CN118139696A - 用于处理生物样品的装置和方法 - Google Patents

Abstract

提供了用于改进生物分析或核酸分析方案期间的污染控制的卡盒模块、装置和方法。所述卡盒模块(10)包括中空管(36)和容器(18)。覆盖层(23)将容器(18)与周围环境隔离，同时容器(18)在附接到注射器(32)时允许管(36)仅从容器顶部开口(22)通过覆盖层(23)将试剂液体(12)或生物样品(21)分配到容器(18)。在整个分析过程中，覆盖层(23)基本阻挡了环境与容器(18)之间的气溶胶交换。还防止了由于容器(18)的意外溢出而对环境所造成的污染。空气连接空间(104)降低了在抽吸或分配液体期间容器(18)内的气压变化。

Description

用于处理生物样品的装置和方法

发明的技术领域

本发明涉及处理生物样品的装置和方法，特别是用于进行核酸提取、扩增反应和检测的装置和方法。

背景技术

核酸的提取和扩增技术应用于分子生物学、食品安全和环境监测越来越重要。许多生物学研究人员在核酸分析工作中使用了聚合酶链式反应(PCR)，因为它具有高灵敏度和高特异性。一般上，PCR是通过热循环过程来进行的，该过程通过加热和冷却含有反应材料的容器来实现DNA的变性、退火和延伸。在实时PCR检测中，仪器是通过荧光信号的积累来检测阳性反应的。仪器通常会多次或在每个热循环之后进行荧光成像，以便记录生物样品中的渐进变化，并检测样品或生物样品中靶核酸的量。对微量DNA所进行的PCR扩增可用于科研、法医分析、野生动物研究、超灵敏诊断等应用。等温扩增技术也有被使用。一般流程中，在PCR之前需要先进行样品制备步骤，比如核酸提取和纯化，其中需要执行多个液体处理步骤，包括抽吸液体、推排液体、和混合液体。样品制备步骤和核酸扩增步骤中的操作都可能导致污染的发生，这主要是由于气溶胶的产生和/或液体的挥发。防止核酸分析仪或样品处理仪器污染实验室空间的典型方法是在扩增过程中密封PCR容器，并将样品制备仪器放入具有负压的生物安全柜或通风柜中，其中气溶胶和/或液体处理时所产生的蒸气会从生物安全柜中被去除。在核酸检测实验室中，为了防止所述污染的发生，用于核酸提取的样品制备步骤与PCR步骤是在不同的空间进行的，所述空间的气压和空气流通方向受严格控制。在PCR实验室以外，例如学校、药房、机场或商业建筑物等分布式护理测试场所(POCT)，使用这类生物安全柜或安全罩，以及受控测试环境在技术方面是不合适的，或者不符合成本效益。

带有预扩增步骤的巢式PCR是一种能够减少DNA模板非特异性扩增的技术，这项技术通常会使用两套引物组合或试剂，以及连续的两个PCR反应。第一组引物用于初始PCR反应。第一次PCR反应所产生的扩增子会被用作第二组引物和第二次扩增步骤的模板。然而，由于执行人员需要把第一轮扩增所使用的容器打开，以对来自第一轮扩增的扩增子产物进行额外的液体转移和处理，以便准备第二轮扩增。以上过程对于实验室环境污染的可能性通常也会提升。为了最大限度地减少第一轮和第二轮扩增之间的污染残留，该过程的不同步骤需要在物理上彼此分离，并且最好在完全独立的实验空间中进行。巢式PCR检测中的扩增子的检测方式与PCR中相同。因此，当所有步骤都在一台仪器箱中进行时，由于污染的可能性很高，巢式PCR步骤很难在同一台仪器內实现自动化。

在核酸扩增步骤之前，核酸的提取和扩增过程通常会来自于实验室表面、试剂、使用过的移液器和移液枪头、实验室外套、手套箱和废纸篓的样品污染。来自样品和试剂液体的气溶胶和挥发物会对周围环境造成污染。检测的灵敏度越高，就越容易受到污染的影响。无论是基因分型、创建NGS文库、研究单细胞还是测试敏感的临床样本，成功的气溶胶污染控制都是众多实验数据可靠的支柱。在实验室中，使用未密封的孔板进行提取步骤非常方便，并且为许多测试规程提供了灵活性。其成本也低，并且易于让液体处理装置进出。但是，在使用中，需要几个独立的房间来进行试剂制备、样品制备、PCR等步骤，以控制气溶胶和/或蒸气以及其他污染物。

这类设施只存在于拥有训练有素的人员、空气管控和规程的实验室中。一般上，在污染发生时，这类实验室也已经有相应的去污染规程。在POCT环境中不具备分隔房间、防污染设施和训练有素的人员的条件。

即使是微量的生物样品污染也会产生严重的负面影响，特别是当这些污染在扩增过程中被放大并随后导致错误的检测和诊断时。因此，生物样品对环境的污染和环境对样品的污染都需要被阻止。

微流体卡盒模块的开发是为了提供密封环境，它包含内部微通道、阀门和泵或泵接口，这些都需要复杂的机器接口来操作卡盒模块。BioFire FilmArray系统提供了综合征传染病分子诊断的新标准，它集成了样品制备、扩增、检测和分析功能，专利公开号：US2018/0214864A1。另外，产品GeneXpert也描述了反应卡盒模块的应用。这款一次性卡盒模块由转移液体于腔室之间的微型阀和微型泵所构成，用于扩增的热循环和实时光学检测都是在腔体内进行的。然而，由于设计复杂，这种卡盒模块的生产操作也复杂，因此价格昂贵。高复杂性还可能导致性能可靠性低，并且需要以良好的生产体系进行制造。微流体卡盒模块不能灵活地用于不同的操作规程。可测试的样品数量也受卡盒模块的设计所限制。此外，卡盒模块设计无法控制样品制备和PCR过程中样品与环境之间的交叉污染。

因此，市场对于简单与低成本的液体处理装置以用于进行复杂的无气溶胶和/或蒸气污染的核酸提取以及PCR的样品制备步骤的开发需求是巨大的。同样，对粪便等传染性或恶臭样本进行生物分析也是污染控制方面的一个挑战，特别是在POCT场景中。

本发明在用于样品制备、扩增、检测和分析方面对于设备、仪器和方法提供了几项改进。通过使用简单的设计和功能，本发明使一次性用品更加实惠可靠，从而对生物分析提供了巨大的正面影响。该发明可能加快扩增过程，提供显著的污染控制，特别是对于POCT设置而言，并且还解决了对传染性或恶臭样本(如粪便)进行生物分析时所面临的问题。

发明内容

除非特别说明，否则术语“包括”和“包含”及其语法变体旨在表示“开放”或“包容性”语言，使得它们包括所记载的要素，但也允许包含额外的未列举的元素。单词“基本上”并不排除“完全”。术语生物样品已被用于含有核酸的生物样品，无论是在混合试剂液体之前还是之后。生物样品可以源自任何生物形式，例如拭子、唾液、血液等。“试剂液”所指的可以是指本领域中使用的任何种类，例如用于处理生物样品的PCR试剂、提取液、纯化液、脱氨液、脱磺液以及用于处理生物样本的种类。在本公开中，容器可以处于像孔板这种集成形式，或处于分解形式。

根据第一方面，本发明提供了一种用于改善包括核酸提取、核酸扩增和检测的生物分析或核酸分析规程期间的污染控制。该卡盒模块包括：至少一中空管；以及多个容器；至少一个覆盖层，以将容器与覆盖层外部的环境隔离，其中，每个容器能让与注射器或移液器相连的管通过覆盖层并仅从容器顶部的开口把正在使用中的试剂液往容器推排和从容器中抽吸，即使在该管刺穿覆盖层并缩回，在整个生物分析或核酸分析过程中，该覆盖层仍能在实质上阻隔环境与容器之间的气溶胶交换，该覆盖层还能防止由于试剂液或生物样品从容器或卡盒模块中溢出而对环境所造成的污染，该覆盖层连接到：1)至少一个容器的顶部开口，或2)卡盒模块或容器，并在覆盖层和容器的顶部开口之间保持着一个与环境隔离的连接空气空间，该连接空气空间能在管抽吸或推排生物样品和试剂液时减少隔离容器中气压的变化。当管从容器中缩回时，该覆盖层有利地把大部分黏附在管下方的试剂液或生物样品刮到该覆盖层下。优选的管为有斜角的尖头。该管的外径介于0.1mm和5mm之间。该覆盖层的厚度介于0.1mm和50mm之间。

根据一个实施例，当覆盖层附接到容器顶部开口时，覆盖层材料的至少一部分是多孔的。多孔覆盖层有助于在液体推排和抽吸期间调节气压力。容器内部气压的提升或下降也会影响到原本编程所指定往该管推排或从该管吸取试剂液或生物样品的体积。项效应可能只造成小体积的影响，但当容器体积也小时，影响就会变得显著。图7A和7B描述了更多问题。该多孔覆盖层应具有多孔性、曲折度和内部孔隙结构，以便在典型的实验实践中，在实质上阻挡核酸分析中所产生的气溶胶。

根据一个实施例，覆盖层材料的至少一部分为弹性体。该弹性体覆盖层有助于在实质上把因被管刺穿而产生的覆盖层缝隙合上。

该覆盖层的材料为以下材料中的任何一项或其组合：a)多孔弹性体，b)多孔非弹性体，c)无孔弹性体，以及d)无孔非弹性体。覆盖层的材料可以从如上所述的四种类型中选择，以在压力调节、气溶胶阻挡和防止溢出之间进行优化。

根据一个实施例，一层覆盖液体被预先推排或被提供以被推排到覆盖层上，其中，至少被推排到了管所刺穿的部分，以便形成叠层或使覆盖层被覆盖液浸泡，或使覆盖液被夹在覆盖层中，覆盖液并不与试剂液和生物样品起反应。覆盖液也可以处于覆盖层的下侧。覆盖液有利地适用于通过阻挡由管所刺穿所在覆盖层上形成的缝隙来加强覆盖层的隔离效果。如果覆盖层是无孔的，则隔离可以是气密的。覆盖液还改善了对于气溶胶和溢出的阻挡，尤其是对于多孔覆盖层的改善。有了覆盖液体，特别是对于非弹性体覆盖层，容器在管刺穿覆盖层之前和之后都能与环境保持气密隔离，例如在进行不涉及高温的步骤时。覆盖液体封闭了非弹性覆盖层的覆盖层孔。当管穿过覆盖液体时，残留在管上的微量试剂液体或生物样品被覆盖液体覆盖。这防止了粘附到管上的试剂液体或生物样品暴露在环境之中并将其污染。覆盖液体还覆盖插入容器内的管的一部分，因此任何从环境进入容器的污染都能被减少。当覆盖液位于覆盖层下方时，覆盖液还得到了更好的保护，免受物理和操作损坏。优选的覆盖液是不与试剂液和生物样品混溶的，并且能够润湿于管和覆盖层。覆盖液体可以是粘稠液体聚合物或单体或油或液体蜡或本领域任何其他合适的材料。

