專利名稱：通過流體分散形成稀釋的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自動的流體處理和輸送，更具體地，涉及通過分散稀釋自動形成稀釋系列。
背景技術(shù)：
稀釋板一般通過系列稀釋或直接注入來準備。在具有12列的96孔板(well plate)，其中兩列是空白控制列，可形成稀釋系列如2∶1的稀釋系列。這意味著最終將提供含有樣品的10列，其中各列含有前一列樣品的一半或50％。
在系列稀釋中，將在給定體積下具有已知濃度的相關(guān)化合物稀釋到溶劑中。在這個示例中，在開始稀釋前，列1含有已知濃度和給定體積，如200μl，的相關(guān)化合物，且其余的(非控制)列分別容納100μl的純?nèi)軇?，如二甲亞?DMSO)。系列稀釋開始從列1吸出100μl的樣品，然后將吸出的樣品分配到列2。所產(chǎn)生的列2內(nèi)的溶液(100μl樣品和100μl溶劑)通過重復移液操作(即吸出和分配)進行混合?；旌虾螅瑥牧?吸出100μl?，F(xiàn)在列2含有的溶液的樣品濃度是列1的樣品濃度的一半。將從列2吸出的100μl分配到列3，并進行混合。該過程在板的其余部分重復進行(跳過控制列并從最后列丟棄100μl)，以在全部100μl中實現(xiàn)2∶1的稀釋系列。移液管的尖端最好在各列之間變化。如所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的，不同的稀釋系列，如3∶1，5∶1，要求吸出和分配不同體積的樣品。
形成稀釋系列可通過手工或通過自動工藝來進行，例如通過Tecan Genesis RSP 200進行。當手動進行時，該過程花費很多時間和令操作者疲勞。使用者之間存在不一致性，且更高密度在混合上特別困難并可能遺漏管孔(well)。但是，該方法被認為是黃金標準。當自動進行時，該過程緩慢，因為要求進行稀釋前用溶劑填充所有管孔，以及需要時間來更換尖端。此外，系列稀釋容易出現(xiàn)誤差傳播，因各個隨后的稀釋取決于前一列的濃度，因此，某一列的誤差可能傳播到其余列中。
對于直接注入稀釋，精確數(shù)量的相關(guān)化合物/樣品注入到各管孔中。各管孔然后注滿溶劑，使得各管孔含有相同體積，如100μl。因此，比如開始2∶1的稀釋系列，第一列容納100μl樣品，第二列容納50μl樣品和50μl溶劑，第三列容納25μl樣品和75μl溶劑，其后的各列容納前一列樣品量的一半，和容納前一列50％以上的溶劑，使第十列容納0.195μl樣品和99.805μl溶劑。
不同于系列稀釋，各管孔中的濃度獨立于其他列的濃度。這樣可減少帶出誤差并使稀釋比系列稀釋更準確。但存在著額外的樣品黏附在輸送尖端的外面帶來誤差的可能性。添加到各列的樣品從列1取出，其含有高濃度的樣品。從尖端帶出的樣品會極大地改變后面一個管孔中的濃度，尤其是在列9或10的管孔的濃度，其具有很低的濃度。此外，對于上面介紹的稀釋系列的體積(100μl)，要求用液體處理器精確地分配195nl和100μl之間的量。這個范圍超過了大部分液體處理器的能力。此外，直接注入稀釋要求的體積橫跨很大范圍，因為稀釋因子可增加到如5∶1。如果使用小體積分配器，需要大量時間以實現(xiàn)大體積并需要進行多次分配。
因此，存在著對速度較快的形成系列稀釋的方法的需求，其可在傳統(tǒng)的液體處理器的范圍內(nèi)實施，并能減少帶出誤差的數(shù)量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了使用流體分散形成稀釋系列的裝置和方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種形成稀釋系列的方法。該方法包括提供多個容器，其中至少第一容器帶有樣品，從至少第一容器吸出至少部分樣品到至少一個預先注有溶劑的第一管道，使樣品分散于溶劑中，從至少一個第一管道分配至少一部分分散的樣品到至少第二容器，基本同時將溶劑從至少一個第二管道分配到至少第二容器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種形成稀釋系列的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括至少一個第一管道，設(shè)置成可吸出和分配進行稀釋的樣品，第一壓力源，其設(shè)置成可用溶劑灌注至少一個第一管道，并將樣品吸出到灌注的第一管道內(nèi)，其中第一壓力源提供層流條件，使得樣品分散于至少一個第一管道中的溶劑內(nèi)，和至少一個第二管道，設(shè)置成可分配溶劑，第二壓力源，用于從至少一個第二管道分配溶劑，和控制器，其設(shè)置成可指示第一和第二壓力源同時分配所述的吸出的樣品和所述的溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，形成稀釋系列的方法包括提供多個容器，提供樣品于至少第一容器中，吸出至少部分樣品到至少一個第一管道內(nèi)；允許吸出的樣品分散于至少一個第一管道內(nèi)含有的溶劑中，其中樣品至少通過對流進行分散，從至少一個第一管道分配一部分分散的樣品到至少第二容器，和從至少一個第二管道分配溶劑到至少第二容器。
根據(jù)本發(fā)明的還有一個方面，形成稀釋系列的方法包括提供多個容器，提供樣品于至少第一容器中，吸出至少部分樣品到至少一個第一管道，允許吸出的樣品分散于至少一個第一管道內(nèi)含有的溶劑中，從至少一個第一管道分配一部分分散的樣品到至少第二容器，并清洗至少一個第一管道的尖端，基本同時從至少一個第二管道分配溶劑到至少第二容器，其中第二管道圍繞至少一個第一管道。
