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CN101932932A - 试样制备板、流体试样制备和分析系统以及用于制备和分析试样的方法 - Google Patents

试样制备板、流体试样制备和分析系统以及用于制备和分析试样的方法 Download PDF

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CN101932932A
CN101932932A CN2009801031790A CN200980103179A CN101932932A CN 101932932 A CN101932932 A CN 101932932A CN 2009801031790 A CN2009801031790 A CN 2009801031790A CN 200980103179 A CN200980103179 A CN 200980103179A CN 101932932 A CN101932932 A CN 101932932A
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A·希尔弗阿斯
W·戴彻
P·彭佩塞尔
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Luminex Corp
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Abstract

提供试样制备板，其包括井阵列、磁体、以及被配置成移动磁体以使其靠近和远离该阵列的致动器。提供了一种流体试样制备和分析系统，其包括设置在试样板容纳区上方的移液管、设置在试样板容纳区下方的与移液管近似对准的磁体、以及被配置成移动磁体以使其接近试样板容纳区的致动器。一种用于制备和分析试样的方法包括将样本注入试样制备板的样本井中，并将试样制备板插入流体试样分析系统。该方法进一步包括将该样本与该系统的试样板容纳区中的一种或多种试剂混合，随后将制备好的试样吸取到该系统的检查室中。

Description

试样制备板、流体试样制备和分析系统以及用于制备和分析试样的方法
发明背景
1.技术领域
本发明一般涉及用于处理和分析试样的方法、系统以及设备，更具体涉及被配置成允许在流体试样分析系统处使用试样制备板内的磁性微粒来处理试样的方法、系统以及设备。
2.相关技术描述
以下描述和示例不因为包括在本节中而被认为是现有技术。
流体试样分析用于各种目的，包括但不限于生物筛选和环境评估。在一些情况下，可在分析一流体之前对其进行处理，以去除不感兴趣或可能与获得准确分析结果冲突的物质。除此之外或作为替代，可在分析一流体前对其进行处理以提供具有更高灵敏性和/或特异性的结果。此外，在一些实施例中，可在分析一流体前对其进行处理，以将该流体转换成与特定分析方法兼容的形式，诸如处理成基于微粒的试样。在此类情况的任一种下，流体样本的处理一般手动地进行，因此在一些情况下，手动处理的固有可变性会危害特殊试样类型的制备的益处和/或具有更好灵敏度和/或特异性的结果的获得。虽然已经努力尝试使流体试样的制备自动化，但这些努力仅实现了有限的成果，这是因为自动化去除用于处理样本的试剂以及不感兴趣或可能与获得准确分析结果冲突的样本部分存在困难。此外，多数此类系统相对笨重，而且由于其维护需求和初始设备成本而令许多公司和研究所因成本而不敢问津。
发明内容
以下对试样制备板、流体试样系统以及用于制备和分析试样的方法的各个实施例的描述不应解释为以任何方式限制所附权利要求的主题。
一种试样制备板的实施例包括井阵列、磁体以及致动器，该致动器被配置成相对于井阵列的一个或多个选定井将磁体移近或移远。
一种用于制备和分析试样的方法的实施例包括将待分析样本注入试样制备板的样本井，并将试样制备板插入流体试样分析系统的试样板容纳区中。该方法进一步包括在试样板容纳区内建立试样制备板的位置，以使该试样制备板的特定井与流体试样分析系统的移液管对准，并经由该移液管吸取设置在该特定井内的流体材料。此外，该方法包括在试样板容纳区域内移动该试样制备板，以使该试样制备板的不同井与该移液管对准，并将流体材料分配到不同井中。一般而言，该方法可包括重复建立、吸取、移动以及分配的步骤以将样本与一种或多种试剂混合直到试样制备完成。建立、吸取、移动以及分配的至少一系列步骤包括将该样本与多个磁性微粒混合，之后将该多个磁性微粒固定在试样制备板的井中。该方法包括经由移液管和耦合在该移液管与检查室之间的流体管道将试样从试样制备板吸取到流体试样系统的检查室中。而且，该方法包括分析该检查室内的试样。
