本发明一般涉及诸如聚合酶链式反应和/或dna测序之类的用于中射流和/或微射流工艺的装置和方法。更具体地，本发明涉及应用中射流和/或微射流执行生物分子工艺、测定及工作流的装置和方法，用以进行所述生物分子工艺、测定及工作流涉及如：核酸提取、pcr、为隔离、分离和检测包括核酸和蛋白质在内的生物分子而进行的生物学样本制备、dna测序、qpcr、免疫测定、细胞的前处理和基因操作，以及免疫疗法。
聚合酶链式反应(pcr)鉴别并复制脱氧核糖核酸(dna)链并应用于现代基因分析技术中。pcr的原理是利用酶促聚合酶进行dna链的体外增殖。
pcr中，dna链的复制按三个基本步骤进行。第一步，原始双链dna分裂成两条dna单链，此过程被称为“变性”或“融解”。第二步，引物贴附于所述dna单链的限定位点上。第三步，从所述引物开始，聚合酶贴附于所述单链dna并形成一条互补的dna链，从而形成所述原始双链dna的相同(或几乎相同)的拷贝。接着重复该过程多次，使得相同dna链的数量实现指数式增长。然后可分析所得的dna库。
pcr通常是在称为热循环仪的装置中进行。具体地，小塑料管含有所述dna样本，连同溶于某一合适缓冲液中的所述引物和聚合酶分子，通过上述pcr相，热循环仪反复对所述管进行热循环，例如，一般应用中，采用15至25次循环。
发明概述
本发明的发明人利用连续流pcr和dna测序等用于中射流和/或微射流工艺的已知方法和装置识别到若干问题。利用仪器及其随赠的一次性定制分析盒，这些问题之中的一个或多个问题可在多阶段流体自动化操作和处理中用装置解决。所述分析盒包括一条或多条内置流路，通过运用多种不同的实验室技术，可使流体或试剂从一个处理阶段流到下一阶段，而无需使用者人工操作，也无污染风险。所述仪器包括若干机械部件，其作用于所述一次性分析盒的不同部分以完成使用者期望的处理阶段。
一种此类一次性分析盒包括第一弹性膜的各部分，这些部分邻接或邻近于第二弹性膜的各部分，且所述第一弹性膜和第二弹性膜的这些部分可被流体逐步推开以形成流体通道，所述通道不存在或仅存在极小死体积。所述第一弹性膜和第二弹性膜之这些“通道形成”部分外切于所述第一弹性膜的封闭部分，所述封闭部分固定贴附于所述第二弹性膜的对应封闭部分。在其他实施例中，可应用单一弹性膜。
生物分子测定和工作流可能需要对样本和试剂进行复杂操作。通过自动化和集成而简化这些复杂的操作，让使用者获益。自动化和集成化让各过程更有效率、更稳健、更易重复、更易于使用和更有成本效益。
因此，本发明介绍了一种集成以下功能的系统，实现大量潜在的工作流和测定，包括但不限于：抽气和阀控工作流；大容量范围的干湿试剂的综合贮存和释放；试剂盒样本的精密温控；反应物、中间体、反应产物及生物分子经由磁性、顺磁性、非磁性微珠和包被膜或底物的固相分离；以及用于检测反应和中间体的光学手段。结果，这样一种自动化系统有能力将每一个上述示例性工作流与相关的功能联系在一起。作为组合式构件将功能联系在一起，，使工作流的快速部署成为可能，所述工作流自简单的加料混合始，跨至复杂的样本反馈系统，其中包括通过每个上述构件的多次连续循环处理样本。
附加特征的描述见本文，且通过以下“具体实施方式”和“附图”阐明。
附图说明
图1描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图2a描述的是本发明的一个实施例的沟槽的横截面图。
图2b描述的是本发明的一个实施例的沟槽的横截面图。
图2c描述的是本发明的一个实施例的沟槽的横截面图。
图3a示出的是本发明的一个实施例的等距视图。
图3b示出的是本发明的一个实施例的仰视图。
图4a示出的是本发明的一个实施例的等距视图。
图4b示出的是本发明的一个实施例的仰视图。
图5描述的是本发明的一个实施例的沟槽的边缘的不同视图。
图6描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图7示出本发明的在一个实施例中一种热塑性封闭板的图片。
图8描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图9a描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图9b描述的是本发明的一个实施例的沟槽的横截面图。
图9c描述的是本发明的一个实施例的各腔室的俯视图。
图9d描述的是本发明的一个实施例的槽组件的一个横截面图。
图10a描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图10b描述的是本发明的一个实施例的沟槽的横截面图。
图10c描述的是本发明的一个实施例的各腔室的俯视图。
图10d描述的是本发明的一个实施例的槽组件的一个横截面图。
图11a描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图11b描述的是本发明的一个实施例的沟槽的横截面图。
图11c描述的是本发明的一个实施例的各腔室的俯视图。
图12a描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图12b描述的是本发明的一个实施例的沟槽的横截面图。
图12c描述的是本发明的一个实施例的各腔室的俯视图。
图13描述的是本发明的一个实施例的横截面图。
图14描述的是本发明的一个实施例的流路的横截面图。
图15描述的是本发明的一个实施例的流路的横截面图。
图16示出的是本发明的一个实施例的组装件的等距分解图。
图17示出的是本发明的一个实施例的组装件的等距分解图。
图18a示出的是本发明的一个实施例的组装件的横截面分解图。
图18b示出的是本发明的一个实施例的横截面组装图。
图19示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图20a示出的是本发明的一个实施例的所述膜流路的横截面图。
图20b示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图21示出的是本发明的一个实施例的流路的横截面图。
图22a示出的是本发明的一个实施例的加热块的照片。
图22b示出的是本发明的一个实施例的加热块的示意图。
图22c示出的是本发明的一个实施例的加热块的示意图。
图23a示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图23b示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图23c示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图24a示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图24b示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图25a示出的是本发明的一个实施例的所述弹性膜的侧面图。
图25b示出的是本发明的一个实施例的所述弹性膜的侧面图。
图26a示出的是本发明的一个实施例的所述膜的混合腔室的照片。
图26b示出的是本发明的一个实施例的所述膜的混合腔室的照片。
图26c示出的是本发明的一个实施例的所述膜的混合腔室的照片。
图26d示出的是本发明的一个实施例的所述膜的混合腔室的照片。
图27a示出的是本发明的一个实施例的弹性膜的横截面图。
图27b示出的是本发明的一个实施例的弹性膜的横截面图。
图27c示出的是本发明的一个实施例的弹性膜的横截面图。
图28a示出的是本发明的一个实施例的弹性膜的横截面图。
图28b示出的是本发明的一个实施例的弹性膜的横截面图。
图29描述的是本发明的各个混合腔室几何外形实施例的流路分布。
图30a示出的是本发明的一个实施例的流路的横截面图。
图30b示出的是本发明的一个实施例的流路的横截面图。
图30c描述的是本发明的一个实施例的流路的示意图。
图30d描述的是本发明的一个实施例的流路的示意图。
图30e描述的是本发明的一个实施例的含有混合微珠的混合腔室的示意图。
图31示出的是本发明的混合腔室实施例的照片。
图32a示出的是本发明的一个实施例的弹性膜的视图。
图32b示出的是本发明的一个实施例的具有弹性膜片的弹性膜的视图。
图32c示出的是本发明的一个实施例的横截面图。
图33a示出的是本发明的一个实施例的照片。
图33b示出的是本发明的一个实施例的照片。
图34a示出的是本发明的一个实施例的横截面的照片。
图34b示出的是本发明的一个实施例的照片。
图35示出的是本发明的一个实施例的照片。
图36示出的是一系列照片，显示通过本发明的一个实施例运动的流体。
图37示出的是流经本发明的一个实施例的所述弹性膜的试剂的照片。
图38示出的是本发明的一个实施例的组装件的等距分解图。
图39示出的是本发明的一个实施例的部分组装件的视图。
图40示出的是本发明的一个实施例的部分组装件的视图。
图41示出的是本发明的一个实施例的部分组装件的示意图。
图42示出的是本发明的除泡器实施例的视图。
图43a示出的是本发明的一个实施例的照片。
图43b示出的是本发明的一个实施例的照片。
图44示出的是本发明的一个实施例的容积示意图。
图45示出的是本发明的在一个实施例中的一对泡罩的横截面侧视分解图。
图46示出的是本发明的在一个实施例中的一对泡罩的制造过程的横截面侧视图。
图47示出的是本发明的在一个实施例中的一对泡罩的使用过程的横截面侧视图。
图48示出的是本发明的在一个实施例中的一对泡罩的使用过程的横截面侧视图。
图49a是采用已知的制备处理方法的一个工作流的流程图。
图49b示出的是本发明的在一个实施例中的工作流的流程图。
