用于pcr樣品制備和pcr建立的系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于PCR樣品制備和PCR建立的裝置和方法。本發明有助于實現完全自動的PCR樣品制備和PCR建立。負載裝置與附接到所述負載裝置的多個不同的管保持裝置的組合使得能夠從所述負載裝置上快速更換用于特定化驗的試劑。設置在所述管保持裝置上的顏色代碼可以驗證所執行的化驗的正確性。覆蓋所述負載裝置的未使用的樣品管位置能避免不正確地引入樣品管。所述管保持裝置使得能夠將所有必需的樣品管同時放置到所述負載裝置中或者同時從所述負載裝置移除。本發明還設置了蓋以便同時覆蓋所述負載裝置和所述管保持裝置。此外，通過所述蓋還能實現高溫殺菌。所述蓋可以防止在PCR樣品制備期間跨越運送。另外，本發明還給出了一方面所述PCR樣品制備和PCR建立與另一方面熱循環儀之間的接口數據。在本發明的另一個方面，提供了一種具有化驗專用管保持裝置的系統以及沿著在本申請的若干實施方式中描述的所述吸液路徑執行或實施吸液操作的吸液程序。在此描述的吸液路徑可通過系統1900執行，所述系統1900包括用于PCR樣品制備和PCR建立的裝置。本發明還提供了對應的計算機程序元件。
【專利說明】用于PCR樣品制備和PCR建立的系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及分子診斷。更具體地，本發明涉及用于PCR樣品制備和PCR建立的系統、準備PCR的方法以及用于PCR建立的管保持裝置的用途。
【背景技術】
[0002]聚合酶鏈反應(PCR)使研宄者能夠在相對短的時段內生成大量的特定DNA序列以便進一步分析。目前，在研宄應用中以及在目標分子存在與否的檢測方面一例如在臨床和診斷應用方面，PCR是優選的方法。
[0003]技術進步已經導致能夠進行自動高精度PCR建立的緊湊型臺式儀器的出現。用于PCR建立的機器人液體操縱系統已經實現自動化。進一步，PCR建立之前的過程一例如從待研宄的樣品一例如臨床樣品、環境樣品、用于法醫的材料等提取和凈化核酸材料，也實現了自動化。這些過程的自動化已經導致由實驗人員所引起的成本降低，并且起著避免人為錯誤的作用，所述人為錯誤導致裝置和反應物污染、錯誤吸液步驟和因此導致的錯誤結果等。
[0004]然而，始終存在改進這些方法和裝置的需求，以便消除污染和/或錯誤結果的任何潛在風險以及使現有方法提速從而節省資源和時間。
【發明內容】
[0005]需要提供一種改進的PCR樣品制備方法-例如從待研宄的樣品中提取核酸，和/或需要提供一種改進的PCR建立方法。
[0006]本發明的目的是通過獨立權利要求的主題實現的。本發明的進一步的實施方式和優點記載在從屬權利要求中。
[0007]所描述的實施方式類似地涉及用于PCR樣品制備和PCR建立的系統、準備PCR的方法以及管保持裝置的用途。協同效應可能會因實施方式的不同組合而產生，雖然這些組合并沒有在此后被詳細描述。
[0008]此外，應當指出，本發明的所有涉及方法的實施方式都能夠以本文描述的步驟次序執行。然而，這并不必然是本發明的方法步驟的唯一和必要次序。除非此后有明確的相反描述，所屬領域技術人員可以采用本發明描述的方法步驟的各種不同次序和組合。
[0009]根據本發明的示例性實施方式，提供了用于PCR樣品制備和PCR建立的系統。所述系統包括用于容納管的負載裝置。此后，管通常稱為“樣品管”，表示適用于在制備或建立PCR時盛放液體和/或固體的任何類型的容器。所述負載裝置包括第一容納部分，并且所述第一容納部分至少包括第一容納開口和第二容納開口。此外，所述第一容納開口和所述第二容納開口適于相應地容納樣品管。所述系統進一步包括管保持裝置，所述管保持裝置被附接到所述負載裝置。
[0010]換句話說，所述負載裝置和所述管保持裝置組合地構造，以便于所述管保持裝置附接、固定和/或安裝在或者到所述負載裝置。所述負載裝置與所述管保持裝置之間的附接設置成，使得有助于通過本發明的系統在隨后的PCR中進行全自動PCR建立和PCR樣品制備。為了附接的目的，可以在所述負載裝置和/或所述管保持裝置處設置緊固裝置或附接裝置，例如凸出部、螺紋或協作性接合裝置以便實現期望的附接。這將在此后更詳細地描述。
[0011]所述管保持裝置的設置允許使用者覆蓋所述負載裝置的未使用的管位置(即未使用的容納開口)。所述負載裝置可被例如實施為熱電托架(thermorack)，例如，可以在全自動PCR建立期間使用的熱電托架轉盤(thermorack rotor disk)。此外，所述管保持裝置與所述負載裝置的組合使得可以通過根據本發明可設置在所述管保持裝置處的指示器或編碼元件一例如顏色標簽或顏色指示物來指示化驗專用的反應物類型。所述管保持裝置上的特定編碼元件的使用增加了使用者的便利性并且進一步增加了 PCR過程的可靠性。具體地，設置了自動保險(failsafe)機構，以便使用者將所述樣品管放置到適當位置。換句話說，本發明的系統幫助使用者或裝置將所述樣品管放置到所述負載裝置中的適當位置。另夕卜，所述管保持裝置與所述負載裝置的組合設置有助于同時設置和/或同時移除將被定位在所述負載裝置處的管。這可以很大程度上加速PCR樣品制備和PCR建立過程。
[0012]當所述負載裝置被實施為熱電托架轉子并且管保持裝置被對應地調整時，本發明的負載裝置的覆蓋部分的方面、通過本發明的編碼元件指示的方面以及允許多個樣品管同時放置和移除的方面的前述優點可以尤其在PCR樣品制備和PCR建立期間實現。所述管保持裝置可具有特定化驗所需數量的容納開口，所述容納開口根據特定化驗被定位并且所述容納開口可包括用于將被插入到所述布置中的樣品管的用于特定化驗的編碼元件。
[0013]所述管保持裝置可因此提供將在此后描述的雙重功能。第一，所述管保持裝置可被構造成可移除地附接被用于PCR樣品制備和PCR建立的樣品管，使得插入的樣品管可以通過移動所述管保持裝置而定位和移除。第二，所述管保持裝置可以提供覆蓋功能，因為所述容納開口之間的管保持裝置的區域可有利地用于覆蓋和/或關閉在特定情形中可能不使用的負載裝置的容納開口。
[0014]應當指出，在這個和每個其他示例性實施方式中，所述管保持裝置可包括多個容納開口，并且所述負載裝置也可包括多于兩個的多個容納開口。這提供了具有在各種數量的不同化驗之間選擇的更多可能性的系統，所述不同化驗可以與特定化驗的管保持裝置組合執行。這導致自動系統或使用者有可能采取不同的有利吸液路徑。由于所述負載裝置和所述管保持裝置具有大量的容納開口，因此有助于實現未覆蓋的容納開口的最佳選擇，從而有助于采取從所述容納開口中的樣品管到PCR反應腔室的最佳吸液路徑。這將參照下面的圖1到7更詳細地解釋，其中描述了特定吸液路徑，使得使用者通過將所述負載裝置與特定化驗的管保持裝置組合而獲得容納開口的有利選擇。
[0015]本發明的系統可以提供直接吸液到所述負載裝置的第二容納部分中的優點，在所述第二容納部分中可以設置PCR反應腔室。如果所述負載裝置實施為熱電托架轉子，則有助于通過本發明直接吸液到所述轉子中。這可以從例如圖1得知。此外，通過本發明的系統可以有助于實現例如四個不同化驗的同時提取建立。另外，通過根據本發明的負載裝置和管保持裝置的組合有助于在相同操作中同時提取RNA和DNA。
[0016]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述系統包括一個負載裝置和多個不同的用于特定化驗的管保持裝置。
[0017]本發明的系統可以包括不同管保持裝置的存儲器。
[0018]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置是管保持板。
[0019]如果需要，所述管保持板可被實施為基本圓形形狀。然而，其他形狀例如矩形或正方形可以是所述管保持板的可能的實施方式。此外，所述管保持裝置可以由金屬或合金形成，但是也可以使用聚合物材料或者適于生產這種管保持裝置的其他材料來形成。
[0020]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置至少包括第一容納開口。進一步，所述管保持裝置可被附接到所述負載裝置以便所述管保持裝置的容納開口與所述負載裝置的第一容納開口和第二容納開口中的至少一個對準并且同時覆蓋所述負載裝置的第一和第二容納開口中的另一個。
[0021]因此，在附接的構造中，至少一個容納開口被覆蓋并且一個未被覆蓋。換句話說，該實施方式適于覆蓋、遮蓋和/或掩蓋所述負載裝置的容納開口，所述容納開口根據計劃的化驗和/或根據由自動吸液裝置執行的對應的吸液路徑是不使用的，本發明的該方面將被更詳細地描述。所述負載裝置和所述特定化驗的管保持裝置可被布置在一起，使得所述管保持裝置覆蓋和/或掩蓋所述負載裝置的未使用的容納開口。所述組合進一步幫助所述管保持裝置的容納開口與所述負載裝置的容納開口中的一個對準。由于這種對準，根據特定化驗的樣品管可經由兩個對準的容納開口被放置或插入，并且因此可被放置到所述負載裝置中以便隨后的PCR樣品制備和PCR建立。換句話說，通過將所述管保持裝置附接到所述負載裝置，執行了對所述負載裝置的多個容納開口的選擇。僅所述負載裝置的那些未被所述管保持裝置覆蓋的容納開口將根據當前使用的或期望的化驗而被使用。
