用于处理生物材料的装置的制作方法

专利名称：用于处理生物材料的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于处理生物材料的设备，特别是处理生长在悬浮液中的 用于后续细胞遗传的分析的细胞培养物。
背景技术：
随着生物化学尤其是分子生物学和细胞遗传学方面的进展，使得能够 对某些类型的疾病或生理状况进行可靠的的测试。测试通常需要长而复杂 的实验方法，这些实验方法中的许多是严才沐赖时间的。大多数测试时在 患者样品如活体组织、血液样品和其他组织样品上进行。这些样品需要在 分析或作进一步处理前进行处理。因此，临床实验室的科学家们将大量时 间花费在处理样品上，而不是分析和处理样品并形成结果报告从而允许医 师准确地_珍断疾病或病症。实际上，这样的处理可能是相当重复、单调乏 味和要求高度的技能，因此存在着样品处理不正确从而导致实验室分析不 准确，以致给患者和患者家庭带来严重后果的风险。另外，许多实验方法 中涉及危险化学试剂，使得这些实验方法必须在通风橱/橱拒内进行或要 求进行该实验的临床实验室科学家穿着专门的防护服。
由临床科学家进行的涉及临床样品的细胞遗传学分析的常见测试包 括，对易染病体质的个体的染色体进行分类，或测试个体的生理状况是否 与染色体异常如唐氏综合征有关。免疫染色可显示出在细胞样品中生理状 况的涉及的范围，例如在胂瘤样品中内皮细胞的过度生长。荧光原位杂交
技术(FISH)和原位杂交技术(ISH)可用于许多细胞遗传学分析，这包 括对基因或细胞中的蛋白质的过度表达的评估。还有许多测试(以及对那 些讨论过的测试进4于的改变)可用于测试样品，且这些测试对本领域r汰术 人员是显而易见的。这些测试中的多数需要在对样品进行测试前进行某些 类型的标准细胞处理和固定，在这些处理和固定中，样品在载片表面固定 或干燥。这种通过其本身性质进行的固定通常需要用到危险化学品如交联 剂或有机溶剂，这些物质对临床可削减的健康构成了威胁。
通常，在对通过细胞悬浮技术培养的细胞进行的细胞遗传学分析中， 首先会收集和培养(用于细胞生长和分裂)样品细胞，以增加可用于测试 的材料的量。在适合的培养基中培养细胞之后，细胞的收集是通过引入中 期停顿试剂(如秋水仙酰胺)，这类试剂随后引起细胞分裂在中期阶段(从 而可在显微镜下看到染色体)停止的试剂来首先阻断有丝分裂纺锤体的形 成来进行的。然后细胞可进行低渗处理，这将增加它们的体积，并使细胞 核成分在显微镜载片上干燥时更容易形成单层分布。在置于栽片上进行分 析或进一步处理步骤前，先用固定剂对细胞(在悬浮液中)进行处理。固 定剂起到从悬浮液中除去水分(除了一些膜材料外)以及在悬浮液被置于 载片上之前使生物材料变硬的作用。用于处理细胞悬浮液的试剂通常具有 危害性，而且在整个染色体收集过程中，周期性地从悬浮培养物中的细胞 里分离出试剂涉及离心分离，旋转和/或搅动等步骤。为了使样品得到正 确的处理，还要求在处理中用试剂进行培养的时间要精确。
为了解决上面概述的一些问题以及使得临床细胞遗传学实验室更有效 地占用临床实验室科学家的时间，已生产出许多用于样品处理的自动化机 器。
许多装置在之前已经公开，这些装置公开了生物样品可在离心分离机 中直接进行开放式处理。尽管这些装置减少了需采用离心分离步骤来处理 生物材料所需的手动输入，但如果在处理过程中试管破裂(导致对装置产 生不可接受的故障期)，则可能对设备产生污染，此外，这些装置的操作 单元较大，且样品管必须逐个手动地放置到离心分离机中的群斗/料罐
(cluster bucket)中。这些装置目前可由ADSTEch (商品名Hanabi , Japan) 以及Mires ， Italy获得。

发明内容
本发明的一个目的是解决一个或多个与现有技术处理生物样品的设备
和方法有关的问题。本发明的另一目的是提供以创意的方式可同时处理多 个样品的处理生物材料的设备。这种设备的优势在需要对大量采用时间相 依培养实验方法和需要进行离心分离的样品进行处理时尤显突出。并且，
优选的情况是本发明的实施方式提供可用作相对较狭窄空间中且不需放 置在通风橱或有毒生物污染橱拒中操作的设备。
根据本发明，提供了一种用于处理生物材料的设备，其包括一在其上 具有多个样品接受区的托盘，各样品接受区基本封闭在一夹持装置内，该 设备还安装有至少一个液体运载组件，用于向样品接受区提供液体和/或 从样品接受区除去液体，该托盘和液体运载组件相互之间可移动，从而将 顺序的样品接受区移入与液体运载组件一致的方向。