根據(jù)本發(fā)明的還有一個方面，提供了以壓力驅(qū)動泵送注射器作為基礎(chǔ)的液體處理器形成稀釋系列的方法。該方法包括提供多個容器，其中至少第一容器包括樣品，且至少第二容器包括稀釋劑，吸出稀釋劑到至少一個管道，從至少第一容器吸出至少一部分樣品到至少一個含有吸出的稀釋劑的管道內(nèi)，使得樣品分散于稀釋劑中，并從至少一個管道分配至少部分分散的樣品到含有稀釋劑的至少第二容器中，以形成樣品稀釋。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，使用以壓力驅(qū)動泵送注射器作為基礎(chǔ)的液體處理器形成稀釋系列的方法包括提供多個容器，其中至少第一容器包括樣品，且至少第二容器包括稀釋劑，吸出至少一部分稀釋劑到至少一個管道，使得吸出的樣品分散于至少一個管道中含有的稀釋劑內(nèi)，從至少一個管道分配第一部分分散的樣品到廢物容器中，并從至少一個管道分配第二部分的分散樣品到至少第二容器中。
本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點的一部分將在下面的介紹中公開，一部分可從介紹中了解，或從本發(fā)明的實際應(yīng)用中學習?？赏ㄟ^所附權(quán)利要求特別提出的內(nèi)容和組合認識和獲得本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
應(yīng)當了解，前面的一般介紹和后面的詳細介紹只是示例性和說明性的，不能用于限制本發(fā)明。
附圖結(jié)合說明書并構(gòu)成說明書的一部分，其顯示了本發(fā)明的一個實施例，并與介紹一起說明本發(fā)明的原理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的用于自動形成稀釋系列的系統(tǒng)的立體圖；圖2是圖1的系統(tǒng)一部分的立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的圖1的系統(tǒng)的含有第一和第二導管的歧管的立體圖；圖4是圖2所示系統(tǒng)一部分的頂視圖；圖5是圖2所示系統(tǒng)一部分的前視圖；
圖6A是吸出樣品前容納溶劑的導管的截面圖；圖6B是根據(jù)本發(fā)明的一方面的圖6A的導管的截面圖，導管容納有溶劑，吸出樣品分散于溶劑中；圖6C是圖6B的導管的截面圖，其中增加的多條線代表分散曲線(即分散的樣品)的體積分割；圖7是根據(jù)本發(fā)明一個方面的多個容器的實施例的頂視圖；和圖8是用于實行根據(jù)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)的歧管和分配部分的可選實施例的透視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細參考本發(fā)明的實施例，示例顯示于附圖。將在附圖中盡可能使用相同的標記表示相同或類似的部件。
本發(fā)明提供了形成稀釋系列的方法和系統(tǒng)。文中采用的術(shù)語稀釋“系列”可包括樣品形成的單個稀釋或多個稀釋。該方法使得形成稀釋系列所需的時間最少。該方法和系統(tǒng)同時分散樣品和溶劑，消除了樣品置于管孔后單獨注滿容器的必要。此外，該系統(tǒng)可使用獨特的樣品導管結(jié)構(gòu)，樣品導管套在溶劑導管中。這種套裝設(shè)計可混合溶劑和樣品，消除了后來進行混合溶劑和樣品的需要，并提供了清洗作用，洗去任何可能保留在樣品導管端部的樣品液滴，以免于滴落到管孔中。這樣有三個好處，沖洗減少了保留在管上的樣品可能造成的誤差，允許以更小的體積進行分配，并使得管孔之間交換尖端沒有必要。
本發(fā)明的方法一次吸出樣品，其后重復分配吸出(和稀釋的)樣品，例如對于10點稀釋要分配9次。根據(jù)本發(fā)明形成這種稀釋系列的時間大約為90秒。這個時間大大短于現(xiàn)有技術(shù)的方法，其可能需要8分鐘。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法形成的稀釋系列的精度用手工校正稀釋系列進行檢查。根據(jù)本發(fā)明方法形成的稀釋系列的精度與手工校正值的變化小于±4％。這比現(xiàn)有技術(shù)的方法精確很多。最后，本發(fā)明的方法采用的分散技術(shù)在通道之間和從板到板都有很高復制性。
本發(fā)明的方法和裝置還允許在給定的稀釋系列或多個容器內(nèi)變化稀釋因子。這個能力對于在稀釋系列的選擇部分內(nèi)給出額外數(shù)據(jù)點是很有用的。實現(xiàn)稀釋因子的這種變化可以通過在第一稀釋因子分配部分分散的樣品，接著改變稀釋因子(例如通過減少一部分分散的樣品)，然后以新稀釋因子分配分散的樣品。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了自動形成稀釋系列的系統(tǒng)。如圖1到4所示和文中的實施例，系統(tǒng)100可包括垂直板疊機(stacker)，多個流體通道，第一組注射泵，第二組注射泵，清洗臺和控制系統(tǒng)的裝置如圖1到圖4所示，系統(tǒng)100可包括垂直板疊機102。垂直板疊機可以是任何傳統(tǒng)的板疊機，適合接收、儲存和分配多個容器，例如，含有多個管孔的微量滴定板。板疊機還應(yīng)設(shè)有平臺，可沿x方向操作板，處理各個管孔列。在一個實施例中，使用了PerkinElmerPlateStakTM。或者，可使用由機器人操作促動的固定板和可移動歧管。如本文所表現(xiàn)的，板疊機102包括輸入?yún)^(qū)104，用于接收和儲存多個板106，各板106包括多個容器或管孔106a，各板在，例如容器106a的第一列或第一行中，含有樣品。板106可以是任何傳統(tǒng)的微量滴定板，如96孔板或384孔板。板106從輸入?yún)^(qū)104移動到導軌部分108，板在導軌部分移動的同時進行填充。填充后，板106從導軌部分108移動到輸出區(qū)110，板在此儲存以便后來使用。板疊機應(yīng)設(shè)置成可儲存、分配并可操作標準的SBS-footprint微量滴定板(Society for Biomolecular Screening，www.absonline.oro/msdc/pdf/ANSI SBS 1-2004.Ppdf)。任何傳統(tǒng)的微量滴定板都可用于該系統(tǒng)，例如，可使用96微量滴定孔板(wellmicrotiter plate)和384微量滴定孔板?；蛘撸部墒褂镁哂懈蠡蚋∶芏鹊目装?。
