用于通過磁性工具設備處理樣本接收部分的實驗室裝置、磁性工具設備、使用磁性工具設 ...的制作方法
【專利摘要】本發明涉及利用磁場在至少一個樣本接收器中的至少一種流體樣本上執行工作步驟的實驗室裝置與方法，包括：具有至少一個樣本接收區域與至少一個接合區域的至少一個樣本接收部分，這些區域沿著水平面并排布置，樣本接收區域構造為容納樣本接收器；至少一個磁性工具設備，其包括至少一個接合元件以便至少部分地與至少一個接合區域接合，其中至少一個樣本接收部分與至少一個磁性工具設備或接合元件布置為至少在第一位置與第二位置之間相對于彼此可移動，以便沿著所述平面執行相對運動，使得此相對運動致使至少一個接合元件至少部分地與至少一個接合區域接合，同時相對于樣本接收區域的至少一部分平行地移動，其中，在第一位置處，至少一個接合元件不相對于至少一個接合區域(20)布置，以便當在第二位置時利用磁場執行工作步驟，至少一個接合元件至少部分地與至少一個接合區域接合，以便在第二位置處利用磁場執行工作步驟。本發明還涉及尤其用于根據本發明的裝置和方法的樣本接收設備以及磁性工具設備。
【專利說明】用于通過磁性工具設備處理樣本接收部分的實驗室裝置、 磁性工具設備、使用磁性工具設備的樣本接收設備以及用 于利用磁場在至少一種流體樣本上執行工作步驟的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及用于通過磁性工具設備處理樣本接收部分的實驗室裝置、磁性工具設 備、尤其使用磁性工具設備的樣本接收設備以及用于利用磁場在至少一種流體樣本上執行 工作步驟的方法。
【背景技術】
[0002] 例如，此實驗室裝置被用于化學、生化、生物、醫學或法庭實驗室中，以通過使用磁 場增加在流體樣本上工作的效率。例如，自動移液系統通過移液工具在源位置與目標位置 之間的高精度的引導運動增加了傳送液體樣本的效率，由此與手動操作相比節約了時間與 成本。此裝置的實例是通過德國漢堡的Eppendorf AG提供的自動移液系統epMotion?。
[0003] 例如，可以利用磁場，將磁力施加到容納在優選地由非鐵磁材料制成的接收器中 的流體樣本中的磁性材料。利用此技術，已經在生化與生命科學領域中開發了目標收集方 法。例如在此背景下，生物致動的磁性顆粒被用作用于生物制劑分離與凈化的載體。這些 方法由利用抗原（免疫測定）的檢測的多種診斷分析使用。對于核酸為基礎的測定（檢測 和/或凈化）來說，磁性顆粒具有陽離子表面，并且通過鹽誘導的膠體聚集和靜電相互作用 實現了與核酸的結合。
[0004] 磁性顆粒與涉及溶液中的相應分子組合/結合。可以通過將磁性載體顆粒從溶液 磁性地分離，通過將磁性末端侵入性地浸入溶液中或者通過從接收器的外部非侵入性地應 用磁場將它們集中并且保持在樣本接收器中而從溶液收集涉及對/聚集的磁性顆粒/分 子，同時通過將其吸入通過移液末端來移除溶液。
[0005] 通過US6, 605, 213B1描述了用于執行將磁性材料從流體樣本磁性分離的用于實 驗室裝置的實例。這里，自動分析器包括磁性分離清洗站。分離站具有樞軸磁體移動結構， 其是具有相對大的樞軸半徑的桿以便使磁體部分樞轉，從而使得將狹槽狀磁體部分從第一 位置提升到第二位置，在所述第一位置中樣本管不與狹槽接合，在所述第二位置中樣本管 與狹槽接合并且將磁場施加到樣本。樞轉結構要求在其底部區域中的分離站的相對大部分 的體積，以便提供可接受的有效磁性分離。通過US2009/0130679A1已知安裝在分離器的底 部區域中并且朝向樣本容器樞轉的具有樞軸磁體工具的另一個磁性分離器。
[0006] 用于磁性微板分離器的另一個實例是US5, 779, 907,其中磁體微板組件用于將磁 性顆粒從放置在微板中的樣本溶液中分離。微板具有并排布置在微板的頂板的相應開口下 方的等軸測離井的陣列。磁體組件在其頂部上具有帶有直立圓柱狀磁體的陣列的支撐板。 此外在此情形中，可以通過升降機機構將磁體工具提升并且移動到微板的底面，直到將磁 體布置在井之間的中空空間內，以便將磁場施加到樣本。
[0007] 通過W003/090897A1描述了用于在生物樣本上執行多個測試尤其是在生物測定 中處理磁性顆粒的另一個已知結構。在需要將樣本容器中的顆粒磁性分離的情況下，磁體 杠被移動使得其小的前面指向容器，從而將容器內的磁性響應顆粒吸附到其面向磁體杠的 前面的側壁上。此構造未提供用于樣本的充分磁性處理的太多的靈活性。例如，如果待測 試的樣本被多個樣本容器的陣列圍繞，那么在空間有限的情況下難以朝向樣本容器向前移 動。
[0008] US6, 884, 357在圖14a中示出了以陣列布置的用于反應管的現有技術磁性分離設 備的另一個實例。線性陣列磁體設備用于磁體板，并且多個杠狀磁體組件安裝在其上。磁 體設備水平可移動地布置在樣本容器的陣列的間隙內，以便通過步進運動而轉移，這對于 在第一位置與同容器相對的第二位置之間的容器內部的移動與混合磁性顆粒是足夠的。因 此，該磁性顆粒是永久磁性地工作并且在此水平移動內不具有磁性顆粒不受用于執行工作 步驟的磁體的影響的相對位置。
[0009] US2003/0012699A1描述了具有與微量滴定（器皿）兼容的磁性杠的磁體固定器布 置，以及填充有溶液的含有磁性顆粒并且布置成矩陣的移液末端的布置，其中磁體固定器 與容器的水平相對運動與堅直運動的結合使用描述為使每個器皿從磁性杠的左側達到磁 性杠的水平相對側，以便沖洗溶液中的磁性顆粒。然而，在水平相對運動過程中，由于其他 水平相對運動是不可能的，因此末端必須在磁性杠的影響下堅直地移出。在此構造中，執行 磁性工作步驟基本上在堅直移動過程中發生并且在水平相對運動過程中基本上不提供。
【發明內容】
[0010] 本發明的目的是提供有效的實驗室裝置、磁性工具設備以及樣本接收設備以及利 用磁場在至少一個樣本接收器中的流體樣本上執行工作步驟的有效方法。
[0011] 此目的通過根據權利要求1的實驗室裝置、根據權利要求18的磁性工具設備、以 及根據權利要求23的方法來實現。此外，提供了適于用于根據本發明的實驗室裝置與方法 的根據權利要求16的樣本接收設備。
[0012] 本發明尤其通過智慧地利用裝置中可獲得的空間提供了實驗室裝置（也稱作為 "裝置"）的有效設計的優點。樣本接收區域與接合區域沿著水平平面并排地布置。基本上 沿著相同的平面執行在第一位置與第二位置之間的樣本接收部分與至少一個接合元件或 磁性工具設備的相對運動，并且，優選地，當相對于至少一部分樣本接收區域平行移動時， 所述相對運動致使至少在第二位置處至少一個接合元件與至少一個接合區域至少部分地 或者完全地接合。在第二位置處，樣本接收部分可以面向接合元件的側表面。接合元件的 側表面可以提供比前面更大的表面，前面至少部分地垂直于朝向第二位置的相對運動。因 此，實現了高柔性以將磁體元件布置在接合元件處，尤其布置在接合元件的側表面處。
[0013] 此外，涉及用于在樣本上執行磁性工作步驟的裝置的部件，需要比已知裝置較少 的空間。所述部件，即樣本接收部分和接合元件形成二維的相對平坦的布置。例如，多個樣 本接收器（術語"樣本接收器"用作例如樣本管的樣本器皿的代名詞）可以布置在樣本接 收部分中，由此形成與水平平面對直的陣列。相對運動可以使接合元件或磁性工具設備從 側面接近樣本接收部分。磁性工具設備或者至少一個接合元件可以構造為足夠小以通過在 水平方向上沿著相同平面的移動進入并且接合例如多個接收器之間的中空空間的接合區 域。因此，在所述平面下方與所述平面上方的區域中留有更多的空間，這可以用于實施實驗 室裝置的其它功能。例如，能夠將混合或恒溫設備布置在所述平面下方。這樣，可以進一步 增加實驗室裝置的效率。
[0014] 在本發明的當前描述中，優選地，術語"堅直"表示平行于笛卡爾坐標系的Z-軸的 方向，其尤其平行于重力的方向，其作用在布置在樣本接收區域中的樣本器皿中的流體樣 本上。因此，水平方向垂直于堅直方向，并且優選地，平行于笛卡爾坐標系的x-y平面。流 體樣本的頂表面尤其水平地布置。術語"向上"或"頂部"相應地尤其表示正z軸，并且尤 其沿著重力的相反方向。負z-軸的方向優選地是重力的方向。
[0015] 樣本接收區域與接合區域沿著水平平面并排布置，這意味著樣本接收區域中的流 體樣本的頂表面將平行于所述平面。
[0016] 本發明提供了其它優點：在不使磁性材料移動到接收器外部的情況下，磁性工具 設備的基本水平地相對運動將磁性材料分離到樣本容器的壁上。磁性材料收集在接收器的 所述壁的內側上，這使得更容易將樣本溶液從接收器移除以及例如增加不同的溶液。在現 有技術的一些磁性分離裝置中，其中磁場施加在接收器的底面下方，收集在接收器底部上 的磁性材料通常傾向于由移液管末端吸入。此外，樣本接收器與磁體的橫向布置具有這樣 的優點：與現有技術的使磁體定位在接收器下方的布置相比，可以實現在接收器側壁的內 側上的磁性材料的更加2維的分布。此外，通過磁性材料的更加2維的分布較少的污染物 質被包圍。
[0017] 至少一個樣本接收區域與至少一個接合區域沿著平面并排地布置。這意味著，所 述平面跨越所述區域。優選地，至少一個樣本接收區域與至少一個接合區域沿著平面對準。 尤其，多個樣本接收區域沿著所述平面對準。這意味著所述區域的特定點位于所述平面中、 平行平面中或者與所述平面或者平行平面相切的平面中。此點可以是此區域的中心點、最 頂點或者最下點或者另一個點。
[0018] 具有通過接收器的頂部開口的縱向長度軸并且布置在樣本接收區域中的樣本接 收器，優選地布置為使得所述軸基本上垂直于所述水平平面。平面優選在相同相應位置處 分別與每個樣本接收區域或接收器交叉。基本上沿著優選地大體平行于所述平面的平面， 優選地沿著直線移動來執行第一位置與第二位置之間的樣本接收部分與磁性工具設備的 相對運動。第一位置與第二位置之間的相對運動基本上是水平移動。第一位置和/或第二 位置是不同的位置。相對于移動可以是直線（平移）還可以是至少部分彎曲的，尤其沿著 平行于平面的路徑。在相對運動過程中，至少一個接合元件與至少一個樣本接收區域相對 于彼此平行移動，這尤其意味著至少一個接合元件與至少一個樣本接收區域不在相同路徑 上移動，即它們相應的路徑不交叉。下面參照圖3a到圖3f給出了相對運動的優選方面的 其它描述。
[0019] 可能并且優選的是，在第一位置處，至少一個接合元件不與至少一個接合區域接 合。優選地，在第一位置處，至少一個接合元件不與至少一個接合區域接合，并且在第二位 置處，至少一個接合元件至少部分地或者完全地與至少一個接合區域接合，這尤其意味著， 在第二位置處，接合區域的一部分或者整個接合區域都被接合元件占據。
[0020] 然而，可能的是，在第一位置處，至少一個接合元件至少部分地與至少一個接合區 域接合或者與至少一個接合區域的一部分接合。在此情形中，對于從第一位置接近第二位 置來說僅需要小的相對運動。
[0021] 作為用于執行磁性工作步驟（利用磁場）的目標的流體樣本，可以是任何流體樣 本，例如在（生物）化學與生命科學實驗室中試驗與處理的此樣本，例如包含例如活細胞、 PCR試劑、核酸、抗原等的生物化學樣本。特別地，樣本可以包含例如具有微米或納米級別的 平均直徑的磁性顆粒的磁性材料。這里定義的磁性材料是可以通過均勻或非均勻磁場而移 動的材料。磁場可以是靜態或隨著時間可變化的，并且尤其可以是商業永磁體的磁場。優選 地，磁性材料是鐵磁、順磁或抗磁材料。在樣本中的磁性材料可以例如用于通過實驗室裝置 執行目標收集方法。優選地，該工作步驟將磁場的應用提供到流體樣本。任何足夠小的用 于布置并且應用到樣本接收區域附近的接合區域內的磁體元件都適合用于磁性工具設備。 磁性相互作用還可以是電磁。
