本申请要求于2016年1月8日提交的美国专利申请第14/990,972号的优先权，该美国专利申请的全部内容通过引用结合于本文中。
背景技术：
处理液体样本以从液体样本中可能存在的其他组分中分离出所需的组分是在各种领域中普遍存在的。例如，dna测序可涉及首先溶解含有靶dna的细胞以形成溶解产物，即所需核酸和其他组分(例如细胞碎片和溶解试剂)的复杂的混合物。在所需的核酸能够被扩增、检测和定量之前，它们必须从这些其他组分中分离出来。
技术实现要素：
在一个方面，提供了一种用于样本处理系统的样本板的磁性基座，该磁性基座包括第一板，第一板包括第一顶部表面、底部表面以及被安装到第一顶部表面的样本板安装腔壁，其中，第一板和样本板安装腔壁限定出样本板安装腔，该样本板安装腔被构造成容纳样本处理系统的样本板。该磁性基座进一步包括以与第一板平行的方式延伸的第二板，该第二板包括第二顶部表面、以及在第一板的底部表面和第二板的第二顶部表面之间延伸的磁体安装腔壁，其中，第一板、第二板和磁体安装腔壁限定出磁体安装腔，该磁体安装腔被构造成容纳自由浮动磁体。
在另一方面，提供了一种样本处理系统，该样品处理系统包括基座，该基座包括上部表面和被安装到上部表面的磁性基座。该磁性基座包括第一板，第一板包括第一顶部表面、底部表面、以及被安装到第一顶部表面的样本板安装腔壁，其中，第一板和样本板安装腔壁限定出样本板安装腔，样本板安装腔被构造成容纳样本处理系统的样本板。该磁性基座进一步包括以与第一板平行的方式延伸的第二板，第二板包括第二顶部表面，以及在第一板的底部表面与第二板的第二顶部表面之间延伸的磁体安装腔壁，其中，第一板、第二板和磁体安装腔壁限定出磁体安装腔，该磁体安装腔被构造成容纳自由浮动磁体。该磁性基座进一步包括被安装在磁体安装腔内的自由浮动磁体。样本处理系统进一步包括被安装在样本板安装腔中的样本板，样本板包括多个孔。样本处理系统进一步包括磁头，该磁头被安装到基座以沿着平移方向在样本板的上方平移，该磁头包括具有通道的壳体、顶部磁体，该顶部磁体被安装在通道中，使得顶部磁体能在通道内在相对于第一板的第一顶部表面的上部位置和下部位置之间移动。
在阅读了以下附图、详细描述和所附的权利要求之后，本公开的其他的主要特征和优点将对于本领域技术人员而言变得明显。
附图说明
下面将参照附图对本公开的示例性实施例进行描述，其中，相同的附图标记表示相同的元件。
图1描绘了根据一个示例性实施例的样本处理系统的透视图。
图2a至图2e描绘了由图1a的样本处理系统执行的分离方法。
图3a描绘了图1的样本处理系统的磁头的透视图。
图3b描绘了图3a的磁头的正视截面图。
图4a描绘了图3a的磁头的壳体的正视截面图。
图4b描绘了图4a的壳体的底部透视图。
图5a描绘了图3a的磁头的接合器的顶部透视图。
图5b描绘了图5a的接合器的底部透视图。
图5c描绘了图5a的接合器的一部分的放大视图。
图6a描述了图1的样本处理系统的磁性基座的透视图。
图6b描绘了图6a的磁性基座的透视截面图。
图7a描绘了图6a的磁性基座的盖部分的俯视图。
图7b描绘了图7a的盖部分的透视截面图。
图8a描绘了图6a的磁性基座的基座部分的透视图。
图8b描绘了图8a的基座部分的俯视图。
图8c描绘了图8a的基座部分的仰视图。
图8d描绘了图8a的基座部分的透视截面图。
图9描绘了根据第二示例性实施例的基座部分的透视截面图。
图10描绘了图6a的磁性基座的底部磁体的透视图。
图11a描绘了图1的样本处理系统的样本板的俯视图。
图11b描绘了图11a的样本板的左侧截面图。
图12a描绘了图11a的被安装到图6a的磁性基座的样本板的透视图。
图12b描绘了图12a的透视截面图。
图12c描绘了图12a的左侧截面图。
图13a描绘了图12c的一部分在第一操作状态(收集)下的示意图。
图13b描绘了图12c的一部分在第二操作状态(释放)下的示意图。
图13c描绘了图12c的一部分在第三操作状态(分散)下的示意图。
图14描绘了根据一个示例性实施例的磁性基座的透视图。
具体实施方式
参照图1，示出了根据一个示例性实施例的用于处理液体样本的样本处理系统100的透视图。样本处理系统100可以包括磁头104、驱动系统108、磁性基座112和样本板116。样本处理系统100还可以包括支撑组件，该支撑组件被构造成支撑和包围样本处理系统100的各个部件。作为示例，支撑组件可以包括基座124、盖128和工作台132。样本处理系统100可以包括额外的、更少的或不同的部件。如该示例性实施例所示的，样本处理系统100可以是其中样本处理系统100的部件中的至少一些部件在电子控制下自动移动的自动化系统。
样本处理系统100可以用于从样本板116的孔中的液体样本中分离目标分析物，在该样本板中，目标分析物已经被结合到固体基质(例如，顺磁珠)。样本处理系统100可以通过以下方式分离目标分析物：经由被安装在磁头104中的多个顶部磁体304a-304d(参照图3b)连同被安装在磁性基座112中的底部磁体608(参照图8a)，将与目标分析物结合的固体基质从液体样本移动到样本板116的一个或多个其他的液体填充孔。样本处理系统100的操作涉及从样本板116的孔的液体样本中收集与目标分析物结合的固体基质，将与目标分析物结合的固体基质移动到其他液体填充孔中的一个，并将与目标分析物结合的固体基质释放到液体填充孔中。
如本文所使用的，术语“安装”包括接合、联合、连接、联接、关联、插入、悬挂、保持、粘贴、附着、紧固、捆绑、粘贴、固定、螺栓连接、螺钉连接、铆钉连接、焊合、焊接、胶粘、在其上成形、在其中成形、分层连接、模制、安置、抵靠、邻接以及其他类似的术语。短语“被安装在……上”、“被安装到”以及等同的短语表示所引用元件的任何内部或外部部分。这些短语还包括直接安装(其中所引用的元件直接接触)和间接安装(其中所引用的元件不直接接触，而是通过中间元件连接)。本文中以彼此安装的方式引用的元件可以进一步例如使用如本领域技术人员所理解的模制或热成形工艺而一体地形成在一起。因此，在这里被描述为彼此安装的元件不必是独立的结构元件。除非另有说明，元件可以被永久地、可拆卸地或可释放地安装。
另外，诸如顶部、底部、右、左、前、后、上部、下部等的方向术语的使用仅旨在便于引用形成本文中所引用的器件的部件的各种表面，并且不旨在以任何方式进行限制。
