用于在多个生物样品上进行核酸提取和诊断测试的集成装置制造方法

用于在多个生物样品上进行核酸提取和诊断测试的集成装置制造方法
【专利摘要】本文所描述的技术一般地涉及从多个样品特别是从生物样品提取多核苷酸的系统，并且另外涉及随后扩增和检测所提取的多核苷酸的系统。更具体而言，所述技术涉及微观流体系统，所述微观流体系统在微观流体通道内在目的多个核苷酸样品上进行PCR，并且检测那些核苷酸。
【专利说明】用于在多个生物样品上进行核酸提取和诊断测试的集成装
[0001]本申请是申请日为2008年7月14日的中国专利申请200880106760.3的分案申请。
[0002]优先权声明
[0003]该申请要求2007年7月13日提出的美国临时专利申请序号60/959，437的优先权权益，和2007年11月14日提出的美国实用新型申请序号11/985，577的优先权权益，将这两者通过参考全部结合于此。
【技术领域】
[0004]本文所描述的技术一般地涉及从多个样品特别是从生物样品提取多核苷酸的系统，并且另外涉及随后扩增和检测所提取的多核苷酸的系统。更具体而言，所述技术涉及微观流体系统，所述微观流体系统在微观流体通道内在目的多个核苷酸样品上进行PCR，并且检测那些核苷酸。
【背景技术】
[0005]医学诊断工业是今天健康护理基础的关键因素。然而目前，不管何种路线，体外诊断分析已经成为患者护理的瓶颈。对此，存在数个原因。首先，许多诊断分析仅用高度专业的装备进行，其是昂贵的并且仅可由受训的临床医生操作。这种设备仅在一些位置中发现-经常在任何给定的城市地区中仅一台。这意味着大多数医院需要将样品送到这些地方用于分析，因此产生运输 费用和运输延迟，并且甚至可能是样品损失或不正确运转。第二，所讨论的设备一般在需要时不是可获得的，而是以批次运行，因此对于许多样品延迟处理时间，因为它们必须等待机器以便在它们可以运行之前充满。
[0006]理解了样品流分解成数个关键步骤，合乎需要的是考虑尽可能多的自动化的方式。例如，一旦从患者提取，生物样品必须以适于一般涉及使用PCR的处理方案的形式放置，以扩增目的载体(诸如核苷酸)。一旦扩增，来自样品的目的核苷酸的存在需要清楚地确定。制备用于PCR的样品目前是花费时间的和劳动密集的步骤，虽然没有人需要专门技能，并且可以有用地是自动化的。通过对比，诸如PCR和核苷酸检测的步骤(或“核酸测试”)已经仅通常在接触到专门设备的特别训练的个人范围内。
[0007]存在对于这样的方法和装置的需要，所述方法和装置在样品上以平行方式进行样品制备，在制备的生物样品上有或者没有PCR和检测，并且优选地具有高通量，但是以可以在护理地点常规进行的方式，不需要将样品送出到专门设备。
[0008]本文中【背景技术】的讨论被包括在内以解释本文所描述的本发明的范围。这不被认为是承认引用的任何材料是在权利要求任何一项的 优先权日:期时发表的，已知的，或通常的常识的部分。
[0009]在说明书的全部说明和权利要求中，措辞“包括(comprise) ”及其变化，诸如“包括(comprising) ”和“包括(comprises) ”不意欲排除其它的添加剂,成分,整数或步骤。[0010]概述
[0011]一种诊断装置，所述诊断装置包括:配置成同时从多个含核酸样品提取核酸的第一构件，其中所述第一构件包括:一个或多个支架，各自配置成接受一定数目的样品和相应数目的固定器，其中每个固定器包括处理室，废料室，一个或多个移液管吸头，和一个或多个贮器，其中所述一个或多个贮器分别含有足够量的用于进行从样品提取核酸的一种或多种试剂；配置成相对于每个固定器的处理室移动的磁性分离器；配置成独立加热每一个处理室的加热器组件；和配置成在两个或多个固定器上同时进行流体传递操作的液体分配器；和配置成同时扩增从所述多个样品提取的核酸的第二构件，其中所述第二构件包括:一个或多个隔室，各自配置成接受微观流体盒，其中将所述盒配置成单独接受并且单独扩增从多个样品提取的核酸；和一个或多个检测系统。
[0012]一种诊断装置，所述诊断装置包括:一个或多个支架，在所述支架的每一个上放置一定数目的含有核酸的样品和相应数目的固定器，其中每个固定器包括处理室，废料室，一个或多个移液管吸头，和一个或多个贮器，其中所述一个或多个贮器分别含有足够量的用于进行从样品提取核酸的一种或多种试剂；接近于所述一个或多个固定器的每一个的处理室的可以从第一位置移动到第二位置的磁性分离器；包括一定数目加热器单元的加热器组件，所述加热器单元的每一个与所述处理室的一个热接触；一个或多个隔室，每个隔室具有互补于微观流体盒形状的形状，其中所述盒包括一定数目的入口，所述入口的每一个与一定数目通道的一个流体连通，在所述通道中扩增从所述数目的样品的一个提取的核酸，并且其中所述盒还包括容许检测扩增的核酸的一个或多个窗口 ；具有一个或多个分配头的液体分配器，其中所述液体分配器可以从第一固定器之上的第一位置移动到第二固定器之上的第二位置，并且可以从所述第一固定器之上的第一位置移动到所述第一固定器之上的不同的位置，并且还可以从所述固定器的一个之上的位置移动到所述数量的入口的一个之上的位置；和接近于所述一个或多个窗口定位的一个或多个检测系统。
[0013]一种诊断仪器，所述诊断仪器包括:从组合试剂条中的样品提取核酸的液体处理单元；与加热器元件连接的微观流体盒，在从所述样品提取的核酸上进行实时PCR ;和为使用者提供诊断所述样品是否含有目的核苷酸的检测器。
[0014]本文也描述了使用所述诊断装置的方法，所述方法包括使用所述装置平行诊断一定数目样品的方法。
[0015]一种组合试剂固定器，所述组合试剂固定器包括:连接下列的条:单一处理管；一个或多个贮器，其各自保持选自由下列组成的组的试剂:样品制备试剂，用于第一分析物的PCR试剂，和一种或多种液体试剂；废料管；配置成保持一个或多个移液管吸头的一个或多个插孔；和配置成围绕所述一个或多个移液管吸头的移液管吸头套。
[0016]一种液体分配器，所述液体分配器包括:一个或多个传感器；多支管；与所述多支管流体连通的一个或多个泵；与所述多支管流体连通的一个或多个分配头；提供三维平移运动自由度的台架；和从外部控制器接受电信号的电连接，其中所述液体分配器除了通过所述一个或多个泵，没有用于流体的入口或出口。
[0017]一种用于磁性颗粒的分离器，所述分离器包括:成直线调准的一个或多个磁体；机动的轴，其上一个或多个磁体可以以这样的方式升高或下降，以致所述一个或多个磁体实现紧密接近于含有磁性颗粒的贮器；和控制所述机动的轴运动的控制电路。[0018]一种集成分离器和加热器，其包括:加热器组件，其中所述加热器组件包含多个独立可控制的加热器单元，各自配置成接受并且加热处理室；成直线调准的一个或多个磁体；机动的轴，在其上一个或多个磁体可以以这样一种方式上升或下降，所述方式是所述一个或多个磁体实现紧密接近于一个或多个所述处理室；和控制所述机动的轴运动和所述加热器单元加热的控制电路。
[0019]一种制备装置，所述制备装置包括:第一构件，将其配置成同时从一定数目的含有核酸的样品提取核酸，其中所述第一构件包括:一个或多个支架，每个配置成接受所述数目的样品和相应数目的固定器，其中每个固定器包括处理室，废料室，一个或多个移液管吸头，和一个或多个贮器，其中所述一个或多个贮器分别地含有足够量的一种或多种试剂，用于进行从样品提取核酸；配置成相对于每个固定器的处理室移动的磁性分离器；配置成独立加热所述处理室的每一个的加热器组件；和配置成在两个或多个固定器上同时进行流体传递操作的液体分配器；和配置成接受并储存从所述数目的样品提取的核酸的第二构件。
[0020]一种制备装置，所述制备装置包括:一个或多个支架，在所述支架的每个上放置一定数目的含核酸样品和相应数目的固定器，其中每个固定器包括处理室，废料室，一个或多个移液管吸头，和一个或多个贮器，其中所述一个或多个贮器分别含有足够量的用于进行从样品提取核酸的一种或多种试剂；接近于每个固定器的处理室的可从第一位置移动到第二位置的磁性分离器；包括一定数目加热器单元的加热器组件，所述加热器单元的每个与处理室接触；可以从第一固定器上的第一位置移动到第二固定器上的第二位置的液体分配器；和具有一定数目隔间的储存隔间，其中每个隔间储存从所述数目的样品之一提取的核酸。
[0021]一种组合试剂固定器，所述组合试剂固定器包括:一种条，所述条连接着:单一处理管；一个或多个贮器，每个贮器保持选自由下列组成的组的试剂:样品制备试剂，和一种或多种液体试剂；废料管；配置成保持一个或多个移液管吸头的一个或多个插孔；和配置成围绕所述一个或多个移液管吸头的移液管吸头套。
[0022]本技术另外包括用于从多个样品平行提取核酸的方法，所述方法使用本文所描述的装置。
[0023]选择的图的简述
[0024]图1A显示制备装置的示意图；图1B显示诊断装置的示意图。
[0025]图2显示控制电路的示意图。
[0026]图3A和3B显示例举性装置的外部视图。
[0027]图4显示装置的例举性内部视图。
[0028]图5显示例举性样品固定器支架的透视图。
[0029]图6显示图5的支架连同加热器单元的透视图。
[0030]图7显示例举性样品固定器支架的透视图。
[0031]图8A-8K显示图7的支架的多种视图。
[0032]图9显示配置成接受图7的支架的装置区域。
[0033]图1OA和IOB显示具有移液管套的试剂固定器的第一例举性实施方案，以透视图(图10A)和下侧视图(图10B)的形式。
[0034]图11显示没有移液管套的试剂固定器的例举性实施方案，以透视图形式。[0035]图12A-12C显示具有移液管套的试剂固定器的第二例举性实施方案，以透视图(图12A)和横截面视图(图12B)，和剖视图(图12C)的形式。
[0036]图13A和13B显示试剂管内部上的星形特征，以横截面(图13A)和俯视图(图13B)的形式。
[0037]图14显示移液操作顺序连同具有星形特征的试剂管。
[0038]图15显示层压层的实施方案。
[0039]图16显示连同层压层的移液操作顺序。
[0040]图17A-17D显示含有固定器和试剂的例举性试剂盒。
[0041]图18显示液体分配头。
[0042]图19A-19C显示液体分配头。
[0043]图20显示例举性分配多支管。
[0044]图21显示连接到液体分配头的扫描阅读头。
[0045]图22以横截面视图显示条形码扫描器。
[0046]图23显示定位在微观流体盒上方的条形码阅读器。
[0047]图24显示移液管吸`头传感器。
[0048]图25A和25B显示用于剥离移液管吸头的例举性装置。
[0049]图26显示透视图和横截面视图形式的加热器单元。
[0050]图27显示横截面视图形式的集成加热器和分离器单元。
[0051 ]图28显示盒自动装载器。
[0052]图29显示盒堆叠器。
[0053]图30显示将盒传递到自动装载器的在适当位置的盒堆叠器。
[0054]图31显示盒装载系统。
[0055]图32显示用过的盒的处理单元。
[0056]图33显示满的和空的构造形式的盒堆叠器。
[0057]图34显示微观流体盒，阅读头，和盒托盘。
[0058]图35显示微观流体装置中在适当位置的移液头和盒的横截面。
[0059]图36显示例举性的具有3层结构的微观流体盒。
[0060]图37显示例举性多通道盒中微观流体电路和入口的平面图。
[0061]图38A显示例举性的多通道盒。
[0062]图38B显示例举性的多通道盒的一部分。
[0063]图39A，39B显示多通道盒的通道中的例举性的微观流体网络；
[0064]图40A-40C显示例举性微观流体阀门的图。图40A还显示开启状态的阀门，和关闭状态的阀门。
[0065]图41显示排放孔。
[0066]图42显示例举性的高度多路调制微观流体盒；
[0067]图43-46显示例举性高度多路调制微观流体盒的多个方面；和
[0068]图47A-C显示放射状配置的高度多路调制微观流体盒的多个方面。
[0069]图48显示微观流体盒横截面形式的视图。
[0070]图49A，49B显示PCR反应室和相关联的加热器。[0071]图50显示操作中的加热器电路的热图像。
[0072]图51A-51C显示可以在PCR热循环期间用于提高冷却速率的多种切开剖面。
[0073]图52显示在PCR方法期间温度对时间的图，如在本文所描述的微观流体盒上进行。
[0074]图53显示本文所进一步描述的盒的装配方法。
[0075]图54A和54B显示例举性的用于进行蜡沉积的装置。
[0076]图55A和55B显示例举性的蜡微滴沉积到微观流体阀门中。
[0077]图56显示例举性多通道微观流体盒上加热器元件阵列的覆盖，其中多种微观流体网络是可见的。
[0078]图57显示例举性检测器的横截面视图。
[0079]图58显示阅读头中检测器的透视图。
[0080]图59显示阅读头中例举性检测器的剖面图。
[0081]图60显示检测器阵列在其中的例举性多路调制阅读头的外部视图。
[0082]图61显示检测器阵列在其中的例举性多路调制阅读头的剖面视图。
[0083]图62显示与本文所描述的检测器连接的例举性电子电路的框图。
[0084]图63显示例举性液体分配系统。
[0085]图64显示例举性加热器/分离器。
[0086]图65A和65B显示基于计算机用户界面的例举性特征。
[0087]图66示意性显示制备装置的元件设计。
[0088]图67显示例举性制备装置的元件设计。
[0089]图68显示诊断装置的元件的示意性设计。
[0090]图69显示例举性诊断装置的元件设计。
[0091]图70和71显示例举性诊断装置的外部和内部。
[0092]图72A和72B显示配置成接受微观流体盒的热循环单元。
[0093]图73示意性显示高效率诊断装置的元件设计。
[0094]图74显示例举性高效率诊断装置的元件设计。
[0095]图75显示24-通道微观流体盒的平面图。
[0096]图76显示图75的盒的透视图。
[0097]图77显示图75的盒的剖视图。
[0098]图78显示例举性检测单元。
[0099]图79A，79B显示图78的检测单元的剖面部分。
[0100]图80，和81显示具有微观流体盒的检测单元的调准。
[0101]图82和83分别地显示光学部件的外部和剖面。
[0102]图84示意性地显示Scorpion反应。
[0103]图85A-85C示意性显示在多种制备过程期间的移液管头使用。