在一個實施例中，板疊機102儲存板106，預先在板106的第一列管孔的各個管孔中分別準備相關(guān)樣品。如果想要，可以給系統(tǒng)100增加在第一列(或第一行，或其他列或行)的管孔中填充樣品的裝置，以填充管孔或在系統(tǒng)控制器的控制下移動到板疊機102進行儲存，直到需要用于稀釋系列時。
盡管下面就使用各具有多個容器的微量滴定板形成系列稀釋的狀況對本發(fā)明進行介紹，應(yīng)當知道任何類型的適合保持液體的結(jié)構(gòu)件都可被使用，例如試管或微管架，或設(shè)有多個凹部的一次性襯板。在各個示例中，多個容器可設(shè)置成行或列，如圖7所示。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，系統(tǒng)100可包括多個流體通道(未顯示)。如圖1-5所示的實施例，多個流體通道可設(shè)置在公用塊或歧管112。在一個實施例中，歧管112包括8個流體通道?？墒褂酶嗷蚋俚牧黧w通道，以便裝置的功能適用于不同的應(yīng)用場合。歧管112可沿z向移動(即可調(diào)整高度)。可通過任何適當?shù)难b置，如步進電機，來提供移動。歧管112還可沿y方向從一側(cè)移動到另一側(cè)。一側(cè)到另一側(cè)的移動可通過任何適當?shù)难b置，如步進電機，來提供。y向的移動使系統(tǒng)可用于填充互相遠距離間隔開或互相非常接近的容器，例如位于384孔板(未顯示)中的容器進行填充。流體通道之間的間隔應(yīng)該是這樣的，例如，各流體通道設(shè)置成與96孔板的給定列中的管孔排成列。在384孔板中，各流體通道可與板的給定列的每隔一個管孔排成列。因此，為了充填384孔板的給定列的所有管孔，需要提供使歧管112沿橫向方向移動到板疊機108的裝置，以使歧管可與給定列的其余管孔排成列。
各流體通道包括第一管道，例如，用適當材料如PEEK制成的第一導管116。各第一導管116位于中心，可套裝到第二管道，例如第二導管118。第二導管118可用不銹鋼或任何其他適合的材料制造。第一導管116可具有任何適合的內(nèi)徑。在一實施例中，各第一導管116的內(nèi)徑為0.02英寸，外徑為0.063英寸。選擇不同的外徑不會影響系統(tǒng)的精度，但改變內(nèi)徑會要求重新校正系統(tǒng)的參數(shù)，這些參數(shù)將在下文提供。這樣的重新校準應(yīng)在所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識范圍內(nèi)。第二導管118的內(nèi)徑必須足夠大以容納第一導管116，并允許流體通過第二導管118內(nèi)側(cè)和第一導管116外側(cè)之間，如下面將作的介紹。在一個實施例中，第二導管118各自的內(nèi)徑為0.071英寸，第一導管116的外徑為0.063英寸，第一和第二導管之間留出了0.004英寸的空隙。第一導管116和第二導管118都應(yīng)當有足夠的長度，可從歧管112到達各個泵。第一和第二管道可具有不同的截面和形狀以及尺寸，雖然最好是圓形的截面。此外，第一和第二管道可以是直線的，彎曲的，卷曲的或其他適合的幾何形狀。含有分散的樣品的管道必須足夠長以容納所有的樣品，使得稀釋拋物線不受泵機構(gòu)的干擾。
如圖2所示，第一管路延伸通過并離開第二導管118，例如，大約0.15到0.3英寸，在一個實施例中為0.236英寸。第一導管116的基底或頂端116a和第二導管118的基底或頂端118a之間高度差異被選擇，以防止第二導管118的頂端118a接觸板106的管孔中的任何溶液，或接觸清洗臺的任何溶液，這將在下面介紹?？刹捎眉舛?18a和尖端116a之間的其他適合的距離。
或者，第一管道可以不套裝在第二管道中，作為替代可定位于第二管道附近。在這樣的實施例中，第二管道相對第一管道定位，使得從第二管道流出的流體被引導到第一管道的至少尖端部分的周圍。
雖然不是很優(yōu)選，但可以根據(jù)本發(fā)明采用不設(shè)置第二管道的系統(tǒng)的方法。這種實施例不是很優(yōu)選是因為工藝過程的時間更長，并且要求沖洗頂端的外側(cè)。但是，這個實施例提供的好處是允許本發(fā)明的方法在無需更改的情況下，可應(yīng)用傳統(tǒng)的市場可購買到的以壓力驅(qū)動泵送注射器作為基礎(chǔ)的液體處理器，如Tecan Genesis RS200。
如圖8所示的實施例，傳統(tǒng)的處理器可包括公用塊或歧管212。歧管212包括多個流體通道(未顯示)。必要時可選擇流體通道的數(shù)量，以使裝置的功能適應(yīng)各種應(yīng)用。歧管212可如上述討論的或通過其他傳統(tǒng)裝置移動和受驅(qū)動。各個流體通道包括第一管道，例如，以適當材料如PEEK制造的第一導管216。第一導管216可具有任何適當?shù)膬?nèi)徑，如上面所討論的。選擇不同的內(nèi)徑將要求重新校正系統(tǒng)的參數(shù)，如文中所提供的。這樣的重新校正屬于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員的知識范圍。第一導管216應(yīng)當具有足夠的長度，以從歧管212到達各個泵。第一導管216可具有不同的截面和形狀和尺寸，盡管圓截面是優(yōu)選的。此外，第一管道216可具有任何適當?shù)膸缀涡螤?。第一管?16可容納分散的樣品，因此必須足夠長以容納所有樣品，使稀釋拋物線不受泵機構(gòu)的干擾。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，系統(tǒng)100包括第一和第二壓力源。