用于在多個生物樣品上進行核酸提取和診斷測試的集成裝置制造方法

用于在多個生物樣品上進行核酸提取和診斷測試的集成裝置制造方法
【專利摘要】本文所描述的技術一般地涉及從多個樣品特別是從生物樣品提取多核苷酸的系統，并且另外涉及隨后擴增和檢測所提取的多核苷酸的系統。更具體而言，所述技術涉及微觀流體系統，所述微觀流體系統在微觀流體通道內在目的多個核苷酸樣品上進行PCR，并且檢測那些核苷酸。
【專利說明】用于在多個生物樣品上進行核酸提取和診斷測試的集成裝
[0001]本申請是申請日為2008年7月14日的中國專利申請200880106760.3的分案申請。
[0002]優先權聲明
[0003]該申請要求2007年7月13日提出的美國臨時專利申請序號60/959，437的優先權權益，和2007年11月14日提出的美國實用新型申請序號11/985，577的優先權權益，將這兩者通過參考全部結合于此。
【技術領域】
[0004]本文所描述的技術一般地涉及從多個樣品特別是從生物樣品提取多核苷酸的系統，并且另外涉及隨后擴增和檢測所提取的多核苷酸的系統。更具體而言，所述技術涉及微觀流體系統，所述微觀流體系統在微觀流體通道內在目的多個核苷酸樣品上進行PCR，并且檢測那些核苷酸。
【背景技術】
[0005]醫學診斷工業是今天健康護理基礎的關鍵因素。然而目前，不管何種路線，體外診斷分析已經成為患者護理的瓶頸。對此，存在數個原因。首先，許多診斷分析僅用高度專業的裝備進行，其是昂貴的并且僅可由受訓的臨床醫生操作。這種設備僅在一些位置中發現-經常在任何給定的城市地區中僅一臺。這意味著大多數醫院需要將樣品送到這些地方用于分析，因此產生運輸費用和運輸延遲，并且甚至可能是樣品損失或不正確運轉。第二，所討論的設備一般在需要時不是可獲得的，而是以批次運行，因此對于許多樣品延遲處理時間，因為它們必須等待機器以便在它們可以運行之前充滿。
[0006]理解了樣品流分解成數個關鍵步驟，合乎需要的是考慮盡可能多的自動化的方式。例如，一旦從患者提取，生物樣品必須以適于一般涉及使用PCR的處理方案的形式放置，以擴增目的載體(諸如核苷酸)。一旦擴增，來自樣品的目的核苷酸的存在需要清楚地確定。制備用于PCR的樣品目前是花費時間的和勞動密集的步驟，雖然沒有人需要專門技能，并且可以有用地是自動化的。通過對比，諸如PCR和核苷酸檢測的步驟(或“核酸測試”)已經僅通常在接觸到專門設備的特別訓練的個人范圍內。
[0007]存在對于這樣的方法和裝置的需要，所述方法和裝置在樣品上以平行方式進行樣品制備，在制備的生物樣品上有或者沒有PCR和檢測，并且優選地具有高通量，但是以可以在護理地點常規進行的方式，不需要將樣品送出到專門設備。
[0008]本文中【背景技術】的討論被包括在內以解釋本文所描述的本發明的范圍。這不被認為是承認引用的任何材料是在權利要求任何一項的 優先權日:期時發表的，已知的，或通常的常識的部分。
[0009]在說明書的全部說明和權利要求中，措辭“包括(comprise) ”及其變化，諸如“包括(comprising) ”和“包括(comprises) ”不意欲排除其它的添加劑,成分,整數或步驟。[0010]概述
[0011]一種診斷裝置，所述診斷裝置包括:配置成同時從多個含核酸樣品提取核酸的第一構件，其中所述第一構件包括:一個或多個支架，各自配置成接受一定數目的樣品和相應數目的固定器，其中每個固定器包括處理室，廢料室，一個或多個移液管吸頭，和一個或多個貯器，其中所述一個或多個貯器分別含有足夠量的用于進行從樣品提取核酸的一種或多種試劑；配置成相對于每個固定器的處理室移動的磁性分離器；配置成獨立加熱每一個處理室的加熱器組件；和配置成在兩個或多個固定器上同時進行流體傳遞操作的液體分配器；和配置成同時擴增從所述多個樣品提取的核酸的第二構件，其中所述第二構件包括:一個或多個隔室，各自配置成接受微觀流體盒，其中將所述盒配置成單獨接受并且單獨擴增從多個樣品提取的核酸；和一個或多個檢測系統。
[0012]一種診斷裝置，所述診斷裝置包括:一個或多個支架，在所述支架的每一個上放置一定數目的含有核酸的樣品和相應數目的固定器，其中每個固定器包括處理室，廢料室，一個或多個移液管吸頭，和一個或多個貯器，其中所述一個或多個貯器分別含有足夠量的用于進行從樣品提取核酸的一種或多種試劑；接近于所述一個或多個固定器的每一個的處理室的可以從第一位置移動到第二位置的磁性分離器；包括一定數目加熱器單元的加熱器組件，所述加熱器單元的每一個與所述處理室的一個熱接觸；一個或多個隔室，每個隔室具有互補于微觀流體盒形狀的形狀，其中所述盒包括一定數目的入口，所述入口的每一個與一定數目通道的一個流體連通，在所述通道中擴增從所述數目的樣品的一個提取的核酸，并且其中所述盒還包括容許檢測擴增的核酸的一個或多個窗口 ；具有一個或多個分配頭的液體分配器，其中所述液體分配器可以從第一固定器之上的第一位置移動到第二固定器之上的第二位置，并且可以從所述第一固定器之上的第一位置移動到所述第一固定器之上的不同的位置，并且還可以從所述固定器的一個之上的位置移動到所述數量的入口的一個之上的位置；和接近于所述一個或多個窗口定位的一個或多個檢測系統。
[0013]一種診斷儀器，所述診斷儀器包括:從組合試劑條中的樣品提取核酸的液體處理單元；與加熱器元件連接的微觀流體盒，在從所述樣品提取的核酸上進行實時PCR ;和為使用者提供診斷所述樣品是否含有目的核苷酸的檢測器。
[0014]本文也描述了使用所述診`斷裝置的方法，所述方法包括使用所述裝置平行診斷一定數目樣品的方法。
[0015]一種組合試劑固定器，所述組合試劑固定器包括:連接下列的條:單一處理管；一個或多個貯器，其各自保持選自由下列組成的組的試劑:樣品制備試劑，用于第一分析物的PCR試劑，和一種或多種液體試劑；廢料管；配置成保持一個或多個移液管吸頭的一個或多個插孔；和配置成圍繞所述一個或多個移液管吸頭的移液管吸頭套。
[0016]一種液體分配器，所述液體分配器包括:一個或多個傳感器；多支管；與所述多支管流體連通的一個或多個泵；與所述多支管流體連通的一個或多個分配頭；提供三維平移運動自由度的臺架；和從外部控制器接受電信號的電連接，其中所述液體分配器除了通過所述一個或多個泵，沒有用于流體的入口或出口。
[0017]一種用于磁性顆粒的分離器，所述分離器包括:成直線調準的一個或多個磁體；機動的軸，其上一個或多個磁體可以以這樣的方式升高或下降，以致所述一個或多個磁體實現緊密接近于含有磁性顆粒的貯器；和控制所述機動的軸運動的控制電路。[0018]一種集成分離器和加熱器，其包括:加熱器組件，其中所述加熱器組件包含多個獨立可控制的加熱器單元，各自配置成接受并且加熱處理室；成直線調準的一個或多個磁體；機動的軸，在其上一個或多個磁體可以以這樣一種方式上升或下降，所述方式是所述一個或多個磁體實現緊密接近于一個或多個所述處理室；和控制所述機動的軸運動和所述加熱器單元加熱的控制電路。
[0019]一種制備裝置，所述制備裝置包括:第一構件，將其配置成同時從一定數目的含有核酸的樣品提取核酸，其中所述第一構件包括:一個或多個支架，每個配置成接受所述數目的樣品和相應數目的固定器，其中每個固定器包括處理室，廢料室，一個或多個移液管吸頭，和一個或多個貯器，其中所述一個或多個貯器分別地含有足夠量的一種或多種試劑，用于進行從樣品提取核酸；配置成相對于每個固定器的處理室移動的磁性分離器；配置成獨立加熱所述處理室的每一個的加熱器組件；和配置成在兩個或多個固定器上同時進行流體傳遞操作的液體分配器；和配置成接受并儲存從所述數目的樣品提取的核酸的第二構件。
[0020]一種制備裝置，所述制備裝置包括:一個或多個支架，在所述支架的每個上放置一定數目的含核酸樣品和相應數目的固定器，其中每個固定器包括處理室，廢料室，一個或多個移液管吸頭，和一個或多個貯器，其中所述一個或多個貯器分別含有足夠量的用于進行從樣品提取核酸的一種或多種試劑；接近于每個固定器的處理室的可從第一位置移動到第二位置的磁性分離器；包括一定數目加熱器單元的加熱器組件，所述加熱器單元的每個與處理室接觸；可以從第一固定器上的第一位置移動到第二固定器上的第二位置的液體分配器；和具有一定數目隔間的儲存隔間，其中每個隔間儲存從所述數目的樣品之一提取的核酸。
[0021]一種組合試劑固定器，所述組合試劑固定器包括:一種條，所述條連接著:單一處理管；一個或多個貯器，每個貯器保持選自由下列組成的組的試劑:樣品制備試劑，和一種或多種液體試劑；廢料管；配置成保持一個或多個移液管吸頭的一個或多個插孔；和配置成圍繞所述一個或多個移液管吸頭的移液管吸頭套。
[0022]本技術另外包括用于從多個樣品平行提取核酸的方法，所述方法使用本文所描述的裝置。
[0023]選擇的圖的簡述
[0024]圖1A顯示制備裝置的示意圖；圖1B顯示診斷裝置的示意圖。[0025]圖2顯示控制電路的示意圖。
[0026]圖3A和3B顯示例舉性裝置的外部視圖。
[0027]圖4顯示裝置的例舉性內部視圖。
[0028]圖5顯示例舉性樣品固定器支架的透視圖。
[0029]圖6顯示圖5的支架連同加熱器單元的透視圖。
[0030]圖7顯示例舉性樣品固定器支架的透視圖。
[0031]圖8A-8K顯示圖7的支架的多種視圖。
[0032]圖9顯示配置成接受圖7的支架的裝置區域。
[0033]圖1OA和IOB顯示具有移液管套的試劑固定器的第一例舉性實施方案，以透視圖(圖10A)和下側視圖(圖10B)的形式。
[0034]圖11顯示沒有移液管套的試劑固定器的例舉性實施方案，以透視圖形式。[0035]圖12A-12C顯示具有移液管套的試劑固定器的第二例舉性實施方案，以透視圖(圖12A)和橫截面視圖(圖12B)，和剖視圖(圖12C)的形式。
[0036]圖13A和13B顯示試劑管內部上的星形特征，以橫截面(圖13A)和俯視圖(圖13B)的形式。
[0037]圖14顯示移液操作順序連同具有星形特征的試劑管。
[0038]圖15顯示層壓層的實施方案。
[0039]圖16顯示連同層壓層的移液操作順序。
[0040]圖17A-17D顯示含有固定器和試劑的例舉性試劑盒。
[0041]圖18顯示液體分配頭。
[0042]圖19A-19C顯示液體分配頭。
[0043]圖20顯示例舉性分配多支管。
[0044]圖21顯示連接到液體分配頭的掃描閱讀頭。
[0045]圖22以橫截面視圖顯示條形碼掃描器。
[0046]圖23顯示定位在微觀流體盒上方的條形碼閱讀器。
[0047]圖24顯示移液管吸頭傳感器。
[0048]圖25A和25B顯示用于剝離移液管吸頭的例舉性裝置。
[0049]圖26顯示透視圖和橫截面視圖形式的加熱器單元。
[0050]圖27顯示橫截面視圖形式的集成加熱器和分離器單元。
[0051 ]圖28顯示盒自動裝載器。
[0052]圖29顯示盒堆疊器。
[0053]圖30顯示將盒傳遞到自動裝載器的在適當位置的盒堆疊器。
[0054]圖31顯示盒裝載系統。
[0055]圖32顯示用過的盒的處理單元。
[0056]圖33顯示滿的和空的構造形式的盒堆疊器。
[0057]圖34顯示微觀流體盒，閱讀頭，和盒托盤。
[0058]圖35顯示微觀流體裝置中在適當位置的移液頭和盒的橫截面。
[0059]圖36顯示例舉性的具有3層結構的微觀流體盒。
[0060]圖37顯示例舉性多通道盒中微觀流體電路和入口的平面圖。
[0061]圖38A顯示例舉性的多通道盒。
[0062]圖38B顯示例舉性的多通道盒的一部分。
[0063]圖39A，39B顯示多通道盒的通道中的例舉性的微觀流體網絡；
[0064]圖40A-40C顯示例舉性微觀流體閥門的圖。圖40A還顯示開啟狀態的閥門，和關閉狀態的閥門。
[0065]圖41顯示排放孔。
[0066]圖42顯示例舉性的高度多路調制微觀流體盒；
[0067]圖43-46顯示例舉性高度多路調制微觀流體盒的多個方面；和
[0068]圖47A-C顯示放射狀配置的高度多路調制微觀流體盒的多個方面。
[0069]圖48顯示微觀流體盒橫截面形式的視圖。
[0070]圖49A，49B顯示PCR反應室和相關聯的加熱器。[0071]圖50顯示操作中的加熱器電路的熱圖像。
[0072]圖51A-51C顯示可以在PCR熱循環期間用于提高冷卻速率的多種切開剖面。
[0073]圖52顯示在PCR方法期間溫度對時間的圖，如在本文所描述的微觀流體盒上進行。
[0074]圖53顯示本文所進一步描述的盒的裝配方法。
[0075]圖54A和54B顯示例舉性的用于進行蠟沉積的裝置。
[0076]圖55A和55B顯示例舉性的蠟微滴沉積到微觀流體閥門中。
[0077]圖56顯示例舉性多通道微觀流體盒上加熱器元件陣列的覆蓋，其中多種微觀流體網絡是可見的。
[0078]圖57顯示例舉性檢測器的橫截面視圖。
[0079]圖58顯示閱讀頭中檢測器的透視圖。
[0080]圖59顯示閱讀頭中例舉性檢測器的剖面圖。
[0081]圖60顯示檢測器陣列在其中的例舉性多路調制閱讀頭的外部視圖。
[0082]圖61顯示檢測器陣列在其中的例舉性多路調制閱讀頭的剖面視圖。
[0083]圖62顯示與本 文所描述的檢測器連接的例舉性電子電路的框圖。
[0084]圖63顯示例舉性液體分配系統。
[0085]圖64顯示例舉性加熱器/分離器。
[0086]圖65A和65B顯示基于計算機用戶界面的例舉性特征。
[0087]圖66示意性顯示制備裝置的元件設計。
[0088]圖67顯示例舉性制備裝置的元件設計。
[0089]圖68顯示診斷裝置的元件的示意性設計。
[0090]圖67顯示例舉性診斷裝置的元件設計。
[0091]圖70和71顯示例舉性診斷裝置的外部和內部。
[0092]圖72A和72B顯示配置成接受微觀流體盒的熱循環單元。
[0093]圖73示意性顯示高效率診斷裝置的元件設計。
[0094]圖74顯示例舉性高效率診斷裝置的元件設計。
[0095]圖75顯示24-通道微觀流體盒的平面圖。
[0096]圖76顯示圖75的盒的透視圖。
[0097]圖77顯示圖75的盒的剖視圖。
[0098]圖78顯示例舉性檢測單元。
[0099]圖79A，79B顯示圖78的檢測單元的剖面部分。
