阅读说明：本技术 流体操作盒和控制机构 (Fluid handling cartridge and control mechanism ) 是由 格拉汉姆·古特塞尔 于 2018-01-09 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种样品处理盒,其包括：a.样品进入位置；b.封闭的样品处理室；c.设有样品分析井的样品分析位置；d.第一通道,流体连接样品进入位置和样品处理室；e.第二通道,连接样品分析位置和样品处理室,第二通道设有封闭的或可封闭的第二通道阀；其中,样品处理室设有第二通道端口,用于在第二通道和样品处理室之间提供流体连接,第二通道端口位于样品处理室的样品积累区域。本发明还提供了一种包括样品处理盒的样品处理系统、在样品处理分析中使用样品处理盒和样品处理系统的方法。(The present invention provides a sample processing cartridge comprising: a. a sample entry location; b. a closed sample processing chamber; c. a sample analysis position provided with a sample analysis well; d. a first channel fluidly connecting the sample entry location and the sample processing chamber; e. a second channel connecting the sample analysis site and the sample processing chamber, the second channel being provided with a closed or closable second channel valve; wherein the sample processing chamber is provided with a second channel port for providing a fluid connection between the second channel and the sample processing chamber, the second channel port being located in a sample accumulation region of the sample processing chamber. The present invention also provides a sample processing system including the sample processing cartridge, methods of using the sample processing cartridge and sample processing system in sample processing analysis.)

流体操作盒和控制机构

技术领域

本发明属于流体操作装置领域，例如，可用于诊断试验。

背景技术

本申请的发明人是WO2011/051735中描述的简易装置的共同发明人，简易装置包括一次性测试盒，用于与控制单元协同进行分子DNA测试。简易装置廉价、简单且易于操作，无需培训或只需少量培训。但是，需要使用者执行一些预备样品的操作步骤，需要使用者具有一些关于适度的实验设施的专业技能。

如果这些样品制备步骤可以并入测试盒本身中，无需使装置复杂化或显著增加其制造成本显然是有利的。

WO2015/015176、WO2015/015180和WO2015/015181分别提供了一次性测试盒的实例，其包含样品制备和分子诊断测试。WO2015/015176、WO2015/015180和WO2015/015181的申请文件公开了包括各种阀门和流体贮存器的各种装置，其设计成以一些特定方式操作，如机械作动器和使用压缩空气。

本申请的发明人还申请了英国专利申请GB2512141，其公开了一种封装系统，封装系统用于保护可用于所述装置中的湿敏试剂。本发明包含了已揭示的这些特征，并建立在已揭示的这些特征上。

发明内容

本发明的目的在于，通过将样品制备和诊断测试并入简单的处理盒中，并由相关的简单控制单元操作，为类似的和相关的申请提供改进的技术方案。

本发明公开了一种流体操纵盒，其包括一系列流体连接的流体控制特征，包括空隙、井、室、贮存器、孔、通路和通道等，使得位于一系列流体控制特征中的初始位置的一定体积的液体，可以在包围上游区域和下游区域的空气压差的作用下移位，直至一定体积的液体和/或其等份被移位到一个或多个目标位置。

在一系列流体控制特征中，一定体积的液体、悬浮液或其他流体可通过所述方式沿通道移位，以填充空隙，使得等份保留在空隙中，而体积的其余部分沿着通道进一步移位。等份可以是感兴趣的体积并保留在空隙中，以便将其包括在一些后续过程或分析中。

空隙可以包括一个或多个内壁，内壁中各种进气和出气端口打开。端口开口可以进一步位于部分壁内，以控制进入或收集到空隙中的液体的弯液面。随着液体体积增加，弯液面上升。这些特征可以包含破坏弯液面生长、扩散或发展的边缘。这些特征也可以相对于上升的弯液面处于不同的水平面，使得空气的顶部空间可以在其上方被有意捕获。这些特征还可以具有局部倾斜的面，尤其是在与出气端口关联的情况下，以促使空气从入口端口通过顶部空间到达出气端口，在此空气通路可以破坏并突破弯液面。

这种作用是有利的，其中，重要的是控制收集的液体的体积，以使其从一次运行到另一次运行或从一个设备到另一个设备可重复。

一系列特征可以线性排列，类似于特征链或特征串。或者，可以在一个或多个点处分支(形成连接点)，类似于“Y”形或树结构。但是，本发明公开的单个系列特征不能包含任何环路，因此不被描述为网络、网、阵列或回路。

