流體集成旋轉珠磨機的制作方法
【專利說明】流體集成旋轉珠磨機 發明領域
[0001] 本發明的實施方案涉及珠磨機（bead beater)。
[0002] 發明背景
[0003] 鑒于分子測試和免疫試驗技術自動化的復雜性，缺乏提供適當性能使得在近病人 測試環境臨床上可用的產品。通常的分子測試包括涉及正確劑量的試劑、樣品引入、樣品勻 化、細胞裂解以提取DNA和/或RNA、純化步驟和擴增以用于其隨后檢測的各種過程。即使 存在將這些過程中的一些自動化的中央實驗室機器人平臺，但對于許多需要短的周轉時間 的許多測試，中央實驗室不能在所需的時間需求內提供結果。
[0004] 生物樣本的勻化和/或裂解通常是測試過程中的初始步驟，使得可以獲得一種或 多種得到合適純化的用于分子測試的分析物。一般而言，存在三種主要的細胞裂解方法：化 學、酶和物理方法。這些方法可以單獨或組合使用，按序或在單個步驟中，以獲得更佳的過 程。化學和酶方法的使用可以證明是有問題的，因為一些用于破裂細胞壁的化學品可以使 存在的任何酶變性或在隨后的過程中產生問題。
[0005]用于細胞破裂的物理方法包括超聲波處理、加熱（通常在90-100°C之間）、重復的 凍-融、形成快速且大的壓力變化和機械方法。機械方法涉及通過物理力（如，高剪切力）、 研磨以及用小顆粒（常常由珠子組成）轟擊細胞的細胞壁的物理破裂。機械的破壞方法具 有多種優勢。它們常常使用一步過程，通常是非常快速的，易于自動化，并且具有破壞固體 樣本（如，骨頭）的能力，這類固體樣本不使用機械勻化不可能獲得目標分析物。
[0006] 發明概述
[0007] 提供了一種可以與近病人測試系統整合的機械珠磨機系統和方法。
[0008] 在一個實施方案中，一種用于樣品的勻化和裂解中的至少一種的系統包括一個或 多個壁，其形成具有進口和多個流體連接的密閉室。將第一流體網絡連接多個流體連接中 的至少一個，并且將第二流體網絡連接多個流體連接中的至少一個。該系統進一步包括在 室內的旋轉元件，和配置成使旋轉元件旋轉的致動器。第一流體網絡配置成將至少樣品從 至少一個第一存儲器引入室中。第二流體網絡配置成將至少樣品從室中排入至少一個第二 存儲器中。旋轉元件通過致動器圍繞沿著旋轉元件長度延伸的軸來旋轉。
[0009] 在一個實施方案中，一種用于進行分子測試的系統包括具有一個或多個流體室和 流體網絡的外殼和致動器，一個置于所述殼內的珠磨機。流體網絡將至少一個或多個流體 室連接至可移動中央室。珠磨機進一步包括一個或多個形成具有進口和多個流體連接的密 閉室的壁和密閉室內的旋轉元件。多個流體連接的至少一部分連接外殼的流體網絡。旋轉 元件通過圍繞沿著旋轉元件長度延伸的軸的致動器來旋轉。
[0010] 描述一種裂解樣品的實例方法。該方法包括將樣品經由連接流體網絡的流體連接 引入密閉室中，所述流體網絡進一步連接一個或多個其他室。該方法進一步包括在密閉室 內沿著軸旋轉旋轉元件，所述軸是沿著旋轉元件長度延伸的。該方法進一步包括在密閉室 內通過旋轉元件的移動來裂解樣品。
[0011] 描述了另一種裂解樣品的實例方法。該方法包括將樣品經由連接流體網絡的流體 連接引入密閉室中，所述流體網絡進一步連接一個或多個其他室。該方法進一步包括在密 閉室內沿著軸旋轉旋轉元件，所述軸是沿著旋轉元件長度延伸的。該方法進一步包括在密 閉室內通過旋轉元件的移動激發多個珠子。該方法進一步包括在密閉室內經由旋轉元件和 多個珠子的移動來裂解樣品。
[0012] 描述了一種勻化樣品的實例方法。該方法包括將樣品經由連接流體網絡的流體連 接引入密閉室中，所述流體網絡進一步連接一個或多個其他室。該方法進一步包括在密閉 室內沿著軸旋轉旋轉元件，所述軸是沿著旋轉元件長度延伸的。該方法進一步包括在密閉 室內經由旋轉元件的移動來勻化樣品。
[0013] 描述了另一種勻化樣品的實例方法。該方法包括將樣品經由連接流體網絡的流體 連接引入密閉室中，所述流體網絡進一步連接一個或多個其他室。該方法進一步包括在密 閉室內沿著軸旋轉旋轉元件，所述軸是沿著旋轉元件長度延伸的。該方法進一步包括在密 閉室內通過旋轉元件的移動激發多個珠子。該方法進一步包括在密閉室內經由旋轉元件和 多個珠子的移動來勾化樣品。
[0014] 附圖簡述
[0015] 在本文中伴隨的并且形成說明書一部分的【附圖說明】了本發明的實施方案，并且與 描述一起，進一步用于解釋本發明的原理，并且能夠使本領域技術人員理解和使用本發明。
[0016] 圖1是根據實施方案的測試筒平臺的示意圖。
[0017] 圖2A-2B展示了根據實施方案的珠磨機系統。