[0100]圖80，和81顯示具有微觀流體盒的檢測單元的調準。
[0101]圖82和83分別地顯示光學部件的外部和剖面。
[0102]圖84示意性地顯示Scorpion反應。
[0103]圖85A-85C示意性顯示在多種制備過程期間的移液管頭使用。
[0104]圖86-91顯示電子控制電路的例舉性設計，其中圖86是電子方框圖，圖87是處理器基線板方框圖，圖88是MUX板方框圖，圖89是MUX板方框圖，圖90是微加熱器板方框圖，圖91是電動機控制板方框圖。
[0105]詳細說明[0106]如本文所用的核酸測試(MT)是包括DNA (脫氧核糖核酸)和RNA (核糖核酸)測試的一般術語。將對于RNA和對于DNA是特定的例舉性規程描述于此。應當理解，其中不特定于RNA或DNA的一般化說明相等地適用于各自，或可以容易地適合于本文說明的微小變化的任何一個，如服從于本領域普通技術人員。也應當理解，術語核酸和多核苷酸可以在本文可互換地使用。
[0107]因此發現本文中所描述的裝置應用于分析任何用途所用的任何含有核酸的樣品，包括但不限于用于人類中多種傳染病的遺傳測試，和臨床測試。臨床測定目前存在的，以及可以使用本文中的裝置和方法測試的靶標可以是細菌或病毒，并且包括，但不限于:沙眼衣原體(Chlamydia Trachomatis) (CT);淋病奈瑟氏菌(Neisseria Gonorrhea) (GC);鏈球菌群 B ；HSV ；HSV 分類型的；CMV ;流感 A 和 B ；MRSA ；RSV ；TB ;毛滴蟲屬(Trichomonas)；腺病毒；博德特氏菌屬(Bordatella) ；BK ;JC ；HHV6 ；EBV ;腸病毒；和肺炎枝原體(M.pneumoniae)。
[0108]本文中的裝置可以配置成在實驗臺上或類似的環境中運行，并且當在正常工作日全天連續運行時可以測試大約45個樣品/小時。該數目可以根據單批中提供的測試數目而增加，如從本文中描述將變得清楚。來自單獨原始樣品的結果一般在小于I小時內是可獲得的。
[0109]在本文中使用的情況下，術語“構件”應當被采用以表示元件組件，每個元件可以具有單獨的，清楚的和/或獨立的功能，但是將其配置成一起運行以產生一種或多種所需的結果。不需要的是，構件內的每一元件是直接連接的或與每一其它元件直接通信的。而且，多種元件中的連通性可以在所述構件外部的元件諸如處理器的輔助情況下實現。
[0110]裝置概述
[0111]進一步描述于此的具有多種元件的裝置可以配置成至少兩個形式，制備的和診斷的，如圖1A和IB中分別顯示。在本文中進一步描述的用于進行樣品制備的制備裝置981的示意性概述顯示在圖1A中。診斷裝置971的概述顯示在圖1B中。系統971,981的元件的幾何安排顯示在圖1A中并且圖1B是例舉性的并且不意欲是限制性的。
[0112]處理器980，諸如微處理器，配置成控制所示系統的多個元件功能，并且因此與需要控制的每個這樣的元件通信。應當理解，許多這樣的控制功能可以任意地人工進行，并且不在處理器控制下。而且，在下文中，當所述裝置運轉時，其中描述的多種功能的順序不限制于其中處理器執行指令的順序。因而，處理器980可以配置成接受關于待分析樣品的數據，例如，來自樣品閱讀器990，其可以是條形碼閱讀器，光學字符閱讀器，或RFID掃描器(射頻標簽閱讀器)。也應當理解，雖然單一處理器980顯示為控制裝置971和981的全部操作，但是這樣的操作可以方便地在一個以上處理器上分布。
[0113]處理器980可以配置成接受來自輸入984的使用者指令，其中這樣的指令可以包括開始分析樣品的指令，和選擇運轉條件的指令。雖然在圖1A和IB中未顯示，但是在多種實施方案中，輸入984可以包括選自由下列組成的組的一個或多個輸入裝置:鍵盤，觸敏的表面，傳聲器，跟蹤板，視網膜掃描器，輸入裝置的全息投影，和鼠標。適合的輸入裝置可以進一步包括格式化電子介質的閱讀器，諸如，但不限于，閃存卡，記憶棒，USB-棒，CD，或軟盤。輸入裝置可以進一步包括安全特征諸如指紋閱讀器，視網膜掃描器，磁條閱讀器，或條形碼閱讀器，用于根據授權使用者的預裝載的識別特征確定系統使用者事實上被授權這樣做。輸入裝置可以另外并且同時作為用于記錄與樣品分析有關數據的輸出裝置起作用。例如，如果輸入裝置是格式化電子介質的閱讀器，則它也可以是這樣介質的記錄器。可以通過這樣一種裝置記錄到這樣的介質的數據包括，但是不局限于，與分析有關的環境信息，諸如溫度或濕度，以及診斷結果，并且識別所關注樣品的數據。
[0114]處理器980也可以配置成與顯示器982連接，以便，例如，將關于分析的信息傳送到顯示器并且因此傳達到系統使用者。這樣的信息包括但是不局限于:裝置的當前狀態；PCR熱循環的進程；和在系統或盒性能不良情況下的警告信息。另外，處理器980可以傳輸一個或多個問題以顯示在顯示器982上，其促使使用者提供對其反應輸入。因而，在某些實施方案中，輸入984和顯不器982是相互集成的。
[0115]處理器980還可以任意配置成將分析結果傳輸到輸出裝置諸如打印機，視覺顯示器，利用全息投影的顯示器，或揚聲器，或其組合。
[0116]處理器980可以更進一步地經由通信接口諸如網絡接口任意連接到計算機網絡988。通信接口可以是選自由下列組成的組的一個或多個接口:串聯連接，并聯連接，無線網絡連接，USB連接，和有線網絡連接。因此，當所述系統適合地在網絡上定地址時，遠程使用者可以接入處理器并且傳輸指令，輸入數據，或檢索數據，諸如可以儲存在與所述處理器連接的存儲器(未顯示)中，或在一些其它與處理器通信的計算機可讀的介質上。因此所述接口也可以容許將數據提取到遠程位置，諸如個人電腦，個人數字助手，或網絡存儲裝置諸如計算機服務器或特大容量磁盤。所述裝置還可以配置成容許使用者將分析結果直接發電子郵件到一切其它當事人，諸如健康護理提供者，或診斷設備，或患者。
[0117]另外，在多種實施方案中，所述裝置還可以包括配置成從處理器，輸入裝置，和通信接口的一個或多個接受數據的數據存儲介質，所述數據存儲介質是選自由下列組成的組的一種或多種介質:硬盤驅動器，光盤驅動器，閃存卡，和⑶-Rom。
[0118]處理器980可以進一步配置成控制樣品制備和診斷的多種方面，如下在概述中，并且如本文中詳細地進一步描述。在圖1A和IB中，裝置981 (或971)配置成連同互補的支架970運行。如本文中進一步描述，所`述支架本身配置成接受一定數目的適于后處理(workup)和診斷分析的形式的生物樣品996，和一定數目的固定器972，所述固定器972裝有多種試劑，移液管吸頭和貯器。所述支架是這樣配置的，在樣品后處理期間，將樣品在各自的固定器中處理，所述處理包括經由加熱器組件977獨立地進行加熱和冷卻。加熱器組件的加熱功能可以由處理器980控制。加熱器組件977連同分離器978諸如磁性分離器一起操作，其也可以由處理器980控制以移動進入并且離開緊密接近于與所述固定器972連接的一個或多個處理室，其中存在顆粒諸如磁性顆粒。
[0119]可以類似地由處理器980控制的液體分配器976配置成在固定器972中各自的樣品，流體和試劑上進行多種吸取和分配操作，以實現從樣品提取核酸。液體分配器976可以在多個固定器中同時進行這樣的操作。將樣品閱讀器990配置成將關于樣品和有些情況下的固定器的識別標記傳輸到處理器980。在一些實施方案中，將樣品閱讀器連接到液體分配器并且可以因此閱讀關于液體分配器位于其上的樣品的標記。在其它實施方案中，樣品閱讀器不連接到所述液體分配器并且是獨立可移動的，其在處理器控制下。液體分配器976也配置成采用含從一個或多個樣品提取的核酸的流體等分試樣，并且將它們引導到儲存區域974，其可以是冷卻器。例如，區域974含有對應于每個樣品的PCR管。在其它實施方案中，不存在單獨區域974，但是冷卻器可以配置成冷卻一個或多個固定器972以便提取的核酸被原位冷卻并儲存，而不是傳遞到分開的位置。
[0120]圖1B顯示診斷裝置971的示意性實施方案，所述診斷裝置971具有和圖1A的裝置981相同的元件，但是，代替儲存區域974，具有其中接受盒994的接受隔室992。接受隔室與加熱器998相聯，所述加熱器998本身可以由處理器980以這樣一種方式控制，所述方式是，在分析期間的特定時間加熱所述盒的特定區域。因而將液體分配器976配置成采取含從一個或多個樣品提取的核酸的流體等分試樣并且將它們引導到盒994的各自入口。盒994配置成，諸如通過進行PCR擴增各自的核酸。處理器也配置成控制檢測器999，其從盒994接受診斷指示。所述診斷可以傳輸到輸出裝置986和/或顯示器982，如上文所描述。
[0121]可以分別地根據本領域已知的設計原則和半導體加工方法，設計并制造適合的處理器980。
[0122]圖1A和IB中的略圖中顯示的裝置實施方案，如同本文所描述的其它例舉性實施方案一樣，是有利的，因為它們不需要定位在為了儲存試劑而適合地配置的裝置內。所述系統的實施方案，或本文中其它例舉性實施方案，都不需要配置成從例如外部儲存容器諸如瓶、罐、或儲器接受試劑的入口或出口端口。因此，圖1A和IB中的裝置是自包含的并且連同固定器972 —起運行，其中所述固定器用試劑預包裝，諸如在它之內的專用于試劑儲存的位置。
[0123]圖1A和IB的裝置可以配置成在單一位置進行操作，諸如實驗室位置，或可以是便攜式的以便它們可以伴隨，例如，醫師，或其它的健康護理專業人員，其可以在不同場所出診患者。所述裝置一般裝備有電源線以便它們可以從主要供應或發生器接受AC電源。任選的變壓器(未顯示)構造到每個裝置中，或外部定位在電源插孔和系統之間，將AC輸入功率轉變成DC輸出，用于被所述裝置使用。所述裝置也可以配置成通過使用一個或多個電池運行，因此也一般地配備有電池充電系統，和如果電池功率變得太低則警告使用者的多種警告裝置，以可靠地啟動或完成診斷分析。
[0124]在其它實施方案中，圖1A和IB的裝置可以進一步地配置用于多路調制的樣品分析和/或多批樣品分析，其中，例如，單一支架保持單批樣品。在一這樣的構造中，系統的實例，如圖1B中所概述，接受并處理多個微觀流體盒994。因此，圖1A和IB中顯示的每個元件作為樣品批次的許多倍存在，雖然多個元件可以配置在通常的外殼中。
[0125]在又一個構造中，系統配置成接受并處理多個盒，但是圖1A和IB中的一個或多個元件對于多個盒是通用的。例如，單一裝置可以配置有多個接受盒的隔室，但是通用處理器，檢測器，和用戶界面適合地配置成容許同時并行、連續、或同時控制多個盒。進一步可能的是，這樣一個實施方案也利用單一樣品閱讀器和單一輸出裝置。
[0126]在又一個構造中，圖1B中所示的系統配置成接受單一盒，其中所述單一盒配置成平行地并且相互獨立地處理I個以上，例如，2，3,4, 5，或6個樣品。用于產生可以處理多個樣品的盒的例舉性技術描述在其它地方，例如，在美國申請序號60/859，284中，通過參考結合于此。
[0127]進一步與現有技術一致的是，盒可以被標記，例如，用分子條形碼指示樣品，以促進樣品跟蹤，并且使樣品混合的風險最小化。用于這樣標記的方法描述在其它地方，例如，在美國專利申請公布號10/360,854中，通過參考結合于此。[0128]控制電子840實施成裝置971或981，示意性顯示在圖2中的框圖中，可以在多種實施方案中包括一個或多個功能，例如，用于主控制900，多路調制902，顯示器控制904，檢測器控制906，等。主控制功能可以在圖1A和IB的裝置中用作控制電子裝置840的集線器，并且可以管理多種電子功能的通信和控制。主控制功能還可以支持與使用者或輸出裝置諸如打印機920的電的和通信接口 908，以及任選的診斷和安全性功能。連同主控制功能900，多路調整器功能902可以控制傳感器數據914和輸出電流916以幫助控制加熱器組件977。顯示器控制功能904可以控制輸出，如果可適用的，用于翻譯來自觸摸屏LCD846的輸入，因此在某些實施方案中其可以將圖示界面提供給使用者。檢測器功能906可以在控制電子裝置840中實現，使用典型的控制和處理電路以收集、數字化、濾波、和/或傳輸來自檢測器999諸如一個或多個熒光檢測器的數據。未顯示在圖2中的另外功能包括但不限于用于控制圖1A和IB中元件諸如液體分配頭、分離器、冷卻器的控制功能，并且接受來自樣品閱讀器的數據。
[0129]具有根據圖1A或IB的功能的例舉性裝置顯示在圖3A和3B中。圖3A和3B中例舉性裝置具有外殼985，和覆蓋物987，顯示在圖3A的關閉位置中，以及圖3B的開啟位置中，以揭示內部特征995。覆蓋物987任選具有手柄989，顯示為橢圓的并且從覆蓋物表面上升，但是其可以是其它形狀諸如正方形、長方形、或圓形，和其可以凹進在覆蓋物表面中或與其平齊。覆蓋物987顯示為具有鉸鏈，然而其它構造諸如滑動覆蓋物也是可以的。緩沖器991用于防止覆蓋物免于向后落下太遠和/或提供保持覆蓋物987穩定在開啟位置的點。外殼985另外顯示為具有一個或多個通信端口 983，和一個或多個電源端口 993，其可以定位在其它地方，諸如在儀器的背面上。
[0130]圖1A和IB的裝置可以任選包括一個或多個穩定足，其使所述裝置的主體升高在系統100所配置的表面之上，因此容許系統100下的通風，并且還為使用者提供改善的升高系統100的能力。 可以存在2，3，4，5，或6或以上個足，取決于系統100的尺寸。這樣的足優選由橡膠、塑料、或金屬制成，并且在一些實施方案中，可以將系統10主體在它位于的表面上升高約2到約10mm。
[0131]圖4顯示例舉性裝置內部的一部分的例舉性構造，諸如在圖3A和3B中顯示。在圖4中顯示支架970，其含有一定數目的試劑固定器972和患者樣品996，以及，緊密接近于其，具有盒994的接受隔室992，用于在從樣品提取的多核苷酸上進行PCR。
[0132]支架
[0133]所述裝置進一步包括配置成可插入到所述裝置中并且可以從所述裝置移去的一個或多個支架，每一支架進一步配置成接受多個試劑固定器，并且接受多個樣品管，其中所述試劑固定器與樣品管一一對應，并且其中所述試劑固定器各自含有足夠試劑以便從樣品提取多核苷酸并且將多核苷酸放置成PCR-即用形式。本文中其它地方進一步地描述例舉性試劑固定器。