[0104]图86-91显示电子控制电路的例举性设计，其中图86是电子方框图，图87是处理器基线板方框图，图88是MUX板方框图，图89是MUX板方框图，图90是微加热器板方框图，图91是电动机控制板方框图。
[0105]详细说明[0106]如本文所用的核酸测试(MT)是包括DNA (脱氧核糖核酸)和RNA (核糖核酸)测试的一般术语。将对于RNA和对于DNA是特定的例举性规程描述于此。应当理解，其中不特定于RNA或DNA的一般化说明相等地适用于各自，或可以容易地适合于本文说明的微小变化的任何一个，如服从于本领域普通技术人员。也应当理解，术语核酸和多核苷酸可以在本文可互换地使用。
[0107]因此发现本文中所描述的装置应用于分析任何用途所用的任何含有核酸的样品，包括但不限于用于人类中多种传染病的遗传测试，和临床测试。临床测定目前存在的，以及可以使用本文中的装置和方法测试的靶标可以是细菌或病毒，并且包括，但不限于:沙眼衣原体(Chlamydia Trachomatis) (CT);淋病奈瑟氏菌(Neisseria Gonorrhea) (GC);链球菌群 B ；HSV ；HSV 分类型的；CMV ;流感 A 和 B ；MRSA ；RSV ；TB ;毛滴虫属(Trichomonas)；腺病毒；博德特氏菌属(Bordatella) ；BK ;JC ；HHV6 ；EBV ;肠病毒；和肺炎枝原体(M.pneumoniae)。
[0108]本文中的装置可以配置成在实验台上或类似的环境中运行，并且当在正常工作日全天连续运行时可以测试大约45个样品/小时。该数目可以根据单批中提供的测试数目而增加，如从本文中描述将变得清楚。来自单独原始样品的结果一般在小于I小时内是可获得的。
[0109]在本文中使用的情况下，术语“构件”应当被采用以表示元件组件，每个元件可以具有单独的，清楚的和/或独立的功能，但是将其配置成一起运行以产生一种或多种所需的结果。不需要的是，构件内的每一元件是直接连接的或与每一其它元件直接通信的。而且，多种元件中的连通性可以在所述构件外部的元件诸如处理器的辅助情况下实现。
[0110]装置概述
[0111]进一步描述于此的具有多种元件的装置可以配置成至少两个形式，制备的和诊断的，如图1A和IB中分别显示。 在本文中进一步描述的用于进行样品制备的制备装置981的示意性概述显示在图1A中。诊断装置971的概述显示在图1B中。系统971,981的元件的几何安排显示在图1A中并且图1B是例举性的并且不意欲是限制性的。
[0112]处理器980，诸如微处理器，配置成控制所示系统的多个元件功能，并且因此与需要控制的每个这样的元件通信。应当理解，许多这样的控制功能可以任意地人工进行，并且不在处理器控制下。而且，在下文中，当所述装置运转时，其中描述的多种功能的顺序不限制于其中处理器执行指令的顺序。因而，处理器980可以配置成接受关于待分析样品的数据，例如，来自样品阅读器990，其可以是条形码阅读器，光学字符阅读器，或RFID扫描器(射频标签阅读器)。也应当理解，虽然单一处理器980显示为控制装置971和981的全部操作，但是这样的操作可以方便地在一个以上处理器上分布。
[0113]处理器980可以配置成接受来自输入984的使用者指令，其中这样的指令可以包括开始分析样品的指令，和选择运转条件的指令。虽然在图1A和IB中未显示，但是在多种实施方案中，输入984可以包括选自由下列组成的组的一个或多个输入装置:键盘，触敏的表面，传声器，跟踪板，视网膜扫描器，输入装置的全息投影，和鼠标。适合的输入装置可以进一步包括格式化电子介质的阅读器，诸如，但不限于，闪存卡，记忆棒，USB-棒，CD，或软盘。输入装置可以进一步包括安全特征诸如指纹阅读器，视网膜扫描器，磁条阅读器，或条形码阅读器，用于根据授权使用者的预装载的识别特征确定系统使用者事实上被授权这样做。输入装置可以另外并且同时作为用于记录与样品分析有关数据的输出装置起作用。例如，如果输入装置是格式化电子介质的阅读器，则它也可以是这样介质的记录器。可以通过这样一种装置记录到这样的介质的数据包括，但是不局限于，与分析有关的环境信息，诸如温度或湿度，以及诊断结果，并且识别所关注样品的数据。
[0114]处理器980也可以配置成与显示器982连接，以便，例如，将关于分析的信息传送到显示器并且因此传达到系统使用者。这样的信息包括但是不局限于:装置的当前状态；PCR热循环的进程；和在系统或盒性能不良情况下的警告信息。另外，处理器980可以传输一个或多个问题以显示在显示器982上，其促使使用者提供对其反应输入。因而，在某些实施方案中，输入984和显不器982是相互集成的。
[0115]处理器980还可以任意配置成将分析结果传输到输出装置诸如打印机，视觉显示器，利用全息投影的显示器，或扬声器，或其组合。
[0116]处理器980可以更进一步地经由通信接口诸如网络接口任意连接到计算机网络988。通信接口可以是选自由下列组成的组的一个或多个接口:串联连接，并联连接，无线网络连接，USB连接，和有线网络连接。因此，当所述系统适合地在网络上定地址时，远程使用者可以接入处理器并且传输指令，输入数据，或检索数据，诸如可以储存在与所述处理器连接的存储器(未显示)中，或在一些其它与处理器通信的计算机可读的介质上。因此所述接口也可以容许将数据提取到远程位置，诸如个人电脑，个人数字助手，或网络存储装置诸如计算机服务器或特大容量磁盘。所述装置还可以配置成容许使用者将分析结果直接发电子邮件到一切其它当事人，诸如健康护理提供者，或诊断设备，或患者。
[0117]另外， 在多种实施方案中，所述装置还可以包括配置成从处理器，输入装置，和通信接口的一个或多个接受数据的数据存储介质，所述数据存储介质是选自由下列组成的组的一种或多种介质:硬盘驱动器，光盘驱动器，闪存卡，和⑶-Rom。
[0118]处理器980可以进一步配置成控制样品制备和诊断的多种方面，如下在概述中，并且如本文中详细地进一步描述。在图1A和IB中，装置981 (或971)配置成连同互补的支架970运行。如本文中进一步描述，所述支架本身配置成接受一定数目的适于后处理(workup)和诊断分析的形式的生物样品996，和一定数目的固定器972，所述固定器972装有多种试剂，移液管吸头和贮器。所述支架是这样配置的，在样品后处理期间，将样品在各自的固定器中处理，所述处理包括经由加热器组件977独立地进行加热和冷却。加热器组件的加热功能可以由处理器980控制。加热器组件977连同分离器978诸如磁性分离器一起操作，其也可以由处理器980控制以移动进入并且离开紧密接近于与所述固定器972连接的一个或多个处理室，其中存在颗粒诸如磁性颗粒。
[0119]可以类似地由处理器980控制的液体分配器976配置成在固定器972中各自的样品，流体和试剂上进行多种吸取和分配操作，以实现从样品提取核酸。液体分配器976可以在多个固定器中同时进行这样的操作。将样品阅读器990配置成将关于样品和有些情况下的固定器的识别标记传输到处理器980。在一些实施方案中，将样品阅读器连接到液体分配器并且可以因此阅读关于液体分配器位于其上的样品的标记。在其它实施方案中，样品阅读器不连接到所述液体分配器并且是独立可移动的，其在处理器控制下。液体分配器976也配置成采用含从一个或多个样品提取的核酸的流体等分试样，并且将它们引导到储存区域974，其可以是冷却器。例如，区域974含有对应于每个样品的PCR管。在其它实施方案中，不存在单独区域974，但是冷却器可以配置成冷却一个或多个固定器972以便提取的核酸被原位冷却并储存，而不是传递到分开的位置。
[0120]图1B显示诊断装置971的示意性实施方案，所述诊断装置971具有和图1A的装置981相同的元件，但是，代替储存区域974，具有其中接受盒994的接受隔室992。接受隔室与加热器998相联，所述加热器998本身可以由处理器980以这样一种方式控制，所述方式是，在分析期间的特定时间加热所述盒的特定区域。因而将液体分配器976配置成采取含从一个或多个样品提取的核酸的流体等分试样并且将它们引导到盒994的各自入口。盒994配置成，诸如通过进行PCR扩增各自的核酸。处理器也配置成控制检测器999，其从盒994接受诊断指示。所述诊断可以传输到输出装置986和/或显示器982，如上文所描述。
[0121]可以分别地根据本领域已知的设计原则和半导体加工方法，设计并制造适合的处理器980。
[0122]图1A和IB中的略图中显示的装置实施方案，如同本文所描述的其它例举性实施方案一样，是有利的，因为它们不需要定位在为了储存试剂而适合地配置的装置内。所述系统的实施方案，或本文中其它例举性实施方案，都不需要配置成从例如外部储存容器诸如瓶、罐、或储器接受试剂的入口或出口端口。因此，图1A和IB中的装置是自包含的并且连同固定器972 —起运行，其中所述固定器用试剂预包装，诸如在它之内的专用于试剂储存的位置。
[0123]图1A和IB的装置可以配置成在单一位置进行操作，诸如实验室位置，或可以是便携式的以便它们可以伴随，例如，医师，或其它的健康护理专业人员，其可以在不同场所出诊患者。所述装置一般装备有电源线以便它们可以从主要供应或发生器接受AC电源。任选的变压器(未显示)构造到每个装置中，或外部定位在电源插孔和系统之间，将AC输入功率转变成DC输出，用于被所述装置使用。所述装置也可以配置成通过使用一个或多个电池运行，因此也一般地配备有电池充电系统，和如果电池功率变得太低则警告使用者的多种警告装置，以可靠地启动或`完成诊断分析。
[0124]在其它实施方案中，图1A和IB的装置可以进一步地配置用于多路调制的样品分析和/或多批样品分析，其中，例如，单一支架保持单批样品。在一这样的构造中，系统的实例，如图1B中所概述，接受并处理多个微观流体盒994。因此，图1A和IB中显示的每个元件作为样品批次的许多倍存在，虽然多个元件可以配置在通常的外壳中。
[0125]在又一个构造中，系统配置成接受并处理多个盒，但是图1A和IB中的一个或多个元件对于多个盒是通用的。例如，单一装置可以配置有多个接受盒的隔室，但是通用处理器，检测器，和用户界面适合地配置成容许同时并行、连续、或同时控制多个盒。进一步可能的是，这样一个实施方案也利用单一样品阅读器和单一输出装置。
[0126]在又一个构造中，图1B中所示的系统配置成接受单一盒，其中所述单一盒配置成平行地并且相互独立地处理I个以上，例如，2，3,4, 5，或6个样品。用于产生可以处理多个样品的盒的例举性技术描述在其它地方，例如，在美国申请序号60/859，284中，通过参考结合于此。
[0127]进一步与现有技术一致的是，盒可以被标记，例如，用分子条形码指示样品，以促进样品跟踪，并且使样品混合的风险最小化。用于这样标记的方法描述在其它地方，例如，在美国专利申请公布号10/360,854中，通过参考结合于此。[0128]控制电子840实施成装置971或981，示意性显示在图2中的框图中，可以在多种实施方案中包括一个或多个功能，例如，用于主控制900，多路调制902，显示器控制904，检测器控制906，等。主控制功能可以在图1A和IB的装置中用作控制电子装置840的集线器，并且可以管理多种电子功能的通信和控制。主控制功能还可以支持与使用者或输出装置诸如打印机920的电的和通信接口 908，以及任选的诊断和安全性功能。连同主控制功能900，多路调整器功能902可以控制传感器数据914和输出电流916以帮助控制加热器组件977。显示器控制功能904可以控制输出，如果可适用的，用于翻译来自触摸屏LCD846的输入，因此在某些实施方案中其可以将图示界面提供给使用者。检测器功能906可以在控制电子装置840中实现，使用典型的控制和处理电路以收集、数字化、滤波、和/或传输来自检测器999诸如一个或多个荧光检测器的数据。未显示在图2中的另外功能包括但不限于用于控制图1A和IB中元件诸如液体分配头、分离器、冷却器的控制功能，并且接受来自样品阅读器的数据。
[0129]具有根据图1A或IB的功能的例举性装置显示在图3A和3B中。图3A和3B中例举性装置具有外壳985，和覆盖物987，显示在图3A的关闭位置中，以及图3B的开启位置中，以揭示内部特征995。覆盖物987任选具有手柄989，显示为椭圆的并且从覆盖物表面上升，但是其可以是其它形状诸如正方形、长方形、或圆形，和其可以凹进在覆盖物表面中或与其平齐。覆盖物987显示为具有铰链，然而其它构造诸如滑动覆盖物也是可以的。缓冲器991用于防止覆盖物免于向后落下太远和/或提供保持覆盖物987稳定在开启位置的点。外壳985另外显示为具有一个或多个通信端口 983，和一个或多个电源端口 993，其可以定位在其它地方，诸如在仪器的背面上。
[0130]图1A和IB的装置可以任选包括一个或多个稳定足，其使所述装置的主体升高在系统100所配置的表面之上，因此容许系统100下的通风，并且还为使用者提供改善的升高系统100的能力。可以存在2，3，4，5，或6或以上个足，取决于系统100的尺寸。这样的足优选由橡胶、塑料、或金 属制成，并且在一些实施方案中，可以将系统10主体在它位于的表面上升高约2到约10mm。
[0131]图4显示例举性装置内部的一部分的例举性构造，诸如在图3A和3B中显示。在图4中显示支架970，其含有一定数目的试剂固定器972和患者样品996，以及，紧密接近于其，具有盒994的接受隔室992，用于在从样品提取的多核苷酸上进行PCR。
[0132]支架
[0133]所述装置进一步包括配置成可插入到所述装置中并且可以从所述装置移去的一个或多个支架，每一支架进一步配置成接受多个试剂固定器，并且接受多个样品管，其中所述试剂固定器与样品管一一对应，并且其中所述试剂固定器各自含有足够试剂以便从样品提取多核苷酸并且将多核苷酸放置成PCR-即用形式。本文中其它地方进一步地描述例举性试剂固定器。
[0134]装置可以包括1，2，3，4，或6个支架，并且每个支架可以接受2,4,6,8, 10，12，16，
或20个样品，诸如在样品管802中，和相应数目的固定器804，每个至少具有一个或多个移液管吸头，和一个或多个试剂用容器。
[0135]支架一般配置成接受一定数目的试剂固定器804，诸如本文进一步描述的那些，所述支架配置成保持一个或多个这样的固定器，容许在实验室台上使用储存在所述固定器中的试剂，或定位在所述装置的专用区域，容许所述固定器可以用于所述装置的一个或多个其它功能，诸如自动移液，处理管的加热，和亲和珠的磁性分离。
