CN111699242A - 自动化核酸样品制备、检测和分析系统 - Google Patents

Abstract

本文描述了集成的自动化核酸样品制备、检测和分析系统，以及操作这种系统的方法。还描述了分析样品中的核酸分子的方法和确定核酸样品的解链曲线的方法。该自动化系统包括机械移液器，其包括一个或多个可在水平面内移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；机械臂，其配置为运送多个连接的样品加工管；核酸分离系统，其包括第一样品加工管架和磁体，该第一样品加工管架配置为保持多个连接的样品加工管；其中当磁体处于活性配置时，当由机械移液器抽取液体时，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在样品加工管内；和荧光计，其包括光源和光学检测器，该荧光计设置在第二样品加工管架下方，该第二样品加工管架配置为保持多个连接的样品加工管，该第二样品加工管架具有透明或开放的底部，其中该荧光计配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光。

Description

自动化核酸样品制备、检测和分析系统

技术领域

本发明涉及用于生物样品的自动化样品制备、核酸检测和分析的系统。

背景技术

与手动样品制备相比，用于生物样品制备的自动化系统提供了增加的效率和质量控制。例如，来自QIAGEN的

是用于制备核酸样品的自动化系统。然后，可以从样品制备系统运送制备和纯化的核酸样品以用于样品检测和分析。

设计完全集成的系统以用于在严格的质量控制下在密闭空间中有效地制备和分析生物样品实质上要更加复杂。系统的移动部件必须精心地设计以避免交叉污染。进一步地，液体和固体废物管理允许自动化系统的连续操作。本领域需要的是一种紧凑的自动化系统，以利用优化的固体和液体废物管理有效地制备和分析核酸样品。

本文提及的所有出版物、专利和专利申请的公开内容在此通过引用以其全部并入本文。

发明内容

本文描述了集成的自动化核酸分离和分析系统、操作该系统的方法、分析样品中核酸分子的方法和确定核酸样品解链曲线的方法。

一方面，自动化核酸分离和分析系统包括机械移液器，其包括一个或多个可在水平面内移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；机械臂，其配置为运送多个连接的样品加工管；核酸分离系统，其包括配置为保持多个连接的样品加工管的第一样品加工管架和磁体；其中，当磁体处于活性配置时，在通过机械移液器抽取液体时，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在样品加工管内；和荧光计，其包括光源和光学检测器，该荧光计设置在第二样品加工管架下方，该第二样品加工管架配置为保持多个连接的样品加工管，该第二样品加工管架具有透明或开放的底部，其中，该荧光计配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光。

在一些实施方式中，荧光计配置为将多个连接的样品加工管加热到高于室温的预定温度。

在一些实施方式中，多个连接的样品加工管是包括三个或更多个线性排列的样品加工管的样品条。在一些实施方式中，多个连接的样品加工管是多孔板。

在一些实施方式中，系统包括包含蜡的加热的容器，其中该蜡被该容器加热至高于蜡的熔化温度的温度。

在一些实施方式中，系统包括一个或多个加热的培养箱，其配置为加热多个连接的样品加工管。

在一些实施方式中，系统包括一个或多个振动器，其配置为涡旋包含在样品加工管中的样品。

在一些实施方式中，系统包括样品源管架，其配置为保持多个样品源管。

在一些实施方式中，系统包括条形码扫描仪，其配置为读取设置在一个或多个样品源管或多个样品加工管上的样品条形码。

在一些实施方式中，系统包括多个移液管可进入的移液管吸头架。

在一些实施方式中，系统包括试剂架，其配置为保持一种或多种试剂。

在一些实施方式中，系统包括固体废物管理系统，其配置为接收移液管吸头和多个样品加工管。

在一些实施方式中，系统包括一个或多个冷却架，其配置为保持样品加工管。

在一些实施方式中，系统包括液体废物管理系统，其包括液体废物端口和配置为从液体废物端口排放液体废物的导管。

在一些实施方式中，机械移液器可操作以在预定路径中移动多个移液管，该预定路径防止多个移液管在非目标系统部件上方移动。

在一些实施方式中，系统包括封闭系统的壳体，该壳体包括底部和可打开的盖。在一些实施方式中，壳体包括通风系统，该通风系统包括空气过滤器，其中，该通风系统配置为向封闭的系统提供过滤的空气并从封闭的系统中抽取空气。在一些实施方式中，封闭的系统在比壳体外部的压力更高的压力下操作。在一些实施方式中，壳体包括在壳体外表面上的一个或多个指示灯，其配置为指示系统的正常操作或错误。在一些实施方式中，系统包括在壳体内的UV灯，其配置为当运行UV灯时消毒系统。

在一些实施方式中，系统包括指示错误的指示器。在一些实施方式中，指示器是灯光或声音警报。

在一些实施方式中，系统包括用于操作自动化核酸分离和分析系统的计算机系统。在一些实施方式中，计算机系统包括显示器。在一些实施方式中，计算机系统连接至实验室信息系统，其配置为存储或传输样品分析结果。

在另一方面，存在分析样品中的核酸分子的方法，其包括从样品中分离包括目标区域的核酸分子；将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；将熔化温度高于室温的熔化的蜡添加到包含样品的样品加工管中；扩增目标区域；测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；固化样品加工管中的蜡；以及丢弃包括固化的蜡的样品加工管。在一些实施方式中，方法包括确定样品的扩增曲线。在一些实施方式中，荧光团附接至核酸探针上。在一些实施方式中，荧光团与核酸探针分离。

在另一方面，存在确定核酸样品的解链曲线的方法，其包括从样品中分离包括目标区域的核酸分子；将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团目结合；将熔化温度高于室温的熔化的蜡添加到包含样品的样品加工管中；从核酸分子扩增目标区域；在多个温度下测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；固化样品加工管中包含的蜡；以及丢弃包括固化的蜡的样品加工管。

在上述方法的一些实施方式中，荧光团与核酸探针分离。

在上述方法的一些实施方式中，方法由自动化系统执行。

在上述方法的一些实施方式中，样品加工管被动地冷却。

在上述方法的一些实施方式中，方法包括加热样品加工管以使目标区域和核酸检测探针变性。

在上述方法的一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。

在上述方法的一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。

在上述方法的一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在上述方法的一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。

在上述方法的一些实施方式中，方法进一步包括分析所测的荧光以确定样品中目标区域的量。

在上述方法的一些实施方式中，蜡的熔化温度为约30℃至约90℃。在一些实施方式中，蜡是石蜡。

在另一方面，存在分析核酸样品的方法，其包括：将包括核酸分子(该核酸分子包括目标区域)的样品分配到选自多个连接的样品加工管的样品加工管中；将样品与用探针官能化的磁响应颗粒结合，该探针结合至包含目标区域的核酸分子；使用机械臂将样品加工管运送到磁性模块，该磁性模块包括配置为保持多个连接的样品加工管的第一样品架和磁体；使用机械移液器通过分配和抽取洗涤缓冲液到样品加工管中来洗涤核酸分子，其中当抽取洗涤缓冲液时该磁体处于活性配置，从而将磁响应颗粒保留在样品加工管中；使用机械移液器将熔化的蜡添加至样品加工管，其中添加至样品加工管的蜡具有高于室温的熔化温度；使用机械移液器添加扩增试剂、与核酸分子特异性结合的核酸探针和荧光团至样品加工管；使用机械臂将样品加工管运送到荧光计上的第二样品架，其中第二样品架设置在光源和光学检测器上方；同时加热样品加工管并检测来自样品的荧光；冷却样品加工管，从而使蜡固化；和丢弃包括固化的蜡的样品加工管。

附图说明

图1图解了用于生物细胞裂解、核酸捕获和分离、核酸扩增和核酸分析的示例性自动化系统的俯视示意图。为了更方便查看，从该图中移除了机械移液器和配置为运送样品加工管的机械臂。

图2图解了用于分离和分析封闭在壳体中的核酸的示例性自动化系统。该系统包括在壳体外部用于计算机系统的显示器。

图3A-C图解了六个线性排列的、连接的样品加工管条。图3A显示了正视图，图3B显示了侧视图，和图3C显示了该条的俯视图。

图4A图解了示例性样品源管架，其中条形码扫描仪附接至样品源管架的侧面。图4中图解的样品源管架包括配置为20列和8行的用于样品源管的多个插槽。图4B图解了插槽的行的之一的侧视图。

图5图解了示例性样品加工管架。

图6图解了示例性移液管吸头架，其可以接收移液管吸头的盒。

图7图解了固体废物管理系统的示例性实施方式的分解图。

图8A图解了试剂架的一个实施方式。图8B图解了试剂架的另一实施方式。在某些实施方式中，自动化系统包括两种或更多种不同类型的试剂架，例如图8A所示的试剂架和图8B所示的试剂架。

图9A显示了振动器，其具有配置为接合振动器的振动平台的样品加工管架。图9B显示了没有样品加工管架的振动器，以及图9C显示了样品加工管架，其配置为与振动器一起使用。

图10A图解了具有样品加工管架的示例性加热的培养箱的分解图。图10B显示了示例性组装的加热的培养箱的垂直截面。

图11图解了示例性核酸分离系统的分解图，其包括样品加工管架和多个磁体。

图12图解了可以与液体废物管理系统一起使用的示例性液体废物端口。

图13图解了可以与自动化系统一起使用的具有荧光计的示例性核酸扩增和检测系统的分解图。

图14图解了可用于操作自动化系统的计算机系统的示意图。

具体实施方式

本文描述了用于核酸样品的自动化样品制备和分析的集成系统。本文还描述了分析核酸样品的方法，以及确定核酸样品的解链曲线的方法。可以例如使用自动化核酸制备和分析系统执行该方法。

系统配置为接收生物样品(例如血液、血浆、唾液、实体组织、精液、痰或尿液)并分离生物样品内的核酸。在一些实施方式中，至少部分地使用磁性模块进行核酸的分离，该磁性模块可以在核酸分离期间保留结合至核酸分子的磁珠。系统可以将分离的核酸分子与核酸探针和荧光团结合。在一些实施方式中，核酸探针与目标靶区域杂交，并且荧光团可以插入所得的双链核酸。在一些实施方式中，系统包括荧光计，其配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光。荧光计可以配置为将一个或多个样品加工管加热到高于室温的温度，例如用于等温扩增和/或确定解链曲线。

自动化系统可以进一步包括一个或多个机械移液器，其包括一个或多个移液管。在一些实施方式中，机械移液器由单个移液管组成，这可以帮助限制系统中的交叉污染，如下文进一步解释的。机械移液器配置为在系统内的水平面内移动一个或多个移液管，这允许系统将一种或多种液体从系统内的位置分配或抽取，或分配或抽取一种或多种液体至系统内的位置。机械移液器还可以沿垂直轴移动，这可有助于提高移液的精度和/或更换移液管吸头。

