用于毛细管电泳的设备、系统和方法_4

文档序号:9915594阅读:来源:国知局
位置。
[0104]在试剂托盘支持器230处于第一位置中的情况下,盒保持器241可以相对于试剂支持器230运动以将盒250的毛细管放置成与由试剂托盘限定的一个或多个小孔流体连通。在真空源260与盒250流体连通(如上所述)的情况下,可以通过毛细管施加吸力以将一个或多个试剂、样本、缓冲剂、洗涤物、检测物、分析物,两性电解质、抗体、标签和/或类似物选择性地抽吸到由毛细管限定的管腔中。如上所述,盒保持器241和试剂托盘支持器230可以以相关的方式运动以将盒250的毛细管选择性地放置在由试剂托盘限定的所需的一组小孔或微孔中。因而,具有所需的一组成分的样本可以被抽吸到盒250的毛细管中。
[0105]—旦具有所需成分的混合物(例如,诸如纯化蛋白的样本)被抽吸到由盒250的毛细管限定的管腔中,系统200可以向盒250的导电部分施加电场(如以上参照图1的系统100所述的)。因而,电流可以流到盒250的一组毛细管以例如对布置在其中的样本执行电泳。更具体地,流到毛细管的电流可以启动毛细管电泳,其中布置在盒250的毛细管内的样本中的分析物沿着尺寸梯度(例如,沿着每个毛细管的长度)分离,如以上详细地说明的。因而,分子将根据其尺寸迀移。
[Ο?Ο?] —旦分子被充分地分呙,系统200可以构造成使分子固定在盒250的毛细管内。例如,光源280 (例如,UV光源)可以相对于盒250从第一位置运动到第二位置。这样,光源280可以被激活(例如,通过将电流经由例如上述电源供给到光源而开启),由此发射光子,所述光子可以与布置在盒250的毛细管中的分离的样本的至少一部分相互作用。分离的样本与由光源280发射的光子的相互作用可以使得分离的样本的至少一部分结合到毛细管253的壁以变得固定,如以上详细地说明的。
[0107]在样本组分(例如,包含一个或多个分析物)分离和固定的情况下,包含在样本中的固定的一个或多个分析物和/或一个或多个标准物借助包括探测剂在内的一个或多个试剂(例如,任何适当的药剂、试剂、分析物-特异性抗体、辣根过氧化物酶(HRP)-共轭的二级抗体和/或类似物或它们的任何组合,如以上详细地说明的)探查。探测剂继而用于从一个或多个标签部分(例如,同位素标签、免疫标签、光学染料、酶、粒子或粒子的组合,例如,化学发光-标记的抗体、荧光-标记的抗体和/或类似物)产生信号,所述一个或多个标签部分可以通过光学检测器275检测并且图示为信号对盒250的毛细管的长度。在某些实施例中,信号可以从至少两个不同的时间点测量。在某些实施例中,信号可以被连续地或在若干所选的时间点处监测。或者,信号可以在终点处测量,其中信号在一定量的时间之后被测量,并且信号针对控制信号(没有分析物的样本)、阈值信号或标准物曲线比较。另外,来自标准物的信号可以用于解释来自分析物的信号。在某些实施例中,来自分析物和/或标准物的信号可以比背景大了至少2倍。在某些实施例中,可以产生比背景大了介于2倍至20倍之间的信号。在某些实施例中,信号可以比背景大了 20倍。
[0108]图3至图31示出根据实施例的毛细管电泳系统300。图3至图5分别是前视图、左透视图和右透视图,它们示出毛细管电泳系统300(在此也称为“系统”)。系统300包括壳体310(图6至图8)、电子组件301 (图8、图12至图15、图18和图26)、试剂组件330(图9至图15)、盒组件340(图16至图22)、真空组件360(图22至图25),灯组件380(图26至图30)和检测器组件375(图7和图31)。系统300可以构造成使用电泳并且更具体地使用毛细管电泳执行样本的至少半自动免疫测定。因此,如本文进一步详细地说明的,系统300可以构造成至少将样本(例如,包括任何适当的药剂、试剂、蛋白质、分析物、缓冲剂、裂解物和/或本文所述任何其它材料)至少半自动地抽吸到一组毛细管中,分离样本(经由电泳),使样本的成分的至少某些固定(例如,经由热、UV辐照和/或类似物)并且检测目标分析物的存在或缺乏。
