CN116964457A - 化学处理系统和仪器 - Google Patents
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Abstract
所描述的实施例涉及一种化学处理仪器，所述化学处理仪器被配置成收纳一个或多个样品盒，以处理一个或多个对应流体样品。所述化学处理仪器包括：试剂分配器，所述试剂分配器被配置成经由试剂容器的开放顶部将一种或多种流体试剂分配到所述试剂容器中；以及气动模块，所述气动模块被配置成连接到初级反应容器的初级气动端口，并且当盖闭合时选择性地调节所述初级反应容器内的压力以将流体从所述试剂容器通过初级试剂通道抽吸到所述初级反应容器中。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求以下优先权申请的优先权，所述优先权申请的全部内容通过引用并入本文：于2020年12月24日提交的美国临时专利申请63/130,450；于2021年9月7日提交的美国临时专利申请63/241,167；以及于2021年12月21日提交的美国临时专利申请63/292,314。
技术领域
实施例通常涉及用于对样品进行操作，如核酸提取操作等的系统、仪器、方法和计算机可读介质，以及与化学处理仪器一起使用的样品盒。
背景技术
用于进行核酸提取操作等的现有技术的自动化机器和仪器往往能够收纳和处理小体积的样品输入，通常小于1ml并且通常为约200ul。然而，有时期望从更大的输入样品中提取核酸，以便输出足够的遗传物质来执行下游处理。
此外，在使用孔板和大型自动化液体处理机器人的标准高通量实验室中，大体积样品通常需要等分成更小的体积以进行自动化处理，这对于机器使用来说是低效的。典型的机器可以有许多通道，每个通道都能采集小样品，但等分将导致占用机器运行时间的患者减少。
已知的自动化机器的另外的常见问题是污染。在机器内打开容纳源自患者的材料的容器、使用移动移液器和/或在仪器内储存已经接触源自患者的材料(例如，移液管尖端)的材料的情况下，这种风险会增加。
已知的自动化机器的另外的问题是难以实现对端到端过程的充分控制以确保最高质量。
又另外的问题是从提取工作流程中获得要直接输入到下游测定中的充分浓缩和/或量化的核酸。如MRD等应用通常需要高浓度的DNA(约500ng/μL)，而使用可用的核酸提取仪器很少实现这一点。另外，大多数旨在自动化无细胞DNA(cfDNA)提取的现有系统没有选择特定大小的核酸。cfDNA通常为约150bp，并且下游测定受到cfDNA样品中存在的基因组DNA(gDNA)污染的负面影响。
期望解决或改善与现有技术相关联的用于对样品执行操作的系统、仪器、方法和计算机可读介质的一个或多个缺点或不足，或者至少提供有用的替代方案。
已包含在本说明书中的对文献、动作、材料、装置、制品等的任何论述不应由于其在所附权利要求中的每一个的优先权日期之前已存在而被视为承认这些内容中的任一个或全部形成现有技术基础的部分或者是与本公开相关的领域中的公知常识。
发明内容
一些实施例涉及一种用于化学处理仪器的样品盒，所述样品盒包括：初级反应容器，所述初级反应容器被配置成容纳用于处理的流体样品并且被配置成收纳用于闭合所述初级反应容器的开放顶部的盖；试剂容器，所述试剂容器被配置成经由所述试剂容器的开放顶部收纳一种或多种流体试剂，所述试剂容器经由初级试剂通道连接到所述初级反应容器，其中初级试剂阀安置在所述初级试剂通道中以控制通过所述初级试剂通道的流体流动；以及初级气动端口，所述初级气动端口与所述初级反应容器流体连通，并且被配置成连接到气动模块以当所述盖闭合时选择性地调节所述初级反应容器内的压力以将所述试剂容器的流体内含物抽吸到所述初级反应容器中。
所述样品盒可以进一步包括初级气动通道，所述初级气动通道在所述初级气动端口与所述初级反应容器之间延伸，其中所述初级气动通道的进入到所述初级反应容器中的开口被定位成处于所述初级反应容器的侧壁上半部上。所述初级气动端口的进入到所述初级反应容器中的所述开口可以被定位成相较于所述初级反应容器的底部更靠近所述初级反应容器的顶部。在一些实施例中，所述初级试剂通道的进入到所述初级反应容器中的开口被定位成处于所述初级反应容器的侧壁上半部上。在一些实施例中，所述初级试剂通道的进入到所述初级反应容器中的所述开口被定位成相较于所述初级反应容器的底部更靠近所述初级反应容器的顶部。
在一些实施例中，所述样品盒可以进一步包括被配置成限制液体通过样品盒的集液器。例如，集液器可以安置在初级气动通道内或其一端处。集液器可以安置在样品盒的基座处或所述基座中。集液器可以包括透气膜。集液器可以包括疏水性聚合物材料，所述疏水性聚合物材料可以用作透气膜或半渗透膜。集液器可以被配置成在被阻断或溢出之前容纳最小体积的液体。例如，集液器的最小液体容量体积可以在1μL至1000μL、10μL至100μL、40μL至80μL或50μL至60μL的范围内。
在一些实施例中，所述样品盒进一步包括输出容器，所述输出容器被配置成经由最终输出通道收纳来自所述初级反应容器的最终输出流体。所述样品盒可以进一步包括输出容器气动端口，所述输出容器气动端口经由输出容器气动通道与所述输出容器连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述输出容器中的压力，以经由所述最终输出通道将所述最终输出流体从所述初级反应容器抽吸到所述输出容器中。所述样品盒可以进一步包括临时盖，所述临时盖被配置成在处理期间闭合所述输出容器，所述临时盖连接到所述最终输出通道和所述输出容器气动通道的进入到所述输出容器中的开口并限定所述开口。
在一些实施例中，所述样品盒进一步包括：质量控制容器，所述质量控制容器被配置成收纳所述输出流体的等分试样以进行质量控制分析；质量控制通道，所述质量控制通道通过所述最终输出通道在所述质量控制容器与质量控制接合部之间延伸；以及质量控制气动端口，所述质量控制气动端口与所述质量控制容器流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述质量控制容器内的压力，以从所述最终输出通道抽吸最终输出流体的等分试样通过所述质量控制通道并进入到所述质量控制容器中。所述质量控制容器可以预装载有染料，所述染料将与所述最终输出流体的等分试样混合以进行质量控制分析。
所述样品盒可以进一步包括：缓冲溶液容器，所述缓冲溶液容器被配置成通过所述缓冲溶液容器的开放顶部收纳缓冲溶液以与所述最终输出流体混合，以进行质量控制分析；缓冲通道，所述缓冲通道在所述缓冲溶液通道与缓冲接合部之间延伸，其中所述最终输出通道位于所述质量控制接合部与所述初级反应容器之间；以及缓冲通道阀，所述缓冲通道阀安置在所述缓冲通道中以控制所述缓冲溶液通过所述缓冲通道的流动。
所述样品盒可以进一步包括：中间出口，所述中间出口来自位于所述质量控制接合部与所述输出容器之间的所述最终输出通道；密封室，所述中间出口通入所述密封室中；透气液体屏障膜，所述透气液体屏障膜覆盖所述出口；以及中间出口气动端口，所述中间出口气动端口与所述密封室流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述密封室内的压力，以将空气从所述最终输出通道抽吸通过所述透气膜。
在一些实施例中，所述样品盒进一步包括：密封废物容器，所述密封废物容器被配置成经由废物通道收纳来自所述初级反应容器的废液；以及废物气动端口，所述废物气动端口与所述废物容器流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述废物容器内的压力，以将流体从所述初级反应容器抽吸通过所述废物通道并进入到所述废物容器中。
在一些实施例中，所述样品盒进一步包括：次级反应容器，所述次级反应容器被配置成经由将所述初级反应容器流体连接到所述次级反应容器的初级输出通道收纳来自所述初级反应容器的初级输出流体，并且被配置成经由将所述试剂容器流体连接到所述次级反应容器的次级试剂通道收纳来自所述试剂容器的一种或多种流体试剂；初级出口阀，所述初级出口阀安置在所述初级出口通道中以控制通过所述初级出口通道的流动；以及次级试剂阀，所述次级试剂阀安置在所述次级试剂通道中以控制通过所述次级试剂通道的流动。所述次级反应容器可以是密封的，并且在一些实施例中，所述样品盒进一步包括次级气动端口，所述次级气动端口与所述次级反应容器流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述初级出口通道或所述次级试剂通道抽吸到所述次级反应容器中。所述样品盒可以进一步包括次级气动通道，所述次级气动通道在所述次级气动端口与所述次级反应容器之间延伸，其中所述次级气动通道的进入到所述次级反应容器中的开口被定位成处于所述次级反应容器的侧壁上半部上，相较于所述次级反应容器的底部更靠近所述次级反应容器的顶部。所述初级输出通道和所述次级试剂通道的一个或多个入口可以在所述次级反应容器的侧壁上半部上，相较于所述次级反应容器的底部更靠近所述次级反应容器的顶部通入所述次级反应容器中。
一些实施例涉及一种化学处理仪器，所述化学处理仪器被配置成收纳根据所描述的实施例中的任何实施例所述的样品盒，所述仪器包括：试剂分配器，所述试剂分配器被配置成经由所述试剂容器的所述开放顶部将一种或多种流体试剂分配到所述试剂容器中；以及气动模块，所述气动模块被配置成连接到所述初级反应容器的初级气动端口，并且当所述盖闭合时选择性地调节所述初级反应容器内的压力以将流体从所述试剂容器穿过所述初级试剂通道抽吸到所述初级反应容器中。
所述试剂分配器可以包括试剂盒，所述试剂盒包括多个试剂储器，每个试剂储器容纳一定体积的试剂，所述试剂储器经由一个或多个阀与分配泵流体连通。所述仪器可以被配置成操作所述一个或多个阀以将所述试剂储器中的所选一个试剂储器连接到所述泵，并且操作所述泵以将所选体积的试剂从所述所选试剂储器分配到所述样品盒的所述试剂容器中。所述试剂盒可以可从所述分配泵和所述仪器中移除，以促进重新填充或更换所述试剂储器。
在一些实施例中，所述仪器进一步包括加热器，所述加热器安装到滑架组合件，所述滑架组合件被配置成选择性地将所述加热器移动得相对靠近所述样品盒的所述初级反应容器以加热所述初级反应容器中的流体样品，并且当不需要加热时将所述加热器移动得相对更远离所述样品盒。
所述加热器可以包括暖气片，所述暖气片被配置成穿过所述样品盒中的槽或孔口以部分地围绕所述初级反应容器。
在一些实施例中，所述仪器进一步包括磁体，所述磁体安装在滑架上，并且被配置成移动得相对更靠近所述样品盒的所述初级反应容器以向所述初级反应容器中的所述流体样品施加磁场，并且当不需要所述磁场时移动得相对更远离所述样品盒。
所述滑架可以被配置成允许所述加热器相对于所述磁体独立地移动，以允许在不施加所述磁场的情况下加热所述流体样品。
所述加热器可以经由装有弹簧的杆安装到所述滑架，以使所述加热器在脱离定位以及第一加热器接合定位远离所述滑架偏置，并且当所述滑架移动到磁体接合定位时，允许所述加热器移动得相对更靠近所述滑架和所述磁体。
在一些实施例中，所述气动模块被配置成连接到每个样品盒上的多个不同气动端口并在所选时间独立地将所选压力水平施加到每个气动端口。
在一些实施例中，所述仪器进一步包括光学模块，所述光学模块被配置成检测从所述流体样品透射的光以确定所述流体样品的特性。
所述气动模块可以被进一步配置成连接到所述输出容器气动端口并且选择性地调节所述输出容器中的压力，以经由所述最终输出通道将所述最终输出流体从所述初级反应容器抽吸到所述输出容器中。所述气动模块可以被进一步配置成连接到所述质量控制气动端口并且选择性地调节所述质量控制容器内的压力，以从所述最终输出通道抽吸最终输出流体的等分试样通过所述质量控制通道并进入到所述质量控制容器中。试剂模块可以被配置成将缓冲溶液分配到所述缓冲溶液容器中。所述气动模块可以被进一步配置成连接到所述中间出口气动端口并且选择性地调节所述密封室内的压力，以将空气从所述最终输出通道抽吸通过所述透气膜。所述气动模块可以被进一步配置成连接到所述废物气动端口并且选择性地调节所述废物容器内的压力，以将流体从所述初级反应容器抽吸通过所述废物通道并进入到所述废物容器中。所述气动模块可以被进一步配置成连接到所述次级气动端口并选择性地调节所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述初级出口通道或所述次级试剂通道抽吸到所述次级反应容器中。
所述气动模块可以被配置成检测压力和/或流速的变化，以便确定液体转移操作何时完成。例如，当压力被调节以将液体从一个腔室抽吸到另一个腔室时，一旦将所有的液体都抽吸通过转移通道，空气将跟随液体抽吸通过，这需要较小的压差，并且因此具有较高的流速。压力和/或流速的这种变化可以由气动模块检测到，并且在转移过程完成时用作停止压力致动的信号。
气动模块可以被配置成使用正压或负压在盒的各个容器之间移动液体。也就是说，在一个容器中施加正压(高于大气压)以推动液体通过转移通道进入到另一个容器中，或者向一个容器施加负压(低于大气压)，以将液体抽吸通过转移通道进入到另一容器中。
在一些实施例中，所述气动模块可以被配置成使用在不同时间选择性地施加到各个气动端口的单个压力水平来操作，以影响不同的操作。在一些实施例中，所述气动模块可以被配置成使用在不同时间选择性地施加到各个气动端口的仅两个压力水平来操作，以影响不同的操作。
在一些实施例中，所述仪器可以进一步包括光学模块，所述光学模块被配置成测量容纳在所述质量控制容器中的输出流体的等分试样的特性。
所述仪器可以被配置成收纳所述样品盒中的多个样品盒。所述气动模块可以被配置成连接到所述多个样品盒的所有所述气动端口，在所选时间选择性地将压力施加到所述气动端口中的所选气动端口。所述试剂模块被配置成在所选时间将试剂分配到所述多个样品盒中的每一个中。
在一些实施例中，所述仪器进一步包括机构和致动器，所述机构和致动器被配置成将所述试剂模块移动到所述仪器内的各个定位，每个定位对应于所述多个样品盒中的相应一个，以允许所述试剂模块将一种或多种试剂分配到每个相应样品盒中。
一些实施例涉及一种化学处理仪器，所述化学处理仪器被配置成收纳一个或多个样品盒，每个样品盒容纳用于处理的流体样品，每个样品盒限定以下：初级反应容器，所述初级反应容器被配置成容纳用于处理的流体样品并且被配置成收纳用于闭合所述初级反应容器的开放顶部的盖；试剂容器，所述试剂容器被配置成经由所述试剂容器的开放顶部收纳一种或多种流体试剂，所述试剂容器经由初级试剂通道连接到所述初级反应容器，其中试剂阀安置在所述试剂通道中以控制通过所述初级试剂通道的流体流动；以及气动端口，所述气动端口与所述初级反应容器流体连通；所述化学处理仪器包括：试剂分配器，所述试剂分配器被配置成经由所述试剂容器的所述开放顶部将一种或多种流体试剂分配到所述试剂容器中；以及
气动模块，所述气动模块被配置成连接到所述初级反应容器的气动端口，并且当所述盖闭合时选择性地调节所述初级反应容器内的压力以将所述试剂容器的流体内含物抽吸到所述初级反应容器中。
一些实施例涉及一种仪器，所述仪器包括一个或多个固定的样品盒插槽，每个样品盒插槽被配置成收纳在反应容器中容纳用于处理的流体样品的样品盒。所述仪器进一步包括：加热器，所述加热器安装到滑架组合件，所述滑架组合件被配置成选择性地将所述加热器移动得相对靠近所述样品盒的所述反应容器以加热所述反应容器中的流体样品，并且当不需要加热时将所述加热器移动得相对更远离所述样品盒。
所述加热器可以包括暖气片，所述暖气片被配置成穿过所述样品盒中的槽或孔口以部分地围绕所述反应容器。
在一些实施例中，所述仪器进一步包括磁体，所述磁体安装在滑架上，并且被配置成移动得相对更靠近所述样品盒的所述反应容器以向所述反应容器中的所述流体样品施加磁场，并且当不需要所述磁场时移动得相对更远离所述样品盒。
所述滑架可以被配置成允许所述加热器相对于所述磁体独立地移动，以允许在不施加所述磁场的情况下加热所述流体样品。
所述加热器可以经由装有弹簧的杆安装到所述滑架，以使所述加热器在脱离定位以及第一加热器接合定位远离所述滑架偏置，并且当所述滑架移动到磁体接合定位时，允许所述加热器移动得相对更靠近所述滑架和所述磁体。
一些实施例涉及一种化学处理系统，所述化学处理系统包括：根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的仪器；以及一个或多个根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的样品盒。
一些实施例涉及一种化学处理系统，所述化学处理系统包括：一个或多个样品盒，每个样品盒限定以下：初级反应容器，所述初级反应容器被配置成容纳用于处理的流体样品并且被配置成收纳用于闭合所述初级反应容器的开放顶部的盖；试剂容器，所述试剂容器被配置成经由所述试剂容器的开放顶部收纳一种或多种流体试剂，所述试剂容器经由初级试剂通道连接到所述初级反应容器，其中试剂阀安置在所述试剂通道中以控制通过所述初级试剂通道的流体流动；以及气动端口，所述气动端口与所述初级反应容器流体连通；并且化学处理仪器包括：试剂分配器，所述试剂分配器被配置成经由所述试剂容器的所述开放顶部将一种或多种流体试剂分配到所述试剂容器中；以及气动模块，所述气动模块被配置成连接到所述初级反应容器的气动端口，并且当所述盖闭合时选择性地调节所述初级反应容器内的压力以将所述试剂容器的流体内含物抽吸到所述初级反应容器中。
一些实施例涉及一种根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的化学处理仪器系统的操作方法，所述化学处理仪器系统容纳一个或多个根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的样品盒，每个样品盒在所述初级反应容器中容纳流体样品，所述方法包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述初级气动端口；操作所述试剂模块以将一种或多种试剂分配到所述样品盒或每个样品盒的所述试剂容器中；操作所述气动模块以降低所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中的压力，以将对应试剂容器的流体内含物抽吸通过所述初级试剂通道或每个初级试剂通道并进入到所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中。
所述方法可以进一步包括操作所述仪器的振荡器以促进所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中的流体的混合。所述方法可以进一步包括操作所述仪器的加热器以将所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器加热至预定温度，持续预定时段。
在一些实施例中，所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中的试剂包括功能化磁珠，并且所述方法进一步包括操作或移动磁体以将所述磁珠固持在所述初级反应容器内的所选定位。
所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述废物气动端口，并降低所述废物容器内的压力，以将流体从所述初级反应容器抽吸通过所述废物通道并进入到所述废物容器中。所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述次级气动端口，并降低所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述初级出口通道抽吸到所述次级反应容器中。所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述次级气动端口，并降低所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述次级试剂通道抽吸到所述次级反应容器中。
所述方法可以进一步包括操作所述仪器的振荡器以促进所述样品盒或每个样品盒的所述次级反应容器中的流体的混合。所述方法可以进一步包括操作所述仪器的加热器以将所述样品盒或每个样品盒的所述次级反应容器加热至预定温度，持续预定时段。
在一些实施例中，所述样品盒或每个样品盒的所述次级反应容器中的试剂包括功能化磁珠，并且所述方法进一步包括操作或移动磁体以将所述磁珠固持在所述次级反应容器内的所选定位。
所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述废物气动端口，并降低所述废物容器内的压力，以将流体从所述次级反应容器抽吸并经由在所述次级反应容器与所述废物容器之间延伸的次级废物通道进入到所述废物容器中。所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述输出容器气动端口，并降低所述输出容器中的压力，以经由所述最终输出通道将经处理流体从所述初级反应容器抽吸到所述输出容器中。
在一些实施例中，将从所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中抽吸的所述经处理流体抽吸到所述次级反应容器中，并在经由所述最终输出通道抽吸到所述最终输出容器中之前将其用另外的试剂处理。
所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述质量控制气动端口，并在降低所述输出容器中的压力以将经处理流体抽吸到所述输出容器中之前，降低所述质量控制容器内的压力，以将经处理流体的等分试样从所述最终输出通道抽吸通过所述质量控制通道并进入到所述质量控制容器中。
所述方法可以进一步包括：操作所述试剂模块以将缓冲溶液分配到所述样品盒或每个样品盒的所述缓冲溶液容器中；以及打开所述样品盒或每个样品盒的所述缓冲通道阀，之后降低所述样品盒或每个样品盒的所述质量控制容器中的压力以经由所述缓冲通道从所述缓冲溶液容器抽吸缓冲溶液，并经由所述最终输出通道和所述质量控制通道，与经处理流体的等分试样一起进入到所述质量控制容器中。
所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述中间出口气动端口，并且在降低所述质量控制容器中的压力之前，降低所述样品盒或每个样品盒的所述出口室内的压力，以将空气从所述最终输出通道抽吸通过所述透气膜。
所述方法可以进一步包括操作所述光学模块以测量容纳在所述样品盒或每个样品盒的所述质量控制容器中的所述经处理流体的等分试样的特性。
在一些实施例中，操作所述试剂模块以将试剂分配到所述试剂容器中进一步包括操作所述机构和致动器以将所述试剂模块移动到所述仪器内的各个定位，每个定位对应于所述一个或多个样品盒中的相应一个。
一些实施例涉及一种计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行所描述的方法中的任何一种方法。
一些实施例涉及一种根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的系统的使用方法，所述方法包括：将流体样品沉积在所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中；施加盖以密封所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器的封闭开放顶部；在所述仪器中将所述样品盒或每个样品盒插入到对应盒槽中；以及操作所述仪器以处理所述流体样品。
