核酸的自動化尺寸選擇的制作方法

核酸的自動化尺寸選擇的制作方法
【專利摘要】用于對核酸分子進行尺寸選擇的設備和方法具有廣泛應用，包括生產用于測序技術的DNA庫。用于多個核酸樣品尺寸選擇的一種自動化高通量系統使用成像技術來檢測一個目標部分的進程和來自成像的反饋以控制電泳。產生定時核酸提取的預測算法以提供具有所要求尺寸范圍的尺寸選擇過的核酸分子。
【專利說明】核酸的自動化尺寸選擇
相關申請的引用
[0001]本申請要求2011年6月16日提交并且名稱為用于核酸自動化尺寸選擇的方法和設備(Method and Apparatus for Automated Size Selection of Nucleic Acids)的美國申請號61/497586的巴黎公約優先權，該申請出于所有目的特此通過引用結合在此。出于美國的目的，本申請根據35U.S.C.§119要求2011年6月16日提交并且名稱為用于核酸自動化尺寸選擇的方法和設備的美國申請號61/497586的權益，該申請出于所有目的特此通過引用結合在此。
【技術領域】
[0002]本發明涉及核酸的自動化尺寸選擇。本發明的諸個方面提供了適用于根據尺寸選擇核酸的方法和設備。
【背景技術】
[0003]存在所希望的通過尺寸選擇核酸(如DNA或RNA)的廣泛應用。舉例來說，尺寸選擇被用于生產用于測序和其他應用的DNA庫。
[0004]存在用于DNA尺寸選擇的多種技術。這些技術中的一些是不希望地勞動密集的。用于DNA尺寸選擇的一種方法是在一種凝膠中對包含DNA的一個樣品進行電泳。由于具有不同尺寸的DNA在該凝膠中具有不同遷移率，所以電泳將DNA按尺寸分成不同條帶。可以鑒別出包含所希望的尺寸范圍中的DNA的一個條帶并且接著從該凝膠手動切割出來。接著可以從該凝膠提取出所希望的DNA。
[0005]一些電泳系統包括在一種凝膠中形成的諸個孔。DNA可以通過電泳而跑到這些孔中。英杰E-凝膠(Invitrogen E-gel)和龍沙(Lonza) Flash Gel?提供這些孔。
[0006]Y-通道尺寸選擇機器是用于DNA尺寸選擇的另一種技術。實例是Sage PippinPr印"^PCaliper XT?機器。這些機器可以通過將具有所希望的尺寸范圍的DNA轉向到一個側通道中并且抵著一個分子量截止過濾器收集轉向了的DNA而從一個樣品提取具有所希望尺寸范圍的DNA。
[0007]從貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)和其他公司可獲得的固相可逆固定化珠粒(Solid Phase Reversible Immobilization Bead, SPRI)可以用于截留具有某一尺寸的DNA并且接著在洗滌和PH值變化后釋放該DNA。
[0008]還需要可以提供高通量的一種DNA尺寸選擇技術。還需要可以在減少勞動的情況下提供精確的DNA尺寸選擇的一種DNA尺寸選擇技術。
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[0009]本發明具有許多可以一起申請的方面。這些方面中的一些具有獨立申請。一個方面提供了用于核酸自動化尺寸選擇的設備。另一個方面提供了一種計算機系統，用于控制用于核酸自動化尺寸選擇的設備。另一個方面提供了用于核酸自動化尺寸選擇的方法。核酸可以包括DNA和/或RNA。另一個方面提供了除其他之外適用于核酸自動化尺寸選擇的濾筒(cartridge)。
[0010]在一個示例實施例中，通過將DNA樣品單獨裝載到瓊脂糖通道中而對核酸進行尺寸選擇，這些瓊脂糖通道的每一個具有在該通道的一個末端的一個裝載孔和在下游的一個提取孔。在裝載后對這些核酸進行電泳并且這些核酸在它們朝著該提取孔遷移時被按尺寸分開。使該通道在這一過程中定期成像并且一種軟件算法使用這些圖像來鑒別參考條帶和預測所希望的核酸片段將到達該提取孔的時間。通道電流經由DC電壓的脈寬調制也是單獨可控制的，使得如果相鄰樣品在不同速度下跑膠，那么可以改變提取時間以使得兩個樣品無需在同一時刻被提取。
[0011]本發明的另一個方面提供了用于核酸(如DNA、RNA等)尺寸選擇的方法。這些方法包括通過電泳使來自一個樣品的核酸沿著一個通道移動；自動監測這些核酸的一個參考部分沿著該通道的進程；基于該監測，估計這些核酸的一個目標部分到達該通道中的一個提取孔的估計時間；以及在該估計到達時間從該提取孔提取包含該目標部分的流體。該參考部分可以與該目標部分相同或不同。舉例來說，在一些實施例中，該參考部分可以包括樣品中所富含的核酸(最初存在于該樣品中或者作為一個尺寸標記添加到該樣品中)并且該目標部分可以包括尺寸與該參考部分的尺寸不同的核酸。該目標部分沿著該通道的進程可以從該參考部分的進程推斷出。舉例來說，可能已知該目標部分領先或落后該參考部分某一百分比。在一些實施例中，這些核酸的目標部分包含接合到一個所關注的核酸分子的一個接頭，并且這些核酸的參考部分包含并未接合到該所關注的核酸分子的接頭。在一些實施例中，這些方法可以包括自動監測這些核酸的多個參考部分沿著該通道的進程。該多個參考部分可以包括具有已知尺寸的一個DNA或RNA梯狀物。
[0012]在一些實施例中，該監測包括在諸個間隔開的時間獲得該通道的圖像并且鑒別這些圖像中對應于該參考部分的區域。這些圖像可以例如通過為觀察該通道所安裝的一臺攝像機來獲取。該攝像機可以同時使許多通道成像。可以使用同一組圖像監測多個通道中參考部分(對于不同通道，它并不一定相同)的進程。在一些情況下，可以基于該目標部分的平均速度，基于該參考部分在兩個或更多個圖像中的位置之間的差異，估計該目標部分的估計到達時間。這些圖像可以包括高動態范圍圖像。舉例來說，這些圖像可以使用一臺高動態范圍傳感器來獲得或可以由兩個或更多個不同底片聚集而成。在一些實施例中，這些圖像具有10-位或12-位或更大的位深。在一些實施例中，獲得這些圖像的每一個包括操作一個成像裝置以獲得該通道的多個不同底片并且組合該多個不同底片以產生該圖像，其中該圖像具有比該多個不同底片的任一個更大的動態范圍。
[0013]一些實施例包括限定該目標部分的尺寸或尺寸范圍。舉例來說，該目標部分的尺寸或尺寸范圍可能以絕對項或相對于一個或多個參考部分來限定。舉例來說，該目標部分的尺寸或尺寸范圍可以被限定為領先或落后該參考部分某一百分比。一些實施例包括預定(scheduling)該目標部分到達該提取孔的時間；比較該預定到達時間與該估計到達時間；并且基于該預定到達時間與該估計到達時間之間的任何差異調節一種電泳信號的一個或多個電泳參數。在這些實施例中，可以造成不同通道中的諸個目標部分在不同時間到達提取孔(便于使用在該預定時間服務每一個通道的一個單一的機構(如攜帶一個移液管的一個自動機(robot))提取目標部分)。同樣，在這些實施例中，可以造成不同通道中的諸個目標部分同時到達提取孔(便于使用在該預定時間同時服務幾個通道的一個多通道機構(如攜帶一個多通道移液管的一個自動機)提取目標部分)。
[0014]調節該一個或多個電泳參數可以包括調節該電泳信號的工作周期、調節該電泳信號的電位或調節界定該電泳信號的其他參數。
[0015]在一些實施例中，該方法通過圖像分析確定一個或多個通道中的一個提取孔和/或一個裝載孔的位置。這有助于不同通道中的提取孔處于不同位置的系統并且還有助于提取孔和/或裝載孔位置變化的自動補償。
[0016]本發明的另一個方面提供了用于核酸尺寸選擇的設備。該設備包括:一個通道，在該通道中具有第一和第二末端以及一個提取孔；一個電泳電源，被連接以傳遞一種電泳信號到該通道以使來自一個樣品的核酸沿著該通道移動；一個成像裝置，被安裝以使該通道成像；一個控制器，被連接以從該成像裝置獲得圖像，該控制器被配置成:通過分析這些圖像自動監測這些核酸的一個參考部分沿著該通道的進程；基于該監測，估計這些核酸的一個目標部分到達該通道的提取孔的估計時間；以及操作一個機構以在該估計到達時間從該提取孔提取包含該目標部分的流體。
