生物样本自动提取系统和装置制造方法及图纸

从一组生物样本中自动提取生物试样的系统，占地面积小，耗材组的移动最小，从而减少了提取过程中的潜在污染。提取系统包括一组反应管、一个用于存放一组耗材的存储单元、样本制备单元、样本提取单元、废物单元、多个用于移动管子、样本和盒子的机器人，以及可编程控制系统，它被编程为以串行模式处理样本，其中一系列样本按时间顺序依次连续处理，从而保持一个连续的模式。因此，无论样本何时开始处理，每个样本的固定处理周转时间。样本的固定处理周转时间。样本的固定处理周转时间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】生物样本自动提取系统和装置


[0001]本专利技术总体上涉及为多种分析处理系统和技术服务的样本自动提取系统。

技术介绍

[0002]分析处理系统的样本制备和提取涉及在基本无菌的环境中操作和处理多个生物样本。处理样本时无污染很重要，否则结果将不准确，会受到影响并可能导致后续分析处理和测试中的假阳性。
[0003]多种分析处理系统都需要准备生物样本，例如聚合酶链反应“PCR”系统。“PCR”是分子生物学中使用的一种技术，用于扩增一段核酸(例如脱氧核糖核酸“DNA”或核糖核酸“RNA”)的单个或几个副本，跨越几个数量级，产生数千到数百万个特定序列的副本。
[0004]“PCR”通常被认为是扩增核酸的聚焦片段，可用于诊断和监测遗传疾病、研究目标片段的功能、用于法医个体识别以及其他相关用途。
[0005]可利用优选系统制备的样本的分析处理系统的另一示例是酶联免疫吸附测定(ELISA)，它检测抗原或抗体以用于免疫学和毒理学。生物样本的纯度对于分析处理系统而言，在随后的分析处理过程中产生准确结果很重要。为分析处理系统(例如PCR或ELISA酶联免疫吸附测定)准备样本的一个问题是，当扩增容器打开并且正在准备样本时，准备过程有污染的风险。此外，在移动样本期间和取下盖子时，溢出、液滴形成和/或气溶胶的可能性会导致污染风险。由于受污染的移液器在打开的样本容器上方移动，因此，在移液器从系统中引入和移除过程中也可能发生交叉污染。这种污染会很快导致错误的结果或有偏差且不正确的测试结果。必须小心防止此类污染。
[0006]样本制备、扩增和检测区域之间的物理分离通常用于限制样本之间的污染以及来自周围环境的污染。这些措施相当麻烦、价格昂贵并且需要严格的培训以防止材料转移到这些隔离区域之间的实验室外套、手套、移液管或实验室设备上。
[0007]生物材料处理系统包括一个移动移液管组件，其中多个单独的移液管安装在可移动框架上，该框架可相对于样本托盘在纵向和横向方向上移动，样本托盘包括优选装载有生物材料(例如全血)的样本管，血清或其他用于核酸扩增的生物材料。移液管组件在样本管上的多次停止和启动，通常是在移液管与样本管中的样本接触后，当机器人框架移动、启动、停止和振动时，在机器人框架上的样本管造成交叉污染，导致样本托盘上的所有样本受到广泛的潜在污染、昂贵而精确的测试失败。
[0008]设计一种样本处理系统是值得的，当受污染的移液器移动、停止和启动时，样本托盘会受到潜在的振动负载，该系统可降低或消除交叉污染的风险。样本管还需要样本管中的样本和其他材料(例如缓冲液)通过顶部开口进出，这进一步产生了潜在的污染问题。
[0009]许多处理样本的方法包括摇动、加热、向磁珠
‑
目标化合物复合物施加磁场以及排出液体废物的步骤。通常，这些步骤在独立和分开的工位上进行，例如使用摇管装置、磁分离装置、加热器和废物容器。
[0010]上述传统的摇晃、加热、磁珠分离和废液排放的过程需要单独的工位并且占用工
作台上过多的空间。使用这些单独的站点还需要手动处理样本并将其从一个工位运输到另一个工位，这既耗时又导致样本之间发生交叉污染的可能性。因此，需要解决这些问题。

技术实现思路

[0011]本专利技术总体上涉及一种用于从生物样本中分离及提取目标化合物的自动化系统。特别地，本专利技术是一种自动样本提取系统，其可用于为多种分析处理系统和技术(例如PCR系统)制备样本。