[0136]例举性支架800的两个透视图，配置成在12个通道中接受12个样品管和12个相应的试剂固定器，显示在图5中。如本文在支架上下文中所用，通道是设计成接受样品管和相应的试剂固定器的支架专用区域。相同例举性支架的两个透视图，连同加热器单元，显示在图6中。
[0137]第二例举性支架800的多个视图，也配置成接受12个样品管和12个试剂固定器，显不在图7、和图8A-8K中。因而，下列视图显不:侧平面图(图8A);如平面图，显不样品管(图SB);后平面图，显示试剂固定器(图SC);后视图，显示试剂固定器(图8D);前视图，显示样品管(图8E);顶部，显示试剂固定器的插入(图8F和SG);顶部显示用于插入试剂固定器的槽(图8H);顶视图显示试剂固定器的记录(图81);支架的关闭是部分插入的状态/从装置除去(图8J);和通过手柄保持的支架，从装置除去的(图8K)。如本文中进一步描述，用于接受图7的例举性可移动支架的诊断或制备装置中的凹进区域，显示在图9中。用于接受形状、外观、和形式不同而不是功能不同的其它支架的其它适合配置的凹进区域与本文中的描述一致。
[0138]显示在图中的两个例举性支架是非限制性的，现在使用两个例举性支架作为说明性的支架，描述本文中预期的支架的一般特征。例如，所述实施方案在本文显示，至少第一通道和第二通道是相互平行的，一种增加移液效率的构造。一般地，当相互平行时，邻近的样品通道对在它们的各自中点分开24mm。(其它距离是可以的，诸如分开18mm，或分开27mm。所述中点之间的距离取决于液体分配头中喷管的孔距，如本文中所进一步描述。将间距保持在9_的倍数可以容易地从支架装载到96孔板中(其中一般地，孔分开间隔9_)。一般地，同样，所述支架是这样的，以便多个通道中的多个试剂固定器相对于彼此保持在相同高度。
[0139]所述支架配置成以这样一种方式接受试剂固定器，所述方式是，试剂固定器可逆地搭锁或锁定到位置中，并且在试剂接入它时，以及支架正在从一个地方运送到另一个地方或正在被插入装置中或从所述装置除去时，保持稳定。在每个实施方案中，第二位置的每一个包括配置成以单一取向接受试剂固定器的机械键。在图5中，显示的是，试剂固定器水平滑动到垂直定向的槽中，每一固定器一个，位于所述支架中。在这样一个实施方案中，固定器上的连接元件的边缘与槽上部中互补凹槽啮合。在图8F，8G，和81中，显示的是，试剂固定器可以经由机械键与支架啮合，所述机械键保持固定器稳定并且在适当位置。例如，机械键可以包括上升的或凹进的部分，当与试剂固定器的互补部分啮合时，其容许试剂固定器搭锁到第二位置中。在所示的实施方案还可以看到，试剂固定器具有第一末端和第二末端，并且机械键包括配置成与第一末端啮合的第一特征，和配置成以试剂固定器不能插入错的路线周围的方式与第二末端啮合的第二特征。
[0140]在某些实施方案中，试剂固定器各自锁定在支架中的位置，诸如用凸轮锁定机构，将其认定为音频地和/或物理地锁定，或诸如用机械键。所述支架可以如此配置以便当定位在它之中时，使用本文所进一步描述的液体分配器，固定器对准适当的移液管吸头传感器(pick up)。而且,每个通道的第二位置可以足够深以容纳一个或多个移液管吸头,诸如包含在移液管吸头套中。[0141]在某些实施方案中，将支架配置成接受单独样品管802中的样品，各自邻近于相应的固定器804安装，例如在支架800的一侧。样品管可以通向样品标识检验器诸如条形码阅读器，如本文所进一步描述。在图5中，通过圆柱状接受元件将样品管保持在它的底部。在图7中，显示的是，样品管可以保持在它的顶部和底部，诸如通过配置成接受样品管底部的凹进部分803，和配置成保持样品管上部的孔805。所述孔可以是环或开放的环，或金属片中的孔。凹进部分可以如图7，其中它是金属外壳的成角度的片，其具有足够大的孔以容纳样品管。
[0142]支架可以设计成这样，以便可以将它容易地从装置除去并运送到和离开装置以外的实验室环境，诸如台，和所述装置，例如，容许容易地将样品管和试剂固定器装载到支架中。在某些实施方案中，将支架设计成稳定在水平表面上，并且不容易在运输期间倾倒，并且，为了这个目的，所述支架具有一个或多个(诸如2，3，4，6，8)足809。在某些实施方案中，所述支架具有手柄806以容易提起和移动，并且如图5中所示，手柄可以被锁定到垂直位置中，在运输期间，同样减少支架被倾倒的风险。手柄可以任选在它的中间具有软性夹808。在图7的实施方案中，当装载时运输手柄围绕从通过所述支架重心的轴移位的轴定位，并且在它的自重下自由下降到与所述支架上表面平齐的位置。
[0143]图5的实施方案具有金属底部元件810，其具有4个足811，当将所述支架插入到装置的专用部分时，所述足811也用作位置定位器。将手柄连接到底部元件。接受样品和固定器的支架812的部分可以由塑料制成，并且包括12个槽，并且可以是一次性的。
[0144]在图7的实施方案中，所述支架包括:外壳；所述外壳中的多个通道，并且其中所述多个通道的每个通道包括:配置成接受样品管的第一位置；和配置成接受试剂固定器的第二位置；和互补于诊断装置的接受隔室的记录元件。一般地，所述外壳由金属诸如铝制成，其可以是轻的，但是也可以机械加工到高容差(high tolerance),并且是足够坚固的以保证支架在位于诊断装置 中时保持稳定。图7中的记录元件包括四(4)个精密容差栓(tight tolerance peg) 815,每一支架角定位一个。这样的栓是这样的，以便它们紧贴并且紧密地配合到所述装置的接受隔室的互补孔中并且因此稳定所述支架。例如，具有2或3，或大于4个这样的栓的其它实施方案符合本文中的实施方案。
[0145]特别是，图7的实施方案中的外壳包括水平元件821，和连接到水平元件的两个或多个垂直元件822，并且是这样的，以便每个各自通道的第二位置是水平元件之内的凹进部分。图7的实施方案中的两个或多个垂直元件809配置成容许支架在其上自由站立。所述外壳可以进一步包括两个或多个足或支座，对称地连接到第一和第二垂直元件并且当定位在实验台顶部时给予所述支架另外的稳定性。
[0146]而且，在图7的实施方案中，外壳进一步包括多个间隔元件825，每个配置在一对邻近的通道之间。任选地，这样的间隔元件可以垂直配置在所述通道之间。
[0147]虽然未显示在图中，但是支架可以进一步包括与每个通道连接的通道标识符。通道标识符可以是永久的或临时的标记诸如唯一数字或字母，或可以是RFID，或条形码，或可以是对于特定通道是唯一的有色标签。
[0148]将支架配置成这样以便它可以容易地放置在仪器中的适当位置，并且给予使用者正反馈，诸如音频地或物理地，它是正确放置的。在某些实施方案中，所述支架可以是锁定到位置中。合乎需要的是，支架是正确定位的，并且不容许在其后移动，以便液体分配器的移动不会在液体操作期间被破坏。所述支架因此具有记录元件以保证正确定位。在图7的实施方案中，所述记录元件包括两个或多个定位销，其配置成保证所述支架仅可以以单一取向放置在所述诊断装置中；并且当放置在所述诊断装置中时为所述支架提供稳定性。图
7的实施方案任选具有传感器执行器817，将其配置成指示诊断装置中支架的正确放置。这样一种传感器可以与处理器980通信以便为使用者提供警告，诸如听得见的警告，或经由接口传递的视觉警告，如果所述支架没有正确就位的话。也可以将它配置成如果检测到就位误差则防止样品制备过程启动或持续。
[0149]在某些实施方案中，多种固定器中的处理管位置周围的支架内部被配置成具有用于本文中所进一步描述的加热器组件和/或磁性分离器的间隙。例如，所述支架配置成这样，以便单独固定器的处理室被本文中进一步描述的加热器组件中的加热器单元接受。
[0150]在前一个样品支架正在被装置制备时，具有可移动的支架可以使使用者能够保持下一个支架用样品装载并且成直线，以便使装置使用时间最大化。
[0151]在任何样品溢出它或仅作为实验室物品常规维护的情况下，还可以方便地在仪器外清洁支架。
[0152]在某些实施方案中，所述支架具有一个或多个一次性的部分。
[0153]固定器
[0154]图1OA和IOB显示 本文中进一步描述的例举性固定器501的视图。图11显示另一个例举性固定器502的平面图，如本文中所进一步描述。图12A显示透视图形式的例举性固定器503，并且图12B显示横截面视图形式的相同固定器。图12C显示与图12A和12B相同的固定器的剖面图。现在描述全部这些例举性固定器，以及与本文中书面说明一致的其它的固定器，虽然未显示为具体的实施方案。
[0155]图10A，10B，11，12A，12B，和12C中显示的例举性固定器可以各自称为“组合的一次性条”，或“组合条”，因为意欲将它们用作单一单元，所述单一单元配置成保持为执行样品制备所必需的全部试剂和贮器，并且因为将它们以条的形式布置。与本文中的描述一致的是，虽然预期多个贮器的其它几何排列，以便所述说明不局限于直线的、或条状的排列，但是可以包括圆形或格栅排列。
[0156]将包含在所述固定器中的一些试剂提供为液体，并且其它的可以提供为固体。在一些实施方案中，不同类型的容器或管用于储存来自储存固体的那些容器或管的液体。
[0157]所述固定器可以是一次性的，诸如设计用于单一应用，随后将它丢弃。
[0158]固定器一般由塑料诸如聚丙烯制成。所述塑料是这样的，以便它具有一些柔性以促进放置到支架中，如本文中所进一步描述。然而，塑料一般是刚性的，以便固定器不会在它的自重下显著下垂或弯曲并且在常规操作和运输期间不容易变形，并且因而不会容许试剂从它泄漏出。
[0159]固定器包括连接元件510，其具有一个或多个特征，如下。连接元件510用于将固定器的多个元件连接在一起。连接元件510具有上侧512以及，相对于所述上侧的下侧514。在图1OB中，显示下侧514的视图，具有将连接元件边缘与多个插孔、处理管、和试剂管连接的多个支柱597。支柱597是任选的，并且可以全部或部分省略，或可以由使固定器维持在一起的其它零件部分或全部代替。
[0160]所述固定器配置成包括:固定到连接元件并且具有位于所述连接元件中的孔522的处理管520 ;至少一个插孔530，位于所述连接元件中，所述插孔配置成接受一次性的移液管吸头580 ;配置在连接元件的下侧的两个或多个试剂管540，每一试剂管具有位于连接元件中的入口孔542 ;和一个或多个贮器550，位于连接元件中，其中所述一个或多个贮器各自配置成接受从连接元件上侧512插入的互补容器诸如试剂管(未显示)。
[0161]固定器一般是这样的，以便所述连接元件、处理管、和两个或多个试剂管由单一部件制成，诸如聚丙烯的部件。
[0162]固定器也一般是这样的，以便至少所述处理管和所述两个或多个试剂管是半透明的。
[0163]一个或多个贮器550配置成接受试剂管，所述试剂管分别含有足够量的一种或多种典型地是固态，诸如冻干形式的试剂，用于进行从与固定器相联的样品提取核酸。贮器可以全部是相同尺寸和形状，或可以是相互不同的尺寸和形状。贮器550显示为具有开放的底部，但不限于这样的形态，并且可以是闭合的，不同于连接元件510上侧中的入口 552。优选地，贮器550配置成接受在实验室分析领域通常使用的容器，或适合地配置供本文中固定器所用的容器。所述容器一般是与固定器分开储存的以促进样品操作，因为固体试剂通常需要不同于液体试剂的储存条件。特别是，许多固体试剂可以是非常水分敏感的。
[0164]含有不同试剂的搭锁式(snapped-1n)试剂管可以是不同的颜色，或颜色编码的，用于被使用者容易地鉴别。例如，它们可以由不同颜色的材料制成，诸如着色塑料，或可以在它们之上具有一些种类的识别标签，诸如有色条纹或点。它们也可以具有印刷在侧面的标记，和/或可以在顶部上的密封层上具有标识符诸如条形码。
[0165]被贮器550接受的容器554可以备选地是固定器的集成部分并且可以是与废料室和/或试剂管相同类型的容器，或可以是与此不同的。
[0166]在一个实施方案中，配置在忙器550 (例如，显不在图12A和12C中)的含有冻干试剂的容器554是0.3ml管，已经将其进一步配置成在它们的各自底部内表面具有星形图案(见图13A和13B)。这是这样的，`当流体已经加入到冻干试剂(其在初始包装中是干的)时，在核酸提取过程期间，移液管吸头可以在所述管中降到最低点，并且仍能从所述管收回几乎全部流体，如图14所示。星形图案的设计进一步描述在本文中其它地方。
[0167]试剂管，诸如含有冻干试剂，可以被金属箔诸如铝箔密封在它们的顶部，没有塑料衬里层，如本文中所进一步描述。
[0168]实施方案501，502，和503被显示配置有废料室560，其在连接元件的上侧具有入口孔562。废料室560是任选的，并且，在它存在的实施方案中，被配置成接受用过的液体试剂。在其它实施方案中，其中它是不存在的，用过的液体试剂可以被传递到固定器以外的位置并且在所述位置被抛掉，诸如，例如，包含正在分析其含量的最初样品的样品管。废料室560显示为包括另外两个或多个试剂管540的组件的部分。应当理解，例如，为了制造方便起见，进行这样一种安排；废料室的其它定位是可以的，如这样的实施方案，其中废料室邻近试剂管，而不是经由与连接元件不同的方式连接到它。
[0169]固定器一般是这样的，以便连接元件、处理管、两个或多个试剂管，和废料室(如果存在)是由单一部件制成的，是由诸如聚丙烯的材料制成的。
[0170]实施方案501和503显不具有移液管套570。这是本文所描述的固定器的任选兀件。它可以被永久地或可移动地固定到连接元件510，或可以形成例如模塑为所述固定器的单一部件组件的一部分。例如，图12C中固定器503的剖视图在可移动的移液管套570的上表面上显示柄状连接574，其与连接元件510的下侧514中互补的凹进部分或孔啮合。其它连接构造是可以的。当移液管吸头安置在至少一个插孔中时，移液管套570 —般配置成围绕至少一个插孔和吸头以及移液管吸头的下部部分。在一些实施方案中，所述至少一个插孔包括四个插孔。在一些实施方案中，所述至少一个插孔包括两个，三个，五个，或六个插孔。