[0134]裝置可以包括1，2，3，4，或6個支架，并且每個支架可以接受2,4,6,8, 10，12，16，
或20個樣品，諸如在樣品管802中，和相應數目的固定器804，每個至少具有一個或多個移液管吸頭，和一個或多個試劑用容器。
[0135]支架一般配置成接受一定數目的試劑固定器804，諸如本文進一步描述的那些，所述支架配置成保持一個或多個這樣的固定器，容許在實驗室臺上使用儲存在所述固定器中的試劑，或定位在所述裝置的專用區域，容許所述固定器可以用于所述裝置的一個或多個其它功能，諸如自動移液，處理管的加熱，和親和珠的磁性分離。
[0136]例舉性支架800的兩個透視圖，配置成在12個通道中接受12個樣品管和12個相應的試劑固定器，顯示在圖5中。如本文在支架上下文中所用，通道是設計成接受樣品管和相應的試劑固定器的支架專用區域。相同例舉性支架的兩個透視圖，連同加熱器單元，顯示在圖6中。
[0137]第二例舉性支架800的多個視圖，也配置成接受12個樣品管和12個試劑固定器，顯不在圖7、和圖8A-8K中。因而，下列視圖顯不:側平面圖(圖8A);如平面圖，顯不樣品管(圖SB);后平面圖，顯示試劑固定器(圖SC);后視圖，顯示試劑固定器(圖8D);前視圖，顯示樣品管(圖8E);頂部，顯示試劑固定器的插入(圖8F和SG);頂部顯示用于插入試劑固定器的槽(圖8H);頂視圖顯示試劑固定器的記錄(圖81);支架的關閉是部分插入的狀態/從裝置除去(圖8J);和通過手柄保持的支架，從裝置除去的(圖8K)。如本文中進一步描述，用于接受圖7的例舉性可移動支架的診斷或制備裝置中的凹進區域，顯示在圖9中。用于接受形狀、外觀、和形式不同而不是功能不同的其它支架的其它適合配置的凹進區域與本文中的描述一致。
[0138]顯示在圖中的兩個例舉性支架是非限制性的，現在使用兩個例舉性支架作為說明性的支架，描述本文中預期的支架的一般特征。例如，所述實施方案在本文顯示，至少第一通道和第二通道是相互平行的，一種增加移液效率的構造。一般地，當相互平行時，鄰近的樣品通道對在它們的各自中點分開24mm。(其它距離是可以的，諸如分開18mm，或分開27mm。所述中點之間的距離取決于液體分配頭中噴管的孔距，如本文中所進一步描述。將間距保持在9_的倍數可以容易地從支架裝載到96孔板中(其中一般地，孔分開間隔9_)。一般地，同樣，所述支 架是這樣的，以便多個通道中的多個試劑固定器相對于彼此保持在相同高度。
[0139]所述支架配置成以這樣一種方式接受試劑固定器，所述方式是，試劑固定器可逆地搭鎖或鎖定到位置中，并且在試劑接入它時，以及支架正在從一個地方運送到另一個地方或正在被插入裝置中或從所述裝置除去時，保持穩定。在每個實施方案中，第二位置的每一個包括配置成以單一取向接受試劑固定器的機械鍵。在圖5中，顯示的是，試劑固定器水平滑動到垂直定向的槽中，每一固定器一個，位于所述支架中。在這樣一個實施方案中，固定器上的連接元件的邊緣與槽上部中互補凹槽嚙合。在圖8F，8G，和81中，顯示的是，試劑固定器可以經由機械鍵與支架嚙合，所述機械鍵保持固定器穩定并且在適當位置。例如，機械鍵可以包括上升的或凹進的部分，當與試劑固定器的互補部分嚙合時，其容許試劑固定器搭鎖到第二位置中。在所示的實施方案還可以看到，試劑固定器具有第一末端和第二末端，并且機械鍵包括配置成與第一末端嚙合的第一特征，和配置成以試劑固定器不能插入錯的路線周圍的方式與第二末端嚙合的第二特征。
[0140]在某些實施方案中，試劑固定器各自鎖定在支架中的位置，諸如用凸輪鎖定機構，將其認定為音頻地和/或物理地鎖定，或諸如用機械鍵。所述支架可以如此配置以便當定位在它之中時，使用本文所進一步描述的液體分配器，固定器對準適當的移液管吸頭傳感器(pick up)。而且,每個通道的第二位置可以足夠深以容納一個或多個移液管吸頭,諸如包含在移液管吸頭套中。[0141]在某些實施方案中，將支架配置成接受單獨樣品管802中的樣品，各自鄰近于相應的固定器804安裝，例如在支架800的一側。樣品管可以通向樣品標識檢驗器諸如條形碼閱讀器，如本文所進一步描述。在圖5中，通過圓柱狀接受元件將樣品管保持在它的底部。在圖7中，顯示的是，樣品管可以保持在它的頂部和底部，諸如通過配置成接受樣品管底部的凹進部分803，和配置成保持樣品管上部的孔805。所述孔可以是環或開放的環，或金屬片中的孔。凹進部分可以如圖7，其中它是金屬外殼的成角度的片，其具有足夠大的孔以容納樣品管。
[0142]支架可以設計成這樣，以便可以將它容易地從裝置除去并運送到和離開裝置以外的實驗室環境，諸如臺，和所述裝置，例如，容許容易地將樣品管和試劑固定器裝載到支架中。在某些實施方案中，將支架設計成穩定在水平表面上，并且不容易在運輸期間傾倒，并且，為了這個目的，所述支架具有一個或多個(諸如2，3，4，6，8)足809。在某些實施方案中，所述支架具有手柄806以容易提起和移動，并且如圖5中所示，手柄可以被鎖定到垂直位置中，在運輸期間，同樣減少支架被傾倒的風險。手柄可以任選在它的中間具有軟性夾808。在圖7的實施方案中，當裝載時運輸手柄圍繞從通過所述支架重心的軸移位的軸定位，并且在它的自重下自由下降到與所述支架上表面平齊的位置。
[0143]圖5的實施方案具有金屬底部元件810，其具有4個足811，當將所述支架插入到裝置的專用部分時，所述足811也用作位置定位器。將手柄連接到底部元件。接受樣品和固定器的支架812的部分可以由塑料制成，并且包括12個槽，并且可以是一次性的。
[0144]在圖7的實施方案中，所述支架包括:外殼；所述外殼中的多個通道，并且其中所述多個通道的每個通道包括:配置成接受樣品管的第一位置；和配置成接受試劑固定器的第二位置；和互補于診斷裝置的接受隔室的記錄元件。一般地，所述外殼由金屬諸如鋁制成，其可以是輕的，但是也可以機械加工到高容差(high tolerance),并且是足夠堅固的以保證支架在位于診斷裝置中時保持穩定。圖7中的記錄元件包括四(4)個精密容差栓(tight tolerance peg) 815,每一支架角定位一個。這樣的栓是這樣的，以便它們緊貼并且緊密地配合到所述裝置的接受隔室的互補孔中并且因此穩定所述支架。例如，具有2或3，或大于4個這樣的栓的其它實施方案符合本文中的實施方案。
[0145]特別是，圖7的實施方案中的外殼包括水平元件821，和連接到水平元件的兩個或多個垂直元件822，并且是這樣的，以便每個各自通道的第二位置是水平元件之內的凹進部分。圖7的實施方案中的兩個或多個垂直元件809配置成容許支架在其上自由站立。所述外殼可以進一步包括兩個或多個足或支座，對稱地連接到第一和第二垂直元件并且當定位在實驗臺頂部時給予所述支架另外的穩定性。
[0146]而且，在圖7的實施方案中，外殼進一步包括多個間隔元件825，每個配置在一對鄰近的通道之間。任選地，這樣的間隔元件可以垂直配置在所述通道之間。
[0147]雖然未顯示在圖中，但是支架可以進一步包括與每個通道連接的通道標識符。通道標識符可以是永久的或臨時的標記諸如唯一數字或字母，或可以是RFID，或條形碼，或可以是對于特定通道是唯一的有色標簽。
[0148]將支架配置成這樣以便它可以容易地放置在儀器中的適當位置，并且給予使用者正反饋，諸如音頻地或物理地，它是正確放置的。在某些實施方案中，所述支架可以是鎖定到位置中。合乎需要的是，支架是正確定位的，并且不容許在其后移動，以便液體分配器的移動不會在液體操作期間被破壞。所述支架因此具有記錄元件以保證正確定位。在圖7的實施方案中，所述記錄元件包括兩個或多個定位銷，其配置成保證所述支架僅可以以單一取向放置在所述診斷裝置中；并且當放置在所述診斷裝置中時為所述支架提供穩定性。圖7的實施方案任選具有傳感器執行器817，將其配置成指示診斷裝置中支架的正確放置。這樣一種傳感器可以與處理器980通信以便為使用者提供警告，諸如聽得見的警告，或經由接口傳遞的視覺警告，如果所述支架沒有正確就位的話。也可以將它配置成如果檢測到就位誤差則防止樣品制備過程啟動或持續。
[0149]在某些實施方案中，多種固定器中的處理管位置周圍的支架內部被配置成具有用于本文中所進一步描述的加熱器組件和/或磁性分離器的間隙。例如，所述支架配置成這樣，以便單獨固定器的處理室被本文中進一步描述的加熱器組件中的加熱器單元接受。
[0150]在前一個樣品支架正在被裝置制備時，具有可移動的支架可以使使用者能夠保持下一個支架用樣品裝載并且成直線，以便使裝置使用時間最大化。
[0151]在任何樣品溢出它或僅作為實驗室物品常規維護的情況下，還可以方便地在儀器外清潔支架。
[0152]在某些實施方案中，所述支架具有一個或多個一次性的部分。
[0153]固定器
[0154]圖1OA和IOB顯示本文中進一步描述的例舉性固定器501的視圖。圖11顯示另一個例舉性固定器502的平面圖，如本文中所進一步描述。圖12A顯示透視圖形式的例舉性固定器503，并且圖12B顯示橫截面視圖形式的相同固定器。圖12C顯示與圖12A和12B相同的固定器的剖面圖。現在描述全部這些例舉性固定器，以及與本文中書面說明一致的其它的固定器，雖然未顯示為具體的實施方案。
[0155]圖10A，1 0B，11，12A，12B，和12C中顯示的例舉性固定器可以各自稱為“組合的一次性條”，或“組合條”，因為意欲將它們用作單一單元，所述單一單元配置成保持為執行樣品制備所必需的全部試劑和貯器，并且因為將它們以條的形式布置。與本文中的描述一致的是，雖然預期多個貯器的其它幾何排列，以便所述說明不局限于直線的、或條狀的排列，但是可以包括圓形或格柵排列。
[0156]將包含在所述固定器中的一些試劑提供為液體，并且其它的可以提供為固體。在一些實施方案中，不同類型的容器或管用于儲存來自儲存固體的那些容器或管的液體。
[0157]所述固定器可以是一次性的，諸如設計用于單一應用，隨后將它丟棄。
[0158]固定器一般由塑料諸如聚丙烯制成。所述塑料是這樣的，以便它具有一些柔性以促進放置到支架中，如本文中所進一步描述。然而，塑料一般是剛性的，以便固定器不會在它的自重下顯著下垂或彎曲并且在常規操作和運輸期間不容易變形，并且因而不會容許試劑從它泄漏出。
[0159]固定器包括連接元件510，其具有一個或多個特征，如下。連接元件510用于將固定器的多個元件連接在一起。連接元件510具有上側512以及，相對于所述上側的下側514。在圖1OB中，顯示下側514的視圖，具有將連接元件邊緣與多個插孔、處理管、和試劑管連接的多個支柱597。支柱597是任選的，并且可以全部或部分省略，或可以由使固定器維持在一起的其它零件部分或全部代替。
[0160]所述固定器配置成包括:固定到連接元件并且具有位于所述連接元件中的孔522的處理管520 ;至少一個插孔530，位于所述連接元件中，所述插孔配置成接受一次性的移液管吸頭580 ;配置在連接元件的下側的兩個或多個試劑管540，每一試劑管具有位于連接元件中的入口孔542 ;和一個或多個貯器550，位于連接元件中，其中所述一個或多個貯器各自配置成接受從連接元件上側512插入的互補容器諸如試劑管(未顯示)。
[0161]固定器一般是這樣的，以便所述連接元件、處理管、和兩個或多個試劑管由單一部件制成，諸如聚丙烯的部件。
[0162]固定器也一般是這樣的，以便至少所述處理管和所述兩個或多個試劑管是半透明的。
[0163]一個或多個貯器550配置成接受試劑管，所述試劑管分別含有足夠量的一種或多種典型地是固態，諸如凍干形式的試劑，用于進行從與固定器相聯的樣品提取核酸。貯器可以全部是相同尺寸和形狀，或可以是相互不同的尺寸和形狀。貯器550顯示為具有開放的底部，但不限于這樣的形態，并且可以是閉合的，不同于連接元件510上側中的入口 552。優選地，貯器550配置成接受在實驗室分析領域通常使用的容器，或適合地配置供本文中固定器所用的容器。所述容器一般是與固定器分開儲存的以促進樣品操作，因為固體試劑通常需要不同于液體試劑的儲存條件。特別是，許多固體試劑可以是非常水分敏感的。
[0164]含有不同試劑的搭鎖式(snapped-1n)試劑管可以是不同的顏色，或顏色編碼的，用于被使用者容易地鑒別。例如，它們可以由不同顏色的材料制成，諸如著色塑料，或可以在它們之上具有一些種類的識別標簽，諸如有色條紋或點。它們也可以具有印刷在側面的標記，和/或可以在頂部 上的密封層上具有標識符諸如條形碼。
[0165]被貯器550接受的容器554可以備選地是固定器的集成部分并且可以是與廢料室和/或試劑管相同類型的容器，或可以是與此不同的。
[0166]在一個實施方案中，配置在忙器550 (例如，顯不在圖12A和12C中)的含有凍干試劑的容器554是0.3ml管，已經將其進一步配置成在它們的各自底部內表面具有星形圖案(見圖13A和13B)。這是這樣的，當流體已經加入到凍干試劑(其在初始包裝中是干的)時，在核酸提取過程期間，移液管吸頭可以在所述管中降到最低點，并且仍能從所述管收回幾乎全部流體，如圖14所示。星形圖案的設計進一步描述在本文中其它地方。
[0167]試劑管，諸如含有凍干試劑，可以被金屬箔諸如鋁箔密封在它們的頂部，沒有塑料襯里層，如本文中所進一步描述。
[0168]實施方案501，502，和503被顯示配置有廢料室560，其在連接元件的上側具有入口孔562。廢料室560是任選的，并且，在它存在的實施方案中，被配置成接受用過的液體試劑。在其它實施方案中，其中它是不存在的，用過的液體試劑可以被傳遞到固定器以外的位置并且在所述位置被拋掉，諸如，例如，包含正在分析其含量的最初樣品的樣品管。廢料室560顯示為包括另外兩個或多個試劑管540的組件的部分。應當理解，例如，為了制造方便起見，進行這樣一種安排；廢料室的其它定位是可以的，如這樣的實施方案，其中廢料室鄰近試劑管，而不是經由與連接元件不同的方式連接到它。
[0169]固定器一般是這樣的，以便連接元件、處理管、兩個或多個試劑管，和廢料室(如果存在)是由單一部件制成的，是由諸如聚丙烯的材料制成的。
