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用于自动分析生物试样的设备以及方法

阅读:390发布:2020-06-11

专利汇可以提供用于自动分析生物试样的设备以及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于自动分析 生物 试样的如下设备以及方法:将生物试样溶解在 水 解 酶和细胞裂解液中,并将核酸溶解在 溶剂 中,之后将核酸附着至 磁性 颗粒并洗涤附着有核酸的磁性颗粒;并且之后,使用 有机溶剂 来最终洗涤附着有核酸的磁性颗粒,并使用 真空 泵 干燥磁性颗粒;并且之后,使附着至磁性颗粒的靶核酸溶解在溶剂中;并且之后,将所述溶解的靶核酸施加至包含核酸基扩增 试剂 的容器中并将其混合;并且之后,调节用于扩增的 温度 并且同时在反应器处照射激发光,并通过测量 荧光 来实时地探测扩增,在扩增之后通过使用红外灯使经扩增的产物失活,并且之后通过 电泳 获得图像;并且使用用于分析分子量的整个过程的设备。因此,在安装生物试样 试剂盒 之后,可以实施 电子 自动化过程,以便执行具有高精确性和可再现性的定性和定量检测。特别地,设置具有可移动功能的红外灯以便集中照射经扩增的产物并且使基因扩增产物失活。因此,可基本防止 假阳性 。,下面是用于自动分析生物试样的设备以及方法专利的具体信息内容。

1.一种用于自动分析生物试样的设备,所述设备包括:
壳体,所述壳体包括形成为以便打开预定区域的开启部;
纯化部,所述纯化部包括多孔板试剂盒,在所述多孔板试剂盒中,多个孔形成第一排至第N排,并且第一排至第N排中的特定排中的孔容置有生物试样、纯化所需的一种或多种试样或试剂,所述纯化部用于从所述生物试样中纯化靶核酸;
核酸扩增部,所述核酸扩增部对通过所述纯化部纯化的所述靶核酸进行扩增;
电泳部,所述电泳部包括电泳本体以对通过所述核酸扩增部的经扩增的产物进行检测;
多个移液器,所述多个移液器形成排并且移动所述生物试样、在所述纯化部中所使用的试样或试剂、经纯化的靶核酸以及经扩增的DNA;
移动部,所述移动部沿所述壳体的长度和高度方向移动所述移液器并且调节所述移液器的操作;以及
控制部,所述控制部控制所述纯化部、所述核酸扩增部、所述电泳部以及所述移动部。
2.根据权利要求1所述的设备,其还包括基板,所述基板包括可拆卸地设置在其中的所述多孔板试剂盒和所述电泳本体,并且所述基板由固定至所述壳体的下表面的引导部引导以便能够沿所述壳体的长度方向移动通过所述开启部。
3.根据权利要求1所述的设备,其还包括固定至所述移动部的第一消毒单元。
4.根据权利要求3所述的设备,其中,所述第一消毒单元为紫外线灯并且还包括反射单元。
5.根据权利要求2所述的设备,其中,所述纯化部包括:
磁场施加部,所述磁场施加部包括磁体以将磁场施加至所述多孔板试剂盒内的特定排中的孔;以及
加热部,所述加热部形成为与所述磁场施加部相邻以对同一特定排中的孔进行加热。
6.根据权利要求5所述的设备,其中,所述纯化部还包括含有生物试样管的生物试样管架,所述生物试样管中放有用于提取所述靶核酸的所述生物试样,
所述生物试样管架可拆卸地设置在所述基板中。
7.根据权利要求5所述的设备,其中,所述磁场施加部包括:
磁体安装部,所述磁体安装在所述磁体安装部上;以及
升降部,所述升降部安装在所述壳体的下表面以使所述磁体安装部上升和下降。
8.根据权利要求5所述的设备,其中,容置在所述多孔板试剂盒内的所述第一排至所述第N排中的孔内的、纯化所需的一种或多种试样或试剂包括酶、细胞裂解液、核酸结合液、磁性颗粒的分散液以及洗涤液中的一者或多者。
9.根据权利要求7所述的设备,其中,在安装有所述磁体的所述磁体安装部的表面上形成有插入槽,使得将所述多孔板试剂盒中的特定排的下部插入其中,并且所述基板形成有预定区域为中空的第一露出孔口,使得在使所述磁体安装部上升时,特定排的下部安置在所述插入槽中。
10.根据权利要求9所述的设备,其中,所述磁体安装部由金属材料制成,并且所述加热部为形成为与所述磁体安装部接触的发热膜。
11.根据权利要求5所述的设备,其中,在所述基板中还形成有突出固定部和弹性单元,所述突出固定部从所述多孔板试剂盒的下部突出以便定位在多个孔之间,并且所述弹性单元设置在所述突出固定部上从而紧密地连接至所述孔。
12.根据权利要求8所述的设备,其中,在所述基板中可拆卸地设置有废液容器,用于储存在使用后废弃的废液。
13.根据权利要求5所述的设备,其中,在用于自动分析生物试样的所述设备中,所述移动部包括能够安装和拆卸所述移液器的移液器体,以及
能够存放所述移液器的移液器架可拆卸地设置在所述基板中。
14.根据权利要求13所述的设备,其中,在所述移动部的所述移液器块体中形成有移液器固定突出部,所述移液器安装在所述移液器固定突出部的下部,并且所述移液器通过移液器安装部安装在所述移液器固定突出部上,所述移液器安装部包括能够沿高度方向移动的移液器块体固定板
15.根据权利要求14所述的设备,其中,在所述移动部的所述移液器块体中,通过移液器调节部对所述移液器的吸入和排出进行调节,所述移液器调节部包括活塞和活塞固定板,所述活塞形成于所述移液器块体的上部,所述活塞固定板包括固定至其上的活塞并且能够沿高度方向移动。
16.根据权利要求15所述的设备,其中,所述移动部的所述移液器块体包括:
移液器挤压板,所述移液器挤压板具有对应于所述移液器固定突出部的中空区域,并且在安装有所述移液器时,所述移液器挤压板定位成以便接触在所述移液器块体固定板的下表面与所述移液器的上表面之间,
移液器挤压销固定板,所述移液器挤压销固定板定位在所述移液器块体上方,以及移液器挤压销,所述移液器挤压销具有比所述移液器块体的高度更长的长度并且将所述移液器挤压板和所述移液器挤压销固定板连接至彼此,
当通过所述移液器调节部的操作使所述移液器挤压销固定板向下移动时,所述移液器挤压销固定板、所述移液器挤压销以及所述移液器挤压板向下移动,并且所述移液器从所述移液器固定突出部拆卸。
17.根据权利要求13所述的设备,其中,所述纯化部还包括干燥部,所述干燥部包括:
真空模块,所述真空模块能够从所述移动部拆卸或附接至所述移动部;真空模块架,所述真空模块架安装在所述壳体的内部下表面用以将所述真空模块存放在预定位置;以及真空,所述真空泵通过软管连接至所述真空模块。
18.根据权利要求17所述的设备,其中,在所述干燥部中,凸起部形成为从所述真空模块架的上表面突出,并且对应于所述凸起部的凹入部形成在所述真空模块的下表面处。
19.根据权利要求18所述的设备,其中,在所述干燥部中,在所述真空模块架处设置有支撑所述真空模块的一部分的支撑部,并且
磁体容置在所述支撑部与所述真空模块彼此接触的表面处。
20.根据权利要求2所述的设备,其中,所述电泳部包括:所述电泳本体,所述电泳本体安置在安装于所述基板处的电泳本体固定板上并且形成有孔型电连接端子,所述孔型电连接端子连接至电极线,分别形成正电极和负电极;突出型电连接端子,所述突出型电连接端子插入所述电泳本体的所述孔型电连接端子中以便连接电;电源部,所述电源部固定至所述壳体的下部的内侧表面以便将电力供给至所述电泳本体;激发光照射部,所述激发光照射部将激发光照射至所述电泳本体;以及拍摄部,所述拍摄部对电泳的状态进行拍摄。
21.根据权利要求20所述的设备,其中,在所述电泳部中,当所述基板插入所述壳体中时,彼此接触并且彼此相连接的第一接触部和第二接触部形成为在电力连接端子的下表面处以及在所述电源部的上表面处是倾斜的,并且所述第一接触部和所述第二接触部通过所述电源部的所述第二接触部的下部处的弹性单元紧密地连接至彼此。
22.根据权利要求20所述的设备,其中,在所述激发光照射部中,朝向所述电泳本体照射处于激发光波段中的光的发光二极管(LED)等距地布置并且设置在所述壳体的内部下表面上,
所述基板的安置有所述电泳本体的所述电泳本体固定板由散射所述激发光的材料制成,并且
所述电泳本体的底板由以下材料制成:所述材料吸收核酸的处于荧光波段中的光并且使处于激发光波段中的光通过。
23.根据权利要求20所述的设备,其中,所述拍摄部形成为包括图像传感器、透镜以及短波滤波器,并且所述拍摄部固定至所述移动部的移动部本体。
24.根据权利要求20所述的设备,其中,所述电泳部还包括标记储存部,所述标记储存部包括容置有标记和荧光染料材料的标记管以及安装有所述标记管的标记管架,所述标记管架可拆卸地设置在所述基板中。
25.根据权利要求20所述的设备,其中,所述电泳本体还包括制胶盘,
所述制胶盘包括形成于其底部的电泳装载孔以及形成在与电泳移动路径不发生重叠的位置处的多个电泳凝胶固定部。
26.根据权利要求2所述的设备,其中,所述核酸扩增部包括:
形成一排或多排的扩增管;
扩增块体,所述扩增块体形成有紧密地连接至其下部的凹形安置槽并且由金属制成,并且温度传感器插入所述扩增块体中;
扩增块体盖,所述扩增块体盖由热绝缘材料制成并且设置有第一固定磁体;
珀尔贴元件;
传热部,所述传热部将所述珀尔贴元件中产生的热传递至外部;以及
扩增管固定部,所述扩增管固定部形成有比所述扩增管的上表面更小的孔口,所述扩增管固定部形成为封闭所述扩增管的上部的预定区域,所述扩增管固定部包括插入其中的第二固定磁体以便与所述第一固定磁体相对应并且固定所述扩增管,并且所述扩增管固定部具有与形成有所述扩增块体盖的表面隔开预定距离的高度。
27.根据权利要求26所述的设备,其中,在所述基板中形成有中空的第二露出孔口,使得所述扩增块体和所述扩增管固定部与所述扩增管固定部对应。
28.根据权利要求26所述的设备,其中,所述核酸扩增部与所述开启部相邻地定位。
29.根据权利要求26所述的设备,其中,所述核酸扩增部还包括:
光照射部,所述光照射部朝向所述扩增管照射荧光激发光;以及
光探测器,所述荧光探测器设置为能够沿竖直方向移动以便紧密地连接至所述扩增管的上部,从而实时地测量所述扩增管中的荧光量。
30.根据权利要求2所述的设备,其中,在所述基板中,在与所述开启部相邻的一部分的上表面处形成有手柄
31.根据权利要求1所述的设备,其中,所述壳体还包括在所述壳体的外部下表面处的空气流动部以及将空气吹送至所述空气流动部的鼓机,所述空气流动部形成空气流动通过其中的通道。
32.根据权利要求2所述的设备,其中,在用于自动分析生物试样的所述设备中,在所述基板的另一部分的端部处还形成有第一位置固定部,
在与所述第一位置固定部相对应的位置处还形成有固定至所述壳体的第二位置固定部,
所述第一位置固定部和所述第二位置固定部通过第三固定磁体的磁力固定至彼此。
33.一种使用根据权利要求1至32中的任一项所述的用于自动分析生物试样的设备来自动分析生物试样的方法,所述方法包括:
从所述生物试样中获得靶核酸的纯化步骤(S10);
对在所述纯化步骤(S10)中纯化的所述靶核酸进行扩增的扩增步骤(S20);以及电泳步骤(S30)。
34.根据权利要求33所述的方法,其在所述纯化步骤(S10)之前还包括准备步骤(S40),所述准备步骤(S40)包括:
第一安装步骤,在所述第一安装步骤中,将基板取出至壳体的外部,并将电泳本体、移液器架、多孔板试剂盒、生物试样管架、废液容器、标记管架以及标记管安装至所述基板上;
插入步骤,在所述插入步骤中,插入所述基板,使得第一位置固定部与第二位置固定部彼此接触从而固定至彼此;以及
第二安装步骤,在所述第二安装步骤中,将扩增管安置在通过所述基板的第二露出孔口露出的扩增块体上,并且通过扩增块体盖的第一固定磁体和扩增管固定部的第二固定磁体来固定所述扩增管。
35.根据权利要求34所述的方法,其中,所述纯化步骤(S10)包括:
移液器安装步骤,在所述移液器安装步骤中,移动移动部以将移液器插入移液器块体中;以及
含有靶核酸的溶液的获得步骤,在所述含有靶核酸的溶液的获得步骤中,移动所述移动部以转移/混合分别容置在所述多孔板试剂盒的第一排至第N排的孔中的所述生物试样以及用于纯化的一种或多种试样或试剂,从而获得所述含有靶核酸的溶液,所述含有靶核酸的溶液是除去磁性颗粒的混合物,以及