[0017]該成像裝置可以包括一臺電子攝像機。該攝像機可以配備有一個濾光片，該濾光片減弱了超出與核酸相關的一種染料的發射頻帶外的光。
[0018]在一些實施例中，該機構包括一個自動機系統，包括可操作地將一個樣品轉移到該通道中的一個裝載孔中并且從該提取孔提取該流體的一個移液管。在一些實施例中，該移液管包括能夠同時將多個樣品引入到多個通道中或同時從多個通道中的提取孔提取流體的一個多通道移液管。
[0019]在一些實施例中，該通道包括具有相對的第一和第二側的一個長形槽和處于該槽中的一種電泳介質，并且該第一和該第二側具有沿著該第一和該第二側縱向延伸的臺階，該電泳介質填充該槽升到這些臺階。
[0020]該電泳介質可以包 括例如一種凝膠，如一種瓊脂糖凝膠、一種丙烯酰胺凝膠、一種變性丙烯酰胺凝膠等。
[0021 ] 在一些實施例中，該控制器被配置成通過一個或多個圖像的圖像分析測定該提取孔在該通道中的位置，并且使移液管尖端移動到所確定的該提取孔位置。
[0022]在一些實施例中，該控制器被配置成比較該目標部分到達該提取孔的估計時間與該目標部分到達該提取孔的所希望的時間，并且控制該電泳電源以基于該所希望的到達時間與該估計到達時間之間的任何差異調節該電泳信號的一個或多個電泳參數。
[0023]在一些實施例中，該控制器被配置成通過基于一種誤差信號對該一個或多個電泳參數的比例反饋控制來控制這些核酸沿著該通道的移動速率，該誤差信號包括該目標部分到達該提取孔的估計時間與所希望的到達時間之間的差異。
[0024]在一些實施例中，該控制器包括被配置成產生該目標部分到達該提取孔的該所希望的時間的一個調度程序。
[0025]該設備可以包括一個比例反饋控制器，該比例反饋控制器被配置成響應一種誤差信號而控制該電泳電源以改變該目標部分沿著該通道的平均速度，該誤差信號表示該目標部分到達該提取孔的估計時間與該目標部分到達該提取孔的所希望的時間之間的差異。在一些實施例中，該控制器被配置成通過暫時中斷施加該電泳信號到該通道來減小該估計到達時間與該所希望的到達時間之間的差異。[0026]本發明的另一個方面提供了用于核酸尺寸選擇的一種卡盒。該卡盒包括一個板，具有在該板中形成的一個通道，該通道包括具有相對的第一和第二側的一個長形槽和處于該槽中的一種電泳介質，第一和第二側具有臺階，該電泳介質填充該槽升到這些臺階。該板可以具有一個或多個孔、槽或其他特征，用于將該板鎖定到相對于一個自動機的一個已知位置中。該通道可以在沿著該通道間隔開的位置包括一個裝載孔和一個提取孔。該板可以任選地至少在它的位于該通道下方的部分是透明的。
[0027]本發明的其他方面和本發明的示例實施例的特征在附圖中加以展示和/或如下所述。
附圖簡要說明
[0028]附圖描繪了本發明的非限制性示例實施例。
[0029]圖1展示了用于根據一個示例實施例對核酸進行尺寸選擇的一種方法。
[0030]圖1A展示了一種替代示例方法。
[0031]圖2示意性展示了一個通道的一個圖像。
[0032]圖2A是展示密度隨沿著通道的位置而變的一個圖。
[0033]圖3展示了用于鑒別對應于具有預定尺寸的DNA的一個峰的一種方法。
[0034]圖4展示了根據一個示例實施例的設備。
[0035]圖5示出了一個示例自動機。
[0036]圖5A示出了一個示例層面。
[0037]圖5B示出了一個示例`攝像機組合件。
[0038]圖6是一個示例圖形顯示器的屏幕快照。
[0039]圖7是一個示例通道板的平面視圖。
[0040]圖7A是一個單獨的通道的截面。
[0041]圖7B示出了適用于形成裝載或提取孔的一個示例梳。
[0042]圖7C是根據另一個實施例的一個示例通道板的平面視圖。
[0043]圖7D是具有接合的形成源孔和提取孔的梳的一個通道板的透視圖。
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[0044]在以下說明通篇，陳述了具體細節以便向本領域的普通技術人員提供更透徹的理解。然而，可以不詳細示出或描述眾所周知的要素以避免不必要地模糊本披露。因此，說明和圖應以說明性而不是限制性意義來看待。
[0045]本發明的一個方面提供了用于多個核酸樣品的尺寸選擇的一種自動化方法。該方法使用成像結合預測算法來定時提取并且提供具有所希望的尺寸范圍的尺寸選擇過的核酸。該方法可以有利地結合自動化設備來實施，該自動化設備包括一個或多個電泳通道、獲取該一個或多個電泳通道的圖像的一臺攝像機以及包括一個移液管的一個自動機，該移液管用于將樣品引入到相應通道中并且從這些通道提取尺寸選擇過的核酸。這些通道可以填充有例如一種瓊脂糖凝膠或一種丙烯酰胺凝膠。這些通道可以各自具有在該通道中的一個裝載孔和沿著該通道與該裝載孔間隔開的一個提取孔。
[0046]以下說明解釋了用于對DNA進行尺寸選擇的示例實施例的構建和操作。舉例來說，DNA可以包括得自RNA的cDNA。待進行尺寸選擇的DNA可以具有在IObp到IOkbp范圍內的尺寸。然而，本發明可以被應用于其他核酸(如RNA)的尺寸選擇。在一些實施例中，這些核酸包括剪切過的核酸。
[0047]圖1展示了根據本發明的示例實施例的一種方法10。在方框11中，將包含DNA的樣品引入到包含一種介質的通道中的一個裝載孔中，可以通過電泳使該DNA移動穿過該介質。包含DNA的樣品還可以包含與該DNA —起被引入到該裝載孔中的一種染料(例如SYBRGreen?染料或溴化乙錠)。染料的功能是促進該介質中該DNA的檢測或成像。在一些實施例中，該樣品中的DNA分子可以包含一個接頭，它可以適用于下游應用，如DNA測序。該介質可以例如包括一種瓊脂糖或丙烯酰胺凝膠。在方框12中，開始電泳。電泳可以通過在處于該通道的相對的末端的電極之間施加一個電位差來進行。該電位差可以包括例如一個DC電位、脈沖DC電位或不平衡AC電位。所施加的電位驅使該DNA從該裝載孔沿著該通道朝向一個提取孔遷移。具有不同尺寸的DNA在該通道中具有不同遷移率，并且因此該DNA變得尺寸分離。
[0048]任選方框13提供了一個延遲以允許該DNA沿著該通道遷移足夠遠，從而可以檢測到不同尺寸DNA的濃度。方框14包括確定具有所希望的尺寸范圍的目標DNA沿著該通道的位置。在一些實施例中，方框14包括用一臺攝像機獲得一系列通道圖像，檢測該一個或多個圖像中對應于具有一個或多個已知尺寸的DNA的一個或多個界標，并且基于該一個或多個界標的一個或多個位置確定該目標DNA的位置。方框14的輸出是該目標DNA沿著該通道的一系列位置。
[0049]一個或多個尺寸測定參考物(例如界標)可以在跑膠時間之時或之前被指明；無論它是一個DNA梯狀物還是預期電泳圖中存在的一個固有特征。如果所用尺寸參考物是一個DNA梯狀物，那么該DNA梯狀物可以在將該樣品裝載到這些裝載孔之前被添加到該樣品中。在一些實施例中，該尺寸參考物固有地存在于該樣品中。舉例來說，為了對得自miRNA的一個cDNA樣品進行尺寸選擇，該樣品可以包含cDNA+接頭片段(例如具有109bp的尺寸)以及接頭-接頭片段(例如具有80bp的尺寸)。這些接頭-接頭片段可以用作一個尺寸參考物。
[0050]該目標DNA的尺寸范圍可能以多種方式(例如以絕對項或相對于一個或多個給定參考物)來限定，允許切除尺 寸依賴或獨立于該輸入樣品的電泳圖輪廓(profile)的部分。舉例來說，如果該輸入樣品是一個預期峰中心在約250bp的剪切過的基因組DNA，那么可以相對于該峰中心來限定該目標部分的遷移率范圍(例如峰中心遷移率的110%-90%)，或可以獨立于該峰中心的實際遷移率以絕對尺寸范圍(例如150bp-200bp)形式限定該目標。
[0051]方框15確定該目標DNA沿著該通道的平均速度。方框15可以例如像該目標DNA兩個位置之間的差值除以確定這些位置的圖像之間所經過的時間一樣簡單。方框15可以考慮大于兩個位置。舉例來說，方框15可以計算多個速度的平均值或找出它們的中值。
