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原文传递样品处理模块阵列处理系统和方法

专利名称：	样品处理模块阵列处理系统和方法
摘要：	本文提供了用于大量生物样品的高通量处理的处理系统。这样的系统可包括：阵列支承组件，支承具有至少两个维度的阵列中的多个诊断化验模块；装载器，将多个诊断化验盒装载在多个诊断化验模块内。阵列支承组件可相对于装载器移动以便于装载和卸载，从而提供更有效的处理。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	美国;US
申请人：	塞弗德公司
发明人：	布瑞恩·布利文;罗纳德·常;史蒂文·蒙哥马利;格雷戈里·莫特
专利状态：	有效
申请日期：	2017-11-17T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-23T00:00:00+0800
申请号：	CN201780082655.X
公开号：	CN110168380A
代理机构：	北京英赛嘉华知识产权代理有限责任公司
代理人：	王达佐;王艳春
分类号：	G01N35/00(2006.01);G;G01;G01N;G01N35
申请人地址：	美国加利福尼亚州
主权项：	1.一种用于多个生物样品的高通量处理的处理系统，每个生物样品均位于多个诊断化验盒的相应诊断化验盒内，所述系统包括：阵列支承组件，适于支承具有至少两个维度的阵列中的多个诊断化验模块，每个诊断化验模块均包括诊断化验系统，所述诊断化验系统适于接收所述多个诊断化验盒中的诊断化验盒，并适于对所述相应诊断化验盒内的所述生物样品进行诊断化验；以及装载器，适于在支承在所述阵列支承组件内的同时，将所述多个诊断化验盒装载在所述多个诊断化验模块内，其中，所述阵列支承组件能够相对于所述装载器移动，使得所述诊断化验盒能够通过与所述装载器组合相对于所述装载器移动所述阵列支承结构，而装载在所述阵列内的所述诊断化验模块中的任何一个中。 2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述诊断化验模块中的每个均适于执行彼此独立的诊断化验。 3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承组件配置为限定圆柱形阵列。 4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列包括多个水平行，以及所述装载器能够沿着基本竖直的轴线平移，以便能够在所述圆柱形阵列的水平行之间移动。 5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述装载器包括抓取器，所述抓取器适于将由所述抓取器支承的盒沿着水平轴线从所述抓取器内的抓取位置插入所述阵列的诊断化验模块内的装载位置。 6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述抓取器还适于从所述装载位置对装载在所述阵列内的诊断化验模块中的盒进行卸载，并将远离所述相应模块运输所述盒。 7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述抓取器还适于同时支承所述多个诊断化验盒中的至少两个盒，以便于以下步骤中的任意步骤：连续装载所述至少两个盒；从相应的装载位置连续卸载所述至少两个盒；从给定模块卸载所述至少两个盒中的一个盒，随后将所述至少两个盒中的另一盒装载在所述同一模块内；以及从给定模块卸载所述至少两个盒中的一个盒，随后将所述至少两个盒中的另一盒装载在不同模块内。 8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承结构包括由滑环分开的圆形框架堆，所述滑环通过旋转接头传输电力和通信数据，使得每个模块均具有直接电力和通信联接。 9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述诊断化验模块中的每个均包括可再充电电源，所述可再充电电源通过近场能量传递而能够无线充电。 