处理盒可以包括一个或多个链。此外，链可以相互连接，以使得一个链内的目的地位置处的液体可以形成另一条链初始位置处的液体。

处理盒可以是分子诊断装置或免疫诊断装置。

它还可以用于分子诊断装置或免疫诊断装置的样品制备过程，其中，检测系统可以是各种不同类型中的一种，如包括侧向流动条或光学、电阻或电化学传感器或检测系统。

任何上述特征可以独立或同时形成本发明的各方面的特征，如下面更详细描述。

因此，根据本发明的第一方面，提供了一种样品处理盒，其包括

(a)样品进入位置；

(b)封闭的样品处理室；

(c)样品分析位置，包括样品分析井；

(d)第一通道，流体连接样品进入位置和样品处理室；

(e)第二通道，连接样品处理室和样品分析位置，第二通道包括封闭的或可封闭的第二通道阀；

其中，样品处理室设有第二通道端口，在第二通道和样品处理室之间提供流体连接，第二通道端口设置在样品处理室的样品积累区域。

本说明书中提及的任何连接和/或流动连通和/或流体连接的第一和第二元件，如腔室和通道，可以包括直接连接或间接连接，直接连接中第一和第二元件没有被任何其他特征分开，间接连接中第一和第二元件被与第一和第二元件均流动连通的至少一个元件分开。除非明确排除，否则包含任何可能性。

“样品积累区域”是样品处理室的区域，其中，液体初始样品在从第一通道进入室时开始积累。例如，样品处理室可以基本垂直布置，使得进入室的液体可以在重力作用下降落到井的下部区域。此时，第二通道端口可以位于井的下部区域或靠近井的下部区域，或者可以是通向管的开口，如向下延伸到样品处理室中，使得开口位于井的下部区域或接近于井的下部区域。(本申请中，图8和9B中示出了此设置的非限制性示例)。

但是，在一些实施例中，样品处理室尺寸小，使得表面张力显着，可以通过相反的表面张力阻止液体在重力作用下降落。例如，室可以是液体流动的通道或隧道，完全填充室的横截面，其上方没有空气。此时，第二通道端口无需定位在室的底部或靠近室的底部，而是可以位于室的任何区域，其中初始样品在进入室时首先积累。此时，通常可以方便地将第二通道端口流体连接到第一接头，第一接头本身流体连接到第一通道，使得样品经由第一接头和第二通道端口从第一通道进入井，即第二通道端口是初始样品进入室的入口路径，也是分析样品从其出去的出口路径。

样品处理室可以包括一个以上的井、子室、空隙、贮存器、孔、通路或通道，使得样品处理室可形成通过通道连接的井的系列或网络。但是，整个样品处理室是“封闭的”，因为分析样品离开室的唯一途径来自样品积累区域。

术语“初始样品”和“分析样品”定义如下。

因此，如本申请所描述，分析样品可以仅从样品积累区域离开样品处理室。液体初始样品可通过样品积累区域进入样品处理室。关键的是，当液体进入室时，液体或气体不可能离开室。第一接头和第二通道端口是初始样品的入口路径和分析样品的出口路径，因为没有出口路径不涉及通过第一接头。或者，在初始样品直接从第一通道进入室的情况下，通过经由第二通道端口防止液体流出，通常通过提供位于闭合位置的第二通道阀，可以获得期望的效果。在任何实施例中，当处理盒在使用时，第二通道阀最初封闭。

因此，室不包括除样品积累区域之外的任何路径，分析样品或气体(如空气)可通过该路径离开室。这可能意味着，除了位于样品积累区域中的孔、端口或通道之外，没有从室延伸的孔、端口或通道。在一些实施例中，第二通道端口是室的唯一入口或出口。在所有设置中，本发明提供了当样品被引入室时产生一定体积的压缩空气的可能性，因为在样品进入之前室中的空气不能从室中逸出。

因此，有利地，上述特征的设置使得样品施加到处理盒的样品进入位置并通过第一通道将样品推入样品处理室，导致样品处理室中的压力积累，因为在使用之前已经存在于室内的空气不能逃离封闭的样品处理室。在装置的实施例中，如本说明书所述，可以设置处理盒的其他特征，以便当样品首次引入装置时在封闭的样品处理中产生的压力影响下，促进样品随后移动到药筒中的其他位置。优点在于，初始的用户辅助的步骤，如盖子的关闭，能够有效地以压缩气体(通常是空气)的形式在系统内储存能量，以促进将来流体移动时无需施加额外的能量，使得能够提供用于操作处理盒的非常简单的系统，如下面所进一步描述。

第一通道可以可选地包括第一通道阀，其可以是可封闭的阀。如本说明书所述，“可封闭的阀”默认为打开位置，直至被移动到封闭位置(如通过本说明书中的阀驱动机构)。此设置具有以下优点：当处理盒在使用前处于贮存中时，阀保持打开，降低了形成阀的元件可能以某种方式退化的可能性，进而使得阀固定在封闭位置。

第一通道和第二通道可以设置成在第一连接点处相遇，第一连接点通过处理通道连接到样品处理室，此时，第二通道端口将处理通道与样品处理室连接。如此设置的效果在于：初始样品从第一通道经由第一连接点、处理通道和第二通道端口进入样品处理室，分析样品可以经由第二通道端口、处理通道、第一连接点和第二通道离开样品处理室，例如当第一通道包括第一通道阀时，第一通道阀在初始样品进入样品处理室后或当样品进入位置被密封(如通过本说明书所描述的盖子的对接)时已经被移动到封闭位置，任一动作都能有效防止流体沿第一通道返回。