[0170]實施方案501和503顯不具有移液管套570。這是本文所描述的固定器的任選兀件。它可以被永久地或可移動地固定到連接元件510，或可以形成例如模塑為所述固定器的單一部件組件的一部分。例如，圖12C中固定器503的剖視圖在可移動的移液管套570的上表面上顯示柄狀連接574，其與連接元件510的下側514中互補的凹進部分或孔嚙合。其它連接構造是可以的。當移液管吸頭安置在至少一個插孔中時，移液管套570 —般配置成圍繞至少一個插孔和吸頭以及移液管吸頭的下部部分。在一些實施方案中，所述至少一個插孔包括四個插孔。在一些實施方案中，所述至少一個插孔包括兩個，三個，五個，或六個插孔。[0171]移液管套570 —般被配置成具有底部576和配置在底部和連接元件之間的有壁部分578。移液管套570可以另外并且任選在壁578中或在底部576中具有一個或多個切斷部分572。這樣的切斷提供移液管吸頭的通氣并且減少固定器制造中使用的材料總量。實施方案503具有沒有這樣的切斷的移液管套。在實施方案501中，這樣一種切斷顯示為所述套上部中的等腰三角形；一個類似形狀的切斷可以在套的相對側中的相應位置發現，從圖1OA中的視圖看是不明亮的。其它切斷可以具有其它三角形形狀，圓形的，橢圓形的，正方形的，長方形的，或其它多邊形的或無規律的形狀，并且可以在數目上是數個，諸如許多。移液管套570的壁578也可以具有篩目或框架狀結構，其具有開孔或間隙。在具有移液管套的實施方案中，套的用途是從使用過的移液管吸頭收集液滴，并且因此防止跨樣品污染，所述跨樣品污染來自在類似位置的一個固定器到另一個固定器的使用，和/或對于所述固定器位于其中的任何支撐支架的跨樣品污染。然后，典型地，底部576是實心的和碗形的(凹面)以便液滴保持在它之內。沒有移液管套的實施方案諸如502可以使用，例如，液滴盤或排水出口，適合地放置在位于一個或多個插孔中的移液管吸頭之下，用于相同的用途。除收集液滴之外，當在一些液體處理步驟之前或之后，吸頭被拾取和/或落下時，移液管吸頭套防止或抑制其它試劑固定器的吸頭-諸如在支架中鄰近于目的一個定位的那些，如本文中進一步描述-免于相互接觸。鄰近的固定器中吸頭之間的接觸一般不被，例如，控制固定器上的樣品處理平行的自動分配頭所預期，但是長的移液管吸頭可以容易地接觸附近條中的吸頭，條件是當落下所述吸頭時角度稍微偏離垂直。
[0172]實施方案501，502，和503的固定器全部具有連接元件，所述連接元件是這樣配置的，以便至少一個插孔，一個或多個貯器，和處理管的各自的孔，以及兩個或多個試劑管，全部相對于彼此成直線排列(即，它們的中點位于相同軸上)。然而，本文中的固定器不局限于貯器、廢料室、處理管、插孔、以及試劑管的特定構造。例如，如果一些孔相對于彼此交錯并且占據“軸外的”位置，固定器可以制成更短的。多種貯器等也不需要相對于彼此占據相同位置，如圖12A和12B中所示，其中配置處理管大約在接近固定器的中央，液體試劑儲存在在處理管的一側上安裝的貯器中，并且保持固體試劑的貯器安裝在所述處理管的另一側上。因而，在圖10A、10B、和11中，處理管是在連接元件的一端上，并且移液管套在另一端，在內部位置中，鄰近于廢料室和兩個或多個試劑管。其它的配置是可以的，諸如將處理管安裝在固定器的一端，將處理管鄰近移液管吸頭和移液管吸頭套(如本文進一步所描述)安裝，并且將廢料管鄰近所述處理管安裝。應當理解，固定器的多個部分的備選構造僅引起形式變化，并且可以容納在所描述的裝置的其它變體內，包括但不限于用于液體分配移液管頭、加熱器組件、和磁性分離器的備選指令集，如本文所進一步描述。
[0173]處理管520還可以是搭鎖式管，而不是集成部件的一部分。處理管520典型地用于在樣品制備期間發生的多種混合和反應過程。例如，細胞溶解作用可以發生在處理管520中，這可以提取核酸。然后將處理管520有利地定位在總體上使涉及將液體傳遞到處理管520的移液管頭移動操作最小化的位置。
[0174]試劑管540典型地配置成保持液體試劑,每管一種。例如,在實施方案501, 502,和503中，顯示分別含有洗滌緩沖液、釋放緩沖液、和中和緩沖液的三個試劑管，將其每一個用于樣品制備規程中。
[0175]保持液體或液體試劑的試劑管540可以用層壓材料結構598密封。層壓材料結構典型地具有熱密封層，塑料層諸如聚丙烯層，和金屬層諸如鋁箔，其中熱密封層鄰近一個或多個試劑管。在用于含有液體試劑的貯器的層壓材料中使用的另外的塑料膜典型地為了防止液體接觸所述鋁。 [0176]兩個層壓材料結構的實施方案，它們的層結構不同，顯示在圖15中。在兩個實施方案中，當如此適用時，熱密封層602，例如由綰帶或具有低熔點的其它這樣的聚合物制成，是在底部，鄰近于固定器的頂部。塑料層604典型地在熱密封層頂部上，并且典型地由聚丙烯制成，具有10-50微米范圍內的厚度。金屬層608典型地在塑料層頂部上，并且可以是用粘合劑層606結合到塑料層的鋁箔層，如圖15中第一實施方案，或可以是直接蒸發或濺散到塑料層上的位置中的金屬層。相應層的例舉性厚度顯示在圖15中，其中應當理解，高達2倍厚度的變體與本文中的技術一致。特別是，在一個實施方案中，鋁箔是0.1-15微米厚，并且聚合物層是15-25微米厚。在另一個實施方案中，鋁是0.1-1微米厚，并且聚合物層是25-30微米厚。
[0177]本文中配置的層壓材料使更長期儲存更容易，因為固定器包括密封凍干試劑以及密封在緊密鄰近中的液體的存在，這通常是難以實現的。
[0178]在一個實施方案中，試劑管的頂部具有斜面的邊緣以便當鋁箔熱結合到頂部時，塑料熔化物不在管邊緣以外擴展。這是有利的，因為，如果塑料熔化物減小管的內徑，則它將在操作期間導致影響移液管吸頭。在其它實施方案中，凸起的平面部分599促進層壓材料598的施用和除去。在連接元件上側上的，并且圍繞通向試劑管的入口孔和任選廢料室的凸起表面599，是固定器的任選特征。
[0179]其中液體被移出的方式是這樣的，以便穿過所述箔的移液管吸頭撕穿，而不在移液管吸頭周圍產生密封，如圖16中。在移液期間吸頭周圍的這樣一種密封將是不利的，因為一定量的空氣流對于移液操作是合乎需要的。在該情況下，沒有產生密封，因為層壓材料結構引起刺穿的箔停留在當它被刺穿時開初采用的位置中。圖16中上面的五個版圖解了從用層壓材料密封的試劑管移出試劑，如本文所進一步描述。在A，移液管吸頭在含有試劑707的試劑管上大約中央上定位。在B，將移液管吸頭降低，通常可控地降低，到試劑管中，并且在如此進行中刺穿箔598。該區域的剖視圖顯示要在穿過試劑管的最寬部分與移液管吸頭接觸的刺穿的層壓材料邊緣。在C，將移液管吸頭稍微收回，使所述吸頭保持在試劑707的主體內。剖視圖顯示，刺穿的箔已經保持了當它被刺穿并且移液管吸頭在試劑管之內向下延伸到它的最深位置時它采用的構造。在D，移液管吸頭吸收試劑707，當越來越多的老年人經歷這樣的測試時，可能改變它的高度。在E，將移液管吸頭從試劑管完全除去。
[0180]多種管和室的材料可以配置成具有至少內表面平滑度和表面涂層以減少DNA及其它大分子結合到此。DNA的結合是不希望的，這是由于減少的靈敏性，這可能導致沒有收集在固定器表面上的DNA的隨后的檢測和分析。[0181]處理管也可以具有低結合表面，并且容許磁性珠容易地在內壁上下滑動，而不粘合到它。而且，它具有疏水性表面涂層，可以降低流體靜摩擦并且因此降低核酸及其它分子的結合。[0182]在一些實施方案中，所述固定器包括記錄元件諸如機械鍵。典型地，這樣一種鍵是連接元件510的一部分。機械鍵確保固定器被互補元件接受在，例如，裝置的支撐支架或接受隔室中，其控制對于固定器中試劑的移液操作。機械鍵通常是特定形狀的切斷(cutout)，其匹配接受裝置的相應切斷或凸出物。因而，實施方案501具有機械鍵592，其在連接元件的一端上包括一對長方形形狀的切斷。這個所示的特征另外提供接頭，當將固定器插入到支架或另一個裝置中并且除去時，通過所述接頭使用者可以得到適合的柄(purchase)。實施方案501和502在連接元件510的另一端也具有機械鍵590。鍵590是成角度的切斷，其容易將固定器插入到支架中，并且當鄰接配置成接受固定器的凹進區域中的互補的成角度的切斷時，在其中確保良好記錄。當然，機械鍵的其它變體與本文中的描述一致:例如，彎曲的切斷，或多種組合的凹口或凸出物全部將促進固定器的可靠記錄。
[0183]在一些實施方案中，在圖10A，10B，11，或12A-C中未顯示，固定器還包括固定到連接元件的標識符。所述標識符可以是標記，諸如可書寫的標記，條形碼，2維條形碼，或RFID標簽。例如，標識符可以為了快速顯示什么組合的試劑存在于固定器中，并且，因而，它需要什么類型的樣品制備規程。標識符也可以表明，固定器制造的批次，用于質量控制或保持記錄的用途。標識符也可以容許使用者將特定的固定器與特定的樣品匹配。
[0184]也應當被認為是與本文中的描述一致的是，固定器另外可以配置成將樣品接受諸如在樣品管中。因而，本文中其它地方描述的實施方案中，支架以這樣一種方式接受一定數目的樣品管，和一定數目的相應固定器，所述方式是，樣品管和固定器可以分開地并且獨立地相互裝載。然而，在其它實施方案中，固定器可以配置成還將樣品接受，例如在樣品管中。并且因而，將互補支架配置成接受一定數目的固定器，其中每個固定器具有樣品以及試劑及其它物品。在這樣一個實施方案中，配置所述固定器以便樣品可用于樣品鑒定檢驗器。
[0185]試劑盒
[0186]本文所描述的固定器可以提供在密封袋中，以減少空氣和水分與固定器中的試劑進行接觸的機會。這樣一種密封袋可以含有本文所描述的一個或多個固定器，諸如2，4，6，8，10，12，16，20，或 24 個固定器。
[0187]還可以將固定器提供為用于進行樣品制備的試劑盒的一部分，其中所述試劑盒包括含有本文所描述的一個或多個固定器的第一袋，每一固定器配置有用于例如溶胞、洗滌、和釋放的液體試劑，和具有惰性氣氛內部的第二袋，和含有凍干PCR試劑的一個或多個試劑管，如圖17所示。這樣的試劑盒還可以配置成提供多個樣品的分析，并且含有足夠的PCR試劑(或其它的擴增試劑，例如用于RT-PCR，轉錄介導擴增，鏈替代擴增，NASBA，解旋酶依賴的擴增，及本領域普通技術人員熟悉的其它，及本文所描述的其它)以處理這樣的樣品，和一定數目的單獨固定器諸如2，4，6，8，10，12，16，20，或24個固定器。
[0188]試劑管
[0189]如本文中其它地方所參考，含有凍干試劑的容器554是0.3ml管，其已經在它們的相應底部內部表面上另外配置成具有星形狀的或星形圖案(見圖13A和13B)。用于本文中用途的以及用于本文中沒有描述的其它用途的其它的管，可以類似地配置。因而，例如，由星形狀圖案提供的益處還出現在含有直接從管中移液的液體樣品的試劑管(以及出現在最初保持固體的那些管，所述固體在移液之前構成液態)。將受益于這樣的星形狀圖案的其它尺寸的管具有例如0.1ml到0.65ml范圍內的尺寸。
[0190]星形狀圖案確保，當流體從所述管取出時，移液管吸頭可以在所述管中降至低點，并且仍能從所述管取出全部或幾乎全部流體，如圖14所示。這是重要的，因為，當用這樣小的體積工作時，并且當靶DNA可能以非常少的拷貝存在時，由于移液不完全造成的樣品損失將被最小化到每一可能的程度。
[0191]星形狀圖案的設計是重要的，特別是當用于回收臨床樣品中以非常小數量存在的DNA/RNA時。當在移液管降至管底部的情況下使用時，星形圖案應當可以移取大部分液體(殘留體積< I微升)。另外，星形圖案應該設計成使表面積以及盡頭凹槽最小化，所述表面積和盡頭凹槽趨向于具有兩個不符合要求的效果-截留液體以及增加不符合要求的多核苷酸被吸附的保留。
[0192]現在描述圖14，如下。圖14具有一定數目的版，A-G，按順序各自表示移液操作的階段。在A，含有液體2211(諸如緩沖溶液)的移液管吸頭2210，直接或大約定位在試劑管2200的中心上。所述管含有一定數目的凍干小球2212，并且被層2214諸如箔密封。所述箔可以熱密封到所述管的頂部上。雖然層壓材料層，如本文所進一步描述的，可以放置在試劑管上，典型地，鋁箔層是足夠的，其中管內容物是固體，例如，凍干的試劑。在一些實施方案中，試劑管的頂部具有斜面邊緣以減少在管頂部上的箔的熱密封期間管頂部邊緣的擴張。所述管可以另外包括可識別的編碼，諸如頂部上的1-D或2-D條形碼。這樣的編碼可用于識別儲存在其中的試劑組成，和/或用于制備其的批數目，和/或有效期限。編碼可以用例如噴墨打印機或傳輸打印機印刷上。
[0193]顯示管2200底部內表面上的星形圖案2203。在B，降低移液管吸頭，刺穿密封2214，并且引入到顆粒2212以上的位置中。在C，液體2211從移液管吸頭排放到顆粒上，溶解所述顆粒，如在D所示。在顆粒完全溶解以后，形成溶液2218，將移液管吸頭降低到它與星形圖案2203接觸的位置。在E，致使移`液管吸頭吸取溶液2218，并且在F，所述吸頭可以任選將溶液向后排放到管中。可以依照要求重復步驟E和F以促進凍干成分溶解并混合到溶液中。在步驟G，在吸取與實際進入移液管吸頭一樣多的溶液2218以后，將移液管吸頭從所述管收回。理想地，在G，100體積％的溶液2218被吸取進入到移液管吸頭。在其它實施方案中，并且根據溶液2218的屬性，吸取至少99體積％的溶液。在其它的實施方案中，吸取至少98 %，至少97 %，至少96 %，至少95 %，和至少90 %按體積計的溶液。
[0194]星形或星形狀圖案的設計可以優化以使通過在達到最低點的移液管諸如plOOO移液管和星形圖案之間的間隙的液體流速最大化，并且進一步描述在2007年7月13日提出的美國臨時專利申請序號60/959，437中，通過參考結合于此。應當理解，雖然本文中描述涉及一般在生物樣品的樣品制備中使用的移液管和移液管吸頭，但是設計的原則和詳細方面適用于其它類型的移液管和移液管吸頭，并且可以如此適應。
[0195]圖13A顯示具有側壁2201和底部2202的試劑管2200的橫截面透視圖。底部的內表面2204是可見的。星形狀切斷2203局部顯示為三個在頂端的凹槽。
