用于对生物样品进行超声处理的方法和装置制造方法及图纸

本公开文本涉及一种用于对生物样品进行超声处理的装置。简而言之，样品管支架可枢转地悬挂在超声处理装置的支座中，从而允许旋转自由度以及在超声波发生器与样品管之间的优化的接触面积。还公开了一种用于使用本文描述的装置对生物样品进行超声处理的方法。

Methods and devices for ultrasonic treatment of biological samples

The present disclosure relates to a device for ultrasonic treatment of biological samples. In short, the sample tube holder can be pivotally suspended in the holder of the ultrasonic treatment device, allowing for rotational degrees of freedom and an optimized contact area between the ultrasonic generator and the sample tube. A method for ultrasonic treatment of biological samples using the apparatus described herein is also disclosed.

【技术实现步骤摘要】
用于对生物样品进行超声处理的方法和装置
本专利技术属于用于进行生物或生物化学测定的分析系统领域。在本领域内，它涉及借助于超声波处理来对液体生物样品的处理，例如含有生物分子的样品。
技术介绍
待分析的初级生物样品(例如在体外诊断的情况下)通常需要预先分析处理，然后才能通过生物化学或生物物理分析仪等对它们进行处理。例如，在检测病原体的情况下，分析试剂对该病原体内的特定分析物的接近可以通过典型的制备步骤来实现，在此步骤中病毒颗粒或细菌细胞被裂解使得对应内容物被释放，然后才能应用用于富集所讨论的分析物的进一步措施。大多数常见病毒颗粒和细菌细胞的标准裂解程序是公认的并且是本领域技术人员已知的。然而，某些病原体需要更严格的处理以进行成功裂解，包括结核分枝杆菌复合群(MTBC)物种，在下文中也称为“分枝杆菌”。这些细菌被相对较厚且复杂的细胞壁包裹，其与在大多数其他临床上相关的细菌中发现的它们的对应物相比，表现出明显更高的稳健性。怀疑含有分枝杆菌(或其他具有挑战性的生物材料)的样品可以通过施加超声波(也称为超声处理或超声波处理)来进行预处理。该途径通常是本领域已知并且确立的。然而，在一些情况下，超声波从超声处理装置到样品的高效传输可能难以实现。本领域中的一些途径依赖于超声处理，而对应样品容器浸没在液体介质中，通常只是水中。在这种情况下，水实际上将由超声波引起的振动传递到样品容器并因此传递到内部的样品，其中一部分主要动能通常作为热量损失。更高效的途径涉及通过超声波发生器与对应容器之间的物理接触直接转移超声能量。同样地，这里，如果超声波发生器与样品容器的壁之间的接触面积不是最佳的，则可能阻碍能量转移。本领域中应用的相关途径包括例如US6,686,195，其公开了控制超声波发生器与样品容器之间的耦合程度的重量。然而，样品容器的表面通常不是理想的均匀，而是表现出某些基于材料和/或生产的公差，这些公差可以减少有效的物理耦合并因此减少超声能量的传输。本公开文本描述了一种避免本领域中的这些缺点的途径。
技术实现思路
在本文描述的第一方面，公开了一种用于对在样品管中包含的生物样品进行超声处理的装置。该装置至少包括样品管支架、超声波发生器和致动器。样品管支架被从接合到超声处理装置内的支座的枢轴处柔性地悬挂。枢轴允许管支架在竖直方向上绕x轴线旋转。只要管支架没有旋转偏转，它就会沿着z轴线将对应样品管保持在竖直方向，该z轴线本质上沿着重力方向并垂直于x轴线，使得管和内部的样品是基本上直立的。容器支架具有到至少一侧的开口，以允许管与超声波发生器之间物理接触。后者包括超声处理区域，在接触其本质上圆形的侧壁时通过超声处理区域将超声波传输到样品管。超声波发生器与样品支架对准，使得超声处理区域的竖直中心(沿着z轴线)与旋转枢轴点(由x轴线表示，样品管支架可绕其旋转)处于相同的高度。超声波发生器安装在导轨上，使得它可以借助于致动器沿着y轴线朝向或远离样品支架移动。后者垂直于x轴线和z轴线。为了超声处理，超声处理区域可以通过样品管支架中的对应开口与样品管的侧壁接触。通过将导轨的一端固定到样品管支架的支座来改进对此运动的引导。如果由于管的侧壁表面的不均匀性或者在渐缩形或圆锥形管壁的情况下，管壁的一部分在管壁的其他部分之前与超声处理区域接触，则可以通过经由超声波发生器向样品支架施加预定的力，通过超声处理区域的接触(从而优化了实际的接触面积，并且从而优化了超声波的传输)来引起样品管以及因此样品管支架的旋转运动。超声处理区域的凹面有助于沿着x轴线在横向方向上使接触面积最大化。