根据需要,还执行磁场施加部步骤和加热步骤,在所述磁场施加部步骤中,通过磁场施加部对所述多孔板试剂盒的特定排的孔施加磁场,在所述加热步骤中,通过加热部对所述多孔板试剂盒的所述特定排的所述孔进行加热。
36.根据权利要求35所述的方法,其中,所述含有靶核酸的溶液的获得步骤包括:
试样溶解步骤,在所述试样溶解步骤中,溶解所述生物试样以在所述纯化部中洗脱核酸;
靶核酸附着步骤,在所述靶核酸附着步骤中,使所述靶核酸附着至磁性颗粒,并且移除剩余的溶液;
磁性颗粒洗涤步骤,在所述磁性颗粒洗涤步骤中,对附着有所述靶核酸的所述磁性颗粒进行洗涤,以移除杂质;
磁性颗粒干燥步骤,在所述磁性颗粒干燥步骤中,拆卸安装在移动部本体上的移液器,将真空模块固定至所述移动部的所述移动部本体,并且吸取所述多孔板试剂盒的所述特定排中的所述孔内的洗涤溶剂,以干燥所述磁性颗粒,以及
获得步骤,在所述获得步骤中,将洗脱缓冲液添加至经干燥的磁性颗粒以获得所述靶核酸。
37.根据权利要求33所述的方法,其中,所述扩增步骤(S20)包括:
混合步骤,在所述混合步骤中,将通过所述纯化步骤(S10)获得的含有靶核酸的溶液移动至所述扩增管以执行混合;以及
温度调节步骤,在所述温度调节步骤中,通过传热部来调节温度从而执行扩增。
38.根据权利要求33所述的方法,其中,所述电泳步骤(S30)包括:
标记混合步骤,在所述标记混合步骤中,将经扩增的产物与标记溶液彼此混合;
电泳执行步骤,在所述电泳执行步骤中,通过电源部和电力连接端子对所述电泳本体供电,用以分离所述经扩增的产物;以及
分析步骤,在所述分析步骤中,通过所述激发光照射部照射光,使用拍摄部测量所述经扩增的产物的电泳图案,并且分析分子量。
39.根据权利要求33所述的方法,其在所述扩增步骤(S20)与所述电泳步骤(S30)之间还包括失活步骤(50),在所述失活步骤(50)中,操作第一消毒单元以使经扩增的核酸失活。
40.根据权利要求37所述的方法,其中,在所述扩增步骤(S20)中,通过如下方式执行计算所述核酸的初始浓度的定量实时扩增分析:在通过光照射部照射预定量的激发光的同时,使用荧光探测器测量在预定时间段中或者每个循环中所产生的荧光量,以探测临界荧光值被探测到的正时。
41.根据权利要求40所述的方法,其中,由包括通过所述电泳步骤(S30)所获得的经扩增的产物的分子量和数量的结果来校正和分析在所述扩增步骤(S20)中获得的定量扩增分析值。
42.一种用于使用定量免疫-PCR来获得抗原的浓度的方法,其特征在于,通过使用根据权利要求1至32中的任一项所述的用于自动分析生物试样的设备来执行定量免疫-PCR,从而对生物试样中含有的抗原的浓度进行定量检测。

说明书全文

用于自动分析生物试样的设备以及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于自动分析生物试样的设备以及方法,并且更加特别地,涉及如下的一种能够在单个设备中执行以下整个过程的自动分析生物试样的设备以及方法:从生物试样中纯化靶核酸;执行聚合酶链反应(PCR)、逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)、巢式PCR以及定量地执行上述PCR的定量实时PCR;执行等温基因扩增等等;并且之后执行电泳。另外,本发明涉及一种用于自动分析生物试样的设备以及方法,其通过提供紫外线灯以便由移动部移动以由此集中照射在基因扩增的产物上,使得可以基本防止基因扩增的产物的假阳性,从而能够在提高分析精度和效率的同时,分别地或者连续地自动执行PCR、RT-PCR、巢式PCR以及包含上述PCR的定量实时PCR、等温扩增以及PCR电泳。

背景技术

[0002] 基因扩增方法是扩增具有特定序列的基因来确定基因的存在和缺失的体外诊断测试(IVD测试)技术,并且已经在诸如食品测试、基因型测试以及在除了人类外的各种动物、植物等中的转基因(GMO)测试以及病原微生物测试等多种领域中使用。为了从各种生物试样执行精确的基因扩增测试,首先,需要如下的核酸提取过程:从生物试样中去除生物试样中包含的抑制基因扩增反应的各种反应抑制剂,以及获得高纯度的靶核酸。在此,根据检测对象,靶核酸可以为DNA、RNA或者它们的混合物。基因扩增测试通过如下方式完成:将如上所述提取的靶核酸与基因扩增溶液混合以执行基因扩增反应并且通过电泳确认与基因扩增产物的DNA长度对应的DNA。
[0003] 如本文中所使用的,术语“生物试样”为来自生物的材料,可以理解为包括被限定为生物以及动物、植物、微生物、病毒和真菌的所有材料的含义。
[0004] PCR方法已被主要用作用于在基因扩增测试中扩增DNA的方法。为了对微量DNA进行检测,已主要使用巢式PCR方法,巢式PCR方法用于通过在经扩增的DNA的引物基序列内使用互补的引物而再次执行PCR反应。为了测试RNA病毒或特定基因的mRNA的表达量,已经使用逆转录-PCR(RT-PCR)。另外,已经开发出无需执行热循环反应而在预定的温度下扩增DNA或RNA的各种方法。
[0005] 同时,由于在该PCR方法中,当DNA扩增执行到某种程度时,脱核苷三磷酸耗尽,使得DNA扩增到达不可以再执行扩增的极限点,因此在定量分析中存在局限性。例如,在模板核酸具有高的初始浓度的情况下,模板核酸在20个循环或更少循环的短的反应中变得饱和,并且在模板核酸具有的初始浓度为上述情况中的浓度的1/1000倍的情况下,模板核酸在至少30个循环之后变得饱和,但是在两种情况下,在30个循环之后,检测量彼此相同。为了解决该问题,开发出定量实时PCR技术,该技术能够通过在每个循环之后测量核酸的浓度,来精确地并且定量地测量核酸的初始浓度,从而测量出核酸的浓度在哪个循环中到达预定浓度。由于该技术可以定量地测量病毒或病菌的浓度,该方法已经发展为鉴于分子诊断的非常有用的技术。在定量实时的PCR技术中,使用与DNA的量成比例增加的荧光的方法已经被主要地使用。如上所述的荧光方法被分成扩增DNA序列特异性方法和扩增DNA序列非特异性方法。扩增DNA序列非特异性方法是使用插入染料联结所有经扩增的(一个或多个)DNA来增大荧光的方法。在使用此方法的情况下,荧光的量与所有经扩增的(一个或多个)DNA的量成比例地增加。因此,在形成诸如引物二聚体之类的非特定的扩增产物的情况下或者在扩增至少两种特定靶物质的情况下,不能够精确地检测靶核酸的初始量。另一方面,在使用特定于经扩增的DNA序列的荧光探针的方法中,多个靶核酸在一个管中扩增,并且同时,可以执行对核酸的多元定量检测。在此方法中,由于具有不同荧光特性的多种探针在各个经扩增的(一个或多个)DNA中选择性地杂交从而以显示荧光,同时使用一对引物来扩增靶物质,因此已经开发出检测各个荧光产物以定量地测量各个产物的多元定量实时PCR方法。然而,在此方法中,由于随着靶核酸的数量增加,应将一对引物和探针(即三种寡核苷酸)注入每个靶核酸,因此存在如下问题:在对四个或更多个靶物质执行多元定量实时PCR的情况下,性能可能快速下降。另一方面,由于在一般的多元PCR中,可以优化十种靶核酸的多元PCR以便适当地执行,因此多元PCR对于检测数种靶核酸来说可以是有利的。
然而,由于该PCR方法是非定量的,因此需要用于定量地测试多元靶物质的方法。作为定量实时PCR方法的另一限制,存在如下问题:由于不能够确认经扩增的DNA的长度,因此不能够使用定量实时PCR方法来分析DNA缺失或DNA插入的存在与否或者检测诸如可变数目串联重复序列(VNTR)之类的重复碱基的数量。
[0006] 为了解决该问题,本发明的目的是提供一种自动设备,该自动设备能够执行定量实时PCR,并且之后使用一般PCR来确认经扩增的产物的长度。因此,本发明的目的是提供一种设备,该设备能够同时地扩增多种靶物质,同时并且定量地分析各个靶物质,并且定量地测量对应的靶物质中DNA的初始量,同时分析DNA缺失或DNA插入的存在与否或者检测诸如VNTR之类的重复碱基的数量。
[0007] 同时,由于在基因扩增测试中,可以以高灵敏度和特异性来执行检测,因此基因扩增测试已经在测试各种微生物和基因中被多样地使用。然而,存在有扩增子污染问题,即使含有基因扩增产物(扩增子)的微量气溶胶被污染,也会由于高灵敏度而获得假阳性的结果。为了解决该问题,已经开发出使用紫外线或者酶反应来使经扩增的产物失活的方法。使用紫外线的方法是以下方法:通过在将8-甲氧补骨脂素(8-MOP)提前与PCR反应溶液混合、照射紫外线以使DNA执行光化学反应之后执行扩增反应,从而将污染产物转化成非扩增的DNA,甚至在PCR产物之后被污染的情况下也可将污染产物转化成非扩增的DNA。在使用酶的方法中,该方法为使用脱氧尿苷三磷酸(dUTP)和脱氧尿嘧啶糖苷(UDG)酶的方法,dUTP被添加至PCR反应溶液,使得PCR产物包括脱氧尿嘧啶碱基。之后,在此方法中,UDG酶被添加至PCR产物,使得在PCR扩增反应之前,通过UDG酶反应来溶解和移除污染的PCR产物。然而,在应当使用PCR产物来连续地执行PCR的巢式PCR的情况下,不能使用这些方法。因此,一般而言,在执行基因扩增测试的机构中,分别准备有用于核酸提取和纯化、基因扩增反应试样的制备以及电泳分析的单独的实验室,并且在这些实验室中执行各项工作,使得准备和运行基因扩增实验室成本昂贵。然而,因为仍然存在由于由作业者的污染所产生的假阳性结果以及由于在核酸提取以及基因扩增反应溶液制备中的错误所产生的假阴性结果的险,因此用于防止假阳性结果和假阴性结果的测试操作方法是复杂的,使得主要在大型医院和专用临床测试机构中执行测试。
[0008] 因此,在基因扩增测试中,对于一种如下的用于自动扩增基因的经济设备的需求已经逐渐地增大:该设备能够去除假阳性和假阴性的上述可能性,并且增加测试的精度、可再现性以及效率。
[0009] 为了满足上述需求,在描述本发明之前,将对根据相关现有技术的用于执行基因扩增测试的各个步骤进行描述。
[0010] 作为用于从生物试样中提取核酸的方法,
[0011] 一般而言,使用磁性颗粒的方法已被广泛使用。该方法为以下方法:快速地使靶核酸附着至处于液体悬浮液状态的具有大的表面积的微细的磁性颗粒,施加磁场以使含有附着至其的靶核酸的磁性颗粒凝结,移除滤液,洗涤磁性颗粒,洗脱纯核酸,并且之后纯化核酸,并且已经多样地开发出与此方法相关的自动化设备。
[0012] 最近,使用移液器的自动化方法已被普遍并且广泛地使用。
[0013] 已经由实验系统有限公司(Lab system Ltd.)公开了使用一次性移液器形式来分离磁性颗粒的各种方法,如在美国专利No.5,647,994中所述。该方法是与例如美国专利No.5,702,950或6,187,270中的用于使移液器中的磁性颗粒凝结的方法相关的相关现有技术。使用一次性移液器的设备包括以下部件:具有单个管形的部件,该部件串联连接至限定为管的远端流出口的Z形通道,并且具有比分离室的直径更小的直径;磁性部件,该磁性部件定位在与分离壁的外部相邻的第一位置处或者位于分离室中的第二位置处,并且设置成使得当磁性部件定位在第一位置处时,可以通过磁场的影响来收集磁场颗粒,并且当磁性部件定位在第二位置处时,不能再捕捉磁性颗粒;以及管,该管为串联连接至分离室的第二部分,其具有圆筒形状并且与Z形通道分离,并且该管具有如下结构:其中筒状通道配备有可移动的活塞从而吸入和排出液体。
[0014] 另外,已经建议了使用移液器和磁性特性的多种纯化设备。
[0015] 然而,在如上所述的所有结构的情况下,已经提出了一种如下方法,该方法能够使用一次性移液器从溶液中分离靶核酸,以使分离的靶核酸悬浮在不同溶液中,但是这些结构具有的很大的限制性在于,由于在移液器的下端部由磁性颗粒所产生的阻塞现象,使得核酸提取可能经常失败。
[0016] 此外,还存在以下问题:由于在移液器中执行从生物化学混合物溶液中分离靶核酸的一系列过程,因此溶液均匀悬浮是困难的,并且在完成对应于纯化的最终步骤的洗涤之后,由于洗涤溶液没有完全地移除,而是在洗脱时包含有残余的洗涤溶液,因此,随后的基因扩增过程或者类似过程可能会受到残余的洗涤溶液影响。
