CN117716239A

CN117716239A - 磁性粒子空气转移

Info

Publication number: CN117716239A
Application number: CN202280025097.4A
Authority: CN
Inventors: 仰凯; A·M·德尔弗斯; K·库玛拉瓦迪维卢; A·P·克鲁特; D·S·格雷; A·R·托瓦尔; T·科巴亚希; T·科莫里; Y·瓦达; M·奥里卡萨; 吉村彻
Original assignee: Abbott Diagnostics Scarborough Inc
Current assignee: Abbott Diagnostics Scarborough Inc
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2024-03-15
Also published as: EP4275056A1; JP2024505224A; BR112023015291A2; EP4275056A4; KR20240004232A; US20240094099A1; WO2022165257A1

Abstract

本发明公开的样本制备方法利用气相减少与核酸结合的磁性粒子相关的水相，以减少一种或多种污染物(如细胞碎片、促溶剂、非特异性附着分子等)的夹带。通过使用第一磁性粒子群和第二磁性粒子群的组合，改进了输气步骤，其中所述第一磁性粒子群能够与核酸缔合，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的尺寸至少比所述第一磁性粒子群中磁性粒子的尺寸大两倍。如本发明所述，使用第二磁性粒子群可以减少第一磁性粒子群在转移过程中的损耗，从而改进第一磁性粒子群的转移。可以采用半自动或全自动样本制备方法。

Description

磁性粒子空气转移

相关专利申请的交叉引用

本申请要求于2021年1月29日递交的第63/143,494号美国临时专利申请的权益，所述第63/143,494号美国临时专利申请通过本发明的整体引用，成为本发明的一部分。

背景技术

核酸分离纯化是一组用于提取DNA和RNA以供下游应用的分子生物学技术。核酸没有离和纯化核酸可采用试剂、试剂盒和仪器。样本制备不当会导致下游应用出现不理想的结果，因此，针对不同样本来源(血液、植物组织、真菌或细菌)的优化试剂盒应运而生。

样本制备过程包括：利用促溶核酸提取技术将核酸靶标从其天然生物源(例如，细胞(如患者细胞)裂解，或微生物(如病毒、细菌、真菌等)裂解)中释放出来，采用二氧化硅或氧化铁核酸化学方法将核酸与固相(例如，顺磁粒子)结合，使用磁性分离技术将固相从残留的裂解液中分离出来，洗涤以去除不需要的物质，利用液力处理技术将核酸从固相中洗脱或分离出来。样本制备方案完成后，将样本转移到核酸检测设备的PCR组件中。

发明内容

本公开的各个方面包括样本制备方法、样本制备盒和样本制备系统。

本发明公开的样本制备方法采用了通过气相转移与分析物结合的磁性粒子这一步骤。这一转移步骤称为空气转移。空气转移步骤减少了水相中磁性粒子的夹带。水相中磁性粒子的夹带减少后，可以减少细胞碎片、促溶剂、非特异性附着分子等污染物。通过使用第一磁性粒子群和第二磁性粒子群的组合，改进了输气步骤，其中所述第一磁性粒子群能够与目标分析物缔合，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的粒径至少比所述第一磁性粒子群中磁性粒子的粒径大两倍。如本发明所述，使用第二磁性粒子群可以减少第一磁性粒子群在转移过程中的损耗，从而改进第一磁性粒子群的转移。可以采用半自动或全自动样本制备方法。

本发明还提供了样本制备盒，包括一个第一腔室(包含第一磁性粒子群和第二磁性粒子群)，以及一个第二腔室(可配置为气室并与第一腔室相邻)，其中，所述磁性粒子可以小丸形式存在，也可以冻干形式存在。

本发明提供的样本制备系统包括已公开的样本制备盒以及一块与所述样本制备盒相关联可操作放置使其能够对样本制备盒中存在的磁性粒子施加磁力的磁铁。所述系统可选地包括一个仪器，所述仪器包括一个处理器，所述处理器包括用于执行所公开方法的一个或多个步骤的指令。

附图说明

图1A-1B显示了用于执行所公开方法的样本制备盒和试剂的示意图。

图1C-1D显示了带有三个相连腔室的样本制备盒。两个包含水相的腔室之间设有一个气室。与第一腔室相邻可操作放置的磁铁如图1D所示。

图2显示了样本制备盒的示意图，以及根据本公开的一个实施例进行样本制备的方法步骤。

图3显示了样本制备盒的示意图，以及根据本公开的另一实施例进行样本制备的方法步骤。

图4A显示了根据本公开一个实施例所述的圆柱形样本制备盒。

图4B显示了根据本公开一个实施例所述的圆柱形样本制备盒下部区域的放大图片。

图4C显示了根据本公开一个实施例所述的圆柱形样本制备盒下部区域的进一步放大图片。

图4D显示了根据本公开一个实施例所述的圆柱形样本制备盒。

图4E-4F显示了样本制备盒，其中去除了形成腔室侧壁的薄膜，以显示位于环形壁上的腔室和通道。

图4G显示了带有横向延伸穿过腔室的架式挡板108的腔室103。

图4H显示了底壁一端凸起的腔室103。

图5显示了根据本公开一个实施例所述的包括一个样本制备盒100和一个圆柱形外壳130的样本制备系统。

图6显示了中间腔室的气相和与中间腔室相邻的两个腔室的水相之间的界面边界的说明。

图7显示了使用空气或油作为不混溶相得到的结果。

具体实施方式

在对本样本制备盒和方法进行更详细的描述之前，应理解，本公开并不局限于所述的特定实施例，当然，这些实施例可能会有所不同。还应理解，本公开中使用的术语仅仅是为了说明特定实施例，而不是对本公开进行限制。

如果本发明提供了取值范围，应理解，除非上下文另有明确规定，否则本样本制备盒、方法和样本制备单元包括此范围上限与下限之间的每个中间值(近似到下限单位的十分之一)，以及此规定范围内的任何其他规定值或中间值。这些较小范围的上限和下限可独立包括在较小范围内，同时包括在本样本制备盒、方法和样本制备单元的范围内，但受规定范围内任何明确排除的限值的约束。如果规定范围包括一个或两个限值，本样本制备盒、方法和样本制备单元还包括排除这些任一或两个所含限值的范围。

本发明中表示某些范围时在数值前使用了术语“约”。在本发明中，术语“约”用于为其后确切数字以及接近或近似于其后数字的数字提供字面支持。在确定数字是否接近或近似于明确列举的数字时，接近或近似的未列举的数字可能是一个数字，在其上下文中，它提供了与明确列举的数字基本等同的数字。

除非另有定义，否则本发明中使用的所有技术和科学术语均具有与本公开所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。虽然在本样本制备盒、方法和样本制备单元的实施或测试中也可使用与本发明所述方法或材料相似或等效的任何方法和材料，但代表性说明样本制备盒、方法和样本制备单元描述如下。

本说明书中引用的所有出版物和专利通过本发明的引用，成为本发明的一部分，就像各个出版物或专利均具体、单独表明通过本发明的引用，成为本发明的一部分，旨在公开并描述与所引用出版物有关的方法和/或材料。引用任何出版物的目的是在申请日之前公开，不应视为承认本发明因先前发明而无权先于此类出版物出版。此外，所提供的出版日期可能与需要单独确认的实际出版日期不同。

值得注意的是，在本发明和所附权利要求中，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”也包括复数指称对象。还应注意，在起草权利要求时可以排除任何可选要素。因此，本声明旨在作为使用“只”、“仅”等与权利要求要素的叙述有关的排他性术语或使用“否定”限制的前提依据。

在阅读本发明后，本领域的技术人员可明显看出，本发明所述和所示的各个实施例具有离散的组成部分和特征，在不脱离本样本制备盒、方法和样本制备单元的范围或精神的情况下，这些组成部分和特征可以很容易与其他多个实施例中任一实施例的特征分离或组合。可以按照所列事件的顺序或按逻辑上可行的任何其他顺序实施所列举的任何方法。

样本制备方法

如上所述，本公开的各个方面包括样本制备方法。本公开中的“样本制备”和“样本处理”可互换使用，系指分离目标分析物(如样本中存在的细胞、病毒、蛋白质或核酸)的过程。所述过程涉及将水相中存在的目标分析物与能够与分析物结合的磁性粒子结合；减少磁性粒子相关水相的空气转移步骤；以及释放与磁性粒子结合的目标分析物的洗脱步骤。正如其他部分所详细讨论的那样，在与磁性粒子结合之前，可以对样本进行预处理。当样本不包括游离的目标分析物(如蛋白质或核酸)时，即微生物或细胞中存在蛋白质或核酸时，本发明公开的样本制备方法可能涉及样本裂解，将蛋白质或核酸释放到水溶液中。

根据某些实施例，所述样本处理方法可包括：使样本与样本制备盒第一区域水相中的第一磁性粒子群和第二磁性粒子群接触。所述第一磁性粒子群能够与目标分析物缔合，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的尺寸至少比所述第一磁性粒子群中磁性粒子的尺寸大两倍。所述方法进一步包括：通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第一区域的水相运送到盒第二区域的气相。本公开关于磁性粒子和分析物的上下文中使用的术语“能够缔合”意指磁性粒子能够与分析物结合。可采用标准方法对磁性粒子进行官能化处理，使其能够与目标分析物结合。在有裂解缓冲液存在的条件下，官能化具有足够的特异性。例如，可以对磁性粒子进行官能化处理，使其与核酸或蛋白质结合。在某些示例中，核酸可通过二氧化硅或氧化铁核酸化学反应附着在PMP表面。

