CN118234843A - 自动化样品核酸提取装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本文描述了一种自动化核酸提取盒和包括该盒的自动化核酸提取系统。该盒具有一个外壳，该外壳包括一个样本端口、一个细胞处理室、一个洗涤液室、一个包括过滤元件的过滤组件、以及一个具有第一可逆密封输出和第二可逆密封输出的分流阀，其中样本端口和细胞处理室、细胞处理室和过滤组件、以及洗涤液室和过滤组件之间均通过单向流体通道通信，过滤组件与分流阀流体通信，并且(i)当分流阀被偏置到第一可逆密封输出时与废液管道通信，以及(ii)当分流阀被偏置到第二可逆密封输出时与病原体核酸管道通信。本公开还进一步描述了其使用方法。
Description
相关申请的交叉引用
本公开声明要求享有并受益于美国临时专利申请序列号63/248533的优先权，该申请于2021年9月26日提交，其全部内容在此处为所有目的而参照引用。
技术领域
本公开的发明提供了一种自动核酸提取盒和一种自动化核酸提取仪器，它们可以是系统的一部分，并且促进了从液体样本中快速、自动化地提取一种或多种病原体的核酸的方法，例如从对象获得的液体样本。本公开进一步提供了一种混合装置和一种分流阀，它们可能用于本公开的提取盒、仪器和/或系统中，以及一种快速从液体样本中提取一种或多种病原体的核酸的方法，例如从对象获得的液体样本，以及相关的方法。
背景技术
现有的核酸提取技术需要昂贵的设备和经过大量培训的技术员。因此，存在一种需求，即在资源匮乏的环境中提取核酸的系统和方法。
发明内容
本公开描述了一种自动核酸提取盒、单元或系统，以及包含本公开所述提取盒的自动化核酸提取系统。本公开进一步描述了一种新颖且具有创造性的混合装置和分流阀，它们可以用于本公开所述的自动核酸提取盒和本公开所述的自动化核酸提取系统中。此处描述的装置、系统和方法提供了一种快速且简便地从液体生物样本中提取核酸的方式，例如从液体生物样本中提取一种或多种病原体的核酸。
本公开的一个方面涉及自动核酸提取盒或单元。该提取盒、单元或系统包含一个外壳，其包括：(a)一个接收液体生物样本的样本端口；(b)一个细胞处理室(例如，一个细胞裂解室)；(c)一个洗涤液室；(d)一个包括过滤元件的过滤组件；以及(e)一个分流阀(例如，一个零死容积分流阀)，具有第一可逆密封(或可封闭)输出和第二可逆密封(或可封闭)输出，其中(1)样本端口与细胞处理室单向流体通信；(2)细胞处理室与过滤组件单向流体通信；(3)洗涤液室与过滤组件流体通信(例如，单向流体通信)；以及(4)过滤组件与分流阀和(i)当分流阀偏置到第一可逆密封(或可封闭)输出时的废液管道，以及(ii)当分流阀偏置到第二可逆密封(或可封闭)输出时的病原体核酸管道流体通信。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)液体样本容器包括其中包含的液体样本；(b)细胞处理室包括其中包含的处理溶液；(c)细胞处理室包括其中包含的混合装置；(d)洗涤液室包括其中包含的洗涤溶液(例如，洗涤缓冲液，如磷酸盐缓冲液(PBS)或水)；(e)过滤元件配置为保留一个或多个病原体；(f)一个或多个病原体包括一个或多个细菌、一个或多个病毒、一个或多个真核病原体，或其组合；(g)第一可逆密封(或可封闭)输出包括一个可以可逆地夹紧、压缩或压扁以处于不允许流体通过的密封(或封闭)位置的区域；(h)第二可逆密封(或可封闭)输出包括一个可以可逆地夹紧、压缩或压扁以处于不允许流体通过的密封(或封闭)位置的区域；(i)第一可逆密封(或可封闭)输出和第二可逆密封(或可封闭)输出都处于密封(或封闭)位置；(j)样本端口和细胞处理室、细胞处理室和过滤组件、洗涤液室和过滤组件、过滤元件或过滤组件和分流阀通过管道连接；或(k)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒进一步包括：(a)插入液体样本容器的采样装置(例如，当液体样本容器被放置到液体样本容器支架中时，采样装置刺穿液体样本容器)；(b)一个液体样本容器支架；(c)一个与细胞处理室(或裂解室)流体通信的第一压力施加装置；(d)一个与洗涤液室流体通信的第二压力施加装置；(e)一个与病原体核酸管道流体通信的提取核酸容器；(f)一个与废液管道或第一可逆密封(或可封闭)输出流体通信的废液储存器；或(g)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，过滤组件进一步包括：(a)一个第一热传导元件(例如，一个热传导金属元件)向过滤元件传递热能；(b)一个至少传递振动能量(例如，声波、声能、超声能量等)到过滤元件的金属元件(例如，金属元件同时传递振动能量和热能到过滤元件)；或(c)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)连接样本端口和细胞处理室的管道包括一个第一单向阀门(例如，一个针阀)；(b)细胞处理室和过滤组件的管道包括一个第二单向阀门(例如，一个针阀或隔膜阀)；(c)洗涤液室和过滤组件的管道包括一个第三单向阀门(例如，一个针阀或堵塞阀)；或(d)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一单向阀门、第二单向阀门、第三单向阀门，或其组合，包括(i)一个具有空心内部的管道，该内部包括一个直线内部区域和一个位于管道末端的扩张圆锥形内部区域，流体由其从单向阀门排出(例如，扩张圆锥形内部区域或整个管道可以用弹性体或塑性体材料制成)，以及(ii)一个部分圆锥形的弹性体阀针或截短圆锥形的弹性体阀针(例如，一个橡胶针)，与管道的扩张圆锥形内部区域吻合，从而当流体或正向压力从阀针的较大端接触时形成实质上或完全的流体密闭(例如，液密或水密密封)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)阀针包括一个从针的较小端延伸出去的扩展的圆柱形区域，且该区域的直径比单向阀门的直线内部区域小；(b)扩张圆锥形内部区域和阀针的锥角大约为12度到大约24度；(c)阀针具有比阀门的扩张圆锥形内部区域略大的锥角(例如，阀针的锥角比阀门的扩张圆锥形内部区域大约大0.5到大约1度)；或(d)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)过滤元件具有保留一个或多个病原体的孔径(例如，孔径约为0.45微米或更小—如，约为0.45微米、约为0.4微米、约为0.3微米、约为0.22微米、约为0.2微米或约为0.1微米)；(b)过滤元件具有涂层(例如，一种组合物、配体、肽、抗体等)，该涂层对一个或多个病原体具有亲和力或能够捕获；(c)过滤元件是带静电的；(d)过滤元件由不引起由纤维蛋白原驱动的凝血反应的材料制成(例如，过滤元件是聚碳酸酯过滤器或聚酯过滤器)；或(e)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)采样装置向上方向插入液体样本中；(b)采样装置刺穿液体样本容器(例如，液体样本容器包括采样装置刺穿的隔膜和/或采样装置向上方向刺穿隔膜)；(c)采样装置包括一个采样针和一个通气针，每个都插入到液体样本容器中的液体样本中(例如，当采样装置被放置到支架中和/或插入到液体样本中时，采样装置刺穿液体样本容器)；或(d)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)采样针具有(i)比通气针更大的转移能力(例如，当针具有圆形截面时直径更大，或者当针具有正方形或矩形截面时边更大)，(ii)比通气针更短的长度(即，采样针的末端位于液体样本容器中比通气针的末端更低的位置，采样针位于液体样本容器的底部附近从优，通气针位于液体样本容器的顶部附近从优，或两者都是)，或(iii)两者都是；(b)通气针向废液储存器和/或大气通气，或(c)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，混合装置是一个包括混合体(例如，塑料混合体)的旋转式搅拌器。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)细胞处理室包括一个圆形截面(例如，位于细胞处理室的底部)和旋转式搅拌器包括一个在细胞处理室的圆形截面内自由旋转的圆柱形混合体；(b)旋转式搅拌器进一步包括两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10个，优选为4个)插入到(例如，位于内部)混合体中的磁铁(例如，具有两个或更多磁铁的旋转式搅拌器，可以与旋转的外部磁场相互作用，从而引起旋转式搅拌器的旋转)；或(c)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)两个或更多的磁铁大致均匀地或大致对称地位于旋转式搅拌器的旋转轴线周围；(b)两个或更多的磁铁具有相同的极性方向(即，每个磁铁的北极向外或向内面向混合装置或旋转式搅拌器)；(c)混合装置进一步包括从圆柱形混合体向上延伸的流体接触特征；(d)圆柱形混合体进一步包括一个开放的中心；或(e)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(i)流体接触特征足够平滑以最小化空化或实质上消除空化，(ii)流体接触特征具有，或圆柱形混合体的顶部具有，一个大致正弦形状(例如，正弦形状)，(iii)当围绕垂直轴旋转时，流体接触特征产生涡流，或(iv)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)第一压力施加装置能够向细胞处理室提供正压和负压；(b)当第一压力施加装置向细胞处理室施加负压时，第一压力施加装置将流体(例如，液体样本)移入细胞处理室；(c)当第一压力施加装置向细胞处理室施加正压时，第一压力施加装置将流体(例如，处理过的液体样本)移入过滤组件；(d)第二压力施加装置能够至少向洗涤液室提供正压；(e)当第二压力施加装置向洗涤液室施加正压时，过滤元件或组件保留一个或多个病原体，从而允许部分洗涤溶液通过过滤组件；(f)在一个或多个病原体已裂解后，由第二压力施加装置(23)将部分洗涤液通过过滤组件(21)已提取的核酸随滤液从第二可逆密封(或可关闭)输出(35)，进入提取的核酸接收器(34a)(例如，微量离心管)；或(g)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，自动核酸提取盒进一步包括一个接受第一注射器的第一注射器支架，其中细胞处理室是第一注射器的空心圆柱体，且第一压力施加装置是第一注射器的滑动塞(例如，注射器支架接受的第一注射器位于第一单向阀门和第二单向阀门之间，即第一单向阀门上游和第二单向阀门下游)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一压力施加装置是一个处理端口，能够与外部仪器(例如，本公开中描述的自动化核酸提取系统的第一驱动器)的压力驱动器接合，该驱动器向处理端口提供正压和负压。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，处理端口密封(例如，气密性密封)细胞处理室(例如，细胞处理室与外部环境密封)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，自动核酸提取盒进一步包括一个接受第二注射器的第二注射器支架，其中洗涤液室是第二注射器的空心圆柱体，且第二压力施加装置是第二注射器的滑动塞。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第二压力施加装置是洗涤液室端口，能够与外部仪器(例如，本公开中描述的自动化核酸提取系统的第二驱动器)的压力驱动器接合，该驱动器向洗涤液室端口至少提供正压。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，洗涤液室端口密封(例如，气密性密封)洗涤液室与外部环境。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)处理溶液使液体样本的非病原体成分可过滤(例如，在不裂解真核细胞的情况下可过滤，通过裂解非病原体真核细胞可过滤等)，而不裂解一个或多个细菌病原体、一个或多个真核病原体、一个或多个病毒病原体，或其组合；(b)处理溶液是相对于液体样本中一个或多个非病原体真核细胞的高渗溶液(例如，来自获取液体样本的对象的一个或多个真核细胞)；或(c)处理溶液(i)不裂解或分解一个或多个原核病原体，(ii)不裂解或分解一个或多个真核病原体，(iii)不裂解或分解一个或多个病毒病原体，(iv)裂解血细胞(例如，红细胞和/或白细胞)，(v)分解蛋白质，(vi)分解核酸，(vii)抑制凝血，(viii)裂解非病原体真核细胞，或(ix)其组合；或(d)其组合。
本公开的另一个方面是包括本公开中描述的自动核酸提取盒和系统主体的自动化核酸提取系统，该系统主体包括：(a)第一驱动器，它向第一压力施加装置提供力量以对细胞处理室施加负压和正压；(b)第二驱动器，它向第二压力施加装置提供力量以对洗涤液室施加正压；(c)一个外部磁场(ExMF)创建装置，它创建一个外部磁场(ExMF)来驱动混合装置；(d)一个病原体裂解装置，它与过滤组件(例如，过滤元件)接合，并裂解过滤组件中包含的一个或多个病原体(例如，在过滤元件上)；以及(e)一个分流阀控制单元，其控制分流阀。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)系统主体进一步包括一个控制单元，它控制第一驱动器、第二驱动器、ExMF创建装置、病原体裂解装置、分流阀，或其组合；(b)系统进一步包括一个与系统主体相连并可在开启位置(此时提取盒是可及的)和闭合位置(此时产生一个封闭空间，提取盒被放置或位于其中)之间进行操作的系统门；或(c)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)混合装置是一个旋转式搅拌器；(b)ExMF创建装置包括(i)两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10个，优选为6个)场或定子线圈，顺序通电并放置在细胞处理室(例如，第一注射器的空心圆柱体)周围，且在旋转式搅拌器的同一场中；或(ii)两个或更多同步磁铁，它们围绕细胞处理室(例如，第一注射器的空心圆柱体)旋转，并在旋转式搅拌器的同一平面上。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，ExMF创建装置包括两个臂，它们共同围绕细胞处理室(例如，第一注射器的空心圆柱体)以创建ExMF，每个臂包括一个或多个(例如，1、2、3或4个，优选为3个)大致均匀间隔或大致对称位置的场或定子线圈。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，两个臂可以在闭合位置(该位置将两个臂放置在细胞处理室(例如，第一注射器的空心圆柱体)周围以创建ExMF)和开放位置(该位置允许将细胞处理室放置在两个臂之间)之间进行操作。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，ExMF创建装置的两个臂之一安装在系统主体上，ExMF创建装置的第二臂安装在系统门上。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，ExMF创建装置：(a)使用由旋转式搅拌器的永久磁铁通过场或定子线圈时产生的反向电磁场(EMF)，感知旋转式搅拌器的一个或多个磁铁相对于场或定子线圈的位置；(b)连续检查旋转式搅拌器是否在旋转(例如，正确旋转或按预期旋转)；(c)提供旋转式搅拌器如何旋转的连续提示；或(d)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，混合装置(i)以大约500到大约7000转每分钟(RPM)的速度混合(例如，大约500到大约7000RPM，其中在混合过程中增加速度，大约500到大约3000RPM，大约2,000到大约7000RPM，或大约4000到7000RPM)，(ii)至少在液体样本被引入细胞处理室时混合，(iii)将液体样本和处理溶液混合大约3分钟到大约10分钟，或(iv)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，分流阀控制单元包括一个执行器或夹紧部件，它具有(i)第一位置，用于夹紧、压缩或压扁(即密封或封闭位置)第一可逆密封(或可封闭)输出，(ii)第二位置，用于夹紧、压缩或压扁(即密封或封闭位置)第二可逆密封(或可封闭)输出，以及(iii)第三个位置，不夹紧、压缩或压扁第一或第二可逆密封(或可封闭)输出的任一到阻止流体流动的程度(即未密封或打开位置)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，分流阀控制单元包括一个用于第一可逆密封(或可封闭)输出的第一执行器或夹紧部件，以及一个用于第二可逆密封(或可封闭)输出的第二执行器或夹紧部件，其中每个执行器或夹紧部件具有一个密封(或关闭)输出的第一位置和一个打开输出的第二位置。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，每个执行器或夹紧部件的第一位置通过夹紧、压缩或压扁输出的一个可逆夹紧、压缩或压扁的区域来关闭输出。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，病原体裂解装置包括(a)一个加热器，将过滤组件的内容物加热到足以裂解一个或多个病原体的温度(例如，至少100℃)；(b)一个声波或超声波波传输器(例如，20,000kHz或更高的声波)，它将声波(例如，声波或超声波能量)传输到过滤组件的内容物(例如，大约15秒到大约5分钟)中，足以裂解一个或多个病原体；或(c)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)第一驱动器进一步包括至少一个力传感器，用于检测施加在细胞处理室上的力的大小，(b)第二驱动器进一步包括至少一个力传感器，用于检测施加在洗涤液室上的力的大小，或(c)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，系统主体进一步包括一个与未连接到分流阀的废液管道末端流体通信(即接收流体)的废液储存器(例如，自动化核酸提取系统不包含废液储存器)。