处理通道的长度可以最小，使得第一连接点邻接第二通道端口。

样品处理室可以是适于任何样品处理步骤的室，如从较大的初始样品体积计量所需体积，或样品制备，如裂解和/或洗涤初始样品和/或洗脱或分离来自初始样品的分析物和/或初始样品中目标核酸序列的扩增(其中“初始样品”是通过第一通道引入样品处理室的样品)。因此，“样品处理”表示对初始样品的任何处理，形成“分析样品”，其是适于转移到样品分析位置的样品。本说明书中提及的“原始样品”表示在样品进入位置被使用者引入处理盒中的样品。如上所述，“初始样品”是进入样品处理室的样品。当没有样品接收井(下文描述)时，或者，在使用处理盒时，在进入样品处理室(如细胞裂解或样品稀释)之前导致原始样品变化的任何其他位置，初始样品可以与原始样品相同。

在一个实施例中，样品处理室可以包括封闭的样品处理井或由封闭的样品处理井组成，样品处理井可以是基本垂直取向的封闭的样品处理井。在一些设置中，第二通道端口可以位于样品处理井的底部或邻近样品处理井的底部。样品处理井可以形成类似于带柄的酒杯的形状，其中处理通道形成“杆”，第二通道端口垂直地位于杆的上方，第一连接点位于杆的底部。因此，井的底部形成漏斗形状，处理通道孔形成较窄的漏斗口。

不管形状或取向，样品处理井可包括弹性侧壁，使得井的内部容积可通过侧壁的移动增加，即至少部分井可扩展。例如，壁可以由弹性材料形成，能够向外或纵向可逆地伸展，以收容增大的体积。或者，壁的形成可以使井能够膨胀。例如，样品处理井可以至少部分形成波纹管。壁的形成可以使得初始样品进入样品处理井能使得井的总体积通过膨胀增加，或者，导致在样品进入之前井中包含的空气压力增加。作为替代地或另外地，样品处理井可以设置成类似注射器，井至少部分地形成包括滑动柱塞的室，当一定体积的液体或空气进入室时，滑动柱塞可以移动以增加室的容积。弹性侧壁或柱塞可以弹簧加载，以便抵抗室的体积膨胀。实际上，如下面进一步描述，在样品处理井的任何设置中，可以存在弹性元件或弹簧，作为处理盒的一部分或在其外部，以抵抗井的膨胀，当处理盒被重新设置成允许或促进液体流出时，促进压力增加和来自井的液体平稳流出，如本申请所描述。

样品处理井可以包含一种或多种试剂，如裂解缓冲液，其可以是冻干试剂的形式并在进入井中与液体初始样品接触时重构。可选地或另外地，样品处理井可以包括珠子，如磁珠，其可以用于破坏样品和/或将分析物固定到珠子上，同时从井中移除初始样品的其他成分。

样品处理室可以进一步与从第一试剂井(包括第一试剂)延伸的第一试剂通道流动连通，和/或样品处理室可以进一步与从第二试剂井(包括第二试剂)延伸的第二试剂通道流动连通，和/或样品处理室可以与延伸到废物井的至少一个废物通道流动连通。样品处理井可与一个或多个其他的试剂通道流动连通，其他的试剂通道从一个或多个其他的试剂井延伸。在任何这些实施方式中，任何试剂通道和/或废物通道可与第一连接点流动连通，不止一个通道可以在第一连接点相遇。或者，上述通道可能不需要在单个重合位置相遇，而是交错，如在歧管设置中形成歧管连接点。前面描述的任何通道可以包括可封闭的通道阀。废物井可以是未密封的井，和/或具有足够的尺寸，以使液体能够自由移动到井中，不会因井中任何背压的积累而受阻。

上述特征也可用于包括在处理盒中的其他井中，例如，如下面描述的封闭的样品接收井。因此，所描述的特征也应当被视为结合样品接收井和本申请提及的任何其他封闭井而公开和描述的特征。

第一试剂可以是洗涤溶液，第二试剂可以是洗脱溶液。这样的处理盒可以用在系统或方法中，其中，初始样品通过第一通道进入样品处理井，导致井内空气压力增加，如当井垂直设置时样品上方的空气压力增加。位于第一通道内的第一通道阀可以从开启位置移动到封闭位置，防止液体沿着第一通道流回至样品进入位置。可选地或另外地，这可以通过盖子与位于样品进入位置的样品接收容器的对接来密封样品进入位置实现，如本申请其他地方描述。

样品处理井内的磁珠上的分析物结合物，可以与感兴趣的分析物结合。磁体可以定位在样品处理井内或靠近样品处理井的外部，可以通过使磁体有效(通过定位或通过电磁铁的激活)以产生将珠子固定在井内的夹紧区域。可选地或另外地，激活的过滤器或玻璃料可以位于井中，以实现感兴趣的目标分析物的分离。