所述第一磁性粒子群中的磁性粒子直径可达到500nm-10um。例如，所述第一磁性粒子群中粒子的平均直径可达到约500nm-3um、2um-6um、4-7um或8-10um。所述第二磁性粒子群中磁性粒子的直径可以是第一磁性粒子群中磁性粒子直径的2倍-20倍，例如，所述第一磁性粒子群中磁性粒子直径的2倍-10倍、3倍-10倍或3倍-5倍。例如，所述第一磁性粒子群中粒子的平均直径可以是1um-3um，所述第二磁性粒子群中粒子的平均直径可以是6-60um，例如9um-50um、10um-30um或10um-20um。在其他示例中，所述第一磁性粒子群中粒子的平均直径可以是2um-6um，所述第二磁性粒子群中粒子的平均直径可以是10-60um，例如10um-50um、10um-30um或10um-20um。在其他示例中，所述第一磁性粒子群中粒子的平均直径可以是3um-7um，所述第二磁性粒子群中粒子的平均直径可以是10-140um，例如，10um-120um、20um-120um或50um-120um。在另一示例中，所述第一磁性粒子群中粒子的平均直径可以是8um-10um，所述第二磁性粒子群中粒子的平均直径可以是20-60um，例如20um-50um或20um-30um。

所述第一磁性粒子与所述第二磁性粒子的数量比可以是1:1、2:1、1:2、3:1、1:3、1:10、1:30、1:100等。在某些情况下，所述第一和第二磁性粒子的数量比可以是1:1。本公开中使用的“数量”指磁性粒子的质量。所述第二磁性粒子群中的磁珠数量可以变化。每次反应的磁珠数量可低至磁珠总质量的1％或99％。

本公开中使用的磁性粒子系指磁响应性粒子。磁响应性粒子包括磁响应性材料或由磁响应性材料组成。磁响应性材料的示例包括顺磁性材料、铁磁性材料、亚铁磁性材料和变磁性材料。合适的顺磁性材料的示例包括铁、镍、钴以及金属氧化物，例如Fe₃O₄、BaFe₁₂O₁₉、CoO、NiO、Mn₂O₃、Cr₂O₃和CoMnP。所述第一和第二磁性粒子可以各自包含相同的磁响应性材料。例如，这两种粒子均可由同一种顺磁性材料(如铁氧化物)制成，例如铁磁性和/或亚铁磁性材料、钴氧化物、镍氧化物及其混合物。在某些方面，所述第一和第二磁性粒子不包括大量非磁性元素，即在磁场中不会极化因而不会附着到磁铁上的元素。这种非磁性元素包括第二银、金、铜等。在某些实施例中，所述第一和第二磁性粒子群中的磁性粒子包括包裹在非磁性聚合物中的顺磁性材料，例如覆盖有聚合物材料的磁性材料或嵌入聚合物基体中的磁性材料。这种粒子可称为磁珠或顺磁珠。与第一磁性粒子群(又称为“第一磁性粒子”)中的磁性粒子相比，第二磁性粒子群(又称为“第二磁性粒子”)中的磁性粒子可包括较多的顺磁性材料，从而使直径增大。由于尺寸不同，与第一磁性粒子相比，第二磁性粒子受到的磁场拉力较大。但是，由于第二磁性粒子与第一磁性粒子的距离较近，因此能够拉动第一磁性粒子，从而增加第一磁性粒子上的整体磁拉力。

在某些方面，所述第二磁性粒子可以是顺磁性粒子，而所述第一磁性粒子可以是超顺磁性粒子。在其他方面，所述第二磁性粒子可以是超顺磁性粒子，而所述第一磁性粒子可以是顺磁性粒子。在某些示例中，所述第一磁性粒子群可包括覆盖有二氧化硅的磁性粒子。在某些示例中，所述第二磁性粒子群可包括覆盖有琼脂糖、琼脂糖凝胶或聚苯乙烯的磁性粒子。磁性粒子可以是磁性微粒子和纳米粒子和/或超顺磁性微粒子和纳米粒子。

虽然所述第一和第二磁性粒子的尺寸以直径表示，但粒子的形状并不一定是球形，也可以是无定形。对于无定形粒子，直径是指从一边到对边的最大距离。在某些实施例中，所述磁性粒子可以基本呈球形。示例性磁性粒子包括从商业渠道获得的磁性粒子，如英杰(Invitrogen)公司提供的磁珠、默克密理博(Merck Millipore)公司提供的SuperParamagnetic Microspheres和PureProteome^TM磁珠、Bioclone Inc.提供的BcMag^TM、Bangslabs公司提供的ProMag^TM和/>Polymicrospheres Inc.提供的SupraMag^TM、Turbobeads Llc.提供的/>Spherotech提供的SPHERO^TM聚苯乙烯磁性粒子等。超顺磁珠可从西格玛奥德里奇(Sigma-Aldrich)和赛默飞世尔科技(ThermoScientific)购买。

所述第一和第二磁性粒子可经过官能化并与目标分析物(如DNA和RNA等核酸)结合。在某些实施例中，只有所述第一磁性粒子经过官能化并与目标分析物结合，而所述第二磁性粒子并未与目标分析物明显结合。在某些方面，使用直径较小的经过官能化并与目标分析物结合的磁性粒子可减少样本中存在的其他分子的非特异性结合。

根据某些实施例，所述方法可进一步涉及通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第二区域的气相运送到盒第三区域的水相。

在某些示例中，所述施加磁力使磁性粒子在第一区域中的一个区域内聚集，所述区域与磁力源相邻，所述运送涉及保持聚集磁性粒子上的磁力，将聚集磁性粒子移动至盒第二区域的气相，并将聚集磁性粒子移动至盒第三区域的水相。

在某些情况下，所述运送第一和第二磁性粒子群包括：使产生磁力的磁铁相对于所述盒的不同区域移动。在其他情况下，所述运送第一和第二磁性粒子群包括：使所述盒或其一部分相对于能够产生磁力的磁铁移动。

根据下一节的更详细描述，所公开的方法并不依赖于样本制备盒的特定配置。虽然对样本制备盒的示例性配置进行了说明，但是也可使用其他配置。

在某些示例中，所述样本制备盒可以是平面样本制备盒。例如，所述盒可以呈长方形或圆形，但轮廓较低，基本上呈扁平状。在另一示例中，所述盒可基本上呈圆柱形。在另一示例中，所述盒可包括一个作为腔室的第一区域和一个作为板的可分离的第二区域，并且所述盒可与另一包括第三区域的盒结合使用，磁性粒子通过所述板转移到第三区域。

在一个示例中，所述盒基本上呈平面状，并且包括一个与第二板间隔放置的第一板，其中，所述第一板和第二板保持在相对静止的位置。在某些实施例中，所述盒基本上呈平面状，并且包括一个与第二板间隔放置的第一板，其中，所述第一板和第二板可相对移动，使得这两块板保持在间隔放置和可滑动移动的状态。所述盒可基本上呈平面状，并且可能不包括单独的腔室，所述第一区域的水相可以是水滴，所述第二区域的气相是存在于第一板与第二板之间的空气，所述第三区域的水相(如果存在)是水滴。第9,766,166号美国专利中描述了具有这种盒一个或多个特征的样本制备装置，所述第9,766,166号美国专利通过本发明的引用，成为本发明的一部分。参见第9,766,166号美国专利图1A-1G。

根据某些实施例，所述第一区域是一个包含水相的第一腔室，所述第二区域是一个包含气相的第二腔室。所述第一腔室和第二腔室通过第一通道相连，其中，所述第一腔室与第二腔室之间的压力差在第一通道中形成一个液气界面。在某些示例中，所述盒包括一个第三区域，其中，所述第三区域是一个包含水相的第三腔室。

在另一实施例中，所公开的方法包括：将第一和第二磁性粒子群从第二区域的气相运送到一个单独样本制备盒的水相，其中，所述运送包括：保持磁性粒子上的磁力，直至所述第二区域与单独盒的水相缔合，然后移除磁力，从而将磁性粒子释放到水相中。所述盒的第一和第二区域可以可拆卸地相连。例如，所述第一区域是第一腔室，所述第二区域是转移板，所述第三区域是第三腔室。第10,040,062号美国专利中描述了具有这种盒一个或多个特征的样本制备装置，所述第10,040,062号美国专利通过本发明的引用，成为本发明的一部分。参见第10,040,062号美国专利图1-5。

根据某些实施例，所述样本处理方法可包括：使样本与样本制备盒第一腔室的第一磁性粒子群和第二磁性粒子群接触，其中，所述第一磁性粒子群能够与目标分析物(例如核酸)缔合，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的直径比所述第一磁性粒子群至少大两倍；通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第一腔室运送到盒的第二腔室，其中，所述第二腔室包括空气，所述第一腔室包括水溶液，所述第一和第二腔室通过第一通道相连，所述第一腔室与第二腔室之间的压力差在第一通道中形成一个液气界面；通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第二腔室运送到包括水溶液的第三腔室，其中，所述第二腔室和第三腔室通过第二通道相连，所述第二腔室与第三腔室之间的压力差在第二通道中形成一个气液界面。下一节将进一步介绍这种方法中可能使用的示例性盒，图1A-1B对这些盒进行了示意性描述，如图1C-1D所示。

可在足以使样本中存在的目标分析物(例如核酸)与至少第一磁性粒子群结合的条件下进行所述接触。在某些实施例中，所述样本处理盒的第一腔室可包括水相，水相中存在磁性粒子，这些磁性粒子可与目标分析物结合。在某些实施例中，所述水相可以是裂解缓冲液。所述裂解缓冲液可以是本领域已知的标准裂解缓冲液。例如，裂解缓冲液可包括可导致微生物(如细菌、病毒等)以及细胞(如哺乳动物细胞)裂解的促溶剂。在某些示例中，可以使用盐酸胍作为促溶剂。

