相關(guān)申請的交叉參考

本申請要求2012年4月30日提交的美國專利臨時申請NO.61/640,243的優(yōu)先權(quán)，其作為參考文獻(xiàn)被全部納入本文。

本申請要求2012年7月6日提交的美國專利臨時申請NO.61/668,938的優(yōu)先權(quán)，其作為參考文獻(xiàn)被全部納入本文。

本申請要求2012年9月12日提交的美國專利臨時申請NO.61/700,003的優(yōu)先權(quán)，其作為參考文獻(xiàn)被全部納入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本方發(fā)明總體上涉及以擴(kuò)增多核苷酸顆粒裝載傳感器基片的設(shè)備和方法。

背景技術(shù)：

分子生物學(xué)上的最新進(jìn)展(特別是測序技術(shù))依賴于生物分子增強顆粒在感測設(shè)備(比如基片上傳感器陣列)的表面上的沉積。具體地，通過孔內(nèi)pH值的微小變化探測核苷酸增加的技術(shù)依賴于含有目標(biāo)多核苷酸的拷貝的顆粒的沉積。所述具有目標(biāo)多核苷酸的拷貝的顆粒能通過乳液聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù)被形成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

在第一方案中，一種校準(zhǔn)系統(tǒng)的方法包括：將移液管尖端附接到注射泵，所述注射泵被聯(lián)接到平移裝置；開啟經(jīng)所述移液管尖端的流體流動；利用所述平移裝置將所述移液管尖端朝接觸面移動；以及當(dāng)所述注射泵探測到壓力變化時，根據(jù)所述平移裝置的位置校準(zhǔn)所述系統(tǒng)。

在第二方案中，一種離心機(jī)裝置包括：可操作以沿第一方向和沿相反于所述第一方向的第二方向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；被聯(lián)接到所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子響應(yīng)于所述電機(jī)在一個平面內(nèi)沿所述第一方向或所述第二方向旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子具有凹槽和從所述凹槽的側(cè)部伸出的軸。所述離心機(jī)裝置還包括可滑動地且樞轉(zhuǎn)地被聯(lián)接到所述軸的載體。所述載體包括在第一側(cè)上的第一凸舌和在第二側(cè)上的第二凸舌。所述載體能沿著所述軸滑動并繞所述軸轉(zhuǎn)動離開所述平面，并且響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子沿所述第一方向的旋轉(zhuǎn)以第一角度利用所述第一凸舌接合所述轉(zhuǎn)子。所述載體能沿著所述軸滑動并繞所述軸轉(zhuǎn)動離開所述平面，并且響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子沿所述第二方向的旋轉(zhuǎn)以第二角度利用所述第二凸舌接合所述轉(zhuǎn)子。

在第三方案中，一種方法包括：在平面內(nèi)沿第一方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。載體通過軸被聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子。所述載體沿所述軸滑動并繞所述軸旋轉(zhuǎn)，從而響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子沿第一方向的旋轉(zhuǎn)以第一角度利用第一凸舌接合所述轉(zhuǎn)子。所述方法還包括：在所述平面內(nèi)沿第二方向旋轉(zhuǎn)所述轉(zhuǎn)子。所述載體沿所述軸滑動并繞所述軸旋轉(zhuǎn)，從而響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子沿所述第二方向的旋轉(zhuǎn)以第二角度利用第二凸舌接合所述轉(zhuǎn)子。所述第一角度大于所述第二角度。

在第四方案中，一種離心機(jī)包括：在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；載體；上板；在第一端處被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述上板的第一臂，所述第一臂的第二端被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述載體。所述離心機(jī)還包括在第一端處被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的第二臂。所述第二臂的第二端在所述第一臂上的在所述第一臂的第一端和第二端之間的位置處被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述第一臂。所述載體相對于所述平面的角度根據(jù)所述上板的位置而改變。

在第五方案中，一種離心機(jī)包括：在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子；被定位在所述轉(zhuǎn)子的中心軸線上的拋擲器，所述拋擲器包含接收端口和具有與所述接收端口流體連通的遠(yuǎn)側(cè)開口的臂；以及被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述轉(zhuǎn)子的載體單元，所述載體單元包括管的接收部，所述載體單元的重量被設(shè)計成在所述轉(zhuǎn)子靜止時將所述管定位在接近豎直的位置，并響應(yīng)于所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將所述管傾斜定位使得所述管的開口指向所述拋擲器的遠(yuǎn)側(cè)開口。

在第六方案中，一種方法包括：使移液管系統(tǒng)的遠(yuǎn)端降低以接合托盤上的移液管尖端；升高所述遠(yuǎn)端；用攝像機(jī)拍攝所述遠(yuǎn)端；和比較來自拍攝影像的特征和預(yù)期的尖端特征。

在第七方案中，一種系統(tǒng)包括：被聯(lián)接到移液管尖端的注射泵；驅(qū)動所述移液管尖端的平移裝置；濃縮系統(tǒng)；和離心機(jī)裝置。濃縮系統(tǒng)包括：混合管；和相對于所述混合管可移動的磁性裝置。離心機(jī)裝置包括：轉(zhuǎn)子；和固定測序裝置的桶。所述平移裝置將移液管尖端定位到所述混合管的附近和所述測序裝置的附近。

在第八方案中，一種用于準(zhǔn)備測序裝置所述的方法包括：使用被聯(lián)接到注射泵的平移裝置將含有被擴(kuò)增顆粒的水分散體輸送到濃縮管；濃縮所述被擴(kuò)增顆粒；將濃縮后的被擴(kuò)增顆粒輸送到放置在離心裝置的托盤上的測序裝置；然后對所述測序裝置進(jìn)行離心分離。

附圖說明

通過參考下面的附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明，以及清楚本發(fā)明的許多特征和優(yōu)點。

圖1包括用以目標(biāo)多核苷酸的拷貝所強化的顆粒裝載傳感器陣列的示范性設(shè)備的圖像。

圖2包括用于圖1的示范性設(shè)備中的示范性裝置套件的圖像。

圖3包括用于圖1的示范性設(shè)備中的示范性離心機(jī)裝置的圖像。

圖4包括在用于給傳感器陣列裝載的設(shè)備中使用的示范性裝置套件的圖像。

圖5包括示范性離心機(jī)裝置的圖像。

圖6包括用于圖5中所示的示范性離心機(jī)的示范性陣列裝載托盤的圖像。

圖7包括在圖5所示的示范性離心機(jī)中所述使用的示范性離心桶插件。

圖8包括用于增強并濃縮顆粒的示范性裝置套件的圖像。

圖9和圖10包括示范性試劑管保持器的圖像。

圖11和圖12包括在濃縮程序中所使用的示范性磁性系統(tǒng)的圖像。

圖13包括示范性熱循環(huán)裝置的圖像。

圖14包括示范性移液管保持器的圖像。

圖15包括用于接收用過的移液管尖端的示范性接收部的圖像。

圖16、圖17、和圖18包括示范性樣品制備系統(tǒng)的圖像。

圖19包括示范性試劑保持器的圖像。

圖20包括示范性PCR裝置的圖像。

圖21、圖22、圖23、圖24、圖25、圖26、圖27、圖28、圖29、圖30、圖31、圖32、以及圖33包括示范性離心機(jī)裝置的圖像。

圖34和圖35包括示范性真空收集系統(tǒng)的圖像。

圖36包括示范性濃縮系統(tǒng)的圖像。

圖37和圖38包括示范性測序裝置裝載裝置的圖像。

圖39包括示范性試紙的圖像。

圖40包括示范性樣品制備系統(tǒng)的圖像。

圖41、圖42、和圖43包括示范性離心機(jī)轉(zhuǎn)子的圖像。

圖44-46包括示范性離心機(jī)轉(zhuǎn)子的圖像。

圖47包括示范性載體桶的圖像。

圖48包括裝置的示范性布置的圖像。

圖49包括示范性熱循環(huán)器的圖像。

圖50包括在濃縮過程中所使用的示范性磁性系統(tǒng)的圖像。

圖51包括能接收電子部件的示范性熱板的圖像。

圖52和圖53包括示范性成像系統(tǒng)的圖像。

圖54包括示范性校準(zhǔn)工具的圖像。

圖55-57包括用于校準(zhǔn)系統(tǒng)的示范性方法的流程圖。

在不同的附圖中采用相同的附圖標(biāo)記表示相同的項目。

具體實施方式

在示范性實施例中，一種設(shè)備包括給一個臂提供沿三個正交方向的位移的平移裝置，以及可操作的以接收移液管尖端并促進(jìn)流體流入和流出移液管尖端的注射泵。此外，該設(shè)備包括用于接收移液管尖端的托盤、用于接收管的接收部、用于形成乳液的設(shè)備、用于形成包含多核苷酸的拷貝的顆粒的裝置、用于濃縮所述顆粒的裝置、以及用于將所述顆粒裝載到測序裝置(比如含有傳感器陣列的芯片)上的設(shè)備。所述設(shè)備還包括用于保持試劑溶液的容器的接收部。任選地，所述平移裝置除了移液管接收臂之外還包括夾持器臂。在一個例子中，乳液形成裝置包括混合器，比如IKA Turrax裝置，或者具有能形成乳液的移液管功能。在另一個例子中，該幫助給所述陣列裝載的裝置包括離心機(jī)。此外，所述離心機(jī)能被用于破乳和分離其他溶液。

