自动检定处理方法和系统

文档序号:555351 发布日期:2021-05-14 浏览:6次 >En<

阅读说明:本技术 自动检定处理方法和系统 (Automatic verification processing method and system ) 是由 桑丽芸 陈�光 刘强 布莱恩·魏 于 2019-10-06 设计创作,主要内容包括:公开了自动检定处理系统和方法的实施例。在一个示例中,自动检定系统包括试管支架,检定处理管,磁体和控制器。试管支架具有多个试管支臂,每个试管支臂被构造成支承试管,试管支架被驱动旋转。检定处理管具有右臂和左臂,该右臂具有用于接收从试管支架的试管支臂之一所支承试管转移的试剂的开口,检定处理管被驱动旋转。磁体被驱动垂直移动。控制器被配置为控制试管支架,检定处理管和磁体的协调运动,以执行检定处理次序。(Embodiments of an automated certification processing system and method are disclosed. In one example, an automated verification system includes a test tube holder, a verification process tube, a magnet, and a controller. The cuvette holder has a plurality of cuvette arms, each of which is configured to support a cuvette, the cuvette holder being driven to rotate. The assay processing tube has a right arm with an opening for receiving reagent transferred from a cuvette supported by one of the cuvette arms of the cuvette holder and a left arm, the assay processing tube being driven in rotation. The magnet is driven to move vertically. The controller is configured to control coordinated movement of the test tube holder, the assay process tube, and the magnet to perform an assay process sequence.)

自动检定处理方法和系统

对相关申请的交叉引用

本申请要求2018年10月8日提交的美国临时申请No.62/742,889的优先权的权益,其全部内容通过引用合并于此。

背景技术

本公开的实施例涉及自动检定处理系统和方法。

检定是实验室医学、药理学、环境生物学和分子生物学中的一种调查或分析程序,用于定性评估或定量测量目标实体(分析物)的存在、数量或功能活性。从工业到路边或现场的各种规模的场景下,检定已成为现代医学、环境、制药、法医和许多其他业务的常规组成部分。手动执行检定程序不仅劳动强度大,而且容易出错。自动检定具有许多优势,包括较低的人工成本、高生产率和高精度。

发明内容

本文公开了自动检定处理系统和方法的实施方案。

在一个示例中,自动检定系统包括试管支架、检定处理管、磁体和控制器。试管支架具有多个试管支臂。每个试管支臂被构造成支承试管。试管支架被驱动旋转。检定处理管具有右臂和左臂。右臂具有开口,该开口用于接收从支承在试管支架的试管支臂之一中的试管转移的试剂。驱动检定处理管旋转。磁体被驱动垂直移动。控制器被配置为控制试管支架,检定处理管和磁体的协调运动,以执行检定处理次序。

在另一个示例中,一种自动检定处理系统包括预先配置的形状的检定处理管组件,磁体组件和控制器。检定处理管组件包括多个检定处理管。每个检定处理管包括具有用于接收试剂的开口的右臂和具有开口的左臂。驱动检定处理管组件旋转。磁体组件包括支承在磁体支架上的多个磁体。磁体的数量对应于检定处理管的数量。磁体组件被驱动以垂直移动。控制器被配置为控制检定处理管组件和磁体组件的协调运动以执行检定处理次序。

在另一示例中,一种自动试剂传送系统包括试管支架,在试管支架上方的一组或多组分配器以及一个控制器。试管支架具有多个试管支臂。每个试管支臂被构造成支承一组多个试管。试管支架被驱动旋转。每组分配器的分配器数量与每组试管中的试管数量相同。控制器被配置为控制试管支架和分配器的协调运动,以实现试管支架和分配器之间的协调。

在又一个示例中,自动检定系统包括具有预先配置的形状的检定处理管组件、试管支架、磁体组件和控制器。检定处理管组件包括多个检定处理管。每个检定处理管包括具有用于接收试剂的开口的右臂和具有开口的左臂。驱动检定处理管组件旋转。试管支架具有多个臂。每个臂被构造成支承一组多个试管。每组试管中的试管的数量对应于检定处理管组件的检定处理管的数量。试管支架被驱动旋转。磁体组件包括支承在磁体支架上的多个磁体。磁体的数量对应于检定处理管的数量。磁体组件被驱动以垂直移动。控制器被配置为控制检定处理管组件,试管支架和磁体组件的协调运动,以执行检定处理次序。

在又一个示例中,自动检定系统包括具有预先配置的形状的检定处理管组件、试剂盒组件、磁体组件和控制器。检定处理管组件包括一个或多个检定处理管。试剂盒组件具有一个或多个流体通道。每个流体通道被配置成容纳液体、干燥或冻干形式的特定试剂。试剂盒组件连接到检定处理管组件。每个检定处理管在中心位置具有反应室、附着在反应室一端的废液室以及附着在另一端的测量室。每个流体通道均具有试剂出口,反应室可通过该试剂出口从流体通道或直接从用户的移液器或其他来源接收试剂。驱动检定处理管组件旋转。磁体组件包括支承在磁体支架上的多个磁体。磁体的数量对应于检定处理管的数量。磁体组件被驱动以垂直移动。控制器被配置为控制检定处理管组件,试剂盒组件和磁体组件的协调运动,以执行检定处理次序。

在不同的示例中,公开了一种用于自动检定处理的方法。从试管转移的具有第一试剂和磁珠的第一溶液由处于直立位置的U形检定处理管接收。该U形检定处理管具有:右臂,其具有用于接收具有第一试剂和磁珠的第一溶液的开口;以及左臂,其具有开口。在预定的角度范围内以特定的转速来回旋转U形检定处理管,并混合试剂和磁珠。将磁体从下部位置移动到靠近U形检定处理管内部的磁珠的上部位置。将U形检定处理管顺时针旋转,直到接触排液平台。磁珠在磁体顶部附近的U形检定处理管中集中,带有未结合的第一试剂的第一溶液从U形检定处理管中流出。将U形检定处理管逆时针旋转回到直立位置。磁体从上方移回下方。带有从试管转移来的第二试剂的第二溶液被U形检定处理管接收。磁体从下部位置移动到靠近U形检定处理管内的磁珠的上部位置。U形检定处理管被逆时针旋转。

