CN102341177B - 生物分析样品室的保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于执行生物分析处理和分析的设备。具体地，本发明涉及一种生物分析反应装置及其卡盒。所述卡盒(10)包括在平台(30)中的至少一个样品室(34)，所述样品室用于储存生物分析反应装置能够处理和分析的生物样品。平台可动地连接至壳体，以使得平台能够通过致动致动设备在装入位置与伸出位置之间移动，在所述装入位置中样品室受壳体保护，而在所述伸出位置中样品室位于壳体的外部。

Description

生物分析样品室的保护装置

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年4月15日提交的欧洲专利申请EP09157972的优先权，该公开的全部内容通过参引的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于执行生物分析的处理和分析的设备。具体地，本发明涉及一种生物分析反应装置及其卡盒。卡盒包括至少一个用于储存生物分析反应装置能够处理和分析的生物样品的样品室。

背景技术

生物分析反应的一个示例是DNA聚合酶链反应。聚合酶链反应(PCR)是允许核酸序列的扩增和检测的技术。该技术具有广泛的不同应用，包括DNA序列分析、基因突变的检测、病毒感染的诊断等。利用PCR，能够使DNA的特定目标序列或目标链指数地扩增。聚合酶链反应包括以下的重复循环：通过加热样品使目标变性、在较低温度下引物退火和在略高温度下聚合酶介导延伸。在最后一步中，DNA聚合酶合成与DNA模板链互补的新DNA链。在理想条件下，使DNA目标链的量增大一倍。

除PCR以外，已知多种其他生物分析反应，例如连接酶链反应。一般而言，若干输入生物分析方法取决于以受控的方式改变样品的温度。因此，存在着对这些方法的自动操作的需求。

在本领域中已知若干种机械和自动化的生物分析反应装置。某些装置采用用于储存生物样品的卡盒，以使得能够暂时储存在一个卡盒中的一个或多个生物样品，而在另一个卡盒中的生物样品能够在生物分析反应装置中进行处理。操作者仅需要将所述一个卡盒从装置中移除且将另一个卡盒插入到装置内。

这种卡盒具有各种界面，比如一个或多个用于加热卡盒中的样品的界面以及一个或多个用于光读出反应结果的界面，该反应结果例如通过样品的某种颜色或通过某种照明物质指示。

更具体地，待处理的样品储存在位于卡盒中的一个或更多个室内。通常，由多个室中的其中一个室的壁提供能够经其加热或分析样品的界面。如果必须执行光读出，那么该室需要以透明壁作为界面。

发明内容

这种界面会受损或变脏，这可能是一个问题。特别地，当操作者操纵这种卡盒时，存在他在界面的位置处触碰卡盒的可能性。呈薄壁形式的界面可能已被由手指所施加的力受损。而且，汗或油脂可能以这种方式沉积到界面上。受损或变脏的界面可能导致从卡盒中的泄漏或光检测的错误。

本发明的目的是提供一种安全且简单的卡盒。

根据本发明的示例性实施例，提供用于生物分析反应装置的卡盒，所述卡盒包括至少一个用于样品的样品室，所述至少一个样品室具有能够由生物分析反应装置经其对样品进行处理或分析的壁，其中卡盒包括壳体和平台，所述平台包括至少一个样品室，平台可动地连接至壳体，以使得平台能够在装入位置与伸出位置之间移动，其中在所述装入位置中壁受壳体保护、而在该伸出位置中壁位于壳体的外部。

这种卡盒受到保护以免受损或受污染，且无需将卡盒和生物分析反应装置的结构设计复杂化。

应当理解的是，本文中术语“卡盒”用于能够与生物分析反应装置相连的每一种装置。例如，卡盒可以是夹持器(holder)、盒子(magazine)、匣子(cassette)或承载器。

所述至少一个样品室放置在能够从卡盒中伸出的平台(或盘或承载器)上。在装入位置中，样品室位于卡盒的壳体内。因此，样品室受到保护以防受损或变脏。为使用，平台从卡盒中伸出，例如用于使其能够与生物分析反应装置的加热器和光传感器形成界面。

所述至少一个样品室的壁能够是用于与生物分析反应装置的组件(比如加热器或光传感器)形成界面的加热界面、或在壁为半透明的(至少对于某些波长)情况下为光界面。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中所述至少一个样品室连接至沟槽，用于填充所述至少一个样品室，所述沟槽终止在致动设备的附近(vicinity)。