一种流体试样制备和分析系统的实施例包括试样板容纳区、设置在试样板容纳区上方的移液管、以及设置在试样板容纳区下方的与移液管接近对准的磁体。此外，该流体试样制备和分析系统包括：致动器，其被配置成将磁体移动至靠近试样板容纳区的位置或从该位置移出；以及一机构，其用于移动设置在试样板容纳区内的试样板，从而在不同时刻该试样板的不同井与移液管对准。该流体试样制备和分析系统进一步包括经由流体管道耦合至移液管的检查室和被配置成照亮该检查室的照明系统。此外，该流体试样制备和分析系统包括检测系统，该检测系统被配置成收集从经由移液管和流体管道引入检查室的试样微粒发射和/或散射的光。该检测系统进一步被配置成产生表示所收集的光的程度的信号。该流体试样制备和分析系统进一步包括用于分析所产生信号的检查系统。
附图说明
通过阅读以下详细描述并参照附图，本发明的其他目的和优点将变得显而易见，在附图中：
图1示出示例性流体试样分析系统的立体图；
图2示出示例性试样制备板的立体图；
图3示出另一示例性试样制备板的立体图；
图4A示出外壳被去除的图2中描绘的试样制备板的立体图；
图4B示出图4A中描绘的试样制备板的俯视图；
图5A示出具有设置在系统的移液管下方的磁体致动器的流体试样制备和分析系统的部分示意图；
图5B示出图5A中所描绘的流体试样制备和分析系统的部分示意图，其中磁体致动器已经将容纳磁体移至插入在移液管与磁体致动器之间的试样板容纳区域附近；以及
图6示出用于制备和分析试样的示例性方法的流程图。
虽然本发明容易得出多种修改和替代形式，但已经通过示例在附图中示出且将详细描述其特定实施例。然而，应当理解的是，此处的附图和详细描述不旨在将本发明限制为所公开的特定形式，相反，本发明旨在涵盖落在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等价物以及替代方案。
优选实施例的详细描述
转到附图，示出了试样制备板、流体试样系统以及用于制备和分析试样的方法的示例性实施例。具体而言，图1示出了被配置成容纳试样制备板14的示例性流体试样分析系统10。如下文更详细陈述地，试样制备板14和/或流体试样分析系统10可被配置成允许通过移液管12和磁体致动器的自动化使用来允许在流体试样分析系统处利用试样制备板内的磁性微粒来处理试样。因此，可减少手动制备试样所需的劳动力以及手动制备引起的误差。允许试样在流体试样分析系统10处处理的试样制备板14的示例性配置在图2-4B中示出，且在下文中更详细地描述。允许试样在该系统处处理的流体试样分析系统10的示例性配置在图5A和5B中示出，且在下文中更详细地描述。图6示出一种用于利用任一此类配置来制备和分析试样的方法。注意附图不一定按比例绘制。具体而言，一些附图中的一些元件的尺寸可能被极度放大以强调这些元件的特性。此外，还应注意这些附图不一定按同一比例绘制。
一般而言，流体试样分析系统10可被配置成分析流体试样。此类配置包括检查室和检测系统，该检测系统用于产生表示试样中的一种或多种分析物的存在、不存在以及一些实施例中的浓度的数据。为了向流体试样分析系统10中引入试样，该系统还可包括试样板容纳区和设置在该试样板容纳区上方的用于从试样板吸取试样的移液管12。注意，图1示出了试样板14仅部分插入流体试样分析系统10(即流体试样分析系统的试样板容纳区大致在移液管12下方)。为了将试样从试样板14吸取至流体试样分析系统10，将试样板进一步插入，以使包含试样的试样板的井直接设置在移液管12下方。之后，移液管12向下移动以吸取试样，并将其路由至流体试样分析系统的检查室。一般而言，移液管12经由流体试样分析系统10内部的流体管道耦合至检查室。在许多情况下，单个试样板中可包括多种试样，从而在一些实施例中，流体试样分析系统10可包括用于移动设置在试样板容纳区内的试样板以使试样板的不同井在不同时刻与移液管对准的机构。
在一些情况下，流体试样分析系统10可以是光学系统，从而可包括被配置成照亮分析系统的检查室的照明系统。在其他实施例中，流体试样分析系统10可被配置成光学地分析基于微粒的试样。在此类情况下，流体试样分析系统10可包括检测系统，该检测系统被配置成收集从试样微粒发射和/或散射的光，并产生表示所收集的光的程度的信号。此外，流体试样分析系统10可包括用于分析所产生信号的检查系统。具有此类部件且尤其适用于本文中所描述的方法、系统以及设备的示例性光学分析系统包括流式细胞仪和诸如静态成像系统之类的固定微粒以供检查的系统。这两种类型的系统包括用于将流体试样以及可能的其他流体传输至微粒检查室的流体处理系统(因而可称为流体试样系统)。多种流式细胞仪配置是已知的，且一般可应用于本文中所描述的系统。Roth等人于2007年6月4日提交的题为“用于对一种或多种材料进行测量的系统和方法(Systems and Methodsfor Performing Measurements of One or More Materials)”的美国专利申请11/757,841描述了示例性静态成像光学分析系统，该专利通过引用结合于此，如同在本文中进行了全面陈述。