[0017] 在从提取的靶核酸中执行基因扩增反应的过程中,
[0018] 为了扩增靶核酸,已经开发了诸如PCR、巢式PCR、RT-PCR、等温核酸扩增方法之类的多种方法。一般而言,需要制备步骤和执行反应的反应步骤,在制备步骤中,将提取的靶核酸与基因扩增反应溶液混合以制备基因扩增反应物。在制备步骤中,将含有引物、核酸聚合酶、为聚合单体的核苷三磷酸dNTP或者NTP以及缓冲液的扩增反应溶液与预定量的所提取的靶核酸进行混合来准备反应。在基因扩增反应步骤中,在等温扩增的情况下,仅需要维持预定的温度,但是在使用PCR的情况下,需要用于热循环反应的加热和冷却步骤。由于应当升高温度以便执行基因扩增反应,因此一般而言,执行密封来防止蒸发。然而,在密封基因扩增反应容器的情况下,在基因扩增反应之后,应当打开密封的容器,并将基因扩增的产物转移至电泳凝胶362,以便对基因扩增的产物执行电泳分析,但是存在以下问题:需要用于自动执行上述过程的复杂设备,并且可能污染基因扩增的产物。具体地,在巢式PCR的情况下,由于不能使用扩增产物的失活方法来防止扩增产物的污染,因此,巢式PCR依赖于空间分离来执行测试。
[0019] 在通过电泳对基因扩增的产物进行分析的过程中,
[0020] 一般而言,已经使用琼脂糖电泳方法。该方法为传统方法并且具有诸如成本低廉、分析简单等优点,但是存在分析时间相对较长以及本领域技术人员应当执行大量人工作业的问题。最近,为了解决该问题,已经开发出能够快速并且自动地执行电泳的使用毛细电泳的方法,但是设备和耗材昂贵,使得已经限制性地使用这些方法。由于在所有电泳步骤中,总是使用基因扩增的产物来执行分析,因此存在的问题在于,由此产生的微细气溶胶可能再次与基因扩增反应溶液混合,从而造成假阳性。因此,需要一种能够防止此问题的方法。
[0021] 开发了用于定量实时PCR的各种设备。然而,大多数设备复杂并且昂贵。另外,还未开发出能够在例如一般的PCR反应中连续并且自动地执行定量实时PCR的设备,使得需要一种能够连续地执行该过程的简单且方便的设备以及方法。
[0022] 在执行如上所述的核酸提取、定量实时PCR/PCR以及电泳的整个过程的过程中,需要一种如下的用于自动分析生物试样的设备以及方法,该设备以及方法通过在连续地执行定量实时PCR以及一般PCR的同时使分析所需的整个过程自动化,从而能够防止由外部及内部污染因素产生的污染,并且具有高可靠性,提高便利性、可再现性以及效率,并且还具有优异的测试精度。

发明内容

[0023] 技术问题
[0024] 本发明的目的是提供一种方便、可再现并且经济节约的基因测试系统,该基因测试系统能够通过使用单个设备自动地执行从生物试样中纯化靶核酸以及对经纯化的靶核酸进行扩增和分析的复杂过程,从而自动地执行PCR、巢式PCR、RT-PCR以及定量地执行上述过程的定量实时PCR、等温基因扩增过程等等。本发明的另一目的是提供一种用于自动地分析生物试样的设备和方法,该设备和方法能够通过解决重复测试中所产生的根深蒂固的假阳性问题并且防止测试样品的污染而具有优异的精度。
[0025] 技术方案
[0026] 在一个总体方面,一种用于自动地分析生物试样的设备包括:壳体100,该壳体100包括形成为以便打开预定区域的开启部110;纯化部200,该纯化部200包括多孔板试剂盒210,在该多孔板试剂盒210中,多个孔211形成第一排至第N排,并且第一排至第N排中的特定排中的孔容置(embed)有生物试样、纯化所需的一种或多种试样或试剂,该纯化部用以从生物试样中纯化靶核酸;核酸扩增部400,该核酸扩增部400对通过纯化部200纯化的靶核酸进行扩增;电泳部300,该电泳部300包括电泳本体310以对通过核酸扩增部
400的经扩增的产物进行检测;多个移液器500,多个移液器500形成排并且移动生物试样、在纯化部200中所使用的试样或试剂、经纯化的靶核酸以及经扩增的DNA;移动部600,该移动部600沿壳体100的长度和高度方向移动移液器500,并且调节移液器500的操作;以及控制部(未示出),该控制部控制纯化部200、核酸扩增部400、电泳部300以及移动部600。
[0027] 用于自动地分析生物试样的设备1000还可以包括基板700,该基板700包括可拆卸地设置在其中的多孔板试剂盒210和电泳本体310,并且该基板700由固定至壳体100的下表面的引导部130引导以便能够沿壳体100的长度方向移动通过开启部110。
[0028] 用于自动地分析生物试样的设备1000还可以包括固定至移动部600的第一消毒单元800。
[0029] 第一消毒单元800可以为紫外线灯并且还可以包括反射单元810。
[0030] 纯化部200可以包括:磁场施加部201,该磁场施加部201包括磁体221以将磁场施加至多孔板试剂盒210内的特定排中的孔;以及加热部202,该加热部与磁场施加部201相邻地形成以对同一特定排中的孔进行加热。
[0031] 纯化部200还可以包括含有生物试样管281的生物试样管架280,生物试样管281中放入有用于提取靶核酸的生物试样,其中,生物试样管280可拆卸地设置在基板700中。
[0032] 磁场施加部201可以包括:磁体安装部220,磁体221安装在该磁体安装部220上;以及升降部270,该升降部270安装在壳体100的下表面上以使磁体安装部220上升和下降。
[0033] 容置在多孔板试剂盒210内的第一排至第N排中的孔内的纯化所需的一种或多种试样或试剂可以包括酶、细胞裂解液(cell lysate solution)、核酸结合液、磁性颗粒的分散液以及洗涤液中的一者或多者。
[0034] 可以在磁体安装部220的安装有磁体221的表面上形成插入槽222,使得将多孔板试剂盒210中的特定排的下部插入其中,并且基板700可以形成有预定区域为中空的第一露出孔口701,使得在使磁体安装部220上升时,特定排的下部安置在插入槽222中。
[0035] 磁体安装部220可以由金属材料制成,并且加热部202可以为形成为与磁体安装部220接触的发热膜。
[0036] 在基板700中,可以还形成有突出固定部730和弹性单元731,该突出固定部730从多孔板试剂盒210的下部突出以便定位在多个孔211之间,并且弹性单元731设置在突出固定部730上从而紧密地连接至孔211。
[0037] 在基板700中,可拆卸地设置有废液容器740,用于储存使用后废弃的废液。
[0038] 在用于自动分析生物试样的设备1000中,移动部600可以包括能够安装和拆卸移液器500的移液器体630,并且能够存放移液器500的移液器架510可拆卸地设置在基板700中。
[0039] 在移动部600的移液器块体630中,可以形成有移液器固定突出部644-1,移液器500安装在移液器固定突出部644-1的下部上,并且移液器500可以通过移液器安装部安装在移液器固定突出部644-1上,该移液器安装部包括沿高度方向能够移动的移液器块体固定板644。
[0040] 在移动部600的移液器块体630中,可以通过移液器调节部对移液器500的吸入和排出进行调节,移液器调节部包括活塞631和活塞固定板634,活塞631形成于移液器块体的上部,活塞固定板634包括固定至其的活塞631并且能够沿高度方向移动。
[0041] 移动部600的移液器块体630可以包括:移液器挤压板638-1,该移液器挤压板638-1具有对应于移液器固定突出部644-1的中空区域,并且在安装有移液器500时,该移液器挤压板638-1定位成以便接触在移液器块体固定板644的下表面与移液器500的上表面之间;定位在移液器块体上方的移液器挤压销固定板639;以及移液器挤压销,该移液器挤压销具有比移液器块体630的高度更长的长度并且使移液器挤压板638-1和移液器挤压销固定板639连接至彼此,其中,当通过移液器调节部的操作使移液器挤压销固定板639向下移动时,移液器挤压销固定板639、移液器挤压销638以及移液器挤压板638-1向下移动,并且移液器500从移液器固定突出部644-1拆卸。
[0042] 纯化部200还可以包括干燥部290,该干燥部290包括:真空模块291,该真空模块291能够从移动部600拆卸或附接至移动部600;真空模块架293,该真空模块架293安装在壳体100的内部下表面用以将真空模块291存放在预定位置;以及通过软管连接至真空模块291的真空295。
[0043] 在干燥部290中,凸起部294可以形成为从真空模块架293的上表面突出,并且对应于凸起部294的凹入部292可以形成在真空模块291的下表面处。
[0044] 在干燥部290中,在真空模块架293处可以设置有支撑真空模块291的一部分的支撑部293-1,并且磁体可以容置在支撑部293-1与真空模块291彼此接触的表面处。
[0045] 电泳部300可以包括:电泳本体310,该电泳本体310安置在安装于基板700处的电泳本体固定板750上并且形成有孔型电连接端子311,该孔型电连接端子311连接至电极线311a,分别形成正电极和负电极;突出型电连接端子341,该突出型电连接端子341插入电泳本体310的孔型电连接端子311中用于连接电;电源部320,该电源部320固定至壳体100的下部的内侧表面用以将电力供给至电泳本体310;激发光照射部330,该激发光照射部330将激发光照射至电泳本体310;以及拍摄部350,该拍摄部350对电泳的状态进行拍摄。
[0046] 在电泳部300中,当基板700插入壳体100中时,彼此接触并且连接至彼此的第一接触部342和第二接触部322可以形成为在电力连接端子340的下表面处以及在电源部320的上表面处是倾斜的,并且该第一接触部342和第二接触部322通过电源部320的第二接触部322的下部处的弹性单元321紧密地连接至彼此。
[0047] 在激发光照射部330中,朝向电泳本体310照射处于激发光波段中的光的发光二极管(LED)可以等距地布置并且设置在壳体100的内部下表面上,基板700的安置有电泳本体310的电泳本体固定板750可以由散射激发光的材料制成,并且电泳本体310的底板可以由以下材料制成:该材料吸收核酸的处于荧光波段中的光并且使处于激发光波段中的光通过。
[0048] 拍摄部350可以形成为包括图像传感器、透镜以及短波滤波器,并且该拍摄部350固定至移动部600的移动部本体610。
[0049] 电泳部300还可以包括标记储存部900,该标记储存部900包括容置有标记(marker)和荧光染料材料的标记管920以及安装有标记管920的标记管架910,其中,标记管架910可拆卸地设置在基板700中。
[0050] 电泳本体310还可以包括制胶盘360或360-1,其中,制胶盘360或360-1包括形成于其底部的电泳装载孔363以及形成在与电泳移动路径不发生重叠的位置处的多个电泳凝胶固定部361。
[0051] 核酸扩增部400可以包括:形成一排或多排的扩增管411;扩增块体410-1,该扩增块体410-1形成有紧密地连接至其下部的凹形安置槽421并且由金属制成,并且温度传感器插入该扩增块体中;扩增块体盖410,该扩增块体盖410由热绝缘材料制成并且设置有第一固定磁体422;珀尔贴元件(peltier element)423;传热部420,该传热部将珀尔贴元件423中所产生的热传递至外部;以及扩增管固定部430,该扩增管固定部430形成有比扩增管411的上表面更小的孔口,该扩增管固定部430形成为封闭扩增管411的上部的预定区域,该扩增管固定部430包括插入其中的第二固定磁体431以便与第一固定磁体422相对应并且固定扩增管411,并且该扩增管固定部430具有与形成有扩增块体盖410的表面隔开预定距离的高度。
[0052] 在基板700中,中空的第二露出孔口702可以形成为使得扩增块体410-1和扩增管固定部430与扩增管固定部430对应。