样本处理系统100可以用于处理任何类型的液体样本(例如生物样本)以便将多种类型的目标分析物(例如蛋白质、核酸、细胞等)与可能存在于液体样本(例如溶剂、血液、尿液、痰液、植物、细胞等)中的其他组分分离。因此，样本处理系统100可以用作dna或蛋白质纯化、细胞分离等的平台。这些技术广泛用于基础实验室研究、药物研发、疾病诊断和监测等。
由样本处理系统100执行的示例性操作在图2a至图2e中被示意性地示出。如图2a所示，第一孔200和第二孔204被安装到样本板208的表面。(图1的样本板116是样本板208的示例性实施例。)液体样本212沉积在第一孔200中。液体样本212可以包括各种组分，即，包括结合到多个粒子216的目标分析物(例如细胞)。粒子216可以是磁性的、顺磁性的或铁磁性的。
样本板208被安装到磁性基座220的表面。(图1的磁性基座112是磁性基座220的示例性实施例。)磁性基座220限定出其中安装有底部磁体224的腔。底部磁体224在磁性基座220内自由浮动。“自由浮动”意味着底部磁体224被安装在磁性基座220内，使得底部磁体能够相对于磁性基座220的内表面基本上自由地移动。如图2a所示，底部磁体224安置在磁性基座220的底部内表面228上。短语“基本上自由地”等意在确认目标部件(例如底部磁体224)的运动可能不是完全自由的，但是该运动在很大程度上不受任何限制。
被定位在第一孔200上方的是被安装在磁头240的通道236内的顶部磁体232。(图1的磁头104是磁头240的示例性实施例。)具有底部表面246的接合器(adapter)244也被安装到磁头240。接合器244形成顶部磁体232与第一孔200和第二孔204中的液体之间的接合(interface)，并设置有底部表面246，粒子216被收集到该底部表面246上并且粒子216从该底部表面释放。顶部磁体232可以在通道236内的上部位置和下部位置之间相对于接合器244移动。在图2a中，顶部磁体232被示出为处于其下部位置。
在如图2b所示的第一步骤中，其中，顶部磁体232位于其在通道236内的下部位置，磁头240在第一孔200的上方下降，使得来自顶部磁体232的磁力将与目标分析物结合的粒子216吸引并保持到接合器244的底部表面246。来自顶部磁体232的磁力还将底部磁体224吸引并保持到磁性基座220的顶部内表面248。因为顶部磁体232比底部磁体224接近粒子216更接近粒子216，所以粒子216被收集到接合器244的底部表面246上。
在如图2c所示的第二步骤中，磁头240沿由轴线252所示的方向平移，直到具有顶部磁体232的磁头240被定位在第二孔204的上方。由于来自顶部磁体232的磁力，底部磁体224跟随顶部磁体232并且同时沿着由轴线252所示的方向沿着磁性基座220的顶部内表面248平移到第二孔204下方的位置。液体256可以被沉积在第二孔204中。液体256可以包括用于使目标分析物改性的处理试剂(例如染色剂)。当顶部磁体232位于第二孔204的上方时，与目标分析物结合的粒子216浸入第二孔204的液体256中。液体样本212的未结合至粒子216的其他组分可保留在第一孔200内。
在如图2d所示的第三步骤中，顶部磁体232移动到其在通道236内的上部位置，使得来自顶部磁体232的磁力仍将底部磁体224吸引并保持到磁性基座220的顶部内表面248。然而，现在底部磁体224比顶部磁体232接近粒子216更接近粒子216。因此，粒子216被吸引到第二孔204的底部表面260，由此从接合器244的底部表面246释放粒子216。
在如图2e所示的第四步骤中，磁头240移动或平移远离样本板208，使得底部磁体224从顶部内表面248释放并且回落到磁性基座220的底部内表面228上。顶部磁体232和底部磁体224在粒子216上施加的磁力可被忽略。在没有任何实质性磁力的情况下，粒子216随后分散在第二孔204的液体256内。液体256(包括具有目前被处理且分离的目标分析物(例如染色的细胞)的粒子216)可以自由地混合并重新悬浮(例如，通过移液管264)。然后与目标分析物结合的粒子216可以被移走以供进一步分析或重新收集并被移动到被安装至如图2a至图2d中所述的样本板208的额外的孔。短语“没有任何实质性磁力”等意在确认磁力可能不是完全为零但是足够小以至于它不能使目标组分(例如粒子216)的运动以任何显着的程度改变。
图2b和图2c表示样本处理系统100的“收集”操作状态；图2d表示样本处理系统100的“释放”操作状态；而图2e表示样本处理系统100的“分散”操作状态。
返回参照图1，基座124、盖128和工作台132可以形成支撑组件的一部分，该支撑组件被构造成支撑和包围样本处理系统100的各个部件。基座124可以包括基板136以及从基板136向下延伸的多个壁。盖128可以包括第一盖部分140和第二盖部分144。第一盖部分140和第二盖部分144中的每一个还可以包括多个壁，该多个壁被构造成包围样本处理系统100的各个部件。
工作台132可以包括具有顶部表面152的支撑板148。支撑板148可以被安装到位于支撑板148下方的平移板(未示出)。支撑板148可以包括从顶部表面152向上延伸的多个脊部(其中三个脊部156在图1中被标出)。该多个脊部限定出多个腔，其中一个腔160在图1中被标出。多个腔可以被构造成接纳其上安装有样本板116的磁性基座112。为了示例说明，磁性基座112被示出为安装到定位成紧邻腔160的右侧的腔。其他部件也可以经由多个腔被安装在支撑板148上，该多个腔例如为被构造成保持一个或多个容置部(例如小瓶、试管等)的架子，该一个或多个容置部被构造成容纳待转移到样本板116(或待从样本板转移)的样本或液体。
样本处理系统100的驱动系统108被构造成控制磁头104的运动。驱动系统108可以包括侧壁164、器件支撑结构168、导螺杆172、导螺杆接口176、顶部支承导轨180a、底部支承导轨180b、顶部支承导轨接口184a和底部支承导轨接口184b。侧壁164可以被安装到基座124并从基板136向上延伸。导螺杆172可以被安装到侧壁164。导螺杆172也可以被安装到导螺杆接口176。导螺杆接口176可以被安装到器件支撑结构168，使得器件支撑结构168可以沿着导螺杆172平移。支承导轨180a、180b可以被安装到侧壁164。支承导轨180a、180b也可以分别被安装到支承导轨接口184a、184b。支承导轨接口184a、184b可以进一步被安装到器件支撑结构168，使得器件支撑结构168也可以沿着支承导轨180a、180b平移。磁头104可以被安装到器件支撑结构168，使得被安装在磁头104中的多个顶部磁体304a-304d相对于样本板116大致垂直地对准。