附近可以理解为与以下间距中的其中一个的长度相关：[0，15mm]、[0，10mm]、[0，5mm]。

所述至少一个样品室连接至沟槽，用于以流体填充所述至少一个样品室和从所述至少一个样品室中排放流体，所述流体比如是在其中溶有样品的溶液。替代于沟槽，能够使用适于将流体从一点引导到另一点的每一种设备，比如管线、管道或软管。沟槽的一端能够连接至生物分析反应装置的管线，所述生物分析反应装置能够将流体经管线泵送到样品室内。沟槽的端部是卡盒的流体界面的一部分。

将沟槽的端部放置在致动设备的附近具有如下优点：用于移动平台的机械连接部和流体连接部能够整合为卡盒的一个组件。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中沟槽的一部分位于致动设备内。沟槽可以位于用于旋转平台的杆中或用于移动平台的心轴中。这是整合卡盒的机械和流体连接部的一种可能。另外，无论平台的位置如何，都可以填充所述至少一个样品室。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中，壁设置在平台的第一侧上，其中，平台具有与第一侧相对的第二侧，并且其中，平台处于伸出位置中时能够由生物分析反应装置从第一侧和第二侧接近以用于处理和分析样品。可以从平台的两侧同时处理和分析在所述至少一个样品室内的样品。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中，当平台处于伸出位置中时卡盒的至少一个尺寸大于当平台处于装入位置中时卡盒的该尺寸。因此，能够容易地储存当平台处于装入位置中时的卡盒。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中，平台可旋转地连接至壳体。优选地，致动设备为杆，并且平台连接至该杆以用于使平台围绕旋转轴线旋转。更优选地，所述杆延伸到壳体中的开口为止。这样，能够容易地建立起生物分析反应装置的致动器与卡盒的机械连接以用于旋转平台。另外，在壳体中的开口可以提供用于杆、及由此用于平台的引导件。

可选地，根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中，平台可旋转地连接至壳体。致动设备可以是用于将平台从装入位置平移到伸出位置的心轴。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中平台具有板的形式，所述平台在处于装入位置中时设置在壳体的第一壁与第二壁之间。呈板的形式的平台(即，具有一个尺寸比不同方向上的另二个尺寸小很多的组件)能够设有多于一个的样品室，并且所有这些样品室都可由生物分析反应装置容易地接近。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中，所述至少一个样品室的壁较薄。为减小热阻隔，壁可以较薄并且能够是例如具有高热导率的箔片。本文中，具有薄壁的壁意思是具有大约小于200μm的厚度。薄壁也可以优化所述至少一个样品室的光界面的透明性。

根据另外的示例性实施例，提供一种卡盒，其中，所述至少一个样品室由平台中的开口形成，该开口由形成薄壁的箔片或薄层覆盖。

本发明的另一方面是一种生物分析反应装置，所述生物分析反应装置具有用于接收卡盒的狭槽或接收部、且包括用于使卡盒的平台伸出和装入的致动器。致动器可以是步进马达。

根据另外的示例性实施例，提供一种生物分析反应装置，所述生物分析反应装置具有用于填充所述至少一个样品室的蓄池，其中所述蓄池能够经管线与所述至少一个样品室相连，所述管线终止在致动器的机械连接部中，该致动器具有用于移动平台的致动设备。在机械连接部内，也存在生物分析反应装置与卡盒的流体连接部。生物分析反应装置的流体界面或流体连接部与机械连接部整合为一个组件。

根据另外的示例性实施例，提供一种生物反应装置，所述生物反应装置具有用于检测卡盒在狭槽中的出现和/或正确插入的卡盒出现传感器。只有当卡盒在狭槽中出现时，生物分析反应装置才操作管线以用于填充样品室。否则，流体可能污染生物分析反应装置的内部。

根据另外的示例性实施例，提供一种生物分析反应装置，所述生物分析反应装置适于在卡盒出现传感器检测到卡盒在狭槽中的出现时影响致动器以将平台移动到伸出位置中。

本发明的这些和其他方面将从下文所述的实施例中变得明显并将参照这些实施例进行说明。

附图说明

下面，参照所附附图更详细地描述本发明的一个实施例。图中：

图1示出用于生物分析反应装置的卡盒的立体图，且平台处于装入位置；

图2示出图1所示的卡盒的立体图，且平台处于伸出位置；

图3示出图2所示的平台的多个部件的示意性横截面图；

图4是图2所示的平台的示意性俯视图；

图5示出生物分析反应装置的功能组件的示意图。

具体实施方式

图1示出用于生物分析反应装置的卡盒10的立体图。卡盒10具有壳体12，所述壳体12带有上盖或壁14和下盖或壁16。应当理解的是，用语“上”和“下”是用于简单化的原因而非意在限定。例如，可以不沿所示的方向、而沿直立的方向将卡盒10插入到生物分析反应装置中。

