模块化液体处理系统的制作方法

本申请要求2015年8月10日提交的美国临时申请号62/203,358以及2015年9月14日提交的申请号62/218,463的权益，所述申请全部通过引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及液体处理领域，具体地说用于处理样品，检测样品中的物质和/或实施测定的液体处理系统和方法。

背景技术：

研究或诊断实验室通常处理生物样品来提取靶分子，诸如蛋白质或DNA以用于后续研究或诊断目的，或检测样品中感兴趣的物质。一致的样品处理或诊断测定要求训练有素的技术人员长时间劳动或使用先前已知的样品处理系统，所述样品处理系统具有低样品处理量并且在测定或其他程序要求多个步骤时要求使用多个装置。

先前已知的液体处理系统在能够同时处理的样品数量方面是有限的，提供有限的多功能性来进行各种测定或靶分子提取或者集成不同的处理步骤，并且生成大量固体和液体废物。例如，先前的自动化液体处理系统通常能够分配或抽吸单一液体。涉及不同液体或不同处理步骤，诸如分配和抽吸液体以及检测靶分子的多个操作要求使用不同的装置，这既费时又费力。另外，先前已知的自动化样品处理系统往往受限于特定方案，而快速交换萃取化学性质或更改处理步骤来适应特定实验室的需求的能力却很小。

先前已知的手动或自动化样品处理系统还会产生大量固体或液体废物，诸如用过的移液管尖端或血液提取物，这必须在巨大开销下冒着让工人暴露于大量危险废物的风险单独地进行处理或处置。

需要一种用于处理与研究或诊断性样品处理、测定和靶分子提取相关联的液体的改良的系统。

技术实现要素：

提供了用于液体处理的模块化系统以及使用这类系统的方法。

一方面，提供了一种用于液体处理的集成的模块化系统，所述系统包括：(a)机器人系统，所述机器人系统包括(i)平台，所述平台被配置成支撑包括多个孔的样品处理板或样品试管的架子，所述平台安装在平面表面台架上，所述平面表面台架被配置用于使平台在基本上水平的平面方向上(例如，在“x”和/或“y”方向上)滑动；(ii)支撑件，所述支撑件用于附接至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置执行与样品处理板的孔中或样品试管中的液体相关的一个或多个功能，所述支撑件安装在轨道上，所述轨道被配置用于使支撑件在基本上垂直的方向上(例如，在“z”方向上)滑动；(iii)用于使平台相对于至少一个模块化装置可滑动地移动的机构；以及(iv)用于使支撑件相对于平台沿着轨道可滑动地移动的机构，(b)泵送系统，所述泵送系统用于经由至少一个模块化装置将液体移入和移出样品处理板的孔或移入和移出样品试管；以及(c)控制系统，所述控制系统用于控制与样品处理板的孔中或样品试管中的液体相关的功能和/或用于控制板相对于模块化装置的移动。

在一些实施方案中，机器人系统可被配置成包括多个模块化装置，所述多个模块化装置沿着轨道定位在不同位置处或与该系列中的第一装置串联地附接在一起，所述第一装置包括近侧表面或附接点，所述近侧表面或附接点附接或紧固到轨道上的支撑件；以及远侧表面或附接点，所述远侧表面或附接点附接或紧固到该系列中的第二模块化装置。附加模块化装置(如果有的话)也可以进行附接，即串联地附接到第二模块化装置的远侧表面或附接点。多个模块化装置可以执行一个或多个功能，包括但不限于：将液体分配到样品处理板的孔中或样品试管中、将样品转移到样品处理板的孔中或样品试管中、从样品处理板的孔中或从样品试管中抽出液体、感测样品处理板的孔或样品试管中的液位、感测样品处理板的孔或样品试管中的温度、检测样品处理板的孔或样品试管中的信号和/或吸引样品处理板的孔中或样品试管中的磁性材料，诸如磁性珠粒以有助于混合板的孔中或样品试管中的磁性材料与液体。

在一些实施方案中，所述系统包括多个模块化装置，每个模块化装置执行不同的功能或被配置成将不同类型的液体分配到样品处理板的孔中或样品试管中。

在一些实施方案中，所述系统包括第一模块化装置，所述第一模块化装置附接或紧固到支撑件；以及第二模块化装置，所述第二模块化装置附接或紧固到第一模块化装置；以及任选地一个或多个附加模块化装置，所述一个或多个附加模块化装置串联地附接到第二模块化装置，并且平面表面台架被配置成相对于模块化装置移动，使得可以在样品处理板的孔中或在样品试管中执行一个或多个功能，诸如但不限于：将样品转移到或将液体分配到样品处理板的孔中或样品试管中、从样品处理板的孔中或从样品试管中抽出液体、感测样品处理板的孔中或样品试管中的液位和/或温度、检测样品处理板的孔中或样品试管中的信号和/或吸引样品处理板的孔中或样品试管中的磁性材料，诸如磁性珠粒以有助于混合板的孔中或试管中的磁性材料与液体。

在一些实施方案中，控制系统控制一个或多个功能，诸如但不限于：控制液体在样品处理板的孔中或试管架中的样品试管中的移入和/或移出、对样品处理板的孔中或样品试管中的液位和/或温度的感测、对样品处理板的孔中或样品试管中的信号的检测、板或试管架相对于模块化装置的移动和/或模块化装置相对于板或试管架的移动。

在一些实施方案中，样品处理板的孔或样品试管包括样品，所述样品在板或试管纳入用于液体处理的模块化系统之前预先装载到孔或试管中。

在一些实施方案中，所述系统包括至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置被配置成将含亲和珠粒的液体分配到样品处理板的孔中或样品试管中。亲和珠粒可以包括例如一个或多个亲和部分，所述一个或多个亲和部分能够在样品中存在靶分子时结合到所述靶分子。在一些实施方案中，亲和珠粒能够将样品的一个或多个分子或组分与样品的其他组分分离。在某些实施方案中，亲和珠粒是磁性的。在这类实施方案中，支撑板的平台可以包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体能够磁性吸引磁性珠粒，例如，磁体被配置在孔的下方或被配置成在样品处理板的孔之间的孔间空间中移动，或者被配置在样品试管的下方或被配置成在试管架中的样品试管之间移动，以将磁性珠粒拉到孔的底部。

在一些实施方案中，液体样品从外部样品容器转移到样品处理板的孔中或试管架中的样品试管中，并且所述系统包括例如为样品转移模块的模块化装置，所述样品转移模块包括移液机构，所述移液机构流体地连接到每个样品容器。在这种实施方案中，泵送系统可以被配置成将预定量的液体样品从样品容器转移到样品处理板的孔中或样品试管中。在一些实施方案中，在将样品转移到板的孔中或样品试管中之前，孔或试管预先涂布有一种或多种试剂或亲和部分，所述一种或多种试剂或亲和部分能够在样品中存在靶分子时与所述靶分子发生反应或结合到所述靶分子。在一些实施方案中，在将样品转移到板的孔中或样品试管中之前，孔或试管包括亲和珠粒，所述亲和珠粒包括一个或多个亲和部分，所述一个或多个亲和部分能够在样品中存在靶分子时结合到所述靶分子。在一些实施方案中，亲和珠粒能够将样品的一个或多个分子或组分与样品的其他组分分离。在某些实施方案中，亲和珠粒是磁性的。在这类实施方案中，支撑板的平台可以包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体能够磁性吸引磁性珠粒，例如，磁体被配置在孔的下方或被配置成在样品处理板的孔之间的孔间空间中移动，或者被配置在样品试管的下方或被配置成在试管架中的样品试管之间移动，以将磁性珠粒拉到孔的底部。

在一些实施方案中，所述系统包括至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置用于分配液体，并且还包括外部储液器，所述外部储液器流体地连接到液体分配模块，并且液体分配模块被配置用于将液体从外部储存器分配到样品处理板的孔中或试管架中的样品试管中。在一些实施方案中，外部储液器流体地连接到液体分配模块内的内部储液器，泵送系统被配置成将液体从外部储液器泵送到内部储液器中，并且在所述系统和液体分配模块在操作时，预定量的液体从内部储液器泵送到板的孔中或样品试管中。在一些实施方案中，液体分配模块包括多个分配喷嘴，所述多个分配喷嘴被配置成将液体分配到板的孔中或样品试管中。在某些实施方案中，分配喷嘴包含塑料，由塑料组成或基本上由塑料组成，例如但不限于：聚醚醚酮(PEEK)和/或聚碳酸酯。在一些实施方案中，将液体分配到板的孔中或样品试管中是非接触式的。