[0196]一般地，星形狀圖案作為管下部內表面上的凸起部分存在。因而，在試劑管制造期間，諸如通過注射模塑，塑模的外部部分是限定所述管的外部形狀的空腔。所述管的內部形狀由與所述外部部分塑模同心定位的塑模形成，并且具有從它的尖端銑出的星形狀結構。因而，當液體塑料注入到塑模的兩個部分之間的空間中時，星形狀形成為所述管底部內表面上的凸起部分。
[0197]圖13B中以平面圖顯示的例舉性星形圖案2203類似“船的輪”并且包括中心2209，在中心2209上居中的圓形環2207，和8個配置為徑向凹槽2205的徑向部分。每個凹槽在中心2209交會另一個凹槽,并且具有徑向末端,也稱為頂點(apex)或最高點(vertex)。星形圖案2203具有8個凹槽，但是應當理解，具有更少或更大數目凹槽的星形圖案，諸如3，4，6，10，或12，將與本文中的設計一致。星形的凹槽數目應當是與有效液體移液相容的最小值，并且還足夠地間隔開，以便不截留在液體操作應用中使用的移液管吸頭的任何一個吸頭。
[0198]中心2209 —般地與試劑管2200的底部幾何中心符合地定位。所述管一般在橫截面上是圓形的，所以識別它的中心(例如，在兩個直徑的交叉點)通常是簡單的。中心2209可以比圖13B中顯示的更大，諸如可以是圓形切斷或凸起部分，其在直徑上超過由凹槽2205的交會點形成的區域。
[0199]環2207是星形狀圖案2203的任選特征。一般地，環2207在中心2209周圍居中，并且一般地它還具有對應于移液管吸頭下表面的尺寸。因而，當移液管吸頭在試劑管2200底部“達到最低點”時，移液管吸頭底部安放以與環2207接觸。因而環2207優選是切斷的或凹進的特征，這可以容納移液管吸頭并且幫助引導它在所述管的底部中央定位。在其它實施方案中，存在一個以上，諸如2，3，或4個同心環2207。
[0200]將星形圖案配置成具有得到流體從試劑管進入適合定位的移液管吸頭的最佳流速的尺寸。星形圖案顯示在圖13B中，在直徑上顯著小于所述管在它的最寬點的直徑。在多個實施方案中，星形圖案的直徑(從中心2209到凹槽2205頂點測量)可以是試劑管直徑的5-20%，或試劑管直徑的10-25%，或試劑管直徑的15-30%，或試劑管直徑的20-40 %，或試劑管直徑的25-50%， 或試劑管直徑的30-50%，或試劑管直徑的40-60%，或試劑管直徑的50-75%，或試劑管直徑的65-90%。
[0201]因而凹槽2205被凸紋分開(占據鄰近凹槽之間的空間)。在顯示的實施方案中，凹槽比它們之間的間隙更窄(占據較小的徑向角度)。在其它實施方案中，凹槽可以比它們之間的間隙成比例地更寬。在這樣的實施方案中，可以更適合將它們描述為具有凸紋而不是凹槽。在其它實施方案中，將它們分開的凹槽和凸紋在距離中心的每個徑向距離具有相等寬度。
[0202]形成星形頂點的凹槽可以在它們的下表面是圓形的，諸如在橫截面上是半圓形的，但是一般是V-形的。它們也可以在橫截面上是梯形的，諸如具有比底部更寬的上部，其是平面的，上部和底部由傾斜壁連接。
[0203]在一些實施方案中，為了容易制造，凹槽在所述管底部的相同水平上終止。因而，徑向末端全部配置在圓形的圓周上。在其它實施方案中，凹槽不全部在相同水平上終止。例如，凹槽可以備選地在不同水平上終止，并且因而所述末端備選地配置在兩個圓形的相應圓周上，所述兩個圓形在空間上占據相互不同的平面。
[0204]凹槽2205在圖1 3B中顯示為具有相等長度(如從中心2209到頂點測量)。這不必如此。在備選實施方案中，凹槽可以具有相互不同的長度，例如，作為改變的凹槽上改變的長度，其中存在偶數的凹槽。而且，頂點可以是圓的，而不是突出的。[0205]一般地，凹槽在寬度和深度上從中心2209均勻變細到每個相應的頂點。其它的構造仍是可能的，諸如一種凹槽，所述凹槽把恒定寬度或深度進行到特定的徑向程度，諸如它的長度的30-60%，然后對著它的頂點變窄或變淺。備選地，凹槽可以在中心2209開始變窄，在接近它的長度中點變寬到最寬區域，然后對著它的頂點變窄。其它的可能性，不是本文所描述的，是與星形圖案一致的。
[0206]在0.3ml管中，在它的最寬點的每個凹槽2205的寬度一般是大約50微米，并且所述寬度一般地從最寬點均勻變細，最接近于或在中心2209，達到頂點。
[0207]在0.3ml管中，凹槽在最深點的深度一般是大約25_50微米并且深度一般地從最深點逐漸減少，最接近于或在中心2209,達到頂點。
[0208]在0.3ml管中，由凹槽形成的星形半徑，如從中心2209到頂點的最短距離測量，一般是大約0.5mm,但是可以是0.1-1mm,或0.3_2mm。 [0209]在另一個實施方案中，在0.3ml管中，凹槽應該是修圓的并且小于100微米深，或小于50微米深，或小于25微米深。
[0210]星形圖案一般具有對稱旋轉軸，所述軸垂直于所述管底部并且通過中心2209配置，以便凹槽對稱地配置在旋轉軸周圍。這意味著，對于η個凹槽，圍繞中心的(轉動的)軸的2 /n的旋轉可以使每個凹槽與鄰近它的凹槽符合。
[0211]圖13B中顯示的星形形狀不是限制性的，因為它包括一定數目的放射狀配置的凹槽2205，和任選的環狀環2207。可以使用其它星形形狀的幾何形狀，并且，取決于制造的容易性，可以是優選的。例如，可以簡單地通過疊加兩個或多個多邊形產生星形，所述兩個或多個多邊形具有共同中心但是圍繞所述中心軸相對于彼此轉動地補償。(見，例如在互聯網站點mathworld.wolfram.com/StarPolygon.html描述的“星形多邊形”。)產生星形形狀圖案的這樣的備選方式在本文中是可使用的。
[0212]液體分配器
[0213]在多個實施方案中，使用本文所進一步描述的裝置制備在隨后診斷中使用的PCR-即用樣品，可以包括下列步驟的一個或多個:將中和的多核苷酸樣品與包括聚合酶和多個核苷酸的PCR試劑混合物接觸(在一些實施方案中，PCR試劑混合物可以進一步地包括正控制質粒和對于至少一部分質粒是選擇性的熒光雜交探針)；在一些實施方案中，PCR試劑混合物可以一個或多個凍干小球的形式存在，如儲存在固定器上的貯器中，并且所述方法可以進一步包括將PCR小球與液體重構以產生PCR試劑混合物溶液。多個，諸如一個或多個，與上述步驟有關的液體傳遞操作可以通過自動移液管頭實現。
[0214]供本文中裝置使用的適合液體分配器包括:一個或多個傳感器；多支管；與所述多支管流體連通的一個或多個泵；與所述多支管流體連通的一個或多個分配頭；和從外部控制器接受電信號的電連接，其中所述液體分配器除了經過一個或多個泵以外，沒有用于流體的入口或出口。
[0215]例舉性液體分配器的橫截面視圖顯示在圖18中。將液體分配器配置成在兩個或多個固定器上同時進行流體傳遞操作。如圖18所示，液體分配器2105可以安裝在具有三個平移自由度的臺架上。另外的實施方案可以包括具有少于三個平移自由度的臺架。安裝方式可以通過機械緊固諸如一個或多個螺釘，如圖18左手側所示。適合的臺架包括由編碼步進電動機驅動的帶驅動滑片的三個軸。臺架滑片可以安裝在結構角度鋁或其它同等的材料的框架上，特別是金屬或金屬合金。對準X-和y_方向的滑片(分別地指向圖18的平面之外和之內)促進臺架分別在跨越一系列固定器和在沿著給定固定器的方向上的運動。
[0216]臺架的Z-軸可以與可變力的傳感器相聯，所述傳感器可以配置成在吸頭拾取和流體分配操作期間控制所述頭的垂直運動程度。如圖18中顯示，例如，移液管頭1803可以這樣安裝，以便針對所述頭向上作用的力可以通過所述頭和力傳感器之間的相對運動傳感。例如，當移液管頭1803針對在它下面的支架中一次性的移液管用力時，傳送向上的力引起頭1803圍繞樞軸位置2102扭轉，引起定位螺釘2104對著力傳感器擠壓。隨后，力傳感器與至少控制液體分配器的垂直運動的處理器或控制器通信，以便，因此，當從力傳感器接受適當的信號時，處理器或控制器可以發送指令以阻止液體分配器的垂直運動。本文中適合的例舉性力傳感器可以從Honeywell獲得；它的說明顯示在本文的附錄中。圖18中顯示的力傳感器機構是例舉性的并且在上拾取(up pick up)和流體分配操作期間許多可能的機構的一種能控制所述頭。例如，作為力傳感器的備選方案，可以使用在與樣品管或試劑固定器接觸時傳感一個或多個分配頭垂直運動的中斷的失速傳感器。因此，如本領域普通技術人員所理解，本文所描述的液體分配器不局限于圖18中顯示的具體機構。
[0217]液體分配器還包括一定數目的獨立彈起的頭1803，其中每個頭配置成從固定器中一個或多個移液管吸頭接受移液管吸頭。液體分配器可以進一步地配置成這樣，以便兩個頭不從相同固定器接受移液管吸頭。例如，圖19A-C描繪四個獨立彈起的頭1803，但是應當理解所述分配器不局限于該數目。例如，其它數目包括2，3，5，6，8，10，或12。而且，顯示獨立彈起的頭1803相互平行地排列，但是可以以其它排列配置。
[0218]液體分配器可以進一步包括計算機控制的泵2100，其連接到具有相關計算機控制的閥門的分布多支管1802。分布多支管1802可以包括一定數目的閥門，諸如配置成控制通過移液管吸頭的空氣流的螺線管閥門1801:在例舉性實施方案中，存在兩個用于每個移液管的閥門，和一個排放所述泵的另外的閥門。因而，對于具有四個移液管頭的液體分配器，存在九個閥門。在另一個實施方案中，僅存在一個用于每個移液管的閥門，和排放所述泵的另外一個閥門。然而，分布多支管不局限于精確包括九個螺線管閥門。
[0219]液體分配器進一步配置成抽出或分配流體，連同分析或制備兩個或多個樣品的溶液。液體分配也配置成將液體分配到微觀流體盒中。另外，液體分配器配置成在單一操作中接受或分配1.0ml或更少的流體量,諸如在IOnl-1ml范圍內的流體量。
[0220]液體分配器是這樣配置的，以便泵2100將空氣泵送進入和離開分布多支管。分布多支管包括在一個或多個閥門中均勻分布空氣的微觀流體網絡。因而，通過控制空氣經過多支管和多個閥門的流動，可以改變移液管吸頭上的壓力，以便液體吸取到移液管吸頭中并且從移液管吸頭排出，所述移液管吸頭連接到相應的移液管頭。以這種方法，沒有必要經由空氣軟管供應空氣到液體分配器。也不必要將液體管道提供到分配頭。而且，來自所述固定器的液體試劑或液體樣品不進入液體分配器包括多支管的任何部分。這方面減少來自將空氣泡引入到樣品或液體試劑的復雜化。分布多支管的例舉性構造顯示在圖20中。
[0221]如多個圖中所示，在Z-軸上下移動的全部液體分配器是自包含的單元，其僅具有對于處理器或控制器的電連接，和對于臺架的機械連接。液體分配器的三維平移運動可以由微處理器諸如處理器980控制。流體操作管道不與分配器關聯。這設計可以簡化儀器裝配，使儀器污染和所述裝置的不同操作情況之間的樣品交叉污染最小化，增加泵送效率(最小的死體積)并且可以容易地維護和修復所述裝置。該安排也可以容易提高分配裝置中的特征，諸如單獨的和獨立的泵控制每個分配器，單獨的移液管連接或除去，能夠控制移液管的螺距(Pitch)等。
[0222]所述裝置的另一個方面涉及樣品鑒別檢驗器，其配置成檢驗所述數目的含有核酸的樣品的每一個的身份。這樣的樣品鑒別檢驗器可以是光學字符閱讀器，條形碼閱讀器，或射頻標簽閱讀器，或其它適合的閱讀器，如對于本領域普通技術人員可獲得的。樣品鑒別檢驗器可以安裝在所述臺架上，或連接到液體分配器以便它與液體分配器一致移動。備選地，樣品鑒別檢驗器可以獨立地安裝并且可以獨立于液體分配器移動。在圖21和22中，例如，樣品鑒別檢驗器1701是連接到液體分配器的條形碼閱讀器。條形碼掃描器1701的視場是非線性的，使它能夠檢測來自一次性的支架2302中條形碼臨床樣品管2301的由鏡子2300反射的光。條形碼掃描器閱讀臨床樣品管上的條形碼，因而識別樣品管的存在和細節。由于鏡子的使用，掃描器被配置成閱讀鏡像形式的條形碼(由此反射成正常形式)，或配置成閱讀正常條形碼的鏡像并且經由計算機算法將所述鏡像轉化成未反射的形式。
[0223]樣品鑒別檢驗器配置成將已經檢測或閱讀的標記細節通信到裝置中的處理器或控制器，因此容許樣品識別與診斷結果有關的信息及其它與樣品制備有關的信息，并且提取和擴增其中的核酸。
[0224]在圖23中，定位樣品鑒別檢驗器以從微觀流體盒閱讀標記。
[0225]在某些實施方案中，液體分配器還可以包括一個或多個傳感器2001 (例如，紅外傳感器)，其每一個檢測支架中移液管吸頭的存在。在圖24中，例如，紅外傳感器2001可以具有相對于它放置的紅外發射器，并且一次性的移液管吸頭2000的存在妨礙發射器和檢測器之間的視線，由此可以測定移液管吸頭的存在或不存在。將處理移液管垂直于移液管剝離器-調準板2003配置，如本文所進一步描述。
[0226]液體分配器還可以連同機動板運行，所述機動板配置成在將流體分配到微觀流體盒內部期間剝離移液管并且調準移液管，如本文所進一步描述。
[0227]圖25A和25B顯示用于從如本文所進一步描述的液體分配器剝離移液管吸頭的例舉性裝置。全部在相同螺距，將移液管吸頭調準到固定器中相應的插孔之上(移液管吸頭套上)。具有延長孔的金屬板位于插孔上。移液管吸頭通過延長孔部分方式向下插入到所述套中，并且金屬板以這樣一種方式向前移動，所述方式是移液管吸頭被所述孔的延長部分夾住。當液體分配器向上移動時，移液管吸頭變成與它們的相應頭分開。當金屬板隨后移動回到它的初始位置時，移液管吸頭保持在它們的相應插孔的位置。
[0228]加熱器組件和磁性分離器
[0229]例舉性加熱器組件1401的加熱器單元的橫截面視圖顯示在圖18中(右版)。加熱器組件包括一個或多個獨立可控制的加熱器單元，每個包括一個加熱塊。在某些實施方案中，在加熱器組件中存在 2，3，4，5，6，8，10，12，16，20，24，25，30，32，36，40，48，或50 個加熱器單元。還有其它數目的加熱器單元，諸如6至100之間任意數目，與本文中的描述一致。一個或多個加熱塊可以由單片金屬或其它材料制成，或可以相互獨立地制造并且相互獨立安裝或以一些方式相互連接。由此，術語加熱器組件指的是加熱器單元的集成，但是不需要加熱器單元或它們的相應加熱塊直接或間接相互連接。加熱器組件可以這樣配置，以便每個加熱器單元獨立加熱一個或多個處理管1402的每一個，例如通過使一個或多個加熱塊的每一個是獨立可控制的，如本文所進一步描述。在圖26的構造中，加熱器組件包括一個或多個加熱塊1403，將其每一個配置成調準并且將熱傳遞到處理管1402。使用條1408和一個或多個螺釘1407或其它粘合裝置，每個加熱塊1403可以任選固定并且連接到裝置的其余部分。該緊固機構不局限于這樣一種構造。