图50示出的是本发明的在一个实施例中的带分析盒的仪器。
具体实施方式
如本说明书和所附权利要求中所用，单数形式“一”和“所述”包括复数指示物，除非上下文另有明确规定。因此，例如提及“一种材料”或“所述材料”时，也包括两种或多种材料。“x和/或y”语境中所用的术语“和/或”应当被解释为“x”或“y”或“x和y”。若用于本专利说明书，则术语“实例”尤其是当后接一系列术语时仅仅是示例性和说明性的，且不应被视为排他性或全面性的。
如本专利说明书所用，根据理解，“约”、“大约”和“实质上”指数词范围内的数字，如所述参考数的-10％至+10％的范围、宜位于所述参考数的-5％至+5％的范围、更宜位于所述参考数的-1％至+1％的范围、最宜位于所述参考数的-0.1％至+0.1％的范围。“类似大小的”意味着所述参考部件至少具有两个跟其他部件的对应尺寸实质上相同的尺寸，且在若干实施例中，这样的尺寸有三个。
按照理解，本专利说明书中的所有数字范围均包括所述范围内的一切整数、完整数或分数。而且，这些数字范围应被理解成为针对该范围内的任一数字或数字子集的某一权利要求提供支持。例如，从1至10的一个发明应被理解成支持以下范围：从1至8、从3至7、从1至9、从3.6至4.6、从3.5至9.9等等。
数字形容词，如“第一”和“第二”，仅用于区分各部件。这些数字形容词并不暗示其他部件、某一相对定位或任一按时间顺序排列的实施的存在。就此而言，“第二开口”的存在并不暗示一定存在“第一开口”。进一步就此而言，“第二开口”可位于“第一开口”(如有)的上游、下游或相同位置；“第二开口”可用于“第一开口”(如有)的前面、后面和/或同时用于前后双面。
本专利说明书所公开的装置可能缺少未在本专利说明书中具体公开的任一元件。因而，采用术语“包含”的某一实施例的公开包括“本来包括”和“包括”所确定的部件的各实施例的公开。类似地，本专利说明书所公开的方法可能缺少未在本专利说明书中具体公开的任一步骤。因而，采用术语“包含”的某一实施例的公开包括“本来包括”和“包括”已确定步骤的各实施例的公开。
本专利说明书公开了中射流和/或微射流装置的各种实施例，其中任一实施例均可同其中任何其他实施例组合，除非另有明确直接说明。在若干实施例中，所述装置是一种为连续流过程配套的分析盒，所述过程是pcr、dna测序或其组合。如本专利说明书所用，“连续流”意味着将原始样本添加到所述分析盒中，经历所述过程直至结束，而无需从所述分析盒转移至不同装置。
已知的样本制备方法和设计
已知用于样本制备、pcr和dna测序的系统一般涉及几个独立的依赖于有关过程的特定阶段的模块或仪器。在大多数已知系统中，每一模块或每一过程步骤都需要单独仪器作用于流体，因此，一名操作员必须进行多步的仪器人工设定和流体操作。例如，测序前处理实例中，一般已知的方法包括实验室工作台工作流与仪器使用的结合。
图49a是已知的样本制备和处理方法的示意流程图。所述工作流包括四个阶段：a、b、c和d，其中每一阶段都要各用单独的仪器：仪器#1、#2、#3和#4。在一个实施例中，阶段a需要从一种原始样本中提取dna。为使用仪器#1完成此类提取，需要各类手动操作，包括对移液管、试管/微孔板、涡旋仪、离心机和用于磁珠处理的磁力架的操作。a阶段的dna提取后，必须在b阶段采用仪器#2进行样本的热循环，这种仪器一般是可市售的热循环仪。c阶段也包括热循环仪的使用，但要求使用者在b阶段的热循环之后和c阶段的热循环开始之前向所述微孔板中添加试剂。最后，d阶段可以是测序净化流程，一般手动完成。d阶段所用的仪器#4可以涉及到许多跟a阶段的仪器#1相同的工具，如移液管、离心机、涡旋仪和磁力架。
应当理解，a和d阶段中所述的人工工作流以及b和c阶段之间所需的手动试剂补加均伴有多个无效项和变量。如上所述那样并如图49a示出的一个过程要求使用者的操作非常精准和一致，必须有效可靠地完成操作，而在此过程中不损坏或污染所述样本。
自动化样本制备方法和装置概述
在本发明提供的各实施例中，a至d等每一阶段以及完成a至d等阶段所需的所有仪器均被集成于一个自动化系统里，该系统包括仪器及其随赠的对应分析盒。如图49b描述，本专利说明书所公开的新工作流将a、b、c和d等阶段封包在一个仪器中，从而避免出错、不一致或样本受污染等风险，也因此减少可复制样本的生产成本。
本发明的各实施例中，如图14、21和50笼统示出，用于样本制备、pcr和dna测序等过程的装置包括一条集成流路，配备多个不同模块，供处理目的流体之用。本专利说明书所讨论的各实施例中并如图50笼统示出，此种装置包括配备多个机械部件的仪器8及其随赠的一次性分析盒10，所述分析盒构造成含有待处理的任一流体或试剂。一次性分析盒的示例性流路和过程于图14和21中详细示出。在各实施例中，所述仪器8的机械部件构造成作用于所述分析盒10的适当位置上，使得流体在流体流路中流动，从某一原始样本中提取dna，提供热循环，引入并混合试剂，进行测序净化及其他任务，同时最大限度减少所述过程的各阶段之间的使用者操作。通过定制所述分析盒10使其包括所选试剂、过程、流体通路和某一使用者确定的目标规范，所述仪器8可被编程，将整个工作流自动化，无需单独的仪器人工设置和不必要的使用者对流体的操作。
应当理解，如图14、21和50笼统示出并在本专利说明书中一直讨论的自动化系统，将会提供更好的样本质量、可重复性和可预测性，从而比已知的多仪器系统更具成本效益。而且，用于通用仪器之所述分析盒10的定制性可赋予使用者当前系统中不可用的更大灵活性。所述分析盒10可使用至少相当于上文所探讨的且如图49a所示的实验室人工技术。
本发明提供的所述系统的一个或多个实施例的另一个优点是所述一次性分析盒10具有所有必要的上机试剂。所述分析盒10可促成多样本(如样本8–12)的多重同时检测。而且，所述分析盒10可由多条独立通路组成，其中每条通路可处理单一样本。所述分析盒10可由使用者构造成处理所期望数量的样本。值得注意的是，所述分析盒10不限于某一特定的处理类型，并易于构造成适用于任一类型的中射流和/或微射流处理。
所述分析盒10宜通过协作跟所述仪器8相连接，而无需在所述仪器8与所述分析盒10的各泳道之间进行准确对准。在一个实施例中，所述分析盒10与所述仪器8之间不需要气动连接。气动连接的消除避免了交叉污染风险和流体的气溶胶化以及空气连接的差可靠性，并且不必对气源(压力)进行校正。一般地，跟已知的中射流和/或微射流装置相比，其中采用所述分析盒10的所述仪器8得到简化，最大限度地提高可靠性并降低成本。
在如图14示出的一个实施例中示出所述分析盒10和所述仪器8的部分横截面图。例如，所述分析盒10可以至少包括第一底座11、具有柔性层20的支撑块12、第一弹性膜21和第二弹性膜22，以及第一箔层31和第二箔层32。在各实施例中，所述支撑块12可在所述分析盒10中形成一个或多个阀门。所述仪器8的机械元件至少可包括柱塞51、151和152，加热块52、活塞53、上磁铁301和下磁铁302。
参见图14，其中示出四个示例阶段，且各阶段由虚竖线隔开。在所示出的实施例中，第一阶段是流体储存/释放，其特征在于，原始流体被强制进入所述分析盒的流路，下文将对此进行更为详细的讨论。随着液流继续流向所述示意图的右侧，该液流在第二阶段经历热处理。热处理过程中，所述永久性加热块或被安置于所述仪器内部的加热块作用于所述一次性分析盒的流体流路上，从而能实现第一流体储存/释放阶段至所述热处理阶段的无缝过渡。如图14示出的第三示例性阶段是某一干态试剂的添加和复溶。参见图14，所述干态试剂能够释放和复溶，是因为用柱塞151、152让所述分析盒上的箔层爆裂，所述柱塞都是跟所述仪器8集成的永久性机械部件。
最后，第四示例性阶段如图14所示，为样本的磁珠操作。磁珠操作机构300可被构造成结合、清洗和洗脱所扩增的dna。所述磁珠操作机构300可由一颗或多颗磁珠组成，例如上磁铁301和/或下磁铁302。作为各实施例中的所述仪器的一部分，磁铁301、302可由电机驱动。下文比较详细地讨论了如图14示出的每一阶段。
图21示出了所述自动化过程的概貌的相近构型，其布置如上文讨论并由图14示出。其他特征还有，图21包括冻干试剂磁珠罐213，其具有柱塞155，负责将冻干试剂磁珠引入膜21与膜22之间的流路。罐213内的试剂与限定于膜21与膜22之间的流路发生流体连通，宜通过一个箔层或多个箔层被柱塞152爆裂，而进行流体连通，该柱塞可由所述仪器8提供。关于图21描述的实施例，本专利说明书的下文更详细地讨论了其他变化。
现在参考图38，其示出并描述所述人工系统的一部分的分解图，不过，本领域的技术人员将认识到，此种系统也实现自动化。所示出的分析盒10的一个实施例配备其若干罐和多个相关的柱塞，这些柱塞被分别安置于所述每一个罐中。分析盒10位于合适的夹紧框的顶部上。应当理解，几个实施例中，一个或多个所述夹紧框、所述仪器底座和所有的单个夹钳和其下侧的柱塞都是仪器8的永久性零件。分析盒10上，流路(一条或多条)、供引入试剂和/或流体所用的罐(一个或多个)、混合腔室(一个或多个)、供热循环和pcr使用的加热块、磁珠操作机构和样本净化等方面的布局设计均可采取众多设想的构型，因为仪器8具有有多个肘节夹钳、柱塞和其他永久性机构。应当理解，以下讨论的各实施例中，仪器8的肘节夹钳用作阀动器，施压于所述分析盒的不同部分上，限定或阻碍流路，辅助抽气，并协助引导流体，从开始引入样本，到样本制备，一直到最后的净化。
如图14、21和38可见，包含仪器8和分析盒10的所述系统简化了分析盒10与仪器8(分析盒10在其中使用)之间的接口(如最大限度减少或避免流体/气体之间的连接、避免分析盒10的泳道上有复杂的机械贴附等)。而且，各接口的类型被最大限度地减少(如一种机械界面)。
分析盒的构造和设计