因此，本发明提供了可在单一设备中轻松处理多个生物样品的设备。 本设备可与离心分离机联用，且可以是自动的或半自动的。另外，本发明 也减少了手动操作者产生的可变性，并可在实验室中更有效地利用受过训 练的和熟练的操作者。
术语"托盘"应理解为包括多种不同结构，例如盘或臂状件，且实际 上包括任何允许设备进行有效操作的结构。因此，样品接受区可以是可移 动的，这样可在设备外部加载样品。术语"液体"应理解为包括含有固体 材料的液体，例如含有交联的材料或细胞膜碎片的液体。
设备可进一步包含离心分离机，以对一个或多个样品接受区进行离心 分离。样品接受区可包括管。夹持装置可包括夹管器，其可夹持多个管。 本领域技术人员将容易认识到夹管器可容纳能够放置于离心分离机中的 定制的或标准的实验室用管。如果需要，夹持装置可经调整或调节而接受 不同大小和尺寸的管。夹持装置将优选包括具有一位于其内的开口的容 器，其中在相对于该开口的位置有关闭器用于选择性地打开和关闭该容 器。为了能够进入容器内部，关闭装置优选可自动地(当需要进入时)和 /或手动地(当操作者需要进入时)通过设备使其产生动作，从而随后在关 闭装置打开时可将管(或其他样品容器)放置于夹持装置中，并在需要时 将容器有效地与环境密封(当关闭装置关闭时)，例如在用有毒试剂培养
样品时或夹持装置进行离心分离时与环境隔离。
优选地，关闭装置包括两个互补的盖，它们偏置于(例如通过弹簧) 一关闭位置。可通过移开位于互补盖上的突出部/凸出物而将容器打开。因 此，操作者或设备本身可通过推/拉开突出部打开容器并从而进入样品接受 区(可包含数个可移动管)。另外，夹持装置可经调整而接受于托盘和/或 离心分离机上。夹持装置可根据与托盘和/或离心分离机上提供的特征互相 作用/易松开地啮合的地形特征构造进行调整。例如，托盘可在其上具有 一个或多个接受结构，用于接受一个或多个夹持装置。优选地，接受结构 放射状地分布在托盘表面。如果需要，托盘本身可用作离心分离机的托盘， 或者可提供独立的离心分离机的托盘。显然，当托盘未被用作离心分离机 的托盘时，可在离心分离其他样品接受区的同时，用液体运载器对样品接 受区进行处理。夹持装置的另一特征是其内部隔壁的构造，这种构造使得 当关闭装置处于(缺省的)关闭位置时，样品保持其完整性，在样品处理 步骤中产生的气溶胶容纳其中，且消除了在夹持装置发生溅出或振动情况 下样品接受区之间的交叉污染。
该设备可进一步包含用于将一个或多个夹持装置从托盘移至离心分离 机的运转装置。这种运转装置可包括现有技术中常见的摘取臂。当采用这 种臂时，最好利用夹持装置外部的地形特征，从而在托盘和离心分离机之 间移动夹持装置。该设备可进一步包括容纳离心分离机的碗状物，且优选 该碗状物是由适当的硬质材料如金属或合金制成，从而防止在发生破裂或 故障的情况下物体飞出离心分离机。
该设备可进一步包括适用于接受托盘的支撑物。该支撑物可以是从"加 载"位置(从而操作者可将托盘加载到设备中)和"处理"位置(从而设 备可对样品进行处理)滑入。该支撑物可通过手动或自动产生动作，且在 操作中也可形成可额外用于盖住离心分离机的盖。
液体运载组件可包含多个能够分布试剂和/或从一个或多个位于一个或 多个样品接受区内的样品中除去废弃物的可起动的管和载管器。也可提供 第一管或第一复数个管用于分布试剂，以及第二管或第二复数个管用于除 去废弃物，且这些管将连接至试剂并H/试剂混合站以及废弃物瓶等。此外， 液体运载组件也可进一步包含启动装置，用于打开互补盖从而进入位于夹
持装置内的样品接受区。启动装置可包括一个或多个能够在与互补盖的管 接触时将互补盖上的突出部或柄移开的装置，从而能够进入夹持装置。启 动装置可包括矛状体或可回转杆。为了顺利一致地打开互补盖并开始向样 品接受区传送液体，液体运载组件可在基本垂直于样品接受区的平面内的 运动。如前面所述，夹持装置的容器可具有一个或多个位于其上的地形特 征，用于与托盘和/或离心分离机和/或液体运载组件的启动装置进行正啮 合。
由于一些实验方法将要求溶液受到搅动(例如用于将细胞重新悬浮于 试剂中)，故设备可进一步包括用于摇动样品接受区的装置。托盘优选通
过马尔特机构间歇传动轮(Geneva wheel)进行旋转。