[0022] 本發明還涉及磁性工具設備，尤其是根據本發明的實驗室裝置的磁性工具設備， 其包括至少一個接合元件，所述至少一個接合元件構造為執行相對于樣本接收部分尤其是 根據本發明的實驗室裝置的樣本接收部分的移動，所述樣本接收部分提供至少一個樣本接 收區域與至少一個接合區域，由此這些區域沿著水平平面并排地布置，并且所述樣本接收 區域構造為容納樣本接收器，使得在相對運動過程中至少一個接合元件與至少一個樣本接 收區域至少部分地相對于彼此平行移動，并且其中至少一個接合元件構造為與至少一個接 合區域至少部分地接合，其中，在第一位置處，至少一個接合元件不是相對于至少一個接合 區域布置以便利用磁場執行工作步驟，并且在第二位置處，至少一個接合元件至少部分地 與至少一個接合區域接合并且在第二位置處布置為利用磁場執行工作步驟。
[0023] 在根據本發明的實驗室裝置的第一優選實施方式中，實驗室裝置還包括基部，其 中至少一個樣本接收設備以及相應地至少一個樣本接收部分至少在相對運動過程中或者 永久地相對于基部是靜止，同時至少一個磁性工具設備或者至少一個接合元件相對于基部 可移動以便執行相對運動。此構造提供了下述優點：例如，靜止地定位在樣本接收部分中 的接收器，可以例如通過例如移液工具的流體轉移設備從頂部容易地處理，同時改變磁性 工具設備或者接合元件的位置，由此在移液的其它工作步驟過程中控制非侵入性處理的性 能。類似地，例如溫度控制和/或混合的另一個工作步驟可以從樣本接收部分的底面更容 易地執行（因為是靜止的），同時改變磁性工具設備或接合元件的位置。全部工作步驟都可 以在樣本接收器的單個位置處執行并且可以至少部分地或完全地同時地執行。因此具有接 收器的樣本接收部分無需移動到實驗室裝置中的另一個位置來執行磁性分離工作步驟，恒 溫工作步驟，尤其是加熱工作步驟或混合工作步驟。尤其，可能并且有利的是同時執行多個 組合工作步驟：例如磁性工作步驟與恒溫，尤其是加熱工作步驟一起，以便增加磁性顆粒與 其目標分子的結合速度。在第一優選實施方式中，該裝置具有用于傳送磁性工具設備或者 至少一個接合元件的至少一個設備，其中所述傳送設備可以包括電機和/或齒輪驅動，和/ 或具有用于引導磁性工具設備移動的至少一個設備，其中所述引導設備可以包括至少一個 軌道元件和/或引導杠。第一優選實施方式通過減少傳送樣本的時間提供了減小損壞樣本 的風險的其它優點。這樣，例如可以減小多個樣本之間的交叉污染。
[0024] 此裝置的基部可以是相對于實驗室環境固定布置的平臺和/或框架。
[0025] 在根據本發明的實驗室裝置的第二優選實施方式中，實驗室裝置還包括基部，其 中至少一個樣本接收設備以及相應地至少一個樣本接收部分相對于基部可移動以便執行 相對運動，同時至少一個磁性工具設備或者至少一個接合元件至少在相對運動過程中或者 永久地相對于基部是靜止的。在第二優選實施方式中，該裝置具有至少一個用于傳送樣本 接收器以及由此優選地還傳送樣本接收部分的設備，和/或用于引導樣本接收器的移動以 及由此優選地還引導樣本接收部分的設備。第二實施方式的優點在于無需用于傳送磁性工 具設備或傳送接合元件的其它部件，因為在相對運動過程中所述部件至少在水平方向上是 靜止的。因此，通過傳送樣本接收部分或者樣本接收部分中的相應地樣本接收設備，或者相 應地樣本接收器實現了相對運動。然而，還能夠提供用于傳送磁性工具設備或接合元件的 設備。此外，根據第二實施方式的構造在下述情形中可以是有利的：在磁性工具設備是在用 于樣本處理的自動多步驟處理的路徑中的一個站，磁性處理站是多個站中的一個，在樣本 上執行工作步驟。這樣，對于磁性工作步驟來說可以更容易地允許每個樣本具有相同的處 理時間。
[0026] 在根據本發明的實驗室裝置的第三優選實施方式中，實驗室裝置還包括基部，其 中至少一個樣本接收設備以及相應地至少一個樣本接收部分，并且至少一個磁性工具設備 或至少一個接合元件相對于基部可移動，同時執行相對運動。此構造可以提供樣本的更加 時間有效的多步驟處理的優點，由于在兩個不同站之間的樣本接收器的傳送時間可以用于 同時地應用磁性工作步驟。在第三實施方式中，裝置優選地具有用于傳送樣本接收器的第 一設備以及用于傳送磁性工具設備的第二設備，或者用于引導相應移動的相應的引導設 備。
[0027] 樣本接收設備可以是緊固到實驗室裝置的部件或者與實驗室裝置一體的部件，或 者可以是從實驗室裝置可分離的獨立部件，并且其可布置在實驗室裝置處，尤其布置在目 標位置或安裝位置，以提供樣本接收部分。
[0028] 優選地，該裝置具有引導設備，其構造為引導至少一個樣本接收部分與至少一個 磁性工具設備在第一位置與第二位置之間的相對運動。
[0029] 例如，實驗室裝置可以包括用于接收樣本接收設備的設備，此樣本接收設備可以 包括或含有單個樣本管或多個接收器板。此外，實驗室裝置可以包括用于保持樣本接收器 或者用于保持樣本接收設備的設備。
[0030] 樣本接收區域構造為接收樣本接收器。這意味著，樣本接收區域可以是中空空間 或者包括中空空間，其構造為容納樣本接收器。
[0031] 接合區域構造為與至少一個接合元件接合，這意味著接合區域可以是中空空間或 者包括中空空間，其構造為容納接合元件。接合區域可以由至少一個壁部分限定，所述至少 一個壁部分優選相應地包括底壁部分、與底壁部分相對的頂壁部分、第一側壁部分、與第一 側壁部分相對的第二側壁部分。所述壁部分可以相應地是樣本接收設備的一部分。優選地， 接合區域包括在側邊上的至少一個開口，用于優選地在所述水平相對運動過程中通過接合 元件從一側可進入。所述至少一個開口可以是樣本接收設備的一部分。特別地，壁部分可 以形成狹槽狀或管狀接合區域。優選地，底壁部分構造為溫控的，其中底壁部分包括具有充 分熱導性的材料，例如諸如鋁、鋼、銀的金屬。優選地，底壁部分是用于支撐至少一個樣本接 收器的支撐板的一部分，保持設備的一部分，或者熱傳遞設備的一部分。通常地說，所述壁 部分，相應地可以是保持設備的一部分，或者熱傳遞設備的一部分或者樣本接收設備的一 部分。
[0032] 優選地，樣本接收部分具有上部區域，優選地具有中間區域以及具有底部區域，這 些區域優選地在堅直方向上設置在彼此的頂部上。磁性工具設備優選地布置或可布置為使 得在相對運動過程中，至少一個接合元件與優選是中間區域的僅一個所述區域接合，但是 優選地不與其它區域接合，和/或優選地不與上部區域和/或優選地不與底部區域接合。在 至少一個接合元件，在第二位置處，未布置在底部區域中并且優選地僅布置在中間區域中 的情況下，優點是可以通過磁力吸引磁性材料遠離底部區域，使得可以以減小的風險執行 使液體樣本移液的步驟以吸入磁性材料。所述樣本接收部分的所述上部、中間或底部區域 優選地集成到所述樣本接收部分并且優選地在樣本接收部分內不具有結構劃界。然而，可 能在樣本接收部分內結構性地劃界區域。例如底部區域可以是臺板，樣本接收區域可以設 置在所述臺板頂部上。通常地說，上部區域可以包括具有接收樣本接收設備或者至少一個 樣本接收器的至少一個開口的平面或臺板。中間區域可以是樣本接收部分的長方體狀水平 中心層，其中層（L)的高度H_1比樣本接收部分的高度H_s小系數c，其中H_1 = c*H_s，對 于系數c來說下面是優選的下限和上限：{0. 05 ;0. 1 ;0. 2 ;0. 3 ;0. 4}〈 = c〈 = {0. 4 ;0. 5 ; 0. 6 ;0. 7 ;0. 8 ;0. 9 ;0. 95}。上部區域與下部區域的高度可以是相同或者不同的。
[0033] 利用至少兩個所述區域，對于接收接合元件而言不需要的相應區域，可以用于提 供實驗室裝置的其它子設備。用于在接收器中的流體樣本上執行侵入性工作步驟的子設備 通常地要求從頂部進入接收器。裝置的子設備可以是例如移液設備的流體轉移設備，所述 流體轉移設備必須至少部分地并且至少臨時地布置在上部區域中。優選地，實驗室裝置包 括在第二位置處至少部分地可布置在上部區域中的流體轉移設備。流體轉移設備可以包括 一個或多個移液末端、移液針部或其它管狀工具。特別地，在流體轉移設備上的移液末端至 少部分地下降到樣本接收部分的上部區域中，使得移液末端下降到實際接收器中。
[0034] 類似地，此裝置可以包括將要優選地布置在裝置基部上，優選地在樣本接收部分 的底部區域下方或者至少部分地底部區域中的至少一個其它子設備。子設備可以是熱交換 設備，其可以布置為與底部區域接觸或者至少部分地布置在底部區域中。熱交換設備可以 是或者包括例如恒溫管（thermorack)或者例如導熱板的熱轉移部分或者是例如恒溫管或 者例如導熱板的熱轉移部分的一部分，或者可以集成在這些部件中。恒溫管是樣本保持件， 其具有用于朝向或遠離至少一個樣本傳導熱量的能力。優選地，此裝置包括基部與布置在 基部上的熱交換設備，并且包括尤其可以是實驗室裝置的一部分熱轉移部分。熱轉移部分 可以包括熱傳導板或結構，所述熱傳導板或結構包括具有良熱導性的材料或者可以基本上 含有此材料。此材料可以例如是鋁、鋼或銀的金屬。可以提供用于改進樣本接收器與熱交 換設備之間的熱接觸的其它設備，例如用于通過抵靠熱轉移部分或導熱膏或箔按壓樣本接 收部分來增強熱接觸的壓力設備。
[0035] 優選地，在第二位置中，磁性工具設備的至少一個接合元件基本上定位在在樣本 接收部分的一個所述區域中而不是其它區域中。其它區域可適于執行在樣本上的其它工作 步驟。在裝置的優選實施方式中，在第二位置處，磁性工具設備的至少一個接合元件基本上 定位在樣本接收部分的中間區域并且基本上不定位在樣本接收部分的上部區域中并且基 本上不定位在樣本接收部分的底部區域中。這樣，可以在至少一種流體樣本上同時地執行 至少三個工作步驟，例如，流體轉移處理（例如，在上部區域）、溫度控制處理（例如，在底部 區域中的恒溫或加熱）、以及在中間區域中的磁性工作步驟。在另選的程序中，底部區域用 于混合步驟，而上部區域用于流體轉移步驟并且中間區域用于磁性工作步驟。因此，可以實 現高度有效的工作流程。
[0036] 優選地，實驗室裝置包括用于將至少一個樣本接收器保持在樣本接收部分中的保 持設備。保持設備可以是樣本接收設備或者可以是其一部分。在優選實施方式中，保持設 備構造為包括布置在樣本接收部分或者提供并且形成樣本接收部分的恒溫管和/或接觸 區域或者是其一部分。優選地，恒溫管包括或基本上含有尤其具有足夠熱傳導性的材料，例 如諸如鋁或銀的金屬。優選地，恒溫管具有可以連接到熱源和/或散熱器的用于建立與裝 置的熱轉移部分的熱接觸的接觸區域。接觸區域可以是例如金屬的臺板的一部分，其可以 與恒溫管一體形成或者連接到恒溫管。可以通過將恒溫管布置在作為裝置的一部分的換熱 站的頂部上來實現熱接觸。熱交換站可以包括可以是熱傳送部分的一部分的溫度控制的基 部臺板。可以通過提供例如珀耳帖設備（Peltier)的至少一個溫度設備（即恒溫設備）來 實現溫度控制，以便加熱和/或冷卻基部臺板，構造為抽取熱量，例如以便加熱和/或冷卻 基部臺板。可以設置至少一個溫度傳感器與電子控制回路來控制基部臺板的溫度和/或由 熱交換站提供到恒溫管的溫度。