所述接触步骤可选地包括：搅拌样本和水相(包含第一和第二磁性粒子群)的混合物，其中水相可选地包括裂解缓冲液。可以进行一段时间的接触，且持续时间足以使核酸与至少第一磁性粒子群结合。

在某些实施例中，所述样本与第一和第二磁性粒子群接触包括：使包含第一和第二磁性粒子群的水溶液与样本接触。在某些实施例中，所述接触包括：将样本放入第一腔室，然后将第一和第二磁性粒子群以及水溶液引入第一腔室。在某些实施例中，所述第一腔室包括第一和第二磁性粒子群，引入水溶液会润湿磁性粒子并使磁性粒子分散。在某些实施例中，所述第一腔室包括一个隔室，所述隔室包含第一和第二磁性粒子群，引入水溶液会润湿磁性粒子并使磁性粒子从隔室流入第一腔室。所述水溶液可以是裂解缓冲液。所述裂解缓冲液可用于处理不包括游离核酸但包括存在于细胞或病毒内部的核酸的样本。

使用本公开的方法、盒和系统可处理多种类型的样本。所述样本包含或疑似包含由细胞、病毒、蛋白质或核酸组成的值得关注的材料。在某些示例中，所述值得关注的材料可以是存在于细胞或病毒中的核酸。在某些实施例中，所述接触会导致存在于样本中的细胞或病毒发生破坏，从而分别释放出存在于细胞或病毒中的核酸。

在某些实施例中，所述接触包括：搅拌由样本、第一和第二磁性粒子群组成的混合物。所述搅拌可用于促进细胞/病毒裂解，和/或确保磁性粒子的均匀分散。在某些实施例中，所述搅拌可包括：摇动所述盒。可使用旋转摇动器或涡旋振荡器完成摇动。在某些方面，所述样本制备盒可以呈圆柱形，并可通过围绕圆柱上下两端之间延伸的中心轴前后运动进行旋转。

在某些实施例中，所述方法包括：通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第一腔室运送到盒的第二腔室。所述样本处理盒的第二腔室可充满空气，例如压缩空气。通过在大气压下向第一和第三腔室中注入水溶液，即可产生压缩空气。例如，在所述方法开始时，三个腔室可能都是空的，因此三个腔室中只有空气。在样本处理过程中，所述第一和第三腔室充满水相。水相迫使第一和第三腔室中存在的空气进入第二(中间)腔室，从而压缩第二腔室中存在的空气。水溶液也会流入并部分填满在第一腔室和第二腔室之间延伸的第一通道，以及在第二腔室和第三腔室之间延伸的第二通道。形成于水相和气相之间的第一和第二通道中的界面可作为屏障，防止含水物质离开水相进入气相。因此，所述界面可减少磁珠上或磁珠之间吸引的水溶液从第一腔室夹带到第二腔室。

所述方法进一步包括：通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第二腔室运送到盒的第三腔室。在某些实施例中，所述第三腔室包括水相，所述水相可以是洗涤缓冲液或洗脱缓冲液。在某些实施例中，所述第三腔室包括洗脱缓冲液。在某些实施例中，所述第三腔室包括洗涤缓冲液，所述盒包括第四腔室和第五腔室，所述第四腔室包括空气或不混溶物质，所述第五腔室包括洗脱缓冲液。所述样本处理方法进一步包括：通过第四腔室将第一和第二磁性粒子群从第三区域运送到第五区域。

在某些实施例中，所述通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从一个腔室运送到盒的相邻腔室包括：在所述腔室附近放置磁铁，以形成由磁性粒子组成的聚集体，其中，磁铁放置的位置使聚集体在空间上与第一和第二通道的入口对齐。

所述运送第一和第二批磁性粒子群可包括：在所述盒保持静止的情况下使磁场相对于所述盒移动；使所述盒相对于静止磁场移动，和/或使所述盒和磁场移动。在某些方面，所述方法可涉及：在接触步骤之后，通过将磁性粒子暴露于磁铁来聚集磁性粒子，然后使用磁铁来运送聚集的磁性粒子。在某些实施例中，所述方法涉及：向磁性粒子施加磁力形成第一和第二磁性粒子群的聚集体，所述聚集体在空间上与第一通道的入口对齐。换言之，磁铁相对于所述样本制备盒的放置位置使磁性粒子移动到样本制备盒中与磁铁相邻的区域，所述区域在空间上与第一通道的入口对齐。在一般情况下，所述磁性粒子的聚集区域是所述样本制备盒壁的内表面，例如，形成第一、第二、第三腔室以及第一和第二通道其中一个侧面的壁。在某些实施例中，所述样本制备盒的第一腔室有一个侧面，所述侧面的尺寸从第一腔室到第一通道逐渐减小，有利于聚集的粒子从第一腔室通过第一通道运送到第二腔室。所述第一通道的锥形入口不仅可以促进磁铁附近紧密聚集的磁性粒子的运送，还可以促进松散聚集的磁性粒子的运送，当磁力使紧密聚集的磁性粒子移动时，松散聚集的磁性粒子可能会滞后于紧密聚集的磁性粒子。

如前所述，所述磁铁的放置可使聚集体在空间上与第二通道的入口对齐，因此无需进一步移动聚集的磁性粒子，就能将它们移动到入口处。在其他情况下，所述聚集的磁性粒子可在磁力的作用下移动，使聚集体排列到第一通道的入口处。

在某些实施例中，所述第二通道的入口包括一个锥形区域，所述锥形区域的尺寸从第二腔室到第二通道逐渐减小，有利于聚集体从第二腔室通过第二通道运送到第三腔室。

在某些实施例中，所述通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第一腔室运送到盒的第二腔室包括：在第一腔室附近放置磁铁，以形成由磁性粒子组成的聚集体，其中，磁铁放置的位置使聚集体在空间上与第一和第二通道的入口对齐。

根据某些实施例，外部磁铁可放置在距离所述盒外表面不超过1cm、不超过9mm、不超过8mm、不超过7mm、不超过6mm、不超过5mm、不超过4mm、不超过3mm、不超过2mm、不超过1.5mm、不超过1mm、不超过0.5mm、不超过0.2mm或不超过0.1mm的距离处，所述盒外表面构成磁性粒子所在腔室/区域的壁。在某些示例中，外部磁铁可与所述盒外表面接触，所述盒外表面构成磁性粒子所在腔室/区域的壁。在某些示例中，所述磁性粒子所在腔室/区域的壁厚可小于2mm、小于1mm、小于0.5mm，例如，厚度为0.1mm-5mm或0.2mm-4mm，或0.5mm-2mm。

在某些实施例中，所述方法为半自动方法。例如，所述方法的至少一个步骤可由仪器代替使用者执行。在某些实施例中，使样本与样本处理盒第一腔室的第一磁性粒子群和第二磁性粒子群接触的步骤包括由使用者将样本装入样本处理盒的第一腔室，其中，自动执行一个或多个剩余步骤。在某些情况下，搅拌由样本、第一和第二磁性粒子群组成的混合物的步骤可以自动执行。在某些情况下，运送磁性粒子的步骤可以实现自动化。例如，可以通过计算机控制样本制备盒和/或磁铁的移动来实现自动化。

在某些实施例中，所述方法可进一步包括：将磁性粒子聚集在充满水溶液(如洗脱缓冲液)的第三腔室(或第五腔室)中。所述腔室也可称为洗脱室。一旦磁性粒子聚集并被阻止移动，就可以移除含有从样本中分离出的核酸的水溶液(例如洗脱缓冲液，如PCR扩增缓冲液)。可以用移液管手动或自动移除所述水溶液。可通过从第三腔室(或第五腔室)排出所述水溶液进行移除，例如通过一个小孔强制排出。所述洗脱室可与收集容器相连，水溶液可排入收集容器。

图2和图3对示例性方法进行了示意性描述。图2显示了一种使用由三个腔室组成的样本处理盒的样本制备方法。所述方法包括：将样本与裂解缓冲液或裂解剂以及顺磁性粒子(PMP)混合，使PMP处于溶液中(第1步)。通过将外部磁铁靠近所述盒，使PMP聚集，然后将聚集的PMP从包含裂解缓冲液的水相运送到气相(第2步)。在第3步中，将聚集的PMP从气相运送到包含洗脱缓冲液的腔室。

图3显示了一种使用由五个腔室组成的样本处理盒的样本制备方法。所述方法包括：将样本与裂解缓冲液以及顺磁性粒子(PMP)混合，使顺磁性粒子处于溶液中(第1步)。通过将外部磁铁靠近所述盒，使PMP聚集，将聚集的PMP从包含裂解缓冲液的水相运送到气相，然后将这些聚集的PMP运送到包含洗涤缓冲液(例如，酒精-甲醇或乙醇)的第三腔室(第2步)。在第3步中，通过移除磁铁和可选地搅拌所述盒，使聚集的PMP重新悬浮。使用磁铁再次吸引PMP，并将其运送到含有洗脱缓冲液的腔室。

经本公开所提供的方法、盒和系统处理的样本可以是生物样本，例如，所述样本可以是哺乳动物(如人类、啮齿动物(如小鼠)或任何其他值得关注的哺乳动物)的全血、血清、血浆、痰液、鼻液、唾液、粘液、精液、阴道液、组织、尿液、器官和/或类似样本。在其他方面，所述样本是哺乳动物以外来源的细胞集合，如细菌、酵母、昆虫(如果蝇)、两栖动物(如青蛙(如爪蟾))、病毒、植物或任何其他非哺乳动物核酸样本源。