自动化系统还可包括机械臂，其配置为在系统内运送一个或多个样品加工管。在一些实施方式中，连接多个样品加工管(例如以线性条或板)，并且机械臂可以运送多个样品加工管。

在一些实施方式中，系统包括加热的容器，该加热的容器包含熔化的蜡。蜡(例如石蜡)在高于室温的温度下熔解，并且在室温下为固体。系统可以配置为将熔化的蜡添加到样品加工管中位于样品加工管中样品之上。蜡的作用是在样品加工和/或分析阶段期间限制样品加工管内液体的蒸发。蜡在室温下也是固体，其将液体截留在样品加工管中。因此，通过允许在固体废物容器中处置样品加工管而没有液体溢出或泄漏的危险，蜡促进了使用过的样品加工管的处置。这通过限制生物危害性液体溢出的风险来提高安全性，并容许更简单的废物管理。

在一些实施方式中，自动化样品制备、核酸分离和核酸分析系统包括机械移液器，其包括一个或多个在水平面中可移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；机械臂，其配置为运送多个连接的样品加工管；磁性模块，其包括第一样品架和磁体，该第一样品架配置为保持多个连接的样品加工管；其中当磁体处于活性配置时，由机械移液器抽取液体后，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在样品加工管内；和荧光计，其包括光源和光学检测器，该荧光计设置在第二样品架下方，该第二样品架配置为保持多个连接的样品加工管，该第二样品架具有透明或开放的底部，其中该荧光计配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光。

本文还描述了分析样品中核酸分子的方法，其可以由自动化系统执行。方法包括例如通过使用磁性模块从样品分离包括目标区域的核酸分子。分离的核酸分子与杂交至目标区域的核酸探针和荧光团结合。然后将熔化的蜡添加到样品加工管中的样品，该蜡漂浮在样品之上。可以扩增样品中的核酸分子，例如通过向样品添加聚合酶(样品之上可能有蜡，也可能没有蜡)来扩增。扩增可以在例如在等温条件下发生。在一些实施方式中，测量样品的荧光，其可以在扩增期间同时发生(即，在多个时间点以获得扩增曲线)或在扩增后发生(即获得终点荧光)。固化蜡，然后丢弃包含样品和固化的蜡的样品加工管。

另一方面，存在确定核酸样品的解链曲线的方法，其可以通过自动化系统执行。方法包括从样品中分离包括目标区域的核酸分子，例如通过使用磁性模块。分离的核酸分子与杂交至目标区域的核酸探针和荧光团结合。然后将熔化的蜡添加到在样品加工管中的样品，该蜡漂浮在样品之上。例如通过向样品(样品之上可能已经有蜡，也可能没有蜡)中添加聚合酶来扩增样品中的核酸分子。扩增可以例如在等温条件下发生。扩增后，在多个温度下测量样品的荧光。例如，在一些实施方式中，加热样品至预定温度并冷却，同时测量样品的荧光。在一些实施方式中，加热样品至预定温度，同时测量样品的荧光。固化样品加工管中的蜡，然后丢弃包含样品和固化的蜡的样品加工管。

如本文所用，除非上下文另外明确指出，否则单数形式的“一个”、“一种”和“该”包括复数指代。

本文中提及的“约”值或参数包括(和描述)涉及该值或参数本身的变化。例如，提及“约X”的描述包括“X”的描述。

应理解，本文描述的本发明的方面和变型包括由方面和变型组成和/或基本上由方面和变型组成。

在提供值的范围时，应当理解为该范围的上限和下限之间的每个中间值、以及在该指定范围内的任何其他指定的或中间的值都包含在本发明内容的范围内。在包括上限或下限的所述范围时，本公开内容还包括了这样的范围，该范围不包括其中任何一个限制。

应理解，本文所描述的多种实施方式的一种、一些或全部性质可以组合以形成本发明的其他实施方式。本文使用的章节标题仅用于组织目的，而不应解释为限制所描述的主题。

待分离和/或分析的核酸可以是DNA或RNA。在一些实施方式中，DNA是基因组DNA、生殖系DNA或无细胞DNA(例如无细胞基因组DNA、无细胞胎儿DNA或无细胞肿瘤DNA)。

在一些实施方式中，荧光团包括在供体-猝灭剂对中。在一些实施方式中，荧光团附接至核酸探针。例如，供体荧光团可以附接至核酸探针的第一端，并且淬灭剂荧光团可以附接至核酸探针的第二端。在一些实施方式中，核酸探针包括邻近荧光团的杂交区域和分离杂交区域的靶区域。当核酸探针未结合至样品的核酸分子中的目标区域时，杂交区域可在等温扩增温度下杂交，这导致供体荧光团和猝灭剂荧光团彼此相邻。这种配置限制了通过荧光计检测荧光。然而，如果核酸探针的靶区域结合了样品的核酸分子的目标区域(例如，在等温扩增条件下与目标区域杂交)，则供体和猝灭剂荧光团会分离，并可以检测到荧光。因此，目标区域的大量拷贝导致荧光增加，这是由于大量探针与目标区域结合。

示例性的荧光团包括但不限于6-羧基荧光素；5-羧基荧光素(5-FAM)；二氟化硼二吡咯亚甲基(BODIPY)(boron dipyrromethene difiuoride)；N,N,N',N'四甲基6-羧基若丹明(TAMRA)；吖啶、芪、6羧基荧光素(HEX)、TET(四甲基荧光素)、6-羧基-X-若丹明(ROX)、德克萨斯红、2',7'-二甲氧基-4',5'-二氯-6-羧基荧光素(JOE)、SYBER绿、Cy3、Cy5、VIC.RTM.(Applied Biosystems)、LC红640、LC红705、亚基马黄(Yakima yellow)及其衍生物。

自动化系统

用于分离和分析核酸样品的自动化系统包括机械移液器、配置为运送一个或多个样品加工管的机械臂、核酸分离系统以及包括荧光计的核酸扩增和检测系统。在一些实施方式中，系统进一步包括一个或多个振动器、一个或多个加热的培养箱、包括熔化的蜡的加热的容器、样品加工管架、试剂架、液体废物管理系统、固体废物管理系统、一个或多个冷却架和/或包围系统的壳体。

图1说明了示例性自动化系统的俯视示意图。为了更方便查看，从该图中移除了配置为运送样品加工管的机械移液器和机械臂。所示的自动化系统包括样品源管架102，其配置为保持多个样品源管。可以将样品源管手动地(并且任选地随机地)插入样品源管架102内的各个插槽中，或者可以将配置为保持多个样品源管的架插入样品源管架102中。样品源管架包含来自受试者的生物样品(例如血液、血浆、唾液、实体组织、精液、痰、尿液等)。任选地，自动化系统包括样品识别扫描仪104，例如条形码读取器或射频识别(RFID)读取器。样品源管可以包括与具体样品相关联的样品识别码，例如条形码或RFID标签。样品的扫描允许计算机系统跟踪位置和/或工作流程状态(即，哪些加工和/或分析步骤已经完成)。自动化系统还包括样品加工管架106，其配置为接收多个连接的样品加工管。在一些实施方式中，多个连接的样品加工管包括样品加工管识别码，例如条形码或RFID标签，其可以被样品识别扫描仪104或不同的样品识别扫描仪扫描。包括一个或多个移液管的机械移液器可以从样品源管中抽取样品并将样品分配到样品加工管中。如果样品源管包括由样品识别扫描仪104扫描的样品识别码，则计算机系统可以跟踪样品从样品源管至样品加工管的移动。图1所示的自动化系统包括试剂架108。试剂架108配置为保持一种或多种试剂。在一些实施方式中，试剂架108配置为接收包含试剂的一个或多个容器，并且在一些实施方式中，试剂架108直接包含一种或多种试剂。机械移液器可接近试剂架中的试剂，机械移液器可水平地移动以将一个或多个移液管放置在期望试剂上方，垂直降低移液管以将移液管吸头浸入试剂中，并抽取期望量的试剂溶液。然后机械移液器可以水平和/或垂直地移动以将试剂溶液分配到样品加工管中。

图1中的自动化系统进一步说明了核酸分离系统110。核酸分离系统110包括样品加工管架和磁体。自动化系统的机械臂可操作地以将多个连接的样品加工管运送到核酸分离系统110的样品加工管架。机械移液器可以将与样品中与核酸结合的磁响应颗粒分配到样品加工管中(例如，当样品加工管位于第一样品加工管架106或核酸系统110的样品加工管架中时)。磁体可以将磁响应颗粒移动到样品加工管的内壁表面，而机械移液器可以分配洗涤缓冲液以洗涤颗粒并纯化结合在颗粒上的核酸。

图1中所示的自动化系统进一步包括振动器112。振动器112可包括配置为接收多个连接的样品加工管的样品加工管架。当振动器振动样品加工管架时(并且因此振动通过该架保持的样品加工管和其中包含的样品)，样品加工管架可以保持多个连接的样品加工管。此外，自动化系统包括培养箱114，其配置为接收多个连接的样品加工管和加热包含在样品加工管内的样品。培养箱114可以在固定温度下操作，或者可以操作以升温到预定温度。加热的容器116也包括在自动化系统中，其可以包含加热到蜡熔化温度以上温度的蜡。可以操作机械移液器从加热的容器中抽取熔化的蜡，并将熔化的蜡分配到样品加工管中。在一些实施方式中，自动化系统包括一个或多个样品加工管冷却架118。样品加工管冷却架是样品加工管架，其优选地保持在室温下或低于室温。例如，在将多个连接的样品加工管在加热的培养箱中加热之后，可以通过机械臂将多个连接的样品加工管运送至冷却架118之一。在一些实施方式中，将包含熔化的蜡的样品加工管运送到样品加工管冷却架118以允许熔化的蜡固化。固化的蜡可用于密封该管，并防止样品溶液从该管溢出。如果自动化系统包括多个样品加工管冷却架118，如图1所示，则一个或多个样品加工冷却架118可彼此相邻地放置或放置在整个样品加工系统中的不同位置处。例如，在图1所示的实施方式中，标识了三个样品加工冷却架118，其中两个彼此相邻并放置于样品加工管架106(如果未加热，则可以将其视为样品加工冷却架，因为它类似地配置为接收多个连接的样品加工管)和培养箱114之间。图1所示实施方式中的第三样品加工冷却架118放置在荧光计120和固体废物管理系统122之间。荧光计120包括加热器、光源和光学检测器，其设置在样品加工管架下方。可以通过机械臂将多个连接的样品加工管运送至荧光计120的样品加工管架。荧光计120的样品加工管架以固定温度或以可变温度(即，温度可升高或降低)加热或配置为加热。荧光计120的样品加工管架具有透明或开放的底部，其允许光源和光学检测器检测样品加工管中样品的荧光。

图1中所示的自动化系统还包括固体废物管理系统122和液体废物管理系统124。固体废物管理系统122配置为接收固体废物，例如用过的移液管吸头和/或用过的样品加工管。在一些实施方式中，将熔化的蜡分配在样品加工管中，蜡在室温下固化。该蜡漂浮在样品加工管内所含样品的顶部，并且一旦固化，蜡就会将液体截留在样品加工管中，致使液体不会泄漏。因此，尽管液体可以包含在样品加工管内，也可以将样品加工管在固体废物管理系统122中处置。液体废物管理系统124包括一个或多个液体废物端口和液体废物导管。液体废物端口流动地连接至液体废物导管，液体废物导管可以流动地连接至废物收集容器或污水管道。机械移液器可以在液体废物端口分配已废的试剂，并且液体废物流经液体废物导管以进行处置。