[0037] 還可能的是恒溫管包括例如珀耳帖設備的至少一個溫度設備，以便用于加熱和/ 或冷卻恒溫管，由此控制恒溫管、樣本接收器與流體樣本的溫度。優選地，恒溫管包括用于 測量恒溫管的溫度的至少一個溫度傳感器，其可以用于根據預定的設置溫度來控制恒溫管 溫度。優選地，實驗室裝置包括用于根據例如用戶限定的或由計算機編程代碼限定的預定 的設置溫度來控制恒溫管溫度的電子控制回路。優選地，恒溫管提供的優點在于流體樣本 可以保持在溫控環境中，與此同時可以在樣本上同時執行磁性工作步驟。
[0038] 恒溫管優選地具有至少兩個擋塊部分，或者優選地多個擋塊部分，所述擋塊部分 可以是整體擋塊的一部分或者優選地布置在優選地周期陣列的陣列中。優選地，擋塊部分 由尤其是鋁和/或銀的金屬和/或優選地具有良熱導性的任何其它材料制成。擋塊部分可 以連接到例如由相同的金屬制成板（或與之一體形成），所述板優選地具有良導熱性。至少 兩個塊部分可以彼此相等地隔開，由此所述中空空間限定至少一個接合區域，這要求將磁 性工具設備的接合元件容納在第二位置處。此外，接合區域可以以如要求的以任何方式設 置在擋塊部分之間。接合區域可以是樣本接收部分或相應地擋塊中的中空空間。擋塊或者 擋塊部分優選地布置在樣本接收區域中或者形成和/或提供樣本接收區域。
[0039] 用于保持至少一個樣本接收器的保持設備可以進一步是具有用于容納樣本管的 開口或凹槽的板，其可以單獨地成組或者作為單元懸置或者支撐在板元件處。保持設備可 以包括至少一個插口、框架、或懸置件等。保持設備可以連接或可連接到用于傳送樣本接收 部分或至少一個樣本接收器的設備。用于傳送的設備可以是裝置的一部分并且可以包括例 如可移動夾緊件，其動作可以是計算機控制的并且其可以是實驗室裝置、包括實驗室裝置 的實驗室工作站或自動實驗室系統的機器人移動系統的一部分。
[0040] 樣本接收器可以單獨地或者作為組或多個樣本接收器設置，其可以串聯或者以例 如陣列的網絡連接，以形成多接收器設備。因此，樣本接收設備可以構造為單接收器設備 或多接收器設備。樣本接收器可以構造為包括例如幾百或幾千微升級別的通常量的實驗 室樣本。接收器可以是PCR管、標準試管、加蓋試管。此外，多接收器設備可以是六井板， 24/96/384井板、PCR板、或深井板等。每個接收器都布置在樣本接收區域中或者形成樣本 接收區域，優選地，使得接合區域設置在樣本接收區域附近。
[0041] 本發明還涉及尤其用于根據本發明的裝置和/或方法的樣本接收設備。
[0042] 樣本接收設備可以是緊固到實驗室裝置的部件或者與實驗室裝置一體的部件，或 者可以是從實驗室裝置可分離的單獨部件，并且其可布置在實驗室裝置處，尤其在目標位 置或安裝位置，以提供樣本接收部分。樣本接收設備提供包括至少一個樣本接收區域與至 少一個接合區域的至少一個樣本接收部分。樣本接收設備包括用于將至少一個樣本接收器 支撐在樣本接收區域中的至少一個支撐件或者包括至少保持設備或者優選地尤其是恒溫 管的保持設備。
[0043] 樣本接收設備優選地在目標位置可布置在根據本發明的實驗室裝置處并且能夠 將其從根據本發明的實驗室裝置處移除，并且如果樣本接收設備布置在目標位置處，則其 適于提供實驗室裝置的樣本接收部分，使得樣本接收設備提供至少一個樣本接收區域和適 于與實驗室裝置的至少一個接合元件接合的至少一個接合區域，由此這些區域，即至少一 個樣本接收區域以及至少一個接合區域沿著水平平面并排布置，并且樣本接收區域構造為 容納樣本接收器。
[0044] 優選地，樣本接收設備成形為使得至少一個接合元件適配到樣本接收設備中。優 選地，樣本接收設備成形為使得提供樣本接收設備的凹槽或中空空間，以用作用于接收接 合元件的接合區域。優選地，接合區域設置在樣本接收設備的至少兩個樣本接收區域之間， 其中接合區域適于將所述接合元件接收在第二位置處。樣本接收設備和/或接合元件可以 成形為使得在第二位置處，將所述接合元件或者至少一個磁體元件，或者至少兩個相對的 磁體元件布置為距至少一個樣本接收區域最小距離d。
[0045] 在流體樣本中的磁性材料與磁體元件之間的磁力與距離的平方間接成比例。因 此，優選的是相應地構造樣本接收部分、樣本接收設備與接合元件、以及磁性工具設備與裝 置，使得所述距離在上限以下。例如，特別地，距離d可以是0,使得接合元件與樣本接收 設備或者樣本接收設備中的至少一個或兩個接收器，或者樣本接收部分或樣本接收區域接 觸。優選地，距離d從作為下面優選下限與上限（mm)的任意組合的下述優選的范圍中選 取：{0 ;0· 1 ;0· 2 ;0· 5 ;1· 0 ;1，5 ;2· 0 ;3· 0 ;4,0 ;5,0mm}〈 = d〈 = {5. 0 ;7· 5 ;10 ;15 ;20 ;40 ; 50mm}。優選地，在樣本接收設備中的至少一個凹槽或開口的寬度W，優選地從作為下面優選 的下限與上限（mm)的任意組合的優選范圍中選擇：{〇 ;〇. 1 ;〇. 2 ;0. 5 ;1.0 ;1，5 ;2. 0 ;3. 0 ; 4,0 ;5,0mm}〈 = d〈 = {5. 0 ;7· 5 ;10 ;15 ;20 ;40 ;50_}。W是在垂直于磁性工具設備與樣本 接收部分的相對運動的方向的水平平面中測得的。樣本接收設備可以是一次性的，例如由 塑料制成，或者可以是非一次性的，例如包括金屬。樣本接收設備，優選地包括或含有優選 地適于通過注塑成型制造該設備的聚合物。優選地，樣本接收設備可以形成（或者是）恒 溫管。
[0046] 優選地，樣本接收部分具有以Nb平行行布置的Na樣本接收區域，并且其中磁性工 具設備具有Nc接合元件，所述Nc接合元件構造為在第二位置處與Na行附近的至少Nd接 合區域接合，由此Nb、Nc和Nd都是大于或等于1的自然數，并且Na是大于或等于2的自然 數。當Na>Nc時，此構造尤其有效。
[0047] 優選地，提供用于樣本接收部分的N1數量的樣本接收區域與N2數量的接合區域， 這些區域沿著水平平面并排地布置，樣本接收區域構造為容納樣本接收器，接合區域（或 多個接合區域）構造為容納一個接合元件，Nl、N2相應地是大于或等于2、3、4、5、6、8、10、 12、16、20或24的自然數，其中優選地附和/或吧小于或等于10、20、50、100或500。這 樣，可以在一個工作步驟中同時地將磁場提供多個樣本，這尤其為裝置提供了高效率。
[0048] 優選地，設有至少兩個樣本接收區域與至少一個接合區域，其中一個接合區域布 置在兩個樣本接收區域之間。這提供了下述優點：接合元件的兩個相對側表面中的每個都 可以用于為樣本提供磁場；尤其可以使用N3數量的接合區域（并且相同數量的N3接合元 件可以是足夠的），以將磁場施加到至少N3*2數量的樣本接收區域，N3是自然數并且N3> =1。由此，減小了用于實施磁性工具設備的努力。
[0049] 樣本接收部分可以具有多個樣本接收區域，其布置為Μ數量的平行行，優選布置 為直線行。優選地，磁性工具設備具有Ν4*0. 5數量的接合元件，其構造為在第二位置處與 行之間的至少M*0. 5接合區域接合，Μ是大于或等于2的偶數自然數。優選地，每個接合 元件都構造為在兩行樣本接收區域的接收器中的樣本上執行磁性工作步驟。由此，減小了 用于實施磁性工具設備的努力。此構造提供了下述優點：基本上每個接收器都相應地面向 一個接合元件或至少一個磁體元件。數量Ν4優選地是6,其適于具有24個樣本接收區域 的樣本接收部分，其布置在4個樣本接收區域的6行中。此外，數量Μ優選地在2與24之 間，優選地是2、4、6、8、10、12。優選地，樣本接收部分的每個接合區域都成形為通過接合元 件可接合。
[0050] 優選地，磁性工具設備具有Ν5或Ν5-1數量的接合元件，其構造為在第二位置處與 樣本接收部分的樣本接收區域的Ν5行之間的Ν5-1接合區域接合。Ν5可以是大于或等于2 的自然數。此構造提供了下述優點：Ν5或Ν5-1行樣本接收區域的基本上全部接收器都可 以布置為使得每個接收器都相應地面向至少兩個不同的接合元件或磁體元件。這可以用于 以期望的方式調節磁體元件的順序，例如以在樣本器皿的相對側上提供可以是極性不同的 永磁體。
[0051] 磁性工具設備和/或樣本接收設備（或者用于接收器的保持設備）可以相應地安 裝在可移動載體件上或在靜止載體件上，或者可以直接安裝在引導設備或傳送設備上。此 裝置可以具有用于引導相對運動的至少一個引導設備，例如，其可以是用于沿著平面引導 磁性工具設備或者樣本接收部分的運動的引導設備。優選地，引導設備具有至少一個引導 軌道或引導桿，其中工具部分或者樣本接收部分或者可移動載體件具有相應的用于提供相 對可移動性的軸承部件或者輪子。
[0052] 優選地，傳送設備相應地包括用于移動磁性工具部分或樣本接收部分或可移動載 體件的電機設備或驅動設備。優選地，通過可以是裝置的電子控制設備的一部分的可編程 計算機設備來控制電機設備或驅動設備的操作。優選地，設有聯接件以調節移動，其通過電 機設備或驅動設備提供到作為磁性工具設備和/或樣本接收部分和/或可移動載體件的從 動部件。優選地，聯接件是同步帶，其允許相應地連接到驅動軸的驅動齒輪與連接到從動件 的從動齒輪的凸輪裝置的移動的自由滑動聯接。
[0053] 優選地，磁性工具設備具有帶有一個或多個臂元件的臂部分，其中每個臂元件都 形成至少一個接合元件。優選地，臂部分具有至少兩個臂元件，最優選地臂部分具有三個臂 元件，并且進一步優選地具有多個臂元件。每個臂都可以形成為剛性桿狀元件，其構造為與 接收器之間的中空空間接合，優選地布置（僅或至少）在樣本接收部分的中間區域中。優 選地，臂部分包括基部元件以及橫向安裝到基部元件上的至少一個臂元件，基部元件優選 地是至少一個臂元件的載體，優選地至少一個臂元件從基部元件的側面水平地突出。優選 地，多個臂元件平行地安裝到基部元件上。基部元件可以連接到磁性工具設備或者可以一 體地連接到磁性工具設備，尤其是連接到其載體件。基部元件可以是磁性工具設備的載體 件。
[0054] 優選地，至少一個臂元件水平地布置并且自支撐在基部元件處，以優選地至少在 定位于至少一個臂元件的下方的第一位置處提供空的空間，使得此空的空間可以優選地在 第二位置由樣本接收部分的底部區域占據。在圖8中，例如，可以通過溫度板309直接接觸 樣本接收設備302的底部區域，因為磁性工具設備304的臂305自支撐地安裝在基部元件 上，并且這樣在臂305下方設有用于溫度板的自由空間。在圖la、圖lb、圖lc和圖2中，示 出了具有類似設計的磁性工具設備，其中接合元件（附圖標記5 ;105 ;5'）在水平方向上 從基部元件（4a;104a;4a'）的側面突出，堅直地在接合元件下方留有自由空間。通常地， 具有自支撐的臂元件的構造允許在當執行磁性工作步驟的同時提供用于處理（例如，用于 加熱、混合）來自它們底部區域的樣本的其它設備。在自支撐臂元件下方的優選是優選至 少在第一位置處的空的空間。至少一個臂元件優選地構造為使得至少定位第一位置的在 至少一個臂元件下方的空的空間，可以占據基本上長方體狀的板。例如，這允許使得臂元 件在溫度板、樣本保持板或支撐板上方移動，這在執行從第一位置到第二位置的相對運動 時填充所述空的空間。長方體狀的水平尺寸優選地基本上等于臂部分的部件的水平尺寸， 所述臂部分的部件構造為與至少一個接合區域接合。優選地，空的空間至少設置在在第一 位置并且至少在至少一個臂元件下方。空的空間優選地在堅直方向上從基部元件的底面 延伸到至少一個臂元件的底面，優選地從基部元件的底面延伸到至少一個臂元件的一部分 的底面，其中所述至少一個臂元件的一部分構造為與至少一個接合區域接合。至少在第一 位置處，空的空間的堅直尺寸、優選地是h'h es〈 = %，下限k優選地從{0. 0 ;1. 0 ;2. 0 ; 3. 0 ;4· 0 ;5· 0 ;6· 0 ;7· 0 ;10· 0} (mm)中選擇，并且上限 ％ 優選地從{7. 0 ;10· 0 ;15· 0 ;20· 0 ; 30. 0 ;40· 0 ;50· 0 ;100· 0 ;150· 0} (mm)中選擇。還可能的是基本上 K = hes。