在如图1、2a-2c、3a、3b、4a和4b所笼统示出的一个实施例中，公开了分析盒10的一个实例的详图。所述分析盒10可包含一个第一底座11。第一底座11可通过以下材料至少部分地形成：聚丙烯材料、环烯烃共聚物(coc)或其他任何合适材料或其组合物。第一底座11可形成分析盒10的框架的至少一部分。
第一箔层31可布置于第一底座11下方。第一箔层31的上表面的至少一部分可邻接第一底座11，宜邻接第一箔层31的整个上表面。第一箔层31的上表面可包含经热焊、激光焊、压敏胶粘结或另外方式固定贴附于第一底座11上的封闭部分31a。第一箔层31可包含铝或某种塑料，如聚丙烯(pp)，且可光滑，也可皱褶。作为一个非限制性实例，第一箔层31的厚度可以在37微米左右。
柔性层20可布置于第一箔层31下方。所述柔性层20可在邻接于第一箔层31的封闭位置与不接触第一箔层31的开放位置之间来回移动，例如，移动所述柔性层20可固定贴附的支撑块12。在一个优先实施例中，其中采用分析盒10的仪器8被用于提供支撑块12和柔性层20。
第一箔层31的上表面包含未封闭部分31b，其外周是封闭部分31a。因而第一箔层31的封闭部分31a可限定第一箔层31的未封闭部分31b的外周，使得所述封闭部分31a在任一特定方向上的间距为同一方向上的未封闭部分31b的宽度。所述未封闭部分31b可大略延长分析盒10的总长、互不间断且不被封闭部分31a断开，使得未封闭部分31b构造成形成通道，如后文所详述。作为一个非限制性实例，所述通道的长度可以在10毫米左右。
流体，如含有一种或多种用于pcr和/或dna测序的流体，可被定位于第一底座11与第一箔层31的未封闭部分31b的一段之间。有利的是，分析盒10允许使用某一吸移的液体作为一类原始样本。该流体可被强制移动到第一箔层31的某一邻近的下游未封闭部分31b上，比如通过正向位移而且最好无气动位移，从而将第一箔层31的下游未封闭部分31b从第一底座11处推开。最终，第一箔层31的未封闭部分31b可被逐步推离第一底座11，在第一箔层31与第一底座11之间形成通道。
因而第一箔层31的封闭部分31a可限定第一底座11与第一箔层31的未封闭部分31b之间形成的所述通道的外周；例如，如果第一箔层31的封闭部分31a的间距约为2毫米，则所述通道的宽度可以是2毫米左右。
随着流体向下游前进，所述流体离开的所述通道的上游未封闭部分31b可恢复至静止状态，此时第一箔层31基本平展。在一个优先实施例中，柔性层20被推入含有流体的未封闭部分31b，将该流体向下游正向移位并关闭该流体后面的通道，例如，推动含有该流体的未封闭部分31b，使其基本平展。若上游未封闭部分31b也通过柔性层20的作用而保持基本平展，则所述流体可向下游移动。通道关闭的所需压力可取决于柔性层20的刚度和厚度、柔性层20的几何外形和所述通道的尺寸。
沟槽133可方便所述通道的形成，比如允许第一箔层31的未封闭部分31b扩展，从而形成通道。所述沟槽133的宽度宜约等于第一箔层31的未封闭部分132的宽度，因而约等于所得通道的宽度。作为一个非限制性实例，所述沟槽133可以为约2毫米至约3毫米宽，至少约20微米深，比如深约50微米至约100微米。
在图2a描述的一个实施例中，支撑块12可包含所述沟槽133。在图2b和2c描述的一个实施例中，第一底座11可包含所述沟槽133，沟槽133可形成跟第一箔层31相对的通道面。在图2b中，所述沟槽133为方形或长条形，而在图2c中，所述沟槽133为圆形。在这些实施例中，通过柔性层20施加的压力可迫使第一箔层31的未封闭部分132适形于所述沟槽133，从而关闭所述通道。
图3a是所述分析盒10的实施例的示意图，采用图1所示的构型，而图3b是一个示意图，显示在此类实施例中第一底座11的底表面。图4a是所述分析盒10的另一个实施例的示意图，采用了图1所示的构型，而图4b是示意图，显示这一实施例中第一底座11的底表面。
如这些附图笼统示出和后文详述，第一底座11可具有开口11a；包囊化试剂可布置于开口11a中，而且/或者一个或多个弹性密封件可布置于第一底座11上，覆盖开口11a。所示包囊化试剂可通达所述通道的邻近段，而且/或者可从所述通道的邻近段接近。第一底座11可包含一个或多个布置于一个或多个开口11a上方的罐11b，而所述一个或多个罐11b内的试剂可通达所述通道的邻近段，而且/或者可通过对应的开口11a从所述通道的邻近段接近。
通过隔离膜可先将流体存放于保压腔室(如箔“泡罩”)中。例如，所述隔离膜可以是第一箔层31与第一底座11之间的强度较弱的焊点或密封件，而且可布置于第一箔层31的未封闭部分31b内。在一个实施例中，所述隔离膜可与第一箔层31的封闭部分31a和未封闭部分31b之间的交点朝内侧间隔一定距离。所述隔离膜可破裂，允许其中的流体开始形成通道。
压力，如因邻近罐11b内的活塞下压而产生的压力，和/或因柔性层20的邻近段被向上推入第一箔层31而产生的压力，均可使所述隔离膜破裂，让流体离开所述保压腔室，开始形成所述通道。关于可破裂的隔离膜及其破裂过程，下文进行了更详细的探讨。
图5显示的是所述支撑块12的沟槽133的边缘形状的详图。替代或另外地，所述沟槽133可布置于第一底座11下面。在一个优先实施例中，沟槽133的边缘呈圆形，且可促成圆柱形通道(底板)。若使用了磁珠这样的微珠(下文有更详细的探讨)，则优先采用长条外形(中板)。
图6笼统示出了本发明给出的另一个构型。第一弹性膜21可布置于第一底座11下面且可包含被热焊、激光焊、压敏胶粘结或另外方式固定贴附于第一底座11上的封闭部分21a。作为一个非限制性实例，第一弹性膜21的厚度可以介于约25微米和约200微米之间。
所述柔性层20可布置于第一弹性膜21下面。所述柔性层20可在邻接于第一弹性膜21的封闭位置与不接触第一弹性膜21的开放位置之间来回移动，例如，移动所述柔性层20可固定贴附的支撑块12。
第一弹性膜21的封闭部分21可外切于第一弹性膜21的未封闭部分21b。因而第一弹性膜21的封闭部分21a可限定第一弹性膜21的未封闭部分21b的外周，使得所述封闭部分21a在任一特定方向上的间距为同一方向上的未封闭部分21b的宽度。
所述未封闭部分21b可相互连续，使得它们被构造，以形成所述通道。流体，如含有一种或多种pcr试剂的流体，可被引导于第一底座11与第一弹性膜21的未封闭部分21b的一段之间。该流体可被强制移动到第一弹性膜21的邻近的下游未封闭部分21b上，比如通过正向位移而且最好无气动位移，从而将第一弹性膜21的下游未封闭部分21b推离第一底座11。结果，第一弹性膜21的未封闭部分21b可被逐步推离第一底座11，在第一弹性膜21与第一底座11之间形成通道。
因而第一弹性膜21的封闭部分21a可限定第一底座11与第一弹性膜21的未封闭部分21b之间形成的所述通道的外周；例如，如果第一弹性膜21的封闭部分21a的间距约为2毫米，则所述通道的宽度可以是2毫米左右。如上文讨论和图38示出，仪器8内的多个促动器(在一个实施例中，是肘节夹钳)可以沿所述通道安置，允许和限制流体沿所述流体流路流动。应当理解，可采用任一合适的已知促动器，沿着所述弹性膜(一个或多个)和流体流路，建立阀门。在具有用于限定流体流路的一个或多个弹性膜的各实施例的探讨中，可采用图38的肘节夹钳或其他已知的促动元件，完成所公开的任何阀动操作。
随着流体向下游前进，所述流体离开的所述通道的上游未封闭部分21b可恢复至静止状态，此时第一弹性膜21基本平展。在一个优先实施例中，柔性层20被推入含有流体的未封闭部分21b，将该流体向下游正向移位并关闭该流体后面的通道，例如，推动含有该流体的未封闭部分21b，使其基本平展。若上游未封闭部分21b也通过柔性层20的作用而保持基本平展，则所述流体可向下游移动。
图7显示的是分析盒10实施例中塑料板热封的非限制性实例的照片。在此实施例中，低密聚乙烯(ldpe)板作为屏障使用，以实现其与高密聚乙烯(hdpe)基材的粘结。
试剂的储存和引入
在本公开的各实施例中，使用者规定流程所需的试剂储存于所述分析盒内，并且在制备期间以恰当的顺序复溶、冻干或者简单地添加至正在执行分析的样品中。如图8所示，分析盒10的一个实施例包含箔膜18，它覆盖着第一底座11中的罐11b中的，即第一罐13。第一罐13可含有一种或多种试剂16，例如，一种或多种供pcr和/或dna测序使用的试剂。第一罐13可以是一种具有下开口14和上开口15的结构，所述上开口位于下开口14相对的第一罐13的一端上。第一罐13的上开口15可被箔膜18密封，以防污染第一罐13的内壁。在各实施例中，箔膜18也可作为屏障，最大限度减少流体经由堵孔塞的流失。应当理解，在几个实施例中，所述堵孔塞是一种作用于罐内某一柱塞上的可选构件。在一个此类实施例中，所述堵孔塞受外力下压，推动所述罐内的相关柱塞，随后该柱塞迫使一种或多种试剂16通过位于流体流路膜之间的新建立的流体通路。
在一个优先实施例中，第一罐13呈圆柱形，但第一罐13并不限于特定外形。而且，可用任何数量的第一罐13，且分析盒10不限于具体数量的第一罐13。
可将第一箔层31焊接于第一底座11上，封闭第一罐13中的一种或多种试剂16。第一弹性膜21可布置于第一箔层31下面。第一弹性膜21的上表面至少有一部分可邻接第一箔层31。第一弹性膜21可被热焊至第一箔层31上、激光焊至第一箔层31上、通过压敏胶贴附于第一箔层31上，或采用熟练技术人员知道的其他任何合适手段粘贴在第一箔层31上。
柔性层20可布置于第一弹性膜21下面，而且该柔性层20的上表面至少有一部分(柔性层20的整个上表面更好)可邻接第一弹性膜21。柔性层20宜厚于第一弹性膜21，例如，至少厚一倍。
通过支撑块12和柔性层20，可将下通道50定位，使第一下柱塞51爆破第一箔层31但不破坏第一弹性膜21。例如，第一下柱塞51可在下通道50中向上移动，把第一弹性膜21的竖向对齐段推向第一箔层31的竖向对齐段，从而爆破第一箔层31的所述竖向对齐段。