[0052]方框16估計該目標DNA到達該提取孔的時間。這一確定可以基于一個已知、預定的提取孔位置。在一些實施例中，在方框17中，通過在方框15所獲得的圖像中定位該提取孔的圖像(或出于定位該提取孔的目的所獲得的別的分開圖像)來確定該提取孔的位置。這一圖像識別可以是基于模型的(即提前已知一個通道的圖像預期在一個圖像中看起來像什么、每一個通道預期在該圖像的哪里被發現、以及一個提取孔的圖像預期在該圖像中看起來像什么。定位該提取孔可以例如包括在該圖像中查找與一個提取孔的模型圖像相關性最大的位置。在其他更簡單的實施例中，在該圖像中定位該提取孔包括在該圖像中定位對應于該提取孔的一個或多個邊緣。[0053]舉例來說，該估計到達時間可以通過將估計行進時間加到當前時間來獲得。該估計行進時間可以例如通過該提取孔位置與該目標DNA當前位置之間的距離除以如方框15中所估計的該目標DNA的當前速度來確定。
[0054]方框18在該估計到達時間從該提取孔提取該目標DNA。方框18可以例如包括控制攜帶一個移液管的一個自動機以在該估計到達時間或之前將該移液管放置到該提取孔中，并且在該估計到達時間從該提取孔抽取該流體到該移液管中。該自動機可以接著將所收集的流體分配到可以容納或傳遞該流體用于進一步處理的一個儲集器中。
[0055]方法10具有一系列變化。在一些實施例中，關于該目標DNA的速度和/或位置的信息被用于控制目標DNA的速度。從跑膠時間電泳圖獲得的位置信息和時間信息被用于一個反饋回路，以除了該目標DNA部分到達提取孔的時間外，還控制它的電泳速度。
[0056]反饋控制可以被用于例如調節該目標DNA到達該提取孔的估計時間。可以例如通過調節一個電泳電場的工作周期和/或電壓和/或通過暫停施加電泳電場一次或多次來調節該估計到達時間。通過調節工作周期調節該目標DNA速度的實施例可以是有利的，因為工作周期與速度之間的關系趨向于線性或幾乎線性。這使得控制簡化。可以同時控制任意數目樣品的電泳速度和提取預定。在一個實施例中，提取預定平行跑膠處理96個樣品。
[0057]圖1A展示了一種替代示例方法10A,它除了包括預定該目標DNA的預定到達時間的一個方框19和比較方框16的該估計到達時間與該目標DNA的預定到達時間的一個方框20外，與方法10類似。方框21接收來自方框20的一種控制信號，并且基于該控制信號調節電泳參數。回路22可以在足以控制該目標DNA進程的速率下定期重復，使得該目標DNA在預定時間到達該提取孔。
[0058]在方框21中，適當時可以調節這些電泳參數，以延緩該目標DNA的進程、加速該目標DNA的進程或保持該目標`DNA的進程的當前速率。在一些實施例中，調節僅僅取決于該控制信號的標志(即該估計到達時間是在該預定到達時間之前還是之后)。在其他實施例中，該調節至少部分基于該估計到達時間與該預定到達時間之間差值的大小(或相當地一個估計速度與將使得該目標DNA在該預定時間到達該提取孔的一個速度之間差值的大小。
[0059]在典型情況下，該目標DNA不具有一個特定尺寸但具有一個尺寸范圍。因此，該目標DNA將在具有通過該DNA部分的尺寸范圍以及通過這些電泳參數所確定的長度的時間窗口期間到達該提取孔。在一些實施例中，一個目標部分最初可以被限定并且還被連續調節直到該部分被提取。
[0060]在同時正在操作多個電泳通道的情況下，控制目標DNA到達一個提取孔的時間可以被用于產生良好效果。舉例來說，可以控制多個通道每一個中的DNA電泳以使每一個通道中的目標DNA在一個預定時間到達一個提取孔，使得不同通道中預定時間不同。不同通道中的目標DNA可以相同或不同。這可以有助于使用一個自動機來從每一個通道提取目標DNA，而不要求該自動機的同一移液管同時從兩個提取孔提取流體。可以分配這些預定時間以確保該自動機具有足夠時間進行每一次預定提取。
[0061 ] 控制電泳速度可以被用于補償通道之間電泳速度的變化(例如由電泳介質的不均勻性或不同通道所用電泳介質的其他差異所導致。該控制還可以被用于補償通道之間提取孔位置的差異。該控制還可以被用于補償不同通道中目標DNA的差異。
[0062]一些實施例采用一個多通道自動機。舉例來說，這樣一個自動機可以具有多個移液管，這些移液管被安排成使得它們的尖端可以同時被插入到多個提取孔中。舉例來說，該自動機可以攜帶8個、16個或一些其他數目的移液管。在一些此類實施例中，通道被并排地安排，并且該自動機可以被配置成將流體同時引入N個相鄰裝載孔或將流體同時從N個相鄰提取孔移出。
[0063]在使用一個多通道自動機的一些實施例中，控制多個通道中的電泳以使該多個通道中的目標DNA在同一預定時間到達提取孔。該多個通道中的目標DNA可能不同。該自動機可以接著被控制，以在該預定時間將移液管尖端放置到該多個通道的提取孔中并且同時從這些提取孔提取流體。這些實施例允許不同的預定到達時間被分配給多組通道。每一組中個別通道的電泳可以被單獨控制以使該組每一個通道中的目標DNA在該組的預定時間到達相應提取孔。不同組通道的預定時間可以被間隔開，使得該自動機有時間進行預定提取。這些實施例可以提供高通量電泳。
[0064]上述原理還可以被應用在希望從同一樣品提取兩個或更多個部分的情形下。對于這些應用，可以進行電泳以將一個第一目標部分帶到一個提取孔并且提取該第一目標部分。隨后，可以進行進一步電泳以將一個第二部分帶到該提取孔。可以接著提取該第二部分。如果希望的話，可以保持該第一和該第二目標部分彼此分離。舉例來說，該第一和該第二目標部分的每一個可以從該提取孔被轉移到一個分開的目標孔。如果希望的話，還有可能從同一樣品轉移多個部分到同一目標孔。
[0065]在一些應用中，三個或更多個部分可以被提取自同一樣品。當待從同一樣品提取兩個或更多個目標部分時，那么可以分開地預定每一個目標部分的提取。在一個第一目標部分已經在一個第一預定時間從一個通道被提取后，可以控制該通道的電泳參數以在一個第二預定時間將該第二目標部分帶到該提取孔。
[0066]在一些實施例中，控制多個通道中的電泳以在一個第一時間將對應的多個第一目標部分帶到該多個通道中的提取孔。一個多通道移液管或其他多通道提取機構可以接著被用于將該第一目標部分轉移到對應的目標孔。可以接著控制該多個通道中的電泳以將第二目標部分同時帶到這些通道中的提取孔。這些第一目標部分與這些第二目標部分之間的間距沒必要在不同通道之間是相同的。可以控`制電泳以在一些通道中使該第二目標部分朝著該提取孔移動比其他通道更快。在一些實施例中，控制電泳以在該多個通道中將這些第二目標部分同時帶到提取孔，使得可以使用該多通道移液管同時提取這些第二目標部分。
[0067]圖2示意性展示了一個通道24的圖像。通道24包括一種合適電泳介質的一個條帶25與在每一末端的一個緩沖液池25A、25B。一個裝載孔26A位于接近緩沖液池25A的介質25中。一個提取孔位于與裝載孔26A隔開朝著緩沖液池25B的位置處的介質25中。
[0068]在圖2中還展示已經通過電泳從裝載孔26A沿著介質25攜帶的各種DNA條帶。因為具有不同尺寸的DNA在電泳下以不同速率移動，所以不同位置處的條帶表示具有不同尺寸的DNA。在該圖像中，不同條帶可以具有不同密度。這些條帶可以全部表示一個樣品中存在的DNA。在一些實施例中，具有一個已知尺寸或一組已知尺寸的DNA (例如一個DNA梯狀物)可以被添加到該樣品中，用于提供可以用于確定目標DNA的位置的一個尺寸標度的目的。
[0069]在一些實施例中，尺寸測定參考物(如DNA梯狀物)作為輸入樣品在同一通道24中跑膠。與尺寸測定參考物和樣品在單獨通道中跑膠的實施例相比，這確保了尺寸測定的精度。
[0070]圖2A是展示密度隨沿著通道24的位置而變的一個圖。曲線27中的峰對應于圖2中所示出的條帶的位置。上述方法可以鑒別曲線27中對應于該目標DNA的一個峰，或從對應于與該目標DNA具有一種或多種已知尺寸關系的DNA的一個或多個其他峰的位置推斷出該目標DNA的當前位置。