[0055] 然而，可能將至少一個臂元件布置為即尤其是在hes = 0mm處與至少一個臂元件下 方的區域接觸，只要其能夠執行至少一個臂元件與樣本接收區域的相對運動。在此情形中， 臂還自支撐地布置，而且另外地支撐在滑動基部上。例如，在至少一個臂元件的下方的區域 可以例如通過提供拋光表面或者覆蓋有聚四氟乙烯的表面構造成防摩擦表面。
[0056] 優選地，至少在第一位置處，至少一個第二空的空間水平地設置在相鄰臂元件之 間，其中每個臂元件都可以承載至少一個磁體元件或者可以不承載磁體元件。第二空的空 間構造為容納至少一個樣本，以便在至少一個樣本上執行磁性工作步驟。
[0057] 優選地，磁性工具設備具有帶有至少一個臂元件的臂部分，其中，優選地，每個臂 元件都形成至少一個接合元件。優選地，臂部分具有用于執行至少一個臂元件的基部元件。 優選地，臂部分具有至少兩個元件，優選地具有至少三個臂元件，優選地具有不多于1、2、3、 4、 5、6,或者優選地具有不多于6與36之間或者37與96之間的數量的臂元件。
[0058] 至少一個臂元件優選地布置在基部元件處，以平行于樣本接收區域與至少一個臂 元件的相對運動的運動，在水平方向上從基部元件突出。優選地，至少一個臂元件僅布置在 基部元件的一側上，尤其僅從基部元件的一側突出。此構造與其中臂元件可以從基部元件 的兩側突出的情形相比更緊湊。優選地，基部元件不適于和/或優選地不適合與接合區域 接合。在至少兩個臂元件平行地安裝在一個基部元件處的情形中，基部元件優選地不適于 接合兩個相應的接合區域。尤其當用于實驗室裝置時，具有僅在一個方向上突出的臂元件 的磁性工具設備是緊湊且容易集成的。然而，對于一些設計與環境來說，還有選的是使臂元 件在水平方向上從基板元件的不止一個側面，優選地從基部元件的相對側突出。這樣，可以 實現實驗室裝置的其它構造。
[0059] 優選地，至少一個臂元件水平地并且自支撐地布置在基部元件處，優選地至少兩 個臂元件水平地地并且自支撐地布置在基部元件處。由于此自支撐布置，在臂元件下方形 成對于其它部件成為可用的空的空間。此外，在第二位置處，至少一個臂元件優選地至少部 分地，或者基本上通過在水平方向上測量到的其全部長度，與至少一個接合區域接合。在第 一位置處，至少一個臂元件優選地不與至少一個接合區域接合，或者基本上不與至少一個 接合區域接合，或者僅通過在水平方向上測量到的其長度的一小部分與至少一個接合區域 接合。這樣，在第一位置處，因此例如樣本接收部分的底部區域、例如樣本接收設備的底部 區域的任何部分，都可以通過例如從上方的堅直移動布置在定位于臂元件下方的空的空間 中，因為臂元件不阻擋此堅直運動。這樣，此布置更加靈活。
[0060] 接合元件或者臂元件可以安裝為沿著至少一個運動方向相對于其載體（即磁性 工具設備或臂部分）可移動，這可以是垂直于所述相對運動的平移或旋轉，優選地是沿著 堅直方向或水平方向的平移。
[0061] 磁性工具設備具有至少一個磁體元件，優選地具有至少兩個磁體元件，并且優選 地具有多個磁體元件，這些磁體元件構造為提供與至少一中流體樣本的磁性相互作用。
[0062] 磁體元件可以包括永磁體，例如鐵磁體，例如包括杉-鈷、釹-鐵-硼（NIB)和/或 鋁-鎳-鈷。永磁體可以是圓盤狀以將永磁體安裝在接合元件的側面上。接合元件可以至 少部分地或完全地由可以設有例如由塑料制成的保護層的永磁體和/或由鐵磁材料形成。 永磁體可以是環狀以將永磁體安裝在接合元件的周圍。永磁體可以是桿狀以通過接合元件 安裝永磁體。永磁體可以安裝為相對于裝置尤其是沿著堅直方向可移動。磁體元件還可以 包括電磁體，例如，具有諸如鐵芯的鐵磁材料的核心的盤繞的電線。
[0063] 優選地，磁性工具設備具有至少一個磁體元件，并且構造為使得，在第二位置處， 磁體元件布置在中空空間中以將磁力施加到至少兩種流體樣本中的磁性材料中。
[0064] 磁性工具設備的磁體元件的數量N6優選地等于樣本接收區域的數量N7,但是也 可以是不同的，例如小于N7,尤其在利用一個磁體元件來提供與至少兩個樣本（或者樣本 接收器或樣本接收區域）非侵入性相互作用的情形中，其中N6、N7是大于或等于1的自然 數。優選地，磁體元件布置為使得在接合元件處全部磁體元件的極性的方向是相同的。然 而，還可能以另一個方式布置磁體元件，例如通過使在接合元件的一個側表面上的極性交 替。
[0065] 優選地，此裝置包括電子控制設備，所述電子控制設備用于控制裝置及其子設備 的功能，例如，傳送設備的諸如移液設備的流體傳送設備、溫度控制設備的電機或驅動設備 的動作、夾具動作等。優選地，電子設備包括可編程電路、計算部件，例如CPU或微處理器、 數據存儲部件、程序代碼存儲部件、用戶接口部件、外部設備接口部件等。此外，電子控制設 備可以構造為例如通過打開/關閉電磁磁體元件，或者通過相對于接合元件布置可移動磁 體元件來控制接合元件與磁體元件的活動，例如控制接合開始與結束時間，磁性工作步驟 的開始與結束時間。優選地，電子設備包括根據本發明的程序代碼，其適于尤其根據可以由 用戶影響或確定的預定時間表或順序允許裝置的至少一個磁性工具設備或接合元件以及 至少一個樣本接收區域執行相對運動。
[0066] 接合元件優選地包括安裝在接合元件的相對側（優選地水平地相對側表面）上的 至少兩個磁體元件，以便建立與在第二位置處面向相應磁體元件的接收器中的流體樣本的 磁性相互作用。
[0067] 優選地，磁性工具設備構造為使得接合元件或接合元件的一部分也可以沿著垂直 于所述平面的方向移動。此外，接合元件可以設有堅直地布置在彼此頂部上或者相應地面 向單個樣本接收器的至少兩個或多個磁體元件。這樣，應用的位置或者其變化可以通過空 間分辨率控制，例如以便通過磁性磁體元件的堅直運動或堅直變化動作收集并且拖拽磁性 材料。
[0068] 優選地根據本發明的裝置包括兩個、三個或四個、或者甚至更多的磁性工具設備。 相對于基本上長方體狀樣本接收部分，每個面側都可以用于使得磁性工具設備或者其至少 一個接合元件與樣本接收區域之間的中空空間接合。這允許在尤其是靜止的樣本接收部分 上執行多個（優選地非侵入性）磁性工作步驟。
[0069] 優選地根據本發明的裝置包括尤其可移動的兩個、三個或四個、或者甚至更多的 樣本接收部分。此構造允許有效地使用可以設置于裝置的用于執行工作步驟的多個站。
[0070] 優選地，實驗室裝置是實驗室工作站（在下文中還稱作為"工作站"）或者是實驗 室中的自動工作站的一部分。自動的工作站包括不止一個內部站，每個站都與裝置的特定 功能相關。此站可以是用于存儲例如樣本接收器、接收器支腿、液體存儲容器、廢物箱、移液 末端、諸如移液工具的用傳送的工具的可移動部件的存儲位置。此站還可以是用于處理樣 本，例如用于在樣本上執行至少一個或多個工作步驟的站。此工作步驟可以是例如用于將 磁性顆粒從樣本分離的樣本的磁性處理的步驟。工作步驟，可以是利用諸如移液工具的流 體轉移設備進行流體樣本的轉移，遠離樣本接收器轉移或者轉移到樣本接收器中。另一個 工作步驟是樣本的溫度控制。另一個工作步驟是通過將受控的振動運動提供到樣本接收器 來混合樣本。為此目的，可以設有混合設備，所述混合設備具有用于支撐樣本接收器或樣本 接收設備的例如臺板和/或保持設備的支撐件，以及用于執行支撐件的振動運動的電機。 此外，例如為了過濾樣本，工作步驟可以是將真空施加到樣本。在相同的工作站內其它工作 步驟也是可能的。優選的是，工作站是（或者包括）根據第一優選實施方式的實驗室裝置， 其中磁性工具設備布置為相對于裝置的基部可移動。此工作站可以包括構造為在樣本上同 時地執行多個（不止一個）工作步驟的內部多功能站。
[0071] 根據本發明的利用磁場、尤其利用根據本發明的實驗室裝置或者根據本發明的磁 性工具設備和/或樣本接收設備，用于在至少一種流體樣本上執行工作步驟的方法，優選 地包括至少以下步驟：
[0072] -將包含流體樣本的至少一個接收器布置在樣本接收部分的至少一個樣本接收區 域中，其中將至少一個樣本接收區域與樣本接收部分的至少一個接合區域沿著水平平面并 排地布置；
[0073]-提供包括至少一個接合元件的所述磁性工具設備；
[0074] 將至少一個接合元件相對于至少一個接合區域沿著所述水平平面從第一位置移 動到第二位置；
[0075] 在第二位置處將至少一個接合元件與至少一個接合區域接合，以便使得至少一個 樣本接收區域面向至少一個接合元件的側表面；
[0076] -在第二位置處通過施加磁場在所述至少一種流體樣本上執行工作步驟。
[0077] 根據本發明，關于術語"包括"不存在限制，其尤其不限于"幾何上地涵蓋"的意思。
[0078] 可以通過根據本發明的裝置的功能的描述獲得其它優選的方法步驟。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0079] 此外，參照附圖，可以從根據本發明的裝置與方法的以下實施方式獲取本發明的 其它優點、特征與應用。在下面，相同的附圖標記基本上描述相同的設備。參照圖7a、圖7b、 圖8、圖9、圖10a、圖10b、圖10c和圖10d，可以通過比較從所述附圖獲得根據本發明的裝置 和其部件的優選的相對測量。
[0080] 圖la示意性示出了根據本發明的實驗室裝置的第一優選實施方式的側視圖。
[0081] 圖lb示意性示出了根據本發明的實驗室裝置的第二優選實施方式的側視圖。
[0082] 圖lc示意性示出了根據本發明的實驗室裝置的第三優選實施方式的側視圖。
[0083] 圖2示意性示出了根據本發明的實驗室裝置的另一個優選實施方式的側視圖。
[0084] 圖3a示意性示出了處于第一位置的根據本發明的裝置的優選實施方式的樣本接 收部分與磁性工具設備的俯視圖。
[0085] 圖3b示出了處于第二位置的圖3a的部件的俯視圖。
[0086] 圖3c示意性示出了處于第一位置的根據本發明的裝置的優選實施方式的樣本接 收部分與磁性工具設備的俯視圖。
[0087] 圖3d示出了處于第二位置的圖3c的部件的俯視圖。
[0088] 圖3e示意性示出了處于稱作樣本接收部分與接合元件的位置I -VI的六個不同 相對位置處的根據圖3a和圖3b的樣本接收部分與磁性工具設備的接合元件的俯視圖。
[0089] 圖3f示意性示出了處于第一位置I'和第二位置II'的根據本發明的裝置的另一 個優選實施方式的樣本接收部分與磁性工具設備的接合元件的俯視圖。
[0090] 圖4a示意性示出了處于第一位置的根據本發明的裝置的優選實施方式的樣本接 收部分與磁性工具設備的俯視圖。
[0091] 圖4b示出了處于第二位置的圖4a的部件的俯視圖。
[0092] 圖5a示意性示出了處于第二位置的根據本發明的裝置的優選實施方式的樣本接 收部分與磁性工具設備的俯視圖。