如上所述，本文中所描述的方法、系统以及设备一般涉及允许在流体试样分析系统处利用试样制备板内的磁性微粒来处理试样的配置。更具体地，本文中所描述的方法、系统以及设备涉及允许在流体试样分析系统处将磁性微粒固定于试样制备板的井中以制备试样的配置。注意，用于制备试样的磁性微粒可或可不被包括在最终试样产品中。具体而言，在一些情况下，磁性微粒在试样制备期间可被丢弃。或者，用于试样制备的磁性微粒可保留在试样中。此类特异性一般可取决于试样的规格以及用于分析试样的系统。如上所述，在一些实施例中，流体分析试样系统10可被配置成光学地分析试样中所包括的微粒。然而，此类微粒可以或可以不是磁性微粒。具体而言，最终试样中的微粒是否有磁性的特异性可能一般取决于试样的规格以及用于分析试样的系统，而与是否使用磁性微粒来将样本处理成试样无关。
无论微粒有磁性与否，本文所使用的术语“微粒”一般表示微球体、聚苯乙烯珠、量子点、纳米点、纳米微粒、纳米壳、珠、微珠、橡胶微粒、橡胶珠、荧光珠、荧光微粒、有色微粒、有色珠、组织、细胞、微生物、有机物质、无机物质或本领域已知的任何其他分立底物或物质。此类术语中的任一种可在本文中互换地使用。可用于本文中所描述的方法和系统的示例性磁性微球体包括可从美国得克萨斯州奥斯汀市的Luminex公司买到的xMAP
Figure BPA00001186298400051
微球体。
注意，本文中所指的试样的处理或制备可表示广义的处理步骤。具体而言，在一些实施例中，试样处理或制备可指将原始样本(例如血液或唾液)转换成与所需试样相容的形式。如本领域技术人员已知，不同的流体可能需要不同的处理步骤和/或不同的处理步骤顺序来获得试样，因而原始样本的转换可能指的是大范围的处理步骤。这些处理步骤可能包括微粒大小过滤、离心分离、分析物隔离、分析物增强、样本清洗、细胞溶解、凝血因子失效、pH调节、温度循环、试剂混合以及试样反应。也可考虑其他处理步骤。在其他实施例中，处理或制备样本可指将部分经处理的样本(即已进行上述处理步骤中的一个或多个的样本)转换成试样。在任一种情况下，该样本可包括需要确定一种或多种感兴趣的分析物的存在与否的任何生物、化学或环境流体。
如上所述，在一些实施例中，试样制备板14可被配置成允许利用磁性微粒在流体试样分析系统10的试样板容纳区中处理试样。具体而言，在一些实施例中，试样制备板14可包括井阵列、磁体以及致动器，该致动器被配置成相对于井阵列的一个或多个选定井将磁体移近或移远。具有此类配置的试样制备板的示例性实施例在图2-4B中示出，且在下文中更详细描述。在这些情况下，流体试样分析系统10可包括试样板容纳区以及用于使试样板在试样板容纳区中移动以使试样板的不同井在不同时刻与移液管垂直对准的机构。以此方式，该移液管可用于在试样板的不同井之间转移流体材料(即试剂和/或样本)以制备一种或多种试样。
注意，移液管的部件、试样板容纳区以及用于使试样板在容纳区中移动的机构在常规系统中可能常见。具体地说，这样的部件集合一般用于将多个试样从单个试样板吸取到流体试样分析系统中。本文中所描述的系统中陈述的区别在于，这些部件用于试样的制备，以及将试样吸取到流体试样系统中。一般而言，流体试样分析系统10可包括具有程序指令的存储介质，这些程序指令可由处理器执行以执行试样板(经由用于移动包括在流体试样分析系统中的试样板的机构)和移液管的移动，以完成试样制备。在一些情况下，流体试样分析系统10可利用软件进行改进以适应在其试样板容纳区进行试样制备。以此方式，本文中所描述的试样制备板可与具有移液管和试样板容纳区的任何现有流体试样分析系统一起使用。
转到图2和3，分别示出了试样制备板20和30的外部配置的示例性实施例。如图2所示，试样制备板20包括圆形样本井22、椭圆试剂井24以及矩形辅助井25。这些井的形状一般对试样的制备无影响，因此可从图2中所述的形状作改变。样本井22一般可用于在将试样板置于流体试样分析系统之前容纳样本流体。这些样本流体可包括原始样本流体或经部分处理的样本流体。试剂井24可各自包括用于处理样本井22中容纳的样本流体的试剂，且在一些实施例中，试剂井24可立体地设计以存储用于制备单种试样的一定量的试剂。辅助井25一般可用于存储或容纳相对大量的流体材料，诸如该板中制备的所有试样共用的试剂(大容量储存)和/或试样制备所产生的废料。