[0071]一些實施例提供一個調度程序。該調度程序可以例如在軟件中被執行。該調度程序可以預定:樣品轉移到通道24的源孔26A中、通道24中的電泳開始并且從提取孔26B提取目標部分。在一些實施例中，該調度程序在樣品正在通道24中跑膠時操作，并且可以響應該目標部分的進程(或與該目標部分具有一種已知關系的一個條帶)監測再預定這些目標部分的提取。該預定可以最初預定在與一個通道中開始電泳的時間隔開一個時段的時隙提取一個目標部分，該時段比一個目標部分有可能從該源孔26A前進到該對應提取孔26B的最短時段長。在一些實施例中，這一最初預定所用的時段可以基于測量到的從該源孔26A到該提取孔26B的距離而確定。該時段可以基于該目標部分的比在電泳參數的可用范圍內可達到的最大速度小的假定平均速度而產生。該假定平均速度可以是該目標部分的尺寸和正在進行電泳的該介質的特征的函數。
[0072]在一些實施例中，由該調度程序預定用于提取一個目標部分的時段的長度是可變的，并且取決于該目標部分中所包括的核酸的尺寸(包括更大尺寸范圍的一個目標部分將比展開尺寸小的一個目標部分花費更長時間去提取)。在一些實施例中，基于一個目標部分的前緣和后緣到達該提取孔的估計時間調節提取該目標部分的開始和停止時間。
[0073]在一些實施例中，該調度程序監測從不同通道24提取目標部分的時間之間的沖突。在一些此類實施例中，在沖突(即分配用于從不同通道24提取目標部分的時段重疊的情況下，該調度程序可以修正從一個通道24提取該目標部分的預定時間以消除該沖突。該預定提取時間的變化可以自動導致重新預定的通道24中的電泳參數被改變，以便控制該目標部分在該通道24中的進程，使得該目標部分在該重新預定的時間到達該提取孔。
[0074]在一些實施例中，控制一個通道24的電泳參數，使得在該目標部分的前緣到達對應提取孔26B并且提取開始后，電泳速率增加，從而減少為提取整個目標部分必須繼續提取所經過的時間。
[0075]圖3展示了用于鑒別通道24中對應于預定尺寸DNA的峰的一種方法30。方框32使用已知電泳參數向一個通道施加電泳一段時間。方框33獲得在方框33結束時的通道圖像。方框34基于該目標DNA的已知特征鑒別沿著該通道的位置范圍。舉例來說，可以提供使沿著該通道的位置與DNA尺寸相關的一個預定校正曲線35。在一些實施例中，提供多個不同校正曲線35。不同校正曲線可以應用于在通道24中可以使用的不同介質。
[0076]方框34估計預期發現目標DNA的位置或位置范圍。該估計位置可以是已經進行電泳的時間長度、通道24中的介質、電泳參數以及該目標DNA的特征(尤其尺寸)的函數。一名操作者可以記錄該目標DNA的尺寸或尺寸范圍。方框34可以使用一個適當校正曲線35來鑒別曲線27中對應于該目標DNA的一個峰的預期位置。方框36設定一個范圍37(參看圖2A)并且在曲線27中搜尋范圍37內的一個峰。如果成功檢測到一個峰(如例如由方框39所產生的是(YES)所確定，那么該峰被鑒別為該目標DNA的最初位置。一旦已經在一個圖像中鑒別出對應于目標DNA的一個峰，該峰可以在它沿著該通道傳播時通過后續圖像而被追蹤。電泳圖輪廓的顯著特征可以在跑膠時間被鑒別出并且在更快移動的尺寸參考物移動出視野時被用于幫助保持尺寸完整性。
[0077]方法30可以被用于鑒別一個DNA梯狀物和/或一個樣品中對應于DNA的一個或多個峰。在一些實施例中，不同于該目標DNA的一個或多個峰被如上所述鑒別并且追蹤。該目標DNA的當前位置可以相對于這些峰被鑒別出。舉例來說，一名用戶可以限定預期目標DNA領先或落后一個或多個這些峰的量。
[0078]圖4展示了根據一個示例實施例的設備40。設備40包括一個自動機42,該自動機包括一個移液管44，該移液管可以被自動機42安置在一個場地43中所希望的位置上。舉例來說，自動機42可以包括支撐一個單通道移液管泵的一個XYZ平臺，它還支撐一個緩沖液裝載線和尖端噴射機構。一個源板45包括多個源孔45A。一個目標板46包括多個目標孔46A。多個通道47被提供在場地43內。
[0079]自動機42包括可以控制移液管44的位置的一個控制器42A。控制器42A可以例如通過以下方式控制自動機42裝載一個通道:抬起在一個站點48A處的一個移液管尖端48，將該移液管尖端安置在一個選出的源孔45A上方，使該移液管尖端下降到該源孔45A中并且抽取流體到該移液管尖端45A中，升高該移液管尖端并且將其再安置在一個選出的通道47的一個裝載孔上方，使該移液管尖端下降到該裝載孔中，操作該移液管以將該流體分配到該源孔中，升高該移液管尖端并且將移液管尖端移動到使用過的移液管尖端的一個儲存區并且斷開使用過的移液管尖端。
[0080]控制器42A可以例如通過以下方式控制自動機42從一個通道取回目標DNA:抬起在站點48A處的一個移液管尖端48，將該移液管尖端安置在該選出的通道的提取孔上方，剛好在該目標DNA估計到達之前，使該移液管尖端下降到該通道的提取孔中，抽取流體到該移液管尖端45A中，經過一段對應于該目標DNA預期到達的時間，升高該移液管尖端并且將其再安置在一個目標孔46A上方，使該移液管尖端下降到該目標孔中，操作該移液管以將該流體分配到該目標孔中`，升高該移液管尖端并且將移液管尖端移動到使用過的移液管尖端的一個儲存區并且斷開使用過的移液管尖端。
[0081]如在此描述的設備可以被配置成處理任何合理數目的樣品。在一些實施例中，如在此描述的設備提供同時用于96個樣品的自動化尺寸選擇。在其他示例實施例中，設備同時處理96個樣品的倍數。其他示例實施例被配置成處理其他數目的樣品。
[0082]適用作自動機42的自動機是可商購的。適用作自動機42的自動機還可以按本領域的普通技術人員已知的方式由可商購的組件制成。
[0083]設備40包括一個成像裝置50，它可以例如包括被安排以獲得通道47的圖像的一臺攝像機。成像裝置50可以包括一個高動態范圍成像裝置。舉例來說，攝像機50或被連接以從攝像機50接收圖像的一個控制器可以被配置成獲得和組合在不同曝光時間拍攝的圖像以擴大可檢測到的動態范圍。這允許暗條帶可以在不使最亮條帶飽和的情況下可見。
[0084]一個光源52照亮了通道47以促進沿著這些通道傳播的核酸成像。當該DNA與一種染料結合時，該光源可以發射對應于該染料吸收譜帶的光(例如對應于激發該染料的熒光團的波長的一個譜帶。光源52可以包括阻斷在這一范圍以外的波長的一個濾光片。舉例來說，SYBR Green?染料吸收488nm的光。該光源可以發射藍光。舉例來說，該光源可以包括藍色LED的一個陣列。可替代地或另外地，該光源可以發射UV光。攝像機50可以包括優先允許該染料的熒光進入的一個濾光片。舉例來說，SYBRGreen?染料發射520nm的光。該攝像機可以具有使520nm的光通過但減弱其他波長的光的一個帶通或陷波濾光片。
[0085]舉例來說，該攝像機可以被固定到自動機42的一個部件上，使得該攝像機與通道47在固定距離下。在一個原型實施例中，攝像機50和LED照明燈52被固定到自動機42的一個Y軸臂上。
[0086]一個多通道電泳電源54被配置成在通道47的兩端提供電泳電位。電源54可以包括一個單一單元或多個獨立單元。一個控制器55被連接以從攝像機50接收圖像以便控制電源54和協調自動機42的動作。一個用戶界面56允許用戶提供控制輸入和信息以指導設備40的操作。
[0087]在一個示例系統操作中，源板和目標板45、46連同包含移液管尖端的兩個尖端盒一起被裝載。包括通道47的板被設定在層面上并且電極陣列被放置成使得它們的電極與該通道板末端的通道47電接觸。在一些實施例中，這些電極被安裝到一個結構上，該結構允許它們被引入到每一個通道的每一末端的緩沖液孔中。舉例來說，該設備可以包括攜帶對應于每一個通道的第一和第二電極的一個鉸接框。該第一和該第二電極可以被安裝在該鉸接框上，并且該鉸接框可以在該第一和該第二電極伸入一個通道的第一和第二緩沖液池中的第一位置與該第一和該第二電極從該第一和該第二緩沖液池被移出的第二位置之間可移動。