[0093] 圖5b示意性示出了處于第二位置的根據本發明的裝置的另一個優選實施方式的 樣本接收部分與磁性工具設備的側視圖。
[0094] 圖5c示意性示出了處于第二位置的根據本發明的裝置的另一個優選實施方式的 樣本接收部分與磁性工具設備的側視圖。
[0095] 圖5d示出了根據本發明的樣本接收設備的實施方式的側視圖。
[0096] 圖5e示出了圖5d中的具有樣本接收器的樣本接收設備的實施方式。
[0097] 圖5f示意性示出了根據圖5d和圖5e的樣本接收部分與根據圖5b的磁性工具設 備的側視圖。
[0098] 圖6示意性示出了處于第一位置的根據本發明的裝置的另一個優選實施方式的 樣本接收部分與磁性工具設備的立體圖。
[0099] 圖7a示意性示出了處于第一位置的根據本發明的裝置的第一優選實施方式的實 驗室裝置的等軸測立體圖。
[0100] 圖7b示出了處于第二位置的圖7a的實驗室裝置的等軸測立體圖。
[0101] 圖8示意性示出了處于第一位置的根據本發明的裝置的第二優選實施方式的實 驗室裝置的等軸測立體圖。
[0102] 圖9示意性示出了作為自動工作站的根據本發明的裝置的第一優選實施方式的 實驗室裝置的等軸測立體圖。
[0103] 圖10a示出了處于第一位置的具有在上部位置的移液工具的圖9的實驗室裝置的 細節的側視圖。
[0104] 圖10b示出了處于第二位置的具有在上部位置的移液工具的圖9的實驗室裝置的 細節的側視圖。
[0105] 圖10c示出了處于第二位置的具有在上部位置的移液工具的圖9的實驗室裝置的 細節的側視圖。
[0106] 圖10d示出了處于第一位置的具有在上部位置的移液工具的圖9的實驗室裝置的 細節的側視圖。
【具體實施方式】
[0107] 圖1示出了根據本發明的實驗室裝置的第一優選實施方式的構造，該實驗室裝置 為實驗室裝置1。實驗室裝置具有至少通過施加磁場在多個樣本上執行工作步驟的功能。 裝置1包括作為平臺的基部9。通過樣本接收設備2提供的至少一個樣本接收部分，通過連 接部件8靜止地布置并且安裝到基部9,而磁性工具設備4通過利用傳送設備6相對于基部 9可移動。磁性工具設備4具有基部元件4a(在圖lb中附圖標記104a、在圖lb中附圖標 記104a、在圖lc中附圖標記4a'），并且接合元件5從基部元件4a的側面突出。傳送設備 可以使磁性工具設備沿著平行于樣本接收區域3沿著其對準的相同平面的直的水平方向7 移動。所述平面垂直于附圖表面。作為樣本接收設備2中的的中空空間的每個樣本接收區 域3,可以接收樣本接收器（未示出）。在圖la的左側上，樣本接收設備2和磁性工具設備 4位于第一位置。接合元件5不與例如樣本接收區域3之間的中空空間的任何接合區域接 合。在圖la的右側上，樣本接收設備2和包括接合元件5的磁性工具設備4位于第一位置。 接合元件5與樣本接收區域3的一部分之間的這里是中空空間的接合區域接合。
[0108] 圖lb示出了實驗室裝置100的第二優選實施方式的構造。由樣本接收設備102提 供的具有樣本接收區域103的樣本接收部分，利用致使沿著直的水平方向107移動的傳送 設備108而相對于基部109可移動，以便。利用連接件106,磁性工具設備104相對于基部 是靜止的。在樣本的處理的多步驟過程的路徑中磁性工具設備104是站，其中非侵入性處 理站是在在樣本上執行工作步驟的多個站中的一個。在圖lb的左側上，樣本接收設備102 和磁性工具設備104位于第一位置。接合元件105不與樣本接收區域103之間的任何接合 區域接合。在圖la的右側上，樣本接收設備102和磁性工具設備104位于第二位置。接合 元件105與樣本接收區域103的一部分之間的這里是中空空間的接合區域接合。
[0109] 圖lc示出了實驗室裝置101的第三優選實施方式的構造。實驗室裝置101包括 基部9'，其中利用致使分別沿著直的水平方向7'和7"的移動的傳送設備8 '和6'由樣本 接收設備2'提供的樣本接收部分以及磁性工具設備4'均相對于基部可移動。圖lc的左 側示出了第一位置，并且圖lc的右側示出了第二位置，其中接合元件5'與樣本接收區域3' 之間的這里是中空空間的接合區域接合。
[0110] 根據圖la、圖lb和圖lc的實施方式的實驗室裝置提供了定位在樣本接收部分中 的接收器（樣本器皿，例如管子）可以例如通過移液工具從頂部容易地處理，同時改變磁性 工具設備的位置，由此在移液的其它工作步驟過程中控制非侵入性處理的性能的優點。類 似地，例如溫度控制的另一個工作步驟可以從樣本接收部分的底面容易地執行，同時改變 磁性工具設備的位置。圖2中示出了此可能性，其是含有如圖la中所示的類似部件的根據 第一實施方式的實驗室裝置Γ。
[0111] 圖2示出了實驗室裝置Γ的側視圖。通過樣本接收設備2提供樣本接收部分，其 進一步構造為是恒溫管，所述恒溫管通過連接部件8靜止地安裝到基部9并且用于控制通 過恒溫管10的上表面中的凹槽11保持的單個樣本管12中的樣本的溫度。布置在樣本接 收部分2上方的是移液工具14,其具有用于從樣本吸液的或者用于將液體分配到樣本的移 液末端16。移液工具懸置到框架19并且通過作為傳送與提升設備的傳送設備17沿著全部 方向15可移動。移液工具構造為在樣本管的位置與裝置的其它位置或站（未示出）之間 傳送液體。由于沿著水平平面發生相對運動7的事實，接合元件5可以從側面與樣本接收 部分2接合并且進入樣本接收部分2的中間區域。參見圖5a、圖5b、圖5c、圖5d、圖5e和 圖5f的描述，中間區域在上部區域與底部區域之間堅直地堆疊。因此，在樣本接收部分的 底部區域（這里是恒溫管10的底部）中可獲得足夠空間以提供其它設備。類似地，在樣本 接收部分2的上部區域中可獲得足夠空間以操作移液工具14并且以從上方進入樣本管12。 傳送設備6布置為沿著直的水平方向7將磁性工具設備4從作為第一位置的開始位置移動 到接合的位置（"第二位置"）。
[0112] 實驗室裝置Γ是用于執行尤其是在至少一個樣本上的磁性工作步驟的工作步驟 的實驗室自動工作站Γ。實驗室裝置Γ包括可編程電子控制設備25，可編程電子控制設備 25包括用于自動地執行尤其是磁性工作步驟，至少一個樣本的溫度控制的工作步驟或者在 至少一個樣本上的其它工作步驟的工作步驟的部件。所述部件可以包括可編程電子電路和 /或可以包括用于自動地執行工作步驟的計算機程序編碼。
[0113] 框架19的內部包括至少兩個隔室。隔室18是樣本處理隔室，并且隔室13是控制 隔室。樣本處理隔室和隔室13是含有控制設備25的控制隔室。擋板26使隔室13、18彼 此分離。擋板26中的開口 27連接隔室13、18并且允許磁性工具設備4從開始位置（"第 一位置"）轉移到第二位置，在開始位置中磁性工具設備4至少部分地，優選地基本上全部 地布置在控制隔室13內，在第二位置中磁性工具設備4至少部分地優選地基本上完全地布 置在樣本操作隔室18內。通常地說，將內部分成至少兩個隔室，提供了抵靠彼此保護隔室 的優點。例如，濕度以及在樣本操作隔室中發生的動作可以限定到隔室18,同時從控制隔 室13損失的熱量與塵土可以限定到所述隔室13。將磁性工具設備4移動到停靠位置（這 里：開始位置），在停靠位置中磁性工具設備4至少部分地，優選地基本上全部地布置在控 制隔室13內，提供了磁性工具設備4免受來自樣本操作隔室的環境影響以及樣本操作隔室 18獲得用于移動與操作樣本的更多自由空間的優點。
[0114] 此外，控制隔室13布置在裝置Γ的內部的后部。擋板26可以形成樣本操作隔室 18的后面板。分配到框架19的后面板19b，可以構造為可移除或者可打開，以便例如為了維 修的原因進入控制隔室13。這樣，可以避免污染樣本操作隔室18。對于用戶來說前側19a 是可接近的，以便布置與移除用于裝置的樣本與附件。使控制隔室13定位在后部允許較容 易接近樣本操作隔室18。
[0115] 圖3a示出了處于第一位置中的根據本發明的實驗室裝置31的樣本接收部分32 和磁性工具設備34的俯視圖。磁性工具設備34的臂部分包括一個臂35。相對運動37致 使至少一個接合元件與至少一個接合區域20接合，同時相對于樣本接收區域33平行移動 直到達到第二位置（圖3b)。臂35具有安裝在臂35的兩個相對面側之一上的四個磁體元 件（未示出）。一個臂35與一個相對運動可以用于有效地提供在多個樣本上（這里：四個） 的磁性工作步驟。然而，如果樣本接收部分包括僅一個樣本接收區域33,本發明也是有利 的。接合元件35具有兩個相對側表面與小于側表面的一個前表面35"。磁體元件安裝為使 得，當臂已經與樣本接收部分32的接合區域20接合時，在圖3b中示出的第二位置處，每個 磁體元件都面向定位在樣本接收區域33中的一個接收器12。接合元件35的面側尤其具有 比前側35"大的用于布置更大磁體元件的表面。因此，施加到接收器12中的樣本的磁性效 果更有效。
[0116] 圖3c示出了實驗室裝置31'，其中接合元件35'具有安裝在臂35'的兩個側表面 上的八個磁體元件（未示出）。在第二位置（圖3d)處，一個臂35與一個相對運動可以用 于有效地提供在多個樣本（這里：八個）上的磁性工作步驟。
[0117] 圖3e示意性示出了在稱作樣本接收部分與接合元件的位置I -VI的六個不同相 對位置的根據圖3a和圖3b的磁性工具設備的樣本接收部分與接合元件的俯視圖。位置I 和II是接合元件35未相對于至少一個接合區域20布置以便利用磁場執行工作步驟的位 置，其相應地是根據本發明的"第一位置"。在位置I處，接合元件35不與樣本接收部分32 的接合區域20接合，而在位置II處，接合元件35至少部分地與接合區域20接合。優選地 并且通常地，在相對運動過程中接合元件到樣本接收部分的路徑是平行的。這里是此種情 形：在相對運動37過程中接合元件35到樣本接收部分32的路徑是平行的。
[0118] 在圖3e的位置III處，接合元件35至少部分地與接合區域20接合并且在第二位 置處布置為利用磁場執行工作步驟。特別地，在位置III處，例如永磁體的磁體元件36a面 向樣本接收區域33b，而在位置II處則不是此種情形。在磁體元件面向樣本接收區域（例 如在位置III-VI)的情形中，可以在布置在定位于樣本接收區域中的接收器中的具有磁性 材料的樣本之間執行磁性工作步驟，其中所述工作步驟可以優選地不施加在磁體元件不面 向樣本接收區域的位置處（例如，位置Π )，例如，因為此磁力對于執行磁性工作步驟來說 可能太小。因此，位置III是根據本發明的"第二位置"，對于位置IV、V和VI也是此種情 形。從作為第一位置的起始位置I開始，接合元件35的前表面35"不是朝向樣本接收區域 33b移動，而是朝向接合區域20移動。在第二位置II處，即在第一位置與第二位置之間，在 相對運動37過程中接合元件35至少部分地平行與樣本接收區域33b移動。這是根據本發 明的裝置的至少一個接合元件與樣本接收部分的相對運動的一般方面。通常地說，在相對 運動過程中至少一部分接合元件和至少一個樣本接收區域的"平行移動"優選地意味著垂 直于所述相對運動的水平平面中的至少一個直線L，跨越樣本接收區域并且還跨越接合元 件。
[0119] 位置VI是相對運動的目標位置或者結束位置，其中至少一個接合元件的最大數 量的磁體元件面向分配到相應磁體元件的相應的樣本接收區域。在實施方式中，接合元件 的每個磁體元件都面向樣本接收區域。在目標位置處，可以在每對磁體元件與分配到磁體 元件的樣本接收區域之間執行磁性工作步驟，例如在（36a ;33a)與（36b ;33b)對之間。