在示范性方法中，一種設(shè)備接收含有一個或多個目標(biāo)多核苷酸的樣品、含有顆粒的溶液、以及其他試劑。所述樣品和顆粒被納入包含水相的乳液中，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)能在所述水相中發(fā)生。所述乳液被輸送到熱循環(huán)裝置以經(jīng)受規(guī)定的一組熱循環(huán)。乳液能利用化學(xué)破乳法、機(jī)械破乳法、或它們的組合被破乳。具體地，乳液利用離心機(jī)和破乳溶液的組合被破乳。任選地，上述溶液被濃縮以去除不包含所述目標(biāo)多核苷酸的拷貝的顆粒。該溶液例如通過離心機(jī)被裝載到傳感器陣列上，并通過移液管將顆粒移到該陣列上。

圖1包括具有外殼102和門104的示范設(shè)備100的圖像。外殼102的內(nèi)部是平移裝置110，比如xyz-機(jī)器人，平移裝置110具有移液管臂、一套托盤和用于濃縮或擴(kuò)增多核苷酸增強顆粒的設(shè)備106、以及用于以所述增強顆粒裝載測序裝置(比如傳感器陣列的芯片)的裝置(比如離心機(jī)108)。具體地，平移裝置能沿三個正交方向驅(qū)動移液管臂。任選地，該臂還包括夾持器。

所述裝置被定尺寸以被放置在工作臺頂面上。所述設(shè)備還包括控制電路和用于操作該平移裝置和移液系統(tǒng)的泵。該設(shè)備還包括觸屏式用戶界面。在其他的例子中，該設(shè)備包括條形碼掃描器，從而使樣品與具有代表唯一識別號碼的條形碼的特定芯片相關(guān)聯(lián)。

在另一個例子中，該設(shè)備包括UV源以在使用后對包殼102進(jìn)行消毒。在另一個例子中，該設(shè)備包括煙霧洗滌器。在另一個例子中，該平移裝置可以包括具有第二移液管系統(tǒng)、夾持器或兩者的第二臂。門104可以是容易接近整個平臺的一種豎直滑動門，其包括部件106和108。在另一個例子中，該設(shè)備包括空氣過濾系統(tǒng)，比如用于空氣流入的HEPA過濾器和用于空氣流出該設(shè)備的活性炭過濾器。該設(shè)備包括環(huán)境控制器以控制包殼102內(nèi)的溫度和濕度。一個或多個單元或托盤106是被控制溫度的，例如為聚合酶和其他酶而冷卻，或者為PCR提供熱循環(huán)。

圖2包括裝置106的套件的圖像。在一個例子中，所述設(shè)備包括移液管尖端架202、試劑瓶架204、較大容量試劑瓶架(比如15mL試劑瓶架208)、濃縮站210、熱循環(huán)裝置212、廢物容器架214、以及乳液生成站216，比如IKA Turrax裝置。在一個例子中，包含注射泵的機(jī)械臂能從尖端架202上選擇移液管尖端，從架子204和208上的一個或多個位置吸取試劑，然后通過乳液生成器216形成乳液。乳液被分配給位于熱循環(huán)裝置212上的一塊板。熱循環(huán)后，通過任選地使用移液管將乳液移到離心機(jī)108上的容器內(nèi)，以及任選地從試劑架204和208上的一個或多個位置提供其他試劑，使乳液被破乳。乳液被破乳后，所述樣品從乳液中被分離，并被應(yīng)用于濃縮系統(tǒng)210內(nèi)的管。濃縮之后，被濃縮的顆粒被應(yīng)用于設(shè)置在離心機(jī)托盤上的測序裝置(比如傳感器陣列基片)上。

例如，圖3包括離心機(jī)108的圖像。離心機(jī)108包括用于接收液體樣品的管302。具體地，所述管302被用于分離溶液以及破乳。此外，該離心機(jī)108包括接收具有傳感器陣列的芯片或基片的托盤304。

在一個替換例中，圖4中所示的平臺400包括離心機(jī)402、接收用過的移液管尖端的接收部404、保持移液管尖端和管的盒子408、接收管(特別是存儲試劑的管)的另外托盤410、以及熱循環(huán)板412。所述接收用過的移液管尖端的接收部404包括孔眼406。被附接到用過的移液管的臂將移液管尖端插入所述孔眼406的較大開口，然后將該移液管尖端滑動到孔眼406的較小側(cè)的下方并抬起，從而移除所述用過的移液管尖端。具體地，孔眼406的較大開口大于移液管尖端的較大端，孔眼406的較小開口小于移液管尖端的較大端。被移除的移液管尖端落入一個接收部內(nèi)，比如圖15中所示的接收部。

如圖5所示，離心機(jī)402包括用于接收容納有各種尺寸的管的插件的桶502，還包括用于接收測序裝置(比如含有傳感器陣列的基片或芯片)的托盤504。例如，如圖6所示，托盤504接收芯片602，傳感器陣列被設(shè)置在該芯片上。任選地，適配器604被設(shè)置在所述芯片上方。該適配器604被用于將所述芯片固定到托盤504。在另一個例子中，適配器604在裝載過程中被使用。在一個特定例子中，適配器604包括漏斗結(jié)構(gòu)以引導(dǎo)流體進(jìn)入芯片602的入口，從而允許平移裝置的移液臂所造成的低精確度。

在圖7所示的另一個例子中，插件702被配置以裝配在離心桶502內(nèi)，并包括具有多種尺寸的接收部704或706以接收不同大小的管。在所述程序開始之前，插件702被放置在離心桶502內(nèi)?；蛘?，一個或多個插件702被設(shè)置成更靠近托盤和系統(tǒng)的裝置404、408、410、或412，在管被插入該插件702后，所述插件702被夾住并放置在離心機(jī)402內(nèi)。

圖8包括示范性系統(tǒng)平臺的另一種圖像。該系統(tǒng)平臺包括具有孔眼406的移液管移除站、移液管和管接收站408、試劑接收站410、以及熱循環(huán)器412。接收站408包括開口814以接收移液管尖端，并能接收管的托盤816。試劑接收站410能以各種容器尺寸接收各種試劑。如圖所示，熱循環(huán)器412被配置以接收96個PCR管、96孔板、或兩者。

在圖9所示的具體例子中，試劑管保持器410包括接收較大試劑管(比如5mL管)的較大開口902。所述試劑管保持器410還包括接收較小管(比如容積在1.5mL到2mL的管)的開口904。圖9中所示的開口是圓形的。在另一個例子中，所述開口是方形，或者包含組合開口。例如，圖10是示范性試劑保持器1002的圖像。該試劑保持器1002包括較大開口1004和較小開口1006。此外，接收移液管尖端的開口1008被形成在試劑管保持器1002上。

在具體的例子中，以多個目標(biāo)多核苷酸的拷貝進(jìn)行擴(kuò)增的顆粒被濃縮，以從溶液中除去不含多核苷酸的顆粒。在一個例子中，所述顆粒與磁性顆粒相聯(lián)，并通過一個將該磁性顆粒固定在孔內(nèi)的程序被移除，同時從溶液中沖洗出不含目標(biāo)多核苷酸的顆粒。在一個例子中，所述方法利用在鄰近孔中的磁體來固定磁性顆粒。在具體的例子中，上述系統(tǒng)能采用磁體。例如，圖11包括被配置以裝配在試劑管保持器1002的開口之一內(nèi)的磁體1104的圖像。在一個例子中，磁體1104被配置以裝配在較大開口1004之一內(nèi)。濃縮過程在相鄰的較小開口內(nèi)被執(zhí)行。

如圖12中所示，磁體1104包括永磁體1206和被設(shè)置在永磁材料上的蓋帽1208。所述蓋帽1208包括邊沿1210以使夾持器能將磁體轉(zhuǎn)移進(jìn)和轉(zhuǎn)移出試劑管保持器1002。

或者，固定磁體或螺線管磁體被用于取代所述可移動磁體。例如，螺線管磁體被放置在管保持器下方，并能被開啟與停止從而在濃縮過程期間固定和釋放磁性顆粒。

此外，所述系統(tǒng)包括熱循環(huán)器。圖13是示范性熱循環(huán)裝置1302的圖像，熱循環(huán)裝置1302包括電源和控制器界面，還包括正的和負(fù)的熱負(fù)載。例如，正的熱負(fù)載包括加熱樣品的電阻式加熱器。示范性的負(fù)的熱負(fù)載例如包括在熱循環(huán)期間用于冷卻所述電阻式加熱器的風(fēng)扇1304與空氣入口或者冷卻翅片1306。

