样本处理装置及方法，以及包括该处理装置的数字PCR系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种样本处理装置及方法，以及包括该处理装置的数字PCR系统，样本处理装置包括样本处理耗材、与样本处理耗材连接的驱动模块、以及控制模块，样本处理耗材包括基材、多个提取腔、样本腔、设置在样本腔与提取腔之间用于将二者连通的转移通道、具有试剂存储腔的试剂耗材，多个提取腔在底部通过微通道连通，试剂存储腔与样本腔通过微通道连通。本发明专利技术的样本处理装置可以具有例如核酸提取和试剂混合等多种功能，适用于获取直接用于数字PCR检测用的样本，且该装置结构简单、紧凑，体积小，可模块化设计，适于构建一体化液滴式数字PCR系统。

Sample processing device and method, and digital PCR system including the processing device

【技术实现步骤摘要】
样本处理装置及方法，以及包括该处理装置的数字PCR系统
本专利技术涉及分子检测
，具体涉及适用于数字PCR检测的样本处理装置及方法，以及包括该样本处理装置的数字PCR系统，尤其是液滴式数字PCR系统。
技术介绍
随着医疗模式的转变和个体化用药的不断发展，医学检验界迫切需要快速、精确的检测手段，其中分子检测具有独特的优势。目前，分子检测技术主要有核酸分子杂交、聚合酶链式反应（PCR）和生物芯片技术等。分子检测产品主要应用在肿瘤、感染、遗传、产前筛查等临床各科的检测，以及体检中心、技术服务中心、第三方检测机构及微生物快速检测市场等方面。作为分子检测的重要技术手段，PCR技术能够定性和定量地检测目标核酸分子，在低丰度检测、稀有突变检测等日益增大的应用需求背景下，数字PCR作为一种核酸分子绝对定量技术，它将一个荧光定量PCR反应体系分配到大量微小的反应器中，在每个微反应器中包含1个或多个拷贝的目标核酸分子，进行“单分子模板PCR扩增”，扩增结束后，通过对阳性反应单元的数目和统计学方法计算原始样本中靶基因的拷贝数，数字PCR无须依赖对照品和标准曲线就可进行精确地绝对定量检测。当前，血常规、细胞学、病理学及免疫学等检验手段均朝着自动化、一体化、标准化的方向发展，但由于分子检测自身技术复杂性，从样品到结果的自动化实现过程中存在着诸多难以解决的技术问题。单就数字PCR反应前核酸样本的获得及核酸样本的前处理步骤而言，传统方式要求较多的手工操作参与，自动化程度低，而且对使用条件的要求较高，要求具备专业的操作设备才能进行。为了解决这些问题，现有技术已有人提出自动核酸提取装置，自动核酸提取、扩增、检测为一体的装置等。然而，这些装置结构通常较为复杂，且不够紧凑，体积大、用户操作复杂，不适于构建一体化液滴式数字PCR系统。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种结构紧凑、模块化、自动化样本处理装置及高效便捷的样本处理方法。本专利技术同时还提供提供一种集样本处理、液滴生成、扩增及检测为一体的数字PCR系统，该系统结构紧凑、设备体积小，设置简单、使用方便。本专利技术还提供一种高效便捷的数字PCR检测方法。为达到上述目的，本专利技术采用的一种技术方案是：一种样本处理耗材，其包括基材、设置在基材上的一个或多个处理单元，各处理单元包括多个提取腔、设置在基材上的样本腔、设置在样本腔与的提取腔之间用于将二者连通的转移通道、具有试剂存储腔的试剂耗材，多个提取腔在底部通过微通道连通，试剂存储腔与的样本腔通过微通道连通。根据本专利技术，各微通道优选被设置为在无外力驱动时或驱动力低于设定值时液体不会从一个腔移动至另一个腔的通道。微通道的孔径例如为60微米~100微米左右，优选为70~100微米。优选地，提取腔、样本腔以及试剂存储腔的开口分别朝上的设置。根据本专利技术的一个具体方面，样本处理耗材还包括设于提取腔开口处的阀，阀用以封闭提取腔或使提取腔与大气或提取腔以外的外部部件导通。阀具体可以是例如二通阀。根据本专利技术的一个优选方面，各处理单元中，有一个或多个提取腔对应的基材上设置有导热元件和/或导磁元件。优选同时设置有导热元件和导磁元件。上述的导热元件可与加热线圈等配合，提高对提取腔内液体的加热效果和速率。根据本专利技术的一个具体方面，导热元件优选为细长形状，其至少部分地位于提取腔中且横向于提取腔的轴线。