一些实施例涉及一种根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的系统的使用方法，所述方法包括：将流体样品沉积在所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中；施加盖以密封所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器的封闭开放顶部；在所述仪器中将所述样品盒或每个样品盒插入到对应盒槽中；以及操作所述仪器以处理所述流体样品。
所述方法可以进一步包括一旦所述流体样品已经被处理，就从所述仪器中移除所述样品盒或每个样品盒。所述方法可以进一步包括从所述样品盒中移除容纳经处理流体样品的所述输出容器。所述方法可以进一步包括从所述输出容器中移除所述临时盖。
一些实施例涉及一种用于与流体分析仪器一起使用的样品盒，所述盒包括：样品容器，所述样品容器被配置成容纳用于分析的流体样品；缓冲溶液容器，所述缓冲溶液容器被配置成容纳缓冲溶液；分析容器，所述分析容器被配置成容纳混合流体，所述混合流体包括用于分析的与所述缓冲溶液中的至少一些混合的所述流体样品的等分试样；样品通道，所述样品通道在所述样品容器与第一接合部之间延伸；样品通道阀，所述样品通道阀安置在所述样品通道中以控制所述样品通过所述样品通道的流动；缓冲通道，所述缓冲通道在所述缓冲溶液容器与所述第一接合部之间延伸；缓冲通道阀，所述缓冲通道阀安置在所述缓冲通道中以控制所述缓冲溶液通过所述缓冲通道的流动；计量通道，所述计量通道与所述缓冲通道和所述样品通道流体连通，所述计量通道在所述第一接合部与第二接合部之间延伸；分析容器通道，所述分析容器通道与所述计量通道流体连通并且在所述第二接合部与所述分析容器之间延伸；以及分析容器气动端口，所述分析容器气动端口与所述分析容器连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述分析容器中的压力，以经由所述分析容器通道将流体抽吸到所述分析容器中。
在一些实施例中，所述样品通道阀和所述缓冲通道阀中的至少一个包括主动阀，所述主动阀可以选择性地打开和闭合以允许将所述流体样品的等分试样抽吸到所述计量通道中，并且然后允许将缓冲溶液抽吸通过所述缓冲通道并通过所述计量通道和所述分析容器通道，与所述用于分析的流体样品的等分试样一起进入到所述分析容器中。所述分析容器可以预装载有染料，所述染料被配置成与所述缓冲溶液和所述流体样品混合以促进分析。
所述样品盒可以进一步包括：中间出口，所述中间出口经由所述第二接合部与所述计量通道流体连通；出口室，所述中间出口通入所述出口室中；透气液体屏障膜，所述透气液体屏障膜覆盖所述出口；以及中间出口气动端口，所述中间出口气动端口与所述出口室流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述出口室中的压力，以将空气从所述计量通道抽吸通过所述透气膜，其中所述中间出口被布置成使得允许从所述样品通道或所述缓冲通道抽吸到所述计量通道中的液体填充所述计量渠道，但不允许进入到所述分析容器通道中。所述中间出口可以定位于第二接合部处。
在一些实施例中，所述样品盒进一步包括出口通道，所述出口通道在所述第二接合部与所述出口之间延伸，使得允许从所述样品通道或所述缓冲通道抽吸到所述计量通道中的液体填充所述计量通道并进入到所述出口通道中，但不允许进入到所述分析容器通道中。
所述样品通道可以进一步包括：输出容器，所述输出容器经由所述第二接合部并经由输出通道与所述计量通道流体连通；以及输出容器气动端口，所述输出容器气动端口与所述输出容器连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述输出容器中的压力以经由所述第二接合部和所述输出通道将流体从所述计量通道抽吸到所述输出容器中。所述输出通道可以从所述第二接合部延伸到所述输出容器。所述输出通道可以在所述中间出口与所述输出容器之间延伸。
在一些实施例中，所述缓冲通道阀包括压力致动阀，所述压力致动阀包含缓冲通道阀气动端口，所述缓冲通道阀气动端口被配置成连接到气动模块以选择性地打开或闭合所述缓冲通道阀。
一些实施例涉及一种流体分析仪器，所述流体分析仪器被配置成收纳根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的样品盒，所述仪器包括：气动模块，所述气动模块被配置成连接到所述分析容器气动端口并且选择性地调节所述分析容器中的压力以经由所述分析容器通道将流体抽吸到所述分析容器中；以及分析模块，所述分析模块被配置成测量所述分析容器中的流体的特性。
一些实施例涉及一种流体分析仪器，所述流体分析仪器包括根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的样品盒，所述仪器包括：气动模块，所述气动模块连接到所述分析容器气动端口，并且被配置成选择性地调节所述分析容器中的压力以经由所述分析容器通道将流体抽吸到所述分析容器中；以及分析模块，所述分析模块被配置成测量所述分析容器中的流体的特性。
所述分析模块可以包括：光源，所述光源被配置成照射所述分析容器中的所述流体；以及光学检测器，所述光学检测器被配置成检测或测量从所述分析容器中的所述流体透射的光。
在一些实施例中，所述气动模块进一步连接到或被进一步配置成连接到所述中间出口气动端口，并且被配置成选择性地调节所述出口室中的压力，以将空气从所述计量通道抽吸通过所述透气膜。所述气动模块可以进一步连接到或被进一步配置成连接到所述输出容器气动端口，并且被配置成选择性地调节所述输出容器中的压力以经由所述第二接合部和所述输出通道将流体从所述计量通道抽吸到所述输出容器中。所述气动模块可以进一步连接到或被进一步配置成连接到所述缓冲通道阀气动端口，并选择性地打开或闭合所述缓冲通道阀。
在一些实施例中，所述仪器被配置成收纳多个容纳流体样品的根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的样品盒中的多个样品盒。
所述仪器可以进一步包括机构和致动器，所述机构和致动器被配置成将所述分析模块移动到与所述样品盒中的相应一个样品盒相对应的各个定位，以分析每个样品盒的所述分析容器中的流体。
一些实施例涉及一种流体分析系统，所述流体分析系统包括：根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的仪器；以及一个或多个根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的样品盒。
一些实施例涉及一种根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的流体分析仪器的操作方法，所述流体分析仪器在所述样品容器中容纳流体样品，所述方法包括：在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块，以将所述样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及操作所述气动模块，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
所述方法可以进一步包括：在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块以在预定时段期间降低所述分析容器中的压力，以将所述样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及操作所述气动模块以在所述预定时段之后降低所述分析容器中的压力，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
在一些实施例中，所述方法可以进一步包括：操作所述气动模块以降低所述中间出口中的压力，以将样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中，直至所述样品流体遇到透气屏障；以及随后操作所述气动模块以降低所述分析容器中的压力，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
所述方法可以进一步包括：在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块以在预定时段期间降低所述输出容器中的压力，以将所述样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及操作所述气动模块以在所述预定时段之后降低所述分析容器中的压力，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。在一些实施例中，所述气动模块将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道的操作继续进行，直至所述计量通道充满空气。所述方法可以进一步包括：随后操作所述气动模块以降低所述输出容器中的压力，以将样品流体从所述样品容器抽吸到所述输出容器中。
在一些实施例中，所述方法进一步包括：在从所述样品容器中抽吸流体的时段期间，操作所述气动模块以将所述缓冲阀维持处于闭合状态；以及随后操作所述气动模块以将所述缓冲阀维持处于打开状态以允许从所述缓冲溶液容器中抽吸流体。
一些实施例涉及一种根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的流体分析仪器的操作方法，所述流体分析仪器容纳根据所描述的实施例中的任何一个实施例所述的样品盒中的一个或多个，在所述样品盒或每个样品盒的所述样品容器中容纳流体样品，所述方法包括：在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块，以将所述样品流体从所述样品盒或每个样品盒的所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及随后操作所述气动模块，以将流体从所述样品盒或每个样品盒的所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
在一些实施例中，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述分析容器气动端口；在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块以在预定时段期间降低所述样品盒或每个样品盒的所述分析容器中的压力，以将所述样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及操作所述气动模块以在所述预定时段之后降低所述样品盒或每个样品盒的所述分析容器中的压力，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述分析容器气动端口和所述中间出口气动端口；操作所述气动模块以降低所述样品盒或每个样品盒的所述中间出口中的压力，以将样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中，直至所述样品流体遇到透气屏障；以及随后操作所述气动模块以降低所述样品盒或每个样品盒的所述分析容器中的压力，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述分析容器气动端口和所述输出容器气动端口；在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块以在预定时段期间降低所述样品盒或每个样品盒的所述输出容器中的压力，以将所述样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及操作所述气动模块以在所述预定时段之后降低所述样品盒或每个样品盒的所述分析容器中的压力，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
所述气动模块将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道的操作可以继续进行，直至所述样品盒或每个样品盒的所述计量通道充满空气。
在一些实施例中，所述方法可以进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述输出容器气动端口；以及在将所述缓冲溶液抽吸到所述分析容器中之后，操作所述气动模块以降低所述样品盒或每个样品盒的所述输出容器中的压力，以将样品流体从所述样品容器抽吸到所述输出容器中。所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒中的每一个的所述缓冲阀气动端口；操作所述气动模块以在从所述样品容器中抽吸流体的时段期间将所述样品盒或每个样品盒的所述缓冲阀维持处于闭合状态；以及随后操作所述气动模块以将所述样品盒或每个样品盒的所述缓冲阀维持处于打开状态，以允许从所述缓冲溶液容器中抽吸流体。
所述方法可以进一步包括随后操作所述分析模块以测量所述分析容器中的所述流体的特性。
所述方法可以进一步包括向外部计算装置传输与测得的特性有关的数据。
一些实施例涉及一种计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行所描述的方法中的任何一种方法。
一些实施例涉及一种所描述的系统中的任何一个系统的使用方法，所述方法包括：将流体样品沉积在所述样品盒或每个样品盒的所述样品容器中；在所述仪器中将所述样品盒或每个样品盒插入到对应盒槽中；以及操作所述仪器以分析所述流体样品。所述方法可以进一步包括一旦所述流体样品已经被处理，就从所述仪器中移除所述样品盒或每个样品盒。
一些实施例涉及一种用于与流体分析仪器包括一起使用的样品盒，所述盒包括：样品容器，所述样品容器被配置成容纳用于分析的流体样品；缓冲溶液容器，所述缓冲溶液容器被配置成容纳缓冲溶液；密封分析容器，所述密封分析容器被配置成容纳混合流体，所述混合流体包括用于分析的与所述缓冲溶液中的至少一些混合的所述流体样品的等分试样；第一通道，所述第一通道在所述样品容器与所述分析容器之间延伸；第二通道，所述第二通道从所述缓冲容器延伸到与所述第一通道的接合部；第一阀，所述第一阀安置在所述样品容器与所述接合部之间的所述第一通道中；第二阀，所述第二阀安置在所述缓冲容器与所述接合部之间的所述第二通道中；以及气动端口，所述气动端口与所述分析容器连通并且被配置成连接到真空泵以将流体从所述第一通道抽吸到所述分析容器中，其中所述第一阀和所述第二阀中的至少一个包括主动阀，所述主动阀可以选择性地打开和闭合以允许将所述流体样品的等分试样抽吸到所述第一通道中并经过所述接合部，并且允许将缓冲溶液随后抽吸通过所述第二通道并经过所述接合部抽吸到所述第一通道，从而携带所述流体样品的等分试样并与其混合，并且然后流入到分析容器中以用于分析。
一些实施例涉及一种化学处理仪器，所述化学处理仪器被配置成收纳容纳至少0.2mL体积的流体样品的样品盒，其中所述仪器被配置成根据存储在计算机可读存储介质上的指令操作，以对所述样品执行以下处理步骤中的任何两个或更多个：在维持所述样品隔离的同时处理所述样品，以避免所述仪器受到污染或与其它样品交叉污染；使用特异性化学物质、温育条件、珠选择和洗脱参数选择核酸；选择经处理流体产物的单链或双链核酸大小的期望范围，并丢弃落在所述期望范围之外的不想要的材料；增加所选核酸产物的浓度；以及对所述经处理流体产物的等分试样进行定量，与所述所选核酸的特异性荧光染料混合，并对所述产物的特性，如相对于标准参考曲线或校准参考曲线的特性进行量化。
贯穿本说明书，词语“包括(comprise)”或如“包括(comprises)”或“包括(comprising)”等变体应当被理解为暗示包含所陈述要素、整数或步骤或要素组、整数组或步骤组，但不排除任何其它要素、整数或步骤或要素组、整数组或步骤组。
附图说明
附图中的各个附图仅展示了本公开的示例实施例，并且不能被视为限制其范围。
图1A是根据一些实施例的被配置成收纳一个或多个样品盒的仪器的示意图，每个样品盒容纳用于处理的样品；
图1B是根据一些实施例的图1A的仪器的透视图；
图1C是根据一些实施例的展示图1A的仪器的内部组件中的一些内部组件的剖切透视图；
图2A是根据一些实施例的用于仪器的样品盒的透视图；
图2B是图2A的样品盒的俯视图；
图2C是图2A的样品盒的测试图；
图2D是图2A的样品盒的底视图；
图2E是图2A的展示另外的细节的样品盒的底视图；
图2F是根据一些实施例的流体计量布置的底视图，所述流体计量布置可以形成图2A的样品盒的一部分；
图2G是根据一些实施例的图2A的样品盒的电路图；
图2H和2I是根据一些实施例的展示图2A的样品盒的替代性通道布置的透视图；
图2J至2N展示了根据一些实施例的图2A的样品盒的替代性阀；
图2O是根据一些实施例的样品盒的中间出口的特写透视图；
图3A是根据一些实施例的图1A至1C的仪器的试剂模块的透视图；
图3B是图3A的试剂模块的试剂盒的透视图；
图4A和4B是根据一些实施例的图1A至1C的仪器的光学模块的示意图；
图5A是根据一些实施例的图1A至1C的示出气动模块、热模块、磁性模块、混合模块和运动模块的部分的仪器的示意图；
图5B是图1A至1C的示出根据一些实施例的热模块、磁性模块、混合模块和运动模块的部分的仪器的侧视图；
图6是根据一些实施例的图1A至1C的仪器的控制模块的示意图；
图7A是根据一些实施例的化学处理仪器的透视图；
图7B是图7A的省略了一些特征的仪器的透视图；
图7C展示了图7A的仪器的试剂模块和运动模块的部分；
图7D是图7A的仪器的试剂模块，还指示了光学模块的定位的另一视图；
图7E是运动模块和运动模块的视图；
图7F是图7A的仪器的运动模块的另外的视图；
图8A是图7A的仪器的试剂模块的流体布局图；
图8B是试剂模块的试剂盒布局的特写图；
图8C是试剂模块的泵部分布局的特写图；
图8D是试剂模块的分配部分布局的特写图；
图8E是试剂模块和断开连接的试剂盒的透视图；
图8F是省略了外部壳体的试剂盒的内部透视图；
图8G是试剂储存支撑件和处于非夹紧配置的夹紧机构的透视图；
图8H是图8G的试剂盒夹具的特写透视图；
图8I是试剂模块的泵部分的透视图；
图8J是试剂模块的分配部分的透视图；
图9A是图7A的仪器的气动模块和芯单元的透视图；
图9B是气动模块的另外的视图；
图9C是气动模块的歧管的透视图；
图9D是图9C的歧管的横截面透视图；
图9E是气动模块的处于打开配置的夹管阀的透视图；
图9F是图9E的处于打开配置的夹管阀的横截面透视图；
图9G是图9E中的处于闭合配置的夹管阀的透视图；
图9H是图9E的处于闭合配置的夹管阀的横截面透视图；
图9I是图9A的气动模块的气动电路图；
图9J是气动模块的第一歧管的气动电路图；
图9K是气动模块的第二歧管的气动电路图；
图9L是气动模块的气动接口板的气动电路图；
图10A是图7A的仪器的芯单元的透视图；
图10B是图10A的芯单元中的图9L的气动接口板的特写透视图；
图10C展示了图10A的芯单元的内部组件，为了清晰起见，省略了其它组件；
图10D是图10A的芯单元的加热组合件的透视图；
图10E是与磁体一起安装在运动滑架上的加热组合件的横截面透视图；
图10F是图12A的安装在图10A的芯单元的插槽中的样品盒和与样品盒接合的加热组合件的透视图；
图10G是图12A的安装在图10A的芯单元的插槽中的样品盒以及与样品盒接合的加热组合件和磁体的透视图；
图10H是图7A的仪器的轨道振荡器和图10A的芯单元的力图；
图10I是轨道振荡器的透视图，为了清晰起见，省略了某些组件；
图10J是轨道振荡器的特写横截面透视图；
图10K是示出轨道振荡器的包含止动机构的内部组件的另外的透视图；
图10L是止动机构的特写透视图；
图10M是根据一些实施例的磁体固持器和磁性模块的磁体的透视图；
图10N是图10M中的磁体固持器的顶部部分的横截面视图；
图11是图7D的光学模块的横截面透视图；
图12A是根据一些实施例的样品盒的底部透视图；
图12B是图12A的样品盒的顶部分解透视图；
图13是图7A的仪器的控制模块和相关软件组件的示意图；
图14A是图7A的仪器的电气布局图；
图14B示出了形成图7A的仪器的控制模块的部分的控制器单元的电气布局；
图14C示出了图7A的仪器的电源子组合件的电气布局；
图14D示出了图7A的仪器的运动模块的部分的电气布局；
图14E示出了图7A的仪器的气动模块的电气布局；
图14F示出了图7A的仪器的芯单元的电气布局；
图14G示出了图7A的仪器的芯单元的电气布局的第一特写图；
图14H示出了图7A的仪器的芯单元的电气布局的第二特写图；
图14I示出了图7A的仪器的用于控制芯滑架移动的芯单元的电气布局的第三特写图；
图14J示出了图7A的仪器的用于控制芯滑架移动的芯单元的电气布局的第四特写图；以及
图14K示出了图7A的仪器的用于控制轨道振荡器的芯单元的电气布局的第五特写图。
具体实施方式
实施例通常涉及用于对样品进行操作，如核酸提取操作等的系统、仪器、方法和计算机可读介质。
有许多化学过程工作流程涉及几个步骤，所述步骤常规地需要将流体样品转移到不同的容器和/或不同的仪器中。在每个转移步骤中，有可能发生样品溢出、仪器被样品污染以及与其它用于处理的样品的潜在交叉污染。
一些实施例涉及一种用于化学处理仪器的样品盒，其促进隔离样品并减轻交叉污染的工作流程过程。所述样品盒包括被布置成收纳盖的初级反应容器和试剂容器。所述初级反应容器和所述试剂容器经由初级试剂通道连接或流体连通。所述初级试剂通道可以具有安置在所述初级试剂通道中的初级试剂阀，以控制通过所述初级试剂通道的流体流动。初级气动端口与所述初级反应容器流体连通，并且被配置成连接到气动模块。当盖闭合时，通过使用所述气动模块选择性地调节所述初级反应容器内的压力，可以将所述试剂容器的流体内含物抽吸到所述初级反应容器中。
所述样品盒可以进一步包括初级气动通道，所述初级气动通道在初级气动端口与初级反应容器之间延伸，其中初级气动通道的进入到初级反应容器中的开口被定位成处于初级反应容器的侧壁上半部上。所述初级气动端口的进入到所述初级反应容器中的所述开口可以被定位成相较于所述初级反应容器的底部更靠近所述初级反应容器的顶部。这可能降低液体样本被吸取到所述气动模块中并可能污染仪器的可能性。
在一些实施例中，所述初级试剂通道的进入到所述初级反应容器中的所述开口被定位成处于所述初级反应容器的侧壁上半部上。在一些实施例中，所述初级试剂通道的进入到所述初级反应容器中的所述开口被定位成相较于所述初级反应容器的底部更靠近所述初级反应容器的顶部。这可能降低液体样本进入所述试剂通道并随后进入所述试剂容器的可能性，否则可能导致所述仪器中的交叉污染。
根据一些实施例，下文描述了进一步减轻交叉污染的各种其它特征，包含用于处理样品的密封容器、用于收纳试剂的单独开放容器、单向阀和用于驱动流体流动的气动系统，所述气动系统允许密封反应容器。
还有许多化学处理工作流程，其要求对流体样品的等分试样进行定量以用于分析，或测量流体样品的一个或多个特性，例如用于质量控制。
一些实施例涉及通道和阀的布置，其允许精确的流体计量，以隔离已知体积的等分试样以用于分析或质量控制，如下文关于图2E至2G所描述的。这种布置可以包含在仪器中使用的样品盒上，或者甚至包含在专用流体分析仪器上。
首先参考图1A至1C，根据一些实施例，示出了仪器100。仪器100可以被配置成收纳一个或多个样品盒200，每个样品盒容纳用于处理的样品。仪器100可以被配置成对样品执行一个或多个操作，如：化学处理步骤、加热、冷却、培养、混合、分析或测量。仪器100可以被配置成对样品执行多个操作，所述多个操作可以常规地在单独的仪器中执行或在实验室中手动执行。