在一些实施方案中，所述系统包括用于分配液体的至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置包括多个分配喷嘴，所述多个分配喷嘴被配置成将液体分配到样品处理板的孔中或试管架中的样品试管中，其中液体分配模块至少流体地连接到第一储液器和第二储液器，其中第一储液器包括试剂，所述试剂用于分配到板的孔中或样品试管中；并且第二储液器包括水或溶剂，所述水或溶剂用于在经由喷嘴分配第二储液器的液体时将盐或其他不想要的物质从分配模块的喷嘴中移除。在一些实施方案中，液体分配模块流体地连接到废物处置系统，并且经由分配模块的喷嘴分配的来自第二外部储液器的液体被引导到废物处置系统。

在一些实施方案中，所述系统包括多个第一外部储液器，所述多个第一外部储液器包括不同的液体；以及多个液体分配模块，其中每个第一外部储液器流体地连接到不同的液体分配模块。在一些实施方案中，液体中的至少一种包括亲和珠粒，所述亲和珠粒含有一个或多个亲和部分，所述一个或多个亲和部分能够在样品中存在靶分子时结合到所述靶分子。在一些实施方案中，亲和珠粒能够将样品的一个或多个分子或组分与样品的其他组分分离。在某些实施方案中，亲和珠粒是磁性的。在这类实施方案中，支撑板的平台可以包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体能够磁性吸引磁性珠粒，例如，磁体被配置在孔的下方或被配置成在样品处理板的孔之间的孔间空间中移动，或者被配置在样品试管的下方或被配置成在试管架中的样品试管之间移动，以将磁性珠粒拉到孔的底部。在一些实施方案中，多个液体分配模块中的至少一个流体地连接到第二外部储液器，其中第一外部储液器包括试剂，所述试剂用于分配到样品处理板的孔中或样品试管中；并且第二外部储液器包括水或溶剂，所述水或溶剂用于在经由喷嘴分配第二外部储液器中的液体时将盐或其他不想要的物质从分配模块的喷嘴中移除。

在一些实施方案中，所述系统包括用于抽吸液体的至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置被配置成将液体从板的孔中移除。在一些实施方案中，抽吸模块包括多个抽吸喷嘴，其中每个喷嘴被配置成从板的孔中抽吸液体。在一些实施方案中，抽吸模块流体地连接到废物处置系统，并且从板的孔中抽吸的液体被引导到废物处置系统。在一些实施方案中，抽吸喷嘴由生物相容性塑料，诸如但不限于PEEK构成。在一些实施方案中，抽吸喷嘴由涂布的金属构成。

在一些实施方案中，所述系统包括具有一个或多个传感器的至少一个模块化装置，所述一个或多个传感器用于感测样品处理板的孔中或样品试管中的参数，例如但不限于：液位和/或温度。

在一些实施方案中，所述系统包括至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置用于检测样品处理板的孔中或样品试管中的信号，例如但不限于：光吸收信号、荧光信号或发光信号。

在一些实施方案中，所述系统包括至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置包括视觉系统。例如，视觉系统可以检测至少一个特征，诸如但不限于：样品中污染的有无、磁性珠粒的环形成、液位、经过离心的血液中的细胞层的分离、试管或板上的1维或2维条形码、试管或孔的侧部上液体的存在、书写在试管或板上的患者信息、试管或板类型、试管盖或板密封件的有无、试管或孔中样品的有无和/或试管或孔中的气泡。

在一些实施方案中，所述系统包括分配液体的至少一个模块化装置以及抽吸液体的至少一个模块化装置。在一些实施方案中，所述系统包括分配液体的至少一个模块化装置、抽吸液体的至少一个模块化装置以及感测样品处理板的孔中或样品试管中的参数的至少一个模块化装置。在一些实施方案中，所述系统包括分配液体的至少一个模块化装置、抽吸液体的至少一个模块化装置以及检测样品处理板的孔中或样品试管中的信号的至少一个模块化装置。在一些实施方案中，所述系统包括分配液体的至少一个模块化装置、抽吸液体的至少一个模块化装置和感测样品处理板的孔中或样品试管中的参数的至少一个模块化装置以及检测样品处理板的孔中或样品试管中的信号的至少一个模块化装置。

在一些实施方案中，所述系统包括至少一个模块化装置，所述至少一个模块化装置包括磁体(诸如但不限于条形磁体)。例如，磁体可以在孔在下方经过磁体时吸引板的孔中的磁性珠粒，从而提供孔中的珠粒的混合，而不需对板进行物理搅动。平面表面台架可以被配置和控制来将样品处理板移动到磁体的下方以有助于孔中的磁性珠粒的这种混合。

在本文描述的用于液体处理的集成的模块化系统的一些实施方案中，支撑板的平台能够提供有关其上支撑的板的一个或多个功能，包括但不限于：振荡、加热、冷却、对板的孔中的磁性材料的磁性吸引以及磁性非接触式混合。在一些实施方案中，支撑板的平台包括翻转-倾斜机构。

在本文描述的用于液体处理的集成的模块化系统的一些实施方案中，泵送系统包括至少一个隔膜泵。

在本文描述的用于液体处理的集成的模块化系统的一些实施方案中，控制系统控制由多个模块化装置执行的功能的排序，诸如但不限于：将样品转移到样品处理板的孔中或样品试管中；将液体分配到样品处理板的孔中或样品试管中；吸引样品处理板的孔中或样品试管中的磁性材料，诸如磁性珠粒以有助于混合板的孔中的磁性材料与液体；从样品处理板的孔中或从样品试管中抽出液体；感测样品处理板的孔中或样品试管中的液位；感测样品处理板的孔中或样品试管中的温度；和/或检测样品处理板的孔中或样品试管中的信号。

另一方面，提供了使用本文描述的集成的模块化液体处理系统的方法。在一些实施方案中，集成的模块化液体处理方法包括：使用如本文所述用于所有以下操作的集成的模块化液体处理系统，将多个样品从多个样品容器转移到包括多个孔的样品处理板的孔中或试管架中的样品试管中，其中每个样品转移到不同的孔或样品试管中；使用液体分配模块，例如非接触式液体分配装置来将液体分配到板的多个孔中或样品试管中；使用多个液位传感器，例如非接触式液位传感器来检测板的多个孔的每一个中或每个样品试管中的液位；吸引板的孔中或样品试管中的磁性材料，诸如磁性珠粒，从而有助于混合板的孔中的磁性材料与液体；使用多个抽吸器来从板的多个孔中或从样品试管中抽吸液体；使用废物管理系统来管理从多个孔或样品试管移除的液体；和/或检测板的孔中或样品试管中的信号。

在一些实施方案中，对多个样品进行分析或从每个样品提取一个或多个靶分子。在一些实施方案中，多个样品包括血液或唾液。在一些实施方案中，方法包括使用磁性珠粒从多个样品提取DNA。

在一些实施方案中，部署液位传感器。可以使用任何合适的液位传感器，包括但不限于：一个或多个声学传感器、一个或多个重量传感器、一个或多个压力传感器和/或一个或多个激光传感器。

在一些实施方案中，废物管理系统将从多个孔或样品试管移除的液体沉积到废物容器中。在一些实施方案中，废物容器在真空下操作。一系列阀可以被包括来确保适当的真空操作。在一些实施方案中，废物使用重力来移除。在一些实施方案中，废物管理系统将从多个孔或样品试管移除的液体与漂白剂或另一种灭菌溶液在废物容器中进行混合并且孵育混合物。在一些实施方案中，废物管理系统包括一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于测定从多个孔或样品试管移除的液体的量。这些传感器可以包括例如声学传感器、重量传感器、压力传感器、激光传感器、电容传感器等。在一些实施方案中，废物管理系统包括一个或多个计量器，所述一个或多个计量器用于使用真空来测定从多个孔或样品试管移除的液体的量。

附图说明

图1示出模块化液体处理系统的实施方案。

图2示出支撑在翻转倾斜台上的平台的实施方案。

图3示出模块化液体处理系统的实施方案。

图4示出模块化液体处理系统的实施方案。

图5示出液位传感器的实施方案。

图6示出用于控制多个模块化液体处理系统的控制系统的实施方案。

图7示出具有内部储液器的液体分配模块的实施方案。

图8示出具有两个入口的液体分配模块的实施方案，第一入口用于试剂并且第二入口用于添加液体以从分配喷嘴冲洗掉盐或其他不想要的物质。

图9示出液体分配模块的实施方案，其中阀放置在分配歧管中与入口相对的一端上。

图10示出具有任选的洗涤槽(例如，超声处理槽)的集成的模块化液体处理系统的实施方案。

图11示出洗涤槽(例如，超声处理槽)的实施方案。

图12是与分配模块集成的孔传感器，例如超声波孔传感器的实施方案的分解图。

图13示出安装在液体分配模块化装置上的孔传感器模块化装置的实施方案。

图14A-14D示出“可堆叠的”模块化液体分配模块的实施方案，所述液体分配模块被配置有对应于96孔板的有12个孔的行的喷嘴。图14A示出对应于96孔板的一个行的具有12个喷嘴的模块。图14B示出附接来添加第二行12个喷嘴的第二模块。图14C示出附接来添加第三行12个喷嘴的第三模块。图14D示出附接来添加第四行12个喷嘴的第四模块。

