技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大體而言涉及裝載系統(tǒng)和方法，諸如用于在供應(yīng)源到樣品載體之間轉(zhuǎn)移液體樣品的裝載系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

微流體控制涉及穿過一種系統(tǒng)或在兩個(gè)或更多個(gè)位置之間轉(zhuǎn)移少量流體。例如，在生物化學(xué)的領(lǐng)域中，需要精確控制少量被化驗(yàn)物、試劑和/或生物活性的流體向卡、板或類似保持器件內(nèi)的轉(zhuǎn)移以準(zhǔn)備用于進(jìn)行測試或測量。

近年來，在單個(gè)試驗(yàn)期間增加可被分析的樣品數(shù)量的期望已導(dǎo)致了對于越來越小的樣品體積的推動(dòng)。在這樣的情況下，被轉(zhuǎn)移到樣品板或卡內(nèi)或樣品板或卡上的流體量可在微升或納升的范圍。

例如，已開發(fā)了用于高通量篩選、測試和/或擴(kuò)增核酸序列或其它生物樣品的多通孔板，其保持至少3000個(gè)樣品孔。在單個(gè)板或多個(gè)板上的各個(gè)樣品孔之間的精確且一致的填充可有助于提供更準(zhǔn)確的結(jié)果，更準(zhǔn)確的結(jié)果也允許在針對樣品中每一個(gè)的測量之間的更好的對比和相關(guān)性。

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，希望的是用以提供準(zhǔn)確、一致地轉(zhuǎn)移少量液體來進(jìn)行處理和測試的系統(tǒng)、裝置和方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例大體而言針對于用于在源與被配置成用來接收流體的載體之間轉(zhuǎn)移少量流體的改進(jìn)的裝置、系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的實(shí)施例特別適用于下面這樣的情況：其中需要的是針對每個(gè)實(shí)驗(yàn)或試驗(yàn)大約數(shù)千種樣品的大量的接收容器或孔來用于執(zhí)行基因測序、擴(kuò)增程序(例如，聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)、實(shí)時(shí)PCR)等。

雖然本文中所公開的實(shí)施例和示例主要針對于生物化學(xué)應(yīng)用，將意識到本發(fā)明的實(shí)施例也可運(yùn)用于其它應(yīng)用中。例如，本發(fā)明適用于想要少量和/或準(zhǔn)確量的流體的情況、和/或需要或希望大量的樣品體積的情況。

本文中所公開的每一個(gè)特征、以及這樣的特征中的兩個(gè)或更多特征的每一個(gè)組合，被包括于本發(fā)明的范圍內(nèi)，只要包括于這樣的組合中的特征并不相互不一致。在下文的描述和權(quán)利要求中陳述了本發(fā)明的額外方面、特征和優(yōu)點(diǎn)，而別是當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，在附圖中相似的零件具有相似的附圖標(biāo)記。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，從下文的詳細(xì)描述，本發(fā)明的實(shí)施例可被更好地理解。這樣的實(shí)施例僅是出于例解目的，描繪了本發(fā)明的新穎且不明顯的方面。附圖包括以下圖：

圖1為用于裝載或轉(zhuǎn)移液體樣品的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)的透視圖。

圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例且適合用于圖1中所示系統(tǒng)中的樣品陣列的圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例且適合用于圖1中所示系統(tǒng)中的流體分配器的透視圖。

圖4是圖3中所示的流體分配器的截面視圖。

圖5為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的輸送子系統(tǒng)的頂部透視圖。

圖6為圖5中所示的輸送子系統(tǒng)的底部透視圖。

圖7為圖5中所示的輸送子系統(tǒng)的頂視圖。

圖8為圖5中所示的輸送子系統(tǒng)的截面透視圖。

圖9為圖5中所示的輸送子系統(tǒng)的內(nèi)部的截面圖。

圖10為圖3和圖5中所示的流體分配器和流體分配器心軸遠(yuǎn)端的截面圖。

圖11為圖10中所示的心軸近端的放大視圖、且示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的與非線性彈性元件的接合。

圖12為圖10中所示的流體分配器與心軸部之間的接合的放大視圖。

圖13和圖14為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的兩個(gè)彈性元件的局部視圖，示出了其操作。

圖15示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的方法的框圖。

圖16為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的控制和處理系統(tǒng)的示意圖。

圖17為來自圖1中所示系統(tǒng)的樣品陣列平臺的放大視圖。

具體實(shí)施方式

參看圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的裝載系統(tǒng)100。裝載系統(tǒng)100包括殼體102，在操作期間，殼體102維持著裝載系統(tǒng)100處于清潔且受控的環(huán)境。殼體102包括門、窗或接近入口105。如圖1中所示，門105可具有打開位置(如圖1所示)和關(guān)閉位置(未圖示)，打開位置用于提供通往裝載系統(tǒng)100的通路，關(guān)閉位置用于提供受控的環(huán)境。

額外地參看圖2，系統(tǒng)100包括用于將一種或多種流體準(zhǔn)確地裝載或轉(zhuǎn)移到一個(gè)或多個(gè)樣品陣列110的多個(gè)器皿108內(nèi)的各種部件和子系統(tǒng)。例如，系統(tǒng)100可包括樣品陣列平臺或支承件112，用于將一種或多種樣品陣列110維持或緊固在固定的和/或已知的位置以用于由裝載系統(tǒng)100來處理。