[0022]這種選擇提供了對于實驗人員而言改進的可用性并且進一步使PCR樣品制備和PCR建立得以簡化。
[0023]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述系統包括至少一個樣品管，其中所述樣品管可移除地附接到所述管保持裝置的容納開口。
[0024]換句話說，所述系統提供了一種管保持裝置，所述管保持裝置被構造成使得一個或多個樣品管可以通過將所述管保持裝置的開口與所述負載裝置的第一和第二容納開口中的一個對準而借助所述負載裝置和所述管保持裝置被移動和容納。因此，被所述管保持裝置容納、保持的樣品管附接到所述負載裝置和所述管保持裝置，以便可以通過移動所述管保持裝置來移動所述管。通過將所述管保持裝置附接到所述負載裝置，被保持的樣品管被插入到所述負載裝置中。為了將所述樣品管附接到所述管保持裝置，固定或緊固裝置可被設置在所述管保持裝置和/或所述樣品管處。例如，可以通過所述樣品管的軸環狀物與所述管保持裝置的容納開口的周向表面的接合來使用純機械裝置和力。所述容納開口和所述樣品管的嵌套直徑的對應設置或調整可被看作本發明的另一個方面。例如，所述樣品管可被所述管保持裝置容納在所述容納開口中的懸掛位置，例如這可以從圖8得知。然而，還可以通過本發明提供其他緊固和附接方式，例如磁力，以便將所述樣品管附接到所述管保持裝置。作為進一步的實施方式，為了獲得期望的可移除附接(如果需要，所述附接可被再次釋放)，可以使用對應的凸出部或螺紋以便接合所述樣品管和所述管保持裝置。
[0025]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述負載裝置的第一容納部分包括用于容納樣品管的多個第一容納開口，并且所述管保持裝置包括用于容納樣品管的多個第二容納開口。此外，在所述管保持裝置附接在所述負載裝置處的位置，所述負載裝置的容納開口的一部分與所述管保持裝置的對應容納開口對準并且所述負載裝置的容納開口的剩余部分被所述管保持裝置覆蓋。
[0026]該實施方式可以從例如圖1、8和圖13到15的順序容易地得知，其中示出了具有用于三個不同化驗的三個不同管保持板的一個負載裝置。
[0027]根據本發明的另一個示例性實施方式，該系統包括定位成用于第一 PCR化驗的多個第一樣品管，并且包括定位成用于第二 PCR化驗的多個第二樣品管。此外，所述管保持裝置對于每個樣品管包括一個容納開口，使得所有樣品管都通過所述管保持裝置的相應容納開口可移除地附接到所述管保持裝置。
[0028]換句話說，所述管保持裝置提供兩個或多或少分開的部分或區段，通過所述部分或區段用于第一化驗或第一化驗的樣品管與用于第二化驗的樣品管被分隔開。原則上，這可被放大到每組多個PCR化驗，例如用于第三PCR化驗的多個第三樣品管、用于第四PCR化驗的多個第四樣品管、用于第五PCR化驗的多個第五樣品管，等等。該實施方式的范圍將不限于第五PCR化驗的描述，而是可以根據使用者的需要而延伸到更大的數量。因此，通過所述負載裝置的組合以及所述管保持裝置的設計，多個PCR化驗的所有需要的不同樣品管可被同時插入到所述負載裝置中和/或可被同時移除，即從所述負載裝置一次性移除。這可以加速PCR樣品制備和PCR建立的程序。
[0029]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置的容納開口的直徑大于所述樣品管的直徑，并且其中所述管保持裝置的容納開口的直徑小于所述樣品管的軸環狀物的直徑。
[0030]僅通過重力，該實施方式便有助于使所述管由于容納開口的邊緣與所述管的軸環狀物之間的接合而懸掛在所述管保持裝置中。其中，可以通過所述管保持裝置的開口的周向表面提供所述邊緣。根據需要，可以設置額外的邊緣元件以便實現所述管與所述管保持裝置之間的加強接合。關于根據本發明用于PCR樣品制備和PCR建立的容納開口和樣品管的直徑組合的進一步方面將在此后參照圖2描述。
[0031]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置包括用于編碼信息的編碼元件，所述編碼信息是關于所述容納開口的計劃PCR相關目的的。
[0032]編碼元件可以看成是被構造成提供信息一例如機械、光學、電子或磁信息給使用者或裝置的系統元件，所述信息是關于特定化驗的管保持裝置的相應容納開口的。這種信息可以通過本發明的系統的機械、光學、電子或磁讀取裝置例如顏色代碼掃描儀來檢測。另夕卜，可以設置縮略語作為所述管保持裝置的容納開口處的編碼元件。編碼元件可以例如是機械樣式，例如，在容納開口處或圍繞所述容納開口的不同形狀的線。這可以從例如圖1或2得知。編碼元件還可以是可被電子讀取的芯片或者可以是顏色代碼例如有色表面。進一步，文本或縮略語可用于指示使用者，哪個樣品須被定位在相應容納開口處。
[0033]所述系統可以提供允許識別編碼元件和/或允許讀取信息的感測技術。通過執行例如所述管保持裝置上的顏色代碼與多個樣品管上的顏色代碼之間的顏色比對，可以基于所述顏色比對選擇正確的樣品管。隨后，所選擇的樣品管可被插入到具有與編碼元件相同顏色的對應容納開口中。
[0034]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置在每個容納開口處包括編碼元件以便指示哪種物質將通過所述樣品管被放置在所述相應容納開口中。
[0035]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述編碼元件是顏色代碼。
[0036]所述顏色代碼還可以被看成是所述管保持裝置上指示所述管保持裝置的每個位置的(即每個容納開口的)反應物類型的標簽。所述管保持裝置的該實施方式可以防止將管錯誤地放置到錯誤的位置。例如，所述顏色代碼可被圍繞容納開口設置為顏色編碼環。通過所述編碼元件指示的PCR相關目的可以例如是“水”、“正控制”、“引物和探針混合(PPM) ”、“提取控制引物和探針混合(EC PPM) ”、“量化標準(QS) ”。然而，在不偏離本發明的范圍的情況下還可以使用其他標識。除了顏色代碼，在所述管保持裝置的每個容納開口處還可以包括縮略語。
[0037]根據本發明的另一個示例性實施方式，顏色代碼是所述管保持裝置的有色表面，并且其中所述有色表面靠近相應容納開口或者在相應容納開口處。該實施方式可以例如從下面的圖1和9得知。
[0038]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述負載裝置是PCR熱電托架。
[0039]所述PCR熱電托架可以在已經通過本發明的系統執行了 PCR樣品制備和PCR建立之后被插入到熱循環儀中。如可以從圖17得知的，已經在PCR建立過程期間制備的PCR反應腔室可以通過所述負載裝置直接插入到薄片密封裝置中。通過本發明的負載裝置，還有助于快速和直接地插入到熱循環儀-特別是PCR熱循環儀中或者插入到高壓滅菌裝置(autoclaving device)中。
[0040]根據另一個示例性實施方式，所述負載裝置和所述管保持裝置都具有圓形形狀。
[0041]因此，PCR反應腔室的圓形布置可以圍繞所述負載裝置放置，以便有助于從所述圓形形狀的負載裝置的中心部分朝向所述負載裝置的周向區域吸液并且吸液到定位在該周向區域的PCR反應腔室中。
[0042]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述負載裝置包括用于容納多個PCR反應腔室的第二容納部分。
[0043]用于PCR反應物的這些反應腔室可以從例如圖1、5、8和13得知。這些PCR反應腔室還可以被根據本發明的系統所包括。PCR建立可被執行為使得通過將必須的反應物從所述樣品管吸取到所述PCR反應腔室中來將期望的液體組合設置到所述PCR反應腔室內。所述管保持裝置與所述負載裝置的組合允許最佳的吸液路徑，這將例如參照下面的圖5和7更詳細地解釋。作為進一步的實施方式，所述第二容納部分可以是圍繞所述負載裝置的第一容納部分的周向部分。這可以從例如圖1得知。
[0044]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置沿第一平面水平擴張，其中所述第一平面具有圓形形狀并且覆蓋所述負載裝置的圓形區域，除了所述負載裝置的至少一個容納開口(所述至少一個容納開口與所述管保持裝置的容納開口中的一個對準)。
[0045]原則上，多個對準的容納開口和多個覆蓋的容納開口可以通過將根據本發明的管保持裝置與負載裝置的附接來實現。由此開始，所屬領域技術人員清楚地知道怎樣構造所述管保持裝置的幾何形狀以便覆蓋所述負載裝置的特定容納開口，而同時釋放、放開或打開其他容納開口以便能夠容納樣品管。
[0046]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置包括用于被使用者抓握的把手。所述把手有助于將所述管保持裝置插入到所述負載裝置中和/或從所述負載裝置移除。