本领域技术人员将理解，通过热处理进行扩增的容器需要设置有单独的覆盖层，以能够加热容器并将其转移至盒外部的扩增模块。

本发明具有以下所述的几个优点：1)通过隔离，一旦试剂液和生物样品被推排到容器中，这些液体将永远不会再暴露于环境中，从生物分析或核酸提取过程、扩增、成像到丢弃。因此，与最先进的试剂盒相比，在本发明中，从环境到生物样品的污染和从生物样品到环境的污染就明显地有所降低。隔离显著防止了气溶胶和/或蒸汽在分析过程中逸出或进入容器。2)容器带有预防措施，并只从容器上方的开口进行液体交流的这项机制使得卡盒模块能够在复杂程度比较低的环境下操作。因此，该卡盒模块在没有任何阀门、热循环模块或光学检测模块的情况下，降低了成本并提高了检测和分析的可靠性。而且，由于容器之间没有液体连通，因此本发明减少了容器中的生物样品之间的交叉污染。相对于微通道，这项特征还让容器都可以被用在定制的计算机编程上。3)另外，低成本使得卡盒模块可以在试剂液消耗完后被丢弃，从而进一步减少污染的可能性。4)在为设备选择用于扩增的浴槽方面，卡盒为用户提供了更大的灵活性，比如：用户可以通过使用数个维持在各自目标温度的浴槽来实现更快的热循环，而不让热循环速度局限于单个浴槽或加热块的应用。5)卡盒模块的简单特征使其易于携带。6)卡盒模块允许使用业界中常用的一次性用品，例如单独的容器和孔板。7)覆盖层隔离还解决了POCT环境中对粪便等传染性或恶臭样本进行生物分析时所面对的问题。

根据一个实施例，该卡盒还包括了一个固定在叠层上的擦洗层，使得覆盖层、覆盖液和擦洗层形成一个复合层，擦洗层可被管刺穿，在管从容器中缩回时，擦洗层基本可以把黏附在管上的覆盖液擦洗掉。如果没有擦洗层，当数量较少或管子较长时，覆盖液可能会更快被耗尽。

根据一个实施例，卡盒还包括至少一个注射器，并提供来自以下组的至少一个特征：a)在注射器的柱塞和注射筒之间安置一个O形环，并且在O形环上提供覆盖液，该覆盖液远离注射筒的推排或抽吸管尖，以及b)注射器的柱塞和筒体之间配置有至少两个O形环，并且在这两个O形环之间提供覆盖液，覆盖液与试剂液和生物样品之间是不混溶也不发生反应的。具有覆盖液的O形环往往使注射器具有更好的气密性，从而进一步减少任何可能从环境进入容器的污染，以及可能从容器进入环境的污染。此外，在柱塞被往下推入注射筒时，附着于注射器柱塞內壁和注射筒外壁的微量的试剂液或生物样品会被覆盖液所覆盖。该覆盖物有助于避免试剂液或生物样品暴露于环境，进而避免它们污染环境。

根据一个实施例，该卡盒还包括了定位在覆盖层上方或下方的刚性保持层，该刚性保持层具有与容器顶部开口上方对齐的保持层孔，以便让管刺穿覆盖层。当管刺入容器或从容器缩回时，该刚性保持层有利地防止覆盖层脱离或弯曲。

根据一个实施例，该卡盒进一步包括了至少一个用于安置至少一个容器的容器握持架，该容器握持架可被从卡盒上拆卸。在把容器放入或取出卡盒模块时，该容器握持架是有用的，如在用于生物分析或包括核酸提取、核酸扩增和检测的核酸分析规程的设备上的模块内。

根据一个实施例，该卡盒还包括了液体密封剂，当该液体密封剂被推排到至少一个容器顶部的开口上时，它无论是在固化之前还是固化之后都能够密封容器的顶部的开口，该液体密封剂跟试剂液和生物样品是不混溶且不发生反应的。液体密封剂可通过穿过覆盖层或叠层的管并被推出，从而在容器中的生物样品或试剂液体之间产生气隙。该液体密封剂可以是粘稠的，这对于从容器中往外泄漏的加压空气可提供很大的阻力。在该容器于扩增步骤受热时，该密封层有助于防止来自容器內的生物样品的气溶胶或蒸汽通过覆盖层孔或层叠孔逸出。该密封层也控制了任何可能从环境到达容器的此类污染。得益于该气隙，在成像过程中，来自液体密封剂的荧光不会与来自生物样品的荧光一起被捕捉。液体密封剂可以是任何粘性材料，例如蜡或胶水。在室温下固化的蜡使测试套件的运输更为容易。在它被管抽吸和推排时，它可以被局部加热成液体形式。

根据一个实施例，覆盖层设置有凹槽以容纳覆盖液体，并且凹槽是互连的。然后，中空管的管尖可以在凹坑之间移动，同时保持浸入覆盖液体中并且不暴露于环境。如果在吸取或推排含有核酸的生物样品之后管尖暴露于环境，则生物样品的任何滴落都会污染环境。造成不必要的样品滴落的可能因素有数种，例如软件错误或仪器错误。这项实施例就避免了这种污染的可能性，因为任何这类生物样品滴都会被捕获于覆盖液体内。

根据一个实施例，至少其中一个容器顶部开口上方的覆盖层是柔性的，并且拥有至少一个缝隙或可部分通过的缝隙，以便让诸如移液器等的钝管更容易地、更省力地刺穿。当容器由可变形材料制成时，钝管是优选的。锋利的管子具有刺穿可变形材料的潜力。

根据一个实施例，覆盖层具有凹进的顶部，用于在管尖端穿过凹进顶部的基部区域时刺穿覆盖层之前引导管的管尖端，凹进顶部具有倾斜侧面以提供朝向基部区域的锥度，底部区域是小于容器顶部开口的。当管处于锋利的针形式时，锥形表面优选为硬表面，以防止针刺入锥形表面。这为注射器或移液器的管尖与小容器顶部开口之间的错位提供了更好的容差。当容器是处于为在生物样品中的核酸扩增提升传热效率而采用的那种非常窄的毛细管形式时，这项特征就尤其有帮助。倾斜侧面由刚性材料制成，以防止被管尖刺穿。

该卡盒模块可包括至少一个含有磁珠的容器，用于结合来自生物样品的核酸。至少一个容器可以含有作为清洁液的油或水或DNA去除剂，用于在核酸分析期间的任何阶段清洁管和注射器，包括针管的内表面和外表面，图24显示了该液体保留空间，即注射器与管头接合的区域。这些区域留有之前处理步骤所留下的、研究人员不希望有的表面形状。当一根注射器被用于处理数个样品时，这项清洁效应也去除了先前处理中的生物样品。

根据一个卡盒模块的实施例，容器的至少一部分由可变形材料所制成，以便在使用时，(i)处于初始状态或形状的容器可以膨胀，以便容纳仪器所推排的试剂液或生物样品。(ii)当仪器所推排的试剂液或生物样品被抽吸出容器时，处于初始状态或形状的容器可以收缩，以便缓冲管在抽吸或推排生物样品和试剂液时对于隔离的容器中的气压变化。这个实施例对于无孔覆盖层特别有用。容器内部气压的提升或下降也会影响到原本编程所指定往该管推排或从该管吸取试剂液或生物样品的体积。这项效应可能只造成小体积的影响，但当容器体积也小时，影响就会变得显著。

根据一个实施例，具有空气连接空间的卡盒模块还包括：一个密封层，它密封了单个或多个容器顶部开口，以便在卡盒模块不处于直立位置时防止容器內的任何试剂液和生物样品溢出，密封层是可以被管刺穿的。在使用期间，设备需要通过附接至注射器或移液管机构的管在密封层中产生通气孔，使得容器在随后从容器抽吸或推排到容器中的过程中与空气连接空间的空气连通。

根据一个实施例，当覆盖层附接至容器顶部开口时，多个隔离容器被垂直放置成堆，使得中空管的管尖能够刺穿这堆容器中各容器上方的覆盖层，以便从堆中最上面的容器达到堆中最下面的容器。该实施例有助于减少卡盒模块的占地面积，这对于便携式装置来说是理想的。

根据一个实施例，该卡盒模块还包括：一个在设备为管在容器顶部开口上方进行自动定位时，能够被设备探测到的固定图案。

根据一个实施例，该卡盒模块还容纳至少一个具有盖的样品容器，该盖至少有一部分包含了可被管刺穿的覆盖层，以便让管能够把生物样品从样品容器中抽吸和推排到该容器內。这改善了污染控制，因为生物样品是在样品容器处于卡盒模块內时被管转移进入容器的。盖子和盖子中的覆盖层防止了生物样品在整个分析过程中任何可能的溢出，直到卡盒模块被丢弃。

根据第二方面，本发明提供了用于在包括核酸提取、核酸扩增和检测的生物分析或核酸分析规程期间改善污染控制的设备。该设备包括：a)根据前文所述，用于容纳卡盒模块的接收模块；b)用于操作连接至注射器或移液器的机械式控制注射器或移液器机构，以便通过容器顶部开口和覆盖层或叠层或夹层把生物样品或试剂液从容器种抽吸出来或推排进入容器中；c)一个用于提供等温加热或循环加热的扩增模块，扩增可以在含有生物样品的容器处于卡盒模块内部或外部时进行；d)一个在含有生物样品的容器处于卡盒模块內部或外部时或之后，用于为生物样品进行成像的光学成像机构；以及e)当扩增在卡盒模块外进行时，一个可以配置成能够把由容器握持架所握持住的容器从卡盒模块內或设备內转移到卡盒模块外的由机器人控制的转移装置。

根据一个实施例，该设备是计算机可编程的，以便操作注射器或移液器装置，使它把接附在注射器的管按压在卡盒模块或设备中一个固定的表面上，并把管折弯，然后把注射器和已折弯的管嵌入卡盒模块中。其优点已在第一方面中被描述。在用完接附在注射器或移液器上的管之后把它折弯有利于使它在丢弃之前易于被收纳在卡盒中。