額外地參看圖3和圖4，系統(tǒng)100還包括各種工位、平臺等用于處理流體分配器115的組或集合，流體分配器115的組或集合可裝載有用于轉(zhuǎn)移到樣品陣列110的一種或多種流體或溶液。例如，系統(tǒng)100可包括一個(gè)或多個(gè)流體分配器保持架118、和流體分配器對齊工位或設(shè)置板120，流體分配器保持架118被配置成用以在操作期間維持流體分配器115處于由系統(tǒng)100接合的條件。系統(tǒng)100還可包括可用來填充流體分配器115的流體分配器填充工位，例如微量滴定板、樣品皿、或樣品板122，以及用來在使用之后接收流體分配器115的棄置倉125。

進(jìn)一步參考圖5至圖8，系統(tǒng)100可包括輸送系統(tǒng)128，輸送系統(tǒng)128包括頭部組件130、多個(gè)心軸132、彈性元件134、剝離器或剝離機(jī)構(gòu)136。系統(tǒng)100還可包括定位器138，定位器138在殼體102內(nèi)移動(dòng)和定位該輸送系統(tǒng)128。頭部組件130包括框架140和可被安裝或附連到框架140上的頭部、插件或塊體142，頭部組件130具有近端側(cè)145和遠(yuǎn)端側(cè)148。在圖示實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)128一次保持多達(dá)48個(gè)流體分配器，且每個(gè)流體分配器115能服務(wù)位于樣品陣列110上的一個(gè)子區(qū)的器皿108。

在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)100為用于執(zhí)行生物/微生物測試或處理的較大系統(tǒng)的部分。例如，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)可包括：一個(gè)或多個(gè)樣品陣列110，一個(gè)或多個(gè)生物樣品或被化驗(yàn)物，該系統(tǒng)100用于將樣品或被化驗(yàn)物轉(zhuǎn)移、裝載或沉積到一個(gè)或多個(gè)樣品陣列內(nèi)；和/或測試或處理系統(tǒng)，諸如基因測序系統(tǒng)或儀器、或擴(kuò)增系統(tǒng)或儀器(例如，用于在傳統(tǒng)聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)、實(shí)時(shí)PCR(qPCR)、數(shù)字PCR(dPCR)和/或類似反應(yīng)中使用的系統(tǒng)或儀器)。

樣品陣列110可包括本領(lǐng)域中已知的用于提供相對大量生物或其它類型的樣品以進(jìn)行測試的各種形式中的任何形式。樣品陣列可被配置成或適合于各種類型的生物/微生物測試或處理，例如基因測序、和/或擴(kuò)增過程等。在某些實(shí)施例中，該系統(tǒng)100可用于將樣品安置于卡、襯底、微芯片等的表面上。在其它實(shí)施例中，系統(tǒng)100用于將一種或多種溶液樣品沉積到卡或板的孔、通道、通孔等中。例如，再次參看圖2，系統(tǒng)100可用于將一種或多種樣品轉(zhuǎn)移到樣品陣列110中的各個(gè)打開的器皿108內(nèi)。合適的樣品陣列的示例被公開于USPN 6,306,578、7,682,565、7,687,280和美國專利申請公開2009/0081768、US 7,687,280中，所有這些以它們?nèi)囊玫姆绞蕉缓喜⒌奖疚闹?，如同在本文中全面陳述的?/p>

例如，美國專利No. 6,027,873公開了一種用于保持樣品以進(jìn)行分析的方法，且其設(shè)備包括具有一對相反表面和多個(gè)孔洞的測試板。孔洞中的每一個(gè)從相反表面之一延伸到相反表面中的另一個(gè)?？锥幢怀山M布置，其中每一組具有至少兩行和兩列孔洞。組被布置成集合，其中每一集合具有至少兩行和兩列組。為了分析樣品，測試板的相反表面中的至少一個(gè)被浸沒于待分析的溶液中。溶液的一部分進(jìn)入到在被浸沒的相反表面中的孔洞中的每一個(gè)孔洞的開口。一旦孔洞被填充了溶液，則移除了測試板且測試板被保持在支承表面上方。表面張力在孔洞中的每一個(gè)中保持溶液。然后分析在這些孔洞中的一個(gè)或多個(gè)孔洞中的溶液，且標(biāo)識這些孔洞之一中的溶液以用于進(jìn)一步研究。被標(biāo)識的溶液的位置根據(jù)其在特定孔洞集合和孔洞組內(nèi)的位置來標(biāo)記。

美國專利No. 6,387,331公開了一種分析多種液體樣品的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)具有壓板，該壓板具有兩個(gè)基本上平行的平面表面和多個(gè)通孔，通孔的尺寸確定為使得借助于表面張力將液體樣品維持在每個(gè)通孔內(nèi)。光學(xué)輻射源照射所述通孔，且光學(xué)布置分析了從通孔發(fā)射出的光。通孔可被個(gè)別地尋址(addressable)且可具有小于100納升的體積?？赏ㄟ^毛細(xì)管作用從平面表面抽吸樣品，且根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可準(zhǔn)確地分配、稀釋和混合樣品。