本公开的另一个方面涉及一个混合装置(13)，该混合装置包括一个圆柱形混合体，该圆柱形混合体内插入有两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10个，优选为4个)磁铁。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(i)两个或更多的磁铁具有相同的极性方向(即，每个磁铁的北极在混合装置或旋转式搅拌器中向外或向内)，(ii)混合装置(13)进一步包括从圆柱形混合体向上延伸的流体接触特征，(iii)圆柱形混合体进一步包括一个开放的中心，或(iv)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(i)流体接触特征足够平滑以最小化空化或实质上消除空化，(ii)流体接触特征具有，或圆柱形混合体的顶部具有，一个大致正弦形状(例如，正弦形状)，(iii)当围绕垂直轴旋转时，流体接触特征产生涡流，或(iv)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，混合装置进一步包括一个外部磁场(ExMF)创建装置，该装置创建一个ExMF来驱动混合装置。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，以下一项或多项：(a)混合装置或圆柱形混合体是一个旋转式搅拌器；(b)ExMF创建装置包括(i)两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10个，优选为6个)场或定子线圈，它们顺序通电并放置在细胞处理室(例如，第一注射器的空心圆柱体)周围，且在旋转式搅拌器的同一场中；或(ii)两个或更多同步磁铁，它们围绕细胞处理室(例如，第一注射器的空心圆柱体)旋转，并在旋转式搅拌器的同一平面上。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，ExMF创建装置包括两个臂，它们共同围绕圆柱形混合体(例如，一个容器/室，圆柱形混合体位于其中)以创建ExMF，每个臂包括一个或多个(例如，1、2、3或4个，优选为3个)大致均匀间隔或大致对称位置的场或定子线圈。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，两个臂可以在闭合位置(该位置将两个臂放置在圆柱形混合体(例如，一个容器/室，圆柱形混合体位于其中)周围以创建ExMF)和开放位置(该位置允许将圆柱形混合体(例如，一个容器/室，圆柱形混合体位于其中)放置在两个臂之间)之间进行操作。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，ExMF创建装置的两个臂之一安装在第一主体上，ExMF创建装置的第二臂安装在第二主体上，其中第一主体和第二主体被合在一起(例如，通过第一主体和第二主体之间的操作，一个移动第一主体的执行器，一个移动第二主体的执行器等等，或其组合)，以便两个臂围绕圆柱形混合体(例如，一个容器/室，圆柱形混合体位于其中)以创建ExMF。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，ExMF创建装置：(a)使用由旋转式搅拌器的永久磁铁通过场或定子线圈时产生的反向电磁场(EMF)，感知圆柱形混合体或旋转式搅拌器的一个或多个磁铁相对于场或定子线圈的位置；(b)连续检查圆柱形混合体或旋转式搅拌器是否在旋转(例如，正确旋转或按预期旋转)；(c)提供圆柱形混合体或旋转式搅拌器如何旋转的连续提示；或(d)其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，混合装置以大约500到大约7000转每分钟(RPM)的速度混合(例如，大约500到大约7000RPM，其中在混合过程中增加速度，大约500到大约3000RPM，大约2,000到大约7000RPM，或大约4000到7000RPM)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，分流阀(30)包括(a)一个在单一位置分裂为至少两个(例如，2、3、4、5、6或更多)输出(32、35)的输入，每个输出包括一个管道，或其区域，可以被可逆地夹紧、压缩或压扁，从而在夹紧、压缩或压扁时停止通过输出的流体流动(例如，可逆地密封或可封闭)；以及至少一个执行器或夹紧部件(31)夹紧至少两个输出。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，至少两个输出是第一输出(32)和第二输出(35)，并且至少一个执行器或夹紧部件(31)是一个单一的执行器或夹紧部件(31)，它具有(i)第一位置，用于夹紧第一输出(32a)而不夹紧第二输出(35)，(ii)第二位置，不夹紧第一输出(32)和第二输出(35)，以及(iii)第三个位置，用于夹紧第二输出(35a)而不夹紧第一输出(32)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，单一的执行器或夹紧部件(31)是一个延长的执行器或夹紧部件，其长度的中心点在第二位置时大致位于分裂处并对齐，且在未干扰流动的情况下被压紧，并且延长的执行器或夹紧部件在(i)第一位置将流向导向第二输出(35)和(ii)第三个位置将流向导向第一输出(32)之间旋转，其中第二位置位于第一位置和第三位置之间(例如，在未旋转状态下)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，每个输出(32、35)都有一个执行器或夹紧部件(31、245a、245b)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，至少一个执行器或夹紧部件(31)位于分裂之后，导致零死体积(例如，当处于夹紧、压缩或压扁状态时，基本上没有流体(例如，没有流体)流入封闭(或封闭)输出的管道)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，管道或其区域由可被可逆地夹紧、压缩或压扁的弹性材料组成，从而在夹紧、压缩或压扁时停止通过输出的流体流动。
本公开的另一个方面涉及如上所述的分流阀。
本公开的进一步方面涉及一种执行核酸提取的方法，该方法包括：(a)提供本公开中的自动化核酸提取盒或自动化核酸提取系统；(b)将液体样本从液体样本容器转移到细胞处理室(例如，通过使用第一压力施加装置对细胞处理室施加负压)；(c)在细胞处理室中将液体样本与处理溶液混合(例如，使用混合装置混合)；(d)将处理过的液体样本从细胞处理室转移到过滤组件(例如，通过使用第一压力施加装置对细胞处理室施加正压)；(e)使用洗涤溶液通过过滤元件冲洗处理过的液体样本(例如，通过对包含洗涤溶液的洗涤液室施加正压)，其中，一个或多个病原体被保留在过滤元件上，而滤液通过分流阀导向废液管道；(f)通过非化学手段裂解一个或多个病原体(例如，加热和/或声波处理)；以及(g)使用洗涤溶液(例如，通过对包含洗涤溶液的洗涤液室施加正压)分离从病原体中提取的核酸，由分流阀将滤液导向病原体核酸管道。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该方法进一步包括将采样装置插入包含液体样本的液体样本容器中(例如，将液体样本容器放入支架中，以便采样装置插入液体样本容器中的液体样本)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该方法是自动化的(例如，一旦液体采样容器被插入到支架中，它就是自动化的)。
附图说明
随附的图示，已纳入并成为本说明书的一部分，展示了本公开的若干具体实施例，并且与描述一起用于解释本公开的原理。这些图示仅用于说明本公开的具体实施例，并不限制本公开。以下详细描述，结合展示本公开的说明性具体实施例的附图将进一步阐明本公开的目的、特点和优点。
图1A.展示了本公开的一个示例性自动核酸提取盒(100)。该提取盒或单元(100)包括一个外壳，包括接收液体生物样本的样本端口或采样装置(2)，第一注射器支架(14a)，第一注射器的细胞处理室或中空室(15)，处理端口(16a)或第一压力施加装置或第一注射器的柱塞(16)，第二注射器支架(14b)，第二注射器的洗涤液室或中空室(22)，洗涤液室端口(23a)或第二压力施加装置或第二注射器的柱塞(23)，用于位于细胞处理室(15)内的混合装置(13)的磁场窗口或接入点(40a)，以及促进其与过滤组件(21)和过滤元件(26)相互作用的病原体裂解装置窗口或接入点(40b)。提取的病原体核酸被导入到提取的核酸容器中。
图1B.展示了图1A中示例性自动核酸提取盒(100)的顶视图。
图2A.展示了图1B中示例性自动核酸提取盒(100)沿线A-A的横截面视图。展示了图1A中示例性自动核酸提取盒(100)的顶视图。该盒或单元(100)包括接收液体样本容器(2c)中液体生物样本的样本端口或采样装置(2)，包括采样针(2a)，通气针(2b)；细胞处理室或细胞裂解室(15)和第一压力施加装置(16)；洗涤液室(22)和第二压力施加装置(23)；以及过滤组件(21)。样本端口(2)与细胞处理室(15)单向流体通信，细胞处理室(15)与过滤组件(21)单向流体通信，洗涤液室(22)与过滤组件(21)流体通信，过滤组件(21)与分流阀(30)流体通信。
图2B.展示了图2A中圆圈内所示的示例性自动核酸提取盒(100)的右下部。该盒或单元(100)包括采样针(2a)；细胞处理室或细胞裂解室(15)；洗涤液室(22)；以及带有过滤元件(26)的过滤组件(21)和过滤密封(27)。采样针(2a)通过包括接收部分圆锥形或截短圆锥形弹性体阀针(3b)的管道(3a)的第一单向阀门(3)与细胞处理室(15)单向流体通信。细胞处理室(15)通过包括接收部分圆锥形或截短圆锥形弹性体阀针(20b)的管道(20a)的第一单向阀门(20)与过滤组件(21)单向流体通信。洗涤液室(22)通过位于堵塞阀/插头(24)下游的第三单向阀门(30)与过滤组件(21)流体通信，以确保过滤组件(21)的材料不会进入洗涤液室(22)。过滤组件(21)通过带有夹紧部件或执行器(31)的分流阀(30)(i)与废液管道(33)流体通信，当分流阀(30)偏置到第一可逆密封(或可封闭)输出(32)时，以及(ii)与病原体核酸管道(34)流体通信，当分流阀(30)偏置到第二可逆密封(或可封闭)输出(35)时。
图3A.展示了具有两个臂(210a，210b)的示例性外部磁场创建装置(210)，这两个臂围绕图1A中的自动核酸提取盒(100)的示例性细胞处理室或细胞裂解室(15)。
图3B.展示了图3A中围绕示例性细胞处理室(15)的示例性外部磁场创建装置(210)的横截面视图，沿线C-C，其中细胞处理室(15)包括具有磁铁(13b)和开放中心(13d)的混合装置(13)。示例性外部磁场创建装置(210)包括六个场或定子线圈(211)，每个线圈都缠绕在磁芯(212)上。
图4A.展示了本公开的一个具有开放中心(3d)的示例性混合装置(13)。
图4B.展示了图4A中示例性混合装置(13)的横截面视图，沿线D-D。该示例性混合装置包括具有(a)开放中心，(b)插入混合体的磁铁(13b)，以及(c)从混合体(13a)顶部向上延伸的流体接触特征的混合体。
图4C.展示了本公开的一个示例性混合装置(13)，该混合装置包括具有(a)开放中心，(b)插入混合体的磁铁(13b)，以及(c)从混合体(13a)顶部向上延伸的流体接触特征的混合体。
图5A.展示了连接到加热器支架(221)的示例性加热器(220)和连接到声波或超声波波传输器支架(231)的示例性声波或超声波波传输器(230)，加热器(220)和波传输器(230)两者都与本公开的一个示例性自动核酸提取盒(100)接合。
图5B.展示了图5A的顶视图。
图5C.展示了图5B沿线F-F的横截面视图。
图5D.展示了图5C沿线G-G的横截面视图。
图6A.展示了具有两个输出(32，35)和单个执行器或夹紧部件(31)的示例性分流阀(30)，该执行器或夹紧部件具有旋转支点或旋转点(31a)，以便于可逆地夹紧、压缩或压扁输出(32，35)。在这个示例性实施例中，分流阀连接在过滤组件(21)下方。
图6B.展示了图6A中的示例性分流阀(30)，其中执行器或夹紧部件(31)被旋转以可逆地密封或关闭输出35(35a)。
图6C.展示了图6A中的示例性分流阀(30)，其中执行器或夹紧部件(31)被旋转以可逆地密封或关闭输出32(35a)。
图7A.展示了本公开的一个示例性自动化核酸提取系统(200)，包括系统主体(201)和与系统主体(201)相连并可操作的系统门(202)。在这个视图中，系统门(202)处于关闭位置，创造了一个内部腔室，本公开的盒(100)位于其中。示例性门包括一个锁扣(203)(例如，一个磁力释放装置)和一个显示器(204)，可能包括触摸屏输入。
图7B.展示了本公开的一个示例性自动化核酸提取系统(200)，其中与系统主体(201)相连并可操作的系统门(202)是打开的。
图8A、8B、8C和8D.展示了具有两个执行器或夹紧部件(245a，245b)的示例性分流阀(30)，它们独立地夹紧、压缩或压扁可逆密封(或可封闭)输出(32，35)，从而产生一个密封(或封闭)输出(32a，35a)。
图9.展示了一个示例性分流控制单元(240)，用于操作执行器或夹紧部件(31,245a,245b)。
具体实施方式
目前描述的是一种自动核酸提取系统，该系统允许快速自动化地从液体样本中提取一种或多种病原体的核酸，例如从对象获得的液体样本，以及相关的方法。本公开进一步提供了自动核酸提取盒和自动核酸提取仪器的方面，它们可以是系统的一部分，并促进快速自动化地从液体样本中提取一种或多种病原体的核酸，例如从对象获得的液体样本。
本申请中引用的所有参考文献、专利、待审批专利申请和已公开的专利的内容，特此明确地通过引用纳入。
下列术语用于描述本公开。除非另有定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有本公开所属技术领域通常理解的含义。用于描述的术语仅用于描述特定实施例，并不打算限制本公开。在术语未在本文中具体定义的情况下，该术语由在描述本公开时使用该术语的技艺通常技能者根据上下文赋予公认含义。
当提供了一系列值的范围时，应理解为该范围内的每个中间值，到下限单位的十分之一，除非上下文清楚地指明其他情况(例如，在包含一定数量的碳原子的组的情况下，提供该范围内的每个碳原子编号)，在该范围的上限和下限之间以及该范围内任何其他声明的或中间值都被包含在本公开中。这些较小范围的上限和下限可以独立地包含在较小范围内，并且也被包含在本公开中，不受在声明范围内特别排除的限制的约束。当声明的范围包括一个或两个限制时，排除一个或两个被包含的限制的范围也被包含在本公开中。
本文中使用的冠词“一”和“一个”在本文中用于指该冠词的一个或多于一个(即至少一个)语法对象，除非上下文清楚地表明其他情况。例如，“一个元素”意味着一个元素或多个元素，除非另有指示。
短语“和/或”，在此说明书和权项中的使用，应理解为表示“两个元素中的一个或两个”，即在某些情况下共同出现，在其他情况下分别出现的元素。用“和/或”列出的多个元素应以相同的方式解释，即“一个或多个”这样连接的元素。除了“和/或”条款明确识别的元素之外，可能还有其他可选元素存在，无论这些元素与明确识别的元素相关还是不相关。因此，作为一个非限制性的例子，当与“包括”等开放式语言一起使用时，“A和/或B”可以指，在一种实施例中，仅指A(可选地包括除B之外的其他元素)；在另一种实施例中，仅指B(可选地包括除A之外的其他元素)；在另一种实施例中，指A和B两者(可选地包括其他元素)；等等。