设备可在操作期间容纳于基本上是密封的外壳中。可通过透明的/半透 明的门进入内部，这种门例如可由聚碳酸酯材料制成。试剂和废弃物也可 经设备内的门进行评估，这样可在需要时对它们进行补充或替换。因此， 在进行处理期间可在外壳内对多个参数进行控制。例如，可对环境气氛进 行控制，从而在实验方法的步骤之间或在材料的处理后期根据需要获得对 离心分离的细胞小球或重新悬浮的细胞小球的得到正确干燥速率。也可对 环境气氛进行调解，使其抵消设备外部的环境温度效果，实际上，设备的 环境气氛可控制到可对样品或样品托盘附近或周围的局部环境加以控制。 全部设备(或托盘附近)的环境气氛可通过调节以下一个或多个的可变因 素来控制温度、相对湿度、空气压力和空气体积流速。这些可变因素 可在存放样品的敏感区域得到精确控制。对局部环境的控制可利用位于液 体运载组件附近或与之相连的空气调节装置，这样，可使单个样品或单次 试剂供应处于特定实验方法要求的局部环境条件下。本领域技术人员将容 易看出，所有的这些可变因素均可通过目前可获得的空气调节装置(尽管 是小型装置)来控制，且可按需要在样品接受区、托盘或外壳内部通过带 隔板的管或类似扩散装置提供调节的空气。空气调节(包括样品的干燥(如 果需要的话))可以是自动的和/或连接到中央处理单元。为了辅助进行自 动空气调节，可使用传感器将调节数据传递到中央处理单元按需要而对可 变因素进行调整。中央处理单元可根据使用的实验方法对可变因素进行调 整和/或为定制的操作或实验方法进行调整。 此外，传感器也可包含浊度监控器，其整合到设备中用于评价样品或 成批样品，以确保所有的样品均受到正确的处理和处理条件，并由后面的 滑动滴下/千燥步骤中提供最佳质量的产出。该设备也可包含小球监控器来 评估小球内材料的量，以用于在一定量的试剂中得到最佳的再悬浮。优选 地，该设备位于基本上可密封的外壳内。并且，外壳也可使试剂释放的任 何烟雾基本局限于设备内。外壳还可以连接至抽气装置(其可包括置于通 风橱内)以从设备中将潜在的有毒有机蒸气烟雾清除到外部的或整体式蒸 气出口，这些出口本身包含有用于中和(或"净化")的活性材料。抽气 装置也可包含位于设备内部或外部的生物或微生物污染烟雾处理装置(例
如HEPA过滤器)，通常这类装置被称作提取和净化和HEPA过滤器装置。 优选的情况是气流由装置的顶部流经装置的底部或者沿相同方向流动。气 流也可在外壳内再循环。该烟雾处理装置可以是抽风机，其将烟雾送至一 烟雾吸收材料，然后再将处理过的空气排放到周围环境中和/或对其做进一 步处理。烟雾吸收材料可以是催化剂或吸收不期望化合物如有机蒸气的材 料(例如碱石灰柱)。处理过的空气可再循环回装置内，例如可用于调节 空气以辅助干燥的进行，从而可降低设备所需的整体功率输入。试剂也可 容纳于外壳中，使该设备成为一完整的处理单元。通过外壳上单独的门可 进入试剂，从而能够进行替换和清洗设备。
对于本领域技术人员而言，显然可在设备中使用多种试剂，而具体采 用的试剂将取决于对生物材料实施的实验方法。例如，在处理用于细胞遗 传学分析时所用的细胞悬浮物时，可用到三种试剂细胞周期停顿试剂(如 秋水仙酰胺)、低渗试剂以及在需要进行洗涤步骤时的固定剂。特定的试 剂可事先混合好，或可在设备内用于生物材料之前配制。对于一些保存限 期不长的试剂而言，优选釆用后面的方法配制。特定试剂的温度也可通过 设备来控制。例如，如果样品的实验方法中需要进行固定时，固定剂可由 设备进行混合而分布到样品上。优选地，所需的固定剂或者是自动预先混 合好的，或是在将固定剂以适合的比率和量进行分布前立即在线混合的， 具体情况将取决于样品尺寸和类型以及收集过程的实验方法，以获得对样
品的正确处理。固定剂的组成可由设备使用者定义或由设备根据釆用的实 验方法来自动选择。并且，可以根据收集过程实验方法的要求在分布试剂
之前将其冷冻或加热。为了从样品中逐步洗脱掉试剂，可采用多步清洗步 骤。例如，在样品进行完整的固定试剂步骤前，可能会需要多步清洗步骤 或预固定步骤来除去细胞膜成分。同样地，也可能需要多步清洗步骤来洗 脱样品中的残留下的试剂。可通过适当的泵来分布试剂和/或除去废料。这 类泵优选为电动控制的泵，这样可确保在测量的时间间隔内分布正确的试 剂量。优选的情况是，液体运载组件能够向样品分布计量的试剂，且可 向样品提供已知量的单滴可控的试剂。如前面所描述的，移动组件可连接 至位于设备内的废弃物槽，或连接至位于设备外的废弃物处理装置。当废 弃物槽已填满或接近填满时，将发出警报(例如提供声音或视觉警报)来 提醒使用者这种情况。同样地，当试剂供料容器已填满或变空时，设备极 有可能产生试剂储备不足用来完成使用者选择的处理实验方法中给定数 目的样品的处理的危险，此时将发出警报以提醒使用者这种情况。或者， 也可提供与槽内废弃材料的量相关或与供料瓶内试剂量相关的指示器。对 本领域技术人员而言，显然在某些试剂中出现相互不相容时(例如它们在 一起发生不利反应)，可能需要分开废弃物槽。