[0120] 圖3f示意性示出了在第一位置I'和第二位置II'處的樣本接收部分2""與接合 元件35""的俯視圖。在兩個位置處，接合元件至少部分地與接合區域20接合。在位置I' 處，磁體元件36""未面向指定的樣本接收區域33""并且未布置為執行磁性工作步驟，因為 該磁力對于執行磁性工作步驟來說可能太小。相比之下，在位置II'處，由于樣本12中的 磁性材料之間的磁性相互作用可能足夠強以影響磁性工作步驟，因此磁體元件36""面向指 定的樣本接收區域33""并且布置為執行磁性工作步驟。
[0121] 圖4a示出了處于第一位置的根據本發明的裝置的優選實施方式的樣本接收部分 2""與磁性工具設備4的俯視圖。樣本接收部分2""具有4*6 = 24 = N的數量N的樣本接 收區域3以便接收相同數量的樣本接收器12。樣本接收區域布置在6行R1到R6中，每行 都包括4個樣本接收區域。6行樣本接收區域通過五個中空空間20分離。在此情形中，中 空空間具有構造為以適合方式容納接合元件5的基本上長方體狀部分。這里三個中空空間 相應地形成接合區域。此外，五個中空空間20通過行的相鄰樣本接收區域之間的間隙空間 20'連接在一起。因此，五個中空空間形成連續中空空間。因此，還可以通過連接在一起的 幾個中空空間部分形成中空空間。
[0122] 磁性工具設備具有形成接合元件5的帶有三個臂5的臂部分4、5。在臂的數量是 接收區域的行數的一半的情況下，此布置是優選的，因為其需要較少的努力來提供與（相 對地）定位磁性工具設備。
[0123] 在圖4b中的第二位置處，每個接合元件5都相對于行的相鄰樣本區域3以最小距 離dl定位，并且相應地相對于樣本接收器12以最小距離d定位。這樣，通過使用短距離 d (或dl)使接合元件與流體樣本的非侵入性相互作用最大化。在根據本發明的裝置的當前 實施方式中，相互作用以磁場為基礎。
[0124] 圖5a示出了處于第二位置的圖4b的樣本接收部分2""與磁性工具設備4的俯視 圖。可以通過樣本接收設備提供樣本接收部分2""。進一步示出的是N1 = N= 24數量的 永磁體，其連接到接合元件，即磁性工具設備4的臂5。永磁體布置為使得存在布置在臂5 的相對側面上的N2數量的對21、22的永磁體。優選地，永磁體對隔開與一行的相鄰樣本接 收區域3的堅直中心線的距離相應的距離。這里，對于全部永磁體對來說此距離是相等的。
[0125] 示出的全部永磁體都具有如由指示單個永磁體的磁場的主軸的箭頭S-N指示的 在相同方向上的極性。除了其它以外，這具有磁體對的磁體不自身吸引的優點，這是用于在 接合元件處的磁體連接的另一個支撐與穩定。然而，還可能以不同定向的另一種模式布置 永磁體。永磁體21或22具有板狀形狀，優選地基本上是長方體狀，或圓柱體狀，其中磁極 垂直于板的主表面定向。永磁體的直徑可以根據磁體的長度改變。此直徑可以是小于樣本 接收區域的直徑，其可以是30mm并且可以大于1mm。
[0126] 圖5b示出了磁性工具設備4的接合元件（臂）5如何相對于樣本接收部分2""的 高度優選地布置。一個樣本接收器12相應地布置在作為樣本接收設備2中的中空空間的樣 本接收部分3中。優選地，在第二位置中，接合元件布置為使得它們至少在例如樣本管12的 樣本接收器的下半部處相對。優選地，永磁體布置為使得它們將足夠的磁力施加到液體樣 本中的磁性材料，這允許通過將磁性材料集中在面向永磁體的樣本接收器12的內側處而 將磁性材料從樣本液體中可靠地分離。樣本接收器與磁體的水平橫向布置具有下述優點： 與現有技術的使磁體定位在接收器下方的布置相比，可以實現在接收器的側壁的內側上的 磁性材料的更加2維的分布。此二維分布使得例如利用乙醇更容易清洗磁性材料，以及在 此后干燥它們。
[0127] 優選地，還可以沿著臂部分4堅直地移動臂5。這樣，可以將例如磁場的非侵入相 互作用引導到樣本接收器的不同位置或高度，從而更加有效地施加相互作用。特別地，可 以從溶液更加完全地收集磁性材料。通常地說，在接合元件構造為沿著垂直于相對運動的 平面的方向或者與相對運動的平面成角度的方向可移動的情況下，提供利用具有接合元件 并且具有磁體元件的工具部分將磁性材料從流體樣本分離的以下方法步驟，這對于具有相 對大的長度的樣本接收器尤其有用：i)將磁體元件定位在樣本接收器的上邊界處；ii)將 磁體元件向下移動到接收器的底部以便收集沿著接收器中的樣本的高度散布的磁性材料； iii)再次向回驅動，以便從磁性材料清洗接收器的底部。
[0128] 圖5c的構造提供了使用并排或者如示出的布置在彼此頂部上的至少兩個磁體元 件或永磁體22a、22b。此構造還提供了可以將例如磁場的非侵入相互作用引導到樣本接收 器的不同位置或高度，從而更加有效地施加相互作用。特別地，可以從溶液更加完全地收集 磁性材料。
[0129] 圖5d示出了根據本發明的樣本接收設備的實施方式的側視圖。樣本接收部分是 裝置的部分，其提供了用于布置樣本接收器12的空間，此空間稱為樣本接收區域3。因此， 作為尤其是裝置的可移除部分的裝置的一部分的樣本接收設備，提供了樣本接收部分2""。 樣本接收部分包括上部區域A、中間區域B和下部區域或底部區域C。所述區域是樣本接收 部分2""的長方體狀部分，其沿著堅直方向Z堆疊在彼此頂部上。如可以在圖5f中看到的， 樣本接收部分的中間區域B可以被用于提供接合區域，以使至少一個接合元件5僅與中間 區域中的至少一個接合區域接合。此構造的優點在于對于例如熱轉移部分或熱傳遞設備的 裝置的其它設備來說底部區域C是可進入的，以便控制至少一個樣本接收設備和/或樣本 接收器和/或樣本的加熱。此外，對于例如流體轉移設備的其它設備而言上部區域是可進 入的，以通過布置在樣本接收部分中的樣本接收器的上部開口轉移流體樣本。這樣，裝置的 可獲得空間被有效地使用。
[0130] 圖6示出了示出為處于第一位置的樣本接收部分2"和磁性工具設備4"的優選構 造。相應的裝置根據圖la中示出的第一優選實施方式構造。樣本接收部分2"構造為由溫 控管2形成。溫控管2具有由金屬制成的底板2a與包括24個樣本接收區域3"的塊部分 2b。通過金屬制成的細長長方體3"'提供了樣本接收區域3"，其沿著它們的長軸堅直直立 地定向并且焊接到底板2a。底板2a的主表面限定平行于笛卡爾坐標系統的水平x-y平面 的平面，相對運動7沿著所述平面發生。對于為生物或生化樣本設定期望的溫度來說恒溫 管是有用的，其可以提供例如要求用于PCR(聚合酶鏈反應）的適當的反應溫度，或者用于 活體細胞的適當培養溫度。珀耳帖元件與溫度傳感器可以附接到基板2a，例如以便通過電 閉合回路控制溫度。
[0131] 每個樣本接收區域3"都是長方體3"'中的用于接收樣本接收器（未示出）的凹 槽。凹槽和接收器的形狀調節為使得50%與100%之間的可能大比例的樣本接收器的外壁 被凹槽的內部接觸。由此，接收器與恒溫管之間的熱聯接更加有效。
[0132] 圖6中的工具部分4"包括兩個載體桿4a和4b，兩個載體桿4a和4b隔開并且平 行地安裝并且形成基部元件，其承載作為用于與此處是中空空間20的三個接合區域20接 合的接合元件5"的三個臂5"。八個圓盤狀永磁體21、22成對安裝在臂5"的相對面側上， 以便在第二位置中每個都面向一個樣本接收器。工具部分4"相對于靜止樣本接收部分2" 的移動由包括兩個引導桿26、27的引導設備25引導，兩個引導桿26、27平行于相對運動7 的方向布置并且支撐在插口 28上，靜止地安裝到基部或支撐件。磁性工具部分4"包括具 有容納引導桿的圓柱狀引導孔的互補軸承部件4c，以便允許工具部分沿著方向7的可能摩 擦減小的滑動。
[0133] 圖7a示出了在第一位置的根據第一優選實施方式的實驗室裝置200的立體圖。實 驗室裝置與圖4a、圖4b、圖5a、圖6中的裝置的構造相應。該裝置可以是自動移液裝置并且 可以是自動工作站的一部分。自動裝置或工作站具有在樣本溶液中執行磁性材料的磁性分 離步驟的另外功能。該裝置具有樣本接收設備202,其類似于圖2中的樣本接收設備2形 成，并且其是恒溫管202,其具有5個中空空間20,其中三個中空空間20構造為通過臂部分 204的臂205接合，由此形成接合區域。
[0134] 用作基部元件的磁性工具設備204具有載體板204'，三個臂205自支撐并且從基 部元件204'的側面橫向且水平延伸地安裝在磁性工具設備204上。磁性工具設備204構 造為形成臂部分205,這里包括三個臂205。這里，臂部分構造為使得接合元件，即臂205,不 具有連續地直的形狀。更確切地說，接合元件205具有直的安裝部分205a，其平行磁性工具 設備204的移動的方向207對準并且其安裝到基板204。接合元件205還具有一體地連接 到部分205a并且與方向207成0°〈 α〈 = 90°的角度對準的略微成角度部分205b。接合 元件205還具有一體地連接到部分205b并且平行于方向207對準的直的接合部分205c。 第一臂與第三臂的安裝部分205a之間的最小距離小于第一臂與第三臂的接合部分205c之 間的最小距離。因此，例如當與圖6中的臂部分4"進行比較時，臂部分205更緊湊。這使 得更容易將安裝部分205a以及磁性工具設備的基板204存放在裝置200中。
[0135] 總共設有24個鐵磁體222,其中八個磁體222布置在一個接合元件205處，使得在 第二位置處一個磁體面向一個樣本接收區域203。圖7a示出了從裝置的上后側的裝置的立 體圖，這意味著前側F在圖7a的背景中。圖7a還示出了相對于恒溫管202移動磁性工具 設備204的機構，恒溫管在稱作TMX位置（熱混合位置）的目標位置處是靜止的。可以在 不移動保持樣本接收器的恒溫管的情況下使用磁性工具設備204。與此同時，可以通過與圖 2中示出的類似的可以布置在恒溫管202上方的兩個移液工具231、232中的一個傳送液體 樣本。永磁體222具有10mm的直徑以及2mm的厚度（或者相對于磁極的"高度"）。如果 在樣本接收區域203中的兩相鄰行樣本接收器與圖5a中示出的類似，則每個臂205的磁體 都提供與樣本中的磁性材料的磁性相互作用。
[0136] 安裝板204安裝在線性引導設備的滑板元件204c上，并且滑板元件可以沿著平行 于方向207布置的線性引導設備的線性軌道元件225滑動。步進電機227連接到用作聯接 設備的、可以通過臂沿著方向207移動磁性工具設備204的皮帶傳動226。移動的方向207 平行于作為水平平面的支撐板209的主平面。設置電子控制與供給設備，以便控制步進電 機驅動227的動作并且提供電源。電子控制設備228經由CAN數據母線連接到裝置的中心 電子控制設備。電子控制設備228,步進電機驅動器227以及在第一位置（停放位置）具有 臂205的安裝部分205a的基板204布置在裝置的后部空間中并且對于使用者來說不可見。 恒溫管202在后面側202a上具有開口 202b，以便允許接合元件205與恒溫管202中的相應 接合區域接合。在第一位置處，暴露到環境的接合元件205的部分通過覆蓋件229覆蓋。
[0137] 圖7b示出了處于第二位置的圖7a的實驗室裝置200的立體圖。