任何適當類型的壓力源，例如壓力驅(qū)動泵，都可使用。在優(yōu)選實施例中，壓力驅(qū)動泵的第一和第二組120、122可包括聯(lián)動注射泵。如圖1到5所示的實施例，第一導管116、216可連接到聯(lián)動注射泵的第一組120的相應(yīng)的輸出，各注射泵的輸出連接到第一導管116、216的其中一個。第二導管118可連接到聯(lián)動注射泵的第二組122的相應(yīng)輸出，各注射泵的輸出連接到第二導管118的一個。注射器的尺寸限制了分配到管孔中的體積。因此注射器越小，稀釋系列的可能的最后體積越小。泵的第一和第二組120、122的各注射泵的輸入連接到溶劑輸送器，如DMSO的容器。聯(lián)動注射泵的第一和第二組120、122由內(nèi)部馬達驅(qū)動，如步進電機，其受到計算機130的控制。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，系統(tǒng)100可包括清洗臺126。清洗臺可設(shè)置成能接收第一導管116的尖端116a。第一和第二導管可通過用來自溶劑輸送器124的溶劑沖洗系統(tǒng)得到清洗，以使溶劑從第一和第二導管116、118分配到清洗臺。當溶劑從第二導管118流出時，其清洗第一導管116的尖端116a。同時或交替地，清洗臺主動向上泵送流體通過管孔，以保證清洗流體不受污染。然后，通過排液管128利用真空將清洗臺的液體排出到廢物容器。清洗臺126和第一和第二導管可相對移動，將清洗臺定位在第一導管下面。在一個實施例中，清洗臺126可移動越過導軌部分108，以清洗尖端116a。清洗后，清洗臺126從導軌部分108縮回，以便在導軌部分108上操作孔板。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，設(shè)置了系統(tǒng)100的控制器。如實施例所示，控制器可包括計算機130或其他適當?shù)膬x器控制裝置。計算機130可設(shè)置多個協(xié)議，系統(tǒng)的使用者可根據(jù)協(xié)議選擇形成的稀釋系列類型。例如，一個變化因素是稀釋因子使用者可在如2∶1、3∶1、5∶1、800∶1、1600∶1、2400∶1和25000∶1的稀釋系列之間選擇?；蛘撸梢杂糜嬎銠C編程，在單個稀釋系列的稀釋因子之間變換。例如，部分的稀釋系列可制備成2∶1稀釋而其余的可制備成5∶1稀釋。
另一個變化因素是稀釋系列的最后體積。在所提供的示例中，最后體積是100μl。但是，使用者也可選擇其他的最后體積，如50μl和10μl。另一變化因素是使用的溶劑。例如使用者可在DMSO和水溶劑，如緩沖劑之間選擇。其他適當類型的溶劑也可采用。另一變量是所使用的多個容器的尺寸和類型。例如，使用者可選擇96微量滴定孔板或384微量滴定孔板。其他尺寸和/或形狀的容器，例如試管或微管架，或一次性含有多個凹部的襯板也可選擇。對選擇的各組變量，計算機可包括數(shù)據(jù)庫，列出在稀釋的各點要分配的分散樣品量和溶劑量。下面顯示了示例性的數(shù)據(jù)庫的表。
形成IC50稀釋的分配體積(分配體積的單位是微升)溶劑是DMSO(96孔板)稀釋比例 2∶1 3∶1 3∶1 3∶1 3∶1 3∶1 3∶1 3∶1 5∶1最后體積(μl)50100 8066.7 50 4033.3 26.7 96列2 26.4 38 30.4 23.6 19.1 15.3 12.7 10.2 23.2列3 15.5 30.8 21.9 15.7 11.8 8.9 7.4 6 19
列413 36 28.8 22.2 16.6 13.3 11.3 8.9 15.4列511.2 28.8 27.9 21.6 16.2 13 11.4 8.6 5.2列68.2 18.4 21.1 15.5 12.2 9.7 8.4 6.5 1.1列758.5 12.5 10.4 7.8 5.9 5.1 4 0.3列82.8 3.3 7.4 4.6 3.5 2.8 2.3 1.9 5.3混合列91.4 1.1 2.8 1.4 1.1 0.8 0.6 0.6 1.3列10 0.7 0.6 0.5 0.3 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3其中，“混合”是分配20μl的注滿緩沖劑/DMSO到管孔和吸出10μl到樣品導管內(nèi)以重新分散樣品分布。
溶劑是DMSO(384孔板)稀釋比例 3∶1最后體積(μl)40列2 14.9列3 9列4 12.8列5 11.6列6 10列7 5.3列8 2.2列9 0.7列10 0.2溶劑是水(96孔板)稀釋比例 3∶1最后體積(μl)100列2 38列3 32.5
列4 33列5 21.5列6 12.8列7 6.1列8 2.5列9 0.9列10 0.3溶劑是水(384孔板)稀釋比例 3∶1最后體積(μl)40列2 16.8列3 10.9列4 8.9列5 6列6 3.4列7 1.3列8 6混合列9 2.1列10 0.6其中，“混合”是分配20μl的注滿緩沖劑/DMSO到管孔和吸出10μl到樣品導管內(nèi)以重新分散樣品分布。
本發(fā)明的方法的操作原理是基于分散樣品到載體流。分散現(xiàn)象是基于至少兩種成分，由壓力驅(qū)動注射泵導致的對流和樣品擴散。開始時，從第一列或行的容器吸出樣品到預先帶有溶劑的第一導管。當吸出的樣品被汲取到預先帶有溶劑的第一導管，其移動通過第一導管116時，對流導致樣品團具有基本上為拋物線的流動線型，流體靠近導管壁，移動速度(由于與管壁的摩擦)比管中心的流體速度慢，這是因為層流的作用。由于拋物線形流動線型，樣品橫穿過導管并變長，樣品的原有濃度稀釋于溶劑中。
擴散也對分散樣品到導管內(nèi)的溶劑起到很大作用。分子通過擴散過程會從較高濃度的區(qū)域移動到較低濃度的區(qū)域。因此，當樣品具有拋物線流動線型時，樣品分子可在流動線型的不同層之間擴散，提高分散作用。與壓力泵驅(qū)動的對流相比，擴散在分散樣品的過程中起到較小作用。不可逆轉(zhuǎn)的層流折疊，渦流，導管表面相互作用和管道幾何形狀是影響系統(tǒng)分散量的其他因素。