图1示出处于装入位置中的平台30。平台30经由作为致动装置的杆32与壳体12可旋转地连接。杆32由上盖14中的开口33引导。通过围绕旋转轴线A旋转杆32，平台30能够从卡盒10的壳体12中伸出。

图2示出当平台30处于伸出位置中的卡盒10的立体图。平台30已经通过在壳体12中的、位于上盖14与下盖16之间的狭槽18离开壳体12。通过围绕旋转轴线A沿相反方向进一步旋转杆32，平台30能够再次装入到壳体12中。在装入位置中，平台30受到保护以防受损或变脏。在伸出位置中，平台30能够由致动器(例如生物分析反应装置的加热器或传感器)接近。

另外，在图2中能够看到，平台30包括五个样品室34。

图3示出平台30的多个部件的示意性横截面图。具体地，图的左边示出样品室34的横截面图，图的右边示出旋转轴线A的附近的横截面图。

平台30包括可以由塑料制成的板38。对于每个样品室34，在板38中都具有一个开口36。在板38的一个第一侧上，施加有第一或上箔片40。例如，上箔片40可以胶粘至板38。在所示实施例中，上箔片40具有大约100μm的厚度。在开口36的区域中，上箔片40形成样品室的薄壁，该薄壁是样品室34的加热界面44。如果将加热源或冷却源设置在位于加热界面44的区域中的样品室34的外部，热可以传递到样品室34的内部或者可以离开样品室34。

在板38的与第一侧相对的另一第二侧上，施加有半透明材料的第二或下箔片42。下箔片42可以胶粘至或以某种其他方式连接至板38。而且，下箔片42具有大约100μm的厚度。在开口36的区域中，下箔片42形成样品室34的光界面46。在该区域中，光能够穿过半透明的下箔片42。来自样品室的内部的光能够由设置成靠近样品室34的光界面46的光传感器检测到。

另外，图3示出第一沟槽48，所述第一沟槽48由在板38的表面上的凹槽或切口形成且由上箔片40覆盖。以相同方式形成第二沟槽50，该第二沟槽50连接样品室34与在杆32内的第三沟槽52。

应当理解的是，存在着在平台30内形成样品室34和沟槽48、50、52的其他可能性。例如，平台30可以由镜像对称且具有开口和凹槽的两个部分制成，所述开口和凹槽在这两个部分相互连接时形成样品室和沟槽。另外，可以提供带凹坑的板30。当箔片或薄层覆盖凹坑时，能够在板上形成样品室。在该情况下，这种的样品室将仅有一个界面。

从平台30的示意性俯视图的图4中，能够看到，样品室34经由沟槽48、50与形成在杆32中的沟槽52流体连接，所述杆32位于旋转轴线A的附近。每个样品室34都能够经沟槽48和50填充溶液、比如包含要分析的或要扩增的DNA碎片的溶液。而且，能够通过将例如空气的气体、或其他溶液或比如水的液体经沟槽48、50导入到样品室34内来清空样品室34。

带有沟槽52的杆32是平台30的流体界面54。

因为流体界面54位于旋转轴线A的附近，所以其能够经用于旋转平台30的生物分析反应装置的机械连接部接近。因此，将机械连接部和流体连接部进行组合，并且减少卡盒10与生物分析反应装置之间的连接部的数目。

图5示出生物分析反应装置60的示意图。生物分析反应装置60具有用于接收卡盒10的狭槽62。利用与杆32可旋转连接的致动器64(例如步进马达)，平台30能够从卡盒10延伸至伸出位置、以及回到装入位置。图5示出处于伸出位置中的平台30。流体管线70连接与机械连接部66相组合的输入口和输出口。输入口和输出口装配到形成在杆32中的其各自的对应部分。泵和蓄池机构68能够填充平台30中的样品室34。生物分析反应装置具有一个或多个用于从平台30的第一侧加热样品室34内的样品的加热器72、以及一个或多个用于从平台30的第二侧分析从样品室34的内部发射的光的光传感器74。