[0053] 核酸扩增部400可以与开启部110相邻地定位。
[0054] 核酸扩增部400还可以包括:光照射部440,该光照射部440朝向扩增管411照射荧光激发光;以及荧光探测器450,该荧光探测器450设置为能够沿竖直方向移动以便紧密地连接至扩增管411的上部,从而实时地测量扩增管411中的荧光量。
[0055] 在基板700中,手柄710可以形成在与开启部110相邻的一部分的上表面处。
[0056] 壳体100还可以包括在壳体的外部下表面处的空气流动部142以及将空气吹送至空气流动部142的鼓风机141,该空气流动部142形成空气流动通过其中的通道。
[0057] 在用于自动分析生物试样的设备1000中,在基板700的另一部分的端部处还可以形成有第一位置固定部720;并且在与第一位置固定部720相对应的位置处还可以形成有固定至壳体100的第二位置固定部120,其中,第一位置固定部720和第二位置固定部120通过第三固定磁体721的磁力固定至彼此。
[0058] 在另一总体方面,一种用于使用如上所述的用于自动分析生物试样的设备1000来自动分析生物试样的方法可以包括:从生物试样中获得靶核酸的纯化步骤(S10);对纯化步骤(S10)中所纯化的靶核酸进行扩增的扩增步骤(S20);以及电泳步骤(S30)。
[0059] 一种用于自动分析生物试样的方法还可以在纯化步骤(S10)之前包括准备步骤(S40),该准备步骤(S40)包括:第一安装步骤,在第一安装步骤中,将基板700取出至壳体100的外部并将电泳本体310、移液器架510、多孔板试剂盒210、生物试样管架280、废液容器740、标记管架910以及标记管920安装至基板700上;插入步骤,在插入步骤中,插入基板700使得第一位置固定部720与第二位置固定部120彼此接触从而固定至彼此;以及第二安装步骤,在第二安装步骤中,将扩增管411安置在通过基板700的第二露出孔口702露出的扩增块体410-1上,并且通过扩增块体盖410的第一固定磁体423和扩增管固定部430的第二固定磁体431来固定扩增管411。
[0060] 纯化步骤(S10)可以包括:移液器安装步骤,在移液器安装步骤中,移动移动部600以将移液器500插入移液器块体630中;以及含有靶核酸的溶液的获得步骤,在含有靶核酸的溶液的获得步骤中,移动移动部600以转移/混合分别容置在多孔板试剂盒210的第一排至第N排内的孔中的生物试样以及用于纯化的一种或多种试样或试剂,从而获得含有靶核酸的溶液,含有靶核酸的溶液是除去磁性颗粒的混合物,并且根据需要,还可以执行磁场施加部步骤和加热步骤,在磁场施加部步骤中,通过磁场施加部201对多孔板试剂盒
210的特定排中的孔施加磁场,在加热步骤中,通过加热部202对多孔板试剂盒210的特定排中的孔进行加热。
[0061] 含有靶核酸的溶液的获得步骤可以包括:试样溶解步骤,在试样溶解步骤中,溶解生物试样以在纯化部200中洗脱核酸;靶核酸附着步骤,在靶核酸附着步骤中,使靶核酸附着至磁性颗粒并且移除剩余的溶液;磁性颗粒洗涤步骤,在磁性颗粒洗涤步骤中,对附着有靶核酸的磁性颗粒进行洗涤,以移除杂质;磁性颗粒干燥步骤,在磁性颗粒干燥步骤中,拆卸安装在移动部本体610上的移液器500,将真空模块291固定至移动部600的移动部本体610,并且吸取多孔板试剂盒210的特定排中的孔内的洗涤溶剂,以干燥磁性颗粒;以及获得步骤,在获得步骤中,将洗脱缓冲液添加至经干燥的磁性颗粒以获得靶核酸。
[0062] 扩增步骤(S20)可以包括:混合步骤,在混合步骤中,将通过纯化步骤(S10)所获得的含有靶核酸的溶液移动至扩增管411以执行混合;以及温度调节步骤,在温度调节步骤中,通过传热部420来调节温度从而执行扩增。
[0063] 电泳步骤(S30)可以包括:标记混合步骤,在标记混合步骤中,使经扩增的产物与标记溶液彼此混合;电泳执行步骤,在电泳执行步骤中,通过电源部320和电力连接端子340对电泳本体310供电,用以分离经扩增的产物;以及分析步骤,在分析步骤中,通过激发光照射部330照射光并且使用拍摄部350测量经扩增的产物的电泳图案,并且分析分子量。
[0064] 一种用于自动分析生物试样的方法在扩增步骤(S20)与电泳步骤(S30)之间还可以包括失活步骤(S50),在失活步骤(S50)中,操作第一消毒单元800以使经扩增的核酸失活。
[0065] 在扩增步骤(S20)中,通过如下方式执行计算核酸的初始浓度的定量实时扩增分析:在通过光照射部440照射预定量的激发光的同时,使用荧光探测器450测量在预定时间段中或者每个循环中所产生的荧光量,从而探测临界荧光值被探测到的正时。
[0066] 在用于自动分析生物试样的方法中,可以由包括通过电泳步骤(S30)所获得的经扩增的产物的分子量和数量的结果来校正和分析在扩增步骤(S20)中所获得的定量扩增分析值。
[0067] 在另一总体方面,一种用于使用定量免疫-PCR来获得抗原的浓度的方法的特征在于,通过使用如上所述的用于自动分析生物试样的设备1000来执行定量免疫-PCR,从而对生物试样中含有的抗原的浓度进行定量检测。
[0068] 有利效果
[0069] 如上所述,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法为用于从生物试样中纯化、扩增以及分析靶核酸的设备以及方法。根据本发明,诸如PCR、巢式PCR、RT-PCR、包括上述反应的定量实时PCR、等温核酸扩增等等之类的多种基因扩增分析可以在单个设备中自动并且有效地执行,并且可以提供能够防止污染的系统,从而使得能够提高分析精度。
[0070] 特别地,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,可以通过定量实时PCR来定量地分析核酸,并且可以通过之后执行电泳来分析经扩增的DNA的长度,使得具有可以对VNTR、基因插入、缺失以及突变等等进行定量地分析的优点。该优点可以应用于多种诊断领域。作为示例,使用定量PCR测试血液中的病毒浓度,以及通过基因序列确定测试来测试病毒突变体,以便治疗各种病毒性疾病,耗费了大量的成本和时间。在使用根据本发明的设备的情况下,可以通过如下方式立即执行病毒的定量测试和突变测试:使用含有成对引物的多元PCR管执行定量实时PCR,成对引物被设计成使得形成对于每个突变体的选择性的PCR产物以便测量能够对病毒定量的荧光值;并且之后对反应物执行电泳以测量经扩增的DNA的长度。由于自动地执行如上所述的所有操作,因此具有可以使用单个临床试样简单且快速地执行病毒的定量测试以及突变测试的优点。
[0071] 此外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,紫外线灯可移动地设置在移动部处,使得可以在基因扩增之后立即使基因扩增的产物失活,从而使得能够防止由基因扩增的产物的污染造成的假阳性结果。为了防止设备被生物试样中含有的病菌污染,还可以设置用于整体消毒的消毒单元,并且在壳体中执行全部过程,使得可以阻挡外部的污染源,从而进一步增加分析的可靠性。
[0072] 此外,在根据本发明的用于自动分析生物材料的设备以及方法中,多孔板试剂盒、废液容器、电泳本体、生物试样管架、移液器架以及标记管架可拆卸地形成在基板中,使得各个模块容易安装,并且可以通安装和插入各个部件的简单方法来准备分析。
[0073] 此外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,在磁体安装部由金属材料制成并且加热部为对磁体安装部进行加热的单元的情况下,可以对特定排中的孔同时地执行施加磁场和加热,使得可以进一步提高纯化效率。
[0074] 另外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,设置有干燥部,可以快速地移除剩余溶剂以便预先防止洗涤溶剂剩余在经纯化的靶核酸溶液中而对之后的扩增具有负面影响。特别地,由于移动部本体用于拆卸和移动干燥部的真空模块,因此可以简化整个设备的构型并且可以使操作变得简单。
[0075] 此外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,扩增管安置在其中的安置槽形成在温度调节单元的上表面上,并且固定部形成为以便由扩增管的上部支撑从而封闭扩增管,使得可以稳固地固定扩增管,并且可以防止温度的变化,从而使得能够增加扩增效率。
[0076] 此外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,拍摄部固定至移动部,使得可以减小拍摄距离,从而使得能够获得具有高灵敏度的精确的电泳图像。
[0077] 另外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,由于形成有第一位置固定部和第二位置固定部,因此可以简单地固定基板,并且在插入基板时,电力连接端子的第一倾斜部和电源部的第二倾斜部彼此接触从而被引导,弹性单元被压缩,并且电力连接端子的第一接触部和电源部的第二接触部可以在基板的最终插入位置处彼此接触,使得可以容易地操作电泳部。
[0078] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备以及方法中,壳体的下表面用作散热板,并且形成有空气流动部和鼓风机,使得可以适当地冷却壳体的下表面,从而使得能够有效地使用珀尔贴冷却元件。附图说明
[0079] 图1和图2是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的立体图和仰视立体图。
[0080] 图3和图4分别是根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的立体图(图3示出移除了壳体的外盖的状态,以及图4示出局部地移除了外盖和框架(backbone)的状态)。
[0081] 图5是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的移动部本体和移动部的视图。
[0082] 图6至图8分别是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的移液器安装操作、吸入和排出调节操作以及拆卸操作的视图。
[0083] 图9是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的基板的分离状态的视图。
[0084] 图10和图11是根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的基板的上部的组装立体图和分解立体图。
[0085] 图12是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的基板和多孔板试剂盒的固定状态的分解立体图。
[0086] 图13和图14是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的磁场施加部和加热部的立体图和仰视立体图。
[0087] 图15至图16B是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的干燥部的视图。
[0088] 图17是用于描述根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的干燥部的使用的视图。
[0089] 图18和图19是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的用于实时的核酸扩增的核酸扩增部的立体图和截面图。
[0090] 图20和图21是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的核酸扩增部的其他视图。