图15示出用于一次性抽吸器尖端的适配器的实施方案。

图16示出具有被配置用于附接一次性抽吸器尖端的适配器的抽吸器歧管。

图17示出安置在适配器上的一次性抽吸器尖端的截面图。

图18示出推板被包括用于移除一次性抽吸器尖端的实施方案的截面图。

图19示出样品处理板和抽吸器尖端盒并排地配置的实施方案。

图20示出样品处理板和抽吸器尖端盒并排地配置的实施方案的顶视图。

图21示出具有可移动的承滴盘的实施方案。

图22示出可移动的承滴盘的侧视图。

图23A和图23B示出用于集中液体中的磁性材料和/或混合多孔样品处理板的孔中的液体的磁体阵列的两个实施方案。

图24示出多孔样品处理板的实施方案，所述多孔样品处理板在板的下方配置有磁体阵列并且被配置成使得磁体装配在板的孔间空间内并且可在其内移动，从而集中多孔样品处理板的孔中的磁性材料。

图25A、图25B和图25C示出一个实施方案，其中磁体沿着多孔样品处理板的孔向上移动并逐渐向下移动以集中和下拉孔中的液体中的磁性材料。

图26示出一个实施方案，其中磁体沿着多孔样品处理板的孔上下移动来使磁性材料分散在孔中的液体中，从而混合孔中的液体。

具体实施方式

集成的模块化系统

描述了集成的模块化液体处理系统以及使用这类系统的方法。这些系统可以用于例如在含有多个孔的样品处理板中或在试管架中的样品试管中实施测定、纯化和/或分离化合物和/或处理样品。还描述了这类模块化液体处理系统的部件，包括样品转移模块、液体分配模块、液体抽吸模块、用于感测诸如液位和/或温度的液体的参数的模块、用于检测信号的模块以及用于磁性吸引样品处理板的孔中或样品试管中的诸如珠粒的磁性材料的模块。本文描述的集成的模块化液体处理系统还可以对例如板的孔中或样品试管中的液体执行各种功能，例如，振荡、混合、孵育样品和/或分离所述样品的组分。本文描述的集成的模块化液体处理系统在一些实施方案中还可以流体地连接到废物处置系统。在一些实施方案中，模块化液体处理系统可以包括用于将标签施加到板、试管或试管架；将密封件施加到板、试管或试管架；条形码扫描；和/或视觉系统的系统或模块。本文描述的系统的模块化性质允许根据有待执行的操作、有待分配、混合和/或抽吸的液体的顺序、有待分配的液体的数量等来进行定制。

在一些实施方案中，模块化液体处理系统可以与其他系统，诸如用于研究或诊断目的的数据分析和输出系统集成。本文描述的模块化液体处理系统可以在非常紧凑的集成装置中并以比先前已知的系统更快速、更成本有效且产生更少废物的方式执行测定的多个步骤或用于样品处理的其他工作流，包括在较小的空间中执行多个功能。另外，模块化液体处理系统具有更灵活的工作流，从而允许它们容易地优化来满足样品处理系统操作者的不同需求。本文描述的系统中可以包括的液体处理、感测和检测装置的模块化性质允许根据有待处理或分析的样品的性质和用户所需的输出来进行定制。

在一些实施方案中，集成的模块化液体处理系统被进一步设计来通过利用非接触式装置来分配液体、给所述液体充气、混合和/或抽吸所述液体来最小化固体和液体废物。直接接触液体会导致污染的设备，所述设备必须进行适当的灭菌或处置来防止液体的污染。例如，每次分配液体、给所述液体充气、混合或抽吸所述液体时对移液管尖端进行处置都会导致大量固体废物。固体和液体废物可能是费钱的或因存在生物活性元素而难以进行处置。通过经由非接触式分配、充气、混合或抽吸来使与例如板的孔中或样品试管中的有待处理的液体的接触最小化，可以最小化固体废物的生成和液体的污染。

虽然在本文描述的模块化液体处理系统中最小化了与例如板的孔中或样品试管中的有待处理的液体的接触，但是在一些实施方案中，仍然可能会与液体进行接触。例如，在一些实施方案中，样品转移装置可以通过将样品抽吸到移液管尖端或针中并将样品分配到样品板的孔中或第二样品试管中来将样品从样品试管转移到样品板的孔或另一个样品试管。另外，在一些实施方案中，例如从板的孔或从样品试管抽吸的液体可能会被污染。如本文所述的模块化液体处理系统因此可以包括能够处理并在一些实施方案中处置或容纳废物的废物管理系统。

为了保持测定或其他程序之间的精度，从而提高处理可靠性，应一致地分配液体。为了确保一致的液体分配并提高处理可靠性，模块化液体处理系统的一些实施方案包括液位传感器，例如非接触式液位传感器。在为了实现预定体积已分配足够液体时，液位传感器可以向控制系统发信号。在一些实施方案中，液位传感器在不直接接触样品的情况下检测液位，即非接触式检测。在一些实施方案中，在分配装置应继续分配液体时和/或在液体分配装置应停止分配液体时，液位传感器可以同时向液体分配装置发信号。液位传感器可以集成到液体分配模块中，或液体分配和液位传感器功能可以处于单独的模块。液位传感器的非限制性实例包括声学和/或激光传感器。

在一些实施方案中，在如本文所述的集成的模块化液体处理系统中实施的过程中的每个工作步骤可以是完整过程中的不同步骤或事件，并且可以使用一个或多个模块化装置和/或可以分配和任选地抽吸一种或多种液体。例如，在一些实施方案中，工作步骤可以是样品转移步骤、孵育步骤、混合步骤、加热步骤、溶液分配步骤、溶液充气步骤、溶液抽吸步骤、感测步骤或检测步骤。在一些实施方案中，工作步骤可以包括两个或更多个同时事件，诸如同时分配和感测步骤、同时混合和加热步骤或同时孵育和加热步骤。在一些实施方案中，工作步骤可以包括多个线性或同时小工作步骤，例如细胞溶解步骤可以包括溶液分配步骤、同时混合和加热步骤以及溶液抽吸步骤。其他工作步骤可以包括但不限于：洗涤步骤、成像步骤、称重步骤、干燥步骤或酶反应步骤。

包括液体溶液的任何数量液体可以用于在如本文所述的模块化液体处理系统中处理或分析样品。例如，可以分配到例如板的孔中或样品试管中的液体包括但不限于：悬浮液、去离子水、非去离子水、溶解液、洗涤液、洗脱液、测定溶液、反应性试剂或有机溶剂。在一些实施方案中，液体溶液可以包括盐、缓冲液(例如，乙酸盐、柠檬酸盐、双三氨基甲烷、碳酸盐、CAPS、TAPS、二甘胺酸、三羟甲基氨基甲烷、三甲基甘氨酸、TAPSO、HEPES、TES、MOPS、PIPES、卡可酸盐、SSC、MES、琥珀酸或磷酸盐)、氨基酸、酸、碱、表面活性剂、清洁剂(例如，SDS、曲通X-100或吐温-20)、离散剂、螯合剂(例如，乙二胺四乙酸、膦酸盐或柠檬酸)、防腐剂、抗菌素、醇(例如，甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇)、还原性化合物、氧化性化合物、染料或生物分子(例如，核酸、蛋白质)、酶(例如，核糖核酸酶或蛋白酶K)。在一些实施方案中，液体可以含有亲和试剂、配体或者可以结合到或固定样品中的一个或多个组分或部分的物质。在一些实施方案中，液体可以含有亲和珠粒，所述亲和珠粒含有一个或多个亲和部分，所述一个或多个亲和部分能够在样品中存在靶分子时结合到所述靶分子。例如，亲和珠粒可以是磁性的并且模块化液体处理系统可以含有一个或多个磁体，所述一个或多个磁体能够磁性吸引磁性珠粒并且将珠粒与液体(例如，可能含有亲和部分所结合的靶分子的液体)中的其他组分分离。

