用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法。设备(1000)具有流体入口(7、8)；过滤区室(6)，连接到流体入口并且容纳存在吸附剂的过滤基质(5)；流体回路(3、4、11、50)连接到过滤区室的下游并且包括排液回路(4、50)以及加液回路(4、50、11)；排液室(20)，连接到排液回路(4、50、3)的下游；制备出口(18)，连接到加液回路(4、50、11)的下游；以及抽吸泵(13、14、12、19)，连接到流体回路并且配置成使过滤区室(6)择一流体连接到排液回路(4、50、3)或者加液回路(4、50、11)。

【技术实现步骤摘要】
用于制备生物样本尤其用于提取DNA以及在阱中加样用于随后进行PCR的设备和方法
本专利技术涉及用于制备生物样本的设备和方法，以便使得制备的样本适合于在后续的分析过程中使用。
技术介绍
样本的制备的示例在于例如从全血提取并且随后纯化(“样本制备”)诸如DNA的生物材料的序列，用于在后续分析(例如RT-PCR(即实时聚合酶链反应)、电泳、基因型等)中使用。包括DNA提取以及随后的纯化的生物样本的制备(也被称为“样本制备)是许多DNA分析过程(诸如RT-PCR、电泳、基因型等)的起点。目前样本制备可以使用市场上可用的适合的试剂盒(kit)来执行，对其进行手动操作使其执行特定程序。图1示出了在最为广泛使用的样本制备程序当中的所谓“离心柱法(spin-columnmethod)”。参照图1，由此方法实施的过程包括四个步骤。在第一步骤(称为“预处理”)中，选择的例如全血的生物样本(将从中提取DNA)经受细胞裂解，包括通过破坏细胞膜来溶解细胞。通过将生物样本布置在低渗溶液中来执行裂解。在裂解后，使用诸如蛋白酶K的适当的酶对裂解造成的污染的蛋白质进行消化。第二步骤(称为“DNA结合”)在于从包含裂解结果的溶液中分离与回收核酸。最新方法之一在于在离液盐(chaotropicsalts)存在下使用硅胶基质，其吸附DNA并且与其结合。在第三步骤(称为“洗涤”)中，使用诸如蒸馏水的适合的溶液洗涤胶基质，以去除诸如蛋白质和脂质的干扰残留物。在第四步骤(称为“洗脱”)中，使用低盐浓度的水溶液洗脱与DNA结合的硅胶基质。凭借此处理，之前在胶基质表面上捕获的DNA被移除并且得以在试管内的溶液中可用。制备的样本准备就绪用于例如RT-PCR的下游应用中。其后，为执行RT-PCR，使用移液管吸取制备的样本并且转移至一次性卡盒上所容纳的硅芯片中提供的阱中。接着，将该卡盒插入具有荧光检测器的热循环仪中用于进行DNA分析。所有在前文描述的关于样本制备以及将制备的样本加样到硅芯片中的阱中的步骤是使用与试剂盒一起提供的设备(试管、移液管，缓冲液等)来手动进行的。各步骤的序列涉及操作大量设备以及在从该方法的一个步骤到下一步骤的过渡中转移液体。因为涉及大量设备和操作并且在手动执行的操作中需要精确性，所以该方法尤为缓慢，其实现繁琐，并且易受执行的随机误差以及周围环境造成的污染的影响，由此，关于最终结果的质量方面，其整体而言远非稳健和可靠。此外，上面所描述的方法需要使用大量昂贵试剂，在经济产量方面远非高效。最后，其仅可以由高度专业的工作人员执行，使其用途仅限于医院和/或实验室环境。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供用于制备样本并且用于将包含生物材料的样本加样到在硅芯片内的阱中的设备和相关方法，适合于在分析中随后使用。该设备和关联的用于制备包含生物材料的样本的方法必须易于实现，使得能够快速制备样本，因此减少分析时间，在最终结果的质量方面具有减少的成本和稳健性，并且最终可为不必高度专业的工作人员所使用。将样本加样到阱中的步骤在该设备中必须是可集成的。根据本专利技术，提供了用于制备包含生物材料的样本的设备、装置和方法。