示范性的管與移液管保持器408在圖14中示出，其具有用于接收移液管尖端的開口1402，以及用于接收管(比如PCR管)的托盤的開口1404。任選地，保持器408還包括溫度控制器(比如制冷部件)，以使特定試劑(比如酶)保持低溫。

在圖15中所示的另一個例子中，接收部404包括接收用過的移液管尖端并幫助處置所述用過的移液管尖端的可移除接收部，比如接收部1502。

在示范方法中，包含一組目標(biāo)多核苷酸的樣品溶液被提供。此外，試劑溶液包括含有顆粒分散體的溶液和不能與水溶液混溶的溶液。示范的不混溶溶液包括油。此外，所述系統(tǒng)包括含有酶、核苷酸、以及用于聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)和重組酶聚合酶擴(kuò)增(RPA)的各種化學(xué)制劑和輔因子的試劑溶液?；蛘撸雒负推渌M分被納入含有所述顆粒的溶液中。

所述顆粒溶液、樣品溶液、任選的組分溶液以及不混溶溶液被提供給乳液生成裝置。在一個例子中，該乳液生成裝置是機(jī)械式乳液生成裝置，比如IKA Turrax。在另一個例子中，該乳液生成裝置包括隔膜和槽型密封圈(channel gaskets)組，從而通過使混合物經(jīng)槽型密封圈組的溝槽往復(fù)流過隔膜而產(chǎn)生乳液。在另一個例子中，通過移液系統(tǒng)經(jīng)移液管尖端往復(fù)振蕩不混溶溶液以在不混溶連續(xù)相內(nèi)產(chǎn)生水乳液滴而生成所述乳液。

當(dāng)采用移液的方式來生成乳液時，包含顆粒、目標(biāo)多核苷酸和其他PCR組分的水溶液和不混溶相(比如水性不混溶流體，比如油)被放置在管內(nèi)。所述溶液被快速地連續(xù)吸入和排出移液管，從而產(chǎn)生乳液，在所述乳液中所述水相形成了在連續(xù)油相內(nèi)的分散區(qū)域。例如，所述溶液以10Hz到10000Hz的頻率被循環(huán)，比如100Hz到6000Hz的頻率、500Hz到4000Hz的頻率、或者甚至是500Hz到2500Hz的頻率。所述溶液通過移液管尖端被循環(huán)3到1000個循環(huán)，比如5到750個循環(huán)、5到600個循環(huán)、5到400個循環(huán)、5到200個循環(huán)、5到100個循環(huán)、或者甚至5到50個循環(huán)。所述移液管尖端可以具有在20號規(guī)格到26號規(guī)格之間的開口，比如20號規(guī)格到24號規(guī)格之間的開口、或者甚至是20號規(guī)格到22號規(guī)格之間的開口。所產(chǎn)生的乳液包括具有5μm到15μm的主峰的水相液滴，比如5μm到12μm的主峰、或者甚至是5μm到10μm的主峰。主峰是多峰分布內(nèi)的最高峰。

在一個例子中，所述乳液被分配到熱循環(huán)裝置上方的管或孔中。乳液的溫度被循環(huán)以利于PCR或被保持在適合RPA的恒定溫度。所以，在所述乳液液滴內(nèi)的顆粒與目標(biāo)多核苷酸的拷貝進(jìn)行共軛。

通過對該乳液使用破乳劑來對所述乳液進(jìn)行破乳。乳液還通過使用離心機(jī)裝置被進(jìn)一步破乳。在一個例子中，破乳溶液包含在水溶液中的表面活性劑。在另一個例子中，破乳溶液包含可操作的以促進(jìn)相分離的聚合物族。還可以通過離心作用促進(jìn)所述相分離。在所述乳液被破乳后，油相與水相分離。所述水相包含被擴(kuò)增的具有多個目標(biāo)多核苷酸拷貝的顆粒。

任選地，所述顆粒溶液被繼續(xù)濃縮以除去不含有目標(biāo)多核苷酸拷貝的顆粒。在一個例子中，含有目標(biāo)多核苷酸拷貝的顆粒與磁性顆粒相聯(lián)。含有與所述磁性顆粒相聯(lián)的顆粒的溶液被移動到靠近磁體的位置。所述被聯(lián)接到磁性顆粒的顆粒被固定在鄰近磁體的管內(nèi)，而沒有被聯(lián)接到磁性顆粒的其他顆粒通過清洗劑溶液被從管中沖走或清洗掉。清洗之后，磁體被移走或者所述管被從磁體附近移開，從而釋放所述磁性顆粒。所述被聯(lián)接到磁性顆粒的顆?？梢圆捎没瘜W(xué)方法與磁性顆粒斷開關(guān)聯(lián)。所述磁體能被用于固定沒有被聯(lián)接到具有目標(biāo)多核苷酸拷貝的顆粒的磁性顆粒。包含具有目標(biāo)多核苷酸拷貝的顆粒的溶液被取出并被裝載到測序裝置(比如包含傳感器陣列的芯片)上。

在一個例子中，包含被聯(lián)接到目標(biāo)多核苷酸拷貝的顆粒的溶液被應(yīng)用到所述陣列的上方。在離心分離之前，該溶液能以單個等份試樣(aliquot)的方式被應(yīng)用，或者以部分等份試樣的方式被應(yīng)用。在一個例子中，所述陣列由被放置在離心機(jī)上托盤內(nèi)的基片形成。在每次應(yīng)用包含具有目標(biāo)多核苷酸拷貝的顆粒的溶液的等份試樣之后，所述基片被離心分離以促進(jìn)所述顆粒在所述陣列上的沉積。所以，在沒有人為接觸干涉的情況下，通過含有目標(biāo)多核苷酸組的樣品提供了一種被裝載的傳感器陣列。

在另一個實施例中，圖16、圖17、和圖18示出了用于樣品制備和測序裝置裝載的示范性系統(tǒng)。圖40示出了替換性構(gòu)型。所述系統(tǒng)1600包含平移裝置，比如可操作的從而在三個正交軸的范圍內(nèi)移動注射泵1604的xyz-機(jī)器人1602。所述系統(tǒng)1600還包括用于存儲注射泵1604所使用的移液管尖端的尖端架1606。所述系統(tǒng)1600還包括存儲空管或存儲試紙管(比如試紙1608)的管架1616。在其他例子中，所述系統(tǒng)1600包括用于存儲溫度敏感試劑(比如酶)的冷凍單元。所述系統(tǒng)1600還包括熱循環(huán)器1612、一個或多個破乳離心機(jī)1614、以及帶有電機(jī)1630的珠裝載離心機(jī)1618。所述系統(tǒng)1600還包括光學(xué)傳感器1722或尖端移除裝置1720。

在操作中，平移裝置1602操控注射泵1604的位置以從尖端架1606上獲取尖端，并執(zhí)行系統(tǒng)1600的各種功能。例如，注射泵1604和試劑架1616的試劑被一起使用，從而形成含有酶和處于被不混溶連續(xù)相所包圍的水性不連續(xù)相的樣品的乳液。例如，所述樣品和酶溶液被存儲在冷凍單元1610內(nèi)。所述乳液在試劑架1616上的一個管內(nèi)被形成。具體地，所述乳液通過快速移液被生成。在另一個例子中，所述乳液通過移液管來穿過節(jié)流孔(restriction)被生成。

在乳液形成之后，該乳液通過平移裝置1602和注射泵1604被輸送到熱循環(huán)器1612上的熱循環(huán)板。熱循環(huán)板1612被用于執(zhí)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)或重組酶聚合酶擴(kuò)增(RPA)。在PCR反應(yīng)完成后，該乳液從熱循環(huán)器1612被輸送到破乳離心機(jī)1614之一。該乳液被注入破乳離心機(jī)1614，該離心機(jī)包含具有表面活性劑溶液的管。隨著離心機(jī)的旋轉(zhuǎn)，該乳液被注入離心機(jī)。當(dāng)所述乳液接觸離心機(jī)1614的管內(nèi)的表面活性劑時，水相組分被驅(qū)入溶液，同時油相組分被從管中去除。

PCR或RPA程序能產(chǎn)生含有大量目標(biāo)多核苷酸的被擴(kuò)增珠。所述被擴(kuò)增珠能通過濃縮系統(tǒng)被清洗并與其他水溶液組分分離。具體地，試劑架1616能利用磁體系統(tǒng)被改造，從而允許利用結(jié)合到被擴(kuò)增珠的磁性顆粒進(jìn)行濃縮。

在濃縮之后，所述珠通過裝載離心機(jī)1618被輸送并被裝載到測序裝置上，比如被配置用于探測測序副產(chǎn)物的芯片。例如，包含被擴(kuò)增珠的溶液的等份試樣能被注入設(shè)置在裝載離心機(jī)1618內(nèi)的架子上的測序裝置的端口。所述離心機(jī)1618能轉(zhuǎn)動以促進(jìn)所述裝載。該過程被重復(fù)一次或多次以提高裝載密度。因此，裝載有擴(kuò)增顆粒(所述顆粒含有來自所述樣品的被擴(kuò)增的目標(biāo)核苷酸)的測序裝置具有最小的人為干擾。