在各实施例中，第一箔层31包含一张箔纸，覆盖整个第一弹性膜21。在各实施例中，第二弹性膜22邻近于第一弹性膜21。第一弹性膜21可包括一个或多个预先限定的开口、穿孔或薄弱点，各自跟一个或多个相关罐11b对齐。如本专利说明书全文所详述，第一弹性膜21和和第二弹性膜22可连接在一起，形成流体通路。在各实施例中，第一弹性膜21中的开口提供进入点，让流体或其他物质从一个或多个相关罐11b进入所述流体通路。在一个双膜实施例中，第二弹性膜22是连续的且不含开口。
在一个实施例中，箔层或箔片对准且贴附在第一弹性膜21的每一开口附近。若干实施例包括单张箔片，其各自覆盖第一弹性膜开口，而其他实施例包括一张或多张较大的箔纸，所述箔纸覆盖两个或两个以上第一弹性膜开口。箔层31可焊接于每个第一弹性膜开口上面。
在具有密封至第一弹性膜21的一个或多个箔层的各实施例中，箔层31的选定材质使得一个或多个下柱塞51启动后即可产生受控爆裂。在各实施例中，箔层31的材质比第二弹性膜22的材质更脆。对第一弹性膜每个开口而言，在一个或多个下柱塞51启动后，第二弹性膜22即发生弯折并将压力传递至设置于所述第一弹性膜开口上的较脆箔层31，直至箔层31达到爆裂点。达到临界压力水平后，柱塞51使箔层31超过其爆裂点，与第一弹性膜开口相关的罐11b中的流体同流体通路可产生流体流通，该通路限定于箔层31下面的第一弹性膜21和第二弹性膜22之间。鉴于第一弹性膜21和第二弹性膜22的材质选择，致使箔层31达到其爆裂点的临界压力水平不足以导致第二弹性膜22爆裂、刺穿或另外受损。第二弹性膜22将弯折但不破裂。在各实施例中，第一弹性膜21和第二弹性膜22的弯曲性能相同或接近。在备用实施例中，第二弹性膜22的耐弯曲性跟第一弹性膜21的耐弯曲性可不同。
第一罐13可包含可在第一底座11中下行的第一上柱塞55，例如用活塞之类的另一部件加压。从而，第一上柱塞55可迫使一种或多种试剂16通过第一箔层31的破裂段。
上述特征连同下文探讨的其他试剂储存特征，让分析盒10可以有利地独立储存多种不同试剂并随机清洗分析盒10的单个泳道。而且，分析盒10防止试剂储存过程中的保压腔室污染和过度的流体损失。
试剂热处理和混合
图9a-9d笼统示出分析盒10的一个实施例，所述分析盒利用了图1所示结构。如图9c所示，通过隔离膜33可限制分析盒10中的一种或多种试剂16流向下游。该实施例可如下实施：剥开或刺穿箔膜18，下压第一上柱塞55，启动一种或多种试剂16，然后一种或多种试剂16分配过程中的流体压力可爆破隔离膜33。
如图9a所示，分析盒10和/或仪器8(分析盒10在其中使用)可使一种或多种试剂16遭受热处理。例如，仪器8(分析盒10在其中使用)可包含加热块52。将分析盒10插进仪器8，可将加热块52定位于隔离膜33的下游。
当一种或多种试剂16被定位于加热块52附近(如上方或下方)时，加热块52可被构造成加热一种或多种试剂16。在若干实施例中，加热块52通过柔性层20中的孔洞延伸。
如上讨论，第一箔层31的未封闭部分31b当被一种或多种试剂16推离第一底座11时可形成通道。所述未封闭部分31b可被构造，使得所述通道将一种或多种试剂16引导至加热块52的邻近位置。如图9b所示，支撑块12可包含所述沟槽133，让第一箔层31的未封闭部分31b形成通道，而所述通道又被柔性层20闭合。
参见图9a、9c和9d，分析盒10可包含第一混合腔室111和/或第二混合腔室112，所述第一混合腔和第二混合腔室111、112可被布置于加热块52的上方或下方。所述第一混合腔和第二混合腔室111、112可通过一个或多个混合腔室113相互连通，而所述混合腔室113的宽度宜小于所述第一混合腔室111前面的腔室的宽度而且/或者小于所述第二混合腔室112后面的通道的宽度，例如，小于有关宽度的一半。
如图9a所示，一个第二弹性膜22可布置于第一底座11的开口上方且位于加热块52的开口的一个对侧。在一个实施例中，可缺少所述第一弹性膜21。所述第一混合腔和第二混合腔室111、112至少可由第二弹性膜22和第一箔层31部分形成。所述第一混合腔和第二混合腔室111、112之一或二者可变形，以便其中的一种或多种试剂16混合，并且/或者让其中的一种或多种试剂16可以通过分析盒10泵送。
例如，仪器8(分析盒10在其中使用)可包含一个或多个活塞53，所述活塞可往复下压，使第一混合腔室111和/或第二混合腔室112解压，以控制液流。第一混合腔室111可被下压，迫使其中的一种或多种试剂16进入一个或多个混合通道113和/或第二混合腔室112。于是，分析盒10可提供随机泵，以便在所述系统中的使用更简单更容易(如仪器8的设计可以得到简化)。图9a、10a、11a和12a用文字将标有参考数字53的部件识别为“柱塞(器具)”，而在本具体实施方式中，该部件被称为活塞53。
柔性层20的一部分可反复闭合第一混合腔和第二混合腔室111、112的上游通道段，因而被用作第一阀门。柔性层20的另一部分可反复闭合第一混合腔和第二混合腔室111、112的下游通道段，因而被用作第二阀门。
若所述第一阀门妨碍第一混合腔室111上游的第一箔层31的未封闭部分31b的通达，则可通过对应的活塞53下压第一混合腔室111，迫使第一混合腔室111的一种或多种试剂16进入一个或多个混合通道113和/或第二混合腔室112。若所述第二阀门妨碍位于第二混合腔室112后面的第一箔层31的未封闭部分31b的通达，则可通过对应的活塞53下压第二混合腔室112，迫使其中的一种或多种试剂16回流进一个或多个混合通道113和/或第一混合腔室111(第一混合腔室111宜解压)。可重复这些步骤，使得一种或多种试剂16互相混合且与所添加的任何其他试剂混合。
若位于第二混合腔室112后面的第一箔层31的未封闭部分31b可以通达且用对应活塞53下压第一混合腔室11，则可下压第二混合腔室112，迫使第二混合腔室112中的一种或多种试剂16进入第一箔层31的这些未封闭部分31b，在其中形成通道。
应当理解，图9a-9d、图10a-10d、图11a-11c和图12a-12c示出了不同实施例的类似视图，这些实施例采用图8所示结构。具体地，图10a-10d笼统示出了分析盒10实施例，该分析盒可有一个或多个类似于图9a-9d所示实施例中的部件，不过，宜采用第一下柱塞51，而非隔离膜33。图10a、11a和12a用文字将标有参考数字51的部件识别为“穿刺器(刺破弹性层的箔密封层)”，而在本具体实施方式中，该部件被称为下活塞51。
所述第一混合腔和第二混合腔室111、112至少可由第一弹性膜和第二弹性膜21、22部分形成。图10a-10d所示实施例可利用一个第二箔层32使加热块52与第一混合腔和第二混合腔室111、112产生热接触，例如，作为加热块52与第一弹性膜21之间的箔片。
图11a-11c笼统示出了分析盒10实施例，该分析盒可有一个或多个类似于图10a-10d所示实施例中的部件，不过，第一混合腔和第二混合腔室111、112宜由第一弹性膜21和第一箔层31形成。在若干实施例中，可缺少所述第二弹性膜22。
加热块52可位于第一混合腔和第二混合腔室111、112的上方，活塞53可反复下压和解压第一混合腔室111和/或第二混合腔室112，所述活塞可位于第一混合腔和第二混合腔室111、112的下方。在一个此类实施例中，第一弹性膜21可有多个孔洞，使得可移动的部件53通过所述孔洞反复伸缩。
图12a-12c笼统示出了分析盒10实施例，该分析盒可有一个或多个类似于图11a-11c所示实施例中的部件，不过，第二箔层32宜布置于第一箔层31与柔性层20之间。通过焊接、压敏胶或熟练技术人员已知的其他任何手段，可将第二箔层32贴附于第一箔层31。第一弹性膜21可为片状，使第一混合腔和第二混合腔室111、112经历前述流体混合。
第一箔层31的上表面宜固定贴附于第一底座11，最好贴附在第一箔层31的几乎整个上表面上。在该实施例中，第一和第二箔层31、32之间可形成通道。例如，通过热焊、激光焊、压敏胶粘结或另外方式，可将第一箔层31的封闭部分31a固定贴附于第二箔层32的32b部分。第一和第二箔层31、32包含由封闭部分31b、32b环绕的未封闭部分31b、32b。因而第一和第二箔层31、32的封闭部分31a、32a可限定第一和第二箔层31、32的未封闭部分31b、32b的外周，使得所述封闭部分31a、32a在任一特定方向上的间距为同一方向上的未封闭部分31a、32b的宽度。第一和第二箔层31、32的未封闭部分31a、32b可以连续，使得被构造成形成通道。
可在第一和第二箔层31、32的未封闭部分31b、32b之间，引导一种或多种试剂16。可迫使该流体移动到第一和第二箔层31、32的邻近的下游未封闭部分31b、32b上，比如通过正向位移而且最好无气动位移，从而将第一箔层31的下游未封闭部分31b和第二箔层32的下游未封闭部分32b互相推开。于是，第一和第二箔层31、32的未封闭部分31b、32b可被逐步推开，在第一和第二箔层31、32之间形成一个通道。
因而第一和第二箔层31、32的封闭部分31a、32a可限定在第一和第二箔层31、32的未封闭部分31b、32b之间形成的通道的外周。随着流体向下游推进，所述流体所离开的通道的上游未封闭部分31b、32b可恢复至静止状态，其中第一和第二箔层31、32的未封闭部分31b、32b基本平展。
用于限定流体通路的箔层和弹性膜的构造
在图13-16笼统示出的分析盒10实施例中，可将第一弹性膜21布置于第一底座11下，而第一弹性膜21的上表面的至少一部分可邻接第一底座11。可将第一箔层31布置于第一弹性膜21下，而第一箔层31的上表面的至少一部分可邻接第一弹性膜21。可将第二箔层32布置于第一箔层31下，而第二箔层32的上表面的至少一部分可邻接第一箔层31。可将第二弹性膜22布置于第二箔层32下，而第二弹性膜22的上表面的至少一部分可邻接第二箔层32。