[0047]為了便于和/或加速完全自動的PCR樣品制備和PCR建立，本發明提供了特定化驗的管保持裝置的自動更換。抓握單元可被構造成更換若干用于特定化驗的管保持裝置并且將它們與所使用的負載裝置相應地接合和脫開。本發明的系統可包括不同管保持裝置的存儲器。
[0048]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置包括第一 PCR化驗的第一表面區段，并且包括第二 PCR化驗的第二表面。所述第一表面區段包括多個容納開口，并且所述第二表面區段包括多個容納開口。其中，所述第一容納開口和所述第二容納開口，如前面限定的，應當被理解為被本實施方式的第一和第二表面區段所包括。換句話說，所述管保持裝置提供兩個分開的區域，其中每個區域都提供樣品管，所述樣品管是為特定化驗提供所有反應物所必須的。
[0049]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述第一表面區段包括指示容納開口的第一顏色的至少一個顏色代碼，并且所述第二表面區段包括指示容納開口的顏色代碼的至少一個顏色代碼，其中所述第一和所述第二顏色是相同的。總體而言，如在此描述的，所述第一和第二區段可包括編碼元件。
[0050]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置的第一和第二 PCR化驗區段以從下面群組中選擇的幾何方式相對于彼此布置，所述群組包括:所述第一區段是圓的第一區段并且所述第二區段是圓的第二區段；所述第一和第二區段通過直線或通過曲線在圓形管保持裝置上被劃分，所述曲線穿過所述圓形管保持裝置的中心；所述第一和所述第二區段的容納開口相對于所述管保持裝置的中心點對稱；以及它們的任意組合。
[0051]例如，所述兩個區段之間的直線劃分可以從圖1得知，而所述第一與所述第二區段之間的曲線劃分可以從例如圖2和圖11得知。如例如圖5中所示的特定化驗的容納開口分布的點對稱分布可以提供改進吸液路徑的可能性，這將參照圖5更詳細地描述。
[0052]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置的每個容納開口用顏色代碼標記。
[0053]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置包括將所述管保持裝置可釋放地附接到所述負載裝置的至少一個附接裝置。
[0054]例如使用磁力或螺紋的附接裝置可被視為在該示例性實施方式的范圍內。
[0055]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述附接裝置被構造成將被插入到所述負載裝置的容納開口中以便穩定所述管保持裝置在所述負載裝置處的附接。
[0056]在另一個更具體的實施方式中，所述附接裝置可被看作穩定凸出元件。可以根據該示例性實施方式將所述負載裝置處的對應的接合凹部例如容納開口與所述凸出元件接入口 ο
[0057]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述系統包括蓋，所述蓋被構造成同時覆蓋所述負載裝置和所述管保持裝置。
[0058]根據甚至更具體的實施方式，具有所述蓋的系統可被高壓滅菌并且易于被凈化。因此，該實施方式給出了具有蓋的高壓滅菌系統、負載裝置和管保持裝置。所述蓋可以是光學透明的或光學不透明的。所述蓋可以防止在本發明的系統中PCR樣品制備過程期間發生跨越傳送。
[0059]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述蓋具有基本上圓形的形狀并且與所述管保持裝置的形狀和/或所述負載裝置的形狀匹配。
[0060]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述系統包括掃描儀，其中所述掃描儀被構造成掃描從下屬群組中選擇的至少一個元件，所述群組包括:洗脫板(elut1n plate)、提取反應物、化驗反應物、樣品管和它們的任意組合。所述掃描儀被構造成傳輸掃描數據到運算單元。
[0061]所述掃描儀可被實施為例如具有把手的掃描儀。具體地，所述掃描儀可被構造成掃描用于運輸信息的條碼。因此樣品信息可被所述掃描儀經由例如條碼掃描收集并且可被傳輸到運算單元。所述運算單元可以生成用于PCR熱循環儀的熱循環儀可讀數據格式的數據。這可進一步加速整個PCR程序并且可導致對于使用者的高生產率系統。
[0062]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述系統可包括運算單元，所述運算單元被構造成生成熱循環儀可讀數據格式的樣品信息。
[0063]因此，本發明還提供了一方面用于PCR樣品制備和PCR建立的系統與另一方面所述熱循環儀之間的接口數據。
[0064]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述系統包括熱循環儀，其中所述熱循環儀和所述運算單元彼此通訊。所述熱循環儀被構造成在被容納的PCR反應腔室中基于從所述運算單元接收到的熱循環儀可讀數據格式的樣品信息自動地執行PCR。
[0065]其中，可以根據本發明的該實施方式來使用所述熱循環儀與所述運算單元之間的無線或有線通訊。因此，本發明可提供完全自動的系統來提供PCR樣品制備、PCR建立以及執行完整的PCR。
[0066]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置根據所述容納開口的幾何分布被構造成對應于特定化驗。
[0067]根據另一個示例性實施方式，所述系統包括第一管保持裝置和第二管保持裝置，其中所述管保持裝置被構造成分別用于特定化驗，并且其中，就所述容納開口的分布而言，所述第一管保持裝置的相應構造不同于所述第二管保持裝置。
[0068]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述第一容納部分居中地定位在所述負載裝置處。此外，所述負載裝置適于在定位在所述第一容納部分的中心位置的外部或外面的第二容納部分處容納PCR反應腔室。此外，所述管保持裝置根據所述容納開口的幾何分布被構造成對應于特定化驗，以便有助于實現從具有包含特定濃度目標分子的樣品管的編碼元件的容納開口進入所述第二容納部分的直線吸液路徑。此外，該實施方式有助于吸液路徑僅跨越所述負載裝置的被覆蓋的容納開口。
[0069]可以從下面的圖7得知，所述管保持裝置的容納開口的這種布置有助于使用從所述容納開口朝向所述管保持裝置的周向區域的直的吸液路徑，由此僅跨越下面放置的負載裝置的被覆蓋部分。圖7中由虛線箭頭指示了吸液路徑。這可進一步增加用本發明的系統執行PCR樣品制備和PCR建立的安全水平。一旦選擇了如圖7所示的吸液路徑，所述負載裝置的未使用且被覆蓋的開口在吸液過程期間不會被污染。
[0070]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置包括多個容納開口，在所述多個容納開口處分別指示將容納含有特定濃度目標分子的樣品管。至少對于所述多個容納開口的一部分是這樣的。所述容納開口的位置被構造成使得所述管保持裝置的中心區域與所述管保持裝置邊緣區域之間的路徑從低濃度到高濃度跨越下述容納開口:在所述容納開口處指示將容納具有特定濃度目標分子的樣品管。
[0071]在本發明的上下文中，術語“邊緣區域”不應當被理解為必須包括邊緣。“邊緣區域”還可被理解為周邊區域或邊界區域。
[0072]對于本發明的該實施方式和每個其他實施方式，這種指示可以通過如本發明描述的編碼元件、縮略語或顏色代碼做出。該示例性實施方式將參照圖5的實施方式更詳細地描述。該實施方式還可以在PCR建立過程期間有利地減少本發明的系統的表面區段的污染風險。
[0073]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置包括第一容納開口，在所述第一容納開口處指示將容納具有第一濃度目標分子的樣品管。所述管保持裝置包括第二容納開口，在所述第二容納開口處指示將容納具有第二濃度目標分子的樣品管。此外，所述第一和第二容納開口相對于彼此定位成，使得有助于實現從所述管保持裝置的中心區域到邊緣區域的直線吸液路徑，所述路徑從低到高濃度穿過所述第一和第二容納開口。
[0074]因此，在本發明的進一步的示例性實施方式中，第一管保持裝置被從所述負載裝置移除并且被第二負載裝置替換以便實施具有不同需求的另一個PCR建立。因此，在本發明的該實施方式和每個其他示例性實施方式中，所述負載裝置可以與多個不同的管保持裝置組合。
[0075]根據本發明的另一個示例性實施方式，提供了一種制備PCR的方法。所述方法包括提供負載裝置、提供管保持裝置以及將所述管保持裝置附接到所述負載裝置的步驟。此夕卜，所述負載裝置構造成容納用于建立PCR的樣品管并且所述負載裝置包括第一容納部分。所述第一容納部分至少包括第一和第二容納開口，其中所述第一容納開口和所述第二容納開口適于相應地容納樣品管。