[0091] 图22和图23分别是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的电泳部的视图。
[0092] 图24是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的设备的电泳部被电连接的情况的视图。
[0093] 图25和图26是示出根据本发明的用于自动分析生物试样的方法的视图。
[0094] 主要元件的详细描述
[0095] 1000:用于自动分析生物试样的设备
[0096] 100:壳体
[0097] 110:开启部 120:第二位置固定部
[0098] 130:引导部
[0099] 140:壳体的底面
[0100] 141:鼓风机 142:空气流动部
[0101] 150:支撑杆
[0102] 200:纯化部 201:磁场施加部
[0103] 202:加热部
[0104] 210:多孔板试剂盒 211:孔
[0105] 220:磁体安装部 221:磁体
[0106] 222:插入槽
[0107] 230:磁体安装部支撑件
[0108] 240:引导杆 250:引导块体
[0109] 260:拉伸弹簧
[0110] 270:升降部 271:升降
[0111] 272:第一升降轴 273:升降凸轮
[0112] 274:第二升降轴
[0113] 275:高度感测传感器 275-1:感测部
[0114] 275-2:感测目标部
[0115] 280:生物试样管架 281:生物试样管
[0116] 290:干燥部 291:真空模块
[0117] 292:凹入部 293:真空模块架
[0118] 293-1:支撑部
[0119] 294:凸起部 295:真空泵
[0120] 296:固定磁体
[0121] 300:电泳部
[0122] 310:电泳本体 311:孔型电连接端子
[0123] 320:电源部 321:弹性单元
[0124] 322:第二接触部 323:第二倾斜部
[0125] 330:激发光照射部
[0126] 340:电力连接端子 341:突出部
[0127] 342:第一接触部 343:第一倾斜部
[0128] 350:拍摄部
[0129] 360、360-1:制胶盘 361:电泳凝胶固定部
[0130] 362:电泳凝胶 363:装载孔
[0131] 400:核酸扩增部 410:扩增块体盖
[0132] 410-1:扩增块体
[0133] 411:扩增管
[0134] 420:传热部 421:安置槽
[0135] 422:第一固定磁体 423:珀尔贴元件423
[0136] 430:扩增管固定部 431:第二固定磁体
[0137] 440:光照射部
[0138] 450:荧光探测器
[0139] 500:移液器 510:移液器架
[0140] 600:移动部 610:移动部本体
[0141] 621:滑动件 622:X轴向移动马达
[0142] 623:X轴向移动带
[0143] 630:移液器块体
[0144] 631:活塞 632:活塞马达
[0145] 633:活塞带 634:活塞固定板
[0146] 635:活塞移动螺钉
[0147] 636:活塞移动螺母
[0148] 637:活塞引导杆 638:移液器挤压销
[0149] 638-1:移液器挤压板 639:移液器挤压销固定板
[0150] 641:Z轴向螺钉 642:Z轴向马达
[0151] 643:Z轴向移动带 644:移液器块体固定板
[0152] 644-1:移液器固定突出部 645:Z轴向螺钉
[0153] 646:Z轴向引导杆 647:Z轴向引导杆滑动件
[0154] 700:基板 701:第一露出孔口
[0155] 702:第二露出孔口
[0156] 710:手柄
[0157] 720:第一位置固定部 721:第三固定磁体
[0158] 730:突出固定部 731:弹性单元
[0159] 740:废液容器
[0160] 750:电泳本体固定板
[0161] 800:第一消毒单元 810:反射单元
[0162] 820:第二消毒单元
[0163] 900:标记储存部 910:标记管架
[0164] 920:标记管

具体实施方式

[0165] 最佳模式
[0166] 在下文中,参照附图对具有上述特征的根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000和方法进行更详细的描述。
[0167] 用于自动分析生物试样的设备1000形成为包括:壳体100;纯化部200,该纯化部200从生物试样中纯化靶核酸;核酸扩增部400,该核酸扩增部400对通过纯化部200纯化的靶核酸进行扩增;电泳部300,该电泳部300包括电泳本体310以检测通过核酸扩增部
400的经扩增的产物;移液器500,该移液器500移动在纯化部200中使用的试样或试剂、经纯化的靶核酸以及经扩增的靶核酸;移动部600,该移动部600对移液器500的操作进行调节并且沿壳体100的长度和高度方向移动移液器500;第一消毒单元800,以及控制部(未示出)。
[0168] 壳体100可以形成为包括框架和外盖,该壳体100是构成根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000的基础本体。
[0169] 在本发明的某些附图中示出壳体100处于部分地移除壳体100的状态,以便更加容易地描述设置在壳体100中的部件。
[0170] 能够打开和关闭预定区域的开启部110形成在壳体100中,使得可以沿壳体100的长度方向取出和插入基板700。
[0171] 将在下面再次描述基板700,该基板700可以被添加至根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000。
[0172] 在图1中通过示例示出如下情况:其中,形成有开启部110,使得可打开和关闭壳体100的左侧表面的预定区域。在此情况中,开启部110需要以如下尺寸形成:在该尺寸下,当打开开启部110时可以取出基板700。
[0173] 壳体100定位成与地面间隔开,外部下表面以预定的距离安装在该地面上,并且壳体100的外部下表面可以进一步设置有形成空气在其中流动的通道的空气流动部142和将空气吹送至空气流动部142的鼓风机141。
[0174] 空气流动部142可以形成为使得密集地设置形成为沿壳体100的长度方向较长的多个散热销以形成多个空气通道。
[0175] 鼓风机141是将空气吹送至空气流动部142的部件。
[0176] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,形成有空气流动部142和鼓风机141,使得壳体100的下表面可以被有效地冷却,并且为了提高冷却效率,壳体100的下表面可以由具有高热传导率的材料(例如,材料)制成。
[0177] 纯化部200为从生物试样中纯化靶核酸的部件。
[0178] 纯化部200包括多孔板试剂盒210、磁场施加部201以及加热部202。在多孔板试剂盒210中,多个孔211形成第一排孔到第N排孔,生物试样和纯化所需的一种或多种试样或试剂容置在第一排到第N排中的特定排中的各个孔内。更为具体地,在多孔板试剂盒210中,沿水平方向设置的多个孔211形成多个排,并且生物试样以及纯化所需的一种或多种试样或试剂容置在第一排到第N排中的各个孔内。更详细地,纯化所需的试样或试剂可以包括酶、细胞裂解液、核酸结合液、磁性颗粒的水分散液以及洗涤液。在此情况下,多孔板试剂盒210中的某些排中的孔可以为空的。
[0179] 多孔板试剂盒210以生物试样以及纯化所需的试剂或试样容置在其中的状态可拆卸地设置在基板700中,使得用户在安装多孔板试剂盒210的情况下无需针对纯化而执行单独的过程。因此,可以方便地使用用于自动分析生物试样的设备1000。
[0180] 磁场施加部201包括磁体221并将磁场施加至多孔板试剂盒210中的特定排中的孔,从而用于使磁性颗粒与附着有靶核酸的溶液分离。此外,纯化部200可以包括加热部202以通过加速各种反应来进一步提高纯化效率。加热部202为与磁场施加部201相邻地形成的用以对同一特定排中的孔进行加热的部件。同一特定排指的是从形成在多孔板试剂盒210中的第一排到第N排中选择的排,并且磁场施加部201和加热部202可以分别地将磁场施加至特定排中的孔,或者同时地将磁场和热量施加至特定排中的孔。在此情况下,磁场的施加通过使安装有磁体221的磁体安装部220升起和下降的升降部270来执行,并且为了在加热的同时提高磁场施加效率和热传递效率,可以在磁体安装部220中形成特定排中的孔的下部安置在其中的插入槽222。
[0181] 预定区域为空的第一露出孔口701需要形成在基板700的如下部分处:多孔板试剂盒210中的特定排被定位在基板700的该部分上,使得特定排中的孔可以直接地安置在磁场施加部201的插入槽222中。
[0182] 加热部202可以具有多种形状,只要其可以加热特定排中的孔,但磁体安装部220可以由金属材料制成,并且加热部202可以是加热磁体安装部220的单元并且使用发热膜。
[0183] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,在磁体安装部220由金属材料制成并且加热部202是加热磁体安装部220的单元的情况下,可以在特定排中的孔内同时地执行施加磁场和加热,使得可以进一步提高纯化效率。
[0184] 升降部270可以以各种方式形成,该升降部270是安装在壳体100的下表面中用以使磁体安装部220升起和下降的部件,将对图13和图14中示出的升降部270的示例进行描述。
[0185] 升降部270可以包括升降马达271;第一升降轴272,该第一升降轴272具有连接至升降马达271以进行旋转的一个端部;升降凸轮273,该升降凸轮273一体地连接至第一升降轴272的另一端部;以及第二升降轴274,该第二升降轴274具有连接至升降凸轮273的一个端部,以便能够在升降凸轮273旋转时沿高度(竖直)方向移动,同时循环地运动。
[0186] 此外,磁场施加部201可以包括支撑磁体安装部220的磁体安装部支撑件230,并且引导杆240可以连接至磁体安装部支撑件230的下表面。
[0187] 引导杆240插入包括引导孔口的引导块体250的引导孔口中,该引导孔口形成为使得引导杆沿高度方向滑动。
[0188] 这里,拉伸弹簧260可以设置在磁体安装部220与支撑件之间,使得磁体安装部220可以稳固地安置在多孔板试剂盒210上。
[0189] 升降部270的形状仅为示例,并且根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000并不限于此。
[0190] 移液器500安装在移动部本体610上并且通过移动部600来移动和操作,容置于多孔板试剂盒210中的生物试样和纯化所需的试样或试剂通过移液器500的吸入和排出来转移,从而在纯化部200中混合。在上述过程中,由磁场施加部201施加磁场,并且由加热部202执行加热,从而执行纯化。
[0191] (将在下面再次对移动部600的详细构型的示例进行描述。)
[0192] 升降部270可以与包括感测部275-1和感测目标部275-2的高度感测传感器275一起操作。
[0193] 另外,纯化部200还可以包括生物试样管架280,该生物试样管架280包括放有用于提取靶核酸的生物试样的生物试样管281,并且优选的是生物试样管架280可拆卸地形成在基板700中以便容易地转移。
[0194] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,磁场施加部201和加热部202可以与多个孔211相邻地定位,同时通过升降部270沿高度方向移动,以便在纯化部200中执行将磁场和热量施加至多孔板试剂盒210的过程。在此情况下,为了稳固地将多孔板试剂盒210固定至基板700,在多孔板试剂盒210安置在其上的基板700中可以进一步形成突出固定部730和弹性单元731,该突出固定部730突出以便定位在多个孔211之间,该弹性单元731设置在突出固定部730上从而紧密地连接至孔211。