[0088]控制軟件與樣品位置(整個96孔板或更少或更多)、樣品類型以及一個或多個通道板的位置一起被配置。
[0089]當開始跑膠時，這些通道板中的緩沖液孔被填充。樣品被依次裝載(例如由該自動機裝載到通道47的裝載孔中)并且開始電泳。在一個實施例中，隨行攝像機50被用于定位每一個通道47中的提取孔，避免要求手動配置這些提取孔的位置。這促進在它們的通道47內的不同位置提供提取孔的可能性。
[0090]一些實施例包括用于測量和/或設定該移液管尖端的Y位置的一個機構。知道該移液管尖端的確切位置有助于在`小孔中精確裝載和取回核酸樣品。該機構是有用的，因為不同移液管尖端的末端在被安裝到該移液管時可以處在相對于該自動機稍微不同的位置。在一個示例實施例中，該機構包括一個開關(它可以是例如一個微動開關、接近開關等)，當一個移液管尖端在相對于該開關的一個預定位置時，該開關改變狀態。該開關可以在該自動機場地中的一個方便位置。
[0091]在一些實施例中，該開關被安置在一定量新鮮移液管尖端附近，使得可以通過移動該自動機靠著該開關帶動移液管尖端來設定每一個新的移液管尖端的Y位置。在這些實施例中，該移液管尖端可以靠近該開關放置并且接著以Y方向朝著該開關移動直到該開關改變狀態。這一機構可以被用于在一個尖端被裝載后單獨測量每一個移液管尖端的末端的位置。測量到的位置可以被用于補償不同移液管尖端中略微的不對準。所展示的系統40包括一個開關49，該開關被安排成當一個移液管尖端以Y方向(與通道47平行的一個方向)壓住該開關時切換。
[0092]圖5示出了一個示例自動機。圖5示出了容納控制器和電源的一個下層面和容納通道板和電極的一個上層面。在它上方的是具有泵的移液管頭、緩沖液傳遞系統以及用于通道成像的攝像機和燈。[0093]圖5A示出了一個示例層面。圖5A示出了使層面保持在原位的層面定位板。尖端盒、源板、目標板以及通道板全部被安裝到該層面上。至少源板、目標板以及通道板可從該層面移除。提供了彈簧銷用于靠著定位銷固持住這些板，使得這些板被安裝在該層面上時，源孔、目標孔以及通道應在已知位置。
[0094]圖5B示出了一個示例攝像機系統，包括一臺攝像機50和LED陣列52。在一些實施例中，LED陣列52包括藍光發射光源，如由藍色濾光片覆蓋住LED的藍色LED。
[0095]在一個示例實施例中，控制器55包括一個處理器，該處理器被配置成執行軟件中所提供的指令。軟件基于該用戶輸入的資料創建一個跑膠方案(哪一個樣品在哪一個通道中按哪一個順序跑膠，并且應終止什么目標孔中的相應提取)。這以圖形方式傳達給該用戶。
[0096]圖6是一個示例圖形顯示器的屏幕快照。圖6示出了顯示器跑膠中。樣品已經在左下側開始被依次裝載，并且首先的兩個半板已經結束跑膠。其余向右的樣品正在跑膠，并且基于最新的圖像以圖形示出了每一個通道的狀態。頂端的圖是由該用戶選出的一個通道的一個電泳圖，示出了一個尺寸參考峰59A和目標區59B。
[0097]可以與如上所述的自動機一起使用而且可以具有其他應用的本發明的另一個方面提供用于核酸分離的通道板。在一些實施例中，一個或多個通道被提供在板上。舉例來說，該板可以被可移除地放置在如上所述的一個自動機的場地內。與平板(例如平板凝膠)相反，在通道中提供DNA分離介質具有減少一種樣品與另一種樣品交叉污染的可能性的優勢。
[0098]圖7是一個示例通道板80的一個平面視圖。板80包括用于接收定位銷的定位特征81 (如孔(參看圖7A)或凹口(參看圖7C))或允許板80被可重復地安置在一個自動機或其他設備的場地中的其他定位特征。多個通道24沿著板80延伸。每一個通道24包括具有一種合適電泳介質一個條帶25 。在條帶25的每一個末端提供一個緩沖液池25A、25B。一個裝載孔26A位于接近緩沖液池25A的條帶25中。一個提取孔26B位于與裝載孔26A隔開朝著緩沖液池25B的位置處的條帶25中。在一些應用中，不同通道的提取孔26B彼此對齊，但這并不是強制性的。在一些應用中，可以方便的在不同通道24中沿著條帶25的不同位置提供提取孔26B。
[0099]圖7A是一個單獨的通道24的截面。通道24任選地在條帶25的任一側具有一個小的臺階邊。在所展示的實施例中，示出了臺階83。臺階83提供了拐角84。拐角84彼此平行沿著條帶25縱向跑膠。在所展示的實施例中，拐角84平行于板80的平坦頂部和底部表面84A和84B。介質86 (例如一種瓊脂糖凝膠、丙烯酰胺凝膠等)填充條帶25直到拐角84的水平面。臺階83有助于在條帶85中制造沿著條帶25的長度平坦的材料86的頂部表面。在材料86被引入條帶25中時，拐角84的存在有助于減小材料86的表面張力在材料86的表面上形成彎液面的趨勢。可以在靠近條帶25末端的條帶25的壁中形成任選特征，如小凹坑或凹痕89 (參看圖7C)，以便將材料86機械鎖定就位。
[0100]可以改變通道24的大小。在一個示例實施例中，條帶25具有在約6到12mm、優選8到IOmm范圍內的深度。在一個示例實施例中，條帶25具有3mm到11mm、優選4mm到7mm的寬度。然而，在此所述的原理可以被應用于其他大小的通道。
[0101]板80可以由一種合適塑料或其他電絕緣材料制成。在一些實施例中，板80是注塑模制的，然而，板80還可以通過機器加工或任何其他合適方式制造。
[0102]一個板80可以通過臨時阻擋或填充緩沖液池25A和25B并且傾倒合適量的一種可定型材料86到條帶25中來制備。優選地，每一個緩沖液池的整個體積被填滿，同時澆鑄材料86,使得材料86不能流入緩沖液池中。舉例來說,一種瓊脂糖凝膠可以被傾入條帶25中，而該凝膠呈液體形式并且接著使它在條帶25中定型。引入每一個條帶中的材料86的量可能剛好足夠該材料的一個表面處于拐角84的水平面。
[0103]裝載孔和提取孔可以被形成在材料86中，而該材料被鑄成條帶25。在其他實施例中，裝載孔和/或提取孔可以在材料86已經定型后形成。在一些實施例中，裝載孔和/或提取孔通過將裝載梳和/或提取梳放置在沿著條帶25的適當位置來形成。圖7B示出了一個示例梳87。每一個梳87包括一排銷87A。一個梳87可以與條帶25橫向被放置在板80上，使得銷87A被安排伸入由該梳87交叉的通道24的條帶25中。
[0104]板80可以包括定位特征88以便所希望的對齊放置梳87形成裝載孔和/或提取孔。多組定位特征88可以被提供用于幫助在沿著條帶25的不同位置形成提取孔。如上文所指出，可以希望在定制為進行分離的位置提供提取孔。裝載孔26A與提取孔26B之間分離通道的最佳長度取決于DNA或其他目標核酸的長度和所希望的分離程度。
[0105]用于形成提取孔的一個梳87可以具有比用于形成裝載孔的銷87A略微更寬的銷87A。提供未延伸到條帶25全寬的裝載孔26A有助于避免在一個裝載孔兩側的樣品損失。提取孔26B可以延伸到條帶25的全寬或將近條帶25的全寬。
[0106]一系列實施例提供其中裝載孔比提取孔更寬的通道。在一個具體示例實施例中，裝載孔具有1.2 X 3.5 X 9mm的大小，并且提取孔具有1.2 X 5.5 X 9mm的大小(即比該裝載孔寬2mm)。具有1.2X3.5 X 9mm大小的一個裝載孔允許裝載具有至多37.8 μ I體積的一個樣品。具有1.2X5.5 X 9mm大小的一個提取孔允許抽取至多59.4 μ I的體積。
[0107]梳87可以被設計成使得形成孔的銷87Α可以略微‘漂浮’(例如約0.25mm)在它的安裝架中。這便于在材料86已經定型后移除梳87。
[0108]包括一個或多個通道24的一個板80可以在無菌封裝中所提供的一個預先制備的卡盒形式被提供。該封裝可以例如包括可以被剝離以暴露通道24的一個無菌覆蓋物。在一些實施例中，該卡盒可以與插入到裝載孔和/或提取孔中的梳一起被供應。一名用戶可以在使用前移除這些梳。