样本制备盒

用于执行本公开所述方法的样本制备盒可包括多个样本处理区或腔室，其中包含用于生物分子或细胞纯化、改性、分析和/或检测的试剂；以及两个或多个区域/腔室之间(如分隔)的气相(空气)。在某些实施例中，有三个腔室。在某些实施例中，有四个腔室。在某些实施例中，有五个腔室。在某些实施例中，有六个或更多腔室(例如，7、8、9、10、11个腔室，最多30个腔室)。在某些实施例中，空气在两个或多个腔室之间提供了连续屏障(即样本从水相进入空气，然后直接从空气进入下一个水相)。

第9,766,166号美国专利图1A-1G、第10,040,062号美国专利图1-5和第8,304,188号美国专利图2描述了可用于根据本公开的方法制备样本的示例性装置。这些装置的公开内容通过本发明的引用，成为本发明的一部分。图1A-1B示意性地描述了可用于执行所述样本处理方法的其他装置，图1C-1D显示了这些装置。

在某些示例中，可以使用样本制备盒来执行所述方法。所述样本制备盒可基本上呈圆柱形。例如，所述样本制备盒包括一个圆柱形结构，所述圆柱形结构包括一个顶端、一个底端和一个在顶端和底端之间延伸的环形壁。所述圆柱形结构包括位于环形壁中的多个腔室，其中所述腔室在环形壁的外表面和圆柱形结构的内部之间延伸，所述环形壁包括形成每个腔室开口侧的空腔；以及一个或多个在所述多个腔室之间提供液力连通的通道，其中所述通道由环形壁上的凹槽形成，并包括一个开口侧；以及一个或多个覆盖物，所述覆盖物盖在环形壁的外表面，以覆盖并以液力密封腔室的开口侧和凹槽的开口侧。

此外，在某些实施例中，所述样本制备盒还可包括：一个缓冲液包、一个密封盖组件、一个保护盖和一个盖子。所述盒还可包括一个样本输入部件。所述样本制备盒可与包含磁铁的圆柱形外壳配合使用。

所谓圆柱形，是指圆柱形结构基本上可以是一个直圆柱体。所述圆柱形结构可绕圆柱形结构底端中心与圆柱形结构顶端中心连线形成的轴线旋转。例如，当从上方俯视圆柱形结构的顶部时，所述圆柱形结构可以顺时针旋转，或者也可以逆时针旋转。可替代地，所述圆柱形结构可以同时顺时针和逆时针旋转。可以利用圆柱形结构的旋转，混合一个或多个腔室的内容物，或将圆柱形外壳中存在的磁铁定位到邻近某一腔室的位置，使腔室中存在的磁性粒子聚集和/或将聚集的磁珠从一个腔室转移到另一个腔室等。

如上所述，所述圆柱形结构包括环形壁上的多个空腔，这些空腔在环形壁上形成多个侧边敞开式腔室。例如，所述多个空腔可以是环形壁上的压痕，这些压痕使环形壁的连续表面变形。所谓“侧边敞开”，是指环形壁不覆盖腔室的这一面。在某些情况下，变形的环形壁可形成腔室的封闭侧，而与变形形成空腔的环形壁一侧相对应的区域可形成腔室的开口侧。

根据某些实施例，所述多个腔室的开口侧位于环形壁的外部。例如，所述环形壁可以从外侧向内变形，在环形壁上形成一个向内变形的空腔。在这种情况下，所述腔室的开口侧可以是与环形壁向内变形形成空腔的一侧相对应的区域。在这种情况下，所述向内变形的环形壁可形成各腔室的封闭侧。腔室的容积可代表与环形壁上的压痕容积相对应的测量值。腔室的容积可以是任何方便的容积，在某些情况下可以从1cm³-约5cm³不等，例如1cm³-3cm³或2cm³-5 cm³。在其他情况下，腔室可容纳任何方便的流体体积，并且在某些情况下可以从1μL-约5000μL不等，例如1μL-100μL或1000μL-3000μL或2000μL-5000μL。多个腔室中的每个腔室可具有相同的容积，也可具有不同的容积。腔室的深度是指从环形壁外表面到腔室内侧的距离，且可以是任何方便的尺寸，在某些情况下，可以是0.1cm或更大尺寸，例如1cm或5cm。多个腔室中的每个腔室可具有相同的深度，也可具有不同的深度。

根据某些实施例，所述多个腔室在环形壁上彼此靠近。例如，第一腔室的侧边与第二腔室的最近侧边之间的距离可以是约0.1cm或以上，如0.5cm-1cm，例如0.5cm或0.75cm或5cm。对于多个腔室，相邻多对腔室的侧边之间的距离可以相同，也可以不同。

如上所述，所述样本制备盒包括一个或多个在多个腔室之间提供液力连通的通道。在某些方面，通道的宽度足够一个或多个PMP通过。在某些实施例中，腔室之间的一个或多个通道由环形壁上的凹槽形成。所谓环形壁上的凹槽，是指环形壁上能够在腔室之间提供液力连通的压痕或空腔。在某些情况下，所述凹槽形成于环形壁的外表面，这样在环形壁的外表面上形成的具有开口侧的第一腔室和第二腔室通过环形壁外表面上的凹槽相互连接在第一腔室和第二腔室之间。所述环形壁上的凹槽可具有任意方便的长度、宽度和深度。在某些示例中，所述凹槽的高度范围可以是0.5mm-5mm，例如2.5mm，深度可以是0.2mm-1mm，例如0.5mm，长度可以是1mm-10cm，例如4-5cm。

在某些实施例中，所述凹槽位于多个腔室的侧面。当圆柱形结构的底端中心和顶端中心之间形成的圆柱形结构轴线垂直定向时，多个腔室的侧边指的是腔室的左侧边或右侧边，而非腔室的顶边或底边。在多个腔室的侧边设置凹槽是指凹槽可以将第一腔室的右侧边与第二腔室的左侧边相互连接起来，这样第一腔室和第二腔室就可以通过凹槽相互液力连通。腔室之间的凹槽可以是第一腔室上相对的一点与第二腔室上的一点之间基本上笔直的线，这样凹槽就基本上平行于圆柱形结构底端所界定的平面。第一腔室与第二腔室之间的凹槽在环形壁上的宽度和深度在凹槽的整个长度上可以基本相同，也可以不同。不同腔室对之间的凹槽可具有不同的尺寸，也可具有相同的尺寸。凹槽的形状可根据需要而定，以便PMP可以穿过凹槽。

在某些实施例中，所述凹槽位于一个或多个腔室的侧边，并且凹槽在圆柱形结构底端上方的高度基本恒定。在这些实施例中，成对腔室之间的凹槽可基本上呈直线状。在这些实施例中，所述凹槽和腔室的形状设定为：从最左边腔室的最左边位置开始，穿过多个腔室中的每个腔室，到最右边腔室的最右边位置，存在一条直线路径。一个或多个腔室侧边的凹槽可设置在圆柱形结构底端上方任何方便的高度。在其中某些实施例中，所述凹槽所在的圆柱形结构底端上方的高度与一个或多个腔室的垂直中点相对应。

在某些实施例中，所述多个腔室中的一个或多个腔室的形状一般为矩形。所谓一般矩形腔体，是指环形壁上压痕的二维形状长于其较宽的形状。每个腔室的高度和宽度可以是任何方便的高度和宽度。每个矩形腔室的高度和宽度可以相同，也可以不同。

在某些实施例中，通过一个或多个通道与另一腔室相连的腔室的形状设定为：相对于腔室靠近通道的外侧部，腔室每个外侧位置的高度越靠近通道越低。在某些情况下，这种腔室在每个外侧位置的高度呈线性递减，从而形成一个锥形区域。凹槽的这种锥形入口有利于聚集的PMP从腔室运送到所述通道。

在某些实施例中，一个或多个腔室包括一个排液孔。所述排液孔是指流体可以从腔室中流出的开口。例如，流体可在重力影响下从位于腔室底部的排液孔排出。可替代地，还可以通过柱塞对腔室中的流体施加压力，使流体从腔室中冲出。

所述一个或多个腔室可包括一个开口，所述开口用于腔室排气、腔室流体填充和/或从腔室排出流体。

在某些实施例中，所述圆柱形结构的内部包括一个或多个孔。所谓孔是指圆柱形结构内部的一个或多个外壳。所述外壳可具有任何方便的尺寸或形状。例如，外壳可以基本上呈圆柱形，具有封闭底端、环形壁和开放顶端。在这些实施例中，圆柱形结构可进一步包括圆柱形结构中的通道，这些通道在这些孔和多个腔室中的一个或多个腔室之间提供液力连通。在某些情况下，每个孔通过一个或多个通道与一个不同的腔室相互连接。

在某些实施例中，所述多个腔室形成一个第一腔室、一个第二腔室和一个第三腔室。在某些实施例中，所述第一腔室与第二腔室相邻；所述第二腔室与第一和第三腔室相邻；所述第三腔室与第二腔室相邻。在某些实施例中，所述圆柱形结构进一步包括环形壁上的第一凹槽(在第一腔室与第二腔室之间提供液力连通)，以及环形壁上的第二凹槽(在第二腔室与第三腔室之间提供液力连通)。在某些实施例中，所述第一腔室是裂解室；所述第二腔室是不混溶相室，即空气室；所述第三腔室是洗脱室。所谓裂解室，是指在样本制备盒使用过程中含有裂解缓冲液(如本身是裂解缓冲液的流体)的腔室。所谓不混溶相室，是指在样本制备盒使用过程中含有不混溶相(如与水相不混溶的流体)的腔室。在某些情况下，不混溶相可以是油，例如，将PMP从空气室运送到洗涤液，然后运送到不混溶相室(油或空气)，最后运送到洗脱室。所谓洗脱室，是指在样本制备盒使用过程中，含有一种流体的腔室，与PMP结合的分析物可以释放到这种流体中。在某些实施例中，所述流体可称为洗脱缓冲液。在某些实施例中，所述洗脱缓冲液可与分离分析物的后续下游处理兼容。例如，洗脱缓冲液可以是扩增缓冲液。所述扩增缓冲液可适用于通过等温扩增或PCR等方法对分离分析物进行扩增。