如同在此说明书和权项中使用的“或”，应理解为具有如上定义的“和/或”相同的含义。例如，在列表中分隔项目时，“或”或“和/或”应被解释为包容性的，即至少包括一个，但也包括一个以上，的一定数量或列表中的元素，并可选地包括未列出的其他项目。只有清楚地表示相反的术语，如“只有一个”或“恰好一个”，或在权项中使用的“由...组成”，将指代恰好一个元素的包含数量或列表中的元素。一般来说，在此使用的术语“或”应仅在前面有排他性术语，如“要么”、“其中之一”、“只有一个”或“恰好一个”时，才被解释为表示排他性选择(即“一个或另一个，而不是两者都”)。
如同在此说明书和权项中使用的短语“至少一个”，在提及一个或多个元素的列表时，应理解为从列表中的一个或多个元素中至少选择一个元素，但不一定包括列表中明确列出的每个和每个元素，并且不排除列表中元素的任何组合。这个定义还允许除了列表中明确识别的元素之外，可能还有其他可选元素存在，无论这些元素与明确识别的元素相关还是不相关。因此，作为一个非限制性的例子，“至少一个A和B”(或等效地，“至少一个A或B”，或等效地，“至少一个A和/或B”)可以指，在一种实施例中，至少一个，可选地包括一个以上，A，没有B存在(并可选地包括除B之外的其他元素)；在另一种实施例中，至少一个，可选地包括一个以上，B，没有A存在(并可选地包括除A之外的其他元素)；在另一种实施例中，至少一个，可选地包括一个以上，A，和至少一个，可选地包括一个以上，B(并可选地包括其他元素)；等等。
在权项中，以及上面的说明书中，所有过渡短语，如“包括”、“包含”、“带有”、“具有”、“包含”、“涉及”、“持有”、“由...组成”等，应理解为开放式的，即“包括但不限于”。只有过渡短语“由...组成”和“由...本质组成”应分别理解为封闭式或半封闭式过渡短语，如美国专利审查程序手册第2111.03节所述。
还应理解，本公开中描述的某些方法或过程中包括一个以上步骤或行为时，方法的步骤或行为的顺序并不一定要按照所述方法中步骤或行为的背诵顺序，除非上下文另有说明。
本说明书中使用术语“患者”或“对象”来描述动物，例如哺乳动物，最好是人类或家养动物，这些动物接受了根据本公开的组合物的治疗，包括预防性治疗。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，对象或患者是灵长类动物。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，患者或对象是人类。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，患者或对象是牲畜，如牛、羊、山羊、奶牛、猪等；或家养动物，如狗、鱼、豚鼠和猫。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中(例如，特别是在研究背景下)，对象是啮齿动物(例如，小鼠、大鼠、仓鼠)、兔子、灵长类动物、非人类灵长类动物或猪，如纯种猪等。对于特定于特定动物(例如，人类患者)的疾病、状况或症状的治疗，术语“患者”指的是该特定动物，包括家养动物，如狗或猫，或农场动物，如马、奶牛、羊等。
分子和细胞生物化学的一般方法可以在以下标准教科书中找到：《分子克隆：实验室手册》，第3版(Sambrook等人，Cold Spring Harbor Laboratory Press 2001年)；《分子生物学简短协议》，第4版(Ausubel等人编辑，JohnWiley&Sons 1999年)；《蛋白质方法》(Bollag等人，John Wiley&Sons 1996年)；《基因治疗的非病毒载体》(Wagner等人编辑，Academic Press 1999年)；《病毒载体》(Kaplift&Loewy编辑，Academic Press 1995年)；《免疫学方法手册》(I.Lefkovits编辑，Academic Press 1997年)；以及《细胞和组织培养：生物技术实验室程序》(Doyle&Griffiths，JohnWiley&Sons 1998年)，这些文献的公开内容在此通过引用纳入。
本公开描述了一个用于提取核酸(例如，脱氧核糖核酸(DNA)和/或核糖核酸(RNA))的一次性使用的可丢弃盒，例如从一种或多种病原体中提取核酸，以及一个用于接收和执行使用该一次性使用的可丢弃盒提取核酸过程的仪器。本公开的自动核酸提取盒具有新颖的架构，该系统使用新颖的化学和机械处理技术从全血样本中提取病原体，然后从这些病原体中提取DNA，用于下游处理或分析(例如，逆转录、聚合酶链反应、等温DNA/RNA扩增、DNA/RNA测序等，用于识别一种或多种病原体)。系统的输入是一个包含液体样本(例如，全血)的容器(例如，静脉抽血的管子，如4-7毫升的K2 EDTA真空血液采集管，如BDVacutainer EDTA抗凝管真空采血管)，输出是含有病原体核酸(例如，DNA)的水或缓冲液(例如，大约25微升到大约200微升或大约50微升到100微升的洗涤溶液，如水或缓冲液)，如果液体样本中有任何的话。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，含有病原体核酸的水或缓冲液被放置在容器中，例如微量离心管(例如，0.5-2.0毫升的微量离心管，如0.5毫升、0.6毫升、1.0毫升、1.5毫升、1.7毫升或2.0毫升的微量离心管)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，含有病原体核酸的水或缓冲液被直接且自动地转移到分析、识别或测序系统中，无需容器。
自动核酸提取盒
因此，本公开的一个方面涉及一个自动核酸提取盒或单元(100)。该提取盒或单元(100)包括一个外壳，包括(a)接收液体生物样本的样本端口(2)；(b)细胞处理室或细胞裂解室(15)；(c)洗涤液室(22)；(d)包括过滤元件(26)的过滤组件(21)；以及(e)分流阀(30)(例如，零死容积分流阀)具有第一可逆密封(或可封闭)输出(32)和第二可逆密封(或可封闭)输出(35)，其中(1)样本端口(2)与细胞处理室(15)单向流体通信；(2)细胞处理室(15)与过滤组件(21)单向流体通信；(3)洗涤液室(22)与过滤组件(21)流体通信(例如，单向流体通信)；以及(4)过滤组件(21)与分流阀(30)(i)和废液管道(33)流体通信(例如，单向流体通信)，当分流阀(30)偏置到第一可逆密封(或可封闭)输出(32)时，以及(ii)和病原体核酸管道(34)流体通信(例如，单向流体通信)，当分流阀(30)偏置到第二可逆密封(或可封闭)输出(35)时。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，一种或多种病原体包括一种或多种细菌、一种或多种病毒、一种或多种真核病原体，或其组合。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，样本端口(2)和细胞处理室(15)、细胞处理室(15)和过滤组件(21)、洗涤液室(22)和过滤组件(21)、过滤元件(26)或过滤组件(21)和分流阀(30)通过管道连接。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒进一步包括一个与病原体核酸管道(34)流体通信的提取核酸容器(34a)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，提取核酸容器(34a)(例如，微量离心管)接收提取的核酸。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒进一步包括一个与废液管道(33)或第一可逆密封(或可封闭)输出(32)流体通信的废液储存器或罐(33a)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒作为套件提供。例如，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒作为套件提供，并且该提取盒包括第一注射器支架(14a)和第二注射器支架(14b)，第一注射器(15,16)(例如，预先填充处理溶液的第一注射器)，以及第二注射器(22,23)(例如，预先填充洗涤溶液的第二注射器)，其中注射器是预先安装的，或由用户安装在第一注射器支架(14a)和第二注射器支架(14b)中。
样本和采样
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，液体样本容器(1a)包含其中的一个液体样本。例如，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，液体样本是血液样本。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒进一步包括一个液体样本容器支架(2c)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒进一步包括插入液体样本容器(1a)的采样装置(2)(例如，采样装置(2)刺穿液体样本容器(1a)，当液体样本容器(1a)被放置到液体样本容器支架(2c)中时)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，采样装置(2)向上方向插入液体样本中。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，采样装置(2)刺穿液体样本容器(1a)(例如，液体样本容器(1a)包括采样装置(2)刺穿的隔膜(1b)和/或采样装置(2)向上方向刺穿隔膜(1b))。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，采样装置(2)包括插入液体样本容器(1a)中的液体样本的采样针(2a)和通气针(2b)(例如，当采样装置(2)被放置到液体样本容器支架(2c)和/或插入到液体样本中时，采样装置(2)刺穿液体样本容器(1a))。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，采样针(2a)具有(i)比通气针(2b)更大的转移能力(例如，当针具有圆形截面时直径更大，或者当针具有正方形或矩形截面时边更大)，(ii)比通气针(2b)更短的长度(即，采样针(2a)的末端位于液体样本容器(1a)中比通气针(2b)的末端更低的位置，采样针(2a)位于液体样本容器(1a)的底部附近为优，通气针(1b)位于液体样本容器(1a)的顶部附近为优，或两者都是)，或(iii)两者都是。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，通气针(2b)向废液储存器或罐(33a)和/或大气通气。
如文中所述，术语“针”包括任何熟练工匠认为适合所述用途的针。例如，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，针包括具有允许流体(例如，液体和/或气体，如空气)流过其内部腔室的轴的针。例如，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，针包括轴的远端端部(即，连接点，如与样本端口连接的点)的斜面边缘和/或锋利端部。斜面边缘有助于穿透表面，例如容器(1a)(例如，液体样本容器)或容器(1a)的隔膜(1b)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，液体样本容器(1a)是真空血液采集管。进一步举例来说，针的轴和/或腔室的横截面可以是任何适当形状，有效转移流体，例如圆形、三边形、方形、矩形、五边形、六角形、七边形、八角形等。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，液体样本容器(1a)向下方向插入支架中，以便采样装置(2)向上方向插入液体样本中。如文中所述，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，采样装置包括通向大气或废液储存器或罐(33a)的针(例如，通气针(2b))，从而允许气体(例如，空气)流入含有液体样本的容器(例如，血液样本管)中，当液体样本通过第二针(例如，采样针(2a))提取时。此外，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，当采样装置(2)包括两个针时，两个针可能同时刺穿隔膜(1b)，或者作为替代方案，为了最小化插入力，它可能被设计为有一个针(例如，通气针(2b))先穿透液体样本容器(1a)(例如，容器的隔膜(1b))，然后是第二针(例如，采样针(2a))。例如，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，通气针(2b)在采样针(2a)之前穿透液体样本容器(1a)(例如，容器的隔膜(1b))，这样采样针(2a)位于液体样本容器(1a)的较低位置，以便于从容器中抽取液体样本。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，采样针(2a)位于液体样本容器(1a)或隔膜(1b)的内部表面上方，当采样装置(2)插入到液体样本/液体采样容器(1a)中后。这有助于最大化从液体样本容器(1a)中提取并因此由提取盒/系统处理的液体样本量。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，通气针(2b)位于液体样本容器(1a)的内部表面顶部下方，当采样装置(2)插入到液体样本/液体采样容器(1a)中后。这也有助于最大化从液体样本容器(1a)中提取的液体样本量。
单向阀门
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，连接样本端口(2)和细胞处理室的管道包括第一单向阀门(3)(例如，针阀)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，细胞处理室和过滤组件(21)的管道包括第二单向阀门(20)(例如，针阀或隔膜阀)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，洗涤液室(22)和过滤组件(21)的管道包括第三单向阀门(25)(例如，针阀或堵塞阀)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，单向阀门(例如，第一单向阀门(3)、第二单向阀门(20)、第三单向阀门(25)或其组合)包括(i)一个具有空心内部的管道(3a,20a)，该内部包括一个直线内部区域和位于管道末端的扩张圆锥形内部区域，流体从单向阀门排出(例如，扩张圆锥形内部区域或整个管道可以用弹性体或塑性体材料制成)，以及(ii)一个部分圆锥形的弹性体阀针或截短圆锥形的弹性体阀针(3b,20b)(例如，橡胶针)，与管道的扩张圆锥形内部区域吻合，从而当流体或正向压力从阀针的较大端接触时形成实质上或完全的流体密闭(例如，液密或水密密封)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，阀针(3b,20b)包括一个从针的较小端延伸出去的扩展的圆柱形区域，且该区域的直径比单向阀门的直线内部区域小。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，扩张圆锥形内部区域和阀针(3b,20b)的锥角大约为12度到大约24度。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，阀针(3b,20b)具有比阀门的扩张圆锥形内部区域略大的锥角(例如，阀针的锥角比阀门的扩张圆锥形内部区域大约大0.5到大约1度)。