[0109]圖7C是根據另一個實施例的一個示例通道板的一個平面視圖。
[0110]圖7D是為將電泳介質澆鑄到通道24中所準備的有梳87-1和87_2插入的一個通道板的透視圖。在一些實施例中，梳87-1可以具有比梳87-2更窄的銷。
[0111]雖然一臺攝像機提供了用于多個通道成像并且同時追蹤每一個通道中的一個或多個參考部分進程的一個便利的工具，但是可以使用其他工具代替一臺攝像機。舉例來說，一個1-D行掃描儀可以被提供以測量作為沿著一個通道的位置的函數的一種核酸濃度。另外，并不強制該攝像機從上方觀察通道。在一些實施例中，攜帶這些通道的托盤是透明的，至少在它們位于通道下層的部分是透明的，并且該攝像機從下方透過板觀察這些通道。
術語的解釋
[0112]除非上下文另外明確要求，否則在本說明書和權利要求通篇:
?“包含(comprise)”、“包含著(comprising)”等被解釋成包括的意義,與排他或詳盡的意義相反；即，“包括(但不限于)”的意義。
? “連接(connected)”、“稱接(coupled)”或其任何變化形式意指兩個或更多個元件之間直接或間接的任何連接或耦接；這些元件之間的耦接或連接可以是物理的、邏輯的或其組合。
?“在此(herein)”、“上文(above)”、“下文(below)”和類似輸入的詞當用于描述本說明書時，應指代作為一個整體的本說明書，而非本說明書的任何具體部分。
?關于兩個或更多個項目的列舉，“或”涵蓋以下所有詞語解釋:列舉項目中的任一個、所有列舉項目以及列舉項目中的任何組合。
?單數形式“一個/ 一種(a/an) ”以及“該(the ) ”還包括任何適當復數形式的含義。
[0113]本說明書和任何隨附權利要求中所用的指示方向的詞語(當存在時)，如“縱向(vertical)，，、“橫向(transverse)，，、“水平(horizontal)，，、“ 向上(upward)，，、“ 向下(downward)，，、“ 向前(forward)，，、“ 向后(backward)，，、“ 向內(inward)，，、“ 向外(outward)”、“縱向(vertical)”、“橫向(transverse)，，、“左(left)，，、“右(right)”、“前(front)，，、“后(back ) ”、“頂部(top ) ”、“ 底部(bottom) ”、“ 下方(be low ) ”、“上方(above ) ”、“ 在下面(under)”等取決于所描述和展示的設備的特定方向。在此所述的主題可以假定多個替代方向。因此，這些方向性術語并不是嚴格定義的且不應被狹隘地解釋。
[0114]本發明的實施例可以使用特別設計的硬件、可配置硬件、通過供應能夠在數據處理器上執行的軟件(它可以任選地包括‘固件’)所配置成的可編程數據處理器、被特別編程、配置或構建成進行如在此詳細闡述的方法中的一個或多個步驟的專用計算機或數據處理器和/或這些中兩個或更多個組合來實施。特別設計的硬件的實例是:邏輯電路、專用集成電路(“ASIC”)、大規模集成電路(“LSI”)、超大規模集成電路(“VLSI”)等。可配置硬件的實例是:一個或多個`可編程邏輯裝置，如可編程陣列邏輯(“PAL”)、可編程邏輯陣列(“PLA”)以及現場可編程門陣列(“FPGA”))。可編程數據處理器的實例是:微處理器、數字信號處理器(“DSP”)、嵌入式處理器、圖形處理器、數學協處理器、通用計算機、服務器計算機、云計算機、主計算機、計算機工作站等。舉例來說，裝置控制電路中的一個或多個數據處理器可以通過執行這些處理器可訪問的程序存儲器中的軟件指令來實施如在此所述的方法。
[0115]處理可以是集中式處理或分布式處理。當處理是分布式處理時，包括軟件和/或數據的信息可以被集中保存或分布。該信息可以經由通信網(如局域網(LAN)、廣域網(WAN)或互聯網)、有線或無線數據鏈路、電磁信號或其他數據通信信道而在不同功能單元之間交換。
[0116]舉例來說，雖然處理或方框是以給定順序存在，但是替代性實例可以進行具有不同順序步驟的例行程序或采用具有不同順序方框的系統，且一些處理或方框可能被刪去、移動、添加、細分、組合和/或修改以提供替代方案或次組合。這些處理或方框的每一個可以各種不同的方式實施。同樣，雖然處理或方框有時顯示為串聯進行，但是這些處理或方框實際上可能是并聯進行或可能在不同時間進行。此外，雖然元件有時顯示為依次進行，但它們實際上可以是同時或以不同順序進行。
[0117]軟件和其他模塊可以保存在服務器、工作站、個人計算機、嵌入式處理器、過程控制器、平板計算機以及適用于在此所述的目的的其他裝置。[0118]本發明還可以程序產品形式被提供。程序產品可以包括攜帶一組計算機可讀指令的非過渡媒體，這些指令在由數據處理器執行時使該數據處理器執行本發明的方法。舉例來說，計算機可讀指令可以使計算機程序控制如在此所述的自動機核酸尺寸測定系統和/或預定如在此所述的核酸尺寸測定系統中的操作。本發明的程序產品可以是廣泛多種形式中的任一個。程序產品可以包括例如非過渡媒體，如包括軟盤、硬盤驅動器的磁性數據存儲媒體，包括CD ROM、DVD的光數據存儲媒體，包括ROM、閃存RAM、EPR0M、硬連接或預編程的芯片(例如EEPROM半導體芯片)的電子數據存儲載體、納米技術存儲器等。程序產品上的計算機可讀信號可被任選地壓縮或加密。
[0119]在一些實施例中，本發明可以在軟件中實施。為了更清楚，“軟件”包括在處理器上執行的任何指令，且可以包括(但不限于)固件、常駐軟件、微代碼等。處理硬件和軟件均可以是集中式或分布式(或其組合)、整體或部分，如本領域的普通技術人員所已知。舉例來說，軟件和其他模塊可以經由局部存儲器、經由網絡、經由瀏覽器或分布式計算情境中的其他應用、或經由適用于上述目的的其他工具而可訪問。
[0120]除非另外指明，否則當在上文提及一個部件(例如一個軟件模塊、處理器、組合件、裝置、電路等)時，提及該部件(包括提及一個“工具”)應解釋為包括執行所述部件功能(即功能等效)的任何部件作為該部件的等效物，包括結構上并不與所披露的在本發明所展示的示例性實施例中履行功能的結構等效的組件。
[0121]系統、方法以及設備的特定實例已經出于說明目的描述在此。這些僅是實例。在此所提供的技術可以被應用于除上述示例系統以外的系統。許多變動、修改、添加、省略以及變更有可能屬于本發明的慣例內。本發明包括關于所述實施例的將對有技能的讀者清楚的變化，包括通過以下方式獲得的變化:用等效特征、元件和/或動作置換特征、元件和/或動作；混合和匹配來自不同實施例的特征、元件和/或動作；使來自如在此所述的實施例的特征、元件和/或動作與其他技術的特征、元件和/或動作組合；和/或省略來自所述實施例的組合特征、元件和/或動作。
[0122]因此，打算將以下所附權利要求和今后引入的權利要求解釋成包括所有這些可以合理推斷出的修改、變更、添加、省`略以及子組合。權利要求的范圍不應受實例中所陳述的優選實施例限制，但應給出與說明書整體一致的最廣泛解釋。
[0123]雖然上文已經討論了許多示例性方面和實施例，但是本領域的普通技術人員應認識到它們的某些修改、變更、添加以及子組合。因此，打算將以下所附權利要求和今后引入的權利要求解釋成包括所有這些修改、變更、添加以及子組合。
【權利要求】
1.一種用于核酸尺寸選擇的方法，該方法包括: 通過電泳使來自一個樣品的核酸沿著一個通道移動； 自動監測這些核酸的一個參考部分沿著該通道的進程； 基于該監測，估計這些核酸的一個目標部分到達該通道中的一個提取孔的估計時間；以及 在該估計到達時間從該提取孔提取包含該目標部分的流體。
2.根據權利要求1所述的方法，其中該參考部分與該目標部分相同。
3.根據權利要求1所述的方法，其中該參考部分不同于該目標部分，并且估計該目標部分的估計到達時間包括估計該參考部分到達該提取孔的估計時間與該目標部分到達該提取孔的估計時間之間的差異。