在一些实施方案中，机器人系统的框架可以包括安装特征，所述安装特征允许辅助装置或仪器安装在例如用于支撑样品处理板的平台的下方。例如，可以安装废物排放盘和/或清洁槽，例如超声处理槽，并且在一些实施方案中，可以将它们接入系统或将它们移出所述系统，这取决于正在进行的操作(例如，废物处置或清洁与样品直接接触的模块化装置的部分，诸如抽吸尖端和/或分配喷嘴)。在各种实施方案中，清洁槽可以被配置用于与超声处理或非超声处理方案一起使用。

样品输入和输出

集成的模块化液体处理系统能够例如在测定、诊断程序、样品的纯化或组分分离或其他类型的样品处理应用中处理各种样品输入。如本文所公开的模块化液体处理系统能够接受样品输入并且产生样品输出。在一些实施方案中，样品输入可以包括但不限于：生物分子、核酸(包括DNA或RNA)、蛋白质、肽、抗体、抗体片段、抗体-小分子缀合物、酶、代谢物、结构蛋白、组织、种子、细胞、细胞器、膜、血液、血浆、唾液、尿、精液、卵母细胞、皮肤、毛发、粪便、颊拭子、巴氏涂片溶解产物、有机分子、药物化合物、细菌、病毒或纳米颗粒。

在一些实施方案中，样品在模块化液体处理系统中处理之前预先装载到含有多个孔的样品处理板的孔中或样品试管中。在其他实施方案中，样品通过经由样品转移模块从外部样品容器进行转移而装载到板的孔中或样品试管中，所述样品转移模块包括移液机构，所述移液机构流体地连接到样品容器；并且被配置成将预定体积的液体样品从样品容器转移到板的孔中或样品试管中。可以从各种容器转移样品，例如，多个单管和/或板的孔，例如，6孔板、12孔板、24孔板、48孔板、96孔板、192孔板、384孔板、1536孔板或能够固持任何数量的分离的样品的多孔板的孔。在一些实施方案中，可以从试管阵列，例如含有液体样品的试管架，例如血液试管架转移样品。阵列中试管的数量可以对应于例如样品将转移到其中的板中孔的数量和/或布置，或样品将转移到其中的试管架中的样品试管的数量和/或布置，或者试管的数量可以小于或大于样品将转移到其中的板的孔的数量或样品将转移到其中的样品试管的数量。在一些实施方案中，阵列中的每个样品容器，例如样品试管用独特的标识符诸如条形码标识。在一些实施方案中，阵列中的样品容器，例如样品试管可以例如经由橡胶塞盖住或进行密封。

来自如本文所述的模块化液体处理系统的输出可以具有各种数据类型，例如但不限于：图像、光谱测量(诸如量热、荧光测量、光吸收、核磁共振、红外、光散射光谱测量等)、酶测量(诸如解离常数、催化速率、结合(k_on)速率、解离(k_off)速率等)，或者可以是靶分子(例如但不限于：DNA、RNA、蛋白质、肽或有机化合物)。

在一些实施方案中，激光器可以用于生成输出，所述输出包括板的孔中或样品试管中的液体的弯液面的形状和/或轮廓。这可以被用来例如确定孔或试管中的液体是否离心沉淀或离心沉淀程度如何。

在一些实施方案中，测量液体的颜色并且来自模块化液体处理系统的输出包括对污染的定量和/或定性测量，例如液体中的一种或多种污染物质的量和/或所述一种或多种污染物质的有无。

样品处理板

在一些实施方案中，集成的模块化液体处理系统可以被配置成利用各种样品处理板，例如包括多个孔的板，包括但不限于：6孔板、12孔板、24孔板、48孔板、96孔板、192孔板、384孔板、1536孔板或能够固持任何数量的分离的样品的多孔板。在一些实施方案中，样品处理板的最大孔体积可以为约18微升、约250微升、约1.1毫升、约2.2毫升、约5毫升或约10毫升。在一些实施方案中，样品处理板可以被构造成使得在板的邻近孔的底部与侧部的至少一部分之间存在开放空间，即具有可从板的底部触及的孔间空间。

在一些实施方案中，每个样品处理板用独特的条形码标识。在一些实施方案中，样品处理板的孔在将板添加到模块化液体处理系统之前可以预先装载有用于分析的样品，或在添加样品来分析之前预先装载有液体，诸如溶解流体、稳定流体、洗涤流体、去离子水或乙醇。

在一些实施方案中，样品处理板的每个孔包括亲和珠粒，所述亲和珠粒可以结合到样品内的靶分子，所述亲和珠粒可以在添加样品来分析之前或之后添加到孔。例如，亲和珠粒可以包被于抗体、链霉亲和素或者阳离子或阴离子部分。在一些实施方案中，亲和珠粒是磁性的。在一些实施方案中，亲和珠粒在将样品转移到样品处理板中之前预先装载到样品处理板中。在一些实施方案中，亲和珠粒并未预先装载到样品处理板中，而是经由液体处理系统的液体分配模块来添加。

样品试管

在一些实施方案中，集成的模块化液体处理系统可以被配置成利用能够固持任何数量的分离的样品的各种样品试管。在一些实施方案中，样品试管是圆锥形的。在一些实施方案中，样品试管是或类似试管(即，无菌玻璃或塑料试管，例如圆底试管，所述试管具有封闭件，诸如橡胶塞，使得试管可以被抽空以在试管内产生真空，从而有助于吸取预定量的液体，诸如生物样品)。在各种非限制性实施方案中，样品试管可以被构造成容纳5ml、15ml或50ml液体体积。样品试管可以装配到试管架中以用于本文描述的模块化液体处理系统。在一些实施方案中，试管架可以被构造成使得在邻近样品试管的底部与侧部之间存在开放空间，即在试管之间具有可从试管架的底部触及的空间。

在一些实施方案中，每个样品试管和/或试管架用独特的条形码标识。在一些实施方案中，样品试管在将样品试管添加到模块化液体处理系统之前可以预先装载有用于分析的样品，或在添加样品来分析之前预先装载有液体，诸如溶解流体、稳定流体、洗涤流体、去离子水或乙醇。

在一些实施方案中，样品试管包括亲和珠粒，所述亲和珠粒可以结合到样品内的靶分子，所述亲和珠粒可以在添加样品来分析之前或之后添加到试管。例如，亲和珠粒可以包被于抗体、链霉亲和素或者阳离子或阴离子部分。在一些实施方案中，亲和珠粒是磁性的。在一些实施方案中，亲和珠粒在将样品转移到样品试管中之前预先装载到样品试管中。在一些实施方案中，亲和珠粒并未预先装载到样品试管中，而是经由液体处理系统的液体分配模块来添加。

平台

如本文所述的集成的模块化液体处理系统包括平台，所述平台用于支撑样品处理板，例如包括多个孔的板；或样品试管架，所述样品试管架被配置成固持多个样品试管。平台可以安装在平面表面台架上，所述平面表面台架可以被配置成在“x”和/或“y”方向或其组合方向上以基本上水平的平面配置移动板。平面表面台架可以相对于一个或多个模块化装置移动平台，所述模块化装置支撑在轨道上，所述轨道被配置成在基本上垂直的“z”方向上相对于平台移动模块化装置。平台可以含有支架或另一种类型的附接件来保持样品处理板或样品试管架在平台上处于固定配置。

平台可以被配置成对其上支撑的板执行一个或多个功能，诸如但不限于：振荡、加热和/或冷却。在一些实施方案中，平台包括翻转-倾斜机构。在一些实施方案中，平台包括一个或多个磁体，所述一个或多个磁体被配置成吸引如本文所述的样品处理板的孔中的材料，例如磁性材料，诸如磁性珠粒。在一些实施方案中，平台包括多个磁体，每个磁体在样品处理板或样品试管架支撑在平台上时被配置在所述板的孔或样品试管的下方。在一些实施方案中，平台包括多个磁体，所述多个磁体在样品处理板或样品试管架支撑在平台上时被配置成在样品处理板下方的孔间空间之间移动或者被配置成在样品试管架下方的样品试管之间移动。

液体的磁运动

在一些实施方案中，样品处理板或样品试管架被构造成使得在板的邻近孔的底部与侧部的至少一部分之间存在开放空间，即可从板的底部触及的孔间空间；或在邻近样品试管之间存在开放空间。在一些实施方案中，平台包括多个磁体，例如磁性销或杆230，所述多个磁体如图24示意性所示被配置成装配到介于样品处理板的孔之间的开放空间244中。在样品处理板240下方的平台被配置成使得磁体230可以在孔间空间中上下移动，从而使磁性材料243，例如磁性亲和珠粒在孔241的液体242内移动。在其他实施方案中，平台包括多个磁体，所述多个磁体被配置成装配到介于试管架中的样品试管之间的开放空间中，并且在试管架下方的平台被配置成使得磁体可以在样品试管之间上下移动，从而使磁性材料在样品试管中的液体内移动。