在另一个不同的例子中,公开了一种用于自动分配试剂和混合的方法。来自第一分配器的第一试剂被支承在试管支架中的多个试管中的第一试管接收。第一试管包含第一溶液。试管支架逆时针旋转至第一试剂和第一溶液的混合物从第一试管流出进入接收管且第二试管准备从第一分配器接收第一试剂的位置。第二试管包含第二溶液。来自第一分配器的第一试剂被第二试管接收。试管支架逆时针旋转至第一试剂和第二溶液的混合物从第二试管流入接收管的位置。将试管支架顺时针旋转至第三试管准备好从第二分配器接收第二试剂的位置。第三试管是空的或盛有第三种溶液。来自第二分配器的第二试剂被第三试管接收。试管支架逆时针旋转至第二试剂或第二试剂与第三溶液的混合物从第三试管流入接收管的位置。

附图说明

并入本文并形成说明书一部分的附图示出了本公开的实施例,并且与说明书一起进一步用于解释本公开的原理,并使相关领域的技术人员能够制造和使用本公开。

图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性自动检定系统的示意图。

图2a示出了根据本公开的一些实施例的示例性试管支架的示意图,其中试管未插入其中。

图2b示出了根据本公开的一些实施例的示例性试管支架的示意图,其中试管插入其中。

图3-11示出了根据本公开的各种实施例的各种示例性检定处理步骤。

图12示出了根据本公开的各种实施例的示例性自动检定处理系统的主要部件的立体图。

图13示出了根据本公开的各种实施例的图12的示例性自动检定处理系统的主要部件的主视图。

图14示出了图12的自动检定处理系统经由协调的磁体运动和检定处理管旋转的一组典型动作,该检定处理管具有附接的电极。

图15示出了图12的自动检定处理系统经由协调的磁体运动和检定处理管旋转的另一组典型动作,该检定处理管具有不同的形状并且没有附接电极。

图16示出了示例性自动试剂转移系统的主要部件,其根据本公开的各种实施例的立体图和部件分解图。

图17示出了图16的自动试剂传送系统的一组典型动作,包括将溶液分配到试管中以及从试管中倒出溶液。

图18示出了根据本公开的各种实施例的示例性自动检定系统的主要部件的立体图,该自动检定系统是图12所示的自动检定处理系统和图16中所示的自动化试剂转移系统的组合。

图19示出了根据本公开的各种实施例的图18的示例性自动检定系统的主要部件的主视图。

图20示出了根据本公开的各种实施例的用于自动检定处理的示例性方法的流程图。

图21示出了根据本公开的各种实施例的用于自动试剂分配和混合的示例性方法的流程图。

图22示出了根据本公开的一些实施例的另一示例性自动检定系统的立体图。

图23示出了根据本公开的各种实施例的图22的示例性自动检定系统的主要部件的侧视图。

图24示出了根据本公开的各种实施例的用于自动检定处理的示例性方法的流程图。

图25示出了根据本公开的各种实施例的用于自动检定处理和测量的示例性方法的流程图。

将参考附图描述本公开的实施例。

具体实施方式

尽管讨论了特定的配置和布置,但是应当理解,这仅是出于说明的目的。相关领域的技术人员将认识到,在不脱离本公开的精神和范围的情况下,可以使用其他配置和布置。对于相关领域的技术人员将显而易见的是,本公开内容还可以用于多种其他应用中。

注意,说明书中对“一个实施例”、“一种实施例”、“示例实施例”、“一些实施例”等的引用指示所描述的实施例可以包括特定的特征,结构或特性。但是每个实施例都不一定包括特定的特征、结构或特性。而且,这样的短语不一定指代相同的实施例。此外,当结合实施例描述特定特征,结构或特性时,无论是否明确描述,结合其他实施例来影响这种特征,结构或特性在本领域技术人员的知识范围内。

通常,可以至少部分地根据上下文的使用来理解术语。例如,本文所使用的术语“一个或多个”至少部分地取决于上下文,可以用于以单数形式描述任何特征,结构或特性,或可用于从多个意义上描述特征,结构或特征的组合。类似地,诸如“一”、“一个”或“该”之类的术语可以再次理解为传达单数用法或传达复数用法,至少部分地取决于上下文。另外,术语“基于”可以理解为不一定旨在传达一组排他的因素,并且可以代替地至少部分地取决于上下文而允许存在不一定必须明确描述的其他因素。

根据本公开的各种实施例使用自行设计的组件和机器人技术来自动化(从样品直接到结果)检定流程,包括分析物捕获、标记、洗涤和检测。与其他替代方案(例如,微流体技术、声学技术)相比,机器人技术将更易于实施和调试,并且具有生产成本效益。在一些实施方式中,本文公开的系统包括自动化的磁检定子系统,其利用反应容器的顺时针(和逆时针)旋转以及磁体的协调线性运动来操纵磁珠(MB)和其他试剂。自动化的磁检定子系统可以实现自动试剂混合、温育、磁分离、电化学反应和测量。在一些实施方案中,本文公开的系统包括自动化试剂处理子系统,该子系统利用分配器和反应管的顺时针(和/或逆时针)旋转来顺序地混合和倾析试剂。本文公开的系统和方法可以用于不同的应用中,例如在生物技术、生物化学和生物医学领域。

图1示出了根据本公开的一些实施例的示例性自动检定系统100的主要部件的示意图。自动检定系统100可以包括试管支架110、检定处理管120、磁体130和控制器140。

试管支架110具有以120度分开的三个臂112、114、116。每个臂112、114、116可分别支承试管1、2、3(也参见图2)。诸如步进电机这样的电机(未示出)可以与试管支架110联接并且可以使其自由旋转。附加臂可以具有不同的构造,例如,相邻臂之间的不同角度。