[0018] 圖3A-3B展示了根據實施方案的珠磨機系統的更多視圖。
[0019] 圖4展示了根據實施方案的珠磨機系統的分解圖。
[0020] 圖5展示了顯示出根據實施方案的珠磨機系統內部的視圖。
[0021] 圖6A-6B展示了根據實施方案的珠磨機系統的截面視圖。
[0022] 圖7A-7E展示了根據實施方案的旋轉元件的視圖。
[0023] 圖8-11是說明了通過根據實施方案的珠磨機系統進行的方法的圖。
[0024] 圖12是從枯草芽孢桿菌（Bacillus subtiIis)孢子測量的DNA濃度的圖。
[0025] 圖13是從枯草芽孢桿菌營養細胞測量的DNA濃度的圖。
[0026] 圖14是從枯草芽孢桿菌營養細胞收集的DNA的圖。
[0027] 圖15是從枯草芽孢桿菌營養細胞測量的DNA和RNA濃度的圖。
[0028] 圖16是從枯草芽孢桿菌營養細胞收集RNA的圖。
[0029] 圖17A-17C是來自枯草芽孢桿菌的生物分析儀rRNA譜。
[0030] 將參照附圖描述本發明的實施方案。
[0031] 詳述
[0032] 盡管討論了特定的構造和排列，應當理解這只是為了說明性的目的。本領域技術 人員將認識到可以使用其他構造和排列，而沒有脫離本發明的精神和范圍。本領域的技術 人員將清楚本發明也可以用于各種其他應用中。
[0033] 注意到說明書涉及的"一個（one)實施方案"、"一個（an)實施方案"、"一個（an)實 例實施方案"等，表示所述的實施方案可以包括特定的特點、結構或特征，但每個實施方案 不是必需包括特定的特點、結構或特征。此外，這樣的短語不一定涉及相同的實施方案。此 外，當結合實施方案描述特定的特點、結構或特征時，結合其他實施方案實現這樣的特點、 結構或特征在本領域技術人員的知識范圍內，不管這些其他實施方案有沒有明確描述。
[0034] 本文中所述的實施方案涉及用于樣品的勻化和/或裂解的珠磨機系統。樣品可以 是液體、固體、半固體或其組合。在一個實施方案中，珠磨機系統與測試筒平臺整合。測試 筒平臺包括流體通道的網絡，其一部分可以連接集成的珠磨機。流體通道可以將樣品提供 給珠磨機室，從珠磨機室提取出樣品和/或用于給珠磨機室加壓。
[0035] 將珠磨機系統設計成通過例如珠磨機室內的旋轉元件的旋轉來使用樣品的物理 破壞。這種物理破壞又得益于珠子的存在（例如，玻璃和/或其他材料制成的惰性珠子）。 在一個實施例中，通過在珠磨機室內使用裂解緩沖液來進一步優化裂解和/或勻化過程， 在另一個實施例中，通過給樣品加熱來進行酶裂解。在一些實施例中，在樣品的實際珠磨 前，進行樣品的加熱。在一個實施方案中，在測試筒平臺內包含珠磨機所有需要的試劑和組 分。
[0036] 在一些實施方案中，測試筒平臺和集成的珠磨機設計成在使用后可丟棄的。一旦 將試劑或樣品置于測試筒內，它們不再接觸外部環境或外部測量儀器的任何部分。這一特 點對于許多實驗室和醫院能夠在使用后安全地丟棄產品是重要的。
[0037] 珠磨機室自身設計成能夠處理各種樣本并且能夠破壞各種細胞類型。這部分地通 過每種樣本/細胞類型組合特定的不同測試筒平臺的可利用性來實現。在另一個實施例 中，通過分析儀控制的可變條件，如旋轉元件的旋轉速度和持續時間，允許處理各種樣品類 型。
[0038] 本文中參考附圖描述了關于珠磨機組成部分的更多詳細內容。應當理解每個物理 組成部分的說明不是用來限制并且相關領域的技術人員鑒于本文中的描述將認識到重新 排列或另外改變任一個組成部分的方式，而沒有偏離本發明的范圍或精神。
[0039] 圖1說明了根據實施方案的其中可以整合珠磨機的實例測試筒系統。盡管本文中 參照了實例測試筒系統的結構，本領域技術人員將認識到本文中所述的珠磨機實施方案可 以與任一種測試系統類型和構造一起使用。
[0040] 測試筒系統包括筒外殼102和轉移模塊104。還可以考慮其他組成部分包括在測 試筒系統中，如分析儀模塊或各種活動組成部分，如泵或加熱器。轉移模塊104包括內殼 110、夾套108和蓋子106。根據實施方案，夾套108設計成適合圍繞內殼110。蓋子106設 計成密封轉移模塊104的末端，以防止滲漏。轉移模塊104設計成經由室底板120插入筒 外殼102中。
[0041] 筒外殼102包括多個流體通道、室和存儲器。例如，筒外殼102可以包括多個存儲 室116,其可以含有試驗或PCR實驗方案過程中使用的各種緩沖劑或其他試劑。存儲室116 可以預先裝滿各種液體，使得最終的使用者將測試筒系統放入分析儀之前，將不需要裝滿 存儲室116。筒外殼102可以進一步包括