驱动系统108可以进一步包括一个或多个致动器(未示出)，以控制器件支撑结构168沿着导螺杆172的运动，从而将磁头104定位在样本板116的上方。可以使用各种类型的致动器，例如电马达、伺服系统、步进器或压电马达、气动致动器、气体马达等。驱动系统108可以提供器件支撑结构168(并且因此磁头104)相对于支撑板148以及被安装在支撑板上的样本板116在一维、二维或三维中的运动。作为示例，驱动系统108可以提供磁头104相对于支撑板148在二维(y-z)中的运动。在样本处理系统100的操作期间，磁头104相对于样本板116平移的轴线沿着z轴。
样本处理系统100可以包括多个驱动系统，即，包括驱动系统108和第二驱动系统(未示出)。第二驱动系统可以被构造成连同被安装在支撑板148下方的平移板(未示出)来控制支撑板148相对于基座124在一维(x)中的运动。
磁头104和支撑板148可以经由可操作地联接到驱动系统108和第二驱动系统的控制器(未示出)而自动地在电子控制下移动。控制器的一个或多个部件可以被安装在印刷电路板(未示出)上，该印刷电路板被安装到样本处理系统100的部件(例如，基板136的底部表面)。
参照图3a至图3b，示出了根据一个示例性实施例的样本处理系统100的磁头104的视图。图3a示出了磁头104的透视图。图3b示出了磁头104的正视截面图。
磁头104被构造成容纳多个顶部磁体304a-304d，其中的每个顶部磁体提供磁力以用于收集来自样本处理系统100的样本板116的孔中容纳的液体中的多个磁性粒子(例如，顺磁珠)。在这种收集期间，磁力还吸引并保持磁性基座112的底部磁体608。磁头104可以包括壳体300、多个顶部磁体304a-304d以及接合器308。磁头104可以包括更少的、附加的或不同的部件。磁头104是图2a至图2e的磁头240的示例性实施例，并且接合器308是图2a至图2e的接合器244的示例性实施例。
参照图4a至图4b，示出了磁头104的壳体300的视图。图4a示出了壳体300的正视截面图。图4b示出了壳体300的底部透视图(壳体300已经围绕图4a的轴线a旋转180°)。壳体300可以包括具有顶部表面402、底部表面404、右侧表面408、左侧表面412、前表面416(关于图3a)以及后表面420的板400。壳体300可以包括多个通道424a-424h，该多个通道从顶部表面402延伸到底部表面404并且平行于右侧表面408和左侧表面412并且平行于前表面416和后表面420。多个通道424a-424h可以被布置为线性阵列。多个通道424a-424h中的通道424a、424c、424e、424g分别接纳多个顶部磁体304a-304d中的一个顶部磁体，使得顶部磁体304a被安装在通道424a中、顶部磁体304b被安装在通道424c中、顶部磁体304c被安装在通道424e中、以及顶部磁体304d被安装在通道424g中。虽然在示例性实施例中，通道424b、424d、424f、424h是未接纳顶部磁体的空的通道，但是通道424b、424d、424f、424h可以被构造成与通道424a、424c、424e、424g类似。可以使用各种数量的通道和各种数量的顶部磁体。
多个通道424a-424h中的通道424a、424c、424e、424g也可以接纳多个活塞(未示出)中的一个活塞，每个活塞被安装在相应的顶部磁体的上方。多个活塞可形成样本处理系统100的多个驱动系统中的第三驱动系统(未示出)的一部分。
第三驱动系统被构造成控制多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体在其相应的通道(424a、424c、424e、424g)内的运动，以便将每个顶部磁体定位在相对于壳体300的底部表面404的上部位置和下部位置。在图3b和图4a中，多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体被示为位于其上部位置。因此，第三驱动系统可以提供多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体相对于支撑板148以及安装在支撑板上的样本板116(参见图1)在一维(y)中的运动。第三驱动系统可以独立于由驱动系统108提供的磁头104的运动来提供这种运动。以这种方式，驱动系统108可以用于将磁头104定位在样本板116的上方，使得多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体在一列孔(例如，参见图11a中的样本板116的第5列)的相应孔的上方居中并且使得接合器308与每个相应孔中的液体接触。第三驱动系统可以用于使多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体在其相应的通道(424a、424c、424e、424g)内在其上部位置和其下部位置之间相对于每个相应的孔中的液体移动。
第三驱动系统的一个或多个部件可以由第一盖188和第二盖192(参见图1)包围，第一盖188和第二盖192被安装到磁头104。第三驱动系统可以经由各种已知的致动器实现多个顶部磁体304a-304d的运动并且不限于使用多个活塞。多个顶部磁体304a-304d可以经由被可操作地联接到第三驱动系统的第二控制器(未示出)而自动地在电子控制下移动。第二控制器的一个或多个部件可以被安装在由第二盖192包围的第二印刷电路板(未示出)上。