自动化系统还可以包括一个或多个移液管吸头容器130。移液管吸头容器包含多个移液管吸头，其可以附接至机械移液器上。为了限制交叉污染，机械移液器配置为在分配液体之后且在接触新液体之前接收新的移液管吸头。例如，配置有移液管吸头的机械移液器可以从样品源管中抽取样品并将样品分配到样品加工管中。在向样品加工管中添加试剂之前，机械移液器将处理固体废物管理系统中的第一移液管吸头，移动至一个或多个移液管吸头容器130所包含的移液管吸头的上方，然后降低机械移液器至移液管吸头，从而将移液管吸头固定到机械移液器。一旦将新的移液管吸头附接至机械移液器，机械移液器就可以抽取试剂(例如，从试剂架108中)并将试剂分配到期望的样品加工管中。

自动化样品加工和分析系统的部件可以附接至表面126。例如，在一些实施方式中，样品源管架102、样品识别扫描仪104、样品加工管架106、试剂架108、核酸分离系统110、振动器112、培养箱114、配置为包含熔化的蜡的加热的容器116、一个或多个样品加工管冷却架118和/或荧光计120的一个或多个附接至系统的表面126。在一些实施方式中，固体废物管理系统122或液体废物管理系统124(例如液体废物端口)的一个或多个部件附接至系统的表面126。系统的部件可以直接附接至表面126，其可以由模块安装板128所介导。模块安装板128配置为附接至表面并接收系统的一个或多个部件。例如，在图1所示的实施方式中，模块安装板128配置为接收培养箱114、振动器112、核酸分离模块110和液体废物管理系统124的两个液体废物端口。

系统的部件可以被封闭在壳体中，如图2所示。壳体可以具有底部202、侧壁204、顶部206和背部(未示出)。壳体还可以包括盖208，可以打开该盖以露出系统的部件例如以重新填充试剂、样品加工管或移液管吸头；添加或移除样品源管和/或清空固体废物管理系统。任选地，盖208上可包括手柄210，以便于盖208的打开或关闭。

在一些实施方式中，壳体包括通风系统。通风系统可以包括空气过滤器和气泵，并且可以配置为将过滤后的空气提供至由壳体封闭的系统。通风系统还可以从封闭的系统中抽取空气，以向系统提供连续的负压。提供给系统的过滤的空气有助于限制样品的交叉污染，而系统中的负压则限制了蒸发的试剂向系统外逸出。

系统中可以任选地包括一个或多个紫外线(UV)灯。紫外线灯可以消毒系统，例如在系统不加工或分析样品时。紫外线灯可以位于壳体的内侧上，例如位于壳体的侧壁或盖上，并且可以配置为在系统的部件上发射紫外线。在一些实施方式中，系统包括未附接至壳体的紫外线灯；例如，紫外线灯可以附接至固体废物管理系统，并且可以配置为发射紫外线以灭菌包含在废物管理系统内的固体废物。

自动化系统包括一个或多个机械臂，其配置为将多个连接的样品加工管运送到整个系统的多个部件。机械臂可以包括接合区域，其配置为接合多个连接的样品加工管，致使可以运送多个连接的样品加工管。例如，可以降低机械臂的接合区域以接合多个样品加工管，并且可以在接合多个样品加工管后升高机械臂的接合区域以升高多个样品加工管。举例来说，接合区域可包括钩、夹、磁体、真空或任何其他装置以将多个样品加工管临时固定至机械臂的接合区域。多个连接的样品加工管可以包括脊、凹口、切口(cutout)、手柄或有助于与机械臂接合的任何其他特征。机械臂配置为在垂直方向上可移动以升高和/或降低多个连接的样品加工管。机械臂还配置为在水平面内移动以在系统内运送样品加工管。

在一些实施方式中，多个连接的样品加工管是多孔板。多孔板中的每个孔都是单独的样品加工管，其可以接收样品。多孔板具有半透明或透明的底部，其允许荧光计从下方检测样品的荧光。在一些实施方式中，多个连接的样品加工管是多个线性排列的样品加工管。在一些实施方式中，多个样品加工管包括两个或更多个、三个或更多个、四个或更多个、五个或更多个或者六个或更多个的样品加工管。在一些实施方式中，多个样品加工管包括24个或更少个、20个或更少个、16个或更少个、12个或更少个、8个或更少个或者6个或更少个的样品加工管。在一些实施方式中，样品加工管具有约100微升(μL)或更大(例如约250μL或更大、约500μL或更大、约1mL或更大、约1.5mL或更大或者约2mL或更大)的体积。在一些实施方式中，样品加工管具有约10mL或更小(例如约5mL或更小、约4mL或更小、约2mL或更小、约1.5mL或更小、约1mL或更小、约500μL或更小或者约250μL或更小)的体积。为了限制溢出或交叉污染，样品加工管中液体的最大体积优选地基本上小于样品加工管的体积。例如，在一些实施方式中，在样品制备或分析期间的任何时间，样品加工管中液体的最大体积为样品加工管最大体积的约50％或更少(例如约40％或更少、约30％或更少、约20％或更少或者约10％或更少)。图3A-C说明了包括六个线性排列的连接的样品加工管的条。图3A显示了线性排列的连接的样品加工管条的正视图。样品加工管302通过连接器304连接。在所示的实例中，连接器304包括中间区域306和侧面区域308a和308b。机械臂的接合区域可以接合侧面区域308a和308b。图3B说明了线性排列的连接的多个样品加工管302的条的侧视图。虽然图3B示出的条的侧视图显示了单侧，但条的相对侧被类似地设计。侧面区域308a包括穿过侧面区域308a的垂直尺寸的圆形切口310。机械臂的接合区域可以接合切口310以将条临时附接至机械臂。条中的样品加工管302包括平坦且透明的(或半透明的)底部312，其限制了由荧光计测量的荧光的误差。样品加工管302的下部314可以是锥形的，以朝向管的底部使液体固结。图3C显示了线性排列的连接的样品加工管302的条的俯视图。样品加工管302通过连接器304连接，其包括侧面区域308a和308b以及中间区域306。中间区域306包括多个横撑(cross brace)，其增强条的稳定性。如俯视图所示，侧面区域308a和308b二者均包括切口310。

在样品源管架中放置包含在样品源管中的样品。可以手动地(即，由技术人员)或由自动化机器人执行在样品源管架中放置样品源管。样品源管架包括多个插槽，其配置为接收单个样品源管。在一些实施方式中，样品源管架包括4个或更多个、8个或更多个、12个或更多个、16个或更多个、20个或更多个、40个或更多个、60个或更多个、80个或更多个、100个或更多个、120个或更多个、140个或更多个、或者160个或更多个的插槽，其配置为接收样品源管。可以以任何适合的排列例如以多行和多列配置插槽。放置样品识别扫描仪(例如条形码扫描仪或RFID扫描仪)与样品源管架相邻或与样品源管架附接。在一些实施方式中，样品识别扫描仪和/或样品源管架的插槽是可移动的以放置样品源管，致使通过样品识别扫描仪可扫描样品源管上的样品识别码。如果将RFID标签用于样品识别码，则优选地将扫描的样品源管放置在距其他样品源管足够远的位置，以避免错误地识别样品源管。具体样品源管的扫描将样品与系统内的位置相关联，并且可以将样品位置传输到计算机系统。随着在整个系统中加工和分析样品，可以跟踪样品的位置。因此，分析结果(例如荧光读数和/或生成的解链曲线)可以与样品相关联。图4A说明了示例性样品源管架400。样品源管架400包括配置为20列和8行的多个插槽402。每个插槽402配置为接收样品源管。在一些实施方式中，样品源管架402包括模块安装板404，其可用于将样品源管架400附接至系统的表面。条形码扫描仪406附接至样品源管架402。条形码扫描仪406配置为扫描保持在插槽402中的样品源管。图4B显示了样品源管架400的一排插槽402的侧视图。任选地，每个插槽402包括管夹408，其配置为将样品源管固定在插槽中。管夹408可包括例如附接至插槽402内壁的一对弹簧。当在插槽402中放置样品源管时，弹簧被压缩紧靠内壁并在样品源管上施加压力以固定样品源管。

机械移液器可以抽取样品源管内包含的一些或全部样品，并将样品分配到样品加工管中。通过样品加工管架保持样品加工管。优选地，样品加工管架位于样品源管架的附近或与其相邻。这种配置最小化了机械移液器在将样品从样品源管转移到样品加工管期间行进的距离，并可以降低从移液管到系统表面、系统部件或单独的样品加工管时滴落的风险。样品加工管架配置为保持可以被连接的多个样品加工管。在一些实施方式中，样品加工管架包括在平台中的多个孔。样品加工管的底部部分可以装配穿过(fit through)样品加工管架的平台中的孔。在一些实施方式中，多个样品加工管在条中线性地连接，并且样品加工管架包括在平台边缘上的切口，条的端部上的样品加工管的底部部分可以装配穿过该切口。在这种配置中，机械臂可以接合条的侧面区域以从样品加工管架上举起多个样品加工管。在一些实施方式中，样品加工管架的平台包括凹槽，其可接收连接样品加工管的连接器的一部分。图5说明了示例性的样品加工管架500，其配置为七个线性连接的样品加工管的条，每个条包括六个线性排列的、连接的样品加工管。样品加工管架包括由支撑件504升高的平台502。在所示的实例中，平台包括七行四个线性排列的孔506。该条包括六个样品加工管，并且内部四个样品加工管的底部装配在四个孔506中。在平台502的两个边缘处，样品加工管架包括切口508和切口510。切口508和切口510相对于四个孔506线性地设置。样品加工管架保持的条的侧面区域可以无障碍地从平台伸出，并且机械臂可以接合条的侧面区域。条的端部处的两个样品加工管的底部部分装配在切口508和切口510内。凹槽512连接孔506、切口508和切口510。凹槽512可以接收连接条中多个样品加工管中的连接器，并可以使该条稳定以最小化移动。

机械移液器可以接收新的移液管吸头，以避免样品和/或试剂的交叉污染。未使用的移液管吸头可以保持在一个或多个移液管吸头容器中。移液管吸头容器配置为接收包括多个移液管吸头的筒。移液管吸头包括液体接触端和移液管接触端。移液管吸头的液体接触端通常为锥形，并包括一个开口以允许试剂或样品流进移液管。移液管接触端还包括可通过摩擦配合接合移液管的开口，该摩擦配合将移液管的移液管接触端的内壁固定到移液管下部部分的外壁上。因此，移液管吸头的直径略大于移液管的直径。可以将移液管吸头的筒放入移液管吸头容器中。图6说明了示例性移液管吸头保持器(holder)600。移液管吸头容器600包括底部602和侧壁(604a、604b、604c和604d)。移液管吸头容器顶部是开口的，其允许将包含移液管吸头的筒装载到移液管吸头容器600中。开口还允许机械移液器的移液管接近移液管吸头。移液管吸头容器600的侧壁604a-d之间的距离配置为接收移液管吸头筒并且一旦装载到移液管吸头容器600中则限制筒的移动。移液管吸头容器602的底部602可以附接至系统的表面。