在整個過程中，注射泵1614能使用從移液管尖端架1606所獲取的多種移液管尖端。另外，尖端能幫助磁體運動、幫助破乳離心機(jī)1614內(nèi)管的裝載、或提供其他功能。為了幫助從注射泵1604上移除所述尖端，尖端移除裝置1720被提供。尖端能被插入所述尖端移除裝置1720的較大直徑開口，然后滑動到較小直徑開口下方。當(dāng)注射泵被平移裝置1602沿豎直方向驅(qū)動時，所述尖端被從注射泵1604上取下。或者，注射泵1604被選擇為具有自動的或內(nèi)置的尖端移除裝置。

另外，所述系統(tǒng)1600以一種依據(jù)移液管尖端的重復(fù)獲取和移除以及用于執(zhí)行各種功能的移液管尖端的可靠定位的自動方式運行。所述系統(tǒng)1600包括光學(xué)傳感器1722。該光學(xué)傳感器1722能輔助確定移液管尖端是否已經(jīng)被固定到注射泵1604，或者移液管尖端是否已經(jīng)成功地被從注射泵1604上移除。在另一個例子中，該光學(xué)傳感器1722被用以校準(zhǔn)由平移裝置1602引起的注射泵1604的位移。

破乳離心機(jī)1614還可以使用真空系統(tǒng)用于在破乳之后收集所述油相。如圖18所示，所述系統(tǒng)1600還包括真空收集系統(tǒng)1824。

圖19示出了示范的冷凍試劑架1900，比如冷凍試劑架1610。試劑架1900包括冷凍本體1902，其中設(shè)置有接收試劑管的孔1904。另外，所述系統(tǒng)包括用于接收不同直徑的管的一個或多個孔1906。所述冷凍單元1902通過流體被冷卻，比如冷凍流體。在另一個例子中，冷凍單元1902通過Peltier冷卻器被冷卻。具體地，冷凍試劑架1900被用于存儲測序聚合酶、試劑、樣品、乳液、或它們的組合。

如圖20所示，示范熱循環(huán)器2000包括熱板2002和冷源2004。在特定的例子中，所述熱板2002能使用由各種電子控制器件操作的熱電冷卻器，所述電子控制器件通過熱循環(huán)算法控制溫度。熱循環(huán)板2006被應(yīng)用在熱板2002的上方，所述熱板2002循環(huán)熱循環(huán)板2006的溫度且將余熱散發(fā)到冷源2004中。任選地，熱循環(huán)器2000包括能被移動到熱循環(huán)板2006上方位置的機(jī)械化蓋子。該機(jī)械化蓋子被使用以保持熱循環(huán)板2006靠住熱板2002，從而增進(jìn)熱循環(huán)板2006和熱板2002之間的熱接觸。在另一個例子中，所述機(jī)械化蓋子被用于在PCR或RPA期間隔離樣品。

在利用所述熱循環(huán)系統(tǒng)執(zhí)行PCR或RPA之后，乳液利用破乳離心機(jī)被破乳。圖21-23包括示范性破乳離心機(jī)的圖像。示范性離心機(jī)2100包括被聯(lián)接到電機(jī)2104的轉(zhuǎn)子2102。轉(zhuǎn)子2102被配置以保持能根據(jù)轉(zhuǎn)子2102的轉(zhuǎn)動而改變位置的管2106和2108。具體地，在轉(zhuǎn)動時轉(zhuǎn)子2102將管旋轉(zhuǎn)到2106所示的位置，在轉(zhuǎn)子2102靜止時允許所述管豎直地落入2108所示的位置。當(dāng)轉(zhuǎn)子2102旋轉(zhuǎn)且所述管處于2106所示的位置時，乳液被應(yīng)用于所述系統(tǒng)，比如通過移液管2116。乳液落入含有表面活性劑的管內(nèi)，從而乳液被破乳并沿著所述管的長度驅(qū)動水相組分。油相組分被甩出所述管并被唇緣2110所捕獲。被甩出的油能被一個通過管2112可接近的真空系統(tǒng)捕獲。

任選地，離心機(jī)2100包括蓋子2114。所述蓋子2114能自動地下降就位，或者是一種被固定設(shè)置的蓋子2114。所述蓋子2114包括居中的凹槽2118以允許移液管尖端接近轉(zhuǎn)子2102。

在一個例子中，移液管尖端2116能給拋擲器2318提供乳液，如圖23所示。所述拋擲器2318將乳液分配給一個或兩個管。如圖24中所示，拋擲器包括臂2420。當(dāng)轉(zhuǎn)子2102不運動時，所述管2108被懸在一個豎直位置并且能經(jīng)過拋擲器2318的所述臂被接近。但是，如圖25所示，當(dāng)所述管在轉(zhuǎn)動期間被旋轉(zhuǎn)上升后，所述臂2420伸入所述管內(nèi)，從而允許被應(yīng)用于所述圓筒體2318內(nèi)的任何流體流入傾斜的管2106中。具體地，所述臂2420包括流出端口2622，如圖26所示。乳液被應(yīng)用于拋擲器2318后，在轉(zhuǎn)子2102的旋轉(zhuǎn)期間乳液通過該流出端口2622離開拋擲器2318進(jìn)入處于傾斜位置的所述管內(nèi)。

在一個具體的實施例中，所述蓋子2114是一種在整個運行期間都被固定到系統(tǒng)的被永久應(yīng)用的蓋子。如圖26、圖28、圖29、圖30、圖31、圖32和圖33所示，管能通過適配的移液管尖端被插入離心機(jī)2100和轉(zhuǎn)子2102以及移出離心機(jī)2100和轉(zhuǎn)子2102。例如，適配的移液管尖端2730能固定用于插入轉(zhuǎn)子2102的管2728。所述蓋子2114包括開口2724，在該開口與轉(zhuǎn)子2102對準(zhǔn)時，開口用于插入管。在一個例子中，轉(zhuǎn)子2102上的開口2726通過蓋子2114的開口2724能接收管2728。所述開口2724包括用于接收管的較大部分，還包括受限部分2732以捕獲所述管2728同時允許所述適配移液管尖端2730被移除，從而將管2728留在轉(zhuǎn)子2102的開口2726內(nèi)。

如圖30所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子2102被定位以使得所述開口2726通過蓋子2114上開口2724的較大部分可接近時，通過開口2726應(yīng)用所述管2728。轉(zhuǎn)子2102和開口2726被移動到靠近蓋子2114上的開口2724的受限部分2732的位置。如圖32和圖33進(jìn)一步所示，移液管尖端2730被撤出，留下所述管2728在轉(zhuǎn)子2102內(nèi)。圖33還示出了用于固定管的示范性適配移液管尖端3334。如所示，該適配移液管尖端3334包括被楔入所述管的圓錐部分內(nèi)的球形部，從而將所述管從所述系統(tǒng)上移除或者將所述管應(yīng)用于所述系統(tǒng)。替換地，在將管送入和移出離心機(jī)2110期間也能使用固定管的其他方案。

所述離心機(jī)系統(tǒng)還被附接到真空系統(tǒng)，用于接收破乳之后的所述不混溶相，比如油。如圖34和圖35所示，真空系統(tǒng)通過管3406被聯(lián)接到離心機(jī)3402。管3406包括從離心機(jī)3402的上唇緣排出油的部分。另外，該管包括從圍繞轉(zhuǎn)子的油槽排出油的部分。被收入管3406中的油流入接收部3408。真空腔3410被設(shè)置在所述接收部3408的上方。具體地，適配器3514通過管3406接收油，將所述油沉降到接收部3408內(nèi)并通過適配器3514將真空腔3410內(nèi)吸成真空。所述真空腔包括端口3512用于接收通往真空泵的管。

所述系統(tǒng)還包括用于存儲試劑的架子，所述架子用于在比如乳液生成或濃縮的過程中保持將要被使用的管。例如，如圖36所示，架子3602包括被配置以接收管坯3606的開口3604。在一個例子中，所述管坯3606能存儲試劑。在另一個實施例中，所述管坯3606包括用于執(zhí)行各種功能的空管，比如清洗或濃縮。

當(dāng)被用于濃縮系統(tǒng)中時，所述試劑管保持器3602還可以包括作為使用磁性顆粒的濃縮過程的一部分而被使用的磁性系統(tǒng)。例如，所述磁性系統(tǒng)包括被固定到軌道系統(tǒng)3612并能通過旋動裝置3610沿該軌道系統(tǒng)3612往復(fù)移動的可移動磁性板3608。雖然旋動裝置3610被示出，但是其他的系統(tǒng)(比如氣動裝置、彈簧能動裝置、或其他機(jī)構(gòu))能被使用，從而驅(qū)動該磁性板3608靠近或遠(yuǎn)離所述試劑保持器3602。同時所述磁性板被示出為將磁體應(yīng)用在所述管的側(cè)部。但是，替換地，該磁體能被應(yīng)用于所述管的底部。