样品接受区和/或夹持装置可在其上设置有识别装置，例如条形码、点 码或射频发射器。装置可进一步包含传感器，用于探测样品的存在和/或确
认样品。优选的传感器是光学传感器或RF传感器。用于探测样品的存在
和/或确认样品的传感器的另一个例子是磁传感器。对本领域技术人员而 言，显然可在现有设备中使用多个传感器，例如反射式光学传感器或扫描 激光传感器即为两例。传感器可被提供用于检测处理过的生物材料的性质。
样品可在其上设置有识别装置，以辅助使用者识别正确的样品。这种 识别装置可包括对样品进行独特识别的条形码、点码或射频微电路。适合 的读取识别装置的传感器可以是用于读取条形码的激光扫描器，或用于读 取射频发射器的射频扫描器。对本领域技术人员而言，显然在除传感器之 外使用识别装置分析结果将迅速和自动地收集多个样品的数据，这些数据
可被复制或连接到样品数据库例如实验室信息管理系统(Laboratory Information Management System (LIMS))，以进行存档、审核和样品追踪和 /或进行进一步的数据分析。因此，该设备将大大减少临床科学家进行和监 控生物样品的处理和分析而承担的重复任务所需的时间和要求。
为了增加装置的自动化程度，该设备可额外包括电子控制单元/中央处 理单元来控制装置的组件。装置的组件可包括泵、托盘、液体运载组件、 线性的和旋转的驱动臂、传感器和相关的组件。这样的电子控制单元可以
是可编程的。电子控制单元可以是EPROM (可擦除的可编程只读存储器) 装置。传感器可将信息传递至电子控制单元，且可进一步与打印机和/或计 算机相互作用。因此，该装置可以是按不同实验室要求而定制的操作实验 方法预先编程的。这种预先编程可通过手持输入装置及屏幕或通过连接至 该设备的计算机进行。该计算机可具有有利于对该设备进行编程的适合的 用户界面，且该计算机可通过标准电缆如USB、串行端口电缆或并行端口 电缆而连接至计算机。
对本领域技术人员而言，显然可将该设备用于生物材料的多个不同检 测步骤如FISH、 ISH、报告分子、免疫染色、细胞遗传学、用于毒性分析 的化合物的高通量筛选、细胞培养以及细胞培养优化实验等的预分析步骤
部的以适当形式存在的样品。优选地，在将染色体展开之前，使用该设备 来处理在悬浮培养基中生长的细胞。细胞遗传学分析进行的材料处理可涉
组或等位基因突变等。细胞遗传学分析中通常使用的技术是通过 G/Q/R/T/C-显带和NOR银染色进行，然而也可使用其他的染色体染色和染 色体显带技术。对本领域技术人员而言，显然存在也可用于本发明的设备 的仍有待开发的新技术。通常，进行分析的细胞是在处理前处于中期细胞 周期的细胞，但是，处于其他阶段的细胞也可使用，例如在FISH检验中 使用的是分裂的中间期的细胞。
该设备可冷冻或加热一些或所有的试剂，从而能够更好地控制它们与 样品的反应时间。例如，由于固定剂仅在混合后的很短时间内有效，因此 如果设备的设置不支持在线固定剂混合，则冷冻的固定剂可允许成批混合 的固定剂使用较长的一段时间。
对本领域技术人员而言，显然上面描述的该设备可以可操作地连接至 用于在载片上展开染色体的装置，这样处理生物样品(从细胞悬浮液)的
过程就可达到高度自动化。
以下将通过实施例并参照或按以下附图中的描述来对本发明进行描述。
附固说明


图1是根据本发明的设备的透视剖面图2是该设备内的滑动环形的传送装置的透视图。
图3是用于本发明设备中的在关闭位置带有盖的夹管器的透视图4是图3中所示夹管器的侧-现图。
图5是在打开位置带有盖的夹管器的透视图6是图5中所示夹管器的侧视图。
图7是在其上分布有多个夹管器的环形的传送装置的透视图； 图8是一排设置于环形的传送装置上的夹管器之上的分布管的透视图； 图9示出了一排插入到在本发明环形的传送装置上设置的夹管器之内 的管中的分布管。