10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承组件包括与所述阵列内的每个模块相关联的一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器适于确定所述模块在所述阵列内的位置。 11.根据权利要求7所述的系统，还包括：控制器，具有输入和输出，所述控制器配置为响应于从所述一个或更多个传感器接收的、所述诊断化验模块可用于装载的输入，向所述装载器输出控制命令，以将诊断化验盒装载到所述多个诊断化验模块中的特定诊断化验模块中。 12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述控制器配置成基于以下元素中的任意元素从多个可用的诊断化验模块确定优选的诊断化验模块：接近度、温度测量、负载平衡、热平衡、层之间或在相应层内的分布、化验的时间长度或其任何组合。 13.根据权利要求11所述的系统，其中，所述一个或更多个传感器还配置为获得诊断化验模块和装载在其中的相关盒中的每个的唯一ID。 14.根据权利要求11所述的系统，其中，每个诊断化验模块均包括适于与所述控制器通信的无线通信单元。 15.根据权利要求12所述的系统，其中，每个诊断化验模块的所述无线通信单元均配置为在将所述盒装载在所述相应模块中之后，向所述控制器传送诊断化验盒与所述多个诊断化验模块中的特定诊断化验模块相关联。 16.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器适于跟踪所述多个诊断化验模块中的哪个诊断化验模块与所述多个诊断化验盒中的每个诊断化验盒相关联。 17.根据权利要求12所述的系统，其中，所述控制器适于向所述装载器输出命令，以将诊断化验盒装载到尚未与诊断化验盒相关联的诊断化验模块内。 18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制器还适于在接收到已从与所述相应盒相关联的所述诊断化验模块接收到诊断结果的输入之后，向所述装载器输出用于卸载特定诊断化验盒的命令。 19.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括设置在所述阵列支承件下方的废物容器，其中，所述装载器还适于卸载用过的诊断化验盒，以用于收集和丢弃在所述废物容器内。 20.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统还包括：装载轨道，将多个诊断化验盒传送到所述装载器。 21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述装载轨道限定适于接收所述多个诊断化验盒的多个凹入部。 22.根据权利要求21所述的系统，其中，每个凹入部均配置成将所述多个诊断化验盒中的每个相对于所述装载轨道保持在特定位置和/或方向，以便于在接收到诊断化验盒时通过所述装载器装载。 23.根据权利要求20所述的系统，其中，所述装载器包括抓取器，所述抓取器适于在设置在特定装载位置时，抓取由所述装载轨道传送的诊断化验盒。 24.根据权利要求20所述的系统，其中，所述阵列支承件限定圆柱形阵列，以及所述装载轨道是围绕所述圆柱形阵列旋转的环。 25.根据权利要求24所述的系统，其中，所述环形装载轨道和所述圆柱形阵列围绕共同的纵向轴线旋转，以及所述环形装载轨道适于独立于所述圆柱形阵列旋转。 26.根据权利要求20所述的系统，其中，所述装载轨道包括一个或更多个传感器，所述一个或更多个传感器适于检测何时将一个或更多个诊断化验盒放置在所述装载轨道中。 27.根据权利要求26所述的系统，其中，所述装载轨道适于响应于检测到所述一个或更多个诊断化验盒，朝向所述装载器运输所述一个或更多个诊断化验盒。 28.根据权利要求1所述的系统，还包括：空气冷却系统，引导空气通过所述阵列组件的中心柱，并通过所述阵列组件的每层，以便将所述整个阵列组件保持在合适温度范围内。 29.根据权利要求28所述的系统，其中，所述合适温度范围在65至95华氏度之间，以便于PCR分析。 30.