CN118355259A - 样品提取系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种样品过滤和/或提取系统包括：真空歧管，该真空歧管被构造成与真空泵连接；真空室，该真空室使得多个过滤柱中的每个过滤柱或过滤板被构造成至少部分地设置在该真空室内，该多个过滤柱或该过滤板包括被构造成接收样品的多个开口；和无源压力解耦装置，该无源压力解耦装置被构造成放置在该多个过滤柱或该过滤板的顶部上，使得该多个过滤柱或该过滤板的多个开口中的每个开口被该无源压力解耦装置覆盖。该无源压力解耦装置包括位于该多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构。

Description

样品提取系统和方法

相关申请

本申请要求于2021年12月29日提交的名称为“Sample Extraction System andMethod”的美国临时专利申请63/294,456号的优先权的非临时专利申请，该美国临时专利申请以引用方式并入本文。

技术领域

本发明整体涉及样品制备和提取。更具体地，本发明涉及使用压力驱动歧管装置的样品制备和提取。

背景技术

本发明涉及利用真空歧管装置改善样品制备和提取。本文所述的实施方案解决了由于在施加压差时用于分离的不同柱上的非均质行为导致的样品提取效率波动性的问题。

图1中示出了使用真空歧管100进行样品提取的常见设置。真空歧管100容纳过滤柱110。过滤柱110填充有液体111，并且过滤柱110包含充当过滤器的介质112。真空歧管100连接到真空泵，该真空泵在真空室120中生成小于大气压的压力。这使得气流从处于大气压的过滤柱113的顶部移动到真空室120的底部114，从而推动液体通过过滤器。如果与真空歧管并联地使用多个过滤柱，则每个柱的行为影响其他柱。这也适用于由不同的过滤柱或过滤室构成的过滤板。

如图2所示，在结合真空歧管200和真空室230使用两个或更多个柱220的情况下，则每个柱220的行为可能彼此影响。例如，如果一个或多个柱220填充有液体211和过滤介质212，同时一个或多个柱220不具有液体或过滤介质，则当施加真空以对真空室230加压时，气流不受阻碍地通过不含液体和过滤的柱220的底部222和顶部221。这减小了由真空产生的用于推动液体通过确实包含液体211的柱220的力。

因此，可以在压力驱动歧管中使用的无源压力解耦装置和方法将在本领域中被很好地接受，该无源压力解耦装置和方法在施加压差时使用于分离的柱或过滤板的行为均化。

发明内容

在一个实施方案中，一种样品过滤和/或提取系统包括：真空歧管，该真空歧管被构造成与真空泵连接；真空室，该真空室使得多个过滤柱中的每个过滤柱或过滤板被构造成至少部分地设置在该真空室中，该多个过滤柱或该过滤板包括被构造成接收样品的多个开口；和无源压力解耦装置，该无源压力解耦装置被构造成放置在该多个过滤柱或该过滤板的顶部上，使得该多个过滤柱或该过滤板的该多个开口中的每个开口被该无源压力解耦装置覆盖，其中该无源压力解耦装置包括位于该多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构。

除此之外或另选地，样品制备和/或提取系统还包括位于真空室内的收集装置，该收集装置包括用于从多个过滤柱或过滤板接收样品的多个收集孔。

除此之外或另选地，样品制备和/或提取系统还包括真空套圈，该真空套圈被构造成容纳多个过滤柱或过滤板，该真空套圈构成真空室的至少一部分。

除此之外或另选地，样品制备和/或提取系统还包括自动机器人系统，该自动机器人系统被配置为将无源压力解耦装置放置在多个过滤柱或过滤板的顶部上。

除此之外或另选地，自动机器人夹持器是用于从多个过滤柱或过滤板的顶部移除无源压力解耦装置的系统。

除此之外或另选地，自动机器人系统被配置为将样品分配到多个过滤柱或过滤板的多个开口中。

除此之外或另选地，自动机器人系统被配置为在无源压力解耦装置上施加向下压力，以便将无源压力解耦装置固定到多个过滤柱或过滤板上。

除此之外或另选地，多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构是用于多个开口中的每个开口的单独的空气体积，该单独的空气体积被构造成在该多个开口中的每个开口上方产生空气的局部室体积。

除此之外或另选地，该无源压力解耦装置被构造成重复用于多次样品过滤和/或提取。

在另一个实施方案中，一种样品过滤和/或提取设备包括：无源压力解耦装置，该无源压力解耦装置被构造成放置在多个过滤柱或过滤板的顶部上，使得该多个过滤柱或过滤板的多个开口中的每个开口被该无源压力解耦装置覆盖，其中该无源压力解耦装置包括位于该多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构。

除此之外或另选地，多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构是用于多个开口中的每个开口的单独的空气体积，该单独的空气体积被构造成在该多个开口中的每个开口上方产生空气的局部室体积。

除此之外或另选地，该无源压力解耦装置被构造成重复用于多次样品过滤和/或提取。

在另一个实施方案中，一种样品过滤和/或提取的方法包括：提供真空室；放置多个过滤柱或过滤板，使得该多个过滤柱或该过滤板的底侧位于该真空室内，该多个过滤柱或该过滤板包括被构造成接收样品的多个开口；将无源压力解耦装置放置在该多个过滤柱或该过滤板的顶侧上，其中该无源压力解耦装置包括位于该多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构；以及由该无源压力解耦装置覆盖该多个开口中的每个开口。