通过经控制线78与致动器64、泵和蓄池机构68、加热器72和光传感器74相连的控制器76，生物分析反应装置60能够以自动方式对在样品室中的样品的分析和处理进行控制。例如，生物分析反应装置60能够实施上述PCR过程。

另外，可能的是，生物分析反应装置60以自动方式控制平台30的伸出和装入。当操作者将卡盒10插入到狭槽62内时，机械传感器80检测到卡盒10的出现。可选地，能够利用光传感器进行该检测。利用该输入，控制器76引导致动器64以将平台30旋转到伸出位置。在此之后，能够由控制器76执行若干处理，例如利用不同的溶液填充室、加热样品室34和分析来自样品室34的光。当处理和分析完成后，控制器76引导致动器64以将平台30旋转回装入位置，并且操作者能够将卡盒10从生物分析反应装置60中移除。

虽然已经在附图和上文的描述中详细示出和描述本发明，但是这种示出和描述应当被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明并不限于所公开的实施例。从对附图、说明书和所附权利要求的研究中，本领域的技术人员能够理解和实现所公开实施例的其他变型、并且能够实践本发明。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个”并不排除复数。单个处理器或控制器或其他单元能够实现在权利要求中所述的若干物件的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中被叙述的简单事实并不表明这些措施的结合不能被优先地使用。在权利要求中的任意附图标记不应理解为限定其范围。

Claims (11)

1.一种用于生物分析反应装置（60）的卡盒（10），所述卡盒（10）包括至少一个用于样品的样品室（34），所述至少一个样品室（34）具有壁，所述生物分析反应装置（60）能够通过所述壁处理或分析所述样品，

其中，所述卡盒（10）包括壳体和平台（30），所述平台（30）包括所述至少一个样品室（34）；

其中，所述平台（30）可动地连接至所述壳体，以使得通过致动致动设备，所述平台（30）能够在装入位置与伸出位置之间移动，在所述装入位置中所述壁受所述壳体保护，在所述伸出位置中所述壁位于所述壳体的外部；

其中，所述至少一个样品室（34）连接至沟槽以用于填充所述至少一个样品室（34），所述沟槽终止在所述致动设备的附近；

其中，所述沟槽的一部分位于所述致动设备内。

2.如权利要求1所述的卡盒（10），其中，所述壁设置在所述平台（30）的第一侧上，其中，所述平台（30）具有与所述第一侧相对的第二侧，并且其中，所述平台在处于所述伸出位置中时能够由所述生物分析反应装置（60）从所述第一侧和所述第二侧接近以用于处理或分析所述样品。

3.如权利要求1所述的卡盒（10），其中，当所述平台（30）处于所述伸出位置中时所述卡盒（10）的至少一个尺寸大于当所述平台（30）处于所述装入位置中时所述卡盒（10）的该尺寸。

4.如权利要求1所述的卡盒（10），其中，所述平台可旋转地连接至所述壳体。

5.如权利要求4所述的卡盒（10），其中，所述致动设备是杆，并且所述平台连接至所述杆以用于围绕旋转轴线旋转所述平台（30）。

6.如权利要求1所述的卡盒（10），其中，所述平台可滑动地连接至所述壳体。

7.如权利要求1所述的卡盒（10），其中，所述平台具有板的形式，所述平台在处于所述装入位置中时设置在所述壳体的第一壁与第二壁之间。

8.如权利要求1所述的卡盒（10），其中，所述至少一个样品室（34）由所述平台（30）中的开口形成，所述开口由形成所述壁的箔片覆盖。

9.一种生物分析反应装置（60），所述生物分析反应装置具有用于接收权利要求1所述的卡盒（10）的狭槽、且包括用于使所述卡盒（10）的所述平台（30）伸出和装入的致动器；

其中，所述致动器是马达；

所述生物分析反应装置具有用于填充所述至少一个样品室（34）的蓄池，其中，所述蓄池能够经管线与所述至少一个样品室（34）相连，所述管线终止在所述致动器的机械连接部中，所述致动器具有用于移动所述平台（30）的所述致动设备。

10.如权利要求9所述的生物分析反应装置（60），所述生物分析反应装置具有用于检测所述卡盒（10）在所述狭槽中出现的卡盒出现传感器。

11.如权利要求9所述的生物分析反应装置（60），所述生物分析反应装置适于在所述卡盒出现传感器检测到所述卡盒（10）出现在所述狭槽中时启动所述致动器以将所述平台（30）移动到所述伸出位置中。

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