多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体由磁性材料(例如，永磁材料)组成。可以选择每个顶部磁体的磁性材料和尺寸以及形状，以在多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体在样本板116的相应孔的上方居中、接合器308与每个相应的孔中的液体接触并且每个顶部磁体处于其下部位置时，产生足以吸引样本板116的孔的液体中的多个磁性粒子的磁力。同时，磁力也可以是足以吸引和保持磁性基座112的底部磁体608的磁力。多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体可以被构造成具有方形截面的条状物或弧状物(rad)，条状物或弧状物的最大尺寸可以称为条状物或弧状物的长度。多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体可以横穿其长度被极化，这意味着其磁化轴横穿其长度(参见图2a至图2e，示出了顶部磁体232具有横穿其长度的、与通道236平行的磁化轴)。
壳体300的底部表面404可以包括形成在其中的多个凹部428a-428h。多个凹部428a-428h中的每个凹部具有从底部表面404朝向壳体300的顶部表面402延伸的侧壁以及内表面。凹部428g的侧壁432g和内表面436g被标出以用于示例说明。凹部428a、428c、428e和428g可各自包括分别形成在每个相应内表面中的孔口440a、440c、440e、440g，孔口的形状和尺寸被设计成使得多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体能够例如在每个顶部磁体从其上部位置移动到其下部位置时穿过并延伸到相应的凹部中。当多个磁体304a-304d中的每个顶部磁体移动到其下部位置时，顶部磁体304a的一端延伸穿过孔口440a进入凹部428a中；顶部磁体304b的一端延伸穿过孔口440c进入凹部428c中；顶部磁体304c的一端延伸穿过孔口440e进入凹部428e中；并且顶部磁体304d的一端延伸穿过孔口440g进入凹部428g中。虽然在示例性实施例中，凹部428b、428d、428f和428h不接纳顶部磁体，但是凹部428b、428d、428f和428h可以被构造成与凹部428a、428c、428e和428g类似。
接合器308可以被安装到壳体300的底部表面404。因此，底部表面404的多个凹部428a-428h中的一个或多个可以包括形成在侧壁中的凹槽，所述凹槽被构造成接纳接合器308的突部(例如，参照图5c的突部536)上的凸片(例如，参照图5c的凸片548)以将接合器308安装到底部表面404。形成在凹部428h的侧壁432h中的凹槽444h被标出以用于示例说明。凹部428a、428c和428f可以被类似地构造。
壳体300可以由单件材料形成或者由被安装在一起的多件材料形成。可以使用各种材料，例如塑料。
现在参照图5a至图5c，示出了磁头104的接合器308的视图。图5a示出了接合器308的顶部透视图。图5b示出了接合器(接合器已经围绕图5a的轴线b旋转了180°)的底部透视图。图5c示出了图5a的部分c的放大图。
接合器308被构造成提供被安装在磁头104的壳体300中的多个顶部磁体304a-304d与样本板116的孔中的液体之间的接合。接合器308可以包括接合器板500，该接合器板包括顶部表面504、底部表面508、前壁512、左侧壁516、右侧壁(未示出)和后壁520。壁512、516、520以及右侧壁在接合器板500的顶部表面504和底部表面508之间延伸。接合器板500的顶部表面504可以形成接合器308的安装表面的一部分，接合器308的安装表面被构造成安装到多个顶部磁体304a-304d以及安装到磁头104的壳体300的底部表面404。接合器板500的底部表面508可以形成接合器308的收集和释放表面的一部分，该接合器308的收集和释放表面被构造成收集来自样本板116的某些孔中容纳的液体中的多个磁性粒子；在接合器308随着磁头104在样本板116的上方平移时移动穿过液体时保持多个磁性粒子；并将多个磁性粒子释放到样本板116的其他孔中所容纳的液体中。
接合器308可以被构造成被安装到磁头104的多个顶部磁体304a-304d。因此，接合器板500可以包括从接合器板500的顶部表面504朝向底部表面508延伸的多个凹部524a-524h。多个凹部524a-524h中的每个凹部可以对应于磁头104的壳体300的底部表面404的多个凹部428a-428h中的相应凹部。接合器308的多个凹部524a-524h中的每个凹部具有限定出开口的底部表面以及侧壁。凹部524a、524c、524e和524g的侧壁528a、528c、528e和528g被标出。参照图3b，接合器308的凹部524a、524c、524e和524g的底部表面532a、532c、532e和532g也被标出。
凹部524a、524c、524e和524g的开口的尺寸和形状可被设置为：例如当顶部磁体从其上部位置移动到其下部位置时容纳多个顶部磁体304a-304d中的顶部磁体的一个端部。当接合器308被安装到磁头104的壳体300并且多个顶部磁体304a-304d被移动到其下部位置时，顶部磁体304a的一端安置在凹部524a的底部表面532a上；顶部磁体304b的一端安置在凹部524c的底部表面532c上。顶部磁体304c的一端安置在凹部524e的底部表面532e上；并且顶部磁体304d的一端安置在凹部524g的底部表面532g上。如此，凹部524a、524c、524e和524g被构造为顶部磁体安装凹部。尽管在示例性实施例中，凹部524b、524d、524f和524h不接纳顶部磁体，但是凹部524b、524d、524f和524h可以被构造成与凹部524a、524c、524e和524g类似。
接合器308可以被构造成被安装到磁头104的壳体300的底部表面404。如示例性实施例中所示的，接合器308可以被构造成卡扣紧固到壳体300的底部表面404。参照图5c，凹部524h的侧壁528h在接合器308的顶部表面504的上方延伸。凹口可以被形成在侧壁528h中以形成多个突部(其中一个突部536被标出)，所述多个突部被构造成装配到壳体300的底部表面404的凹部428h中。多个突部中的每个突部具有外表面(外表面540被标出)和顶部端(顶部端544被标出)。多个突部中的每个突部可以具有凸片(凸片548被标出)，凸片被安装成在每个相应的顶部端附近从每个相应的外表面向外延伸。每个凸片可以被构造成装配到壳体300的底部表面404的相应凹部428h的凹槽444h中(参见图3b和图4a)。返回参照图5a，接合器板500的凹部524a、524c和524f可以被构造成与凹部524h类似。如此，凹部524a、524c、524f和524h被构造成卡扣紧固到壳体300的底部表面404的相应凹部428a、428c、428f和428h。