[0109]系统300的壳体310(图6至图8)可以是任何适当的形状、尺寸或构型并且可以布置成至少部分地封装或至少部分地支撑系统300的任何适当的部件。壳体310包括前板311、第一支撑结构320和第二支撑结构322。虽然图3至图31中未示出,但是在某些实施例中,系统300可以包括外壳构件和/或其中可以布置有系统300的箱壳。类似地阐述,在某些实施例中,系统300可以包括外壳构件,其可以封装或另外容纳基本整个系统300。在这样的实施例中,外壳构件可以包括任何适当的一个或多个检修门、一个或多个抽屉、一个或多个窗等,它们可以为使用者提供通向系统300的通路(例如,视觉和/或物理)。
[0110]图6是包含在壳体310中的前板311的透视图。前板311可以使用任何适当的制造工艺由任何适当的材料形成。例如,在某些实施例中,前板311可以由单个诸如铝、钢、不锈钢或类似物的坯料形成,所述坯料被碾磨、钻孔或另外加工以形成前板311。在某些实施例中,前板311可以经由任何适当的铸造技术铸造。在其它实施例中,前板311可以由任何数目的部件形成,所述部件形成期望的形状并且经由任何数目的焊缝、粘结剂、机械紧固件和/或类似物联接到一起。在又一些其它实施例,前板可以由塑料、聚合物和/或复合材料形成。
[0111]前板311包括第一安装部分312和第二安装部分313并且限定第一试剂组件开口318和第二试剂组件开口 319。第一安装部分312从前板311的正面延伸以提供可以与试剂组件330的部分联接的安装和/或支撑结构。例如,如图6中所示,第一安装部分312可以限定通道或轨道,其可以可滑动地接收试剂组件330的部分,由此支撑试剂组件330并且限定这样的路径(例如,轨道),即,试剂组件330可以沿着所述路径运动。此外,当试剂组件330相对于第一安装部分312运动时,第一试剂组件开口 318可以可运动地接收试剂组件330的至少一部分(例如,参见图7),如本文进一步详细地说明的。
[0112]第二安装部分313从前板313的正面延伸以提供可以与盒组件340的部分、真空组件360的部分和灯组件380的部分联接的安装结构。更具体地,第一安装部分313从前板311的表面延伸并且限定接收灯组件380的部分的凹陷部314、接收灯组件380的第二部分的驱动轴开口 315、接收盒组件340的部分的丝杠开口 316和接收真空组件360的部分的真空开口317。
[0113]如图7和图8中所示,第一支撑结构320和第二支撑结构322每个都联接(例如,焊接、粘附、紧固(螺栓、螺丝、铆钉等)或另外保持在固定位置中)到前板311的后表面。第一支撑结构320构造成支撑检测组件375的至少一部分。此外,如图7中所示,第一支撑结构320和前板311共同地限定试剂室322,其可运动地接收试剂组件330的至少一部分,如本文进一步详细地说明的。壳体310还包括盖321 (例如,参见图5),其基本封装试剂室322。更具体地,试剂室322由前板311、第一支撑结构320和盖321限界,由此除了通过由前板311限定的第一试剂组件开口 318以外限制通向试剂室322的通路(然而,试剂室322可以在系统300离线的同时通过去除盖321被接近)。
[0114]第二支撑结构324具有或限定基本平坦的表面,其联接到和/或另外支撑电子组件301的主印刷电路板(PCB)303。虽然第二支撑结构324在图8中示出为相对于前板311处于基本水平取向中,但是在其它实施例中,第二支撑结构324可以相对于前板311布置在任何适当的取向处。例如,在某些实施例中,第二支撑结构324可以相对于前板311布置在基本竖向取向中。这样,系统300的总尺寸可以至少部分地通过将第二支撑结构324重定方向来管理。壳体310还包括盖325(例如,参见图4、图5和图7),其基本封装或覆盖主PCB 303。
[0115]电子组件301可以是任何适当的构型并且可以包括任何适当的部件以使电子组件301能够至少部分地控制系统300。例如,如图8中所示,电子组件301包括电源302和主PCB303。如本文进一步详细地说明的,主PCB 303与传感器PCB 304(图12至图15)、盒PCB 306(图18)和灯PCB 307 (图26)电通信。虽然图8中未示出,但是电源302可以被电力地连接到外部电路(例如,“插上插头以接通电源”)以从电力网接收电流。这样,电源302可以接收电流并且继而可以在输送到电子主PCB 303之前调节、转变和/或转换电流(例如,从交流电(AC)转换成直流电(DC))。此外,电源302可以构造成将电流供给到一个或多个马达、致动器、灯、检测器、照相机和/或类似物,如本文进一步详细地说明的。