[0230]雖然一個加熱塊1403的橫截面視圖顯示在圖26中，應當理解，這與具有相互平行調準的多個加熱塊一致，并且因此它們的幾何中點全部位于單一線性軸上，雖然它沒有如此限制在構造中。由此，一個或多個加熱塊可以成組地或、備選地、獨立地定位在相互不同的高度，或可以成組地或備選地、獨立地在圖26中從左至右相對于彼此交錯(右版)。另外，并且在其它實施方案中，加熱塊不相互平行地調準，但是以相對于彼此的角度配置，所述角度不是180°。而且，雖然圖26中顯示的加熱塊可以是尺寸相同的數個之一，但是與本文中技術相容的是，一個或多個加熱塊可以配置成接受并且加熱不同尺寸的處理管。
[0231]圖26中例舉性加熱塊1403(右版)配置成具有部分圍繞處理管1402的下部的內腔。在圖26的加熱塊中，所述內腔在兩側圍繞處理管1402的下部，而不是前側(面向遠離磁體1404)并且不是后側(鄰近于磁體1404)。在其它的實施方案中，加熱塊1403配置成在三個側面圍繞處理管1402的底部，包括前側。與實現處理管1402的內容物的迅速和均勻加熱的目標一致，加熱塊1403的其它構造是可以的。在某些實施方案中，將加熱塊成形以緊密符合處理管1402的形狀以致增加在處理管加熱期間與處理管接觸的加熱塊表面積。由此，雖然顯示例舉性加熱塊1403具有圓錐的、曲線底部的空腔，其中固定互補的處理管，但是加熱塊1403的其它實施方案具有，例如，具有平底的圓柱狀空腔。加熱塊1403的其它的實施方案可以具有成直線的內腔諸如將容納比色杯。
[0232]而且，雖然加熱塊1403在圖26中顯示為L-形狀，其輔助傳送來自加熱元件1501的熱量并且輔助將一個或多個加熱塊固定到所述裝置的其余部分，但是它不必需如此，如本文所進一步描述的。例如，在一些實施方案中，加熱元件1501可以直接定位在處理管1402下面。
[0233]每個加熱塊1403配置成具有低的熱質量，同時仍然保持高的結構完整性并且容許磁體容易地滑動經過加熱塊和處理管。低的熱質量是有利的，因為它容許熱量快速遞送或分散，由此增加其中定位加熱器組件的裝置的加熱和冷卻效率。促進低熱質量的因素包括加熱快是由什么材料制造的，以及它采取的形狀。加熱塊1403因此可以由這樣的材料制成，如鋁、銀、金、和銅，及其合金，但是沒有如此限制。
[0234]在一個實施方案中，加熱塊1403具有~10克的質量并且配置成加熱體積在1.2ml和10 μ I之間的液體樣品。對于Iml生物樣品從室溫加熱到65°C可以在小于3分鐘內實現，并且10 μ I的水性液體諸如釋放緩沖液在小于2分鐘內高達85°C (從50°C )。加熱塊1403可以在小于3分鐘內從85°C冷卻降到50°C。加熱塊1403可以配置成對于加熱Iml樣品具有溫度均勻性為65±4°C，并且對于加熱10 μ I釋放緩沖液具有溫度均勻性為85±3°C。這些范圍是典型的，但是加熱塊可以適合地按比例縮放以便以比所描述的那些更慢和更快的速率加熱其它體積的液體。所述技術的該方面是有助于通過液體處理步驟、溶胞用的迅速加熱、DNA捕獲和釋放以及磁性分離的組合，實現多個樣品的快速核酸提取的一個方面，如本文所進一步描述。
[0235]圖26中未顯示，加熱器組件1401還可以任選包含在圍繞加熱塊1403的外殼中。所述外殼可以配置成使足夠的空氣圍繞處理管流動，并且以便不顯著地抑制冷卻速率。所述外殼可以在它和加熱塊之間具有間隙以促進冷卻。所述外殼可以由塑料制成，但是沒有如此限制。所述外殼一般地配置成對于使用者看來是美觀的。
[0236]如圖26中所示，加熱器組件1401還可以包括一個或多個加熱元件(例如，功率電阻器)1501，其每一個配置成熱連接到加熱塊1403并且將熱量分散到它。例如，在一個實施方案中，功率電阻器可以分散高達25瓦的功率。功率電阻器是有利的，因為它一般是加熱元件的低成本的備選方案。其它現貨供應的電子元件諸如功率晶體管也可以用于傳感溫度和加熱。雖然顯示加熱元件1501放置在加熱塊1403的底部，但是應當理解，其它構造與本文所描述的組件一致，例如，加熱元件1501可以放置在每個加熱塊1403的頂部或側面，或直接位于處理管1402下面。在其它的實施方案中，加熱元件具有其它形狀并且在橫截面上不是長方形的，但是可以是彎曲的，諸如球形或橢球形。另外，加熱元件可以模塑或成型以便它緊密或大約符合處理管底部的形狀。在圖26中未顯示，所述加熱器組件還可以在加熱元件1501和加熱塊1403之間包括界面材料(例如，Berquist q-墊，或熱滑潤脂)以便能夠在元件和加熱塊之間良好熱接觸。
[0237]在圖26中所示的實施方案中，加熱器組件還包括一個或多個溫度傳感器1502，諸如電阻溫度檢測器，以傳感每個加熱塊1403的相應溫度。雖然顯示溫度傳感器1502放置在加熱塊1403的底部，但是應當理解，其它構造與本文所描述的組件一致:例如，溫度傳感器可以放置在每個加熱塊1403的頂部或側面，或更接近于處理管1402的底部，而不是如此接近以至于阻止其均勻加熱。如圖26的實施方案中所示，加熱器組件還可以包括界面材料(例如，Berquist q-墊)1503，將其配置成能夠在傳感器1502和加熱塊1403之間良好熱接觸，因此保證精確閱讀。
[0238]本文中的診斷或制備裝置的某些實施方案具有一個以上如本文所進一步描述的加熱器組件。例如，單一加熱器組件可以配置成獨立加熱6或12個處理管，并且裝置可以配置有兩個或四個這樣的加熱器組件。
[0239]本文中公開內容 進一步包括磁性分離器，配置成分離磁性顆粒，所述分離器包括:固定到支撐元件的一個或多個磁體；配置成以這樣的方式移動支撐元件的機動機構，所述方式是一個或多個磁體沿著固定軸向后和向前移動，并且在至少一部分移動期間，所述一個或多個磁體保持緊密接近于含有溶液中的磁性顆粒的一個或多個貯器；和控制機動機構的控制電路。
[0240]本文中公開內容更進一步包括集成磁性分離器和加熱器，包括:加熱器組件，其中所述加熱器組件包括多個獨立可控制的加熱器單元，每一個配置成接受和加熱多個處理管的一個；固定到支撐元件的一個或多個磁體；配置成以這樣一種方式移動支撐元件的機動機構，所述方式是，所述一個或多個磁體沿著固定軸向后和向前移動，并且在至少一部分移動期間，所述一個或多個磁體保持緊密接近于加熱器組件中的一個或多個處理管，其中所述一個或多個處理管含有磁性顆粒；和控制機動機構并且控制加熱器單元加熱的控制電路。
[0241]一般地，一個或多個貯器的每一個是處理管，例如用于進行生物反應。在一些實施方案中，緊密接近可以限定為磁體具有遠離處理管外表面的小于2_的面，不與所述管接觸。它可以更進一步限定成小于Imm的距離，而不與所述管接觸，或在I和2mm距離之間。[0242]一般地，所述磁性顆粒是能結合一個或多個生物分子諸如多核苷酸的微粒，珠，或微球。在溶液中分離所述顆粒，一般地包括將所述顆粒收集和濃縮，或聚集到一個或多個貯器內部的一個位置中。
[0243]例舉性磁性分離器1400顯示在圖27中，配置成與加熱器組件1401 —起運行。磁性分離器1400配置成相對于所述一個或多個處理管1402移動一個或多個磁體。雖然圖27中顯示的磁體1404顯示為長方形的部件，但是它在形狀上不是如此限制的。而且，圖27的構造與具有在全部加熱塊1403上延伸的單一磁體或具有一起運轉并且調準以跨越加熱塊子集，例如，在支撐元件上共線調準的多個磁體一致。磁體1404可以由釹(例如，來自K&JMagnetics, Inc)制成，并且可以具有5，000-15，000高斯(Brmax)的磁性強度。磁體1404的磁極可以是這樣排列的，以致一個磁極面向加熱塊1403并且另一個面向遠離加熱塊。
[0244]另外，在圖27中顯示的實施方案中，磁體1404安裝在支撐元件1505上，其可以使用機動軸1405沿著固定軸上下升高。所述固定軸可以是垂直的。在圖27中顯示的實施方案中，齒輪傳動的排列1406能夠使電動機1601垂直于軸1405放置，因此節省其中定位磁性分離器1400的裝置中的空間。在其它的實施方案中，電動機放置在軸1405下面。應當理解，其它構造是與磁體相對于處理管移動一致的，包括，但不限于，從側面到側面移動磁體，或使磁體從上到下。電動機可以是計算機控制的以便以特定的速度運行；例如以引起在范圍l-20mm/s的磁體垂直運動的轉速。磁性分離器可以由此配置成沿著相同軸反復移動數次，例如，上下，從側面到側面，或向后和向前。在一些實施方案中，存在在機動控制下操作的一個以上的軸。至少第二軸的存在具有使分離器運動更平滑的效果。在一些實施方案中，支撐元件安放在一個以上的定向元件上，以保證支撐元件在運動時(除沿著軸的受控運動以外)不會，例如，傾斜、扭動、偏轉，或經歷其它內部運動并且因此降低分離功效。
[0245]所述支撐元件還可以配置成在遠離所述一個或多個貯器定位的第一位置和緊密接近于所述一個或多個貯器定位的第二位置之間移動磁體，并且還配置成以圍繞所述第二位置的振幅移動，其中所述振幅小于沿著所述軸測量時所述第一位置和所述第二位置之間的距離。`
[0246]圖26和27中顯示，加熱器組件1401和磁性分離器1400可以通過諸如印制電路板1409上的電子電路控制。電子電路1409可以配置成使加熱器組件1401將熱量獨立施加到處理管1402以使加熱和傳感成本最小化。它還可以配置成引起磁性分離器1400相對于處理管1402反復移動。電子電路1409可以集成到單一印制電路板(PCB)中。在裝配期間，塑料引導片可以幫助保持單獨加熱塊1403之間的一些間距。該設計可以受益于使用現貨供應的電子儀器以控制加熱塊1403的定制排列。
[0247]圖26和27中未顯示，為了下面的亞組件的保護和美觀，外殼可以覆蓋磁性分離器1400和加熱器組件1401。外殼還可以設計成保持加熱塊1403相互遠離間隔以保證加熱和冷卻的效率。磁性分離器和加熱器組件可以，備選地，被單獨的外殼封閉。一個或多個外殼可以由塑料制成。
[0248]有利地，加熱器組件和磁性分離器一起運行以容許連續的加熱和分離操作在一個或多個處理管中的液體材料上進行，而不將液體材料或處理管輸送到不同位置以執行加熱或分離。這樣的操作也是有利的，因為它意味著加熱和分離功能雖然相互獨立，但是都使用在樣品制備中，可以用緊湊的和有效的裝置進行。[0249]盒自動裝載器
[0250]供微觀流體盒所用的PCR擴增-檢測系統2900的例舉性實施方案顯示在圖28中。系統2900使多個含有核酸的樣品上的PCR過程平行地執行并且自動化。系統2900包括用于未使用的微觀流體盒的存放處2907，盒自動裝載器，用于微觀流體盒的接受隔室，檢測器，和配置成接受使用過的微觀流體盒的廢料盤2903。在一個實施方案中，盒自動裝載器包括盒包裝2901，和盒推進器2904。
[0251 ] 為了說明目的，系統2900是這樣配置的，以便微觀流體盒在一個平面上并且以直線方式從存放處移動到接受隔室，到廢料箱，但它不必如此排列。例如，廢棄盒箱2903可以正交地或其任何角度調準接受隔室，諸如配置在它后面。備選地，每個元件(盒自動裝載器2901，接受隔室2902，和廢棄盒箱2903)可以以階梯狀態方式配置，其中盒包裝2901是在與微觀流體PCR擴增-檢測系統2902相比相同的，更高的或更低的水平上，并且微觀流體PCR擴增-檢測系統2902是在與廢棄盒箱2903相比相同的，更高的或更低的水平上。另一個構造可以是，三個元件的每一個不是線性排列的，而是以相互成角度地，雖然在相同平面之內。
[0252]圖28圖解在接受隔室平面下方的盒包裝2901和廢棄盒箱2903，和在所述平面上方的檢測系統2908。該構造是例舉性的并且應當理解在其它實施方案中這些元件可以定位在所述平面上方或下方。
[0253]圖29圖解未使用的微觀流體盒所用的存放處。所述存放處可以配置成接受一定數目的獨立堆疊和獨立裝載的盒，或可以配置成接受盒的包裝。例舉性的盒包裝具有24個盒。存放處可以由任何材料的罩2910組成，其可以是或可以不是透明的。例如它可以由金屬或塑料制成。盒包裝2901不局限于二十四個盒106/包裝，但是可以含有從2到100的任何數目。例如，其它數目諸如2，4，8，10，12，16，20，30，36，40，48，50，或64是可能數目的盒106/包裝。類似地，存放處可以配置成接受那些數目的盒，當獨立堆疊時。在一個實施方案中，如在圖29中，每個盒2906，獨立堆疊的，位于從罩2910伸出的突出部分2911上。然而，其它構造是可能的。例如，盒2906可以停留在罩2910的內表面內形成的凹槽上。而且，盒包裝2901可能不需要處于罩`2910中。盒包裝2901可以本身包括必要的連接以可靠地結合到所述裝置以裝載所述盒2906。
[0254]圖30是當樣品裝載在包裝中的最上面的盒中時，存放處中盒包裝2901的例舉性初始裝載位置的說明。圖30顯示在平面下方的盒包裝2901，其含有盒推進器。在其它實施方案中，盒包裝2901可以在盒推進器的平面之上，其中所述推進器將最低的盒從固定器推出；或部分在固定器2920之上并且部分在固定器2920之下，其中盒推進器將盒從盒包裝2901的中央推進。在顯示的實施方案中，將最上面的盒106沿著兩個導軌2905推進。備選地，可以存在更多或更少的導軌(諸如一或三個)或根本沒有導軌，只要可以使盒2906移動到其它所需的位置。
[0255]例舉性盒推進器2904顯示在圖31中。盒推進器2904將盒2906沿著導軌2905推進，其容許盒2906被步進電動機2930的機構移動到預校準的位置。然而，應當理解，輸送盒2906的機構不局限于步進電動機2930并且由此其它機構也與本文所描述的盒推進器2904 一致。