任選地，所述試劑保持器3602是一種溫度受控的試劑管保持器，比如包括加熱器。具體地，被加熱的試劑管保持器能幫助融化和其他功能。

所述系統(tǒng)還包括裝載離心機(jī)。例如，如圖37和圖38所示，桶3704被配置以保持測序裝置3706比如測序芯片，并被固定到珠裝載離心機(jī)的轉(zhuǎn)子3702。如圖38所示，通過改變桶3808的構(gòu)型操控芯片3810的開口的定向。替換地，所述桶被配置以保持多個不同的芯片構(gòu)型。轉(zhuǎn)子上的結(jié)構(gòu)防止所述桶和測序裝置的內(nèi)旋。替換地，轉(zhuǎn)子上的結(jié)構(gòu)允許所述桶外旋從而將角度從豎直變?yōu)樾∮谪Q直。

任選地，所述系統(tǒng)還通過使用試劑盒被簡化。所述試劑盒被配置以裝配在試劑保持器內(nèi)。在一個例子中，所述試劑盒被用于形成乳液或包含清洗溶液。在另一個實施例中，所述試劑盒被配置用于執(zhí)行濃縮功能。還包括存儲被用于破乳離心機(jī)的表面活性劑溶液的其他試劑盒。任選地，所述試劑盒被預(yù)填充并被箔片密封，從而使該試劑盒在使用者幾乎沒有額外動作的情況下就被投入所述裝置內(nèi)。在具體的實施例中，圖39中所示的試劑盒包括管3904形成在其中的條3902。所述條包括通過條延伸部3908與一組管3904分開的其他管3906。

在實踐中，工作流程包括預(yù)備一種主混合物。例如，水、擴(kuò)增混合物、酶、庫、和共軛顆粒被輸送到管并混合。所述試劑能被存儲在試劑架1616上或者冷凍試劑架1610上，如圖17所示。

乳液能被形成。例如，不混溶液體(比如油)被輸送到乳化管。主混合物也被輸送到該乳化管，通過重復(fù)地抽吸和沉積該混合物形成乳液。形成后，乳液被輸送到被設(shè)置在熱循環(huán)器1612上的PCR板。任選地，乳化和裝板被執(zhí)行不止一次。

所述過程還包括擴(kuò)增以將樣品庫擴(kuò)增到共軛顆粒上。例如，在放置乳液的PCR板的每個孔的上方應(yīng)用油。任選地，實體蓋子被應(yīng)用在PCR板上方。熱循環(huán)器1612能熱循環(huán)以執(zhí)行PCR。PCR后，所述油從每個孔的頂部被吸走。

所述過程還包括破乳和清洗乳液。例如，所述系統(tǒng)能以回收溶液(比如表面活性劑溶液)裝填轉(zhuǎn)子管。所述轉(zhuǎn)子管被收納在破乳離心機(jī)內(nèi)。所述離心機(jī)能旋轉(zhuǎn)，額外的回收溶液被應(yīng)用于轉(zhuǎn)子頂部的拋擲器。在離心機(jī)達(dá)到所需轉(zhuǎn)速后，所述管通過給拋擲器應(yīng)用回收溶液而被注滿回收溶液。

被擴(kuò)增乳液能從PCR板的孔被吸出，并被分散到拋擲器內(nèi)。隨著乳液從PCR板的每個孔被獲取并被應(yīng)用到離心機(jī)中，被擴(kuò)增顆粒能在轉(zhuǎn)子管的底部形成球珠。額外的回收溶液被應(yīng)用于拋擲器。另外，清洗溶液被應(yīng)用于拋擲器。所述離心機(jī)能被停止。任選地，部分回收溶液能被取出且所述球珠能被重新懸浮。被擴(kuò)增顆粒已經(jīng)被重新懸浮后，該顆粒被從離心機(jī)中取出。

另外，被擴(kuò)增顆粒能被濃縮。例如，能通過在磁性珠附近對管應(yīng)用磁體從而將磁性珠吸附在管壁上而沖洗磁性珠。來自破乳離心機(jī)的被擴(kuò)增顆粒被應(yīng)用于磁性珠。磁體被從系統(tǒng)移走，所述被擴(kuò)增顆粒與磁性珠混合從而將被擴(kuò)增顆粒捕獲在磁性珠上。被附接到磁性珠的被擴(kuò)增顆粒通過磁體被捕獲，所述溶液以清洗溶液被清洗。磁體被移走，管以沖洗溶液被重新填充。所述過程被重復(fù)幾次，以清洗沒有被擴(kuò)增的顆粒以及從系統(tǒng)中去除其他雜質(zhì)。變性劑被加入以從被擴(kuò)增顆粒中分離出磁性顆粒。磁性顆粒利用磁體被捕獲，被擴(kuò)增顆粒被輸送到不同的管。

任選地，還通過將所述顆粒應(yīng)用于破乳離心機(jī)管中，旋轉(zhuǎn)所述被擴(kuò)增顆粒，然后小心取出清洗溶液，來進(jìn)一步清洗被擴(kuò)增顆粒。被濃縮的被擴(kuò)增顆粒能被重新懸浮。

在準(zhǔn)備測序時，引物被加入所述顆粒。所述顆粒被送到熱單元，使引物與被擴(kuò)增顆粒上的目標(biāo)多核苷酸混合。聚合酶也能被加入。

以濕潤劑對被設(shè)置在裝載離心機(jī)1616上的測序裝置進(jìn)行沖洗。從測序裝置上收集多余的濕潤劑。所述測序裝置還以退火緩沖液進(jìn)行沖洗，多余的退火緩沖液被收集并棄置。為測序所準(zhǔn)備的被擴(kuò)增顆粒的等份試樣能通過輸送等份試樣、去除多余等份試樣以及離心分離等份試樣的各種組合被輸送到測序裝置。

在一個實施例中，一種系統(tǒng)包括聯(lián)接到移液管尖端的注射泵、驅(qū)動該移液管尖端的平移裝置、濃縮裝置、以及離心裝置。所述濃縮裝置包括混合管以及相對于該混合管可移動的磁性裝置。所述離心裝置包括轉(zhuǎn)子和固定測序裝置的桶。所述平移裝置將移液管尖端定位到所述混合管的附近和所述測序裝置的附近。

在另一個實施例中，一種設(shè)備包括電機(jī)、轉(zhuǎn)子、以及被附接到所述轉(zhuǎn)子且被配置以接收測序裝置的桶。在一個例子中，圖41、圖42、和圖43示出了附接到離心機(jī)電機(jī)以將球珠裝載到測序裝置上的示范轉(zhuǎn)子4100。所述轉(zhuǎn)子4100包括至少兩個桶4102，所述桶能從平行于轉(zhuǎn)子4100的旋轉(zhuǎn)平面的水平位置移動到接近垂直于轉(zhuǎn)子4100的旋轉(zhuǎn)平面的位置，或者甚至是倒置且接近平行于轉(zhuǎn)子4100的旋轉(zhuǎn)平面的位置。

在所示例子中，當(dāng)上板4104相對于下板4106被驅(qū)動時，杠桿臂4112控制所述桶4102的位置。例如，上板4104能被外置附接的致動器4108驅(qū)動。所述致動器是一種線性致動器、螺旋致動器、或者它們的任意組合。具體地，下臂4110被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到下板4106，并且在與下臂4110被聯(lián)接到下板4106的端部相反的端部被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到杠桿臂4112或上臂4114。上臂4114在與上臂附接到下臂4110的位置相反的位置上被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到上板4104。杠桿臂4112在與它被聯(lián)接到所述桶4102的端部相反的端部被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到上板4104。下臂4110能在上板4104處的接點和桶4102處的接點之間的位置被聯(lián)接到杠桿臂4112。

當(dāng)上板4104被驅(qū)動遠(yuǎn)離下板4106時，下臂4110朝著轉(zhuǎn)子4100的旋轉(zhuǎn)軸線向內(nèi)移動。因此，下臂4112被驅(qū)動到更加豎直的位置，同時所述桶4102被驅(qū)動到水平位置。當(dāng)上板4104被朝著下板4106驅(qū)動時，下臂4110背離轉(zhuǎn)子4100的旋轉(zhuǎn)軸線被向外驅(qū)動，致使下臂4112移動到更加水平的位置，從而將所述桶4102提升到相對于水平線傾斜的位置。雖然圖41、圖42和圖43中所示的例子示出了一種兩個桶系統(tǒng)，但是所述系統(tǒng)可以包括四個桶、六個桶或更多。

在使用中，測序裝置(比如帶流動單元的測序芯片)能被放置在轉(zhuǎn)子桶4102內(nèi)。含有擴(kuò)增珠的溶液的等份試樣能被放置在測序裝置的流動單元內(nèi)。轉(zhuǎn)子4100能被轉(zhuǎn)動且所述上板4104被操控，從而將所述桶4102和所述測序裝置定位到水平位置或其他位置，以有利于將球珠裝載到測序裝置的孔內(nèi)。在一個例子中，所述桶4102能處于接近水平的位置，或者作為驅(qū)使含有球珠的溶液往復(fù)穿過測序裝置表面的過程的一部分能在小于90°位置或大于90°位置之間被往復(fù)驅(qū)動。