美國專利No. 7,332,271公開了用于以一種陣列格式進(jìn)行多個(gè)同時(shí)微體積化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng)的設(shè)備和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，該格式包括了在襯底中的微孔洞陣列。除了用作允許進(jìn)行多個(gè)并行反應(yīng)的樣品室的有序陣列之外，陣列可用于試劑儲存和轉(zhuǎn)移、庫展示(library display)、試劑合成、多個(gè)相同反應(yīng)的組合、稀釋和脫鹽。使用陣列便利了對反應(yīng)進(jìn)行光學(xué)分析，且允許實(shí)時(shí)進(jìn)行光學(xué)分析。套件可包括微孔洞設(shè)備和將要在該設(shè)備中執(zhí)行的(多種)方法的反應(yīng)部件。

樣品陣列可通過各種已知方法制成。例如，樣品陣列可根據(jù)在公布的美國申請No. 20060105453中公開的過程，該申請以其全文引用的方式合并到本文中。美國申請No. 20060105453公開了用于進(jìn)行多個(gè)納米體積的規(guī)定反應(yīng)的不同地涂覆的裝置，該裝置包括壓板，壓板具有被修改為規(guī)定物理化學(xué)性質(zhì)的至少一個(gè)外表面，多個(gè)納米體積通道，每個(gè)納米體積通道具有與至少一個(gè)外表面相連通的至少一個(gè)內(nèi)表面，至少一個(gè)外表面被選擇性地涂覆著任選地可溶解的涂布劑，涂布劑被物理吸附到至少一個(gè)內(nèi)表面，其中，任選地可溶解的涂布劑包括涂布劑和用于多個(gè)規(guī)定反應(yīng)的第一組分。還提供用于制備和使用這樣的裝置的方法，以及相對于微流體陣列來對齊分配器陣列位置的方法。分配器陣列和微流體陣列中的第一個(gè)可相對于框架移動(dòng)，且分配器陣列和微流體陣列中該第一個(gè)的另外一個(gè)相對于框架是固定的。確定了從對準(zhǔn)位置到分配器陣列和微流體陣列之一上的固定位置的與矢量位移有關(guān)的量。因而所確定的量用于引導(dǎo)所述分配器陣列相對于微流體陣列的定位。美國申請No. 20060105453的樣品陣列可用于本發(fā)明的系統(tǒng)和方法中。

再次參看圖2，所圖示實(shí)施例的樣品陣列110包括多個(gè)子區(qū)或子陣列109，其中每個(gè)子區(qū)109可包括小通孔108的4×4陣列。替代地，子區(qū)109可包括5×5、6×6、8×8或更高數(shù)量通孔108的陣列。在某些實(shí)施例中，在處理樣品期間，樣品陣列110可封閉在油中和/或兩個(gè)載玻片之間。在圖示實(shí)施例中，樣品陣列110包括48 (4×12)個(gè)子區(qū)，且48個(gè)流體分配器115中的每一個(gè)被配置成用以填充至少一個(gè)子區(qū)109。

圖3和圖4中所示的流體分配器115用于將流體樣品轉(zhuǎn)移到樣品陣列110的通孔108內(nèi)和/或某些其它合適地配置的卡、板、芯片或類似平臺內(nèi)。可對流體分配器115的一個(gè)或多個(gè)表面進(jìn)行處理以使得表面更加具有親水性。例如，內(nèi)表面可用等離子體進(jìn)行處理以更加具有親水性。流體分配器115包括遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端包括一種具有從100微米到2000微米的直徑的開口。在某些實(shí)施例中，每個(gè)流體分配器115包括遠(yuǎn)端，遠(yuǎn)端包括一種具有從450微米到550微米的直徑的開口。親水性表面和遠(yuǎn)端開口直徑的組合可用于控制從分配器115出來且進(jìn)入到樣品陣列110的通孔108內(nèi)的流體的流動(dòng)，例如提供毛細(xì)管效果。

在某實(shí)施例中，流體分配器115包括近端內(nèi)孔116和遠(yuǎn)端內(nèi)孔117，近端內(nèi)孔116的特征在于第一軸向長度，且近端開口具有第一內(nèi)徑且被配置成用以接收心軸之一的遠(yuǎn)端。遠(yuǎn)端內(nèi)孔117的特征可在于第二軸向長度、且遠(yuǎn)端開口具有第二內(nèi)徑且被配置成用以接收樣品的至少一部分。第一直徑可在大于第二直徑5倍與大于第二直徑10倍之間，例如，用以當(dāng)流體分配器115在樣品陣列110表面上方移動(dòng)時(shí)提供流體分配器115的遠(yuǎn)端部的有利剛度特征。在某些實(shí)施例中，當(dāng)遠(yuǎn)端內(nèi)孔117的最大內(nèi)徑小于或等于近端內(nèi)孔116的最小內(nèi)徑時(shí)可提供有利剛度特征。此外，當(dāng)?shù)谝惠S向長度與第二軸向長度的比為從0.8至1.2時(shí)，可提供有利剛度特征。