位于废物通道中的阀(可以称为废物通道阀)可以从封闭位置移动到打开位置，以允许容纳在样品处理室中的液体在室内压力的影响下通过废物通道进入废物井(如上所述，废物井设置成能够使液体自由移动到井中，而不会因井中的背压积累受阻)。感兴趣的分析物，如果存在于初始样品中，保留在样品处理室中的珠子和/或激活的过滤器或玻璃料上。废物通道阀可以返回到封闭位置。洗涤缓冲液可以从第一试剂井通过第一试剂通道进入样品处理井，以与前述相同的方式对其进行再加压。通过停用夹紧区域以促进洗涤，样品处理室中的任何磁珠可以被释放到缓冲液中。随后，夹紧区域重新激活，第一试剂通道阀封闭，废液通道阀打开，可以允许洗涤缓冲液在存储的压力的作用下被转移到废物井中，之后废物通道阀再次封闭。最后，可以将洗脱缓冲液从第二试剂井通过第二试剂通道推入样品处理井中，停用任何夹紧区域以促进洗脱。第二试剂通道阀可以从打开位置移动到封闭位置。洗脱缓冲液可以使固定在珠子上的任何分析物被释放到洗脱缓冲液中，形成分析样品。最后，第二通道阀可以从封闭位置移动到打开位置，允许分析样品通过第二通道进入位于样品分析位置的样品分析井。

在此方法中，可以在加压气体(如，加压空气)的影响下，分别促使洗涤缓冲液和洗脱缓冲液从第一试剂井或第二试剂井移动，加压气体可以从外部源引入，或者可以从处理盒上的一体压缩空气源获得，如下面所更详细描述。

可选地或另外地，在根据本发明的处理盒中，样品处理室可包括通过第三通道流体连接封闭的计量溢流井的计量井。计量溢流井“封闭”，因为液体不能通过第三通道以外的任何路径离开。计量井可以设置成使得进入井的初始样品在进入第三通道和计量溢流井之前(如果添加了足够的体积)，完全填充计量井。因此，计量井可以设有入口孔，入口孔可以是位于井基部的第二通道端口，具有到位于井的顶部的第三通道的出口孔。因此，在液体通过出口孔排出到第三通道之前，计量井已填满。

封闭的计量溢流井可以与上述样品处理井类似的方式形成，即计量溢流井包括弹性的侧壁，使得井的内部容积可以通过侧壁的移动增加。例如，壁可以由弹性材料形成，能够向外或纵向伸展以收容增大的体积。或者，壁的设置可以使井能够膨胀，例如，至少部分计量溢流井可以形成波纹管。壁的设置使得，初始样品进入计量溢流井可以使得井的总体积通过膨胀增加，且在样品进入之前导致井中的空气压力增加。作为替代或另外地，计量溢流井可以设置成类似注射器，其中至少部分井形成包括滑动柱塞的室。当一定体积的液体或空气进入室时，滑动柱塞可以移动以增加室的容积。如上所述，可以存在弹性元件或弹簧，其设置为处理盒的一部分或者在处理盒外部，以抵抗井的膨胀。

计量溢流井中产生的压力具有以下效果：当样品进入位置通过盖与位于样品进入位置的样品接收容器对接密封时，和/或当第一通道阀封闭(连同任何其他试剂通道和/或与样品处理室流体连通的废液通道的阀门)和第二通道阀门打开时，压力将使计量井中的液体流过第二通道进入位于样品分析位置的样品分析井。

第三通道可以与计量溢流井顶部连接，使得进入溢流井的液体在重力作用下降落到井中，并且当第二通道阀打开时不能通过第三通道移回。这确保了一旦第二通道阀打开，在溢流井中压力的作用下，只有保留在计量井中的液体体积(加上周围通道的体积)朝样品分析井移动。因此，计量井可以设置成向样品分析井提供预定的适当体积。例如，对于核酸扩增反应，15-60μl可能是合适的，如20-50μl，或约23μl、24μl、25μl、25μl、27μl或约28μl，最好约25μl。此设置提供了一种简单可靠的方法，用于从较大体积的初始样品中分离所需的预定体积的分析样品，无需复杂的计量或控制系统。

在小型流体处理盒的情形下，内部表面张力可以减小或克服重力的影响，上述结果可替代地通过在计量溢流井中可选存在的吸湿材料来促进，其基本上穿过井的基底的一部分，优选朝第三通道的入口位置向上延伸到计量溢流井中。吸湿材料吸收进入计量溢流井的任何液体，将其从第三通道抽出，并在封闭的计量溢流井中因样品进入样品处理室而增加的压力的影响下，确保液体不通过第三通道排出。