接合器308被构造成当接合器308在样本板116的上方平移时部分地突出到样本板116的孔中的液体的弯液面(menisci)中，以便利于收集多个磁性粒子以及利于浸入样本板116的其他孔中的液体中和/或将磁性粒子释放到样本板116的其他孔中的液体中。如示例性实施例中所示的，接合器板500的底部表面508可以是弯曲表面，该弯曲表面沿着底部表面508的整个长度在左侧壁516与右侧壁(未示出)之间连续地延伸。
接合器308可以包括从接合器板500的前壁512延伸的第一导轨548和从接合器板500的后壁520延伸的第二导轨552。第一导轨548和第二导轨552使得接合器308能够掠过样本板116的孔中的液体的弯液面并防止液体从孔到孔的传递。
接合器308的构造不是限制性的。其他构造也可以被使用。作为示例，可以使用美国专利申请第14/595,926号中的任何接合器，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
其他器件可以被安装到样本处理系统100的磁头104，其他器件包括与液体处理相关联的器件，例如液体处理头，该液体处理头被构造成通过多个移液头执行液体的吸入和/或分配以进入或离开样本板116的孔。
参照图11a至图11b，示出了根据示例性实施例的样本处理系统100的样本板116的视图。图11a示出了样本板116的俯视图。图11b示出了沿图11a的包括轴线d的截面截取的样本板116的左侧截面图。样本板116是图2a至图2e的样本板208的示例性实施例。样本板116被构造成保持多个液体样本(例如，包括结合到磁性粒子的目标分析物的液体混合物)和其他液体混合物(例如，包括处理试剂、缓冲液、洗涤溶剂等的液体混合物)。样本板116可以包括基板1100，基板具有顶部表面1104和从顶部表面1104向下延伸的多个壁。前壁1120和后壁1124被标出。
基板1100可以包括多个孔，即，包括形成在顶部表面1104中的孔1108a-1108d。多个孔可以被布置成顶部表面1104中的网格图案，该网格图案包括孔的排(排被标记为a-d以用于示例说明)和孔的列(列被标记为1-6以用于示例说明)。多个孔中的每个孔被构造成保持具有突出于顶部表面1104之上的弯液面的液体。包含在孔1108c中的液体的弯液面1112被标出。孔1108c的底部表面1128c也被标出。基板1100可以包括多个储存部，该多个储存部包括形成在顶部表面中的储存部1116a-1116d，每个储存部围绕多个孔中的相应孔。每个储存部被构造成捕获来自相应孔的液体溢出或芯吸(wicking)。
样本板116和每个孔以及每个储存部的构造都不是限制性的。也可以使用其他构造。作为示例，可以使用美国专利申请第14/595,985号中的任何样本板，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。
现在参照图6a至图6b，示出了根据示例性实施例的样本处理系统100的磁性基座112的视图。图6a示出了磁性基座112的透视图。图6b示出了沿着图6a的截面e-e截取的磁性基座112的透视截面图。
磁性基座112被构造成被安装到样本板116(参见图1和图12a至图12c)。磁性基座112还被构造成容纳底部磁体608，该底部磁体提供磁力以便于将多个磁性粒子从磁头104的接合器308释放到样本板116的孔中所容纳的液体中。磁性基座112是图2a至图2e的磁性基座220的示例性实施例。磁性基座112可以包括盖部分600、基座部分604和底部磁体608。磁性基座112可以包括更少的、附加的或不同的部件。
参照图7a至图7b，示出了磁性基座112的盖部分600的视图。图7a示出了盖部分600的俯视图。图7b示出了盖部分600的沿着图6a的截面e-e截取的透视截面图。
盖部分600可以包括具有顶部表面704和底部表面708的盖板700。盖部分600进一步可以包括前壁712、后壁714、从盖板700延伸的右侧壁718和左侧壁722。每个壁具有顶部端、底部端和内表面。图7b中标出了前壁712的顶部端726、底部端730和内表面734。图7b中还标出了后壁714的顶部端738、底部端742和内表面746。盖板700可以在每个壁的每个顶部端下方且在每个壁的每个底部端上方的位置处被安装到壁712、714、718、722中的每个的内表面。以这种方式，盖板700的顶部表面704和壁712、714、718、722中的每个的内表面的一部分限定出顶部腔的表面，该顶部腔被构造成接纳样本板116。因此，顶部腔被构造成样本板安装腔。由盖板700和壁712、714、718、722限定的顶部腔的尺寸和形状可以根据样本板116的尺寸和形状而变化。
类似地，盖板700的底部表面708和壁712、714、718、722中的每个壁的内表面限定出底部腔的表面，该底部腔被构造成接纳磁性基座112的基座部分604。因此，底部腔被构造为基座部分安装腔。由盖板700和壁712、714、718、722限定出的底部腔的尺寸和形状也可以根据基座部分604的尺寸和形状而变化。底部腔可以被构造成至少部分地包围并覆盖基座部分604。
参照图8a至图8d，示出了磁性基座112的基座部分604的视图。图8a示出了基座部分604的透视图(也示出了底部磁体608)。图8b示出了基座部分604的俯视图。图8c示出了基座部分604的仰视图。图8d示出了基座部分604的沿图6a的截面e-e截取的透视截面图。