除此之外或另选地，该样品过滤和/或提取的方法还包括：将收集装置定位在该真空室内，其中该多个过滤柱或该过滤板放置在所定位的收集装置上方。

除此之外或另选地，该样品过滤和/或提取的方法还包括：在所定位的收集装置上方围绕该真空室的一部分定位真空套圈。

除此之外或另选地，该样品过滤和/或提取的方法还包括：由自动机器人系统将至少一个样品分配在该多个过滤柱或该过滤板的该多个开口中的至少一个开口内。

除此之外或另选地，该样品过滤和/或提取的方法还包括：由自动机器人系统执行将该无源压力解耦装置放置在该多个过滤柱或该过滤板的顶侧上。

除此之外或另选地，该样品过滤和/或提取的方法还包括：由自动机器人系统在该无源压力解耦装置上施加向下压力，以便将该无源压力解耦装置固定到该多个过滤柱或过滤板上。

除此之外或另选地，该样品过滤和/或提取的方法还包括：启动连接到该真空室的真空泵，以在该真空室内产生真空压力，从而使所分配的样品向下移动通过该多个过滤柱或该过滤板并且进入该收集装置中。

除此之外或另选地，该样品过滤和/或提取的方法还包括：由自动机器人系统从该多个过滤柱或过滤板的顶侧移除该无源压力解耦装置；以及在使用不同的多个过滤柱或过滤板对另一样品进行附加过滤或提取时，重复使用该无源压力解耦装置。

附图说明

通过结合附图参考下面的描述，可以更好地理解本发明的上述优点和其他优点，附图中相同的附图标号是指各个附图中相同的元件和特征部。为清楚起见，并非每个元件都在每个附图中标记。附图不一定按比例绘制，而重点在于示出本发明的原理。

图1描绘了使用真空歧管的样品提取系统的现有技术型式。

图2描绘了使用真空歧管的另一样品提取系统的现有技术型式。

图3描绘了根据一个实施方案的样品过滤和/或提取系统的示意图。

图4描绘了根据一个实施方案的另一样品过滤和/或提取系统的示意图。

图5描绘了根据一个实施方案的使用自动机器人系统的另一样品过滤和/或提取系统的示意图。

图6描绘了根据一个实施方案的处于第一位置的图4的样品过滤和/或提取系统的透视图。

图7描绘了根据一个实施方案的处于第二位置的图4和图5的样品过滤和/或提取系统的透视图。

图8描绘了根据一个实施方案的处于第三位置的图4至图6的样品过滤和/或提取系统的透视图。

图9描绘了根据一个实施方案的处于第四位置的图4至图7的样品过滤和/或提取系统的透视图。

图10描绘了根据一个实施方案的处于第五位置的图4至图7的样品过滤和/或提取系统的透视图。

图11描绘了根据一个实施方案的样品过滤和/或提取的方法。

图12描绘了根据一个实施方案的另一样品过滤和/或提取系统的示意图。

图13描绘了根据一个实施方案的样品过滤和/或提取的另一种方法。

图14描绘了根据一个实施方案的由图5至图10中所示的自动机器人系统使用的计算机系统。

具体实施方式

在本说明书中提到“一个实施方案”或“实施方案”表示结合实施方案描述的特定特征、结构或特性包括在本教导的至少一个实施方案中。对本说明书内的特定实施方案的引用不一定都指代相同的实施方案。

现在将参考如附图所示的本教导的示例性实施方案来更详细地描述本教导。虽然结合各种实施方案和示例描述了本教导，但是本教导不旨在限制于此类实施方案。相反地，本教导涵盖各种替代、修改和等同物，本领域的技术人员将理解。能够使用本文教导的普通技术人员将认识到在如本文所述的本公开的范围内的附加实施方式、修改和实施方案，以及其他使用领域。

如本文所述，描述了用于样品制备和/或提取的系统和方法，其基于通过使用无源压力解耦装置在过滤器的顶部上产生局部压力来无源解耦多个过滤柱中的每个过滤柱或过滤板中的室。无源压力解耦装置可采取定位在过滤柱或过滤板的顶部上的可移除密封材料的形式，这使得能够针对过滤板的所有室或针对柱架的所有元件进行无源压力解耦。密封材料可以是任何固体或半固体物质，并且在施加的真空压差下可以是可变形的，如本文所述。本发明部署了一种无源压力解耦装置，该无源压力解耦装置可自动地施加和移除，并且可以在许多应用中重复使用。

图3描绘了根据一个实施方案的样品过滤和/或提取系统301的示意图。样品过滤和/或提取系统301包括添加在两个过滤柱310、320的顶部上的无源压力解耦装置300。如图所示，第一过滤柱310填充有样品311，其可以采取液体的形式。多个过滤柱310、320包括被构造成接收样品的多个开口，这些开口被示出为被无源压力解耦装置300覆盖。靠近过滤柱310的出口的是过滤介质312，其可以被构造成过滤样品311。

如图所示，样品过滤和/或提取系统301包括真空室330。真空室330被构造成使得多个过滤柱310、320中的每个过滤柱被构造成至少部分地设置在该真空室内。换句话讲，如图所示，过滤柱310、320的出口端位于真空室330内。虽然未示出，但收集装置、收集孔或任何其他类型的收集系统可位于真空室330内，以便当样品311在真空泵在真空室330内产生负压时被提取通过过滤介质312并离开过滤柱310时收集该样品。真空室330可以是被构造成产生低压或低于大气压的压力的室，该低压或低于大气压的压力由连接到该真空室的真空泵产生。因此，真空室的减压可拉动样品通过过滤介质312。这可由从过滤柱310的顶部到底部的气流引起，从而推动液体样品311通过过滤介质312。

无源压力解耦装置300可以是覆盖样品过滤和/或提取系统301中的过滤柱310、320中的每一者的覆盖物。虽然仅示出了两个过滤柱310、320，但是样品过滤和/或提取系统301可包括任何数量的柱、或者具有许多开口的过滤板。柱和/或过滤板的开口中每个开口可被无源压力解耦装置300覆盖。如下文所述，无源压力解耦装置300可以是可重复使用的，并且可由自动机器人系统施加和移除。无源压力解耦装置300可被构造成产生用于第一柱310的局部压力和用于第二柱320的局部压力。因此，“无源”在本文中可意指可放置在柱和/或过滤板的开口中每个开口的顶部上的装置，其改变处于柱和/或过滤板的开口中的一些或多个开口内的样品上的真空压力的功能。“解耦”在本文中可指如下事实：与需要粘合剂或变为永久变形且被构造用于单次使用的装置相反，装置能够以允许重复使用、移除和再应用于另一组柱和/或过滤板的方式从柱和/或过滤板的顶部移除。