在某些實(shí)施例中，已發(fā)現(xiàn)增加遠(yuǎn)端部117的剛度提供了更大的精確度、和因此到樣品陣列110的通孔108內(nèi)更好的流體轉(zhuǎn)移可靠性。在這些實(shí)施例中，在遠(yuǎn)端部117的遠(yuǎn)端開口與樣品陣列110表面之間的接觸通常為起始毛細(xì)管作用和到進(jìn)入到樣品陣列110的通孔108內(nèi)的流動(dòng)的先決條件。

再次參看圖1，將更詳細(xì)地描述在分配器118與樣品陣列110之間轉(zhuǎn)移流體所用的系統(tǒng)100的各種元件的非限制性示例。在圖示實(shí)施例中，系統(tǒng)100的機(jī)械元件主要位于外殼102內(nèi)。當(dāng)門105關(guān)閉時(shí)，殼體102幫助保護(hù)樣品溶液避免碎屑和污染。門105可包括透明材料或窗口，透明材料或窗口提供對一個(gè)或多個(gè)樣品陣列的自動(dòng)處理的視覺通路。例如，門105可包括玻璃或塑料材料或窗口。在某些實(shí)施例中，可實(shí)施另外的控制以進(jìn)一步改善在外殼102內(nèi)的環(huán)境。例如，可控制溫度和濕度以提供更有利的裝載和測試結(jié)果?？墒褂脻穸瓤刂苼頊p小被轉(zhuǎn)移到樣品陣列110的流體蒸發(fā)，因而在單個(gè)自動(dòng)化試驗(yàn)期間能實(shí)現(xiàn)多于一個(gè)樣品陣列110被裝載流體。

流體分配器保持架118在處理期間對由輸送系統(tǒng)128所用的流體分配器115進(jìn)行供應(yīng)。在圖示實(shí)施例中，存在著兩個(gè)流體分配器保持架118，且每一個(gè)能在一次試驗(yàn)期間保持足夠的流體分配器115以多次裝載輸送系統(tǒng)128來向樣品陣列110輸送流體。

在圖示實(shí)施例中，樣品陣列平臺或支承件112用來保持并對齊一個(gè)或多個(gè)樣品陣列110。樣品陣列平臺112可保持一個(gè)到四個(gè)樣品陣列110。參看圖17，示出了支承件112的放大透視圖，其中四個(gè)可用保持架之一包含了樣品陣列110。

流體分配器對齊工位或設(shè)置板120可用于在從流體分配器保持架118最初獲得流體分配器115之后改進(jìn)所述流體分配器115關(guān)于所述輸送系統(tǒng)128的相應(yīng)心軸132的對準(zhǔn)。特別地，設(shè)置板120可用于減小每個(gè)流體分配器115的遠(yuǎn)頂端的軸向位置的變化。由設(shè)置板120所提供的對準(zhǔn)中的有所增加的精度能允許在遠(yuǎn)頂端與樣品陣列110之間更均勻的接觸，這種更均勻的接觸繼而導(dǎo)致了到樣品陣列110內(nèi)更均勻的樣品裝載。在某些實(shí)施例中，設(shè)置板120包括多個(gè)孔或孔洞以接收相對應(yīng)的流體分配器115。孔或孔洞的間距和尺寸可被配置成當(dāng)所述頂端插入或裝配到孔或孔洞內(nèi)時(shí)用以提供在各個(gè)流體分配器保持架118的頂端之間的預(yù)定間距和相對定位。以此方式，設(shè)置板120能夠提供在頂端之間的預(yù)定對準(zhǔn)公差。在一些實(shí)施例中，流體分配器115的頂端在分配器115的孔或孔洞內(nèi)被多次輕敲或振動(dòng)以提供在頂端之間的預(yù)定對準(zhǔn)公差。

流體分配器填充工位或樣品板122包含了待由流體分配器115接收且最終輸送到(多個(gè))樣品陣列110的(多種)樣品流體。

棄置倉125被配置成用以接收由剝離器136所排出的丟棄的流體分配器115。

定位器138在操作期間提供了輸送系統(tǒng)128和流體分配器115到殼體105內(nèi)各個(gè)位置或工位的三維移動(dòng)。三維定位器138可用于在系統(tǒng)操作期間將頭部組件130移動(dòng)到各個(gè)位置。例如，且如在下文中更詳細(xì)地討論，定位器138可用于移動(dòng)頭部組件130到流體分配器保持架118以用于與流體分配器115的集合相接合，流體分配器115的集合被裝載有共同樣品、或者兩種或更多種不同的樣品。隨后，定位器138可用來將頭部組件130移動(dòng)到樣品陣列平臺112以用于轉(zhuǎn)移包含于流體分配器115中的一種或多種樣品，且然后移動(dòng)到棄置倉125以處置用過的流體分配器115。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，輸送系統(tǒng)128當(dāng)結(jié)合系統(tǒng)100的其它元件使用時(shí)提供了多種功能。例如，輸送系統(tǒng)128可用于向流體分配器115的集合填充一種或多種相關(guān)流體，將一種或多種流體輸送到一個(gè)或多個(gè)樣品陣列，且在一旦不再需要流體分配器115的集合的情況下丟棄流體分配器115的集合(例如，利用包含著與先前所用的相對應(yīng)分配器中所包含的流體相同或不同的流體的不同流體分配器115來替換某些或全部所述流體分配器115的集合)。