图IO是处于第一种布局的设置在夹管器之上的分布管的透视图；以及 图11是图IO的分布管和夹管器处于第二布局种时的透视图。
具体实施例方式
参见图1~9，提供了用于处理生物材料的设备IO，其具有外壳12，在 外壳12内设置有环形的传送装置14，该环形的传送装置14经调整可接受 数个夹管器16。外壳12容纳有可使环形的传送装置14在离心机转鼓20 内旋转的离心分离机构18。环形的传送装置14可滑动地安装在可滑动托 盘22上，通过该可滑动托盘22可正确地;改置环形的传送装置14。在外壳 12的外侧提供了 一对聚碳酸酯的半透明门24，从而进入设备10的内部， 并允许才乘作者看到工作中的"i殳备。在外壳12的外部还提供了一试剂门26， 可通过其补充试剂/辐射瓶(未示出)以及根据需要进行维护。
环形的传送装置14另外还具有一中心手柄28，用以在需要时在实验室
周围转移环形的传送装置以及轻松地将环形的传送装置放置到可滑动的
托盘22上。环形的传送装置14另外还具有多个呈径向配置的翅片30，这 样每对平行的翅片形成一定位组件，从而夹管器16可正确地置于其上。 图中示出的翅片30具有三个结构件32，其有助于对翅片提供强度。翅片 还可采取的形状是它们可由位于夹管器16任何一侧的两个v-型定位组件 34接受。与翅片30 —样，v-型定位组件34也含有数个结构件36以增加 它们的强度。
夹管器16具有一外壳38，该外壳38有4个可容纳一处理管42的开孔。 夹管器外壳38具有两个互补的"蛤壳式"盖44，其由弹簧加载从而可处 于关闭位置(如图3和4所示)。在每个互补盖的端部有突出部46,其被 用作打开盖的一种方式从而可进入夹管器16的内部。连同定位组件48, 突出部48也突出于夹管器外壳38的外部，该定位组件48不仅用于在对 管42进行处理时正确放置夹管器16,而且还用于稳定夹管器16。另外， 每个夹管器16也具有一开口 40用于接收一管42，且当互补盖44处于关 闭位置时，即边缘70, 71密封住开口 42的边缘72时，每个开口均为自 持的，并将各个管分隔开来。从而降低了管之间的交叉污染，并且当管发 生破裂时，可将装置内的液体除去并置入新的管，而无需再次取样。
设备10也具有多个处理臂50，它们除连接至废弃物管道等(未示出) 之外，还连接至试剂和/或处理液体(也未示出)。各处理臂50均具有两根 管52， 54，其中之一被用于分布试剂等，而另一根被用于除去多余的试剂 或从处理管42内盛放的生物样品中除去流体。处理臂的排列可使得复数 次分布管和废弃物移除管52， 54可在单一操作中处理多个处理管42。处 理臂50在垂直平面56内的运动4吏得能够借由互补盖44上的突出部46压 住两4产形件60的倾斜表面58来推开弹簧加载的互补盖，从而进入到夹管 器16内部。随后，当处理臂50提升时，随着伊形件60平滑地与夹管器 16上的突出部46的接触脱离，互补盖44自动关闭。并且，在铲形件60 的基部有一槽口 62，当铲形件60位于互补盖44的突出部46之间时，该 槽口 62正确地定位夹管器外壳38的定位组件48。或者，在需要时，各处 理臂均用作分布特定的试剂或除去废弃材料。
使用当中，该设备被用于处理特定生物样品在细胞遗传学分析的中间
处理步骤中的生物材料的细胞悬浮液。然而，该设备也可用于其他生物研 究领域，在这些领域中使用液体试剂来处理生物样品。设备10可根据其 构型而可以是自立式的或安装在实验台上或位于通风橱里。尽管在图中没 有示出，该设备额外还具有通过管道从设备底部输送至顶部的真空泵和
HEPA过滤器，以除去和处理任何可由试剂和/或处理步骤中遗漏的可能有 害的烟雾。如前面所述，该设备另外包括数个位于试剂门26后的试剂/废 弃物容器(未示出)，这些容器向处理臂50的分布和移动管52, 54提供 适合的试剂以及用于存放废弃材料的容器。
试剂容纳于试剂容器(未示出)内，并将连接至适合的泵的供应管插 入于容器中，在需要时，泵进一步向分布管尖部提供试剂。蠕动泵也是 通过电子控制装置进行电子控制的。还提供了废弃物容器以接受来自清除 管中的废弃材料，这些清除管也连接至适合的泵并由电子控制单元控制。