如文中所述，在自动核酸提取盒内，样本端口或采样装置(2)和细胞处理室(例如，细胞裂解室和/或注射器的中空圆柱体)之间有一条通道，包括一个单向阀门(即，第一单向阀门(3))，从而允许液体样本(例如，血液样本)流向细胞处理室，同时防止在后期对细胞处理室施加正压时(例如，注射器的柱塞在注射器的中空圆柱体内下压)，液体样本流回液体样本容器(1a)(例如，血液管)中，以便将处理过的液体样本通过过滤组件(21)。当对细胞处理室(例如，从注射器的中空圆柱体中拔出柱塞)施加负压时，例如由本文所述的仪器或系统(200)施加，单向阀门自动打开，液体样本从液体样本容器(1a)流入细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)，在那里液体样本与处理溶液(例如，裂解溶液)混合。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒进一步包括连接洗涤液室(22)和过滤组件(21)的第三单向阀门(25)(例如，针阀或堵塞阀)。即，第三单向阀门(25)仅允许流体(即洗涤溶液)从洗涤液室(22)流向过滤组件(21)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，单向阀门是针阀，包括一个具有空心内部的管道(例如，塑料管道)，该内部包括一个直线内部区域和位于流体从单向阀门排出的末端的扩张圆锥形内部区域(例如，扩张圆锥形内部区域或整个管道可以用弹性体或塑性体材料制成)，一个部分圆锥形的弹性体阀针或截短圆锥形的弹性体阀针(例如，橡胶针)与管道的扩张圆锥形内部区域吻合，从而在流体从阀针的较大端(逆流)来时形成实质上或完全水密的密封。即，逆流使圆锥形表面接触并封闭阀门，当流体的流动或压力出现在阀针的较小端(顺流)时，阀针的圆锥形表面从与管道的圆锥形表面的接触中移开，从而在圆锥形表面之间创建一个间隙，允许流体朝那个方向流动。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，阀针进一步包括一个从针的较小端延伸出去的扩展的圆柱形区域，且该区域的直径比单向阀门的直线内部区域小。这个特性有助于在管道中稳定阀针，并允许阀针更自由地移动并与管道保持对齐。单向针阀的圆锥形表面的角是关键，因为如果它们太小，阀针将卡在阀门的管道中，无法用有限的压力移除，该压力限于本文所述的第一单向阀门(3)的情况下低于大气压。如果针阀的圆锥形部分的角太陡，圆锥形密封表面之间的法线力将太小，并且在关闭时不会形成可靠的密封。例如，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，扩张圆锥形内部区域和阀针的锥角大约为12度到大约24度。此外，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，阀针具有比阀门的扩张圆锥形内部区域略大的锥角。这个特性可以进一步增强通过流体压力差打开针阀的容易程度。即，具有阀针锥角比管道略大的针阀将允许阀门的密封主要在针的较大端发生，从而允许给定压力下产生更大的释放力，因为所需的释放力与密封面积成正比。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，阀针的锥角比阀门的扩张圆锥形内部区域大约大0.5到大约1度。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一单向阀门(3)和细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)通过第一管道(10)(例如，大质上垂直的管/管道)连接，该管道小于并与连接细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)和第二单向阀门(20)的第二管道(11)内的环形管道相邻。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一管道(10)(例如，大质上垂直的管道)连接第一单向阀门(3)和细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)，第二管道(11)连接细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)和第二单向阀门(20)，其中第一管道(10)和第二管道(11)与细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)的连接大致相邻。例如，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一管道(10)和第二管道(11)与细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)共享一个连接(例如，圆形连接(每个是圆的半圆)，方形连接(每个是正方形的等腰三角形)，矩形(形成矩形的两个全等三角形)，等等)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一单向阀门(3)连接在第一管道(10)的末端或底部(例如，大质上垂直的管道)和细胞处理室，例如注射器的中空圆柱体(例如，细胞处理室或注射器的中空圆柱体的底部)连接到第一管道(10)的顶部。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第二单向阀门(20)连接到第二管道(11)的末端或底部(例如，大质上垂直的管道)和细胞处理室，例如注射器的中空圆柱体(例如，细胞处理室，例如注射器的中空圆柱体的底部)连接到第二管道(11)的顶部。
因此，在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一单向阀门(3)、细胞处理室和第二单向阀门(20)的配置导致流体从样本端口或采样装置(2)向过滤组件(21)(例如，过滤元件(26))单向移动，从而确保所有从细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)排出的流体都是处理过的液体样本，任何未处理的液体样本都没有进入细胞处理室，例如注射器的中空圆柱体(例如，在第一管道中)，从而避免未处理的液体样本堵塞过滤元件(26)的任何潜在可能性。此外，第二单向阀门(20)防止过滤组件(21)和细胞处理室(15)之间的反向流动，确保所有流体(例如，处理过的液体样本和洗涤溶液)通过过滤元件(26)而不是流回细胞处理室。第二单向阀门(20)还防止位于第二单向阀门(20)上游的残留处理过的液体样本污染洗涤流/溶液。
细胞处理
如文中所述，“细胞处理室”和“细胞处理储液室”这两个术语可互换使用，包括但不限于注射器的中空圆柱体或本文描述的作为示例性细胞处理室或储液室的第一注射器，以及当处理溶液是裂解溶液时的“细胞裂解室”作为示例性细胞处理室或储液室(例如，裂解血细胞)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，细胞处理室(15)包括其中包含的混合装置(13)。
在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，该提取盒进一步包括与细胞处理室或裂解室(15)流体通信的第一压力施加装置(16)。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，第一压力施加装置(16)能够向细胞处理室提供正压和负压。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，当第一压力施加装置(16)对细胞处理室施加负压时，第一压力施加装置(16)将流体(例如，液体样本)移入细胞处理室。在本公开中描述的任何方面或具体实施例中，当第一压力施加装置(16)对细胞处理室施加正压时，第一压力施加装置(16)将流体(例如，处理过的液体样本)移入过滤组件(21)。
在本文中所使用的术语“第一压力施加装置”(16)包括但不限于，第一注射器的滑动柱塞，该滑动柱塞是本文描述的一种特定但非限制性的第一压力施加装置(16)的实现方式。例如，在本文描述的任何方面或实现中，第一压力施加装置(16)的一个非限制性的例子是一个处理端口，该处理端口卫生地密封细胞处理室与外部环境，并与自动化核酸提取系统的第一驱动器接合。
在本文描述的任何方面或实现中，自动化核酸提取盒还包括一个第一注射器支架(14a)，该支架接受一个第一注射器(15,16)，其中细胞处理室(15)是第一注射器的中空圆柱体，而第一压力施加装置(16)是第一注射器的滑动柱塞(例如，第一注射器支架(14a)在第一单向阀(3)和第二单向阀(20)之间接收第一注射器，即位于第一单向阀(3)的上游和第二单向阀(20)的下游)。
在本文描述的任何方面或实现中，第一压力施加装置(16)是一个处理端口(16a)，能够与外部仪器(例如，本文描述的自动化核酸提取系统(200)的第一驱动器)的压力驱动器接合，该驱动器为处理端口提供正压和负压。在本文描述的任何方面或实现中，处理端口(16a)密封(例如，气密密封)细胞处理室(例如，密封细胞处理室与外部环境)。
处理溶液
在本文描述的任何方面或实现中，细胞处理室(15)包含其中的处理溶液。
在本文描述的任何方面或实现中，处理溶液是一种裂解缓冲液，它裂解非病原体细胞(即，裂解缓冲液不裂解一个或多个病原体)。例如，在本文描述的任何方面或实现中，裂解缓冲液包含一种使用氯化钾(KCl)调节至pH值为12的氢氧化钠溶液。在本文描述的任何方面或实现中，裂解缓冲液包含2.2％的柠檬酸钠，这有助于抑制凝血反应。在本文描述的任何方面或实现中，液体样品容器(1a)包括K2 EDTA，这有助于抑制凝血反应。在本文描述的任何方面或实现中，裂解缓冲液包含大约0.42％的氢氧化钠，大约2.7％的氯化钾，大约2.2％的柠檬酸钠，以及水(例如，其余是水，如去离子水)。在本文描述的任何方面或实现中，当液体样品是全血时，大约2.6毫升的处理溶液或裂解缓冲液可用于大约4到大约7毫升的全血。
在本文描述的任何方面或实现中，处理溶液是一种不裂解血细胞(例如，哺乳动物血细胞，人类血细胞等)并允许处理后的液体样品相对容易地通过亚微米过滤器，捕获过滤器上的一个或多个完整病原体的溶液。在本文描述的任何方面或实现中，处理溶液是一种不裂解红细胞(例如，哺乳动物红细胞，人类红细胞等)并允许处理后的液体样品相对容易地通过亚微米过滤器，捕获过滤器上的一个或多个完整病原体的溶液。例如，在本文描述的任何方面或实现中，处理溶液包含大约0.47％的氢氧化钠溶解在3.3倍磷酸盐缓冲液(PBS)缓冲液中。在本文描述的任何方面或实现中，当液体样品是全血时，对于每大约1毫升的全血，使用大约1毫升的不裂解血细胞(例如，红细胞)的处理溶液。在本文描述的任何方面或实现中，当处理溶液是一种不裂解血细胞(例如，红细胞)的溶液时，液体样品-处理溶液混合物混合大约8分钟到大约12分钟(例如，大约10分钟)。
在本文描述的任何方面或实现中，处理溶液使液体样品中的非病原体组分可过滤(例如，不裂解真核细胞即可过滤，通过裂解非病原体真核细胞即可过滤等)，而不裂解一个或多个细菌病原体，一个或多个真核病原体，一个或多个病毒病原体，或其组合。在本文描述的任何方面或实现中，处理溶液是相对于液体样品中的一个或多个非病原体真核细胞(例如，从液体样品获取的主体的一个或多个真核细胞)的高渗溶液。在本文描述的任何方面或实现中，处理溶液(i)不裂解或分解一个或多个原核病原体，(ii)不裂解或分解一个或多个真核病原体，(iii)不裂解或分解一个或多个病毒病原体，(iv)裂解血细胞(例如，红细胞和/或白细胞)，(v)分解蛋白质，(vi)分解核酸，(vii)抑制凝血，(viii)裂解非病原体真核细胞，或(ix)上述任一组合。
混合装置
在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)是一个旋转混合器，包括一个混合体(13a)(例如，一个塑料混合体(13a))。在本文描述的任何方面或实现中，以下一项或多项：(a)细胞处理室包括一个圆形横截面(例如，位于细胞处理室的底部)和旋转混合器包括一个在细胞处理室的圆形横截面内自由旋转的圆柱形混合体(13a)；(b)旋转混合器进一步包括两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10个，最好是4个)插入(例如，位于内部)混合体(13a)的磁铁(例如，旋转混合器带有两个或更多可以与旋转的外部磁场相互作用的磁铁，从而引起旋转混合器的旋转)；或(c)上述任一组合。
在本文描述的任何方面或实现中，两个或更多的磁铁大致均匀地或大致对称地位于旋转混合器的旋转轴线周围。在本文描述的任何方面或实现中，两个或更多的磁铁具有相同的极性方向(即，每个磁铁的北极向外或向内面向混合装置或旋转混合器(13))在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)进一步包括从圆柱形混合体(13a)向上延伸的流体接触特征(13c)。在本文描述的任何方面或实现中，圆柱形混合体(13a)进一步包括一个开放的中心(13d)。
在本文描述的任何方面或实现中，流体接触特征(13c)足够平滑以最小化空化或实质上消除空化。在本文描述的任何方面或实现中，流体接触特征(13c)具有，或圆柱形混合体(13a)的顶部具有，一个大致正弦形状(例如，正弦形状)。在本文描述的任何方面或实现中，当围绕垂直轴旋转时，流体接触特征(13c)产生涡流。
混合装置实际上不能使用传统的搅拌板技术进行旋转，该技术具有旋转磁铁或直接位于混合器下方的磁场，在本公开的提取盒/系统中。例如，与细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)的连接以及自动化核酸提取盒的其他特性将使得很难在混合装置下方的同心轴上放置一个磁性搅拌板，并且足够接近混合装置以允许混合装置成为一个磁性搅拌棒，特别是以图1为例的实现。此外，一个标准的无刷外部定子(一体式)对于本文描述的某些实现来说也是困难且不可行的，例如图1所示，因为它会在中心处夹住细胞处理室(例如，注射器的中空圆柱体)，从而阻止或大大复杂化将本公开的自动化核酸提取盒/系统从本文公开的自动化核酸提取系统(200)中分离和移除。
因此，在本文描述的任何方面或实现中，混合器驱动系统是一种无刷直流(BLDC)，内置式(场外，磁铁内)，并且是电流驱动或恒速类型。
在本文描述的任何方面或实现中，外部电磁场(ExMF)创建装置(210)能够使用由旋转混合器的永久磁铁通过场或定子线圈(211)时产生的反向电磁场(EMF)来感应旋转混合器的一个或多个磁铁相对于场或定子线圈(211)的位置。这允许驱动电路精确计时地激发适当的场定子线圈(211)以旋转旋转混合器。这进一步允许系统检测到场或定子线圈(211)是否未正确地与旋转混合器的磁铁(13b)磁耦合(例如，由于门未正确关闭，旋转混合器缺失，旋转混合器的磁铁(13d)缺失或安装不正确等)。在本文描述的任何方面或实现中，这个特性被用来提供对混合装置或旋转混合器(13)是否在旋转(例如，正确旋转或按预期旋转)和/或旋转混合器如何旋转的持续检查。因此，在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)提供了混合过程的自动和连续确认。标准搅拌板系统是开环驱动，因此不提供任何保证混合器实际上已经接合并因此正在混合/旋转，因此这些现有技术的开环系统不适用于自动化临床过程。
本公开的另一个方面涉及混合装置(13)。例如，在本文描述的任何方面或实现中，混合装置包括一个圆柱形混合体(13a)，该圆柱形混合体包括两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10，最好是4)插入(例如，位于内部)圆柱形混合体(13a)的磁铁。
在本文描述的任何方面或实现中，以下一项或多项：(i)两个或更多的磁铁具有相同的极性方向(即，每个磁铁的北极向外或向内面向混合装置或旋转混合器(13))，(ii)混合装置(13)进一步包括从圆柱形混合体(13a)向上延伸的流体接触特征(13c)，(iii)圆柱形混合体(13a)进一步包括一个开放的中心(13d)，或(iv)上述任一组合。
在本文描述的任何方面或实现中，以下一项或多项：(i)流体接触特征(13c)足够平滑以最小化空化或实质上消除空化，(ii)流体接触特征(13c)具有，或圆柱形混合体(13a)的顶部具有，一个大致正弦形状(例如，正弦形状)，(iii)当围绕垂直轴旋转时，流体接触特征(13c)产生涡流，或(iv)上述任一组合。
在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)进一步包括一个外部磁场(ExMF)创建装置(210)，该装置创建一个ExMF来驱动混合装置(13)。
在本文描述的任何方面或实现中，以下一项或多项：(a)混合装置(13)或圆柱形混合体(13a)是一个旋转混合器；以及(b)ExMF创建装置(210)包括(i)两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10，最好是6)定子线圈(211)，这些线圈依次激发并放置在细胞处理室(例如，第一注射器的中空圆柱体)周围，并且与旋转混合器处于同一磁场中；或(ii)两个或更多同步磁铁，它们围绕细胞处理室(例如，第一注射器的中空圆柱体)旋转，并与旋转混合器处于同一平面。
在本文描述的任何方面或实现中，两个或更多的场或定子线圈绕在一个磁性核心(212)上，例如，铁磁性或亚铁磁性材料(例如，铁)。
在本文描述的任何方面或实现中，外部电磁场(ExMF)创建装置(210)包括两个臂，这两个臂共同围绕圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)以创建ExMF，每个臂包括一个或更多(例如，1、2、3或4，最好是3)大致均匀间隔或大致对称定位的场或定子线圈(211)。