图23A和图23B中示出了磁体阵列的两个非限制性实例。磁体可以用于将磁性材料，例如珠粒集中在孔或样品试管内的特定位置处，从而有助于移除过量流体并且洗涤磁性材料，例如磁性亲和珠粒。另外，由于磁场强度受到距离的限制，因此磁体越靠近磁性材料，吸引力越好。可以通过相对于孔的顶部和底部动态地移动磁体而在孔内实时地调节磁场，从而将磁性材料，例如珠粒以及因此液体在孔或试管内进行混合。这可以用作以下操作的替代方案：振荡或倾倒板或试管架，这会导致孔或试管之间飞溅以及交叉污染；或上下吸移液体，这会接触液体，从而可能导致污染，并且会使用消耗品(移液管尖端)。通过磁体在板的孔之间或在样品试管之间上下移动来混合液体如本文所述是一种非接触式混合方法，所述方法涉及磁性材料而非液体在孔或试管中的移动。

在一些实施方案中，磁体，例如磁性销或杆可以相对于板或试管架移动。在其他实施方案中，板或试管架可以相对于磁体移动。在一些实施方案中，板或试管架是固定的并且磁体可个别地移动(例如，相对于样品处理板的水平配置或试管架在垂直(“z”)方向上移动)或覆盖板的区段的磁体可以作为一个组，例如半个板、四分之一板、整行、整列或者板或试管架的其他子区段一起移动。在一个实施方案中，板或试管架被配置在支撑基座上，所述支撑基座装配在板或试管架的下方并且含有磁体(例如，销或杆)阵列，所述磁体被配置成在板的孔间空间之间或在试管架中的样品试管之间移动。缓冲材料，例如橡胶可以提供在样品处理板或试管架的外缘与其内装配有板或试管架的支撑基座的对应边缘之间，以吸收来自磁体运动的振动。在另一个实施方案中，磁体固定地安装到底板，所述底板被配置成相对于样品处理板或样品试管架移动，以使磁体在板的孔之间或在样品试管之间移动。在另一个实施方案中，磁体固定地安装到底板并且样品处理板或样品试管架被配置成相对于底板移动，以使磁体在板的孔之间或在样品试管之间移动。

在磁体可个别地移动(即，未固定地安装到底板)的实施方案中，磁体可以经由机械装置(例如，弹簧)或经由致动器(例如，液压、气动、电、热、机械致动器)移动。在一个实施方案中，磁体可经由电子控制的致动器机构移动。在一个实施方案中，致动器联接到弹簧以在一个方向上实现快速释放。

磁体阵列可以被配置成使得每个孔或样品试管使用一个磁体以使磁性材料在孔或样品试管中的液体内移动，或者阵列可以被配置成使得孔或样品试管被两个或更多个磁体包围。例如，孔或样品试管可以被隔开180°的两个磁体包围。在一个实施方案中，孔或样品试管被隔开90°的四个磁体包围。

“磁体”(例如，装配在样品板的孔间空间内或试管架中的样品试管之间的杆或销)可以完全由磁性材料构成，或者一个或多个部分，例如末端部分可以由磁性材料构成。适合于这个目的的材料包括但不限于：钕铁硼、钐钴、铝镍钴合金、陶瓷或铁氧体磁体。

样品板的孔中的液体中的磁性材料可以经由对板的孔间空间中的磁体的吸引力来移动。这种磁性材料可以是例如呈磁性珠粒的形式，任选地偶联到亲和配体、抗体或其片段；或者是用于与液体样品中的一种或多种化合物或组分结合或与之发生反应的其他试剂。适合于这个目的的材料包括但不限于：铁磁性材料，诸如铁、钴、镍、某些稀土金属以及这些材料的各种合金。

在一些实施方案中，磁体用于将磁性材料集中在孔或样品试管242内的特定位置处，这示意性地示出于图25A-25C。例如，磁体230可以在样品处理板的孔间空间中或在样品试管之间缓慢地上下移动，并且之后缓慢地向下移动来经由孔或样品试管外侧上的磁体吸引集中磁性材料243，例如珠粒。磁体的移动可以由控制系统控制。

在一些实施方案中，磁体如图26所示用于将磁性材料分散在孔或样品试管内。例如，磁体230可以缓慢地移动到孔或样品试管的顶部并且之后快速地向下移动以在液体242中产生磁性材料243的分散体。快速移动可以用于破坏磁场并且使磁性材料243，例如磁性珠粒分散开来。磁体的移动速率可以根据磁性材料的量和孔或样品试管中的液体的粘度来调节，从而在孔或样品试管中产生磁性材料的均匀的或基本上均匀的分散体并且有助于液体的非接触式混合。磁体的移动可以由控制系统控制。

泵送系统

如本文所述的用于液体处理的集成的模块化系统包括泵送系统，所述泵送系统用于将液体移入和移出样品处理容器，例如如本文所述的样品处理板的孔或样品试管。泵送系统处于系统的液体处理模块的外部并且可以与之隔开一定距离。泵送系统将外部储液器与液体分配模块流体地连接在一起，和/或将系统的抽吸模块和/或液体分配模块与废物处置和/或处理系统流体地连接在一起。在一些实施方案中，泵送系统含有一个或多个隔膜泵。在一些实施方案中，可以采用蠕动泵、离心泵、注射泵和/或微环状泵。在一些实施方案中，泵送系统包括由加压储存器支持的一个或多个阀闸控式分配系统。

在一些实施方案中，泵可以从一个或多个外部样品容器和/或从一个或多个外部储液器吸取液体，以经由流体地连接的喷嘴将确定量或预定量的液体分配到例如样品处理板的孔或样品试管中。在一些实施方案中，两个或更多个泵从两个或更多个不同的外部储液器吸取液体并且仅在液体经由液体混合器混合之后经由喷嘴分配液体。在一些实施方案中，混合的液体的比例由单独的泵吸取液体所处的速率控制。在一些实施方案中，阀可以被包括在系统中以允许泵从多个外部储液器吸取和分配液体。

在模块化液体处理系统用于分配含有磁性珠粒的浆液时，磁性珠粒再循环泵可以用于在分配之前保持珠粒悬浮在浆液中，因为珠粒在它们得不到连续搅拌的情况下会沉降下来。磁性珠粒再循环泵优选地不包括会吸引磁性珠粒的任何金属接触件。在一些实施方案中，使用连续的再循环泵与具有全塑料的润湿端口的隔膜泵。

控制系统

如本文所述的用于液体处理的集成的模块化系统包括控制系统。控制系统处于液体处理模块的外部，并且可以与之隔开一定距离。控制系统可以控制液体处理系统的一个或多个功能，包括但不限于：液体的分配、液体的抽吸、液体参数(诸如但不限于：液位和/或温度)的感测、信号的检测、平台相对于一个或多个模块化装置的移动、样品的转移和/或诸如磁性珠粒的磁性材料的磁吸引，所述磁吸引用来影响与液体的混合、加热、冷却和/或对样品处理板的振荡。在一些实施方案中，可以分配和/或抽吸多种液体，例如，将所述多种液体分配到样品处理板的孔或样品试管中和/或从中抽出所述液体，并且控制系统可以控制液体的这种分配和/或抽吸的顺序。在一些实施方案中，可以分配和/或抽吸一种或多种液体，例如，将所述一种或多种液体分配到样品处理板的孔或样品试管中和/或从中抽出所述液体，并且在这种分配和/或抽吸之后可以检测信号，并且控制系统可以控制液体的这种分配和/或抽吸的顺序以及信号的后续检测。

在一些实施方案中，控制系统可以被配置成控制如本文所述的多个模块化液体处理系统。在一个实施方案中，控制系统连接到第一模块化液体处理系统，并且第一模块化液体处理系统连接到第二模块化液体处理系统，并且附加的模块化液体处理系统(如果有的话)可以串联地连接在一起。介于模块化液体处理系统之间的连接可以例如经由缆线或无线传输来实现。在其他实施方案中，控制系统例如经由缆线或无线传输并联地连接到两个或更多个模块化液体处理系统。

液体的分配

如本文所述的用于液体处理的集成的模块化系统包括一个或多个液体分配模块。在一些实施方案中，液体分配模块流体地连接到外部储液器并且分配模块被配置成从外部储存器分配液体。外部储液器可以与液体处理模块隔开一定距离。在一些实施方案中，分配模块被配置成将预定体积的液体从外部储液器分配到样品处理板的孔中或样品试管中。在一些实施方案中，液体的分配是非接触式的。