在一個替換性實施例中，芯片桶和芯片在離心分離期間所保持的角度通過偏重的桶和基于方向的止擋被操控。例如，圖44、圖45和圖46示出了包含通過軸4408被聯(lián)接到桶或載體4404的轉(zhuǎn)子板4402的示范轉(zhuǎn)子4400。所述軸4408能延伸穿過轉(zhuǎn)子板4402上的凹槽或能部分地延伸穿過該凹槽。在另一個例子中，軸4408由從轉(zhuǎn)子板4402伸入所述凹槽內(nèi)的兩個圓柱延伸部構(gòu)成。所述桶或載體4404被可滑動地附接到該軸4408，并且能依據(jù)轉(zhuǎn)子4402的運動方向沿軸4408滑動。另外，所述載體或桶4404能圍繞該軸4408轉(zhuǎn)動。具體地，所述桶或載體4404偏重，從而當(dāng)轉(zhuǎn)子板4402旋轉(zhuǎn)時，所述桶或載體4404繞軸線4408朝著垂直于轉(zhuǎn)子板4402的旋轉(zhuǎn)平面的位置轉(zhuǎn)動。

所述桶或載體4404被配置以接收電子裝置4416，比如測序裝置。該電子裝置4416任選地能通過夾持器4406被固定在載體或桶4404內(nèi)。所述載體或桶4404還包括定位凸舌或止擋4410和4412。所述定位凸舌4410和4412根據(jù)轉(zhuǎn)子板4402的旋轉(zhuǎn)方向限制繞軸4408的轉(zhuǎn)動程度。例如，如圖45所示，當(dāng)轉(zhuǎn)子板4402順時針轉(zhuǎn)動時，所述桶或載體4404沿軸4408以逆時針方向滑動。所述定位凸舌4410能接合轉(zhuǎn)子板4402，從而設(shè)定所述桶或載體4404的位置并限制桶或載體繞軸4408相對于旋轉(zhuǎn)平面的轉(zhuǎn)動。定位凸舌4412被配置從而在所述桶或載體4404沿軸4408以逆時針方向滑動時，使所述定位凸舌4412不接合轉(zhuǎn)子板4402。

在圖46所示的另一個例子中，轉(zhuǎn)子4402沿逆時針方向轉(zhuǎn)動。所述載體或桶4404沿軸4408以順時針方向滑動。定位凸舌4412接合轉(zhuǎn)子板4402，從而限制桶或載體4404繞軸4408的旋轉(zhuǎn)程度。定位凸舌4410能隨意轉(zhuǎn)動并且不接合轉(zhuǎn)子板4402。因此，通過所述定位凸舌4410和4412的位置和轉(zhuǎn)子板4402的轉(zhuǎn)動方向限定芯片或電子裝置在離心分離期間在所述桶內(nèi)的角度。

在一個例子中，當(dāng)轉(zhuǎn)子沿一個方向旋轉(zhuǎn)時，所述載體4404轉(zhuǎn)動第一角度，當(dāng)轉(zhuǎn)子沿第二方向旋轉(zhuǎn)時所述載體轉(zhuǎn)動第二角度。第一角度相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)平面在70°至110°的范圍內(nèi)。例如，所述第一角度相對于所述平面在80°至95°的范圍內(nèi)。在另一個例子中，第二角度相對于所述平面在20°至65°的范圍內(nèi)。例如，第二角度相對于所述平面在35°至50°的范圍內(nèi)。

圖47包含示范性載體或桶4702的圖像。所述載體或桶4702能在4710處接合軸。此外，所述桶或載體4702被配置以接收電子裝置4704，比如測序裝置。所述電子裝置4704包括流體端口4712或4714。夾持器4706能接合該電子裝置4704從而將該電子裝置4704固定到載體4702。具體地，所述夾持器4706包含接合電子裝置4704的流體端口4712或4714的部分。所述桶或載體4702包括基于旋轉(zhuǎn)方向限制所述桶或載體4702相對于離心機(jī)旋轉(zhuǎn)平面的轉(zhuǎn)動的定位凸舌，比如凸舌4708。

在其他的示范實施例中，圖48示出了系統(tǒng)4800中所使用的部件的示范性布置。例如，系統(tǒng)4800包括干凈尖端架4802、冷卻器單元4804、以及試劑單元4806。任選地，所述冷卻器單元4804和試劑架4806是溫度受控的。

另外，所述系統(tǒng)包括熱循環(huán)器4810。所述熱循環(huán)器4810能循環(huán)乳液或溶液的溫度。替換地，所述熱循環(huán)器4810在一段時間內(nèi)被保持在恒定的溫度下。所述熱循環(huán)器包括在操作期間夾在熱循環(huán)器上方的蓋子4818。

另外，所述系統(tǒng)4800包括芯片裝載離心機(jī)4808，所述芯片裝載離心機(jī)包括轉(zhuǎn)子和接收電子裝置的桶。系統(tǒng)4800還包括一個或多個離心機(jī)4814。具體地，離心機(jī)4814被用于破乳和清洗溶液。任選地，所述離心機(jī)4808或4814包括在運行時設(shè)置在離心機(jī)上方的蓋子。

系統(tǒng)4800還包括濃縮模塊4812。具體地，濃縮模塊4812包括利于通過磁性顆粒進(jìn)行濃縮的磁性裝置。所述系統(tǒng)4800還包括用過的尖端架4816。

圖49包含示范性熱循環(huán)器4900的圖像。所述熱循環(huán)器4900包括托盤4906，多孔板、管組、或其他的熱板被設(shè)置在該托盤上。溫度由Peltier裝置驅(qū)動。所述熱循環(huán)器還包括冷源4902和風(fēng)扇4904。

圖50包含示范性濃縮模塊5000的圖像。濃縮模塊5000包括磁性板5002，磁性板5002相對于機(jī)架5006內(nèi)的管被自動化機(jī)構(gòu)5004驅(qū)動就位。在就位后，形成貫穿3至8個管的磁場。另外，該濃縮模塊5000包括加熱器5008。在實踐中，溶液被放置在所述機(jī)架上或者所述機(jī)架5006上的所述管內(nèi)。熱量能通過加熱器5008被施加，或者可以通過所述自動化機(jī)構(gòu)5004將磁場定位在所述管附近。

圖51包含配合熱循環(huán)器使用的替換板的圖像。例如，所述板5102被配置以接收電子裝置5104，比如測序裝置。在一個例子中，該板包括模仿管的帶圖案表面5106，從而增進(jìn)與熱循環(huán)器的接觸。通過移液系統(tǒng)，溶液被用于該電子裝置5104和退出該電子裝置5104。電子裝置5104的溫度被控制，且任選地通過熱循環(huán)器設(shè)備被循環(huán)。所述板被用于芯片上的PCR或RPA。在所述例子中，之前所述的擴(kuò)增溶液被直接用于該測序裝置，任選地不含珠。測序裝置的溫度被控制以利于PCR或RPA。然后所述測序裝置被清洗并為在測序系統(tǒng)中的使用做準(zhǔn)備。

如圖52所示，軌道系統(tǒng)5202提供三維移動以定位移液系統(tǒng)5206的端部，移液系統(tǒng)按需要抽吸和沉積溶液。所述系統(tǒng)還包括帶有底座和存儲裝置的平臺5204，所述存儲裝置存儲執(zhí)行該系統(tǒng)的功能所要使用的尖端、管、和試劑。另外，攝像機(jī)系統(tǒng)5208被安裝在移液系統(tǒng)5206的附近。攝像機(jī)5208能構(gòu)成用于校準(zhǔn)和控制軌道系統(tǒng)5202的移動的觀測系統(tǒng)的一部分，能對被設(shè)置在平臺5204上的耗材執(zhí)行裝載檢查，以及能檢查尖端到移液系統(tǒng)5206的正確附接與脫離。

在一個例子中，該系統(tǒng)能使用攝像機(jī)5208來檢查耗材已經(jīng)為在系統(tǒng)運行期間的使用被正確地裝載。例如，攝像機(jī)5208能拍攝架子或裝置。該系統(tǒng)能分析這些影像，例如，識別影像中的特征比如管或尖端的圓形特征。在一個例子中，所述影像可以被過濾，過濾后的影像中的特征被分析。具體地，能基于一列地址順序地提供表示管或尖端的存在或缺失的一串Boolean值。該串Boolean值被提供給處理器，處理器能確定耗材是否已經(jīng)被正確地裝載在架子托盤上。在發(fā)現(xiàn)錯誤時向用戶報警。

在另一個例子中，該系統(tǒng)能執(zhí)行卸料檢查，以確定用過的耗材是否已經(jīng)在系統(tǒng)清理之前被移除。例如，系統(tǒng)能使用攝像機(jī)5208來拍攝架子或裝置的影像，從而探測應(yīng)當(dāng)被移除的耗材是否存在。在一個具體的例子中，該系統(tǒng)能在用過的耗材尚未從系統(tǒng)工作臺上移除時阻止系統(tǒng)自動清潔的發(fā)生。