[0195] 弹性单元731为固定至突出固定部730的部件,该弹性单元731由诸如橡胶环之类的提供摩擦力的材料制成,从而稳固地固定多孔板试剂盒210。
[0196] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,当基板700固定至特定位置时,多孔板试剂盒210也固定至精确的位置,使得易于控制移动部600。因此,用于自动分析生物试样的设备1000具有的优点在于可以容易地执行纯化。
[0197] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,移液器500可以可拆卸地设置在移动部600的移动部本体610处,并且移液器500在完成单个分析之后被更换或者在洗涤之后重新使用。为了此过程,可以设置能够存放移液器500的移液器架510。
[0198] 在此情况下,优选的是,在取出基板700和将基板700插入壳体100中时,设置有移液器500的移液器架510均安装在基板700上,并且移液器500固定地移动/操作,使得移液器500可以附接至移动部600的移动部本体610或者从移动部600的移动部本体610拆卸。
[0199] 即,优选的是,固定移液器500的移液器架510可拆卸地安装在基板700上。
[0200] 另外,为了增加洗涤效率,可以在纯化部200中进一步形成排出多孔板试剂盒210中特定排中的孔的空气的干燥部290(参见图15至图17),并且当移动部600执行与干燥部290的操作相关的作业时,移液器架510存放移液器500。
[0201] 干燥部290形成为包括:真空模块291;真空模块架293,其安装在壳体100的内部下表面上用以将真空模块291存放在预定位置;以及真空泵295,其通过软管连接至真空模块291。真空模块架293为在真空模块291不使用时将真空模块291存放在预定位置的部件。凸起部294形成为从真空模块架293的上表面突出,并且对应于凸起部294的凹入部292形成在真空模块291的下表面,使得真空模块291可以容易地存放在真空模块架293的精确位置处。在此情况下,优选的是,凸起部294形成为具有向下增大的直径从而倾斜成使得真空模块291容易地安置。
[0202] 另外,在干燥部290中,为了进一步使防止真空模块291移动的效果最大化,可以在真空模块架293处进一步设置支撑真空模块291的一部分的支撑部293-1,并且固定磁体296可以容置在支撑部293-1与真空模块291彼此接触的表面处。
[0203] 图16A示出了真空模块291的下部,并且图16B示出了真空模块架293。
[0204] 孔口形成在真空模块291的上部中以便附接至移动部600的移动部本体610或者从移动部600的移动部本体610拆卸,使得在需要真空干燥的情况下,移动部600的移动部本体610移动至真空模块架293的精确位置以附接真空模块291以及移动至多孔板试剂盒210的特定排,并且真空模块291通过真空泵295的操作来排出特定排中的孔的空气。
[0205] 当真空泵295操作时,多孔板试剂盒210的特定排的孔中剩余的洗涤溶剂被快速地移除,并且当干燥完成时,真空模块291再次被移动至真空模块架293的位置,从而从移动部本体610拆卸并且存放在真空模块架293中。
[0206] 另外,在移动部600的移动部本体610移动至移液器架510的位置以便下次操作之后,固定至移液器块体630的移液器500再次被固定。
[0207] 换言之,干燥部290不使用单独的布置用于固定和移动真空模块291,而是使用对移液器500进行操作的移动部600的布置,使得在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,可以简化整个设备的构型并且可以容易地操作设备1000。
[0208] 此外,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000具有如下优点:通过包括干燥部290,可以显著减少用于对经纯化的靶核酸中的洗涤溶剂进行干燥的时间,使得可以快速地移除对扩增过程具有负面影响的洗涤溶剂。
[0209] 核酸扩增部400为对通过纯化部200纯化的靶核酸进行扩增的部件,并且为对通过纯化部200纯化的靶材料进行扩增的部件(参见图20和图21)。核酸扩增部400可以形成为包括扩增管411、扩增块体盖410、传热部420以及扩增管固定部430。
[0210] 扩增管411为将用于扩增靶核酸的试剂容置在其中的空间,且扩增管411定位成以便分别与沿横向方向形成多孔板试剂盒210中的单排的孔211的位置对应。此外,虽然在图20中通过示例的方式示出了形成两排扩增管411的情况,但是根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000以及方法并不限于此,并且一个或多个扩增管411可以根据需要以各种方式形成。
[0211] 当扩增管411形成两排时,在PCR和等温扩增的情况下,使用第一排中的管。在扩增之后容置在单排的扩增管内的经扩增的产物被移动至电泳部300,并且容置在另一排中的经扩增的产物可以再次被移动至电泳部300,从而被重新检测,用于不同的测试或者单独地存放。
[0212] 另外,在使用RT-PCR方法和巢式PCR方法扩增基因的情况下,使用两排中容置有不同材料的扩增管411,并且各排中的扩增管可以被调整成温度适于各个反应步骤。
[0213] 更为具体地,在使用RT-PCR方法扩增基因的情况下,逆转录反应液在第一排中的扩增管411内,使得可以通过混合逆转录反应液与含有靶核酸的溶液来执行逆转录反应,并且PCR反应液在第二排中的扩增管411内,使得可以通过混合逆转录反应的反应物来执行PCR反应。
[0214] 在巢式PCR的情况下,一次PCR反应液在第一排中的扩增管411内,使得可以通过混合一次PCR反应液与含有靶核酸的溶液来执行一次PCR反应,并且二次PCR反应液在第二排中的扩增管411内,使得可以通过混合一次PCR反应液的反应物来执行巢式PCR反应。
[0215] 执行各个扩增过程所需的材料被容置于扩增管411内,并且用户可以通过如下的简单过程来准备扩增过程:使扩增管411穿过基板700的第二露出孔口702,将扩增管411安置在扩增块体盖410的安置槽421上,并且使用扩增管固定部430固定扩增管411。传热部420为加热和冷却扩增管411的部件,并且形成在扩增块体盖410的下方,扩增块体盖410形成有扩增管411安置在其中的安置槽421。
[0216] 传热部420可以具有多种形状,并且为了容易地控制温度,使用珀尔贴元件(peltier element)423和温度传感器。核酸扩增部400包括扩增块体盖410以及扩增管固定部430,第一固定磁体422以插入的方式连接至该扩增块体盖410以便固定扩增管411,与第一固定磁体422相对应的第二固定磁体431以插入的方式连接至扩增管固定部430。当扩增管固定部430形成为通过扩增管411的上部支撑以封闭扩增管411时,扩增管固定部430将扩增管411稳固地并且紧密地连接至安置槽421以促进温度的传递并且防止温度改变,从而增加扩增效率。在此情况下,为了紧密地连接扩增管,优选的是,扩增管固定部430的下表面形成为具有如下高度:使得可以形成与扩增块体盖410的安置槽421形成在其中的表面隔开预定的距离的空间S。另外,中空的第二露出孔口702形成在基板700中,使得扩增管411和扩增管固定部430可以形成在扩增块体盖410的上表面上。换言之,第二露出孔口702为当完成将基板700插入壳体100中时形成在定位有传热部420的区域处的部件,并且具有比扩增管固定部430的尺寸更大的尺寸。由于基板700沿壳体100的长度方向移动,因此在完成将基板700插入壳体100中之后,扩增管411和扩增管固定部430穿过基板700的第二露出孔口702固定至传热部420。
[0217] 此外,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000可以进一步包括:朝向扩增管411照射激发光的光照射部440;以及荧光探测器450,其固定至移动部600以对核酸扩增部400中的扩增管411的内部进行实时测量,如图18和19所示。
[0218] 光照射部440和荧光探测器450为能够进行实时PCR的部件,并且发光二极管(LED)可以被用作光照射部440。
[0219] 荧光探测器450构造成以便可移动地固定至移动部600,并且可以形成为使得可以单独地调节高度,如图3和图4所示。
[0220] 荧光探测器450为能够通过拍摄来测量荧光的量的单元,并且可以形成为包括光电二极管、透镜以及滤波器。
[0221] 在形成有荧光探测器450的情况下,第一消毒单元800可以在移动部600的区域中定位在荧光探测器450的前方部分。
[0222] 电泳部300对DNA的长度和量进行检测,该电泳部300为对通过核酸扩增部400的经扩增的产物进行检测的部件。
[0223] 更为具体地,电泳部300形成为包括电泳本体310、电源部320、激发光照射部330以及拍摄部350,并且电力连接端子340形成于基板700处。首先,电泳本体310通过长度来分离经扩增的DNA,电泳本体310为容置有电泳所需的材料(例如,琼脂糖凝胶)并且执行电泳过程的部件。电源部320为设置在壳体的底面140中的部件,用以将直流电供给至电泳本体310。电力连接端子340为固定至基板700的部件,并且与电源部320接触以将电力连接至电泳本体310。优选的是,在电力连接端子340处形成有朝向电泳本体310突出的突出部341,以便在供给电力的同时固定电力连接端子340以及电泳本体310,并且在电泳本体310中形成有孔型电连接端子311,突出部341插入该孔型电连接端子311中。
[0224] 激发光照射部330设置在壳体100的内部下表面中安置有电泳本体310的位置处,以朝向电泳本体310照射激发光。在此情况下,电泳本体310以及安置有电泳本体310的基板700的预定空间由以下材料制成:由激发光照射部330照射的激发光可通过这种材料传导。同时,由于优选的是激发光照射部330将光均匀地照射至整个电泳本体310,因此在激发光照射部330由多个LED构成的情况下,优选的是在电泳本体固定板750中存在由例如乳白色亚克力材料等的对激发光进行散射的材料制成的光分散材料层,电泳本体固定板750对应于安置有电泳本体310的基板700的预定空间。此外,主要发射处于激发光波段的光的LED被用在激发光照射部330中,并且电泳本体310的底板由以下材料制成:在经散射的激发光穿过基板700时,该材料完全地吸收在经散射的激发光中所含的处于荧光波段的光,并且使处于激发光波段的光最大限度地通过,使得在探测荧光的同时,使背景光最小,从而使核酸探测的敏感度最大化。作为示例,在使用核酸染料(Sybr Green)作为DNA的荧光染料的情况下,使用可通过光的蓝色的材料层。
[0225] 拍摄部350为拍摄电泳状态的部件,并且包括透镜和短波截止滤波器,该透镜能够获得在电荷耦合器件(CCD)或互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器上的电泳凝胶362的图像,该短波截止滤波器截止入射到透镜上的激发光并且使波段等于或大于产生于DNA的荧光波段的光通过。拍摄部350可以对电泳的进展情况和最终结果进行拍摄和传送(参见图5)。拍摄部350可以形成于壳体100的上表面,但是更优选地,拍摄部350形成于移动部600的移动部本体610处,使得拍摄部350在更相邻的位置对电泳部300的状态进行确认。此处,在拍摄部350需要与电泳本体310相邻地定位的情况下,移液器500存放在移液器架510中。拍摄部350固定至移动部600的移动部本体610,使得拍摄距离减小,从而使得具有可以以较高的灵敏度执行拍摄的优点。