由试剂架保持的试剂可以包括用于处理样品或分析方法的任何期望试剂。在一些实施方式中，试剂包括例如洗涤缓冲液、磁响应颗粒(其可以悬浮在液体中，例如洗涤缓冲液、盐水等)、裂解缓冲液、去离子水、核酸探针(例如荧光标记的核酸探针、例如分子信标)、一种或多种荧光团、对照(例如阳性对照或阴性对照)和/或酶(例如裂解酶或扩增酶)。

在固体废物管理系统中处置用过的移液管吸头。固体废物管理系统包括固体废物端口和废物斜槽。固体废物端口配置为接收用过之后的样品加工管和移液管吸头。在一些实施方式中，固体废物端口包括一个或多个插槽，用于将用过的移液管吸头与机械移液器断开。一个或多个插槽的尺寸适合于移液管的直径，致使插槽的边缘之间的距离大于移液管的直径，但小于移液管吸头的直径。机械移液器可以将移液管水平地滑入插槽中，同时将移液管吸头放置在插槽的下方。然后，机械移液器可以抬起移液管，使移液管的顶部卡在插槽的底面上。一旦移液管吸头卡在插槽的底面上，并且移液管继续升高，移液管吸头就会与移液管分离并掉入斜槽中。固体废物管理系统的斜槽连接至可以接收固体废物的容器。在一些实施方式中，容器配置为传感器，其连接至计算机系统。当传感器检测到固体废物系统中的废物量超过预定阈值或已满时，可以触发指示器(例如声音或灯光警报)以提警示用户或暂停系统运行。在一些实施方式中，固体废物管理系统包括紫外线灯以对固体废物消毒。紫外线灯可以定位例如以照射到容器中收集的废物上。

图7以分解图说明了示例性固体废物管理系统。在固体废物端口706中图解了吸头702和样品加工管704的条，以显示固体废物管理系统如何接收固体废物。固体废物端口706设置在固体废物管理系统的盖708上。固体废物端口706包括开放侧面710和边缘侧面712。固体废物端口706的开放侧面710靠近系统的其他部件。固体废物端口706可以包括在固体废物端口706的任一侧上的臂714，以限定端口706的开口。为清楚起见，仅显示了单个臂714，但是类似的臂可设置在固体废物端口706的相对侧。为了处理样品加工管，机械臂可以将样品加工管移至固体废物端口706，并释放样品加工管，致使样品加工管落到固体废物管理系统的下部区域。在一些实施方式中，样品加工管以水平运动移动到固体废物端口706中，致使在由机械臂释放时，样品加工管放置在固体废物端口706下方。在一些实施方式中，样品加工管从固体废物端口706上方释放，致使它们在被机械臂释放时掉落通过固体废物端口706。沿着固体废物端口706的边缘侧面712设置一个或多个插槽716。机械移液器可移动附接至固体废物端口中的具有移液管吸头702的一个或多个移液管(水平通过开口侧面710或从开口侧面710上面通过)，并水平地插入一个或多个插槽716中。一旦将一个或多个移液管放置在一个或多个插槽716中，则机械移液器可将移液管向上移动，从而使一个或多个移液管吸头702卡在一个或多个插槽716的底面上，与一个或多个移液管分离，并落入固体废物管理系统的下部区域。盖708装配在斜槽718之上，斜槽718包括上部部分720和下部部分722。斜槽718的上部部分720具有比下部部分722更大的水平横截面。沿着上部720的底部的倾斜表面724将沉积在固体废物端口706中的固体废物引导入斜槽718的下部部分722中。固体废物流过斜槽710的下部部分722并进入废物容器(未示出)。在一些实施方式中，废物管理系统包括适配器726，其将斜槽718连接至容器。可以在容器和斜槽718之间包括适配器726以确保紧密配合，这可以限制固体废物的溢出。在一些实施方式中，固体废物管理系统包括附接板728。附接板728可将斜槽718和/或适配器726固定到系统的侧面。例如，附接板728可包括附接区域730，螺栓或任何其他适合的紧固器可通过附接区域730将附接板728附接至系统的侧面。斜槽718的下部部分722可附接至附接板728的顶部，致使斜槽718的下部部分722的开口设置在附接板728中的开口732上方。适配器726可附接至附接板728的下部部分。在一些实施方式中，适配器726是从附接板728中可拆装的，并且可被移除，例如以移除斜槽718或适配器726中的任何堵塞物。在一些实施方式中，附接板728包括在附接板728的底面上的插槽734，并且适配器726包括在适配器726顶部上的唇部(lip)736。适配器726的唇部736可滑入插槽734中以将适配器726附接至附接板728。任选地，废物管理系统还包括紧固件738，其可以将斜槽718的下部部分722固定到系统的侧面。

自动化系统还可以包括配置为保持一种或多种试剂的试剂架。试剂架可包括一个或多个池槽和/或一个或多个试剂瓶架。在一些实施方式中，试剂架包括两个或更多个不同尺寸的池槽和/或两个或更多个不同尺寸的试剂瓶架。池槽可以包含试剂——因为在样品加工或分析期间使用相对大体积液体，例如洗涤缓冲液。在一些实施方式中，池槽的最大试剂体积为约10mL或更多(例如约25mL或更多、约50mL或更多、约100mL或更多、约250mL或更多、或者约500mL或更多)。在一些实施方式中，池槽的最大体积为约1L或更少(例如约500mL或更少、约250mL或更少、约100mL或更少、约50mL或更少、或者约25mL或更少)。在一些实施方式中，试剂架包括1、2、3、4、5、6、7、8或更多个池槽。在一些实施方式中，池槽直接地包含液体。在一些实施方式中，池槽包含衬垫或辅助容器，其包含试剂。在一些实施方式中，试剂瓶架接收包含试剂的瓶。在一些实施方式中，瓶的最大体积为约0.5mL或更多、约1mL或更多、约2mL或更多、约5mL或更多、约10mL或更多、约15mL或更多、或者约25mL或更多。在一些实施方式中，瓶的最大体积为约50mL或更少，例如约25mL或更少、约10mL或更少、约5mL或更少、约2mL或更少、或者约1mL或更少。在一些实施方式中，试剂架包括1个或多个试剂瓶架(例如2个或更多个、4个或更多个、8个或更多个、12个或更多个、16个或更多个、20个或更多个、24个或更多个、或者28个或更多个试剂瓶架)。在一些实施方式中，试剂架包括不同尺寸的试剂瓶架，例如两个或更多个、三个或更多个、或者四个或更多个不同的尺寸。试剂或试剂瓶可以手动地放置在试剂架中。在操作期间，操作机械移液器以将移液管吸头降低到由试剂架保持的试剂池槽或试剂瓶中，然后将期望量的试剂抽取到移液管吸头中。图8A和8B说明了示例性试剂架。图8A图解的试剂架包括以两行四个池槽排列的八个试剂池槽802。沿着试剂池槽的边缘有多个开口，其可以接收试剂瓶。开口具有三种不同的尺寸：小开口804、中开口806和大开口808，其可以接收不同尺寸的试剂瓶。图8B显示的试剂架包括单一尺寸的多个线性排列的开口810。

自动化系统可以包括振动器。可以操作振动器以期望的速度在样品加工管中混合样品。在一些实施方式中，操作振动器以在样品加工管中涡旋样品。在一些实施方式中，操作振动器以在样品加工管中摇动样品。样品加工管架可以放置在或附接至振动器的顶部(即在振动器的平台上)，并可以在振动期间保持样品加工管。在一些实施方式中，例如当将板用于样品加工管时，可以将板直接放置在振动器的平台上。振动器的平台可以包括凸起的唇部或拐角，其可以防止在振动器运行期间样品加工管架或板从振动器的平台滑落。图9A说明了具有样品加工管架904的示例性振动器902(为清楚起见，在振动器的上方而不是之上显示)。在图9B中显示了振动器902的倾斜视图，在图9C中显示了样品加工管架904的倾斜视图。振动器902包括附接底部908的振动平台906。底部908包括电动机和电子电路以在适当的速度下操作和振动平台906。底部还包括电源端口910和通信端口912，电源端口910可连接至电源以向振动器提供电力，通信端口912可连接至计算机系统以操作振动器902。例如，当关闭或打开振动器902时，计算机系统可以控制振动器902的振动速率。平台906可以包括升高的角部914a、914b、914c和914d。在一些实施方式中，平台包括围绕平台906的周边的凸起的唇部(未示出)。凸起的角部或唇部的尺寸适于接收样品加工管架904，并且可以将样品加工管架固定至平台906，致使样品加工管架904在振动器902运行期间不会滑出样品加工架904。样品加工管架904包括底部段916和凸起段918。底部段尺寸适合装配在振动器902的平台906上。底部段916的角部920a、920b、920c和920d与平台906的凸起的唇部或角部914a、914b、914c和914d接合。样品加工管架904的凸起段918包括两个相对的侧壁922a和922b，每个侧壁具有切口以接收线性连接的样品加工管的底部部分。侧壁922a和922b可包括一个或多个内部切口924a和924b以及一个或多个外部切口926a和926b。在多个线性排列的、连接的样品加工管条的端部上的样品加工管可以接合外部切口926a和926b，并且条中的第一内部样品加工管可以接合内部切口924a和924b。侧壁922a还可包括将内部切口924a与外部切口926a连接的凹槽928a，并且侧壁922b还可包括将内部切口924b与外部切口926b连接的凹槽928b。凹槽928a和928b可以接收多个样品加工管的连接器。

自动化系统可以包括一个或多个加热的培养箱，其配置为接收一个或多个样品加工管。将加热的培养箱设置为预定温度，例如约30℃或更高、约35℃或更高、约40℃或更高、约50℃或更高、约60℃或更高、约65℃或更高、约70℃或更高、或者约80℃或更高。在一些实施方式中，将加热的培养箱设定为约100℃或更低、约90℃或更低、约80℃或更低、约70℃或更低、或约65℃或更低的温度。加热的培养箱包括样品加工管架，其配置为使机械臂可以将样品加工管放入加热的培养箱中或从加热的培养箱中移除样品加工管。样品加工管架设置在加热的培养箱中，并且包括在任一侧上的开口，致使机械臂可以与样品加工条的端部区域接合。在一些实施方式中，加热的培养箱包括加热的容器，其可以包含蜡(例如石蜡)。加热的容器被加热到高于蜡的熔化温度的温度。在一些实施方式中，蜡的熔化温度高于室温(例如约30℃或更高、约40℃或更高、约50℃或更高或者约60℃或更高)。在一些实施方式中，蜡的熔化温度为约70℃或更低(例如约65℃或更低、约60℃或更低、约55℃或更低或者约50℃或更低)。加热的容器可以与具有样品加工管架的加热的培养箱集成，或分离。