[0138] 圖8示意性示出了處于第一位置與第二位置之間的中間位置的根據本發明的裝 置的第二優選實施方式的實驗室裝置300的立體圖。裝置300與裝置200類似并且用于移 液樣本液體、傳送樣本液體并且執行磁性分離的相同目的。這里，具有三個臂305的磁性工 具設備304不可移除地安裝到基板333并且因此固定地布置在裝置300中。設置通過夾緊 元件330a、330b保持夾緊工具330的傳送與提升設備，以便在第一位置與第二位置之間相 應地傳送樣本反應部分或者傳送作為沒有溫度設備的恒溫管的樣本接收設備302,在第一 位置處樣本反應設備302布置在用作熱傳遞設備的裝置300的基部的溫度板308上，在第 二位置處樣本反應設備302布置在溫度板309上并且臂305與樣本反應部分中的接合區域 接合。
[0139] 在溫度板308下方，珀耳帖元件與溫度傳感器（未示出）附接到相應的溫度板，以 便通過電子閉合回路控制溫度。為了控制恒溫管302的溫度，在第一位置處恒溫管302將 與溫度板308熱接觸。
[0140] 在恒溫管302的任何位置處，一個移液工具331可以用于將液體樣本傳送到一個 樣本接收器12中（或者將樣本從接收器移除）。為此目的，將夾緊工具330從傳送與提升 設備移除并且由移液工具331替換。
[0141] 圖9示意性示出了作為可編程、自動工作站400的實驗室裝置400的立體圖。裝 置400包括圖7a、圖7b中示出的裝置200的全部部件。作為另選（未示出），還可能將圖 8中示出的裝置300的部件包含在裝置400中。裝置400具有帶有基板433 (等同于圖7a、 圖7b中的基板233)的基部以及圍住裝置的內部的殼體（未示出）。內部包括前隔室（在 前面"F"）以及后隔室（在后面"B"）。前隔室是用于在樣本上工作的裝置的工作區域。 工作區域包括傳送與提升設備450以及用于執行工作步驟的多個站，即TMX位置471的站 (在下面也稱作站"A1"），所述多個站保持具有樣本接收器12的樣本接收部分、容納通過 1000 μ 1移液末端填充的掛架的存儲站（"A2")，容納通過50 μ 1移液末端填充的掛架的存 儲站474 ( "Β2"），具有試劑保持件的站473 ( "ΒΓ )，具有樣本管保持件的站475 ( "C1"）， 具有用于洗脫接收器的保持件的站476 ("C2"）以及容納兩個移液工具231和232的站477 以及保持用于廢料的容器的站478。
[0142] 在圖9中，傳送與提升設備450包括用于沿著三個軸x、y、z引導工具安裝頭部454 的運動的幾個軌道451、452、453。引導件455在通過后面板461與裝置400的前隔室分開 的后隔室460的閉合內部上方延伸。后面板461將前隔室（工作區域）與后隔室461分開。 后隔室通過被覆蓋件229 (同樣參照圖7a、圖7b ;這里未示出后面板461)覆蓋的后面板的 開口連接到前隔室。開口允許磁性工具設備204沿著y方向207移動通過后面板461。此 布置提供了樣本區域可以保持與包括步進電機227、電控制器與供給設備228和其它部件 的"機器室"（即后隔室460)隔離的優點。如果需要的話，可以通過移除殼體的后壁462容 易地維修此機器室。通過此種方式，在維修過程中將不會污染裝置的工作區域。此外，后面 板461用作光學覆蓋板，這防止使用者與此裝置的工作分心。
[0143] 特別地，實驗室裝置200、300和400具有以下優點：移液程序可以容易編程與自動 地執行的，或者如果期望的話，可以由用戶限定。此外，可以在包含例如磁珠的磁性材料的 樣本上執行磁性分離。要求磁性分離的典型應用還可以要求通常地以例如3-4個周期的周 期重復的以下步驟：i)配量樣本液體；ii)將磁性顆粒與樣本液體混合；iii)在一個或多 個步驟中控制樣本的溫度；iv)執行磁性分離。本發明，尤其是裝置200和400,提供了可以 在裝置中的樣本接收器的一個單個位置處（其是TMX-位置）執行所述步驟i)到iv)的全 部的優點。由于在TMX位置處可獲得所需的全部部分，因此無需交換任何工具模塊。這在 此應用中節約了大量時間，此過程是更加持續與可重復的，并且用于使運行期望應用的裝 置程序化的努力可以保持相對低。
[0144] 在圖6、圖7a、圖7b和圖8中，在第二位置中，臂元件（5" ；205 ;305)的底面與樣 本接收設備（2" ；202;302)的底板（2a)的頂面之間的距離約為2mm，其中底板的高度約為 5_。這意味著,在第一位置處，在與接合區域接合的部分臂元件的下方的空的空間的高度 hes約為hes = 7_。用于在至少一種流體樣本上執行磁性工作步驟的實例：
[0145] 參照圖7a、圖7b、和圖9、圖10a、圖10b、圖10c和圖10d的裝置200、400說明下面 的實例。
[0146] 例如，根據本發明的裝置與方法可以用于通過使用磁性分離將RNA和DNA的片段 從血液或血清中分離，其首先利用RNA與DNA到磁珠的吸附，并且，其次利用磁性分離以將 珠子（具有RNA/DNA)與溶液分離。參照圖10a到圖10d，其示出了具有臂205的磁性工具 設備204相對于樣本管在樣本接收部分202'（未示出）中的不同位置，這通過靜止地保持 在TMX位置471 (圖9)處的靜止樣本接收設備（未示出）提供。圖10a、圖10b、圖10c和 圖10d各自都示出了裝置200(圖7a、圖7b)以及不同布置的相應裝置400(圖9)的相同部 件。
[0147] 圖10a示出了位于第一位置的實驗室裝置，移液管工具231位于上部位置。圖10b 示出了位于第二位置的實驗室裝置，移液管工具231位于上部位置。圖10c示出了位于第 二位置的實驗室裝置，移液管工具231位于上部位置。圖10d示出了位于第一位置的圖9 的實驗室裝置，移液管工具231位于上部位置。
[0148] 大體上可以在US6, 605, 213B1中找到關于執行基于核酸的測定法的信息。下面 是執行核酸為基礎的測定描述，即通過利用根據本發明的裝置與方法將病毒DNA或RNA從 諸如血清或血漿的細胞自由本體流體隔離。可以使用商業套件，其提供用于隔離樣本血清 或血楽的試劑與磁珠，例如來自德國Macherey-Nagel GmbH&Co.KG的Nucle〇Mag"96病 毒-組織或-血液套件。
[0149] 為了使基因組DNA(gDNA)與血液樣本分離，執行以下步驟：
[0150] 首先，必須通過用戶利用要求的附件加載裝置400的工作區域（參照圖9與圖9 的描述）：站471(A1，TMX位置）加載有包括24個樣本接收器12以便執行反應的掛架。站 472 (A2)和站474 (B2)相應地加載有具有96移液末端的機架。站473 (B1)加載有保持來自 套件的試劑的掛架，其要求用于執行磁性分離，例如NucleoMag? B-珠子、裂解液、結合 緩沖液、洗滌液、蛋白酶K、洗脫緩沖液。站475(C1)加載有具有24樣本管的機架，每個樣本 管都含有待單獨地分析與處理的不同的血液樣本。站476 (C2)包含具有用于接收洗脫液的 24管子的機架。
[0151] 可以利用存儲在裝置400的可編程電子控制設備中或者可以例如利用裝置400的 用戶接口通過用戶可編程的任何程序全自動地或半自動地執行下面的步驟。然而，工作步 驟還可以是至少部分地用戶控制的。
[0152] 其次，將血液樣本從站C1傳送到A1 (利用新的移液末端從位置A2或B2逐個傳 送），從一個樣本管到位置A1處的相關樣本接收器12。為此目的，裝置在圖10a的"第一位 置"（這里：磁性工具設備204的開始位置）開始操作，并且在圖10d中的位置釋放（或者 吸入）液體樣本。
[0153] 第三，血液細胞通過裂解的步驟破壞。因此，裂解緩沖液通過從B1傳送到A1增加 到樣本接收器12。然后，蛋白酶K溶液通過從B1傳送到A1增加到樣本接收器12并且在 TMX站A1處將在接收器12中的樣本以1200rpm混合10分鐘。
[0154] 第四，來自溶液的核酸分子（gDNA)結合到磁珠。因此，結合緩沖液通過從B1傳送 到A1增加到樣本接收器12。然后，磁珠通過從B1傳送到A1增加到樣本接收器12,并且在 TMX站A1處將在接收器12中的液體樣本以900rpm混合5分鐘。TMX站包括用于使具有溫 度板239的保持框架與樣本接收部分202 (圖7a的具有樣本接收器12的恒溫管）在大體 水平平面中振蕩的部件。然后，通過朝向承載管子的樣本接收部分202'移動磁性工具設備 204 (為了簡化的目的，僅示出管子），裝置400達到第二位置（圖10b)，使得移動207致使 三個接合元件205與三個接合區域接合，同時相對于樣本接收區域203與樣本接收器12平 行地移動。在第二位置處，臂205的磁體222定位為使得它們相應地面向樣本管12的最低 部分。這確保通過重力收集在樣本接收器底部處的珠子被有效地吸引到面向磁體的樣本接 收器12的側面。由于根據本發明的裝置的構造，磁性分離的步驟是高度有效的。這樣，可 以在不移除磁珠的情況下安全地執行清洗樣本接收器內部（由此清洗與核酸接合的珠子） 的以下步驟。執行磁性分離2分鐘。在磁性分離過程中臂205相對于樣本接收部分不移動。 然而，還可能并且優選的是提供在磁性分離過程中用于移動磁工具設備的部件。然后，經由 流體轉移設備（圖l〇c)將上清液從樣本接收器12移除并且投入到廢物容器中。然后，通 過將磁性工具設備204從設計為承載管子（為了簡化起見僅示出了管子）的樣本接收部分 202'移出而將裝置400帶回到第一位置（圖10a)，使得移動207致使接合元件205從接合 區域收回。
[0155] 第五，執行結合核酸的清洗珠子的三個步驟。清洗緩沖液經由流體轉移設備從B1 移動到A1 (圖10d)。珠子和清洗緩沖液的混合在A1處以1200rpm施加2分鐘（圖10a)。 磁性工具設備移動到第二位置處以保持磁珠（圖l〇b)。執行磁性分離2分鐘（圖10b)。將 上清液從樣本接收器12 (圖10c)移除。磁性工具設備移除到第一位置（圖10a)。利用新 的清洗緩沖液，重復清洗另外兩次。
[0156] 第六，通過在A1 (圖10a)的等待和/或受控的加熱干燥具有核酸的磁珠。
[0157] 第七，通過洗脫的步驟收獲核酸。洗脫提供了將洗脫緩沖液從B1轉移到A1 (圖 l〇d)，以便以1200rpm混合洗脫緩沖液中的珠子10分鐘，同時施加熱量，由此將核酸從珠子 移除；磁性地保持珠子（圖10b) 2分鐘；利用核酸將上清液從樣本接收器12移除并且將它 們轉移到站C2處的洗脫管。來自血液的凈化的基因組DNA可以直接地用于下游應用。
【權利要求】