该装置还包括紫外线(UV)固化模块，用于固化沉积在容器顶部开口处的一种UV树脂。这种在扩增之前的原位固化有助于阻止来自容器中的生物样品的蒸气因为管的刺穿而通过在覆盖层中形成的覆盖层孔污染环境。

根据一个实施例，该设备是计算机可进一步编程的，以便在注射器或移液器进行吸取和推排试剂液或生物样品出入多个容器时，为容器握持架进行定位，使得与容器内的生物样品接触的那段管不会移出空气连接空间。这显著减少了污染。

根据一个实施例，该设备是计算机可编程的，以便为由试剂液在任何两个连续的扩增步骤之间通过有覆盖液或无覆盖液的覆盖层所处理过的生物样品执行至少两个扩增步骤，扩增期间，该含有生物样品的容器被保留在卡盒模块以内或以外，但被保留在设备内。本发明使得生物样品中的核酸在有覆盖层或叠层的情况下能够在同一个容器內自动进行巢式双重扩增。在一次扩增之后不需要将PCR扩增子从容器中取出，以便在另一次扩增之前将它与试剂液混合。因此，该方法适用于快速即时护理测试(POCT)PCR过程。该产品可自动执行高度复杂且耗时的手动程序，同时将污染的可能性降至最低。为了提高使用者所研究的DNA和RNA的检测灵敏度，可能需要进行两次以上的扩增。

根据一个实施例，该设备还包括：一个用于检测管尖跟容器顶部开口之间由于刺穿覆盖层所造成的相对错位的检测模块；以及一个用于让注射器或移液器装置补偿错位的自动校准模块。管尖的错位程度取决于覆盖层的材料、厚度等因素。管越薄，在制造、组装到卡盒模块上时它在使用期间刺穿覆盖层并受力时，就越容易弯曲。因此，管可能无法通过容器顶部开口进入容器，例如用于PCR或玻璃毛细管中。在磁力提取期间，该管也可能无法进入一个容器內所需达到区域，和无法避免撞击磁珠团。其中一个找出管尖定位的方法是在操作卡盒模块之前或期间让管尖往卡盒模块上的一个固定图案靠近，和采用用于记录管尖和图案的图像或信号的一个相机或传感器，然后计算管尖的位置相对于图案位置的坐标。系统所计算出的坐标会被发送到设备中的一个控制器，以便生成用来将管尖移动到测试规程所需的一个目标位置的运动指令。传感器可以是光学的、电的或磁的。

根据一个实施例，该设备上的检测模块以光学方式检测了管尖相对于卡盒模块上固定图案的错位。

根据一个实施例，该设备还包括：注射器拾取模块，用于从卡盒模块拾取至少一个注射器。

根据一个实施例，该设备还包括：管拾取模块，用于将卡盒模块中所提供的管安装到注射器上。

根据一个实施例，该设备还包括：一个用于检测卡盒模块上的固定图案和用于在管附接至注射器或移液器装置时把管定位在容器顶部开口上方的定位模块。在卡盒模块操作之前和期间，管尖往卡盒模块上的固定图案靠近，而一个相机或传感器则记录管尖与图案的图像或信号，然后计算管尖与图案之间的相对位置。系统所计算出的坐标会被发送到设备中的一个控制器，以便生成用来将管尖移动到测试规程所需的一个目标位置的运动指令。传感器可以是光学的、电的或磁的。

根据一个实施例，该设备还容纳了至少一个具有盖的样品容器，用于容纳生物样品，该盖少有一部分包含覆盖层，注射器或移液器装置是可由计算机编程的，以便通过刺穿覆盖层并从样品容器中吸取生物样品，以及把生物样品推排到容器中。这改善了污染控制，因为生物样品是在样品容器处于卡盒模块內时被管转移进入容器的。盖子和盖子中的覆盖层防止了生物样品在整个分析过程中任何可能的溢出，直到卡盒模块被丢弃。

根据第三方面，本发明提供了一种用于在生物分析和核酸分析规程，包括核酸提取、核酸扩增和核酸检测期间改善污染控制的方法，该方法采用了如上所述的任何一种卡盒模块和设备；将含有容器的卡盒模块装载到接收模块，这些容器含有试剂液和生物样品；通过用管刺穿和缩回覆盖层来把试剂液和生物样品从容器中抽吸出来或推排到容器中，在没有让试剂液和生物样品暴露在环境的情况下，在设备內进行生物分析或核酸分析；然后将含有容器以及覆盖层、试剂液、生物样品和管的卡盒模块丢弃。其优点已在第二方面中被描述。

根据一个实施例，该方法包括：根据以下组中的一个步骤来操作注射器或移液器操作机构：a)在将试剂液体或生物样品推排到容器中之后，当管的管尖已经到达容器中的试剂液或生物样品的上方时，让注射器或移液器执行长达一个预设好的时长的抽吸模式，以便释放气密隔离容器中至少一部分由推排所造成的过量的气压，b)在管插入容器中、抽吸之前，当管的管尖处于容器中的试剂液或生物样品的上方时，让注射器或移液器执行长达一个预设好的时长的喷射模式，以提升气密隔离容器中的气压，以便至少部分地补偿由于抽吸试剂或生物样品所产生的真空，以及c)当管被从容器中取出，在管的管尖到达叠层中的覆盖液时，将管的位置保持住，长达一个预定好的时长，以便把黏附在管上的部分试剂液或生物样品释放在覆盖液中。在液体处理期间，这项机制在从容器吸取和往容器推排液体时降低了气压的变化。由于管的推动，容器内的气压增加。随后，当管从气密隔离的覆盖层缩回时，试剂液或生物样品在大气压下滴下，从而将生物样品或试剂液体暴露于环境。相似地，由于管的抽吸，容器內的气压会降低。随后，当管从气密隔离的覆盖层缩回时，环境中的空气强行进入管中，从而制造了来自环境的污染的机会。容器内部气压的提升或下降也会影响到原本编程所指定往该管推排或从该管吸取试剂液或生物样品的体积。这项效应可能只造成小体积的影响，但当容器体积也小时，影响就会变得显著。

根据一个实施例，该方法还包括：当容器处于卡盒模块中时，将至少一个容器中所提供的覆盖液推排在覆盖层上指定的几个区域。推排器是可以处于本领域中的任何形式的。就在使用之前才将覆盖液推排到设备外部或内部的覆盖层上有助于防止覆盖液在运输或处理期间移位或被擦掉。

根据该方法的一个实施例，本发明采用了一个附接至移液器的管，该移液器包含了一个过滤器和一个液体层，该过滤器和液体层被第一间隙所分隔，而液体层离管尖比较近；以及操作注射器或移液器操作机构，以便在液体层和试剂液或所抽吸的生物样品之间保持一个第二间隙。过滤器和液体层阻挡了来自生物样品的蒸汽或气溶胶，使它们只在一个有限的程度上进入移液器，从而减少了设备的污染。

根据一个实施例，该方法包括了采纳由以下组中所组成的任何步骤：a)在为容器中的生物样品进行扩增之前，穿过覆盖层，注射液体密封剂，以便把容器顶部开口密封起来，以及b)在为容器中的生物样品进行扩增之前，把液体密封剂布置到容器顶部开口上的覆盖层或叠层上。该液体密封剂可以是足够粘稠的，以便在扩增期间，容器受热时，为通过覆盖层孔或叠层孔而外泄的加压气溶胶和/或蒸汽提供一个巨大的阻力。该液体密封剂可以由本领域中的任何方式固化。在此，容器顶部的开口区域是足够狭窄的，以便在保留住液体密封剂方面提供足够的表面张力。液体密封剂在生物样品上方形成气隙，使得在成像期间，来自液体密封剂的荧光不会与来自生物样品的荧光一起被不必要地捕获。液体密封剂可以是蜡或胶水。在室温下固化的蜡使卡盒模块的运输更为容易。在由管所吸入和推排的过程中，它可以被局部加热成液体形式。

根据一个实施例，该方法包括用计算机编程注射器或移液器机构，使得管只刺穿容器顶部开口上的覆盖层中几个选定的位置，以便在多次刺穿时，把覆盖层上被刺穿的孔的尺寸最小化。

根据一个实施例，在分析期间，该方法还包括至少一次：通过使用管抽吸和推排清洁液体来清洁管和注射器。

根据一个实施例，该方法包括：采用具有密封层的卡盒模块；并通过连接到注射器或移液器机构的管在容器顶部开口上方的密封层中产生通气孔，使得在随后从容器抽吸或推排到容器中的过程中，容器与空气连接空间的空气是互相连通的。

根据一个实施例，该方法包括：利用该设备来检测由于刺穿覆盖层而导致的管相对于容器顶部开口的错位；以及校准注射器或移液器机构，以针对错位进行补偿。

根据一个实施例，该方法包括：至少一次，通过管抽吸注射器中的填充液；以及推排填充液体，使得填充液体：a)填充管头中任何现有的液体保留空间，否则该空间可能在抽吸后的后续推排期间保留试剂液体和生物样品，或b)取代原先占据液体保留空间的、来自先前处理的试剂液和生物样品，该填充液体与试剂液和生物样品不混溶、比试剂液和生物样品重，并且不跟试剂液和生物样品起反应。由于使用了填充液，试剂液和生物样品的稀释度得以被维持住。而且，在抽吸和推排期间试剂液和生物样品不会有体积上的损失。

根据第四方面，本发明提供了一个具有盖子的样品容器，在使用时，它容纳生物样品，该盖子至少部分地包括了第一方面中所描述的覆盖层。

附图的简要说明

在接下来几张图中，相同的参考编码在全文中泛指同一物件。

图纸并不按比例所绘制，而着重于描述概念。

图1A是本发明的实施例的卡盒模块的正视图和横截面图，其中覆盖层附接到容器顶部开口。

图1B是本发明的实施例的卡盒模块的正视图和横截面图，其中覆盖层附接至卡盒模块。

图1C是本发明的实施例的卡盒模块的正视图和横截面图，其中覆盖层附接至容器。

图2A和图2B分别示出了本发明的实施例的正视图、横截面前视图和和剖面图，以及折叠侧视图，其中容器是由可变形材料所制成的。图2C示出了图2B中的物件在处于膨胀状态时的模样。