[0116]主PCB 302可以包括任何适当的电子装置或部件。例如,主PCB 302包括至少存储器和处理器(图3至图31中未示出)。存储器可以例如是随机存取存储器(RAM)、存储缓冲器、硬盘驱动器、只读存储器(R0M)、可擦可编程只读存储器(EPROM)和/或等等。在某些实施例中,存储器可以存储指令以促使处理器执行与控制系统300的至少部分相关联的模块、处理和/或功能。处理器可以是任何适当的处理装置,其可以运行和/或执行一组指令或代码。例如,处理器可以是通用处理器、中央处理单元(CHJ)、加速处理单元(AHJ)、专用集成电路(ASIC)和/或类似物。处理器可以运行和/或执行存储在存储器中的、与控制系统300的至少部分相关联的一组指令或代码。更具体地,在某些实例中,处理器可以执行存储在存储器中的、与控制一个或多个马达、致动器、传感器、灯等相关联的一组指令或代码。此外,处理器可以执行存储在存储器中的、与将电流发送到盒组件340的部分以启动和/或执行电泳相关联的一组指令或代码,如本文进一步详细地说明的。
[0117]如图7和图8中所示,系统300的检测组件375可以至少部分地布置在壳体310内并且布置在盒组件340的第一侧上,如本文进一步详细地说明的。更具体地,检测组件375包括光学检测器376和扫描仪378。光学检测器375可以是任何适当的装置、机构和/或组件,其构造成检测由例如分析物和/或标准物(上述)发射的信号。例如,光学检测器375可以是电荷耦合装置(CCD)阵列和/或类似物,它们可以用于实时连续地监测由分析物和/或标准物发射的信号以允许使用者迅速地判定分析物是否存在于样本中和任选地分析物的量或活性。如图7中所示,光学检测器375包括透镜377,其至少部分地布置在试剂室322内。透镜377可以是任何适当的透镜,其可以包括和/或联接到例如与信号(例如,化学发光、荧光和/或类似物)相关联的过滤器(例如,TAMRA过滤器)。光学检测器375可以被可操作地联接到主PCB303以从处理器或类似物接收信号和/或将信号发送到处理器或类似物。如图7中所示,扫描仪378布置在试剂室322内并且联接到扫描仪支架323,所述扫描仪支架323从第一支撑结构320的表面延伸。在某些实施例中,扫描仪378是条形码扫描器,其构造成读取关于试剂托盘的识别信息(即,嵌入条形码内)。在某些实施例中,当试剂托盘运动出时,暴露出镜子379,由此使扫描仪能够读取关于盒的识别信息。在某些实施例中,荧光检测器(未示出)构造成与光学检测器376结合以检测由分析物和/或标准物发射的信号,如本文进一步详细地说明的。
[0118]如图9至图15中所示,系统300的试剂组件330包括试剂托盘支持器331(在此也称为“支持器”)、驱动机构334和试剂托盘337。如上所述,试剂组件330由前板311的第一安装部分312(至少部分)支撑,以便使系统300的试剂组件330的至少一部分可以被可运动地布置在由壳体310限定的试剂室322内。例如,虽然图9至图15中未示出,但是支持器331可以包括导轨或类似物,其可以被可运动地联接到前板311的第一安装部分312(例如,可运动地布置在通道或类似物中(例如,参见图12和图13))。
[0119]如图9至图11中所示,支持器331构造成接收试剂托盘337的至少一部分以当支持器331联接到试剂托盘337时基本保持、支持或另外限制其运动。更具体地,如图9和图10中所示,支持器331包括一组保持壁332,所述一组保持壁332从支持器331的表面延伸以限定支持器331的接收试剂托盘337的区域。在某些实施例中,试剂托盘337可以包括外表面,其可以当试剂托盘337布置在接合保持壁332之间时接合保持壁332的内表面。照此,保持壁332和试剂托盘337可以形成例如摩擦配合,所述摩擦配合可以限制试剂托盘337相对于支持器331沿着横向方向的运动。此外,支持器331包括电接触部333,其构造成接合试剂托盘337的外表面以限制试剂托盘337相对于支持器331的竖向运动(例如,与上面落座有试剂托盘337的保持器的表面正交)。例如,电接触部333可以包括小突起或类似物,所述小突起或类似物可以放置成与试剂托盘337的保留部分338(例如,凹面、突出部、由具有较高摩擦系数的二次材料所形成的部分和/或类似物)接触(图11)。