額外地參看圖9至圖11，現(xiàn)將給出輸送系統(tǒng)128的構(gòu)造和功能。在圖示實(shí)施例中，輸送系統(tǒng)128的頭部組件130包括框架140，框架140特別地被配置成用以支承和/或定位頭部142。頭部142包括多個(gè)圓柱形通路或通孔150，通路或通孔150被配置成可移動(dòng)地或可滑動(dòng)地接收心軸132中的每一個(gè)。如在圖7中看出，頭部142包括4×12通孔的陣列，或者一共48個(gè)通孔以用來接收48個(gè)不同的心軸132。根據(jù)特定系統(tǒng)或功能要求，通孔150的數(shù)量可不同。例如，頭部142可包含少至一個(gè)、二個(gè)、三個(gè)或四個(gè)通孔150且接收心軸132。替代地，頭部142可包含多達(dá)96個(gè)、100個(gè)、200個(gè)或更多個(gè)通孔150且接收心軸132。

在某些實(shí)施例中，在頭部142中的每個(gè)通孔150和所接收的心軸132是與其余通孔150和所接收的心軸132相同或基本上相同的。替代地，一個(gè)或多個(gè)通孔150和/或所接收的心軸132可與其它的通孔和/或心軸不同，例如用以適應(yīng)不同樣品陣列110的不同要求、或者在一個(gè)或多個(gè)樣品陣列110的不同部分或區(qū)內(nèi)。例如，心軸中的某些可被配置成用以保持住比流體分配器115中其它流體分配器更大或更小的流體分配器115。

可使用本領(lǐng)域中已知的各種技術(shù)或方法來制成頭部142。例如，頭部142可用模具澆注而成，且隨后被機(jī)械加工出通孔150以提供其更準(zhǔn)確的放置。替代地，通孔150也可與頭部142的其余部分一起澆注而成。在澆注之后，通孔150和/或頭部142的其它部分可被機(jī)械加工成(例如)用以提供更準(zhǔn)確的參考，和/或用以增加通孔150的尺寸的、和/或它們相對于參考或相對于彼此的位置的精度。

心軸132被配置成用以可移動(dòng)地或可滑動(dòng)地接合著通孔150中的相應(yīng)的一個(gè)。心軸132和通孔150的尺寸和/或公差可確定為當(dāng)心軸132橫穿過通孔150時(shí)減小每個(gè)心軸132的角或轉(zhuǎn)移運(yùn)動(dòng)的量。潤滑劑可任選地用來增加心軸132的運(yùn)動(dòng)自由度，例如，以允許將心軸132更緊密地裝配到通孔150內(nèi)、和/或允許在心軸132和/或通孔150的直徑上保持更松的公差。在某些實(shí)施例中，可選擇每個(gè)通孔150的長度與直徑的縱橫比來提供心軸132在通孔150內(nèi)一定量的旋轉(zhuǎn)或平移運(yùn)動(dòng)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)通孔150的長度與直徑的縱橫比是在6比1和7比1之間。替代地，每個(gè)通孔150的長度與直徑的縱橫比可為4比1和10比1、或者在4比1與10比1之間，或者可為10比1和20比1、或者在10比1與20比1之間。

如圖11中所示，心軸132可包括沉孔152，沉孔152具有的直徑被配置成用以接收彈性元件134的部分，和/或其具有的肩部155被配置成用以提供心軸132抵靠塊體142近端面的閑置位置或中立位置。心軸132還可包括通孔158，通孔158可具有比沉孔152內(nèi)徑更小的內(nèi)徑，例如，被配置成用以在操作期間提供流體分配器115的通風(fēng)。進(jìn)一步參看圖12，心軸132的遠(yuǎn)頂端160可包括的形狀被配置成用來接合流體分配器115的近端部或內(nèi)孔162。例如，遠(yuǎn)頂端160可具有錐形，該錐形被配置成用以匹配和/或接合流體分配器115的近端內(nèi)孔162中的錐形。在某些實(shí)施例中，近端內(nèi)孔可包括一個(gè)或多個(gè)部分165，一個(gè)或多個(gè)部分165被配置成用以提供介于(多個(gè))部分165與遠(yuǎn)頂端160的(多個(gè))相對應(yīng)表面部分之間的間隙。在某些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)心軸132的遠(yuǎn)頂端160的表面被配置成用以在按照預(yù)定值分開的兩個(gè)或更多個(gè)軸向位置168處接合或接觸近端內(nèi)孔162。通過使得介于兩個(gè)軸向位置168之間的軸向距離相對于近端內(nèi)孔162的內(nèi)孔直徑而言相對更大，已發(fā)現(xiàn)可提高在流體分配器115與心軸132之間的對準(zhǔn)精確度。這樣的對準(zhǔn)精確度有利地提供將流體分配器115的遠(yuǎn)頂端定位于已知位置處的更高的精度，例如在流體分配器115與樣品陣列110之間轉(zhuǎn)移樣品期間。