根据权利要求28所述的系统，其中，所述空气冷却系统包括挡板，所述挡板位于所述阵列组件的每层之间，使得空气流至少部分地在所述层之间分开。 31.根据权利要求28所述的系统，其中，所述空气冷却系统包括外部空气冷却器，所述外部空气冷却器与所述阵列组件的一层或更多层中的一个或更多个传感器通信地联接。 32.根据权利要求1所述的系统，其中，所述诊断化验模块中的每个均固定地固定在所述阵列支承组件内，但仍保持可移除以允许修理和/或更换。 33.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承组件限定圆柱形阵列，当固定在组装的系统内时，所述圆柱形阵列的直径为约34英寸或更小，高度为80英寸或更小，以便于通过标准尺寸的门口运输所述系统。 34.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承组件包括限定敞开中心柱的多个堆叠的圆形框架。 35.根据权利要求31所述的系统，其中，所述系统还包括集成冷却系统，所述集成冷却系统包括：一个或更多个冷却风扇，从所述敞开中心柱的底部朝向所述敞开中心柱的顶部向上吸入冷空气。 36.根据权利要求32所述的系统，其中，所述系统还包括位于各行之间的圆形挡板，以便将来自所述敞开中心柱的冷却空气直接引导至所述圆柱形阵列内的每行模块。 37.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承组件是圆柱形阵列，其支承至少50个模块，并且包括至少两个堆叠的行。 38.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承组件是圆柱形阵列，每行支承25个模块，并且具有至少4行，使得所述阵列支承组件支承至少100个模块。 39.根据权利要求1所述的系统，其中，所述阵列支承组件包括两个圆柱形阵列，每行支承25个模块，并且每个圆柱形阵列具有至少4行，使得所述系统支承200个模块。 40.根据权利要求20所述的系统，还包括：盒制备器，配置为在分析之前对诊断化验盒内的流体样品执行一个或更多个样品处理，并随后将制备好的诊断化验盒装载到所述装载轨道内。 41.一种利用高通量处理系统处理多个生物样品的方法，所述多个生物样品中的每个均位于多个诊断化验盒的诊断化验盒内，所述方法包括：在高通量处理系统中接收所述多个诊断化验盒；以及利用装载器，将所述多个诊断化验盒中的每个装载到阵列支承件内的多个诊断化验模块的相应诊断化验模块中，所述阵列支承件限定具有至少两个维度的阵列，每个诊断化验模块均包括诊断化验系统，所述诊断化验系统适于接收所述多个诊断化验盒中的诊断化验盒，并对相应盒内的生物样品执行诊断化验，其中，所述装载的步骤包括相对于所述装载器移动所述阵列支承件，使得通过与所述装载器组合相对于所述装载器移动所述阵列支承结构，所述诊断化验盒能够装载在所述阵列内的所述诊断化验模块中的任何一个中。 42.根据权利要求41所述的方法，其中，装载所述多个诊断化验模块中的每个包括将每个盒定位在所述阵列内的给定诊断化验模块的容器内。 43.根据权利要求41所述的方法，还包括：检测所述阵列支承件内的所述多个诊断模块中的每个的存在。 44.根据权利要求41所述的方法，其中，所述装载的步骤包括：通过所述系统的控制器，基于从给定诊断模块无线接收的输出，确定所述阵列支承件内的所述多个诊断模块的所述给定诊断模块的可用性。 45.根据权利要求44所述的方法，还包括：基于以下元素中的任意元素从多个可用的诊断化验模块确定优选的诊断化验模块：接近度、温度测量、负载平衡、热平衡、层之间或相应层内的分布、化验的时间长度或其任何组合；以及将所述多个诊断化验盒中的诊断化验盒装载入所确定的优选诊断化验模块中。 46.根据权利要求42所述的方法，还包括：在所述阵列内的所述多个诊断化验模块中的至少一个中执行诊断化验。 47.根据权利要求42所述的方法，其中，所述阵列内的所述多个诊断化验模块中的每个均彼此独立地操作。 48.根据权利要求41所述的方法，还包括：在将相应的盒装载到相应的模块中时，获得与每个诊断化验模块以及相关诊断化验盒相关联的唯一ID。 49.根据权利要求48所述的方法，还包括：基于所述唯一ID，将来自特定诊断化验模块的诊断化验结果与装载到所述模块中的相应盒的所述生物样品相关联。 