在本文描述的任何方面或实现中，两个臂是可转动的(例如，横向可转动)的，可以在闭合位置将两个臂放置在圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)周围以创建ExMF，以及一个开放位置，允许圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)放置在两个臂之间。
在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)的两个臂之一安装在第一主体上，而ExMF创建装置(210)的第二臂安装在第二主体上，其中第一主体和第二主体被合在一起(例如，通过第一主体和第二主体之间的转动，一个执行器移动第一主体，一个执行器移动第二主体等，或上述任一组合)，以便两个臂围绕圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)以创建ExMF。
在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)：(a)使用由旋转混合器的永久磁铁通过场或定子线圈(211)时产生的反向电磁场(EMF)来感知圆柱形混合体或旋转混合器(13a)的一个或多个磁铁相对于场或定子线圈(211)的位置；(b)持续检查圆柱形混合体或旋转混合器(13a)是否在旋转(例如，正确旋转或按预期旋转)；(c)提供圆柱形混合体或旋转混合器(13a)旋转方式的持续指示；或(d)上述任一组合。
在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)以大约500到大约7000每分钟旋转次数(RPM)(例如，大约500到大约7000RPM，其中在混合过程中增加速度，大约500到大约3000RPM，大约2,000到大约7000RPM，或大约4000到7000RPM)混合。
在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)(例如，旋转混合器)具有一个带有开放中心(13d)的圆柱形混合体(13a)。例如，在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)具有一个带有开放中心(13d)的圆柱形混合体(13a)和多个(例如，2、3、4、5、6或更多)流体接触特征(13c)(例如，波浪状特征)从混合装置(13)的主体向上延伸。流体接触特征或波浪状特征(13c)增强了混合装置与被混合流体(例如，处理溶液有无液体样本)的接触。混合装置(13)的开放中心(13d)有助于最小化被混合流体的通风。因此，开放中心(13d)有助于在高速混合期间最小化流体的起泡。在本文描述的任何方面或实现中，流体接触特征(13c)足够光滑以最小化(例如，足够光滑以不引起任何)空化。空化可能会损坏病原体，从而过早地释放它们的核酸，允许病原体核酸随处理后的液体样本通过过滤器时过过滤器，从而导致在待检查、检测或处理的含有核酸的洗涤液中减少、不足或没有病原体核酸。在本文描述的任何方面或实现中，混合装置提供足够的剪切力，以使真核细胞(例如，血细胞)碎片和人类核酸(如DNA)足够小，在病原体裂解之前，能无阻碍地与洗涤液一起通过过滤器。
过滤组件和洗涤液室
如本文中所使用的术语“过滤组件”包括但不限于，第二注射器的中空圆柱体作为示例性的过滤组件(21)。在本文描述的任何方面或实现中，洗涤液室(22)包含其中的洗涤溶液(例如，洗涤缓冲液，如磷酸盐缓冲液(PBS)或水)。
在本文描述的任何方面或实现中，盒进一步包括一个与洗涤液室(22)流体连接的第二压力施加装置(23)。如本文中所使用的术语“第二压力施加装置”包括但不限于，注射器的滑动柱塞作为第二压力施加装置(23)的一个特定但非限制性的实现。在本文描述的任何方面或实现中，自动化核酸提取盒进一步包括一个接受第二注射器(22,23)的第二注射器支架(14b)，其中洗涤液室(22)是第二注射器的中空圆柱体，第二压力施加装置(23)是第二注射器的滑动柱塞。
在本文描述的任何方面或实现中，第二压力施加装置(23)的一个非限制性例子是洗涤液室端口(23a)，它能够与外部仪器(例如，本文描述的自动核酸提取系统(200)的第二驱动器(250b))的压力驱动器接合，该驱动器至少为洗涤液室端口提供正压。例如，在本文描述的任何方面或实现中，洗涤液室端口(23a)卫生地密封洗涤液室(22)与外部环境。
在本文描述的任何方面或实现中，第二压力施加装置(23)能够为洗涤液室(22)提供至少正压。在本文描述的任何方面或实现中，在一个或多个病原体已裂解后，由第二压力施加装置(23)将部分洗涤液通过过滤组件(21)已提取的核酸随滤液从第二可逆密封(或可关闭)输出(35)，进入提取的核酸接收器(34a)(例如，微量离心管)。
在本文描述的任何方面或实现中，过滤组件(21)进一步包括一个热导元件(例如，一个热导金属元件)，该元件向过滤元件(26)传递热能。在本文描述的任何方面或实现中，过滤组件(21)进一步包括一个金属元件，该元件至少传递振动能量(例如，声波、声能、超声能量等)到过滤元件(26)(例如，金属元件同时传递振动能量和热能量到过滤元件(26))。
在本文描述的任何方面或实现中，过滤组件(21)进一步包括一个接收过滤元件(26)的过滤壳体(26a)，该壳体可以选择性地包括如本文所述的过滤密封(27)。在本文描述的任何方面或实现中，过滤组件(21)进一步包括一个过滤密封(27)(例如，一个弹性密封或橡胶密封)，它在过滤组件和过滤元件(26)之间提供一个密封的流体密封。例如，在本文描述的任何方面或实现中，过滤密封(27)是一个弹性密封。在本文描述的任何方面或实现中，过滤密封(27)是一个O形圈或任何其他形状的过滤元件(26)可能采用的形状(例如，方形、矩形、圆形、椭圆形、五边形、六角形等)。
在本文描述的任何方面或实现中，第二压力施加装置(23)是一个洗涤液室端口(23a)，它能够与外部仪器(例如，本文描述的自动化核酸提取系统(200)的第二驱动器(250b))的压力驱动器接合，该驱动器至少为洗涤液室端口(23a)提供正压。在本文描述的任何方面或实现中，洗涤液室端口(23a)密封(例如，气密密封)洗涤液室(22)与外部环境。
过滤元件。在本文描述的任何方面或实现中，细胞处理室中的溶液(例如，注射器)充分或完全混合后，溶液然后通过过滤元件(26)以捕获仍然完整的病原体。在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件(26)配置为保留一个或多个病原体。例如，在本文描述的任何方面或实现中，当第二压力施加装置(23)对洗涤液室(22)施加正压时，过滤元件(26)保留一个或多个病原体，从而将部分洗涤液通过过滤组件(21)。例如，在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件(26)具有比需要捕获的最小病原体小的孔隙，如0.4微米用于细菌(例如，葡萄球菌)、0.2微米用于病毒和3微米用于真菌的孔径。
在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件(26)具有保留一个或多个病原体的孔径(例如，孔径约为0.45微米或更小——如，约为0.45微米、0.4微米、0.3微米、0.22微米、0.2微米或0.1微米)。在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件(26)具有涂层(例如，组成、配体、肽、抗体等)，该涂层对一个或多个病原体具有亲和力或能够捕获。在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件(26)是带静电的。在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件(26)是由不引起由纤维蛋白原驱动的凝血反应的材料制成的(例如，过滤元件(26)是聚碳酸酯过滤器或聚酯过滤器)。
在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件(26)是轨迹蚀刻过滤器。轨迹蚀刻过滤器提供具有简单圆柱形几何形状的孔隙、精确的孔径尺寸，以及足够高的开口面积比，以合理的过滤压力(小于300磅每平方英寸(psi))和合理的过滤时间(小于一分钟)。在本文描述的任何方面或实现中，过滤元件为圆形过滤元件，如，有效直径为大约6毫米到大约25毫米的过滤元件(例如，大约6毫米，大约12毫米，或大约9毫米)
在本文描述的任何方面或实现中，分流阀(30)包括(a)一个在单一位置分成至少两个(例如，2、3、4、5、6或更多)输出(32、35)的输入，每个输出包括一个管道，或其区域，可以被可逆地捏紧、压缩或压扁，从而在捏紧、压缩或压扁时停止流体通过输出的流动(例如，可逆地密封或可关闭)；以及至少一个执行器或捏紧构件(31)，它捏紧至少两个输出。
在本文描述的任何方面或实现中，至少两个输出是第一输出(32)和第二输出(35)，并且至少一个执行器或捏紧构件(31)是一个单一的执行器或捏紧构件(31)，它具有(i)第一位置捏紧第一输出(32a)而不捏紧第二输出(35)，(ii)第二位置不捏紧第一输出(32)和第二输出(35)，以及(iii)第三位置捏紧第二输出(35a)而不捏紧第一输出(32)。
在本文描述的任何方面或实现中，单一的执行器或捏合构件(31)是一个延长的执行器或捏合构件，其长度的中心点在第二位置时大致位于分叉处并压紧，且不会干扰流动，并且该延长的执行器或捏合构件在(i)第一位置将流向导向第二输出(35)和(ii)第三位置将流向导向第一输出(32)之间旋转，其中第二位置位于第一位置和第三位置之间(例如，在未旋转的状态下)。
在本文描述的任何方面或实现中，每个输出(32,35)都有一个执行器或捏合构件(31,245a,245b)。
在本文描述的任何方面或实现中，至少一个执行器或捏合构件(31)位于紧接分叉之后，从而实现零死体积(例如，在被捏紧、压缩或压扁的状态下，基本上没有流体(例如，没有流体)流入封闭(或关闭)的管道)。
在本文描述的任何方面或实现中，管道或其区域由可逆地被捏紧、压缩或压扁的弹性材料组成，从而在捏紧、压缩或压扁时停止流体通过输出流动。
在本文描述的任何方面或实现中，分流阀(30)(例如，零死体积分流阀)包括第一可逆密封(或可关闭)输出(32)和第二可逆密封(或可关闭)输出(35)，其中(i)当分流阀(30)被偏置到第一可逆密封(或可关闭)输出(32)时，流体被导向到废液管道(33)，以及(ii)当分流阀(30)被偏置到第二可逆密封(或可关闭)输出(35)时，流体被导向到病原体核酸管道(34)。在本文描述的任何方面或实现中，第一可逆密封(或可关闭)输出(32)包括一个可以被可逆地捏紧、压缩或压扁以处于封闭(或关闭)位置的区域，该位置不允许流体通过。在本文描述的任何方面或实现中，第二可逆密封(或可关闭)输出(35)包括一个可以被可逆地捏紧、压缩或压扁以处于封闭(或关闭)位置的区域，该位置不允许流体通过。在本文描述的任何方面或实现中，第一可逆密封(或可关闭)输出(32)和第二可逆密封(或可关闭)输出(35)都处于封闭(或关闭)位置。
在本文描述的任何方面或实现中，分流阀(30)将从过滤元件(26)排出的滤液导向到废液管道/管(33)或病原体核酸管道/管(或输出管道/管)(34)。在本文描述的任何方面或实现中，废液管道(33)通往外部废液容器或罐(例如，仪器的一部分)或作为自动化核酸提取盒的一部分的内部废液容器或罐。在本文描述的任何方面或实现中，病原体核酸管道(34)通往接收提取的病原体核酸的提取核酸接收器或管(34a)。在本文描述的任何方面或实现中，盒进一步包括一个管道/通道/管，该管道/通道/管提供从过滤元件(26)到分流阀(30)的流体通信。
在本文描述的任何方面或实现中，分流阀(30)进一步包括一个用于废液管道/管(33)的执行器或捏合构件(245a)和一个用于病原体核酸管道/管(或输出管/管道)(34)的执行器或捏合构件(245b)。分流阀(30)中使用多个执行器或捏合构件(31,245a,245b)(例如，分流阀(30)的每个输出都有一个执行器或捏合构件)提供了一个优势，即允许每个出口路径(例如，两个出口路径)同时关闭。当使用如本文所述的声波或超声波病原体裂解方法时，这将特别有利，因为它防止了在完成裂解一个或多个病原体之前，如果流体温度变得过高并且蒸汽压力足以在过滤元件(26)之前使一些流体通过，则在过滤组件(21)中处理的流体向下游流动。
在本文描述的任何方面或实现中，提取盒包括一个位于洗涤液室(22)和过滤组件(21)之间的单向阀(25)(例如，第三个单向阀)。第三个单向阀(25)防止任何回流进入洗涤液室(22)，当第一压力施加装置(16)对过滤组件(21)施加正压以使处理液样品通过过滤元件(26)。第三个单向阀还防止流体流动，因此防止核酸向上游扩散到洗涤液室(22)(例如，注射器)在裂解一个或多个病原体期间和之后。因此，第三个单向阀(25)可能增加从提取盒(例如，通过病原体核酸管道出口)排出的洗涤液中的核酸浓度。在本文描述的任何方面或实现中，过滤组件是注射器的中空圆柱体，该注射器的尖端可选择性地包括一个单向阀(例如，在注射器的中空圆柱体的鲁尔锁紧接头上的单向阀)。
此外，在本文描述的任何方面或实现中，盒包括一个位于洗涤液室(22)之后的插头阀(24)。在本文描述的任何方面或实现中，插头(24)是一个小的弹性配件(例如，一个硅胶插头)，它堵塞洗涤液室(22)的开口或位于洗涤液室(22)和过滤组件(21)之间的管道(例如，堵塞注射器的中空圆柱体上的公鲁尔锁接头的插头(24))，当第二压力施加装置(23)对洗涤液室(22)施加正压时，它被移位(例如，自动强制移开)。在本文描述的任何方面或实现中，插头阀的插头(24)在其外部下游侧具有外槽特征，该特征防止插头(24)在被移位或从开口或管道(例如，注射器的中空圆柱体的出口)释放时堵塞下游流路。
通过声波裂解病原体。在本文描述的任何方面或实现中，位于过滤元件(26)上的一个或多个病原体通过声波裂解。例如，在本文描述的任何方面或实现中，含有一个或多个病原体的洗涤液被加热到大约65摄氏度至大约100摄氏度并进行声波处理。例如，在本文描述的任何方面或实现中，一个或多个病原体被声波处理大约15秒到大约5分钟(例如，大约15秒到4分钟，大约15秒到大约3分钟，或大约15秒到大约2分钟)。在本文描述的任何方面或实现中，声波处理包括传输20,000kHz或更高的声波。一个或多个病原体的裂解导致病原体的核酸(例如，DNA和/或RNA)释放到周围溶液中。
通过过热裂解病原体。能够关闭过滤组件(21)/分流阀(30)的出口路径或输出(例如，废液管道/管(33)和/或病原体核酸管道/管(34))的另一个优点是，它允许通过过热来裂解病原体。因此，在本文描述的任何方面或实现中，过滤组件(21)/分流阀(30)的出口路径或输出(例如，废液管道/管(33)和病原体核酸管道/管(34))被关闭，并且含有一个或多个病原体的洗涤液被加热到一个将裂解一个或多个病原体的温度(例如，超过100摄氏度)并保持，同时至少保持一些(例如，所有的压力)由加热引起的过滤组件(21)中的升高压力。在本文描述的任何方面或实现中，通过将分流阀(30)打开到废液管道/管(33)，快速释放压力。在升高温度下快速释放压力导致包含在一个或多个病原体(例如，原核或真核病原体细胞或病毒粒子)中和/或周围的流体沸腾，从而破裂一个或多个病原体，将它们的核酸(例如，DNA和/或RNA)释放到周围溶液中。在本文描述的任何方面或实现中，过热裂解方法与声波或超声波裂解相结合，以确保非常难以裂解的病原体(例如，真菌细胞)被完全裂解。
自动化核酸提取仪器及其使用方法
本公开的另一个方面是一种自动化核酸提取系统(200)，包括本公开的自动化核酸提取盒(100)和包括以下部分的系统本体(201)：(a)第一驱动器(250a)，它为第一压力施加装置(16)提供力量，以对细胞处理室施加负压和正压；(b)第二驱动器(250b)，它为第二压力施加装置(23)提供力量，以对洗涤液室(22)施加正压；(c)外部磁场(ExMF)创建装置(210)，它创建一个ExMF来驱动混合装置(13)；(d)病原体裂解装置(220,230)，它接合过滤组件(21)(例如，过滤元件(26))，并且裂解过滤组件(21)中包含的一个或多个病原体(例如，在过滤元件(26)上)；以及(e)分流阀控制单元(240)，它控制分流阀(30)。
在本文描述的任何方面或实现中，执行器或捏合构件(31)的第一位置通过捏紧、压缩或压扁输出的一个可逆捏紧、压缩或压扁的区域来关闭输出。
在本文描述的任何方面或实现中，系统本体(201)进一步包括一个控制单元，它控制第一驱动器(250a)、第二驱动器(250b)、ExMF创建装置(210)、病原体裂解装置(220,230)、分流阀(30)，或其组合。在本文描述的任何方面或实现中，系统(200)进一步包括一个与系统本体(201)相连并可动的系统门(202)，在打开位置时提取盒是可及的，在关闭位置时产生一个封闭空间，提取盒被放置或位于其中。