本文所使用的术语“试剂”一般指用于制备试样的物质，包括但不限于磁性微粒。在一些情况下，可将一些试剂冷冻干燥，尤其当冷藏不可用时供现场使用。在此类情况下，试剂井24具有相对小的体积是有利的。具体而言，利用较小体积来使冷冻干燥的试剂再悬浮有可能得到更均匀和可靠的再悬浮液。在一些实施例中，样本流体可用于使试剂再悬浮，这可有利地控制消耗品使用。然而，在一些实施例中，可不将保持在试样制备板20中的试剂冷冻干燥。这样的情形尤其适用于可进行冷藏的实验室环境。
如本领域技术人员所显而易见地，井22、24以及25的数量、大小以及布局可显著不同，从而本文中所描述的试样制备板的描述不限于图2的描述。如下文参照图4A和4B更详细描述的那样，在一些实施例中，样本井22和试剂井24的一般布局配置对于参照那些附图所讨论的磁体组件系统类型是有利的。具体而言，在一些情况下，样本井22和试剂井24以不同井的位置交替的方式成行排列是有利的。然而，在本文中所描述的试样制备板中可采用各种其他磁体系统，从而这些板不限于图2中所描述的布局配置。
除井22、24和/或25之外，试样制备板20可包括外壳26。外壳26一般提供用以保持井22、24以及25的外壳，且被立体地配置成配合或适配到流体试样分析系统的试样板容纳区中。在一些情况下，外壳26在试样制备板的其他部件上进一步提供护套，诸如参照图4A和4B中所描绘的那些护套。在这些情况下，一般将外壳26设计成供重复使用(例如由耐久材料形成)，因为其下面的部件可能贵重。在一些情况下，可将井22、24和/或25永久固定在外壳26内(即井22、24和/或25可由与外壳26相同的连续材料制成，或构成井22、24和/或25的材料可永久固定在外壳26中)。然而，在其他实施例中，井22、24和/或25可被设置在紧固在外壳26中的可拆卸插口中。在这种情况下，在一些实施例中，这些可拆卸插口可在使用之后被丢弃，且可将替换插口插入外壳26中以供随后的试样制备。替代地，可对这些可拆卸插口(以及外壳26)进行清洁和消毒以供重复使用。在任一种情况下，在一些实施例中，井22、24和/或25在试样制备之前可用易碎盖密封，以避免这些井被外来物质和从试样板溢出的试剂污染。该易碎盖一般可由用于向井中引入流体或从井向外吸取流体的任何设备(诸如流体试样分析系统10的移液管12)穿透。
如图2所示，试样制备板20可进一步包括探头传感器28。探头传感器28一般可用于激活设置在试样制备板20中的一个或多个磁体致动器，从而可操纵样本井22和试剂井24中的磁性微粒以供在井中制备试样。具体而言，试样制备板28可包括将探头传感器28耦合至一个或多个磁体致动器的一个或多个电路，该一个或多个执行电路被配置成在探头传感器28检测到探头(例如流体试样分析系统10的移液管12)时分别激活磁体致动器，以使一个或多个磁体相对样本井22和/或试剂井24移近或移远。该电路可设置在外壳26下方的试样制备板20中所包括的诸如图4B中所示的PCBA 52之类的印刷电路板组件(PCBA)中。一般而言，探头传感器28可包括任意数量的传感器技术，诸如但不限于电容性接近传感器、光闸、电路的物理完整、声学反射或磁场扰动。此外，虽然探头传感器28被示为试样制备板20中的狭缝，但其他配置也是可能的。替代地，在一些实施例中，可从试样制备板20中省去探头传感器28和致动电路。具体地，可替代地使用控制线将试样制备板20耦合至流体试样分析系统10，以使磁致动器可经由流体试样分析系统中包括的软件直接激活(即类似于用于控制其试样制备板容纳区中的移液管12和板的运动的软件)。
探头传感器28和一个或多个致动电路激活一个或多个磁体致动器的一般操作通常可包括在流体试样分析系统10的试样制备板容纳区中移动试样制备板20，以使探头传感器28与移液管12对准。可执行诸如迅速降低和升高移液管12两次之类的初始化例程，以确保试样制备板20和移液管12均在它们正确的位置。一旦试样制备板20处于正确位置，即降低移液管12，就好像它正在吸取流体。探头传感器28检测移液管的接近度，且磁体致动器的位置经由将探头传感器28耦合至磁体致动器的电路而改变。每当磁体位置需要改变时，一般重复将移液管12降低靠近探头传感器28的过程。在一些情况下，试样制备板20可包括单个致动电路，该致动电路或者被配置成激活单个磁致动器，或同时激活多个磁致动器。在其他情况下，试样制备板20可包括用于分别致动设置在外壳26下方的不同磁体致动器的多个致动电路。通过在试样制备板20中包含分别耦合到多个致动电路和流体试样分析系统10中的软件的多个传感器(即在探头传感器28附近或在外壳26的其他位置)可便于这种选择，其中软件将移液管12相对于多个传感器的不同位置准确定位。