[0076]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置至少包括第一容納開口。該實施方式的方法進一步包括將所述管保持裝置的容納開口與所述負載裝置的第一容納開口和第二容納開口中的一個對準并且因此同時覆蓋所述第一和第二容納開口中的另一個的步驟。本發明給出的方法通過將所述管保持裝置附接到所述負載裝置而有助于覆蓋未使用的容納部分。進一步，所述方法可以通過例如有色標簽或通過其他顏色指示物來指示特定化驗的反應物類型。將所述管保持裝置與所述負載裝置組合使得能夠同時放置樣品管并且使得能夠從所述負載裝置同時移除樣品管尤其是所有使用過的管。
[0077]根據本發明的另一個示例性實施方式，該方法進一步包括將樣品管可移除地附接到所述管保持裝置以及通過將所述管保持裝置附接到所述負載裝置來將所述樣品管插入到所述負載裝置的容納開口中的步驟。
[0078]換句話說，管保持裝置的容納開口的空間分布與所述負載裝置的容納開口的空間分布適配并且基于所述管保持板專用的化驗的需求。附接步驟可由使用者或由自動裝置完成。
[0079]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法進一步包括通過抓握所述管保持裝置并且將所述管保持裝置從所述負載裝置移除來將所述管保持裝置和由所述負載裝置容納的樣品管從所述負載裝置同時分開的步驟。
[0080]換句話說，所述負載裝置內使用過的所有樣品管可以通過抓握所述管保持裝置并且將它從所述負載裝置移開而一起移除。因此，本發明提供了改進的自動放置動作。
[0081]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括通過抓握所述管保持裝置和從所述負載裝置移除所述管保持裝置來從所述負載裝置同時移除用于第一 PCR化驗的多個第一樣品管以及用于第二 PCR化驗的多個第二樣品管的步驟。
[0082]該實施方式強調了本發明的方法的高生產能力，因為多個PCR化驗可以同時制備并且所有需要的樣品管可以一起移除。該實施方式不限于第一和第二 PCR化驗而是可以延伸到更大量的PCR化驗。
[0083]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括在將所述管保持裝置附接到所述負載裝置期間將所述管保持裝置的穩定凸出元件插入到所述負載裝置的容納開口中的步驟。
[0084]為了穩定所述管保持裝置在所述負載裝置處的附接和/或緊固，可以使用穩定凸出元件。作為一般性標記，應當指出，可以提供一般性附接裝置，在將所述管保持裝置附接到所述負載裝置期間所述一般性附接裝置經由例如一體化連接、形成封閉或者經由例如螺紋或對應的接合元件來形成附接。
[0085]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括通過所述管保持裝置來覆蓋所述負載裝置的未使用的容納開口的步驟。
[0086]可以被看成是本發明的重要方面的是，所述負載裝置的被覆蓋容納開口之外的另一些容納開口被同時打開，即與所述管保持裝置的容納開口對準。
[0087]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述管保持裝置至少包括具有指示第一顏色的顏色代碼的第一開口和具有指示第二顏色的顏色代碼的第二開口。本發明的實施方式的方法包括提供具有指示第三顏色的顏色代碼的樣品管、選擇具有與所述樣品管的顏色代碼相同顏色的管保持裝置的容納開口以及將所述樣品管插入到所述管保持裝置的選定容納開口中的步驟。
[0088]換句話說，基于顏色比對，確認了用于樣品制備過程的負載裝置的正確容納開口。
[0089]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括通過將蓋放置到所述負載裝置、所述管保持裝置和所述插入的樣品管來覆蓋所述負載裝置和所述管保持裝置以及插入的樣品管的步驟。
[0090]根據需要，可以通過這種覆蓋過程來實現高壓滅菌。換句話說，本發明的系統可被放置在高壓滅菌裝置中來執行凈化操作。根據需要，所述負載裝置和所述管保持裝置以及所述蓋可被構造成承受大致121°C的高壓飽和蒸汽大約15到20分鐘，這是典型的高壓滅菌
目.ο
[0091]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括掃描從下述群組中選擇的至少一個元件的數據的步驟，所述群組包括:洗脫板、提取反應物、化驗反應物、樣品管和它們的任意組合。所述方法還包括傳輸掃描的數據到運算單元以便執行PCR的步驟。
[0092]本發明的系統能夠在已經布置了所述管保持裝置的負載裝置上識別和建立期望的PCR反應。可以在掃描儀例如手持式掃描儀與運算單元之間提供無線或有線通訊，所述運算單元可被所述系統所包括或者所述運算單元還可被與本發明的系統通訊的計算機所包括。在任何情形中，所述運算單元可被設置成與熱循環儀通訊，并且所述運算單元可以生成熱循環儀可讀數據格式的樣品信息。這些熱循環儀可讀數據格式的數據可被傳輸到所述熱循環儀來起動PCR。此外，通過所述熱循環儀基于以熱循環儀可讀數據格式接收的樣品信息來在被容納的PCR反應腔室中執行PCR可被看作是本發明的另一個示例性實施方式。關于這些實施方式的進一步方面可以從圖19和20得知。
[0093]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括在所述管保持裝置的每個容納開口處指示哪種相應的物質將被放置在相應的容納開口中的步驟。
[0094]這可以通過編碼元件完成。該實施方式確保管保持裝置的用于特定化驗的構造或配置被使用者遵循。具體地，使用者將辨認設置在所述管保持裝置處的指示并且可以將對應的樣品管以安全保險(failsafe)的方式容易地插入所述容納開口中。換句話說，本發明提供了使用者的安全保險(failsafe)裝置，通過該裝置使用者被引導執行將所有必需的樣品管插入所述負載裝置中的過程。
[0095]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述第一容納部分居中地定位在所述負載裝置處。該實施方式包括由所述負載裝置在定位在所述第一容納部分的中心位置的外部的第二容納部分處容納PCR反應腔室的步驟。此外，所述本發明的方法包括沿著從具有用于含有特定濃度目標分子的樣品管的編碼元件的容納開口到所述第二容納部分的直線路徑進行吸液的步驟，所述路徑僅跨越所述負載裝置的被覆蓋的容納開口。
[0096]本發明的該有利實施方式可以從圖7得知。所述管保持裝置的容納開口的構造以下述方式設置:有助于沿著直線路徑朝向所述周向第二部分中的被容納PCR反應腔室進行期望的吸液操作。
[0097]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括在所述管保持裝置的多個容納開口處分別指示將容納含有特定濃度目標分子的樣品管的步驟。此外，沿著所述管保持裝置的中心區域與所述管保持裝置的邊緣區域之間的路徑吸液并且從而從低濃度到高濃度跨越下述容納開口的步驟被執行:在所述容納開口處指示了將容納具有特定濃度目標分子的樣品管。
[0098]換句話說，該方法確保吸液路徑基于下方的管保持裝置與所述管保持裝置的用于特定化驗的開口分布的組合來選擇，以便避免跨越與吸液過程開始相比具有更低濃度目標分子的樣品管。
[0099]根據本發明的另一個示例性實施方式，所述方法包括下述步驟:在所述管保持裝置的第一容納開口處指示將容納具有第一濃度目標分子的樣品管；在所述管保持裝置的第二容納開口處指示將容納具有第二濃度目標分子的樣品管；以及在所述管保持裝置處設置所述第一和所述第二容納開口相對于彼此的位置，使得有助于從低到高目標分子濃度實現從所述管保持裝置的中心區域到邊緣區域的直線吸液路徑。
[0100]根據本發明的另一個示例性實施方式，提供了如前面限定的用于PCR建立的實施方式中的一個所限定的管保持裝置的用途。
[0101]本發明的這些和其他特征將通過此后描述的實施方式而變得顯而易見并且參照此后描述的實施方式來闡明。根據本發明的另一個示例性實施方式，用于PCR樣品制備和PCR建立的計算機程序元件當被處理器執行時適于執行如在此和在權利要求中描述的步驟。
[0102]在此提供的計算機程序元件可以是計算機程序的一部分，但是它也可以是整個程序本身。例如，所述計算機程序元件可被用于更新已經存在的計算機程序來實現本發明。所述計算機可讀介質可被看作是存儲介質，例如USB裝置(USB stick)、CD、DVD、數據存儲裝置、硬盤或者其上可以存儲上述程序元件的任意其他介質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0103]本發明的示例性實施方式將在下面的附圖中描繪。
