器(200)包括：·纵向轴线(201)，所述容器(200)能围绕所述纵向轴线(201)旋转，·上部(205)，所述上部(205)包括顶部开口(210)，所述顶部开口(210)用于接收包括所述颗粒(930)的液体，·下部(207)，所述下部(207)用于在所述可旋转容器(200)静止时保持所述液体，所述下部(207)包括底，·位于所述上部(205)和所述下部(207)之间的中间部分(206)，所述中间部分(206)包括用于在所述可旋转容器(200)旋转时保持所述液体的侧向收集腔(220)，b)使所述可旋转容器(200)围绕其纵向轴线(201)以一旋转速度旋转，其中，包括所述颗粒(930)的液体通过离心力移动到所述侧向收集腔(220)，并且其中，所述离心力足以使所述颗粒(930)沉积在所述侧向收集腔(220)的内壁的沉积区域(301)中，c)使所述可旋转容器(200)的旋转减速并最终停止，其中，所述液体流回所述可旋转容器(200)的下部(207)，其中，角减速度不足以通过引起壁和液体之间的剪切力而将所述颗粒(930)从所述侧向收集腔(220)的内壁脱离，使得所述颗粒(930)的至少一部分保持附接到所述侧向收集腔(220)的内壁，由此将所述颗粒(930)的所述至少一部分从液体分离，d)将液体从所述可旋转容器(200)的底取出，同时将所述颗粒(930)留在所述侧向收集腔(220)中，e)将所述辅助液体经所述可旋转容器(200)的顶部开口(210)添加到所述可旋转容器(200)，f)使所述可旋转容器(200)绕其纵向轴线(201)旋转，g)使所述可旋转容器(200)的旋转减速并最终停止，其中，步骤f)中的角加速度和/或步骤g)中的角减速度足以通过引起壁和液体之间的剪切力而使所述颗粒(930)的至少一部分从所述侧向收集腔(220)的内壁脱离。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.30 EP 14179198.81.一种用于从液体生物样品(920)中分离颗粒(930)并将分离的颗粒再悬浮在辅助液体中的方法，所述方法包括以下步骤：a)将包括所述颗粒(930)的所述液体生物样品(920)经可旋转容器(200)的顶部开口(210)引入所述可旋转容器(200)中，使得液体由所述可旋转容器(200)的下部(207)保持，其中，所述可旋转容器(200)包括：·纵向轴线(201)，所述容器(200)能围绕所述纵向轴线(201)旋转，·上部(205)，所述上部(205)包括顶部开口(210)，所述顶部开口(210)用于接收包括所述颗粒(930)的液体，·下部(207)，所述下部(207)用于在所述可旋转容器(200)静止时保持所述液体，所述下部(207)包括底，·位于所述上部(205)和所述下部(207)之间的中间部分(206)，所述中间部分(206)包括用于在所述可旋转容器(200)旋转时保持所述液体的侧向收集腔(220)，b)使所述可旋转容器(200)围绕其纵向轴线(201)以一旋转速度旋转，其中，包括所述颗粒(930)的液体通过离心力移动到所述侧向收集腔(220)，并且其中，所述离心力足以使所述颗粒(930)沉积在所述侧向收集腔(220)的内壁的沉积区域(301)中，c)使所述可旋转容器(200)的旋转减速并最终停止，其中，所述液体流回所述可旋转容器(200)的下部(207)，其中，角减速度不足以通过引起壁和液体之间的剪切力而将所述颗粒(930)从所述侧向收集腔(220)的内壁脱离，使得所述颗粒(930)的至少一部分保持附接到所述侧向收集腔(220)的内壁，由此将所述颗粒(930)的所述至少一部分从液体分离，d)将液体从所述可旋转容器(200)的底取出，同时将所述颗粒(930)留在所述侧向收集腔(220)中，e)将所述辅助液体经所述可旋转容器(200)的顶部开口(210)添加到所述可旋转容器(200)，f)使所述可旋转容器(200)绕其纵向轴线(201)旋转，g)使所述可旋转容器(200)的旋转减速并最终停止，其中，步骤f)中的角加速度和/或步骤g)中的角减速度足以通过引起壁和液体之间的剪切力而使所述颗粒(930)的至少一部分从所述侧向收集腔(220)的内壁脱离。2.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤f)和g)重复一次以上。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，进一步在步骤g)之后包括以下步骤：h)使所述可旋转容器(200)绕其纵向轴线(201)沿着与所述第一方向相反的第二方向以一旋转速度旋转，i)使所述可旋转容器(200)的旋转减速并最终停止，其中，步骤h)中的角加速度和/或步骤i)中的角减速度足以通过引起壁和液体之间的剪切力而使所述颗粒(930)的至少一部分从所述侧向收集腔(220)的内壁脱离。4.根据权利要求3所述的方法，其中，步骤f)和g)、步骤h)和i)和/或步骤f)至i)重复一次以上。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)中的减速度速率小于步骤f)或g)中的任何加速度或减速度速率。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤c)中的减速度速率为50rpm/s至1000rpm/s。7.根据权利要求6所述的方法，其中，步骤c)中的减速度速率为50rpm/s至400rpm/s。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤f)和/或h)中的加速度速率为至少500rpm/s。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，步骤g)和/或i)中的减速度速率为至少500rpm/s。10.一种用于分离可能存在于液体生物样品(920)中的分析物的方法，所述方法包括以下步骤：a)将所述液体生物样品(920)经可旋转容器(200)的顶部开口(210)引入所述可旋转容器(200)中，使得液体由所述可旋转容器(200)的下部(207)保持，其中，所述可旋转容器(200)包括：·纵向轴线(201)，所述容器(200)能围绕所述纵向轴线(201)旋转，·上部(205)，所述上部(205)包括顶部开口(210)，所述顶部开口(210)用于接收包括所述颗粒(930)的液体，·下部(207)，所述下部(207)用于在所述可旋转容器(200)静止时保持所述液体，所述下部(207)包括底，·位于所述上部(205)和所述下部(207)之间的中间部分(206)，所述中间部分(206)包括用于在所述可旋转容器(200)旋转时保持所述液体的侧向收集腔(220)，b)将分析物结合颗粒(930)经所述可旋转容器(200)的顶部开口(210)引入所述可旋转容器(200)中，c)将所述液体生物样品(920)与引入的所述分析物结合颗粒(930)混合，d)用所述分析物结合颗粒(930)培育所述液体生物样品(920)，从而将所述分析物结合到所述分析物结合颗粒(930)，e)使所述可旋转容器(200)围绕其纵向轴线(201)以一旋转速度旋转，其中，包括所述分析物结合颗粒(930)的液体通过离心力移动到所述侧向收集腔(220)，并且其中，所述离心力足以使所述分析物结...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·凯鲁比尼，M·科普，N·米利塞维奇，D·姆勒，E·萨鲁菲姆，G·萨瓦迪克，
申请(专利权)人：豪夫迈·罗氏有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH