[发明专利]用于样本的裂解、特别是用于样本的自动的和/或受控的裂解的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于样本的裂解的设备和方法，特别是用于样本——特别是生物样本——的自动的和/或受控的裂解的设备和方法。

背景技术

生化和分子诊断实验室的主要任务是样本均质化、细胞和组织裂解以及试剂的混合。在研究和开发、化学分析以及诊断的领域中，裂解用于随后的生物分子隔离。

当今，涡旋机和玻珠研磨机常规地用于实施这些任务。这种系统通过将瓶以重复的模式在一维或更多维空间中加速及减速的方式对瓶中的流体和样本材料进行摇动。

为了样本均质化，添加有珠子（玻璃材料、陶器材料或是其它材料）。由于快速加速和减速的步骤，使得这些珠子在样本材料上产生物理撞击力，并且将样本材料“磨碎成”或“研磨成”最小的颗粒，之后这些最小的颗粒悬浮于周围的流体中（由此得名“玻珠研磨机”）。在细胞层面上，如果适当地选择珠子尺寸，在这种加速、减速、撞击和剪切力的作用下，则细胞壁开裂。这例如对于DNA测试——DNA测试中需要获取嵌于细胞中的DNA——来说是必要的。除了使用常规的涡旋机进行研磨之外，玻珠研磨机的使用允许对不同材料进行研磨。

还存在一些已知的改进细胞打开过程的化学剂。

化学裂解步骤或酶法裂解步骤与机械研磨步骤的组合额外地改进了裂解程序的性能。化学步骤或酶法步骤的使用需要一定的培养温度，以及需要在培养步骤期间彻底地混合试剂。

尽管已广泛使用，已知的涡旋和玻珠研磨装置和程序在许多情况下具有低的效率并且因此需要大量的处理时间。此外，这些方法需要与在不同温度下进行培养的步骤进行组合，以允许对多种临床样本进行高效的裂解。当前的方法需要将因例如珠子研磨而期望地中断的不同的步骤进行组合，这些步骤包括混合的步骤、在不同温度下进行培养的步骤。作为手动步骤的组合，每个步骤在不同的仪器（涡旋机、加热块、玻珠研磨机......）中实施。也就是说，这些按次序的步骤需要受良好训练的操作者的手动工作。

为了避免因裂解程序所需要的若干仪器而引起的耗时的操作，已经进行了努力来降低必要装置的数量。然而，对于常规的装置，不能克服例如因旋转操作产生的高G力而导致的问题（在瓶的旋转期间，若干步骤不能实施或不能以适当的方式实施，例如，适当地对样本加热和/或确定样本的温度，或甚至是对被摇动的样本进行温度管理）。

根据其它已知的方法，珠子研磨步骤在较低温度下实施。商业上可用的若干种玻珠研磨机配备有如下系统：该系统允许在仪器的冷藏隔室中研磨样本。其它系统允许在珠子研磨之前将磨碎烧杯或瓶浸入到液氮中，使得该过程在低温度下实施。然而，尤其是在处理粘性生物样本时，这种装置没有提供所期望程度的效率。

对珠子研磨过程期间的机械效果的分析示出：效率主要取决于珠子与悬浮的样本材料和细胞的冲击碰撞的强度。通过增加珠子的密度、珠子的量和/或增加加速速度和减速速度，可以增加这种碰撞力。当今的涡旋机和玻珠研磨机已经由于其构造而在加速速度和减速速度方面处于其极限。

典型的已知系统不仅将样本材料和瓶加速及减速，并且还将极大质量的瓶架加速及减速。此外，最通常地，通过旋转马达轴对偏心挺杆进行驱动来产生这些运动。之后，偏心挺杆将例如沿x轴线和z轴线驱动弹簧悬吊的板（也就是左右运动、上下运动）。板与瓶架联接，或是将瓶手动地挤压在板上。由于较大的不平衡的质量，这种运动在整个结构上产生了巨大的应力，从而限制了行进的行程（瓶架的最大偏心率/最大弯曲）和能够达到的最大速率。典型的行进行程在3000至4000周期/分钟的最大值下仅为几毫米。为了避免这种系统在操作期间开始在桌子表面上运动，这些系统经常在底板中配备有极重的附加质量和减振器。

发明内容

本发明的目的或技术问题是提供一种用于裂解的设备和方法，特别是用于样本——特别是生物样本——的自动的和/或受控的裂解的设备和方法，该设备和方法克服了常规的装置和方法的上述缺点。特别地，本发明的目的是：提供一种用于裂解的设备和方法，特别是用于自动裂解的设备和方法，其中能够以安全、高效且有效的方式实施裂解。

通过如权利要求1、13、25以及38所描述的用于使样本——特别是生物样本——进行裂解——特别是自动裂解——的设备以及通过如权利要求56至63所述的用于使样本——特别是生物样本——进行裂解——特别是自动裂解——的方法，解决了上述问题。

现在将通过限定本发明的不同方面来描述本发明。以这种方式限定的各方面可以与任何其它一个或更多个方面进行组合，除非清楚地作出相反表示。特别地，表示为优选或有利的任何特征可以与表示为优选或有利的任何其它一个或更多个特征进行组合。