在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)是旋转混合器；ExMF创建装置(210)包括(i)两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10，最好是6)场或定子线圈(211)，这些线圈依次激发并放置在细胞处理室(例如，第一注射器的中空圆柱体)周围，并且与旋转混合器处于同一磁场中；或(ii)两个或更多同步旋转的磁铁，它们围绕细胞处理室(例如，第一注射器的中空圆柱体)旋转，并与旋转混合器处于同一平面上。
在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)包括两个臂(210a,210b)，这两个臂共同围绕细胞处理室(15)(例如，第一注射器的中空圆柱体)以创建ExMF，每个臂包括一个或更多(例如，1、2、3或4，最好是3)大致均匀间隔或大致对称定位的场或定子线圈(211)。
在本文描述的任何方面或实现中，两个臂是可动的(例如，横向可动)的，可以在闭合位置将两个臂放置在细胞处理室(例如，第一注射器的中空圆柱体)周围以创建ExMF，以及一个开放位置，允许细胞处理室被放置在两个臂之间。
在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)的两个臂之一安装在系统本体(201)上，而ExMF创建装置(210)的第二臂安装在系统门(202)上。
在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)使用由旋转混合器的永久磁铁通过场或定子线圈(211)时产生的反向电磁场(EMF)来感知旋转混合器的一个或多个磁铁相对于场或定子线圈(211)的位置。在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)持续检查旋转混合器是否在旋转(例如，正确旋转或按预期旋转)。在本文描述的任何方面或实现中，ExMF创建装置(210)提供旋转混合器旋转方式的持续指示。
在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)以大约500到大约7000每分钟旋转次数(RPM)混合。例如，在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)以大约500到大约7000RPM混合，其中在混合过程中增加速度，大约500到大约3000RPM，大约2,000到大约7000RPM，或大约4000到7000RPM。在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)至少在液体样本被引入细胞处理室时进行混合。在本文描述的任何方面或实现中，混合装置(13)将液体样本和处理溶液混合大约3分钟到大约10分钟。
在本文描述的任何方面或实现中，分流阀控制单元(240)包括一个执行器或捏合构件(31)，它具有(i)第一位置捏紧、压缩或压扁(即，封闭或关闭位置)用于第一可逆密封(或可关闭)输出，(ii)第二位置捏紧、压缩或压扁(即，封闭或关闭位置)用于第二可逆密封(或可关闭)输出(35)，以及(iii)第三位置不捏紧、压缩或压扁第一或第二可逆密封(或可关闭)输出中的任一到阻止流体流动的程度(即，未密封或打开位置)。
在本文描述的任何方面或实现中，分流阀控制单元(240)包括用于第一可逆密封(或可关闭)输出(32)的第一执行器或捏合构件(245a)和用于第二可逆密封(或可关闭)输出(35)的第二执行器或捏合构件(245b)，其中每个执行器(245a,245b)具有(i)密封(或关闭)输出(32b,35b)的第一位置和(ii)打开输出(32a,35b)的第二位置。
图9展示了一个示例性的分流控制单元(240)，用于使执行器或捏合构件(31,245a,245b)动作。例如，在所述的任何方面或实现中，第一执行器或捏合构件(245a)通过第一伺服电机(241a)通过或使用第一伺服臂(242a)进行动作。同样，在本文描述的任何方面或实现中，第二执行器或捏合构件(245b)通过第二伺服电机(241b)通过或使用第二伺服臂(242b)进行动作。例如，在本文描述的任何方面或实现中，第一伺服臂(242a)可以通过第一旋转执行器轴(244a)连接或链接到第一执行器或捏合构件(245a,245b)。同样，在本文描述的任何方面或实现中，第二伺服臂(242b)可以通过第二旋转执行器轴(244b)连接或链接到第二执行器或捏合构件(245b)。
此外，在本文描述的任何方面或实现中，第一旋转执行器轴(244a)通过第一伺服轴(243a)连接或链接到伺服电机臂(242a)。同样，在本文描述的任何方面或实现中，第二旋转执行器轴(244a)通过第一伺服轴(243a)连接或链接到第二伺服电机臂(242b)。
在本文描述的任何方面或实现中，病原体裂解装置(220,230)包括(a)一个加热器(220)，它将过滤组件(21)的内容物加热到足以裂解一个或多个病原体的温度(例如，至少100摄氏度)；(b)一个声波或超声波波传输器(230)(例如，20,000kHz或更高的声波)，它将声波(例如，声波或超声波能量)传输到过滤组件(21)的内容物中(例如，大约15秒到大约5分钟)，这些能量足以裂解一个或多个病原体；或(c)上述任一组合。
在本文描述的任何方面或实现中，以下一项或多项：(a)第一驱动器(250a)进一步包括至少一个力传感器，用于检测对细胞处理室施加的力的大小，(b)第二驱动器(250b)进一步包括至少一个力传感器，用于检测对洗涤液室(22)施加的力的大小，或(c)上述任一组合。
在本文描述的任何方面或实现中，系统本体(201)进一步包括一个废液储存罐或槽(33a)，它与未连接到分流阀(30)的废液管道(33)的末端流体通信(即，接收流体)。例如，自动化核酸提取系统(200)不包含废液储存罐或槽(33a)。
在本文描述的任何方面或实现中，第一驱动器(250a)、第二驱动器(250b)，或两者都包括至少一个力传感器(例如，压缩力传感器)，用于检测通过第一压力施加装置(16)和/或第二压力施加装置(23)对细胞处理室(15)和/或洗涤液室(22)施加的力的大小。在本文描述的任何方面或实现中，检测到的力(例如，压缩力)被传输到控制单元。因此，在本文描述的任何方面或实现中，本文档描述的仪器或控制单元可以确定盒中水静压力的大小，例如，在盒的每个部分中，本文描述的任何时间。这些信息允许本文档描述的仪器、控制单元或方法以系统的最安全速度运行，从而在最短的时间内完成运行。此外，系统的安全性得到提高，因为来自至少一个力传感器的力信号可以用来防止盒或系统被过度加压。在本文描述的任何方面或实现中，这些信息也可以用来感知当盒或系统被欠压时，从而检测盒或系统中的问题/故障，例如，故障的过滤组件、故障的过滤元件或盒或系统中的泄漏。
在本文描述的任何方面或实现中，仪器包括一个仪器门，它在提取盒可及的打开位置和产生盒被放置或位于其中的封闭空间的关闭位置之间动作。
在本文描述的任何方面或实现中，所有或几乎所有的处理过的液体样本被从过滤组件(21)/过滤元件(26)中排出。例如，第一压力施加装置(16)(例如，注射器的滑动柱塞)和/或第一驱动器(250a)在混合后将所有或几乎所有的处理过的液体样本从细胞处理室中排出。
在本文描述的任何方面或实现中，处理过的液体样本通过第二单向阀(20)进入过滤组件(21)后，部分洗涤液通过过滤元件(26)(即通过注入过滤组件(21))传递，并通过分流阀(30)导向废液管道/管(33)。例如，第二压力施加装置(23)(例如，注射器的滑动柱塞)和/或第二驱动器(250b)将部分洗涤液通过过滤元件(26)(例如，通过注入过滤组件(21))排出，并通过分流阀(30)导向废液管道/管(33)。这导致第二单向阀(20)关闭，所有洗涤液流经废液管道/管(33)。在这个阶段，部分洗涤液仍然存在于洗涤液室(22)和过滤组件(21)(例如，过滤元件(26))中。
在本文描述的任何方面或实现中，处理过的液体样本洗涤后，分流阀(30)将滤液导向病原体核酸管道/管(或关闭分流阀(30)的所有输出)，并且一个或多个病原体被裂解(例如，如本文所述的裂解)。病原体裂解后，病原体的核酸存在于洗涤液中。
在本文描述的任何方面或实现中，一个或多个病原体裂解后，部分洗涤液通过过滤(即通过注入过滤组件(21))传递，以便大约25微升到大约200微升(例如，大约50微升到大约200微升或大约50微升到100微升)包含一个或多个病原体核酸的洗涤液通过分流阀(30)导向并通过病原体核酸管道/管(34)。例如，第二压力施加装置(23)(例如，注射器的滑动柱塞)和/或第二驱动器(250b)将部分洗涤液通过过滤元件(26)(例如，通过注入过滤组件(21))排出，以便大约50微升到大约200微升包含一个或多个病原体核酸的洗涤液通过分流阀(30)导向并通过病原体核酸管道/管(34)。在本文描述的任何方面或实现中，包含一个或多个病原体核酸的洗涤液被放置在提取的核酸接收器或管(34a)中，如微量离心管。包含一个或多个病原体核酸的洗涤液通过病原体核酸管道/管(34)的过程完成了提取过程，如果尚未完成，提取的核酸接收器(34a)(例如，微量离心管)从提取盒或仪器中移除。提取的核酸可以冷冻或冷藏以备将来分析，或立即分析/检查或通过任何适当的核酸检测或技术进一步处理(例如，逆转录，聚合酶链反应，等温DNA/RNA扩增，DNA/RNA测序聚合酶链反应等)。
为了充分裂解一个或多个病原体，围绕过滤元件(26)的流体或洗涤液需要与如本文所述的准确控制的热源和声波或超声波能量源保持密切的物理接触。在本文描述的任何方面或实现中，维持这些表面之间密切接触所需的力是在关闭仪器门围绕提取盒时提供的。在本文描述的任何方面或实现中，提取盒插入仪器后，(i)外部磁场(ExMF)创建装置(210)定位于旋转该旋转混合器，以及(ii)病原体裂解装置(220,230)就位以裂解位于过滤元件(26)和/或洗涤液中的一个或多个病原体。这可以通过任何适当的方式完成。例如，在本文描述的任何方面或实现中，提取盒的插入导致外部磁场(ExMF)创建装置(210)和/或病原体裂解装置(220,230)适当放置以裂解一个或多个病原体。进一步举例来说，提取盒插入仪器后，关闭仪器门的动作导致外部磁场(ExMF)创建装置(210)和/或病原体裂解装置(220,230)于适当放置以裂解一个或多个病原体。例如，这可以通过由门关闭触发的自动化系统(例如，一个或多个执行器)完成，或者可以通过由门关闭驱动的机械系统完成。
在本文描述的任何方面或实现中，病原体裂解装置(220,230)的加热器安装在仪器的门上，以便当门关闭时，它足够接近以加热过滤元件(26)上的一个或多个病原体和洗涤液。在本文描述的任何方面或实现中，病原体裂解装置(220,230)的声波或超声波波传输器(230)安装在仪器的门上，以便当门关闭时，它足够接近以向过滤元件(26)上的一个或多个病原体和洗涤液传输声波。
在本文描述的任何方面或实现中，病原体裂解装置(220,230)的加热器(220)安装在仪器上，以便当提取盒插入仪器时，它足够接近以加热过滤元件(26)上的一个或多个病原体和洗涤液。在本文描述的任何方面或实现中，病原体裂解装置(220,230)的声波或超声波波传输器(230)安装在仪器上，以便当提取盒插入仪器时，它足够接近以向过滤元件(26)上的一个或多个病原体和洗涤液传输声波。
在本文描述的任何方面或实现中，外部磁场(ExMF)创建装置(210)包括两个臂(210a,210b)，这两个臂共同围绕第一注射器的细胞处理室或圆柱体以创建ExMF，每个臂包括一个或更多(例如，1、2、3或4，最好是3)大致均匀间隔或大致对称定位的场或定子线圈(211)。例如，在本文描述的任何方面或实现中，两个臂可以在封闭位置和开放位置之间进行动作(例如，横向动作)，封闭位置将两个臂放置在第一注射器的细胞处理室或圆柱体周围以创建ExMF，开放位置允许第一注射器的细胞处理室或圆柱体被放置在两个臂之间。进一步举例来说，在本文描述的任何方面或实现中，仪器进一步包括一个仪器门，它在盒可及的打开位置和产生盒被放置或位于其中的封闭空间的关闭位置之间动作，其中ExMF创建装置(210)的两个臂之一安装在仪器本体(201)上，而ExMF创建装置(210)的第二臂安装在仪器门(202)上。
在本文描述的任何方面或实现中，仪器进一步包括一个或多个光学传感器。例如，光学传感器可以区分液体样本(例如，血液)或处理过的液体样本(例如，裂解的血液)与洗涤液或提取盒和/或仪器的任何部分中没有溶液(例如，细胞处理室、过滤组件(21)、废液容器或罐、管道、管、通道、核酸收集管等)。使用传感器虽然不是必需的，但它允许仪器确认液体样本在细胞处理室的进出转移，从而确保提取盒的输出将包含液体样本中存在的任何病原体核酸，因此防止假阴性结果。在本文描述的任何方面或实现中，仪器包括(i)一个压力施加装置，例如注射器的滑动柱塞，用于检测/感知何时没有施加压力的传感器，和/或(ii)一个压力施加装置，例如注射器的滑动柱塞，用于检测/感知当它完成施加压力时的完成传感器。拥有一个或多个压力施加装置传感器提供了进一步的确认，即压力施加装置正在正常工作，这也允许在每个样本运行之前将提取盒/系统归位。在本文描述的任何方面或实现中，仪器包括一个门传感器和/或互锁装置，以检测或防止在处理样本时门是打开的。在处理样本时打开门将物理和磁力地解耦外部磁场(ExMF)创建装置(210)并从过滤组件(21)/过滤元件(26)上解耦病原体裂解装置(220,230)，这可能会影响过程的结果，取决于开门时正在执行的步骤。
在本文描述的任何方面或实现中，使用了一个阳性对照病原体(例如，在处理之前插入到液体样本容器(1a)中，在采样单元中存在一个连接采样装置(2)和第一单向阀(3)的管/通道中等)。
在本文描述的任何方面或实现中，当处理过的液体样本通过过滤元件(26)时，洗涤液去除了会抑制分析或进一步处理提取的核酸(例如，逆转录，聚合酶链反应等)的几乎所有污染物。
在本文描述的任何方面或实现中，当处理过的液体生物样本通过过滤元件(26)时，洗涤液去除了样本中存在的几乎所有主体核酸。例如，在本文描述的任何方面或实现中，当处理过的液体生物样本通过过滤元件(26)时，洗涤液去除了至少90％(例如，至少92％，至少93％，至少94％，至少95％，至少96％，至少97％，至少98％，至少99％，至少99.5％，或至少99.9％)的主体的核酸(例如，DNA和/或RNA)。
在本文描述的任何方面或实现中，混合以较低速度开始，并随着混合物变得不那么粘稠而增加。例如，在本文描述的任何方面或实现中，混合液体生物样本-处理溶液混合物从大约500到大约3000RPM开始，并增加到大约4000到大约7000RPM。
提取核酸的方法
本公开的另一个方面涉及执行核酸提取的方法，该方法包括：(a)提供本公开的自动化核酸提取盒(100)或自动化核酸提取系统(200)；(b)将液体样本从液体样本容器(1a)转移到细胞处理室(例如，通过使用第一压力施加装置(16)对细胞处理室施加负压)；(c)在细胞处理室中将液体样本与处理溶液混合(例如，使用混合装置(13)混合)；(d)将处理过的液体样本从细胞处理室转移到过滤组件(21)(例如，通过使用第一压力施加装置(16)对细胞处理室施加正压)；(e)使用洗涤液通过过滤元件(26)洗涤处理过的液体样本(例如，通过对包含洗涤液的洗涤液室(22)施加正压)，其中一个或多个病原体被保留在过滤元件(26)上，滤液通过分流阀(30)导向废液管道(33)；(f)通过非化学手段裂解一或多个病原体(例如，加热和/或声波处理)；以及(g)使用洗涤液将从一个或多个病原体中分离提取的核酸(例如，通过对包含洗涤液的洗涤液室施加正压)，由分流阀(30)将滤液导向病原体核酸管道(34)。
在本文描述的任何方面或实现中，该方法进一步包括将采样装置(2)插入包含液体样本的液体样本容器(1a)中(例如，将液体样本容器(1a)放入支架中，以便采样装置(2)插入液体样本容器(1a)中的液体样本)。
在本文描述的任何方面或实现中，该方法是自动化的(例如，一旦液体采样容器被插入到支架中，它就是自动化的)。
本公开的示例性实施例
图1A展示了本公开的一个示例性自动化核酸提取盒(100)。该盒或单元(100)包括一个外壳，包括一个接收液体生物样本的样本端口或采样装置(2)，一个第一注射器支架(14a)，一个细胞处理室或第一注射器的中空室(15)，一个处理端口(16a)或第一压力施加装置或第一注射器的柱塞(16)，一个第二注射器支架(14b)，一个洗涤液室或第二注射器的中空室(22)，一个洗涤液室端口(23a)或第二压力施加装置或第二注射器的柱塞(23)，一个用于位于细胞处理室(15)内的混合装置(13)的磁场窗口或接入点(40a)，以及一个促进其与过滤组件21和过滤元件(26)相互作用的病原体裂解设备窗口或接入点(40b)。提取的病原体核酸被沉积到提取的核酸接收器中。图1B展示了图1A的示例性自动化核酸提取盒(100)的顶视图。
图2A展示了图1B的示例性自动化核酸提取盒(100)沿线A-A的横截面视图。图2A的示例性自动化核酸提取盒(100)包括一个样本端口或采样装置(2)，该采样装置接收液体样本容器(2c)中的液体生物样本，包括一个采样针(2a)，一个通气针(2b)；一个细胞处理室或细胞裂解室(15)和第一压力施加装置(16)；一个洗涤液室(22)和一个第二压力施加装置(23)；以及一个过滤组件(21)。样本端口(2)与细胞处理室(15)单向流体通信，细胞处理室(15)与过滤组件(21)单向流体通信，洗涤液室(22)与过滤组件(21)流体通信，过滤组件(21)与分流阀(30)流体通信。