在一些实施例中，仪器100可以被配置成对样品执行一个或多个核酸提取操作。例如，从患者样品中提取核酸(例如，DNA或RNA)，并提供浓缩的且任选地量化的含有来自样品的核酸的输出流体。
仪器100可以包括各个不同的被配置成对样品执行操作的模块。这些可以包含从以下组中选择的任一者或多者以控制由仪器100执行的操作：试剂模块300、光学模块400、气动模块500、热模块600、磁性模块700、混合模块800、运动模块900和控制模块101。仪器100还可以具有电源102或连接到电源102以向各个模块供电。
试剂模块300可以被配置成将所选试剂分配到样品盒200中。例如，试剂模块300可以包括多个储器，所述多个储器分别容纳用于仪器工作流程的操作的对应多个试剂。试剂模块300可以包括一个或多个泵、通道和分配喷嘴，以在所选时间将受控量的试剂选择性地分配到所选样品盒200中，作为仪器工作流程的一个或多个的部分。
例如，试剂模块300可以包括被配置成控制试剂分配的注射泵。试剂模块可以包括两个分配喷嘴，每个喷嘴被配置成在不同时间分配不同的试剂。在将后续试剂分配到盒中之前，可以将先前的试剂从喷嘴中冲洗掉。在一些实施例中，仪器可以包括废物接收器，并且试剂模块可以被配置成将一些试剂分配到废物接收器中，以在分配到盒中之前将先前的试剂从喷嘴中冲洗掉。
在一些实施例中，试剂模块300可以包括传感器，所述传感器被配置成检测试剂模块的部分中是否存在液体。例如，传感器可以被配置成监测分配出口或分配出口管，以指示或确认何时经由出口管分配试剂。在一些实施例中，多个传感器可以被配置成监测试剂模块内的多个不同的流体管线和/或试剂储器中的液位。
所述传感器或每个传感器可以包括光学传感器，如光源和光检测器，所述光学传感器被布置成检测来自光源的穿过流体管线或储器的半透明或透明壁(或从所述壁反射)的光。
试剂模块的一个或多个传感器可以连接到用户接口或指示器LED，例如以确认试剂管线的充注；确认何时分配试剂；或指示试剂何时耗尽或在不久的将来需要更换。
用于试剂模块内的试剂管线的管可以包括任何合适的材料，例如硅管或PTFE管。管的任何合适尺寸都可以根据特定应用中要分配的液体来选择。例如，内径可以是约0.3mm，并且外径可以是约1.6mm。
光学模块400可以包括光学传感器或检测器，以用于对容纳在样品盒200内的材料或流体进行光学检查。光学模块400可以进一步包括一个或多个光源，以用于照射容纳在样品盒200内的材料或流体以进行检查。光学模块400可以被配置成检测和/或测量光学或近光谱中的光的某些频率和/或强度，以便确定容纳在样品盒内的材料或流体的某些特性，例如浓度或密度。
例如，光学模块可以包括包含UV LED光源的落射荧光系统，所述UV LED光源使光透射通过带通滤波器，激发盒内染料中的荧光，并引起由光电二极管检测的染料的发射。
气动模块500可以被配置成跨样品盒200或仪器100的某些流动路径施加压差，以驱动流体沿着这些流动路径流动。
气动模块可以被配置成使用正压或负压在盒的各个容器之间移动液体。也就是说，在一个容器中施加正压(高于大气压)以推动液体通过转移通道进入到另一个容器中，或者向一个容器施加负压(低于大气压)，以将液体从另一容器抽吸通过转移通道。
在一些实施例中，所述气动模块可以被配置成使用在不同时间选择性地施加到各个气动端口的单个压力水平来操作，以影响不同的操作。在一些实施例中，所述气动模块可以被配置成使用在不同时间选择性地施加到各个气动端口的仅两个压力水平来操作，以影响不同的操作。
例如，如果盒包括压力致动阀，则可能需要两个压力水平，所述压力致动阀需要的压力比用于将液体转移通过通道的驱动压力更高。
任何合适的压差(例如，真空压力)都可以用于驱动盒中的流动，尽管应注意的是，太小的压力可能导致特别长的液体转移时间，并且太大的压力梯度可能导致飞溅或溅射，这在某些应用中可能是不期望的，或者液体流动中的高剪切率，这可能潜在地损害某些分子，例如核酸。合适的真空压力还将取决于给定应用中使用的液体的粘度或粘度范围。在一些实施例中，例如，驱动真空压力可以在50mBar至500mBar、80mBar至300mBar、100mBar至200mBar、100mBar至120mBar的范围内，为约100mBar或约120mBar。
热模块600可以包括一个或多个加热或冷却元件，所述元件被配置成在仪器工作流程的不同操作，例如用于培养的温育期间控制和/或调节样品盒200和容纳在其中的材料的温度。
磁性模块700可以包括一个或多个被配置成控制样品盒200中的磁珠的移动的永磁体或电磁体。例如，磁珠可以用于初级反应容器210(图2A)，以用于在仪器工作流程的某些操作期间结合样品的组分。磁性模块700可以被配置成在液体从磁珠排出的同时将磁珠固持在适当定位。
可替代地，非磁性官能化珠粒可以用于结合，并且过滤器可以用于限制珠粒离开反应容器。另一替代方案将使用多孔材料，如具有官能化表面的玻璃料以用于结合，并且可以将液体抽吸通过玻璃料以实现期望的反应。
在其它实施例中，化学催化剂或反应物可以作为涂层提供在固体结构，如珠粒或多孔固体的表面上，以用于与反应容器中的液体反应。
混合模块800可以被配置成在仪器工作流程的某些操作期间促进初级反应容器210和/或次级反应容器220(图2A)中的流体混合。例如，混合模块800可以包括轨道振荡器，如被配置成通过电机旋转的偏心砝码。
运动模块900可以包括一个或多个电机或致动器，所述电机或致动器被配置成将某些模块移动到与盒槽120相对应的不同定位，以在不同时间对对应盒200(和/或其中的样品)执行操作。例如，试剂模块300和光学模块400可以移动到不同的盒定位，以在这些定位处对对应盒200执行操作。
控制模块101可以包括与仪器100的其它模块通信的电子硬件，以及被配置成根据所选仪器工作流程来控制仪器模块的操作的软件。
下文根据一些实施例进一步描述每个模块。
仪器100可以被配置成连接到外部计算机系统，如实验室信息系统103。仪器100可以被配置成向外部实验室信息系统103传输数据，如与样品盒200中的样品有关的分析或测量数据。在一些实施例中，仪器100可以被配置成从外部实验室信息系统接收信息，如与样品有关的数据、用于比较的参考数据或用于控制仪器100的操作的命令。
在一些实施例中，仪器100可以包括用户接口105。用户接口105可以包括仪器100本身上的显示器，或者与仪器100通信的外部显示器。用户接口105可以被配置成允许用户选择要对样品盒200中的样品执行的工作流程程序。工作流程程序可以选自包括被配置成实现不同过程的不同工作流程操作的不同程序的列表。
例如，工作流程程序列表可以包含：天然或非天然存在的核酸的提取、分离、富集、浓缩或量化，包含例如DNA(如基因组DNA、重排免疫球蛋白或TCR DNA、cDNA、cfDNA)和RNA(如mRNA、初级RNA转录物、转移RNA或微小RNA)。可能寻求分离的非天然存在的核酸包含乙二醇核酸、苏糖核酸、锁核酸和肽核酸。其它工作流程程序可以包含用于扩增的核酸的制备(例如，PCR文库制备)或任何其它类型的操纵或分析，如测序或插入到载体中以用于如体外转录和/或翻译的应用。
用户接口105还可以显示与样品有关的信息，和/或当前正在进行的工作流程程序或工作流程程序的特定步骤的指示。
仪器100可以包括底盘或壳体110，以容纳一些或全部模块。在一些实施例中，壳体110可以被配置成可与仪器100中的其它仪器堆叠，使得例如仪器100中的多个仪器可以在实验室中竖直堆叠或并排布置。
仪器100可以包括多个盒槽或插槽120，每个盒槽或插槽被配置成收纳对应样品盒200。以这种方式，可以同时处理多个样品。盒槽120可以至少部分地由壳体110中的被配置成收纳样品盒200的外部开口限定。
模块中的一些模块可以具有用于每个盒插槽120的专用组件。模块中的一些模块可以同时作用于盒槽120中的所有盒200。模块中的一些模块可以被配置成在不同时间作用于盒槽120中的不同盒200。
参考图1C，示出了根据一些实施例的仪器100的剖视图，展示了运动模块900的部分。多个样品盒200被示出为安置在对应多个盒槽120中。盒200和盒槽120平行布置，从而跨仪器100的部分延伸。
运动模块900可以包括跨所述多个盒槽120延伸的轨道910，以及被配置成沿轨道910移动的滑架920。滑架920可以被配置成承载模块中的一个或多个，如试剂模块300和光学模块400，并将其移动到不同的盒定位，以对样品盒200执行操作。由控制模块101操作的致动器，如电机可以被配置成在静止定位与各个盒定位之间移动滑架920。
在一些实施例中，运动模块900可以包括多个滑架920和对应轨道910，每个滑架和轨道被配置成承载不同的模块，例如试剂模块300和光学模块400。
轨道910可以包含运动台912，其可以包括标志线或其它标记，其指定与盒定位相对应的多个滑架定位，适当地将滑架模块与盒槽120和对应样品盒200对准，以允许模块对所选样品盒200执行操作。运动模块900可以包括安置在滑架920上的一个或多个传感器，所述传感器被配置成检测用于将滑架920停止在所选滑架定位处的标记信号。可替代地，可以选择与特定滑架定位相对应的已知致动器状态(例如，步进电机的角度)，以将滑架移动到所选滑架定位。
参考图2A至2N，根据一些实施例，示出了样品盒200。样品盒200包括基座202、初级反应容器210、试剂容器230和输出容器250。样品盒200可以包括用于不同应用的不同特征，这取决于要对样品执行的操作。
在一些实施例中，样品盒200可以进一步包括任选的次级反应容器220，如图2A所示，并在下文中进一步描述。
在一些实施例中，样品盒200可以进一步包括任选的废物容器240，如图2A所示，并在下文中进一步描述。
在一些实施例中，样品盒200可以进一步包括任选的质量控制模块260，如图2A所示，并在下文中进一步描述。
样品盒200限定连接各个容器(初级反应容器210、试剂容器230和输出容器250，以及在一些实施例中，任选的次级反应容器220、任选的废物容器240、任选的质量控制模块260)的通道，使得容器流体连通，并且流体(包含液体和可能含有固体的液体浆料)可以在容器之间交换。样品盒200可以包含阀，以选择性地允许或禁止流过通道，并允许控制容器之间的流体交换。根据一些实施例，下文进一步描述阀和通道的网络。
在一些实施例中，容器(包含初级反应容器210、试剂容器230、输出容器250和任选的次级反应容器220、废物容器240和质量控制模块260)可以与基座202一体地形成。
在一些实施例中，输出容器250可以包括单独的可移除组件，例如Eppendorf管。这可以允许最终输出液体在密封容器250中容易地从盒200中移除，以用于另外的处理或在其它地方使用。
样品盒200可以限定输出容器固持器或底座254，其可以与基座202一体地形成。在仪器100中进行处理期间，输出容器250可以安放在底座254中。当所选仪器工作流程完成，并且输出流体已经沉积在输出容器250中时，输出容器250可以被密封并从底座254移除，并且样品盒200的其余部分可以被丢弃。
参考图2G，根据一些实施例，示出了具有任选的另外的特征的样品盒200的流程电路图。将参考简单的工作流程来描述样品盒200的通道和阀的网络，尽管将理解，可以在盒200上或在所述盒中执行许多不同的工作流程。
液体样品可以被引入到初级反应容器210，并且盖211用于将样品密封在初级反应容器210内。例如，如图2A所示，盖211可以与初级反应容器210一体地形成。
可以将一种或多种试剂(例如，从试剂模块300)分配到试剂容器230的开放顶部中。初级试剂通道231在试剂容器230与初级反应容器210之间延伸。试剂可以经由初级试剂通道231从试剂容器230递送到初级反应容器210。
初级试剂阀235可以安置在初级试剂通道231中以控制通过初级试剂通道231的流动。初级试剂阀235可以包括主动阀(其实例在下文讨论)或被动阀。例如，初级试剂阀235可以包括低压阀，所述低压阀与网络中的某些其它阀相比具有相对低的开启压力。也就是说，阀可以限制流动，直至阀两端存在相对低的阈值压差，此时，初级试剂阀235将打开，并且流体将从试剂容器230流动通过初级试剂通道231到达初级反应容器210。
可以使用气动模块500来产生驱动压力梯度。盒200可以包括在初级反应容器211与初级气动端口213之间延伸的初级气动通道212。初级气动端口213以及下述其它气动端口可以由样品盒200的外表面，如基座202的底表面或侧表面中的开口限定，并且被配置成与仪器100中的气动连接器510接合以将气动端口213连接到气动模块500。
气动模块500可以包括限定多个气动端口的板，每个气动端口通过气动管线连接到压力控制歧管。每个气动端口可以包含密封件，并且被配置成连接到盒基座202下侧上的对应端口。一旦盒安装在仪器中，板可以被配置成通过运动模块向上移动以与盒汇合，使得对应端口被连接以将气动模块连接到盒中的通道，使得其流体连通。
在盖211密封的情况下，当气动模块500向气动端口213施加负压或真空压力(相对于大气或环境压力为负压)时，在初级反应容器210与试剂容器230之间产生压力梯度，使得可以将试剂从试剂容器230抽吸通过初级试剂通道231并进入到初级反应容器210和其中所容纳的样品中。
初级试剂阀235可以保持闭合并限制初级试剂通道231中的流动，直至其被启动以打开，或者直至阈值开启压力被气动模块500施加到气动端口213的压力克服。初级试剂阀235可以包括止回阀，所述止回阀被配置成限制或防止回流，以避免初级反应室210中的流体样品的部分流入到试剂容器230中。
为了避免将初级反应容器210的内含物的部分吸入到初级气动通道212中，初级气动管道212进入到初级反应容器210中的开口可以限定在初级反应容器210的侧壁上半部上，或者在初级反应容器210的顶部处或所述顶部附近，如图2A所示。如图2A所示，初级气动通道212可以限定在向上延伸至初级反应容器210的侧面的结构中，所述结构位于初级反应容器210的侧壁内或沿所述侧壁延伸。
在一些实施例中，如图2A所示，初级试剂通道231还可以沿着侧壁向上延伸，并在初级反应容器210的顶部或所述顶部附近通入初级反应容器210中。这可以进一步降低流体样品的部分从初级反应容器210流入到初级试剂通道231或试剂容器230的可能性。
图2H和2I示出了将反应容器210、230中任一个的气动通道和输入通道并入到样品盒200中的替代性设计。例如，如图2H所示，通道可以形成为基座202和平坦垂直腹板203中的开放通道。可替代地，如图I所示，通道可以形成为沿着反应容器210、230向上延伸的侧结构204中的开放通道。然后可以通过用箔或膜覆盖通道来闭合所述通道，所述箔或膜可以粘合地粘结或焊接到基座202和腹板203或侧结构204。
如果仪器工作流程包含需要从初级反应容器210中移除废液的操作，那么样品盒200可以包括废物容器240。可替代地，仪器100可以包括废物接收器或废物通道以从外部处置废液。
样品盒200可以包括在初级反应容器210与废物容器240之间延伸的初级废物通道214(或其它废物通道或接收器)。初级废物阀215可以安置在初级废物通道214中以控制何时将流体通过初级废物通道214从初级反应容器210中移除。例如，初级废物阀215可以包括具有相对低的开启压力的低压阀。
样品盒200可以进一步包括在废物容器240与废物气动端口243之间延伸的废物气动通道242。废物气动通道242还可以在废物容器240的顶部处或附近通入废物容器240中，以避免将废液吸入到废物气动管道242中。废物容器240的顶部可以用例如盖或箔密封。
在一些实施例中，根据需要在容器210、220、230、240之间转移哪些液体，可能会发生一些飞溅，并且小体积的液体可能会飞溅到气动通道212、222、242中。如果液体被吸取通过气动通道，则所述液体可能从盒中流出并进入到气动模块500中，由此污染仪器。
为了缓解这种情况，盒可以包含与气动通道中的一个或多个(或每个)气动通道相关联的集液器，以防止或限制液体经由气动通道离开盒。例如，集液器可以包括允许空气通过但限制或阻止液体通过的透气膜。透气膜可以定位于沿着气动通道212、222、242的任何定位处，例如开口处，或者盒的基座处的每个气动通道的端部处。
在一些实施例中，透气膜可以安置在相对较大的面积(大于对应通道的横截面)之上，以增加在阻断气体流过膜之前可能存在的截留的液体的容量。例如，仪器可以被配置成检测由于通道或集液器之一被阻断而引起的压力变化，并且随后触发结束工作流程操作和过程已经失败的指示。
样品盒200可以进一步限定初级输出通道216，以允许从初级反应室210排出输出流体。在一些实施例中，如果仅需要一个反应容器，则初级输出通道216可以直接通入输出容器250。在一些实施例中，如果需要次级反应容器，则初级输出通道216可以在初级反应容器210与次级反应容器220之间延伸。
初级出口阀217可以安置在初级出口通道216中以控制输出流体通过初级输出通道216排出。例如，初级出口阀217可以包括通过向对应初级出口阀气动端口218施加压力而操作的主动压力致动阀。
在样品盒200包括次级反应容器220的实施例中，样品盒200可以包括在试剂容器230与次级反应容器220之间延伸的次级试剂通道232。
次级试剂阀236可以安置在次级试剂通道232中以控制试剂通过次级试剂通道232的流动。例如，次级试剂阀236可以包括与样品盒200中的其它阀相比具有相对高的开启压力的高压阀。
样品盒200可以包括在次级反应容器220与次级气动端口223之间延伸的次级气动通道222。次级气动通道222可以在次级反应容器220的顶部处或其附近通入次级反应容器220中。废物容器240的顶部可以用例如盖或箔密封。
可以通过向次级气动端口223施加负真空压力而经由次级试剂通道232将试剂从试剂容器230抽吸到次级反应容器220中，以跨次级试剂阀236产生足以克服相对高的开启压力的压差。在此流动期间，初级输出阀217可以闭合以避免流动通过初级出口输出216。
另一方面，当需要输出流体从初级反应容器210流到次级反应容器220时，可以打开初级输出阀217，并且可以向次级气动端口223施加真空压力，这产生足以驱动流动通过初级输出通道216但不足以克服次级试剂阀236的相对高的开启压力的压差。初级输出通道216可以在次级反应容器220的顶部处或其附近通入次级反应容器220中。
样品盒200可以包括在次级反应容器220与废物容器240之间延伸的次级废物通道224(或其它废物通道或接收器)。次级废物阀225可以安置在次级废物通道224中以控制何时将流体通过次级废物通道224从次级反应容器220中移除。例如，次级废物阀225可以包括具有相对低的开启压力的低压阀。在一些实施例中，可以不需要次级废物通道224。也就是说，如果没有废液要从次级反应容器220中移除。
样品盒200可以进一步限定次级输出通道226，以允许从次级反应室220排出输出流体。在一些实施例中，如果不需要质量控制，则次级输出通道226可以直接通入输出容器250。在一些实施例中，如果需要质量控制，则次级输出通道226可以在次级反应容器220与质量控制模块260之间延伸。
次级输出通道226可以在次级反应容器220与缓冲接合部228之间延伸。次级出口阀227可以安置在次级出口通道226中以控制输出流体通过次级输出通道226排出。例如，次级出口阀227可以包括具有相对高的开启压力的高压阀。
质量控制(QC)模块260包括质量控制QC容器261，所述QC容器被配置成收纳来自次级反应容器220(或者如果没有次级容器则接收初级反应容器210)的一定量的输出流体以用于分析。样品盒200可以进一步包括QC气动通道262和QC气动端口263，真空压力可以施加到其以将输出流体从次级输出通道226抽吸到QC容器261中。QC容器261的顶部可以用例如盖或箔密封。
在一些实施例中，QC容器261可以预装载有染料(任选地干燥的染料)，以促进利用光学模块400进行光学分析。
在一些实施例中，输出流体可以在光学分析之前与质量控制缓冲溶液混合。QC缓冲溶液可以在与输出流体一起转移到QC容器261中之前保持在QC缓冲容器265中。例如，QC缓冲容器265可以限定开放顶部，使得缓冲溶液可以通过试剂模块300分配到QC缓冲容器265中。
样品盒200可以包括缓冲接合部228处的从QC缓冲容器261延伸到次级输出通道226(或者如果没有次级容器则为初级输出通道216)的QC缓冲通道266。QC缓冲阀267可以安置在QC缓冲通道266中，以控制缓冲溶液通过QC缓冲通道266的流动。例如，QC缓冲阀267可以包括主动阀，如通过向对应QC缓冲气动端口268施加正压或负压而启动的压力致动阀。
样品盒200可以进一步包括计量通道299，所述计量通道与次级输出通道226和缓冲通道266流体连通，并从缓冲接合部228延伸到质量控制接合部229。
样品盒200可以进一步包括在QC接合部229与QC容器261之间延伸的QC通道269。样品盒200可以进一步包括安置在QC通道269中的QC容器阀264以控制流体通过QC通道269流入到QC容器261。QC容器阀264可以包括具有相对低的开启压力的低压阀。
当QC缓冲阀267闭合时，真空压力可以施加到QC容器气动端口263以产生相对高的压差以在短时间内克服次级输出阀227的阈值，从而将一些输出流体从次级反应容器220经过缓冲接合部228抽吸到次级输出通道226中并进入到计量通道299直至QC接合部229，则可以中和压差以停止流动。计量通道299可以限定已知体积(例如，1μL)，使得计量通道299可以从缓冲接合部228填充到QC接合部229，以限定输出流体的精确等分试样。
然后可以通过向QC缓冲气动端口268施加适当的启动压力并向QC容器气动端口263施加真空压力来打开QC缓冲阀267，以产生足够高的压差，以打开低压QC容器阀264，但低于次级输出阀227的高压阈值。这允许QC缓冲溶液流过QC缓冲通道266并流过计量通道299和QC通道269，与来自计量通道299的输出流体的等分试样一起流入到QC容器261中。
混合流体然后可以在QC容器261中与预装载的染料混合以用于分析。
在一些实施例中，样品盒200可以进一步包括一个或多个QC参考容器271，每个容器具有对应QC参考气动通道272和QC参考气动端口273，并且每个容器可以预装载有预定量的干燥染料。每个QC参考容器271还可以具有对应QC缓冲容器275，所述QC缓冲容器被配置成通过向对应QC参考气动端口273施加真空压力来收纳一定所需量的要被抽吸到QC参考容器271中的QC缓冲溶液。
然后可以使用光学模块400将QC容器261的内含物与QC参考容器271的内含物进行比较，以测量输出流体的特性，例如特定组分的浓度。
样品盒200进一步包括最终输出通道256，其在QC接合部229处从次级输出通道226分支并将次级输出通道226连接到输出容器250。最终输出阀257安置在最终输出通道256中以控制通过最终输出通道256的流动。最终输出阀257可以包括例如低压止回阀。
样品盒200进一步包括在输出容器250与输出容器气动端口253之间延伸的输出容器气动通道252。可以向输出容器气动端口253施加真空压力，以将输出流体抽吸通过最终输出通道256并进入到输出容器250中。
最终输出通道256和输出容器气动通道252可以连接到临时可移除盖259(如图2F和2G所示)，所述临时可移除盖用于在仪器工作流程期间密封闭合的输出容器250。一旦样品已经被处理并且样品盒200从仪器100中移除，临时盖259就可以从输出容器250中移除，并且输出容器250可以用主输出容器盖251闭合。例如，输出容器盖251可以是与输出容器250一体地形成的铰接盖，如图2A所示。
为了测量用于QC分析的输出流体的精确等分试样，可以在预定的时段内施加真空压力，直至输出流体已经填充QC接合部229与缓冲接合部228之间的计量通道299并进入到最终输出通道256中。计量通道299的长度可以被设计成限定特定的已知体积(例如，1μL)。然后可以通过将输出容器气动端口253处的压力恢复到环境压力来停止通过最终输出通道256的流动。