如上所简要提及，当样品处理井和/或计量溢流井中的任一个或两个存在且具有弹性侧壁或包含滑动柱塞时，可能存在一个或多个各自与样品处理室或计量溢流井的外部相应接触的弹性元件。每个弹性元件可以是处理盒的一部分或者位于处理盒外部，可以是螺旋弹簧，也可以是用于抵抗样品处理井或计量溢流井膨胀的任何元件。因此，在进入样品处理室的液体的影响下可能发生膨胀，样品处理井和/或计量溢流井的弹性属性，使其膨胀的压力增加低于坚硬侧壁的井膨胀时的压力增加。本领域的技术人员可以理解，这提供了降低的弹簧刚度，且对于在从样品处理室排出液体期间提供更好的受控流量是重要的。在存在的情况下，当第二通道阀(或废物通道阀，如果存在的话)移动到打开位置时，弹性元件还用于促进样品处理井和/或计量溢流井的收缩。如上面结合“封闭”样品处理室的概念所描述，通过从其他来源引入附加压力，样品经过样品进入位置被初始引入装置中，室内产生背压。

如上所述，处理盒还包含一个或多个阀元件，用于以描述的方式控制链内流***移的时间。因此，可以将一定体积的液体保持在特定位置，同时在打开阀、将其释放以移动到另一个位置之前执行另一个过程，如加热。

如本说明书中所提及，定位在一个或多个通道中的阀可以采用本领域已知的任何形式。例如，阀元件可以包括在孔的一端处的开口，其轴线大致垂直于与开口一致的表面，与其连接的柔性膜在大致平行于表面的方向上延伸越过开口，使得外部配合驱动机构可以通过在大致与孔的轴线对齐的方向上向柔性膜施加或释放力来打开或关闭阀元件。这是“膜阀”，以下会进一步描述。

邻近孔的表面区域可包含小的弹性密封，如O形环。但是，柔性元件可以足够顺从，以确保与围绕开口的表面密封。如此设置，紧邻围绕开口的表面的环形部可以进一步被凹陷区域围绕，以形成离散的阀座。因此，阀座可包括与开口同轴的较窄的一条突出材料。

因此，阀，特别是本说明书提及的可封闭的阀，可以通过形成在主体表面中的阀位置(其可以是或可以包括凹槽)形成，形成处理盒位于主通道部和次通道部之间的部分，主通道部和次通道部共同形成通道，阀位置(或凹槽)包括来自主通道部的入口孔和来自次通道部的出口孔，阀位置(或凹槽)被穿过阀位置形成的膜非密封覆盖，使得空气或液体可以从主通道部流到次通道部或相反。此设置在本说明书中被称为膜阀，前述膜阀位于打开位置。此阀默认为打开位置，其中，液体可以从主通道部通过阀位置流入次通道部或相反。但是，使穿过阀位置延伸的膜与尺寸使得膜能够移位到与阀位置密封的外部主体接触，以封闭主通道部进入孔和/或次通道部出口孔，具有将阀置于封闭位置的效果，使得空气或液体不能在第一和第二通道部之间流动。例如，可以通过使用球或其他简单的阀关闭元件实现，球或其他阀关闭元件位于与处理盒对接的运输单元内，球或关闭元件可以克服弹簧的作用而移动，弹簧用于在处理盒相对于运输单元适当定位时(如下所述)促使其与阀位置密封接触。

本说明书中的任意阀或所有阀，可以根据上面描述的膜阀来提供。

样品分析位置包括样品分析井，其可以是适于样品分析的井。可以理解的是，术语“井”并不隐含任何特定的形状，特别是不需要井为圆形或井的深度大于井的宽度。此术语也不排除其他的替代形状，如井可以为通道形状。

样品分析可以包括简单检测样品中的分析物与抗体的结合，抗体可以涂覆在样品分析井的内表面且可以通过竞争性ELISA测定法检测，测定对本领域技术人员来说很常规。或者，样品分析井可以包含一种或多种测定试剂，如以冻干形式，其可以采用给定的光学性质，如在目标分析物存在下的颜色、吸收、反射率、荧光、发光。在另一个替代实施方式中，样品分析井可以包含进行核酸扩增反应必需的一种或多种试剂(或者进一步反应，如果已经在样品处理室中进行了反应)，如聚合酶链式反应、等温扩增反应，或本领域已知的任何其他核酸扩增反应。因此，样品分析井可以由导热材料(即，将热量传导到井的任何内容物的材料，如液体样品)形成。核酸扩增反应可以包括在样品分析井中检测样品中的目标核酸序列，例如，通过使用本领域熟知的荧光探针或其他反应监测和检测机制。在此情况下，样品分析井可以具有特定的光学性质，包括感兴趣的波长处的透明度和/或聚焦效应。

但是，样品分析位置可以进一步包括检测位置，其有别于样品分析井并通过第四通道连接样品分析井。例如，检测位置可以包括侧向流动装置(LFD)，或者观察或检测样品中存在分析物的其他方式。例如，可以将荧光标签或标记引入扩增的核酸序列中，在检测位置检测荧光的增加与在样品分析井内相反。