图2B展示了图2A的示例性自动化核酸提取盒(100)的右下角部分。该盒或单元(100)包括一个采样针(2a)；一个细胞处理室或细胞裂解室(15)；一个洗涤液室(22)；以及一个带有过滤元件(26)的过滤组件(21)和过滤密封(27)。采样针(2a)通过包括一个接收部分圆锥形或截头圆锥形的弹性阀针(3b)的管道(3a)的第一单向阀(3)与细胞处理室(15)单向流体通信。细胞处理室(15)通过包括一个接收部分圆锥形或截头圆锥形的弹性阀针(20b)的管道(20a)的第一单向阀(20)与过滤组件(21)单向流体通信。洗涤液室(22)通过位于塞阀/塞子(24)下游的第三单向阀(30)，以确保过滤组件(21)的材料不进入洗涤液室(22)。过滤组件(21)通过具有捏合构件或执行器(31)的分流阀(30)与流体通信，该分流阀具有(i)一个废液管道(33)，当分流阀(30)被偏置到第一可逆密封(或可关闭)输出(32)时，以及(ii)一个病原体核酸管道(34)，当分流阀(30)被偏置到第二可逆密封(或可关闭)输出(35)时。
图3A和3B展示了本公开的一个示例性外部磁场创建装置(210)。图3A展示了一个示例性外部磁场创建装置(210)，该装置具有两个臂(210a,210b)，它们围绕图1A的自动化核酸提取盒(100)的示例性细胞处理室或细胞裂解室(15)。图3B展示了图3A的示例性外部磁场创建装置(210)围绕图3A的示例性细胞处理室(15)的横截面视图，沿线C-C，其中细胞处理室(15)包括一个具有磁铁(13b)和开放中心(13d)的混合装置(13)。示例性外部磁场创建装置(210)包括六个场或定子线圈(211)，每个线圈都绕在一个磁性核心(212)上。
图4A-4C展示了本公开的一个示例性混合装置(13)。图4A展示了具有开放中心(3d)的本公开的示例性混合装置(13)。图4B展示了图4A的示例性混合装置沿线D-D的横截面视图。该示例性混合装置包括一个混合体，具有(a)一个开放中心，(b)插入混合体的磁铁(13b)，以及(c)从混合体顶部(13a)向上延伸的流体接触特征。图4C展示了本公开的示例性混合装置(13)，该装置包括一个混合体，具有(a)一个开放中心，(b)插入混合体的磁铁(13b)，以及(c)从混合体顶部(13a)向上延伸的流体接触特征。
图5A-5D展示了本公开的一个示例性病原体裂解设备(220,230)与本公开的自动化核酸提取盒(100)接合。图5A展示了一个示例性加热器(220)连接到加热器支架(221)和一个示例性声波或超声波波传输器(230)连接到声波或超声波波传输器支架(231)，加热器(220)和波传输器(230)都与本公开的示例性自动化核酸提取盒(100)接合的侧视图。图5B展示了图5A的顶视图。图5C展示了图5B沿线F-F的横截面视图。图5C展示了图5C沿线G-G的横截面视图。
图6A-6C展示了本公开的一个示例性分流阀(30)。图6A展示了具有两个输出(32,35)和具有一个枢轴点或旋转点(31a)的单一执行器或捏合构件(31)的本公开的示例性分流阀(30)，以便于可逆地捏紧、压缩或压扁输出(32,35)。在这个示例性实施例中，分流阀连接在过滤组件(21)下方。图6B展示了图6A的示例性分流阀(30)，其中执行器或捏合构件(31)被旋转以可逆地密封或关闭输出35(35a)。图6C展示了图6A的示例性分流阀(30)，其中执行器或捏合构件(31)被旋转以可逆地密封或关闭输出32(35a)。
图7A展示了本公开的一个示例性自动化核酸提取系统(200)，包括一个系统本体(201)和一个与系统本体(201)相连并可动的系统门(202)。在这个视图中，系统门(202)处于关闭位置，创造了一个内部腔室，本公开的盒(100)位于其中。示例性门包括一个锁扣(203)(例如，一个磁力释放装置)和一个显示屏(204)，可能包括一个触摸屏输入。图7B展示了本公开的示例性自动化核酸提取系统(200)，其中系统门(202)与系统本体(201)相连并可动，且是打开的。
图8A、8B、8C和8D展示了一个示例性分流阀(30)，具有两个执行器或捏合构件(245a,245b)，它们独立地捏紧、压缩或压扁可逆密封(或可关闭)输出(32,35)，从而产生一个密封的(或关闭的)输出(32a,35a)。
图9展示了一个示例性分流控制单元(240)，用于使执行器或捏合构件(31,245a,245b)动作。
参考编号
100-自动化核酸提取盒
100a-盒外壳
1a-液体样本容器
1b-液体样本容器的隔膜
2-样本端口或采样装置
2a-采样针
2b-通气针
2c-液体样本容器支架
3-第一单向阀
3a-第一单向阀的管道
3b-第一单向阀的部分圆锥形弹性阀针或截头圆锥形弹性阀针
10-第一管道
11-第二管道
13-混合装置
13a-混合体
13b-混合体的磁铁
13c-混合体的流体接触特征
13d-混合体的开放中心
14a-第一注射器支架
14b-第二注射器支架
15-细胞处理室或细胞裂解室
16-第一压力施加装置
16a-处理端口
20-第二单向阀
20a-第二单向阀的管道
20b-第二单向阀的部分圆锥形弹性阀针或截头圆锥形弹性阀针
21-过滤组件
22-洗涤液室
23-第二压力施加装置
23a-洗涤液室端口
24-插头阀/塞子
25-第三个单向阀
26-过滤元件
26a-过滤壳体
27-过滤密封
30-分流阀
31-捏合构件或执行器
32-第一可逆密封(或可关闭)输出
32a-打开的第一可逆密封(或可关闭)输出
32b-关闭的第一可逆密封(或可关闭)输出
33-废液管道
33a-废液储存罐或槽
34-病原体核酸管道
34a-提取的核酸接收器
35-第二可逆密封(或可关闭)输出
35a-打开的第二可逆密封(或可关闭)输出
35b-关闭的第二可逆密封(或可关闭)输出
40a-磁场窗口或接入点
40b-病原体裂解窗口或接入
200-自动化核酸提取系统
201-系统本体
202-系统门
203-锁扣或磁力释放装置
204-显示屏和/或触摸屏输入
210-外部磁场(ExMF)创建装置
210a-外部磁场(ExMF)创建装置的臂
210b-外部磁场(ExMF)创建装置的臂
211-场或定子线圈
212-场或定子线圈的磁性核心
220-病原体裂解设备，加热器
221-加热器支架
230-病原体裂解设备，声波或超声波波传输器
231-声波或超声波波传输器支架
240-分流阀控制单元
241a-第一伺服电机
241b-第二伺服电机
242a-第一伺服电机臂
242b-第二伺服电机臂
243a-第一伺服轴
243b-第二伺服轴
244a-第一旋转执行器轴
244b-第二旋转执行器轴
245a-第一执行器或捏合构件
245b-第二执行器或捏合构件
250a-第一驱动器
250b-第二驱动器
前述的一般实用性领域仅作为示例给出，并不打算限制本公开及其附加权利要求的范围。与本公开的组合物、方法和过程相关的附加目标和优势将由本领域的技术人员根据即时的权利要求、描述和示例所理解。例如，本公开的不同方面和实现方式可以在众多组合中使用，所有这些组合都在当前描述中被明确考虑。这些附加的方面和实现方式明确包含在本公开的范围之内。为了阐明本公开的背景，特别是提供有关实践的额外细节，本文中使用的出版物和其他材料通过引用被纳入。
因此，本领域的技术人员将认识到，或者能够通过不超过常规实验确定，许多与本文描述的特定实现方式等效的实现方式。这些等效物打算被以下权利要求所包含。人们理解，本文描述的详细示例和实现方式仅作为示例性目的给出，并且绝不能被认为是对本公开的限制。本领域的技术人员将会建议对本文描述的各种修改或变化，并且这些变化包含在本申请的精神和范围之内，并且被认为在附加权利要求的范围内。例如，为了优化期望的效果，成分的相对数量可以变化，可以添加额外的成分，和/或可以替换一个或多个描述的成分。与本公开的系统、方法和过程相关的附加有利特征和功能将从附加权利要求中显而易见。此外，本领域的技术人员将认识到，或者能够通过不超过常规实验确定，许多与本文描述的特定实现方式等效的实现方式。这些等效物打算被以下权利要求所包含。
Claims (55)
1.一种自动化核酸提取盒(100)，包括：
a.一个外壳，包括
一个样本端口(2)，用于接收液体生物样本；
一个细胞处理室(15)(例如，一个细胞裂解室)；
一个洗涤液室(22)；
一个包括过滤元件(26)的过滤组件(21)；
一个分流阀(30)(例如，一个零死体积分流阀)，具有第一可逆密封(或可关闭)输出(32)和第二可逆密封(或可关闭)输出(35)，其中
样本端口(2)与细胞处理室(15)单向流体通信，
细胞处理室(15)与过滤组件(21)单向流体通信，
洗涤液室(22)与过滤组件(21)流体通信(例如，单向流体通信)，
过滤组件(21)与分流阀(30)和(i)一个废液管道(33)当分流阀(30)被偏置到第一可逆密封(或可关闭)输出(32)时流体通信，以及(ii)一个病原体核酸管道(34)当分流阀(30)被偏置到第二可逆密封(或可关闭)输出(35)时流体通信。
2.根据权利要求1所述的自动化核酸提取盒，其中：
(a)一个液体样本容器(1a)包含其中的一个液体样本；
(b)细胞处理室(15)包含其中的处理溶液；
(c)细胞处理室(15)包含其中的混合装置(13)；
(d)洗涤液室(22)包含其中的洗涤溶液(例如，洗涤缓冲液，如磷酸盐缓冲液(PBS)或水)；
(e)过滤元件(26)配置为保留一个或多个病原体；
(f)一个或多个病原体包括一个或多个细菌、一个或多个病毒、一个或多个真核病原体，或其组合；
(g)第一可逆密封(或可关闭)输出(32)包括一个区域，该区域可以被可逆地捏紧、压缩或压扁以处于密封(或关闭)位置，不允许流体通过；
(h)第二可逆密封(或可关闭)输出(35)包括一个区域，该区域可以被可逆地捏紧、压缩或压扁以处于密封(或关闭)位置，不允许流体通过；
(i)第一可逆密封(或可关闭)输出(32)和第二可逆密封(或可关闭)输出(35)都处于密封(或关闭)位置；
(j)样本端口(2)和细胞处理室(15)、细胞处理室(15)和过滤组件(21)、洗涤液室(22)和过滤组件(21)、过滤元件(26)或过滤组件(21)和分流阀(30)通过管道连接；或
(k)其组合。
3.根据权利要求1或2所述的自动化核酸提取盒，其中该盒进一步包括：
(a)一个插入液体样本容器(1a)中的采样装置(2)(例如，采样装置(2a)刺穿液体样本容器(1a)，当液体样本容器(1a)被放置到液体样本容器支架(2c)中时)；
(b)一个液体样本容器支架(2c)；
(c)一个与细胞处理室(或裂解室)(15)流体通信的第一压力施加装置(16)；
(d)一个与洗涤液室(22)流体通信的第二压力施加装置(23)；
(e)一个与病原体核酸管道(34)流体通信的提取核酸接收器(34a)；
(f)一个与废液管道(33)或第一可逆密封(或可关闭)输出(32)流体通信的废液储存罐(33a)；或
(g)其组合。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中过滤组件(21)进一步包括：
(a)一个热导元件(例如，一个热导金属元件)，该元件向过滤元件(26)传递热能；
(b)一个金属元件，该元件至少向过滤元件(26)传递振动能量(例如，声波、声能、超声能量等)(例如，金属元件同时向过滤元件(26)传递振动能量和热能)；或
(c)其组合。
5.根据权利要求2-4中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中：
(a)连接样本端口(2)和细胞处理室(15)的管道包括一个第一单向阀(3)(例如，一个针阀)；
(b)细胞处理室(15)和过滤组件(21)的管道包括一个第二单向阀(20)(例如，一个针阀或隔膜阀)；
(c)洗涤液室(22)和过滤组件(21)的管道包括一个第三单向阀(25)(例如，一个针阀或塞阀)；或
(d)其组合。
6.根据权利要求5所述的自动化核酸提取盒，其中第一单向阀(3)、第二单向阀(20)、第三单向阀(25)，或其组合，包括：
a.一个管道(3a,20a)，该管道具有一个中空的内部，包括一个直的内部区域和一个位于管道末端的扩张圆锥形内部区域，流体从单向阀(例如，扩张圆锥形内部区域或整个管道可以使用弹性或塑性材料)排出；
一个部分圆锥形的弹性阀针或截头圆锥形的弹性阀针(3b,20b)(例如，一个橡胶针)，它与管道的扩张圆锥形内部区域配合，从而在流体接触阀针的较大端时，形成从实质上或完全水密的密封。
7.根据权利要求6所述的自动化核酸提取盒，其中
(a)阀针(3b,20b)包括一个从针的较小端延伸的扩展圆柱区域，该区域的直径小于单向阀的直内部区域；
(b)扩张圆锥形内部区域和阀针(3b,20b)的锥角约为12度至24度；
(c)阀针(3b,20b)的锥角略大于阀门的扩张圆锥形内部区域的锥角(例如，阀针的锥角比阀门的扩张圆锥形内部区域的锥角大约0.5至1度更大)；或
(d)其组合。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中
(a)过滤元件(26)具有保留一个或多个病原体的孔径(例如，孔径约为0.45微米或更小——如，约为0.45微米、0.4微米、0.3微米、0.22微米、0.2微米或0.1微米)；
(b)过滤元件(26)具有涂层(例如，组成、配体、肽、抗体等)，该涂层对一个或多个病原体具有亲和力或能够捕获；
(c)过滤元件(26)是带静电的；
(d)过滤元件(26)是由不引起由纤维蛋白原驱动的凝血反应的材料制成的(例如，过滤元件(26)是聚碳酸酯过滤器或聚酯过滤器)；或
(e)其组合。
9.根据权利要求3-8中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中
(a)采样装置(2)向上插入液体样本中；
(b)采样装置(2)刺穿液体样本容器(1a)(例如，液体样本容器(1a)包括一个隔膜(1b)，采样装置(2)刺穿该隔膜和/或采样装置(2)向上刺穿隔膜(1b))；
(c)采样装置(2)包括一个采样针(2a)和一个通气针(2b)，每个针都插入到液体样本容器(1a)中的液体样本中(例如，当采样装置(2)被放置到液体样本容器支架(2c)中和/或插入到液体样本中时，采样装置(2)刺穿液体样本容器(1a))；或
(d)其组合。
10.根据权利要求9所述的自动化核酸提取盒，其中：
(a)采样针(2a)具有
(i)比通气针(2b)更大的传输容量(例如，当针具有圆形截面时直径更大，或者当针具有正方形或矩形截面时边更大)，
(ii)比通气针(2b)更短的长度(即，采样针(2a)的末端位于液体样本容器(1a)中比通气针(2b)的末端更低的位置，优选采样针(2a)位于液体样本容器(1a)的底部附近，通气针(2b)位于液体样本容器(1a)的顶部附近，或两者兼有)，或
(iii)两者都有；
(b)通气针(2b)向废液储存罐(33a)和/或大气通气，或
其组合。
11.根据权利要求2-8中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中混合装置(13)是一个旋转混合器，包括一个混合体(13a)(例如，一个塑料混合体(13a))。
12.根据权利要求11所述的自动化核酸提取盒，其中
(a)细胞处理室(15)包括一个圆形横截面(例如，位于细胞处理室(15)的底部)和旋转混合器包括一个在细胞处理室(15)的圆形横截面内自由旋转的圆柱形混合体(13a)；
(b)旋转混合器进一步包括两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10，优选4)磁铁(13b)插入到(例如，位于内部)混合体(13a)中(例如，旋转混合器带有两个或更多磁铁(13b)可以与旋转的外部磁场相互作用，从而引起旋转混合器的旋转)；或
(c)其组合。
13.根据权利要求12所述的自动化核酸提取盒，其中
(a)两个或更多的磁铁(13b)大致均匀间隔或大致对称地定位在旋转混合器的旋转轴周围；
(b)两个或更多的磁铁(13b)具有相同的极性方向(即，每个磁铁(13b)的北极向外或向内面向混合装置或旋转混合器(13))；
(c)混合装置(13)进一步包括从圆柱形混合体(13a)向上延伸的流体接触特征(13c)；
(d)圆柱形混合体(13a)进一步包括一个开放中心(13d)，或
(e)其组合。
14.根据权利要求13所述的自动化核酸提取盒，其中
(i)流体接触特征(13c)足够光滑以最小化空化或实质上消除空化，
(ii)流体接触特征(13c)具有，或圆柱形混合体(13a)的顶部具有，一个大致正弦形状(例如，正弦形状)，
(iii)当围绕垂直轴旋转时，流体接触特征(13c)产生涡流，或
(iv)其组合。
15.根据权利要求3-14中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中
(a)第一压力施加装置(16)能够对细胞处理室(15)提供正压和负压；
(b)当第一压力施加装置(16)对细胞处理室(15)施加负压时，将流体(例如，液体样本)移动到细胞处理室(15)中；
(c)当第一压力施加装置(16)对细胞处理室(15)施加正压时，将流体(例如，处理过的液体样本)移动到过滤组件(21)中；