作为一个进一步的方面，本文公开了一种用于使用上述装置对在样品管中包含的生物样品进行超声处理的方法。附图说明图1示出了本文描述的超声处理装置(10)的实施方案的透视侧视图，其中超声波发生器(200)处于远离样品管支架(100)的位置并处于超声处理位置。图2描绘了与图1的实施方案相对应的横截面侧视图。图3示出了说明样品管支架(100)的旋转运动的透视侧视图。图4提供了图3的图示的横截面视图。图5显示了超声波发生器(200)朝向样品管支架(100)移动的各个阶段，并且将对样品管(300)沿着x轴线(150)的调节进行了可视化。具体实施方式本文描述的第一方面是一种超声处理装置，用于对在具有本质上圆形侧壁的样品管中包含的生物样品进行超声处理，该超声处理装置包括：-样品管支架，其可枢转地悬挂在相应的支座中，允许该样品管支架在竖直方向上绕x轴线进行旋转运动，该x轴线是枢轴定义的旋转轴线，其中该样品管支架被配置为在没有旋转运动的情况下将该样品管沿着z轴线保持在竖直方向上，该z轴线本质上平行于重力方向并且垂直于该x轴线，并且其中该样品管支架包括朝向至少一侧的开口；-超声波发生器，其包括用于将超声波施加到该样品管的超声处理区域，该超声处理区域包括凹面并且安装在本质上与该枢轴相同的高度上，该x轴线本质上在该超声处理区域的竖直中心的高度上，其中该超声波发生器安装在用于沿着垂直于该x轴线和该z轴线的y轴线朝向或远离该样品管支架移动该超声波发生器的导轨上，其中该样品管支架的该支座固定到该导轨的一端，其中该样品管支架的该开口面向该超声处理区域，使得处于超声处理位置的该超声处理区域与该样品管支架中的该样品管的侧壁物理接触；-致动器，其用于沿着该y轴线相对于该样品管支架在该导轨上移动该超声波发生器。这种超声处理装置使技术人员能够优化从超声波发生器到对应样品管中的生物样品的超声能量的传输，从而有效地对其进行处理，例如以裂解诸如分枝杆菌的强健病原体并释放其生化内容物，诸如核酸。可枢转地悬挂的样品管支架与力控制的超声波发生器的相互作用允许几何灵活性，补偿了样品管侧壁的表面中或表面上的变化。在可能是例如由于管的生产过程中的公差而导致的管壁不均匀的情况下，超声处理区域之间的接触面积可以如前面提到的那样减小，使得向管以及因此向其中的生物样品的能量转移可能受到阻碍。在本文描述的超声处理装置中，在没有样品管支架的旋转运动的情况下，沿着z轴线本质上竖直地保持的样品管可能具有略微不平均或翘曲的表面。可替代地或另外地，在一些实施方案中管可以具有朝向其顶部或更常见地朝向其底部的渐缩形状。例如，在一些实施方案中管可以具有圆锥形状。在这种或类似的情况下，样品管的侧壁可能不会形成理想的平面。更确切地说，沿着与超声处理区域接触的样品管壁的竖直维度，表面的某些部分可以相对于其他部分突起。在刚性安装的样品管支架的情况下，在将超声波发生器移动到样品管支架时，超声处理区域将压靠在管壁上，而不可能调整位置或方向。在施加力较小的情况下，超声处理区域仅在其一个或多个突起部分处接触管壁，导致非最佳接触面积和相关能量传输损失。另一方面，在施加力较大的情况下，超声波发生器可能使管变形，这可能危及样品管的完整性。后一种情况甚至可能导致样品材料的损失，包括超声处理装置的污染，并且在生物样品确实含有病原体的情况下对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声处理装置(10)，其用于对在具有本质上圆形侧壁(310)的样品管(300)中包含的生物样品进行超声处理，该超声处理装置(10)包括：/n-样品管支架(100)，其可枢转地悬挂在相应的支座(110)中，允许该样品管支架(100)在竖直方向上绕x轴线(150)进行旋转运动，该x轴线是枢轴(130)的旋转轴线，其中该样品管支架(100)被配置为在没有旋转运动的情况下将该样品管(300)沿着z轴线(350)保持在竖直方向上，该z轴线本质上平行于重力方向并且垂直于该x轴线(150)，并且其中该样品管支架(100)包括朝向至少一侧的开口(140)；/n-超声波发生器(200)，其包括用于将超声波施加到该样品管(300)的超声处理区域(210)，该超声处理区域(210)包括凹面并且安装在本质上与该枢轴(130)相同的高度上，该x轴线(150)本质上在该超声处理区域(210)的竖直中心(215)的高度上，其中该超声波发生器(200)安装在用于沿着垂直于该x轴线(150)和该z轴线(350)的y轴线(250)朝向或远离该样品管支架(100)移动该超声波发生器(200)的导轨(220)上，其中该样品管支架(100)的该支座(110)固定到该导轨(220)的一端，其中该样品管支架(100)的该开口(140)面向该超声处理区域(210)，使得处于超声处理位置的该超声处理区域(210)与该样品管支架(100)中的该样品管(300)的侧壁(310)物理接触；/n-致动器(400)，其用于沿着该y轴线(250)相对于该样品管支架(100)在该导轨(220)上移动该超声波发生器(200)。/n...