在一些实施例中,检定处理管120是U形管。即,检定处理管120具有形成为大致U形的右臂122和左臂124。U形可以是对称的也可以是不对称的。检定处理管120的右臂122是排液臂,其具有对角开口121。通过该开口,排液臂122可以在上部区域接收从试管1、2、3转移的试剂。诸如丝网印刷电极(SPE)125的电极可以固定到左臂124的开口123。SPE 125可以经由诸如长带电缆155之类的电缆连接至印刷电路板(PCB)150。诸如步进电机(未示出)的电机可以与检定处理管120联接并且可以使其自由旋转。

磁体130可以安装在矩形条(未示出)上,该矩形条可以由诸如步进电机(未示出)之类的电机驱动从下部位置P1竖直地移动到上部位置P2。

在一些实施例中,控制器140被配置为控制试管支架110,检定处理管120和磁体130的协调运动,以执行检定处理次序。控制器140可以是例如与相应的外围电路一起使用以控制步进电机的步进驱动器芯片。可以对微控制器进行编程以协调所有自动化次序。

图2a示出了其中未插入试管的示例性试管支架110的示意图,而图2b示出了其中插入有试管1、2、3的示例性试管支架110的示意图。

图3-11示出了各种示例性检定处理步骤。如图3所示,在初始状态,磁体130处于最低位置P1。根据一些实施例,检定处理管120、试管支架110和三个试管1、2、3被预先安装。如图3所示,可以将检定处理管120和试管支架110的旋转角度预先锁定。用户可以使用移液管将样品直接添加至检定处理管120。添加样本并释放预锁定后,以下所有步骤均可自动执行。

可以通过控制步进电机来实现自动检定,该步进电机垂直驱动磁体130,并旋转检定处理管120和试管支架110。

自动检定系统100可以执行各种检定流程。作为示例,将演示其在自动磁电子传感(iMES)检定流程中的用法。iMES检定包括分析物捕获、标记、洗涤和检测步骤。首先,试管1包含磁珠(MB)并被密封;试管2中含有浓缩的(或冻干的)抗体,并被密封。试管3是空的并且没有密封。在将磁珠和抗体分别转移到检定处理管120之前,可以使用来自分配器的稀释缓冲液来稀释。

在分析物捕获步骤中,分配器(图3,分配器未示出)将缓冲液分配到试管1中以稀释磁珠。在稀释/混合试管1之后,缓慢旋转试管支架110,直到试管1接触检定处理管120(图4)。试管支架110可以敲击检定处理管120一次或多次,以使试管1中的大部分试剂可以挣脱表面张力并转移到检定处理管120中。该步骤将磁珠从试管1转移到检定处理管120,并且磁珠可以捕获样品中的分析物。为了达到更好的捕获效果,检定处理管120可以以特定的旋转速度(例如在240RPM和90RPM之间交替)在预定的角度范围内(例如大约10-30度)来回旋转,以帮助将磁珠与样品混合。

在标记步骤中,将试管支架110旋转到如图5所示的位置,并且分配器(未示出)将缓冲液分配到试管2中。该缓冲液稀释试管2中的抗体。

在稀释/混合试管2之后,缓慢旋转试管支架110,直到试管2接触检定处理管120(图6)。试管支架110可以敲击检定处理管120一次或多次,使得可以挣脱试管2中的大部分试剂的表面张力并将其转移到检定处理管120中。该步骤将抗体从试管2转移到检定处理管120。检定处理管120中的分析物可以用抗体标记。为了获得更好的标记结果,检定处理管120可以以特定的旋转速度在预定的角度范围内来回旋转以促进混合。

标记后可以执行一次或多次磁洗。在洗涤步骤之前,磁珠可以被磁体130吸附以避免损失。这通过磁体130和检定处理管120的协调运动来实现。当检定处理管120接触排液平台160时,其旋转可以停止(见图7)。磁珠可以集中在磁体130的顶部附近的检定处理管120中。在该排液过程中,具有未结合试剂的溶液可以流出检定处理管120。排液平台160上的吸收性材料可以进一步帮助排液。一旦排液完成,检定处理管120和磁体130可以返回其原始位置。根据情况,可以通过重复执行图5、6和7中所示的步骤将洗涤步骤重复多次。

为了启动检测步骤,可以将电子介体,例如TMB(3,3',5,5'-四甲基联苯胺)分配到空试管3(图8)。类似于先前的转移步骤,将试管3旋转到如图9所示的位置,然后将TMB转移到检定处理管120(图10)。

然后可以将检定处理管120逆时针旋转直到SPE 125变为水平(见图11)。同时,将磁体130升高到上部位置并将磁珠吸引聚集到工作电极上。由还原-氧化反应产生的电流可以自动测量。

尽管使用iMES检定流程描述了如何使用本自动化系统,但是可以定制自动化步骤以支持其他次序。分析物捕获,标记,洗涤和检测步骤的不同组合可以实现类似的从样品直接到结果的自动化。

图12-19示出了示例性的自动检定处理系统,自动化的试剂转移系统和示例性的自动检定系统,其是自动检定处理系统和自动化的试剂转移系统的组合。这些系统利用反应容器的顺时针和逆时针旋转以及磁体的协调线性运动来操纵磁珠(MB)和其他试剂。这些系统可以实现试剂的自动混合,温育,磁分离,电化学反应和测量等。本发明可以用于不同的应用中,特别是在生物技术,生物化学和生物医学领域。

图12-13示出了示例性自动检定处理系统200的主要部件,其包括检定处理管组件220、磁体组件230和排液平台260。检定处理管组件220可以具有多个检定处理管(图12所示的八个)。每个检定处理管可以包括:右臂222,其具有用于接收试剂和倾析溶液的对角开口221;以及左臂224,其具有开口223。诸如SPE的电极225可以固定到左臂224的开口223。通过对角开口221,右臂222可以从分配器或直接从用户的移液管或其他来源接收试剂。检定处理管组件由步进电机(未示出)驱动以旋转。检定处理管组件可以具有特殊的形状(图12显示为U形,但其他形状,例如V、N、W、L、C等也可以)。