[0104]圖1和2示意性地示出了根據本發明的示例性實施方式的用于PCR樣品制備和PCR建立的不同系統。
[0105]圖3示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施方式的可用于PCR樣品制備和PCR建立的負載裝置。
[0106]圖4到7示意性地示出了根據本發明的示例性實施方式的用于PCR樣品制備和PCR建立的不同系統。
[0107]圖8示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施方式的具有蓋的系統。
[0108]圖9示意性地示出了根據本發明的另一個示例性實施方式的可用于PCR建立和PCR樣品制備的管保持裝置。
[0109]圖10到16示意性地示出了根據本發明的示例性實施方式的用于PCR樣品制備和PCR建立的不同系統。
[0110]圖17示意性地示出了可與本發明結合使用的密封裝置。
[0111]圖18示意性地示出了僅用于PCR樣品制備的已知自動系統的概要圖。
[0112]圖19和20示意性地示出了根據本發明的示例性實施方式的用于PCR樣品制備和PCR建立的不同系統。
[0113]圖21到24示意性地示出了本發明的不同示例性實施方式的不同方法的流程圖。
[0114]原則上，附圖中相同的部件具有相同的附圖標記。
【具體實施方式】
[0115]圖1示意性地示出了用于PCR樣品制備和PCR建立的系統100。系統100包括用于容納樣品管102的負載裝置101，所述樣品管102用于建立PCR。該負載裝置包括第一容納部分，其中所述第一容納部分至少包括第一容納開口和第二容納開口。在圖1中，管保持裝置103示出為處于附接到負載裝置的附接位置，使得負載裝置的第一容納開口和第二容納開口在此沒有示出。然而，所述第一和第二容納開口適于相應地容納樣品管。如在圖1中可以看到的，管保持板104設置有大量的容納開口 105。管保持板104的每個容納開口105示出為具有被容納和插入的樣品管102。如可以從管保持板104的兩個分開的部分看到的，用于第一 PCR化驗108的多個第一樣品管描繪為在右手側。此外，用于第二 PCR化驗109的多個第二樣品管描繪為在圖1的左手側。所有樣品管通過相應的容納開口可移除地附接到管保持裝置。
[0116]此外，作為用于指示管保持板的容納開口的PCR相關目的的編碼元件的實施方式，管保持板包括顏色代碼110。由于本申請示出的附圖表現為黑色和白色，所以不能看出代碼的顏色。例如，每個容納開口可以使用不同的顏色。進一步，每個容納開口可以使用不同的顏色，但是用于相同一即對應的樣品、管的不同化驗區段108、109的容納開口可以使用相同的顏色。另外或者備選地，信息可以通過使用不同類型的符號來編碼。例如，在圖1中，點劃線、虛線以及線段之間具有不同距離的不同虛線被示出為編碼元件的示例性實施方式。如果需要，它們可以都使用一種顏色，但是，如上面描述的，也可以使用不同顏色。這同樣適用于圖2、4、5、6、7和9到16。在該實施方式中，負載裝置101被實施為PCR熱電托架111。此外，示出的負載裝置包括容納多個PCR反應腔室113的第二容納部分。在該實施方式中，多個PCR反應腔室被描繪為圓形布局。
[0117]此外，圖1的管保持板104在每個容納開口處包括編碼元件，所述編碼元件用于指示哪種物質將通過樣品管設置到相應的容納開口中。如可以從圖1得知的，示例性縮略詞標記在管保持板上，例如“EC PPM”表示提取控制引物和探針混合、“PC”表示正控制、“PPM”表示引物和探針混合以及/或者“QS”表示量化標準。然而，這些縮略語僅是在管保持板的容納開口處使用的編碼元件的示例性實施方式。此外，可以從圖1得知的是負載裝置和管保持裝置具有圓形形狀112。
[0118]圖2示出了根據本發明的另一個示例性實施方式的用于PCR樣品制備和PCR建立的另一個系統100。負載裝置101示出為具有多個容納開口，例如第一容納開口 201和第二容納開口 202。此外，管保持裝置103也示出為具有多個容納開口 105。通過向下移動，管保持裝置可附接到負載裝置，以便管保持裝置的容納開口 105與負載裝置的第一容納開口201和第二容納開口 202中的至少一個對準并且同時覆蓋負載裝置的第一和第二容納開口中的另一個。此外，圖2示出了管保持裝置的容納開口 215到217的進一步的示例性實施方式。此外，圖2中描繪了樣品管102，所述樣品管102可被插入到管保持裝置中，并且同時被插入到保持裝置中(由于兩個元件的附接)。管保持裝置的容納開口 105的直徑205、208大于樣品管102的直徑206。此外，管保持裝置的容納開口 105的直徑205、208小于樣品管的軸環狀物214的直徑207。因此，管保持裝置與樣品管之間的接合由于插入而得以實現。此外，圖2中示出了用于指示管保持裝置103的容納開口的PCR相關目的的顏色代碼110。所述顏色代碼是管保持裝置的有色表面209。所述顏色代碼在此象征性地示出為由不同虛線和點劃線指示的圓形表面。因此，使用了不同的陰影線或剖面線。其中，不同的線代表一種類型的編碼元件，即一種顏色。然而，圍繞相應容納開口的周向環可以是本發明的該顏色代碼的實施方式。備選地，如果需要，所述容納開口可以包括具有狹縫以便樣品管可以插入的蓋或彈性薄片。在該實施方式中，具有不同陰影線的圓形表面代表具有不同顏色的蓋或薄片。
[0119]圖2的系統100包括管保持裝置的第一和第二 PCR化驗區段210、211，并且它們相對于彼此以幾何方式布置，使得第一與第二區段由穿過圓形管保持裝置的中心213的曲線212劃分。第一表面區段210和第二表面區段211相應地包括多個容納開口。有色表面209作為顏色代碼能夠在相應的容納開口處以各種形式設置。負載裝置101在圖2的實施方式中被實施為PCR熱電托架111。在圖2的實施方式中，第一容納開口 201將與管保持板103的容納開口 105對準(當它們附接在一起時)。此外，第二容納開口 202將被管保持裝置覆蓋。這同樣適用于另外的容納開口 202a和202b (在附接位置它們也將被覆蓋)。在圖2所示的管保持裝置尚未附接到負載裝置的狀態中，可以看到第一容納部分200。另外，在負載裝置101的周向區域中示出了多個PCR反應腔室113。
[0120]圖3示意性地示出了負載裝置101，所述負載裝置101可以與本發明的若干實施方式組合而被用于PCR樣品制備和PCR建立。負載裝置101被實施為用于PCR目的的熱電托架111。在圖3的負載裝置的俯視圖中能夠觀察到周向區域，多個PCR反應腔室113可以設置到所述周向區域處。圖3中示出了第一容納部分200。第一容納部分200包括第一容納開口 201和第二容納開口 202。取決于所使用的具體化驗管保持裝置的構造，甚至多于30個的負載裝置101的所示容納開口可以看成是第一類型的容納開口和第二類型的容納開口。原則上，第一類型的容納開口是在附接位置與管保持裝置的其他容納開口對準的開口。第二類型的容納開口是被管保持裝置覆蓋的開口。這適用于本發明的所有實施方式。這可以例如從下面的圖15得知，在圖15中負載裝置的12個容納開口與管保持裝置的對應容納開口對準。負載裝置的剩余容納開口被管保持裝置覆蓋。如可以從周向區域的數量得知的，可以圍繞第一容納部分200設置72個PCR反應腔室。然而，數量72僅是示例性實施方式，如果使用者需要，該數量可以更大或更小。此外，圖3示出的負載裝置101的30個容納開口可以被構造成容納例如1.5ml (毫升)和/或0.5ml (毫升)的樣品管。進一步，還有其他樣品管可被相同或不同形狀的容納開口所容納。
[0121]根據本發明的另一個示例性實施方式，圖4示出了用于PCR樣品制備和PCR建立的系統100，所述系統100具有管保持裝置103，所述管保持裝置103可用于一種化驗或者也可用于兩種不同的化驗。關于縮略詞PC、PPM、EC PPM、QS和上文給出的其他縮略詞的解釋原則上也適用于圖4。負載裝置101示出為處于與管保持裝置103附接的構造。第一表面區段210和第二表面區段211相對于圓形形狀的管保持裝置103的中心點213對稱布置。所述區段由曲線212分開。如可以從圖4的下部得知的，管保持裝置的容納開口 105與負載裝置101的第一容納開口 201對準。與此相反，第二容納開口 202被管保持裝置的表面覆蓋405。第二容納開口僅由虛線表示。管保持裝置同時覆蓋負載裝置的第二容納開口的特征由附圖標記405描繪。此外，第一表面區段210包括指示管保持裝置的容納開口的第一顏色的至少一個顏色代碼400。第二區段包括指示管保持裝置的容納開口的第二顏色的至少一個顏色代碼401。此外，第一和第二顏色是相同的。圖4中示出了額外的顏色代碼402 到 404。