然后，可以打开QC缓冲阀267，并向QC气动端口263施加真空压力，以从QC缓冲容器265中抽吸缓冲溶液经过QC和缓冲接合部228、229，并通过计量通道299和QC通道269，所述计量通道和QC通道携带输出流体的等分试样并被抽吸到QC容器261中。以这种方式，在QC与缓冲接合部228、229之间限定了精确的等分试样体积，所述等分试样体积作为段塞进入到QC容器中以与缓冲溶液混合。
可以将QC缓冲容器265的全部内含物抽吸到QC容器261中，使得没有缓冲溶液(或仅少量)残留在QC与缓冲接合部228、229之间的通道中。这确保了缓冲溶液的已知体积(或非常接近已知体积)已经被抽吸到QC容器261中。这还减少或最小化了可能残留在通道中并稀释输出流体的缓冲溶液的量，如果需要高浓度的输出流体，这可能是有利的。
在一些实施例中，样品盒200可以包括废物通道279，以将多余的流体丢弃到废物容器240中，如图2G所示。然而，在一些实施例中，这可能不是必要的，因为可以测量输出流体和缓冲溶液的精确体积并将其抽吸到QC容器261中，从而不存在过量的流体。
在一些实施例中，样品盒200可以进一步包括来自最终输出阀257与输出容器250之间的最终输出通道256的中间出口280。出口280可以用透气膜281密封，所述透气膜是气体可渗透的但不允许液体通过。在膜281的另一侧(与通道256相对)，中间出口气动通道282将出口280连接到中间出口气动端口283。可以通过对中间出口气动端口283施加真空压力将空气抽吸通过透气膜281。
当完成这一操作时，液体输出流体将沿着最终输出通道256被抽吸，但一旦到达透气膜281就会停止。这将导致压力梯度的增加，这可以由气动模块500检测到，表明通道256已经填充到中间出口280。此信号可以用于触发工作流程中的下一步骤，如使缓冲溶液流过计量通道299和QC通道269。
密封的反应容器210、220、QC容器261、QC参考容器271、输出容器250和废物容器240允许处理流体样品，而不会由于流体样品从这些容器中飞溅出而造成交叉污染或所述仪器受到污染。这是通过提供用于收纳来自试剂模块的试剂的单独容器(例如，试剂容器230和缓冲容器265、275)，并将试剂转移到密封容器中以使用气动模块和对应气动端口进行处理，从而产生压力梯度以按需驱动流动来实现的。将入口通道和气动通道的开口定位在密封容器的顶部处或顶部附近，也减少了样品流体回流到入口通道中或将样品流体吸取到气动模块中的机会，否则可能会污染仪器。
参考图2E，样品盒200的底视图进一步详细地展示了盒的通道和阀的网络。质量控制模块260的特写视图如图2F所示。相同的元件用相同的附图标记指示。
在一些实施例中，QC模块260可以被包含为较大样品盒的一部分，如样品盒200，或者任何其它可能需要QC分析或精确流体计量的样品盒。在一些实施例中，QC模块260可以被包含为测量或分析仪器的部分。
参考图2F，根据一些实施例，QC模块260也可以独立地被视为单独的样品盒290。一些实施例涉及包括仅QC模块260的独立样品盒290，如图2F所示。
例如，样品盒290可以被配置成用于与流体分析仪器一起使用。样品盒290包括样品容器220，所述样品容器被配置成容纳用于分析的流体样品。样品容器220对应于样品盒200的次级反应容器220，或者可以对应于没有次级反应容器220的样品盒200中的初级反应容器210。
盒290包括缓冲溶液容器265(类似于样品盒200)，所述缓冲溶液容器被配置成容纳缓冲溶液。盒290包括密封分析容器261(对应于QC容器261)，所述密封分析容器被配置成容纳混合流体，所述混合流体包括用于分析的与缓冲溶液中的至少一些混合的流体样品的等分试样。
盒290包括在样品容器220与第一接合部228(对应于缓冲接合部228)之间延伸的样品通道226(对应于次级输出通道226)。
盒290包括安置在样品通道226中的样品通道阀227(对应于次级输出阀227)，以控制样品通过样品通道226的流动。
盒290包括在缓冲溶液容器265与第一接合部288之间延伸的缓冲通道266。缓冲通道阀267安置在缓冲通道266中以控制缓冲溶液通过缓冲通道266的流动。
盒290包括与缓冲通道266和样品通道226流体连通的计量通道299，计量通道299在第一接合部228与第二接合部229(对应于QC接合部229)之间延伸。
盒290包括分析容器通道269(对应于QC通道269)，所述分析容器通道与计量通道299流体连通并在第二接合部229与分析容器261之间延伸。盒290包括分析容器气动端口263(对应于QC气动端口263)，所述分析容器气动端口与分析容器261连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节分析容器261中的压力，以经由分析容器通道269将流体抽吸到分析容器261中。
样品通道阀227和缓冲通道阀267中的至少一个可以包括主动阀，所述主动阀可以选择性地打开和闭合以允许将流体样品的等分试样抽吸到计量通道299中，并且然后允许将缓冲溶液抽吸通过缓冲通道266并通过计量通道299和分析容器通道269，与用于分析的流体样品的等分试样一起进入到分析容器261中。例如，缓冲通道阀267可以包括主动阀，并且样品通道阀227可以包括相对高压止回阀。
分析容器261可以预装载有染料，所述染料被配置成与缓冲溶液和流体样品混合以促进分析。
样品盒290或200可以进一步包括中间出口280，所述中间出口经由第二接合部229与计量通道299流体连通。中间出口280可以类似于样品盒200的中间出口，两者都可以包含下述的任何特征。
参考图2O(邻近图2F)，根据一些实施例，示出了出口280的特写顶部透视图。
在一些实施例中，出口280可以定位于第二接合部229处。在一些实施例中，出口280可以被定位成远离第二接合部229，并且经由出口通道285连接到第二接合部229。
样品盒290或200可以包括出口室284，中间出口280通入所述出口室中。透气液体屏障膜281可以覆盖出口280。
样品盒290或200可以包括中间出口气动端口283，所述中间出口气动端口与出口室284流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节出口室284中的压力，以将空气从计量通道299抽吸通过透气膜281。
样品盒290或200可以包括在中间出口气动端口283与出口室284之间延伸的中间出口气动通道282。出口室284可以用仅两个流体开口密封，即出口280和中间出口气动通道282的开口。出口室284的顶部可以用例如箔密封。
中间出口280可以被布置成使得允许从样品通道226或缓冲通道266抽吸到计量通道299中的液体填充计量通道299，但不允许进入到分析容器通道269中。
样品盒290或200可以包括在第二接合部229与出口280之间延伸的出口通道285，使得允许从样品通道226或缓冲通道266抽吸到计量通道299中的液体填充计量通道299并进入到出口通道285中，但不允许进入到分析容器通道269中。
样品盒290或200可以包括输出容器250，所述输出容器经由第二接合部229并经由输出通道256与计量通道299流体连通。输出通道256可以从第二接合部229延伸到输出容器250。可替代地或另外地，输出通道可以在中间出口280与输出容器250之间延伸。
样品盒290或200可以包括输出容器气动端口253，所述输出容器气动端口与输出容器250连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节输出容器250中的压力，以经由第二接合部229和输出通道256将流体从计量通道299抽吸到输出容器250中。
通道、阀、容器和出口在样品盒290和QC模块260中的布置允许对样品流体(或经处理流体)的等分试样进行精确定量，这是因为计量通道的体积可以被精确地限定。上述布置可以用于精确计量流体，以用于需要精确定量的任何应用的定量。
样品盒290可以进一步包括一个或多个参考容器271和相关缓冲容器275、气动通道272和气动端口273，如关于样品盒200所描述的。
输出通道256和输出容器气动通道252可以连接到临时盖259，所述临时盖限定输出通道256和输出容器气动通道252的进入到输出容器250中的开口，并被配置成密封输出容器250。临时盖259可以被移除以允许输出容器250从样品盒290的基座202移除，并且输出容器250可以用输出容器盖251密封。
样品盒200或290可以由用于给定应用的任何合适的塑料材料形成。例如，为了处理生物材料，可以使用聚丙烯。
样品盒200或290可以通过注射模制来形成。例如，样品盒200或290可以形成有具有开放顶部或开放侧的通道、室和容器中的一些或全部，并且开口中的一些可以用焊接箔密封，例如，根据形成上述密封通道、室和容器的需要。
基座中的通道可以用聚丙烯膜覆盖，所述聚丙烯膜可以热焊接到基座。并且通往和离开容器的侧壁中的通道可以用热焊接到主体的聚丙烯膜覆盖。例如，热焊接可以包括激光焊接，并且围绕每个通道的周界的牵引机焊接可以将膜固定到主体以限定每个通道。
根据布置和应用，阀可以包括任何合适的主动阀或被动阀。合适的阀可以包含具有不同相对开启压力的止回阀(例如，如图2J所示)、鸭嘴阀(例如，如图2L所示)、伞形阀(例如，如图2M所示)、根据表面张力和毛细管作用具有不同开启压力的微流控阀或毛细管阀、压力致动开关阀(例如，如图2K所示)、电子致动开关阀(例如，如电磁阀)或机械致动开关阀，如Prodger阀(例如，如图2N所示)。可以使用不同阀类型的组合来实现样品盒200中的所需的流动。
参考图3A和3B，根据一些实施例，示出了试剂模块300。试剂模块300包括可移除地安装到框架350的多个试剂盒320。框架350还支撑泵360，所述泵被配置成控制来自试剂盒320的试剂的分配。
隔离试剂盒320如图3B所示。每个试剂盒320包括储器322、柔性分配管323和试剂盒框架325，所述试剂盒框架被配置成支撑储器322，并被配置成接合试剂模块框架350以将试剂盒320安装在框架350上。
泵360可以包括蠕动泵。例如，泵360可以包括一个或多个电机362，每个电机被配置成驱动泵轴363和安装在泵轴363上的泵凸轮(未示出)旋转。泵凸轮可以是具有突起的总体上圆形，例如像圆形齿状齿轮。
当安装在试剂模块框架350上时，试剂盒框架325可以支撑分配管323，使得管323的部分围绕泵凸轮的圆周至少部分地延伸，并且当泵凸轮通过对应电机362旋转时，泵凸轮的突起接触并压缩分配管323的部分，由此在泵凸轮旋转时推动流体通过分配管323。分配管323可以被定位成使得当试剂模块300与样品盒200对准时，开口将试剂分配到样品盒200的期望容器(试剂容器或QC缓冲容器)中。
分配管323可以由任何合适的材料形成，并且在一些情况下，根据与对应试剂的兼容性，可以由不同的材料形成。例如，分配管323可以由硅树脂、viton或Chem Durance Bio管形成。
每个试剂盒320可以通过由电机362中对应一个电机驱动的相应泵凸轮接合。在一些实施例中，单个泵凸轮或被配置成驱动多个泵凸轮的旋转的单个泵轴363可以被配置成接合多于一个试剂盒320以控制分配。例如，如果要同时以类似的量分配多个试剂，则对应试剂盒320可以由单个泵系统同时接合，以将试剂分配到样品盒200中。
泵360可以包括独立的电机362和驱动轴363，以独立地控制来自不同试剂盒320的试剂的分配。
不同试剂盒320的储器322可以与其中容纳的不同试剂的预期消耗比率成比例地限定不同的体积。例如，如果第一试剂通常以第二试剂的两倍体积分配，则用于第一试剂的储器322的容积可以是用于第二试剂的储器322的容积的两倍。
储器322可以容纳足够体积的试剂，以用于要执行的一定数量的仪器工作流程。当试剂储器322为空时，试剂模块300可以从仪器壳体110部分滑出，如图1B所示，使得可以重新填充试剂储器322，或者可以完全移除空的试剂盒320，并用填充的试剂盒320更换。
在一些实施例中，试剂模块框架350可以包括运动模块900的(或)滑架920或安装在所述滑架上。试剂模块300可以(通过运动模块900)沿着移动轴线903跨盒槽120中的所述多个样品盒200移动，以在仪器工作流程期间的所选时间将试剂分配到样品盒200中。
试剂模块300可以在与样品盒200中的所选一个样品盒相对应的选定时间移动到所选滑架定位。然后可以操作泵360以将一种或多种试剂从对应试剂盒320分配到样品盒200中的所选容器中，例如试剂容器230或质量控制缓冲容器。
参考图4A和4B，根据一些实施例，示出了光学模块400的图。光学模块400包括光源410和检测器420。光源410被配置成照射质量控制(QC)样品404，其可以包括QC容器261中的输出液体或QC参考容器271之一中的参考液体。检测器420被配置成检测和测量从QC样品404透射的光。
例如，光源410可以包括LED或激光器。检测器420可以包括光电二极管或任何其它合适的光学检测器。光源410和检测器410可以被配置成根据应用和被测量的特性在任何合适的频率范围内操作，包含在可见光、近可见光、红外和紫外范围内。
光学模块400可以被配置成测量从QC样品404透射的散射光、折射光或反射光中的任何一种或多种。
在一些实施例中，光学模块400可以包括一个或多个透镜、滤光片和/或其它光学装置。例如，光学模块400可以包括：源透镜412，用于聚焦来自源410的光(例如，成平行光线)；分束器414，用于将来自源410的光重定向朝向QC样品404；样品透镜402，用于将源光聚焦到QC样品404上并将从QC样品404透射的光重新聚焦(例如，成平行光线)；检测器透镜422，用于将从QC样品404透射的光聚焦到检测器420上；以及一个或多个滤光片430，其安置在检测器路径和/或源路径中以过滤特定频率的光。
光学模块400可以安装在运动模块900的滑架920上(与试剂模块300相同的滑架或独立的滑架920)，以允许光学模块400要与盒槽120中的样品盒200中的任何一个所选样品盒对准，以对安置在样品盒200内的QC样品404进行光学分析。
例如，图2A所示的样品盒200包括一个QC容器261和三个要比较的QC参考容器271。QC容器261和三个QC参考容器271可以沿着与光学模块404的移动轴线904平行的样品盒200的侧向轴线布置，以允许光学模块400随时接近QC样品404。滑架920可以通过运动模块900移动到与QC容器261和三个QC参考容器271的定位相对应的不同滑架定位。
QC容器261和三个QC参考容器271可以包括透明窗口(在顶部、底部或侧面)，以允许光从光源410进入到容纳在其中的QC样品404中，并从QC样品404到达光学检测器420。窗口的表面光洁度可以为SPI A-1级，以最大限度地减少散射。窗口厚度可以小于或等于3mm。
运动模块900可以与光学模块400一起定位，使得QC样品404位于光学模块400的光学焦平面的2mm内，并且任选地在1.25mm的侧向定位公差内。根据光学模块400和样品盒200的特性，不同的公差可以适用于不同的应用。
根据一些实施例，气动模块500如图1C所示。气动模块500可以包括压力调节器和压缩机、真空发生器或真空泵。可替代地，例如，气动模块500可以被配置成连接到外部压力源或真空管线。
气动模块500可以包括气动管线和阀的网络，所述网络具有邻近盒槽120的连接器，所述连接器被配置成连接到样品盒200的气动端口。气动模块500可以被配置成在仪器工作流程期间的选定时间将正压和/或负压(相对于大气压力)选择性地递送到样品盒200的所选气动端口。
在一些实施例中，气动模块500可以被配置成将不同量值的相对压差递送到样品盒200的不同气动端口。在一些实施例中，气动模块500可以被配置成在不同时间将不同量值的相对压差递送到样品盒200的所选气动端口。在一些实施例中，气动模块500可以被配置成仅将负压递送到样品盒200的气动端口。
在一些实施例中，气动模块500可以包括多组气动管线，每组气动管线被配置成同时将所选压力递送到所述多个样品盒200在盒槽120中的所有对应气动端口。例如，同时向所有初级气动端口213施加一定的负压。
在一些实施例中，样品盒200中的每个气动端口可以具有单个所选压力或压力范围，以便在所选时间递送到其，而不必改变压力。
气动模块500可以包括任何合适的阀系统，以用于在仪器工作流程的所选时间选择性地将所需压力递送到所需气动端口。例如，由控制模块101电子操作的电磁阀阵列，或者歧管阀系统，或者旋转阀系统。
参考图5A和5B，根据一些实施例，示出了气动模块500、热模块600、磁性模块700、混合模块800和运动模块900的部分。
气动连接器510示出在由气动支撑框架505支撑的盒槽120下方。支撑框架505连接到气动模块致动器905，其可以形成运动模块900的部分。气动模块致动器905可以包括电机或线性致动器，其被配置成升高和降低气动连接器510。气动连接器510可以处于降低定位，以用于将样品盒200装载到盒槽120中(或从所述盒槽中移除样品盒)。当样品盒200容纳在盒槽120内时，可以操作气动模块致动器905以升高气动支撑框架505和气动连接器510，使得气动连接器510接合样品盒200中的气动端口并且将气动模块500流体连接到样品盒200的通道。
在一些实施例中，运动模块900可以进一步包括竖直移动平台950，所述平台被配置成在壳体110内升高和降低仪器100的其它组件。平台950的移动可以由平台致动器955驱动，所述平台致动器可以包括线性致动器或导螺杆致动器，如图4B所示，例如，带有电机957和导螺杆959。
竖直移动平台950可以被配置成例如升高和降低热模块600和/或磁性模块700的组件，以及可能需要升高和降低的仪器的任何其它组件。在一些实施例中，气动支撑框架505和连接器510可以安装在类似的竖直移动平台950上。在一些实施例中，运动模块900可以包括多个竖直移动平台950，其被配置成独立地操作以独立地升高和降低不同的组件或组件组。例如，热模块和磁性模块可以安装在单个竖直移动平台上，其可以包括安装在其上的另外的竖直移动平台，以独立于磁性模块升高和降低热模块。
在一些实施例中，仪器100可以不包括竖直移动平台950。
热模块600可以包括一个或多个热控制装置610，其可以包括加热和/或冷却元件、热电装置、珀尔帖元件、电阻加热器、加热灯、热交换器和/或风扇。当在仪器工作流程之一期间(例如，用于培养)需要加热(或其它热控制)时，平台950可以被升高以使热控制装置610(例如，加热器)更靠近盒槽中的样品盒200，并且热控制装置610被启动。
在一些实施例中，热模块600可以包括耦接到加热元件的传导构件，以促进加热反应容器。例如，传导构件可以包括板或夹套，其可以限定被配置成部分围绕反应容器的互补表面。
热模块600可以包括冷却风扇，所述冷却风扇安置在加热元件和传导构件下方，并被配置成将环境空气向上引导到加热元件和导电构件周围，以在需要时冷却其。
盒可以在基座202中围绕初级反应容器210和/或次级反应容器220的底部限定开口，所述开口被配置成允许一个或多个传导构件和/或用于定位在反应容器210、220旁边的磁体通过。
在一些实施例中，热模块600可以固定在靠近盒槽120的位置，并与初级反应容器210和/或次级反应容器220对准，并且根据特定工作流程操作所需的热调节，简单地从加热切换到冷却或中性。
磁性模块700可以包括一个或多个磁体710，所述磁体被布置成控制磁珠在初级反应容器210和/或次级反应容器220中的移动。磁体710可以包括永磁体和/或电磁体，并且可以安装在竖直移动平台950上，以在磁珠保持静止时升高到靠近初级反应容器210和/或次级反应容器220，并且降低到更远离初级反应容器210和/或者次级反应容器220，以使磁体710对磁珠的影响较小。磁体710可以安置在初级反应容器210和/或次级反应容器220的任一侧上，以便固持珠粒远离排出出口，以避免进入到通道的排出流的阻塞或收缩。
在一些实施例中，例如，当磁体710包括电磁体时，磁体710可以固定在靠近盒槽120的位置中并且与初级反应容器210和/或次级反应容器220对准，并且根据特定工作流程操作所需的状态简单地接通或断开。
在一些实施例中，仪器可以不包括磁性模块700，并且初级反应容器和/或次级反应容器中的官能化珠粒可以通过物理屏障或限制，例如过滤器而处于输出通道之外。
混合模块800可以包括用于增强样品盒200中的流体混合的任何合适的装置。例如，混合模块800可以包括振荡器810。振荡器810可以包括被配置成通过电机旋转以在仪器100中引起振动的轨道振荡器，如偏心凸轮或偏置砝码。可替代地，可以使用其它常规的混合装置来促进样品盒200中的流体的混合。在一些实施例中，混合模块800包括被配置成同时振荡所有样品盒200的单个振荡器810。
轨道振荡器可以包含被配置成在不倾倒仪器的情况下使盒振荡的多个砝码和平衡砝码。可以为所需的应用选择合适的振动功率、频率和幅度。对于处理相对脆弱的分子(例如，核酸)，小于2000rpm的频率可能是合适的，例如大约1100rpm。
参考图6，根据一些实施例，示出了控制模块101的示意图。控制模块101包括被配置成控制由控制仪器100执行的操作的电子器件和软件，其可以包含试剂模块300、光学模块400、气动模块500、热模块600、磁性模块700、混合模块800和运动模块900的控制。
控制模块101还可以包括一个或多个传感器以监测模块的操作。例如，传感器可以包含定位传感器、加速度计、接近传感器、角度传感器(例如，轴角度或速度传感器)、霍尔传感器(Hall sensor)和压力传感器。
参考图7A至14K，根据一些实施例，示出了仪器1000。仪器1000可以包含参考图1至6描述的关于仪器100的任何特征，并且相同特征用相同的参考数字指示。
仪器1000可以被配置成收纳一个或多个样品盒200或1200(例如参见图12A和12B)，每个样品盒容纳用于处理的样品。仪器1000可以被配置成对样品执行一个或多个操作，如：化学处理步骤、加热、冷却、培养、混合、分析或测量、或核酸提取，如关于仪器100所述。
仪器1000可以包括如上所述的类似模块，其被配置成对样品执行操作。这些可以包含以下以控制由仪器100执行的操作：试剂模块300、光学模块400、气动模块500、热模块600、磁性模块700、混合模块800、运动模块900和/或控制模块101。如图1A所示，仪器1000可以具有电源102或连接到电源102以向各个模块供电。
参考图7A，仪器1000的各个模块可以由框架或底盘1010支撑。框架1010可以包含观看窗口1011，以允许观看仪器操作。在一些实施例中，仪器1000可以包括不透明的外部壳体，所述外部壳体在操作时覆盖大部分或全部仪器模块。以下附图展示了仪器1000的某些部分，为了清楚起见省略了其它部分(例如，框架1010)。
图7A和7B示出了根据一些实施例的试剂模块300、气动模块500、运动模块900和控制模块101的总体布置。光学模块400可以安装在试剂模块300下方的滑架上；在图7A和7B中隐藏，但在图7C至7F中可见。
仪器1000可以包括一个或多个芯单元1100，例如，图7A和7B中的仪器1000中示出了两个芯单元1100。每个芯单元1100被配置成与多个样品盒200、1200接合，例如一次接合4个盒。每个芯单元1100可以包括独立的热模块600、磁性模块700和/或混合模块800，而试剂模块300、气动模块500、运动模块900和/或控制模块101可以在芯单元1100之间共享，并且被配置成对每个芯单元1100中的盒200、1200执行操作。
在一些实施例中，每个芯单元1100可以包含模块300、400、500、600、700、800、900中的其它模块，所述模块可以独立于其它芯单元1100中的其它模块。在一些实施例中，模块300、400、500、600、700、800、900中的其它模块可以在多个芯单元1100之间共享。