[0012]所述系统由配置为连续处理样本的单元组成，以便无论样本何时开始处理，它都保持每个样本的固定处理周转时间。本专利技术以串行模式处理样本，其中一系列样本按时间顺序依次进行处理。该系统的主要单元通过计算机控制，以实现核酸的自动化提取。
[0013]所述系统包括五个不同的单元：存储单元、样本制备单元、样本提取单元、废物处理单元和反应管单元。所有单元都配置为最大限度地减少样本的移动量以及降低污染风险。
[0014]所述反应管单元是一种特别设计的反应管，其上部用于样本提取，下部用于接收来自上部的废液。两部分由阀门隔开。
[0015]所述存储单元存储易于取用的耗材盒。所述存储单元还存储样本管和磁珠。磁珠保存在冷却器中。
[0016]所述样本制备单元包括具有传送单元的旋转台，所述传送单元包括彼此相邻的容纳样本管的样本管架和容纳反应管的反应管架。所述旋转台还可以容纳盒状耗材和反应管，以便每次快速访问。所述样本制备单元还有一个样本架来固定样本管，样本架位于旋转台的一侧。旋转台旋转，将样本架定位在传送单元上的样本管架旁边，然后样本管被转移。这最大限度地减少了样本移动。所述样本制备单元还包括一个冷却器来容纳磁珠。
[0017]所述样本提取单元，其靠近旋转台，包括一组用于接收和摇动反应管的摇管装置以及一组带有磁铁的磁铁架，所述磁铁用于操纵反应管内的磁珠。
[0018]所述废物处理单元包括用于处理消耗品、处理废液和管子的单独垃圾箱。
[0019]样本制备单元的设计目的是将样本移动量降至最低，以降低污染风险。样本必须从样本管移动到反应管中，以进行提取过程。为了尽量减少样本的移动量，样本管架和反应管架在旋转台上并排放置。样本机器人将样本管从样本管盒移入样本管架，同时将反应管从反应管盒移入反应管架。然后，样本机器人通过添加不同类型的溶液(例如裂解缓冲液)在反应管中制备样本。
[0020]一旦反应管中的样本准备好后，旋转台旋转，使带有反应管的反应管架靠近样本提取单元。
[0021]反应机器人抓取反应管并将其从旋转台移动到样本提取单元中的摇管装置上。提取单元由单独的摇管装置和单独的磁性单元组成。每个带有反应管的摇管装置可以放置在距磁性单元不同距离的位置，以改变磁场的强度以及反应管内磁珠中的位置。
[0022]首先，反应管位于磁效应较小的位置，并且受到摇动。然后向溶液中加入磁珠和结合缓冲液，并进一步摇动反应管。
[0023]接下来，将反应管移动到第二位置，使得反应管位于L形磁铁的垂直腿之间。磁铁将吸附有样本的磁珠吸引到管壁。打开废液阀，将废液排入反应管的第二隔室。关闭阀门，
加入洗涤缓冲液，并摇动试管。然后将摇管装置移回到靠近磁铁的位置，将磁铁固定在管壁上，同时打开阀门将废液丢弃到第二个隔间中。此过程可能会重复多次(两次或更多次洗涤)，具体取决于样本要求以洗掉杂质。
[0024]样本纯化后，将洗脱液添加到反应管中的样本中，并摇动管子以将样本与磁珠分离。然后将反应管移动到第三个位置，磁珠完全附着在管的顶部，从而允许通过移液管轻松取出样本。反应机器人抓起移液管，从反应管中取出纯化后的样本，并将其放置在带盖子的纯化样本管中存储。
[0025]将这些单元中的每一个单元均整合到框架上可减少样本制备系统的占地面积，并减少在相对较远的距离上运输相关组件的需求，从而减少了潜在的污染。
[0026]因此，本专利技术的一个目的是提供一种能够减少和消除污染风险的生物样本提取系统和方法。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种生物样本自动提取系统，从一组生物样本中提取生物试样，所述提取系统包括：a)由水平平台分为顶部区间和底部区间的立式框架，水平平台具有右侧和左侧；b)安装在底部区间的旋转存储系统，其用于存储多个放置耗材的存储盒，所述存储盒含有一组耗材，所述旋转存储系统可绕垂直轴旋转；c)一套反应管，作为耗材组的一员，用于制备和提取样本；＝d)旋转台，安装在顶部区间且设置在旋转存储系统的上方，其具有：i)用于放置样本管的样本管架；ii)反应管架，位于邻近样本管架的第一位置，以减少样本移动，反应管架用于放置反应管；iii)用于处理废物的排废孔，以及iv)多个外壳，其尺寸能够接收和容纳多个含有一组耗材的盒子；e)一个盒子升降