在根据本发明的处理盒中，第一通道可包括主第一通道部、次第一通道部，以及位于两者之间的封闭的或可压缩的样品接收井，次第一通道部包括第一通道阀。也就是说，第一通道被分成主部和次部(“主第一通道部”和“次第一通道部”，或前半部和后半部)，样品接收井将两者连接。主第一通道部的长度可以最小，使得样品进入位置靠近样品接收井，可选地通过过滤器与其分离，或者使得样品进入位置邻接样品接收井。如上所述，第一通道阀可以是膜阀。

当井或室在本说明书中称为“可压缩的”时，其具有与封闭井相似的结构特征，并增加了与压缩空气源的连接。因此，压缩空气可以被驱动到可压缩的井或室中。但是，它仍然是“封闭的”井或室，因为没有供样品离开室或井的可用路线。

样品接收井可以适于经由主第一通道部从样品进入位置接收的原始样品的初始处理，以提供用于经由次第一通道部转移到样品处理室的初始样品。因此，样品接收井可包含处理原始样品以提供初始样品所需的一种或多种试剂，这些试剂的实例包括裂解缓冲液、破碎珠、磁力搅拌颗粒或棒，或任何其它合适的试剂。作为另外一种选择，可在引入处理盒之前将一种或多种此类试剂添加到原始样品中。样品接收井可以由导热材料形成，以在需要时，在提供用于转移到样品处理室的初始样品的过程中加热原始样品。可选地或另外地，取决于所使用的破坏方法，样品接收井被设置成将超声能量或磁力传递到井中的样品，例如，用于超声波破碎、或磁珠的搅动，或磁力搅拌棒的转动。

封闭或可压缩的样品接收井可以具有上述与样品处理室相关的特征，以提供封闭的井，其中当第一通道阀位于封闭位置时，可以在将液体转移到样品接收井中时实现增加的压力。例如，初始样品可以仅通过次第一通道部端口离开井，与次第一通道部流体连接，端口位于样品接收井积累区域中。以与上述样品积累区域(在样品处理室中)中描述的方式相同的方式，其为样品接收井的区域，其中当从主第一通道部进入样品接收井时液体原始样品首先开始累积。同样地，样品接收井可以包括弹性的侧壁，使得井的内部容积可以通过侧壁的移动而增加。例如，壁可以由弹性材料形成，能够向外或纵向可逆地伸展以容纳增大的体积，或者可以形成壁以使井能够膨胀。例如，样品接收井可以形成有至少部分波纹管。壁的设置使得，原始样品进入样品接收井可以使井的总体积通过膨胀而增加，或者另外地，导致在样品进入之前井中包含的空气的压力增加。作为另外一种选择或除此之外，样品接收井可以以类似注射器的布置形成，井至少部分地形成包括滑动柱塞的腔室，当一定体积的液体或者气体进入时，滑动柱塞可以移动以增加腔室的容积。弹性侧壁或柱塞可以是弹簧加载的，以便抵抗腔室体积的膨胀。实际上，如下面进一步描述，在样品接收井的任何设置中，可以存在弹性构件或弹簧，其作为处理盒的一部分或在其外部，以抵抗井的膨胀，从而促进增压力增加。如本申请所描述，当处理盒被重新配置以允许或促进液体流出时，来自井的液体平稳流出。

可以理解的是，样品接收井可以具有与前述样品处理井类似的结构，只要其保留所定义的闭合属性。例如，样品接收井可以具有酒杯结构。

样品接收井可以通过第五通道连接封闭的或可压缩的样品溢流井，封闭的或可压缩的样品溢流井可以具有结合计量溢流井描述的上述特征，以提供一种在将液体转移到样品接收井、经过第五通道进入样品溢流井中时可以实现压力增加的井，当第一通道阀位于封闭位置时。以上关于计量溢流井的特征的描述，也公开了与样品溢流井有关的等同特征。

如果存在的话，样品接收井和/或样品溢出井可以连接到压缩气体源(如空气)，其可以在适当的时间被释放，当第一通道阀处于打开位置时，驱动来自样品接收井和/或样品溢流井的液体通过次第一通道部进入样品处理室。通过盖对接密封样品进入位置，可防止液体通过主第一通道部返回，如下面进一步描述，和/或通过主第一通道部中存在的其他阀，阀位于封闭位置。

在存在的情况下，样品溢流井可以包括吸湿材料，用于相同的目的且如上文结合计量溢流井所描述。

次第一通道部可以包括“汲取管”形式的第一端，其向下延伸到样品接收井中，具有形成次通道部端口的开口，位于样品接收井的积聚区域(位于或者靠近井的底部)，第二端流体连接到样品处理室。第二端可以流体连接到汲取管连接点，汲取管连接点与主第一通道部流体连接。主第一通道部经由汲取管和汲取管连接点与样品接收井流体连接，该管也充当次第一通道部的至少一部分。