可将柔性层20布置于第二弹性膜22下，在一个邻接第二弹性膜22的封闭位置与不接触第二弹性膜22的开放位置之间，所述柔性层20可来回运动。可由仪器8(在其中使用分析盒10)提供的支撑块12可布置于柔性层20下；支撑块12可移动柔性层20。
在本实施例中，第一弹性膜21宜为聚丙烯/热塑弹性体(pp/tpe)，其厚度宜为约50微米至约200微米，例如约180微米。第一箔层31宜为硬回火铝箔，其厚度宜为20微米左右。第二箔层32宜为软退火铝箔，其厚度宜为25微米左右。第二弹性膜22宜为聚氨酯弹性体，其厚度宜为25微米左右。尽管如此，但这些部件并不限于特定材质或特定厚度。
第一底座11可包含第一罐13，该罐可含有一种或多种试剂16。样本可为任意剂量，非限制性实例有，约10微升、约25微升或约50微升。在图16所示的分析盒10的实施例中，分析盒10可包含盖19，该盖跟第一底座11相连并覆盖第一罐13。
再次参见图13-15，第一罐13可含有第一球17，用于迫使一种或多种试剂16通过下开口14。在一个优先实施例中，第一罐13具有从上开口15延伸至下开口14的通道，第一球17的大小让其可以通过所述通道的至少一部分移动。将第一球17推向下开口14，可将一种或多种试剂16推向下开口14并通过下开口14。在一个实施例中，所述通道具有下段，其直径小于第一球17的直径，以防第一球17到达下开口14。第一球17不限于特定外形，第一球17可以是任一种可在所述通道内被移动的部件，迫使一种或多种试剂16通过下开口14。
在一个实施例中，第一球17用作第一上柱塞55。在另一个实施例中，第一上柱塞55是不同部件，用于推动第一球17。
第一弹性膜21可包含第一弱化部分23，第一罐13可竖向对准第一弹性膜21的第一弱化部分23，使得第一罐13的下开口14刚好位于第一弱化部分23的上方。第一弱化部分23可封闭第一罐13的下开口14，使得一种或多种试剂16被容留在第一罐13内，接着可爆破第一弱化部分23，让一种或多种试剂16逸出第一罐13。
第一弱化部分23可以是一个或多个狭缝，例如，两个相交成一个“x”形的狭缝，第一弹性膜21上的冲压孔；第一弹性膜21的一段具有比第一弹性膜21的相邻段更小的厚度；或允许对第一弹性膜21的此段施压的任一结构，所述施压用以爆破第一弹性膜21的第一弱化部分23，但不损坏第一弹性膜21的邻近部分。第一弱化部分23不限于特定结构。
在一个优先实施例中，第一弱化部分23被第一下柱塞51爆破，该柱塞受外力迫使通过支撑块12上行。第一下柱塞51可上推至柔性层20竖向对准第一下柱塞51的一段，使得柔性层20推至第一弹性膜21的第一弱化部分23，从而爆破第一弱化部分23。然后，第一罐13的一种或多种试剂16可通过已爆破的第一弱化部分23离开第一罐13，例如，通过利用第一球17和/或第一上柱塞55。
如图14所示和以上简述，第一箔层31和/或第二箔层32可包含一个或多个竖向对准第一弱化部分23和/或第一下柱塞51的孔。在一个此类实施例中，一种或多种试剂16通过下开口14离开第一罐13，接着可经由被爆破的第一弱化部分23和第一箔层31和/或第二箔层32的一个或多个孔运动，到达第二弹性膜22的上表面。待布置于第二箔层32与第二弹性膜22之间的所述一种或多种试剂16在离开第一罐13后，接着可前进至第二箔层32和第二弹性膜22的下游未封闭部分，从而在第二箔层32与第二弹性膜22之间形成通道。如上所探讨，沿所述通道的液流至少部分地受控于仪器8内沿所述通道安置的各个促动器或夹钳的施压。此类夹钳可用作阀门，按需要有选择地阻止或允许流体通过。
所述箔层和弹性膜的组装可用不同方式完成。例如，如图17、18a、18b、19、20a、20b和21所示，各层与分析盒10及其其他部件的不同组装构型都是设想的。在一个此类优先实施例中，可将第一箔层31布置于第一底座11下，可将一层压敏胶(psa)34布置于第一箔层31下。可将第一弹性膜和第二弹性膜21、22布置于psa层34下面和柔性层20上面。如图18b所示，第一罐13可包含第一球17和/或第一上柱塞55。
第一箔层31可封闭第一罐13的下开口14。如上讨论，在若干实施例中，第一箔层31作为一块或多块膜片，其中每块膜片仅覆盖第一底座11的下表面的一部分，不过在其他实施例中，第一箔层31可以是一个或多个连续的小块，实质上覆盖第一底座11的整个下表面。
在此优先实施例中，第一弹性膜21可有一个或多个孔25，psa层34可有一个或多个孔35。如图17所示，孔25、35可竖向对准一个或多个罐11b，使得对应罐11b下的第一箔层31的一部分的爆破可让对应罐11b中的一种或多种试剂16通过第一箔层31被爆破的部分、psa层34的一个或多个孔35和第一弹性膜21的一个或多个孔25运动。结果，所述一种或多种试剂16可到达第二弹性膜22的上表面。待布置于第一弹性膜和第二弹性膜21、22的一种或多种试剂16在离开第一罐13后，可接着前进至第一弹性膜和第二弹性膜21、22的下游未封闭部分。
例如，如图19、20a和20b所示，第一弹性膜21可包含被热焊、激光焊、压敏胶粘结或另外方式固定贴附于第二弹性膜22的部分22a上的封闭部分21a。第一弹性膜和第二弹性膜21、22包含由封闭部分21a、22a环绕的未封闭部分21b、22b。所述一种或多种试剂16可将第二弹性膜的邻近的未封闭部分22b和第一弹性膜21的对应未封闭部分21b互相推开，形成通道。可迫使一种或多种试剂16位于第一弹性膜和第二弹性膜21、22的相邻下游未封闭部分21b、22b之间，例如，通过正向位移且最好没有气动位移，从而将第一弹性膜和第二弹性膜21、22的下游未封闭部分21b、22b推开。于是，第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b可被逐步推开，在第一弹性膜和第二弹性膜21、22之间形成通道。
因而第一弹性膜和第二弹性膜21、22的封闭部分21a、22a可限定所述通道的外周；例如，如果第一弹性膜和第二弹性膜21、22的封闭部分21a、22a的间距约为2毫米，则该通道的宽度约可为2毫米。随着流体向下游前进，所述流体已离开的所述通道的上游部分可恢复至静止状态，在此状态下，第一弹性膜和第二弹性膜21、22实质上是平展的，例如，通过柔性层20施压，所述柔性层迫使第一弹性膜21的未封闭部分21b和第二弹性膜22的未封闭部分22b一起闭合所述通道(图20b)。
在本实施例中，第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b的一段宜形成一个腔(图20a)，如第一混合腔和第二混合腔111、112之一或全部。所述腔的第一部分可由第一弹性膜21形成，而且与第二弹性膜22形成的腔的第二部分对称。在一种或多种试剂16到达前，这些成腔段宜邻接或互相邻近，如相距0.0-50微米，最好相距0.0-10微米。一种或多种试剂16迫使第一弹性膜21的成腔段离开第二弹性膜22的对应成腔段，从而可形成所述腔。所述腔宜为卵形，但不限于特定外形。
图21笼统示出分析盒10的一个实施例，该实施例中，第一和第二膜21、22可被构造成图17、18a、18b、19、20a和20b所示的样子。可将第一箔层31布置于底座11的罐11b之一下面，如一个第二罐103的下面。可将压敏胶层34布置于第一箔层31下面，可将第一弹性膜和第二弹性膜21、22布置于压敏胶层34下面。
静止状态下，第一弹性膜21的未封闭部分21b邻接或接近第二弹性膜22的未封闭部分22b，如相距0.0-50微米，最好相距0.0-10微米。如上讨论，在第一弹性膜和第二弹性膜21、22的某一区域，一种或多种试剂16可在第一弹性膜21的未封闭部分21b与第二弹性膜22的未封闭部分22b之间正向移动，将该区域的未封闭部分21b、22b相互推开。
然后，例如通过继续正位移，可以将流体推入第一弹性膜21和第二弹性膜21的邻近区域，从而将该相邻区域中的未密封部分21b、22b推开。于是，第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b可被逐步推开，在第一弹性膜和第二弹性膜21、22之间形成一个通道。随着流体通过未封闭部分21b、22b推进，该流体已离开的上游未封闭部分21b、22b可恢复至静止状态，在此状态下，它们邻接或彼此接近。所述通道最好不含任何压敏胶，因而流体不接触这类材料。
例如，第一弹性膜21的未封闭部分21b可面向第二弹性膜22的类似尺寸的未封闭部分22b，且未封闭部分21b、22b可从一个接近于分析盒10一端的点连续延伸至接近于分析盒10的相对端的点，而不被封闭部分21a、22a打断。
不受理论限制，本发明的发明者们认为，所述流体推开所述未封闭的弹性膜部分，达到跟该流体体积实质一致的体积，最大限度减小或防止流体所经路径里的死体积，从而最大限度减少或防止该流体中的空气泡。本发明提供的各装置中，可将各流体约束在两个弹性膜之间；各腔和各流体路径可由焊线限定；可实现零体积的腔和流体通道；可利用样本插入压力使各腔和各通道膨胀；对所述液流和膨胀建模，可评估材料性能，例如热循环过程中的材料性能。
相应地，第一弹性膜和第二弹性膜21、22最大限度减小或防止中射流和/或微射流样本通过的通道中的死体积。此外，通过提供在处理工序之间连续延伸的通道，样本无需转移至另一装置，并且无需转移至不同通道，使得此配置最大限度减少了分析盒10中的流体接触的次数。例如，如后文更详细的探讨，分析盒10能执行手动腔过程，例如，磁珠操作和热循环，在若干实施例中，各过程采用相对类似的材料和腔设计。