磁体组件230可以包括支承在磁体支架235上的多个磁体。磁体的数量(图12中的八个)对应于检定处理管的数量。磁体组件230由步进电机(未示出)驱动以垂直移动。

图12示出了沿轴线方向的臂和磁体的八个副本,但是其他数量的副本,例如2、16等也是可能的。

步进驱动器芯片可与相应的外围电路一起使用,以控制步进电机。可以对微控制器进行编程以协调所有自动化次序。

作为示例,将描述自动检定处理系统在测序样品制备以及自动清理和片断大小选择中的应用。对于此应用,不使用SPE,而使用另一支检定处理管,其左臂与右臂对称(见图15)。该应用程序可以包括以下步骤:

1、在检定处理管中添加结合了磁珠的结合缓冲液(图15,第1步)。

2、将DNA样品转移到检定处理管中,并将其与磁珠和结合缓冲液混合。

3、在室温下温育10分钟,以特定的旋转速度在预定角度范围内来回旋转。

4、升高磁体,并用磁体收集磁珠。顺时针旋转检定处理管以倾析未结合的试剂(图15,步骤1-2-3-4)。倾析后恢复检定处理管(图15,步骤4-5-6-7)。

5、加入洗涤溶液(补充乙醇)。通过在特定角度范围内的预定角度范围内来回旋转进行混合,并通过磁体收集磁珠。当溶液澄清后,再次升高磁体,然后旋转试管以倾倒洗涤液(图15,步骤1-2-3-4-5-6-7)。

6、重复步骤5。

7、在最后的洗涤步骤中,将检定处理管在倾析位置(图15,步骤4)再保持两分钟,以排出残留的洗涤液。

8、逆时针旋转试管至试剂加载位置(图15,步骤4-5-6-7),在室温下风干磁珠5分钟,或直到在检定处理管的管壁上没有洗涤液的液滴为止。

9、添加洗脱缓冲液。

10、通过在特定的转速下在预定的角度范围内用电机来回旋转检定处理管来进行混合。

11、升高磁体(图15,步骤7-8)以收集磁珠。逆时针旋转检定处理管(图15,步骤8-9-10),将不含磁珠的洗脱液转移到存储管(未显示)中。

作为另一个例子,将描述本发明的系统和方法在自动负隔离(细胞消耗)中的应用。

对于此应用程序,不使用SPE。检定处理管预先包装有特定于要消耗的靶细胞的定制磁珠。该应用程序可以包括以下步骤:

1、将异质细胞混合物添加到检定处理管的右臂,以与磁珠混合(图15,步骤1)。

2、在室温下温育15分钟,以特定的旋转速度在预定角度范围内来回旋转。要消耗的靶细胞可以与磁珠结合。

3、升高磁体,并用磁体收集磁珠/细胞。

4、溶液澄清后,逆时针旋转检定处理管,以通过左臂开口将未结合的细胞倾析到新的接收管(未显示)中(图15,步骤8-9-10)。

作为又一个例子,将描述本发明的系统和方法在靶细胞的阳性分离和裂解中的应用。

对于此应用程序,不使用SPE。检定处理管预先包装有针对靶细胞的定制磁珠。该应用程序可以包括以下步骤:

1、将异质细胞混合物添加到检定处理管的右臂,以与磁珠混合(图15,步骤1)。

2、在室温下温育15分钟,以特定的旋转速度在预定角度范围内来回旋转。

3、升高磁体并用磁体收集磁珠。顺时针旋转检定处理管以倾析未结合的细胞和溶液(图15,步骤1-2-3-4)。倾析后恢复检定处理管(图15,步骤4-5-6-7)。

4、将洗涤溶液添加到检定处理管的右臂。通过间歇性的管摇动进行混合,并通过磁体收集磁珠。溶液澄清后,再次升高磁体,然后顺时针旋转检定处理管以倒出洗涤液(图15,步骤1-2-3-4-5-6-7)。

5、向检定处理管的右臂添加裂解缓冲液。通过间歇性的管摇动进行混合,并通过磁体收集磁珠。溶液澄清后,与磁体同时逆时针旋转检定处理管(图15,步骤8-9-10)。这样可以将没有磁珠的细胞裂解液通过左臂开口转移到新的接收管(未显示)中。

图16示出了示例性自动试剂传送系统300的主要部件,该系统可以包括具有多个试管支臂(图16所示的120度分开的三个臂312、314、316)的试管支架310。试管支架310上方的一组或多组分配器370。每个试管支臂312、314、316被构造成支承一组多个试管315(图16所示的八个)。试管支架310由步进电机(未示出)驱动以旋转。每组分配器370具有与每组试管315中相同数量的分配器(如图16所示的八个)。

自动试剂转移系统300可以利用分配器370和试管315的多个顺时针或逆时针旋转来顺序地混合和倒出试剂。如图16所示,试管支架310具有三个臂,并且每个臂可以支承八个试管。可以采用具有不同配置的附加臂。

步进驱动器芯片可以与相应的外围电路一起使用,以控制步进电机。试管支架310可以旋转并以一定角度停止,以使特定的分配器组恰好在特定的试管组上方。

作为示例,将描述自动试剂传送系统在顺序地自动混合多种试剂中的应用。在许多类型的应用中,不同的试剂需要分开存放,只有在实验之前才能混合在一起。自动化的试剂传输系统可以自动进行多种试剂的顺序混合或稀释。