当与真空室330流体连通的真空泵(未示出)被启动时，可产生两种不同的并且解耦的气流。空柱320比包含样品311和过滤介质312的柱310更快地稳定至真空室中存在的压力。

在所示的实施方案中，无源压力解耦装置300可由可变形、柔性等的材料制成，并且/或者被构造成当真空室330由真空泵加压时与过滤柱310、320的顶部(或过滤板的开口)形成完全和/或气密密封。在其他实施方案中，一些空气可被构造成从真空室330外部通过开口被拉入过滤柱310、320中，即使在无源压力解耦装置300位于其上之后也是如此。在此类实施方案中，无源压力解耦装置300可由明确地不与过滤柱310、320的顶部(或过滤板的开口)形成密封件的材料制成。在一些实施方案中，无源压力解耦装置300可由部分多孔材料制成，该部分多孔材料阻碍有利于与大气压产生压差的气流，但当真空室330由真空泵加压时仍允许减少量的气流从其通过(相对于在开口未被覆盖时将发生的气流)。无源压力解耦装置300可由手动技术员或由自动机器人系统压缩以固定到过滤柱310、320(或过滤板)的顶部。例如，自动机器人系统可被构造成在无源压力解耦装置上施加向下压力，以便将无源压力解耦装置310、320固定到多个过滤柱310、320(或过滤板)上。

在完成提取和/或过滤后，无源压力解耦装置300真空室可变得减压。这可允许无源压力解耦装置300容易地从过滤柱310、320(或过滤板)的顶部移除。这种移除可以是自动的或者可以手动进行。因此，无源压力解耦装置300被构造成重复用于多次样品过滤和/或提取。

图4描绘了根据一个实施方案的另一样品过滤和/或提取系统401的示意图。样品过滤和/或提取系统401可类似于上述样品过滤和/或提取系统301。例如，样品过滤和/或提取系统401包括如同真空室330的真空室440。样品过滤和/或提取系统401包括第一过滤柱421(如同第一过滤柱310)，其填充有样品并且在底端处具有过滤介质。样品过滤和/或提取系统401还包括第二过滤柱422(如同第二过滤柱320)，其是空的并且不包含样品或过滤介质。

与样品过滤和/或提取系统301不同，样品过滤和/或提取系统401包括无源压力解耦装置400，其包括位于多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构431、432。如图所示，无源压力解耦装置400包括多个层。第一密封层410可以由密封材料制成，该密封材料被设计成在柱421、422的开口(或过滤板的开口)的顶部处形成密封。第一密封层410可包括与柱421、422的开口(或过滤板的开口)对准的开口411、412。第一密封层410在真空室440由真空泵加压时可以以这种方式产生气密密封。在一些实施方案中，密封层410可以是不必要的，并且无源压力解耦装置400可包括单一固体材料，该单一固体材料可被构造成在真空加压期间抵靠柱421、422的开口的顶部被紧密地压缩。

无源压力解耦装置400进一步被示出为具有位于第一密封层410上方的固体结构430。固体结构430被设计成在过滤柱421、422中的每个过滤柱上方产生储备空气体积结构431、432。储备空气体积结构431、432可以是包括预定体积的空气体积单元。在一个实施方案中，柱421、422的开口中的每个开口上方的每个室中的体积可以相同。在其他实施方案中，无源压力解耦装置400可根据应用而在不同柱上方提供不同的单元体积。无论实施方案如何，该体积可确保当由真空泵向真空室440施加的压力减小时，预定量的空气将移动通过每个柱。

图5描绘了根据一个实施方案的使用自动机器人系统540的另一样品过滤和/或提取系统500的示意图。自动机器人系统540被示出为包括从主体541延伸的夹持器542。夹持器542可以是主体541的附件。主体541可以是机器人臂，该机器人臂可以是可控制的并且可被构造成在样品过滤和/或提取系统500中四处移动以执行机械功能，诸如分配样品、将系统的各种部件移动到适当位置等。

如图所示，样品过滤和/或提取系统500包括真空歧管510，其可包括与真空泵(未示出)的流体连接。真空歧管510可连接到真空室525，其可以是如同上文所述的真空室330、440。真空室525还可包括真空套圈520和收集装置529。真空套圈可以是真空室的一部分，并且可以是对其可移除的部件，该真空套圈可以允许接近位于真空室525内的收集装置529。如图所示，样品过滤和/或提取系统500还包括位于过滤柱530上方的无源压力解耦装置550。如同无源压力解耦装置400，无源压力解耦装置550包括位于过滤柱530的多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构。类似于压力解耦装置400，无源压力解耦装置550可包括多层储备空气体积结构，其包括密封层和限定储备空气体积结构的固体结构层。在其他实施方案中，无源压力解耦装置550可以不包括单独的密封层。

夹持器542和/或自动机器人系统540可被构造成当收集装置529被放置在过滤板下方来收集已过滤和/或提取的液体样品时允许真空套圈520的自动化操纵。一旦液体样品已被分配到收集装置529的目标室内部，无源压力解耦装置550就可在柱530和/或过滤板的顶部上移动。这种移动可以由操作者(手动)完成，或者可由自动机器人系统完成，如下文所述。