图3A示出了该卡盒模块在没有覆盖层时的实施例的平面图。图3B是图3A覆盖层下的卡盒模块的透视图。

图5是一个实施例的立面剖面图，其中盖子上有一个区域与覆盖层重叠。

图6A和图6B是某实施例的立面剖面图，其中覆盖层分别隔离了卡盒模块中的个别容器与多个容器。

图7A和图7B示出了用来描述使用气密覆盖层的问题的立面局部剖面图。

图8A示出了一个测试套件的实施例的立面剖面图，该测试套件包括了卡盒模块、一个注射器和一个移液器。图8B示出了运行中的图8A。

图9A示出了一个实施例中容器内涂有覆盖液的管的立面剖面图。图9B示出了当图9A中的管从容器中缩回并且在生物样品上涂覆有覆盖液时的情况。

图10示出了一个根据本发明的实施例中具有擦洗层时的卡盒模块的立面剖面图。

图11A和图11B示出了一个实施例的立面剖面图，其中注射器具有覆盖液，以及一个和两个O形环。

图12示出了一个实施例，其中覆盖层被具有用于让管插入的刚性层孔的刚性保持层紧紧地夹紧。

图15A和15B示出了一个扩增之前的生物样品的实施例的立面剖面图，其中液体密封剂分别被推排出到叠层的上方或下方。

图15C和图15D示出了更多为容器在液体密封剂和生物样品之间产生空气间隙的实施例。

图16A示出了覆盖层的实施例的平面图，其中容纳覆盖液的凹槽是互连的。图16B示出了图16A中的切割线A-B处的覆盖层的正视图和剖视图。

图17A和图17B是在覆盖层上具有通孔或部分通孔的实施例的平面图。17C和图17D这两张立面剖面图显示了覆盖层在孔处的柔性性质。

图18A、18B和图18C示出了立面剖面图，以描绘一个实施例的操作，其中该覆盖层的顶部有个凹槽。

图19A至图19D为根据一个实施例所绘制的立面剖面图，其中设备折弯了附接在注射器的那根管，以便在丢弃之前收纳入卡盒之中。

图20A示出了一个实施例，其中如图20B所示，管在抽吸之前将空气喷射到密封隔离容器中。

图21A示出了一个实施例的立面剖面图，其中管往气密隔离的容器中推排液体，而图21B则显示了该管在推排之后从容器中吸取空气。

图22A的立面剖面图示出了一个实施例，其中管往气密隔离的容器中推排液体。图22B显示该管在推排之后从容器回缩。图22C示出了管被短暂地保持在覆盖液内。

图23A至图23C是根据一个实施例所绘制的立面剖面图，以在移液器里使用过滤器。

图24A示出了当管头附接至管时的一个实施例。图24B示出了用填充液来把液体保留空间填上的方法的一个实施例。

图25是巢式PCR方法的实施例的流程图。

图26示出了一个卡盒模块的实施例的平面图，以及用于PCR的提取和样品加载的序列的描述。

具体实施方式

下面的描述足够详细地呈现了本发明的几个优选实施例，使得本领域技术人员能够制造和使用本发明。

图1A示出了一个一次性卡盒模块10的实施例，用于在包括核酸提取和/或核酸扩增的核酸分析规程期间，改善污染控制。覆盖层23附接在容器顶部开口22上。容器18不具有用于容器18之间的液体连通的装置，同时仅允许管从容器顶部开口22向每个容器18推排液体和从每个容器18吸取液体。管36穿过由覆盖层23所盛载的覆盖液25。容器18中的化验液12是用于核酸提取和/或核酸扩增的。覆盖层23提供了覆盖液25以形成由容器18所提供的叠层55，覆盖液25跟试剂液12和含有核酸的生物样品21之间是不混溶且不起反应的。覆盖液25是用于填上由管36刺穿覆盖层23时所形成的覆盖层孔60的，该管36被用于将液体推排到容器18中和/或从容器18中吸取液体。管36、覆盖液25和覆盖层23相互兼容以形成隔离层，以便控制进出容器18的气溶胶污染。优选的覆盖液23是跟试剂液12和生物样品21不混溶的，以及是能够湿润管36和覆盖层23的，以便在管36被从容器18中取出时完全覆盖管36上的试剂液12或样品21。覆盖液25的材料可以从本领域中选择任何合适的材料，包括液态硅胶、油和液态蜡。试剂液12有多种，如裂解缓冲液、磁珠缓冲液、洗涤缓冲液、洗脱缓冲液、PCR试剂等。图21已经描述了磁铁49的功能。覆盖层23可以在叠层55中和容器顶部的开口22上包括一块海绵材料，用于浸泡覆盖液25，以便更好地把覆盖液25保留在覆盖层23内。一些容器18可以装载有用于核酸提取和扩增的试剂液12。卡盒模块10可以提供至少一个空槽48，以便容纳至少一个或数个应用中的容器18。管36的竖直和水平运动需要由装置来提供。覆盖层23可以包括弹性体材料或非弹性体材料或两者的组结合。弹性体材料可以是无孔材料，例如天然或合成橡胶或硅树脂或本领域任何其他合适的材料。弹性体材料可以是多孔材料，例如海绵。非弹性材料可以是无孔材料，如塑料膜或金属膜或它们的层压材料，或者是多孔材料，如纤维垫。覆盖层23可以是由上述材料中，多于一种材料所叠成的。管36可以是金属或塑料或任何其他合适的材料。卡盒模块10可包括至少一个没有覆盖层23的容器18，以便让用户把使用中的容器18与覆盖层23隔离开来。覆盖液体25可以浸泡在覆盖层23中或夹在覆盖层材料之间或与覆盖层23形成叠层55。多层的覆盖层23材料的多层是有帮助的，特别是当覆盖层23包括非弹性材料时。卡盒模块10可以包括或可以不包括注射器32或移液器89或试剂液12。管36、注射器32或移液器89被放置在卡盒模块10，以便丢弃。本实施例在容器18上方和覆盖层23下方提供了一个空气连接空间，以便让数个容器18能够互通空气。图中所示的空容器18有助于为空气连接空间104增加体积。覆盖层23被刚性保持层46紧紧地夹紧，该刚性保持层46具有用于插入管36的孔45。管36穿过由覆盖层23保持的覆盖液25。图1C示出了一个实施例，其中覆盖层23被附接至容器18，而空气连接空间104处于容器18上方和覆盖层23下方，以便让数个容器18能够互通空气。根据工艺要求，卡盒模块10可以容纳不同类型或尺寸的多于一个注射器32或多于一个管36。设备100中设有用于注射器32和管36的更换机构。卡盒模块10具有容纳、释放和接收：a)注射器32，b)管36，和c)安装有管36的注射器32的机构。卡盒模块10包含可由UV所固化的树脂和一种用于清洁管36的清洁液。卡盒模块10包含用于核酸结合的磁珠，或用于在真空、压力和离心力下结合核酸的多孔过滤器类元件。卡盒模块10具有一个用于识别管尖37位置的图案。

图2A示出了根据一个实施例的容器18的前视图所绘制的立面剖面图，其中容器18是由可变形材料所制成的。图2B是当图2A中的容器18处于收缩状态时的侧视图。图2C中由黑色箭头所指的容器18显示了可变形的容器18如何能够从收缩状态6通过膨胀来增加容器18的内部容量，以便容纳试剂液12或生物样品21。内部容量的提升可以在不需要提升容器18中的气压的情况下实现。可变形材料可以从现有技术中适当地选择，并且需要不与试剂液体12和生物样品21发生反应。

图3A示出了一个卡盒模块10的实施例的平面图。图3B为具有覆盖层23和用于接收紫外线的窗口41的卡盒模块10的透视图。卡盒模块10可以被装载到用于核酸提取和用于扩增核酸的聚合酶链式反应PCR的设备(未示出)和/或被从该设备卸载。虽然一些容器18已预先装有试剂液12和覆盖液25，但其余的容器被显示为空的，让用户将这些空的容器18用在生物样品21与试剂液12混合这项指定用途。在这里所定义的生物样品21可以包括也可以不包括一种或多种试剂液12。在扩增之前，作为试剂液12的PCR试剂被添加到了该设备內的扩增模块中。覆盖液25可以是分别装载在不同容器18中的不止一种液体。设备可以具有一个或数个容器握持架33，用于握持一个或数个管状容器18。容器18也可以是处于孔板形式的，该孔板具有数个管状容器18。窗口41被显示为对于紫外线是透明的，以便当让紫外线将被包含在容器18的顶部开口22的密封剂(未示出)固化。紫外线源可以是可调节的，以便能够往一个向上的角度投射紫外线，从而保护容器18底部所装载的生物样品21，以免让它暴露在设备中提供的紫外线中。具体来说，密封和固化步骤是在扩增步骤之前所进行的。容器握持器33可以被从卡盒模块10上拆卸下来。容器18可以被固定地附接至容器握持器33上。所有与生物样本21和试剂液12接触的部件在使用后都是可丢弃一次性的耗材。卡盒模块10包括了在至少一个容器18中的液体浴介质75，用于在生物样品中的核酸扩增期间被加热。然后，设备可以为加热该浴介质75而预先进行校准，并且用户可能只需要在现场微调校准。该液体浴介质75也让液体浴介质75易于在设备中各浴槽之间和卡盒模块18中的容器18之间的进行转移。在设备的运输期间，液体浴介质75可被转移回卡盒模块10中的容器18。将液体浴介质75存储在容器18中也有助于在装置不使用时减少蒸发效应。

图4A示出了数个由可变形材料所制并且成叠的容器18，使它们在没有装载任何物体时，就处于收缩状态。图4B示出了图4B的立面剖面图。其中，容器18在容纳试剂液12和生物样品21时处于膨胀状态。

图5示出了本发明的一个实施例，其中，覆盖层23嵌入了容器18的盖35，并且贯穿盖35的整个厚度，而覆盖区域39则覆盖了盖35的上方和下方。盖35上覆盖层23的有一部分是可被管36刺穿的，该覆盖层23被嵌入盖23并贯穿了盖23的整个厚度，并且在盖35的上方和下方具有第一和第二覆盖区域39，在管36刺穿和缩回期间，覆盖区域是能够抵抗在覆盖层23和盖35之间的任何相对运动的。

图6A示出了覆盖层23用附接件43个别围绕每个容器顶部开口22，以便个别覆盖卡盒模块10中的每个容器18。图6B示出了覆盖层23通过由附接件43围绕数个容器18，来覆盖卡盒模块10中的数个容器18。