虽然未在图2中示出，在一些实施例中，试样制备板20可包括外壳26中包括或伸出外壳26的指示器或控件。这些控件可包括用于卷动浏览状态消息和/或接通和切断通向板的电源的配置。这些指示器可用于警告流体试样分析系统10的用户有关试样制备的状态(例如正在进行、完成和/或是否出现错误)和/或电池电平(如果适用)。这些指示器可包括本领域技术人员已知的任何类型的显示器，包括但不限于发光二极管(LED)、声学换能器或字母显示器。在一些情况下，电池电平和/或状态通知可另外地或替代地通过将试样制备板20耦合至流体试样分析系统10的控制线向上传递。同样，在一些实施例中，试样制备板20可能不包括指示器和/或控件。
试样制备板的替代配置在图3中示出。具体而言，图3示出了试样制备板30，其包括设置在外壳36中的样本井32、试剂井34以及废料井35。一般而言，外壳36和井32、34以及35的特性可与针对图2中的试样制备板20的外壳26和井22、24以及25所描述的特性相似。为简洁起见，不再重申其描述，因此引用之前的描述，如同在此处完整进行了陈述。如参照图2所描述的试样制备板20所讨论地，井32、34以及35的形状、大小、数量以及布局可广泛地不同，因此本文中所讨论的试样制备板不应限于图3的示图。虽然不一定限于此，但试样制备板30一般被配置成按顺序处理样本井32的每一行中的试样。具体而言，样本井1-12中的每一个可用于利用不同的试剂来处理样本，且样本井A-D的每一行用于处理不同样本，从而行A-D中的每一行产生不同试样。或者，可在井32的一行或一列中的样本井子集中处理试样。在另外的实施例中，可在试样制备板30中的单个井中处理试样。图2中所描述的试样制备板20可按照相似方式使用，且在一些实施例中(虽然不一定限于此)可能尤其适用于在单个井中处理试样。
除外壳36和井32、34以及35之外，试样制备板30可包括其他部件，诸如但不限于用于试样制备板20的上述和下述部件。具体而言，试样制备板30可包括外壳36下方的部件，诸如但不限于磁体、磁体致动器、电池、PCBA以及控制开关。此外，试样制备板30可包括指示器、控件、探头传感器和附属致动电路。为简洁起见，不再重申其描述，因此引用之前的描述，如同在此处完整进行了陈述。
如上所述，在图4A和4B中示出了试样制备板20的内部部件的示例配置。具体地，图4A和4B描述了分别包括磁体42和公共条44的三个磁体组件的示例性布局。图4A示出去除了外壳26的试样制备板20的立体图，而图4B示出去除了外壳26的试样制备板20的俯视图。磁体42一般在井的相邻行下方延伸或与其并列，以使其中的磁性微粒可被固定。三个磁体组件分别耦合至磁体致动器45-47，磁体致动器45-47被配置成相对于选定样本井将每个组件的磁体42移近或移远。具体而言，如图4B所示，磁体致动器45和47缩回，以使与其附连的磁体组件的磁体42与选定样本井对准，从而这些磁体处于适当的位置，以将磁性微粒固定于选定样本井中。反之，磁体致动器46伸出，以使与其附连的磁体组件的磁体42偏移选定样本井，更具体地，与相邻试剂井对准。在这种情况下，选定样本井中的磁性微粒未被固定。注意，图4B中所描绘的将与样本井或试剂井对准的磁体42相对于磁体致动器45-47伸出还是缩回的位置可颠倒。在任一种情况下，如图4B所示，磁体42相对于样本井22的间距可均匀排列。以此方式，可将单个磁体组件的磁体42相对于样本井一致地移近和移远。
虽然试样制备板20在图4B中被示为包括三个不同的磁体组件和三个不同的磁体致动器，但本文所描述的试样制备板不一定限于此。具体而言，本文中所描述的试样制备板可包括更少或更多磁体组件和/或磁体致动器。例如，试样制备板20可被修改成包括耦合至三个磁体组件中的每一个的单个磁体致动器，以使磁体组件的磁体可整体地移动。或者，试样制备板20的磁体组件可被修改成单个磁体组件。具体而言，磁体42可包括延伸穿过所示三个公共条的杆。在这种情况下，单个磁体致动器可用于相对于样本井22将磁体42整体地移近和移远。
在其他实施例中，试样制备板20可能不包括磁体组件。相反，试样制备板20可包括一个或多个单个磁体以及一个或多个相应的磁体致动器。此外，本文中所描述的试样制备板不一定限于具有如图4B所描述的安排成使磁体相对于试样制备板的井水平移动的磁体致动器。具体地，本文中所描述的试样制备板可包括按垂直方向移动磁体的磁体致动器的配置。在这些情况下，当磁体致动器缩回时，这些磁体可设置在试样制备板的样本井下方足够距离，以使设置于其中的磁性微粒不被固定。反之，当磁体致动器伸出时，这些磁体可靠近样本井，以使设置于其中的磁性微粒被固定。
一般而言，本文中所描述的试样制备板中所包括的磁体致动器可包括任意类型的致动器，包括但不限于由机械装置、电气装置、气动装置或磁性装置驱动的致动器。可用于本文中所讨论的试样制备板和系统的示例性螺管磁体致动器在由Adam Schilffarth在2009年1月26日提交的题为“螺管致动器(Solenoid Actuator)”的美国专利申请__________中进行了描述，该专利通过引用结合于此，如同在此处完整进行了陈述。