已經(jīng)吸出到第一導管116的樣品在導管內(nèi)的溶劑(DMSO)中稀釋，分散形成拋物線流動線型。本發(fā)明的方法是基于樣品分散曲線的體積分數(shù)，分散曲線由進出導管的兩個流動線型(見圖6B和6C)形成。稀釋的樣品可分配(以校準時預定的體積，如上面的表所示)到容器的其余的列或行以形成稀釋系列。因此，不同于系列稀釋和直接注入，其只有一個吸出步驟，后面接著進行至少一個分配步驟，一般在1到40個分配步驟之間。例如，對于10點的稀釋系列，有一個吸出步驟然后進行9個分配步驟。不必花費時間混合管孔，因為后面的注入獨立于前面的管孔。
或者，還可以形成只包括樣品和一個稀釋的稀釋系列。在這樣的情況下，有一個吸出步驟和至少一個分配步驟。取決于所想要得到的稀釋，在分配一部分吸出樣品到目標稀釋管孔前，可能需要分配一部分吸出樣品到廢物容器。
現(xiàn)在介紹根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)100在微量滴定板產(chǎn)生10點，100μl最終體積，2∶1的稀釋系列的方法的示例。開始時，將在第一列，即列1的各管孔中的帶有200μl樣品的96孔板放置在垂直板疊機102的輸入?yún)^(qū)104。從連接到系統(tǒng)的計算機的協(xié)議表中選擇2∶1稀釋系列，10點，100μl最終體積。計算機提供適當?shù)膮?shù)給馬達，其可驅(qū)動各組注射泵。
清洗臺在第一管路尖端116a的下面延伸。第一導管尖端116a下降到清洗臺中。注射泵的第一和第二組120、122從溶劑輸送器124吸出500μl溶劑(DMSO)，雙向閥轉(zhuǎn)換并清空注射器，通到第一和第二導管116、118，從而進行預先灌注。第一導管尖端116a上升，清洗臺126縮回。板106通過導軌部分108上的板疊機移動到流體歧管112。注射泵的第一組120從溶劑輸送器124吸出400μl溶劑(DMSO)。注射泵的第二組122從溶劑輸送器124吸出500μl溶劑(DMSO)。第一導管116下降到板106的第一列內(nèi)。注射泵的第一組120從板106的第一列的各個管孔中吸出100μl樣品到第一導管116內(nèi)。當將樣品吸出到導管116中時，樣品被稀釋，因為其移動通過穿過第一導管116中的DMSO分散到溶劑中。
第一導管尖端116a從列1的管孔升起，板疊機102移動板106，定位第二列，即列2，于第一導管116下。第一導管116的尖端116a下降到板106的列2的管孔中的適當高度。第一組120通過第一導管116分配一部分，分數(shù)或一些分散的樣品(56μl)到列2的管孔中，基本同時第二組122通過第二導管118分配溶劑(44μl)到列2的管孔中。當溶劑通過第二導管118分配時，其沖刷第一導管116的尖端116a。當其沖刷尖端116a時，溶劑幫助清除掛著的可帶來轉(zhuǎn)移誤差的液滴。
第一導管116然后從列2的管孔中升起，板疊機102移動板106，定位第三列，即列3，于第一導管116之下。第一導管116的尖端116a下降到板106的列3的管孔中的適當高度。第一組120通過第一導管116分配一些分散的樣品(40μl)到列3的管孔中，基本上同時，第二組122通過第二導管118分配溶劑(60μl)到列3的管孔中，并分配在第一導管116的尖端116a上。
接下來，第一導管116從列3的管孔上升，板疊機102移動板106或?qū)к壊糠?08，定位第四列，即列4，于第一導管116的下面。第一導管116的尖端116a下降到板106的列4的管孔中適當高度；分散的樣品(37μl)通過第一導管116分配到列4的管孔中，基本上同時通過第二導管118將溶劑(63μl)分配到列4的管孔中。
然后第一導管116從列4的管孔上升，板疊機102移動導軌部分108上的板106，定位第五列，即列5，于第一導管116的下面。第一導管116的尖端116a下降到板106的列5的管孔中適當高度。第一組120通過第一導管116將分散的樣品(33μl)分配到列5的管孔中，基本上同時，第二組122通過第二導管118將溶劑(67μl)分配到列5的管孔中。
第一導管116從列5的管孔上升，板疊機移動板106，定位第六列，即列6，于第一導管116的下面。注射泵的第二組122從溶劑輸送器吸出500μlDMSO。第一導管116的尖端116a下降到板106的列6的管孔中適當高度，且另外一些的分散樣品(24μl)通過第一導管116分配到列6的管孔中。基本上同時，第二組122通過第二導管118將溶劑(76μl)分配到列6的管孔中。
接下來，第一導管116從列6的管孔上升，板疊機102移動板106，定位第七列，即列7，于第一導管116的下面。第一導管116的尖端116a下降到板106的列7的管孔中適當高度。第一組120通過第一導管116將分散樣品(16μl)分配到列7的管孔中，基本上同時，第二組122通過第二導管118將溶劑(84μl)分配到列7的管孔中。
然后，第一導管116從列7的管孔上升，板疊機102移動板106，定位第八列，即列8，于第一導管116的下面。第一導管116的尖端116a下降到板106的列8的管孔中適當高度。第一組120通過第一導管116將另外一些分散樣品(10.5μl)分配到列8的管孔中，基本上同時，第二組122通過第二導管118將溶劑(89.5μl)分配到列8的管孔中。
第一導管116從列8的管孔上升，板疊機102移動板106，定位第九列，即列9，于第一導管116的下面。第一導管116的尖端116a下降到板106的列9的管孔中適當高度。第一組120通過第一導管116將分散樣品(6μl)分配到列9的管孔中，基本上同時，第二組122通過第二導管118將溶劑(94μl)分配到列9的管孔中。