图7C至7F进一步详细示出了根据一些实施例的试剂模块300、光学模块400和运动模块900的部分。
运动模块900包括跨由框架1010支撑的仪器1000延伸的轨道910，以及被配置成沿着轨道910移动的滑架920(图7E)。在一些实施例中，如所展示的，轨道910包括导轨，例如两个导轨912，并且滑架920包括对应滑块922，例如，两个对应滑块，其被配置成在支撑滑架920的同时接合导轨912并沿着所述导轨滑动。
例如，来自自动化公司(Automotion)组件的线性导轨-L1010.15.790和线性滑架L1010.C15是一种合适的导轨和滑架组合件。
运动模块900包括驱动电机926，所述驱动电机安装在滑架920上并且被配置成使导螺杆螺母928围绕导螺杆918旋转。导螺杆918可以基本上平行于轨道910固定到框架1010。导螺杆螺母928可以可旋转地安装在滑架920上，使得在导螺杆螺母928旋转时，其沿着导螺杆918前进并且沿着轨道910移动滑架920。
合适的导螺杆和导螺杆螺母组合件是导螺杆M18 x 24mm节距(例如，Igus-DST-LS-18X24-R-ES)和导螺杆螺母M18 x 24mm节距(例如，Igus-DST-JFRM-2835DS18X24)。例如，导螺杆螺母928可以经由滚柱轴承-ID30 OD42 x 7(例如，Simply Bearings公司S61806-2RS)安装到滑架，并且导螺杆螺母928的旋转可以经由来自HPC齿轮公司的带轮-具有凸台的带宽为10mm的T5 14齿(14T 5-15-14)和传送带T5/245 49齿-10mm宽(BT5/245/10)由来自东方电机公司(Oriental Motors)的步进电机-PKP266D14A2-NEMA 24+LC2B06E电缆驱动。
在一些实施例中，光学模块400安装到滑架920的下支架，并且被配置成定位在盒200、1200下方，以用于质量控制操作。
试剂模块300可以安装到滑架920的上表面，其中出口喷嘴定位于滑架下方，以用于将试剂分配到盒200、1200中，如下文进一步详细描述的。
在一些实施例中，电机926、试剂模块300和光学模块400均通过容纳在电缆链121中的电缆连接到控制模块101和电源102(图7C)，当控制模块101固定到框架1010时，这允许电机926、试剂模块300和光学模块400与滑架920一起沿着轨道910移动。
参考图8A至8J，根据一些实施例，进一步详细示出了试剂模块300。试剂模块300包括试剂盒1320、泵部分1360和分配部分1390。试剂模块300的示意图如图8A所示，其中每个部分的特写分别如图8B、8C和8D所示。图8E和8F示出了试剂盒1320的透视图；图8G和8H示出了试剂盒1320与泵部分1360之间的连接；图8I示出了泵部分1360的透视图；并且图8J示出了分配部分1390。
试剂盒1320可以包括可移除试剂储存器，其可以从仪器1000中移除以在试剂耗竭时被更换或重新填充。试剂盒1320可以被配置成收纳在试剂储存器支撑件1340中，所述试剂储存器支撑件与泵部分1360一起安装在滑架920上。
试剂盒1320可以包括多个试剂储器1322，所述试剂储器被配置成容纳要分配到样品盒200、1200中用于处理的各种试剂。根据给定过程所需的不同试剂的数量，可以提供任何合适数量的试剂储器1322。所示的试剂盒1320包含例如16个试剂储器1322。每个试剂储器1322可以包括用于给定应用的任何合适的体积。试剂储器1322中的不同试剂储器可以具有不同的体积容量，以考虑在仪器过程中以不同速率消耗的不同试剂。
试剂储器1322可以包括在试剂盒1320内的任何适当布置中的任何适当形式。图8F中所示的试剂盒1320包含柔性袋试剂储器1322，所述柔性袋试剂储器被布置成悬挂在安置在试剂盒1320顶部附近的支撑框架1324上。支撑框架1324限定多个钩，所述多个钩被配置成接合试剂储器1322中的每一个的顶部部分，使得其悬挂在试剂盒1320的内部体积内。
试剂盒1320可以是基本上矩形(尽管可以限定其它形状)，并且包括端壁1326，并且在一些实施例中，包括外壳1328(图8E)，以覆盖试剂盒1320的顶部和侧面。
试剂盒1320可以包括盒连接块1330或歧管，其被配置成将试剂储器1322流体连接到泵部分1360。盒连接块1330限定平坦表面1331，所述平坦表面限定与试剂储器1322中的每一个相对应的多个连接端口1332。试剂储器1322可以通过通道或管1334流体连接到连接端口1332。(注意：为了清晰起见，图8F中省略了管1334的部分)
盒连接块1330可以限定被配置成收纳对应定位销1357、1359的定位槽1337或定位凹部1339，以促进连接到泵部分1360。
参考图8E和图8G，试剂储存器支撑件1340可以包括被配置成支撑试剂盒1320的支撑导轨1342。试剂储存器支撑件1340可以包括被配置成围绕试剂盒1320的部分的壳体1344。试剂盒1320可以滑入到导轨1342上的壳体1344中，以将试剂盒1320安装在试剂储存器支撑件1340中。
试剂储存器支撑件1340进一步包括弹簧加载的保持夹1346，所述弹簧加载的保持夹被偏置到保持定位使得在试剂盒1320安装在试剂储存器支撑件1340中时，夹子1346被试剂盒1320的部分按下，并且然后一旦试剂盒1340被完全安装就返回到保持定位，以限制移除试剂盒1320。保持夹1346还可以用侧凸片手动按下，以允许移除试剂盒1320。可替代地，可以使用自动或电子启动的保持机构来将试剂盒1320固持在适当位置。
试剂储存器支撑件1340可以进一步包括耦接到控制模块101的传感器1348，例如光学传感器，以指示在保持夹1346接合的情况下，试剂盒1320何时被适当地安装在试剂储存器支撑件1340中。
泵部分1360包括被配置成与盒连接块1330连接以将试剂盒1320与泵部分1360流体连接的泵连接器块1350或歧管。
泵连接器块1350限定平坦表面1331，所述平坦表面限定与盒连接块1330的连接端口1332相对应的多个连接端口1352，如图8H所示。
试剂模块300包括连接器夹紧机构1354。连接器夹紧机构1354可以安装在试剂储存器支撑件1340上，并且可以被配置成将泵连接器块1350和盒连接器块1330夹紧，以及与连接端口1332、1352对准，以流体连接每对对应连接端口1332、1352。连接器块1330、1350之一或两者可以包括被配置成围绕每对对应连接端口1332、1352之间的连接进行密封的垫圈1333。例如，垫圈1333可以包括o形环，所述o形环设置在盒连接器块1330的连接端口1332中的每一个周围的垫圈底座中，如图8F所示。
夹紧机构1354可以包括固定块1355和可旋转地联接到固定块1355的机械连杆1356。机械连杆1356还可以包括用于操作夹紧机构1354的手柄。可替代地，夹紧机构可以用致动器，例如电机进行电子控制，所述致动器可以自动操作或经由用户接口操作，以在试剂盒1320被安装时将试剂盒1320流体连接到泵部分1360。
在一些实施例中，夹紧机构1354可以进一步包括延伸远离固定块1355并通过泵连接器块1350中的孔的两个凸出部1357，使得泵连接器块1350可以沿着凸出部1357滑动。机械连杆1356可以可滑动地联接到从泵连接器块1350的任一侧延伸的侧销1353，使得在机械连杆1356相对于固定块1355旋转时，泵连接器块1350沿着凸出部1357上下滑动。
图8G示出了夹紧机构1354和处于升高或断开连接配置的泵连接块1350，并且8H示出了夹紧机构1354和处于降低配置的用于连接到盒连接块1330的泵连接块1350，当比较两者时，可以看到这种移动。
夹紧机构1354的凸出部1357还可以用作定位销，当试剂盒1320安装在试剂储存器支撑件1340中时，所述定位销收纳在盒连接器块1330中的定位槽1337中。凸出部1357中的每一个的头部1358的直径可以比定位槽1337的部分的直径相对宽，使得当操作夹紧机构1354以将连接器块1330、1350夹紧在一起时，盒连接器块1330被夹持在凸出部头部1358与泵连接器块1350之间。
泵连接器块1350可以进一步包括一个或多个被配置成竖直地收纳在盒连接器块1330的表面1331中的对应定位凹部1339中的表面定位销1359，以帮助对准对应对连接端口1332、1352。
泵连接器块1350限定多个管出口1362，以将连接端口1352流体连接到泵部分1360的对应管1364。
参考图8C和8I，泵部分1360包括具有一个或多个泵1366和一个或多个阀1368的系统，所述系统被配置成允许从试剂盒1320分配所选试剂。泵和阀的任何合适的布置都可以用于给定的应用。在所展示的实施例中，管1364经由两个12通阀1368和泵1366将泵连接器块1350的连接端口1352连接到两个分配管1394(任选地，3个或更多个分配管)。
例如，泵1366和阀1368可以包括具有帝肯12通陶瓷阀(12+1/4-28CM 30038192或30077366)和帝肯滚珠端注射器(1.0ml 20728662)的两个帝肯Centris泵(CG CM30063057或30039102)。第一注射器泵1368a被配置成仅作为阀操作，而第二注射器泵1368b被配置成作为组合的阀和泵操作。注射器泵1366包括注射器1371和线性致动器1372，所述注射器泵连接到控制模块101并且被配置成移动注射器1371的柱塞以将精确体积的试剂抽吸到注射器中，并且然后再次将其泵出以将试剂分配到样品盒200、1200中。控制模块101还被配置成操作阀1368以连接阀端口中的任两个。
如图8C所示，连接管1364中的九个(P-10至P-18)将来自泵连接块1350的连接端口1352连接到第一阀1368a，并且剩余七个连接管1364(P-19至P-25)将来自泵连接器块1350的连接端口1352连接到第二阀1368b，其中另外的连接管P-4将第一阀1368a连接到第二阀1368b。两个分配管1394(P-1、P-2和任选地P-3)将第二阀1368b连接到分配部分1390中的分配喷嘴1392。
这种布置允许通过操作阀1368来选择对应连接管1364来选择试剂储器1322中的任何试剂，所述对应连接管经由对应试剂盒管1334和对应连接端口1332、1352连接到试剂储器1322。然后可以根据来自控制模块101的操作指令操作注射器泵1366以将精确体积的试剂抽吸到注射器中。然后可以调节第二阀1368b以将泵1366连接到分配喷嘴1392中的所选一个，并且可以操作泵1366以通过所选分配喷嘴1392分配试剂。
图8D和8J示出了分配喷嘴1392。喷嘴1392可以包括Preci尖端喷嘴(IDMSPREC30-PB-EN)，例如，经由1/4”-28直通接头(straight adaptor)和1/4”-28鲁尔配件(Luerfitting)连接到分配管1394。
喷嘴1392可以通过喷嘴夹具1396连接到滑架920，并定位在试剂储存器支撑件1340下方(或侧面)，使得滑架920可以移动以将喷嘴1392定位在样品盒200、1200的试剂容器230之上以用于试剂分配。
在所展示的实施例中，喷嘴1392中的一个可以被配置成将试剂分配到试剂容器230中，并且另一个喷嘴1392可以被配置成将缓冲溶液分配到QC缓冲容器265和三个QC参考缓冲容器275中。
分配部分1390可以进一步包括与喷嘴1392中的每一个相关联的流体传感器1391。流体传感器1391可以连接到控制模块101，并且被配置成指示流体(或气泡)何时存在于邻近喷嘴1392的分配管1394中。这可以可用作向控制模块101指示特定试剂的分配已经开始或已经完成的信号。流体传感器1391可以包括光学传感器，所述光学传感器具有安置在管1394的一侧上的光源和安置在管1394的相对侧上的光检测器，使得管1394中流体的存在降低了由光检测器检测到的光的强度。例如，用于此目的的一种合适的光学传感器是奥普士技术(Optek Technology)光学传感器液体0.125”(3.18mm)光电晶体管模块(OPB350W125Z)。
所展示的实施例包含两个喷嘴1392，其中为需要其的应用提供了任选的第三喷嘴1392。在其它实施例中，可能仅需要一个分配喷嘴1392，或者根据应用可以包含另外的喷嘴1392，如3个、4个、5个、6个或更多个喷嘴。在一些实施例中，不同的分配喷嘴可以用于将不同试剂分配到盒200、1200的单个试剂容器中，或者不同的分配喷嘴1392可以被布置成将试剂分配到样品盒上的多个不同容器中。
试剂储器1322和连接管1334、1364、1394可以由任何适于要使用的试剂的材料形成，例如聚四氟乙烯(PTFE)或硅酮，或其它适用的聚合物。在一些实施例中，系统中的不同试剂可能需要不同的材料和/或管大小。例如，一些试剂可能需要特定的非反应性材料，或者可能具有特定的粘度，所述粘度需要特定的内径以避免留下残留物或减少流动阻力。
所展示的实施例的材料和管尺寸示出于下表中，仅用于示例性目的。
参考图8J，仪器1000可以进一步包括试剂废物接收器1397。例如，废物接收器1397可以包括固定到仪器框架1010并且定位在分配喷嘴1392的静止定位下方(用于当没有发生分配操作时)的滴盘，以捕捉来自分配喷嘴1392的任何滴液。
废物接收器1397可以进一步包括沟槽1398，所述沟槽被配置成捕捉来自分配喷嘴1392的滴液并将试剂引导到滴盘中的瓶或其它容器1399中，所述瓶或容器可以由用户周期性地移除以丢弃废物试剂。例如，如果要避免后续试剂的污染，这对于用缓冲溶液从分配管1394和喷嘴1392冲洗试剂也可能有用。
参考图9A至9L，进一步详细示出了气动模块500。气动模块500包括一个或多个压缩机或真空泵，以及气动管线(或管)和阀的网络，所述网络被配置成将所述一个或多个压缩机连接到样品盒200、1200以调节样品盒200、1200的不同通道和容器中的压力以控制其中的流体流动。
不同的实施例可能需要不同数量的管，这取决于仪器1000被配置成容纳的盒200、1200的数量，以及盒200和1200的布局和需要压力控制的气动端口的数量。
所展示的仪器1000的实施例包含两个芯单元1100，每个芯单元被配置成收纳四个样品盒1200，并且每个样品盒1200限定10个气动端口，所述气动端口被配置成连接到气动模块500以控制盒1200内的流体移动。(参见图12A和10B)
这对应于80个气动管线或管，对于每个盒1200，所述管线或管可以分为8组，每组10个，如图9I至9L示意性所示。再次，为了清楚起见，透视图省略了一些管。
在一些实施例中，如果在任一时间仅需要一个压差，则所有的气动管线都可以连接到单个压缩机。例如，在驱动压力可以足够高以克服阀的开启压力的一些情况下，可以使用被动阀。对于核酸或其它蛋白质或生物材料的处理，可能需要避免盒1200内的流体流动中的高剪切率，因此压差可能相对较低。在这种应用和其它一些应用中，可能需要包含主动阀，从而不需要相对高的开启压力，在这种情况下可以使用压力致动阀。
在所展示的被配置成对所展示的样品盒1200执行操作的仪器1000的实施例中，需要两个不同的压力水平来承受在两个压力竞争作用的情况下用于使流体移动通过盒1200中的通道的驱动压力不会破坏对盒1200中压力致动阀的控制。因此，气动管线通过两个歧管和多个阀连接到两个压缩机，如图9I至9L所示。
在一些实施例中，压缩机、阀和气动管线被布置在两个芯单元1100后面，如图9A和9B所示。气动模块500包括第一压缩机511和第二压缩机512。压缩机511、512还可以被称为真空泵或压力泵，其被配置成从气动管线抽吸空气以选择性地降低盒1200的特定通道或容器中的压力。
压缩机512、512可以被配置成根据应用产生任何合适的所选压差，包含适于特定应用的量值的正压(高于大气压或环境压力)或负压(低于大气压或环境压力)。
例如，第一压缩机511可以被配置成提供在180mBar至500mBar、190mBar至350mBar的范围内或为约200mBar的相对高的量值负压，并且第二压缩机512可以被配置成提供在50mBar至200mBar、80mBar至150mBar、100mBar至120mBar的范围内或为约120mBar的相对低的量值负压。例如，两个压力水平之间的差可以在20mBar至200mBar、50mBar至100mBar的范围内，是至少20mBar、至少50mBar或至少100mBar。可以使用任何合适的压缩机511、512，例如来自Garner Denver Thomas GMBH的隔膜泵(4.3l/分钟-600mb)-(1410-VD-0-D-24V-BLDC-4600-15-EEE-PAA部件编号14100217)。如果需要，压力递送更高或更低的其它泵可以用于其它应用。在一些实施例中，压力模块500可以包括一个或多个可变压力压缩机，所述一个或多个可变压力压缩机被配置成在处理期间选择性地抽吸不同的操作压力以用于不同的操作。在一些实施例中，压缩机可以被配置成在不同时间在负压与正压之间交替。例如，可以提供正压以闭合盒中的阀，或者使所述阀抵抗通道压力梯度维持在闭合定位，所述通道压力梯度可能以其它方式导致泄漏通过阀。
例如通过气动管线或管515，第一压缩机511连接到第一歧管521，并且第二压缩机512连接到第二歧管522，如图9I、9J、9K所示。歧管521、522示出于图9C中的透视图和图9D中的部分横截面中。为清晰起见，图9C至9H中省略了气动管线515。
歧管521、522限定多个带倒钩的被配置成连接到气动管线515(例如，硅酮管)的连接器530，以流体连接气动模块500的各个组件，如图9I至9L所示。
第一歧管521包含两个压缩机连接器531以经由气动管线515连接到第一压缩机511。连接器531分别各自与控制阀V11和V12流体连通，所述控制阀控制由压缩机511递送到第一歧管521的其余部分的压力-正压或负压，这取决于阀V11、V12，并允许通过对应排气口532选择性地排气，以使歧管521中的压力均衡并使其返回到环境压力。
阀V11和V12还被配置成选择性地允许第一压缩机511与第一组阀V1、V2、V3、V4、V5之间的流体连通，所述阀被配置成选择性地允许与样品盒1200中的对应气动端口流体连通，以产生压差以驱动盒1200中的流动或通过打开或闭合盒1200中的阀来控制流动。
第一歧管521还可以限定传感器连接器535，所述传感器连接器与第一组阀V1、V2、V3、V4、V5以及控制阀V11和V12中的所有阀流体连通，并且被配置成连接到被配置成测量第一歧管521中的压力的第一压力传感器551。
第二歧管522包含一个压缩机连接器536以经由气动管线515连接到第二压缩机512。连接器536与第二组阀V6、V7、V8、V9、V10流体连通，所述阀被配置成选择性地允许与样品盒1200中的对应气动端口流体连通，以产生压差以驱动盒1200中的流动或通过打开或闭合盒1200中的阀来控制流动。
第二歧管522还可以限定传感器连接器538，所述传感器连接器与第二组阀V6、V7、V8、V9、V10中的所有阀流体连通，并且被配置成连接到被配置成测量第二歧管522中的压力的第二压力传感器552。第二歧管522以及第二压缩机512的阀也被配置成选择性地通过排气口537排气或释放压力。在一些实施例中，排气口537中的一些可以用塞子闭合，例如，排气口537对应于阀V6和V7，如图9K所示。在一些实施例中，第二歧管522可以与具有两个另外的阀的第一歧管521类似地设置，以选择来自压缩机的正压或负压(根据第一歧管521上的V11和V12)。
任何合适的气动阀可以用于阀V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10、V11、V12，例如Genvi电磁阀组合件(利氏产品有限公司(LEE PRODUCTS LIMITED)-LFKX0503050A)。
可以使用任何合适的压力传感器，包含例如霍尼韦尔压阻式压力传感器(Honeywell Piezoresistive Pressure Sensor)(SSCDANN015PD2A5)。
第一歧管521和第二歧管522中的每一个可以各自包含多个连接器530，所述多个连接器与每个阀V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10流体连通以流体连接到多个盒1200中的对应气动端口。例如，图9I、9J和9K示出了8个盒1200的连接。图9C所展示的第一歧管521和第二歧管522包含用于每个阀的16个连接器530，以提供与16个盒1200的连接。如果不需要的话，连接器530中的一些可以被阻断。
连接器530被布置成与每个阀相对应的成对行：
行501a和501b的连接器530与阀V1流体连通；
行502a和502b的连接器530与阀V2流体连通；
行503a和503b的连接器530与阀V3流体连通；
行504a和504b的连接器530与阀V4流体连通；
行505a和505b的连接器530与阀V5流体连通；
行506a和506b的连接器530与阀V6流体连通；
行507a和507b的连接器530与阀V7流体连通；
行508a和508b的连接器530与阀V8流体连通；
行509a和509b的连接器530与阀V9流体连通；
行510a和510b的连接器530与阀V10流体连通。
每对行通过第一歧管511或第二歧管522内的子歧管连接到对应阀。例如，图9D示出了展示与行501a和501b的连接器530以及阀V1流体连通的第一子歧管541以及与行502a和502b的连接器530以及阀V2流体连通的第二子歧管的部分的部分横截面。
多个气动管线515延伸远离第一歧管511和第二歧管512到达连接器530到达盒1200。如所提及的，示出了与8个盒1200相对应的80个连接管线515，但是根据盒的数量和每个盒的气动端口的数量，可以提供任何合适的数量。
80个气动管线515被布置成10个一束，其中每束包含用于盒1200的与阀V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10中的每一个相对应的气动端口中的每一个的一个气动管线515。在一些实施例中，气动管线515可以将歧管511、512直接连接到芯单元1100。在其它实施例中，气动模块500可以包括被配置成选择性地阻断气动管线515中的一些气动管线的中间截止阀560。与对应盒1200相关联的每束气动管线515可以根据操作要求选择性地打开或闭合，例如，如果盒槽120中的一个或多个未在使用而其它盒槽在使用，或者如果需要对一个或多个特定盒1200而非其它盒执行操作。
所展示的实施例包含被配置成选择性地阻断与对应盒1200相关联的每束10个管的夹管阀或管夹560。其中一个夹管阀560示出于图9E至9H中。
夹管阀560包括基板561和盖板564，其中散热片562远离基板561凸出以在相邻散热片562之间限定通道563，所述盖板至少部分地覆盖通道563。通道563被配置成收纳气动管线管515。图9E至9H中省略了管515，但可以在图9B中的通道563中看到。
夹管阀560进一步包括夹管棒565，所述夹管棒跨通道563延伸并且被配置成朝向和远离基板561移动以压缩容纳在通道563中的管515以阻断所述管。盖板564和散热片562包含用于收纳夹管棒565的开放部分。
可以提供任何合适的机构来相对于基板561移动夹管棒565。在所展示的实施例中，夹管阀560包括经由位于杠杆566一端的轮轴567可旋转地联接到基板561的杠杆566。杠杆566的另一端联接到线性致动器569的轴568，所述线性致动器被配置成升高和降低杠杆566，由此升高和降低夹管棒565以选择性地压缩和阻断管515。通过比较图9E和9F(示出了打开配置)和图9G和9H(示出了闭合配置)可以看出这种移动。