例如,试管1中含有溶液A,并处于如图17的步骤1所示的角度;试管2中盛有溶液B,试管3为空。左侧的分配器配置为分配溶液C。右侧的分配器配置为分配溶液D。

首先,左侧的分配器将溶液C分配到试管1中,并与溶液A混合(图17,步骤1);然后,将试管1逆时针旋转至如图17步骤2所示的角度。混合物A+C被转移到最初装有试剂R的新接收管(未显示)中。

随后,将试管2顺时针旋转至如图17步骤3所示的角度。然后,左侧的分配器将溶液C分配到试管2中,并与溶液B混合。然后将试管2逆时针旋转至如图17步骤4所示的角度。混合物B+C流出试管2,并在接收管(未示出)中与试剂混合。

类似地,将试管3顺时针旋转至如图17的步骤5所示的角度。然后,右组分配器将溶液D分配到试管3中。然后,将试管3逆时针旋转至如图17步骤6所示的角度。溶液D从试管3流出,并与未图示的接收管内的试剂混合。

在最后一步,接收管中装有溶液R+A+B+C+D。

可以针对不同的混合和稀释方案配置以上工作流程。

图18和19示出了示例性自动检定系统400的主要部件,该系统是图12所示的自动检定处理系统200和图16所示的自动化试剂转移系统300的组合。

如图所示,自动检定系统400可以包括具有多个检定处理管的检定处理管组件420,具有用于支承多个检定管的多个臂的试管支架410、磁体组件430、排液平台460、试管支架410上方的一组或多组分配器470。

最初,磁体组件430处于最低位置。用户可以使用移液器将样品直接添加到试管中。添加样本后,以下所有步骤将自动执行。通过控制步进电机来实现自动检定,该步进电机驱动磁体组件430垂直移动,并旋转检定处理管组件420和试管支架410。

自动检定系统400可以执行各种检定流程。作为示例,将演示其在iMES检定流程中的用法。如上所述,iMES检定可以包括分析物捕获,标记,洗涤和检测步骤。首先,试管1包含磁珠(MB)并被密封;试管2中含有浓缩的(或冻干的)抗体,并被密封。试管3是空的并且没有密封。在将磁珠和抗体分别转移到检定处理管组件420之前,可以使用来自分配器的稀释缓冲液稀释磁珠和抗体。

在分析物捕获步骤中,检定处理管组件220处于如图14步骤1所示的角度,并且试管支架310处于如图17步骤1所示的角度。分配器将缓冲液分配到试管1中以稀释磁珠。

在稀释/混合试管1之后,将试管支架310逆时针缓慢旋转(图17,步骤2),以使试管1中的试剂能够挣脱表面张力并流入检定处理管的右臂开口中。该步骤将磁珠从试管1转移到检定处理管,并且磁珠可以捕获样品中的分析物。为了达到更好的捕获效果,检定处理管可以在特定的旋转速度(例如240RPM和90RPM之间交替)下在预定的角度范围(例如10-30度左右)内来回旋转,以帮助将磁珠与样品混合。

在标记步骤中,将试管支架310顺时针旋转至如图17步骤3所示的角度,分配器将缓冲液分配到试管2中。该分配稀释了试管2中的抗体。

稀释/混合试管2之后,将试管支架310逆时针缓慢旋转(图17,步骤4),以便试管2中的试剂可以挣脱表面张力并流入检定处理管的右臂开口。该步骤将抗体从试管2转移到检定处理管。检定处理管中的分析物可以用抗体标记。为了获得更好的标记结果,检定处理管可以在预定的角度范围内以特定的转速来回旋转,以促进混合。

标记后可进行一次或多次磁洗。在洗涤步骤之前,磁珠可以被磁体吸附以避免损失。该洗涤步骤是通过磁体和检定处理管的协调运动(图14,步骤1-2-3-4)实现的。当检定处理管接触到排液平台260时,其顺时针旋转停止(图14,第4步)。磁珠可以集中在磁体顶部附近的检定处理管中。在排液过程中,未结合试剂的溶液将从检定处理管中流出。排液平台上的吸收性材料可以进一步帮助排液。一旦排液完成,检定处理管和磁体将返回(图14,步骤4-5-6-7)至其原始位置。在洗涤周期结束时,试管支架310将缓冲液从分配器转移到检定处理管中(图17,步骤3-4和图14,步骤7)。

根据情况,通过重复图14,步骤1-2-3-4-5-6-7和图17,步骤3-4中所示的步骤,可以将洗涤步骤重复多次。

为了启动检测步骤,可以将TMB分配到空试管3中(图17,步骤5)。TMB是从其他分配器集中分配的。然后,将试管3逆时针旋转至图17所示的位置,步骤6,并将TMB转移至检定处理管。

然后可以将检定处理管逆时针旋转,直到SPE变为水平(参见图14,步骤7-8-9-10-11)。同时,可以将磁体升高到较高位置,以将磁珠集中到工作电极上。由还原-氧化反应产生的电流可以自动测量。

尽管使用iMES检定流程描述了如何使用自动化系统,但是可以定制自动化步骤以支持其他顺序。可以通过分析物捕获、标记、洗涤和检测步骤的不同组合来实现类似的从样品直接到结果的自动化。

图20示出了根据本公开的各种实施例的用于自动检定处理的示例性方法500的流程图。在步骤502中,处于直立位置的U形检定处理管可以接收从试管转移的具有第一试剂和磁珠的第一溶液。U形检定处理管可以在预定的角度范围内以特定的转速来回旋转,以促进混合。该U形检定处理管具有:右臂,其具有用于接收具有第一试剂和磁珠的第一溶液的开口;以及左臂,其具有开口。诸如丝网印刷电极的电极可以附接到左臂的开口。U形检定处理管可以是对称的或不对称的。

在步骤504中,可以将磁体从下部位置移动到靠近U形检定处理管内部的磁珠的上部位置。在步骤506中,将U形检定处理管顺时针旋转直到接触排液平台。磁珠集中在磁体顶部附近的U形检定处理管中,带有未结合的第一试剂的第一溶液可以从U形检定处理管中流出。