在一些实施方案中，液体分配模块含有多个分配喷嘴。在一些实施方案中，分配模块可以含有数量和配置对应于样品处理板中的孔或样品试管的数量和配置的喷嘴。在一些实施方案中，分配模块可以含有数量和配置对应于样品处理板中的孔或试管架中的样品试管的某一行或某一列的数量和配置的喷嘴。在一些实施方案中，分配喷嘴包含塑料，由塑料组成，或基本上由塑料组成，诸如但不限于：PEEK、聚碳酸酯、聚丙烯、和/或其他生物相容性塑料。

在一些实施方案中，液体分配模块被配置成从第一外部储液器分配液体并且被配置成用来自第二外部储存器的水或溶剂冲洗分配喷嘴以移除盐和/或第一储液器中的液体中的其他不想要的物质，所述物质如果不移除则可能会弄脏或阻塞喷嘴。在一些实施方案中，冲过喷嘴的来自第二外部储存器的液体被引导到废物处置系统。

在一些实施方案中，模块化液体处理系统包括多个液体分配模块以及含有不同液体的多个外部储液器。每个外部储液器可以流体地连接到不同的液体分配模块。

在一些实施方案中，液体分配模块包括内部储液器，并且来自外部储液器的液体被引导到液体分配模块的内部储液器并且之后经由分配喷嘴进行分配。

在一些实施方案中，液体分配模块是非接触式液体分配装置，所述非接触式液体分配装置可以将例如预定量的液体分配到样品处理板的多个孔中或样品试管中。非接触式流体分配装置可以在不接触例如样品处理板的孔中或样品试管中已经存在的液体的情况下分配液体。

所分配的液体的量由控制系统控制，并且可以由控制系统响应于早先或同时的液位测定而预先确定或确定。液体分配装置可以基于例如有待部署的测定和/或提取方法而分配液体。

在一些实施方案中，样品处理板或样品试管架可以通过使用平面表面台架移动来允许板的孔或样品试管直接设置在液体分配喷嘴的下方，所述平面表面台架支撑上面设置有所述板的平台。在其他实施方案中，流体分配喷嘴可以被移动来允许流体分配喷嘴直接设置在样品处理板的孔或样品试管的上方。在一些实施方案中，样品处理板的多个孔(例如，所有孔或一部分孔，诸如某一行或某一列的孔)或多个样品试管(例如，试管架中的所有样品试管或一部分，诸如某一行或某一列的试管)同时接收液体，而在一些实施方案中，样品处理板的孔或样品试管顺序地接收液体。

在一些实施方案中，液体分配系统包括排放盘，所述排放盘在分配液体时设置在样品处理板或试管架的下方，这允许收集可能无意中从样品孔或试管溢出的任何液体。在一些实施方案中，排放盘流体地连接到废物管理系统。溢出的样品以及来自可能包括生物有害废物的分配线的启动和清洗的废物之后可以由废物管理系统安全地处置，而不需要对液体分配系统进行大量清理。

在一些实施方案中，液体分配模块可以被配置成分配一个或多种不同类型的液体。在一些实施方案中，模块化液体处理系统可以包括一个或多个液体阀。阀可以被配置成允许从一个或多个外部储液器抽取液体。外部储液器可以包括各种液体，例如洗涤物、试剂、漂洗物等。液体可以在分配之前进行预混合。外部储液器可以根据系统中使用的体积和来源液体的体积来缩放。这些储存器的可缩放性有助于在操作期间实现系统的无人管理操作。

分配到样品处理板的孔的液体可以为约0.1μl(100nl)至约5000μl(5ml)。在一些实施方案中，所分配的液体为约0.1微升至约0.25微升、约0.25微升至约0.5微升、约0.5微升至约1微升、约1微升至约5微升、约5微升至约10微升、约10微升至约25微升、约25微升至约50微升、约50微升至约100微升、约100微升至约150微升、约150微升至约250微升、约250微升至约500微升、约500微升至约1000微升、约1000微升至约2000微升、约2000微升至约3000微升、约3000微升至约4000微升或约4000微升至约5000微升。在一些实施方案中，所分配的液体大于约5000微升。

分配到样品试管的液体可以为约5ml至约50ml。在一些实施方案中，所分配的液体为约5ml至约10ml、约10ml至约15ml、约15ml至约20ml、约20ml至约25ml、约25ml至约30ml、约30ml至约35ml、约35ml至约40ml、约40ml至约45ml或约45ml至约50ml。在一些实施方案中，所分配的液体小于约5ml或大于约50ml。

液体的抽吸

在如本文所述的模块化液体处理系统的一些实施方案中，抽吸模块可以被部署成从样品处理板的孔或从样品试管中抽吸液体。在一些实施方案中，同时从样品处理板的多个孔(例如，所有孔或一部分孔，诸如某一行或某一列的孔)中抽吸液体，而在一些实施方案中，顺序地从样品处理板的孔中抽吸液体。在一些实施方案中，同时从试管架的多个样品试管(例如，所有试管或一部分试管，诸如某一行或某一列的试管)中抽吸液体，而在一些实施方案中，顺序地从试管架中的样品试管中抽吸液体。在一些实施方案中，抽吸模块对孔或样品试管实施非接触式液体抽吸。液体抽吸器可以包括一个或多个抽吸喷嘴和废物管道，所述废物管道流体地连接到废物管理系统。在一些实施方案中，液体抽吸模块还可以包括液位传感器，例如非接触式液位传感器，所述液位传感器被配置成允许在液体抽吸，例如非接触式液体抽吸步骤之前、期间或之后测定样品处理板的样品孔或样品试管中的液位。

在一些实施方案中，抽吸力允许一个或多个液体抽吸喷嘴吸取样品处理板的一个或多个孔或者一个或多个样品试管内所含的流体。在一些实施方案中，真空、鼓风机或废物管理系统可以提供抽吸力。在一些实施方案中，抽吸力相对于环境小于约-10mm Hg，相对于环境小于约-15mm Hg，相对于环境小于约-20mm Hg或相对于环境压力小于约-30mm Hg。在一些实施方案中，液体行进穿过废物管理管道到达废物管理系统，在该处可以处理和处置所述液体。在一些实施方案中，抽吸力是足够强的以从样品的弯液面抽取液体，而不会与任何保留的样品进行接触。在一些实施方案中，流体抽吸喷嘴经由某一装置下放到样品孔或试管中以维持从流体抽吸喷嘴的尖端到多个样品的弯液面的大致相等的距离。

在一些实施方案中，诸如在磁性亲和珠粒用于结合靶分子时，样品处理板或样品试管架可以安设在磁性基座上。磁性基座将磁性亲和珠粒逼迫到样品孔或试管的底部，从而避开液体抽吸喷嘴的抽吸力。这基本上可以防止在液体抽吸步骤期间的样品损失，因为这降低了亲和珠粒无意中被从样品孔或试管中抽出的可能性。在一些实施方案中，样品处理板被构造成使得在孔的底部与侧部的至少一部分之间存在一定空间，并且所述板被配置在具有磁体的平台的上方，所述磁体装配到介于孔之间的开放区域中。磁体可以用于在从孔中抽吸液体之前集中和固定磁性亲和珠粒。在一些实施方案中，样品试管架被构造成使得在样品试管之间存在空间并且架子被配置在具有磁体的平台的上方，所述磁体装配到介于样品试管之间的开放区域中。磁体可以用于在从试管中抽吸液体之前集中和固定磁性亲和珠粒。

在一些实施方案中，液体抽吸模块包括多个抽吸喷嘴。在一些实施方案中，液体抽吸器包括与样品处理板中存在的样品孔或试管架中存在的样品试管一样多的抽吸喷嘴。在一些实施方案中，液体抽吸器包括比样品处理板中的样品孔或试管架中的样品试管的数量更少的抽吸喷嘴。在一些实施方案中，液体抽吸器包括与样品处理板的单列或单行中存在的孔或试管架中存在的样品试管一样多的抽吸喷嘴。在一些实施方案中，抽吸喷嘴流体地连接到喷嘴阵列。

在一些实施方案中，抽吸废物管道将抽吸喷嘴，例如喷嘴阵列与真空源流体地连接起来，例如以将经由抽吸喷嘴移除的液体废物引导到废物管理系统。在一些实施方案中，真空源提供压力梯度，从而允许液体流过抽吸喷嘴，例如喷嘴阵列和抽吸废物管道。在一些实施方案中，真空源提供足够强的真空，使得抽吸喷嘴可以虹吸的方式从样品处理板中的样品孔吸取流体，而不用穿越样品弯液面。

在一些实施方案中，抽吸喷嘴被配置成相对于样品弯液面维持一定距离，使得能连续从样品中抽吸液体，直到抽吸出预定量的流体为止。在一些实施方案中，抽吸喷嘴被下放到样品处理板的样品孔中或样品试管中，以在抽吸液体时相对于样品弯液面维持适当的距离。