也可特別地使用彈性元件134來有利地提供將流體分配器115的遠(yuǎn)頂端定位于已知位置處的更高的精度。再次參看圖11，彈性元件134被配置成用以接合心軸132，以便在遠(yuǎn)端方向上對于心軸132施加力F。心軸132被示出處于閑置或中立位置，其中肩部155壓靠在頭部142上。在圖11中所圖示的實(shí)施例中，彈性元件134包括基部或基板170、第一彈簧172和第二彈簧174。在圖示實(shí)施例中，基板170被聯(lián)接或附連到頭部組件130的框架140，且因此相對于頭部組件130和頭部142是固定的。在圖示實(shí)施例中，參考平面178位于基板170的近端表面上；但是，參考平面可替代地被選擇為是這樣一種平面：其經(jīng)過頭部組件130的某些其它部分、或頭部組件130上方或下方的方便位置。

第一彈簧172在基板170與心軸132的沉孔152的底部之間延伸以提供力F。第二彈簧174比第一彈簧172更短，且承座于沉孔152的底部中。現(xiàn)將在下文中更詳細(xì)地討論第二彈簧174的使用，應(yīng)意識到第一彈簧172與第二彈簧174一起的組合使用提供了在力值F與介于基板170和心軸132之間距離之間的非線性關(guān)系。

參看圖13和圖14，現(xiàn)將公開彈性元件134的操作和各種優(yōu)點(diǎn)。圖13示出了系統(tǒng)100的構(gòu)造A，其中，兩個(gè)心軸132A、132B在一端處被聯(lián)接到相應(yīng)彈性元件134A、134B，且在另一端處被聯(lián)接到相應(yīng)流體分配器115A、115B。當(dāng)多個(gè)流體分配器115的遠(yuǎn)頂端都不與表面相接觸時(shí)可實(shí)現(xiàn)構(gòu)造A。替代地，當(dāng)多個(gè)流體分配器的遠(yuǎn)頂端中的僅一個(gè)(在本示例中，流體分配器115A)僅略微與樣品陣列110的近端表面相接觸時(shí)可實(shí)現(xiàn)構(gòu)造A。

如從圖13可看出，從單個(gè)參考平面178到流體分配器115A的遠(yuǎn)端或頂端的總長度等于值Ζ_B。相對比而言，從單個(gè)平面178到流體分配器115B遠(yuǎn)端或頂端的總長度等于值Ζ_B-Δ_Z。到115A和115B的遠(yuǎn)端的長度差異可被歸因于在每種情況下累積/堆疊公差的略微不同的值，其中對于心軸/流體分配器組合115A、132A和115B、132B的集合而言，Z_B為相對較大或最大長度，且Ζ_B -Δ_Z為相對較小或最小長度。

在某些實(shí)施例中，有利地，兩個(gè)流體分配器115A、115B的遠(yuǎn)頂端都包含在共同平面中，該共同平面平行于在圖13中在z=0處經(jīng)過參考平面的平面。例如，當(dāng)流體分配器115A、115B用于向樣品陣列110的不同區(qū)域轉(zhuǎn)移流體時(shí)，可需要所有的分配器頂端同時(shí)接觸著樣品陣列110的頂表面以便確保從所有分配器轉(zhuǎn)移流體。

額外地參看圖14，裝載系統(tǒng)100可用來通過將系統(tǒng)100放置為呈構(gòu)造B而有利地實(shí)現(xiàn)這種結(jié)果。如在該圖中可看出，通過降低頭部組件130，以大于(但替代地等于)公差累積差Δ_Z的量z₁降低了參考平面178。以此方式，相對于頭部142的近端表面提升了兩個(gè)心軸132A、132B，從而使得由用于每個(gè)彈性元件134A、134B的第一彈簧172所產(chǎn)生的力被傳輸?shù)搅黧w分配器115A、115B的遠(yuǎn)頂端。因此，根據(jù)需要，流體分配器115A、115B的遠(yuǎn)頂端都與樣品陣列110的表面相接觸。將會意識到，在構(gòu)造B中，由于心軸132從頭部142的近端表面更遠(yuǎn)地移位，則在流體分配器115上的平均力增加。因此，已將流體分配器115A、115B的遠(yuǎn)頂端之間的距離變化從值Δ_Z減小到等于零或基本上等于零的值。將會意識到，以類似方式，可使流體分配器115A、115B的遠(yuǎn)頂端都接觸著樣品陣列110的近端表面，即使在樣品陣列110表面并不完全平坦時(shí)。

將會意識到，上文關(guān)于流體分配器115A、115B所給出的方法可擴(kuò)展到更大數(shù)量的流體分配器115，例如，圖5中所示的輸送系統(tǒng)128的48個(gè)流體分配器115。在某些實(shí)施例中，選擇了第一彈簧172的長度和彈簧常數(shù)，從而使得在圖5中所示的流體分配器115的所有48個(gè)遠(yuǎn)頂端與樣品陣列110之間產(chǎn)生相對恒定的力。作為補(bǔ)充或作為替代，可選擇第一彈簧172的長度和彈簧常數(shù)，使得在樣品陣列110與流體分配器115的所有或大部分遠(yuǎn)頂端之間的力充分低從而在樣品陣列110表面與遠(yuǎn)頂端之間的摩擦力低于預(yù)定值。已發(fā)現(xiàn)這樣的低摩擦力有利地防止或減小了頂端的彎曲。由于過度摩擦所造成的頂端彎曲可減小能確定頂端位置的精確度，這繼而可不利地減弱轉(zhuǎn)移流體到器皿108的效果。