[0171]移液管套570 —般被配置成具有底部576和配置在底部和连接元件之间的有壁部分578。移液管套570可以另外并且任选在壁578中或在底部576中具有一个或多个切断部分572。这样的切断提供移液管吸头的通气并且减少固定器制造中使用的材料总量。实施方案503具有没有这样的切断的移液管套。在实施方案501中，这样一种切断显示为所述套上部中的等腰三角形；一个类似形状的切断可以在套的相对侧中的相应位置发现，从图1OA中的视图看是不明亮的。其它切断可以具有其它三角形形状，圆形的，椭圆形的，正方形的，长方形的，或其它多边形的或无规律的形状，并且可以在数目上是数个，诸如许多。移液管套570的壁578也可以具有筛目或框架状结构，其具有开孔或间隙。在具有移液管套的实施方案中，套的用途是从使用过的移液管吸头收集液滴，并且因此防止跨样品污染，所述跨样品污染来自在类似位置的一个固定器到另一个固定器的使用，和/或对于所述固定器位于其中的任何支撑支架的跨样品污染。然后，典型地，底部576是实心的和碗形的(凹面)以便液滴保持在它之内。没有移液管套的实施方案诸如502可以使用，例如，液滴盘或排水出口，适合地放置在位于一个或多个插孔中的移液管吸头之下，用于相同的用途。除收集液滴之外，当在一些液体处理步骤之前或之后，吸头被拾取和/或落下时，移液管吸头套防止或抑制其它试剂固定器的吸头-诸如在支架中邻近于目的一个定位的那些，如本文中进一步描述-免于相互接触。邻近的固定器中吸头之间的接触一般不被，例如，控制固定器上的样品处理平行的自动分配头所预期，但是长的移液管吸头可以容易地接触附近条中的吸头，条件是当落下所述吸头时角度稍微偏离垂直。
[0172]实施方案501，502，和503的固定器全部具有连接元件，所述连接元件是这样配置的，以便至少一个插孔，一`个或多个贮器，和处理管的各自的孔，以及两个或多个试剂管，全部相对于彼此成直线排列(即，它们的中点位于相同轴上)。然而，本文中的固定器不局限于贮器、废料室、处理管、插孔、以及试剂管的特定构造。例如，如果一些孔相对于彼此交错并且占据“轴外的”位置，固定器可以制成更短的。多种贮器等也不需要相对于彼此占据相同位置，如图12A和12B中所示，其中配置处理管大约在接近固定器的中央，液体试剂储存在在处理管的一侧上安装的贮器中，并且保持固体试剂的贮器安装在所述处理管的另一侧上。因而，在图10A、10B、和11中，处理管是在连接元件的一端上，并且移液管套在另一端，在内部位置中，邻近于废料室和两个或多个试剂管。其它的配置是可以的，诸如将处理管安装在固定器的一端，将处理管邻近移液管吸头和移液管吸头套(如本文进一步所描述)安装，并且将废料管邻近所述处理管安装。应当理解，固定器的多个部分的备选构造仅引起形式变化，并且可以容纳在所描述的装置的其它变体内，包括但不限于用于液体分配移液管头、加热器组件、和磁性分离器的备选指令集，如本文所进一步描述。
[0173]处理管520还可以是搭锁式管，而不是集成部件的一部分。处理管520典型地用于在样品制备期间发生的多种混合和反应过程。例如，细胞溶解作用可以发生在处理管520中，这可以提取核酸。然后将处理管520有利地定位在总体上使涉及将液体传递到处理管520的移液管头移动操作最小化的位置。
[0174]试剂管540典型地配置成保持液体试剂,每管一种。例如,在实施方案501, 502,和503中，显示分别含有洗涤缓冲液、释放缓冲液、和中和缓冲液的三个试剂管，将其每一个用于样品制备规程中。
[0175]保持液体或液体试剂的试剂管540可以用层压材料结构598密封。层压材料结构典型地具有热密封层，塑料层诸如聚丙烯层，和金属层诸如铝箔，其中热密封层邻近一个或多个试剂管。在用于含有液体试剂的贮器的层压材料中使用的另外的塑料膜典型地为了防止液体接触所述铝。
[0176]两个层压材料结构的实施方案，它们的层结构不同，显示在图15中。在两个实施方案中，当如此适用时，热密封层602，例如由绾带或具有低熔点的其它这样的聚合物制成，是在底部，邻近于固定器的顶部。塑料层604典型地在热密封层顶部上，并且典型地由聚丙烯制成，具有10-50微米范围内的厚度。金属层608典型地在塑料层顶部上，并且可以是用粘合剂层606结合到塑料层的铝箔层，如图15中第一实施方案，或可以是直接蒸发或溅散到塑料层上的位置中的金属层。相应层的例举性厚度显示在图15中，其中应当理解，高达2倍厚度的变体与本文中的技术一致。特别是，在一个实施方案中，铝箔是0.1-15微米厚，并且聚合物层是15-25微米厚。在另一个实施方案中，铝是0.1-1微米厚，并且聚合物层是25-30微米厚。
[0177]本文中配置的层压材料使更长期储存更容易，因为固定器包括密封冻干试剂以及密封在紧密邻近中的液体的存在，这通常是难以实现的。
[0178]在一个实施方案中，试剂管的顶部具有斜面的边缘以便当铝箔热结合到顶部时，塑料熔化物不在管边缘以外扩展。这是有利的，因为，如果塑料熔化物减小管的内径，则它将在操作期间导致影响移液管吸头。在其它实施方案中，凸起的平面部分599促进层压材料598的施用和除去。在连接元件上侧上的，并且围绕通向试剂管的入口孔和任选废料室的凸起表面599，是固定器的任选特征。
[0179]其中液体被移出的方式是这样的，以便穿过所述箔的移液管吸头撕穿，而不在移液管吸头周围产生密封，如图16中。在移液期间吸头周围的这样一种密封将是不利的，因为一定量的空气流对于移液操作是合乎需要的。在该情况下，没有产生密封，因为层压材料结构引起刺穿的箔停留在当它被刺穿时开初采用的位置中。图16中上面的五个版图解了从用层压材料密封的试剂管移出试剂，如本文所进一步描述。在A，移液管吸头在含有试剂707的试剂管上大约中央上定位。在B，将移液管吸头降低，通常可控地降低，到试剂管中，并且在如此进行中刺穿箔598。该区域的剖视图显示要在穿过试剂管的最宽部分与移液管吸头接触的刺穿的层压材料边缘。在C，将移液管吸头稍微收回，使所述吸头保持在试剂707的主体内。剖视图显示，刺穿的箔已经保持了当它被刺穿并且移液管吸头在试剂管之内向下延伸到它的最深位置时它采用的构造。在D，移液管吸头吸收试剂707，当越来越多的老年人经历这样的测试时，可能改变它的高度。在E，将移液管吸头从试剂管完全除去。
[0180]多种管和室的材料可以配置成具有至少内表面平滑度和表面涂层以减少DNA及其它大分子结合到此。DNA的结合是不希望的，这是由于减少的灵敏性，这可能导致没有收集在固定器表面上的DNA的随后的检测和分析。[0181]处理管也可以具有低结合表面，并且容许磁性珠容易地在内壁上下滑动，而不粘合到它。而且，它具有疏水性表面涂层，可以降低流体静摩擦并且因此降低核酸及其它分子的结合。
[0182]在一些实施方案中，所述固定器包括记录元件诸如机械键。典型地，这样一种键是连接元件510的一部分。机械键确保固定器被互补元件接受在，例如，装置的支撑支架或接受隔室中，其控制对于固定器中试剂的移液操作。机械键通常是特定形状的切断(cutout)，其匹配接受装置的相应切断或凸出物。因而，实施方案501具有机械键592，其在连接元件的一端上包括一对长方形形状的切断。这个所示的特征另外提供接头，当将固定器插入到支架或另一个装置中并且除去时，通过所述接头使用者可以得到适合的柄(purchase)。实施方案501和502在连接元件510的另一端也具有机械键590。键590是成角度的切断，其容易将固定器插入到支架中，并且当邻接配置成接受固定器的凹进区域中的互补的成角度的切断时，在其中确保良好记录。当然，机械键的其它变体与本文中的描述一致:例如，弯曲的切断，或多种组合的凹口或凸出物全部将促进固定器的可靠记录。
[0183]在一些实施方案中，在图10A，10B，11，或12A-C中未显示，固定器还包括固定到连接元件的标识符。所述标识符可以是标记，诸如可书写的标记，条形码，2维条形码，或RFID标签。例如，标识符可以为了快速显示什么组合的试剂存在于固定器中，并且，因而，它需要什么类型的样品制备规程。标识符也可以表明，固定器制造的批次，用于质量控制或保持记录的用途。标识符也可以容许使用者将特定的固定器与特定的样品匹配。
[0184]也应当被认为是与本文中的描述一致的是，固定器另外可以配置成将样品接受诸如在样品管中。因而，本文中其它地方描述的实施方案中，支架以这样一种方式接受一定数目的样品管，和一定数目的相应固定器，所述方式是，样品管和固定器可以分开地并且独立地相互装载。然而，在其它实 施方案中，固定器可以配置成还将样品接受，例如在样品管中。并且因而，将互补支架配置成接受一定数目的固定器，其中每个固定器具有样品以及试剂及其它物品。在这样一个实施方案中，配置所述固定器以便样品可用于样品鉴定检验器。
[0185]试剂盒
[0186]本文所描述的固定器可以提供在密封袋中，以减少空气和水分与固定器中的试剂进行接触的机会。这样一种密封袋可以含有本文所描述的一个或多个固定器，诸如2，4，6，8，10，12，16，20，或 24 个固定器。
[0187]还可以将固定器提供为用于进行样品制备的试剂盒的一部分，其中所述试剂盒包括含有本文所描述的一个或多个固定器的第一袋，每一固定器配置有用于例如溶胞、洗涤、和释放的液体试剂，和具有惰性气氛内部的第二袋，和含有冻干PCR试剂的一个或多个试剂管，如图17所示。这样的试剂盒还可以配置成提供多个样品的分析，并且含有足够的PCR试剂(或其它的扩增试剂，例如用于RT-PCR，转录介导扩增，链替代扩增，NASBA，解旋酶依赖的扩增，及本领域普通技术人员熟悉的其它，及本文所描述的其它)以处理这样的样品，和一定数目的单独固定器诸如2，4，6，8，10，12，16，20，或24个固定器。
[0188]试剂管
[0189]如本文中其它地方所参考，含有冻干试剂的容器554是0.3ml管，其已经在它们的相应底部内部表面上另外配置成具有星形状的或星形图案(见图13A和13B)。用于本文中用途的以及用于本文中没有描述的其它用途的其它的管，可以类似地配置。因而，例如，由星形状图案提供的益处还出现在含有直接从管中移液的液体样品的试剂管(以及出现在最初保持固体的那些管，所述固体在移液之前构成液态)。将受益于这样的星形状图案的其它尺寸的管具有例如0.1ml到0.65ml范围内的尺寸。
[0190]星形状图案确保，当流体从所述管取出时，移液管吸头可以在所述管中降至低点，并且仍能从所述管取出全部或几乎全部流体，如图14所示。这是重要的，因为，当用这样小的体积工作时，并且当靶DNA可能以非常少的拷贝存在时，由于移液不完全造成的样品损失将被最小化到每一可能的程度。
[0191]星形状图案的设计是重要的，特别是当用于回收临床样品中以非常小数量存在的DNA/RNA时。当在移液管降至管底部的情况下使用时，星形图案应当可以移取大部分液体(残留体积< I微升)。另外，星形图案应该设计成使表面积以及尽头凹槽最小化，所述表面积和尽头凹槽趋向于具有两个不符合要求的效果-截留液体以及增加不符合要求的多核苷酸被吸附的保留。
[0192]现在描述图14，如下。图14具有一定数目的版，A-G，按顺序各自表示移液操作的阶段。在A，含有液体2211(诸如缓冲溶液)的移液管吸头2210，直接或大约定位在试剂管2200的中心上。所述管含有一定数目的冻干小球2212，并且被层2214诸如箔密封。所述箔可以热密封到所述管的顶部上。虽然层压材料层，如本文所进一步描述的，可以放置在试剂管上，典型地，铝箔层是足够的，其中管内容物是固体，例如，冻干的试剂。在一些实施方案中，试剂管的顶部具有斜面边缘以减少在管顶部上的箔的热密封期间管顶部边缘的扩张。所述管可以另外包括可识别的编码，诸如顶部上的1-D或2-D条形码。这样的编码可用于识别储存在其中的试剂组成，和/或用于制备其的批数目，和/或有效期限。编码可以用例如喷墨打印机或传输打印机印刷上。
[0193]显示管2200底部内表面上的星形图案2203。在B，降低移液管吸头，刺穿密封2214，并且引入到颗粒2212以上的位置中。在C，液体2211从移液管吸头排放到颗粒上，溶解所述颗粒，如在D所示 。在颗粒完全溶解以后，形成溶液2218，将移液管吸头降低到它与星形图案2203接触的位置。在E，致使移液管吸头吸取溶液2218，并且在F，所述吸头可以任选将溶液向后排放到管中。可以依照要求重复步骤E和F以促进冻干成分溶解并混合到溶液中。在步骤G，在吸取与实际进入移液管吸头一样多的溶液2218以后，将移液管吸头从所述管收回。理想地，在G，100体积％的溶液2218被吸取进入到移液管吸头。在其它实施方案中，并且根据溶液2218的属性，吸取至少99体积％的溶液。在其它的实施方案中，吸取至少98 %，至少97 %，至少96 %，至少95 %，和至少90 %按体积计的溶液。
[0194]星形或星形状图案的设计可以优化以使通过在达到最低点的移液管诸如plOOO移液管和星形图案之间的间隙的液体流速最大化，并且进一步描述在2007年7月13日提出的美国临时专利申请序号60/959，437中，通过参考结合于此。应当理解，虽然本文中描述涉及一般在生物样品的样品制备中使用的移液管和移液管吸头，但是设计的原则和详细方面适用于其它类型的移液管和移液管吸头，并且可以如此适应。
[0195]图13A显示具有侧壁2201和底部2202的试剂管2200的横截面透视图。底部的内表面2204是可见的。星形状切断2203局部显示为三个在顶端的凹槽。
[0196]一般地，星形状图案作为管下部内表面上的凸起部分存在。因而，在试剂管制造期间，诸如通过注射模塑，塑模的外部部分是限定所述管的外部形状的空腔。所述管的内部形状由与所述外部部分塑模同心定位的塑模形成，并且具有从它的尖端铣出的星形状结构。因而，当液体塑料注入到塑模的两个部分之间的空间中时，星形状形成为所述管底部内表面上的凸起部分。
[0197]图13B中以平面图显示的例举性星形图案2203类似“船的轮”并且包括中心2209，在中心2209上居中的圆形环2207，和8个配置为径向凹槽2205的径向部分。每个凹槽在中心2209交会另一个凹槽,并且具有径向末端,也称为顶点(apex)或最高点(vertex)。星形图案2203具有8个凹槽，但是应当理解，具有更少或更大数目凹槽的星形图案，诸如3，4，6，10，或12，将与本文中的设计一致。星形的凹槽数目应当是与有效液体移液相容的最小值，并且还足够地间隔开，以便不截留在液体操作应用中使用的移液管吸头的任何一个吸头。
[0198]中心2209 —般地与试剂管2200的底部几何中心符合地定位。所述管一般在横截面上是圆形的，所以识别它的中心(例如，在两个直径的交叉点)通常是简单的。中心2209可以比图13B中显示的更大，诸如可以是圆形切断或凸起部分，其在直径上超过由凹槽2205的交会点形成的区域。