任何合适的致动器可以用于操作夹管阀560，例如RS PRO线性螺线管，24V，40x24x29mm，外螺纹(177-0117)。
替代上述机构的另一个替代方案是例如电机驱动的凸轮，以在具有机械优点的管515上提供夹紧力。
压缩机511、512和阀560、V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10可以电连接到气动模块控制器150并由其操作，所述气动模块控制器形成控制模块101的部分。压力传感器551、552还可以连接到气动模块控制器150，以指示压力的变化。例如，压力的突然变化可以指示液体已经被完全吸取通过盒1200中的通道，或者可以确认阀打开或闭合。例如，来自压力传感器551、552的某些信号可以用于触发仪器过程中的某些操作。
气动管线515然后从夹管阀560继续到芯单元1100中的气动端口。在所展示的实施例中，管515经由直接连接隔板570与连接到芯单元1100的对应管515连接，这允许芯单元1100单独组装，并且然后安装在仪器1000中并连接到气动模块500。仪器框架1010还包含用于将管515固持在适当位置的支架1015。
参考图10A和10B，更详细地示出了芯单元1100中的一个，展示了根据一些实施例的气动管线515与芯单元1100的连接。芯单元1100限定每个都被配置成收纳盒1200的盒槽或插槽120。每个盒插槽120具有被配置成接合盒1200并将所述盒连接到气动模块500的相关气动接口板1500。
气动板1500限定经由气动管线515与对应阀V1、V2、V3、V4、V5、V6、V7、V8、V9、V10流体连通的气动板端口1501、1502、1503、1504、1505、1506、1507、1508、1509、1510。气动板端口进而被配置成与盒1200中的对应盒气动端口1201、1202、1203、1204、1205、1206、1207、1208、1209、1210连接。通过比较图9L、10B和12A(第35页和第37页)，可以理解样品盒1200下侧上的对应气动板端口与盒气动端口之间的布置和连接：
盒端口1201被配置成连接到气动板端口1501和阀V1；
盒端口1202被配置成连接到气动板端口1502和阀V2；
盒端口1203被配置成连接到气动板端口1503和阀V3；
盒端口1204被配置成连接到气动板端口1504和阀V4；
盒端口1205被配置成连接到气动板端口1505和阀V5；
盒端口1206被配置成连接到气动板端口1506和阀V6；
盒端口1207被配置成连接到气动板端口1507和阀V7；
盒端口1208被配置成连接到气动板端口1508和阀V8；
盒端口1209被配置成连接到气动板端口1509和阀V9；
盒端口1210被配置成连接到气动板端口1510和阀V10。
插槽120包括限定凹槽的平行导轨1120，所述凹槽被配置成当插入在插槽120中时可滑动地容纳盒基座202的边缘。导轨1120可以包含凹部1122，所述凹部被配置成收纳与盒基座202一体地形成的弹性夹1222。导轨1120被固定到芯单元框架1110。
在一些实施例中，仪器1000可以包括传感器或开关，所述传感器或开关与插槽120中的每一个相关联并且被配置成指示样品盒1200何时被正确地安装在插槽120中。
在一些实施例中，气动接口板1500定位于插槽120下方，并通过弹簧偏置到接合定位。芯单元1100可以包括芯滑架1190，所述芯滑架被配置成使由电机1192操作的一对导螺杆1191上下移动，所述电机形成运动模块900的一部分。芯滑架1190可以在图10C中看到，所述图省略了芯单元1100的组件中的一些，以更好地可视化内部组件。合适的电机1192包含例如来自NANOTEC的STEPPER MOTOR-NEMA 17(ST4118M1206-B)。
在一些实施例中，气动板1500连接到回缩杆1520，所述回缩杆穿过芯滑架1190，使得所述芯滑架可以在回缩杆1520上上下滑动，并且回缩杆1520的下端包括定位在芯滑架1190下方的止动件1522。当芯滑架1190相对于与止动件1522的过度接合而下降时，回缩杆1520和气动接口板1500与芯滑架1190一起相对于芯单元框架1110而下降。
接口板1500的回缩允许盒1200插入到插槽120中。可以操作运动模块900以升高芯滑架1190，从而允许弹簧升高接口板1500并将其推进抵靠盒1200的基座202，从而将其夹紧在接口板1500与导轨1120之间。气动接口板1500可以包括围绕气动板端口1501、1502、1503、1504、1505、1506、1507、1508、1509、1510中的每一个的垫圈或密封部分1530，其被配置成在气动板1500与盒1200之间被压缩和变形，以提供围绕对应气动端口1501、1201之间的连接的密封。垫圈1530可以由任何合适的弹性体材料形成，例如橡胶、硅酮或其它聚合物。
磁性模块700可以包括永磁体710，所述永磁体安装在滑架1190上并与所述滑架一起移动，并且被配置成当升高到邻近反应容器210、220的定位时接合每个盒1200的初级反应容器210和次级反应容器220。
热模块600包括与每个盒插槽120相对应的单独的热子组合件660。参考图10D和10E，每个热子组合件660包括细长的加热元件661，所述加热元件在一端处连接到暖气片662，并且在另一端处连接到冷却风扇663。例如，Thorlabs盒加热器(HT15W)。
在一些实施例中，热子组合件660各自安装到滑架1190，并被配置成与滑架1190一起移动。为了允许在不接合磁性模块700的情况下加热初级反应容器210，每个热子组合件660可以经由装有弹簧的连接杆668安装到滑架1190，所述热子组合件可滑动地安装到滑架1190，并通过压缩弹簧669偏置到延伸定位，如图10E所示。
当芯滑架1190相对于芯单元框架1110升高以使延伸的热子组合件660与盒1200接合时，磁体710不妨碍向下定位，如图10F所示。当芯滑架1190进一步升高以使磁体710与反应容器210、220接合时，热子组合件660被压缩到更靠近磁体710的回缩状态，如图10G所示，以允许同时进行加热和磁性接合。
在一些实施例中，暖气片662和磁体710限定狭缝，如图10C和10D所示，以允许其延伸穿过盒1200的基座中的孔口1230，如图12A所示，从而允许暖气片662、磁体710与反应容器210、220之间更接近。
根据一些实施例，与初级反应容器210相关联的磁体710进一步详细示出于图10M和10N中。磁体710可以包括磁体固持器710，所述磁体固持器被配置成支撑以各种角度布置的多个磁体717以将每个磁体717的轴线指向初级反应容器210。例如，磁体717可以被布置成使得每个磁体717的北极指向初级反应容器210。磁体固持器715中磁体717的角度如图10N中的横截面所展示。在一些实施例中，磁体717可以堆叠地布置在磁体固持器715中。例如，四次堆叠的两个磁体717。磁体717可以包括例如圆柱形钕磁体，其直径可以为3mm并且长度为4mm。磁体固持器715可以由例如ASLS或任何其它合适的材料形成。磁体717可以粘合地粘结或以其它方式固定在磁体固持器715中。
参考图10H至10L，根据一些实施例，示出了混合模块800。混合模块800包括定位在每个芯单元1100的基座中的轨道振荡器810。
轨道振荡器810可以包括上安装板812、基座813和下壳体814，如图10A所示。上部安装件812可以支撑固定到安装板812的芯单元框架1110。
安装板812、芯框架1110和附接的组件(包含芯滑架1190、电机1192、热模块600、磁性模块700、气动板1500和容纳在插槽120中的样品盒1200)一起限定了芯质量m1，如图10H所示。
轨道振荡器810包括电机801，所述电机被配置成旋转轴804和偏心轴延伸部806，如下文所描述的，所述轨道振荡器被配置成以轨道运动移动上安装板812和附接的组件，包含盒1200和反应容器210、220，由此混合初级反应容器210或次级反应容器220中的液体试剂和样品，这取决于过程步骤。
上板812的轨道运动会导致严重的至少在一定程度上通过平衡砝码来平衡的不平衡力，如下文所描述的。
图10H是展示芯单元1100和轨道振荡器810的简化视图的力图。轨道振荡器810包括联接到轴804的第一平衡砝码802和第二平衡砝码803。第一平衡砝码802和第二平衡砝码803中的每一个的质心偏离轴804的中心旋转轴线805。
电机801和轴804被定位成使得质心m1与轴线805径向偏移第一半径r1。第一平衡砝码802的质心m2与轴线805径向偏移第二半径r2，并且与芯质量m1轴向偏移第一距离d12。第二平衡砝码803的质心m3与轴线805径向偏移第三半径r3，并且与质心m2轴向偏移第二距离d23。
当电机804以给定角速度ω运行以旋转平衡砝码802、803时，离心力F1、F2、F3作用在质量m1、m2、m3中的每一个上(其中Fn＝mnrnω)，如图10H所示。
仅考虑质量m1、m2、m3，离心力的静态平衡给出：m1r1+m3r3＝m2r2。
并且零矩的动态平衡给出：m1r1 d12＝m3r3d23。
使用这些等式，对于给定的芯质量m1，轨道振荡器可以被设计成具有平衡砝码和偏移距离，以平衡等式，从而避免操作期间的不稳定振动。
例如，对于所展示的实施例，轨道半径r1是1.6mm，以2000rpm(ω)运行，m1＝4200g，r1＝1.6mm，d12＝94mm，m2＝582g，r2＝27.3mm，m3＝484g，r3＝19mm。任何其它合适的参数可以根据上文列出的等式来选择。然而，对平衡砝码802、803进行精确地平衡并不是必须的。
实际上，可能存在可能导致不期望的振动的小的不平衡。因此，轨道振荡器810可以包括轴承特征以提供恢复力。例如，轴承滚珠807可以定位于上安装板812正下方以在动态不平衡(导致芯质量m1在远离轴线805的方向上旋转)的情况下向安装板812提供恢复力FR，并且滚珠轴承件808、809可以被配置成在静态不平衡(在轴804上在远离轴线805的方向上产生力矩)的情况下支撑轴804并向轴804提供恢复力FR。
参考图10I至10K，根据一些实施例，轨道振荡器810被进一步详细地示出。图10I中省略了上安装板812和下壳体814，以便更好地可视化振荡器810的内部组件。
下壳体814可以通过多个，如四个防振安装件或减震器815连接到基座813，以使传递到基座813的振动减幅。例如，减震器815可以包括来自RS的直径为19mm(255-3118)的圆形M6防振安装件53364145。
电机801包括定子801a和转子801b，所述定子机械地紧固到下壳体814，所述转子连接到轴804并且被配置成与轴804一起绕轴线805旋转。例如，一种合适的电机是来自NANOTEC(DFA90S024027-A)的无刷DC电机(BRUSHLESSDC MOTOR)(外部转子(EXTERNALROTOR))。
第一平衡砝码802可以定位于电机801上方，并且通过第一夹具832连接到轴805，所述第一夹具本身形成第一平衡砝码802的部分。第二平衡砝码803可以定位于电机801下方，并且通过第二夹具833连接到转子801b，所述第二夹具本身形成第二平衡砝码803的部分。
第一滚珠轴承件808可以定位于电机801与第一夹具832之间的轴805上。第一滚珠轴承件808可以容纳在下壳体814中并由所述下壳体支撑，从而允许轴805在壳体814内旋转。
第二滚珠轴承件809可以定位在第一夹具832与上安装板812之间的轴延伸部806(连接到轴805)上。第二滚珠轴承件809可以容纳在安装板812中并由所述安装板支撑，从而允许轴延伸部806和轴805在安装板812内旋转。
轴延伸部806可以是同心的(或偏心的)，使得轴延伸部806的外部圆柱形表面的中心轴线与轴延伸部806(其与轴805同心地连接并且以轴线805为中心)的内部圆柱形表面的中心轴线径向偏移。轴延伸部806的径向偏移可以例如在0.5mm至5mm、0.7mm至3mm、1mm至2mm的范围内、为约1mm或约1.6mm。在其它实施例中，轴延伸部806可以包括用于给定应用的任何合适的径向偏移。在www.qinstruments.com/knowledge/中讨论了用于特定混合要求的合适的轨道运动特性。
上安装板812可以例如经由连接杆820和系板822联接到下壳体814。下壳体814可以机械地紧固到系板822，所述系板围绕电机801但可以不接触电机801。连接杆820可以包括多个连接杆820，如三个连接杆820，其可以围绕轴线805等距离地(和/或等方位地)间隔开。
连接杆820可以通过球形轴承件823联接到系板822和上安装板812，例如来自Igus的EGLM-05。球形轴承件823允许连接杆820支撑上安装板812，同时允许其在水平面中的小轨道中移动。
在机械连接中可能存在一些柔性，从而允许上安装板812的小的平面外移动。为了缓解这种情况，轨道振荡器810可以包括多个轴承滚珠807(例如，3个、4个或更多个)，所述轴承滚珠围绕电机801和平衡砝码802、803定位。例如，轴承滚珠807可以包括围绕轴线805等距离地(和/或等方位地)间隔开的三个轴承滚珠807。每个轴承滚珠807可以在连接杆820中的两个之间等距地间隔开。
如图10J所示，每个轴承滚珠807可以容纳在由下壳体814限定的空腔817中，并可以夹置在联接到上安装板812的上轴承盘837与联接到下壳体814的下轴承盘838之间。合适的轴承滚珠包含直径为25mm的Delrin(乙缩醛)塑料滚珠。
轨道振荡器810可以包括止动机构880，例如，如图10K和10L所示。第一平衡砝码夹具832可以包括外部环形环834，所述外环形环限定凹口835，所述凹口被配置成收纳止动机构880的锁定构件885。止动机构880可以联接到下壳体814，并且被配置成将锁定构件885移动到凹口835中以停止平衡砝码802、803的旋转，或者从凹口835向外移动以允许平衡砝码802、803的旋转。例如，锁定构件885可以相对于轴线805基本上径向地布置，并且被配置成移入和移出凹口835。
止动机构880可以包括弹簧888和致动器889，所述弹簧将锁定构件885偏置到非锁定定位，所述致动器将锁定构件885选择性地移动到凹口835中的锁定定位中。例如，致动器889可以包括线性螺线管致动器。
环834可以限定邻近凹口835的引入部分836，从而允许锁定构件885在与凹口835对准之前开始径向向内移动(一旦锁定机构880被启动)。引入部分836的径向范围可以比环834的其余部分的径向范围更小，如在凹口835的另一侧上所示。
芯单元1100还可以包括电路板890，所述电路板固定到基座813并且连接到控制模块101以控制轨道振荡器电机804和芯滑架电机1192的操作，这两个电机可以例如经由柔性电缆连接到电路板890，以允许轨道振荡器810、芯框架1110与基座813之间的相对移动。电缆未示出于透视图中，但电机连接端子894示出于图10J中，并且各种电连接示出于图14A至14K中。
参考图11，根据一些实施例，进一步详细地示出了光学模块400。如关于图4A和4B所描述的，光学模块400包括：源透镜412，用于聚焦来自源410的光；分束器414，用于将来自源410的光重定向朝向QC样品404；样品透镜402，用于将源光聚焦到QC样品404上并将从QC样品404透射的光重新聚焦；检测器透镜422，用于将从QC样品404透射的光聚焦到检测器420上；以及一个或多个滤光片430，其安置在检测器路径和/或源路径中以过滤特定频率的光。
这些组件安装在壳体450中，如图11的横截面所示，其中电路板451安装在壳体450的外部表面，以将源410和检测器420定位成与光学组件对准。在一些实施例中，可以交换源和检测器的定位。
在一些实施例中，光学模块400可以任选地包括第二光源411和对应透镜412、分束器414和滤光片430，如图11所示。第二光源411可以被配置成产生波长与第一源410的波长不同的光，其例如适于分析不同染料的浓度。第二光源411和分束器414可以被配置成用于例如与相同的检测器420或不同的检测器一起使用。
可以使用任何合适的光学组件，例如：
光源410可以是Inolux-6868高功率UV LED；
透镜402、412、422可以是来自爱特蒙特光学公司(Edmund Optics)的12.5mm直径x25mm EFL，UV-VIS涂覆的，近UV消色差透镜；
源过滤器430可以是Shemrock-BrightLine-FF01-433/530-13x 13；
分束器414可以是Shemrock-BrightLine-FF414-Di01-20 x 20；
检测器过滤器430可以是Shemrock-BrightLine-Hg01-365-13x 13；并且
检测器420可以是来自滨松(Hamamatsu)的光电二极管-S1223。
光学模块400被配置成分析目标位置401处的样品和参考流体，并且光学模块400沿着QC容器261和参考容器271下面的仪器1000移动，依次分析和测量来自每个容器的与样品的特定特性相对应的信号强度(例如，荧光强度)，如液体中特定组分的浓度，例如靶核酸(NA)。
样品的所关注特性(例如，浓度)的测量结果可以通过使用例如线性回归或二次回归或者适于测得信号与所关注的特性之间的关系的另一种技术，利用已知浓度，对参考容器的对应测量结果进行内插或外推来确定。未稀释的输出流体的浓度(或其它特性)然后可以确定。
参考图12B，根据一些实施例，进一步详细地示出了样品盒1200。盒1200包含与关于样品盒200所描述的特征类似的特征，并且相同的特征用相同的附图标记指示。
如关于盒插槽120所讨论的，盒1200可以包括弹性夹1222，所述弹性夹被配置成与插槽120的导轨1120中的凹部1122接合，以将盒1200定位在插槽120中的正确定位中，使得气动端口与气动接口板1500对准。夹1222可以与例如盒1200的基座202的边缘一体地形成。
盒1200包括气动通道板1250，所述气动通道板限定多个盒气动端口1201、1202、1203、1204、1205、1206、1207、1208、1209、1210，并且包含连接盒1200的各个部分并操作阀的气动通道。基座202限定流体通道以及一些气动通道。聚丙烯膜1290可以夹置在基座202与气动通道板1250之间，所述气动通道板将其它两层中的一些通道分开，和/或提供柔性膜以与其它层协作形成阀，如关于图2K所示和所描述的。
气动通道板1250限定与QC容器261对准的QC孔口1261和与QC参考容器271对准的多个，如三个QC参考孔口1271。聚丙烯膜1290形成QC容器261和参考容器271中的每一个的底部，并且可以提供透明观看窗口，允许光学模块通过QC孔口1261和QC参考孔口1271的光接近以分析QC容器261的内含物和参考容器271的内含物。
在一些实施例中，盒1200可以包括标记1295，例如条形码，以标识储存在其中的样品。盒1200可以设置有输出容器250，所述输出容器可以包括对应标记1296或条形码，其可以与标记1295相同或相关联。可替代地，盒1200可以包括一个或多个具有对应标记1296的剥离标签，所述剥离标签可以从盒1200移除并应用于合适的输出容器250，一旦样品已经被处理，输出流体将容纳在所述输出容器中。
标记1295、1296可以被扫描或以其它方式将数据输入到实验室信息系统或类似系统中，使得其与由仪器1000在处理样品时产生的数据相关联。
参考图13，控制模块101可以包括一个或多个处理器1300和存储器1302。处理器1300可以包含执行计算的集成电子电路，例如微处理器、图形处理单元。存储器1302可以包括用于存储可执行程序代码或数据的易失性和非易失性存储器两者。存储器1302包括程序代码，所述程序代码当由处理器1300执行时提供控制模块101的功能。
图13的框图展示了存储在存储器1302中的软件模块或组件中的一些，当由处理器1300执行时，所述软件模块或组件执行控制模块101的所描述功能。
如所示的，存储器1302可以包括气动组件1304，所述气动组件在由处理器1300执行时被配置成使得气动模块500执行所描述的功能。例如，气动组件1304可以被配置成与仪器的泵、阀和/或压力传感器协作或控制其。
存储器1302可以包括分配控制组件1306，所述分配控制组件在由处理器1300执行时被配置成使试剂模块300和/或光学模块400执行所描述的功能。例如，分配控制组件1306可以被配置成与试剂模块300和/或光学模块400协作或控制其。
存储器1302可以包括芯装置管理组件1308，所述芯装置管理组件在由处理器1300执行时被配置成与热模块600、磁性模块700、混合模块800和/或运动模块900协作或控制其。
存储器1302可以包括提取过程组件1310，所述提取过程组件在由处理器1300执行时被配置成使仪器100根据所描述的实施例运行。例如，提取过程组件1310可以与气动组件1304、分配控制组件1306和芯装置管理组件1308通信，以使每个相应组件执行操作，从而使仪器100根据所描述的实施例运行。在一些实施例中，提取过程组件1310可以包括用于执行工作流程程序列表中的工作流程程序的计算机代码。
图14A至14K展示了根据一些实施例的仪器1000的电气布局。
实例1
现在将描述仪器工作流程的实例，仅用于说明目的。在一些实施例中，例如，仪器100可以被配置成执行核酸提取工作流程。
在仪器工作流程开始之前，用户可以将流体样品，如生物学样本用移液管移液到样品盒200的初级反应容器210中。例如，从患者身上采集0.2mL至5mL的血液或骨髓。
然后，用户可以闭合初级反应容器210的盖211，然后记录或扫描样品盒200的序列号或其它标记，并记录对应患者详细信息，例如来自先前容纳样品的小瓶。例如，此信息可以记录在LIMS系统或实验室信息系统中。
然后，用户可以将盒200插入到仪器100中的盒槽120中的一个中。
然后，用户可以使用用户接口为仪器选择工作流程程序。然后，仪器工作流程可以开始，其中仪器功能由控制模块101在记录在计算机可读存储介质上的指令下控制。例如，下述核酸提取工作流程。
操作运动模块以使气动模块与样品盒上的气动端口接合，并夹紧盒以限制盒200从样品盒槽120中移除。
然后操作运动模块以将试剂模块移动到样品盒之上的定位，并且操作试剂模块以将蛋白酶K分配到试剂容器230中。例如，在50至100μg蛋白酶K/mL体积的样本范围内。
操作气动模块以将试剂与样本一起转移到初级反应容器210。
操作混合模块的轨道振荡器以促进试剂与初级反应容器中的样本的混合。
操作运动模块和热模块，以启动并升高加热器以加热初级反应容器，并在62℃下温育10分钟以消化血液中的蛋白质。然后可以降低和停用加热器。
然后操作运动模块和试剂模块以将赖氨酸缓冲液(例如，5M HCl胍，0.25％Tween-20)分配到试剂容器230中。
然后操作气动模块以将赖氨酸缓冲液转移到初级反应容器中。
然后操作运动模块和试剂模块以将功能化磁珠(例如，羧基COOH磁珠)分配到试剂容器中。
可以使用任何合适类型的官能化珠粒，包含：例如固相可逆固定化(SPRI)官能化珠粒、羧化珠粒或其它磁性官能化珠粒。
然后操作气动模块以将珠粒转移到初级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和热模块以加热初级反应容器，并将内含物在62℃下温育15分钟，以使血液裂解并将核酸(NA)与珠粒结合。
然后停用加热器，并操作冷却风扇以冷却初级反应容器210。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的包含裂解物的液体内含物转移到废物容器240中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将洗涤1缓冲液分配到试剂容器中(例如，3M HCl胍，30％乙醇)。