在某些實(shí)施例中，在參考平面178與多于兩個(gè)流體分配器中的多個(gè)的遠(yuǎn)頂端之間的長度變化當(dāng)系統(tǒng)處于構(gòu)造B時(shí)比系統(tǒng)100處于構(gòu)造A時(shí)的長度變化減小至少50%。在一些實(shí)施例中，當(dāng)多個(gè)流體分配器115處于構(gòu)造A時(shí)，發(fā)生的距離變化為從5微米至5000微米，而當(dāng)多個(gè)流體分配器115處于構(gòu)造B時(shí)該距離變化小于5微米。

如在圖11、圖13和圖14中看出，彈性元件134中的每一個(gè)還可包括第二彈簧174。第二彈簧174的至少一個(gè)有利用途是對于頭部組件130從諸如圖13中所示的構(gòu)造A的中立位置的較大軸向位移而言，增加彈性元件134的有效彈簧常數(shù)。在某些實(shí)施例中，可使用彈簧常數(shù)的增加來在流體分配器115上產(chǎn)生更大的力，例如，以有助于精確地將流體分配器115中的每一個(gè)與參考坐標(biāo)對準(zhǔn)和/或使之相互對準(zhǔn)。

在某些實(shí)施例中，彈性元件134額外地或替代地包括第一可彈性變形的元件和第二彈性元件。這樣的元件可例如包括彈性泡沫和/或聚合物材料，具有適合于根據(jù)位移特征提供預(yù)定力的彈性模量。這樣的元件可替換或補(bǔ)充彈簧（諸如第一彈簧172和第二彈簧174）的使用。在其它實(shí)施例中，彈性元件134包括開環(huán)或閉合(closed close )電子系統(tǒng)，例如用以提供根據(jù)心軸位移特征的非線性力。

系統(tǒng)100還包括剝離器或剝離機(jī)構(gòu)136，剝離器或剝離機(jī)構(gòu)136被配置成用以移除或分離流體分配器115與相對應(yīng)的心軸132，例如在已轉(zhuǎn)移了流體分配器中所有流體之后、或者在不需要特定分配器中的任何其余流體之后。再次參看圖6、圖8和圖9，剝離器136包括上主體或板180、下主體或板182、和安置于上板180與下板182之間的多個(gè)中間構(gòu)件184。

此外，剝離器136包括偏壓機(jī)構(gòu)，偏壓機(jī)構(gòu)包括例如一個(gè)或多個(gè)偏壓彈簧186，偏壓彈簧186將剝離器136偏壓為呈近端構(gòu)造，在近端構(gòu)造中，下板182位于頭部組件130處或附近，以便暴露心軸132的相對較大的范圍來用于聯(lián)接到流體分配器115。剝離器136還具有遠(yuǎn)端構(gòu)造，在遠(yuǎn)端構(gòu)造中，下板182和上板180的位置比在近端構(gòu)造中時(shí)更靠近遠(yuǎn)端。

剝離器136還包括電磁體188，電磁體188可位于頭部組件130的框架140中、且相對于頭部組件130的框架140固定。在操作期間，電磁體188具有其中形成了電磁場的受激勵(lì)或啟動(dòng)的條件、和其中關(guān)掉了電磁體188和/或電磁體188具有減小的磁場的去激勵(lì)或停用條件/未啟動(dòng)條件。

在某些實(shí)施例中，當(dāng)電磁體處于停用條件時(shí)，剝離器136處于近端構(gòu)造，其中，剝離器136可以將一個(gè)或多個(gè)流體分配器115接合、附連或聯(lián)接到一個(gè)或多個(gè)相對應(yīng)的心軸132。在這些實(shí)施例中，偏壓彈簧186維持著下板182處于近端位置。當(dāng)啟動(dòng)電磁體188時(shí)，由偏壓彈簧186所產(chǎn)生的力克服在上板180和/或下板182上的磁力，由此維持下板182呈遠(yuǎn)端構(gòu)造，且從那里移除或剝離了由相對應(yīng)的心軸132所接合著的任何流體分配器118。

將會意識到，剝離器136可替代地被配置成使得當(dāng)電磁體處于啟動(dòng)條件時(shí)將剝離器136維持呈近端構(gòu)造，且每當(dāng)電磁體188處于停用條件時(shí)處于遠(yuǎn)端構(gòu)造。此外，電磁體188和/或上板180和/或下板182可由某些其它的力產(chǎn)生構(gòu)造來替換。例如，電磁體188可由螺線管機(jī)構(gòu)和/或液壓啟動(dòng)的裝置來替換。

剝離器136還可包括從下板182突伸的多個(gè)指狀物190或類似的機(jī)械結(jié)構(gòu)，指狀物190或類似機(jī)械結(jié)構(gòu)被配置成用以約束、阻礙或防止不希望的附屬流體分配器115附連或聯(lián)接到心軸132，例如由于在計(jì)劃由心軸132接合的那些流體分配器周圍的流體分配器上的靜電荷。