典型地，当执行样品的过滤和/或提取时，提供柱阵列和/或具有样品小瓶、开口、钻孔、孔等的阵列的过滤板。本文所述的无源压力解耦装置300、400、550可被构造成覆盖柱阵列和/或过滤板中的每个开口，而不管柱或过滤板是否填充有样品。因此，无源压力解耦装置400、550可以为所提供的阵列中的每个柱开口和/或过滤板开口提供单独的储备空气体积结构。虽然示出的实施方案包括用于所提供的阵列中的每个柱开口和/或过滤板开口的单独的储备空气体积结构，但是还可设想无源压力解耦装置400、550可提供一个或多个共用储备空气体积，该共用储备空气体积包括位于无源压力解耦装置400、550中由柱和/或过滤板的多个开口共享的单个空气体积结构。

图6描绘了根据一个实施方案的处于第一位置的图4的样品过滤和/或提取系统500的透视图。如图所示，在该位置处，无源压力解耦装置550位于分级区域512上方，并且被自动机器人系统540的夹持器542夹持或以其他方式保持。无源压力解耦装置550被示出为包括围绕图5中示意性示出的结构的外部壳体。因此，在该外部壳体下方，无源压力解耦装置550可包括多个单独的储备空气体积结构，多个过滤柱530的顶侧中示出的各个开口中的每个开口具有一个储备空气体积结构。

在图6所示的位置处，真空室525的壳体位于真空歧管510上方的位置中，使得真空歧管和真空泵与真空室525的内部流体连通。真空套圈520位于真空室525的顶部处。多个过滤柱530被示出位于真空套圈520上方。真空套圈520可因此被构造成容纳多个过滤柱530或过滤板。真空套圈520可被认为构成真空室525的至少一部分。

虽然未示出，但是柱530可以在示出的位置之前已经填充有样品。填充可以由技术人员手动进行，或者由自动机器人系统540进行。在样品的填充由自动机器人系统进行的情况下，应当理解，自动机器人系统540的夹持器542可由用于附接到主体541的不同样品填充附件来替代。

图7描绘了根据一个实施方案的处于第二位置的图4和图5的样品过滤和/或提取系统500的透视图。处于第二位置时，自动机器人系统540已经将无源压力解耦装置550从分级区域512移动到多个过滤柱530的开口上方。在该阶段，自动机器人系统540可向无源压力解耦装置550的顶部施加向下压力，以便在真空室被加压时确保该无源压力解耦装置550与多个过滤柱530的开口之间的最终密封。

图8描绘了根据一个实施方案的处于第三位置的图4至图6的样品过滤和/或提取系统500的透视图。在第三位置期间，真空室525可由直接连接到真空泵流体管线511的真空泵加压。真空泵流体管线511可以是将真空歧管510连接到真空泵的通道、管或管线。当真空室525被加压时，自动机器人系统540可返回到分级区域512，该分级区域可被认为是机器人的原始位置。

图9描绘了根据一个实施方案的处于第四位置的图4至图7的样品过滤和/或提取系统500的透视图。在第四位置期间，从多个过滤柱530和真空室525过滤和/或提取样品已变得减压，而不具有来自真空的真空加压。在此，自动机器人系统540在过滤和/或提取系统上方返回并开始夹持真空室525的外部壳体。

图10描绘了根据一个实施方案的处于第五位置的图4至图7的样品过滤和/或提取系统500的透视图。自动机器人系统540可被构造成提升真空室525外部壳体，其包括真空套圈520、多个过滤柱530和无源压力解耦装置550，同时将收集装置529保持在真空室525内的适当位置。自动机器人系统540可将真空室525外部壳体(包括真空套圈520、多个过滤柱530和无源压力解耦装置550)带回到分级区域512，同时暴露收集装置529。在已经提取和/或过滤之后，来自柱的样品因此可以位于所示出的收集装置529的各个孔中。

虽然未示出，但是自动机器人系统540可被构造成专门抓取和分离各种特征部。例如，自动机器人系统540可从多个柱530和/或过滤板的顶部移除无源压力解耦装置550。柱530也可从真空套圈520移除，并且真空套圈520可从真空室525的外部壳体移除。这些特征部的移除或分离可另选地手动进行。无论实施方案如何，当收集装置529被移除并且被新的收集装置替代以用于下一提取和/或过滤过程时，自动机器人系统540可开始将各种部件525、520、530、550移动回到真空歧管510的右侧上方的发生过滤和/或提取的位置中。为了回到图6所示的状态，这种移动和设置部件525、520、530、550以及用样品填充新过滤柱中的一些或全部可由自动机器人系统540进行，或者可由技术人员或操作者手动完成。

本发明的各种实施方案可包括样品过滤和/或提取的方法。各种方法可由执行步骤的手动技术员来部署。另选地，上文所示和所述的自动机器人系统540可执行该方法的各个步骤，使得样品过滤和/或提取的过程是自动化的和/或在不具有人机交互的情况下机器实现的。

图11描绘了根据一个实施方案的样品过滤和/或提取的示例性方法600。方法600包括各个步骤，其包括提供真空室(诸如上文所述的真空室330、440、525中的一个真空室)的第一步骤610。在各种实施方案中，预期自动系统(诸如自动机器人系统540)可将真空室定位在预定位置中以用于在该步骤期间进行测试。

该方法包括将收集装置(诸如收集装置529)定位在真空室内的下一步骤612。将收集装置定位在真空室内可包括一旦将收集装置正确地定位在系统内在系统的真空歧管(诸如真空歧管510)上方，就将真空室放置在收集装置529上方。一旦适当地定位在真空室内，则最终过滤柱或过滤板将被放置在收集装置上方。如同先前步骤，自动系统可确保收集装置位于真空室内。

方法600可包括围绕真空室位于所定位的收集装置上方的一部分定位真空套圈(诸如真空套圈520)的下一步骤614。真空套圈可被构造成以保持密封的方式在其上接收过滤柱或过滤板，使得由真空产生的负空气压力不能围绕所接收的过滤柱或过滤板的外侧逸出。真空套圈可手动地附接或定位，或可另选地使用自动系统定位。