在步骤508中,可以在步骤510中将U形检定处理管逆时针旋转回到竖直位置,并且可以将磁体从上部位置移动回到下部位置。

在步骤512中,U形检定处理管可以接收从试管转移来的具有第二试剂的第二溶液,并且在步骤514中,磁体可以从下部位置移动到靠近内部磁珠的上部位置。U型检定处理管。在步骤516中,将U形检定处理管逆时针旋转,直到第一溶液从左臂的开口中流出,其间磁珠被磁体吸附于U形检定处理管中,或者直到电极变为水平为止时被磁体吸附在电极上。U形检定处理管和磁体均可以由控制器控制的电机驱动。

图21示出了根据本公开的各种实施例的用于自动试剂分配和混合的示例性方法600的流程图。在步骤602中,被支承在试管支架中的多个试管中的包含第一溶液的第一试管可以从第一分配器接收第一试剂。在步骤604中,可将管支架逆时针旋转至第一试剂和第一溶液的混合物从第一试管流出进入接收管且第二试管准备从第一分配器接收第一试剂的位置,第二试管可容纳第二溶液。

在步骤606中,第二试管可以从第一分配器接收第一试剂。在步骤608中,可以将管架逆时针旋转至第一试剂和第二溶液的混合物从第二试管流入接收管的位置。

在步骤610中,可将试管支架顺时针旋转至一个位置,在该位置处可以是空的或容纳第三溶液的第三试管准备好从第二分配器接收第二试剂。

在步骤612中,第三试管可以从第二分配器接收第二试剂。在步骤614中,可以将管架逆时针旋转至第二试剂或第二试剂与第三溶液的混合物从第三试管流入接收管的位置。

可以重复上述步骤以获得多种试剂和多种溶液的混合物。

应当理解,执行本文披露的公开时,一些步骤可以是可选的。此外,某些步骤可以同时执行,或以与图20和21所示顺序不同的顺序执行。

图22-23示出了另一示例性自动检定处理系统,自动化试剂转移系统以及示例性自动检定系统,其是自动检定处理系统和自动化试剂转移系统的组合。这些系统利用反应容器的顺时针和逆时针旋转以及磁体的协调线性运动来操纵磁珠(MB)和其他试剂。这些系统可以实现试剂的自动混合、温育、磁分离、电化学反应和测量等。本发明可以用于不同的应用中,尤其是在生物技术、生物化学和生物医学领域。

图22-23示出了示例性自动检定系统700的主要部件,其包括试剂盒组件701,预配置形状的检定处理管组件702,磁体组件708和电极组件703。检定处理管组件702可以具有多个检定处理管(图22中的八个)。每个检定处理管可以包括处于中心位置的反应室705,附接到反应室705的一端的废物室704和附接到反应室705的另一端的测量室706。反应室705用于接收试剂并且还倾倒溶液到废物室704或测量室706中。电极组件703,例如SPE,可以固定到测量室706。试剂盒组件701具有多个流体通道。每个流体通道被配置成容纳液体、干燥或冻干形式的特定试剂。试剂盒组件701连接到检定处理管组件702。每个流体通道具有试剂出口707。通过试剂出口707,反应室705可以从流体通道或直接从使用者的移液管或其他来源接收试剂。磁体组件708包括支承在磁体支架上的多个磁体。磁体的数量对应于检定处理管的数量。磁体组件708可以由步进电机(未示出)驱动以垂直移动。检定处理管组件702由步进电机(未示出)驱动以旋转。检定处理管组件可以具有特殊的形状(图22显示为U形,但其他形状(例如V、N、W、L、C等)也是可能的)。控制器可以被配置为控制检定处理管组件702,试剂盒组件701和磁体组件708的协调运动,以执行检定处理次序。

图24示出了根据本公开的各种实施例的用于自动检定处理800的示例性方法的流程图。在步骤802中,从试剂盒转移的具有第一试剂和磁珠的第一溶液被处于直立位置的U形检定处理管接收。在步骤804中,可以在预定的角度范围内以特定的旋转速度在预定的角度范围内来回旋转U形检定处理管,以促进混合。U形检定处理管具有反应室,该反应室具有用于接收具有第一试剂(例如,磁珠)的第一溶液的开口。在步骤806中,将磁体从下部位置移动到靠近U形检定处理管的上部位置。在步骤808中,将U形检定处理管逆时针旋转以将试剂排入废物室中。磁珠在磁体附近的U形检定处理管中集中,带有未结合的第一试剂的第一溶液从U形检定处理管中流出。在步骤810中,将U形检定处理管顺时针旋转回到直立位置。在步骤812中,将磁体从上部位置移回到下部位置。在步骤814中,从试管转移的具有第二试剂的第二溶液被U形检定处理管接收。

图25示出了根据本公开的各种实施例的用于自动检定处理和测量的示例性方法900的流程图。在步骤902中,从试剂盒转移来的具有测量试剂的溶液被处于直立位置的U形检定处理管接收。U形检定处理管具有反应室,该反应室具有开口,用于接收含有测量试剂(例如,TMB)的溶液。在步骤904中,将U形检定处理管在预定的角度范围内以特定的转速来回旋转,并且将反应室内的试剂混合。在步骤906中,在混合之后,将U形检定处理管顺时针旋转以将试剂转移到测量室中。在步骤908中,将磁体移动到靠近测量室的位置。磁珠被磁体集中吸附在测量室中的工作电极上。在步骤910,开始测量。

根据本公开的一个方面,一种自动检定系统包括具有多个试管支臂的试管支架。每个试管支臂被构造成支承试管,并且试管支架被驱动旋转。自动检定系统还包括具有右臂和左臂的检定处理管。右臂具有开口,该开口用于接收从支承在试管支架的试管支臂之一中的试管转移的试剂。驱动检定处理管旋转。自动检定系统还包括被驱动以垂直移动的磁体和被配置为控制试管支架,检定处理管和磁体的协调运动以执行检定处理次序的控制器。