第五通道可以在样品接收井的上部区域或顶部与样品接收井流体连接，如此设置，样品接收井将部分或完全填充井，直到含有液体的井的深度使得液体通过第五通道溢流进入样品溢流井。同时，在样品接收井积累区域处的次第一通道部端口的位置，如通过几乎整个深度延伸到液体中的汲取管，当位于次第一通道部的第一通道阀处于打开配置，通过将液体添加到样品接收和/或溢流井中，或通过从连接的压缩空气源施加压缩空气，当存在时，压缩空气源连接样品接收井和/或样品溢流井，向下推动样品接收孔井的液体表面并迫使其通过次第一通道部的第一端，朝着样品处理室前进。当存在时，由于样品溢流井中的吸湿材料的存在，可以防止位于样品溢流井中的液体(如果存在的话)返回样品接收井中，以将液体从第五通道吸走。

如本申请所述，处理盒内的适当位置或贮存器可以保持其他体积的液体，或者提供在与下述盖子相关联的液体贮存器中。在至少一些实施例中，这些作为制造过程的一部分。

此外，一些试剂需要是液体形式的而另一些试剂是干燥的，如通过冷冻干燥或低压冻干法。这些干燥的试剂可能易于进入水分，因此为了将这些试剂与湿试剂一起储存在同一处理盒中，最好设置屏障，优选金属屏障，如铝箔，如以广泛或完全包围一种或另一种类型的小袋，优选干燥的试剂。在使用中，在用于需要液体试剂和/或样品材料可以到达干燥试剂的过程之前，处理盒可以包含小的针状特征以在适当的点刺穿屏障，如需要越过障碍的流动通道的地方。控制器(即本申请其他地方描述的运输单元)的动作，其中颌会聚到并夹紧处理盒，可以压下针状特征以刺穿屏障。

因此，在任何实施例中，根据本发明的第一方面的处理盒可包括第一盒体(其可以是处理盒的“干燥”层，以下将进一步讨论)，第一盒体中形成一个或多个样品处理室、样品分析井和至少部分一个或多个第一和第二通道。处理盒还可包括第二盒体，其中可形成处理盒的一个或多个其他特征。处理盒可选地进一步包括一个或多个额外的盒体，每个盒体中可形成处理盒的一个或多个其他特征。每个盒体可以永久地或可逆地连接一个或多个盒体，且可选地包括任何固定机构。在一些实施例中，第一盒体可以形成为大致长方体形状，具有上和下正方形或矩形表面。长方体可以呈板状，即基本上是平面的，具有分开上表面和下表面的较小的距离。

提供两个或更多个盒体允许制造的处理盒在装置内的一些区域与大气或周围环境隔离，以保持处理盒内部的无菌或防止水分进入装置含有冻干试剂(如LFD)的区域。例如，可以通过用柔性材料覆盖层覆盖第一盒体的一个表面的至少一部分(如上表面)，或者通过将整个第一盒体包在袋中或通过其他方式形成的小袋或封装膜中来实现。当第二或另外的盒体与第一盒体的上表面对接时，可以在第一、第二或另外的盒体内进行刺穿或刺穿将第一盒体与装置的其余部分分开的覆盖层，一旦第一盒体与一个或多个另外的盒体对接，或者在处理盒的使用期间的适当时刻。作为非限制性的示例，可以通过在一个或多个盒体中包括的在需要刺穿或刺破覆盖层的区域中的销来实现，以提供如下所述的销阀。

在一个实施例中，处理盒可包括第一盒体和第二盒体，第一盒体中形成样品分析井，第二盒体中形成样品进入位置和通过第六通道连接到样品处理室或样品分析井的含液井。第六通道由形成在第二盒体中的主第六通道部和形成在第一盒体中的次第六通道部形成，第一和第二盒体设置成能够使主第六通道部和次第六通道部在第二连接点流体连接。含液井可以含有缓冲液或稀释液，可以称为“缓冲液井”或“稀释液井”。第一盒体和第二盒体可以通过密封层隔开，如一层柔性膜，其可以在第二连接点位置被刺穿或刺破，以便在主和次第六通道部之间提供流体连接。这可以通过在第一或第二盒体中包括可从第一位置移动到第二膜刺穿位置的销来实现，以提供如下所述的销阀。

处理盒内不止一个位置出现这样的销，以使得通道部之间能够在不止一个连接点流体连接。任何这样的设置在本申请中可以称为连接销，且当连接点连接形成在不同的盒体中的两个通道或通道部时尤其有用。例如，第一盒体可以具有上表面，上表面邻接第二盒体的下表面，使得当处理盒形成时，第二盒体在使用中位于第一盒体的顶部上。主通道部可设有形成在上部第二盒体中的水平部分，垂直通道部具有顶端和底端，顶端与水平部流动连通，底端终止于形成在第二盒体下表面的第一孔。次通道部可以设置在下部第一盒体中，第一端终止于形成在第一盒体的上表面的第二孔。当第一和第二盒体彼此连接时，可以相对定位，使得主和次通道部的第一和第二孔彼此流动连通，从而形成液体可以从中流出的连接点，主通道部通过主通道部的垂直通道部到达次通道部。但是，可以通过位于第一和第二盒体之间的密封层或薄膜来封闭该连接点。因此，连接销可以定位在主通道部的垂直部的顶端，使得销可以被推动以延伸到并穿过垂直部，以便刺穿膜并通过连接点提供主通道部和次通道部之间的流动连通，以提供无阻碍的通道。本领域的技术人员可以理解的是，本申请提供了不可逆阀的简单方法，可以制造一些通道位于封闭位置的处理盒，且可以通过致动连接销来打开通道以使流体能够流过通道。销可以具有轴，当销位于第二膜穿刺位置时轴可避免通道的竖直部分阻塞，例如，销为具有径向侧开口的中空针，设置成流动连通主通道部，液体可以通过主通道部流动。上述的阀在本申请中可称为“销阀”。