如图14和21所示，分析盒10的各实施例可让穿过分析盒10的一种或多种试剂16进行热处理。例如，可由仪器8(在其中使用分析盒10)提供的加热块52可布置于第一罐13的下游。当一种或多种试剂16布置于第一弹性膜和第二弹性膜21、22之间、加热块52上方或下方时，加热块52可被构造成加热一种或多种试剂16。
第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b可被构造成在加热块52上方形成第一腔24。第一腔24宜为体积为0-75微升高约0.0-2.0毫米的卵形，但第一腔24不限于特定外形或特定大小。第一腔24如图17和21所示，至少处于部分膨胀的状态。
如图22a笼统示出，一个实施例的加热块52是上凸的，支撑块12跟加热块52的侧面隔开，以减少热传导，提高热循环性能。如图22b和22c所示，两个圆形加热块形成图17所示实施例中的加热块52，宜将这两个加热块合并成如图21所示的椭圆块。在各备用实施例中，加热块52可有平展、下凹或上凸的接触面。
图22c示出，加热块52可经过第一腔24的边缘延伸，减少第一腔24经分析盒10的邻近部件传导走的热。例如，加热块52的长度可大于第一腔24的长度，而且/或者其宽度大于第一腔24的宽度。第一腔24可以是单一腔，配备外部分离阀252。
再次参见图14和21，最好可下压第一腔24，排出第一腔24的一种或多种试剂16，迫使一种或多种试剂16从第一腔24进入第一弹性膜和第二弹性膜21、22的下游未封闭部分21b、22b。例如，活塞53之一可下压第一腔24，迫使一种或多种试剂16从第一腔24进入第一弹性膜和第二弹性膜21、22的下游未封闭部分21b、22b。在一个实施例中，一个或多个活塞53可压向第一弹性膜21和第二弹性膜22之一，推向内侧，从而至少部分地紧缩第一腔24。结果，第一腔24可当成泵使用。
热处理后的一种或多种试剂16可从加热块52通过第一和第二膜21、22的未封闭部分21b、22b向下游运动。分析盒10可包含第二罐103，该罐至少可含有成分116的一部分，此成分将与热处理后的一种或多种试剂16混合。在一个实施例中，成分116至少包含一种dna扩增试剂，此试剂存在于热处理后的一种或多种试剂16中。
第二罐103可以是具有下开口114和上开口115的结构，所述上开口位于下开口114相对的第二罐103的一端上。在一个优先实施例中，第二罐103呈圆柱形，但第二罐103并不限于特定外形。而且，可用任何数量的第二罐103，且分析盒10不限于具体数量的第二罐103。在图16所示的分析盒10的实施例中，可跟第一底座11相连的盖19可覆盖第二罐103。
如上探讨，所述分析盒的各部件可以使各试剂具有从引入到pcr以至于净化的流体通道。通过创建完整的流体通道，样品可以从某一流程运动至另一流程，并通过并入可允许外部引入试剂的机制，以及可根据需要进行磁珠处理和热处理，所述分析盒可以为样品制备提供便利。
如上讨论，图14和21示出本发明的自动化装置所设计的整体综合工作流程的各实施例。图14和21，第二罐103的上开口115可被密封，比如用箔膜128密封，以防污染第二罐103的内壁。第二罐103可含有第二球118，迫使成分116通过第二罐103的下开口114。在一个优先实施例中，第二罐103具有从上开口115延伸至下开口114的通道，第二球118的尺寸让其可以通过所述通道的至少一部分移动。将第二球118推向下开口114，可将成分116推向下开口114并通过下开口114。在一个实施例中，所述通道具有下段，其直径小于第二球118的直径，以防第二球118到达下开口114。第二球118不限于特定外形，第二球118可以是任一种可移动于所述通道内的部件，迫使成分116通过下开口114。
在图14和15所示的实施例中，第二罐103的下开口114可邻近或邻接第一弹性膜21，例如采取一种密封接触。第一弹性膜21可包含第二弱化部分123，第二罐103可竖向对准第一弹性膜21的第二弱化部分123，使得第二罐103的下开口114刚好位于第二弱化部分123的上方。第二弱化部分123可封闭第二罐103的下开口114，使得成分116被容留在第二罐103内，接着可爆破第一弱化部分23，让一种或多种试剂16逸出第一罐13。
第二弱化部分123可以是一个或多个狭缝，例如，两个相交成一个“x”形的狭缝，第一弹性膜21上的一个冲压孔，第一弹性膜21的一段(厚度小于第一弹性膜21的邻近段的)，或允许对第一弹性膜21的这一段施压的任一结构，以爆破第一弹性膜21的第二弱化部分123，而不损坏第一弹性膜21的邻近部分。第二弱化部分123不限于特定结构。
在一个优先实施例中，第二弱化部分123被第二下柱塞151爆破，该柱塞受外力迫使通过支撑块12上行。第二下柱塞151可上推至第二弹性膜22竖向对准第二下柱塞151的一段，使得第二弹性膜22推至第一弹性膜21的第二弱化部分123，从而爆破第二弱化部分123。然后，第二罐103里的成分116可经由破裂的第二弱化部分123离开第二罐103。
第一箔层31和/或第二箔层32可包含一个或多个竖向对准第二弱化部分123和/或第二下柱塞151的孔。在一个此类实施例中，成分116通过下开口114离开第二罐103，接着可穿过被爆破的第二弱化部分123和第一和第二箔层31、32的一个或多个孔，到达第二弹性膜22的上表面。
固体试剂的导入
如图23a-23c所示，成分116至少可部分地由一种或多种固体试剂117形成，而固体试剂117可被定位于第二罐103中。例如，所述一种或多种固体试剂117可以是冻干微珠。在另一个实例里，所述一种或多种固体试剂117可以是冻干块，而此块体可在罐内干燥或在箔层与密封件之间干燥。对此块体，可采用不同箔层；在一个实施例中，上箔层弱于下箔层，确保外力作用时仅上箔层破裂，而且/或者外力作用时上箔层先于下箔层破裂。
成分116可通过冻干微珠117的复溶而形成，比如通过采用稀释剂119。用稀释剂119复溶冻干微珠117，可形成成分116，成分116可跟热处理后的一种或多种试剂16混合。至少一部分稀释剂119可定位于第二罐103里。第二罐103可包含一个第二上柱塞155，而第二上柱塞155可便于用稀释剂119复溶冻干微珠117。结果，与已知的介观流控和/或微流控处理装置不同，分析盒10更有利地储存和复溶湿试剂旁的干试剂。
冻干微珠117可由上膜和下膜覆盖。如图23a和23b所示，第二上柱塞155可包含一个朝下的尖角，位于第二上柱塞155的下端。第二上柱塞155可在第二罐103中向下移动，例如，由孔塞压缩，从而迫使所述朝下的尖角通过所述上膜，让稀释剂119到达冻干微珠117。
如图23a所示，第二上柱塞155可包含位于第二上柱塞155的上端上的延伸段，该延伸段可被下压，使第二上柱塞155在第二罐103里下行。所述朝下的尖角可爆破所述上膜，让稀释剂119到达冻干微珠117，且可爆破所述下膜，让用稀释剂119复溶冻干微珠117而形成的成分116到达热处理过的一种或多种试剂16。第一弹性膜和第二弹性膜21、22可被构造成容纳所述朝下尖角。
如图23b和23c所示，某一部件(如第一弹性膜和第二弹性膜21、22之一或全部)可包含朝上的尖角。可将所述朝上尖角推向第二罐103，例如用孔塞按压，迫使所述朝上尖角通过覆盖冻干微珠117的所述下膜上行。更好的办法是先用所述朝上尖角，后用第二上柱塞155，使得第二上柱塞155将成分116经由所述朝上尖角造成的开口推出第二罐103(图23b)。在图23c所示的另一个实施例中，第二上柱塞155不可具有所述朝下尖角，而所述朝上尖角可刺穿覆盖冻干微珠117的所述下膜和上膜。
在图21所示的实施例中，第二罐103的下开口114可邻近或邻接第一箔层31，例如采取密封接触。可将第一箔层31布置于第三罐213下，可将压敏胶(psa)层34布置于第一箔层31下。
第二罐103可含有稀释剂119，第三罐213可含有冻干微珠117。第三罐213可以是具有下开口214和上开口215的结构，所述上开口位于下开口214相对的第二罐213的一端上。在一个优先实施例中，第三罐213呈圆柱形，但第三罐213并不限于特定外形。而且，可用任何数量的第三罐213，且分析盒10不限于具体数量的第三罐213。在若干实施例中，可用第三下柱塞152爆破第一箔层31的一段，该段邻近第三罐213的下开口214。
第三罐213可以是跟第一底座11相连的独立零件，因而分析盒10可以是模块化的(如根据所选第三罐213所含的目标材质，可从多个第三罐213中选定特定的第三罐213)。例如，第三罐213的一部分的外形尺寸可以跟第一底座11中的开口(图24a)的尺寸相近。另外，第三罐213也可内置于第一底座11，使得第三罐213的至少一部分和第一底座11的至少一部分由单一材料形成(图24b)。
第三罐213的上开口215可被密封，比如用箔膜218密封，以防污染第三罐213的内壁。第三罐213可含有第三上柱塞255，用于在复溶冻干微珠117后迫使冻干微珠117通过下开口214，详见下文。在一个优先实施例中，第三罐213具有从上开口215延伸至下开口214的通道，第三上柱塞255的尺寸让其可以通过所述通道的至少一部分移动。在一个实施例中，所述通道有一个下段，其直径小于第三上柱塞255的直径，以防第三上柱塞255到达下开口214。
第一弹性膜21至少可有一个或多个孔25之一，竖向对准第二罐103的下开口114，这样一来，爆破第二罐103下的第一箔层31的一部分，可让第二罐103里的稀释剂119穿过第一箔层31的破裂部分和第一弹性膜21的一个或多个孔25，到达第二弹性膜22的上表面。
在一个优先实施例中，压敏胶层34可有一个或多个预先成形的孔。第二罐103下第一箔层31的所述部分被第二下柱塞151爆破，所述第二下柱塞通过支撑块12压迫上行。第二下柱塞151可上推至第一弹性膜和第二弹性膜21、22竖向对准第二下柱塞151的一段，使得第二弹性膜22推至第二罐103下第一箔层31的一部分，从而爆破第二罐103下的第一箔层103的一部分。另外或作为备选，压敏胶层34可有弱化结构，该结构可连同第一箔层31的所述部分一起爆破。