所述第一腔室可包括腔室顶部的开口。此开口可配置为入口。所述入口可用于引入裂解缓冲液或裂解剂、样本和/或其混合物。因此，所述入口的直径可适合移液、注射或泵送裂解缓冲液、样本和/或其混合物。在某些情况下，所述第二腔室也可包括腔室顶部的开口。此开口可配置为入口，用于将不混溶相(如油)引入到第二腔室中。在某些情况下，所述第三腔室也可包括腔室顶部的开口。此开口可配置为入口，用于将洗脱缓冲液引入到第三腔室中。

在某些示例中，所述第一腔室可包括一个位于第一腔室底部区域上或底部区域下方的隔室。所述隔室可包括一个开口，将隔室与第一腔室的内部液力连接。所述隔室可包括样本制备方法部分所述的第一磁性粒子群和第二磁性粒子群。磁性粒子可混合在一起，然后进行干燥处理，例如冻干处理。在某些实施例中，可将磁性粒子混合在一起，放入隔室中，随后进行干燥处理，以提供冻干制剂。在某些实施例中，可将磁性粒子混合在一起，进行干燥处理，随后放入隔室中，以提供冻干制剂。在某些实施例中，所述第一腔室包括腔室底部的开口，其中，所述开口配置为裂解缓冲液入口，其中，所述第一腔室包括第一腔室顶部的开口，所述开口配置为样本入口。在某些实施例中，所述隔室包括一个将隔室与通道液力连接的入口，以及一个将隔室与第一腔室内部液力连接的出口。

在某些示例中，除了与第一和第三腔室的相互连接以外，所述第二腔室可能不包括开口。所述第二腔室可装有空气。当第一腔室和第三腔室充满液体时，由于第二腔室没有通气孔，第二腔室中的空气受到压缩。如本公开所述，压缩空气作为PMP的“洗涤”环境，通过包含压缩空气的第二腔室将PMP从第一腔室转移到第三腔室。

在某些示例中，所述第三腔室包括腔室底部区域处的开口。所述开口可用于填充第三腔室。所述开口有别于腔室底部区域存在的排液孔。在某些情况下，所述排液孔的直径可能小于用于填充第三腔室的开口直径，这样排液孔在大气压力下不允许液体通过，而需要更高的压力才能允许液体通过。在某些情况下，所述第三腔室底部的排液孔与一个或多个收集容器液力连接。所述收集容器可以是两根单独的管子。例如，适用于PCR的薄壁聚丙烯管或类似的有利于热循环反应的薄壁容器或条带。所述第三腔室底部的排液孔可与从排液孔分出的两个通道液力连接，以便将从第三腔室排出的液体以基本上相等的体积注入两个收集容器。

根据一个实施例的圆柱形盒如图4A所示。在本例中，圆柱形盒100包括环形壁上的三个空腔(在环形壁上形成三个侧边敞开式腔室101、102、103)以及两个凹槽(形成侧边敞开式互连部104)。如图所示，腔室101、102、103的开口侧位于环形壁的外部，腔室101、102、103相邻设置。腔室101、102、103之间的两个互连部104提供了腔室之间的液力连通。在本示例中，互连部104是环形壁上的凹进的通道，互连部104位于多个腔室101、102、103的侧边。如图所示，在腔室101、102、103之间形成互连部104的凹槽在圆柱形结构100底端上方的高度基本恒定。图4A还显示了位于第一腔室底部区域的隔室125。所述隔室包含本发明公开的第一和第二磁性粒子群的经干燥处理的混合物。所述隔室包括一个开口130，磁性粒子可通过开口130进入第一腔室。所述隔室与连接到缓冲液包的通道液力连接，缓冲液包通过隔室向第一腔室提供水相(如裂解缓冲液)。图4B显示了样本制备盒的特写图片，此图片显示了倒置方向的盒。第一腔室101清晰可见。隔室125也清晰可见。隔室125中设置有PMP 150。图4C显示了从下方观察样本制备盒底部区域的图片。移除覆盖隔室125的薄膜，有助于观察PMP 150。此外，还可以看到一个通向隔室125底部区域的通道，该通道可用于向隔室提供水相(如裂解缓冲液)。

所述样本制备盒包括一个或多个覆盖物，用于封闭多个腔室的开口侧和互连部以形成通道。在某些方面，所述覆盖物呈曲线形，与圆柱形结构的外表面相匹配。当覆盖物封闭一个腔室时，腔室内的流体完全容纳在腔室中。用覆盖物形成圆柱形盒内腔室的壁，可以得到比圆柱形结构的环形壁薄得多的壁。用覆盖物形成圆柱形盒内腔室的壁，可以得到由与圆柱形结构材料不同的材料制成的壁。

覆盖物可以由任何合适的材料制成，覆盖物呈曲线形，并附着在环形壁的外表面。例如，所述覆盖物可以由塑料(如热塑性塑料，如环烯烃聚合物或环烯烃共聚物)、金属、纸张、玻璃等制成。如果覆盖物采用金属材料，则金属可以是非磁性金属，即不含大量的铁。纸质覆盖物可包括一层不可润湿涂层，例如蜡涂层。所述覆盖物可以基本上不透明或基本上透明。覆盖物可以采用任何合适的方式附着到环形壁上，例如通过粘合剂、局部加热环形壁或覆盖物的外部或同时局部加热环形壁和覆盖物的外部、将覆盖物卡入环形壁上的开槽、将覆盖物拧入环形壁等。所述覆盖物可以足够薄，以免明显降低腔室中外部磁铁的磁力。例如，所述覆盖物可以足够薄，使存在于腔室中的顺磁性粒子(PMP)因外部磁铁位于腔室附近而聚集，并使聚集的PMP因圆柱形结构和外部磁铁的相对运动而穿过连接相邻腔室的通道。所述覆盖物的厚度可小于1cm、小于0.5cm、小于0.1cm，例如1mm-5mm，或0.1mm-5mm，或0.1mm-1mm，或0.1mm-0.5mm。在某些实施例中，所述覆盖物可以是一层薄膜，例如胶粘剂膜。

根据某些实施例，所述覆盖物对多个腔室的开口侧进行液力密封。所谓对多个腔室的开口侧进行液力密封，是指当覆盖物位于圆柱形结构上时，腔室内的空间不会通过腔室的开口侧与圆柱形结构外的空间进行液力连通。

根据某些实施例，所述覆盖物的内表面有利于磁性粒子在其上移动。所谓有利于PMP移动，是指覆盖物的内表面可使PMP从覆盖物上的第一位置更可靠地平移到覆盖物上的第二位置，同时与覆盖物的内表面保持接触。例如，覆盖物的内表面经过抛光处理可减少PMP沿覆盖物移动时与覆盖物内表面之间的摩擦。在某些情况下，将PMP从覆盖物上的第一位置平移到覆盖物上的第二位置，是指PMP沿着覆盖物的内部移动。

在某些实施例中，样本制备盒可包括缓冲液包。缓冲液包可包括一个或多个流体包。每个流体包可包含一种流体。在某些实施例中，流体包可包括裂解缓冲液包和洗脱缓冲液包。在其他实施例中，流体包可包括裂解缓冲液包、不混溶相包和洗脱缓冲液包中的每一种。在某些实施例中，不混溶相可包括油。在某些实施例中，不混溶相可包括空气。在某些情况下，流体包中的一种或多种可进一步包括PMP。流体包可包含任何方便量的PMP，PMP的量根据PMP的体积或重量等进行测量。例如，当PMP包含在流体包中时，PMP可与流体混合。在某些情况下，PMP可包含在含有裂解缓冲液的流体包中。

在某些实施例中，所述缓冲液包可安装在圆柱形结构的孔内。例如，当孔的形状为基本中空的圆柱体时，缓冲液包的形状可以是圆柱形，与圆柱形结构的孔相匹配。在与本申请共同递交的名为“磁性粒子分离装置缓冲液包和盖设计”(代理人案号ADDV-082PRV)的美国临时专利申请中，对缓冲液包有更详细的描述，所述美国临时专利申请通过本发明的整体引用，成为本发明的一部分。

在某些实施例中，裂解缓冲液经过配制可以从组织样本、细胞、病毒或体液样本等多种样本中释放核酸。裂解缓冲液还可用于裂解各类病原体，如病毒、细菌、真菌和原生动物病原体。这种裂解缓冲液可含有促溶剂，特别是盐酸胍。此外，裂解缓冲液还可包括其他试剂，如表面活性剂、消泡剂、缓冲液等。

在某些实施例中，所述样本制备盒包括一个密封盖组件。所述密封盖组件包括位于圆柱形结构顶端的密封板和位于密封板上方的保护盖。所述保护盖可以包围密封板的外围，并卡在圆柱形结构的顶部区域周围，使密封板保持在适当位置。