在任一种情况下，除磁体和磁体致动器之外，试样制备板20包括PCBA50、电池52、控制开关54以及指示器56。板载电池52可由耦合在试样制备板20与流体试样分析系统10之间的电源线补充和替换。PCBA 50包括但不限于用于控制磁体致动器35-37的电路和用于对电池50充电的电路(当适用时)。可通过电极、充电电缆或感应线圈通过直接导通来执行电池充电。控制开关42一般可用于接通和切断通向该板的电源。指示器56被示为具体表示发光二极管，但如上参照图2所述，也可附加或替代地采用其他类型的指示器。
如上所述，在一些实施例中，流体试样分析系统10可被配置成允许在该系统的试样制备板区域中利用磁性微粒处理试样(即并非试样制备板被配置成执行该处理)。具有这种配置的示例性流体试样分析系统的部分示意图在图5A和5B中示出。具体地，图5A示出了流体试样制备和分析系统60的部分示意图，其具有设置在移液管62下方且与其接近对准的磁体致动器66，且具有缩回到磁体致动器66中的磁体68。图5B示出了流体试样制备和分析系统60的部分示意图，其中磁体致动器66已经将磁体68移至插入移液管62与磁体致动器68之间的试样板容纳区64附近。以此方式，磁体致动器66被配置成将磁体68移向靠近试样板容纳区64的位置和从该位置移出。因此，设置在与移液管62和磁体68对准的试样制备板的井中的磁性微粒可被固定，以及从固定释放。具体而言，利用磁体致动器66和磁体68的布置和取向，磁性微粒可被固定于井的底部。因此，可从井吸取过量流体。
如上针对流体试样分析系统10所述，流体试样分析系统60可进一步包括用于移动设置在试样板容纳区64中的试样板的机构，以使试样板的不同井在不同时刻与移液管12对准。这样的配置可允许多种试剂与用于制备试样的样本混合。此外，用于移动试样板容纳区64中的试样板的机构可允许在单个试样板中制备多种试样。一般而言，流体试样分析系统60可包括具有程序指令的存储介质，这些程序指令可由处理器执行以执行试样板容纳区64中的试样板(经由用于移动设置在容纳区中的试样板的机构)以及移液管12的移动，以完成试样制备。此外，该存储介质可包括用于选择性激活磁体致动器66的程序指令。
除了具有通过包含磁体致动器66和磁体68制备一种或多种试样的能力之外，流体试样分析系统60还被配置成分析流体试样。以此方式，流体试样分析系统被配置成既制备又分析流体试样，因此可被称为流体试样制备和分析系统。同样，流体试样分析系统60可进一步包括(如关于图1中的流体试样分析系统10所讨论地)经由流体管道耦合至移液管12的检查室和检测系统，该检测系统用于产生表示试样中的一种或多种分析物的存在、不存在以及在一些实施例中的浓度的数据。在一些情况下，流体试样分析系统60可以是光学系统，因而可包括被配置成照亮检查室的照明系统。在其他实施例中，流体试样分析系统60可被配置成光学地分析基于微粒的试样。在此类情况下，流体试样分析系统60可包括检测系统，该检测系统被配置成收集从试样微粒发射和/或散射的光，并产生表示所收集的光的程度的信号。此外，流体试样分析系统60可包括用于分析所产生信号的检查系统。具有此类部件且尤其适用于流体试样分析系统60的示例性光学分析系统包括流式细胞仪和诸如静态成像系统之类的固定微粒以供检查的系统。这两种类型的系统包括用于将流体试样以及可能的其他流体传输至微粒检查室的流体处理系统(因而可称为流体试样系统)。
如参照图4B中的磁体致动器45-47所讨论地，磁体致动器66可包括任一种类型的致动器，包括但不限于通过机械装置、电气装置、气动装置或磁装置驱动的致动器。可用于流体试样分析系统60的示例性螺管磁体致动器在由Adam Schilffarth在2009年1月26日提交的题为“螺管致动器(Solenoid Actuator)”的美国专利申请________中进行了描述，该专利通过引用结合于此，如同在此处完整进行了陈述。然而，磁体致动器66不应被理解为一定限于这样的致动器。此外，磁体致动器66不限于便于磁体66接近和远离试样容纳板区64的垂直运动的取向。具体而言，磁体致动器66可替代地用于引起磁体的水平运动，以将磁性微粒固定在试样制备板的井中。
图6中概述了用于制备和分析试样的方法的流程图。如图6的框70所示，该方法包括将待分析的一种或多种样本注入试样制备板的相应样本井中。这一种或多种样本可包括需要确定一种或多种感兴趣的分析物的存在与否的任何生物、化学或环境流体。注入这一种或多种样本的过程可手动或自动地执行，但在任一种情况下，一般在将试样制备板插入流体试样分析系统的试样板容纳区之前执行在框72中示出的该过程。在将试样制备板放置到试样板容纳区中之后，该方法继续至框74，在该框处建立了试样制备板在试样板容纳区中的位置，以使试样制备板的特定井与流体试样分析系统的移液管对准。在一些情况下，该特定井可以是试剂井。然而，在其他实施例中，尤其是样本井在其中注入样本之前就包括试剂(例如磁性微粒或溶剂)的实施例中，该特定井可以是利用这一种或多种样本注入的样本井之一。