最后，第一導管116從列9的管孔上升，板疊機102移動板106，定位第十列，即列10，于第一導管116的下面。第一導管116的尖端116a下降到板106的列10的管孔中適當高度。第一組120通過第一導管116將分散樣品(3.2μl)分配到列10的管孔中，基本上同時，第二組122通過第二導管118將溶劑(96.8μl)分配到列10的管孔中。第一導管116的尖端116a從列10的管孔上升，板疊機102移動板106到板疊機110的輸出區(qū)110。
然后，清洗臺126延伸越過板疊機102的導軌部分108，并定位于歧管112的下面。第一導管116的尖端116a下降到清洗臺126內(nèi)，且注射泵的第一組和第二組120、122的所有注射器都填充了溶劑并沖洗4次。通過排放管線128并利用真空(未顯示)將清洗臺內(nèi)的廢物清除到廢物收集容器(未顯示)。
盡管本文所提供的示例可在所有容器列執(zhí)行的稀釋系列，但也可以在所有容器行執(zhí)行稀釋系列。此外，盡管示例建議吸出容器內(nèi)樣品體積的一半，本發(fā)明允許吸出足夠的樣品，以重復分配步驟至少一次，而不重復吸出步驟。最好能吸出足夠的樣品以完成稀釋系列，而不需吸出額外的樣品，且本發(fā)明已經(jīng)用于進行1到40之間的稀釋步驟。
現(xiàn)在介紹根據(jù)本發(fā)明使用系統(tǒng)100在384孔板中產(chǎn)生稀釋系列的方法的示例。對于384孔板，每個管孔的全部體積范圍比96孔板的小很多，因為96孔板形式中的管孔大約大4倍(96孔板的總體積為300μl，384孔板的總體積為80μl)。可以構(gòu)造許多的稀釋系列，但本文顯示了兩個示例10點稀釋系列和22點稀釋系列。
在384孔板進行10點稀釋系列時，首先添加樣品到列1的各管孔中(總共有16個樣品，因為384孔板包括16行24列)。在這個示例中，還要添加樣品到列13的各個管孔，全部有32個樣品。應(yīng)當指出，列數(shù)(即列1，列13)可根據(jù)所使用的控制列的數(shù)量和位置改變。然后，列1的樣品通過降低第一導管116的尖端116a到列1中進行稀釋，并吸出樣品到第一導管116內(nèi)，其中已經(jīng)預先注入了溶劑。96孔板間隔設(shè)置一組8個尖端116a，這意味著各個尖端116a下降到列1的每隔一個管孔內(nèi)，例如管孔A1、C1、E1、G1、L1、K1、M1、O1。然后通過在整個板內(nèi)稀釋各樣品形成稀釋系列。例如，列1行A(管孔A1)的樣品將稀釋到管孔A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10中。然后沖洗尖端116a，并將歧管112的y軸偏置，以降低尖端到其交替的管孔內(nèi)(如管孔B1、D1、H1、J1、L1、N1、P1)。然后在整個板上進行稀釋，如上所述。使用列13作為樣品源列對板的第二半繼續(xù)進行該過程。本質(zhì)上這種方式可產(chǎn)生與96孔板形式相同的稀釋系列配置，但密度是其4倍。如上所述，當板完成后，某些列(如這個示例中的11、12、23和24列)可以是空的，以便后來添加檢驗控制。使用384孔板得到稀釋系列的方法可能與使用96孔板稍微不同，因為在各個分配步驟后，尖端116a可重新下降接觸管孔中的流體表面，以清除尖端116a上的任何液滴。
在384孔板上進行22點稀釋系列時，首先將樣品添加到列1的各個管孔中(總共16個樣品)。列1的樣品通過下降導管116的尖端116a到列1進入每隔一個管孔中來進行稀釋，然后將樣品吸出到導管116中，通過將樣品分散在導管116中進行稀釋。然后通過分配分散/稀釋的樣品到384孔板的列2到22內(nèi)形成稀釋板。應(yīng)當指出，列數(shù)可根據(jù)所使用的控制列的數(shù)目和位置變化，如果存在控制列的話。在這個示例中，列23和24可以是空的以便后面添加檢驗控制。通過清洗尖端116a，沿y軸偏置歧管112并稀釋第一次稀釋中遺漏的管孔中的樣品而繼續(xù)進行該過程。
然后清洗臺126延伸越過板疊機102上的導軌部分108，并定位于歧管112的下面。第一導管116的尖端116a下降到清洗臺126中，且注射泵的第一和第二組120、122的所有注射器填充滿溶劑并沖洗兩次。將清洗臺中廢物利用真空清除到廢物收集容器。
現(xiàn)在介紹根據(jù)本發(fā)明的生產(chǎn)稀釋系列的方法和使用傳統(tǒng)的商業(yè)液體處理器，如Tecan Genesis RS 200。如前面所討論的，傳統(tǒng)的商業(yè)液體處理器不包括第二管道。第二管道的缺少要求在進行稀釋前預先分配稀釋劑到微量滴定板，而不是同時分配稀釋劑和分散樣品。本文所用的術(shù)語“緩沖液”、“溶劑”和“稀釋劑”是可以互換的。
首先，提供微量滴定板，第一列管孔的各個管孔包括，例如，大約100μl樣品。樣品的量可以變化，只要吸出的樣品足夠完成稀釋系列。希望的稀釋系列和最終體積可從連接到系統(tǒng)的計算機的協(xié)議表中選擇。計算機提供了適當?shù)鸟R達參數(shù)，以驅(qū)動各組注射泵。利用第一導管216(見圖8)，溶劑/緩沖液從供應(yīng)貯存處(未顯示)傳輸?shù)饺菁{稀釋系列的微量滴定板的各列管孔(目標管孔)，用作稀釋劑。例如，各管孔可填充大約99μl到大約100μl的溶劑/緩沖液。輸入到目標管孔的溶劑/緩沖液的實際量可根據(jù)所要求的最終稀釋變化。所希望的稀釋越大，應(yīng)當添加到目標管孔中的溶劑/緩沖液的量也越大。再利用第一導管216，溶劑/緩沖液從供應(yīng)貯存處傳輸?shù)礁髁泄芸?，使得各個管孔容納，例如，大約100μl的溶劑/緩沖液，用于沖刷或浸洗導管216的外側(cè)面。需要時可使用更多或更少的溶劑/緩沖液。