[0199]环2207是星形状图案2203的任选特征。一般地，环2207在中心2209周围居中，并且一般地它还具有对应于移液管吸头下表面的尺寸。因而，当移液管吸头在试剂管2200底部“达到最低点”时，移液管吸头底部安放以与环2207接触。因而环2207优选是切断的或凹进的特征，这可以容纳移液管吸头并且帮助引导它在所述管的底部中央定位。在其它实施方案中，存在一个以上，诸如2，3，或4个同心环2207。
[0200]将星形图案配置成具有得到流体从试剂管进入适合定位的移液管吸头的最佳流速的尺寸。星形图案显示在图13B中，在直径上显著小于所述管在`它的最宽点的直径。在多个实施方案中，星形图案的直径(从中心2209到凹槽2205顶点测量)可以是试剂管直径的5-20%，或试剂管直径的10-25%，或试剂管直径的15-30%，或试剂管直径的20-40 %，或试剂管直径的25-50%，或试剂管直径的30-50%，或试剂管直径的40-60%，或试剂管直径的50-75%，或试剂管直径的65-90%。
[0201]因而凹槽2205被凸纹分开(占据邻近凹槽之间的空间)。在显示的实施方案中，凹槽比它们之间的间隙更窄(占据较小的径向角度)。在其它实施方案中，凹槽可以比它们之间的间隙成比例地更宽。在这样的实施方案中，可以更适合将它们描述为具有凸纹而不是凹槽。在其它实施方案中，将它们分开的凹槽和凸纹在距离中心的每个径向距离具有相等宽度。
[0202]形成星形顶点的凹槽可以在它们的下表面是圆形的，诸如在横截面上是半圆形的，但是一般是V-形的。它们也可以在横截面上是梯形的，诸如具有比底部更宽的上部，其是平面的，上部和底部由倾斜壁连接。
[0203]在一些实施方案中，为了容易制造，凹槽在所述管底部的相同水平上终止。因而，径向末端全部配置在圆形的圆周上。在其它实施方案中，凹槽不全部在相同水平上终止。例如，凹槽可以备选地在不同水平上终止，并且因而所述末端备选地配置在两个圆形的相应圆周上，所述两个圆形在空间上占据相互不同的平面。
[0204]凹槽2205在图13B中显示为具有相等长度(如从中心2209到顶点测量)。这不必如此。在备选实施方案中，凹槽可以具有相互不同的长度，例如，作为改变的凹槽上改变的长度，其中存在偶数的凹槽。而且，顶点可以是圆的，而不是突出的。[0205]一般地，凹槽在宽度和深度上从中心2209均匀变细到每个相应的顶点。其它的构造仍是可能的，诸如一种凹槽，所述凹槽把恒定宽度或深度进行到特定的径向程度，诸如它的长度的30-60%，然后对着它的顶点变窄或变浅。备选地，凹槽可以在中心2209开始变窄，在接近它的长度中点变宽到最宽区域，然后对着它的顶点变窄。其它的可能性，不是本文所描述的，是与星形图案一致的。
[0206]在0.3ml管中，在它的最宽点的每个凹槽2205的宽度一般是大约50微米，并且所述宽度一般地从最宽点均匀变细，最接近于或在中心2209，达到顶点。
[0207]在0.3ml管中，凹槽在最深点的深度一般是大约25_50微米并且深度一般地从最深点逐渐减少，最接近于或在中心2209,达到顶点。
[0208]在0.3ml管中，由凹槽形成的星形半径，如从中心2209到顶点的最短距离测量，一般是大约0.5mm,但是可以是0.1-1mm,或0.3_2mm。
[0209]在另一个实施方案中，在0.3ml管中，凹槽应该是修圆的并且小于100微米深，或小于50微米深，或小于25微米深。
[0210]星形图案一般具有对称旋转轴，所述轴垂直于所述管底部并且通过中心2209配置，以便凹槽对称地配置在旋转轴周围。 这意味着，对于η个凹槽，围绕中心的(转动的)轴的2 /n的旋转可以使每个凹槽与邻近它的凹槽符合。
[0211]图13B中显示的星形形状不是限制性的，因为它包括一定数目的放射状配置的凹槽2205，和任选的环状环2207。可以使用其它星形形状的几何形状，并且，取决于制造的容易性，可以是优选的。例如，可以简单地通过叠加两个或多个多边形产生星形，所述两个或多个多边形具有共同中心但是围绕所述中心轴相对于彼此转动地补偿。(见，例如在互联网站点mathworld.wolfram.com/StarPolygon.html描述的“星形多边形”。)产生星形形状图案的这样的备选方式在本文中是可使用的。
[0212]液体分配器
[0213]在多个实施方案中，使用本文所进一步描述的装置制备在随后诊断中使用的PCR-即用样品，可以包括下列步骤的一个或多个:将中和的多核苷酸样品与包括聚合酶和多个核苷酸的PCR试剂混合物接触(在一些实施方案中，PCR试剂混合物可以进一步地包括正控制质粒和对于至少一部分质粒是选择性的荧光杂交探针)；在一些实施方案中，PCR试剂混合物可以一个或多个冻干小球的形式存在，如储存在固定器上的贮器中，并且所述方法可以进一步包括将PCR小球与液体重构以产生PCR试剂混合物溶液。多个，诸如一个或多个，与上述步骤有关的液体传递操作可以通过自动移液管头实现。
[0214]供本文中装置使用的适合液体分配器包括:一个或多个传感器；多支管；与所述多支管流体连通的一个或多个泵；与所述多支管流体连通的一个或多个分配头；和从外部控制器接受电信号的电连接，其中所述液体分配器除了经过一个或多个泵以外，没有用于流体的入口或出口。
[0215]例举性液体分配器的横截面视图显示在图18中。将液体分配器配置成在两个或多个固定器上同时进行流体传递操作。如图18所示，液体分配器2105可以安装在具有三个平移自由度的台架上。另外的实施方案可以包括具有少于三个平移自由度的台架。安装方式可以通过机械紧固诸如一个或多个螺钉，如图18左手侧所示。适合的台架包括由编码步进电动机驱动的带驱动滑片的三个轴。台架滑片可以安装在结构角度铝或其它同等的材料的框架上，特别是金属或金属合金。对准X-和y_方向的滑片(分别地指向图18的平面之外和之内)促进台架分别在跨越一系列固定器和在沿着给定固定器的方向上的运动。
[0216]台架的Z-轴可以与可变力的传感器相联，所述传感器可以配置成在吸头拾取和流体分配操作期间控制所述头的垂直运动程度。如图18中显示，例如，移液管头1803可以这样安装，以便针对所述头向上作用的力可以通过所述头和力传感器之间的相对运动传感。例如，当移液管头1803针对在它下面的支架中一次性的移液管用力时，传送向上的力引起头1803围绕枢轴位置2102扭转，引起定位螺钉2104对着力传感器挤压。随后，力传感器与至少控制液体分配器的垂直运动的处理器或控制器通信，以便，因此，当从力传感器接受适当的信号时，处理器或控制器可以发送指令以阻止液体分配器的垂直运动。本文中适合的例举性力传感器可以从Honeywell获得；它的说明显示在本文的附录中。图18中显示的力传感器机构是例举性的并且在上拾取(up pick up)和流体分配操作期间许多可能的机构的一种能控制所述头。例如，作为力传感器的备选方案，可以使用在与样品管或试剂固定器接触时传感一个或多个分配头垂直运动的中断的失速传感器。因此，如本领域普通技术人员所理解，本文所描述的液体分配器不局限于图18中显示的具体机构。
[0217]液体分配器还包括一定数目的独立弹起的头1803，其中每个头配置成从固定器中一个或多个移液管吸头接受移液管吸头。液体分配器可以进一步地配置成这样，以便两个头不从相同固定器接受移液管吸头。例如，图19A-C描绘四个独立弹起的头1803，但是应当理解所述分配器不局限于该数目。例如，其它数目包括2，3，5，6，8，10，或12。而且，显示独立弹起的头1803相互平行地排列，但是可以以其它排列配置。
[0218]液体分配器可以进一步包括计算机控制的泵2100，其连接到具有相关计算机控制的阀门的分布多支管1802。分布多支管1802可以包括一定数目的阀门，诸如配置成控制通过移液管吸头的空气流的螺线管阀门1801:在例举性实施方案中，存在两个用于每个移液管的阀门，和一个排放所述泵的另外的阀门。因而，对于具有四个移液管头的液体分配器，存在九个阀门。在另一个实施方案中，仅存在一个用于每个移液管的阀门，和排放所述泵的另外一个阀门。然而，分布多`支管不局限于精确包括九个螺线管阀门。
[0219]液体分配器进一步配置成抽出或分配流体，连同分析或制备两个或多个样品的溶液。液体分配也配置成将液体分配到微观流体盒中。另外，液体分配器配置成在单一操作中接受或分配1.0ml或更少的流体量,诸如在IOnl-1ml范围内的流体量。
[0220]液体分配器是这样配置的，以便泵2100将空气泵送进入和离开分布多支管。分布多支管包括在一个或多个阀门中均匀分布空气的微观流体网络。因而，通过控制空气经过多支管和多个阀门的流动，可以改变移液管吸头上的压力，以便液体吸取到移液管吸头中并且从移液管吸头排出，所述移液管吸头连接到相应的移液管头。以这种方法，没有必要经由空气软管供应空气到液体分配器。也不必要将液体管道提供到分配头。而且，来自所述固定器的液体试剂或液体样品不进入液体分配器包括多支管的任何部分。这方面减少来自将空气泡引入到样品或液体试剂的复杂化。分布多支管的例举性构造显示在图20中。
[0221]如多个图中所示，在Z-轴上下移动的全部液体分配器是自包含的单元，其仅具有对于处理器或控制器的电连接，和对于台架的机械连接。液体分配器的三维平移运动可以由微处理器诸如处理器980控制。流体操作管道不与分配器关联。这设计可以简化仪器装配，使仪器污染和所述装置的不同操作情况之间的样品交叉污染最小化，增加泵送效率(最小的死体积)并且可以容易地维护和修复所述装置。该安排也可以容易提高分配装置中的特征，诸如单独的和独立的泵控制每个分配器，单独的移液管连接或除去，能够控制移液管的螺距(Pitch)等。
[0222]所述装置的另一个方面涉及样品鉴别检验器，其配置成检验所述数目的含有核酸的样品的每一个的身份。这样的样品鉴别检验器可以是光学字符阅读器，条形码阅读器，或射频标签阅读器，或其它适合的阅读器，如对于本领域普通技术人员可获得的。样品鉴别检验器可以安装在所述台架上，或连接到液体分配器以便它与液体分配器一致移动。备选地，样品鉴别检验器可以独立地安装并且可以独立于液体分配器移动。在图21和22中，例如，样品鉴别检验器1701是连接到液体分配器的条形码阅读器。条形码扫描器1701的视场是非线性的，使它能够检测来自一次性的支架2302中条形码临床样品管2301的由镜子2300反射的光。条形码扫描器阅读临床样品管上的条形码，因而识别样品管的存在和细节。由于镜子的使用，扫描器被配置成阅读镜像形式的条形码(由此反射成正常形式)，或配置成阅读正常条形码的镜像并且经由计算机算法将所述镜像转化成未反射的形式。
[0223]样品鉴别检验器配置成将已经检测或阅读的标记细节通信到装置中的处理器或控制器，因此容许样品识别与诊断结果有关的信息及其它与样品制备有关的信息，并且提取和扩增其中的核酸。
[0224]在图23中，定位样品鉴别检验器以从微观流体盒阅读标记。
[0225]在某些实施方案中，液体分配器还可以包括一个或多个传感器2001 (例如，红外传感器)，其每一个检测支架中移液管吸头的存在。在图24中，例如，红外传感器2001可以具有相对于它放置的红外发射器，并且一次性的移液管吸头2000的存在妨碍发射器和检测器之间的视线，由此可以测定移液管吸头的存在或不存在。将处理移液管垂直于移液管剥离器-调准板2003配置，如本文所进一步描述。
[0226]液体分配器还可以连同机动板运行，所述机动板配置成在将流体分配到微观流体盒内部期间剥离移液管并且调准移液管，如本文所进一步描述。
[0227]图25A和25B显示用于从如本文所进一步描述的液体分配器剥离移液管吸头的例举性装置。全部在相同螺距，将移液管吸头调准到固定器中相应的插孔之上(移液管吸头套上)。具有延长孔的金属板位于插孔上。移液管吸头通过延长孔部分方式向下插入到所述套中，并且金属板以这样一种方式向前移动，所述方式是移液管吸头被所述孔的延长部分夹住。当液体分配器向上移动时，移液管吸头变成与它们的相应头分开。当金属板随后移动回到它的初始位置时，移液管吸头保持在它们的相应插孔的位置。
[0228]加热器组件和磁性分离器
[0229]例举性加热器组件1401的加热器单元的横截面视图显示在图18中(右版)。加热器组件包括一个或多个独立可控制的加热器单元，每个包括一个加热块。在某些实施方案中，在加热器组件中存在 2，3，4，5，6，8，10，12，16，20，24，25，30，32，36，40，48，或50 个加热器单元。还有其它数 目的加热器单元，诸如6至100之间任意数目，与本文中的描述一致。一个或多个加热块可以由单片金属或其它材料制成，或可以相互独立地制造并且相互独立安装或以一些方式相互连接。由此，术语加热器组件指的是加热器单元的集成，但是不需要加热器单元或它们的相应加热块直接或间接相互连接。加热器组件可以这样配置，以便每个加热器单元独立加热一个或多个处理管1402的每一个，例如通过使一个或多个加热块的每一个是独立可控制的，如本文所进一步描述。在图26的构造中，加热器组件包括一个或多个加热块1403，将其每一个配置成调准并且将热传递到处理管1402。使用条1408和一个或多个螺钉1407或其它粘合装置，每个加热块1403可以任选固定并且连接到装置的其余部分。该紧固机构不局限于这样一种构造。
[0230]虽然一个加热块1403的横截面视图显示在图26中，应当理解，这与具有相互平行调准的多个加热块一致，并且因此它们的几何中点全部位于单一线性轴上，虽然它没有如此限制在构造中。由此，一个或多个加热块可以成组地或、备选地、独立地定位在相互不同的高度，或可以成组地或备选地、独立地在图26中从左至右相对于彼此交错(右版)。另外，并且在其它实施方案中，加热块不相互平行地调准，但是以相对于彼此的角度配置，所述角度不是180°。而且，虽然图26中显示的加热块可以是尺寸相同的数个之一，但是与本文中技术相容的是，一个或多个加热块可以配置成接受并且加热不同尺寸的处理管。
[0231]图26中例举性加热块1403(右版)配置成具有部分围绕处理管1402的下部的内腔。在图26的加热块中，所述内腔在两侧围绕处理管1402的下部，而不是前侧(面向远离磁体1404)并且不是后侧(邻近于磁体1404)。在其它的实施方案中，加热块1403配置成在三个侧面围绕处理管1402的底部，包括前侧。与实现处理管1402的内容物的迅速和均匀加热的目标一致，加热块1403的其它构造是可以的。在某些实施方案中，将加热块成形以紧密符合处理管1402的形状以致增加在处理管加热期间与处理管接触的加热块表面积。由此，虽然显示例举性加热块1403具有圆锥的、曲线底部的空腔，其中固定互补的处理管，但是加热块1403的其它实施方案具有，例如，具有平底的圆柱状空腔。加热块1403的其它的实施方案可以具有成直线的内腔诸如将容纳比色杯。