4.根據權利要求1到3中任一項所述的方法，其中該監測包括在多個間隔開的時間獲得該通道的圖像，并且鑒別這些圖像中對應于該參考部分的區域。
5.根據權利要求4所述的方法，其中估計該目標部分的估計到達時間包括基于該參考部分在這些圖像的兩個或更多個中的位置之間的差異測定該目標部分的平均速度。
6.根據權利要求4或5所述的方法，包括在使這些核酸沿著該通道移動之前，使這些核酸與一種染料組合。
7.根據權利要求6所述的方法，其中該染料包括一種熒光團或一種發色團。
8.根據權利要求6或7所述的方法，其中獲得這些圖像的每一個包括操作一個成像裝置來獲得該通道的多個不同底片，并且組合該多個不同底片以產生該圖像，其中該圖像具有比該多個不同底片的任一個更大的動態范圍。
9.根據權利要求6到8中任一項所述的方法，包括用可見光或UV光照亮該通道，同時獲得這些圖像。
10.根據權利要求9所述的方法，其中該可見光或該UV光包含對應于該染料吸收譜帶的波長。
11.根據權利要求1到10中任一項所述的方法，包括預定該目標部分到達該提取孔的時間；比較該預定到達時間與該估計到達時間；以及基于該預定到達時間與該估計到達時間之間的任何差異調節一種電泳信號的一個或多個電泳參數。
12.根據權利要求11所述的方法，其中調節該一個或多個電泳參數包括調節該電泳信號的工作周期。
13.根據權利要求11或12所述的方法，其中調節該一個或多個電泳參數包括調節該電泳信號的電位。
14.根據權利要求11到13中任一項所述的方法，包括通過基于一種誤差信號對該一個或多個電泳參數的比例反饋控制來控制這些核酸沿著該通道的移動速率，該誤差信號包括該預定到達時間與該估計到達時間之間的差異。
15.根據權利要求11到14中任一項所述的方法，包括通過暫時中斷施加一種電泳信號到該通道來減小該估計到達時間與該預定到達時間之間的差異。
16.根據權利要求1到15中任一項所述的方法，包括通過圖像分析測定該提取孔在該通道中的位置。
17.根據權利要求 16所述的方法，其中估計這些核酸的目標部分到達該提取孔的估計時間部分基于通過該圖像分析所測定的該提取孔的位置。
18.根據權利要求1到17中任一項所述的方法，其中從該提取孔提取包含該目標部分的流體在由該目標部分中所包括的一系列核酸尺寸自動測定的時段內進行。
19.根據權利要求18所述的方法，包括估計該目標部分的前緣和后緣到達該提取孔的估計時間，并且基于該目標部分的前緣和后緣到達該提取孔的估計時間調節提取該目標部分的開始和停止時間。
20.根據權利要求19所述的方法，包括自動控制該通道的電泳，使得在該目標部分的前緣到達該提取孔后，電泳速率增加。
21.根據權利要求1到20中任一項所述的方法，其中該通道是多個通道中的一個，并且并聯進行該方法以處理該多個通道中的多個樣品。
22.根據權利要求21所述的方法，其中該多個通道中每一個的電泳參數被獨立控制。
23.根據權利要求21或22所述的方法，另外包括操作一個包括移液管的自動機系統以將該多個樣品轉移到該多個通道中。
24.根據權利要求23所述的方法，其中從該提取孔提取包含該目標部分的該流體包括操作該自動機系統以將一個移液管尖端放置到該提取孔中，操作該移液管以從該提取孔抽取該流體，并且操作該自動機系統以將所移出的流體轉移到目標孔。
25.根據權利要求24所述的方法，包括自動控制這些核酸在這些通道的第一個和第二個中的移動，使得該第一通道中該目標部分的估計到達時間與該第二通道中該目標部分的估計到達時間不同。
26.根據權利要求23所述的方法，其中該移液管包括一個多通道移液管，并且從該提取孔提取包含該目標部分的該流體通過以下方式對多個通道同時進行:操作該自動機系統以將該多通道移液管用于這些通道的移液管尖端放置到對應多個通道的提取孔中，操作該移液管以從這些提取孔抽取該流體，并且操作該自動機系統以將所移出的流體轉移到對應多個目標孔中。
27.根據權利要求26所述的方法，包括自動控制這些核酸在該多個通道中的移動，使得該多個通道中每一個的目標部分的估計到達時間相同。
28.根據權利要求27所述的方法，其中該多個通道的這些目標部分包括多個不同目標部分。
29.根據權利要求1到28中任一項所述的方法，其中該核酸的目標部分包含接合到一個所關注的核酸分子的一個接頭，并且這些核酸的參考部分包含并未接合到該所關注的核酸分子的接頭。
30.根據權利要求1到29中任一項所述的方法，其中該監測包括自動監測這些核酸的多個參考部分沿著該通道的進程，其中該參考部分是這些核酸的多個參考部分中的一個。
31.根據權利要求30 所述的方法，其中這些核酸的所述多個參考部分包括具有已知尺寸的一個DNA或RNA梯狀物。
32.根據權利要求1到31中任一項所述的方法，包括限定這些核酸的目標部分的尺寸或尺寸范圍。
33.根據權利要求1到32中任一項所述的方法，其中這些核酸包含至少一個第一目標部分和一個第二目標部分，并且該估計和該提取步驟包括:估計該第一目標部分到達該通道的提取孔的估計時間； 在該第一目標部分的估計到達時間從該提取孔提取包含該第一目標部分的流體； 在該通道中繼續電泳； 估計該第二目標部分到達該通道的提取孔的估計時間；并且 在該第二目標部分的估計到達時間從該提取孔提取包含該第二目標部分的流體。
34.根據權利要求33所述的方法，包括將包含該第一目標部分的該流體和包含該第二目標部分的該流體轉移到分開的目標孔中。
35.根據權利要求33所述的方法，包括將包含該第一目標部分的該流體和包含該第二目標部分的該流體轉移到同一目標孔。
36.根據權利要求33到35中任一項所述的方法，包括預定用于提取該第一目標部分的第一預定時間，并且預定用于提取該第二目標部分的第二預定時間。
37.根據權利要求36所述的方法，包括控制該通道的一個或多個電泳參數以在該第一預定時間將該第一目標部分帶到該提取孔。
38.根據權利要求36所述的方法，包括控制該通道的一個或多個電泳參數，以在該第一目標部分已經被提取之后，在該第二預定時間將該第二目標部分帶到該提取孔。
39.根據權利要求33到38中任一項所述的方法，其中這些核酸包含多個目標部分，并且該多個目標部分在多個不同時間從該通道的提取孔提取。
40.根據權利要求21到28中任一項所述的方法，其中該多個通道中每一個中的這些核酸包含多個目標部分，并且這些通道`中每一個中的該多個目標部分在多個時間從該提取孔提取。
41.根據權利要求40所述的方法，包括控制這些通道的一個或多個電泳參數，以在共同的第一預定時間將該多個通道的該多個目標部分的第一目標部分帶到這些提取孔。
42.根據權利要求41所述的方法，包括控制這些通道的一個或多個電泳參數，以在不同時間將該多個通道的該多個目標部分的第一目標部分帶到這些提取孔。
43.根據權利要求41或42所述的方法，包括控制這些通道的一個或多個電泳參數，以在共同的第二預定時間將該多個通道的該多個目標部分的第二目標部分帶到這些提取孔。
44.根據權利要求41或42所述的方法，包括控制這些通道的一個或多個電泳參數，以在不同時間將該多個通道的該多個目標部分的第二目標部分帶到這些提取孔。
45.一種用于核酸尺寸選擇的方法，包括: 將包含核酸的樣品裝載到多個通道中，每一個通道包括一個提取孔； 通過電泳使這些核酸朝著這些提取孔移動； 預定從這些提取孔提取這些核酸的目標部分的預定時間； 監測這些目標部分朝著這些對應提取孔的進程；并且 基于該監測獨立地控制這些通道中的電泳，以使得這些目標部分在這些預定時間到達這些提取孔。
46.用于核酸尺寸選擇的設備，該設備包括: 一個通道，在該通道中具有第一和第二末端以及一個提取孔； 一個電泳電源，被連接以傳遞一種電泳信號到該通道以使來自一個樣品的核酸沿著該通道移動；一個成像裝置，被安裝以使該通道成像； 一個控制器，被連接以從該成像裝置獲得圖像，并且被配置成: 通過分析這些圖像自動監測這些核酸的一個參考部分沿著該通道的進程； 基于該監測，估計這些核酸的一個目標部分到達該通道的提取孔的估計時間；并且 操作一個機構以在該估計到達時間從該提取孔提取包含該目標部分的流體。