進行稀釋首先從供應(yīng)貯存處吸出大約50μl的稀釋劑到導管216內(nèi)對第一導管216進行預先注入。取決于所要求的稀釋，可吸出不同量的稀釋劑。接下來，從管孔的第一列吸出樣品到導管216內(nèi)，例如，吸出大約5μl到大約10μl的樣品。吸出的樣品量取決于所選擇的稀釋因子。當樣品被吸出到導管216內(nèi)時，通過在第一導管216中移動稀釋劑分散樣品在溶劑/緩沖液中使樣品得到稀釋。接下來，將一部分分散的樣品(即吸出的樣品和稀釋劑)分配到廢物槽內(nèi)，例如，大約10μl到大約15μl分配到廢物槽內(nèi)。分配到廢物槽內(nèi)的確切量也可根據(jù)所選擇的稀釋因子變化。希望的稀釋越大，分配到廢物槽內(nèi)的分散樣品的量也越大。在分配一部分分散樣品到廢物槽后，將第一導管216的尖端浸入用作沖洗槽并容納溶劑/緩沖液的的管孔列中，以清洗導管216的外側(cè)面和可能掛在管路216的外側(cè)面的樣品/稀釋劑的外部液滴。
清洗后，導管216分配一部分分散的樣品到的目標管孔第一列內(nèi)，形成第一列稀釋。例如，大約0.5μl和大約1.0μl之間的分散樣品可分配到目標管孔的第一列的各個管孔中。接下來，重復分配步驟，如可重復三次，以在稀釋系列中形成的各個其它的稀釋(即系列中的1到n個稀釋，在上面的示例中n等于4)，以在稀釋系列中形成其它稀釋。應(yīng)當指出，n可代表非常少數(shù)的稀釋或非常多數(shù)的稀釋。形成稀釋系列后，對導管216進行沖洗，并清洗其尖端。
通過對本文所公開的本發(fā)明的說明和實施例的考察，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明的其它實施例是很明顯的。這些說明和示例只是示例性的，本發(fā)明的真實范圍和精神由下面的權(quán)利要求來說明。
權(quán)利要求
1.一種形成稀釋系列的方法，包括提供多個容器，其中至少第一容器包括樣品；至少從所述第一容器吸出至少部分所述樣品到至少一個預先注有溶劑的第一管道內(nèi)，以使所述樣品分散于所述溶劑中；從所述至少一個第一管道分配至少一部分所述分散的樣品到至少第二容器內(nèi)；和基本同時從至少一個第二管道分配溶劑到至少所述第二容器內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個第二管道相對所述至少一個第一管道定位，使得從所述至少一個第二管道流出的流體被引導圍繞所述至少一個第一管道的至少尖端，并且其中，基本同時分配溶劑包括允許所述溶劑流過所述至少一個第一管道的至少所述尖端部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一個第一管道穿過所述至少一個第二管道，并且其中，基本同時分配溶劑包括允許所述溶劑流過所述至少一個第一管道的尖端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括重復進行分配和基本同時分配的步驟，而不重復吸出步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，吸出至少一部分所述樣品包括吸出的樣品量足以執(zhí)行整個稀釋系列。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從至少所述第一容器吸出至少一部分所述樣品到至少一個預先注有溶劑的第一管道內(nèi)，使得所述樣品分散到溶劑中，該過程包括當移動通過所述至少一個第一管道時，所述樣品具有基本上為拋物線的流動線型。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從至少所述第一容器吸出至少一部分所述樣品到至少一個預先注有溶劑的第一管道內(nèi)，使所述樣品分散于所述溶劑中，該過程包括至少利用對流和擴散使所述樣品至少部分分散于所述溶劑中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，分配一部分所述分散的樣品的所述步驟以第一稀釋因子進行，且還包括以下步驟改變所述稀釋因子；和改變所述稀釋因子后，從所述至少一個管道分配另一部分所述分散樣品到至少第三容器中。
9.一種用于形成稀釋系列的系統(tǒng)，包括至少一個第一管道，設(shè)置成可吸出和分配要進行稀釋的樣品；第一壓力源，設(shè)置成可預先注入溶劑到所述至少一個第一管道，和設(shè)置成可吸出樣品到注有溶劑的第一管道，其中所述第一壓力源提供了層流條件，使得所述樣品分散到所述至少一個第一管道的所述溶劑中；至少一個第二管道，設(shè)置成可分配溶劑；第二壓力源，用于從所述至少一個第二管道分配溶劑；和控制器，設(shè)置成可指示所述第一和第二壓力源以基本同時分配所述吸出的樣品和所述溶劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個第二管道相對所述至少一個管道定位，使得從所述至少一個第二管道流出的流體被導向圍繞所述至少一個第一管道的至少尖端。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個第一管道穿過所述至少一個第二管道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個第一管道的尖端在所述至少一個第二管道的尖端下面延伸，使得從所述至少一個第二管道流出的流體在所述至少一個第一管道的至少所述尖端之上流動。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個第一管道包括多個第一管道，且所述至少一個第二管道包括多個第二管道，其中，各個第一管路套在相應(yīng)的第二管道中。