图7A和图7B示出了气密隔离覆盖层23的某些实际问题。如图7A所示，容器18内部的气压由于管36的推动而增加。当管36此后从气密隔离的覆盖层23缩回时，生物样品21在大气压力下从管尖端37滴下，从而将生物样品21暴露于环境并污染环境。类似地，容器18内部的气压由于管36的抽吸而降低。此后，当管36从气密隔离的覆盖层23中缩回时，环境中的空气会强行进入管36中，从而使得环境有机会对管36的內部造成污染。

图8A示出了一个包括卡盒模块10、注射器32和覆盖液移液器89的套件110的实施例。其中一个容器18內提供了覆盖液25，移液器89被用于在容器18处于卡盒模块10中时，把覆盖液25推排到选定的区域，如覆盖层23上的凹槽27。图8B示出了一个实施例，其中移液器89把来自容器18的覆盖液25推排到覆盖层23上，如虚线箭头所示。实线箭头表示通过注射器32从容器18吸出试剂液12并将其推排到包含生物样品21的容器18中的过程。移液器89可以是本领域中的任何形式。就在使用之前才将覆盖液25推排到设备内部的覆盖层23上有助于保护覆盖液25在运输或处理期间不被移位或被擦掉。在该实施例中，卡盒模块10还容纳着具有盖子116的样品容器115，样品容器115容纳着用于分析的生物样品21。盖子116包括了让管36刺穿以吸取生物样品21，并推排到容器18中的覆盖层23。如图25中所述，当卡盒模块10被装载到设备100中时，该注射器或移液器装置84是计算机可编程的，以便用管36从样品容器115抽吸生物样品21并且推排到容器18中。在样品容器115处于盒模块10中期间，在管36把生物样品21转移到容器18中时，这改善了污染控制。盖子116和盖子116中的覆盖层23在整个分析过程期间预防了任何可能发生的生物样品21溢出和气溶胶泄漏，直到卡盒模块10被丢弃。这让使用者能够避开需要在使用注射器32或移液器89方面进行训练的复杂手动转移操作，以便在不污染周围环境的情况下将生物样品21推排到容器18中。这种方法对于感染性生物样品的分析尤为重要。

图9A显示了注射器32的管36通过叠层55插入容器15中并且将生物样品21推排到容器15中。当管36穿过覆盖液25时，一定量的覆盖液25覆盖了进入容器18的管36。由于覆盖液25与试剂液12和使用中的生物样品21不混溶并且不发生反应，因此覆盖液25不会导致污染问题。图9B示出了当管36通过叠层55从容器18中缩回时的情况。与预期相符，在默认情况下，管36被一层生物样品21包覆，而当管36穿过覆盖液25时，一层覆盖液25也覆盖了生物样品21层，如本发明所预期。因此，本发明防止了生物样品21的痕量层暴露于环境，从而减少了污染。覆盖液25还有助于在管36刺穿覆盖层时把覆盖层孔60密封。覆盖液25、覆盖层23和管36需要相互兼容，以确保覆盖层孔60的密封。该图仅示出了一部分的覆盖层23。

图10示出了一个实施例，其中擦洗层28被固定在叠层55上，使得覆盖层23、覆盖液25和擦洗层28形成复合层30，以供管36刺穿并进入容器18。如图所示，擦洗层28有助于擦掉粘附在管36的上部的多余的覆盖液25，当覆盖液25的量较少或管36较长时，多余的覆盖液25可能耗尽覆盖液25。

图11A示出了一个实施例，其中包含生物样品21的注射器32在注射器32的柱塞66和筒67之间具有两个O形环68。覆盖液25被布置在两个O形环68之间，并且远离与筒体67接合的管头62。图11B示出了当柱塞66被进一步推入筒67中以推排生物样品21时的情况。两个O形环68之间的覆盖液25基本上覆盖了粘附在筒体67的内壁和柱塞66的外壁上的微量生物样本21，因此暴露于环境的生物样品21基本被保持在一个微不足道的水平。

图12示出了一个实施例，其中覆盖层23被位于覆盖层23下方的刚性保持层46紧紧地夹着，刚性保持层46上具有与容器顶部开口22对齐的刚性层孔45，用于让管36插入，以便穿透覆盖层23。

图13示出了具有空气连接空间104的卡盒模块10，在容器顶部开口22上还具有密封层120。设备100是计算机可编程的，让管36刺穿叠层55和密封层120，以便在容器顶部开口22上方的密封层120中产生一个通气孔61，使得容器18在管36的吸取和推排期间跟空气连通空间104之间空气互通。

图14A至图14D示出了设备100的操作的实施例。在此，卡盒模块10设置有耦合机构99，该耦合机构99密封地装配在卡盒模块壁98上，并且与容器握持器33相连，让设备100可以从卡盒模块10的外部操作耦合机构99，以便将卡盒模块10中的容器握持架33沿水平方向来回移动，用于在容器18处于卡盒模块10內期间将容器顶部开口22定位在管尖37的下方。注射器或移液器装置84是计算机可编程的，以便让管36可以沿垂直方向移动，使得管36在从容器18吸取和往容器18推排试剂液12和生物样品21期间不需要被移出空气连通空间104。图14A示出了当管36插入到左边最外侧的容器18中时的状态。图14B示出了当管36被提升出左边最外侧的容器18，而管尖端37没有移出空气连通空间104时的状态。图14C示出了当管36再次插入到右边最外侧的容器18中时的状态。图14D示出了当管36被提升出右边最外侧的容器18，而管尖端37没有移出空气连通空间104时的状态。根据一个替代实施例(未示出)，垂直运动被提供给了卡盒模块10而不是管36。气密耦合机构99有助于将容器与环境隔离。或者，设备100也可以从卡盒模块外部操作耦合机构99，使卡盒模块沿水平方向移动，这样一来，耦合机构99就不需要密封地附接到卡盒模块壁98。

图15A示出了液体密封剂73在容器18中的生物样品21被扩增之前被布置到叠层55上，然后在容器处于卡盒模块10內期间由设备100中的热源或光源或化学物质来固化液体密封剂73。图15B代表了一个替代实施例，其中在覆盖层23的下方有个孔层74，该孔层74具有密封孔75，在为用于容器18中的生物样品21的扩增而进行热处理之前，通过将液体密封剂73注射到密封孔75中，该密封孔75可被密封。管36可以通过覆盖层孔60把该液体密封剂73注射到密封孔75中。当容器18位于卡盒模块10中时，热或光或化学处理固化了液体密封剂73。这有助于防止在热处理期间产生的任何气溶胶和/或蒸汽从覆盖层孔60逸出。从环境进入容器18的任何此类污染物也受到控制。在巢式PCR的情况下，液体密封剂73仅在第二次扩增之前被使用。如果在第一次扩增之前就使用并固化密封剂，那么设备就不可能在第二次扩增之前通过那层已经硬化的密封剂液体73来添加试剂液体12。在巢式PCR的情况下，在设备完成第一次扩增之后，在第一次扩增中所使用的密封剂液体73可以处于液态或者可以被转换回液态(例如通过加热蜡形式的液体密封剂73)，以让管36能够为准备PCR而从容器18吸取或往容器18推排液体。如果液体密封剂73在第一次扩增之前被固化，则不可能在第二次扩增之前通过已被硬化的液体密封剂73添加试剂液12。可选地，在不使用密封剂液体73的情况下，覆盖层23可以在第一扩增完成之后被管36直接刺穿，以使得管36能够在第一扩增之前把液体从容器18吸取和/或推排到容器18。在替代实施例中，密封剂液体73可以具有高粘度，而且在第一扩增之前不能被硬化或固化。在又一个实施例中，密封剂液体73可以是类似于蜡的材料，可以在第一次扩增之前被硬化或固化，并且可以在第一次扩增之后通过加热来被软化，以让管36能够在二次扩增之前从容器18中吸取或往容器18推排液体。液体密封剂可以通过紫外线或热或化学物质来固化，并且可以是本领域任何合适的材料，例如油、聚合物、单体和蜡。15C和图15D示出了一个在液体密封剂73和生物样品21之间有一个气隙16被产生与维持的容器18。在此，这个实施例选择了一个液体密封剂73和容器18的组合，使得容器可以在液体密封剂73被推排进来时，把液体密封剂73保持在容器顶部开口22处。注射器或移液器装置84被用于抽吸液体密封剂73并推排到容器顶部开口22附近。生物样品21通过液体密封剂73然后被推排到容器18中。在此，覆盖液25位于覆盖层23下方。在扩增之前，液体密封剂73可以被固化，使得它变硬。液体密封剂73可以是蜡或胶的形式。通过将液体密封剂73暴露于紫外线中，固化得以完成。紫外线可以以向上的角度照射到液体密封剂73，使得生物样本21不会被暴露。在线固化有助于在热处理之前进一步集成和自动化该过程，以避免导致设备内部污染的生物样品21蒸发问题。本领域中用于固化的任何其他方法也可以被采用，例如通过化学或热处理。在巢式PCR的情况下，液体密封剂73仅在第二次扩增之前被使用。如果在第一次扩增之前就使用并固化密封剂，那么设备就不可能在第二次扩增之前通过那层已经硬化的密封剂液体73添加试剂液体12。液体密封剂73可以是与试剂液体12和生物样品21不起反应且不混溶的。气隙16被用于进一步将生物样本21或试剂液体12与环境隔离。

图16A示出了覆盖层23的实施例的平面图，其中装有覆盖液体25的两个凹槽27是相互连通的。图16B示出了图14A中的A-B切割线处覆盖层23的立面剖面图，其中中空管36的管尖37在保持浸入覆盖液25以及不暴露在环境的情况下，在互相连通的凹槽27之间移动。管36从容器18吸出生物样品21。如方框箭头所示，在通过管36吸入生物样品21之后，它从容器18中缩回并在容器18上方移动。此后，管36通过刺穿覆盖层23来进入容器18。然后管36将生物样品21推排到容器18中的试剂液12上。管36可以多次抽吸和推排以混合该两种液体。在推排之后，管36将从容器18缩回，这个步骤在这里是没有被显示的。因此，在该操作期间，管尖端37是保持在容器18内或覆盖液体25内的。当管尖37离开一个容器18并移动到另一容器时，它是不暴露在环境中的。这防止了生物样品21从管尖37滴落并暴露于环境中。

图17A的平面图示出了覆盖层23上单方向的通孔96。图17B的平面图示出了覆盖层23上的十字形通孔96，特别是用于诸如与移液器89一起使用的钝管36。任何其它的形状也可以被使用。图17C的立面剖面图显示了当管刺穿孔96时，覆盖层向下弯曲。图17D的立面剖面图显示了当管36通过孔96从容器18缩回时，覆盖层23基本上弯曲回到了原本的平面形状。由于孔96基本上弯曲回到其原始形状，所以容器18的内部和周围环境之间的交叉污染受到控制。覆盖液25也可以被推排在孔96上，以便增强隔离。孔96需要是足够窄的，以阻止覆盖液体25泄漏到容器18中。