[0256]圖32顯示用過的盒2906，其在PCR過程已經完成以后已經被盒推進器2904推進到廢棄盒箱2903中。實施方案顯示有凸緣的柄2940，其促進容易的操作，諸如清空，箱2903。然而，應當理解，柄2904不局限于顯示的形式和形狀。
[0257]多個PCR過程實現之前和之后的例舉性盒包裝2901顯示在圖33中。在盒推進器2904將盒2906推出盒包裝2901以后，在盒包裝底部的彈簧2950對著盒堆疊的下表面推進并且使最上面的盒可以為樣品注射所用。彈簧2950不在數目或類型上限制。由此，雖然顯示單螺旋狀或盤繞的彈簧，但是它與本文中的描述一致，即，可以使用一個以上的螺旋狀或盤繞彈簧，諸如2，3，或4，而且備選地，可以使用彈性金屬條，或數個條。備選地，用于迫使所述盒向上的另一個機構可以是展開的，可以利用諸如風力的、液壓的、或可臌脹的增壓容器。
[0258]應當注意，本文所進一步描述的微觀流體盒，所述微觀流體盒沿著它們的邊緣具有凸起的凸緣以容許容易堆疊和/或儲存在包裝或自動裝載器中，是特別有利的，因為凸起的凸緣也將剛度引入到所述盒中，并且在儲存和運輸期間幫助保持一個盒上的流體入口遠離另一個盒上的流體入口。凸起區域，其不必僅是沿著盒每個邊緣的凸緣，也幫助使一個盒下表面和另一個盒的上表面之間的摩擦最小化。
[0259]接受盒的隔室
[0260]現有技術涉及用于擴增并且在來自生物樣品的核苷酸上進行診斷分析的裝置和相關方法。裝置被配置成在平行地含有多個樣品通道的一次性的微觀流體盒上起作用，并且包括可以再使用的儀器平臺，其可以盒上操作時啟動，可以在每一通道中獨立地、全部同時地、或同時分組地檢測并且分析PCR擴增產物，并且任選地，可以在圖示的用戶界面上顯不結果。
[0261]圖34顯示含有多個樣品通道的例舉性盒200的透視圖，和含有用于從盒200閱讀信號的檢測裝置的例舉性閱讀頭300。圖34中也顯示，盤110，任選地，在將盒插入在接受隔室之前，盤HO可以容納盒200。本文所描述的裝置能夠在盒200中一定數目樣品上同時進行實時PCR。優選數目的樣品是12個樣品，如用例舉性盒200所圖解，雖然其它數目諸如4，8，10，16，20，24，25，30，32，36，40，和48個樣品在本說明書的范圍之內。在所述裝置的優選操作中，PCR-即用的含有樣品和，任選地，一個或多個分析物特異性試劑(ASR的)的溶液，使用裝置的其它元件，如本文所進一步描述，之后引入到盒200中。
[0262]在一些實施方案中，裝置包括配置成選擇性接受微觀流體盒的隔室；熱耦聯(thermally couple)到所述隔室的至少一個熱源；并且稱聯到如本文所進一步描述的處理器，其中所述熱源配置成加熱所述盒中的單獨樣品通道，并且處理器配置成控制對于單獨樣品通道的熱量施加，獨立地，全部同時地，或同時分組地。
[0263]在一些實施方案中，裝置還包括配置成在一個或多個單獨樣品通道中的樣品中檢測多核苷酸(核酸)的至少一個檢測器，獨立地或同時地；其中所述處理器耦聯到所述檢測器以控制檢測器并且從檢測器接受信號。
[0264]隔室可以是配置成選擇性接受微觀流體盒的裝置的一部分。例如，隔室和微觀流體盒可以在形狀上是互補的以便例如以單一取向選擇性接受微觀流體盒。例如，所述微觀流體盒可以具有配合到所述隔室的互補特征中的記錄元件。記錄元件可以是，例如，盒邊緣上的切斷，諸如被切去的角，或在一個或多個側面上制造的一個或多個噴嘴。通過選擇性接受所述盒，隔室可以幫助使用者放置所述盒以便所述裝置可以在所述盒上適當地運行。以這種方法，可以實現盒的無誤差調準。而且，所述盒可以設計成稍微小于接受隔室大約200-300微米，為了所述盒的容易放置和除去。所述裝置還可以包括配置成傳感微觀流體盒是否被選擇性接受的傳感器。
[0265]所述隔室還可以配置成這樣的，以便可以在微觀流體盒上運行的裝置的多個元件(熱源，檢測器，力元件，等)被定位以便在微觀流體盒上正確運行。例如，接觸熱源可以定位在所述隔室中，以便它可以在微觀流體盒熱耦聯到個別位置，所述微觀流體盒被選擇性接受:在接受:隔室中。
[0266]備選地，連同加熱器構件中的微加熱器與相應的需要熱量的微型元件(諸如閥門，泵，門，反應室等)的調準，微加熱器可以設計成比需要熱量的微觀流體元件稍微更大，以便即使所述盒可以偏離加熱器的中心，單獨元件仍然可以有效地起作用。
[0267]檢測器300可以是，例如，光學檢測器，如本文所進一步描述。例如，所述檢測器可以包括在熒光染料的吸收譜帶選擇性發射光的光源，和在熒光染料的發射譜帶選擇性檢測光的光檢測器，其中所述熒光染料對應于熒光多核苷酸探針或其片段。備選地，例如，光學檢測器可以包括在熒光染料的吸收譜帶選擇性發射光的帶通濾波二極管和在熒光染料的發射譜帶選擇性檢測光的帶通濾波光電二極管；或例如，所述光學檢測器可以配置成獨立檢測具有不同熒光發射光譜的多個熒光染料，其中每個熒光染料對應于熒光多核苷酸探針或其片段；或例如，所述光學檢測器可以配置成在微觀流體盒的多個不同位置上獨立檢測多個熒光染料，其中每個熒光染料對應于不同樣品中的熒光多核苷酸探針或其片段。
[0268]熱源可以是，例如，諸如電阻加熱器或電阻加熱器網絡的熱源，諸如液體填充的熱傳遞電路或熱電元件的可逆熱源，諸如氙燈的輻射熱源等。
[0269]在優選實施方 案中，至少一個熱源可以是選自電阻加熱器(或其網絡)，散熱器，流體熱交換器和珀爾帖裝置的接觸熱源。接觸熱源可以配置在接受隔室以便熱耦聯到所述隔室中接受的微觀流體盒的一個或多個個別位置，其中所述不同位置是選擇性加熱的。可以包括至少一個另外的接觸熱源，其中所述接觸熱源各自配置在要被獨立熱耦聯到隔室中接受的微觀流體盒中不同的個別位置的隔室，其中所述個別位置是獨立加熱的。接觸熱源可以配置成與隔室中接受的微觀流體盒的個別位置直接物理接觸。在多個實施方案中，每個接觸源加熱器可以配置成加熱個別位置，所述個別位置在2維上具有約I毫米(mm)到約15_ (—般地是約Imm到約IOmm)的平均直徑，或加熱個別位置，所述個別位置具有約Imm2至約225mm2 ( —般是約Imm2至約IOOmm2,或在一些實施方案中，約5mm2至約50mm2)的表面積。
[0270]在多個實施方案中，至少一個熱源可以是輻射熱源，所述輻射熱源配置成直接加熱到接受隔室中接受的微觀流體盒的個別位置。
[0271]在多個實施方案中，所述裝置包括一個或多個力元件，所述力元件被配置成施加力以便將至少一個熱源熱耦聯到隔室中接受的微觀流體盒的至少一部分。一個或多個力元件可以配置成在微觀流體盒運行機械元件。至少一個力元件可以是人工運行的。至少一個力元件可以在接受隔室機械耦聯到蓋子，其中蓋子的操作運行所述力元件。
[0272]在多個實施方案中，由一個或多個力元件施加的力可以在接受隔室的一部分和微觀流體盒的一部分之間的界面產生約Ipsi的平均壓力。對于確保在加熱器片和微觀流體盒中的PCR反應器以及微閥門之間一致的熱接觸，力的施加是重要的。[0273]在多個實施方案中，所述裝置可以在接受隔室進一步包括蓋子，所述蓋子是可操作的，以便從所述隔室至少部分地排除環境光。所述蓋子可以是，例如，滑動的蓋子。所述蓋子可以包括光學檢測器。在隔室的蓋子的主要表面可以從平面性改變小于約100微米，例如小于約25微米。所述蓋子可以配置成是從所述裝置可移動的。所述蓋子可以包括閉鎖元件，其確保在擴增反應應用于盒中樣品以前，所述蓋子可靠地關閉。
[0274]圖35顯示本文所描述的裝置的一部分的示意性橫截面視圖，顯示樣品經由結合到自動分配頭的移液管吸頭10(諸如一次性的移液管)以及入口 202輸入到盒200中。雖然未顯示，存在與要輸入到盒200中的樣品一樣多的入口 202。入口 202優選配置成接受移液管或PCR管的底端，并且因此在最少廢料和最少空氣引入的情況下接受用于分析的樣品。盒200配置在加熱器基層400頂部上并且與加熱器基層400接觸。閱讀頭300定位在盒200之上并且用于光學器件的覆蓋物310限制可以被閱讀頭檢測的環境光的量。
[0275]在多個實施方案中，本文所描述的系統可以包括微觀流體盒和診斷裝置兩者。
[0276]微觀流體盒
[0277]本發明技術的一個方面涉及微觀流體盒，所述微觀流體盒包括第一、第二、和第三層，其一起限定多個微觀流體網絡，每個網絡具有配置成在樣品上進行PCR的多個元件，所述樣品具有將要被測定其存在的一種或多種多核苷酸。所述盒包括平行的一個或多個樣品通道，其中每個通道獨立地與同時處理的給定樣品相聯，并且每個通道含有獨立配置的微觀流體網絡。具有這樣的結構的例舉性盒顯示在圖36中。這樣的盒制造簡單，并且容許濃縮反應體積(~4μ1)中的PCR并且能夠迅速熱循環，以~20秒/循環。
[0278]雖然可以在具有可比較的性能和制造容易性的盒中發現其它層，但是本文中的盒包括在它們的結構上僅具有三層的實施方案:具有上側和相對的下側的基層，其中所述基層包括具有多個樣品通道的微 觀流體網絡；連接到下側的層壓材料以密封微觀流體網絡的元件，并且在微觀流體網絡中的專用加熱元件和元件之間提供有效的傳熱層；和標記，所述標記連接到上側，所述上側也覆蓋并且密封制造過程中為了裝載微觀流體元件諸如閥門而使用的孔。因而，本文中的實施方案包括由三個層，基層、層壓材料、和標記組成的微觀流體盒，盡管除層以外的其它、另外的特征可以與這樣的特性相容。本文中的實施方案還包括基本上由三個層，基層、層壓材料、和標記組成的微觀流體盒，雖然除層以外的其它、另外的特征可以與這樣的特性一致。而且，本文中的實施方案更進一步包括包括三個層，基層，層壓材料，和標記的微觀流體盒。
[0279]微觀流體網絡可以包括，以流體連通方式，選自由下列組成的組的一個或多個元件:閘門(gate)，諸如熱啟動閥門的閥門，通道，排放口，和反應室。例舉性微觀流體網絡的特定元件進一步地描述于本文中其它地方。所述盒一般通過增加待測定的多核苷酸濃度而處理樣品。
[0280]樣品通道是一組元件，可獨立于另一個樣品通道中的那些控制的，根據本文所描述的方法通過其可以接受并分析樣品。通道包括至少一個樣品入口，和微觀流體元件，如本文關于微觀流體盒所進一步描述的。在一些實施方案中，每個微觀流體網絡另外包括溢流儲器以含有分配到所述盒中的額外液體。
[0281]在多個實施方案中，通道可以包括樣品入口，第一熱啟動的閥門，第二熱啟動的閥門，PCR反應室，和經由第一閥門將入口連接到PCR反應室的通道，以及經由第二閥門將PCR反應室連接到出口排放口的通道。樣品入口閥門可以配置成在與環境壓力相比約100到5000Pa的壓力差接受一定量的樣品。應當注意，裝載壓力越低，反應混合物的等分部分填充微觀流體網絡的填充時間越長。施加更大壓力將減少填充時間，但是如果用于施加壓力的時間不正確測定，則樣品可能通過微觀流體盒噴出(如果末端疏水排放口不存在)。因此，用于施加壓力的時間應當被適當地測定，諸如通過本領域普通技術人員可獲得的方法，以防止未充滿或過充滿。通常，填充時間與溶液粘度成反比。例如，圖37顯示含有能獨立(同時或順序地)處理樣品的12個獨立樣品通道的微觀流體盒。
[0282]每個通道中的微觀流體網絡一般配置成在PCR-即用的樣品上進行PCR，所述樣品諸如使用如本文所進一步描述的裝置的其它方面含有從原始生物樣品提取的核酸(DNA或RNA)的樣品。因而，PCR-即用樣品一般是包括一種或多種PCR試劑和中和的多核苷酸樣品的混合物，適合于進行從中和的多核苷酸樣品產生PCR擴增子的熱循環條件。例如，PCR-即用樣品可以包括PCR試劑混合物，其包括聚合酶，陽性對照質粒，對于質粒的至少一部分和多個核苷酸是選擇性的熒光雜交探針，和對于多核苷酸序列是選擇性的至少一個探針。
[0283]一般地，微觀流體網絡是這樣配置的，以便樣品微滴從入口傳遞到第二閥門所需的時間小于樣品移動直到出口排放口所需時間的50%。一般地，將微觀流體網絡設計成在兩個閥門下游具有增加的流動阻力，與從第一閥門填充到網絡末端排放口所需的量相比，不增加微觀流體網絡的總體積。
[0284]圖3gA顯示根據本發明技術的例舉性微觀流體盒200的一部分的透視圖。所述盒可以稱為具有專用移液管入口 202的多通道PCR盒。圖3gA中顯示的是盒200的多個典型元件。例如，樣品入口 202配置成接受注射器，移液管，或含有PCR即用樣品的PCR管。顯示多于一個的入口 202，其中一個入口連同單一通道操作。每個通道中的微觀流體管路的多個元件也是可見的。例如，微閥門204，和206，和排放口 208，是給定通道中的微觀流體管路的部分。還顯示了超快PCR反應器210，如本文所進一步描述，這是足夠長的微觀流體通道以容許PCR在樣品中發生。在PCR反應器210之上的是窗口 212，當檢測器位于窗口 212上方時，所述窗口 212容許PCR反應器210中的光學檢測，諸如來自熒光物質的熒光檢測，所述熒光物質諸如熒光雜交探針。
[0285]將多通道盒配置成接受一定數目的樣品，在特定實施方案中是12個樣品，其中所述樣品包括至少一個第一樣品和至少一個第二樣品，其中所述第一樣品和所述第二樣品各自含有適于擴增形式的一種或多種多核苷酸。在盒的不同通道中，所述的多核苷酸可以相互相同或不同。多樣品盒包括至少一個第一微觀流體網絡和至少一個第二微觀流體網絡，它們相互鄰近，其中第一微觀流體網絡和第二微觀流體網絡的每一個如本文中其它地方所描述，并且其中所述第一微觀流體網絡接受第一樣品，并且其中所述第二微觀流體網絡接受第二樣品。
[0286]鄰近通道的的樣品入口適當地相互間隔開，以防止當使用者將樣品引入到任何一個盒中時，一個樣品入口的來自另一個樣品的任何污染。在一些實施方案中，將樣品入口如此配置以便防止在一個樣品已經被引入到所述通道中以后，將后來的樣品因為疏忽引入到給定的通道。