【技术特征摘要】
20180405 EP 18165846.91.一种超声处理装置(10)，其用于对在具有本质上圆形侧壁(310)的样品管(300)中包含的生物样品进行超声处理，该超声处理装置(10)包括：
-样品管支架(100)，其可枢转地悬挂在相应的支座(110)中，允许该样品管支架(100)在竖直方向上绕x轴线(150)进行旋转运动，该x轴线是枢轴(130)的旋转轴线，其中该样品管支架(100)被配置为在没有旋转运动的情况下将该样品管(300)沿着z轴线(350)保持在竖直方向上，该z轴线本质上平行于重力方向并且垂直于该x轴线(150)，并且其中该样品管支架(100)包括朝向至少一侧的开口(140)；
-超声波发生器(200)，其包括用于将超声波施加到该样品管(300)的超声处理区域(210)，该超声处理区域(210)包括凹面并且安装在本质上与该枢轴(130)相同的高度上，该x轴线(150)本质上在该超声处理区域(210)的竖直中心(215)的高度上，其中该超声波发生器(200)安装在用于沿着垂直于该x轴线(150)和该z轴线(350)的y轴线(250)朝向或远离该样品管支架(100)移动该超声波发生器(200)的导轨(220)上，其中该样品管支架(100)的该支座(110)固定到该导轨(220)的一端，其中该样品管支架(100)的该开口(140)面向该超声处理区域(210)，使得处于超声处理位置的该超声处理区域(210)与该样品管支架(100)中的该样品管(300)的侧壁(310)物理接触；
-致动器(400)，其用于沿着该y轴线(250)相对于该样品管支架(100)在该导轨(220)上移动该超声波发生器(200)。


2.权利要求1的超声处理装置(10)，其中，该样品管支架(100)是可移除的。


3.前述权利要求中任一项的超声处理装置(10)，其中，该样品管支架(100)的该支座(110)包括固定基底部分(160)和可旋转部分(170)，该可旋转部分包括该枢轴(130)和用于保持该样品管支架(100)的基底(171)，其中该枢轴(130)是可枢转地悬挂在该固定基底部分(160)的相应枢轴轴承(161)内的铰链。


4.前述权利要求中任一项的超声处理装置(10)，其中，该样品管支架(100)的该支座(110)还包括高度调节器(120)，该高度调节器用于调节在该样品管支架(100)中的该样品管(300)在该z轴线(350)上的位置。


5.前述权利要求中任一项的超声处理装置(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·H·罗彻尔，P·伯克纳，U·尼尔森，M·霍尔泽，
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