第一弹性膜21和压敏胶层34至少可有一个或多个孔25之一，竖向对准第三罐213的下开口214，这样一来，爆破第三罐213下的第一箔层31的一部分，可让已离开第二罐103的稀释剂119穿过第一弹性膜21和压敏胶层34的一个或多个孔25和第一箔层31的破裂部分，到达第三罐213的内壁。进入第三罐213的稀释剂119可复溶冻干微珠117。第三上柱塞255可被下推，迫使用稀释剂119复溶冻干微珠117而形成的成分116通过第三罐213的下开口214。成分116可穿过第一箔层31的破裂部分和第一弹性膜21和压敏胶层34的所述一个或多个孔25，到达第二弹性膜22的上表面。
图45-48笼统示出了另一个实施例，其中一种或多种固体试剂117(如冻干微珠)可与一种或多种正在分析盒10中处理或操作的试剂16混合。如图45，该实施例的各部件可包含以下各项对象之一或多个：(i)泡罩层124，可包含一层端氨基聚苯胺(opa)124a、铝层12b和一个聚丙烯层124c；(ii)一个可刺穿的箔层131，可包含热封涂层131a和可刺穿的铝层131b；及(iii)第一弹性膜和第二弹性膜21、22。
如图46所示，可将所述一种或多种固体试剂117定位于所述泡罩层124里，例如将处于液态的所述一种或多种固体试剂117注入所述泡罩层124，然后将含有所述一种或多种固体试剂的泡罩层124冻干。将所述一种或多种固体试剂117定位于所述泡罩层124后，可将可刺穿的箔层131热封至泡罩层124，包封所述一种或多种固体试剂117。然后，其上有可刺穿的箔层131的泡罩层124可被热封至第一底座11的上表面，形成双泡罩。
第一弹性膜和第二弹性膜21、22可被热封至第一底座11的底表面。另外或作为备选，可采用压敏胶将第一弹性膜和第二弹性膜21、22贴附于第一底座11的底表面。将其上有可刺穿的箔层131的泡罩层124热封至第一底座11的上表面之前，在将其上有可刺穿的箔层131的所述泡罩层124热封至第一底座11的上表面之后，以及/或者在将其上有可刺穿的箔层131的所述泡罩层124热封至第一底座11的上表面的过程中，可将第一弹性膜和第二弹性膜21、22贴附于第一底座11的底表面。
可将所述一种或多种固体试剂117(如冻干微珠)竖向对准第一底座11中的开口11a，使得所述一种或多种试剂通过第一弹性膜和第二弹性膜21、22可接触到所述一种或多种固体试剂117。例如，如图47所示，可通过压缩泡罩而使用所述双泡罩，使得可刺穿的箔层131在邻近开口11a的区域破裂。第一底座11在开口11a之间的一段可用阀门关闭，例如，用夹钳或另一装置，至少可将第一弹性膜和第二弹性膜21、22之一压向第一底座11，以防液流穿过其中。然后，所述一种或多种试剂16可穿过开口11a之第一个，到达所述一种或多种固体试剂117并跟所述一种或多种固体试剂117混合。所得混合物可在泡罩层124与第一底座11的上表面之间运行，接着经过开口11a之第二个，返回至介于第一弹性膜和第二弹性膜21、22之间的位置。
如图48所示，所述一种或多种固体试剂117未在分析盒上就位时，可使用分析盒10。例如，可下压泡罩层124覆盖开口11a的区域，使得所述一种或多种试剂16被保留在第一底座11下面。所述一种或多种试剂16可继续沿着第二弹性膜22向下游运行。
图45-48笼统示出的双泡罩实施例通过完全封闭所述一种或多种试剂117(如冻干微珠)，可赋予储存稳定性。而且，可获得有利的可制造性，因为该实施例适合于省去样式加工，将泡罩制作与底座组装分开。由于泡罩压缩，该实施例还最大限度地显著减小了死体积。
如图14和21所示，对于热处理过的所述一种或多种试剂16，可迫使其通过第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b运行至下游，使得热处理过的所述一种或多种试剂16跟成分116混合。成分116中的各试剂宜扩增所述一种或多种试剂16中的单链dna。热处理过的所述一种或多种试剂16可跟第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b内的成分116混合。
磁珠操作机构
如图14和21所示，分析盒10可包含磁珠操作机构300，所述磁珠操作机构300可被构造成结合、清洗和洗脱所扩增的dna。因而，分析盒10可进行pcr和/或dna测序等过程，不必使用离心机。所述磁珠操作机构300可包含一块或多块磁铁，例如上磁铁301和/或下磁铁302，而磁铁301、302可由电机驱动。例如，可跟某一图形用户界面进行通信连接的处理器可控制磁铁301、302的运动(如竖向运动，改变磁铁相对于第一弹性膜和第二弹性膜21、22的高度；横向运动，改变磁铁沿分析盒10的长度方向和/或宽度方向的距离；以及磁铁的旋转运动)。磁铁301、302当中的每一个可以是永磁铁而且/或者可以是电磁铁，该电磁铁可以被通电、去电，且其场强可被调整，比如用所述处理器调整。可采用任一数量的磁铁，本说明书关于第一和第二磁铁301、302的公开信息也可适用于附加磁铁，如第三磁铁，第四磁铁等。
磁珠操作机构300可包含一个或多个由第一弹性膜和第二弹性膜21、22形成的腔310，而所述一种或多种试剂16在跟成分116混合后可进入所述一个或多个腔310。可清洗微珠结合的dna一次或多次，同时磁铁301、302维持腔310中微珠的位置，比如，磁铁301、302将所述微珠结合的dna维持成块。清洗微珠的同时，磁铁301、302宜保持静止。在一个优先实施例中，所述一个或多个腔310包含第一混合腔和第二混合腔111、112和上文所述的一个或多个混合通道113。
磁珠操作机构300可包含温度传感器和温控装置(未显示)，它们可由仪器8(分析盒10在其中使用)中的所述处理器控制。
在各个备选实施例中，在试剂继续在过程中运行前，可使用染料清除型微珠提取试剂中的染料。在若干实施例中，这样的微珠可以是沿弹性膜包封在腔里的无磁染色海绵，可通过刺穿的旁通阀接触。在若干实施例中，使用的是所述无磁染料清除型微珠，而不是以上讨论的磁珠操作机构。在其他实施例中，所述无磁染料清除型微珠被用作磁珠操作机构的辅助手段。
再次参见图21，柔性层20和支撑块12可在分析盒10的各个位置形成一个或多个阀。所述阀的闭位可闭合一段由第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b形成的通道，并迫使该通道中的流体向上游/或下游运行(取决于其他阀和活塞的位置)。所述阀的开位可让所述通道的一段在所述一种或多种试剂16的压力下开启。
例如，所述阀的闭位可让第一弹性膜21的一段未封闭部分21b靠住第二弹性膜22的未封闭部分22b的对应(如竖向对准的)段。结果，所述一种或多种试剂16不能移入或穿过第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b的这些分段。所述阀的开位可让第一弹性膜21的未封闭部分21b的所述分段远离第二弹性膜22的未封闭部分22b的对应段，此时所述一种或多种试剂16抵达这些分段。
作为一个非限制性实例，所述阀之一可定位于第一罐13与加热块52之间，该阀可处在闭位，以防从第一罐13射出的一种或多种试剂16到达邻近加热块52的第一腔24，然后该阀可处于开位，让所述一种或多种试剂16到达邻近加热块52的第一腔24，接着该阀又可恢复至闭位，以防邻近加热块52的第一腔24中的所述一种或多种试剂16在分析盒10中向上游运行(如向第一罐13返回)。
作为另一个非限制性实例，所述阀之一可定位于加热块52与第二罐103之间，该阀可处在闭位，以防邻近加热块52的第一腔24中的一种或多种试剂16到达第二罐103，然后该阀可处于开位，让所述一种或多种试剂16到达第二罐103，接着该阀又可恢复至闭位，以防邻近第二罐103的所述一种或多种试剂16在分析盒10中向上游运行(如向加热块52上方的第一腔24返回)。
还有一个非限制性实例，所述阀之一可定位于第三罐213之间，该阀可处在闭位，以防邻近第三罐213的一种或多种试剂16到达磁珠操作机构300，然后该阀可处于开位，让所述一种或多种试剂16到达磁珠操作机构300，接着该阀又可恢复至闭位，以防邻近磁珠操作机构300的所述一种或多种试剂16在分析盒10中向上游运行(如向第三罐213返回)。
如图14和21所示，所述磁珠操作机构300的一个或多个腔310可包含第一混合腔111、第二混合腔112和一个或多个混合通道113，所述混合通道供第一混合腔和第二混合腔111、112之间的流体连通。
在一个实施例中，第一弹性膜和第二弹性膜21、22的对应于第一混合腔和第二混合腔111、112的各段可预先成形为目标形状(图25a)。在一个此类实施例中，在所述一种或多种试剂16到达第一弹性膜和第二弹性膜21、22的这些预成形段之前，第一弹性膜21的预成形段可下凹并邻接第二弹性膜22的预成形段。然后，当所述一种或多种试剂16到达这些分段时，所述一种或多种试剂16可将第一弹性膜21的预成形段推离第二弹性膜22的预成形段，从而形成第一混合腔和第二混合腔111、112。一个此类实施例的优点可包括：第一混合腔和第二混合腔111、112易于膨胀，第一混合腔和第二混合腔111、112内部的压力最大限度地降低。
在另一个实施例中，第一弹性膜和第二弹性膜21、22的对应于第一混合腔和第二混合腔111、112的各段在所述一种或多种试剂16到达这些分段前是平展的(图25b)。然后，当所述一种或多种试剂16到达这些分段时，所述一种或多种试剂16可将其推开，从而形成第一混合腔和第二混合腔111、112。这样一个实施例的优点可包括：热接触改善，第一混合腔和第二混合腔111、112内部的空气泡发生概率下降。