接下来，方法600包括放置多个过滤柱或过滤板(诸如过滤柱320、421、422、530)的步骤616，使得多个过滤柱或过滤板的底侧位于真空室内。如所描述的，多个过滤柱或过滤板包括被构造成接收样品的多个开口，该多个开口暴露于多个过滤柱或过滤板的顶侧。过滤柱或过滤板可手动地附接或定位，或可另选地使用自动系统定位。

该方法600接下来包括将样品(诸如样品311)分配到多个过滤柱或过滤板的多个开口中的一个或多个开口中的步骤618。该方法可包括将样品分配到全部多个开口中的仅一部分可能开口中，留下一些未使用的柱或过滤板内的过滤位置。在自动机器人系统包括单个臂或操纵头部的情况下，此类头部可能包括各种不同的附件以便提供不同的功能。可能的是，分配功能可能需要不同类型的附件、端部执行器等。此类分配端部执行器可与样品源流体连通。此类附件或不同类型的端部执行器未在图6至图10中示出。

该方法600接下来包括将无源压力解耦装置放置在多个过滤柱或过滤板的顶侧上的步骤620，诸如无源压力解耦装置300、400、550中的一个无源压力解耦装置。在该方法的一些实施方案中，无源压力解耦装置包括位于多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构，诸如位于无源压力解耦装置400、550中。步骤620还可包括由无源压力解耦装置覆盖多个开口中的每个开口，包括具有存在的样品的那些开口和未使用并且其中不具有样品的那些开口。方法600包括在无源压力解耦装置上施加向下压力以便将无源压力解耦装置固定到多个过滤柱或过滤板上的下一步骤622。步骤620、622可通过与分配步骤不同的附件、端部执行器等来执行，并且可以在图6至图10中看到。

方法600接下来包括以下步骤624：启动经由例如真空歧管连接到真空室的真空泵，以在真空室内产生真空压力，从而允许分配的样品向下移动通过多个过滤柱或过滤板并且进入收集装置中。真空泵可附接在气流导管511的端部处。真空泵可通过将气流从真空室拉动通过真空歧管并通过气流导管511而在真空室中提供负压。这可产生从多个柱和/或过滤板中拉动样品并使其进入收集装置中所需的负压。

一旦完成收集、过滤和/或提取，方法600就可包括停止真空泵，并且然后进行从多个过滤柱或过滤板的顶侧移除无源压力解耦装置的步骤626。此类步骤可由自动系统自动进行。方法600的最后步骤628可包括在使用不同的多个过滤柱或过滤板对另一样品进行附加过滤或提取时，重复使用该无源压力解耦装置。方法600可包括将无源压力解耦装置连续重复用于许多不同过程中的许多不同样品的许多过滤和/或提取。

图12描绘了根据一个实施方案的另一样品过滤和/或提取系统1001的示意图。样品过滤和/或提取系统1001可类似于上述样品过滤和/或提取系统301、401。例如，样品过滤和/或提取系统1001包括如同真空室330、440的真空室1500。样品过滤和/或提取系统1001包括第一过滤柱1210(如同第一过滤柱310、421)，其填充有样品并且在底端处具有过滤介质。样品过滤和/或提取系统1001还包括第二过滤柱1220(如同第二过滤柱320、422)，其是空的并且不包含样品或过滤介质。

与样品过滤和/或提取系统301不同，但如同样品过滤和/或提取系统401，样品过滤和/或提取系统1001包括无源压力解耦装置1002，该无源压力解耦装置包括位于多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构1310、1320。如图所示，无源压力解耦装置1002包括多个层。第一密封层1100可以由密封材料制成，该密封材料被设计成在柱1210、1220的开口(或过滤板的开口)的顶部处形成密封。第一密封层1100可包括与柱1210、1220的开口(或过滤板的开口)对准的开口1110、1120。当真空室1500由真空泵加压时，第一密封层1110可以以这种方式产生气密密封。在一些实施方案中，密封层1100可以是不必要的，并且无源压力解耦装置1002可包括单一固体材料，该单一固体材料可被构造成在真空加压期间抵靠柱1210、1220的开口的顶部被紧密地压缩。

无源压力解耦装置1002进一步被示出为具有位于第一密封层1100上方的固体结构1300。固体结构1300被设计成在过滤柱1210、1220中的每个过滤柱上方产生储备空气体积结构1310、1320。储备空气体积结构1310、1320可以是包括预定体积的空气体积单元。在一个实施方案中，柱1210、1220的开口中的每个开口上方的每个室中的体积可以相同。在其他实施方案中，无源压力解耦装置1002可根据应用而在不同柱上方提供不同的单元体积。无论实施方案如何，该体积可确保当由真空泵向真空室1500施加的压力减小时，预定量的空气将移动通过每个柱。

另外，样品过滤和/或提取系统1001还包括被构造成保持过滤柱1210、1220中每个过滤柱上方的储备空气体积结构1310、1320的压力恒定的机构或结构。例如，在图4所示的实施方案中，当过滤柱1210、1220内的液体通过该柱并从其中离开时，储备空气体积结构431、432中的空气压力可降低。这可导致在提取液体期间压差的降低。为了避免这种情况，本文所考虑的实施方案考虑随着液体从过滤柱1210、1220移除而减小储备空气体积结构1310、1320的体积，以在提取期间保持过滤柱1210、1220中的液体上方的空间与储备空气体积结构1310、1320内的空间之间的总体积组合恒定。

具体地讲，在图12所示的实施方案中，无源压力解耦装置1002包括在储备空气体积结构1310、1320中每个储备空气体积结构的顶端处的柱塞1400、1410。柱塞1400、1410可被构造成彼此独立地移动，并且还可被构造成在过滤柱1210、1220内的液体的提取期间分别在储备空气体积结构1310、1320内向下移动。柱塞1400、1410的移动可被构造成补偿原本可由从过滤柱1210、1220提取液体而引起的压差。柱塞1400、1410朝向储备空气体积结构1310、1320的底部的移动可进一步保证真空室1500内部的压力保持恒定，直至过滤柱1210、1220完全排空的时刻。