图18A、图18B和图18C示出了一个用于包括核酸提取或核酸扩增的核酸分析规程的容器15的实施例。如图所示，容器15具有覆盖容器顶部开口14并隔离容器15的覆盖层23。该覆盖层23具有一个凹进的顶部76，用于在管尖37通过凹进的顶部76的基部72刺穿覆盖层23之前，引导正在使用中的管36的管尖37。该凹进的顶部76具有倾斜侧面71，用作引导表面，以提供向基部72的渐缩，让管36达到基部72，基部72的尺寸小于或等于容器顶部开口14。倾斜侧面71的刚性比覆盖层23的刚性高，使得管尖37在不刺穿表面71的情况下沿着倾斜侧面71滑动并抵达基部区域72，如图10B所示，以便刺穿覆盖层23，如图18C所示。这为注射器32的管尖37相对于小容器顶部开口14之间的错位提供了更好的容差。该倾斜面71可以由金属或硬质塑料等材料所制成。

图19A示出了一个实施例，其中附接到注射器32的管36被折弯，以便让卡盒模块10在使用之后、丢弃之前将该管36收纳在内。图19B、图19C和图19D用方框箭头示出了设备100中的注射器或移液器装置84如何被逐步操作，以将管36对着卡盒模块10中或设备100中的一个固定表面42往侧面和下方压，以便折弯管36。此后，具有已被折弯的管36的注射器32被安装在卡盒模块10上，如图19A所示。这里的中空管36是柔性的，并且可以由任何合适的材料例如金属制成。

图20A示出了当设备将管36插入容器18和在抽吸之前，注射器操作装置84是可以由计算机编程的，使得当管36的管尖37抵达容器18中的化验液12或生物样品21时，该注射器32执行喷射模式长达一个预定的时长，以便在气密隔离的容器18內制造一个过量的气压，该容器18內的过量气压有助于释放在如图20B所示的管36吸取化验液12或生物样品21之后所制造的部分真空。

图21A示出了该装置的一个实施例。当管36在推排之后从容器18中被取出时，注射器操作装置(未示出)可以被计算机编程以根据以下步骤操作：如图21B所示，当管36的管尖37已经抵达容器18中的化验液12或生物样品21的上方时，注射器32执行抽吸模式长达一个预定的时长，以便释放气密隔离的容器18中至少一部分过量的气压。曲线箭头显示了对于过量气压的抽吸。过量的气压是由于化验液12或生物样品21被推排到气密隔离的容器18中而产生的。当管尖端37离开覆盖层23时，减少容器18内的过量气压有助于将更少的分析液体12或生物样品21从容器18中排出。

图22A示出了一个设备的实施例。当管36从容器18中取出时，注射器操作机构是可以由计算机编程的，以便根据以下步骤进行操作：如图22B所示，当管36的管尖37已经抵达覆盖层23和覆盖液25之间时，管36保持在该位置长达一个预定的时长，以便释放其中附着于管36的化验液12或生物样品21。图22C是图22B的虚线圆圈区域的放大图。

图23A示出了一种方法，其中移液器装置84通过一个过滤器17来抽吸或推排生物样品21。图23B示出了另一个实施例，其中移液器装置84通过一个液体层94和过滤器17抽吸和推排生物样品，并且在液体层94和过滤器17之间保持着一个第一间隙93。图23C显示图23B中的生物样品21被抽吸，使得生物样品21、液体层94和过滤器17彼此保持分离。生物样品21与液体层94之间保持着第二间隙95。这显着减少了从容器18吸取和推排到容器18期间的核酸气溶胶和/或蒸气污染。

图24A描述了一个管36被用胶水109附接到管头62上的实施例。管36的管顶端112突出于管头62的底部110之上，以防止胶水109阻塞管顶尖端112。这形成了液体保留空间108。图24B示出了设备用管36将填充液107吸取到注射器32中，再推排出填充液107之后，由填充液107所填充的液体保留空间108，使得填充液107把管头62中所存在的任何液体保留空间108填上，否则在抽吸之后的推排期间，液体保留空间108会保留试剂液12和生物样品21。填充液体还替换保留在液体保留空间108中的来自先前处理步骤的任何试剂液体12或生物样品21。在以下一个或多于一个步骤之前，这种抽吸与推排两步法可以进行若干次：1)从含有纯化的核酸的洗脱缓冲液中抽吸纯化的生物样品21。在不需要核酸纯化步骤的直接PCR或其他直接扩增规程中，2)吸出PCR试剂液12以制备含有纯化核酸的最终反应混合物，3)吸出最终反应混合物以加载到PCR容器中18，和4)巢式PCR规程中的任何步骤。核酸提取步骤或PCR步骤是可选的。其它样品处理也可以在具有管36的卡盒模块10上进行，包括从样品释放核酸，并且没有纯化步骤的直接PCR、具有或不具有核酸纯化步骤的等温PCR。

图25是根据本发明在一个用于巢式PCR的一个实施例的设备100中的流程图。设备100被用于改善包括核酸提取、核酸扩增和检测的核酸分析规程期间的污染控制。在这个实施例中，卡盒模块10与生物样品21通过接收模块102被装载到装置100中。注射器或移液器装置84将浴介质75从卡盒模块10中的容器18转移至扩增模块101中的浴槽(未示出)。注射器或移液器装置84被用于沿着注射器36或移液器89操作中空管36，以在预定的位置通过覆盖层23从容器顶部开口22进行抽吸和推排。注射器或移液器装置84将生物样品21与具有覆盖层23的容器18中的试剂液12混合，用于提取和PCR。然后转移装置85将容器18从卡盒模块10转移到扩增模块101。在扩增模块101中，转移装置85为在具有覆盖液23并且由容器握持架33所握持着的容器18內的生物样品21进行第一热循环。或者，扩增模块101可提供等温加热而不是如图所示的循环加热，以用于容器18中的核酸的扩增。然后，转移装置85将容器握持器33所握持的容器18转移回到卡盒模块10。在容器18处于卡盒模块10中的情况下，注射器或移液器装置84通过覆盖层23进一步将试剂液12与生物样品21混合。然后，转移装置85在扩增模块101中为具有覆盖层23的容器中的生物样品21进行第二热循环。在扩增期间和扩增之后，成像机构19进行了荧光成像。由于在这个实施例中，扩增是在卡盒模块10之外进行的，所以由机器人所控制的转移装置85是可配置的，以便将容器握持架33所握持的容器18定位卡盒模块10之外。或者，容器18可以被保留在卡盒模块10中，以经历设备100的扩增。此后，转移装置85将由容器握持架33所握持的容器18转移回到卡盒模块10。然后，注射器或移液器装置84就将浴介质75从浴槽转移到卡盒模块10中的容器18。此后，卡盒模块10就从设备100上被卸载。试剂液12一被消耗完，卡盒模块10就被丢弃。设备100是计算机可编程的，以在容器18位于卡盒模块10中期间，用试剂液12来处理生物样本21，以及为生物样本21进行核酸提取、核酸扩增和检测中的至少一项。这种巢式PCR的实施例在快速即时护理测试(POCT)方面具有广泛的应用。成像模块19可以在容器18处于卡盒模块10之内或之外的情况下进行光学成像。在前面所描述的使用管36与覆盖层23，以及覆盖层与覆盖液25的概念，让提取和具有双重扩增的巢式PCR得以在不需要在过程中把卡盒模块10取出的情况下，在设备100內进行。在一个巢式PCR中，用于第一扩增的容器18，在与用于第二PCR的试剂12混合，以及第二扩增时，在单一容器18上或在所有容器18上，全都应该被一个或多个覆盖层23覆盖。