在另一个实施例中，第一混合腔和第二混合腔111、112之一或全部不是第一弹性膜和第二弹性膜21、22的预成形段。
图26a-26d是初步腔液操作试验的图片，在该试验的实施例中，第一混合腔和第二混合腔111、112包含第一弹性膜和第二弹性膜21、22的预成形段。
图27a-27c显示的是一个实施例的横截面，其中，第一弹性膜21和第二弹性膜22互相贴附。入口224和/或腔端口225可定位于第一弹性膜21上。入口224和腔端口225可由任一合适材料形成，例如，环烯烃共聚物(coc)，可用单一件材料或不同件材料制成。在一个实施例中，第一底座11可提供入口224和/或腔端口225，宜作为磁珠操作机构300的一部分，例如，分别竖向对准第一混合腔111和第二混合腔112。活塞53可移进入口224和/或腔端口225，推至第一弹性膜21和/或第二弹性膜22，迫使其中的一种或多种试剂16前进至其他混合腔或下游位置。
图28a和28b显示了第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b在其横截面内的位移。如这些附图所示，流体跟弹性膜21、22发生相对位移，形成通道，并进行更大位移，形成腔。图29显示了相对于其他几何外形的一个此类“蝴蝶结”式构型中的流路分布。
可利用第一混合腔和第二混合腔111、112，进行分析盒10的dna纯化过程的一个或多个步骤。例如，在第一混合腔和第二混合腔111、112中，可使用磁珠。本说明书提及磁珠的用语中，“分散”指重新悬浮流体里的微珠，使得它们可以被运移，“混合”指重新悬浮微珠，再进行各步处理，确保在所需时标内有足够的微珠表面积接触到特定试剂(样本/清洗)。运移磁珠时，磁珠必须到达正确的腔里，而不是扩散或漂移出此点。因此，在一个实施例中，当磁珠溶液注入第一混合腔111时，一个或多个磁铁301、302可将磁珠固定到位(“捕集”)。
注流的所述磁珠可长距离分散到第一混合腔和第二混合腔111、112里，但如果有一个或多个磁铁301、302存在时注入磁珠，则所述磁珠可被精准捕集。在一个实施例中，可在不到一分钟内收集所述磁珠，如果一个或多个磁铁301、302相对于第一混合腔和第二混合腔111、112而被移动，而非保持在静止位置，那么可有助于磁珠的收集。
利用通向第一混合腔和第二混合腔111、112之一的入口和/或下压和松开一个或多个第一弹性膜和第二弹性膜21、22以泵送流体，可在第一混合腔和第二混合腔111、112内产生流动。
圆形的第一混合腔和第二混合腔111、112可造成低流速的边缘处出现滞留区。定位在这些区域的磁珠很难被移动。因此，在一个优先实施例中，所述一个或多个混合通道113可以是狭窄的，例如，宽1-2毫米，长3-5毫米，以集中液流，确保其高流速。可在所述一个或多个混合通道113中收集磁珠，而当拆除磁铁301、302时，这些磁珠易于分散。
使用活动磁铁和/或采用振荡流扩展所述磁珠，可以实质上让磁铁均匀分散和/或混合。通过下压和松开一个或多个第一弹性膜和第二弹性膜21、22(如使用活塞53)而且/或者用一个跟第一混合腔和第二混合腔111、112的入口或出口相连的注射器引导液流，可产生振荡流。
作为一个非限制性实例，sanger法可用于分析盒10。在该实施例中，可在溶液里排出磁珠，可将磁珠转移至第一混合腔111，可将样本转入第一混合腔111，如有必要和/或期望，可重新悬浮磁珠；在第一次清洗的同时用一个或多个磁铁可将磁珠牢固定位在第一混合腔111中，如有必要和/或期望，可重新悬浮磁珠；在第二次清洗的同时用一个或多个磁铁301、302可将磁珠牢固定位在第一混合腔111中，如有必要和/或期望，可重新悬浮磁珠；可向第一混合腔111中加入洗脱缓冲液，如有必要和/或期望，可重新悬浮磁珠；可将所述洗脱缓冲液从第一混合腔111转移至第二混合腔112。这一非限制性实例中，这些步骤宜按所列顺序进行，但可略去其中一个或多个步骤，也可增加其他步骤。
在一个实施例中，乙醇清洗过程中，磁铁301、302可捕集第一混合腔和第二混合腔111、112中的磁珠，而在用洗脱缓冲液开始各步洗脱之前，磁铁301、302可捕集所述一个或多个混合通道113中的磁珠。在一个实施例中，可将磁铁301、302定位在活塞53内，且可在活塞53内回缩。磁铁301、302的这一构型可快速捕集第一混合腔和第二混合腔111、112里的磁珠。磁铁301、302收集磁珠后，可将所收集的磁珠吸入所述一个或多个混合通道113。
图30a-30e笼统示出各种可应用于磁珠操作机构300的构型。如图30a-30d所示，混合通道113可包含可刺穿的旁通阀，该阀可含有预装干性试剂或液态微珠。如图30e所示，第一混合腔和第二混合腔111、112可形成宽阔的“肾形”腔，可缺失混合通道113。磁珠可被捕集于腔111、112的端部的阀闭区。
在若干实施例中，可将附加腔114连接到第一混合腔和第二混合腔111、112之一或全部。阀可有选择地阻断与附加腔114的连接，以防附加腔114的内容物逸出腔114，比如在对应的第一混合腔和第二混合腔111、112之一的清洗过程中。一个非限制性实例是利用附加腔114的实验，如图31所示。
弹性膜的物理性质
第一弹性膜和第二弹性膜21、22的材料宜有以下特征之一或多个：被柱塞推到箔层时能刺破箔层，如前所述；能被充气成腔，如前所述；可成形；可焊接；有生物相容性；在100℃工作温度下能保持完整性；以及/或者作为高温蒸汽屏障。例如，一些热塑弹性体，如聚氯乙烯，能在高温下有持久功能，可以使用一些高隔离膜，如聚乙烯和聚氨酯的共挤出物。因此，在图32a笼统示出的一个优先实施例中，第一弹性膜21由一件材料形成，第二弹性膜22由一件材料形成。
如图32b和32c笼统示出，分析盒10实施例在第一弹性膜21上采用了一块或多块第一弹性片121。第一弹性膜21可包含开放段21c，所述一块或多块第一弹性片121实质上可与此开放段共同扩展，使得所述一块或多块第一弹性片121与第一弹性膜21组合形成连续层。所述一块或多块第一弹性片121宜为不同于第一弹性膜21的材料，例如，与第一弹性膜21的材质相比有较高耐温性和/或较大的蒸汽隔离性的材料。所述一块或多块第一弹性片121可用于分析盒10的一些部位，穿过分析盒10所述部位的流体受到较高温度的作用。分析盒10可包含一块或多块第二弹性片(未显示)，可配合第二弹性膜22，类似于所述一块或多块第一弹性片121与第一弹性膜21之间的前述配合。
作为一个非限制性实例，图33a和33b显示了分析盒10的一个实施例，其中，弹性体被直接粘结到模制泳道，例如，聚丙烯模制泳道。该弹性体可通过热封、压敏胶或熟练技术人员已知的其他任何合适方式直接粘结。除了或替代直接粘结外，还可将该弹性体粘结到所述模制泳道上的箔层，该箔层可形成腔盖，该箔层可选配压敏胶层。可采用外加特征物，排空通道中的流体。
图34a和34b显示的这一实施例中，分析盒10被夹持在夹具80里，该夹具可包含夹紧板81，带有阀，该阀包含螺杆，可向某一方向旋转此螺杆，使该阀移到开位，可向相反方向旋转此螺杆，使该阀移到闭位。夹紧板81宜包含构造好的凹槽，当未被所述阀门闭合时和所述一种或多种试剂16抵达时，所述凹槽允许第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b膨胀。夹紧板81可防止分析盒10里的各层(如第一弹性膜和第二弹性膜21、22)分层。
图35显示，流体被载入该分析盒10实施例。图36显示，流体通过分析盒10前进，如加液和混合。图37显示，所述一种或多种试剂16在第一弹性膜和第二弹性膜21、22的未封闭部分21b、22b之间流动，从而在分析盒10里形成通道。
图38-41显示的一个实施例中，系统100包含分析盒10。该系统100可包含柱塞101(可用于将所述一种或多种试剂16和/或其他材料加进分析盒10)、夹紧框102(分析盒10可与之连接或断开)、中间件104(夹紧框102可与之连接或断开)及底座105(中间件103可与之连接或断开)。底座105可包含一个或多个构造好的支撑腿106，将分析盒10定位在抬升位置。
在一个实施例中，底座106可包含肘节夹钳107，构造好的肘节夹钳单独动作，从而开启分析盒10中的通道，例如，交替在闭位与开位运行。将肘节夹钳106之一移入闭位，可迫使位于分析盒10的对应段的所述一种或多种试剂16运行至分析盒10中的下游位置。例如，每一肘节夹钳107可包含一段支撑块12和粘附于该段支撑块12的一段柔性层20。
图42笼统示出分析盒10的一个实施例，其中，使用了气泡排除器，所述气泡排除器宜位于第一弹性膜和第二弹性膜21、22之间。所述气泡排除器可导致死体积，因而所述气泡排除器可被构造成平衡所产生的死体积与气泡清除的效能。图42显示，预埋件，比如立体光刻预埋件，可用作气泡排除器。所述预埋件可采用备选的几何外形和材质。在一个实施例中，所述预埋件可以是成形或制作的塑料箔。
图42所含的示意图表明，压合第一弹性膜和第二弹性膜21、22所用的焊接技术可形成气泡排除器；例如，将第一弹性膜21的各段焊接至第二弹性膜22的各段，可形成所述气泡排除器。图43a是一个实施例的照片，其中，第一弹性膜21的各段被焊接至第二弹性膜22的各段，可形成气泡排除器。
图43b是除泡器253的照片。在各实施例中，除泡器通道253包括也给流体通道，其中的壁是多孔膜。当含气泡的流体在压力下沿着该通道推进时，空气通过该膜排出，从而被排出该流体。
图44是一个示意图，描述了一个非限制性试剂实例和这些试剂在分析盒10实施例中的分析盒10里的位置。
对业内熟练技术人员而言，本说明书所述的目前优先的实施例显然会被不同程度地更改和修改。可进行此类变更和修改，前提是不背离本专利客体的精神和范围，且不减少其预期优点。因此，此类变更和修改受附录中权利要求书保护。