图10A说明了示例性的加热培养箱的分解图，该加热培养箱具有样品加工管架和配置为包含熔化的蜡的集成加热的容器。加热的培养箱包括顶层1002，该顶层1002包括样品加工管架1004和容器1006。容器1006可以包括蜡，并且在顶部是开口的且在底部是密封的。样品加工管架1004包括多个孔，其配置为接收样品加工管。样品加工管架的端部1008a和1008b是开口的，以为机械臂提供将样品加工管放置到培养箱或从培养箱取回的空间。传导块1012装配到顶层1002的底面，其通过加热元件1014加热至期望的温度。加热元件1014可以被加热，其加热传导块1012至期望的温度。传导块1012包括与顶层1002中的孔对准的多个孔。放置在顶层1002中的样品加工管的底部部分位于传导块1012的孔1016内，致使样品加工管的内容物被加热。传导块1012还包括容器部分1018，其可以接收并加热顶层1002的容器1006。顶层1002、传导块1012和加热元件1014组装成内部加热的壳体1020，其中加热元件1014形成加热的壳体1020的底板。加热的壳体1020和加热元件1014由控制单元1022操作，控制单元1022连接至电力和/或数据端口1024。电力和/或数据端口可以连接至电源和/或计算机系统，该电源可以向加热的培养箱提供电力，该计算机系统可以控制加热的培养箱的温度。可以在任选地隔热的外部壳体1026中设置组装至加热的壳体1020中的顶层1002、传导块1012和加热元件1014。壳体还可包括底板1028。在一些实施方式中，外部壳体1026包括多个通风口1030。图10B说明了加热的培养箱的垂直截面。

自动化样品加工和分析系统的核酸分离系统包括样品加工管架和一个或多个磁体。将磁响应颗粒分配到样品加工管中，并且可以与包含在样品加工管内的样品中的核酸分子结合。例如，机械移液器可以抽取包含在由试剂架保持的试剂瓶中的磁响应颗粒，并将磁响应颗粒分配到样品加工管中。核酸分离系统的磁体可以与结合到样品中的核酸上的磁响应颗粒相互作用，致使当机械移液器从样品加工管中抽取液体时，磁响应颗粒(和由此，结合到磁响应颗粒上的酸性分子)保持在样品加工管中。当磁体与样品加工管中的磁响应颗粒接合时，该磁体被视为处于活性配置(主动配置，active configuration)。在一些实施方式中，当在核酸分离系统的样品加工管架中放置包含磁活性颗粒的样品加工管时，磁体被固定，并且由此处于活性配置。在一些实施方式中，磁体配置为在活性配置和钝化配置(被动配置，passive configuration)之间操作。磁体可以例如由计算机系统运行。例如，可以通过控制电力流过电磁体或将通过将磁体物理定位在活性或钝化位置来在活性和钝化配置之间切换磁体。图11说明了核酸分离系统1100的分解图。核酸分离系统1100包括样品加工管架1102。样品加工管架1102包括多个孔1104，所述孔1104配置为接收样品加工管的底部部分。样品加工管架还包括两个相对的端部1106a和1106b，每个端部具有切口1108a和1108b，以接收线性连接的样品加工管条中的端部样品加工管的底部部分。核酸分离系统1100进一步包括多个磁体1110，其通过夹条1112保持在适当位置。夹条1112包括多个凹口1114，其接收磁体1110并将磁体保持在适当位置(即，活性配置)。夹条1112接合磁体安装板1116以将磁体1110固定在固定的位置。包括磁体安装板1116、夹条1112和磁体1110的组件被紧固到底板1118，底板1118附接至系统的表面(或系统的表面上的模块安装板)。核酸分离系统1100还可包括侧壁1120和1122以进一步固定系统。

样品制备期间产生的液体废物可以使用液体废物管理系统处置，该液体废物管理系统可以包括在自动化系统中。液体废物管理系统包括一个或多个液体废物端口和配置为从液体废物端口排放液体废物的导管。液体废物导管流动地连接至液体废物容器或下水道系统，用于处理或处置液体废物。机械移液器可以从样品加工管中抽取废弃的液体(例如已废试剂或样品)，然后将液体废物分配到液体废物端口中。然后，液体通过导管从自动化系统中排出。图12说明了与液体废物管理系统一起使用的示例性液体废物端口。液体废物端口1200包括盖1202，其具有在盖1202中的孔1204，通过该孔可以分配液体废物。孔1204开向腔室1206中，腔室1206可以保持液体废物直到其排出。腔室1206流体地连接至导管所附接的导管连接器1208。导管连接器1208可包括一个或多个倒钩1210，以将导管固定在导管连接器上。

一旦加工完样品后，可以通过荧光计分析样品。在一些实施方式中，在荧光计中扩增样品，例如通过等温扩增。荧光计包括加热单元，操作加热单元以加热荧光计中的样品加工管架，从而将包含在由样品加工管架保持的样品加工管内的样品加热到期望的温度。在一些实施方式中，将荧光计设置为或升高到高于室温的预定的等温扩增温度，例如在约30℃和约80℃之间(例如在约30℃和约60℃之间、约37℃和约47℃之间或者约42℃)。例如，在一些实施方式中，每10分钟或更频繁、每5分钟或更频繁、每3分钟或更频繁、每2分钟或更频繁、每分钟或更频繁或者每30秒或更频繁地测量荧光。在一些实施方式中，荧光计在等温扩增期间测量样品的荧光。在一些实施方式中，继续等温扩增约20分钟或更多(例如约30分钟或更多、或者约40分钟或更多)。在一些实施方式中，通过在多个不同温度下测量样品的荧光来生成解链曲线。例如，在一些实施方式中，将荧光计中样品的温度加热到目标温度。在一些实施方式中，目标温度为约60℃或更高、70℃或更高、80℃或更高、或者约90℃或更高。在一些实施方式中，目标温度为约100℃或更低，例如约90℃或更低、约80℃或更低、或者约70℃或更低。可以随着样品温度升高和/或样品温度降低测量样品的荧光(例如，随着样品在达到目标温度后冷却)。在一些实施方式中，在等温扩增后生成解链曲线。

在一些实施方式中，荧光计配置为从样品加工管下方检测样品加工管中样品的荧光。荧光计的样品加工管架可以包括透明的或开口的底部，致使设置在样品加工管架下方的光源和光学检测器可以检测从样品发射的荧光。光源和/或光学检测器是可移动以检测来自样品加工管的荧光而无需移动样品加工管。例如，荧光计可以包括步进电动机、导轴、拖链和/或正时皮带，以在从该样品加工管收集荧光之前在样品加工管下方放置光源和/或检测器。在一些实施方式中，在光源或光检测器上包括滤光器，致使窄带光波长被检测器检测或从光源发射。基于样品中的荧光团确定由光源发射并由检测器检测的光波长，并且可以由本领域技术人员确定。在一些实施方式中，由光源发射或由光学检测器检测的光波长为约200nm至约800nm。在一些实施方式中，荧光计可以发射或检测处于一个或多个(例如两个或更多个、或者三个或更多个)不同波长的光。例如，在一些实施方式中，荧光计可以检测来自第一荧光团的第一波长的发射和第二荧光团的第二波长的发射。荧光计可以通过数据端口连接至计算机系统，并且可以将检测到的样品荧光传输到计算机系统。

荧光计包括设置在检测器的光源上方的样品加工管架，其配置为接收样品加工管。在一些实施方式中，样品加工管配置为线性排列的连接的样品加工管的条。在一些实施方式中，样品加工管架包括多个孔，以接受样品加工管的底端。样品加工管架可包括邻近孔的间隙或插槽，其允许机械臂放置或取回该条。

图13说明了可以与自动化样品加工和分析系统一起使用的示例性荧光计的分解图。荧光计1300包括样品加工管架1302，其配置为接收多个样品加工管。在所示实例中，样品加工管架1302配置为接收五个包括六个线性排列的连接的样品加工管的条。样品加工管架1302包括多个插槽1304，并且每个插槽可以接收样品加工管的条。插槽包括多个孔1306，并且样品加工管可以装配在每个孔中。延伸插槽1304的端部1308，其允许机械臂的接合区域进入插槽1304以取回插槽1304中的条。将样品加工管架1302装配到荧光计盖1310中，该荧光计盖1310包括开口1312以接收样品加工管架1302。任选地，荧光计盖1310包括样品加工管冷却架1314，其可以接收一个或多个样品加工管。例如，在一些实施方式中，在升高的温度下测量荧光之后，机械臂将一个或多个样品加工管(例如条)运送到冷却架1314。一旦在冷却架中，样品加工管可以冷却，这会导致样品加工管中的蜡(例如石蜡)固化。一旦蜡固化，机械臂可以将用过的样品加工管运送到固体废物管理系统。荧光计包括设置在样品加工管架1302下方的读取模块1316。读取模块1316包括光源1318和光学检测器1320。读取模块1316配置为通过使用第一步进电动机1322和第二步进电动机1324可在荧光计中移动，该第一步进电动机和第二步进电动机在x方向和y方向上提供移动。可以使用计算机系统来操作读取模块1316以及步进电动机1322和1324，该计算机系统通过数据端口1326连接至荧光计1300。计算机系统可以将读取模块1316(由步进电动机1322和1324控制)的位置关联到具体样品(其可以通过计算机系统在整个自动化系统中跟踪)，致使给定样品检测到的荧光是已知的。

本文所述的自动化样品加工系统允许对生物样品(例如血液、血浆、唾液、实体组织、精液、痰或尿液)进行高通量加工和分析。在操作过程中，定时系统部件以最小化等待的时间，致使样品不会等待下游模块完成对较早样品的加工。在一些实施方式中，自动化系统以每小时约10个样品或更多、每小时约20个样品或更多、或者每小时约30个样品或更多的速率加工和分析样品。通过使用连接的样品加工管条也使样品通量受益，在一些实施方式中，条包含四到八个(例如六个)样品加工管。通过在条中包括多个样品加工管，多个样品可以同时经历相同的样品加工步骤。然而，与依赖于大规格多孔板(例如48孔板、96孔板或更大规格)的高通量系统不同，在样品加工步骤开始之前，无需等待组装大量样品。进一步地，在一些实施方式中，可以在紧急情况下操作系统，其中新添加的样品优先于系统中已经存在的样品。

用于加工和分析生物样品的自动化系统可以包括计算机系统，其配置为操作系统的部件。例如，计算机系统可以包括用于操作机械移液器、机械臂、荧光计、培养箱、振动器、样品识别扫描仪、核酸分离模块和/或任何其他加工或分析模块的指令。在一些实施方式中，计算机系统配置为监视系统中存在的消耗品(例如，样品加工管、移液管吸头和/或试剂)的量。例如，当消耗品的量低于预定水平或系统的一个或多个部件发生故障时，计算机系统可以激活指示器(例如可见警报(例如灯光)或声音警报)，这表示系统错误。在一些实施方式中，指示器是警告指示器，其指示潜在的、即将发生的错误(例如，消耗品低于预定阈值或液体或固体废物管理系统中的废物高于预定水平)。在一些实施方式中，指示器是中断指示器(stoppage indicator)，其指示系统用完一种或多种消耗品或者液体或废物管理系统已满。在一些实施方式中，如果触发了中断指示器，则计算机系统自动地停止自动化样品加工和分析系统的操作。