机器人，其能够垂直运动，将每个存储的盒子从旋转存储系统转移到旋转台上，其中，旋转存储系统旋转以使得每个存储的盒子能够被盒子升降机器人拾取，并且旋转台旋转以使得旋转台能够接收从盒子升降机器人运送而来的盒子；f)样本机器人，其用于将样本管从样本管架转移到旋转台上的转移单元上，并将反应管转移到临近样本管放置位置的转移单元上，在反应管内混合样本和耗材，此时，减少样本移动量、降低污染风险；g)样本提取单元，安装在顶部区间，具有独立的摇管装置和多个磁铁架，每个摇管装置用于容纳每个反应管，每个振动器能够通过振动机构单独工作；h)反应机器人，其用于将反应管从旋转台转移到样本提取单元，旋转台将反应管从第一位置移动移动到第二位置，其中第二位置是反应管与样本提取单元之间的最近距离，反应管和样本提取单元最大限度地减少样本移动并降低污染风险；反应机器人还用于转移耗材组；由于提取系统占地面积小、耗材组的移动最小，从而减少了提取过程中的潜在污染。2.根据权利要求1所述的系统，所述旋转台设置在水平平台的左侧；所述样本提取单元放置在旋转台的右侧；其中反应管架初始放置在旋转台的左侧，样本制备过程完成后，转动旋转台使得反应管架位于旋转台右侧，使得反应管架位于靠近样本提取单元的位置。3.根据权利要求1所述的系统，还包括安装在所述顶部区间的冷却器，其用于以储存需要在低温环境下储存的多种耗材。4.根据权利要求1所述的系统，还包括安装在底部区间的废物单元，通过水平平台将样本提取单元和废物单元隔开以防止污染。5.根据权利要求1所述的系统，还包括可编程控制系统，所述系统被编程为以串行模式同步和处理样本，其中一系列样本彼此跟随以按时间顺序相继处理，从而无论样本何时开始处理，每个样本均保持固定的处理周转时间。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应管包括位于反应管顶部的反应室，所述反应室用于接收样本和缓冲液和/或一组用于提取过程的磁珠；位于反应管底部的废物室，所述废物室用于接收提取过程中产生的废物，以及连接反应室和废物室的控制阀。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述耗材组包括：一组样本、缓冲液、长移液吸头、中移液吸头、短移液吸头和一组反应管。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述样本提取单元包括安装在多个磁铁架上的多个独立的摇管装置，其中每个摇管装置能够容纳所述反应管并且可以通过振动机构单独起作用。9.根据权利要求8所述的系统，其中每个摇管装置具有1个摇动电机以集成轨道摇动。10.根据权利要求8所述的系统，其中，所述磁铁架可沿X轴和Y轴移动并且具有一组磁齿轮以控制所述摇管装置的运动。11.根据权利要求10所述的系统，其中所述磁性齿轮安装在一组旋转轴上。12.根据权利要求11所述的系统，其中每个轴优选的以1200rpm转动。13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，每个摇管装置包括基本上呈圆柱形的容纳空间，每个容纳空间的尺寸略大于反应管的底部。14.根据权利要求8所述的系统，其中每个磁铁架均具有L形磁铁，所述L形磁铁能够容纳放置在摇管装置中的反应管，通过设定反应管相对于L形磁铁的距离，从而改变作用在每个反应管上的磁强度。15.根据权利要求8所述的系统，其中，所述样本提取单元具有线性运动摇管装置推动机器人以将所述摇管装置推动到预定位置，所述反应管能够位于距所述L形磁铁第一距离处，L形磁铁对磁珠的影响较小；所述反应管能够位于距所述L形磁铁第二距离处，L形磁铁对磁珠的影响中等；所述反应管能够位于距所述L形磁铁第二距离处，L形磁铁对磁珠的影响较大。16.根据权利要求8所述的系统，其中，所述多个磁铁架彼此平行安装并且可在水平面移动。17.根据权利要求8所述的系统，其中每个磁铁架能容纳六个摇管装置。18.根据权利要求8所述的系统，其中独立摇管装置的数量是24。19.根据权利要求8所述的系统，其中独立摇管装置的数量是32。20.