基座部分604可以包括顶部基板800和底部基板804。顶部基板800具有顶部表面808和底部表面812。底部基板804也具有顶部表面816和底部表面820。基座部分604可以进一步包括前壁822、后壁826、右侧壁830、左侧壁834和内壁838。每个壁具有顶部端、底部端和内表面。内壁838可以被安装到右侧壁830的内表面842和左侧壁834的内表面846，使得内壁838以与前壁822和后壁826平行并与右侧壁830和左侧壁834垂直的方式延伸。底部基板804可以被安装到前壁822的内表面850、内壁838的第一内表面854、右侧壁830的内表面842和左侧壁834的内表面846。底部基板804可以被定位在壁822、838、830、834的底部端处或附近。以这种方式，底部基板804的顶部表面816和壁822、838、830、834的内表面850、854、842、846(分别)限定出基座腔的表面，该基座腔被构造成接纳底部磁体608(也参见图6b)。因此，基座腔被构造为底部磁体安装腔。
由底部基板804和壁822、838、830、834限定的底部磁体安装腔的尺寸和形状可以根据样本板116的尺寸和形状(包括样本板116的孔的数量和布置)而变化。右侧壁830和左侧壁834之间的尺寸可以被称为底部磁体安装腔的宽度。前壁822和内壁838之间的尺寸可以被称为底部磁体安装腔的长度。底部基板804和盖板700(参见图6b)之间的尺寸可以被称为底部磁体安装腔的高度。
参照图12a至图12c，示出了被安装在磁性基座112上的样本板116的视图。图12a示出了透视图。图12b示出了沿着图12a的截面f-f截取的透视截面图。图12c示出了图12a的截面f-f的左侧横截面图。参照这些附图，基座部分604的由底部基板804和壁822、838、830、834限定的底部磁体安装腔的长度和宽度可以是使得底部磁体安装腔能够在样本板116的选定数量的孔的下方延伸以使得底部磁体608可以被用于促进多个磁性粒子释放到所选定的孔的液体中的长度和宽度。作为示例，底部磁体安装腔的长度和宽度可以被选择成，使得底部磁体安装腔在列3、4、5和6的孔中的每个的下方延伸。然而，底部磁体安装腔的长度使得底部磁体安装腔不在列1和2的孔的下方延伸。换言之，底部磁体安装腔的长度使得底部磁体安装腔仅在样本板116的孔的子集的下方延伸。因此，在该示例性实施例中，底部磁体608不能被用于促进将多个磁性粒子释放到列1和列2的任何孔中。然而，该构造不是限制性的。磁体安装腔的尺寸可以使得磁体安装腔在样本板116的孔中的每个的下方延伸。在那种情况下，可能不需要包括内壁838或顶部基板800。在那种情况下，底部基板804可以延伸到后壁826。
参照图9，示出了用于磁性基座112的另一个示例性的基座部分900的透视截面图。基座部分900可以包括顶部基板904、底部基板908、前壁912、后壁916、右侧壁920、左侧壁(未示出)以及内壁924。底部基板908和壁912、924、920以及左侧壁限定出第二底部磁体安装腔。在该示例性实施例中，基座部分900的第二底部磁体安装腔的长度大于基座部分604(参见图8d)的底部磁体安装腔的长度。如此，基座部分900的底部磁体安装腔的长度和宽度是使得第二底部磁体安装腔能够在附加的一列孔(列2，参照图12a)的下方延伸的长度和宽度。
返回参照图8a至图8d，顶部基板800可以在壁826、838、830、834的顶部端处或附近被安装到后壁826的内表面860、内壁838的第二内表面864、右侧壁830的内表面842和左侧壁834的内表面846。支架870可以(分别)被安装到壁826、830、834的内表面860、842、846以及顶部基板800的底部表面812以支撑顶部基板800并提供额外的刚性。
返回参照图6a至图6b，当盖部分600被安装到基座部分604时，基座部分604装配在由盖板700和壁712、714、718、722限定的底部腔内。在该示例性实施例中，盖部分600部分地包围基座部分604并且完全覆盖由底部基板804和壁822、838、830、834限定的底部磁体安装腔。如此，盖板700变成底部磁体安装腔的顶部，进一步限定出底部磁体安装腔。如图6b所示，由壁712和714限定的样本板安装腔的长度大于由前壁822和内壁838限定的底部磁体安装腔的长度。然而，该构造不是限制性的。
参照图10，示出了底部磁体608的透视图。底部磁体608是图2a至图2e的底部磁体224的示例性实施例。底部磁体608由磁性材料(例如，永磁材料)组成。磁性材料和底部磁体608的尺寸和形状可被选择为：当底部磁体608处于基座部分604的底部磁体安装腔中的上部位置时，产生足以吸引样本板116的选定数量的孔的液体中的多个磁性粒子的磁力。底部磁体608可以被构造为条状物1000，该条状物具有顶部表面1004、与顶部表面1004相反的底部表面(未示出)、前表面1008、与前表面1008相反的后表面(未示出)、右侧表面(未示出)以及与右侧表面相反的左侧表面1112。右侧表面和左侧表面1112之间的尺寸可以被称为长度l。顶部表面1004和底部表面之间的尺寸可以被称为宽度w。前表面1008和后表面之间的尺寸可以被称为厚度t。底部磁体608可以横穿其宽度w被极化，这意味着其磁化轴横穿其宽度w(也参见图2a至图2e，示出了横穿其宽度具有磁化轴的底部磁体224)。底部磁体608可以在底部磁体安装腔内被定向，使得其长度l以平行于基座部分604的前壁822和内壁838并且垂直于磁头104的沿着z轴的平移轴线的方式延伸(参见图6b和图8a)。
底部磁体608的长度l、宽度w和厚度t可以变化。长度l可以取决于样本板116的尺寸和形状(包括样本板116的孔的数量和布置)。参照图12a至图12c，长度l可以被选择为使得底部磁体608足够长以在样本板116的选定数量的孔的下方延伸，使得底部磁体608可以被用于促进将多个磁性粒子释放到所选择的孔的液体中。作为示例，底部磁体608的长度l可以足够长，以延伸到所选择的一列孔(例如，列5)的每个孔的下方。长度l可以足够长以从右侧壁830延伸到磁性基座112的基座部分604的左侧壁834(也参见图8a)。底部磁体608的厚度t可以取决于所选择的孔的尺寸。参照图12c，当底部磁体608在孔1108c的下方居中时，底部磁体608的厚度t可足以延伸穿过孔1108c的底部表面1128c。但是，如示例性实施例所示，可以使用较小的厚度t。