由于环形的传送装置14可从设备中拆除，其通常由实验室技师在外壳 12的外部通过将已含有特定样品的处理管42置于夹管器16的开口 40内 而加载。为了打开夹管器，两个手柄47被挤压到一起，使得两个互补盖 44打开。除了处理管(其仅以某些取向插到环形的传送装置上)的每个位 置之外，对环形的传送装置14上的每一个位置均加以编号，这样技师就 可精确地知道哪个样品与哪个处理管相对应。或者，可向各夹管器16提 供易于用外部装置读取的条形码，或者设备10本身可进行对单个和/或批 量样品的正确识别。也可使用RFID来确保正确的样品位置等。在环形的 传送装置14完全(或部分)加载了夹管器16后，将其放置在可滑动托盘 22上。如上面已讨论过的，该可滑动托盘22具有定位装置，通过该装置 环形的传送装置仅可以特定方式插入，从而设备10分辨出每个夹管器16 的精确位置。
当环形的传送装置14位于设备内时，生物样品根据特定的实验方案进 行处理，该实验方案将受由用户定义的计算机控制(未示出)。因此，使 用该i殳备可对诸如试剂培养时间，离心分离速度和时间，搅动和试剂序列 等参数进行定义并加以实施。这样， 一旦设备加载了环形的传送装置，则 可由设备的操作者启动实验方案，而所有的处理步骤均由该设备顺次自动 进行。
在生物样品的处理过程中，环形的传送装置14可绕由一把手28限定 的轴旋转，这样每一个处理臂50均可处理容纳于特定夹管器16的处理管 42内的生物样品。在实践操作中，处理臂50可根据其是否需要进入夹管 器16而在垂直轴56内运动。
当处理臂50朝夹管器16向下运动时，突出部46压住两伊形件60的 倾斜表面58，推开将互补盖压在一起的弹簧机构(未示出)，从而将互补 盖44打开。位于伊形件60末端的槽口 62靠夹管器外壳38的定位组件48 进行正确定位，其起到在处理步骤中稳定夹管器16的作用。然而，由于 v-型定位组件34和翅片30的排列关系，发生轻微移动是允许的。这样， 试剂可通过分布管54进行分布，或废弃流体通过废弃物管56从处理管42 中吸出废弃材料而除去。如果需要，可通过移动伊形件60或用其他装置 直接或间接地接触夹管器16而对夹管器产生搅动。当生物样品进入相关 处理步骤时，处理臂会自动升高，4产形件会脱离与互补盖44的突出部46 的接触，从而弹簧将使盖子合到一起，而夹管器基本上被关闭。
当生物材料的处理步骤中包括离心分离步骤时，可将环形的传送装置 14降低到离心机转鼓20内，从而启动离心分离机构18以施力于夹管器 16。或者也可以使用摘取臂46来从环形的传送装置14上移除夹管器16， 这样夹管器可被直接加栽到离心分离机构18中。该摘取臂46具有两个爪 66,均在其中具有开口以接受单个夹管器16的定位组件48,从而每个夹 管器均可独立地从环形的传送装置14上取下并加载到离心分离机构18 上。每个夹管器16均具有一个v-型件34,其可接受位于离心分离机中的 圓柱状突出物。当离心分离机开始旋转时，夹管器16可突起运动从而确 保处于水平位置。当旋转结束后，夹管器16恢复到垂直位置。可滑动托 盘22额外提供一用于离心分离机构的"盖"，以保护实验室技师。然而， 当离心分离机构18位于钢鼓20内时，在自持的装置中盖是不需要的。在 离心分离步骤之后，使用摘取臂46将各夹管器16放回到环形的传送装置 14的正确位置，并根据需要完成进一步的处理步骤。
在一可替代的实施方式中，处理臂50具有一对转动杆80， 82,它们通 过弹簧84， 86偏置于关闭结构(图10)。杆80， 82分别由一对位于"蛤 壳式"盖44上的柄88, 90和88', 90、妄受。在垂直平面92内向下移动臂50
可进入到夹管器16的内部杆80, 82与柄88, 90和88', 90'进4亍啮合， 并且一旦克服了使盖44保持在一起的弹簧84, 86和弹簧机构(未示出) 的偏压，则杆80, 82转到它们的打开位置(图11),并推开弹簧加载的盖 44。
如图中所示，环形的传送装置14可含有12个夹管器16，每个夹管器 16中可放置4个样品，因而在任何给定时间可处理72个样品。实际上， 在放置于离心分离机构内的多个夹管器受到相关的离心力的同时，其他的 的夹管器可进行试剂步骤。实际上，如果需要，夹管器16也可在离心分 离机构18内直接被处理。
由于夹管器，特别是互补盖44的构造，处理管42自持于夹管器外壳 38内，这就进一步减少了对实验室技师发生溅漏等危险。对本领域技术人 员而言，显然在离心分离期间通常样品管会裂开，导致装置在彻底清洁前 无法使用，但如果处理管42在夹管器16内破裂，则设备10将处于其自 身的固定器中，从而不会受到这种溅漏的影响。