在任一种情况下，该方法包括经由移液管吸取设置在特定井内的流体材料，并移动试样板容纳区中的试样制备板以使试样制备板的不同井与移液管对准，分别如框76和78所示。之后，该方法继续至框80，在该框中，流体材料被分配到不同井中。该不同井可以是样本井(即具有原始注入样本的井)，或可以是试剂井或不同的样本井。在任一种情况下，框74、76、78以及80中描绘的过程包括将样本与试样专用试剂混合，如框82所示。如从框82延伸的虚线所示，该试剂可包括多种磁性微粒，因此框74、76、78以及80中描绘的过程可包括将该样本与磁性微粒混合，如框84所示。在这些情况下，如框86所示，该方法可包括具体当执行了框74、76、78以及80中描绘的步骤时固定磁性微粒。在一些情况下，如以上参照图2所讨论，该固定过程可包括在试样板容纳区中移动试样制备板以使移液管与试样制备板的探头传感器对准，以及将移液管降低至探头传感器。一旦利用探头传感器检测到移液管，就可在试样板容纳区中移动试样制备板，以使移液管与包括磁性微粒的试样制备板的井对准，且磁体致动器可使磁体接近包括磁性微粒的井。
在框88，确定该试样是否完成。如果该试样未完成，则该方法返回至框74，并重复框74、76、78以及80中所描绘的过程，直到试样制备完成。注意，通过框74、76、78以及80的每次过程不一定包括固定磁性微粒或甚至将样本与磁性微粒混合。具体地，试样的处理或制备可表示大范围的处理步骤和相关试剂。可另外或替代地混合到样本中的其他试剂可包括用于离心分离、分析物隔离、分析物增强、样本清洗、细胞溶解、凝血因子失效、pH调节、温度循环、试剂混合以及试样反应的那些试剂。也可考虑用于其他处理步骤的试剂。此外，应注意框74、76、78以及80中描绘的过程可包括在诸如原始注入样本的样本井之类的单个井中制备试样，或可包括使用多个井以及在一些实施例中在试样制备板中对准的一系列样本井来制备试样。
一旦在框88确定试样完成，如虚线所示，该方法就可任选地返回框74，以利用在框70时注入试样制备板的其他样本中的一种来制备另一试样。以此方式，该方法可包括为注入试样制备板的各种样本连续地制备相应的试样。然而，在其他实施例中，该方法可包括并行地为注入试样制备板中的若干样本制备相应的试样。如果对若干试样执行同一试样制备程序，这样的实施例可能更高效。具体而言，流体试样分析系统的移液管可用于吸取相对大量的试剂，并将其分配到各个样本中。
在任一种情况下，该方法进一步包括分析这一种或多种流体试样，因而包括经由移液管和耦合在移液管与检查室之间的流体管道将已制备好的试样从试样制备板吸取到流体试样系统的检查室中，以及如框90和92所示地分析该检查室中的已制备好的试样。可针对制备好的每种试样重复这样的一系列步骤。
获知本发明优点的本领域技术人员将能理解，本发明可提供用于制备和分析试样的试样制备板、流体试样系统以及方法，其允许通过流体试样分析系统的部件在试样制备板内处理试样。鉴于本描述，本发明的各个方面的进一步修改和替代实施例对于本领域技术人员将显而易见。例如，可在本文中所描述的设备、系统以及方法中使用任一种类型的磁体致动器，以相对于试样制备板的井将磁体移近和移远，从而本文中所描述的设备、系统以及方法不应限于附图中的磁体致动器的描述。因此，本描述应被理解为仅仅是说明性的，且用于教导本领域技术人员实施本发明的一般方式。应当理解，本文中所示和描述的本发明的形式应被理解为当前优选实施例。可替换本文中示出和描述的元件和材料，零件和过程可颠倒，以及本发明的某些特征可单独利用，以上所有对获知本发明描述的本领域技术人员都显而易见。可对本文中所描述的要素作出修改，而不背离如所附权利要求中所描述的本发明的精神和范围。

Claims (22)

1.一种试样制备板，包括：
井阵列；
磁体；以及
致动器，其被配置成相对于所述井阵列的一个或多个选定井使所述磁体移近和移远。
2.如权利要求1所述的试样制备板，其特征在于，所述磁体是构成所述试样制备板的多个磁体中的一个。
3.如权利要求2所述的试样制备板，其特征在于，所述多个磁体中的至少一些相对于所述选定井均匀地定位。
4.如权利要求2所述的试样制备板，其特征在于，所述致动器是分别被配置成相对于所述选定井使所述多个磁体移近和移远的多个致动器中的一个。
5.如权利要求2所述的试样制备板，其特征在于，所述多个磁体包括一个或多个磁体组件。