然后操作气动模块以将洗涤1溶液转移到初级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以接合磁体710并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将洗涤2缓冲液分配到试剂容器中(例如，20mMHCl甘氨酸(pH 3.0)80％乙醇)。
然后操作气动模块以将洗涤2溶液转移到初级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以接合磁体710并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将洗涤3缓冲液分配到试剂容器中(例如，20mMHCl甘氨酸(pH 3.0)+0.1％Tween 20)。
然后操作气动模块以将洗涤3溶液转移到初级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将洗涤4缓冲液分配到试剂容器中(例如，20mMHCl甘氨酸(pH 3.0)+0.1％Tween 20)。
然后操作气动模块以将洗涤4溶液转移到初级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将洗脱缓冲液分配到试剂容器中(例如，1xTE，pH8.0)。
然后操作气动模块以将洗脱缓冲液转移到初级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进初级反应容器的内含物的混合。
将加热器升高并启动以将初级反应容器加热至74℃持续15分钟，以将DNA从珠粒释放到洗脱缓冲液中。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物(洗出液)转移到次级反应容器220中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将COOH(羧基)珠粒分配到试剂容器以及结合缓冲液中(例如，0.8M NaCl+11％PEG8000)。
然后操作气动模块以将试剂容器的内含物转移到次级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进次级反应容器的内含物的混合以及提取的DNA与COOH珠粒的结合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到次级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将次级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将COOH珠粒洗涤1分配到试剂容器中(例如，85％乙醇)。
然后操作气动模块以将试剂容器的内含物转移到次级反应容器中。
然后使次级反应容器的内含物温育30秒。
操作运动模块和磁性模块以接合磁体710并将磁珠固持到次级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将次级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将COOH珠粒洗涤2分配到试剂容器中(例如，85％乙醇)。
然后操作气动模块以将试剂容器的内含物转移到次级反应容器中。
然后使次级反应容器的内含物温育30秒。
操作运动模块和磁性模块以接合磁体710并将磁珠固持到次级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将次级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将COOH洗脱缓冲液(例如，10mM Tris，pH 8.0)分配到试剂容器中。
然后操作气动模块以将洗脱缓冲液转移到次级反应容器中。
操作轨道振荡器以促进次级反应容器的内含物的混合以将来自COOH珠粒的DNA释放到洗脱缓冲液中。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到次级反应容器的一侧或多侧。
然后操作气动模块以将次级反应容器的液体内含物(洗出液)向上抽吸到透气膜以填充计量通道。
然后操作运动模块和试剂模块以将中性缓冲液分配到QC缓冲容器265以及三个QC参考缓冲容器275中。
然后操作气动模块，以将缓冲溶液从QC缓冲容器中抽吸通过计量通道，并与来自计量通道的洗出液的等分试样(例如，1μL)一起进入到QC容器中。并将缓冲溶液从QC参考缓冲容器275转移到对应QC参考容器271。
然后操作气动模块以将洗出液的剩余部分从次级反应容器转移到输出容器250。
操作轨道振荡器以促进QC容器261和QC参考容器271的内含物的混合，并且促进预装载的染料和参考核酸(NA)再悬浮于QC参考容器中。
操作运动模块以将光学模块移动到与样品盒和QC容器相对应的定位，所述QC容器容纳具有缓冲溶液的洗出液的等分试样，并且操作光学模块以对QC容器的内含物进行荧光测量。
进一步操作运动模块以将光学模块移动到与三个QC参考容器相对应的三个定位，并且操作光学模块以对QC参考容器中的每一个的内含物执行荧光测量。
然后使用来自荧光测量结果的数据来确定最终洗出液的DNA浓度。所得数据提供量化并且可以被传输到LIMS系统以用于记录和/或捕获。
最后，可以降低气动模块并且使其与样品盒脱离。根据一些实施例，这可以包括工作流程程序的结束。
然后，可以由用户将样品盒200从仪器100移除。临时盖259可以从输出容器250中移除，并且主盖闭合以密封输出容器250。
输出容器250然后可以从输出容器底座254中移除，并且丢弃样品盒200的其余部分。
实例2
下文根据一些实施例来阐述另一个工作流程实例。化学和操作参数适于从0.5mL全血样品中提取gDNA。仪器操作的细节还可以适于其它应用和过程。
可以使用任何合适的试剂，包含以下替代性试剂，例如仅限于：
蛋白酶K
蛋白酶K支撑缓冲液(4.93M G-HCl，67mM马来酸，30％Tween-20(v/v)，pH 6)
结合缓冲液(0.8M HCl胍；10mM Tris pH 8；50％IPA；2mM EDTA；1.2M NaCl；0.25％Tween)，可替代地(5M HCl胍+0.25％Tween 20)
珠粒(二氧化硅涂覆的顺磁珠)(西门子Versant 50μL，或者可替代地，MagtivoMagsi-DNAmf MD020001)
洗涤1(5.61M G.HCl，0.28M LiCl，1.12％Tw-20，25.24％EtOH)，可替代地(3M HCl胍pH 3.0+30％EtOH)
洗涤2(19mM Tris，80％EtOH)，可替代地(20mM柠檬酸，pH 3.0，80％乙醇)
洗涤3(20mM Hepes，pH 6.5)，可替代地(20mM HCl甘氨酸，pH 3.0，0.1％Tw-20)
洗脱缓冲液(1X TE，pH 8.0)
温育时间和温度可以调整以适应特定应用，例如，温育温度可以在21℃至72℃的范围内。
在仪器工作流程开始之前，用户可以将流体样品，如生物学样本用移液管移液到样品盒200的初级反应容器210中。例如，从患者身上采集0.5mL的血液。
然后，用户可以闭合初级反应容器210的盖211，然后记录或扫描样品盒200的序列号或其它标记，并记录对应患者详细信息，例如来自先前容纳样品的小瓶。例如，此信息可以记录在LIMS系统或实验室信息系统中。
然后，用户可以将盒200插入到仪器100中的盒槽120中的一个中。
然后，用户可以使用用户接口为仪器选择工作流程程序。然后，仪器工作流程可以开始，其中仪器功能由控制模块101在记录在计算机可读存储介质上的指令下控制。例如，核酸提取工作流程在下文中描述。
操作运动模块以使气动模块与样品盒上的气动端口接合，并夹紧盒以限制盒200从样品盒槽120中移除。
然后操作运动模块以将试剂模块移动到样品盒之上的定位，并且操作试剂模块以将50μL蛋白酶K(凯杰公司(Qiagen)，如从供应商处接收)分配到试剂容器230中。
操作气动模块以将试剂与样本一起转移到初级反应容器210。
然后操作试剂模块以将120μL商业支撑缓冲液AL分配到试剂容器230中，并且操作气动模块以将试剂与样本一起转移到初级反应容器210中。
可替代地，蛋白酶K和缓冲溶液可以一起或一个接一个地分配到试剂容器230中，并且然后在单个转移步骤中一起转移到初级反应容器210中。
气动模块的操作可以包括施加例如在100mBar至120mBar范围内的真空压力或负压(相对于环境压力)。
以1100rpm操作混合模块的轨道振荡器持续10秒以促进试剂与初级反应容器中的样本的混合。
操作运动模块和热模块，以启动并升高加热器以加热初级反应容器，并在25℃下温育10分钟以消化血液中的蛋白质。然后可以降低和停用加热器。
可替代地，如果环境温度接近25℃，则此步骤可能不需要加热器。
然后操作运动模块和试剂模块以将825μL赖氨酸缓冲液(0.8M g.HCl，0.01M TrispH 8，50％2-丙醇，1.2M NaCl，2mM EDTA，0.25％Tween-20)分配到试剂容器230中。
然后操作气动模块以将赖氨酸缓冲液转移到初级反应容器中。
然后操作运动模块和试剂模块以将功能化磁珠(例如，西门子Versant 50μL)分配到试剂容器中。
然后操作气动模块以将珠粒转移到初级反应容器中。
为了避免或减少珠粒在试剂容器中沉淀或沉降的可用时间(这可能导致堵塞)，可以操作气动模块以在完成将珠粒分配到试剂容器中之前将珠粒转移到初级反应容器中。例如，转移可以在分配期间或分配的中途开始，并且可以分阶段完成。在一些实施例中，分配还可以分阶段进行。
可替代地或另外地，在分配和转移珠粒之后，可以保留赖氨酸缓冲溶液的部分(例如，三分之二)并将其分配到试剂室中，以便将残留在试剂容器或转移通道中的任何珠粒冲洗到初级反应容器中。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和热模块以加热初级反应容器，并将内含物在大约62℃下温育15分钟，以使血液裂解并将核酸(NA)与珠粒结合。轨道振荡器还可以在温育时段期间以1100rpm操作以促进混合。
然后停用加热器，并操作冷却风扇以冷却初级反应容器210回到室温。例如，冷却操作的持续时间可以在1分钟至5分钟、2分钟至3分钟的范围内或为约2分钟，这取决于冷却速率。在一些实施例中，可能需要冷却反应容器以使珠粒不会变干。在其它实施例中，如果干燥没有问题，则可以省略此步骤。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
磁体可以在冷却操作期间接合。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的包含裂解物的液体内含物转移到废物容器240中。在转移液体之前，可以施加磁体以与珠粒接合大约1分钟，以便允许珠粒朝向磁体迁移，从而以足够的强度固持抵靠容器的壁，以在转移过程期间抵抗与液体一起流动。所需的时间长度可能取决于磁珠与磁体之间的磁引力强度以及流体的粘度。在一些实施例中，更短的沉降时间(小于1分钟)可能是足够的，或者可能需要更长的沉降时间(例如，大于1分钟、大于2分钟、大于3分钟或大于4分钟)。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将850μL洗涤1缓冲液分配到试剂容器中(例如，3M HCl胍(gHCl)，30％乙醇)。
然后操作气动模块以将洗涤1溶液转移到初级反应容器中。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。在转移液体之前，可以施加磁体以与珠粒接合约1分钟。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
在一些实施例中，可能仅需要一个洗涤过程。在其它实施例中，可能需要另外的洗涤步骤，如下所述。
然后操作运动模块和试剂模块以将450μL洗涤2缓冲液分配到试剂容器中(例如，80％乙醇，0.1M柠檬酸钠缓冲液，pH 3)。
然后操作气动模块以将洗涤2溶液转移到初级反应容器中。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。在转移液体之前，可以施加磁体以与珠粒接合约1分钟。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将450μL洗涤3缓冲液分配到试剂容器中(例如，20mM HCl甘氨酸，0.1％Tw-20，pH 3)。
然后操作气动模块以将洗涤3溶液转移到初级反应容器中。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。在转移液体之前，可以施加磁体以与珠粒接合约1分钟。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将450μL洗涤4缓冲液分配到试剂容器中(例如，20mM HCl甘氨酸，0.1％Tw-20，pH 3)。
使用与洗涤3的缓冲溶液相同的缓冲溶液完成洗涤4，以冲洗掉分配系统中的来自先前步骤中的污染物。如果需要，可以重复此步骤多于一次，以确保纯度或进一步降低溶液中出现污染物的可能性。可替代地，如果污染物不是问题，或者如果分配系统包含避免潜在污染的独立通道，则可以省略此步骤。
然后操作气动模块以将洗涤4溶液转移到初级反应容器中。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。在转移液体之前，可以施加磁体以与珠粒接合约1分钟。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将165μL洗脱缓冲液分配到试剂容器中(例如，1xTE，pH 8.0)。
然后操作气动模块以将洗脱缓冲液转移到初级反应容器中。
将加热器升高并启动以将初级反应容器加热至大约62℃持续10分钟，以将DNA从珠粒释放到洗脱缓冲液中。在10分钟的温育期间，轨道振荡器可以以1100rpm操作以促进初级反应容器的内含物的混合。
然后操作运动模块和磁性模块以接合磁体710并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物(洗出液)转移到次级反应容器220中。在转移液体之前，可以施加磁体以与珠粒接合约1分钟。然后，所使用的珠粒将保留在初级反应容器中，直至过程结束(在次级反应容器中对洗出液进行进一步处理期间)或丢弃盒。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将COOH(羧基)珠粒分配到试剂容器以及结合缓冲液中(例如，470μL主混合物，1.24M NaCl，13.95％PEG8000，0.78％w/v放大(MFY0002Bangslab珠粒))。
然后操作气动模块以将试剂容器的内含物转移到次级反应容器中。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进初级反应容器的内含物的混合。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到初级反应容器的一侧或多侧。
将珠粒固持在适当位置1分钟至5分钟，同时操作气动模块以将初级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中。在转移液体之前，可以施加磁体以与珠粒接合约1分钟。
在此实例中，次级反应容器珠粒中的珠粒对磁体具有较弱的磁吸引力，并且处于更粘稠的溶液中。因此，可能需要更长的沉降时间(例如，2分钟)。然而，如果足够的话，可以使用小于1分钟到大于2分钟、3分钟或4分钟的更长或更短的沉降时间。
在一些实施例中，磁体可以在随后的洗涤阶段期间保持接合。例如，在这种情况下，如果在珠粒上存在相对较弱的结合动力学，则用磁体将珠粒固持在适当位置可以减轻DNA过早地从珠粒上洗掉的情况。
然后操作运动模块和试剂模块以将200μL COOH珠粒洗涤1分配到试剂容器中(例如，85％乙醇)。
然后操作气动模块以将试剂容器的内含物转移到次级反应容器中。
然后使次级反应容器的内含物在室温下温育30秒。
然后操作气动模块以将次级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中，同时磁体(仍然接合)将珠粒固持在适当位置。
然后操作运动模块和试剂模块以将200μL COOH珠粒洗涤2分配到试剂容器中(例如，85％乙醇)。
使用与COOH珠粒洗涤1的缓冲溶液相同的缓冲溶液完成COOH珠粒洗涤2，以冲洗掉分配系统中的来自先前步骤中的污染物。如果需要，可以重复此步骤多于一次，以确保纯度或进一步降低溶液中出现污染物的可能性。可替代地，如果污染物不是问题，或者如果分配系统包含避免潜在污染的独立通道，则可以省略此步骤。
然后操作气动模块以将试剂容器的内含物转移到次级反应容器中。
然后使次级反应容器的内含物在室温下温育30秒。
然后操作气动模块以将次级反应容器的液体内含物转移到废物容器240中，同时磁体(仍然接合)将珠粒固持在适当位置。
然后使磁体710与初级反应容器脱离。
然后操作运动模块和试剂模块以将30μL COOH洗脱缓冲液(例如，1x TE缓冲液，pH8)分配到试剂容器中。
然后操作气动模块以将洗脱缓冲液转移到次级反应容器中。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进次级反应容器的内含物的混合以将来自COOH珠粒的DNA释放到洗脱缓冲液中。
操作运动模块和磁性模块以与磁体710接合并将磁珠固持到次级反应容器的一侧或多侧。在下一步骤之前，可以允许大约1分钟的沉降时间。
然后操作气动模块以将次级反应容器的液体内含物(洗出液)向上抽吸到透气膜以填充计量通道。
然后操作运动模块和试剂模块以将中性缓冲液(例如，199μL 1x TE缓冲液，pH 8)分配到QC缓冲容器265以及三个QC参考缓冲容器275(例如，200μL 1x TE缓冲液，pH 8)中。
然后操作气动模块，以将缓冲溶液从QC缓冲容器中抽吸通过计量通道，并与来自计量通道的洗出液的等分试样(例如，1μL)一起进入到QC容器265中，直至空气填充通道。还操作气动模块以将缓冲溶液从QC参考缓冲容器275转移到对应QC参考容器271。
QC容器265和QC参考缓冲容器275中的每一个容纳类似量(例如，0.2μg)的干燥DNA染料，并且QC参考缓冲容器275各自容纳不同参考量的gDNA以用于比较(例如，分别为4nggDNA、60ng gDNA和500ng gDNA)。
然后操作气动模块以将洗出液的剩余部分从次级反应容器转移到输出容器250。
以1100rpm操作轨道振荡器持续10秒以促进QC容器261和QC参考容器271的内含物的混合，并且促进预装载的染料和参考核酸(NA)再悬浮于QC参考容器中。
操作运动模块以将光学模块移动到与样品盒和QC容器相对应的定位，所述QC容器容纳具有缓冲溶液的洗出液的等分试样，并且操作光学模块以对QC容器的内含物进行荧光测量。
进一步操作运动模块以将光学模块移动到与三个QC参考容器相对应的三个定位，并且操作光学模块以对QC参考容器中的每一个的内含物执行荧光测量。
然后，通过拟合来自具有已知浓度的三个参考容器的测量结果之间的曲线，并插值(或外推)以确定洗出液的浓度，使用来自荧光测量结果的数据来确定最终洗出液的DNA浓度。所得数据可以被传输到LIMS系统以用于记录和/或捕获。
最后，可以降低气动模块并且使其与样品盒脱离。根据一些实施例，这可以包括工作流程程序的结束。
然后，可以由用户将样品盒200从仪器100移除。临时盖259可以从输出容器250中移除，并且主盖闭合以密封输出容器250。
输出容器250然后可以从输出容器底座254中移除，并且丢弃样品盒200的其余部分。
本领域技术人员将理解，在不脱离本公开广泛的一般范围的情况下，可以对上述实施例进行多种变化和/或修改。因此，本发明的实施例应被视为在所有方面都是说明性而非限制性的。
Claims (76)
1.一种化学处理仪器，其被配置成收纳一个或多个样品盒，每个样品盒容纳用于处理的流体样品，每个样品盒限定以下：
初级反应容器，所述初级反应容器被配置成容纳用于处理的流体样品并且被配置成收纳用于闭合所述初级反应容器的开放顶部的盖；
试剂容器，所述试剂容器被配置成经由所述试剂容器的开放顶部收纳一种或多种流体试剂，所述试剂容器经由初级试剂通道连接到所述初级反应容器，其中试剂阀安置在所述试剂通道中以控制通过所述初级试剂通道的流体流动；以及
气动端口，所述气动端口与所述初级反应容器流体连通；
所述化学处理仪器包括：
试剂分配器，所述试剂分配器被配置成经由所述试剂容器的所述开放顶部将一种或多种流体试剂分配到所述试剂容器中；以及
气动模块，所述气动模块被配置成连接到所述初级反应容器的初级气动端口，并且当所述盖闭合时选择性地调节所述初级反应容器内的压力以将流体从所述试剂容器通过所述初级试剂通道抽吸到所述初级反应容器中。
2.根据权利要求1所述的仪器，其中所述试剂分配器包括试剂盒，所述试剂盒包括多个试剂储器，每个试剂储器容纳一定体积的试剂，所述试剂储器经由一个或多个阀与分配泵流体连通，并且
其中所述仪器被配置成操作所述一个或多个阀以将所述试剂储器中的所选一个试剂储器连接到所述泵，并且操作所述泵以将所选体积的试剂从所述所选试剂储器分配到所述样品盒的所述试剂容器中。
3.根据权利要求2所述的仪器，其中所述试剂盒能从所述分配泵和所述仪器中移除，以促进重新填充或更换所述试剂储器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的仪器，其进一步包括加热器，所述加热器安装到滑架组合件，所述滑架组合件被配置成选择性地将所述加热器移动得相对靠近所述样品盒的所述初级反应容器以加热所述初级反应容器中的流体样品，并且当不需要加热时将所述加热器移动得相对更远离所述样品盒。
5.根据权利要求4所述的仪器，其中所述加热器包括暖气片，所述暖气片被配置成穿过所述样品盒中的槽或孔口以部分地围绕所述初级反应容器。
6.根据权利要求4或5所述的仪器，其进一步包括磁体，所述磁体安装在滑架上，并且被配置成移动得相对更靠近所述样品盒的所述初级反应容器以向所述初级反应容器中的所述流体样品施加磁场，并且当不需要所述磁场时移动得相对更远离所述样品盒。
7.根据权利要求6所述的仪器，其中所述滑架被配置成允许所述加热器相对于所述磁体独立地移动，以允许在不施加所述磁场的情况下加热所述流体样品。
8.根据权利要求7所述的仪器，其中所述加热器经由装有弹簧的杆安装到所述滑架，以使所述加热器在脱离定位以及第一加热器接合定位远离所述滑架偏置，并且当所述滑架移动到磁体接合定位时，允许所述加热器移动得相对更靠近所述滑架和所述磁体。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的仪器，其中所述气动模块被配置成连接到每个样品盒上的多个不同气动端口并在所选时间独立地将所选压力水平施加到每个气动端口。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的仪器，其进一步包括光学模块，所述光学模块被配置成检测从所述流体样品透射的光以确定所述流体样品的特性。
11.一种化学处理系统，其包括：
一个或多个样品盒，每个样品盒限定以下：
初级反应容器，所述初级反应容器被配置成容纳用于处理的流体样品并且被配置成收纳用于闭合所述初级反应容器的开放顶部的盖；