[0122]圖5描繪了根據本發明的另一個示例性實施方式的系統100的另一個示例性實施方式。負載裝置101設置有多個PCR反應腔室113。此外，圖中還示出了如已經參照前面描述的附圖描述的第一表面區段210和第二表面區段211。如可以從圖5得知的，管保持裝置103包括多個容納開口，在所述多個容納開口處相應地描繪了將容納含有特定濃度的目標分子的樣品管。這是由縮略詞QS1、QS2、QS3、QS4和QS5表示的。這種縮略語意味著量化標準。容納開口的位置在示出的管保持裝置處被構造成，使得從管保持裝置的中心區域朝向管保持裝置的邊緣區域(即PCR腔室113被定位的地方)的吸液路徑500僅從低濃度到高濃度跨越容納開口，在所述容納開口處描繪了將容納具有特定濃度目標分子的樣品管。這可進一步增加隨后執行的PCR循環的可靠性和可再現性。換句話說，圖5給出的實施方式將特定濃度的目標分子溶液樣品管的容納開口定位成，使得朝向PCR反應腔室113的直接吸液路徑500以下列方式來實現:當從具有特定濃度的目標分子的樣品管吸液時，在吸液期間僅跨越具有更高濃度的其他樣品管。因此，QS將僅從低到高跨越。這可以使PCR建立期間的交叉污染最小化。這是本發明的優點。在本發明的另一個方面，給出了具有這種管保持裝置的系統以及沿著本文在若干實施方式中描述的所述吸液路徑執行或實施吸液操作的吸液程序。
[0123]其中，術語“從管保持裝置的中心區域朝向邊緣區域”應當理解為描述直接向外移動的直接吸液路徑；因此，在第一徑向位置開始并且在第二徑向位置終止，其中所述第一徑向位置比所述第二徑向位置更居中。
[0124]根據本發明的另一個示例性實施方式，圖6也示出了包括負載裝置101和管保持裝置103的系統100。多個PCR反應腔室113可以放置在中心部分之外的部分。圖中示出了第一容納開口 201a到201b。此外，圖5中還示出了第二容納開口 202、202a到202d。用附圖標記105a、201a、105b和201b示出了兩個示例性對準，其中當管保持裝置103時兩對容納開口對準。本發明的實施方式可以例如被用于化驗，其中在所有72個PCR反應腔室中使用相同的化驗。
[0125]圖7示意性地示出了用于PCR樣品制備和PCR建立的系統100，所述系統100還包括負載裝置101和管保持板104。負載裝置101的第一容納部分居中地定位，并且PCR反應腔室113被負載裝置容納在第二容納部分，所述第二容納部分定位在第一容納部分的中心位置的外部。管保持板104的圖示構造有助于從包含特定濃度目標分子的樣品管的具有編碼元件的容納開口沿著直的路徑500吸液到第二容納部分，所述路徑僅跨越負載裝置的被覆蓋的容納開口。被覆蓋的容納開口用附圖標記600和601示例性地示出。
[0126]圖8示出了系統100的另一個示例性實施方式，所述系統100包括負載裝置101、樣品管102，所述樣品管102由管保持裝置103容納并且蓋801可被同時放置到所述管保持裝置103上。第二容納部分800被構造成容納多個PCR反應腔室113。第一容納部分200以圓形方式伸長并且包括多個容納部分以便容納樣品管102。通過向下移動(由箭頭802指示)，管保持裝置103到負載裝置101的附接和覆蓋操作得以完成。如可以從圖8得知的，蓋801在其壁中包括凹部，所述凹部對應于負載裝置101的凸出部。所述凹部和所述凸出部被構造成彼此接合。這可以進一步改進裝置100的閉合和鎖定的可能性。
[0127]圖9示意性地示出了管保持裝置103，所述管保持裝置103包括用于基于兩個化驗的PCR建立的多個容納開口。在管保持裝置103處，設置有多個有色表面209來作為顏色代碼。此外，還設置有附接裝置900(在此實施為徑向凸出部)以便能夠在負載裝置處附接管保持裝置。此外，圖中示出了穩定凸出元件901到904，所述穩定凸出元件901到904被構造成將插入到負載裝置的容納開口中，以便穩定管保持裝置103在負載裝置處的附接(圖9中未示出)。
[0128]圖10示出了根據本發明的另一個示例性實施方式的用于PCR樣品制備和PCR建立的系統100。圖10中描繪了負載裝置101以及管保持裝置103。多個PCR腔室113由數字1、24、36、48、55、60和72象征性地示出。管保持裝置的該實施方式被構造成供兩個相同的化驗同時使用。具體地，所示管保持裝置包括用于引物和探針混合的編碼元件“M1”，包括用于主混合(master mix)的編碼元件“M2”，包括用于RT混合或錳的編碼元件“M3”，其中包括用于正控制的編碼元件“PC”，其中包括用于負控制的編碼元件“NC”，并且其中還包括用于定量標準的編碼元件“QS”。可以使用不同于“M1”、“M2”、“M3”、“PC”、“NC”和“QS”的相應的顏色編碼。然而，用于容納不同濃度目標分子的不同定量標準容納開口可以用相同顏色但是不同的額外開口具體縮略詞來表示。換句話說，本發明的實施方式可以設置有5個“QS”容納開口，具有特定濃度目標分子的樣品管將被插入所述“QS”容納開口中，其中所述開口都使用作為具有或指示相同顏色的編碼元件的顏色代碼被編碼。
[0129]圖11示出了另一個系統100，所述系統100包括用于一個化驗或者也用于兩個不同化驗的管保持裝置。如從圖11可以看到的，管保持裝置103的容納開口具有下述空間分布:所述容納開口相對于中心點113是點對稱的。進一步，圖1中示出了第一表面區段210和第二表面區段211，所述第一表面區段210和第二表面區段211表示用于兩個不同化驗的相應空間。彎曲并且成S型形狀的線1101劃分兩個區段。可以容易地從圖11的俯視圖觀察到點對稱1100。此外，如前面描述的圖10那樣圖11類似地使用了縮略詞M1、M2、M3、PC, NC 和 QS0
[0130]圖12描繪了用于PCR樣品制備和PCR建立的另一個系統100，所述系統100包括用于容納樣品管的負載裝置以及用于附接到所述負載裝置的管保持裝置103。在圖12的俯視圖中，示出了管保持裝置103的容納開口 105a和105b與負載裝置的對應容納開口 201a和201b的對準。此外，還可以看到，被覆蓋的第二容納開口 202a和202b被示出為虛線，因為它們被管保持裝置的平面覆蓋。這種虛線也在圖4、圖5、圖6、圖7、圖10和圖11中示出，然而，在此清楚地描述的是，僅僅是為了清楚起見才描繪了這種虛線。在任何情形中，負載裝置的這些容納開口都被管保持裝置在空間上覆蓋。圓形裝置的中心213被兩條直線1204和1205穿過，使得在管保持裝置103上生成四個區段的構造。因此圖12中示出了圓的具有相應的附圖標記1200到1203的四個區段。這種構造可用于一個化驗或者也可用于兩個不同的化驗。
[0131]圖13示出了系統100的另一個示例性實施方式，所述系統100包括負載裝置101和管保持裝置103。被覆蓋的負載裝置的第二容納開口 202用虛線描繪為虛影。此外，附圖標記105a到105b被用于管保持裝置103的容納開口，所述容納開口與負載裝置的相應容納開口 201a到201b對準。在這種四區段布置中，容納開口的有色表面209被用作顏色代碼以便引導樣品管進入正確的容納開口的移動。不同顏色在此由不同標記(即，不同的虛線和點劃線)來表示。多個PCR腔室113圍繞裝置的中心部分布置，使得所示裝置能夠并且有助于從中心區域朝向圓周區域方向(即，到PCR腔室中)直接吸液。此外，圖中示出了由使用者或一個裝置抓握的把手1300。所述把手有助于將管保持裝置103插入到負載裝置中以及/或者將管保持裝置103從負載裝置上移除。因此，本發明提供了不同化驗的特定管保持裝置的完全自動和快速更換。
[0132]圖14在立體圖中示出了圖11的實施方式(在樣品管102已經插入到系統100中之后)。此外，圖14中也示出了把手1300。關于其余特征和附圖標記，請參閱其他附圖，尤其是圖11。
[0133]根據本發明的另一個示例性實施方式，圖15示出了具有由使用者或自動裝置抓握的把手1300的裝置100。管保持裝置103被結合到負載裝置中。負載裝置的容納開口與管保持裝置的12個容納開口實現對準，其中用附圖標記標出了容納開口 105a和105b。元件1500可以看作是負載裝置的基板。
[0134]根據本發明的另一個示例性實施方式，圖16示出了用于PCR樣品制備和PCR建立的系統100，所述系統100包括由透明蓋801覆蓋的負載裝置101。因此，實現了負載裝置101和管保持裝置103以及插入的樣品管102的同時覆蓋。跟圖15 —樣，圖16的實施方式也示出了元件1500。
[0135]圖17示出了多個PCR反應腔室113的插入過程，所述多個PCR反應腔室113之前已經通過本發明的系統被填充。圖中示出了熱密封裝置1700以便提供密封，例如設置塑料薄片到所述腔室上。負載裝置101被插入到裝置1700中(同時攜帶了多個PCR反應腔室)。換句話說，負載裝置適于被熱密封裝置容納。
[0136]圖18示出了所屬領域中公知的實驗器具。裝置1800設置了用于實驗器具的11個位置，A2、A3、B0-B4 和 C1-C4。