在一些实施方式中，计算机系统跟踪自动化系统内的一个或多个样品的位置。输入到系统中的样品源管可以包括与包含在其中的样品相关联的样品识别码。样品识别码扫描仪可以在已知位置(例如，在样品源管架内)扫描样品识别码，并且样品位置可以由样品识别码扫描仪传输到计算机系统。然后，计算机系统可以操作机械移液器以将样品转移到已知位置处的样品加工管。例如，样品加工条可以在系统内的已知储位(bin location)，并且将样品转移到条内已编号的样品加工管(例如，条x的管n)。可以由计算机系统记录样品的管号和条号。可以基于未使用的样品加工管和/或未使用的条的可用性以及先前转移的样品的目标位置来动态地确定样品的目标位置(即，哪个条中的哪个管)。计算机系统还可以操作机械臂，其用于在整个系统中运送样品加工管。因此，计算机系统可以跟踪样品加工管和其中包含的样品的移动。一旦将样品加工管移动到荧光计用于分析，通过计算机系统明确荧光计内样品的位置，并且将确定的荧光与样品相关联。

在一些实施方式中，计算机系统接收由荧光计生成的荧光数据。在一些实施方式中，由荧光计生成的数据可用于定量(或“实时”)核酸扩增，例如扩增曲线或解链曲线。在一些实施方式中，计算机系统包括显示器，并且可以在显示器上显示荧光数据。荧光数据可以包括时间、温度和/或样品的荧光。在一些实施方式中，计算机系统显示检测到的荧光相对于温度的曲线(例如，以生成解链曲线)、或显示检测到的荧光相对于时间的曲线(例如，以生成扩增曲线)。在一些实施方式中，计算机系统分析数据，并且可以报告或显示解链温度(T_m)、目标区域的拷贝数、循环阈值(Ct)的值或任何其他适合的分析输出。

计算机系统可以连接至数据网络，并且可以通过数据网络传输荧光数据或分析结果。例如，在一些实施方式中，计算机系统与实验室信息系统(LIS)集成，该实验室信息系统可以由医院、临床医生、药房或任何其他方来操作。数据可以和与样品相关联的患者识别码(例如，姓名、记录号、患者编号等)一起发送，患者识别码可以与样品识别码相同或不同。如果患者识别码与样品识别码不同，则应链接患者识别码和样品识别码。

计算机系统根据预定的工作流程操作机械移液器以抽取和分配液体。可以通过移液管在第一个系统部件(例如试剂架或样品源管架)处抽取液体，并分配在不同的系统部件处(例如一个或多个样品加工管架、核酸分离系统或荧光计)。在先前的系统中，在将液体从第一系统部件转移到第二系统部件期间从移液管吸头偶尔滴落可能是污染的来源。为了最小化污染的风险，在一些实施方式中，机械移液管的移动路径是预定的。移液管在系统的表面上方移动，但经过从其抽取液体的系统部件和向其分配液体的系统部件，而不会经过其他系统部件。例如，要将试剂从试剂架转移到核酸分离系统中保持的样品加工管，机械移液器将从试剂架中抽取试剂，移至核酸分离系统，而无需经过振动器、培养箱或荧光计，并且将试剂分配到核酸分离系统保持的样品加工管中。在另一个实例中，机械移液器可以从试剂架中抽取液体并将液体分配到荧光计所保持的样品加工管中，而无需在振动器、加热的培养箱或核酸分离系统上方移动。

计算机系统可以包括可以由显示器显示的用户界面(可以是图形用户界面(GUI))。用户界面可用于操作和/或监视自动化系统，例如通过管理或查看样品输入或数据输出、查看警告或警报、暂停或启动自动化系统、或者控制温度或温育时间。

图14描绘了示例性计算机系统1400，其配置为执行本文所述的任何方法之一，其包括用于操作自动化系统、确定解链曲线、确定扩增曲线或者分析解链曲线或扩增曲线的多种示例性方法。在这种情况下，计算系统1400可以包括例如处理器、非暂时性计算机可读介质(例如，存储装置)、存储器和输入/输出装置(例如，监视器、键盘、磁盘驱动器、互联网连接等)。然而，计算系统1400可以包括用于执行方法的一些或所有方面的电路或其他专用硬件。在一些操作设置中，计算系统1400可以配置为包括一个或多个单元的系统，每个单元配置为以软件、硬件或其一些组合来执行方法的一些方面。

图14描绘了具有可用于执行上述方法的许多部件的计算系统1400。主系统1402包括主板1404，其具有输入/输出(“I/O”)部分1406、一个或多个中央处理单元(“CPU”)1408和存储装置部分1410，存储装置部分可以具有与之相关的闪存卡1412。I/O部分1406连接至显示器1424、键盘1414、磁盘存储单元1416和介质驱动单元1418。介质驱动单元1418可以读/写可以包含程序1422和/或数据的计算机可读介质1420。

可以保存基于上述方法的结果的至少一些值用于后续使用。此外，非暂时性计算机可读介质可用于存储(例如，有形地体现)一个或多个计算机程序，用于借助计算机来执行上述方法中的任何一个。可以例如以通用编程语言(例如，Pascal，C、C++、Java、Python、JSON等)或一些专用于应用程序的特定语言来编写计算机程序。

在一些实施方式中，自动化核酸分离、扩增和分析系统包括：(i)机械移液器，其包括一个或多个可在水平面内移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；(ii)机械臂，其配置为运送多个连接的样品加工管；(iii)核酸分离系统，其包括配置为保持多个连接的样品加工管的第一样品加工管架以及磁体；其中当磁体处于活性配置时，当由机械移液器抽取液体时，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在样品加工管内；(iv)荧光计，其包括光源和光学检测器，该荧光计设置在配置为保持多个连接的样品加工管的第二样品加工管架下方，该第二样品加工管架具有透明或开放的底部，其中该荧光计配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光。在一些实施方式中，荧光计配置为将多个连接的样品加工管加热至高于室温的预定温度以用于核酸扩增。在一些实施方式中，系统进一步包括一个或多个配置为保持多个样品源管的样品源管架、一个或多个配置为加热多个连接的样品加工管的加热的培养箱和/或一个或多个配置为涡旋包含在样品加工管中的样品的振动器。在一些实施方式中，系统进一步包括条形码扫描仪，其配置为读取设置在一个或多个样品源管或多个样品加工管上的样品条形码。在一些实施方式中，系统进一步包括多个移液管可接近的移液管吸头架。在一些实施方式中，系统进一步包括配置为保持一种或多种试剂的试剂架。

在一些实施方式中，自动化核酸分离和分析系统包括：(i)机械移液器，其包括一个或多个可在水平面内移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；(ii)机械臂，其配置为运送包括多个线性排列的、连接的样品加工管的条；(iii)核酸分离系统，其包括配置为保持多个连接的样品加工管的第一样品加工管架以及磁体；其中当磁体处于活性配置时，当由机械移液器抽取液体时，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在样品加工管内；(iv)荧光计，其包括光源和光学检测器，该荧光计设置在第二样品加工管架下方，该第二样品加工管架配置为保持多个连接的样品加工管，该第二样品加工管架具有透明或开放的底部，其中该荧光计配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光。在一些实施方式中，荧光计配置为将条加热至高于室温的预定温度以用于核酸扩增。在一些实施方式中，系统进一步包括一个或多个配置为保持条的样品源管架、一个或多个配置为加热条的加热的培养箱和/或一个或多个配置为涡旋包含在条的样品加工管中的样品的振动器。在一些实施方式中，系统进一步包括条形码扫描仪，其配置为读取设置在一个或多个样品源管或该条上的样品条形码。在一些实施方式中，系统进一步包括多个移液管可接近的移液管吸头架。在一些实施方式中，系统进一步包括配置为保持一种或多种试剂的试剂架。

在一些实施方式中，自动化核酸分离和分析系统包括：(i)机械移液器，其包括一个或多个可在水平面内移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；(ii)机械臂，其配置为运送包括多个线性排列的、连接的样品加工管的条；(iii)核酸分离系统，其包括配置为保持多个连接的样品加工管的第一样品加工管架以及磁体；其中当磁体处于活性配置时，当由机械移液器抽取液体时，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在样品加工管内；(iv)加热的容器，其包括蜡，其中该蜡被该容器加热至高于蜡的熔化温度的温度；和(v)荧光计，其包括光源和光学检测器，该荧光计设置在第二样品加工管架的下方，该第二样品加工管架配置为保持多个连接的样品加工管，该第二样品加工管架具有透明或开放的底部，其中该荧光计是配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光。在一些实施方式中，荧光计配置为将条加热至高于室温的预定温度以用于核酸扩增。在一些实施方式中，系统进一步包括一个或多个配置为保持条的样品源管架、一个或多个配置为加热条的加热的培养箱和/或一个或多个配置为涡旋包含在条的样品加工管中的样品的振动器。在一些实施方式中，系统进一步包括条形码扫描仪，其配置为读取设置在一个或多个样品源管或条上的样品条形码。在一些实施方式中，系统进一步包括多个移液管可接近的移液管吸头架。在一些实施方式中，系统进一步包括配置为保持一种或多种试剂的试剂架。

在一些实施方式中，自动化核酸分离和分析系统包括：(i)机械移液器，其包括一个或多个可在水平面内移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；(ii)机械臂，其配置为运送包括多个线性排列的、连接的样品加工管的条；(iii)核酸分离系统，其包括配置为保持多个连接的样品加工管的第一样品加工管架以及磁体；其中，当磁体处于活性配置时，当由机械移液器抽取液体时，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在样品加工管内；(iv)加热的容器，其包括蜡，其中该蜡被该容器加热至高于蜡的熔化温度的温度；(v)荧光计，其包括光源和光学检测器，该荧光计设置在第二样品加工管架下方，该第二样品加工管架配置为保持多个连接的样品加工管，该第二样品加工管架具有透明或开放的底部，其中该荧光计配置为检测从一个或多个样品加工管中的样品发射的荧光；(vi)液体废物管理系统；和(vii)固体废物管理系统。在一些实施方式中，荧光计配置为将条加热至高于室温的预定温度以用于核酸扩增。在一些实施方式中，系统进一步包括一个或多个配置为保持条的样品源管架、一个或多个配置为加热条的加热的培养箱和/或一个或多个配置为涡旋包含在条的样品加工管中的样品的振动器。在一些实施方式中，系统进一步包括条形码扫描仪，其配置为读取设置在一个或多个样品源管或条上的样品条形码。在一些实施方式中，系统进一步包括多个移液管可接近的移液管吸头架。在一些实施方式中，系统进一步包括配置为保持一种或多种试剂的试剂架。

操作自动化系统的方法

自动地加工并分析装载到自动化系统中的样品以收集荧光数据，例如定量核酸扩增数据(例如，扩增曲线)或解链曲线。系统作为全自动系统运行，除了定期重新填充试剂或消耗品(如蜡或样品加工管)、投入或移出样品源管和/或清空固体或液体废物管理系统外，无需用户干预系统。一旦投入运行，系统就可以连续运行以加工和分析样品，并且由于缺少新样品或消耗品或试剂而发生暂停。