所述密封板安装在圆柱形结构的顶端，对顶端起到封闭作用。在某些实施例中，所述密封板可包括与第三(洗脱)腔室中的开口对齐的开口，用于移除洗脱缓冲液，对洗脱后的核酸进行分析。在其他实施例中，所述密封板可进一步包括一个柱塞组件。所述柱塞组件可包括一个安装在轴上的垫片密封件、一个弹簧以及一个与弹簧和轴啮合的触发器。所述轴可具有任何方便的长度，例如长度小于等于相应腔室的高度。所述垫片密封件的形状可使垫片密封件操作端的尺寸基本上类似于与柱塞集成的相应腔室。在这些实施例中，所述弹簧可在收缩位置对柱塞施加张力。也就是说，当柱塞收缩时，弹簧处于拉伸状态。所谓收缩，是指柱塞的垫片密封端收缩。当处于收缩位置时，柱塞可能不会从相应的腔室中注入流体。柱塞收缩时弹簧施加的张力大小与柱塞不再收缩时弹簧对柱塞施加的张力大小一致，并可根据需要变化。所谓触发器与弹簧和轴啮合，是指触发器可以控制弹簧在张力作用下的释放，将柱塞保持在收缩位置。

在某些实施例中，所述触发器和弹簧发生机械互锁，因此当柱塞处于收缩位置时，触发器已经启动。所谓“启动”，是指通过按下触发器，释放弹簧上的张力，从而使柱塞从收缩位置移动到推动位置。

在这些实施例中，所述柱塞的垫片密封件的位置可与其中一个腔室啮合。所谓与其中一个腔室啮合，是指柱塞组件的位置使得当柱塞组件处于推动位置时，柱塞的垫片密封件几乎填满腔室的底部，而当柱塞组件处于收缩位置时，柱塞的垫片密封件不会填满腔室的底部。也就是说，柱塞从收缩位置移动到推动位置，柱塞即可推动腔室。所谓推动腔室，是指当柱塞从收缩位置过渡到推动位置时，柱塞的垫片密封件与腔室啮合，从而对腔室中的任何流体施加压力。

在这些实施例中，所述触发器可安装在密封盖组件上，使触发器高出圆柱形结构外壁一段距离。所谓高出圆柱形结构外壁一段距离，是指圆柱形结构的轴线与触发器上最远点之间的距离大于圆柱形结构的轴线与环形壁外缘之间的距离。触发器可以高出环形壁外缘任何方便的距离。在这些实施例中，触发器的定向可以实现横向按压。按压触发器是指激活触发器，释放与触发器机械互锁的弹簧上的张力。所谓“横向按压”，是指触发器的定位方式如下：为了按压触发器，触发器必须大致沿横向移动。

如上所述，在某些实施例中，所述样本制备盒进一步包括一个可滑动地定位于圆柱形结构顶部的盖子。所谓可滑动地定位，是指盖子可以滑向圆柱形结构的方式定位于圆柱形结构的顶部。

在某些实施例中，所述盖子可包括一个或多个臂，臂的定位便于与缓冲液包机械啮合。例如，盖子的形状可以大致平整，一个或多个臂固定到盖子的一个平整面。这种臂可具有任何方便的尺寸或形状。例如，臂的长度可以足够长，这样当盖子定位于圆柱形结构的顶部时，臂能够触及圆柱形结构内侧的孔。

在某些实施例中，所述盖子可包括一个柱塞，柱塞的定位方式如下：当盖子滑入圆柱形结构时，柱塞进入样本室并将样本排出到裂解室。样本室可与第一(裂解)腔室相邻，并通过通道与裂解室相连。盖子的其中一个臂可进入裂解缓冲液包，迫使裂解缓冲液从缓冲液包进入第一(裂解)腔室。盖子的另一个臂可进入不混溶相包(如有)，并将油推入第二(不混溶相)腔室，同时盖子的第三个臂进入洗脱缓冲液包，并将洗脱缓冲液推入第三(洗脱)腔室。

可将盒装入装有磁铁的仪器中，磁铁相对于所述盒的位置可用于将PMP从裂解室通过不混溶相室移入洗脱室。所述仪器可包括一台电机，电机与盒啮合，使盒相对于磁铁旋转，或者磁铁可沿盒的环形表面移动。

根据本公开的一个实施例所述的样本制备盒如图4D所示。在本示例中，样本制备盒400包括一个圆柱形结构410、一个覆盖物420和一个盖子430。

相对于图4A-4D所示的样本制备盒，包含某些修改的样本制备盒如图4E-4G所示。图4E显示了存在于腔室101和102之间的空气阻断通路105以及位于腔室102和103之间的气室106。在本示例中，空气阻断通路105与气隙室106相连。在其他示例中，空气阻断通路105可能不与气隙室106相连。例如，空气阻断通路可在盒底部区域处终止。在某些实施例中，气隙室的底部区域可封闭。与气室相比，气隙的宽度较短，反之亦然。在其他示例中，气隙和气室的宽度可以相同。在某些示例中，可在腔室102和/或101中引入挡板107。图4F显示了带挡板107的腔室102，挡板107可防止液体在通过盒前后旋转进行磁珠混合的过程中溅入通道104。挡板107可位于通道104下方的某个位置，例如，通道104下方2mm-10mm、3mm-8mm或5mm-7mm。从挡板伸出的腔室侧壁开始测量，挡板的宽度可达5mm，例如1mm-3mm。

图4G显示了带有横向延伸穿过腔室的架式挡板108的腔室103。架式挡板108包括一个切口109和一个开口190，以便磁珠能够进入架式挡板下方的区域。架式挡板可用于防止在腔室102和/或103中的液体混合过程中发生液体飞溅。

图4H显示了修改后的腔室103，其底壁111一端凸起，使更靠近通道104的底壁与腔室103的侧壁形成锐角。这种配置可以替代架式挡板的使用，以防止腔室103中存在的液体飞溅到通道104中。

样本制备系统

提供了一种样本制备系统，包括本公开所述的样本处理盒和一块与所述样本处理盒相关联可操作放置使其能够对样本处理盒中的磁性粒子施加磁力的磁铁。示例性样本制备系统包括一个圆柱形外壳，圆柱形样本制备盒可以可拆卸地放置在所述圆柱形外壳中。所谓可拆卸地放置，是指圆柱形盒可以安装到圆柱形外壳中，但圆柱形盒仍可与圆柱形外壳分离。例如，使用者可以将圆柱形盒放置在圆柱形外壳中，并在样本制备后将圆柱形盒从圆柱形外壳中取出。如上所述，所述圆柱形外壳包括一块磁铁。所谓磁铁，是指任何能够在自身外部产生磁场的物体。例如，磁铁可以产生能够吸引磁性粒子的磁场。在某些情况下，磁铁可以是永久磁铁或电磁铁。本公开中使用的“磁铁”系指可自发或主动产生磁场的材料或物品，其磁场强度可采用常规高斯计进行测量。磁铁可以是永久磁铁或电磁铁。本公开中使用的“永久磁铁”系指任何磁化后产生自身持续磁场的物体。适用于永久磁铁的铁磁材料包括铁、镍、钴、稀土金属及其合金。“永久”并不意味着这种磁铁不会失去磁性，例如，在暴露于高温、物理冲击或相反磁场的情况下。在某些示例中，永久磁铁包括钐钴合金、铝镍钴合金(AlNiCo)、钕铁硼(NdFeB)合金、Nd₂Fe₁₄B或铁氧体。本公开中使用的“电磁铁”系指能够通过施加电能产生磁场的任何装置。电磁铁可包括一个铁芯和一个线圈或其他用于承载电流以产生磁场的元件。

在某些实施例中，所述磁铁放置在靠近圆柱形盒环形壁外部的位置。在某些实施例中，所述磁铁位于圆柱形盒的外部，用于在圆柱形盒的腔室之间转移磁性粒子。

在某些实施例中，所述圆柱形盒在圆柱形外壳内旋转。所谓旋转，是指圆柱形外壳允许圆柱形盒自由旋转，例如，绕圆柱形盒的轴线旋转，所述轴线由圆柱形结构的顶端中心与底端中心连接而成。在其他实施例中，所述圆柱形盒在空间中保持固定位置，所述圆柱形外壳绕圆柱形盒旋转。

在某些实施例中，可重复使用的磁铁用于利用样本处理仪器中的一次性耗材圆柱形盒来处理样本。使用可重复使用的磁铁将减少每件耗材的浪费。在某些实施例中，所述圆柱形外壳可重复使用。

图5显示了根据本公开一个实施例所述的包括一个样本制备盒100和一个圆柱形外壳130的样本制备系统。在本示例中，样本制备盒100包括一个圆柱形结构110、一个覆盖物120、一个保护盖140和一个盖子150。图中还显示了圆柱形结构的环形壁155和环形壁上的三个空腔，这三个空腔在环形壁上形成了三个侧边敞开式腔室160a-160c。如图所示，每个腔室160a-160c的开口侧都朝向圆柱形结构110的外侧。此外，腔室160a-160c的开口侧用覆盖物120封闭。在图5中，覆盖物120呈透明状，这样有助于观察腔室160a-160c，但覆盖物120无需呈透明状。覆盖物120呈曲线形，与环形壁155的外表面相匹配，并对腔室的开口侧形成液力密封。从图中还可以看到腔室之间的互连部165。如图所示，互连部165是通道，即腔室之间环形壁上的凹槽。图中还显示了圆柱形外壳130中的磁铁170。如图所示，磁铁170放置在靠近圆柱形结构110环形壁155外部的位置。