[0287]在一些實施方案中，多樣品盒具有與本領域中常規使用的96-孔板基本上相同的尺寸。有利地，然后，所述盒可以與本領域其它地方使用的板處理器一起使用。然而，更加優選地，設計多樣品盒以便樣品入口質心之間的間距是9mm，這是工業認定的標準。這意味著，在某些實施方案中，從PCR管接受樣品的盒的入口孔之間的中心到中心的距離，如本文所進一步描述的，是9mm。將入口孔制成具有適當圓錐角度的截頭圓錐體形狀，以便工業標準的移液管吸頭(2 μ I, 20 μ I, 200 μ I,體積,等)緊密地配合,從入口的最寬點進入。因而，在某些實施方案中，入口包括至少Imm高的反轉截頭圓錐體結構，并且在它的接受移液管吸頭進入的最寬點具有1-5_的直徑。本文中的裝置可以是順應的以適合其它的隨后出現的未在本文中另外描述的移液管吸頭的工業標準。一般地，經由入口接受進入樣品通道中的微觀流體網絡的樣品體積是1-20 μ I，并且可以是3-5 μ I。在入口孔的錐體之內，入口孔可以設計成緊密配合移液管吸頭并且圍繞移液管吸頭產生良好密封。然而，將錐體設計成這樣，以便密封是可逆的，因為如果密封太緊，以至于在分配操作以后當移液管吸頭被提升時，所述盒可以遠離它的盤或接受隔室中的位置拉出，這是不合要求的。
[0288]圖37顯示具有12個通道的例舉性微觀流體盒的平面圖。入口端口具有6mm間距，以便，當與具有4個頭的自動樣品裝載器一同使用時，等距離間隔開9mm，可以以三批每批4個入口裝載所述入口:例如，入口 1，4，7，和10—起，接著是2，5，8，和11，然后最終是3，6，9，和12，其中所述12個入口是從盒的一側到另一側順序編號的。 [0289]圖39A顯示在諸如圖38A和38B中顯示的多通道盒的一個通道中發現的典型微觀流體管路的平面圖。圖39B顯示在諸如圖36中顯示的多通道盒的一個通道中發現的另一個典型微觀流體管路另一個平面圖(左版)，并且顯示管路通過盒結構如何是可見的(右版)。微觀流體網絡的其它構造將與本文所描述的盒和裝置的功能一致。按順序，將樣品通過液體入口 202引入，并且任選流動進入氣泡去除排放通道208 (其容許在進入期間被引入到樣品中的偶生氣泡逃逸)，并且沿著通道216繼續。一般地，當使用液體樣品的自動機械分配器時，體積分配得足夠精確，以致氣泡形成不是一個顯著的問題，并且排放通道208的存在不是必要的。
[0290]在盒200的全部操作中，流體被作為微滴操作(未顯示在圖39A，B中)。閥門204和206在圖39A中顯示為雙閥門，在它們定位其中的通道的任一側具有熱響應材料(也稱為溫度響應物質)源。然而，閥門204和206的任何一個或兩者可以是僅在相應通道的一側具有熱響應材料源的單閥門。閥門204和206最初是開啟的，以便含有樣品的流體微滴可以從入口孔202泵送到PCR反應器210中。在處理開始時，存在于PCR反應器頂部上的檢測器檢驗PCR反應器中液體的存在，然后關閉閥門204和206，在任何一側從所述通道分離PCR反應混合物。
[0291]PCR反應器210是通過一系列循環加熱的微觀流體通道以便進行樣品中核苷酸的擴增，如本文所進一步描述。一般地，PCR反應器具有3-5 μ I特別是4 μ I的體積。PCR反應器中通道的內壁在制造期間制造得非常平滑并且拋光到光亮的精整度(例如，使用選自SPI Al，SPI Α2，SPI A3，SPI bl，或SPI B2的拋光)。這是為了將截留在PCR反應器表面的任何顯微可見的空氣最小化，其將在熱循環步驟期間引起起泡。氣泡特別是在PCR反應器的檢測區域中的存在可以引起PCR反應的誤讀。而且，將PCR反應器210制成淺的，以致跨越通道深度的溫度梯度最小化。在PCR反應器210上的盒212的區域容許檢測器監控反應進程并且也檢測來自結合到一定量擴增核苷酸的探針的熒光。區域212由比盒的其余部分更薄的材料制成，以便容許PCR反應器對于加熱循環是更加反應性的(例如，在適合于變性和退火步驟的溫度之間快速加熱和冷卻)，并且以至于減少眩光，自發熒光，和熒光的過度吸收。在熱循環之前，閥門204和206兩者都是關閉的，以防止液體的任何蒸發，氣泡產生，或來自PCR反應器的流體運動。
[0292]末端排放口 214防止使用者將任何過量的液體引入到微觀流體盒中，以及起到限制任何樣品泄漏到所述盒的不希望部分的作用。使用者可以輸入小到填充氣泡去除排放口到PCR反應器中央的量，或直到閥門204或閥門204以外的量的樣品體積。微閥門的使用防止液體或蒸汽兩者的損失，因此甚至使部分填充的反應器能夠成功完成PCR熱循環反應。施加壓力(諸如~Ipsi)使盒接觸到儀器的加熱器，幫助實現加熱器和盒的熱接受部分之間更好的熱接觸，并且也防止底部層壓材料結構膨脹，這將在PCR通道部分充滿液體的條件下發生，并且截留的空氣將在熱循環期間熱膨脹。
[0293]在多種實施方案中，微觀流體網絡可以任選包括附加到末端排放口的至少一個疏水性排放口。
[0294]在PCR已經在樣品上進行以后，并且已經確定了目的多核苷酸存在或不存在，優選的是，擴增的樣品保持在盒上，并且所述盒或者再次使用(如果一個或多個通道保持開放)，或拋掉。如果使用者希望運行擴增后的分析，諸如凝膠電泳，使用者可以通過盒的層壓材料鉆穿一個孔，并且回收一般約1.5微升量的PCR產物。使用者也可以將單獨的PCR通道放置在特殊的窄加熱板上，保持在熔化閥門中的蠟的溫度，然后將反應樣品從所述PCR通道的入口孔抽出。
[0295]在多個實施 方案中，微觀流體網絡可以任選包括至少一個配置成含有廢料的儲器。
[0296]在多個實施方案中，所述微觀流體盒可以進一步包括標記，諸如計算機-可讀的或可掃描的標記。例如，標記可以是條形碼，射頻標簽，或一個或多個計算機可讀的或光學可掃描的特征。所述標記可以這樣定位，以致它可以通過本文所進一步描述的樣品鑒別檢驗器閱讀。
[0297]在多個實施方案中，在運輸和儲存期間，微觀流體盒可以進一步地被密封袋圍繞。微觀流體盒可以密封在含有惰性氣體的袋中。微觀流體盒可以是一次性的。
[0298]微觀流體盒200可以依照要求制作。一般地，微觀流體盒層包括一層具有壓力敏感粘合劑的聚丙烯或其它塑料標記(一般約50至150微米厚)，其配置成密封所述閥門的裝載蠟的孔，截留用于閥門啟動的空氣，并且用作操作者標記的位置。該層可以是兩個單獨片的形式，雖然本領域普通技術人員應當理解，在許多實施方案中，單片層將是合適的。
[0299]微觀流體基層層，一般是從塑料中注射成型的，優選zeonor塑料(環狀烯烴聚合物)，在第一側上具有PCR通道和閥門通道，并且在第二側(對著所述標記配置)上具有排放通道和多個入口孔，包括裝載蠟的孔和液體入口孔。一般地，微觀流體網絡的全部一起，包括PCR反應器，用于分離PCR反應室的入口孔和閥門，限定在單基層中。基層由在基層和盒上賦予剛性并且對于空氣或液體是非滲透性的材料制成，以便在盒操作期間的空氣或液體的進入或離開僅可能通過所述入口或排放口。
[0300]盒200的通道中的微觀流體網絡的通道一般具有至少I亞毫米的橫截面尺寸。例如，這樣的網絡的通道可以具有約Imm或更小(例如，約750微米或更小，約500微米或更小，約250微米或更小)的寬度和/或深度。[0301 ] 所述盒可以進一步包括使用，例如，熱結合，壓力結合，或其組合而連接到微觀流體基層底面的可熱密封的層壓材料層222 ( 一般地，約100至約125微米厚)。層壓材料層222也可以由僅在一側上具有粘合劑涂層的材料制成，所述側面是接觸微觀流體基層下側的側面。該層可以由具有粘合劑420的層的單涂層帶制成，其由3M制造。例舉性的帶包括具有產品號9783，9795，和9795B的雙側帶的單側變體，并且可以從3M獲得。其它可接受的層可以包括基于微膠囊基粘合劑的帶。
[0302]使用中，盒200 —般與熱源陣列熱連接，所述熱源配置成運行所述裝置的元件(例如，閥門，閘門，和處理區域210)。在一些實施方案中，熱源是通過操作系統運行的，所述操作系統在使用期間運行所述裝置。操作系統包括處理器(例如，計算機)，其根據所需的規程配置成驅動所述熱源。配置成運行微觀流體裝置的處理器描述在，例如，2001年3月28日提出的美國申請號09/819，105，其申請通過參考結合于此。
[0303]表1概述了與微觀流體盒的多個元件有關的體積，泵壓力，和操作時間。
[0304]表1
[0305]
【權利要求】
1.一種支架，所述支架包括: 外殼，所述外殼包括水平元件，其中所述水平元件包括第一垂直側面， 第二垂直側面，和多個槽，每個槽限定在所述第一垂直側面中的開口 ； 所述外殼中的多個通道，其中所述多個通道中的每個通道包括: 配置成接受樣品管的第一位置；和 配置成接受試劑固定器的第二位置，所述試劑固定器包括至少一個試劑容器和至少一個處理容器，所述外殼配置成允許在不需要從所述通道上移去樣品管的條件下從通道上移去所述試劑固定器； 和 互補于診斷裝置的接受隔室的記錄元件。
2.權利要求1的支架，其中所述記錄元件包括至少兩個固定在所述水平元件的底面上的垂直向下延伸的栓，并且其中所述栓配置成固定地定向所述診斷裝置內的支架。
3.權利要求1的支架，所述支架還包括配置成指示所述診斷裝置中所述支架的正確放置的傳感器執行器。
4.權利要求1的支架，所述支架配置成從所述診斷裝置的接受隔室移去，用于將所述樣品管和所述試劑固定器裝載到所述支架中。
5.權利要求1的支架，所述支架還包括運輸手柄。
6.權利要求5的支架，其中當裝載時所述運輸手柄圍繞從通過所述支架重心的軸移位的軸定位，并且所述軸在它的自重下自由下降到與所述支架的上表面平齊的位置。
7.權利要求1的支架，其中每個各自通道的第二位置是在所述水平元件內的凹進部分。
8.權利要求1的支架，其中所述外殼包括兩個或更多個配置成容許所述支架自由站立的垂直元件。
9.權利要求8的支架，所述支架還包括兩個或更多個足，對稱地連接到所述兩個或更多個垂直元件。
10.權利要求1的支架，其中所述外殼還包括多個垂直間隔元件，將其每一個配置在一對相鄰通道之間。
11.權利要求1的支架，其中至少第一通道和第二通道相互平行。
12.權利要求1的支架，其中所述記錄元件包括兩個或更多個定位銷，所述兩個或更多個定位銷配置成保證所述支架僅能夠以單一取向放置在所述診斷裝置中。
13.權利要求1的支架，其中所述多個通道由2、5、6、8、10、12、16、20或24個通道組成。
14.權利要求1的支架，所述支架還包括與每個通道相關聯的通道標識符。
15.權利要求1的支架，其中所述第一位置包括配置成接受樣品管底部的凹進部分，和配置成保持所述樣品管上部的孔。
16.權利要求1的支架，其中所述第二位置是試劑固定器可逆滑動到其中的槽。
17.權利要求1的支架，其中所述第二位置是足夠深的以容納一個或更多個移液管吸頭。
18.權利要求1的支架，其中所述第一垂直側面中的每個開口配置成接受水平滑動到相對應的槽中的試劑固定器。
19.權利要求1的支架，其中所述第一垂直側面中的每個開口配置成允許位于相應的槽中的試劑固定器的移出。
20.權利要求1的支架，其中所述多個槽中的每一個配置成接受垂直滑動到所述槽中的試劑固定器。
21.權利要求1的支架，其中所述多個槽中的每一個包括配置成嚙合試劑固定器的凹槽。
22.—種支架，所述支架包括: 外殼，所述外殼包括水平元件和多個通道，所述多個通道中的每個通道包括: 配置成接受樣品管的第一位置；和 第二位置；和位于第二位置的試劑固定器，所述試劑固定器包括: 處理容器， 試劑容器，其中所述試劑容器至少部分預裝有試劑，和 移液管吸頭固定器， 其中所述水平元件包括第一垂直側面、第二垂直側面和多個槽，每個槽限定在所述第一垂直側面中的開口。
23.權利要求22的支架`，其中所述試劑固定器包含足以從樣品提取核酸的試劑。
24.權利要求22的支架，其中所述支架配置成保持每個試劑固定器位于所述多個通道中的每一個的第二位置中處于相對于其他試劑固定器的相同高度。
25.權利要求22的支架，其中所述外殼進一步配置成接受每個試劑固定器，以使診斷裝置的加熱器單元可以加熱每個試劑固定器的處理容器。
26.權利要求22的支架，其中每個所述第二位置包括配置成以單一取向接受試劑固定器的機械鍵。
27.權利要求26的支架，其中所述機械鍵包括凸起的或凹進的部分，當與所述試劑固定器的互補部分嚙合時，容許所述試劑固定器迅速移動進入所述第二位置。
28.權利要求26的支架，其中所述試劑固定器具有第一末端和第二末端，并且所述機械鍵包括配置成與所述第一末端嚙合的第一特征，和配置成與所述第二末端嚙合的第二特征。
29.一種用于保持用于樣品制備的試劑的裝置，所述裝置包括: 水平元件，所述水平元件包括與所述水平元件的第一側面和第二側面之間的軸平行排列的多個槽，所述多個槽中的每一個限定在所述水平元件的第一側面中的開口并且朝向所述水平元件的第二側面延伸，所述多個槽中的每一個配置成接受試劑固定器；和 兩個或更多個支撐所述水平元件的元件。
30.權利要求29的裝置，其還包括多個樣品管固定器，其中所述多個樣品管固定器中的每一個對應單個槽。
31.權利要求30的裝置，其中所述多個樣品管固定器中的每一個與單個槽直線排列。
32.權利要求30的裝置，其中所述樣品管固定器中的每一個包括配置成接受樣品管底部的凹進部分，和配置成保持所述樣品管上部的孔。
33.權利要求29的裝置，其還包括位于所述多個槽中的至少一個中的試劑固定器，所述試劑固定器包括處理容器和一個或多個試劑貯器。
34.—種用于樣品和試劑固定器的外殼,其包括: 頂面，所述頂面包括多個穿過所述頂面延伸的平行通道，每個通道限定一個軸，在所述軸上，配置成接受試劑固定器的第一開口與配置成接受樣品管的第二開口對準； 至少兩個支撐所述頂面的表面；和 位于所述多個通道中的至少一個的第一開口中的試劑固定器，所述試劑固定器包括處理容器和一個或多個試劑貯器。
35.權利要求34的外殼，其還包括位于所述多個通道中的至少一個的第二開口中的樣品管。
36.權利要求34的外殼，其中每個通道限定在所述頂面的第一側面中的開口并且沿著所述軸朝向所述頂面的第二側面延伸。
37.權利要求34的外殼，其 中所述試劑固定器包含足以從樣品提取核酸的試劑。
【文檔編號】C12M1/00GK103695291SQ201310456179
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2008年7月14日 優先權日:2007年7月13日
【發明者】杰夫·威廉姆斯, 凱麗·威爾森, 卡利安·漢迪克 申請人:漢迪實驗室公司