在另一个实施方案中，柱塞1400、1410可连接到装置或系统，当歧管(例如，510)中的真空被移除时，该装置或系统将柱塞1400、1410移动回到原始位置处。这可以但不仅仅使用基于弹簧的解决方案或使用外部致动器来实现。另选地，这可通过手动实现(即，手动地将柱塞1400、1410向上移动回到全体积起始位置)。在一些实施方案中，柱塞1400、1410在功能上可以是无源的并且被构造成响应于由从储备空气体积结构1310、1320提取流体所引起的压力和容积的变化而以极低的摩擦向下移动。

图13描绘了根据一个实施方案的样品过滤和/或提取的另一种方法。方法1000包括各个步骤，其包括提供真空室(诸如上文所述的真空室330、440、525、1500中的一个真空室)的第一步骤1010。在各种实施方案中，预期自动系统诸如自动机器人系统540可将真空室定位在预定位置中以用于在该步骤期间进行测试。

该方法包括将收集装置(诸如收集装置529)定位在真空室内的下一步骤1012。将收集装置定位在真空室内可包括一旦将收集装置正确地定位在系统内在系统的真空歧管(诸如真空歧管510)上方，就将真空室放置在收集装置529上方。一旦适当地定位在真空室内，则最终过滤柱或过滤板将被放置在收集装置上方。如同先前步骤，自动系统可确保收集装置位于真空室内。

方法1000可包括围绕真空室位于所定位的收集装置上方的一部分定位真空套圈(诸如真空套圈520)的下一步骤1014。真空套圈可被构造成以保持密封的方式在其上接收过滤柱或过滤板，使得由真空产生的负空气压力不能围绕所接收的过滤柱或过滤板的外侧逸出。真空套圈可手动地附接或定位，或可另选地使用自动系统定位。

接下来，方法1000包括放置多个过滤柱或过滤板(诸如过滤柱320、421、422、530、1310、1320)的步骤1016，使得多个过滤柱或过滤板的底侧位于真空室内。如所描述的，多个过滤柱或过滤板包括被构造成接收样品的多个开口，该多个开口暴露于多个过滤柱或过滤板的顶侧。过滤柱或过滤板可手动地附接或定位，或可另选地使用自动系统定位。

该方法1000接下来包括将样品(诸如样品311)分配到多个过滤柱或过滤板的多个开口中的一个或多个开口中的步骤1018。该方法1000可包括将样品分配到全部多个开口中的仅一部分可能开口中，留下一些未使用的柱或过滤板内的过滤位置。在自动机器人系统包括单个臂或操纵头部的情况下，此类头部可能包括各种不同的附件以便提供不同的功能。可能的是，分配功能可能需要不同类型的附件、端部执行器等。此类分配端部执行器可与样品源流体连通。此类附件或不同类型的端部执行器未在图6至图10和图12中示出。

该方法1000接下来包括将无源压力解耦装置放置在多个过滤柱或过滤板的顶侧上的步骤1020，诸如无源压力解耦装置300、400、550、1002中的一个无源压力解耦装置。在该方法的一些实施方案中，无源压力解耦装置包括位于多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构，诸如位于无源压力解耦装置400、550、1002中。步骤1020还可包括由无源压力解耦装置覆盖多个开口中的每个开口，包括具有存在的样品的那些开口和未使用并且其中不具有样品的那些开口。方法1000包括在无源压力解耦装置上施加向下压力以便将无源压力解耦装置固定到多个过滤柱或过滤板上的下一步骤1022。步骤1020、1022可通过与分配步骤不同的附件、端部执行器等来执行，并且可以在图6至图10中看到。

方法1000接下来包括以下步骤1024：启动经由例如真空歧管连接到真空室的真空泵，以在真空室内产生真空压力，从而允许分配的样品向下移动通过多个过滤柱或过滤板并且进入收集装置中。真空泵可附接在气流导管511的端部处。真空泵可通过将气流从真空室拉动通过真空歧管并通过气流导管511而在真空室中提供负压。这可产生从多个柱和/或过滤板中拉动样品并使其进入收集装置中所需的负压。

方法1000可包括以下下一步骤1026：在施加真空期间维持室内的恒定压力以及/或者在过滤柱(诸如图12中所示的过滤柱1210、1220和储备空气体积结构1310、1320)内的液体上方所限定的空间内维持恒定压力。该方法1000还可包括在无源压力解耦装置内移动柱塞装置或系统(诸如柱塞1400、1410)的步骤1028。具体地讲，步骤1028可包括在由从过滤柱提取液体引起的空间膨胀期间向下移动这些柱塞，以便在提取期间保持液体上方空间的恒定体积。

一旦完成收集、过滤和/或提取，方法1000就可包括停止真空泵，并且然后进行从多个过滤柱或过滤板的顶侧移除无源压力解耦装置的步骤1030。此类步骤可由自动系统自动进行。方法1000的最后步骤1032可包括在使用不同的多个过滤柱或过滤板对另一样品进行附加过滤或提取时，重复使用该无源压力解耦装置。方法1000可包括将无源压力解耦装置连续重复用于许多不同过程中的许多不同样品的许多过滤和/或提取。虽然未示出，但是方法1000可包括自动或手动将柱塞向上移动回到它们在储备空气体积结构内的原始位置。

图14描绘了根据一个实施方案的由图5至图10和图12中所示的自动机器人系统使用的计算机系统。本发明的各方面可以采取以下形式：完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、驻留软件、微代码等)或结合软件和硬件方面的实施方案，所有这些实施方案在本文中可统称为“电路”、“模块”或“系统”。