(d)第二压力施加装置(23)能够对洗涤液室(22)提供至少正压；
(e)当第二压力施加装置(23)对洗涤液室(22)施加正压时，过滤元件(26)保留一个或多个病原体，从而将部分洗涤液通过过滤组件(21)；
(f)提取的核酸接收器(34a)(例如，微量离心管)在第二压力施加装置(23)将部分洗涤液通过过滤组件(21)传递后，接收提取的核酸，此时一个或多个病原体已从第二可逆密封(或可关闭)输出(35)裂解；或
(g)其组合。
16.根据权利要求3-15中任一项所述的自动化核酸提取盒，进一步包括一个接受第一注射器(15,16)的第一注射器支架(14a)，其中细胞处理室(15)是第一注射器的中空圆柱体，且第一压力施加装置(16)是第一注射器的滑动柱塞(例如，第一注射器支架(14)接收第一注射器位于第一单向阀(3)和第二单向阀(20)之间——第一单向阀(3)的上游和第二单向阀(20)的下游)。
17.根据权利要求3-15中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中第一压力施加装置(16)是一个处理端口(16a)，能够与外部仪器(例如，本文描述的自动化核酸提取系统的第一驱动器(250a))的压力驱动器接合，该驱动器为处理端口(16a)提供正压和负压。
18.根据权利要求17所述的自动化核酸提取盒，其中处理端口(16a)密封(例如，密封)细胞处理室(15)(例如，从外部环境密封细胞处理室(15))。
19.根据权利要求3-17中任一项所述的自动化核酸提取盒，进一步包括一个接受第二注射器的第二注射器支架(14b)，其中洗涤液室(22)是第二注射器的中空圆柱体，且第二压力施加装置(23)是第二注射器的滑动柱塞。
20.根据权利要求3-17中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中第二压力施加装置(23)是洗涤液室端口(23a)，能够与外部仪器(例如，本文描述的自动化核酸提取系统的第二驱动器)的压力驱动器接合，该驱动器至少为洗涤液室端口(23a)提供正压。
21.根据权利要求20所述的自动化核酸提取盒，其中洗涤液室端口(23a)密封(例如，密封)洗涤液室(22)与外部环境。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的自动化核酸提取盒，其中
(a)处理溶液使液体样本中的非病原体组分可过滤(例如，不裂解真核细胞即可过滤，通过裂解非病原体真核细胞即可过滤等)，而不裂解一个或多个细菌病原体、一个或多个真核病原体、一个或多个病毒病原体，或其组合；
(b)处理溶液是相对于液体样本中的一个或多个非病原体真核细胞(例如，从液体样本获取的主体的一个或多个真核细胞)的高渗溶液；
(c)处理溶液(i)不裂解或分解一个或多个原核病原体，(ii)不裂解或分解一个或多个真核病原体，(iii)不裂解或分解一个或多个病毒病原体，(iv)裂解血细胞(例如，红细胞和/或白细胞)，(v)分解蛋白质，(vi)分解核酸，(vii)抑制凝血，(viii)裂解非病原体真核细胞，或(ix)其组合；或
(d)其组合。
23.包括根据权利要求1-22中任一项所述的盒(100)和包括以下部分的系统本体(201)的自动化核酸提取系统(200)：
(a)第一驱动器(250a)，它为第一压力施加装置(16)提供力量，以对细胞处理室(15)施加负压和正压；
(b)第二驱动器(250b)，它为第二压力施加装置(23)提供力量，以对洗涤液室(22)施加正压；
(c)外部磁场(ExMF)创建装置(210)，它创建一个ExMF来驱动混合装置(13)；
(d)病原体裂解装置(220,230)，它接合过滤组件(21)(例如，过滤元件(26))，并且裂解过滤组件(21)中包含的一个或多个病原体(例如，在过滤元件(26)上)；
(e)分流阀控制单元(240)，它控制分流阀(30)。
24.根据权利要求23所述的自动化核酸提取系统，其中
(a)系统本体(201)进一步包括控制第一驱动器(250a)、第二驱动器、ExMF创建装置(210)、病原体裂解装置(220,230)、分流阀(30)，或其组合的控制单元；
(b)系统进一步包括一个与系统本体(201)相连并可动的系统门(202)，在提取盒(100)可及的打开位置和产生盒(100)被放置或位于其中的封闭空间的关闭位置之间；
(c)其组合。
25.根据权利要求23或24所述的自动化核酸提取系统，其中：
(a)混合装置(13)是旋转混合器；
(b)ExMF创建装置(210)包括
(i)两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10，优选6)场或定子线圈(211)，这些线圈依次激发并放置在细胞处理室(15)周围(例如，第一注射器的中空圆柱体)和旋转混合器的同一磁场中；或
(ii)两个或更多同步旋转的磁铁，它们围绕细胞处理室(15)(例如，第一注射器的中空圆柱体)旋转，并与旋转混合器处于同一平面上。
26.根据权利要求23-26中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中ExMF创建装置(210)包括两个臂(210a,210b)，这两个臂共同围绕细胞处理室(15)(例如，第一注射器的中空圆柱体)以创建ExMF，每个臂包括一个或更多(例如，1、2、3或4，优选3)大致均匀间隔或大致对称定位的场或定子线圈(211)。
27.根据权利要求26所述的自动化核酸提取系统，其中两个臂可以在封闭位置和开放位置之间动作(例如，横向动作)，封闭位置将两个臂放置在细胞处理室(15)(例如，第一注射器的中空圆柱体)周围以创建ExMF，开放位置允许细胞处理室(15)被放置在两个臂之间。
28.根据权利要求26所述的自动化核酸提取系统，其中ExMF创建装置(210)的两个臂之一安装在系统本体(201)上，而ExMF创建装置(210)的第二臂安装在系统门(202)上。
29.根据权利要求23-28中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中ExMF创建装置(210)：
(a)使用由旋转混合器的永久磁铁(13b)通过场或定子线圈(211)时产生的反向电磁场(EMF)来感知旋转混合器的一个或多个磁铁(13b)相对于场或定子线圈(211)的位置；
(b)持续检查旋转混合器是否在旋转(例如，正确旋转或按预期旋转)；
(c)提供旋转混合器旋转方式的持续指示；或
(d)其组合。
30.根据权利要求23-29中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中混合装置(13)：
(i)以大约500到大约7000每分钟旋转次数(RPM)(例如，大约500到大约7000RPM，其中在混合过程中增加速度，大约500到大约3000RPM，大约2,000到大约7000RPM，或大约4000到7000RPM)混合；
(ii)至少在液体样本被引入细胞处理室(15)时进行混合；
(iii)将液体样本和处理溶液混合大约3到大约10分钟；或
(iv)其组合。
31.根据权利要求23-30中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中分流阀控制单元包括一个执行器或捏合构件(31)，该构件具有：
一个第一位置，用于捏紧、压缩或压扁(即，密封或关闭位置)第一可逆密封(或可关闭)输出(32)，
一个第二位置，用于捏紧、压缩或压扁(即，密封或关闭位置)第二可逆密封(或可关闭)输出(35)，以及
一个第三位置，不捏紧、压缩或压扁任一第一或第二可逆密封(或可关闭)输出至阻止流体流动的程度(即，未密封或打开位置)。
32.根据权利要求23-30中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中分流阀控制单元包括用于第一可逆密封(或可关闭)输出(32)的第一执行器或捏合构件(245a)和用于第二可逆密封(或可关闭)输出(35)的第二执行器或捏合构件(245b)，其中每个执行器具有一个第一位置，用于密封(或关闭)输出(32b,35b)和一个第二位置，用于打开输出(32a,32b)。
33.根据权利要求32所述的自动化核酸提取系统，其中每个执行器(245a,245b)的第一位置通过捏紧、压缩或压扁输出(32,35)的一个可逆捏紧、压缩或压扁的区域来关闭输出。
34.根据权利要求23-33中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中病原体裂解装置(220,230)包括：
(a)一个加热器(220)，它将过滤组件(21)的内容物加热至足以裂解一个或多个病原体的温度(例如，至少100摄氏度)；
(b)一个声波或超声波波传输器(230)(例如，20,000kHz或更高频率的声波)，它将声波(例如，声波或超声波能量)传输至过滤组件(21)的内容物(例如，大约15秒到大约5分钟)，这些能量足以裂解一个或多个病原体；或
(c)其组合。
35.根据权利要求23-34中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中：
(a)第一驱动器(250a)进一步包括至少一个力传感器，用于检测对细胞处理室(15)施加的力的大小，
(b)第二驱动器(250b)进一步包括至少一个力传感器，用于检测对洗涤液室(22)施加的力的大小，或
(c)其组合。
36.根据权利要求23-35中任一项所述的自动化核酸提取系统，其中系统本体(201)进一步包括一个废液储存罐(33a)，它与未连接到分流阀(30)的废液管道(33)的末端流体通信(即，接收流体)(例如，自动化核酸提取系统(200)不包含废液储存罐(33a))。
37.一种混合装置(13)，包括一个圆柱形混合体(13a)，该圆柱形混合体包括两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10，优选4)磁铁(13b)，这些磁铁插入到(例如，位于内部)圆柱形混合体(13a)中。
38.根据权利要求37所述的混合装置，其中(i)两个或更多的磁铁(13b)具有相同的极性方向(即，每个磁铁(13b)的北极向外或向内面向混合体(13a))，(ii)混合装置(13)进一步包括从圆柱形混合体(13a)向上延伸的流体接触特征(13c)，(iii)圆柱形混合体(13a)进一步包括一个开放中心(13d)，或(iv)其组合。
39.根据权利要求38所述的混合装置，其中(i)流体接触特征(13c)足够光滑以最小化空化或实质上消除空化，(ii)流体接触特征(13c)具有，或圆柱形混合体(13a)的顶部具有，一个大致正弦形状(例如，正弦形状)，(iii)当围绕垂直轴旋转时，流体接触特征(13c)产生涡流，或(iv)其组合。
40.根据权利要求37-39中任一项所述的混合装置，进一步包括一个外部磁场(ExMF)创建装置(210)，该装置创建一个ExMF来驱动混合装置(13)。
41.根据权利要求40所述的混合装置，其中
(a)混合装置(13)或圆柱形混合体(13a)是旋转混合器；且
(b)ExMF创建装置(210)包括
(i)两个或更多(例如，2、3、4、5、6、7、8、9或10，优选6)场或定子线圈(211)，这些线圈依次激发并放置在细胞处理室(15)周围(例如，第一注射器的中空圆柱体)和旋转混合器的同一磁场中；或
(ii)两个或更多同步旋转的磁铁，它们围绕细胞处理室(15)(例如，第一注射器的中空圆柱体)旋转，并与旋转混合器处于同一平面上。
42.根据权利要求40或41所述的混合装置，其中ExMF创建装置(210)包括两个臂(210a,210b)，这两个臂共同围绕圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)以创建ExMF，每个臂包括一个或更多(例如，1、2、3或4，优选3)大致均匀间隔或大致对称定位的场或定子线圈(211)。
43.根据权利要求42所述的混合装置，其中两个臂可以在封闭位置和开放位置之间动作(例如，横向动作)，封闭位置将两个臂放置在圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)周围以创建ExMF，开放位置允许圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)被放置在两个臂之间。
44.根据权利要求42所述的混合装置，其中ExMF创建装置(210)的两个臂之一安装在第一主体上，而ExMF创建装置(210)的第二臂安装在第二主体上，其中第一主体和第二主体被合在一起(例如，通过第一主体和第二主体之间的动作，一个执行器移动第一主体，一个执行器移动第二主体等，或其组合)，以便两个臂围绕圆柱形混合体(13a)(例如，一个容器/腔室，圆柱形混合体(13a)位于其中)以创建ExMF。
45.根据权利要求40-44中任一项所述的混合装置，其中ExMF创建装置(210)：
(a)使用由旋转混合器的永久磁铁(13b)通过场或定子线圈(211)时产生的反向电磁场(EMF)来感知圆柱形混合体(13a)或旋转混合器相对于场或定子线圈(211)的位置；
(b)持续检查圆柱形混合体或旋转混合器(13a)是否在旋转(例如，正确旋转或按预期旋转)；
(c)提供圆柱形混合体(13a)或旋转混合器旋转方式的持续指示；或
(d)其组合。
46.根据权利要求37-45中任一项所述的混合装置，其中混合装置(13)以大约500到大约7000每分钟旋转次数(RPM)(例如，大约500到大约7000RPM，其中在混合过程中增加速度，大约500到大约3000RPM，大约2,000到大约7000RPM，或大约4000到7000RPM)混合。
47.一种分流阀(30)，包括
一个在单一位置分成至少两个(例如，2、3、4、5、6或更多)输出(32,35)的输入，每个输出包括一个管道，或其区域，可以被可逆地捏紧、压缩或压扁，从而在捏紧、压缩或压扁时停止流体通过输出的流动(例如，可逆地密封或可关闭)；以及
至少一个执行器或捏合构件(31)，它捏紧至少两个输出。
48.根据权利要求48所述的分流阀，其中：
至少两个输出是第一输出(32)和第二输出(35)，
至少一个执行器或捏合构件(31)是一个单一的执行器或捏合构件(31)，它具有
一个第一位置，用于捏紧第一输出(32a)而不捏紧第二输出(35)，
一个第二位置，不捏紧第一输出(32)和第二输出(35)，
一个第三位置，用于捏紧第二输出(35a)而不捏紧第一输出(32)。
49.根据权利要求48所述的分流阀，其中单一的执行器或捏合构件(31)是一个延长的执行器或捏合构件，其长度的中心点在第二位置时大致位于分叉处并压紧，且不会干扰流动，并且该延长的执行器或捏合构件在(i)第一位置将流向导向第二输出(35)和(ii)第三位捏紧第二输出(35a)而不捏紧第一输出(32)，其中第二位置位于第一位置和第三位置之间(例如，在未旋转的状态下)。
50.根据权利要求47所述的分流阀，其中每个输出(32,35)都有一个执行器或捏合构件(31,245a,245b)。
51.根据权利要求47-50中任一项所述的分流阀，其中至少一个执行器或捏合构件(31)位于分叉之后，从而实现零死体积(例如，当处于捏紧、压缩或压扁状态时，基本上没有流体(例如，没有流体)流入封闭的(或关闭的)输出的管道)。
52.根据权利要求47-51中任一项所述的分流阀，其中管道或其区域由可逆地被捏紧、压缩或压扁的弹性材料组成，从而在捏紧、压缩或压扁时停止流体通过输出流动。
53.一种执行核酸提取的方法，该方法包括：
提供根据权利要求1-22中任一项所述的自动化核酸提取盒(100)、或根据权利要求23-36中任一项所述的自动化核酸提取系统(200)；
将液体样本从液体样本容器(1a)转移到细胞处理室(15)(例如，通过使用第一压力施加装置(16)对细胞处理室(15)施加负压)；
在细胞处理室(15)中将液体样本与处理溶液混合(例如，使用混合装置(13)混合)；
将处理过的液体样本从细胞处理室(15)转移到过滤组件(21)(例如，通过使用第一压力施加装置(16)对细胞处理室(15)施加正压)；
使用洗涤液通过过滤元件(26)洗涤处理过的液体样本(例如，通过对包含洗涤液的洗涤液室(22)施加正压)，其中一或多个病原体被保留在过滤元件(26)上，滤液通过分流阀(30)导向废液管道(33)；
通过非化学手段裂解一或多个病原体(例如，加热和/或声波处理)；
使用洗涤液(例如，通过对包含洗涤液的洗涤液室施加正压)将从一或多个病原体中分离提取的核酸，由分流阀(30)将滤液导向病原体核酸管道(34)。
54.根据权利要求53所述的方法，进一步包括将采样装置(2)插入包含液体样本的液体样本容器(1a)(例如，将液体样本容器(1a)放入液体样本容器支架(2c)中，使得采样装置(2)插入液体样本容器(1a)中的液体样本)。
55.根据权利要求53或54所述的方法，其中该方法是自动化的(例如，一旦液体采样容器被插入到液体样本容器支架(2c)中，它就是自动化的)。
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