在一些实施方案中，抽吸歧管和/或抽吸喷嘴经由超声处理来清洁。任选地，超声处理槽可以在机器人系统上安装在抽吸喷嘴的下方，其中一个实施方案示出于图10。为了方便清洁过程可以向超声处理槽填充诸如但不限于清洁剂的试剂并且将所述试剂从中泵送出来。

在一些实施方案中，使用一次性抽吸器尖端。一次性尖端可以消除抽吸操作间对清洁的需求。这在污染可能成为问题，诸如核酸扩增的应用中可能是特别有利的。用于一次性抽吸器尖端的适配器可以提供在抽吸器歧管上。适配器150的一个实例示出于图15，并且配置有用于一次性尖端的适配器的抽吸器歧管160的实例示出于图16。图17示出了安置在适配器150上用于将液体从例如样品处理板的孔流体输送到废物管理系统的一次性抽吸器尖端170的截面图。图18示出了推板180被包括用于从适配器移除一次性抽吸器尖端的实施方案。在一些实施方案中，尖端可以通过施加真空而装载到适配器上并且可以利用推板从适配器弹出。

在一些实施方案中，样品处理板190和抽吸器尖端盒191可以并排地安置，这示意性地示出于图19。尖端170可以装载到抽吸歧管160上的适配器上，并且在从样品处理板的孔抽吸之后，尖端可以使用集成的模块化液体系统的机器人系统返回到尖端盒。这种系统的实施方案的顶视图示意性地示出于图20。

在一些实施方案中，承滴盘被包括来防止样品被抽吸器尖端上的残留液体，和/或其他模块化装置(例如，来自分配喷嘴的滴流)污染。承滴盘210的一个实施方案示出于图21。在图21所示的实施方案中，承滴盘210在支撑件211上被配置成使得所述承滴盘可以在“y”方向上行进。在一些实施方案中，承滴盘可以在样品处理板上方在“y”方向上行进，从而提供保护以免从上方污染样品孔，例如，当板在抽吸器下方移动时免于受到滴流的影响。可以结合一次性或非一次性抽吸器尖端一起包括承滴盘。承滴盘210和支撑件211的侧视图示出于图22。

传感器

在一些实施方案中，如本文所述的模块化液体处理系统含有一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于感测与液体，例如如本文所述的样品处理板的孔中或样品试管中的液体相关的一个或多个参数。传感器可以感测参数，诸如但不限于：液位和/或液体温度。传感器可以内置于液体分配模块和/或液体抽吸模块中，或者可以在与液体分配和/或抽吸模块分开的模块中。孔传感器，例如超声波孔传感器与液体分配模块集成并安装在其上的一个实施方案示意性地示出于图12和图13。在一个实施方案中，传感器可以在邻近于液体分配和/或抽吸模块的模块中，并且系统可以被配置用于感测、分配或抽吸，并且之后再次感测。

在一些实施方案中，包括一个或多个液位传感器，例如非接触式液位传感器的液位传感器,例如非接触式液位传感器系统可以用于测定样品处理板的孔中或样品试管中的液体的量。在一些实施方案中，非接触式液位传感器的阵列可以用于同时测定样品处理板中的多个孔或试管架中的多个样品试管的液位。

在一些实施方案中，液位被测量为孔或样品试管内液体的体积、距离传感器的近似弯液面距离、距离孔或样品试管的顶部的近似弯液面距离或距离孔或样品试管的底部的近似弯液面距离。在一些实施方案中，对孔或样品试管内液位的了解对于为了确保液体分配模块分配所需液体体积和/或抽吸模块抽吸所需液体体积而进行的系统监测来说是很重要的。这可以帮助最小化孔或试管溢流并且确保一致性。

液位可以各种方式，例如使用重量、数字成像、超声波或激光物位变送器来确定。在一些实施方案中，液位使用声纳或声波(例如，超声波)来测量。在一个实施方案中，液位传感器包括扬声器，所述扬声器被配置成发射超声波；以及麦克风，所述麦克风被配置成接收超声波。由扬声器发射的超声波可以反射离开样品弯液面并且被麦克风接收。在一些实施方案中，信号被传输到放大器。样品孔中的液位可以通过超声波的发射与接收时间之间的差值确定。

在一些实施方案中，液位传感器具有大小与样品孔或试管的直径大约相同的直径。在一些实施方案中，传感器具有约20mm或更小、约15mm或更小、约9mm或更小、约7mm或更小或约5mm或更小或约2mm或更小的直径。在一些实施方案中，扬声器发射约20kHz或更大、约50kHz或更大、约150kHz或更大、约350kHz或更大或约500kHz或更大的声波。在一些实施方案中，传感器具有约50微米或更小、约30微米或更小、约20微米或更小、约10微米或更小或约5微米或更小的分辨率。在一些实施方案中，传感器可以准确地测量小于约5mm远或更近、约10mm远或更近、约25mm远或更近、约50mm远或更近、约100mm远或更近、约150mm远或更近或约250mm远或更近的弯液面距离。在一些实施方案中，液位可以按小于约30秒读取一次、小于约15秒读取一次、小于约10秒读取一次、小于约5秒读取一次、小于约2秒读取一次或小于约1秒读取一次的方式测定。

在一些实施方案中，包括一个或多个温度传感器，例如非接触式温度传感器的温度传感器，例如非接触式温度传感器系统可以用于测定样品处理板的孔中或样品试管中的液体的温度。在一些实施方案中，非接触式温度传感器的阵列可以用于同时测定样品处理板中的多个孔或试管架中的多个样品试管的温度。

信号检测

在一些实施方案中，如本文所述的模块化液体处理系统含有用于检测一个或多个信号的一个或多个系统。在一些实施方案中，可以检测信号，包括但不限于：光吸收信号、荧光信号或发光信号。在一些实施方案中，在信号处理板的孔中或在样品试管中检测信号。在一些实施方案中，在检测信号之前可以将等份液体从信号处理板的孔或从样品试管移动到另一个信号处理板。

例如，在测定或诊断方法中，可以将一种或多种液体添加到例如样品处理板的孔中或样品试管中的样品，其中液体含有一种或多种物质或分子，所述物质或分子在样品中存在靶分子或物质的情况下与所述靶分子或物质接触时会产生信号。例如，经由模块化液体处理系统的液体分配模块分配的液体可以含有一种或多种亲和试剂，所述一种或多种亲和试剂在样品中存在靶分子时结合到所述靶分子。亲和试剂可以包括但不限于：抗体、肽、核酸或特异地结合到靶分子或物质的其他小分子。亲和试剂在结合到靶分子或物质时可能会产生可检测的信号，或可以添加辅助试剂，所述辅助试剂在结合到已结合到靶标的亲和试剂时或在与所述亲和试剂相互作用时产生信号；或在结合到与样品的其他组分分离的靶标或与所述靶标相互作用时产生信号。例如，一种或多种亲和试剂可以附着到可能与样品的其他组分分离的珠粒，诸如磁性珠粒。在一些实施方案中，可以分配含有某种分子或物质的另一种液体试剂，所述分子或物质在与靶分子接触时如果结合到亲和试剂，则会产生信号。

可以用于信号检测的试剂的非限制性实例包括用于体积测量的ROX(羧基-X-若丹明)以及用于DNA定量的pico green或广泛范围的染料。

视觉系统

在一些实施方案中，如本文所述的模块化液体处理系统含有一个或多个视觉系统，例如相机和计算机。在一个实施方案中，视觉系统可以读取试管的侧部上、试管的底部上、板的侧部上和/或板的底部上的1维和/或2维条形码并且对它们进行解码。可以由液体处理系统基于所存在的条形码而执行不同动作。

样品的转移

在一些实施方案中，如本文所述的集成的模块化液体处理系统包括样品转移模块，所述样品转移模块可以将多个液体样品从多个样品容器转移到样品处理板的多个孔或试管架中的多个样品试管。所转移的样品之后可以例如通过系统的其他模块的一个或多个操作继续接受处理，所述一个或多个操作包括但不限于：液体的分配、液体的抽吸、板的孔中的液体的一个或多个参数的感测和/或板的孔中的信号的检测。在一些实施方案中，样品转移模块包括用于将样品从样品容器转移到板的孔的移液机构，例如一个或多个基于注射器的移液管(和/或其他液体转移装置、蠕动泵、离心泵、微环状泵等)。在一些实施方案中，样品容器是带条形码的或以其他方式独特地标识，并且样品标识信息被集成到来自液体处理系统的输出中。在一些实施方案中，模块化液体处理系统的泵送系统被配置成经由移液机构将预定量的液体样品转移到样品处理板的孔中或样品试管中。