本发明可以是系统、方法和/或计算机程序产品，诸如用于控制被构造用于如本文所述的样品过滤和/或提取的自动机器人系统的自动化的计算机程序产品。计算机程序产品可包括其上具有计算机可读程序指令的计算机可读存储介质(或媒介)，以使得处理器执行本发明的各方面。

计算机可读存储介质可为可保留和存储指令执行设备使用的指令的有形设备。计算机可读存储介质可为例如但不限于电子存储设备、磁存储设备、光学存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备或前述项的任何合适组合。计算机可读存储介质的更具体示例的非穷举列表包括以下各项：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存存储器)、静态随机存取存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、记忆棒、软盘、机械编码设备(诸如其上记录有指令的凹槽中的穿孔卡或凸起结构)，以及前述项的任何合适组合。如本文所用，计算机可读存储介质不应被理解为暂态信号本身，诸如无线电波或其他自由传播电磁波、穿过波导或其他传输介质传播的电磁波(例如，穿过光纤线缆的光脉冲)或通过电线传输的电信号。

本文所述的计算机可读程序指令可从计算机可读存储介质下载到相应的计算/处理设备，或经由网络(例如，互联网、局域网、广域网和/或无线网络)下载到外部计算机或外部存储设备。网络可包括铜传输线缆、光学传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配器卡或网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发计算机可读程序指令以存储在相应计算/处理设备内的计算机可读存储介质中。

用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可为汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器依赖性指令、微码、固件指令、状态设置数据或以一种或多种编程语言的任何组合编写的源代码或目标代码，编程语言包括面向对象的编程语言诸如Smalltalk、C++、spark、R语言等，以及常规的过程编程语言诸如“C”编程语言或类似编程语言。计算机可读程序指令可完全地在用户计算机上、部分地在用户计算机上、作为独立的软件包、部分地在用户计算机上以及部分地在远程计算机上或完全地在远程计算机或服务器上执行。在后一种情况下，远程计算机可通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者可连接到外部计算机(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)。在一些实施方案中，包括例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)的电子电路可通过利用计算机可读程序指令的状态信息来执行计算机可读程序指令以使电子电路个性化，以便执行本发明的各方面。

本文参考根据本发明的实施方案的方法(诸如图11中的那些)、装置或系统(诸如图1至图10和图12中的那些)和计算机程序产品的流程示意图和/或框图来描述本发明的各方面。将理解，可通过计算机可读程序指令来实施流程示意图和/或框图中的每个框，以及流程示意图和/或框图中的框的组合。

可将这些计算机可读程序指令提供到通用计算机、专用计算机的处理器或其他可编程数据处理装置以生产机器，使得经由计算机的处理器或其他可编程数据处理装置执行的指令形成用于实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的手段。这些计算机可读程序指令还可存储在计算机可读存储介质中，计算机可读存储介质可指示计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式运行，使得其中存储有指令的计算机可读存储介质包括这样的制品，该制品包括实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作的各方面的指令。

计算机可读程序指令还可加载到计算机、其他可编程数据处理装置或其他装置上，以使一系列的操作步骤在计算机、其他可编程装置或其他装置上执行来产生计算机实施的过程，使得在计算机、其他可编程装置或其他装置上执行的指令实施流程图和/或一个或多个框图框中指定的功能/动作。

附图中的流程图和框图示出了根据本发明的各种实施方案的系统、方法和计算机程序产品的可能的具体实施的架构、功能和操作。就这一点而言，流程图或框图中的每个框可表示指令的模块、区段或部分，其包括用于实现指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。在一些另选的具体实施中，框中提到的功能可能不按附图中所述的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能，连续示出的两个框实际上可以一步实现、同时执行、基本上同时执行、以部分或完全在时间上重叠的方式执行，或者框可能有时以相反顺序执行。还应当注意，框图和/或流程示意图中的每个框以及框图和/或流程示意图中的框的组合可由执行指定功能或动作或执行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬件的系统来实现。

图14中所例示的计算机系统90包括处理器91、耦合到处理器91的输入装置92、耦合到处理器91的输出装置93以及各自耦合到处理器91的存储装置94和95。输入装置92可尤其为键盘、鼠标、相机、触摸屏等。输出装置93可尤其为打印机、绘图机、计算机屏幕、磁带、可移除硬盘、软盘等。存储装置94和95可尤其为硬盘、软盘、磁带、光学存储设备诸如光盘(CD)或数字视频光盘(DVD)、动态随机存取存储器(DRAM)、只读存储器(ROM)等。存储装置95包括计算机代码97。计算机代码97包括用于改善样品过滤和/或提取系统的自动机器人系统的软件实施控制的算法(例如，图11的算法)。处理器91执行计算机代码97。存储装置94可包括输入数据96。输入数据96包括计算机代码97需要的输入。输出装置93显示来自计算机代码97的输出。存储装置94和95中的任一者或两者(或一个或多个附加存储装置，诸如只读存储装置96)可包括算法(例如，图11的算法)，并且可用作具有其中包含的计算机可读程序代码和/或具有其中存储的其他数据的计算机可用介质(或计算机可读介质或程序存储装置)，其中该计算机可读程序代码包括计算机代码97。一般来讲，计算机系统90的计算机程序产品(或另选地制品)可包括计算机可用介质(或程序存储装置)。

在一些实施方案中，所存储的计算机程序代码84(例如，包括算法)可存储在静态、不可移动、只读存储介质(诸如只读存储器(ROM)装置85)上，或者可由处理器91直接从此类静态、不可移动、只读介质85访问，而不是被储存在硬盘驱动器、光盘或其他可写、可重写或可移动硬件存储器装置95中或从该装置访问。类似地，在一些实施方案中，所存储的计算机程序代码97可被存储为计算机可读固件85，或者可由处理器91直接从此类固件85访问，而不是从更动态的或可移动的硬件数据存储装置95(诸如硬盘驱动器或光盘)访问。