在圖53所示的另一個例子中，該系統(tǒng)能執(zhí)行尖端檢查以確定移液管尖端到移液管系統(tǒng)的正確附接。例如，攝像機(jī)5304拍攝尖端5302的影像。在具體的例子中，攝像機(jī)5304被傾斜以獲得該尖端5302的透視圖。傾斜角度相對于豎直線在1°至20°之間，比如1°至10°之間或者2°至7°之間。通過尖端5302的透視圖，攝像機(jī)和系統(tǒng)能確定尖端的端部寬度和尖端的長度，從而確定該尖端是否以一個相對于穿過移液管系統(tǒng)的軸線的角度被設(shè)置，或者確定尖端已經(jīng)被附接。

另外，該觀測系統(tǒng)能被校準(zhǔn)以確定軌道系統(tǒng)在三個方向上的位置。例如，如圖54所示，該系統(tǒng)包括校準(zhǔn)孔5402。移液管系統(tǒng)的端部被定位在該校準(zhǔn)孔內(nèi)，并且當(dāng)移液管端部位于校準(zhǔn)孔5402內(nèi)時系統(tǒng)的影像被拍攝。當(dāng)移液管系統(tǒng)沿Z-方向(豎直)上移同時保持X-和Y-方向(水平)不變時，另外的影像能被拍攝。

例如，如圖55所示，一種方法5500包括將移液管器械指向校準(zhǔn)孔，如5502所示。該移液管器械被人工地或電子地指向校準(zhǔn)孔。所述校準(zhǔn)孔代表Z-方向上的零高度。當(dāng)移液管沿Z-方向移動時，如5504所示，校準(zhǔn)孔的影像被拍攝，如5506所示。相應(yīng)的影像和Z-位置被用于校準(zhǔn)該系統(tǒng)的豎直定位，如5508所示，從而通過該觀測系統(tǒng)控制軌道系統(tǒng)的豎直移動。

回到圖54，另一個校準(zhǔn)板5404包括校準(zhǔn)標(biāo)記5406。如圖54所示，所述校準(zhǔn)標(biāo)記5406是暗斑。能使用其他的校準(zhǔn)標(biāo)記，比如十字、直線、條形碼、或網(wǎng)格。

如圖56所示，一種用于校準(zhǔn)的方法5600包括拍攝校準(zhǔn)板，如5602所示。根據(jù)攝像機(jī)的角度，校準(zhǔn)板的影像可以表現(xiàn)出與水平距離相關(guān)的扭曲。

校準(zhǔn)板的影像能被用于校準(zhǔn)距離定位，如5604所示。例如，遠(yuǎn)離攝像機(jī)的管或托盤可能看起來是被扭曲的。通過該校準(zhǔn)，攝像機(jī)能確定到所述管或托盤的距離。例如，當(dāng)向一個孔移動時，該系統(tǒng)對該孔進(jìn)行拍攝，如5606所示，并通過使用該校準(zhǔn)過的距離定位來幫助處理該孔的影像以確定到該孔的距離，如5608所示。然后該系統(tǒng)向該孔移動所確定的距離。

在另一個例子中，該系統(tǒng)使用影像來校準(zhǔn)離心機(jī)轉(zhuǎn)子的定位。例如，離心機(jī)可被引導(dǎo)到一個起始刻度。該系統(tǒng)拍攝轉(zhuǎn)子的影像，并確定相對于所需位置的角度偏差。該角度偏差被用于確定將系統(tǒng)從起始刻度移動到所需位置的轉(zhuǎn)動計數(shù)。所述計數(shù)被存儲在離心機(jī)的編碼器內(nèi)。通過所述方式，離心機(jī)能被引導(dǎo)到一個起始刻度，然后被驅(qū)動到所需位置。

額外地或替換地，當(dāng)移液管尖端被固定到移液管系統(tǒng)后，Z-軸校準(zhǔn)能被實施。例如，通過調(diào)節(jié)軌道系統(tǒng)的高度直到移液管尖端觸及校準(zhǔn)面來確定移液管尖端的終點。在具體例子中，該系統(tǒng)能通過使用移液管系統(tǒng)進(jìn)行壓力變化的測試來探測到移液管尖端觸及校準(zhǔn)面。

例如，所述系統(tǒng)可以移動到移液管尖端架，移液管系統(tǒng)能被附接到移液管尖端。影像系統(tǒng)能確定正確的尖端被附接，并評估該尖端是否以豎直的位置被附接。然后所述系統(tǒng)將移液管尖端移動到校準(zhǔn)點。如圖57所示，一種方法5700包括開啟穿過移液管尖端的流體流動，如5702所示。例如，移液管系統(tǒng)可以通過移液管尖端吸取或排出氣體。然后所述系統(tǒng)將所述尖端沿Z-方向移動到觸墊，如5704所示。

當(dāng)移液管系統(tǒng)探測到壓力變化時，所述系統(tǒng)停止沿Z-方向的移動，如5706所示。具體地，當(dāng)該尖端接近并接觸校準(zhǔn)面時，經(jīng)該尖端的流體流動引起壓力變化。例如，如果移液管系統(tǒng)正在通過尖端排出氣體，該系統(tǒng)在所述尖端接觸校準(zhǔn)面時經(jīng)歷壓力增加。在另一個實施例中，當(dāng)移液管系統(tǒng)正通過移液管尖端吸入空氣時，該系統(tǒng)在所述尖端接觸校準(zhǔn)面時可能經(jīng)歷壓力下降。

當(dāng)壓力變化被探測到時，所述系統(tǒng)利用軌道系統(tǒng)的定位能校準(zhǔn)移液管尖端的終點的Z-軸位置，如5708所示。在一個例子中，該校準(zhǔn)面是一個平坦表面。該表面是一種硬表面或一種彈性表面。在另一個例子中，該表面是管或孔的底部。

在另一個實施例中，一種用于準(zhǔn)備測序裝置的方法包括使用被聯(lián)接到注射泵的平移裝置將含有被擴(kuò)增顆粒的水分散體輸送到濃縮管，濃縮所述被擴(kuò)增顆粒，將濃縮后的被擴(kuò)增顆粒輸送到被放置在離心裝置的托盤上的測序裝置，然后對該測序裝置進(jìn)行離心分離。

所公開的系統(tǒng)和方法提供了包括使擴(kuò)增程序、濃縮程序、和裝載程序中的可變性降低的技術(shù)優(yōu)點。變化上的這種降低對與測序性能相關(guān)聯(lián)的參數(shù)有明顯的影響。具體地，所述裝置和相關(guān)的方法提供來自指定傳感器陣列的AQ17讀數(shù)的增加數(shù)量。

在第一方案中，一種校準(zhǔn)系統(tǒng)的方法包括將移液管尖端附接到被聯(lián)接到平移裝置的注射泵，開啟經(jīng)該移液管尖端的流體流動，利用該平移裝置將該移液管尖端朝接觸面移動，當(dāng)注射泵探測到壓力變化時根據(jù)該平移裝置的位置校準(zhǔn)該系統(tǒng)。

在第一方案的一個例子中，所述平移裝置能沿三個正交方向驅(qū)動注射泵。

在第一方案的另一例子和上述例子中，開啟流體流動包括利用注射泵經(jīng)該移液管尖端吸入空氣。例如，所述壓力變化包括壓力下降，該方法還包括當(dāng)所述壓力下降被探測到時停止朝接觸面移動所述移液管尖端。

在第一方案的另一例子和上述例子中，開啟流體流動包括利用注射泵經(jīng)該移液管尖端排出流體。例如，所述壓力變化包括壓力上升，該方法還包括當(dāng)所述壓力上升被探測到時停止朝接觸面移動所述移液管尖端。

在第一方案的另一例子和上述例子中，將所述移液管尖端附接到注射泵包括利用平移裝置將注射泵的遠(yuǎn)端下降到移液管尖端內(nèi)。

在第一方案的另一例子和上述例子中，所述接觸面是彈性表面。

在第一方案的另一例子和上述例子中，所述接觸面位于管或孔內(nèi)。

在第二方案中，一種離心機(jī)裝置包括可操作以沿第一方向和沿相反于第一方向的第二方向旋轉(zhuǎn)的電機(jī)，以及被聯(lián)接到電機(jī)的轉(zhuǎn)子。所述轉(zhuǎn)子響應(yīng)于所述電機(jī)在一個平面內(nèi)沿第一方向或第二方向旋轉(zhuǎn)。所述轉(zhuǎn)子具有凹槽和從該凹槽的側(cè)部伸出的軸。所述離心機(jī)裝置還包括可滑動地且樞轉(zhuǎn)地被聯(lián)接到所述軸的載體。所述載體包括在第一側(cè)上的第一凸舌和在第二側(cè)上的第二凸舌。所述載體能沿著所述軸滑動并繞所述軸轉(zhuǎn)動離開所述平面，還響應(yīng)于轉(zhuǎn)子沿第一方向的旋轉(zhuǎn)以第一角度使轉(zhuǎn)子接合第一凸舌。所述載體能沿著所述軸滑動并繞所述軸轉(zhuǎn)動離開所述平面，還響應(yīng)于轉(zhuǎn)子沿第二方向的旋轉(zhuǎn)以第二角度使第二凸舌接合轉(zhuǎn)子。