47.根據權利要求46所述的設備，其中該成像裝置包括一臺攝像機。
48.根據權利要求47所述的設備，其中該成像裝置包括被配置成用可見光或UV光照亮該通道的一個照明燈。
49.根據權利要求46到48中任一項所述的設備，其中該機構包括一個自動機系統，該自動機系統包括可操作地將一個樣品轉移到該通道的一個裝載孔中和從該提取孔提取該流體的一個移液管。
50.根據權利要求46到49中任一項所述的設備，其中該通道包括具有相對的第一和第二側的一個長形槽和處于該槽中的一種電泳介質，該第一和該第二側具有沿著該第一和該第二側縱向延伸的臺階，該電泳介質填充該槽升到這些臺階。
51.根據權利要求50所述的設備，其中該電泳介質包括一種凝膠。
52.根據權利要求51所述的設備，其中該凝膠包括一種瓊脂糖凝膠。
53.根據權利要求51所述的設備，其中該凝膠包括一種丙烯酰胺凝膠。·
54.根據權利要求50所述的設備，包括分別位于該槽的第一和第二末端的第一和第二緩沖液池。
55.根據權利要求54所述的設備,包括分別處于該第一和該第二緩沖液池中的第一和第二電極，其中該第一和該第二電極被連接到該電泳電源。
56.根據權利要求55所述的設備,包括一個鉸接框,其中該第一和該第二電極被安裝在該鉸接框上，并且該鉸接框在該第一和該第二電極處于該第一和該第二緩沖液池中的一個第一位置與該第一和該第二電極被從該第一和該第二緩沖液池中移出的一個第二位置之間可移動。
57.根據權利要求50到56中任一項所述的設備，其中該槽具有在3mm到Ilmm范圍內的寬度。
58.根據權利要求50到57中任一項所述的設備，其中該槽具有在6mm到12mm范圍內的深度。
59.根據權利要求50到58中任一項所述的設備，在該介質中包括一個裝載孔，其中一層該介質位于該裝載孔與該槽的第一和第二側的每一個之間。
60.根據權利要求46到59中任一項所述的設備，其中該機構包括攜帶一個移液管的一個自動機，并且該控制器被配置成使該移液管上的一個移液管尖端移動到該提取孔上的一個位置，將該移液管尖端下降到該提取孔中，并且將該流體抽取到該移液管尖端中。
61.根據權利要求60所述的設備，其中該控制器被配置成通過一個或多個圖像的圖像分析確定該提取孔在該通道中的位置，并且使該移液管尖端移動到所確定的該提取孔位置。
62.根據權利要求46到61中任一項所述的設備，其中該控制器被配置成比較該目標部分到達該提取孔的估計時間與該目標部分到達該提取孔的所希望的時間，并且基于該所希望的到達時間與該估計到達時間之間的任何差異控制該電泳電源以調節該電泳信號的一個或多個電泳參數。
63.根據權利要求62所述的設備,其中該一個或多個電泳參數包括該電泳信號的工作周期。
64.根據權利要求62或63所述的設備,其中該一個或多個電泳參數包括該電泳信號的電位。
65.根據權利要求46到61中任一項所述的設備，其中該控制器被配置成通過基于一種誤差信號對該一個或多個電泳參數的比例反饋控制來控制這些核酸沿著該通道的移動速率，該誤差信號包括該目標部分到達該提取孔的估計時間與所希望的到達時間之間的差巳
66.根據權利要求65所述的設備，其中該控制器包括被配置成產生該目標部分到達該提取孔的該所希望的時間的一個調度程序。
67.根據權利要求46到61中任一項所述的設備，包括一個比例反饋控制器，該比例反饋控制器被配置成響應一種誤差信號控制該電泳電源以改變該目標部分沿著該通道的平均速度，該誤差信號表示該目標部分到達該提取孔的估計時間與該目標部分到達該提取孔的所希望的時間之間的差異。
68.根據權利要求62到67中任一項所述的設備，其中該控制器被配置成通過暫時中斷施加該電泳信號到該通道來減小該估計到達時間與該所希望的到達時間之間的差異。
69.根據權利要 求46到68中任一項所述的設備，包括多個通道，其中該通道是該多個通道中的一個。
70.根據權利要求65所述的設備，包括多個通道，其中該通道是該多個通道中的一個，并且該控制器被配置成控制該多個通道中的每一個的電泳信號，使得這些目標部分到達該多個通道中的每一個的估計時間相同。
71.根據權利要求70所述的設備，其中該機構包括被配置成支撐多個移液管尖端的一個多通道移液管，并且這些移液管尖端被間隔開以便同時插入到該多個通道的提取孔中。
72.根據權利要求70或71所述的設備，其中該多個通道中的這些目標部分包括多個不同目標部分。
73.根據權利要求65所述的設備，包括多個通道，其中該通道是該多個通道中的一個，并且該控制器被配置成控制該多個通道中的每一個的電泳信號，使得這些目標部分到達該多個通道中的每一個的估計時間不同。
74.用于核酸尺寸選擇的設備，包括: 多個通道，各自包含一種電泳介質與在其中形成的一個提取孔； 一個多通道電泳電源，可連接以在每一個通道的末端之間施加一個電泳電位，該電源被配置成獨立地控制該多個通道中每一個的電泳電位； 一臺攝像機，被定位以使該多個通道成像； 一個控制器，被連接以接收來自該攝像機的圖像并且控制該電源，該控制器被配置成處理這些圖像，基于這些圖像監測核酸的目標部分沿著這些通道的進程，并且基于所監測的這些對應目標部分的進程控制該電源以改變這些通道中的電泳電位。
75.根據權利要求74所述的設備，其中該控制器包括用于從這些提取孔提取這些目標部分的一個預定，并且該控制器被配置成根據該預定控制這些電泳電位以使這些目標部分不時到達這些提取孔。
76.根據權利要求75所述的設備，包括一個自動機移液管裝置，其中該控制器被配置成根據該預定控制該自動機移液管裝置以不時從這些提取孔提取這些目標部分。
77.一種用于核酸電泳的卡盒，該卡盒包括一個板，具有在該板中形成的一個通道，該通道包括具有相對的第一和第二側的一個長形槽和處于該槽中的一種電泳介質，第一和第二側具有臺階，該電泳介質填充該槽升到這些臺階。
78.根據權利要求77所述的卡盒，包括處于沿著該通道間隔開的位置的一個裝載孔和一個提取孔。
79.根據權利要求78所述的卡盒，其中該板至少在它的位于該通道下方的部分是透明的。
80.根據權利要求77到79中任一項所述的卡盒，包括分別位于該槽的第一和第二末端的第一和第二緩沖液池。
81.根據權利要求77到80中任一項所述的卡盒，包括被安排在該板上的多個平行通道。
82.根據權利要求81所述的卡盒，包括一個具有多個伸入這些裝載孔中的銷的第一梳。
83.根據權利要求82所述的卡盒，包括與該多個通道的裝載孔對齊的一個第一組特征，其中該第一梳與該第一組特征嚙合。
84.根據權利要求83所述的卡盒，其中該第一梳的銷比這些槽更窄。
85.根據權利要求82到84中任一項所述的卡盒，包括一個具有多個伸入這些提取孔中的銷的第二梳。
86.根據權利要求85所述的卡盒，其中該第二梳的銷比該第一梳的銷更寬。
87.根據權利要求85或86所述的卡盒，包括與該多個通道的提取孔對齊的一個第二組特征，其中該第二梳與該第二組特征嚙合。
88.根據權利要求77到87中任一項所述的卡盒，其中這些通道的第一和第二壁包括一個或多個凸出或凹陷，用于使該介質保持在靠近該第一和該第二緩沖液池中的每一個的位置。
89.根據權利要求77到88中任一項所述的卡盒，其中該槽具有在3mm到Ilmm范圍內的寬度。
90.根據權利要求77到89中任一項所述的卡盒，其中該槽具有在6mm到12mm范圍內的深度。
91.根據權利要求77到90中任一項所述的卡盒，包括粘附在該通道上的一個無菌剝離覆蓋物。
【文檔編號】C12M1/34GK103827315SQ201280028830
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年6月15日 優先權日:2011年6月16日
【發明者】羅賓·J·諾埃爾·庫普, 賈瑞德·雷蒙德·斯洛博丹 申請人:不列顛哥倫比亞癌癥分社