处理管42可以是定制的尺寸，或也可以是目前用于实验室环境内的标 准管尺寸。尽管须仔细地正确称量离心分离机构18的重量，但如果需要 的话，夹管器外壳38可以调整成接受不同尺寸和形状的处理管42。另外， 处理臂50和/或摘取臂64可连接至碰撞探测系统，从而在臂未正确置于相 对于夹管器处时，该系统将向实验室技师报告错误，且装置将停止运转以 防止任何损害的产生。设备的内部环境例如湿度和温度也可经控制而使得 每个生物样品均以相同的方式和在最佳条件下被处理。环形的传送装置可 在设备内通过马尔特机构间歇传动轮而旋转，或者通过任何现有技术中显 而易见的机构而旋转。处理臂，优选那些在每次相应的离心分离步骤后抽 吸试剂的臂也可升高、旋转和降低，从而进入在线清洗站而清洗试剂管和 载管器尖，以维持各细胞培养物的完整性和消除可能的"遗留物"或顺次 处理的管中培养物之间的交叉污染，清洗材料中的物质根据在处理中各具 体阶段采用的试剂而改变。
该设备是通过在电子控制设备内编制的程序来控制的，在需要时刻对 该电子控制设备进行重新编程，且该电子控制设备可具有多个可选择的实 验方案。使用者可在进行成批处理前通过连接至电子控制单元的键盘(未
示出)输入他们自己的实验方案。或者，该电子控制单元可通过一界面而 连接至计算机，从而对设备进行重新编程。在向设备加载了数个待处理的 样品后，由开始运行选择的实验方案(通过在连接至电子控制单元的键盘
(未示出)上选择)来启动处理。在完成的实验方案被应用于每个样品， 机器自动停止，如果需要，可对实验室技师发出提示。
如前面已说明的，该设备将通常用于处理细胞遗传学分析中使用的生 物样品，因此其中使用的试剂可包括秋水仙碱溶液、低渗溶液和固定剂， 例如曱醇和乙酸的混合物)。由于这些试剂的储存寿命相对较短(其通常 需要在使用前混合)，因此如果需要的话，该设备也可提供在处理臂50对 各种试剂进行混合。
在本申请中，该设备被用在细胞周期中的细胞周期中期停顿阶段的悬 浮细胞培养物的制备中。常见的用于细胞遗传学分析中的细胞包括那些衍 生自纤维原、胎盘细胞中胚层和羊水细胞、血液、骨髓、淋巴结核和固体 肺瘤组织的细胞。本实验方法被用于在将这些细胞固定在栽片上以及对染
色体内的结构特征进行突出处理前制备细胞培养物(例如对染色体进行G-带显示的实验方法)。该设备基本上是防漏的，此外主要的逻辑和控制电 路以及大多数传动器都位于与液体分离的隔间内，从而提供了 一可靠的设 备。
权利要求
1.一种用于处理生物材料的设备，其包括一在其上具有多个样品接受区的托盘，各样品接受区基本封闭在一夹持装置内，该设备还安装有至少一个液体运载组件，用于向样品接受区提供液体和/或从样品接受区除去液体，该托盘和液体运载组件之间可相互移动，从而将顺序的样品接受区移入与液体运载组件一致的方向。
2. 权利要求1的设备，其中该设备进一步包含离心分离机，以对一个或多个样品接受区进行离心分离。
3. 权利要求1或2的设备，其中该托盘能够相对于该液体运载组件转动。
4. 前述任一项权利要求中的设备，其中该样品接受区包括管。
5. 前述任一项权利要求中的设备，其中该夹持装置包括夹管器。
6. 前述任一项权利要求中的设备，其中该夹持装置包括具有一位于其 上的开口的容器，其中在相对于该开口的位置有关闭装置用于选择性地打 开和关闭该容器。
7. 权利要求6的设备，其中可通过该设备或手动地开动该关闭装置， 以进行选择性打开和关闭该容器。
8. 权利要求6或7的设备，其中该关闭装置包括两个互补的盖，它们 偏置于关闭位置。
9. 权利要求8的设备，其中通过位于该互补的盖上的突出部被移开而 将容器打开。
10. 权利要求2~9中任一项的设备，其中该夹持装置经调整而接受于 4乇盘和/或离心分离才几上。
11. 前述任一项权利要求中的设备，其中在该托盘上具有一个或多个接 受结构，用于接受一个或多个夹持装置。
12. 权利要求ll的设备，其中该接受结构放射状地分布在托盘表面。
13. 权利要求2~12中任一项的设备，其中该托盘被用作离心分离机的 托盘。
14. 权利要求2~12中任一项的设备，其中该设备进一步包含用于将一 个或多个夹持装置从托盘移至离心分离机的运转装置。
15. 权利要求14设备，其中该运转装置包括摘取臂。
16. 权利要求2~15中任一项的设备，其中该设备进一步包括容纳离心 分离机的碗状物。
17. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备进一步包括可滑动盖在 其上接受该托盘。