[0232]而且，虽然加热块1403在图26中显示为L-形状，其辅助传送来自加热元件1501的热量并且辅助将一个或多个加热块固定到所述装置的其余部分，但是它不必需如此，如本文所进一步描述的。例如，在一些实施方案中，加热元件1501可以直接定位在处理管1402下面。
[0233]每个加热块1403配置成具有低的热质量，同时仍然保持高的结构完整性并且容许磁体容易地滑动经过加热块和处理管。低的热质量是有利的，因为它容许热量快速递送或分散，由此增加其中定位加热器组件的装置的加热和冷却效率。促进低热质量的因素包括加热快是由什么材料制造的，以及它采取的形状。加热块1403因此可以由这样的材料制成，如铝、银、金、和铜，及其合金，但是没有如此限制。
[0234]在一个实施方案中，加热块1403具有~10克的质量并且配置成加热体积在1.2ml和10 μ l之间的液体样品。对于Iml生物样品从室温加热到65°C可以在小于3分钟内实现，并且10 μ l的水性液体诸如释放缓冲液在小于2分钟内高达85°C (从50°C )。加热块1403可以在小于3分钟内从85°C冷却降到50°C。加热块1403可以配置成对于加热Iml样品具有温度均匀性为65±4°C，并且对于加热10 μ l释放缓冲液具有温度均匀性为85±3°C。这些范围是典型的，但是加热块可以适合地按比例缩放以便以比所描述的那些更慢和更快的速率加热其它体积的液体。所述技术的该方面是有助于通过液体处理步骤、溶胞用的迅速加热、DNA捕获和释放以及磁性分离的组合，实现多个样品的快速核酸提取的一个方面，如本文所进一步描述。
[0235]图26中未显示，加热器组件1401还可以任选包含在围绕加热块1403的外壳中。所述外壳可以配置成使足够的空气围绕处理管流动，并且以便不显著地抑制冷却速率。所述外壳可以在它和加热块之间具有间隙以促进冷却。所述外壳可以由塑料制成，但是没有如此限制。所述外壳一般地配置成对于使用者看来是美观的。
[0236]如图26中所示，加热器组件1401还可以包括一个或多个加热元件(例如，功率电阻器)1501，其每一个配置成热连接到加热块1403并且将热量分散到它。例如，在一个实施方案中，功率电阻器可以分散高达25瓦的功率。功率电阻器是有利的，因为它一般是加热元件的低成本的备选方案。其它现货供应的电子元件诸如功率晶体管也可以用于传感温度和加热。虽然显示加热元件1501放置在加热块1403的底部，但是应当理解，其它构造与本文所描述的组件一致，例如，加热元件1501可以放置在每个加热块1403的顶部或侧面，或直接位于处理管1402下面。在其它的实施方案中，加热元件具有其它形状并且在横截面上不是长方形的，但是可以是弯曲的，诸如球形或椭球形。另外，加热元件可以模塑或成型以便它紧密或大约符合处理管底部的形状。在图26中未显示，所述加热器组件还可以在加热元件1501和加热块1403之间包括界面材料(例如，Berquist q-垫，或热滑润脂)以便能够在元件和加热块之间良好热接触。
[0237]在图26中所示的实施方案中，加热器组件还包括一个或多个温度传感器1502，诸如电阻温度检测器，以传感每个加热块1403的相应温度。虽然显示温度传感器1502放置在加热块1403的底部，但是应当理解，其它构造与本文所描述的组件一致:例如，温度传感器可以放置在每个加热块1403的顶部或侧面，或更接近于处理管1402的底部，而不是如此接近以至于阻止其均匀加热。如图26的实施方案中所示，加热器组件还可以包括界面材料(例如，Berquist q-垫)1503，将其配置成能够在传感器1502和加热块1403之间良好热接触，因此保证精确阅读。
[0238]本文中的诊断或制备装置的某些实施方案具有一个以上如本文所进一步描述的加热器组件。例如，单一加热器组件可以配置成独立加热6或12个处理管，并且装置可以配置有两个或四个这样的加热器组件。
[0239]本文中公开内容进一步包括磁性分离器，配置成分离磁性颗粒，所述分离器包括:固定到支撑元件的一个或多个磁体；配置成以这样的方式移动支撑元件的机动机构，所述方式是一个或多个磁体沿着固定轴向后和向前移动，并且在至少一部分移动期间，所述一个或多个磁体保持紧密接近于含有溶液中的磁性颗粒的一个或多个贮器；和控制机动机构的控制电路。
[0240]本文中公开内容更进一步包括集成磁性分离器和加热器，包括:加热器组件，其中所述加热器组件包括多个独立可控制的加热器单元，每一个配置成接受和加热多个处理管的一个；固定到支撑元件的一个或多个磁体；配置成以这样一种方式移动支撑元件的机动机构，所述方式是，所述一个或多个磁体沿着固定轴向后和向前移动，并且在至少一部分移动期间，所述一个或多个磁体保持紧密接近于加热器组件中的一个或多个处理管，其中所述一个或多个处理管含有磁性颗粒；和控制机动机构并且控制加热器单元加热的控制电路。
[0241]一般地，一个或多个贮器的每一个是处理管，例如用于进行生物反应。在一些实施方案中，紧密接近可以限定为磁 体具有远离处理管外表面的小于2_的面，不与所述管接触。它可以更进一步限定成小于Imm的距离，而不与所述管接触，或在I和2mm距离之间。[0242]一般地，所述磁性颗粒是能结合一个或多个生物分子诸如多核苷酸的微粒，珠，或微球。在溶液中分离所述颗粒，一般地包括将所述颗粒收集和浓缩，或聚集到一个或多个贮器内部的一个位置中。
[0243]例举性磁性分离器1400显示在图27中，配置成与加热器组件1401 —起运行。磁性分离器1400配置成相对于所述一个或多个处理管1402移动一个或多个磁体。虽然图27中显示的磁体1404显示为长方形的部件，但是它在形状上不是如此限制的。而且，图27的构造与具有在全部加热块1403上延伸的单一磁体或具有一起运转并且调准以跨越加热块子集，例如，在支撑元件上共线调准的多个磁体一致。磁体1404可以由钕(例如，来自K&JMagnetics, Inc)制成，并且可以具有5，000-15，000高斯(Brmax)的磁性强度。磁体1404的磁极可以是这样排列的，以致一个磁极面向加热块1403并且另一个面向远离加热块。
[0244]另外，在图27中显示的实施方案中，磁体1404安装在支撑元件1505上，其可以使用机动轴1405沿着固定轴上下升高。所述固定轴可以是垂直的。在图27中显示的实施方案中，齿轮传动的排列1406能够使电动机1601垂直于轴1405放置，因此节省其中定位磁性分离器1400的装置中的空间。在其它的实施方案中，电动机放置在轴1405下面。应当理解，其它构造是与磁体相对于处理管移动一致的，包括，但不限于，从侧面到侧面移动磁体，或使磁体从上到下。电动机可以是计算机控制的以便以特定的速度运行；例如以引起在范围l-20mm/s的磁体垂直运动的转速。磁性分离器可以由此配置成沿着相同轴反复移动数次，例如，上下，从侧面到侧面，或向后和向前。在一些实施方案中，存在在机动控制下操作的一个以上的轴。至少第二轴的存在具有使分离器运动更平滑的效果。在一些实施方案中，支撑元件安放在一个以上的定向元件上，以保证支撑元件在运动时(除沿着轴的受控运动以外)不会，例如，倾斜、扭动、偏转，或经历其它内部运动并且因此降低分离功效。
[0245]所述支撑元件还可以配置成在远离所述一个或多个贮器定位的第一位置和紧密接近于所述一个或多个贮器 定位的第二位置之间移动磁体，并且还配置成以围绕所述第二位置的振幅移动，其中所述振幅小于沿着所述轴测量时所述第一位置和所述第二位置之间的距离。
[0246]图26和27中显示，加热器组件1401和磁性分离器1400可以通过诸如印制电路板1409上的电子电路控制。电子电路1409可以配置成使加热器组件1401将热量独立施加到处理管1402以使加热和传感成本最小化。它还可以配置成引起磁性分离器1400相对于处理管1402反复移动。电子电路1409可以集成到单一印制电路板(PCB)中。在装配期间，塑料引导片可以帮助保持单独加热块1403之间的一些间距。该设计可以受益于使用现货供应的电子仪器以控制加热块1403的定制排列。
[0247]图26和27中未显示，为了下面的亚组件的保护和美观，外壳可以覆盖磁性分离器1400和加热器组件1401。外壳还可以设计成保持加热块1403相互远离间隔以保证加热和冷却的效率。磁性分离器和加热器组件可以，备选地，被单独的外壳封闭。一个或多个外壳可以由塑料制成。
[0248]有利地，加热器组件和磁性分离器一起运行以容许连续的加热和分离操作在一个或多个处理管中的液体材料上进行，而不将液体材料或处理管输送到不同位置以执行加热或分离。这样的操作也是有利的，因为它意味着加热和分离功能虽然相互独立，但是都使用在样品制备中，可以用紧凑的和有效的装置进行。[0249]盒自动装载器
[0250]供微观流体盒所用的PCR扩增-检测系统2900的例举性实施方案显示在图28中。系统2900使多个含有核酸的样品上的PCR过程平行地执行并且自动化。系统2900包括用于未使用的微观流体盒的存放处2907，盒自动装载器，用于微观流体盒的接受隔室，检测器，和配置成接受使用过的微观流体盒的废料盘2903。在一个实施方案中，盒自动装载器包括盒包装2901，和盒推进器2904。
[0251] 为了说明目的，系统2900是这样配置的，以便微观流体盒在一个平面上并且以直线方式从存放处移动到接受隔室，到废料箱，但它不必如此排列。例如，废弃盒箱2903可以正交地或其任何角度调准接受隔室，诸如配置在它后面。备选地，每个元件(盒自动装载器2901，接受隔室2902，和废弃盒箱2903)可以以阶梯状态方式配置，其中盒包装2901是在与微观流体PCR扩增-检测系统2902相比相同的，更高的或更低的水平上，并且微观流体PCR扩增-检测系统2902是在与废弃盒箱2903相比相同的，更高的或更低的水平上。另一个构造可以是，三个元件的每一个不是线性排列的，而是以相互成角度地，虽然在相同平面之内。
[0252]图28图解在接受隔室平面下方的盒包装2901和废弃盒箱2903，和在所述平面上方的检测系统2908。该构造是例举性的并且应当理解在其它实施方案中这些元件可以定位在所述平面上方或下方。
[0253]图29图解未使用的微观流体盒所用的存放处。所述存放处可以配置成接受一定数目的独立堆叠和独立装载的盒，或可以配置成接受盒的包装。例举性的盒包装具有24个盒。存放处可以由任何材料的罩2910组成，其可以是或可以不是透明的。例如它可以由金属或塑料制成。盒包装2901不局限于二十四个盒106/包装，但是可以含有从2到100的任何数目。例如，其它数目诸如2，4，8，10，12，16，20，30，36，40，48，50，或64是可能数目的盒106/包装。类似地，存放处可以配置成接受那些数目的盒，当独立堆叠时。在一个实施方案中，如在图29中，每个盒2906，独立堆叠的，位于从罩2910伸出的突出部分2911上。然而，其它构造是可能的。例如，盒2906可以停留在罩2910的内表面内形成的凹槽上。而且，盒包装2901可能不需要处于罩2910中。盒包装2901可以本身包括必要的连接以可靠地结合到所述装置以装载所述盒2906。
[0254]图30是当样品装载在包装中的最上面的盒中时，存放处中盒包装2901的例举性初始装载位置的说明。图30显示在平面下方的盒包装2901，其含有盒推进器。在其它实施方案中，盒包装2901可以在盒推进器的平面之上，其中所述推进器将最低的盒从固定器推出；或部分在固定器2920之上并且部分在固定器2920之下，其中盒推进器将盒从盒包装2901的中央推进。在显示的实施方案中，将最上面的盒106沿着两个导轨2905推进。备选地，可以存在更多或更少的导轨(诸如一或三个)或根本没有导轨，只要可以使盒2906移动到其它所需的位置。
[0255]例举性盒推进器2904显示在图31中。盒推进器2904将盒2906沿着导轨2905推进，其容许盒2906被步进电动机2930的机构移动到预校准的位置。然而，应当理解，输送盒2906的机构不局限于步进电动机2930并且由此其它机构也与本文所描述的盒推进器2904 一致。
[0256]图32显示用过的盒2906，其在PCR过程已经完成以后已经被盒推进器2904推进到废弃盒箱2903中。实施方案显示有凸缘的柄2940，其促进容易的操作，诸如清空，箱2903。然而，应当理解，柄2904不局限于显示的形式和形状。
[0257]多个PCR过程实现之前和之后的例举性盒包装2901显示在图33中。在盒推进器2904将盒2906推出盒包装2901以后，在盒包装底部的弹簧2950对着盒堆叠的下表面推进并且使最上面的盒可以为样品注射所用。弹簧2950不在数目或类型上限制。由此，虽然显示单螺旋状或盘绕的弹簧，但是它与本文中的描述一致，即，可以使用一个以上的螺旋状或盘绕弹簧，诸如2，3，或4，而且备选地，可以使用弹性金属条，或数个条。备选地，用于迫使所述盒向上的另一个机构可以是展开的，可以利用诸如风力的、液压的、或可臌胀的增压容器。 [0258]应当注意，本文所进一步描述的微观流体盒，所述微观流体盒沿着它们的边缘具有凸起的凸缘以容许容易堆叠和/或储存在包装或自动装载器中，是特别有利的，因为凸起的凸缘也将刚度引入到所述盒中，并且在储存和运输期间帮助保持一个盒上的流体入口远离另一个盒上的流体入口。凸起区域，其不必仅是沿着盒每个边缘的凸缘，也帮助使一个盒下表面和另一个盒的上表面之间的摩擦最小化。
[0259]接受盒的隔室
[0260]现有技术涉及用于扩增并且在来自生物样品的核苷酸上进行诊断分析的装置和相关方法。装置被配置成在平行地含有多个样品通道的一次性的微观流体盒上起作用，并且包括可以再使用的仪器平台，其可以盒上操作时启动，可以在每一通道中独立地、全部同时地、或同时分组地检测并且分析PCR扩增产物，并且任选地，可以在图示的用户界面上显不结果。
[0261]图34显示含有多个样品通道的例举性盒200的透视图，和含有用于从盒200阅读信号的检测装置的例举性阅读头300。图34中也显示，盘110，任选地，在将盒插入在接受隔室之前，盘HO可以容纳盒200。本文所描述的装置能够在盒200中一定数目样品上同时进行实时PCR。优选数目的样品是12个样品，如用例举性盒200所图解，虽然其它数目诸如4，8，10，16，20，24，25，30，32，36，40，和48个样品在本说明书的范围之内。在所述装置的优选操作中，PCR-即用的含有样品和，任选地，一个或多个分析物特异性试剂(ASR的)的溶液，使用装置的其它元件，如本文所进一步描述，之后引入到盒200中。