[0226] 另外,弹性单元321插置在电源部320的下部,使得电源部320和电力连接端子340通过插入基板700而被稳固地连接,并且优选的是在基板700插入壳体100中时,彼此接触且彼此相连的第一接触部342和第二接触部322形成于电力连接端子340的下表面以及电源部320的上表面。另外,优选的是,电力连接端子340的第一接触部342沿基板700的插入方向在其部分处形成有沿第一接触部342的中央方向倾斜的第一倾斜部343,并且电源部320的第二接触部322在壳体100的长度方向上沿与基板700的插入方向相反的方向在其角部分处形成有沿第二接触部322的中央方向倾斜的第二倾斜部323,使得电力连接端子340的第一接触部342以及电源部320的第二接触部322彼此完全接触。在基板
700插入时,当电力连接端子340的第一倾斜部343与电源部320的第二倾斜部323彼此接触从而彼此引导时,弹性单元321被压缩,并且电力连接端子340的第一接触部342与电源部320的第二接触部322在基板700的最终插入位置处可以彼此牢固地接触,使得可以容易地传输电。
[0227] 此外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,可以使用如图22所示的制胶盘360,该制胶盘360能够允许在电泳本体310的整个区域执行电泳,并且可以使用制胶盘360-1仅对一半的试样执行电泳,该制胶盘360-1允许将两个电泳凝胶362放入电泳本体310中,如图23所示。
[0228] 在图23示出的情况下,可以安装一半的生物试样和移液器500,并且在纯化部和扩增部中仅使用一半的试样,并且之后可以使用剩余的试样。另外,在电泳本体310内,可以在其周界部的上部处形成有鄂部,使得电泳所需的溶液不会溢出。
[0229] 在图22和图23中通过示例示出了用于固定电泳凝胶362的电泳凝胶固定部361从制胶盘360和360-1的下表面突出的情况。
[0230] 电泳凝胶362可以由本领域的普通技术人员容易地制备,并且通过以下方式制备:煮沸含有琼脂糖凝胶(1-5%)的溶液;在溶液固化之前安装包含有装载孔363的梳状部(comb),装载孔363形成在与一排移液器500的位置相同的位置处;将制胶盘360或360-1定位在水平表面上并且处于使制胶盘360或360-1的两表面均被堵塞的状态;注入液态的凝胶溶液;并且之后冷却注入的凝胶溶液。在此情况下,形成有对应于电泳凝胶固定部361的凝胶的中空部以防止凝胶沿前方和后方移动,使得在使用移液器500将经扩增的产物装载于装载孔363中时,可以维持精确的位置。
[0231] 根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000可以使用具有多种形状的电泳凝胶362,并且相应地,电泳本体310的形状也可以改变为除了附图所示的形状外的其他形状。
[0232] 另外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,在电泳部300中还可以形成容置有标记和荧光染料材料的标记储存部900。
[0233] 标记储存部900具有如下构型:该构型包括容置有标记和荧光染料材料的标记管920以及安装有标记管920的标记管架910,并且优选的是标记管架910可拆卸地设置在基板700处,使得可以容易地容置标记。
[0234] 多个移液器500被安装以便形成排,并且移液器500为移动在纯化部200、核酸扩增部400以及电泳部300的整个区域中所使用的生物试样、试样或试剂、经纯化的靶核酸以及经扩增的DNA的部件。换言之,移液器500为吸入和排出生物试样、试样或试剂、经纯化的靶核酸以及经扩增的DNA的部件,并且移液器500在移动至纯化部200的多孔板试剂盒210内的第一排至第N排中的孔时执行纯化,将经纯化的靶核酸转移至核酸扩增部400,以及将经扩增的DNA转移至标记管、电泳部300等。
[0235] 移液器500是在本发明的用于自动分析生物试样的整个设备1000中转移多种材料的部件,并且多个移液器500形成排。沿横向方向设置同时形成单个排的移液器500的数量与沿多孔板试剂盒210的横向方向定位的孔211的数量相同。
[0236] 另外,优选的是还使用扩增管411,使得扩增管411的数量与形成单个排的移液器500的数量以及多孔板试剂盒210的孔211的数量相同。虽然在附图中通过示例示出了多孔板试剂盒210的十二个孔211沿横向方向形成八排并且移液器500形成单排的情况,但是根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000并不限于此。更详细地,为了增大一次测试的试样的数量,可以使用多个排,并且可以使用十二个或更多个孔。
[0237] 移动部600为能够通过移液器块体630来实施对移液器500的安装、吸入以及排出、拆卸和移动的部件,并且将在下面对用于实施上述操作的移动部600的详细构型进行描述。
[0238] 移动部600可以使用多种形状构造,并且在下面将描述图3至图8中示出的形状,但是根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000并不限于此。
[0239] 首先,移动部600沿壳体100的长度方向移动。作为示例,支撑杆150沿长度方向安装在壳体100内,并且滑动件621形成于移动部本体610中并且由支撑杆150引导以由此沿长度方向移动。在此情况下,在移动部600中可以形成有X轴向移动马达622和连接至X轴向移动马达622的X轴向移动带623以使移动部600移动。
[0240] 下面,在图6中示出了用于安装移液器500的结构。参考图6,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000包括移液器安装部,该移液器安装部包括移液器块体固定板644,从而用以将移液器500安装在移液器块体630上。
[0241] 图6是示出了通过移液器块体固定板644的操作将移液器500固定至移液器固定突出部644-1的状态的视图。此处,移液器固定突出部644-1被移液器500遮蔽,使得未示出移液器固定突出部644-1(图8中示出了移液器固定突出部644-1的构型)。
[0242] 移液器安装部包括安装有移液器的移液器固定突出部644-1、形成有移液器固定突出部644-1的移液器块体固定板644以及允许移液器块体固定板644能够沿高度方向移动的部件。
[0243] 作为允许移液器块体固定板644能够沿高度方向移动的部件,在图6中示出了如下情况,其中,形成有Z轴向螺钉641、Z轴向螺母645、Z轴向引导杆646、Z轴向引导杆滑动件647、固定至移动部本体610的Z轴向马达642以及将Z轴向马达642的旋转运动传递至Z轴向螺钉641以便旋转Z轴向螺钉641的Z轴向移动带643。
[0244] 在此情况下,当操作Z轴向马达642时,通过固定至移动部本体610的Z轴向螺钉641的旋转,移液器块体固定板644沿着Z轴向引导杆646移动。
[0245] 即,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,当Z轴向马达642旋转时,移液器块体固定板644沿竖直方向移动,并且通过移液器块体固定板644沿向下方向的移动,移液器固定突出部644-1插入移液器500的上部,使得可以安装移液器500。
[0246] 同时,在安装移液器500时,在充分地升高活塞631的位置之后,可以通过转动Z轴向螺钉641以允许移液器块体固定板644朝向移液器500下降,从而插入移液器500。
[0247] 另外,优选的是,通过将与移液器500的操作相关的装置安装至朝向移动部600的上部和下部移动的移液器块体固定板644,可以稳固地操作移液器500。
[0248] 移液器块体630安装至移动部本体610,从而调节移液器500的吸入和排出操作,该移动部本体610为移液器块体固定板644的竖直运动的参照点。另外,移液器500可以沿壳体100的长度(X轴)和高度(Z轴)方向移动,将参照图7对用于调节移液器500的吸入和排出的结构进行描述。
[0249] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,可以通过移液器调节部来调节移液器500的吸入和排出,移液器调节部包括形成于移液器块体630的上部的活塞631以及固定至活塞631并且沿高度方向能够移动的活塞固定板634。
[0250] 此处,移液器块体630包括移液器调节部以便通过移液器500密封,并且该移液器调节部作为允许对移液器500吸入和排出操作进行调节的部件,其中,移液器调节部包括活塞631、活塞固定板634以及用于沿高度方向移动活塞固定板634的单元(能够压缩活塞631的单元)。
[0251] 用于沿高度方向移动活塞固定板634的单元形成为包括:竖直地移动活塞631的活塞马达632;由活塞带633旋转的活塞移动螺钉635;活塞移动螺母636,其固定至活塞固定板634以通过活塞移动螺钉635的旋转来竖直地移动活塞固定板634;以及活塞固定板634,活塞固定板634固定活塞631以及将活塞移动螺母636固定在活塞631上。
[0252] 活塞马达632可以设置在由安装在活塞固定板634处的活塞引导杆637支撑的最上侧的板上。
[0253] 为了使活塞移动螺母636的竖直移动和活塞631的移动相互转换,活塞固定板634安装在活塞631上,并且活塞631和活塞移动螺母636固定至此。
[0254] 描述操作,当活塞移动螺钉635旋转时,活塞固定板634随着活塞引导杆637引导沿竖直方向的运动而沿竖直方向移动,使得活塞631在移液器块体630内竖直地移动,同时保持密封,从而执行移液器500的吸入和排出操作。
[0255] 在图8中示出了用于实施移液器500的拆卸的示例,并且在图8示出的示例中,使用了移液器挤压板638-1、移液器挤压销固定板639以及移液器挤压销638。
[0256] 更为具体地,移液器挤压板638-1的与移液器固定突出部644-1对应的区域是中空的,并且当移液器500安装在移液器固定突出部644-1上时,移液器挤压板638-1定位在移液器块体固定板644的下表面与移液器500的上表面之间,以便彼此接触。
[0257] 移液器挤压销固定板639为定位在移液器块体630上方的板状形状,并且移液器挤压销638具有比移液器块体630的高度更长的长度,并且连接移液器挤压板638-1和移液器挤压销固定板639。
[0258] 即,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000的特征在于:当移液器挤压销固定板639通过移液器调节部的操作而向下移动时,移液器挤压销固定板639、移液器挤压销638以及移液器挤压板638-1向下移动以推动移液器500,使得移液器500从移液器固定突出部644-1拆卸。
[0259] 换言之,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,当安装移液器500时,由移液器500推动移液器挤压板638-1和移液器挤压销638,使得移液器挤压销固定板639向移液器块体630的上方被推动,从而定位成与移液器块体630的上部隔开预定的间距,如图6所示。为了拆卸移液器500,在转动活塞移动螺钉635以向下移动活塞固定板634以便接触移液器块体630的上部的情况下,活塞固定板634推动移液器挤压销固定板639、移液器挤压销638以及移液器挤压板638-1,移液器500可以被拆卸,如图8所示。
[0260] 第一消毒单元800是固定至移动部600的部件,并且可以使用紫外线灯。