虽然图14将计算机系统90示出为硬件和软件的具体构造，但硬件和软件的任何构造(如本领域普通技术人员将已知的)均可结合图14的具体计算机系统90用于上文所述的目的。例如，存储装置94和95可以为单个存储器装置的部分而不是单独的存储装置。

虽然已经参考特定实施方案示出和描述了本发明，但是本领域的技术人员应理解，在不脱离如所附权利要求中叙述的本发明的实质和范围的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变。

Claims (20)

1.一种样品过滤和/或提取系统，包括：

真空歧管，所述真空歧管被构造成与真空泵连接；

真空室，所述真空室使得多个过滤柱中的每个过滤柱或过滤板被构造成至少部分地设置在所述真空室中，所述多个过滤柱或所述过滤板包括被构造成接收样品的多个开口；和

无源压力解耦装置，所述无源压力解耦装置被构造成放置在所述多个过滤柱或所述过滤板的顶部上，使得所述多个过滤柱或所述过滤板的所述多个开口中的每个开口被所述无源压力解耦装置覆盖，其中所述无源压力解耦装置包括位于所述多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构。

2.根据权利要求1所述的样品制备和/或提取系统，还包括：

收集装置，所述收集装置位于所述真空室内，所述收集装置包括用于从所述多个过滤柱或所述过滤板接收所述样品的多个收集孔。

3.根据权利要求1所述的样品制备和/或提取系统，还包括：

真空套圈，所述真空套圈被构造成容纳所述多个过滤柱或所述过滤板，所述真空套圈构成所述真空室的至少一部分。

4.根据权利要求1所述的样品制备和/或提取系统，还包括自动机器人系统，所述自动机器人系统被配置为将所述无源压力解耦装置放置在所述多个过滤柱或所述过滤板的顶部上。

5.根据权利要求4所述的样品制备和/或提取系统，其中所述自动机器人夹持器是用于从所述多个过滤柱或所述过滤板的所述顶部移除所述无源压力解耦装置的系统。

6.根据权利要求5所述的样品制备和/或提取系统，其中所述自动机器人系统被配置为将所述样品分配到所述多个过滤柱或所述过滤板的所述多个开口中。

7.根据权利要求6所述的样品制备和/或提取系统，其中所述自动机器人系统被配置为在所述无源压力解耦装置上施加向下压力，以便将所述无源压力解耦装置固定到所述多个过滤柱或所述过滤板上。

8.根据权利要求1所述的样品制备和/或提取系统，其中所述多个开口中的每个开口上方的所述储备空气体积结构是用于所述多个开口中的每个开口的单独的空气体积，所述单独的空气体积被构造成在所述多个开口中的每个开口上方产生空气的局部室体积。

9.根据权利要求1所述的样品制备和/或提取系统，其中所述无源压力解耦装置被构造成重复用于多次样品过滤和/或提取。

10.一种样品过滤和/或提取设备，包括：

无源压力解耦装置，所述无源压力解耦装置被构造成放置在多个过滤柱或过滤板的顶部上，使得所述多个过滤柱或所述过滤板的多个开口中的每个开口被所述无源压力解耦装置覆盖，其中所述无源压力解耦装置包括位于所述多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构。

11.根据权利要求10所述的样品过滤和/或提取设备，其中所述多个开口中的每个开口上方的所述储备空气体积结构是用于所述多个开口中的每个开口的单独的空气体积，所述单独的空气体积被构造成在所述多个开口中的每个开口上方产生空气的局部室体积。

12.根据权利要求11所述的样品过滤和/或提取设备，其中所述无源压力解耦装置被构造成重复用于多次样品过滤和/或提取。

13.一种样品过滤和/或提取的方法，包括：

提供真空室；

放置多个过滤柱或过滤板，使得所述多个过滤柱或所述过滤板的底侧位于所述真空室内，所述多个过滤柱或所述过滤板包括被构造成接收样品的多个开口；

将无源压力解耦装置放置在所述多个过滤柱或所述过滤板的顶侧上，其中所述无源压力解耦装置包括位于所述多个开口中的每个开口上方的储备空气体积结构；以及

由所述无源压力解耦装置覆盖所述多个开口中的每个开口。

14.根据权利要求13所述的样品过滤和/或提取方法，还包括：

将收集装置定位在所述真空室内，其中所述多个过滤柱或所述过滤板放置在所定位的收集装置上方。

15.根据权利要求14所述的样品过滤和/或提取方法，还包括：

在所定位的收集装置上方围绕所述真空室的一部分定位真空套圈。

16.根据权利要求15所述的样品过滤和/或提取方法，还包括：

由自动机器人系统将至少一个样品分配在所述多个过滤柱或所述过滤板的所述多个开口中的至少一个开口内。

17.根据权利要求16所述的样品过滤和/或提取方法，还包括：

由所述自动机器人系统执行将所述无源压力解耦装置放置在所述多个过滤柱或所述过滤板的顶侧上。

18.根据权利要求17所述的样品过滤和/或提取方法，还包括：

由所述自动机器人系统在所述无源压力解耦装置上施加向下压力，以便将所述无源压力解耦装置固定到所述多个过滤柱或所述过滤板上。

19.根据权利要求18所述的样品过滤和/或提取方法，还包括：

启动连接到所述真空室的真空泵以在所述真空室内产生真空压力，从而使所分配的样品向下移动通过所述多个过滤柱或所述过滤板并且进入所述收集装置中。

20.根据权利要求19所述的样品过滤和/或提取方法，还包括：

由所述自动机器人系统从所述多个过滤柱或所述过滤板的所述顶侧移除所述无源压力解耦装置；以及

在使用不同的多个过滤柱或过滤板对另一样品进行附加过滤或提取时，重复使用所述无源压力解耦装置。