在一些实施例中,试管支架具有三个以120度分开的试管支臂。在一些实施例中,检定处理管具有U形形状。

在一些实施例中,检定处理管的左臂具有可以安装电极的开口。在一些实施例中,电极是丝网印刷电极。根据一些实施例,丝网印刷电极经由电缆连接到电路板。

在一些实施例中,磁体可在下部位置和上部位置之间垂直移动。

在一些实施例中,试管支架,检定处理管和磁体分别由控制器控制的电机驱动。在一些实施例中,磁体被支承在磁体支架上,该磁体支架由控制器控制的电机驱动。

在一些实施例中,自动检定系统包括用于在排液过程中去除试剂的排液平台。在一些实施例中,排液平台具有沉积在排液平台的表面上的吸收材料。

根据本公开的另一方面,一种自动检定处理系统包括预先配置的形状的检定处理管组件。检定处理管组件包括多个检定处理管。每个检定处理管包括具有用于接收试剂的开口的右臂和具有开口的左臂。驱动检定处理管组件旋转。自动检定处理系统还包括磁体组件,该磁体组件包括支承在磁体支架上的多个磁体。多个磁体对应于多个检定处理管,并且驱动磁体组件以使其垂直移动。该自动检定处理系统还包括控制器,该控制器被配置为控制检定处理管组件和磁体组件的协调运动以执行检定处理次序。

在一些实施例中,检定处理管组件的预先配置的形状是U形、V形、N形、W形、L形或C形之一。

在一些实施例中,基于不同的检定处理过程来选择检定处理管组件的预先配置的形状。

在一些实施例中,检定处理管组件的预先配置的形状是U形。在一些实施例中,U形是对称的。在一些实施例中,U形是不对称的。

在一些实施例中,检定处理管组件具有1至16个检定处理管,并且磁体组件具有与检定处理管的数量相对应的磁体。在一些实施例中,检定处理管组件具有8个检定处理管,并且磁体组件具有8个相应的磁体。

在一些实施方案中,电极附接到每个检定处理管的左臂的开口。在一些实施例中,电极是丝网印刷电极。在一些实施例中,丝网印刷的电极经由电缆连接至电路板。

在一些实施例中,磁体组件可在下部位置和上部位置之间垂直移动。

在一些实施例中,检定处理管组件和磁体组件均由控制器控制的电机驱动。

在一些实施例中,自动检定处理系统还包括用于在排液过程中去除试剂的排液平台。在一些实施例中,排液平台具有沉积在排液平台的表面上的吸收材料。

根据本公开的又一方面,一种自动化的试剂传送系统包括具有多个试管支臂的试管支架。每个试管支臂构造成支承一组多个试管,并且驱动试管支架旋转。自动化试剂转移系统还包括位于试管支架上方的一组或多组分配器。每组分配器具有与每组试管中的多个试管相同数量的分配器。自动化试剂转移系统还包括控制器,该控制器构造成控制试管支架和分配器的协调运动,以实现试管支架和分配器之间的协调。

在一些实施例中,试管支架具有以120度分开的三个臂。

在一些实施例中,每个臂被配置成将支承1至16个试管。在一些实施例中,每组分配器具有在1至16个分配器,其对应于由试管支架的每个臂支承的试管的数量。在一些实施例中,每个臂被配置为容纳8个试管,并且每组分配器具有8个分配器。

在一些实施例中,一组或多组分配器包括沿水平方向布置的多组分配器。

在一些实施例中,试管支架和一组或多组分配器均由控制器控制的电机驱动。

根据本公开的又一方面,一种自动检定系统包括具有预先配置的形状的检定处理管组件。检定处理管组件包括多个检定处理管。每个检定处理管包括具有用于接收试剂的开口的右臂和具有开口的左臂,并且检定处理管组件被驱动旋转。自动检定系统还包括具有多个臂的试管支架。每个臂被构造成支承一组多个试管,并且每组试管中的多个试管对应于检定处理管组件的多个检定处理管。试管支架被驱动旋转。自动检定系统还包括磁体组件,该磁体组件包括支承在磁体支架上的多个磁体。多个磁体对应于多个检定处理管,并且驱动磁体组件以使其垂直移动。自动检定系统还包括配置为控制检定处理管组件,试管支架和磁体组件的协调运动以执行检定处理次序的控制器。

在一些实施例中,自动检定系统还包括在试管支架上方的一组或多组分配器。每组分配器具有与每组试管中的多个试管相同数量的分配器。

在一些实施例中,检定处理管组件的预先配置的形状是U形、V形、N形、W形、L形或C形之一。在一些实施例中,基于不同的检定处理过程来选择检定处理管组件的预先配置的形状。

在一些实施例中,检定处理管组件的预先配置的形状是U形。在一些实施例中,U形是对称的。在一些实施例中,U形是不对称的。

在一些实施例中,检定处理管组件具有1至16个检定处理管,并且磁体组件具有与检定处理管的数量相对应的磁体。在一些实施例中,检定处理管组件具有8个检定处理管,并且磁体组件具有8个相应的磁体。

在一些实施方案中,电极附接到每个检定处理管的左臂的开口。在一些实施例中,电极是丝网印刷电极。在一些实施例中,丝网印刷的电极经由电缆连接至电路板。

在一些实施例中,磁体组件可在下部位置和上部位置之间垂直移动。

在一些实施例中,检定处理管组件、试管支架和磁体组件均由控制器控制的电机驱动。

在一些实施例中,自动检定系统还包括用于在排液过程中去除试剂的排液平台。在一些实施例中,排液平台具有沉积在排液平台的表面上的吸收材料。

在一些实施例中,试管支架具有以120度分开的三个臂。在一些实施例中,每个臂被配置成将支承1至16个试管。在一些实施例中,每组分配器具有1至16个分配器,其对应于由试管支架的每个臂支承的试管的数量。