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于制备生物样本的设备，包括：流体入口；过滤区室，连接到所述流体入口并且容纳存在吸附剂的过滤基质；流体回路连接到所述过滤区室的下游，并且包括排液回路以及加液回路；排液室，连接到所述排液回路的下游；制备出口，连接到所述加液回路的下游；以及流体移动装置，连接到所述流体回路，并且配置成使所述过滤区室择一流体连接到所述排液回路或者所述加液回路；其中所述过滤区室包括部分隔板、周界，以及出液开口；所述部分隔板从所述过滤区室的侧壁延伸，并且将所述过滤区室分为在所述部分隔板上方延伸的输送管道以及在所述部分隔板下方延伸的基质区室，所述部分隔板限定用于将所述输送管道与所述基质区室流体连接的流体连接开口，所述流体连接开口和所述出液开口布置在所述过滤区室的所述周界的相对区域中。根据本专利技术的第二方面，提供了一种用于进行生物分析的装置，包括：前述设备；电子控制单元；通过电可控注入模块连接到所述流体入口的至少一个贮液器、用于推进流体的电可控致动器、以及用于验证在所述排液回路和所述加液回路内流体的存在的电可控流体检测装置，所述电子控制单元连接到所述注入模块、所述致动器、以及所述流体检测装置并且与所述注入模块、所述致动器、以及所述流体检测装置交换指令和信息。根据本专利技术的第三方面，提供了一种用于制备生物样本的方法，包括：通过设备的流体入口向所述设备提供具有生物材料的序列的经预处理的生物样本；使所述经预处理的生物样本通过所述设备的容纳存在吸附剂的过滤基质的过滤区室，引起在所述过滤基质的表面上对至少一部分序列的吸附；其中所述过滤区室包括部分隔板、周界，以及出液开口；所述部分隔板从所述过滤区室的侧壁延伸，并且将所述过滤区室分为在所述部分隔板上方延伸的输送管道以及在所述部分隔板下方延伸的基质区室，所述部分隔板限定用于将所述输送管道与所述基质区室流体连接的流体连接开口，所述流体连接开口和所述出液开口布置在所述过滤区室的所述周界的相对区域中；将没有所述一部分序列的所述经预处理的生物样本排出到所述设备的排液室中；通过所述流体入口向所述设备中提供洗涤液；使所述洗涤液在所述过滤区室内通过，引起对所述过滤基质的洗涤；将所述洗涤液排出到所述排液室；通过所述流体入口向所述设备中提供洗脱液；使所述洗脱液在所述过滤区室内通过，并且在所述洗脱液中洗脱所述一部分序列，获得制备的样本；以及使所述制备的样本向所述设备的制备出口传送；以及向所述设备的面对所述制备出口的至少一个阱加样。附图说明为了更好地理解本专利技术及其优点，在下文中结合附图描述了一些非限制性实施例，其中：图1示出了现有技术的、称为“离心柱法”的用于制备(尤其用于提取和纯化DNA的)样本的方法；图2示出了用于制备包含生物材料的样本的设备的第一实施例的垂直截面；图3-8是在该方法的相继步骤期间图2的设备的垂直截面；图9是用于制备样本的方法的流程图；图10是用于制备包含生物材料的样本的设备的另一实施例的平面截面；图11是图10的用于制备样本的设备的又一实施例的透视图；图12部分示出了本设备的再一实施例的垂直截面；以及图13示出了用于进行生物分析的装置。具体实施方式图2示出了用于制备包含生物材料的样本(尤其用于提取DNA)的一次性类型的设备1000的一个实施例。设备1000包括：本体1，用于推进流体；以及卡盒2，用于RT-PCR(实时聚合酶链反应)。例如O型环类型的垫圈35布置在本体1与卡盒2之间用于确保紧度并且防止任何泄露。例如，本体1可以具有平行六面体形状，尺寸为5x4x3cm3，以便具有不大于60cm3的整体体积。卡盒2包括：支撑17，其例如是在印刷电路生产中所使用的类型的塑料材料；以及芯片16，例如硅芯片，其布置在支撑17的腔中并且提供多个阱33。本体1例如由部分或完全透明的塑料材料制成，该材料诸如使用浇铸和前述的技术制造的透明的聚碳酸酯。本体1和卡盒2借助侧面夹29固定在一起。