參看圖15，在某些實(shí)施例中，將一種或多種樣品裝載到樣品陣列110內(nèi)的方法300包括提供頭部組件130、心軸132和彈性元件134的要素310。方法300額外地包括使用定位器將頭部組件130移動(dòng)到流體分配器保持架的要素320。方法300還包括接合著彈性元件以產(chǎn)生第一力的要素330。方法300還包括向多個(gè)心軸施加第一力以可移動(dòng)地接合著安置于流體分配器保持架內(nèi)的多個(gè)流體分配器115的要素340。方法300還包括接合著彈性元件以產(chǎn)生比第一力更小的第二力的要素350。方法300還包括向多個(gè)心軸施加第二力的要素360。方法300額外地包括要素370，其中第二力足以使所有多個(gè)流體分配器115接觸著樣品陣列110。

在要素310中，方法300可合并上文所公開的系統(tǒng)100的各種實(shí)施例。在非限制性示例中，方法300可結(jié)合如圖1、圖8和圖11中所示的系統(tǒng)來使用。

再次參看圖1，要素320可包括使用定位器138來移動(dòng)頭部組件130到流體分配器保持架118以便接合從一個(gè)流體分配器到48個(gè)流體分配器115的任意處。在方法300的要素330和340，使用彈性元件134來提供使心軸132接合并對準(zhǔn)流體分配器115所需的相對較高的力。在方法300的要素350和360，再次使用彈性元件134來產(chǎn)生足夠高的力以將每一個(gè)流體保持架118的遠(yuǎn)頂端定位成與樣品陣列110的前表面接觸。同時(shí)，流體分配器115的頂端所產(chǎn)生的力足夠低，從而使得遠(yuǎn)頂端存在很少彎曲或無彎曲。

至少部分地由于彈性元件134的非線性的性質(zhì)，為了完成提供精確的自動(dòng)化裝載所必需的各種任務(wù)的這種力平衡或范圍是可能的。因而，在將流體轉(zhuǎn)移到樣品陣列110期間，相對較低的彈簧常數(shù)或彈性模量提供了為了使流體分配器115的遠(yuǎn)頂端的微小不均變平坦所需的大量軸線移動(dòng)，但在由每個(gè)流體分配器115的遠(yuǎn)頂端所經(jīng)歷的力方面存在著相對較小的變化。同時(shí)，當(dāng)心軸行進(jìn)經(jīng)過預(yù)定距離時(shí)，由非線性特征所提供的增加的彈簧常數(shù)或彈性模量足夠高以當(dāng)附連或?qū)?zhǔn)流體分配器118時(shí)在要素330和340期間避免降到最低點(diǎn)。

在方法300的要素370，每個(gè)流體分配器115的遠(yuǎn)頂端跨過樣品陣列110的各個(gè)表面部分或子區(qū)109移動(dòng)。由于使用較低的力量使流體分配器115的所有遠(yuǎn)頂端與樣品陣列110接觸，提供所必需的毛細(xì)管作用以引起流體從所有流體分配器115的流動(dòng)。

進(jìn)一步參看圖16，控制系統(tǒng)400的示意圖包括圖1中所示的系統(tǒng)100、和用于在操作和校準(zhǔn)期間控制系統(tǒng)100的計(jì)算機(jī)410。

其中可對所裝載的樣品陣列加以分析的系統(tǒng)的示例包括(但不限于)箱和熱循環(huán)儀/溫度循環(huán)器（thermocycler）。示例性箱和熱循環(huán)儀被公開于美國專利No. 7,682,565和美國公布的申請No. 20060094108中，這些文獻(xiàn)以它們?nèi)囊玫姆绞蕉缓喜⒌奖疚闹小?/p>

例如，美國專利No. 7,682,565公開了一種用于保持樣品和試劑中的至少一個(gè)以進(jìn)行分析的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括一對平行的覆蓋物，其中的至少一個(gè)為透光的，在這對中，透光的覆蓋物形成頂部，且這對中的另一個(gè)形成底部?？蚣馨仓糜诟采w物之間以相對于覆蓋物而限定內(nèi)部體積?？蚣芎透采w物彼此相關(guān)聯(lián)以形成箱，箱基本上不透液體。微流體陣列安置于內(nèi)部體積中。該陣列包括材料薄片，材料薄片具有一對相反表面、一定厚度和穿過介于表面之間厚度延伸的多個(gè)通孔，通孔包含樣品和試劑中的至少一個(gè)。

作為另一示例，美國公布的申請No. 20060094108公開了用于使多個(gè)樣品熱循環(huán)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括箱，箱具有限定著內(nèi)部體積的不透流體的腔。微流體陣列安置于內(nèi)部體積中，該陣列包括材料薄片，材料薄片具有一對相反的表面、一定厚度和穿過表面之間厚度而延伸的多個(gè)通孔。具有至少一個(gè)熱受控表面的熱循環(huán)儀適于與該箱熱接觸。

上面以全面、清楚、簡潔和確切的術(shù)語提供了所設(shè)想到的執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式的描述，以及制造和使用它的過程和方式，以便使本領(lǐng)域有關(guān)的任何技術(shù)人員能夠制造和使用本發(fā)明。但是，本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)修改和完全等同于上文所討論的替代構(gòu)造。因此，本發(fā)明預(yù)期并不限于所公開的特定實(shí)施例。相反，本發(fā)明預(yù)期涵蓋通常由下列權(quán)利要求所表達(dá)的屬于本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的修改和替代構(gòu)造，權(quán)利要求特別地指出并清楚地主張本發(fā)明的主題。