底部磁体608是自由浮动磁体。“自由浮动”意味着底部磁体608被安装在磁性基座112内，使得底部磁体能够相对于磁性基座112的基座部分604的底部磁体安装腔的内表面基本上自由地移动。现在参照图12a至图12c，底部磁体608被示出为被安装在由底部基板804和壁822、838、830、834限定的底部磁体安装腔内。如示例性实施例所示，底部磁体安装腔不包括任何安装结构来限制底部磁体608相对于底部磁体安装腔的内表面沿着x轴、y轴或z轴的运动。底部磁体608被示出为在底部磁体安装腔内的下部位置安置在底部基板804的顶部表面816上。然而，由于不存在任何安装结构，底部磁体608能够相对于底部磁体安装腔的内表面基本上自由地移动(例如，当受到来自磁头104的多个顶部磁体304a-304d的磁力的影响时)。
作为进一步的示例，当磁头104被适当地定位在样本板116的上方时(例如，多个顶部磁体304a-304d中的每个顶部磁体在一列孔的相应的孔的上方居中，接合器308与每个相应的孔中的液体接触，并且每个顶部磁体处于其下部位置)，底部磁体608由于来自多个顶部磁体304a-304d的磁力而沿着y轴的方向自由地向上移动到其抵靠盖板700的底部表面708的上部位置。底部磁体608也随着磁头104横穿样本板116平移而沿着z轴的方向沿着盖板700的底部表面708自由地平移。底部磁体608在被保持和平移时的取向使得其极性与多个顶部磁体304a-304d的极性对准(而不是相反)。在基本上不存在磁力的情况下(例如，当磁头104不再位于样本板116上方时)，底部磁体608自由落下以再次安置在其位于底部基板804的顶部表面816上的下部位置。如图13c所示，在基本上不存在磁力的情况下，底部磁体608也自由地落到前表面1008(参见图10)或其后表面上。在那种情况下，底部磁体608的磁化轴与孔1108c正交。底部磁体608的横穿其宽度w的极化可有利于底部磁体608的这种特定的安置构造。
如示例性实施例所示，尽管底部磁体安装腔中没有安装结构限制底部磁体608沿x轴的运动，如上所述的，底部磁体608可以足够长以从磁性基座112的基座部分604的右侧壁830延伸到左侧壁834(还参见图8a)。因此，在该构造中，底部磁体608的物理尺寸限制了底部磁体608沿着x轴的运动或者底部磁体608围绕y轴的旋转。然而，在该构造中，底部磁体608仍然可以被认为是自由浮动的。
如示例性实施例中所示，磁性基座112的盖部分600和基座部分604是单独的部件，使得盖部分600可以被可拆卸地安装到基座部分604。这种构造便于接近底部磁体608。然而，该构造不是限制性的。
磁性基座112的部件(除了底部磁体608)可以由单件材料形成。各种材料(例如塑料)可以被使用于磁性基座112的部件(除了底部磁体608)。盖板700的底部表面708可以被制成为足够光滑以在底部磁体608由平移的磁头104的多个顶部磁体304a-304d的磁力来保持时利于底部磁体608横穿底部表面708进行平移。
磁性基座112可以包括被安装在基座部分604的底部磁体安装腔内的多个底部磁体，以提供与关于单个底部磁体608所描述的相似的效果和操作。作为示例，多个底部磁体可以被安装在保持器中并且保持器被安装在底部磁体安装腔内。保持器可以被构造成以线性阵列的方式安装多个底部磁体，多个底部磁体中的每个底部磁体与多个顶部磁体304a-304d中的相应的顶部磁体相关联。如关于底部磁体608所描述的，各种尺寸和形状可以被使用于多个磁体中的每个底部磁体。如关于底部磁体608所描述的，保持器可以在底部磁体安装腔体内被定向。保持器可以被表征为长度l、宽度w和厚度t，该长度、宽度和厚度可以被选择为与关于底部磁体608相对于样本板116的构造的长度l、宽度w和厚度t的选择所描述的类似。在本实施例中，如果保持器(以及因此多个底部磁体)能够如对于底部磁体608所描述的那样相对于底部磁体安装腔的内表面基本上自由地移动，则可以认为保持器和多个底部磁体是自由浮动的。最后，在该实施例中，保持器的材料可以将多个底部磁体与底部磁体的内表面物理分离(例如，如果这种材料包围或围绕多个底部磁体)。在这种构造中，即使多个底部磁体由于保持器材料而与这些内表面非物理地接触，仍可以认为多个底部磁体如关于底部磁体608所描述的那样抵靠底部磁体安装腔的内表面被保持、安置、平移等。
参照图13a至图13c，示出了图12c的截面g的示意图。磁头104的示意图也在图13a至图13b中示出。图13a至图13c的视图对应于磁头104、样本板116和磁性基座112的左侧视图。磁头104包括被安装在通道424e中的顶部磁体304c和具有底部表面508的接合器308。样本板116包括具有底部表面1300的孔1108c。孔1108c中的具有弯液面1112的液体包括多个磁性粒子。磁性基座112包括具有底部表面708的盖板700、具有顶部表面816的底部基板804和底部磁体608。底部表面708和顶部表面816部分地限定出磁性基座112的底部磁体安装腔。
图13a至图13c示出了样本处理系统100的三个操作状态，即，收集(图13a)、释放(图13b)和分散(图13c)。在图13a中(收集操作状态)，磁头104在孔1108c的上方居中，并且接合器308与孔1108c中的液体的弯液面1112非常接近(例如，接触)。顶部磁体304c处于其在通道424e的下部位置，即安置在接合器308的相应凹部524e的底部表面532e(参见图3b)上。在该操作状态下，由于来自顶部磁体304c的磁力，多个磁性粒子被吸引到接合器308的底部表面508，从而将多个磁性粒子收集在接合器308的底部表面508上。底部磁体608也由于来自顶部磁体304c的磁力而被吸引到盖板700的底部表面708，使得底部磁体608被保持在其位于磁性基座112的底部磁体安装腔内的上部位置，其极性与顶部磁体304c的极性对准。在磁头104沿着z轴平移的期间，底部磁体608也被保持在其上部位置，并且相对于顶部磁体304c具有这种取向。
在图13b中(释放操作状态)，磁头104保持在孔1108c(该孔可以是样本板116的另一列孔中的另一个孔)的上方居中并且接合器308保持与弯液面1112接触。然而，顶部磁体304c处于其在通道424e内的上部位置。在该操作状态下，由于来自顶部磁体304c的磁力，底部磁体608仍然保持在其在盖板700的底部表面708的上部位置。然而，由于底部磁体608(以及来自底部磁体的磁力)的相对较近的接近，因此多个磁性粒子目前被吸引到孔1108c的底部表面1300，从而从接合器308的底部表面508释放多个磁性粒子1300。