图6显示了在本发明公开的圆柱形样本制备盒中，中间腔室中的气相和与中间腔室相邻的两个腔室中的水相之间的界面边界的说明。虽然图中使用的是圆柱形的样本制备盒，但可以理解的是，这些描述也适用于包括气相和水相的其他样本制备盒，例如线性样本制备盒，参见图1C。图6显示了样本制备盒600，其气室620两侧分别是水相室610和630。方框区域包括第一通道604、气室620和第二通道605的一部分。在PMP与水相混合的过程中，第一通道604和第二通道605可能会被水相部分填充。例如，在样本制备盒搅拌时，存在于水相室610中的裂解缓冲液可能会溢出到第一通道604中。在样本制备盒搅拌时，存在于水相室630中的洗脱缓冲液可能会溢出到第二通道605中。由于中间腔室620中存在空气，因此在水相和气相交界处形成了界面边界。界面边界基本上可以防止水相流入气室。在某些示例中，所述气室包括一个储水区，用于容纳可能溢入气室的任何水相，例如，在搅拌盒以混合第一和第二磁性粒子群与样本的过程中。所示磁铁640位于样本制备盒的外部。磁铁吸引并吸附磁性粒子，并跨越液气界面运送磁性粒子，从而移除了大量与磁性离子相关(例如，与磁性粒子结合和/或夹在磁性粒子之间)的液体。然后，磁铁将磁性粒子运回水相(如洗脱缓冲液)。

样本制备盒使用方法的自动化

某些实施例还提供了可使用电机驱动的样本制备盒。电机可实现自动化，从而使本发明公开的样本制备盒使用方法自动化。电机也可由计算机程序进行控制，当处理器执行计算机程序时，计算机程序会使电机执行本发明公开的盒使用方法。

在某些实施例中，电机以1.8°角的增量使圆柱形结构转动。

在某些实施例中，电机使圆柱形结构转动，使其返回预定位置，例如，磁铁放置在靠近裂解室、不混溶相室或洗脱室的位置的情况下。

可以对电机进行配置，使其仅提供360°完全旋转的一部分。例如，可以对电机进行配置，使其仅提供介于60°和120°之间的旋转角度，优选介于80°和110°之间的旋转角度，更优选介于90°和100°之间的旋转角度，最优选约90°的旋转角度。

在某些实施例中，电机可进一步促进样本制备盒内容物的混合。通过电机介导的样本制备盒的摇动，即可进行这种混合。通过控制摇动的起始位置、振幅和/或速度，可以实现适当的混合。混合可以减少非特异性结合、改进均匀混合，从而缩短样本制备时间和/或改进样本制备。

在某些方面，将圆柱形盒从第一位置旋转到第二位置包括：旋转圆柱形盒，使整个裂解室跨过磁铁旋转。也就是说，可以旋转圆柱形盒，使裂解室的整个横向跨度都暴露在磁铁范围内。

同样，在某些方面，将圆柱形盒从第二位置旋转到第三位置包括：旋转圆柱形盒，使整个不混溶相室跨过磁铁旋转。也就是说，可以旋转圆柱形盒，使不混溶相室的整个横向跨度都暴露在磁铁范围内。

本公开的方法可包括以下附加步骤：从装在缓冲液包中的流体包向裂解室填充裂解缓冲液和顺磁性粒子，以及从装在缓冲液包中的流体包向洗脱室填充洗脱缓冲液。在使用非空气不混溶相的实施例中，这些步骤可另外包括从装在缓冲液包中的流体包向装在缓冲液包中的流体包向不混溶相室填充不混溶相。

在某些实施例中，通过对流体包中的流体施加压力，迫使流体通过样本制备盒圆柱形结构中的通道，将流体从装在缓冲液包中的流体包转移到腔室。例如，流体可包括裂解缓冲液，在某些情况下包括顺磁性粒子、不混溶相和洗脱缓冲液。在某些情况下，不混溶相包括油。

从流体包转移流体时，在某些实施例中，通过对样本制备盒的盖子(包括与流体包啮合的臂)施加机械力，对流体包中的流体施加压力。所谓“盖子”，是指任何方便的带臂机械结构，可与流体包啮合。例如，盖子可包括一个基本平整的底座，臂从该底座的一侧伸出，在盖子的平整面上施加外力时，力会沿着从底座伸出的臂传递，进而与流体包中的流体接触，从而对流体包中的流体施加压力，迫使流体通过圆柱形结构中的通道。

本公开的方法可包括以下附加步骤：通过将洗脱室的内容物通过洗脱室中的排液孔推动，将洗脱后的核酸从样本制备盒的洗脱室中转移出来。可以采用任何方便的形式推动洗脱室。例如，所述样本制备盒可包括一个柱塞组件，其中包括一个可与洗脱室啮合的柱塞，所述柱塞可在圆柱形结构旋转到指定位置时自动触发，以便推动洗脱室。

将洗脱后的核酸推出洗脱室时，在某些实施例中，所述样本制备盒进一步包括一个柱塞、一个弹簧和一个触发器，它们互锁在一起，因此推动洗脱室包括对触发器施加压力，以释放弹簧上的张力，从而推动柱塞进入洗脱室。在某些实施例中，圆柱形结构旋转到第四位置时，机械臂即可对触发器施加压力。在这种情况下，触发器可能会高出圆柱形结构的外部半径。所谓机械臂，是指用于按压触发器的任何方便装置。例如，这种机械臂可以安装在固定位置，仅当圆柱形盒旋转到机械臂与触发器对接的位置时，机械臂才会与触发器啮合。

在某些实施例中，通过对样本制备盒的样本输入组件施加压力，将包含细胞的样本导入裂解缓冲液，从而将包含细胞的样本导入裂解缓冲液。所谓样本输入组件，是指用于封闭细胞的任何方便结构，当对该结构施加外力时，会对样本施加压力，从而迫使样本从所述结构进入样本制备盒的裂解室。

示例1：利用气相制备样本

气室通常具有较高的界面能，且需要高得多的拉拔力(液气穿透力)。本发明提供了一种解决方案，通过添加“辅助微珠”协助边界转换，从而满足了将PMP从水相运送到气相的总体上更高力的要求。这些辅助微珠通常具有亲水性、尺寸较大和/或磁铁矿密度较高，并具有高磁响应。由于每颗微珠的尺寸和质量较大，在永久磁铁的作用下，它们会发生轻微磁化。辅助微珠的这种诱导磁性可以帮助并促进其周围溶液中较小微珠的聚集。当PMP经过官能化以吸引目标分析物时，辅助微珠不会与目标分析物结合。

每次反应时，约80万颗平均直径为2.7um的磁珠(JSR Scientific MS300)与约16000-32000颗平均直径为10um的辅助微珠(Sigma 49664)按约1:1的比例(微珠质量的50％)混合。

在一次单独实验中，每次反应时，约820万颗平均直径为3.7um的磁珠(QiagenMagAttract)与约3000-10000颗平均直径为100um的辅助微珠(GE Healthcare)按约1:1的比例(微珠质量的50％)混合。

图7显示了使用空气或油作为不混溶相得到的结果。空气转移要求外部磁铁靠近放置。通过油进行的转移对磁铁放置的敏感度较低。单独使用Qiagen吸引珠时，磁铁与盒(如图1D所示的盒)之间的最大分离距离为0.5mm。超过这个距离，大量微珠就会在水-空气界面处流失。由于转移的PMP数量直接影响到检测灵敏度和检索到的核酸含量，因此预计接受标准为约90％的转移。通过添加辅助微珠，可达到90％的转移率。通过辅助微珠，还可以将磁铁放置在距离盒1.5mm处。使用含有PMP的水相的浊度，测量PMP的转移率。利用抑制剂夹带，比较不混溶相(空气或油)对减少含PMP水相转移的影响。

因此，上述内容仅说明了本公开的原理。应理解，本领域技术人员将能够设计各种布置，这些布置尽管在本发明中未明确描述或示出，但是体现了本发明的原理并且包括在其精神和范围内。此外，本发明所列举的所有示例和条件语言主要旨在帮助读者理解本发明的原理和诸位发明人为拓深领域而提供的概念，并且应被解释为不限于这些具体列举的示例和条件。此外，本发明中记载本发明的原理、方面和实施例及其特定示例的所有陈述旨在涵盖其结构和功能等同物。另外，其意图在于该等同物包括当前已知的等同物以及将来研发的等同物，即所研发的执行相同功能的任何要素(无论其结构如何)。因此，本发明的范围并非旨在限制本发明所示和所述的示例性实施例。相反，所附权利要求体现了本发明的范围和精神。

Claims

1.一种包含或疑似包含目标分析物的样本的处理方法，所述方法包括：

使样本与样本处理盒第一区域水相中的第一磁性粒子群和第二磁性粒子群接触，

其中，所述第一磁性粒子群能够与目标分析物缔合，

其中，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的尺寸至少比所述第一磁性粒子群中磁性粒子的尺寸大两倍；

通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第一区域的水相运送到盒第二区域的气相。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一磁性粒子群中磁性粒子的直径为500nm-10um。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的直径是所述第一磁性粒子群中磁性粒子直径的2-20倍。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，进一步包括通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第二区域的气相运送到盒第三区域的水相。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述施加磁力使磁性粒子在第一区域中的一个区域内聚集，所述区域与磁力源相邻，其中，所述运送包括保持聚集磁性粒子上的磁力，将聚集磁性粒子移动至盒第二区域的气相，并将聚集磁性粒子移动至盒第三区域的水相。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述运送第一和第二磁性粒子群包括使产生磁力的磁铁相对于所述盒的不同区域移动。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述运送第一和第二磁性粒子群包括使所述盒或其一部分相对于能够产生磁力的磁铁移动。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述盒基本上呈平面状或基本上呈圆柱形。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述盒基本上呈平面状，并且包括一个与第二板间隔放置的第一板，其中，所述第一板和第二板保持在相对静止的位置。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述盒基本上呈平面状，并且包括一个与第二板间隔放置的第一板，其中，所述第一板和第二板可相对移动，使得这两块板保持在间隔放置和可滑动移动的状态。