[0262]在一些实施方案中，装置包括配置成选择性接受微观流体盒的隔室；热耦联(thermally couple)到所述隔室的至少一个热源；并且稱联到如本文所进一步描述的处理器，其中所述热源配置成加热所述盒中的单独样品通道，并且处理器配置成控制对于单独样品通道的热量施加，独立地，全部同时地，或同时分组地。
[0263]在一些实施方案中，装置还包括配置成在一个或多个单独样品通道中的样品中检测多核苷酸(核酸)的至少一个检测器，独立地或同时地；其中所述处理器耦联到所述检测器以控制检测器并且从检测器接受信号。
[0264]隔室可以是配置成选择性接受微观流体盒的装置的一部分。例如，隔室和微观流体盒可以在形状上是互补的以便例如以单一取向选择性接受微观流体盒。例如，所述微观流体盒可以具有配合到所述隔室的互补特征中的记录元件。记录元件可以是，例如，盒边缘上的切断，诸如被切去的角，或在一个或多个侧面上制造的一个或多个喷嘴。通过选择性接受所述盒，隔室可以帮助使用者放置所述盒以便所述装置可以在所述盒上适当地运行。以这种方法，可以实现盒的无误差调准。而且，所述盒可以设计成稍微小于接受隔室大约200-300微米，为了所述盒的容易放置和除去。所述装置还可以包括配置成传感微观流体盒是否被选择性接受的传感器。
[0265]所述隔室还可以配置成这样的，以便可以在微观流体盒上运行的装置的多个元件(热源，检测器，力元件，等)被定位以便在微观流体盒上正确运行。例如，接触热源可以定位在所述隔室中，以便它可以在微观流体盒热耦联到个别位置，所述微观流体盒被选择性接受:在接受:隔室中。
[0266]备选地，连同加热器构件中的微加热器与相应的需要热量的微型元件(诸如阀门，泵，门，反应室等)的调准，微加热器可以设计成比需要热量的微观流体元件稍微更大，以便即使所述盒可以偏离加热器的中心，单独元件仍然可以有效地起作用。
[0267]检测器300可以是，例如，光学检测器，如本文所进一步描述。例如，所述检测器可以包括在荧光染料的吸收谱带选择性发射光的光源，和在荧光染料的发射谱带选择性检测光的光检测器，其中所述荧光染料对应于荧光多核苷酸探针或其片段。备选地，例如，光学检测器可以包括在荧光染料的吸收谱带选择性发射光的带通滤波二极管和在荧光染料的发射谱带选择性检测光的带通滤波光电二极管；或例如，所述光学检测器可以配置成独立检测具有不同荧光发射光谱的多个荧光染料，其中每个荧光染料对应于荧光多核苷酸探针或其片段；或例如，所述光学检测器可以配置成在微观流体盒的多个不同位置上独立检测多个荧光染料，其中每个荧光染料对应于不同样品中的荧光多核苷酸探针或其片段。
[0268]热源可以是，例如，诸如电阻加热器或电阻加热器网络的热源，诸如液体填充的热传递电路或热电元件的可逆热源，诸如氙灯的辐射热源等。
[0269]在优选实施方案中，至少一个热源可以是选自电阻加热器(或其网络)，散热器，流体热交换器和珀尔帖装置的接触热源。接触热源可以配置在接受隔室以便热耦联到所述隔室中接受的微观流体盒的一个或多个个别位置，其中所述不同位置是选择性加热的。可以包括至少一个另外的接触热`源，其中所述接触热源各自配置在要被独立热耦联到隔室中接受的微观流体盒中不同的个别位置的隔室，其中所述个别位置是独立加热的。接触热源可以配置成与隔室中接受的微观流体盒的个别位置直接物理接触。在多个实施方案中，每个接触源加热器可以配置成加热个别位置，所述个别位置在2维上具有约I毫米(mm)到约15_ (—般地是约Imm到约IOmm)的平均直径，或加热个别位置，所述个别位置具有约Imm2至约225mm2 ( —般是约Imm2至约IOOmm2,或在一些实施方案中，约5mm2至约50mm2)的表面积。
[0270]在多个实施方案中，至少一个热源可以是辐射热源，所述辐射热源配置成直接加热到接受隔室中接受的微观流体盒的个别位置。
[0271]在多个实施方案中，所述装置包括一个或多个力元件，所述力元件被配置成施加力以便将至少一个热源热耦联到隔室中接受的微观流体盒的至少一部分。一个或多个力元件可以配置成在微观流体盒运行机械元件。至少一个力元件可以是人工运行的。至少一个力元件可以在接受隔室机械耦联到盖子，其中盖子的操作运行所述力元件。
[0272]在多个实施方案中，由一个或多个力元件施加的力可以在接受隔室的一部分和微观流体盒的一部分之间的界面产生约Ipsi的平均压力。对于确保在加热器片和微观流体盒中的PCR反应器以及微阀门之间一致的热接触，力的施加是重要的。[0273]在多个实施方案中，所述装置可以在接受隔室进一步包括盖子，所述盖子是可操作的，以便从所述隔室至少部分地排除环境光。所述盖子可以是，例如，滑动的盖子。所述盖子可以包括光学检测器。在隔室的盖子的主要表面可以从平面性改变小于约100微米，例如小于约25微米。所述盖子可以配置成是从所述装置可移动的。所述盖子可以包括闭锁元件，其确保在扩增反应应用于盒中样品以前，所述盖子可靠地关闭。
[0274]图35显示本文所描述的装置的一部分的示意性横截面视图，显示样品经由结合到自动分配头的移液管吸头10(诸如一次性的移液管)以及入口 202输入到盒200中。虽然未显示，存在与要输入到盒200中的样品一样多的入口 202。入口 202优选配置成接受移液管或PCR管的底端，并且因此在最少废料和最少空气引入的情况下接受用于分析的样品。盒200配置在加热 器基层400顶部上并且与加热器基层400接触。阅读头300定位在盒200之上并且用于光学器件的覆盖物310限制可以被阅读头检测的环境光的量。
[0275]在多个实施方案中，本文所描述的系统可以包括微观流体盒和诊断装置两者。
[0276]微观流体盒
[0277]本发明技术的一个方面涉及微观流体盒，所述微观流体盒包括第一、第二、和第三层，其一起限定多个微观流体网络，每个网络具有配置成在样品上进行PCR的多个元件，所述样品具有将要被测定其存在的一种或多种多核苷酸。所述盒包括平行的一个或多个样品通道，其中每个通道独立地与同时处理的给定样品相联，并且每个通道含有独立配置的微观流体网络。具有这样的结构的例举性盒显示在图36中。这样的盒制造简单，并且容许浓缩反应体积(~4μ1)中的PCR并且能够迅速热循环，以~20秒/循环。
[0278]虽然可以在具有可比较的性能和制造容易性的盒中发现其它层，但是本文中的盒包括在它们的结构上仅具有三层的实施方案:具有上侧和相对的下侧的基层，其中所述基层包括具有多个样品通道的微观流体网络；连接到下侧的层压材料以密封微观流体网络的元件，并且在微观流体网络中的专用加热元件和元件之间提供有效的传热层；和标记，所述标记连接到上侧，所述上侧也覆盖并且密封制造过程中为了装载微观流体元件诸如阀门而使用的孔。因而，本文中的实施方案包括由三个层，基层、层压材料、和标记组成的微观流体盒，尽管除层以外的其它、另外的特征可以与这样的特性相容。本文中的实施方案还包括基本上由三个层，基层、层压材料、和标记组成的微观流体盒，虽然除层以外的其它、另外的特征可以与这样的特性一致。而且，本文中的实施方案更进一步包括包括三个层，基层，层压材料，和标记的微观流体盒。
[0279]微观流体网络可以包括，以流体连通方式，选自由下列组成的组的一个或多个元件:闸门(gate)，诸如热启动阀门的阀门，通道，排放口，和反应室。例举性微观流体网络的特定元件进一步地描述于本文中其它地方。所述盒一般通过增加待测定的多核苷酸浓度而处理样品。
[0280]样品通道是一组元件，可独立于另一个样品通道中的那些控制的，根据本文所描述的方法通过其可以接受并分析样品。通道包括至少一个样品入口，和微观流体元件，如本文关于微观流体盒所进一步描述的。在一些实施方案中，每个微观流体网络另外包括溢流储器以含有分配到所述盒中的额外液体。
[0281]在多个实施方案中，通道可以包括样品入口，第一热启动的阀门，第二热启动的阀门，PCR反应室，和经由第一阀门将入口连接到PCR反应室的通道，以及经由第二阀门将PCR反应室连接到出口排放口的通道。样品入口阀门可以配置成在与环境压力相比约100到5000Pa的压力差接受一定量的样品。应当注意，装载压力越低，反应混合物的等分部分填充微观流体网络的填充时间越长。施加更大压力将减少填充时间，但是如果用于施加压力的时间不正确测定，则样品可能通过微观流体盒喷出(如果末端疏水排放口不存在)。因此，用于施加压力的时间应当被适当地测定，诸如通过本领域普通技术人员可获得的方法，以防止未充满或过充满。通常，填充时间与溶液粘度成反比。例如，图37显示含有能独立(同时或顺序地)处理样品的12个独立样品通道的微观流体盒。
[0282]每个通道中的微观流体网络一般配置成在PCR-即用的样品上进行PCR，所述样品诸如使用如本文所进一步描述的装置的其它方面含有从原始生物样品提取的核酸(DNA或RNA)的样品。因而，PCR-即用样品一般是包括一种或多种PCR试剂和中和的多核苷酸样品的混合物，适合于进行从中和的多核苷酸样品产生PCR扩增子的热循环条件。例如，PCR-即用样品可以包括PCR试剂混合物，其包括聚合酶，阳性对照质粒，对于质粒的至少一部分和多个核苷酸是选择性的荧光杂交探针，和对于多核苷酸序列是选择性的至少一个探针。
[0283]一般地，微观流体网络是这样配置的，以便样品微滴从入口传递到第二阀门所需的时间小于样品移动直到出口排放口所需时间的50%。一般地，将微观流体网络设计成在两个阀门下游具有增加的流动阻力，与从第一阀门填充到网络末端排放口所需的量相比，不增加微观流体网络的总体积。
[0284]图38A显示根据本发明技术的例举性微观流体盒200的一部分的透视图。所述盒可以称为具有专用移液管入口 202的多通道PCR盒。图38A中显示的是盒200的多个典型元件。例如，样品入口 202配置成接受注射器，移液管，或含有PCR即用样品的PCR管。显示多于一个的入口 202，其中一个入口连同单一通道操作。每个通道中的微观流体管路的多个元件也是可见的。例如，微阀门204，和206，和排放口 208，是给定通道中的微观流体管路的部分。还显示了超快PCR反应器210，如本文所进一步描述，这是足够长的微观流体通道以容许PCR在样品中发 生。在PCR反应器210之上的是窗口 212，当检测器位于窗口 212上方时，所述窗口 212容许PCR反应器210中的光学检测，诸如来自荧光物质的荧光检测，所述荧光物质诸如荧光杂交探针。
[0285]将多通道盒配置成接受一定数目的样品，在特定实施方案中是12个样品，其中所述样品包括至少一个第一样品和至少一个第二样品，其中所述第一样品和所述第二样品各自含有适于扩增形式的一种或多种多核苷酸。在盒的不同通道中，所述的多核苷酸可以相互相同或不同。多样品盒包括至少一个第一微观流体网络和至少一个第二微观流体网络，它们相互邻近，其中第一微观流体网络和第二微观流体网络的每一个如本文中其它地方所描述，并且其中所述第一微观流体网络接受第一样品，并且其中所述第二微观流体网络接受第二样品。
[0286]邻近通道的的样品入口适当地相互间隔开，以防止当使用者将样品引入到任何一个盒中时，一个样品入口的来自另一个样品的任何污染。在一些实施方案中，将样品入口如此配置以便防止在一个样品已经被引入到所述通道中以后，将后来的样品因为疏忽引入到给定的通道。
[0287]在一些实施方案中，多样品盒具有与本领域中常规使用的96-孔板基本上相同的尺寸。有利地，然后，所述盒可以与本领域其它地方使用的板处理器一起使用。然而，更加优选地，设计多样品盒以便样品入口质心之间的间距是9mm，这是工业认定的标准。这意味着，在某些实施方案中，从PCR管接受样品的盒的入口孔之间的中心到中心的距离，如本文所进一步描述的，是9mm。将入口孔制成具有适当圆锥角度的截头圆锥体形状，以便工业标准的移液管吸头(2 μ I, 20 μ I, 200 μ I,体积,等)紧密地配合,从入口的最宽点进入。因而，在某些实施方案中，入口包括至少Imm高的反转截头圆锥体结构，并且在它的接受移液管吸头进入的最宽点具有1-5_的直径。本文中的装置可以是顺应的以适合其它的随后出现的未在本文中另外描述的移液管吸头的工业标准。一般地，经由入口接受进入样品通道中的微观流体网络的样品体积是1-20 μ I，并且可以是3-5 μ I。在入口孔的锥体之内，入口孔可以设计成紧密配合移液管吸头并且围绕移液管吸头产生良好密封。然而，将锥体设计成这样，以便密封是可逆的，因为如果密封太紧，以至于在分配操作以后当移液管吸头被提升时，所述盒可以远离它的盘或接受隔室中的位置拉出，这是不合要求的。
[0288]图37显示具有12个通道的例举性微观流体盒的平面图。入口端口具有6mm间距，以便，当与具有4个头的自动样品装载器一同使用时，等距离间隔开9mm，可以以三批每批4个入口装载所述入口:例如，入口 1，4，7，和10—起，接着是2，5，8，和11，然后最终是3，6，9，和12，其中所述12个入口是从盒的一侧到另一侧顺序编号的。
[0289]图39A显示在诸如图38A和38B中显示的多通道盒的一个通道中发现的典型微观流体管路的平面图。图39B显示在诸如图36中显示的多通道盒的一个通道中发现的另一个典型微观流体管路另一个平面图(左版)，并且显示管路通过盒结构如何是可见的(右版)。微观流体网络的其它构造将与本文所描述的盒和装置的功能一致。按顺序，将样品通过液体入口 202引入，并且任选流动进入气泡去除排放通道208 (其容许在进入期间被引入到样品中的偶生气泡逃逸)，并且沿着通道216继续。一般地，当使用液体样品的自动机械分配器时，体积分配得足够 精确，以致气泡形成不是一个显著的问题，并且排放通道208的存在不是必要的。
[0290]在盒200的全部操作中，流体被作为微滴操作(未显示在图39A，B中)。阀门204和206在图39A中显示为双阀门，在它们定位其中的通道的任一侧具有热响应材料(也称为温度响应物质)源。然而，阀门204和206的任何一个或两者可以是仅在相应通道的一侧具有热响应材料源的单阀门。阀门204和206最初是开启的，以便含有样品的流体微滴可以从入口孔202泵送到PCR反应器210中。在处理开始时，存在于PCR反应器顶部上的检测器检验PCR反应器中液体的存在，然后关闭阀门204和206，在任何一侧从所述通道分离PCR反应混合物。