[0137]圖19提供了根據本發明的另一個示例性實施方式的完全自動樣品制備和PCR建立裝置1900。裝置199包括之前已經參照圖1到17描述的系統100并且將在此后被更詳細地描述。圖19中描繪了兩個部件，負載裝置101和管保持裝置103。另外，蓋801示出為在圖19的左手側。總共，裝置1900提供了用于實驗器具的12個位置。裝置100有助于PCR樣品制備和PCR建立，所述裝置100能提供使用者想要做的加速的PCR。裝置1900能夠通過從裝置1900的其余區域、例如經由吸液或經由運送樣品管、自動地移動所有必需的樣品管和液體到裝置100中來在裝置100上識別和建立PCR反應。此外，裝置1900能夠自動地運送和傳送蓋801到系統100的位置，以便覆蓋所述系統。這可以防止在PCR樣品制備過程期間的潛在跨越傳送。這是本發明的另一個優點。在此描述的吸液路徑500可以通過系統1900來執行。本文還提供了對應的電腦程序元件。應當清楚地指出，圖19的這種實施方式可以與在此公開的本發明的任何其他實施方式組合。
[0138]根據本發明的另一個示例性實施方式，圖20示出了裝置1900，已經參照之前的圖19詳細地描述了所述裝置1900。其中，裝置1900包括系統100。如圖20所示，通過例如條碼掃描的過程2500，樣品信息可被傳送到運算單元2200和/或熱循環儀2100。圖20中還示出的是，在裝置1900中經由系統100來進行PCR樣品制備和PCR建立之后，密封薄片2000可被設置到PCR腔室113上。如可以從圖20得知的，負載裝置101與PCR腔室113通過薄片2000完全密封在一起。圖20給出的系統提供了能夠在系統100的負載裝置101上識別和建立PCR反應的軟件。隨后的PCR可以基于接收到的樣品信息而自動地起動。對于條碼掃描，可以提供掃描儀(它未在圖20中示出)。對于數據分析，示出了表格2300，在所述表格中示出了分析的詳細結果。此外，綜合圖表2004允許圖解地示出通過前面描述的過程獲取的結果。因此，本發明還給出了裝置1900，所述裝置1900提供了一方面PCR樣品制備和PCR建立裝置與另一方面熱循環儀之間的接口數據。
[0139]圖21示意性地示出了制備PCR的方法的流程圖。所述方法包括提供負載裝置，所述負載裝置用于容納建立PCR的樣品管。該步驟以SI示出。步驟S2描述為提供管保持裝置。其中，負載裝置包括第一容納部分，所述第一容納部分至少包括第一和第二容納開口。第一容納開口和第二容納開口適于相應地容納樣品管。所述方法進一步包括將管保持裝置附接到負載裝置的步驟，所述步驟用S3表示。
[0140]圖22的示例性實施方式是基于圖21的實施方式的，然而還包括額外的方法步驟。具體地，樣品管在步驟S5可移除地附接到管保持裝置。進一步，由步驟S4示出了將管保持裝置的容納開口與負載裝置的第一容納開口和第二容納開口中的一個對準，從而同時覆蓋第一和第二容納開口中的另一個。進一步，在步驟S6中通過將管保持裝置附接到負載裝置，樣品管被插入到負載裝置的容納開口中。因此，S3本質上通過步驟S6執行。因此，在圖22中步驟S3在括號中示出。
[0141]圖23示出了本發明的兩個不同示例性實施方式的兩個不同流程圖。在左手側，步驟SI和S2以如前面參照圖21和22描述的類似方式執行。在圖23的兩個實施方式中，管保持裝置至少包括第一開口和第二開口，所述第一開口具有指示第一顏色的顏色代碼，所述第二開口具有指示第二顏色的顏色代碼。此外，對于圖23的兩個實施方式，在步驟S8中樣品管被設置了指示第三顏色的顏色代碼。圖23的左手側描繪的圖23的第一實施方式隨后在步驟S9中選擇管保持裝置的容納開口，所述容納開口具有與樣品管的顏色代碼相同的顏色。此外，在步驟SlO中樣品管被插入到管保持裝置的被選定的容納開口中。在步驟SlO之后，管保持裝置在步驟S3中附接到負載裝置。然而，如將在此后解釋的，在右手側描繪的圖23的第二實施方式提供了另一個順序的方法步驟。首先，管保持裝置附接到負載裝置在步驟S3中發生，在所述步驟S3之后通過步驟S9執行選擇管保持裝置的容納開口的步驟，所述容納開口具有與樣品管的顏色代碼相同的顏色。最后，在步驟SlO中通過將樣品管插入到附接組件中，樣品管被插入到管保持裝置的選定容納開口中。
[0142]根據本發明的另一個示例性實施方式，圖24描繪了通過若干方法步驟制備PCR的方法的流程圖。關于步驟SI到S3，請參閱附圖21到23的說明。圖24的實施方式進一步在步驟Sll中提供了從包括洗脫板(elut1n plate)、提取反應物、化驗反應物、樣品管以及的它們的任意組合構成的群組中選擇的至少一個元件的掃描數據。此外，在步驟S12中，為了 PCR目的，掃描數據被傳送到運算單元(例如圖20的運算單元220)。所述運算單元在步驟S13中生成熱循環儀可讀數據格式的樣品信息。換句話說，本發明的裝置和方法有助于提供關于PCR建立的熱循環儀可讀數據。在步驟S14中熱循環儀可讀數據格式的樣品信息被傳送到熱循環儀。在圖24所示的步驟S15中執行下列步驟:在被容納的PCR反應腔室中由熱循環儀基于接收到的熱循環儀可讀數據格式的樣品信息執行PCR。
[0143]通過對附圖、說明書和所附權利要求的學習，在實施本發明時所公開的實施方式的其他變型可被所屬領域技術人員理解和實現。在權利要求中，詞語“包括”并不排除其他元件或步驟并且不定冠詞“一個”并不排除多個的情形。單個處理器或其他單元可以實現權利要求中引用的若干物品或步驟的功能。事實上，某些技術手段在互不相同的從屬權利要求中被引用并非意指這些技術手段的組合不能產生有益效果。計算機程序可被存儲/分布在適當的介質上，例如與其他硬件一起或作為其他硬件的一部分供給的光學存儲介質或固態介質，但是還可以以其他形式存在，例如經由因特網或其他有線或無線遠程通訊系統。權利要求中的任何附圖標記都不應當被理解為對權利要求的范圍的限制。
【權利要求】
1.一種用于PCR樣品制備和PCR建立的系統(100)，所述系統包括: 用于容納樣品管(102)的負載裝置(101)，所述樣品管(102)用于建立PCR， 其中，所述負載裝置包括: 第一容納部分(200)， 其中，所述第一容納部分至少包括第一容納開口和第二容納開口， 其中，所述第一容納開口(201)和所述第二容納開口(202)適于相應地容納樣品管， 所述系統進一步包括: 被附接到所述負載裝置的管保持裝置(103)， 其中，所述管保持裝置至少包括第一容納開口(105)，并且 其中，所述管保持裝置可附接(203)到所述負載裝置，使得所述管保持裝置的容納開口(105)與所述負載裝置的第一容納開口(201)和第二容納開口(202)中的至少一個對準并且同時覆蓋(405)所述負載裝置的第一和第二容納開口中的另一個。
2.根據權利要求1所述的系統，其中所述管保持裝置是管保持板(104)。
3.根據權利要求1所述的系統，進一步包括: 樣品管(102)， 其中，所述樣品管可移除地附接到所述管保持裝置的容納開口。
4.根據權利要求1至3中任一項所述的系統，所述系統包括: 第一管保持裝置和第二管保持裝置， 其中，所述第一管保持裝置和第二管保持裝置被構造成分別用于特定的化驗，并且其中，在所述容納開口的分布方面，所述第一管保持裝置的構造不同于所述第二管保持裝置。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的系統， 其中，所述負載裝置的第一容納部分包括用于容納樣品管的多個第一容納開口(201，202)， 其中，所述管保持裝置包括用于容納樣品管的多個第二容納開口(105，215-217)，并且其中，在所述管保持裝置附接到所述負載裝置的位置，所述負載裝置的容納開口的一部分與所述管保持裝置的對應容納開口對準并且所述負載裝置的容納開口的剩余部分被所述管保持裝置覆蓋。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的系統，進一步包括: 用于第一 PCR化驗(108)的多個第一樣品管， 用于第二 PCR化驗(109)的多個第二樣品管， 其中，所述管保持裝置包括用于每個樣品管的一個容納開口，使得所有樣品管都通過相應的容納開口可移除地附接到所述管保持裝置。
7.根據權利要求3至6中的任一項所述的系統， 其中，所述管保持裝置的容納開口(105)的直徑(205，208)大于所述樣品管的直徑(206)，并且 其中，所述管保持裝置的容納開口(105)的直徑(205，208)小于所述樣品管的軸環狀物(214)的直徑(207) ο
8.根據權利要求1至7中任一項所述的系統，其中，所述管保持裝置包括用于編碼信息的編碼元件。
9.根據權利要求8所述的系統，其中，所述管保持裝置在每個容納開口處包括編碼元件，以便指示哪種物質將通過所述樣品管被定位到相應的容納開口中。
10.根據權利要求8或9中的任一項所述的系統，其中所述編碼元件是顏色代碼(110)。
11.根據權利要求10所述的系統， 其中，所述顏色代碼是所述管保持裝置的有色表面(209)，并且 其中，所述有色表面接近于相應的容納開口或者位于相應的容納開口處。
12.根據權利要求1至11中的任一項所述的系統，其中，所述負載裝置是PCR熱電托架(lll)o
13.根據權利要求1至12中任一項所述的系統，其中，所述負載裝置包括用于容納多個PCR反應腔室(113)的第二容納部分(800)。
14.根據權利要求1至13中任一項所述的系統， 其中，所述管保持裝置包括用于被使用者抓握的把手(1300)，并且 其中，所述把手有助于將所述管保持裝置插入所述負載裝置和/或移出所述負載裝置。