在第二方案的一個例子中，所述載體被配置以接收包含兩個流體端口的測序部件。例如，所述兩個流體端口向內(nèi)面對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。在另一個例子中，所述離心機(jī)裝置還包括將所述測序部件固定到所述載體的緊固件。在一個例子中，所述緊固件包括接合所述測序部件的兩個流體端口的元件。

在第二方案的另一個例子和上述例子中，所述第一角度相對于所述平面在70°至110°的范圍內(nèi)。例如，第一角度相對于所述平面在80°至95°的范圍內(nèi)。

在第二方案的另一個例子和上述例子中，所述第二角度相對于所述平面在20°至65°的范圍內(nèi)。例如，第二角度相對于所述平面在35°至50°的范圍內(nèi)。

在第二方案的另一個例子和上述例子中，所述軸至少部分地延伸穿過所述凹槽，在轉(zhuǎn)子靜止時所述載體至少部分地位于該凹槽內(nèi)。

在第三方案中，一種方法包括在一個平面內(nèi)沿第一方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。一個載體通過軸被聯(lián)接到轉(zhuǎn)子。該載體沿軸滑動并繞軸旋轉(zhuǎn)，從而響應(yīng)于轉(zhuǎn)子沿第一方向的旋轉(zhuǎn)通過第一凸舌以第一角度接合轉(zhuǎn)子。所述方法還包括在所述平面內(nèi)沿第二方向旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子。所述載體沿軸滑動并繞軸旋轉(zhuǎn)，從而響應(yīng)于轉(zhuǎn)子沿第二方向的旋轉(zhuǎn)通過第二凸舌以第二角度接合轉(zhuǎn)子。所述第一角度大于所述第二角度。

在第三方案的一個例子中，所述載體被配置以接收包含兩個流體端口的測序部件。例如，所述兩個流體端口向內(nèi)面對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。在另一個例子中，所述方法還包括接合一個緊固件以將所述測序部件固定到所述載體。例如，所述緊固件包括接合所述測序部件的兩個流體端口的元件。在另一個例子中，所述方法還包括在旋轉(zhuǎn)之前將含有多核苷酸珠的溶液插入測序部件。在一個具體的例子中，當(dāng)以第二角度旋轉(zhuǎn)時，所述溶液的一部分離開所述兩個流體端口的至少一個。

在第三方案的另一個例子和上述例子中，所述第一角度相對于所述平面在70°至110°的范圍內(nèi)。例如，第一角度相對于所述平面在80°至95°的范圍內(nèi)。

在第三方案的另一個例子和上述例子中，所述第二角度相對于所述平面在20°至65°的范圍內(nèi)。例如，第二角度相對于所述平面在35°至50°的范圍內(nèi)。

在第三方案的另一個例子和上述例子中，所述軸至少部分地延伸穿過所述凹槽，在轉(zhuǎn)子靜止時所述載體至少部分地位于該凹槽內(nèi)。

在第四方案中，一種離心機(jī)包括在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、載體、上板、在第一端部處被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述上板的第一臂。所述第一臂的第二端被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述載體。所述離心機(jī)還包括在第一端部處被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的第二臂。所述第二臂的第二端在第一臂上的一個在第一臂的第一端和第二端之間的位置處被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第一臂。所述載體相對于所述平面的角度根據(jù)所述上板的位置而改變。

在第四方案的一個例子中，所述方法還包括被聯(lián)接到所述上板從而沿垂直于所述平面的方向驅(qū)動該上板的致動器。

在第四方案的另一個例子和上述例子中，所述載體被配置以接收包含兩個流體端口的測序部件。例如，所述兩個流體端口向內(nèi)面對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線。在另一個例子中，所述離心機(jī)還包括將所述測序部件固定到所述載體的緊固件。例如，所述緊固件包括接合所述測序部件的兩個流體端口的元件。

在第四方案的另一個例子和上述例子中，所述離心機(jī)還包括第三臂和第四臂。所述第三臂在該第三臂的第一端處被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到所述上板。所述第三臂的第二端被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到第四臂的第一端。所述第四臂的第二端被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子。

在第五方案中，一種離心機(jī)包括在平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子、被定位在轉(zhuǎn)子的中心軸線上的拋擲器、以及被樞轉(zhuǎn)地聯(lián)接到轉(zhuǎn)子的載體單元，所述拋擲器包含一個接收端口和具有與所述接收端口流體連通的遠(yuǎn)側(cè)開口的臂，所述載體單元包括管的接收部。所述載體單元的重量被設(shè)計成在轉(zhuǎn)子靜止時將所述管定位在接近豎直的位置，并隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)將所述管傾斜定位使得該管的開口指向拋擲器的遠(yuǎn)側(cè)開口。

在一個例子中，所述離心機(jī)還包括蓋子。例如，所述蓋子包括開口，該開口的一個邊緣被定尺寸以接收所述管，該開口的第二邊緣的尺寸被確定為小于所述管的唇緣。

在第六方案中，一種方法包括使移液管系統(tǒng)的遠(yuǎn)端降低以接合托盤上的移液管尖端，升高所述遠(yuǎn)端，用攝像機(jī)拍攝該遠(yuǎn)端，然后比較來自影像的特征和預(yù)期的尖端特征。

在一個例子中，所述特征是在移液管尖端的終點處的寬度。在另一個例子中，所述特征表示移液管尖端的長度。在另一個例子中，所述特征表示移液管尖端相對于注射泵的角度。

在另一個例子中，所述攝像機(jī)被定位從而以一個相對于豎直線在1°至10°范圍內(nèi)的角度進(jìn)行拍攝。

在第七方案中，一種系統(tǒng)包括被聯(lián)接到移液管尖端的注射泵、驅(qū)動移液管尖端的平移裝置、濃縮系統(tǒng)、以及離心機(jī)裝置。所述濃縮系統(tǒng)包括混合管和相對于該混合管可移動的磁性裝置。所述離心機(jī)裝置包括轉(zhuǎn)子和固定測序裝置的桶。所述平移裝置將移液管尖端定位到所述混合管的附近和所述測序裝置的附近。

在第八方案中，一種用于準(zhǔn)備測序裝置的方法包括使用被聯(lián)接到注射泵的平移裝置將含有被擴(kuò)增顆粒的水分散體輸送到濃縮管，濃縮所述被擴(kuò)增顆粒，將濃縮后的被擴(kuò)增顆粒輸送到被放置在離心裝置的托盤上的測序裝置，然后對該測序裝置進(jìn)行離心分離。

注意到不是所有的在前面的一般說明或例子中被描述過的動作都是必要的，有些動作的一部分可能是不需要的，而且除了所描述過的之外一個或多個其他的動作可能被執(zhí)行。另外，列出所述動作的順序不是這些動作必須被執(zhí)行的順序。

在前面的說明書中，參考具體實施例描述了原理。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員明白在不脫離下面權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的前提下能實施各種改動和改變。所以，說明書和附圖被認(rèn)為是示意性的而不是限制性的，所有的改動都被包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。

在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”、“具有”或它們的其他變型是指一種非排他性的包含。例如，包含所列舉特征的程序、方法、物件、或設(shè)備不是被限制為僅包含這些特征，而是可能還包含沒有列舉出的其他特征或所述程序、方法、物件、或設(shè)備所固有的特征。另外，除非有明確的相反表示，“或”是指一種包含性的或而不是排他性的或。例如，條件A或B通過以下任何一條被滿足：A為真(或存在)且B為假(或不存在)、A為假(或不存在)且B為真(或存在)、以及A和B均為真(或存在)。

同樣地，使用不定冠詞“a”或“an”來描述本文中所述的元件和部件。這樣做僅僅是為了方便和給出本發(fā)明范圍的一個大概認(rèn)知。上述描述應(yīng)當(dāng)被理解為包含一個或至少一個，另外單數(shù)形式也包含多個，除非明顯有其他表示。

在前面已經(jīng)參考具體實施例描述了好處、其他優(yōu)點、以及問題解決方案。但是所述的好處、優(yōu)點、問題解決方案、以及可能使任何好處、優(yōu)點、或解決方案被產(chǎn)生或者變得更加顯著的任何特征并不構(gòu)成任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵、必要、或基本特征。

在閱讀了說明書以后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白為了清楚而在本文的分散實施例的語境下被描述某些特征也可能以被組合在一個實施例中的形式被提供。反之，為了簡要而在一個實施例的語境下被描述各種特征也可能分散地或者以任何分組合的形式被提供。另外，以范圍的形式所提及到的值包括該范圍內(nèi)的每個值。