图26是一个卡盒模块的平面图，该图部分地描述了一个提取顺序和PCR的流程图，图1也可以被参考。

P26提取顺序

1.用管36在容器18中混合生物样品

2.将生物样品21吸入裂解容器18中，并使用管36混合

3.将结合缓冲液(磁珠)吸入裂解容器18中并使用管36混合

4.将磁铁49从B位置向上移动到A位置，并在A位置保持一个预定的时长

5.在磁铁49升起期间，在裂解容器18中混合溶液

6.将上清液弃入废物容器18

7.将磁铁49从位置A向下移动到位置B

8.吸出洗涤1缓冲液并推排到裂解容器18中，并使用管36混合

9.将磁铁49从位置B向上移动到位置A，并在位置A保持一个预定的时长

10.在磁铁49升起期间，在裂解容器18中混合溶液

11.将上清液弃入废物容器18

12.将磁铁49从位置A向下移动到位置B

13.吸出洗涤2缓冲液并推排到裂解容器18中，并使用管36混合

14.将磁铁49从位置B向上移动到位置A，并在位置A保持一个预定的时长

15.在磁铁49升起期间，在裂解容器18中混合溶液

16.将上清液弃入废物容器18

17.将磁铁49从位置A向下移动到位置B

18.开始将裂解容器加热至预定温度

19.在清洁1容器18、清洁2容器18和清洁3容器18处清洗管36

20.停止加热裂解容器18

21.将100ul洗脱缓冲液吸入裂解容器18中并使用管36混合

22.将磁铁49从位置B向上移动到位置A，并在位置A保持一个预定的时长

23.在磁铁49升起期间，在裂解容器18中混合溶液

24.将磁铁49从位置A向下移动到位置B

25.洗脱液被提取，以用于PCR

在此，所有的混合步骤都是通过管36来进行几轮的抽吸和推排。在此，在步骤1中，生物样品21在容器18内被混合。在步骤2中，一定体积的样品21被吸出并推排到含有裂解物的提取容器18中并且被混合。在步骤3中，通过管36将另一体积的具有磁珠的结合缓冲液被添加到裂解容器18中。然后，在步骤4中，磁铁49然后从位置B向上移动到裂解容器18附近的位置A，并保持一个预定的时长。在步骤5中，在磁铁49处于位置A期间，当附着有DNA和RNA的磁珠位于裂解容器18的壁上并朝向磁铁49时，裂解容器18中的溶液被混合。在步骤6中，管36将上清液/废液从裂解容器转移至结合缓冲液容器18中。然后，在步骤7中，磁铁49被从位置A往下移至位置B。在步骤8中，一定体积的洗涤1缓冲液被从洗涤1缓冲液容器18中吸取，并被推排到裂解容器18中，然后被混合。在步骤9中，磁铁49再次被从位置B向上移动到位置A，并被保持在位置A长达一个预定的时长。在步骤10中，在磁铁49升起期间，裂解容器18中的溶液被混合。然后，在步骤11中，管36将上清液/废液从裂解容器18转移到洗涤1缓冲液容器18中。然后，在步骤12中，磁铁49被从位置A往下移动到位置B。在步骤13中，一定体积的洗涤2缓冲液被从洗涤1缓冲液容器18吸出，并被推排到裂解容器18中，随后被混合。在步骤14中，磁铁49再次被从位置B向上移动到位置A，并在位置A处保持一个预定的时长。在步骤15中，在磁铁49升起期间，裂解容器18中的溶液被混合。然后，在步骤16中，管36将上清液/废液从裂解容器18转移到洗涤2缓冲液容器18中。然后，在步骤17中，磁铁49被从位置A向下移动到位置B。随后，在步骤18中，裂解容器18被加热至预定温度并持续一个预定的时长，直到洗涤3容器中的清洗被完成。在步骤19中，在洗涤1容器18內，设备通过几轮的抽吸和推排来清洗管36，然后在洗涤2容器18內以同样方式清洗管36，然后在洗涤3容器18內以同样方式清洗管36。然后，在步骤20中，对裂解容器18的加热被停止。在步骤21中，管36吸取来自洗脱缓冲液容器18的一定体积的洗脱缓冲液，然后被推排到裂解容器18中并进行混合。在步骤22中，磁铁49再次被从位置B向上移动到位置A，并被保持在位置A长达一个预定的时长。在步骤23中，在磁铁49升起期间，裂解容器18中的溶液被混合。然后，在步骤24中，磁铁49被从位置A往下移至位置B。然后，在步骤25中，管36将洗脱液吸出，用于PCR。图24还说明了在前面的提取序列之后用于PCR的样品加载序列。在此，在步骤26中，PCR缓冲液在PCR缓冲液容器18中被混合。在步骤40中，一个预定体积的PCR缓冲液被从PCR缓冲液容器18吸出，并被推排到含有PCR缓冲液酶的PCR酶容器18中，然后被混合，以形成PCR预混液。在步骤28中，一个预定体积的PCR预混液被从PCR酶容器中吸出，并被推排到阴性对照容器18中，然后被混合。在步骤29中，一个被混合过的预定体积的阴性对照PCR预混液被吸出并被推排到玻璃毛细管容器1(未示出)中。在步骤30中，铁49再次被从位置B向上移动到位置A，并被保持在位置A长达一个预定的时长。在步骤31中，一个预定体积的液体被从提取管中吸出，并被推排到PCR酶容器中，然后被混合。在步骤32中，来自PCR酶容器18的预定体积的生物样品21被吸出并推排到玻璃毛细管2(未示出)中。在步骤33中，一个预定体积的液体被从PCR缓冲液容器18中吸出，并被推排到PCR酶容器18，然后被混合。在步骤33中，一个预定体积的溶液被从PCR酶容器中吸出，并被推排到作为阳性对照-PC的玻璃毛细管容器3中。在步骤34中，一个预定体积的液体被从UV缓冲剂容器18中吸出，并被推排到玻璃毛细管容器18中。随后，在步骤35中，玻璃毛细管容器18被用UV光密封。然后进行PCR。

在堆叠55上方可以布置剥离层(未示出)，以便在容器18不处于直立位置时，防止覆盖液25移位，刺穿之前，该剥离层31是可被剥离的。或者，剥离层可被合适的管36刺穿，用于通过叠层32向容器18推排液体和/或从容器18吸取液体。

本发明所公开的浴槽结构和构造不限制实现任何类型的热曲线的范围。通过将容器18以指定的顺序适当地放到保持在预定温度的浴槽中，并持续指定的时间段，任何用户所指定的热曲线都可被实现。容器18可以沿着对热曲线没有贡献的浴槽(如果有的话)的方向快速地跨过额外的浴槽。

管37可以是楔形的，以便更容易地刺穿覆盖层23。通常，管36或具有斜面或楔形尖端的管36的外径在0.1mm至5mm之间，并且优选小于1mm。覆盖层23越厚，在移除管36时覆盖层孔60能够完全闭合的机会就越大。优选的覆盖层23厚度是大于1mm的。当覆盖液25被储存在10摄氏度至50摄氏度储存时，它保留在液体形式长达至少一个月。

振动装置(未示出)可用于以预定频率、振幅和时间振动容器18，以在使用中将磁珠分散在生物样品21内。这是抽吸和推排混合的另一种方法。作为代替方案，使用者也可以用一个按压释放装置(未示出)来交替地按压和释放卡盒模块10中的容器18，用于混合容器18中的生物样品21，该容器18是具有弹性的，或者是在被按压时可变形的。设备100还可以包括一个机动平台(未示出)，以便在容器18保持在卡盒模块10期间，将容器顶部开口22定位在管尖37下方。

容器18可以处于本领域中的任何形状，并且可以由本领域中任何材料所制成。容器18可以由小直径的玻璃毛细管的形式所制成，例如外径介于0.1mm到4mm之间，以及内径介于0.02mm到3mm之间的玻璃管。如果各浴槽温度合适，使用者就可以有利地为各不相同的生物样品21进行同步PCR。

从前面的描述中，本领域技术人员将会理解，在不偏离权利要求书中所阐明的本发明的情况下，可以对设计、构造和操作上的细节进行许多变化或修改。

Claims (43)

1.用于在生物分析或包括核酸提取、核酸扩增和检测的核酸分析规程期间改善污染控制的卡盒模块(10)，该卡盒模块(10)包括：

至少一根中空管(36)；

数个容器(18)；以及

至少一个覆盖层(23)，以便将容器(18)与覆盖层(23)以外的环境隔离，其中各容器(18)让在附接至使用中的注射器(32)或移液器(89)的管(36)在仅通过容器顶部开口(22)的情况下将使用中的试剂液(12)或使用中的生物样品(21)被推排进入容器(18)或从容器(18)中抽吸出来，

在整个生物分析或核酸分析过程中，即使在管(36)刺穿覆盖层(23)并缩回之后，该覆盖层(23)仍基本阻挡了环境与容器(18)之间的气溶胶交换，

该覆盖层(23)也防止了任何由于试剂液(12)或生物样品(21)从容器(18)或卡盒模块(10)中溢出而对环境所造成的污染，

该覆盖层(23)被附接至：

1)至少一个容器顶部开口(22)，或

2)卡盒模块(10)或容器(18)，在维持着覆盖层(23)与容器顶部开口(104)之间的空气连接空间(104)期间，覆盖层(23)将空气连接空间(104)与卡盒的环境隔离，降低了在由管(36)在对于生物样品(21)和试剂液(12)的抽吸或分配期间已被隔离的容器(18)內的气压变化。

2.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中当所述覆盖层(23)被附接至容器顶部开口(22)时，覆盖层(23)的至少其中一部分材料是多孔的。

3.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中所述覆盖层(23)的至少一部分材料是弹性体。

4.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还包括：

一种事先被推排或被提供并准备推排至少在覆盖层(23)上管(36)刺穿之处的覆盖液(25)，以便在覆盖层(23)中产生一个叠层(55)或让覆盖层(23)将包夹覆盖液(25)，该覆盖液(25)是不跟试剂液(12)和生物样品(21)起反应的。

5.根据权利要求4所述的卡盒模块(10)，其中所述的覆盖液(25)满足了以下条件中的至少一个：

a)所述覆盖液(25)跟所述试剂液(12)和所述生物样本(21)不混溶，并且

b)覆盖液(25)湿润着管(36)和覆盖层(23)的表面。

6.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中所述管(36)的外径介于0.1mm和5mm之间。

7.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还包括：

一个固定在叠层(55)上的擦洗层(28)，使得覆盖层(23)、覆盖液(25)和擦洗层(28)形成一个复合层(30)，该擦洗层(28)是可由管(36)所刺穿的，并且在管(36)从容器(18)中缩回时，该擦洗层(28)基本上擦掉黏附在管(36)上过量的覆盖液(25)。

8.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还包括至少一个注射器(32)，并提供了来自以下组中的至少一项特征：

a)在注射器(32)的柱塞(66)和筒体(67)之间设有一个O形环(68)，在O形环(68)上方设有覆盖液(25)，该覆盖液(25)是远离一个附接至筒体(67)的管头(62)的，以及

b)在注射器(32)的柱塞(66)和筒体(67)之间设有至少两个O形环(68)，而在这两个O形环(68)之间设有覆盖液(25)，

该覆盖液(25)是跟试剂液(12)和生物样品(21)不混溶且不起反应的。

9.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还包括：

一个位于覆盖层(23)上方或下方的刚性保持层(46)，所述刚性保持层(46)具有数个与容器顶部开口(22)对齐的保持层孔(45)，用于让管(36)刺穿覆盖层(23)。

10.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还包括：

至少一个用于握持至少一个容器(18)的容器握持架(33)，该容器握持架(33)是可以从卡盒模块(10)上拆卸下来的。

11.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还包括：

一种液体密封剂(73)，当被推排在至少其中一个容器顶部开口(22)上的覆盖层(23)上方或下方时，无论有没有被固化，所述液体密封剂(73)都能够将由管(36)通过刺穿覆盖层(23)而在覆盖层(23)上所制造的覆盖层孔(60)密封起来，该液体密封剂(73)跟试剂液(12)和生物样品(21)之间是不混溶且不起反应的。

12.根据权利要求4所述的卡盒模块(10)，其中所述覆盖层(23)具有用于容纳覆盖液(25)的数个凹槽(27)，而且这些凹槽(27)是相互连通的。

13.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，至少其中一个容器顶部开口上的覆盖层是柔性的，并且设置有至少一个通孔(96)或部分通孔(96)。

14.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中在容器顶部开口(22)的上方，所述覆盖层(23)有个具有倾斜侧面(71)的凹进的顶部(76)，以便向一个比容器顶部开口(22)小的基部区域(72)提供一个锥形区，该倾斜侧面(71)是用来在管尖(37)通过基部区域(72)刺穿覆盖层(23)之前将一个使用中的中空管(36)的管尖(37)引导进入基部区域(72)的。

15.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中至少一个容器(18)包含用于结合来自所述生物样品(21)的核酸的磁珠。