[0291]PCR反应器210是通过一系列循环加热的微观流体通道以便进行样品中核苷酸的扩增，如本文所进一步描述。一般地，PCR反应器具有3-5 μ I特别是4 μ I的体积。PCR反应器中通道的内壁在制造期间制造得非常平滑并且抛光到光亮的精整度(例如，使用选自SPI Al，SPI A2，SPI A3，SPIbl，或SPI B2的抛光)。这是为了将截留在PCR反应器表面的任何显微可见的空气最小化，其将在热循环步骤期间引起起泡。气泡特别是在PCR反应器的检测区域中的存在可以引起PCR反应的误读。而且，将PCR反应器210制成浅的，以致跨越通道深度的温度梯度最小化。在PCR反应器210上的盒212的区域容许检测器监控反应进程并且也检测来自结合到一定量扩增核苷酸的探针的荧光。区域212由比盒的其余部分更薄的材料制成，以便容许PCR反应器对于加热循环是更加反应性的(例如，在适合于变性和退火步骤的温度之间快速加热和冷却)，并且以至于减少眩光，自发荧光，和荧光的过度吸收。在热循环之前，阀门204和206两者都是关闭的，以防止液体的任何蒸发，气泡产生，或来自PCR反应器的流体运动。
[0292]末端排放口 214防止使用者将任何过量的液体引入到微观流体盒中，以及起到限制任何样品泄漏到所述盒的不希望部分的作用。使用者可以输入小到填充气泡去除排放口到PCR反应器中央的量，或直到阀门204或阀门204以外的量的样品体积。微阀门的使用防止液体或蒸汽两者的损失，因此甚至使部分填充的反应器能够成功完成PCR热循环反应。施加压力(诸如~Ipsi)使盒接触到仪器的加热器，帮助实现加热器和盒的热接受部分之间更好的热接触，并且也防止底部层压材料结构膨胀，这将在PCR通道部分充满液体的条件下发生，并且截留的空气将在热循环期间热膨胀。
[0293]在多种实施方案中，微观流体网络可以任选包括附加到末端排放口的至少一个疏水性排放口。
[0294]在PCR已经在样品上进行以后，并且已经确定了目的多核苷酸存在或不存在，优选的是，扩增的样品保持在盒上，并且所述盒或者再次使用(如果一个或多个通道保持开放)，或抛掉。如果使用者希望运行扩增后的分析，诸如凝胶电泳，使用者可以通过盒的层压材料钻穿一个孔，并且回收一般约1.5微升量的PCR产物。使用者也可以将单独的PCR通道放置在特殊的窄加热板上，保持在熔化阀门中的蜡的温度，然后将反应样品从所述PCR通道的入口孔抽出。
[0295]在多个实施方案 中，微观流体网络可以任选包括至少一个配置成含有废料的储器。
[0296]在多个实施方案中，所述微观流体盒可以进一步包括标记，诸如计算机-可读的或可扫描的标记。例如，标记可以是条形码，射频标签，或一个或多个计算机可读的或光学可扫描的特征。所述标记可以这样定位，以致它可以通过本文所进一步描述的样品鉴别检验器阅读。
[0297]在多个实施方案中，在运输和储存期间，微观流体盒可以进一步地被密封袋围绕。微观流体盒可以密封在含有惰性气体的袋中。微观流体盒可以是一次性的。
[0298]微观流体盒200可以依照要求制作。一般地，微观流体盒层包括一层具有压力敏感粘合剂的聚丙烯或其它塑料标记(一般约50至150微米厚)，其配置成密封所述阀门的装载蜡的孔，截留用于阀门启动的空气，并且用作操作者标记的位置。该层可以是两个单独片的形式，虽然本领域普通技术人员应当理解，在许多实施方案中，单片层将是合适的。
[0299]微观流体基层层，一般是从塑料中注射成型的，优选zeonor塑料(环状烯烃聚合物)，在第一侧上具有PCR通道和阀门通道，并且在第二侧(对着所述标记配置)上具有排放通道和多个入口孔，包括装载蜡的孔和液体入口孔。一般地，微观流体网络的全部一起，包括PCR反应器，用于分离PCR反应室的入口孔和阀门，限定在单基层中。基层由在基层和盒上赋予刚性并且对于空气或液体是非渗透性的材料制成，以便在盒操作期间的空气或液体的进入或离开仅可能通过所述入口或排放口。
[0300]盒200的通道中的微观流体网络的通道一般具有至少I亚毫米的横截面尺寸。例如,这样的网络的通道可以具有约Imm或更小(例如,约750
[0301]微米或更小，约500微米或更小，约250微米或更小)的宽度和/或深度。[0302]所述盒可以进一步包括使用，例如，热结合，压力结合，或其组合而连接到微观流体基层底面的可热密封的层压材料层222 ( 一般地，约100至约125微米厚)。层压材料层222也可以由仅在一侧上具有粘合剂涂层的材料制成，所述侧面是接触微观流体基层下侧的侧面。该层可以由具有粘合剂420的层的单涂层带制成，其由3M制造。例举性的带包括具有产品号9783，9795，和9795B的双侧带的单侧变体，并且可以从3M获得。其它可接受的层可以包括基于微胶囊基粘合剂的带。
[0303]使用中，盒200 —般与热源阵列热连接，所述热源配置成运行所述装置的元件(例如，阀门，闸门，和处理区域210)。在一些实施方案中，热源是通过操作系统运行的，所述操作系统在使用期间运行所述装置。操作系统包括处理器(例如，计算机)，其根据所需的规程配置成驱动所述热源。配置成运行微观流体装置的处理器描述在，例如，2001年3月28日提出的美国申请号09/819，105，其申请通过参考结合于此。
[0304]表1概述了与微观流体盒的多个元件有关的体积，泵压力，和操作时间。
[0305]表1
[0306]
【权利要求】
1.一种微观流体基层，所述微观流体基层包括: 多个样品通道，其中所述多个样品通道中的每一个包括微观流体网络，所述微观流体网络以相互流体连通方式具有: 入口: 第一阀门和第二阀门； 反应室； 排放口 ； 经由所述第一阀门从所述入口通向所述反应室的第一通道；和 经由所述第二阀门从所述反应室通向所述排放口的第二通道； 其中在所述微观流体网络中，所述第一阀门和第二阀门与所述第一通道和第二通道共平面。
2.权利要求1的微观流体基层，其中所述多个样品通道中的每一个配置成独立于其它通道处理物质。
3.权利要求1的微观流体基层，所述微观流体基层配置成在所述反应室的至少一个中进行实时PCR。
4.权利要求1的微观流体基层，其中每一个所述入口配置成从移液管吸头接受一定量的样品。`
5.权利要求4的微观流体基层，其中所述样品的量是1-20μI。
6.权利要求4的微观流体基层，其中入口包括至少Imm高的倒转截头圆锥体结构，并且在它的接受移液管吸头进入的最宽点处具有l_5mm的直径。
7.权利要求1的微观流体基层，其中所述多个样品通道每一个的入口是相互远离间隔的，以容许从多移液管头分配器同时装载。
8.权利要求1的微观流体基层，其中所述第一阀门和第二阀门各自包括温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化并且密封所述第一通道和第二通道。
9.权利要求1的微观流体基层，其中所述反应室具有1-20μ I的体积。
10.权利要求1的微观流体基层，其中所述多个样品通道是12个通道。
11.权利要求1的微观流体基层，所述微观流体基层还包括定位在每一个反应室上方的突光检测窗。
12.—种微观流体盒，所述微观流体盒包括权利要求1的微观流体基层。
13.权利要求12的微观流体盒，所述微观流体盒还包括记录元件，所述记录元件确保所述盒以单一取向被互补诊断装置接受。
14.权利要求12的微观流体盒，其中包括反应室、入口孔和用于隔离所述反应室的阀门的每一个微观流体网络被限定在单一基层中。
15.权利要求12的微观流体盒，其中所述基层是刚性基层并且对于空气或液体是非渗透性的，并且在所述盒操作期间的空气或液体的进入或排出仅可以经过所述入口或排放□。
16.一种微观流体盒，所述微观流体盒包括: 具有上侧和相对的下侧的基层，其中所述基层包括多个样品通道，其中所述多个样品通道中的每一个通道包括微观流体网络，所述微观流体网络以相互流体连通方式具有:入口 ； 第一阀门和第二阀门； 经由所述第一阀门从所述入口通向反应室的第一通道；和 经由所述第二阀门从所述反应室通向所述排放口的第二通道； 连接到所述上侧的标记，其中每个阀门具有延伸到所述基层上侧的用于热响应物质的装载孔，并且其中所述标记覆盖并密封所述装载孔。
17.权利要求16的盒，其中所述微观流体网络是这样配置的，以便从所述入口填充到所述第二阀门需要的时间小于填充直到所述出口排放口需要的时间的50 %。
18.权利要求16的盒，其中每个微观流体网络包括溢流储器以含有分配到所述盒中的额外液体。
19.权利要求16的盒，其中2-D条形码样品标识符存在于所述标记上。
20.权利要求16的盒,所述盒还包括在用热响应材料填充所述阀门时使用的两个或更多个定位元件。
21.权利要求16的盒， 所述盒还包括装载到所述第一阀门的室中和所述第二阀门的室中的热响应材料。
22.权利要求21的盒，其中所述热响应材料包括共晶合金、蜡、聚合物和塑料中的至少一种。
23.权利要求21的盒，其中当开动所述第一阀门时，所述热响应物质从所述第一阀门的室移动到所述第一通道中。
24.权利要求21的盒，其中当开动所述第二阀门时，所述热响应物质从所述第二阀门的室移动到所述第二通道中。
25.权利要求16的盒，所述盒配置成可堆叠的。
26.权利要求16的盒，其中所述基层包括两个凸纹，每一个凸纹沿着所述盒的两个相对边缘中的每一个边缘定位，所述凸纹配置在所述基层的上侧上。
27.权利要求26的盒，其中所述两个凸纹配置成容许所述盒被水平支撑在盘上，但是将所述基层的下侧保持在所述盘下面。
28.一种微观流体基层，所述微观流体基层包括: 多个样品通道，其中所述多个样品通道中的每一个包括微观流体网络，所述微观流体网络以相互流体连通方式具有: 入口 ； 第一阀门和第二阀门； 反应室； 排放口 ； 经由所述第一阀门从所述入口通向所述反应室的第一通道；和 经由所述第二阀门从所述反应室通向所述排放口的第二通道； 其中所述第一阀门和第二阀门包括温度响应物质，所述温度响应物质在加热时熔化并且密封所述反应室。
29.权利要求28的微观流体基层，其中所述多个样品通道中的每一个配置成独立于其它通道扩增一种或多种核酸。
30.权利要求28的微观流体基层，所述微观流体基层配置成在所述反应室的至少一个中进行实时PCR。
31.权利要求28的微观流体基层，其中所述入口中的每一个配置成用移液管吸头密封并且从移液管吸头接受一定量的样品。
32.权利要求31的微观流体基层，其中所述样品的量是1_20μI。
33.权利要求31的微观流体基层，其中入口包括至少Imm高的倒转截头圆锥体结构，并且在它的接受移液管吸头进入的最宽点处具有l_5mm的直径。
34.权利要求28的微观流体基层，其中所述多个样品通道每一个的入口是相互远离间隔的，以容许从多移液管头分配器同时装载。
35.权利要求28的微观流体基层，其中所述反应室具有1-20μ I的体积。
36.权利要求28的微观流体基层，其中所述多个样品通道是12个通道。
37.权利要求28的微观流体基层，所述微观流体基层还包括定位在每一个反应室上方的突光检测窗。
38.一种微观流体盒，所述微观流体盒包括权利要求28的微观流体基层。
39.权利要求38的微观流体盒,所述微观流体盒还包括记录结构,所述记录结构确保所述盒以单一取向被互补诊断装置接受。
40.权利要求38的微观流体盒，其中包括反应室、入口孔和用于隔离所述反应室的阀门的每一个微观流体网络被限定在单一基层中。
41.权利要求38的微观流体盒，其中所述基层是刚性基层并且对于空气或液体是非渗透性的，并且在所述盒操作期间的空`气或液体的进入或排出基本上仅可以经过所述入口或排放口。
42.一种在多个含有多核苷酸的样品上独立地进行扩增的方法，所述方法包括: 将所述多个样品分别地引入到微观流体盒中； 分离在所述微观流体盒中的所述样品；和 通过对每个样品独立地施加连续的温度循环而扩增所述多个样品中的 多核苷酸。
43.权利要求42的方法，其中所述盒包含多个反应室。
44.权利要求43的方法，其中所述反应室配置成容许所述多个样品相互独立地进行热循环。
45.权利要求43的方法，其中分离所述微观流体盒中的所述样品包括分离所述多个反应室中的所述样品。
46.权利要求45的方法，其中分离所述多个反应室中的所述样品包括将所述多个样品相互独立地移动到多个反应室的每一个中。
47.权利要求46的方法，其中分离所述多个反应室中的所述样品还包括: 将所述多个样品相互独立地移动到所述多个反应室的每一个中； 检测所述多个样品在所述反应室中的存在；和 关闭在所述反应室下游侧上的阀门，并且关闭在所述反应室上游侧上的阀门。
48.权利要求47的方法，其中检测所述多个样品在所述反应室中的存在包括与反应室光学连通地放置LED和光电二极管。
49.权利要求42的方法，其中扩增所述多个样品中的多核苷酸包括独立地激活与每个样品独立热连通的一个或多个加热器。
50.权利要求42的方法，其中将所述多个样品分别地引入到微观流体盒中包括: 将包含所述样品的多个移液管放置在所述微观流体盒的多个入口中；和 将所述样品独立地从所述多个移液管分配到所述多个入口中的每一个中。
51.权利要求42的方法，其中将所述多个样品同时引入到所述微观流体盒中。
52.权利要求42的方法，其中将所述多个样品相继地引入到微观流体样品中。
53.权利要求42的方法，所述方法还包括检测扩增的多核苷酸在所述多个样品中的存在。
54.权利要求53的方法，其中检测扩增的多核苷酸的存在包括检测来自所扩增的多核苷酸的荧光信号。
55.权利要求54的方法，其中检测来自所扩增的多核苷酸的荧光信号包括将扫描读取头通过所述微观流体盒，所述扫描读取头包括多个具有LED和光电二极管的检测器。
56.—种在多个含有多核苷酸的样品上独立地进行扩增的方法,所述方法包括: 将所述多个样品引入到 微观流体盒中，其中所述盒具有多个反应室， 所述反应室被配置成允许所述多个样品相互独立地进行热循环； 将所述多个样品相互独立地移动到所述多个反应室的每一个中； 分离在所述多个反应室中的所述样品；和 通过对所述反应室独立地施加连续的温度循环而扩增所述多个样品中所包含的多核苷酸。
【文档编号】C12N15/10GK103756867SQ201310455953
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2008年7月14日 优先权日:2007年7月13日
【发明者】杰夫·威廉姆斯, 凯丽·威尔森, 卡利安·汉迪克 申请人:汉迪实验室公司