1. 一種用于利用磁場在至少一個樣本接收器（12)中的至少一種流體樣本上執行工作 步驟的實驗室裝置（1 ;Γ ;31 ;31' ；100 ;101 ;200 ;300 ;400)，其包括： -至少一個樣本接收設備（2 ;102 ;2' ；102 ;202 ;302)，其具有至少一個樣本接收部分 (2" ;2"" ;32 ;32' ；202'），其中所述樣本接收部分具有至少一個樣本接收區域（3 ;103 ;3' ； 3";33 ;33' ；33"";103 ;203 ;303)以及至少一個接合區域（20)，由此這些區域沿著水平平面 并排地布置，并且所述樣本接收區域構造為容納樣本接收器， -至少一個磁性工具設備（4 ;104 ;4' ；4" ；34 ;34' ；104 ;204 ;304)，其包括用于與所述 至少一個接合區域（20)接合的至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5";35 ;35' ；105 ;205 ;305)， -其中，所述至少一個樣本接收部分（2"；2"";32;32' ；202'）以及所述至少一個接合 元件布置為相對于彼此在至少第一位置與第二位置之間可移動，以便沿著所述水平平面執 行相對運動，使得在所述相對運動過程中，所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5";35 ;35' ； 105 ;205 ;305)與所述至少一個樣本接收區域（3 ;103 ;3' ；3";33 ;33' ；33"";103 ;203 ;303) 至少部分地相對于彼此平行地移動， -其中，在所述第一位置處，所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5";35 ;35' ；105 ;205 ; 305)不是相對于所述至少一個接合區域（20)布置，以便利用磁場執行工作步驟，以及 -在所述第二位置處，所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5"；35 ;35' ；105 ;205 ;305) 至少部分地與所述至少一個接合區域（20)接合并且布置為在所述第二位置處利用磁場執 行工作步驟。
2. 根據權利要求1所述的實驗室裝置，其中，在所述第一位置處，所述至少一個接合元 件（5 ;105 ;5' ；5" ；35 ;35' ；105 ;205 ;305)不與所述至少一個接合區域（20)接合，并且在 所述第二位置處，所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5";35 ;35' ；105 ;205 ;305)至少部分 地與所述至少一個接合區域（20)接合。
3. 根據權利要求1或2所述的實驗室裝置，其還包括基部（9，109,9'，209, 309)，并且 其中，在相對運動過程中所述至少一個樣本接收部分（2";32 ;32' ；202'）相對于所述基部 (9,109,9'，209, 309)是靜止的，同時所述至少一個接合元件相對于所述基部可移動，以便 執行所述相對運動。
4. 根據權利要求1或2所述的實驗室裝置，其還包括基部（9，109,9'，209, 309)，并且 其中，所述至少一個樣本接收部分（2"；2""；32;32' ；202'）相對于所述基部（9，109,9'， 209, 309)可移動，以便執行所述相對運動，同時在所述相對運動過程中所述至少一個接合 元件相對于所述基部是靜止的。
5. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述裝置包括用于將至少一 個樣本接收器保持在所述樣本接收部分中的保持部件。
6. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述樣本接收部分具有沿著 所述水平平面并排布置的至少兩個樣本接收區域，其中所述至少一個接合區域（20)布置 在所述至少兩個樣本接收區域之間。
7. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述樣本接收部分具有以Nb 平行行布置的Na樣本接收區域，并且其中，所述磁性工具設備具有構造為在所述第二位置 處與所述Na行附近的至少N d接合區域接合的N。接合元件的N。接合元件，由此Nb、N。和Nd 都是大于或等于1的自然數，并且Na是大于或等于2的自然數。
8. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述磁性工具設備具有帶有 一個或多個突出臂元件的臂部分，其中每個突出臂元件都形成至少一個接合元件。
9. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述磁性工具設備具有至少 部分地布置在所述接合元件的側表面處的至少一個磁體元件，使得所述至少一個磁體元件 面向所述至少一個樣本接收區域并且當所述至少一個接合元件布置在所述第二位置時將 磁力施加于所述至少一個樣本接收器中的所述流體樣本中的磁性材料。
10. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述樣本接收部分具有上 部區域、中間區域以及底部區域，由此所述磁性工具設備可布置為使得，在所述相對運動過 程中，所述至少一個接合元件與所述中間區域接合而不與所述上部區域或所述底部區域接 合。
11. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其包括基部（9,109,9'，209,309) 并且在熱交換設備設置在所述裝置處的情況下，其可布置在所述基部上并且包括熱傳遞部 分。
12. 根據權利要求10以及上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述裝置 包括含有至少一個流體轉移設備的樣本傳送設備，在所述第二位置處，所述至少一個流體 轉移設備至少部分地可布置在所述上部區域中。
13. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述裝置包括基部（9,109， 9'，209, 309)，并且其中樣本混合設備設置在所述裝置處，所述樣本混合設備可支撐在所述 基部上并且至少部分地可布置在所述樣本接收部分下方。
14. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述裝置具有引導設備，所 述引導設備構造為至少在所述第一位置與所述第二位置之間引導所述至少一個樣本接收 部分與所述至少一個接合元件的相對運動。
15. 根據上述權利要求中任一項所述的實驗室裝置，其中，所述磁性工具設備構造為使 得所述接合元件或所述接合元件的一部分還可以沿著垂直于所述水平平面的方向移動。
16. -種樣本接收設備（2 ;102 ;2' ；102 ;202 ;302)，所述樣本接收設備可在目標位置 處布置在根據權利要求1至15中任一項所述的實驗室裝置（1 ;Γ ;31 ;31' ；100 ;101 ;200 ; 300 ;400)處并且能夠將其從所述實驗室裝置移除，并且如果將所述樣本接收設備布置在 所述目標位置處，則其適于提供所述實驗室裝置的所述樣本接收部分（2";2"";32;32' ； 202'），使得所述樣本接收設備提供至少一個樣本接收區域（3 ;103 ;3' ；3"；33 ;33' ；33""； 103 ;203 ;303)和適于與所述實驗室裝置的至少一個接合元件接合的至少一個接收區域 (20)，由此這些區域沿著水平平面并排布置，并且所述樣本接收區域構造為接收樣本接收 器。
17. 根據權利要求16所述的樣本接收設備，包括底板，所述底板構造為是熱傳遞部分、 能夠至少沿著堅直方向轉移熱量。
18. -種磁性工具設備，尤其是根據權利要求1-15所述的實驗室裝置（1 ;Γ ;31 ;31' ； 100 ;101 ;200 ;300 ;400)的磁性工具設備（4 ;104 ;4' ；4"；34 ;34' ；104 ;204 ;304)，所述磁 性工具設備包括至少一個可移動接合元件（5 ;105 ;5' ；5" ；35 ;35' ；35"" ；105 ;205 ;305)， 其構造為執行相對于樣本接收部分，尤其是根據權利要求1-14中任一項所述的實驗室裝 置（1 ;1' ；31 ;31' ；100 ;101 ;200 ;300 ;400)的樣本接收部分（2" ；2"" ；32 ;32' ；202'）的 移動，所述樣本接收部分提供了至少一個樣本接收區域（3 ;103 ;3' ；3";33 ;33' ；33"";103 ; 203 ;303)以及至少一個接合區域（20)，由此這些區域沿著水平平面并排地布置，并且所述 樣本接收區域構造為容納樣本接收器，使得在相對運動過程中，所述至少一個接合元件（5 ; 105 ;5' ；5" ；35 ;35' ；35"" ；105 ;205 ;305)和所述至少一個樣本接收區域（3 ;103 ;3' ；3" ； 33 ;33' ；33""；103 ;203 ;303)至少部分地相對于彼此平行地移動， 并且其中，所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5";35 ;35' ；105 ;205 ;305)構造為與所 述至少一個接合區域（2〇)接合， 其中，在所述第一位置處，所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5"；35 ;35' ；35""；105 ; 205 ;305)不是相對于所述至少一個接合區域（20)布置，以便利用磁場執行工作步驟，以及 在所述第二位置處，所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5"；35 ;35' ；35""；105 ;205 ; 305)至少部分地與所述至少一個接合區域（20)接合并且在所述第二位置處布置為利用磁 場執行工作步驟。
19. 根據權利要求18所述的磁性工具設備，其包括具有臂基部與至少一個臂元件的臂 部分，所述臂元件形成所述至少一個接合元件（5 ;105 ;5' ；5";35 ;35' ；35"";105 ;205 ;305) 并且沿著水平方向從所述臂基部橫向地突出。
20. 根據權利要求19所述的磁性工具設備，其中，所述臂部分具有三個臂元件。
21. 根據權利要求18、19或20所述磁性工具設備，其包括至少一個接合元件支撐在其 上的支撐基部，并且其包括用于執行所述至少一個接合元件相對于所述樣本接收部分的相 對運動的傳送設備。
22. -種自動工作站，其相應地包括根據權利要求1到15所述的實驗室裝置，和/或根 據權利要求15或16所述的樣本接收設備，和/或根據權利要求18到21所述的磁性工具 設備。
23. -種利用磁場，尤其是利用根據權利要求1到15所述的實驗室裝置或者根據權利 要求18到21所述的磁性工具設備，在至少一種流體樣本上執行工作步驟的方法，所述方法 包括至少以下步驟： 將包含流體樣本的至少一個接收器布置在樣本接收部分的至少一個樣本接收區域中， 其中所述至少一個樣本接收區域與所述樣本接收部分的至少一個接合區域沿著水平平面 并排地布置； 提供包括至少一個接合元件的所述磁性工具設備； 將所述至少一個接合元件相對于所述至少一個接合區域沿著所述水平平面從第一位 置移動到第二位置； 至少在所述第二位置處將所述至少一個接合元件至少部分地與所述至少一個接合區 域接合，以便在所述第二位置處利用磁場執行工作步驟，尤其使得所述至少一個樣本接收 區域面向所述至少一個接合元件的側表面； 在所述第二位置處通過施加磁場在所述至少一種流體樣本上執行所述工作步驟。
【文檔編號】G01N35/00GK104094123SQ201380005707
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月17日 優先權日:2012年1月17日
【發明者】哈拉爾德·安德魯萊特, 曼弗雷德·埃伯斯, 赫爾穆特·克諾費, 延斯·彼得·克羅格, 朱迪思·盧克 申請人:埃佩多夫股份公司