本体1包括流体推进装置，该流体推进装置在此包括两个抽吸单元，该两个抽吸单元包括容纳第一活塞13的第一活塞外壳14，以及容纳第二活塞19的第二活塞外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备生物样本的设备(1000；2000；3000)，包括：流体入口(7、8；201、202)；过滤区室(6、207)，连接到所述流体入口并且容纳存在吸附剂的过滤基质(5)；流体回路(3、4、11、50；211、209、210、215)连接到所述过滤区室的下游，并且包括排液回路(4、50、3；209、210、211)以及加液回路(4、50、11；209、210、215)；排液室(20；212)，连接到所述排液回路(4、50、3；209、210、211)的下游；制备出口(18；218)，连接到所述加液回路(4、50、11；209、210、215)的下游；以及流体移动装置(13、14、12、19；214、220)，连接到所述流体回路，并且配置成使所述过滤区室(6)择一流体连接到所述排液回路(4、50、3)或者所述加液回路(4、50、11)。

【技术特征摘要】
2012.04.12 IT TO2012A0003201.一种用于制备生物样本的设备，包括：流体入口；过滤区室，连接到所述流体入口并且容纳存在吸附剂的过滤基质；流体回路连接到所述过滤区室的下游，并且包括排液回路以及加液回路；排液室，连接到所述排液回路的下游；制备出口，连接到所述加液回路的下游；以及流体移动装置，连接到所述流体回路，并且配置成使所述过滤区室择一流体连接到所述排液回路或者所述加液回路；其中所述过滤区室包括部分隔板、周界，以及出液开口；所述部分隔板从所述过滤区室的侧壁延伸，并且将所述过滤区室分为在所述部分隔板上方延伸的输送管道以及在所述部分隔板下方延伸的基质区室，所述部分隔板限定用于将所述输送管道与所述基质区室流体连接的流体连接开口，所述流体连接开口和所述出液开口布置在所述过滤区室的所述周界的相对区域中。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述流体移动装置包括泵单元。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述泵单元包括第一泵单元，其连接到所述排液回路，以及第二泵单元，其连接到所述加液回路。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一泵单元和所述第二泵单元为抽吸单元，所述抽吸单元由在相应的活塞外壳室内可动的相应活塞，以及设计用于相应抽吸单元的所述相应活塞的精细运动的相应环形螺母形成。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的设备，还包括第一阀装置，其沿所述加液回路布置；以及第二阀装置，其沿所述排液回路布置。6.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一和第二阀装置包括连接到外部控制模块的电控阀。7.根据权利要求5所述的设备，其中所述第一阀装置包括第一球，其在所述排液回路内第一与第二相对元件之间可动；并且所述第二阀装置包括第二球，其在所述加液回路内第三与第四相对元件之间可动。8.根据权利要求1-4和6-7中的任一项所述的设备，还包括至少部分透明的本体，在所述本体内形成所述流体入口、所述过滤区室、所述流体回路、所述排液室，以及所述制备出口。9.根据权利要求8所述的设备，还包括半导体材料的芯片，其具有面对所述制备出口的至少一个阱。10.根据权利要求9所述的设备，包括卡盒，其包括容纳所述芯片的支撑。11.根据权利要求10所述的设备，其中所述本体布置在所述卡盒上方，所述本体和所述卡盒由固定装置固定在一起。12.根据权利要求11所述的设备，其中所述本体包括顶表面和底表面，所述流体入口在所述顶表面上开口，并且所述制备出口在所述底表面上开口，所述过滤区室布置在所述流体入口下面，并且所述流体回路布置在所述过滤区室下面。13.根据权利要求12所述的设...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·玛斯特罗玛特奥，F·F·维拉，G·巴洛奇，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：