16.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中至少一个容器(18)容纳着清洁液(53)，用于在核酸分析期间的任何阶段清洁所述管(36)和所述注射器(32)。

17.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中所述容器(18)的至少一部分是由可变形材料所制成的，使得在使用时，

(i)处于初始状态或形状的容器(18)可以膨胀，以便容纳设备所推排出的试剂液(12)或生物样品(21)，并且

(ii)当设备所推排出的试剂液(12)或生物样品(21)被抽吸出容器(18)时，处于初始状态或形状的容器(18)可以收缩，

从而在管(36)抽吸或推排生物样品(21)和试剂液(12)期间，有利于减少受到隔离的容器(18)中气压的变化。

18.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中具有空气连通空间(104)的卡盒模块(10)还包括：一个密封着单个或多个容器顶部开口(22)的密封层(120)，以便在卡盒模块(10)不处于直立位置时，预防任何试剂液(12)和生物样品(21)从容器(18)中溢出，密封层(120)是管(36)所能够所刺穿的。

19.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，其中在覆盖层(23)被附接至容器顶部开口(22)时，数个受到隔离的容器(18)被竖直地放置成一个堆叠(47)，使得中空管(36)的管尖(37)能够刺穿堆叠(47)中各个容器(18)的覆盖层(23)，以便从堆叠(47)中最上面的容器(18)抵达堆叠(47)中最底下的容器(18)。

20.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还包括：

在将管(36)自动定位在容器顶部开口(22)上方时，一个能够由设备(100)所检测到的固定图案。

21.根据权利要求1所述的卡盒模块(10)，所述卡盒模块(10)还容纳至少一个具有盖子(116)的样品容器(115)，在使用过程中，该样品容器(115)盛载生物样品(21)，而该盖子(116)则至少有一部分包含了管(36)所能够刺穿的覆盖层(23)，以便将生物样品(21)从样品容器(115)抽吸出来，以及分配进入容器(18)中。

22.在生物分析或包括核酸提取、核酸扩增和检测的核酸分析规程期间，用于改善污染控制的设备(100)，该设备(100)包括：

a)用于容纳根据任何一项前述权利要求而设的卡盒模块(10)的接收模块(102)；

b)由机器人所控制，用于操作附接至一个注射器(36)或一个移液器(89)的中空管(36)的注射器或移液器装置(84)，以将生物样品(21)或试剂液(12)经由容器顶部开口(22)和通过覆盖层(23)或叠层(55)或夹层从容器(18)中抽吸出来或被推排到容器(18)中；

c)一个用于为容器(18)中的生物样品(21)內的核酸的扩增提供等温加热或循环加热的扩增模块(101)，在容器(18)处于卡盒模块(10)内部或外部时，扩增得以进行；

d)在容纳生物样品(21)的容器(18)处于卡盒模块(10)内部或外部时，在扩增期间或扩增之后，一个用于为生物样品(21)进行成像的光学成像模块(19)；以及

e)在扩增进行于卡盒模块(10)外时，一个可被配置成将卡盒模块(10)或设备(100)中所提供的握持架(33)所握持的容器(18)定位到卡盒模块(10)外部的机器人控制的转移装置(85)。

23.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)是计算机可编程的，以操作注射器或移液器装置(84)，以便：

将附接至注射器(32)的管(36)按压在卡盒模块(10)或设备(100)中一个固定的表面上并将该管(36)折弯，然后将注射器(32)连同管(36)一起安装到卡盒模块(10)中。

24.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)还包括一个UV固化模块(106)，用于固化存积在所述容器顶部开口(22)处的UV树脂。

25.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)是计算机可以进一步编程的，以便为容器握持架(33)或卡盒模块(10)进行定位，使得注射器或移液器操作装置(84)在将试剂液(12)和生物样品(21)从数个容器(18)中抽吸和往数个容器(18)中分配期间，与容器(18)中的生物样品(21)接触的那部分管(36)不会移出空气连接空间(104)。

26.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)是计算机可以编程的，以便在容纳生物样品(21)的容器(18)保持在卡盒模块(10)外部或内部，但保持在设备(100)内部时，进行至少两个扩增步骤，并由试剂液(12)在任何连续两个扩增步骤之间和通过有覆盖液(25)或没有覆盖液(25)的覆盖层(23)对生物样品(21)进行处理。

27.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)还包括：

一个用于检测管(36)的管尖(37)相对于容器顶部开口(22)由于刺穿覆盖层(23)而造成的错位的检测模块；以及

一个用于为注射器或移液器装置(84)补偿所述错位的自动校准模块。

28.根据权利要求27所述的设备(100)，其中所述检测模块以光学方式检测管尖(37)相对于卡盒模块10上一个固定图案之间的错位。

29.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)还包括：

一个注射器拾取模块，用于从所述卡盒模块10拾取至少一根注射器32。

30.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)还包括：

一个管拾取模块，用于将卡盒模块10中所提供的管36安装到注射器32上。

31.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)还包括：

一个用于检测卡盒模块(10)上的固定图案的定位模块和容器顶部开口22上方的覆盖层23的一个刺穿位置，以便在管(36)被附接至注射器或移液器装置(84)上时将管(36)定位在容器顶部开口(22)的上方。

32.根据权利要求22所述的设备(100)，所述设备(100)还容纳至少一个在使用时盛载生物样品(21)的具有盖子(116)的样品容器(115)，所述盖子(116)至少有部分是包含覆盖层(23)的，而所述注射器或移液器装置(84)是计算机可编程的，以便通过用管(36)刺穿覆盖层(23)将生物样品(21)从样品容器(115)中抽吸出来和分配进入容器(18)中。

33.用于改进生物分析或包括核酸提取、核酸扩增和检测的核酸分析规程期间的污染控制的方法，该方法包括：

采用根据前述权利要求中任何一项所述的卡盒模块(10)和设备(100)；

将带有内含试剂液(12)和生物样品(21)的容器(18)的卡盒模块(10)装载到接收模块(102)中；

在不将试剂液(12)和生物样品(21)暴露于环境中的情况下，通过将管(36)刺穿覆盖层(23)和从覆盖层(23)缩回，通过将试剂液(12)和生物样品(21)从容器(18)中抽吸和往容器(18)中推排，在设备(100)內进行生物分析或核酸分析；以及

将卡盒模块(10)丢弃，所述卡盒模块(10)包含具有覆盖层(23)、试剂液(12)、生物样品(21)和管(36)的容器(18)。

34.根据权利要求33所述的方法，所述方法还包括：

根据以下组中的任一步骤来操作所述注射器或移液器操作机构(84)：

a)在试剂液(12)或生物样品(21)被分配到容器(18)中之后，当管(36)的管尖(37)到达容器(18)中的试剂液(12)或生物样品(21)上方时，

操控注射器(32)或移液器(89)以执行抽吸模式长达一个预定的时长，以便至少部分地释放由于分配而在气密隔离容器(18)中所产生的多余气压。

b)在管(36)插入容器(18)和抽吸之前，当管(36)的管尖(37)处于容器(18)中的试剂液(12)或生物样品(21)上方时，操控注射器(32)或移液器(89)以执行长达一个预定时长的喷射模式，以便提升气密隔离容器(18)中的气压，用于至少部分地补偿由对于试剂液(12)或生物样品(21)的抽吸所产生的真空，以及

c)在管(36)被从容器(18)中取出时，当管(36)的管尖(37)抵达叠层(55)中的覆盖液(25)上方时，将管(36)的位置保持住长达一个预定的时长，以便将黏附在管(36)上的一部分的试剂液(12)或生物样品(21)释放在覆盖液(25)中。

35.根据权利要求33所述的方法，所述方法还包括：

在容器(18)处于卡盒模块(10)期间，将至少其中一个容器(18)內所提供的覆盖液(25)分配在覆盖层(23)上数个选定的区域。

36.根据权利要求33所述的方法，所述方法包括：

将管(36)附接至一个內含一个过滤器(17)和一个液体层(94)的移液器(89)，所述过滤器(17)和液体层(94)被第一间隙(93)从中隔开，而液体层(94)是比较靠近管尖(37)的；以及

操作注射器或移液器操作装置(84)，以便在液体层(94)和所抽吸的试剂液(12)或生物样品(21)之间维持一个第二间隙(95)。

37.根据权利要求33所述的方法，所述方法包括：

采用由以下组所组成的任意步骤：

a)在为容器(18)中的生物样品(21)进行扩增之前，将液体密封剂(73)通过覆盖层(23)注入，以便密封容器顶部开口(22)，并且

b)在为容器(18)中的生物样品(21)进行扩增之前，将液体密封剂(73)推排在容器顶部开口(22)上的覆盖层(23)上或叠层(55)上。

38.根据权利要求33所述的方法，所述方法包括：

用计算机编程注射器或移液器装置(84)，使得管(36)刺穿容器顶部开口(22)上的覆盖层(23)或叠层(55)上特定的数个位置，以便将数次刺穿期间所产生的覆盖层孔(60)的尺寸最小化。

39.根据权利要求33所述的方法，所述方法还包括：

在分析期间，至少一次通过使用管(36)抽吸和分配清洁液来清洁管(36)。

40.根据权利要求33所述的方法，所述方法包括：

采用根据权利要求18所述的带有密封层(120)的卡盒模块(10)；以及

在容器顶部开口(22)上方的密封层(120)中，用附接至注射器或移液器装置(84)的管(36)制造一个通气孔(61)，使得在接下来从容器(18)抽吸或往容器(18)分配的动作期间，容器(18)与空气连通空间(104)之间空气互通。

41.根据权利要求33所述的方法，所述方法还包括：

用设备(100)来检测由于刺穿覆盖层(23)所导致管(36)跟容器顶部开口(22)之间的错位；以及

校准注射器或移液器装置(84)，以便补偿所述错位。

42.根据权利要求33所述的方法，所述方法还包括：

至少一次，用管(36)将填充液(107)抽吸进入注射器(32)；以及分配所述填充液(107)，使得所述填充液(107)：

a)将管头(62)內在接下来抽吸之后的分配期间任何原本可能保留试剂液(12)和生物样品(21)的现有液体保留空间(108)填上，或

b)将原先占据液体保留空间(108)、来自先前处理的试剂液(12)和生物样品(21)取而代之，

所述填充液(107)跟试剂液(12)和生物样品(21)是不混溶且不起反应的，填充液(107)也比试剂液(12)和生物样品(21)重。

43.在使用过程中容纳着生物样品的具有盖子(116)的样品容器(115)，所述盖子(116)至少部分包含权利要求1所述的覆盖层(23)。