18. 权利要求2~17中任一项的设备，其中该可滑动盖被用作离心分离 机的盖。
19. 前述任一项权利要求中的设备，其中该液体运载组件包含多个能够 分布试剂和/或从一个或多个位于一个或多个样品接受区内的样品中除去 废弃物的管。
20. 权利要求19的设备，其中提供第一管用于分布试剂，以及第二管 用于除去废弃物。
21. 权利要求19或20的设备，其中该液体运载组件进一步包含启动装 置，用于打开互补盖从而进入位于夹持装置内的样品接受区。
22. 权利要求21的设备，其中该启动装置包括一个或多个能够在与互 补盖的管接触时将互补盖上的突出部移开的矛状体。
23. 前述任一项权利要求中的设备，其中该液体运载组件相对样品接受 区，在基本垂直的平面内运动。
24. 权利要求21~23中任一项的设备，其中夹持装置的容器具有一个 或多个位于其上的地形特征，用于与托盘和/或离心分离机和/或液体运载 组件的启动装置进行正啮合。
25. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备进一步包括包括用于摇 动样品接受区的装置。
26. 前述任一项权利要求中的设备，其中托盘通过马尔特机构间歇传动 轮进行旋转。
27. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备容纳于基本上是密封的 外壳中。
28. 前述任一项权利要求中的设备，其中该外壳连接至抽气和/或过滤装置。
29. 前述任一项权利要求中的设备，其中该样品接受区和/或夹持装置 在其上设置有识别装置。
30. 权利要求29的设备，其中该识别装置包括条形码、点码或射频。
31. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备进一步包含传感器，用 于探测样品的存在和/或确认样品。
32. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备进一步包含传感器，用 于探测处理的生物材料的性质。
33. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备进一步包括空气调节装置。
34. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备进一步包括浊度监控 器，用于评价样品的浊度。
35. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备进一步包括小球监控器 来评估小球内材料的量，以用于在一定量的试剂中得到最佳的再悬浮。
36. 前述任一项权利要求中的设备，其中电子控制单元/中央处理单元 控制着该设备的组件。
37. 权利要求35或36的设备，其中该传感器将信息传递到该单元。
38. 权利要求35 ~ 37中任一项的设备，其中该控制单元可与打印机和/ 或计算机连接。
39. 前迷任一项权利要求中的设备，其中该设备被用于处理细胞遗传分 析中使用的生物材料。
40. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备用于制备在载片上染色 体的展开前对细胞培养物进行处理。
41. 前述任一项权利要求中的设备，其中该设备可操作地连接至用于制 备在载片上染色体的展开的装置。
42. 任一项权利要求中的参考附图并实质进行描述的装置。
43. 权利要求21的设备，其中该启动装置包括一个或多个杆，当该一 个或多个杆与该互补盖接触时，可移动该互补盖开将它们分开。
全文摘要
本发明涉及一种用于处理生物材料的设备，其包括一在其上具有多个样品接受区的托盘，各样品接受区基本封闭在一个夹持装置内，该设备还安装有至少一个液体运载组件，用于向样品接受区提供液体和/或从样品接受区除去液体，该托盘和液体运载组件之间可相互移动，从而将顺序的样品接受区移向与液体运载组件一致的方向。本发明特别适用于处理用于细胞遗传学分析的生物材料(特别是细胞悬浮液)。
文档编号C12M1/26GK101365780SQ200680049064
公开日2009年2月11日 申请日期2006年10月26日 优先权日2005年10月26日
发明者劳伦斯·卡尔·克里斯 申请人:吉耐尔基因方案解决有限公司