预定量的样品可以从样品容器吸取到移液管中。在一些实施方案中，多个样品被同时吸取到多个移液管中。在一些实施方案中，在将样品吸取到移液管中之前混合所述样品。例如，由于会沉降，血液样品可能需要混合。样品可以使用移液管，例如通过使用移液管反复吸取和推出样品的一部分来混合。在一些实施方案中，样品容器使用定轨振荡器或其他非接触式混合装置来混合。

转移到样品处理板的孔的吸取的样品可以为约0.1μl(100nl)至约5000μl(5ml)。在一些实施方案中，所吸取的样品为约0.1微升至约0.25微升、约0.25微升至约0.5微升、约0.5微升至约1微升、约1微升至约5微升、约5微升至约10微升、约10微升至约25微升、约25微升至约50微升、约50微升至约100微升、约100微升至约150微升、约150微升至约250微升、约250微升至约500微升、约500微升至约1000微升、约1000微升至约2000微升、约2000微升至约3000微升、约3000微升至约4000微升或约4000微升至约5000微升。在一些实施方案中，所吸取的样品大于约5000微升。

在将样品转移到样品处理板的孔中或样品试管中之后，可以通过例如将去离子水或其他洗涤溶液吸取到移液管中并之后将洗涤溶液分配到废物容器中来冲洗移液管，所述废物容器可以经由废物管道流体地联接到废物管理系统，在该处可以处理和处置废物。

示例性实施方案

以下示例性实施方案意在说明而非限制本发明。

图1示出了如本文所述的集成的模块化液体处理系统1的实施方案。液体处理系统包括平台2，所述平台被配置成在平台的角部处用支架3支撑样品处理板；以及支撑件4，所述支撑件用于附接如本文所述的至少一个模块化装置5。图1所示的模块化装置含有抽吸尖端6，所述抽吸尖端用于从板的孔中抽出液体。平台安装在平面表面台架7上，所述平面表面台架被配置成在基本上水平的x和/或y方向上滑动。支撑件4安装在轨道8上以使模块化装置在基本上垂直的z方向上滑动。任选地，平台包括磁体9，所述磁体用于磁性吸引样品处理板的孔中的诸如珠粒的磁性材料。还示出了任选的废物槽10。

图2示出了支撑在翻转倾斜台20上的平台2的实施方案。

图3和图4示出了具有串联地配置的模块化装置的集成的模块化液体处理系统的实施方案。如图3所示，抽吸器模块30附接到支撑件4，并且具有紧凑的分配尖端32的液体分配模块31任选地用偏移支架33附接到抽吸器模块。图4中示出了与分配尖端延伸器40相关的实施方案。在一些实施方案中，分配尖端延伸器可以降低或消除对偏移支架33的需求并且可以带来更好的流体性能。

图5示出了非接触式液位传感器的一个实施方案。传感器50包括扬声器51，所述扬声器被配置成发射超声波；以及麦克风52，所述麦克风被配置成接收超声波。由扬声器51发射的超声波可以反射离开样品弯液面53并且被麦克风52接收。在一些实施方案中，信号被传输到放大器。样品孔的液位可以通过超声波的发射与接收时间之间的差值来确定。

图6中示出了用于控制多个模块化液体处理系统中的多个功能的控制系统的一个实施方案。可编程逻辑控制器(PLC)60可以(例如，经由缆线，无线地或经由远程系统，诸如经由互联网)连接到控制单元61，所述控制单元控制液体泵送63和第一模块化液体处理系统62的其他功能。控制单元61进而可以(例如，经由缆线，无线地或经由远程系统，诸如经由互联网)连接到控制单元64，所述控制单元控制液体泵送66和第二模块化液体处理系统65的其他功能。附加的模块化液体处理系统可以类似的方式串联地连接在一起。控制单元61和64以及泵送功能63和66经由局部电源67和68供电。在图6所示的实施方案中，Beckhoff是PLC(实时计算机)，“片段”是允许连接装置，诸如但不限于：传感器、电机和用于供计算机控制这些装置的计算机的开关的板。在这个实施方案中，单一控制器(计算机)可以控制多个模块化液体处理系统以及其中包括的模块化装置，而不是一个控制系统(计算机)控制一个液体处理系统。

图7示出了具有内部储液器74的液体分配模块70的实施方案。在这个实施方案中，插塞73被包括来对内部腔室实现脱盖并且减少死空间。插塞可以粘接在适当的位置。分配喷嘴72插入到装置中并且可以进行粘接。71示出了用于入口配件的安装特征。

图8示出了具有两个入口的液体分配模块的实施方案，一个入口用于试剂并且另一个入口用于添加液体以从分配喷嘴冲洗掉盐或其他不想要的物质。第一入口80是主要试剂线，并且第二入口81是冲洗线。通过将第二入口安装在分配歧管自身身上(相较于更上游处)，这最小化了将要冲洗的试剂的体积。任选的阀83可以放置在第一入口、第二入口或两者上。阀可以是被动的(例如，止回阀)或主动的(例如，电磁阀)。所述阀防止两种液体(试剂和冲洗液)在分配歧管主体中的被动混合。阀可以由金属或生物相容性塑料，例如PEEK制成。

图9示出了液体分配模块的实施方案，其中被动或主动阀90放置在分配歧管中与入口91相对的一端上。在分配操作期间，关闭阀(阀中无流体运动)并且只有出口端口是分配喷嘴，瞄准样品孔。当阀被打开来允许流体运动时，阀路径为流体流暴露出较低阻力路径，并且试剂能够更容易地填充内部储液器。这种机构的一个重要功能是允许更彻底地移除内部储存器中会不利地影响分配性能的气穴。在一些实施方案中，排放口92可以指向与分配喷嘴相同的方向。在一些变型中，在排放口处可能存在管道连接，所述管道连接将试剂重新引导到废物腔室或往回重新引导到试剂源储存器(即，试剂回收)。这对于昂贵的或低利用率的试剂来说是特别需要的。在一些变型中，除了排放阀系统之外，还可以包括冲洗阀系统。

图10示出了具有任选的洗涤槽(例如，超声处理槽)的集成的模块化液体处理系统100，它的实施方案更详细地示出于图11。在一些实施方案中，超声波电机与所述槽接触。与样品接触的模块，诸如抽吸模块化装置可能需要去污来确保后续正常功能。垂直轨道可以用于将有待清洁的模块化装置部件诸如抽吸尖端驱动到洗涤槽的主体中以进行清洁。可以经由端口110对洗涤槽填充清洁溶液，例如清洁剂。在一些实施方案中，经由填充端口110向洗涤槽填充清洁剂(例如，Tergazyme^TM)，并且将有待清洁的装置部件浸入到清洁剂浴中。在抽吸尖端的情况下，可以将清洁剂抽吸到尖端中。在其他实施方案中，在有待清洁的装置部件，例如抽吸尖端正在清洁剂浴中进行清洁时，用超声波电机搅动槽主体，例如超声处理过程。这可以逐出模块化装置的物理部件中的污染物，例如抽吸尖端中的凝固的血液。超声处理型洗涤槽可能会引起对机器人系统，例如平面台架或垂直轨道有害的振动，因此阻尼机构(例如，索环，诸如橡胶索环)可以被采用来将超声处理槽安装到机器人框架的其余部分。在一些实施方案中，集成的液位传感器被包括来检测洗涤槽是否溢流，例如是否有清洁剂溢出，以防止装置无意中灌水。

图14A-14D示出了“可堆叠的”液体分配模块的实施方案，所述液体分配模块串联地连接在一起并且每一个被配置成将液体分配到板中某一行的孔(例如，96孔板的12个孔)。如果八个模块被堆叠在一起，所得的分配模块可以被配置成将液体分配到整个板的96个孔中。这个概念可能适于在分行的板的格式下分配(例如，多达有8个孔的12个行)，或适于具有不同数量的孔的板(例如，384孔板)。模块可以通过堆叠八行有12个喷嘴的模块而堆叠来分配到整个板。可替代地，歧管可以被构造成对应于96孔板的列(8个喷嘴)，或可以被构造用于其他板格式(例如，384孔)。“堆叠体”中的液体分配模块可以将相同或不同液体分配到板的列或行(例如，可以连接到含有相同或不同液体的外部储液器)。

虽然出于清楚理解的目的已通过说明和举例详细地描述了前述发明，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不脱离本发明的由随附权利要求限定的精神和范围的情况下可以进行某些改变和修改。因此，描述不应被视为限制本发明的范围。

本文中引用的所有出版物、专利和专利申请出于所有目的以引用的方式整体并入本文，其程度就如同具体地且单独地指出每个单独出版物、专利或专利申请以引用的方式如此并入一样。