该设置的导热元件还可以起到扰流的效果，有利于该提取腔内液体的混匀。上述的导磁元件可与磁体接触进行传导，在一些应用场合例如核酸分离提取时，可以结合采用磁珠，实现核酸分离。根据本专利技术的一个具体方面，导磁元件为细长形状，其至少部分地位于提取腔中且横向于提取腔的轴线。该设置的导磁元件还可以起到扰流的效果，有利于该提取腔内液体的混匀。优选地，样本处理耗材还包括至少部分地位于样本腔内且横向于的样本腔的轴心线设置的扰流棒。根据本专利技术的一个优选方面，多个提取腔间隔分布，提取腔、样本腔的轴心线分别沿着基材的高度方向延伸，转移通道的轴心线横向于的提取腔、样本腔的轴心线。根据本专利技术的一个具体且优选方面，各处理单元的多个提取腔沿着的基材的长度方向依次设置，转移通道的两端分别与样本腔、最靠近样本腔的提取腔连通。优选地，转移通道包括在一端部相连通的第一通道与第二通道，其中第一通道的内径大于第二通道，第一通道的另一端部与的提取腔连通，第二通道的另一端部与样本腔连通。根据本专利技术的一个具体方面，基材包括形成有多个提取腔的第一基材部、形成有样本腔的第二基材部、两端分别与第一基材部和第二基材部连接的细长连接部，转移通道包括沿细长连接部的长度方向延伸地设于细长连接部内的第一通道。优选地，第二通道形成于第二基材部上。优选地，所述试剂耗材与基材相可拆卸地连接。根据本专利技术的一个具体且优选方面：基材上设置有接口，试剂耗材包括壳体、设置在壳体内的U形试剂管、设置在壳体上与基材的接口相配合插接的一对插头，试剂管的内腔构成的试剂存储腔，试剂管的两端分别连接有微管，两个微管分别穿过一对插头设置，当试剂耗材与基材连接时，两个微管中的一个的内腔构成将试剂管的内腔与的样本腔的底部接通的微通道，另一个用于接通驱动模块或大气，所述驱动模块为能够驱动液体流动的装置。根据本专利技术的一种实施方式，所述样本处理耗材还包括一种或多种样本处理所需的试剂，试剂封装于选自多个提取腔、试剂存储腔的腔体中。根据本专利技术的一个方面，样本处理耗材为PCR检测样本处理用耗材，每个处理单元包括6个以上的提取腔，样本处理耗材还包括设于提取腔开口处的阀，阀用以封闭提取腔或使提取腔与大气或提取腔以外的外部部件导通，各处理单元中，一个或多个提取腔对应的基材上设置有导热元件和选择性的导磁元件。优选地，设置导磁元件。在一些具体实施方式中，所述多个提取腔中的一个提取腔对应的基材上设置有导热元件，另一个相邻的提取腔对应的基材上设置有导磁元件，导热元件、导磁元件横向于提取腔的轴心线设置且分别具有外露的接触部。在一些具体实施方式中，样本处理耗材还包括用于提取核酸所需的物质，提取核酸所需的物质包括清洗液、细胞裂解液、酶、洗脱液、磁珠，其中清洗液、洗脱液、磁珠分别封装于不同的提取腔中，细胞裂解液与酶封装于相同的提取腔中或封装于不同的提取腔中。本专利技术采取的又一种方案是：一种样本处理装置，其包括一个或多个本专利技术上述的样本处理耗材、与样本处理耗材连接的驱动模块、以及控制模块，驱动模块用于驱动液体在样本处理耗材的各腔或通道内流动，驱动模块与控制模块连接并受控制模块控制。优选地，样本处理装置还包括加热模块，加热模块包括加热线圈，加热模块与的控制模块连接并受控制模块控制。加热模块优选是可以移动地设置的。优选地，样本处理装置还包括设于提取腔外的磁体。利用磁体以及磁珠，可实现核酸分离。磁体优选是可以移动地设置的。根据本专利技术的一个具体方面，样本处理装置还包括相对基材能够滑动地设置的滑动座，加热线圈和/或磁体设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种样本处理耗材，其特征在于：所述样本处理耗材包括基材、设置在所述基材上的一个或多个处理单元，各所述处理单元包括多个提取腔、设置在所述基材上的样本腔、设置在所述样本腔与所述的提取腔之间用于将二者连通的转移通道、具有试剂存储腔的试剂耗材，所述的多个提取腔在底部通过微通道连通，所述的试剂存储腔与所述的样本腔通过微通道连通。/n

【技术特征摘要】
1.一种样本处理耗材，其特征在于：所述样本处理耗材包括基材、设置在所述基材上的一个或多个处理单元，各所述处理单元包括多个提取腔、设置在所述基材上的样本腔、设置在所述样本腔与所述的提取腔之间用于将二者连通的转移通道、具有试剂存储腔的试剂耗材，所述的多个提取腔在底部通过微通道连通，所述的试剂存储腔与所述的样本腔通过微通道连通。