在图13c中(分散操作状态)，磁头104(未示出)被平移到样本板116的更远处。在此操作状态下，底部磁体608自由地回落到其位于磁性基座112的底部基板804的顶部表面816上的下部位置，在该位置，它基本上不对多个磁性粒子1300施加磁力，从而允许多个磁性粒子1300在孔1108c中的液体内分散。
图13a至图13b还示出了可以被选择以实现相应操作状态的尺寸d1-d5。尺寸d1是在顶部磁体304c在其位于通道424e内的下部位置时测量的、顶部磁体304c的底部表面与磁性基部112的底部基板804的顶部表面816之间的尺寸。尺寸d1可以足够小，使得来自顶部磁体304c的磁力可以将底部磁体608从其安置在底部基板804的顶部表面816上的下部位置移动到其抵靠盖板700的底部表面708的上部位置。
尺寸d2是接合器308的底部表面508和磁性基座112的盖板700的底部表面708之间的尺寸。尺寸d3是在顶部磁体304c在通道424e内处于其下部位置时测量的、顶部磁体304c的底部表面与孔1108c的底部表面1300之间的尺寸。尺寸d2和d3可以足够小，使得来自顶部磁体304c的磁力可以将多个磁性粒子吸引并收集在接合器308的底部表面508上。然而，在收集操作状态下，尺寸d2可以足够大并且大于d3(即d2>d3)，使得当底部磁体608处于其上部位置时，多个磁性粒子由于来自底部磁体608的磁力而被吸引到接合器308的底部表面508而不是被吸引到孔1108c的底部表面1300上。
尺寸d4是当顶部磁体304c在通道424e内处于其上部位置时测量的、顶部磁体304c的底部表面与孔1108c的底部表面1300之间的尺寸。尺寸d4可以足够小，使得来自底部磁体608的磁力能够将多个磁性粒子吸引到孔1108c的底部表面1300。然而，在释放操作状态下，尺寸d4可以大于d2(即，d4>d2)，使得多个磁性粒子由于来自顶部磁体304c的磁力而被吸引到孔1108c的底部表面1300而不是被吸引到接合器308的底部表面508，从而从接合器308的底部表面508释放多个磁性粒子。
尺寸d5是在顶部磁体304c在通道424e内处于其上部位置时测量的、顶部磁体304c的底部表面与磁性基座112的盖板700的底部表面708之间的尺寸。尺寸d5可以足够小，使得来自顶部磁体304c的磁力可以继续将底部磁体608吸引并保持在其抵靠盖板700的底表面708的上部位置。
顶部磁体304c的行程距离可以由d4-d3来限定。当行程距离大于孔1108c中的液体的深度时，释放操作状态被实现。孔1108c中的液体的深度可以由d2-(d5-d4)限定。
可以选择尺寸d1-d5以实现上述条件，包括通过为磁性基座112的底部磁体安装腔选择合适的高度h，和/或为盖板700选择合适的厚度t2和/或选择顶部磁体304c的合适的上部位置(对于所选择的顶部磁体304c、所选择的底部磁体608、所选择的样本板116和所选择的接合器308而言)。类似地，可以选择合适的高度h和/或合适的厚度t2以使得底部磁体608在基本上不存在来自顶部磁体304c的磁力的情况下回落到其抵靠底部基板804的顶部表面816的下部位置，使得底部磁体608在多个磁性粒子上基本上不施加磁力，从而使多个磁性粒子在孔1108c中的液体内分散(对于所选择的底部磁体608而言)。
因此，可以选择磁性基座112的底部磁体安装腔的尺寸(例如，高度h和厚度t2)以使得底部磁体608能够在顶部磁体304c在通道424e内处于其下部位置时通过顶部磁体304c而移动到其抵靠盖板700的底部表面708的上部位置，并且将来自孔1108c的多个磁性粒子收集到磁头104上。这种尺寸可以进一步被选择成使得当顶部磁体304c在通道424e内处于其上部位置时，多个磁性粒子能够朝向处于其抵靠盖板700的底部表面708的上部位置的自由浮动磁体608被吸引，以从磁头104释放多个磁性粒子。这种尺寸可以进一步被选择成使得自由浮动磁体608在基本上不存在来自顶部磁体304c的磁力的情况下回落到其抵靠底部基板804的顶部表面816的下部位置，以使孔1108c内的多个磁性粒子分散。换言之，底部磁体安装腔被构造成实现这种操作功能。
包括具有自由浮动底部磁体608的磁性基座112的自动化样本处理系统100的益处包括但不限于降低复杂性和节约成本。驱动系统用于自动控制磁头104和多个顶部磁体304a-304d相对于样本板116的运动。多个顶部磁体304a-304d的运动用于控制底部磁体608的运动。因此，不需要单独的驱动系统来使样本板116或底部磁体608相对于多个顶部磁体304a-304d进行重新定位，以便于从磁头104释放多个磁性粒子。
参照图14，示出了另一示例性磁性基座1400的透视图。磁性基座1400包括盖部分1404和基座部分1408。基座部分1408包括前壁1412、后壁(未示出)、右侧壁(未示出)和左侧壁1416，每个壁被安装到底部基板(未示出)。脊部1420可以在壁的端部处或端部附近被安装到壁的外表面。脊部可以具有顶部表面1424和侧壁1428。脊部1420可以完全围绕基座部分1404延伸或者可以不完全围绕基座部分1404延伸(如图14所示)。可以在脊部1420中限定多个凹口，使得脊部1420有效地形成为多个脊部。脊部1420可被构造成便于将磁性基座1400安装到样本处理系统100的工作台132的支撑板148，使得磁性基座1400可在样本处理系统100的操作期间被牢固且刚性地固定就位。这增加了样本处理系统100内的相对运动的精度和准确度(例如，磁头104和顶部磁体304a-304d相对于被安装到磁性基座1400的样本板116的运动)。这也防止顶部磁体304a-304d将磁性基座1400从支撑板148拉向磁头104。如此，脊部1420可以具有如下的形状和尺寸，即，使得脊部可以装配在形成在支撑板148中的腔中的一个中，并且可以是经由被安装到支撑板148的保持器(例如，夹子，指旋螺钉等)而被保持就位，所述支撑板148可以压靠脊部1420的顶部表面1424。
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