14.一種形成稀釋系列的方法，包括提供多個容器；提供置于至少第一容器中的樣品；吸出至少一部分所述樣品到至少一個第一管道內(nèi)；允許所述吸出的樣品分散在所述至少一個第一管道內(nèi)所含溶劑中，其中所述樣品的分散至少通過對流產(chǎn)生；從所述至少一個第一管道分配一部分所述分散的樣品到至少第二容器；和從至少一個第二管道分配溶劑到至少所述第二容器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括重復分配一部分所述分散的樣品和分配溶劑的所述步驟，而不重復吸出步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，重復分配一部分所述分散的樣品和分配溶劑的所述步驟，而不重復所述吸出步驟，包括多次重復所述步驟。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，允許所述吸出樣品至少通過對流分散在所述至少一個管道內(nèi)所含溶劑中的過程還包括通過擴散至少部分分散所述樣品于所述溶劑中。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，允許所述吸出的樣品至少通過對流分散在所述至少一個管道內(nèi)所含的溶劑中的過程包括當通過所述至少一個第一管道時所述樣品具有基本為拋物線的流動線型。
19.一種使用以壓力驅(qū)動泵送注射器為基礎(chǔ)的液體處理器形成稀釋系列的方法，包括提供多個容器，其中至少第一容器包括樣品，且至少第二容器包括稀釋劑；吸出稀釋劑到至少一個管道內(nèi)；從至少所述第一容器吸出至少部分所述樣品到所述至少一個含有所述吸出的稀釋劑的管道，使得所述樣品分散于所述稀釋劑中；和從所述至少一個管道分配至少部分所述分散的樣品到含有所述稀釋劑的至少所述第二容器內(nèi)，以形成所述樣品的稀釋。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，還包括重復所述分配步驟，而不重復所述吸出步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，重復所述分配步驟不重復所述吸出步驟包括多次重復所述分配步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，吸出至少部分所述樣品包括吸出足夠的樣品量以執(zhí)行整個稀釋系列。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，從至少所述第一容器吸出至少部分所述樣品到至少一個含有所述吸出稀釋劑的管道內(nèi)使所述樣品分散于所述稀釋劑中，該過程包括當通過所述至少一個管道時所述樣品具有基本為拋物線的流動線型。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，從至少所述第一容器吸出至少一部分樣品到至少一個含有所述吸出稀釋劑的管道中使得所述樣品分散于所述稀釋劑中，該過程包括至少通過對流和擴散至少部分分散所述樣品于所述稀釋劑中。
25.一種使用以壓力驅(qū)動泵送注射器為基礎(chǔ)的液體處理器形成稀釋系列的方法，包括提供多個容器，其中至少第一容器包括樣品，且至少第二容器包括稀釋劑；吸出至少部分所述樣品到至少一個管道內(nèi)；允許所述吸出的樣品分散于所述至少一個管道含有的稀釋劑內(nèi)；從所述至少一個管道分配所述分散樣品的第一部分到廢物容器內(nèi)；和從所述至少一個管道分配所述分散樣品的第二部分到至少所述第二容器內(nèi)。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，還包括重復分配所述分散樣品的第二部分的步驟，而不重復所述吸出步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，吸出至少一部分所述樣品包括吸出足夠的樣品量以重復分配所述分散樣品的至少第二部分的步驟至少一次，而不重復所述吸出步驟。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，允許所述吸出的樣品分散于所述至少一個管道中包含的稀釋劑內(nèi)包括通過擴散來至少部分地分散所述樣品于所述稀釋劑中。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，允許所述吸出的樣品分散于所述至少一個管道中所含的稀釋劑內(nèi)包括通過對流至少部分分散所述樣品于所述稀釋劑中。
30.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，分配所述分散樣品的第二部分的步驟以第一稀釋因子執(zhí)行，且還包括以下步驟改變所述稀釋因子；和改變所述稀釋因子后，從至少一個管道分配所述分散樣品的第三部分到至少第三容器內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，還包括在吸出所述樣品前，將所述稀釋劑吸出到所述至少一個管道中。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種形成稀釋系列的方法。該方法可包括提供帶有樣品的第一容器，并從第一容器吸出至少部分樣品到預先注有溶劑的第一管道，以使樣品分散于溶劑中。將至少一部分分散樣品分配到第二容器中，基本上同時將溶劑從第二管道分配到第二容器。或者，第二容器已經(jīng)含有溶劑，且第一管道可分配分散樣品到含有溶劑的第二容器。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提出了一種形成稀釋系列的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括第一管道，設(shè)置成可吸出和分配要進行稀釋的樣品，和第二管道，設(shè)置成可分配溶劑?？稍O(shè)置第一和第二壓力源以輸送流體到相應(yīng)的第一和第二管道。該系統(tǒng)還可包括控制器，其設(shè)置成可指示第一和第二壓力源以基本同時分配吸出的樣品和溶劑。
文檔編號B01L3/02GK101023361SQ200580031295
公開日2007年8月22日 申請日期2005年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者C·M·舒爾茨, L·A·沃林, M·A·約翰遜 申請人:安姆根有限公司