2.根据权利要求1所述的样本处理耗材，其特征在于：所述微通道、转移通道的孔径分别为60微米~100微米。


3.根据权利要求1所述的样本处理耗材，其特征在于：所述的提取腔、样本腔以及试剂存储腔的开口分别朝上的设置。


4.根据权利要求1或3所述的样本处理耗材，其特征在于：所述的样本处理耗材还包括设于所述提取腔开口处的阀，所述阀用以封闭所述提取腔或使所述提取腔与大气或提取腔以外的外部部件导通。


5.根据权利要求1所述的样本处理耗材，其特征在于：各所述处理单元中，有一个或多个所述提取腔对应的所述基材上设置有导热元件和/或导磁元件。


6.根据权利要求1所述的样本处理耗材，其特征在于：所述的样本处理耗材还包括至少部分地位于所述样本腔内且横向于所述的样本腔的轴心线设置的扰流棒。


7.根据权利要求1所述的样本处理耗材，其特征在于：所述多个提取腔间隔分布，所述提取腔、样本腔的轴心线分别沿着所述基材的高度方向延伸，所述转移通道的轴心线横向于所述的提取腔、样本腔的轴心线。


8.根据权利要求7所述的样本处理耗材，其特征在于：各所述处理单元的多个提取腔沿着所述的基材的长度方向依次设置，所述的转移通道的两端分别与所述样本腔、最靠近所述样本腔的提取腔连通。


9.根据权利要求1或7所述的样本处理耗材，其特征在于：所述转移通道包括在一端部相连通的第一通道与第二通道，其中第一通道的内径大于第二通道，第一通道的另一端部与所述的提取腔连通，第二通道的另一端部与所述样本腔连通。


10.根据权利要求1或7所述的样本处理耗材，其特征在于：所述基材包括形成有所述多个提取腔的第一基材部、形成有所述样本腔的第二基材部、两端分别与所述第一基材部和第二基材部连接的细长连接部，所述转移通道包括沿细长连接部的长度方向延伸地设于所述细长连接部内的第一通道。


11.根据权利要求1所述的样本处理耗材，其特征在于：所述的试剂耗材与所述基材相可拆卸地连接。


12.根据权利要求11所述的样本处理耗材，其特征在于：所述基材上设置有接口，所述的试剂耗材包括壳体、设置在所述壳体内的U形试剂管、设置在所述壳体上与所述基材的接口相配合插接的一对插头，所述试剂管的内腔构成所述的试剂存储腔，所述的试剂管的两端分别连接有微管，两个所述微管分别穿过所述一对插头设置，当所述试剂耗材与所述基材连接时，两个所述微管中的一个的内腔构成将所述试剂管的内腔与所述的样本腔的底部接通的微通道，另一个用于接通驱动模块或大气，所述驱动模块为能够驱动液体流动的装置。


13.根据权利要求1所述的样本处理耗材，其特征在于：所述的样本处理耗材还包括一种或多种样本处理所需的试剂，所述试剂封装于选自所述多个提取腔、所述试剂存储腔的腔体中。


14.根据权利要求13所述的样本处理耗材，其特征在于：所述的样本处理耗材为PCR检测样本处理用耗材，每个所述处理单元包括6个以上的提取腔，所述的样本处理耗材还包括设于所述提取腔开口处的阀，所述阀用以封闭所述提取腔或使所述提取腔与大气或提取腔以外的外部部件导通，各所述处理单元中，一个或多个所述提取腔对应的基材上设置有导热元件和选择性的导磁元件。


15.根据权利要求14所述的样本处理耗材，其特征在于：所述的多个提取腔中的一个提取腔对应的基材上设置有导热元件，另一个相邻的提取腔对应的基材上设置有导磁元件，所述导热元件、导磁元件横向于所述提取腔的轴心线设置且分别具有外露的接触部。


16.根据权利要求15所述的样本处理耗材，其特征在于：所述样本处理耗材还包括用于提取核酸所需的物质，所述提取核酸所需的物质包括清洗液、细胞裂解液、酶、洗脱液、磁珠，其中清洗液、洗脱液、磁珠分别封装于不同的提取腔中，细胞裂解液与酶封装于相同的提取腔中或封装于不同的提取腔中。


17.一种样本处理装置，其特征在于：包括一个或多个如权利要求1至16中任意一项所述的样本处理耗材、与所述样本处理耗材连接的驱动模块、以及控制模块，所述驱动模块用于驱动液体在所述样本处理耗材的各所述腔或通道内流动，所述驱动模块与所述控制模块连接并受所述控制模块控制。


18.根据权利要求17所述的样本处理装置，其特征在于：所述样本处理装置还包括加热模块，所述加热模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昂，
申请(专利权)人：北京致雨生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11