15.根據權利要求1至14中任一項所述的系統， 其中，所述管保持裝置包括第一 PCR化驗的第一表面區段(210)， 其中，所述管保持裝置包括第二 PCR化驗的第二表面區段(211)， 其中，所述第一表面區段包括多個容納開口 ；并且 其中，所述第二表面區段包括多個容納開口。
16.根據權利要求15所述的系統， 其中，所述第一表面區段(210)包括指示容納開口的第一顏色的至少一個顏色代碼(400)， 其中，所述第二區段包括指示容納開口的第二顏色的至少一個顏色編碼(401)，并且 其中，所述第一和第二顏色是相同的。
17.根據權利要求15或16中任一項所述的系統，其中，所述管保持裝置的第一和第二PCR化驗區段相對于彼此以從下面群組中選擇的幾何方式布置: 所述第一區段是圓的第一區段(1200)并且所述第二區段是圓的第二區段(1201);所述第一和第二區段在所述圓形管保持裝置上被直線(1204，1205)或被穿過圓形管保持裝置的中心(213)的曲線(212)分開；所述第一和第二區段的容納開口相對于所述管保持裝置的中心點對稱(1100);以及上述方式的任意組合。
18.根據權利要求1至17中任一項所述的系統，其中，所述管保持裝置包括用于將所述管保持器裝置可釋放地附接到所述負載裝置的至少一個附接裝置。
19.根據權利要求1至18中任一項所述的系統， 其中，所述附接裝置是穩定凸出元件(901-904)，并且 其中，所述穩定凸出元件被構造成將被插入到所述負載裝置的容納開口中以便穩定所述管保持裝置在所述負載裝置處的附接。
20.根據權利要求1至19中任一項所述的系統，進一步包括: 蓋(801)，并且 其中，所述蓋被構造成同時覆蓋所述負載裝置和所述管保持裝置。
21.根據權利要求1和20中任一項所述的系統， 其中，所述蓋被構造成還覆蓋用于容納所述PCR腔室的第二容納部分。
22.根據權利要求1至21中任一項所述的系統，進一步包括: 掃描儀， 其中，所述掃描儀被構造成掃描從下列各項構成的群組中選擇的至少一個元件:洗脫板、提取反應物、化驗反應物、樣品管和它們的任意組合，并且其中，所述掃描儀被構造成傳輸掃描數據到運算單元。
23.根據權利要求1至22中任一項所述的系統，進一步包括: 運算單元(2002)，并且 其中，所述運算單元被構造成生成熱循環儀可讀數據格式的樣品信息。
24.根據權利要求23所述的系統，進一步包括: 熱循環儀(2001)， 其中，所述熱循環儀和所述運算單元彼此通訊，并且 其中，所述熱循環儀被構造成在被容納的PCR反應腔室中基于接收到的熱循環儀可讀數據格式的樣品信息來自動地執行PCR。
25.根據權利要求1至24中任一項所述的系統， 其中，所述管保持裝置被構造成根據所述容納開口的幾何分布而對應于特定的化驗。
26.根據權利要求1至25中任一項所述的系統， 其中，所述第一容納部分居中地定位， 其中，所述負載裝置適于在位于所述第一容納部分的中心位置的外部的第二容納部分處容納PCR反應腔室，并且 其中，所述管保持裝置被構造成根據所述容納開口的幾何分布而對應于特定的化驗，以便有助于實現從具有用于含有特定濃度目標分子的樣品管的編碼元件的容納開口到所述第二容納部分中的直線吸液路徑，所述路徑僅跨越所述負載裝置的被覆蓋的容納開口。
27.根據權利要求1至26中任一項所述的系統， 其中，所述管保持裝置包括多個容納開口，在所述多個容納開口處分別指示了將容納含有特定濃度目標分子的樣品管(QS1、QS2、QS3)，并且 其中，所述容納開口的位置被構造成使得所述管保持裝置的中心區域與所述管保持裝置的邊緣區域之間的路徑從低濃度到高濃度跨越下述容納開口:在所述容納開口處指示了將容納含有特定濃度目標分子的樣品管。
28.根據權利要求1至27中任一項所述的系統， 其中，所述管保持裝置包括第一容納開口，在所述第一容納開口處指示了將容納具有第一濃度目標分子的樣品管(QSl)， 其中，所述管保持裝置包括第二容納開口，在所述第二容納開口處指示了將容納具有第二濃度目標分子的樣品管(QS2)，并且 其中，所述第一和第二容納開口相對于彼此定位成使得有助于從所述管保持裝置的中心區域到邊緣區域實現從低濃度到高濃度的直線吸液路徑。
29.根據權利要求1至28中任一項所述的系統，其中，所述系統包括多個不同的化驗專用管保持裝置。
30.一種建立PCR的方法，所述方法包括下述步驟: 提供負載裝置(SI)，所述負載裝置用于容納建立PCR的樣品管， 提供管保持裝置(S2)， 其中，所述負載裝置包括: 第一容納部分， 其中，所述第一容納部分至少包括第一和第二容納開口， 其中，所述第一容納開口和所述第二容納開口適于相應地容納樣品管； 其中，所述管保持裝置至少包括第一容納開口， 所述方法進一步包括下述步驟: 將所述管保持裝置附接到所述負載裝置(S3); 使所述管保持裝置的容納開口與所述負載裝置的第一容納開口和第二容納開口中的一個對準并且同時覆蓋所述第一和第二容納開口中的另一個(S4)。
31.根據權利要求30所述的方法，包括下述步驟: 將樣品管可移除地附接到所述管保持裝置(S5)，并且 通過將所述管保持裝置附接到所述負載裝置而將所述樣品管插入到所述負載裝置的容納開口中(S6)。
32.根據權利要求30至31中任一項所述的方法，包括下述步驟: 通過抓握所述管保持裝置并將所述管保持裝置從所述負載裝置移除，同時將所述管保持裝置和由所述負載裝置容納的樣品管與所述負載裝置分開。
33.根據權利要求30至32中任一項所述的方法，包括下述步驟: 通過抓握所述管保持裝置以及從所述負載裝置移除所述管保持裝置，從所述負載裝置同時移除用于第一 PCR化驗的多個第一樣品管和用于第二 PCR化驗的多個第二樣品管。
34.根據權利要求30至33中的任一項所述的方法，包括下述步驟: 在將所述管保持裝置附接到所述負載裝置期間，將所述管保持裝置的穩定凸出元件插入到所述負載裝置的容納開口中。
35.根據權利要求30或34中任一項所述的方法，包括下述步驟: 通過所述管保持裝置覆蓋所述負載裝置的未使用的容納開口(S7)。
36.根據權利要求30或35中任一項所述的方法， 其中，所述管保持裝置至少包括具有指示第一顏色的顏色代碼的第一開口以及具有指示第二顏色的顏色代碼的第二開口， 所述方法包括下述步驟: 提供具有指示第三顏色的顏色代碼的樣品管(S8)， 選擇所述管保持裝置的容納開口，所述容納開口具有與所述樣品管的顏色代碼相同的顏色(S9)，以及 將所述樣品管插入到所述管保持裝置的選定的容納開口中(SlO)。
37.根據權利要求30至36中任一項所述的方法，包括下述步驟: 通過將蓋放置到所述元件上來覆蓋所述負載裝置和所述管保持裝置以及由所述容納開口容納的被插入樣品管。
38.根據權利要求30至37中任一項所述的方法，包括下述步驟: 掃描從包括洗脫板、提取反應物、化驗反應物、樣品管以及它們的任意組合構成的群組中選擇的至少一個元件的數據(Sll)，以及 將掃描的數據傳輸到運算單元以便執行PCR(S12)。
39.根據權利要求37所述的方法，包括下述步驟: 通過所述運算單元生成熱循環儀可讀數據格式的樣品信息(S13)， 將所述樣品信息傳輸到熱循環儀(S14)，并且 基于接收到的熱循環儀可讀數據格式的樣品信息通過所述熱循環儀在PCR反應腔室中執行PCR(SI5)。
40.根據權利要求30至39中任一項所述的方法，包括下述步驟: 在所述管保持裝置的每個容納開口處指示哪種相應的物質將被定位在相應的容納開口中。
41.根據權利要求30至40中任一項所述的方法， 其中，所述第一容納部分居中地定位， 所述方法包括下述步驟: 由所述負載裝置在位于所述第一容納部分的中心位置的外部的第二容納部分處容納PCR反應腔室，并且 沿著直線路徑從具有用于含有特定濃度目標分子的樣品管的編碼元件的容納開口吸液到所述第二容納部分中，所述路徑僅跨越所述負載裝置的被覆蓋的容納開口。
42.根據權利要求30至41中任一項所述的方法，包括下述步驟: 在所述管保持裝置的多個容納開口處分別指示將容納含有特定濃度目標分子的樣品管(QSl，QS2，QS3)，以及 沿著所述管保持裝置的中心區域與所述管保持裝置的邊緣區域之間的路徑吸液，從而從低濃度到高濃度跨越下述容納開口:在所述容納開口處指示了將容納具有特定濃度目標分子的樣品管。
43.根據權利要求30至42中任一項所述的方法，包括下述步驟: 在所述管保持裝置的第一容納開口處指示將容納具有第一濃度目標分子的樣品管(QSl)， 在所述管保持裝置的第二容納開口處指示將容納具有第二濃度目標分子的樣品管(QS2)，以及 在所述管保持裝置處設置所述第一和第二容納開口，所述第一和第二容納開口的位置相對于彼此設置成使得有助于從所述管保持裝置的中心區域到邊緣區域實現從低目標分子濃度到高目標分子濃度的直線吸液路徑。
44.權利要求1至29中任一項限定的管保持裝置用于PCR建立的用途。
【文檔編號】B01L9/06GK104520003SQ201380025948
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年5月23日 優先權日:2012年5月24日
【發明者】李希, 袁泉, 吳哲賢 申請人:貝拉醫療私人貿易有限公司