[0120]试剂托盘337可以是任何适当的托盘或类似物。例如,在某些实施例中,试剂托盘337可以支持和/或另外限定一组孔板339。在某些实施例中,孔板339可以是微孔板和/或类似物。孔板339可以是任何适当的形状、尺寸或构型并且可以布置在任何适当的布置中。例如,如图11中所示,试剂托盘337可以包括具有各种构型的227个小孔。在其它实施例中,试剂托盘可以包括一组96个微孔,它们以约9毫米(mm)的中心间距间隔。在其它实施例中,试剂托盘可以包括一组384个微孔,它们以约4.5mm的中心间距间隔。虽然说明了试剂托盘的具体示例,支持器331可以构造成接收类似尺寸和/或形状的任何适当的试剂托盘337,其可以限定任何数目和/或任何布置的小孔和/或微孔。照此,包含在试剂托盘337中或由试剂托盘337限定的小孔339可以接收任何适当的溶液、流体、凝胶、裂解物、缓冲剂、样本、分析物、两性电解质、药剂、试剂、蛋白质、基质和/或类似物。
[0121]在某些实施例中,试剂托盘337或试剂托盘的部分是导电的。例如,小孔或一排或多排小孔中的某些或全部可以被导电并且可以充当电连接。
[0122]试剂组件330的驱动机构334包括马达335和丝杠336。在某些实施例中,丝杠336可转动地联接到支持器331。更具体地,丝杠336可以联接到支持器331,以便在丝杠336相对于支持器331的转动运动不受限制的同时使丝杠336相对于支持器331的平移运动受到限制。支持器331可以相对于壳体310定位以允许丝杠336延伸通过由前板311限定的第二试剂组件开口 319 (例如,参见图7)。驱动机构334的马达335可以是任何适当的马达,其选择性地接合丝杠336。虽然图3至图31中未示出,但是马达335联接到前板311的表面(例如,背面)以限制马达335相对于壳体310的运动。照此,马达335可以从电源302和/或主PCB 302接收信号(例如,电流),所述信号可操作成促动马达335以使丝杠336相对于马达335转动。因而,在马达335联接(例如,固定地联接)到前板311的情况下,丝杠336的转动运动使丝杠336相对于马达335沿着轴向方向前进,以便使支持器331沿着与前板311正交(例如,与前板311的正面正交)的方向运动。换言之,马达335可以例如沿着向前(例如,逆时针)方向转动丝杠336以将支持器331的较大部分布置在试剂室322中,并且可以例如沿着向后(例如,顺时针)方向转动丝杠336以将支持器331的较小部分布置在试剂室322中。
[0123]在某些实施例中,丝杠336被固定在适当的位置中并且不转动。在这样的实施例中,马达335包括螺母(未示出),所述螺母构造成围绕固定的丝杠转动并且使试剂托盘运动,如上所述。
[0124]例如,如图所示,在图12至图15中,电子系统302包括接触部305,其可操作地联接到传感器PCB 304。接触部305和PCB304可以布置成确定试剂组件330相对于壳体310和/或试剂室322的位置。如图所示,接触部305可以从前板311的表面延伸并且可以布置在由支持器331的致动器333限定的开口内。例如,致动器333可以包括基本U状的端部部分。端部部分的与前板311相邻的第一壁可以限定开口,并且与第一壁相对的第二壁可以是基本连续的(例如,不限定开口)。因而,当试剂组件330相对于壳体310运动(例如,通过使马达335相对于丝杠336前进)时,致动器333的端部部分可以相对于传感器305运动。这样,传感器305可以放置成与例如第二壁接触以确定试剂组件330的相对位置。换言之,试剂组件330可以相对于壳体310运动,以便使致动器333的端部部分压下或另外接合传感器305。因此,试剂组件330的相对位置可以通过确定由致动器333压下接触部305的量来确定。在某些实施例中,霍尔效应传感器309被接合以确定试剂组件330的位置。
[0125]如图16至图22中所示,盒组件340包括盒保持器341(在此也称为“保持器”)、驱动机构345和毛细管盒350(在此也称为“盒”)。保持器341可以是任何适当的形状、尺寸或构型并且可以布置成接收盒350的至少一部分(例如,参见图16)。保持器341具有或限定基本C状的横截面,保持器3
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