在一些实施例中,每个臂被配置为容纳8个试管,并且每组分配器具有8个分配器。

在一些实施例中,一组或多组分配器包括沿水平方向布置的多组分配器。

根据本公开的又一方面,一种自动检定系统包括具有预先配置的形状的检定处理管组件、试剂盒组件、磁体组件和控制器。检定处理管组件包括一个或多个检定处理管。试剂盒组件具有一个或多个流体通道。每个流体通道被配置成容纳液体,干燥或冻干形式的特定试剂。试剂盒组件连接到检定处理管组件。每个检定处理管在中心位置具有反应室、附着在反应室一端的废液室以及附着在另一端的测量室。驱动检定处理管组件旋转。磁体组件包括支承在磁体支架上的一个或多个磁体。磁体的数量对应于检定处理管的数量。磁体组件被驱动以垂直移动。控制器被配置为控制检定处理管组件,试剂盒组件和磁体组件的协调运动,以执行检定处理次序。

在一些实施例中,自动检定系统还包括连接到流体通道的一组或多组试剂储器。在一些实施方案中,试剂容器是注射器或泡罩包装。

在一些实施例中,检定处理管组件的预先配置的形状是U形、V形、N形、W形、L形或C形之一。在一些实施例中,基于不同的检定处理过程来选择检定处理管组件的预先配置的形状。在一些实施例中,检定处理管组件的预先配置的形状是U形。在一些实施例中,U形是对称的。在一些实施例中,U形是不对称的。

在一些实施例中,检定处理管组件具有1至16个检定处理管,并且磁体组件具有与检定处理管的数量相对应的磁体。在一些实施例中,检定处理管组件具有8个检定处理管,并且磁体组件具有8个相应的磁体。

在一些实施例中,电极附接到每个检定处理管的测量室。在一些实施例中,电极是丝网印刷电极。在一些实施例中,丝网印刷的电极经由电缆连接至电路板。

在一些实施例中,磁体组件可在下部位置和上部位置之间垂直移动。

在一些实施例中,检定处理管组件,试剂盒和磁体组件均由控制器控制的电机驱动。

在一些实施例中,废物室用于在排液过程中去除试剂。在一些实施例中,废物室具有沉积在废物室中的吸收材料。

根据本公开的不同方面,一种用于自动检定处理的方法包括:通过处于直立位置的U形检定处理管接收从试管转移的具有第一试剂和磁珠的第一溶液。该U形检定处理管具有:右臂,其具有用于接收具有第一试剂和磁珠的第一溶液的开口;以及左臂,其具有开口。用于自动检定处理的方法包括以特定的旋转速度在预定角度范围内来回旋转U形检定处理处理管,将磁体从下部位置移动到靠近U形检定处理管内部的磁珠的上部位置。用于自动检定处理的方法还包括顺时针旋转U形检定处理管,直到被排液平台停止为止。磁珠在磁体顶部附近的U形检定处理管中集中,带有未结合的第一试剂的第一溶液从U形检定处理管中流出。用于自动检定处理的方法还包括:将U形检定处理管逆时针旋转回到直立位置,并将磁体从上部位置移回到下部位置。用于自动检定处理的方法还包括通过U形检定处理管接收从试管转移来的具有第二试剂的第二溶液,将磁体从下部位置移动到靠近U型检定处理管内磁珠的上部位置,并逆时针旋转U型检定处理管。

在一些实施例中,U形检定处理管逆时针旋转,直到第一溶液从左臂的开口流出,并且磁珠被磁体吸附在U形检定处理管中。

在一些实施例中,电极附接到左臂的开口。在一些实施例中,电极是丝网印刷电极。

在一些实施例中,U形检定处理管逆时针旋转直到电极变为水平并且磁珠被磁体吸附在电极上。

在一些实施例中,U形检定处理管是对称的。在一些实施例中,U形检定处理管是不对称的。

在一些实施例中,U形检定处理管和磁体分别由控制器控制的电机驱动。

根据本公开的另一个不同方面,一种用于自动分配试剂和混合的方法包括:通过将多个试管中的第一试管支承在试管支架中,从第一分配器接收第一试剂。第一试管包含第一溶液。用于自动分配和混合试剂的方法还包括:将管架逆时针旋转到第一试剂和第一溶液的混合物从第一试管流出进入接收管且第二试管准备接收来自第一分配器的第一试剂的位置。第二试管包含第二溶液。用于自动试剂分配和混合的方法还包括:通过第二试管从第一分配器接收第一试剂,并使管架逆时针旋转到第一试剂和第二溶液的混合物从第二试管流出进入接收管的位置。用于自动分配和混合试剂的方法还包括:将试管支架顺时针旋转到一个位置,在该位置,第三试管准备从第二个分配器接收第二试剂,并通过第三试管从第二分配器接收第二试剂。第三试管是空的或盛有第三种溶液。用于自动分配试剂和混合试剂的方法还包括:将管架逆时针旋转到第二试剂或第二试剂和第三溶液的混合物从第三试管流出进入接收管的位置。

在一些实施方案中,用于自动试剂分配和混合的方法还包括重复步骤以获得多种试剂和多种溶液的混合物。

特定实施例的前述描述将因此揭示本公开的一般特性,其他人可以通过应用本领域技术范围内的知识,在不背离本公开的一般概念的情况下,容易地修改和/或适应诸如特定实施例的各种应用,而无需过度实验。因此,基于本文提出的教导和指导,这样的修改和修改意图在所公开的实施例的等同形式的含义和范围内。应当理解,本文的措词或术语是出于描述而非限制的目的,使得本说明书的术语或措辞将由本领域技术人员根据教导和指导来解释。

发明内容部分和摘要部分可以阐述发明人所设想的本公开的一个或多个但不是全部示例性实施例,因此,无意于以任何方式限制本公开和所附的权利要求。

本公开的广度和范围不应受到任何上述示例性实施例限制,而应仅根据所附权利要求及其等同概念来限定。

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