在一些方面，用于分析样品中的核酸分子的自动化方法包括分离核酸分子、将核酸分子与样品加工管中的核酸探针和荧光团结合、测量样品的荧光和丢弃样品加工管。核酸分子包括目标区域，并且核酸探针结合至目标区域的至少一部分。方法可以是多重方法，其中多个不同的核酸探针结合至核酸分子中的不同目标区域。一旦分离了样品中的核酸分子，扩增核酸分子并且通过荧光分析样品。在一些实施方式中，扩增样品并且同时采取荧光测量，例如以生成扩增曲线。在一些实施方式中，扩增样品，然后在多个温度下采取荧光测量以生成解链曲线。在一些实施方式中，方法包括生成扩增曲线，随后生成解链曲线。

可以例如通过使用本文描述的核酸分离系统分离核酸分子。可以通过机械移液器将样品从样品源管转移到样品加工管，该样品加工管可以是样品加工管条的一部分。机械移液器将磁响应颗粒添加到样品加工管中。官能化磁响应颗粒以结合核酸分子。磁响应颗粒处于试剂架保持的悬浮液中。机械移液器从试剂架中抽取预定量的磁响应颗粒，并将颗粒分配到样品加工管中。在一些实施方式中，可以将一种或多种附加的试剂例如盐水或内部、阴性或阳性对照添加到样品加工管中。当将磁响应性颗粒、样品和/或附加的试剂分配到样品加工管中时，可以将样品加工管保持在样品加工管架中。一旦样品和磁响应颗粒处于样品加工管中，机械臂可以将样品加工管运送到振动器。计算机系统可以操作振动器以涡旋包含在样品加工管中的样品。在样品涡旋后，机械臂可以将样品加工管运送到加热的培养箱中。加热的培养箱可用于裂解样品中的细胞和/或解链样品中的核酸分子。在温育后，机械臂将样品加工管运送到冷却架。当样品位于冷却架上时，样品中的核酸分子可与磁响应颗粒上的寡核苷酸或其他结合剂退火，从而使核酸分子与磁响应颗粒结合。冷却后，机械臂将样品加工管运送到核酸分离系统。核酸分离系统包括磁体，其与磁响应颗粒相互作用。机械移液器移除样品加工管中的液体；然而，由于磁响应颗粒与磁体相互作用，并且核酸分子与磁响应颗粒结合，因此核酸分子保留在样品加工管中。从样品加工管中抽取的液体可以分配到液体废物管理系统的液体废物端口中。在一些实施方式中，用洗涤缓冲液洗涤核酸分子1次、2次或更多次。为了洗涤核酸分子，机械移液器从试剂架中抽取洗涤缓冲液，并将洗涤缓冲液分配到样品加工管中。然后，机械移液器从保持在核酸分离系统中的样品加工管中抽取用过的洗涤缓冲液，并将用过的洗涤缓冲液分配到液体废物管理系统的液体废物端口中。在一些实施方式中，当向样品加工管添加洗涤缓冲液时，机械臂将样品加工管运送至样品加工管架(即，将其从核酸分离系统中移除)。在一些实施方式中，通过机械臂将样品加工管运送至振动器，并在将洗涤缓冲液添加至样品加工管中之后涡旋，然后将样品加工管返回至核酸分离系统以抽取用过的洗涤缓冲液。

在分离核酸分子之后(其任选地包括一个或多个洗涤步骤)，通过机械臂将样品加工管运送至样品加工管架。机械移液器抽取扩增试剂(例如核苷酸、缓冲液、核酸探针、酶、荧光团等)，然后将扩增试剂分配到样品加工管架中。然后通过机械臂将具有扩增试剂的样品加工管运送到加热的培养箱中，从而允许核酸分子解链。在一些实施方式中，机械臂将样品加工管运送到振动器，并且在机械臂将样品加工管运送到加热的培养箱之前涡旋样品。在一些实施方式中，机械移液器从加热的容器中抽取熔化的蜡(例如，熔化的石蜡)，并将熔化的蜡分配在样品加工管中。

在加热的培养箱中温育后，机械臂将样品加工管运送到荧光计以用于分析。在一些实施方式中，预热荧光计以用于等温扩增。等温扩增温度高于室温，例如在约30℃和约80℃之间(例如在约30℃和约60℃之间、约37℃和约47℃之间或者约42℃)。机械移液器可以从试剂架中抽取扩增酶并将酶分配到样品加工管中。然后通过等温扩增来扩增样品加工管中的核酸分子。同时，通过荧光计测量荧光，并将样品的荧光数据传输到计算机系统。在一些实施方式中，通过等温核酸扩增来执行扩增，例如，如国际专利申请公开WO2011/091393A2中所述的，其全部内容通过引用整体并入本文。随着样品加工管中扩增子数量增加，检测到的荧光增加。可以在等温扩增期间将荧光作为时间的函数进行测量，以获得扩增曲线。在一些实施方式中，每10分钟或更频繁、每5分钟或更频繁、每3分钟或更频繁、每2分钟或更频繁、每分钟或更频繁或者每30秒或更频繁地测量荧光。在一些实施方式中，等温扩增进行约20分钟或更长(例如约30分钟或更长、或者约40分钟或更长)。样品所测量的荧光可以传输到计算机系统。

在一些实施方式中，在扩增核酸样品后，生成解链曲线。荧光计中样品的温度升高到目标温度。在一些实施方式中，目标温度为约60℃或更高、70℃或更高、80℃或更高、或者约90℃或更高。在一些实施方式中，目标温度为约100℃或更低，例如约90℃或更低、约80℃或更低、或者约70℃或更低。随着样品温度升高和/或随着样品温度降低(例如，随着样品达到目标温度后冷却)，测量样品的荧光。可以将样品所测量的荧光和荧光测量的温度传输到计算机系统。

在通过荧光计测量样品的荧光数据之后，机械臂可以从荧光计上移除样品加工管。在一些实施方式中，机械臂将样品加工管移动到固体废物管理系统以用于处置。在一些实施方式中，机械臂将样品加工管从荧光计移动至样品加工管架以冷却。在冷却过程中，样品加工管中的蜡(如果添加的话)会固化，从而将液体密封在样品加工管中。一旦蜡固化后，机械臂将样品加工管移至固体废物管理系统以用于处置。

在一些实施方式中，分析样品中核酸分子的方法包括：(i)从样品中分离包括目标区域的核酸分子；(ii)将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；(iii)将熔化温度高于室温的熔化的蜡(例如石蜡)添加到包含样品的样品加工管中；(iv)扩增目标区域(例如通过等温扩增)；(v)测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；(vi)固化样品加工管中的蜡；和(vii)丢弃包含固化的蜡的样品加工管。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，分析样品中的核酸分子的方法包括：(i)从样品中分离包含目标区域的核酸分子；(ii)将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；(iii)将熔化温度高于室温的熔化的蜡(例如石蜡)添加到包含样品的样品加工管中；(iv)扩增目标区域(例如通过等温扩增)；(v)测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；(vi)固化样品加工管中的蜡；(vii)丢弃包括固化的蜡的样品加工管；和(viii)确定扩增曲线。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包含目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，分析样品中核酸分子的方法包括：(i)从样品中分离包括目标区域的核酸分子；(ii)将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；(iii)将熔化温度高于室温的熔化的蜡(例如石蜡)添加到包含样品的样品加工管中；(iv)扩增目标区域(例如通过等温扩增)；(v)测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；(vi)固化样品加工管中的蜡；(vii)丢弃包括固化的蜡的样品加工管；(viii)确定扩增曲线；和(ix)确定解链曲线。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，分析样品中的核酸分子的方法包括：(i)从样品中分离包含目标区域的核酸分子；(ii)将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；(iii)将熔化温度高于室温的熔化的蜡(例如石蜡)添加到包含样品的样品加工管中；(iv)扩增目标区域(例如通过等温扩增)；(v)测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；(vi)固化样品加工管中的蜡；(vii)丢弃包括固化的蜡的样品加工管；和(viii)确定扩增曲线；其中该方法由自动化系统执行。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，分析样品中的核酸分子的方法包括：(i)从样品中分离包括目标区域的核酸分子；(ii)将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；(iii)将熔化温度高于室温的熔化的蜡(例如石蜡)添加到包含样品的样品加工管中；(iv)扩增目标区域(例如通过等温扩增)；(v)测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；(vi)固化样品加工管中的蜡；(vii)丢弃包括固化的蜡的样品加工管；(viii)确定扩增曲线；和(ix)确定解链曲线；其中该方法由自动化系统执行。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，确定核酸样品的解链曲线的方法包括：(i)从样品中分离包括目标区域的核酸分子；(ii)将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；(iii)将熔化温度高于室温的熔化的蜡(例如石蜡)添加到包含样品的样品加工管中；(iii)从核酸分子扩增目标区域；(iv)在多个温度下测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；(v)固化包含在样品加工管内的蜡；和(vi)丢弃包括固化的蜡的样品加工管。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，确定核酸样品的解链曲线的方法包括：(i)从样品中分离包括目标区域的核酸分子；(ii)将核酸分子、与目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；(iii)将熔化温度高于室温的熔化的蜡(例如石蜡)添加到包含样品的样品加工管中；(iii)从核酸分子扩增目标区域；(iv)在多个温度下测量结合的目标区域、核酸检测探针和荧光团的荧光；(v)固化包含在样品加工管内的蜡；和(vi)丢弃包括固化的蜡的样品加工管；其中该方法由自动化系统执行。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，分析核酸样品的方法包括：(i)将包括核酸分子(其包括目标区域)的样品从样品源容器分配到选自多个连接的样品加工管的样品加工管中；(ii)将样品与用与包含目标区域的核酸分子结合的探针官能化的磁响应颗粒结合；(iii)使用机械臂将样品加工管运送到磁性模块，其包括配置为保持多个连接的样品加工管的第一样品架以及磁体；(iv)使用机械移液器通过分配和抽取洗涤缓冲液到样品加工管中来洗涤核酸分子，其中当抽取洗涤缓冲液时，该磁体处于活性配置，从而将磁响应颗粒保留在样品中加工管中；(v)使用机械移液器向样品加工管中加入熔化的蜡(例如石蜡)，其中该蜡具有高于室温的熔化温度；(vi)使用机械移液器将扩增试剂、与核酸分子特异性结合的核酸探针和荧光团添加至样品加工管；(vii)使用机械臂将样品加工管运送到荧光计上的第二样品架，其中该第二样品架设置在光源和光学检测器上方；(viii)同时加热样品加工管并检测来自样品的荧光；(ix)冷却样品加工管，从而使蜡固化；和(x)丢弃包括固化的蜡的样品加工管。在一些实施方式中，将荧光团附接至核探针。在一些实施方式中，扩增和测量荧光同时发生。在一些实施方式中，从样品加工管下方测量荧光。在一些实施方式中，分离核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括目标区域的核酸分子。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。在一些实施方式中，方法包括洗涤结合至包括目标区域的核酸分子的磁响应颗粒。在一些实施方式中，分离核酸分子包括裂解包含核酸分子的细胞。