50.根据权利要求41所述的方法，其中，所述多个诊断化验模块中的每个均能够从所述阵列支承组件移除，所述方法还包括：从所述阵列支承件移除一个或更多个诊断化验模块，并用一个或更多个替换诊断化验模块进行替换。 51.根据权利要求41所述的方法，其中，所述装载的步骤包括：用抓取器抓取所接收到的所述多个诊断化验盒中的诊断化验盒；通过以下中的一者或两者将由所述抓取器支承的所述诊断化验盒运输到所述阵列中的可用诊断化验模块：平移所述抓取器，并相对于所述抓取器移动所述阵列支承件；以及将所抓取的诊断化验装载到所述可用诊断化验模块中。 52.根据权利要求51所述的方法，其中，确定所述可用诊断化验模块包括：与所述阵列中的所述多个诊断化验模块中的每个进行无线通信。 53.根据权利要求51所述的方法，其中，通过所述装载器的所述抓取器运输所述诊断化验盒包括：沿所述阵列的第一轴线平移所述抓取器。 54.根据权利要求53所述的方法，其中，运输所述诊断化验盒还包括：沿所述阵列的第二轴线，移动所述阵列支承件，所述第二轴线横向于所述第一轴线。 55.根据权利要求54所述的方法，其中，所述第一轴线具有基本竖直的分量，以及所述第二轴线基本上是水平的。 56.根据权利要求54所述的方法，其中，所述阵列是具有多个水平行和多个竖直列的圆柱形阵列，以及移动所述阵列支承件包括：使所述阵列支承件围绕所述阵列的纵向轴线旋转。 57.根据权利要求41所述的方法，其中，接收所述多个诊断化验盒包括：在装载轨道中接收所述多个诊断化验盒中的每个，所述装载轨道将所接收的多个诊断化验盒朝向所述装载器机构移动，以装入所述阵列中。 58.根据权利要求57所述的方法，其中，所述装载轨道包括用于接收所述多个诊断盒的多个凹入部，每个凹入部均配置用于接收所述多个诊断盒中的一个诊断盒，所述方法还包括：感测在所述装载轨道中接收的所述多个诊断盒中的一个或更多个，并响应地将一个或更多个感测的模块朝向所述装载器移动。 59.根据权利要求57所述的方法，其中，所述阵列支承件是圆柱形阵列，以及所述装载轨道是围绕所述圆柱形阵列延伸的环，使得移动所述一个或更多个感测的诊断盒包括：使所述环围绕所述圆柱形阵列和所述环形装载轨道的共同纵向轴线旋转。 60.根据权利要求41所述的方法，还包括：在对来自所述多个诊断化验模块中的相应诊断化验模块中的生物样品进行诊断化验之后，卸载相应的诊断化验盒。 61.根据权利要求60所述的方法，其中，卸载所述诊断化验盒包括：响应于来自相关模块的输出，将所述装载器移动到所述诊断化验模块，所述输出指示由所述相应模块执行的、对所述生物样品的诊断化验完成。 62.根据权利要求61所述的方法，其中，利用控制器从所述诊断化验模块无线地接收所述输出，所述控制器控制所述阵列支承件和所述装载器的移动。 63.根据权利要求60所述的方法，还包括：同时用所述装载器支承至少两个诊断化验盒，所述至少两个诊断化验盒包括用于装载到所述阵列中的第一诊断化验盒和已从所述阵列卸载的第二诊断化验盒。 64.根据权利要求63所述的方法，还包括：将支承在所述装载器中的所述第一诊断化验盒装入已卸载所述第二诊断化验盒的相应诊断模块中。 65.根据权利要求60所述的方法，还包括：通过所述装载器，朝向废物容器运输已从所述阵列卸载的一个或更多个用过的诊断盒。 66.根据权利要求41所述的方法，还包括：将所述阵列组件的每层的温度保持在用于在所述系统内进行样品处理的合适温度范围内。 67.根据权利要求66所述的方法，还包括：合适温度范围为约65至约95华氏度。 68.根据权利要求66所述的方法，其中，保持所述温度包括运行冷却系统的一个或更多个风扇，所述冷却系统引导气流通过所述模块阵列的中心柱，并通过所述模块阵列的每层。 69.根据权利要求69所述的方法，其中，通过每层的气流至少部分地由挡板分开，使得所述气流在层之间变化。 70.根据权利要求41所述的方法，还包括：在样品制备器中制备一个或更多个诊断化验盒，所述样品制备器自动将一个或更多个制备的诊断化验盒运输到所述系统的装载轨道中，以用于后续分析。
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