[0261] 优选的是第一消毒单元800被固定,特别是被固定至形成移动部600的所有部件中的荧光探测器450,以便容易地控制第一消毒单元800的位置并且允许第一消毒单元800定位成以便接近消毒目标的附近。在图5中通过示例示出了如下情形:第一消毒单元800形成为以便固定至荧光探测器450的侧表面并且向下照射紫外线或臭氧。另外,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000可以还包括反射单元810,使得在特定的位置可以集中地显示第一消毒单元800的消毒效果。使用第一消毒单元800以便使基因扩增的产物的活性减小,并且通过操作移动部600,第一消毒单元800可以在基因扩增反应容器的附近用以使基因扩增的产物的活性减小,使得可以最大化地使基因扩增的产物的活性减小。
[0262] 在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,除了第一消毒单元800之外,在该情况下还可以设置由紫外线灯和臭氧发生器中的一者构成的第二消毒单元820。另外,第一消毒单元800可以通过移动部600的运动而对纯化部200、核酸扩增部400以及电泳部300的每个部件进行消毒,并且可以通过使用第二消毒单元820对整个部件进行消毒。
[0263] 另外,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000可以还包括基板700。
[0264] 基板700具有可拆卸地设置有多孔板试剂盒210和电泳本体310的构成部分,并且基板700可以通过固定至壳体100的下表面的引导部130引导,从而沿壳体100的长度方向移动通过开启部110。另外,如上所述,生物试样管架280、移液器架510以及标记管架910可以设置在基板700中以便安装和拆卸。多孔板试剂盒210容置有生物试样和纯化所需的试样或试剂,电泳本体310容置有电泳所需的材料,并且标记管920容置有标记和电泳所需的DNA荧光染料材料。基板700形成为使得多孔板试剂盒210、电泳本体310、生物试样管架280、移液器架510以及标记管架910这些部件可以安装在其中并且可以从中拆卸。
因此,这具有以下优点:用户可以通过安装和插入各个部件的简单方法来准备分析。同时,在将基板700插入壳体100之后,固定扩增管411和扩增管固定部430,扩增管411和扩增管固定部430为通过基板700的第二露出孔口702直接固定至传热部420的部件。
[0265] 引导部130形成于壳体100的内部下表面以便使基板700沿长度方向移动,并且手柄710形成在与开启部110相邻的一部分的上表面,使得用户可以容易地取出基板700来安装所需的部件以及插入基板700。
[0266] 此外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,为了使基板700插入并且固定至壳体100中的精确位置,第一位置固定部720形成于基板700的另一部分(与相邻于开启部110的部分相对的部分)的端部处,并且形成有第二位置固定部120,该第二位置固定部120固定在壳体100中的与第一位置固定部720相对应的位置,并且第一位置固定部720和第二位置固定部120可以通过磁力固定至彼此。图4中示出了形成于第一位置固定部720处并且固定至第二位置固定部120的第三固定磁体721的情况。另外,在根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000中,第三固定磁体721可以定位在第二位置固定部120处,或者第三固定磁体721可以分别地定位为联接至第一位置固定部720和第二位置固定部120两者。此外,第二位置固定部120可以具有与第一位置固定部720的形状对应的槽形形状。因此,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000具有以下优点:可以确定基板700插入壳体100中的位置,并且在分析过程期间可以保持精确的位置。
[0267] 另外,储存有用过的废液的废液容器740可以可拆卸地设置在基板700上。
[0268] 废液是在纯化生物试样的过程中废弃的废液及类似物,并且废液容器740可拆卸地设置在基板700上,从而能够容易地使用。
[0269] 控制部是控制纯化部200、核酸扩增部400、电泳部300以及移动部600的部件,并且控制除了上述部件之外的需要控制的所有部件。
[0270] 同时,根据本发明的用于自动分析生物试样的方法使用如上所述的用于自动分析生物试样的设备1000。
[0271] 因此,在根据本发明的用于自动分析生物试样的方法中,使用单个设备(根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000)来执行通过纯化、扩增以及电泳定量分析来对经扩增的产物的尺寸进行定量分析所需的整个过程,使得具有可以移除基于使用多个设备的不便并且可以提高整个分析的效率和精度的优点。
[0272] 将参照图24对使用根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000来自动分析生物试样的方法进行描述。方法包括:从生物试样中获得靶核酸的纯化步骤(S10);对纯化步骤(S10)中纯化的靶核酸进行扩增的扩增步骤(S20);以及电泳步骤(S30)。
[0273] 另外,纯化步骤(S10)包括:移液器安装步骤,即,移动移动部600以将移液器500插入固定的移液器块体630中;以及含有靶核酸的溶液的获得步骤,即,移动移动部600以转移/混合容纳在生物试样管中的生物试样以及分别容置在多孔板试剂盒210的第一排至第N排的孔中的纯化所需的一种或多种试样或试剂,从而获得含有靶核酸的溶液。
[0274] 含有靶核酸的溶液的获得步骤包括:试样溶解步骤,即,溶解含有靶核酸的生物试样以洗脱靶核酸;靶核酸附着步骤,即,将生物试样的均质溶液中含有的靶核酸附着至磁性颗粒并且移除其他生物材料的溶液;磁性颗粒洗涤步骤,即,对含有附着至其的靶核酸的磁性颗粒中的其他杂质进行移除;磁性颗粒干燥步骤,即,移除磁性颗粒中含有的洗涤溶剂;以及获得步骤,即,添加洗脱溶液以便分离附着至磁性颗粒的靶核酸。
[0275] 在此情况下,在纯化步骤(S10)中,根据需要,执行磁场施加部步骤和加热步骤,在磁场施加部步骤中,通过磁场施加部201对多孔板试剂盒210的特定排中的孔施加磁场,在加热步骤中,通过加热部202对多孔板试剂盒210的特定排中的孔进行加热。
[0276] 此外,在磁性颗粒干燥步骤中,在使插入移动部600的移动部本体610中的移液器500拆卸并且移动之后,插入并且之后移动真空模块291以便不与包含有磁性颗粒的多孔板试剂盒210的孔的内部发生接触。于是,通过真空泵295吸入以及排出空气。同时,由加热部202加热孔,使得可以减小洗涤溶剂的干燥时间。
[0277] 另外,扩增步骤(S20)可以包括:混合步骤,即,将通过纯化步骤(S10)获得的含有靶核酸的溶液移动至扩增管411以执行混合;以及温度调节步骤,即,通过传热部420来调节温度从而执行扩增。
[0278] 更详细地描述扩增步骤(S20),混合步骤为如下步骤:移动移动部600,将固定至移动部本体610的移液器500固定以将通过纯化步骤(S10)获得的含有靶核酸的溶液移动至扩增部的扩增管411,以及对含有靶核酸的溶液与反应溶液进行混合。
[0279] 温度调节步骤为通过传热部420调节温度以执行扩增的步骤。
[0280] 在此情况下,由于在执行扩增步骤(S20)的核酸扩增部400中,扩增管411可以至多安装两排,可以使用第一排中的扩增管411,或者可以使用第二排中的扩增管411用于之后的另一分析。
[0281] 另外,在使用RT-PCR方法和巢式PCR方法的基因扩增的情况下,使用两排中容置有不同材料的扩增管411,并且可以将各个排中的扩增管调节至适于各个反应步骤的温度。
[0282] 更为具体地,在使用RT-PCR方法扩增基因的情况下,逆转录反应溶液在第一排中的扩增管411内,使得可以通过将逆转录反应溶液与含有靶核酸的溶液混合来执行逆转录反应,并且PCR反应溶液在第二排中的扩增管411内,使得可以通过混合逆转录反应的反应物来执行PCR反应。
[0283] 在巢式PCR方法的情况下,一次PCR反应液在第一排中的扩增管411内,使得可以通过混合一次PCR反应液与含有靶核酸的溶液来执行一次PCR反应,并且二次PCR反应液在第二排中的扩增管411内,使得可以通过混合一次PCR反应的反应物来执行巢式PCR反应。
[0284] 在此情况下,还可以在混合步骤与温度调节步骤之间执行用于防止反应溶液蒸发的密封步骤。
[0285] 密封步骤防止由于扩增管411的敞开的上部而在反应期间发生蒸发,并且可以通过在反应溶液的上层部分形成防蒸发材料来执行密封步骤。
[0286] 防蒸发材料必须在100℃时不蒸发并且必须不影响基因扩增反应,并且必须为具有小于反应溶液的重力的特定重力的轻质材料。作为防蒸发材料的示例,可以使用在大约60℃到70℃熔化的矿物油或石蜡
[0287] 如果能够用作防蒸发材料的石蜡与反应溶液一起容纳在扩增管中,则可以省略密封步骤。
[0288] 电泳步骤(S30)包括:标记混合步骤;电泳执行步骤;以及分析步骤。
[0289] 标记混合步骤可以通过如下方式执行:通过移动部600将移液器500移动至填充有最终经扩增的产物的扩增管411,吸入预定量的经扩增的产物,并且将移液器移动至填充有含有标记和荧光染料材料的溶液的标记管910,以使经扩增的产物与标记溶液彼此混合。
[0290] 电泳执行步骤为以下步骤:将与标记混合的经扩增的产物移动至电泳本体310的琼脂糖凝胶装载孔363以将扩增产物混合物装载至琼脂糖凝胶装载孔,并通过电源部320和电力连接端子340对电泳本体310供电,从而执行电泳。
[0291] 分析步骤为以下步骤:通过激发光照射部330照射光并且使用拍摄部350确认电泳结果。
[0292] 此时,如图25所示,还可以在纯化步骤(S10)之前执行准备步骤(S40)。准备步骤(S40)包括:第一安装步骤,即,将基板700取出至壳体100的外部,并将电泳本体310、移液器架510、多孔板试剂盒210、生物试样管架280、废液容器740、标记管架910以及标记管920安装至基板700上;插入步骤,即,插入基板700使得第一位置固定部720与第二位置固定部120彼此接触从而彼此固定;以及第二安装步骤,即,将扩增管411安置在通过基板700的第二露出孔口702露出的传热部420的安置槽421上,并且通过扩增管固定部430固定扩增管411。
[0293] 另外,还可以在扩增步骤(S20)与电泳步骤(S30)之间执行失活步骤。
[0294] 失活步骤在扩增步骤(S20)之后并且在用于执行电泳步骤(S30)的标记混合步骤之前使经扩增的核酸失活,并且该失活步骤是如下步骤:通过移动移动部600从而将包括附接至荧光探测器450的第一消毒单元800的荧光探测器450移动至扩增管411的上方,并且操作第一消毒单元800以照射紫外线,从而通过光化学反应使经扩增的核酸产物失活。
[0295] 如上所述,根据本发明的用于自动分析生物试样的设备1000和方法具有以下优点:可以在单个设备中执行对来自生物试样的靶核酸进行纯化、扩增以及分析的整个过程,并且可以提高分析的可靠性和效率。
[0296] 同时,根据本发明,可以使用用于自动分析生物试样的设备1000来执行使用定量免疫-PCR获得抗原的浓度的方法,使得可以通过执行定量免疫-PCR来对生物试样中含有的抗原的浓度进行定量测量。
[0297] 本发明并不仅限于上述的示例性的实施方式,而是只要不脱离权利要求所要求保护的本发明的宗旨和范围,可对其进行各种应用及各种修改
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