根据权利要求1所述的系统，所述样本机器人和所述反应机器人配备有电动夹持器，用于拾取和转移样本管。21.根据权利要求1所述的系统，所述样本机器人和反应机器人具有用于转移耗材的电动移液管。22.根据权利要求20所述的系统，所述反应机器人的夹持器具有可在垂直位置移动之杆状夹持器，杆状夹持器能够在垂直位置移动以插入反应管以夹持和转移反应管。23.根据权利要求22所述的系统，其中所述反应机器人有一个套筒，套筒在杆夹持器上滑动以打开反应管的阀门。24.根据权利要求20所述的系统，样本机器人的第一个电动夹持器安装在第一夹持臂上，所述第一夹持臂能够在第一样本机器人轨道上移动，第一样本机器人轨道固定在直立框架上，以便相对于旋转存储系统和旋转台移动。25.根据权利要求20所述的系统，样本机器人的第二个电动夹持器安装在第二夹持臂上，所述第二夹持臂能够在第二样本机器人轨道上移动，第二样本机器人轨道固定在直立框架上，以便相对于样本提取单元和旋转台移动，所述第二个夹持器能够从各种移液器吸头盒中自动选择并抓取吸管尖端，以将各种成分添加到提取管中。26.从一组生物样本中自动提取生物样本的系统，所述提取系统包括：
a)一组反应管，其中每个反应管包括：反应管顶部的反应室，用于接收样本、缓冲液以及用于提取过程的磁珠；反应管底部的废物室，用于接收提取过程中产生的废物；连接反应室和废物室的控制阀；b)一个存储单元，包括：i)一种旋转存储系统，用于存储多种(耗材)存储盒，所述存储盒存储有一组耗材；ii)样本平台，包括多个样本管；iii)冷却器，用于存储需要低温保存的多种耗材；c)一个样本制备单元，包括：i)一个旋转台，其具有传送单元，所述传送单元包括用于接收样本管的样本管架、用于接收反应管的反应管架；ii)多个容纳空间，其尺寸可容纳多种耗材盒；其中，所述旋转台上的所述样本管和所述反应管紧靠在一起，以便于提供将样本从所述样本管转移到所述反应管的快速通道；d)废物处理单元，用于处理废物；e)样本提取单元；f)多个机器人，用于移动管体、样本、盒体，包括：i)盒子升降机器人，是一种垂直运动机器人，用于抓取并将存储耗材组的多个存储盒运送到样本制备单元；ii)样本机器人，用于将样本管从样本平台转移到转移单元，将反应管从含有一组耗材的耗材盒转移到样本管旁边的传送单单元，并将样本转移到反应管中进行混合，耗材以移动量小、占地面积较小，并减少提取过程中的潜在污染；iii)反应机器人，用于将一组耗材转移到反应管中，其中，通过旋转台的每次旋转，反应机器人拾取耗材并将其添加到反应管中，混合后，旋转台旋转，反应机器人将反应管转移到样本提取单元；g)一种可编程控制系统，通过编程以串行模式处理样本，其中一系列样本逐个按时间顺序进行处理，从而，无论样本何时处理，每个样本均保持固定的处理周转时间。27.制备样本的反应管，包括：a)反应管顶部的反应室，用于接收样本、缓冲液以及用于提取过程的磁珠；b)反应管底部的废物室，用于接收提取过程中产生的废物；c)连接反应室和废物室的控制阀，当控制阀打开时，提取过程中产生的废物进入到废物室。28.根据权利要求27所述的反应管，其中所述废物室的直径大于反应室的直径。29.根据权利要求27所述的反应管，其中控制阀通过按下一组位于反应室外部的按钮打开。30.根据权利要求27所述的反应管，其中所述反应管由生物相容性和可消毒材料制成。31.一种提取生物样本的方法，包括以下步骤：a)配置样本和耗材移动量最小的样本制备单元，其中样本制备单元包括旋转台，(以及用于在反应管中制备样本的样本机器人)用于通过样本机器人在反应管中制备样本；b)配置样本提取单元，通过向反应管中的样本添加提取成分来提取样本；c)将转盘置于水平平台的左侧，样本提取单元置于转盘的右侧；
d)首先将反应管置于旋转台的左侧以制备样本；e)样本制备过程完成后，旋转旋转台，将反应管移至旋转台的右侧，放置在靠近样本提取装置的位置；以及f)完成样本提取过程；样本制备过程在样本和耗材移动最小的情况下完成，反应管...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈元骥，刘宗华，吴启安，
申请(专利权)人：莫拉雷研究公司，
类型：发明
国别省市：