在一些实施方式中，操作本文所述的自动化系统以执行WO2011/0091393中描述的一种或多种方法。例如，在一个方面，存在用于选择性扩增靶多核苷酸序列的方法，其包括：(a)使用机械移液器在样品加工管中将靶多核苷酸序列与第一复合引物结合以使靶多核苷酸序列与第一复合引物杂交，所述机械移液器包括一个或多个可在水平面上移动的移液管，所述第一复合引物包含5'启动子部分(P)和与靶多核苷酸序列的3'端部互补的3'靶识别部分；(b)使用机械移液器向样品加工管中添加荧光团，(c)温育样品加工管，从而(1)延伸第一复合引物的3'端并生成第一单链核酸(例如，DNA)模板，其包括启动子部分(P)和靶多核苷酸序列的互补序列(Tc)，所述第一单链核酸(例如，DNA)模板包括彼此互补的第一自折叠区段对，其中该启动子部分(P)在第一单链核酸(例如DNA)模板的5'端，并且自折叠区段之一在第一单链核酸(例如，DNA)模板的3'端，(2)允许第一单链核酸(例如，DNA)模板自折叠并形成第一柄-茎-环结构，其包括5'单链柄，该5'单链柄包括启动子部分(P)，和双链茎，该双链茎包括彼此杂交的第一自折叠区段对，(3)延伸第一柄-茎-环结构的3'端以生成双链启动子，其包括启动子部分(P)及彼此杂交的其互补序列(Pc)，和(4)从双链启动子转录以生成多个拷贝的包括靶多核苷酸序列的单链RNA产物。在一些实施方式中，第一复合引物包括在启动子部分和3'靶标识别部分之间的第一自折叠区段。

另一方面，存在用于选择性扩增靶多核苷酸序列的方法，其包括：(a)使用机械移液器在样品加工管中将靶多核苷酸序列与第一复合引物结合以使靶多核苷酸序列与第一复合引物杂交，所述机械移液器包括一个或多个可在水平面上移动的移液管，所述第一复合引物包括5'启动子部分(P)和与靶多核苷酸序列的3'端互补的3'靶识别部分；(b)使用机械移液器向样品加工管中添加荧光团，(c)向样品加工管中添加熔化温度高于室温的熔化的蜡，并(d)温育样品加工管，从而(1)延伸第一复合引物的3'端并生成包括启动子部分(P)和靶多核苷酸序列的互补序列(Tc)的第一单链核酸(例如DNA)模板，所述第一单链核酸(例如DNA)模板包括彼此互补的第一自折叠区段对，其中该启动子部分(P)位于第一单链核酸(例如DNA)模板的5'端并且自折叠区段之一位于第一单链核酸(例如DNA)模板的3'端，(2)允许第一单链核酸(例如DNA)模板自折叠并形成第一柄-茎-环结构，其包括5′单链柄，该5′单链柄包括启动子部分(P)，和双链茎，该双链茎包括彼此杂交的第一自折叠区段对，(3)延伸第一柄-茎-环结构的3'端以生成双链启动子，其包括启动子部分(P)及彼此杂交的其互补序列(Pc)，以及(4)从双链启动子转录以生成多个拷贝的包含靶多核苷酸序列的单链RNA产物。在一些实施方式中，第一复合引物包括在启动子部分和3'靶识别部分之间的第一自折叠区段。

本文描述了多种示例性实施方式。以非限制性意义参考这些实例。提供它们以说明所公开技术的更广泛适用的方面。在不脱离各种实施方式的真实精神和范围的情况下，可以进行各种改变并且可以替换等同物。此外，可以进行多种修改以使具体情况、材料、物质组成、方法、方法行为(一种或多种)或步骤(一种或多种)适应多种实施方式的目的(一种或多种)、精神或范围。此外，如本领域技术人员将理解的，本文描述和说明的每个单独变型具有离散的部件和特征，其可以容易地与其他几个实施方式中的任何特征分离或组合，而不脱离各种实施方式的范围或精神。所有这些修改旨在落入与本公开内容相关联的权利要求的范围内。

Claims (42)

1.自动化核酸分离和分析系统，其包括：

机械移液器，其包括一个或多个可在水平面内移动并配置为分配或抽取一种或多种液体的移液管；

机械臂，其配置为运送多个连接的样品加工管；

核酸分离系统，其包括第一样品加工管架和磁体，所述第一样品加工管架配置为保持所述多个连接的样品加工管；其中当所述磁体处于活性配置时，当由所述机械移液器抽取液体时，包含在每个样品加工管中的磁响应颗粒会保留在所述样品加工管内；和

荧光计，其包括光源和光学检测器，所述荧光计设置在第二样品加工管架下方，所述第二样品加工管架配置为保持所述多个连接的样品加工管，所述第二样品加工管架具有透明或开放的底部，其中所述荧光计配置为检测从一个或多个所述样品加工管中的样品发射的荧光。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述荧光计配置为将所述多个连接的样品加工管加热至高于室温的预定温度。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述多个连接的样品加工管是包括三个或更多个线性排列的样品加工管的样品条。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述多个连接的样品加工管是多孔板。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其包括加热的容器，所述加热的容器包含蜡，其中所述蜡被所述容器加热至高于所述蜡的熔化温度的温度。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的系统，其包括一个或多个加热的培养箱，所述培养箱配置为加热所述多个连接的样品加工管。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的系统，其包括一个或多个振动器，所述振动器配置为涡旋包含在所述样品加工管中的样品。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的系统，其包括样品源管架，所述样品源管架配置为保持所述多个样品源管。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述系统包括条形码扫描仪，所述条形码扫描仪配置为读取设置在一个或多个样品源管或所述多个样品加工管上的样品条形码。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其包括所述多个移液管可接近的移液管吸头架。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其包括试剂架，所述试剂架配置为保持一种或多种试剂。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其包括固体废物管理系统，所述固体废物管理系统配置为接收移液管吸头和所述多个样品加工管。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，其包括一个或多个冷却架，所述冷却架配置为保持所述样品加工管。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其包括液体废物管理系统，所述液体废物管理系统包括液体废物端口和配置为从所述液体废物端口排放所述液体废物的导管。

15.根据权利要求1至14中任一项所述的系统，其中所述机械移液器可操作以使所述多个移液管沿预定路径移动，所述预定路径防止所述多个移液管在非目标系统部件上方移动。

16.根据权利要求1至15中任一项所述的系统，其包括封闭所述系统的壳体，所述壳体包括底部和可打开的盖。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述壳体包括通风系统，所述通风系统包括空气过滤器，其中所述通风系统配置为向封闭的系统提供过滤的空气，并从所述封闭的系统中抽取空气。

18.根据权利要求16或17所述的系统，其中所述封闭的系统在比所述壳体外部的压力更高的压力下操作。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其中所述壳体包括在所述壳体的外表面上的一个或多个指示灯，所述指示灯配置为指示所述系统的正常操作或错误。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的系统，其包括在所述壳体内的UV灯，所述UV灯配置为当运行所述UV灯时消毒所述系统。

21.根据权利要求1至20中的任一项所述的系统，其中所述系统包括指示错误的指示器。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述指示器是灯光或声音警报。

23.根据权利要求1-22中任一项所述的系统，其包括用于操作所述自动化核酸分离和分析系统的计算机系统。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述计算机系统包括显示器。

25.根据权利要求23或24所述的系统，其中所述计算机系统连接至配置为存储或传输样品分析结果的实验室信息系统。

26.分析样品中核酸分子的方法，其包括：

从所述样品中分离包括目标区域的核酸分子；

将所述核酸分子、与所述目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；

将熔化温度高于室温的熔化的蜡添加到包含所述样品的样品加工管中；

扩增所述目标区域；

测量结合的目标区域、所述核酸检测探针和所述荧光团的荧光；

固化所述样品加工管中的所述蜡；和

丢弃包含固化的蜡的所述样品加工管。

27.根据权利要求26所述的方法，其包括确定所述样品的扩增曲线。

28.根据权利要求26或27所述的方法，其中所述荧光团附接至所述核酸探针。

29.根据权利要求26或27所述的方法，其中所述荧光团与所述核酸探针分离。

30.一种确定核酸样品的解链曲线的方法，其包括

从所述样品中分离包含目标区域的核酸分子；

将所述核酸分子、与所述目标区域的至少一部分杂交的核酸探针和荧光团结合；

将熔化温度高于室温的熔化的蜡添加到包含所述样品的样品加工管中；

从所述核酸分子扩增所述目标区域；

在多个温度下测量结合的目标区域、所述核酸检测探针和荧光团的荧光；

固化包含在所述样品加工管中的所述蜡；和

丢弃包括所述固化的蜡的所述样品加工管。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述荧光团与所述核酸探针分离。

32.根据权利要求26-31中任一项所述的方法，其中所述方法由自动化系统执行。

33.根据权利要求26-32中任一项所述的方法，其中所述样品加工管被动地冷却。

34.根据权利要求26-33中任一项所述的方法，其包括加热所述样品加工管以使所述目标区域和所述核酸检测探针变性。

35.根据权利要求26-34中任一项所述的方法，其中分离所述核酸包括将用核酸捕获探针官能化的磁响应颗粒结合到包括所述目标区域的所述核酸分子。

36.根据权利要求35所述的方法，其包括洗涤结合至包含所述目标区域的所述核酸分子的所述磁响应颗粒。

37.根据权利要求26-36中任一项所述的方法，其中分离所述核酸分子包括裂解包含所述核酸分子的细胞。

38.根据权利要求26-37中任一项所述的方法，其中从所述样品加工管的下方测量荧光。

39.根据权利要求26-38中任一项所述的方法，其进一步包括分析所测量的荧光以确定所述样品中所述目标区域的量。

40.根据权利要求26-39中任一项所述的方法，其中所述蜡的熔化温度为约30℃至约90℃。

41.根据权利要求26-40中任一项所述的方法，其中所述蜡是石蜡。

42.一种分析核酸样品的方法，其包括：

将包含目标区域的核酸分子的样品分配到选自多个连接的样品加工管的样品加工管中；

将所述样品与用与包含所述目标区域的所述核酸分子结合的探针官能化的磁响应颗粒结合；

使用机械臂将所述样品加工管运送到磁性模块，所述磁性模块包括配置为保持所述多个连接的样品加工管的第一样品架和磁体；

使用机械移液器通过分配和抽取洗涤缓冲液到所述样品加工管中来洗涤所述核酸分子，其中当抽取所述洗涤缓冲液时所述磁体处于活性配置，从而将所述磁响应颗粒保留在所述样品加工管中；

使用所述机械移液器将熔化的蜡添加至所述样品加工管，其中添加至所述样品加工管的所述蜡具有高于室温的熔化温度；

使用所述机械移液器添加扩增试剂、与所述核酸分子特异性结合的核酸探针和荧光团至所述样品加工管；

使用所述机械臂将所述样品加工管运送到荧光计上的第二样品架，其中所述第二样品架设置在光源和光学检测器上方；

同时加热所述样品加工管并检测来自所述样品的荧光；

冷却所述样品加工管，从而使所述蜡固化；和

丢弃包括固化的蜡的所述样品加工管。

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