试剂容器，所述试剂容器被配置成经由所述试剂容器的开放顶部收纳一种或多种流体试剂，所述试剂容器经由初级试剂通道连接到所述初级反应容器，其中试剂阀安置在所述试剂通道中以控制通过所述初级试剂通道的流体流动；以及
气动端口，所述气动端口与所述初级反应容器流体连通；以及
根据权利要求1至10中任一项所述的化学处理仪器。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述样品盒进一步包括初级气动通道，所述初级气动通道在所述初级气动端口与所述初级反应容器之间延伸，
其中所述初级气动通道的进入到所述初级反应容器中的开口被定位成处于所述初级反应容器的侧壁上半部上。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述初级气动端口的进入到所述初级反应容器中的所述开口被定位成相较于所述初级反应容器的底部更靠近所述初级反应容器的顶部。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的系统，其中所述初级试剂通道的进入到所述初级反应容器中的开口被定位成处于所述初级反应容器的侧壁上半部上。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述初级试剂通道的进入到所述初级反应容器中的所述开口被定位成相较于所述初级反应容器的底部更靠近所述初级反应容器的顶部。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的系统，其中所述样品盒进一步包括可移除输出容器，所述可移除输出容器被配置成经由最终输出通道收纳来自所述初级反应容器的最终输出流体。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述样品盒进一步包括输出容器气动端口，所述输出容器气动端口经由输出容器气动通道与所述输出容器连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述输出容器中的压力，以经由所述最终输出通道将所述最终输出流体从所述初级反应容器抽吸到所述输出容器中，并且
其中所述气动模块被进一步配置成连接到所述输出容器气动端口并且选择性地调节所述输出容器中的压力，以经由所述最终输出通道将所述最终输出流体从所述初级反应容器抽吸到所述输出容器中。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述样品盒进一步包括临时盖，所述临时盖被配置成在处理期间闭合所述输出容器，所述临时盖连接到所述最终输出通道和所述输出容器气动通道的进入到所述输出容器中的开口并限定所述开口。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其中所述样品盒进一步包括：
质量控制容器，所述质量控制容器被配置成收纳所述输出流体的等分试样以进行质量控制分析；
质量控制通道，所述质量控制通道通过所述最终输出通道在所述质量控制容器与质量控制接合部之间延伸；以及
质量控制气动端口，所述质量控制气动端口与所述质量控制容器流体连通，并且
被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述质量控制容器内的压力，以从所述最终输出通道抽吸所述最终输出流体的等分试样通过所述质量控制通道并进入到所述质量控制容器中，并且
其中所述气动模块被进一步配置成连接到所述质量控制气动端口并且选择性地调节所述质量控制容器内的压力，以从所述最终输出通道抽吸所述最终输出流体的等分试样通过所述质量控制通道并进入到所述质量控制容器中。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述质量控制容器预装载有染料，所述染料将与所述最终输出流体的等分试样混合以进行质量控制分析。
21.根据权利要求19或20所述的系统，其中所述样品盒进一步包括：
缓冲溶液容器，所述缓冲溶液容器被配置成通过所述缓冲溶液容器的开放顶部收纳缓冲溶液以与所述最终输出流体混合，以进行质量控制分析；
缓冲通道，所述缓冲通道在缓冲溶液通道与缓冲接合部之间延伸，其中所述最终输出通道位于所述质量控制接合部与所述初级反应容器之间；以及
缓冲通道阀，所述缓冲通道阀安置在所述缓冲通道中以控制所述缓冲溶液通过所述缓冲通道的流动，并且
其中试剂模块被配置成将缓冲溶液分配到所述缓冲溶液容器中。
22.根据权利要求19至21中任一项所述的系统，其中所述样品盒进一步包括：
中间出口，所述中间出口来自位于所述质量控制接合部与所述输出容器之间的所述最终输出通道；
密封室，所述中间出口通入所述密封室中；
透气液体屏障膜，所述透气液体屏障膜覆盖所述出口；以及
中间出口气动端口，所述中间出口气动端口与所述密封室流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述密封室内的压力，以将空气从所述最终输出通道抽吸通过所述透气膜，并且
其中所述气动模块被进一步配置成连接到所述中间出口气动端口并且选择性地调节所述密封室内的压力，以将空气从所述最终输出通道抽吸通过所述透气膜。
23.根据权利要求11至22中任一项所述的系统，其中所述样品盒进一步包括密封废物容器，所述密封废物容器被配置成经由废物通道收纳来自所述初级反应容器的废液；以及
废物气动端口，所述废物气动端口与所述废物容器流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述废物容器内的压力，以将流体从所述初级反应容器抽吸通过所述废物通道并进入到所述废物容器中，并且
其中所述气动模块被进一步配置成连接到所述废物气动端口并且选择性地调节所述废物容器内的压力，以将流体从所述初级反应容器抽吸通过所述废物通道并进入到所述废物容器中。
24.根据权利要求11至23中任一项所述的系统，其中所述样品盒进一步包括：次级反应容器，所述次级反应容器被配置成经由将所述初级反应容器流体连接到所述次级反应容器的初级输出通道收纳来自所述初级反应容器的初级输出流体，并且被配置成经由将所述试剂容器流体连接到所述次级反应容器的次级试剂通道收纳来自所述试剂容器的一种或多种流体试剂；
初级出口阀，所述初级出口阀安置在所述初级出口通道中以控制通过所述初级出口通道的流动；以及
次级试剂阀，所述次级试剂阀安置在所述次级试剂通道中以控制通过所述次级试剂通道的流动。
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述次级反应容器是密封的，
其中所述样品盒进一步包括次级气动端口，所述次级气动端口与所述次级反应容器流体连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述初级出口通道或所述次级试剂通道抽吸到所述次级反应容器中，并且
其中所述气动模块被进一步配置成连接到所述次级气动端口并选择性地调节所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述初级出口通道或所述次级试剂通道抽吸到所述次级反应容器中。
26.根据权利要求25所述的系统，其中所述样品盒进一步包括次级气动通道，所述次级气动通道在所述次级气动端口与所述次级反应容器之间延伸，
其中所述次级气动通道的进入到所述次级反应容器中的开口被定位成处于所述次级反应容器的侧壁上半部上，相较于所述次级反应容器的底部更靠近所述次级反应容器的顶部。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的系统，其中所述初级输出通道和所述次级试剂通道的一个或多个入口在所述次级反应容器的侧壁上半部上，相较于所述次级反应容器的底部更靠近所述次级反应容器的顶部通入所述次级反应容器中。
28.根据权利要求19至27中任一项所述的系统，在直接或间接从属于权利要求10和19时，其中所述光学模块被配置成测量容纳在所述质量控制容器中的输出流体的等分试样的特性。
29.根据权利要求11至28中任一项所述的系统，其中所述仪器被配置成收纳所述样品盒中的多个样品盒。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述气动模块被配置成连接到所述多个样品盒的所有所述气动端口，并在所选时间选择性地将压力施加到所述气动端口中的所选气动端口。
31.根据权利要求29或30所述的系统，其中所述试剂模块被配置成在所选时间将所选体积的试剂分配到所述多个样品盒中的每一个中。
32.根据权利要求31所述的系统，其进一步包括机构和致动器，所述机构和致动器被配置成将所述试剂模块移动到所述仪器内的各个定位，每个定位对应于所述多个样品盒中的相应一个，以允许所述试剂模块将一种或多种试剂分配到每个相应样品盒中。
33.一种根据权利要求11至32中任一项所述的化学处理系统的操作方法，所述化学处理系统容纳所述样品盒中的一个或多个，每个样品盒在所述初级反应容器中容纳流体样品，所述方法包括：
将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述初级气动端口；
操作所述试剂模块以将一种或多种试剂分配到所述样品盒或每个样品盒的所述试剂容器中；
操作所述气动模块以降低所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中的压力，以将对应试剂容器的流体内含物抽吸通过所述初级试剂通道或每个初级试剂通道并进入到所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中。
34.根据权利要求33所述的方法，其进一步包括操作所述仪器的振荡器以促进所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中的流体的混合。
35.根据权利要求33或34所述的方法，其进一步包括操作所述仪器的加热器以将所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器加热至预定温度，持续预定时段。
36.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，其中所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中的试剂包括功能化磁珠，并且所述方法进一步包括操作或移动磁体以将所述磁珠固持在所述初级反应容器内的所选定位。
37.根据权利要求33至35中任一项所述的方法，在直接或间接从属于权利要求23时，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述废物气动端口，并降低所述废物容器内的压力，以将流体从所述初级反应容器抽吸通过所述废物通道并进入到所述废物容器中。
38.根据权利要求33至36中任一项所述的方法，在直接或间接从属于权利要求25时，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述次级气动端口，并降低所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述初级出口通道抽吸到所述次级反应容器中。
39.根据权利要求33至37中任一项所述的方法，在直接或间接从属于权利要求25时，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述次级气动端口，并降低所述次级反应容器中的压力，以将流体从所述次级试剂通道抽吸到所述次级反应容器中。
40.根据权利要求39所述的方法，其进一步包括操作所述仪器的振荡器以促进所述样品盒或每个样品盒的所述次级反应容器中的流体的混合。
41.根据权利要求39或40所述的方法，其进一步包括操作所述仪器的加热器以将所述样品盒或每个样品盒的所述次级反应容器加热至预定温度，持续预定时段。
42.根据权利要求39至41中任一项所述的方法，其中所述样品盒或每个样品盒的所述次级反应容器中的试剂包括功能化磁珠，并且所述方法进一步包括操作或移动磁体以将所述磁珠固持在所述次级反应容器内的所选定位。
43.根据权利要求39至41中任一项所述的方法，在直接或间接从属于权利要求23时，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述废物气动端口，并降低所述废物容器内的压力，以将流体从所述次级反应容器抽吸并经由在所述次级反应容器与所述废物容器之间延伸的次级废物通道进入到所述废物容器中。
44.根据权利要求33至43中任一项所述的方法，在直接或间接从属于权利要求17时，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述输出容器气动端口，并降低所述输出容器中的压力，以经由所述最终输出通道将经处理流体从所述初级反应容器抽吸到所述输出容器中。
45.根据权利要求44所述的方法，其中将从所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中抽吸的所述经处理流体抽吸到所述次级反应容器中，并在经由所述最终输出通道抽吸到所述最终输出容器中之前将其用另外的试剂处理。
46.根据权利要求44或45所述的方法，在直接或间接从属于权利要求20时，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述质量控制气动端口，并在降低所述输出容器中的压力以将经处理流体抽吸到所述输出容器中之前，降低所述质量控制容器内的压力，以将经处理流体的等分试样从所述最终输出通道抽吸通过所述质量控制通道并进入到所述质量控制容器中。
47.根据权利要求46所述的方法，在直接或间接从属于权利要求21时，所述方法进一步包括：
操作所述试剂模块以将缓冲溶液分配到所述样品盒或每个样品盒的所述缓冲溶液容器中；以及
打开所述样品盒或每个样品盒的所述缓冲通道阀，
之后降低所述样品盒或每个样品盒的所述质量控制容器中的压力以经由所述缓冲通道从所述缓冲溶液容器抽吸缓冲溶液，并经由所述最终输出通道和所述质量控制通道，与所述经处理流体的等分试样一起进入到所述质量控制容器中。
48.根据权利要求47所述的方法，在直接或间接从属于权利要求22时，所述方法进一步包括：将所述气动模块连接到所述样品盒或每个样品盒的所述中间出口气动端口，并且在降低所述质量控制容器中的压力之前，降低所述样品盒或每个样品盒的所述出口室内的压力，以将空气从所述最终输出通道抽吸通过所述透气膜。
49.根据权利要求46至48中任一项所述的方法，在直接或间接从属于权利要求28时，所述方法进一步包括操作所述光学模块以测量容纳在所述样品盒或每个样品盒的所述质量控制容器中的所述经处理流体的等分试样的特性。
50.根据权利要求33至49中任一项所述的方法，在直接或间接从属于权利要求32时，其中操作所述试剂模块以将试剂分配到所述试剂容器中进一步包括操作所述机构和致动器以将所述试剂模块移动到所述仪器内的各个定位，每个定位对应于所述一个或多个样品盒中的相应一个。
51.一种计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行根据权利要求33至50中任一项所述的方法。
52.一种根据权利要求11至32中任一项所述的系统的使用方法，所述方法包括：
将流体样品沉积在所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器中；
施加盖以密封所述样品盒或每个样品盒的所述初级反应容器的封闭开放顶部；
在所述仪器中将所述样品盒或每个样品盒插入到对应盒槽中；以及
操作所述仪器以处理所述流体样品。
53.根据权利要求52所述的方法，其进一步包括一旦所述流体样品已经被处理，就从所述仪器中移除所述样品盒或每个样品盒。
54.根据权利要求53所述的方法，在从属于权利要求16时，所述方法进一步包括从所述样品盒中移除容纳经处理流体样品的所述输出容器。
55.根据权利要求54所述的方法，在从属于权利要求18时，所述方法进一步包括从所述输出容器中移除所述临时盖。
56.一种用于与流体分析仪器一起使用的样品盒，所述盒包括：
样品容器，所述样品容器被配置成容纳用于分析的流体样品；
缓冲溶液容器，所述缓冲溶液容器被配置成容纳缓冲溶液；
分析容器，所述分析容器被配置成容纳混合流体，所述混合流体包括用于分析的与所述缓冲溶液中的至少一些混合的所述流体样品的等分试样；
样品通道，所述样品通道在所述样品容器与第一接合部之间延伸；
样品通道阀，所述样品通道阀安置在所述样品通道中以控制所述样品通过所述样品通道的流动；
缓冲通道，所述缓冲通道在所述缓冲溶液容器与所述第一接合部之间延伸；
缓冲通道阀，所述缓冲通道阀安置在所述缓冲通道中以控制所述缓冲溶液通过所述缓冲通道的流动；
计量通道，所述计量通道与所述缓冲通道和所述样品通道流体连通，所述计量通道在所述第一接合部与第二接合部之间延伸；
分析容器通道，所述分析容器通道与所述计量通道流体连通并且在所述第二接合部与所述分析容器之间延伸；以及
分析容器气动端口，所述分析容器气动端口与所述分析容器连通，并且被配置成连接到气动模块以选择性地调节所述分析容器中的压力，以经由所述分析容器通道将流体抽吸到所述分析容器中。
57.一种流体分析仪器，其被配置成收纳根据权利要求56所述的样品盒，所述仪器包括：
气动模块，所述气动模块被配置成连接到所述分析容器气动端口并且选择性地调节所述分析容器中的压力以经由所述分析容器通道将流体抽吸到所述分析容器中；以及
分析模块，所述分析模块被配置成测量所述分析容器中的流体的特性。
58.一种流体分析系统，其包括：
根据权利要求57所述的仪器；以及
一个或多个根据权利要求56所述的样品盒。
59.一种根据权利要求58所述的流体分析系统的操作方法，所述流体分析系统在所述样品容器中容纳流体样品，所述方法包括：
在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块，以将所述样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及
随后操作所述气动模块，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
60.根据权利要求59所述的方法，其进一步包括：
在样品流体不进入到所述分析容器通道中的情况下，操作所述气动模块以在预定时段期间降低所述分析容器中的压力，以将所述样品流体从所述样品容器抽吸通过所述样品通道并进入到所述计量通道中直至所述第二接合部；以及
操作所述气动模块以在所述预定时段之后降低所述分析容器中的压力，以将流体从所述缓冲溶液容器抽吸通过所述缓冲通道、所述计量通道和所述分析通道，与来自所述计量通道的所述样品流体的等分试样一起进入到所述分析容器中。
61.一种计算机可读存储介质，其存储指令，所述指令当被计算机执行时使所述计算机执行根据权利要求60所述的方法。
62.一种根据权利要求59所述的系统的使用方法，所述方法包括：
将流体样品沉积在所述样品盒或每个样品盒的所述样品容器中；
在所述仪器中将所述样品盒或每个样品盒插入到对应盒槽中；以及
操作所述仪器以分析所述流体样品。
63.根据权利要求92所述的方法，其进一步包括一旦所述流体样品已经被处理，就从所述仪器中移除所述样品盒或每个样品盒。
64.一种化学处理仪器，其被配置成收纳容纳至少0.2mL体积的流体样品的样品盒，其中所述仪器被配置成根据存储在计算机可读存储介质上的指令操作，以对所述样品执行以下处理步骤中的任何两个或更多个：
在维持所述样品隔离的同时处理所述样品，以避免所述仪器受到污染或与其它样品交叉污染；
使用特异性化学物质、温育条件、珠选择和洗脱参数选择核酸；
选择经处理流体产物的核酸大小的期望范围，并丢弃落在所述期望范围之外的不想要的材料；
增加所选核酸产物的浓度；以及
对所述经处理流体产物的等分试样进行定量，与所述所选核酸的特异性荧光染料混合，并对所述产物的特性，如相对于标准参考曲线的特性进行量化。
65.根据权利要求11至32中任一项所述的系统，其中所述仪器被配置成根据存储在计算机可读存储介质上的指令操作，以对所述样品执行以下处理步骤中的任何两个或更多个：
在维持所述样品隔离的同时处理所述样品，以避免所述仪器受到污染或与其它样品交叉污染；
使用特异性化学物质、温育条件、珠选择和洗脱参数选择核酸；
选择经处理流体产物的核酸大小的期望范围，并丢弃落在所述期望范围之外的不想要的材料；
增加所选核酸产物的浓度；以及
对所述经处理流体产物的等分试样进行定量，与所述所选核酸的特异性荧光染料混合，并对所述产物的特性，如相对于标准参考曲线的特性进行量化。
66.根据权利要求65所述的系统，其进一步包括所述计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质进一步包含用于操作所述仪器以实现从所述样品中提取、分离、富集、浓缩或量化核酸，或制备用于操纵、分析、扩增、测序、PCR文库制备或插入到载体中的核酸的操作指令。
67.根据权利要求66所述的仪器，其中所述核酸包含以下核酸类别中的一种或多种：天然存在的、非天然存在的DNA、基因组DNA、TCR DNA、cDNA、cfDNA、重排免疫球蛋白、RNA、mRNA、初级RNA转录物、转移RNA、微小RNA、乙二醇核酸、苏糖核酸、锁核酸和肽核酸。
68.根据权利要求33至50中任一项所述的方法，其进一步包括对所述样品进行以下处理步骤中的任何两个或更多个：
在维持所述样品隔离的同时处理所述样品，以避免所述仪器受到污染或与其它样品交叉污染；
使用特异性化学物质、温育条件、珠选择和洗脱参数选择核酸；
选择经处理流体产物的核酸大小的期望范围，并丢弃落在所述期望范围之外的不想要的材料；
增加所选核酸产物的浓度；以及
对所述经处理流体产物的等分试样进行定量，与所述所选核酸的特异性荧光染料混合，并对所述产物的特性，如相对于标准参考曲线的特性进行量化。
69.根据权利要求33至50或68中任一项所述的方法，其进一步包括操作所述仪器，以实现从所述样品中提取、分离、富集、浓缩或量化核酸，或制备用于操纵、分析、扩增、测序、PCR文库制备或插入到载体中的核酸。
70.根据权利要求69所述的方法，其包括操作所述仪器以从所述样品中提取核酸。
71.根据权利要求70所述的方法，其进一步包括操作所述仪器以增加从所述样品中提取的所述核酸的浓度。
72.根据权利要求70或71所述的方法，其进一步包括对从所述样品中提取的所述核酸的特性进行量化。
73.根据权利要求69至72中任一项所述的方法，其中所述核酸包含以下核酸类别中的一种或多种：天然存在的、非天然存在的DNA、基因组DNA、TCR DNA、cDNA、cfDNA、重排免疫球蛋白、RNA、mRNA、初级RNA转录物、转移RNA、微小RNA、乙二醇核酸、苏糖核酸、锁核酸和肽核酸。
74.一种仪器，其包括一个或多个固定的样品盒插槽，每个样品盒插槽被配置成收纳在反应容器中容纳用于处理的流体样品的样品盒，所述仪器进一步包括：
加热器，所述加热器安装到滑架组合件，所述滑架组合件被配置成选择性地将所述加热器移动得相对靠近所述样品盒的所述反应容器以加热所述反应容器中的流体样品，并且当不需要加热时将所述加热器移动得相对更远离所述样品盒。
75.根据权利要求74所述的仪器，其中所述加热器包括暖气片，所述暖气片被配置成穿过所述样品盒中的槽或孔口以部分地围绕所述反应容器。
76.根据权利要求74或75所述的仪器，其进一步包括磁体，所述磁体安装在滑架上，并且被配置成移动得相对更靠近所述样品盒的所述反应容器以向所述反应容器中的所述流体样品施加磁场，并且当不需要所述磁场时移动得相对更远离所述样品盒。
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