11.根据权利要求8-10中任一项所述的方法，其中，所述盒基本上呈平面状，并且不包括单独的腔室，所述第一区域的水相是水滴，所述第二区域的气相是存在于第一板与第二板之间的空气，所述第三区域的水相(如果存在)是水滴。

12.根据权利要求1-9中任一项所述的方法，其中，所述第一区域是一个包含水相的第一腔室，所述第二区域是一个包含气相的第二腔室。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述第一腔室和第二腔室通过第一通道相连，其中，所述第一腔室与第二腔室之间的压力差在第一通道中形成一个液气界面。

14.根据权利要求4-9中任一项所述的方法，其中，所述第三区域是一个包含水相的第三腔室。

15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第一腔室和第二腔室通过第一通道相连，其中，所述第一腔室与第二腔室之间的压力差在第一通道中形成一个液气界面，其中，所述第二腔室和第三腔室通过第二通道相连，所述第二腔室与第三腔室之间的压力差在第二通道中形成一个气液界面。

16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将第一和第二磁性粒子群从第二区域的气相运送到一个单独盒的水相，其中，所述运送包括保持磁性粒子上的磁力，直至所述第二区域与单独盒的水相缔合，然后移除磁力，从而将磁性粒子释放到水相中。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述盒的第一和第二区域可拆卸地相连。

18.根据权利要求16或17所述的方法，其中，所述第一区域是第一腔室，所述第二区域是转移板，所述第三区域是第三腔室。

19.根据权利要求1-18中任一项所述的方法，其中，所述接触包括将包含第一和第二磁性粒子群的裂解缓冲液与样本接触。

20.根据权利要求1-19中任一项所述的方法，其中，所述接触包括将样本放入第一区域，然后将第一和第二磁性粒子群引入第一区域。

21.根据权利要求1-20中任一项所述的方法，其中，所述目标分析物包括细胞、病毒、蛋白质或核酸。

22.根据权利要求21所述的方法，其中，所述目标分析物包括存在于细胞或病毒中的核酸。

23.根据权利要求1-22中任一项所述的方法，其中，所述接触会导致样本中的细胞或病毒发生破坏，从而分别释放出存在于细胞或病毒中的核酸。

24.根据权利要求23所述的方法，其中，所述第二磁性粒子群不能与目标分析物缔合，其中，可选地，所述目标分析物包括核酸。

25.根据权利要求12-24中任一项所述的方法，其中，所述第二腔室包括压缩空气，其中，通过在大气压力下向第一和第三腔室注入水溶液，产生所述压缩空气。

26.根据权利要求12-25中任一项所述的方法，其中，所述第三区域的水相包括洗脱缓冲液。

27.根据权利要求1-26中任一项所述的方法，其中，所述第三区域的水相包括洗涤溶液，所述盒包括一个第四区域(包括空气或不混溶物质)和一个第五区域(包括洗脱缓冲液)，其中，可选地，所述第四和第五区域为腔室。

28.根据权利要求27所述的方法，进一步包括通过第四区域将第一和第二磁性粒子群从第三区域运送到第五区域。

29.根据权利要求1-28中任一项所述的方法，其中，所述运送包括在所述盒保持静止的情况下使磁场相对于所述盒移动。

30.根据权利要求1-28中任一项所述的方法，其中，所述运送包括使所述盒相对于静止磁场移动。

31.根据权利要求1-28中任一项所述的方法，其中，所述运送包括使所述盒和磁场相对移动。

32.根据权利要求1-31中任一项所述的方法，其中，所述接触包括搅拌由样本、第一和第二磁性粒子群组成的混合物。

33.根据权利要求32所述的方法，其中，所述搅拌包括摇动所述盒。

34.根据权利要求13-33中任一项所述的方法，其中，所述施加磁力形成第一和第二磁性粒子群的聚集体，所述聚集体在空间上与第一通道的入口对齐。

35.根据权利要求34所述的方法，其中，所述第一通道的入口包括一个锥形区域，所述锥形区域的尺寸从第一腔室到第一通道逐渐减小，有利于聚集体从第一腔室通过第一通道运送到第二腔室。

36.根据权利要求34或35所述的方法，其中，所述聚集体在空间上与第二通道的入口对齐。

37.根据权利要求36所述的方法，其中，所述第二通道的入口包括一个锥形区域，所述锥形区域的尺寸从第二腔室到第二通道逐渐减小，有利于聚集体从第二腔室通过第二通道运送到第三腔室。

38.根据权利要求13-37中任一项所述的方法，其中，所述通过对磁性粒子施加磁力将第一和第二磁性粒子群从第一腔室运送到盒的第二腔室包括在第一腔室附近放置磁铁，以形成由磁性粒子组成的聚集体，其中，磁铁放置的位置使聚集体在空间上与第一和第二通道的入口对齐。

39.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，所述方法为半自动方法。

40.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其中，使样本与样本处理盒第一区域的第一磁性粒子群和第二磁性粒子群接触的步骤包括由使用者或通过机器人将样本装入样本处理盒的第一腔室，其中，一个或多个剩余步骤由一台与盒可操作连接的仪器自动执行。

41.一种样本处理盒，包括：

一个第一腔室、一个第二腔室和一个第三腔室，

其中，所述第一腔室包括第一磁性粒子群和第二磁性粒子群，

其中，所述第一腔室通过第一通道与第二腔室液力连接，所述第二腔室通过第二通道与第三腔室液力连接，

其中，所述第一磁性粒子群能够与目标分析物缔合，其中，可选地，所述目标分析物包括核酸，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的直径至少比所述第一磁性粒子群大两倍。

42.根据权利要求41所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群和第二磁性粒子群存在于混合物中。

43.根据权利要求41或42所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群和第二磁性粒子群处于冻干状态。

44.根据权利要求41-43中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群和第二磁性粒子群位于第一腔室的入口处，其中，水溶液流经入口时会润湿磁性粒子，其中，随后搅拌样本处理盒使磁性粒子悬浮。

45.根据权利要求44所述的样本处理盒，其中，所述第一腔室的入口包括一个与第一腔室液力连接的隔室，其中，所述隔室包括磁性粒子，其中，水溶液通过隔室流入第一腔室将磁性粒子引入第一腔室。

46.根据权利要求41-45中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群中磁性粒子的直径为500nm-10um。

47.根据权利要求41-46中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的尺寸是所述第一磁性粒子群中磁性粒子尺寸的2-20倍。

48.根据权利要求41-47中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第二磁性粒子群不能与目标分析物缔合，其中，可选地，所述目标分析物包括核酸。

49.根据权利要求41-48中任一项所述的样本处理盒，其中，所述样本处理盒为圆柱形，其中，所述第一、第二和第三腔室存在于所述盒的外壁上。

50.一种样本处理盒，包括：

一个第一腔室、一个气隙、一个第二腔室、一个气室和一个第三腔室，

其中，所述气隙位于第一腔室与第二腔室之间，所述气室位于第二腔室与第三腔室之间，其中，所述第一腔室通过第一通道与第二腔室液力连接，其中，所述气隙穿过第一通道，所述第二腔室通过第二通道与气室液力连接，所述气室通过第三通道与第三腔室液力连接。

51.根据权利要求50所述的样本处理盒，其中，所述第二腔室包括两个挡板，分别置于第一和第二通道的下方，其中，所述挡板可减少第二腔室中存在的液体飞溅到第一和第二通道中。

52.根据权利要求50或51所述的样本处理盒，其中，所述第三腔室包括一个架式挡板，可使磁珠沿侧壁运送到架式挡板下方的区域，同时减少液体飞溅到架式挡板下方的区域。

53.根据权利要求50-52中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一腔室包括第一磁性粒子群和第二磁性粒子群，其中，所述第一磁性粒子群能够与目标分析物缔合，其中，可选地，所述目标分析物包括核酸，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的直径比所述第一磁性粒子群至少大两倍。

54.根据权利要求50-53中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群和第二磁性粒子群存在于混合物中。

55.根据权利要求50-54中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群和第二磁性粒子群处于冻干状态。

56.根据权利要求50-55中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群和第二磁性粒子群位于第一腔室的入口处，其中，水溶液流经入口时会润湿磁性粒子，其中，随后搅拌样本处理盒使磁性粒子悬浮。

57.根据权利要求50-56中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一腔室的入口包括一个与第一腔室液力连接的隔室，其中，所述隔室包括磁性粒子，其中，水溶液通过隔室流入第一腔室将磁性粒子引入第一腔室。

58.根据权利要求50-56中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第一磁性粒子群中磁性粒子的直径为500nm-10um。

59.根据权利要求50-58中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第二磁性粒子群中磁性粒子的尺寸是所述第一磁性粒子群中磁性粒子尺寸的2-20倍。

60.根据权利要求50-59中任一项所述的样本处理盒，其中，所述第二磁性粒子群不能与目标分析物缔合，其中，可选地，所述目标分析物包括核酸。

61.根据权利要求50-60中任一项所述的样本处理盒，其中，所述样本处理盒为圆柱形，其中，所述第一、第二和第三腔室存在于盒的外壁上。

62.一种样本处理系统，所述系统包括：

根据权利要求41-61中任一项所述的样本处理盒，以及一块与所述盒相关联可操作放置使其能够对磁性粒子施加磁力的磁铁。