6.如权利要求5所述的试样制备板，其特征在于，所述致动器被配置成整体移动所述一个或多个组件，以相对所述选定井将所述多个磁体移近或移远。
7.如权利要求1所述的试样制备板，其特征在于，所述磁体被设置在所述井阵列下方。
8.如权利要求1所述的试样制备板，其特征在于，所述磁体与所述井阵列的一个或多个井并列设置。
9.如权利要求1所述的试样制备板，其特征在于，进一步包括：
探头传感器；以及
将所述探头传感器耦合至所述致动器的电路，其中所述电路被配置成当所述探头传感器检测到探头时激活所述致动器。
10.如权利要求1所述的试样制备板，其特征在于，所述井阵列中的一些井包括用于制备试样的试剂。
11.如权利要求10所述的试样制备板，其特征在于，所述试剂中的至少一种是磁性微粒的集合。
12.如权利要求1所述的试样制备板，其特征在于，所述井阵列设置在紧固于所述试样制备板中的可移动插口中。
13.一种用于制备和分析试样的方法，包括：
将待分析样本注入试样制备板的样本井中；
将所述试样制备板插入流体试样分析系统的试样板容纳区中；
在所述试样板容纳区中建立所述试样制备板的位置，以使所述试样制备板的特定井与所述流体试样分析系统的移液管对准；
经由所述移液管吸取设置在所述特定井中的流体材料；
在所述试样板容纳区中移动所述试样制备板，以使所述试样制备板的不同井与所述移液管对准；
将所述流体材料分配到所述不同井中，其中所述建立、吸取、移动以及分配的所述步骤包括将所述样本与一试样专用试剂混合；
重复建立、吸取、移动以及分配的所述步骤以将所述样本与一种或多种附加试剂混合，直到所述试样制备完成，其中建立、吸取、移动以及分配的所述步骤中的至少一系列步骤包括将所述样本与多个磁性微粒混合；
在将所述样本与所述多个磁性微粒混合之后，将所述多个磁性微粒固定于所述试样制备板的井中；
经由所述移液管和耦合在所述移液管与所述检查室之间的流体管道将所述样本从所述试样制备板吸取到所述流体试样系统的检查室中；以及
分析所述检查室中的所述试样。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，建立、吸取、移动以及分配的所述步骤包括在所述样本井中制备所述试样。
15.如权利要求13所述的方法，其特征在于，建立、吸取、移动以及分配的所述步骤包括在所述试样制备板中的一系列井中制备所述试样。
16.如权利要求13所述的方法，其特征在于，固定所述多个磁性微粒的所述步骤包括：
在所述试样板容纳区中移动所述试样制备板，以使所述移液管与所述试样制备板的探头传感器对准；
将所述移液管降低至所述探头传感器；以及
一旦利用所述探头传感器检测到所述移液管，就：
在所述试样板容纳区中移动所述试样制备板，以使所述移液管与包括
所述磁性微粒的所述试样制备板的所述井对准；以及
致动磁体以使其接近包括所述磁性微粒的所述井。
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，进一步包括在将所述试样制备板插入所述试样板容纳区的所述步骤之前，将待分析的一种或多种附加样本分别注入所述试样制备板的其他样本井中。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，建立、吸取、移动以及分配的所述步骤进一步包括在所述试样制备的同时为一种或多种附加样本的每一种制备相应的试样。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，重复建立、吸取、移动以及分配的所述步骤以为一种或多种附加样本中的每一种连续制备相应的试样。
20.一种流体试样制备和分析系统，包括：
试样板容纳区；
设置在所述试样板容纳区上方的移液管；
设置在所述试样板容纳区下方的与所述移液管接近对准的磁体；
致动器，其被配置成使所述磁体移至接近所述试样板容纳区的位置和从所述位置移出；
用于使设置在所述试样板容纳区中的试样板移动以使所述试样板的不同井在不同时刻与所述移液管对准的机构；
经由流体管道耦合至所述移液管的检查室；
被配置成照亮所述检查室的照明系统；
检测系统，其被配置成收集从经由所述移液管和所述流体管道引入所述检查室中的试样微粒发出和/或散射的光，其中所述检测系统进一步被配置成产生表示所收集的光的程度的信号；以及
用于分析所产生信号的检查系统。
21.如权利要求20所述的流体试样制备和分析系统，其特征在于，进一步包括具有程序指令的存储介质，所述程序指令可由处理器执行以选择性地激活所述致动器。
22.如权利要求20所述的流体试样制备和分析系统，其特征在于，所述流体试样制备和分析系统包括流式细胞仪或静态成像光学系统。
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