含液井可以包括如下所述的根据本发明的第四方面的流体分配系统，其中，流体分配系统的分配室设置成当分配室位于开放式腔室位置时，与处理盒的第六通道流体连通。

根据本发明的一个实施方式，处理盒的样品分析位置还包括检测位置，检测位置不同于样品分析井并通过第四通道连接到样品分析井，处理盒还包括通过第六通道连接到样品分析井的含液井。可选地，第四通道可包括主第四通道部、次第四通道部和位于其间的混合阱。混合阱具有为弯曲的形状，术语“弯曲”表示井具有纵轴，其中至少有一个弯曲或转弯，即至少一个方向变化，井的形状不是圆形、椭圆形或长方体。主第四通道部可以形成混合井的一部分，使得混合井直接连接到样品分析井而无需任何中间通道，例如，通过形成在将样品分析井与样品分析井隔开的壁中的简单孔。可选地或另外地，次第四通道部可以形成混合井的一部分，使得混合井直接连接到检测位置而无需任何中间通道，例如，通过形成在分隔混合井和检测位置的壁中的简单孔。

或者，处理盒可以是包括第一盒体的任何实施例，其中形成样品分析位置，样品分析位置包括与样品分析井不同并通过第四通道连接样品分析井的检测位置。处理盒进一步包括第二盒体，其中形成有通过第六通道连接样品分析井的含液井，第六通道由形成在第二盒体中的主第六通道部和形成在第一盒体中的次第六通道部形成。如上所述，第一和第二盒体的设置使得主和次第六通道部在第二连接点流体连接。样品处理室可以形成在第一盒体中，样品进入位置可以形成在第二盒体中，第一通道包括形成在第二盒体中的主第一通道部和形成在第一盒体中的次第一通道部。第一和第二盒体彼此相对布置，以使得主和次第一通道部在第三连接点流体连接。或者，如上所述，样品接收井也可位于主第一通道部和次第一通道部之间。如此设置，样品接收井可以形成在第一盒体中，次第一通道部包括形成在第一盒体中的α部分和形成在第二盒体中的β部分，第一和第二盒体彼此相对布置，以使得α部分和β部分能够在第三连接点(在本申请中可以将其称为“α交叉点”)流体连接。或者，样品接收进可以形成在第二盒体中，主第一通道部包括形成在第一盒体中的δ部分和形成在第二盒体中的γ部分，第一和第二盒体彼此相对设置，使得δ部分和γ部分能够在第三连接点(在本申请中可以将其称为“三角形连接”)流体连接。

本申请中提到的任何“封闭”的井可以具有本申请所述的关于封闭样品处理井、封闭计量溢流井、封闭样品接收井和/或封闭样品溢流井的一个或多个特征。例如，可以利用“汲取管”设置来定位提供通道的端口，通过通道样品从腔室中离开，进入井的样品最初积聚在井的区域中。任何井可以形成有以上关于样品处理井所述的“带柄的酒杯”结构。

应当理解的是，当通过处理盒中的网络操纵一个或多个体积液体或其等份时，可能需要提供不同于上述样品处理室中产生的气压的气压，需要推动这个过程的各个步骤。本申请能预期的处理盒类型中，已发现30至100mbar的驱动空气压力对于实现稳定和良好控制的流体操纵是最佳的，这可以由高压空气储存器、空气压缩机或两者提供。当包括空气压缩机时，由于上述原因，最好将其定位在控制器(即，如下述运输单元)内，并通过合适的端口与处理盒连接，以根据需要向流体操纵网络中的一个或多个位置输送压力。因此，处理盒可包括或能够连接到一个或多个压缩气体源(如空气)，通过气体通道连接到处理盒中的其他通道、腔室、井或空隙中的至少一个。气体通道可包括阀，如本申请其他地方所述的销阀或膜阀。

例如，当处理盒的一个实施方式包括可压缩样品接收井或样品溢流井时，处理盒可进一步包括第一压缩气体源，如空气，第一压缩气体源通过第七通道或样品溢流井与样品接收井流体连接。可选地或另外地，当处理盒的实施方式包括含液井(如缓冲井)时，处理盒还可包括第二压缩气体源，如空气，第二压缩气体源通过第八通道与含液井流体连接。事实上，第一和第二源可以是通过第七通道连接到样品接收井和/或溢流井的单个源，通过第八通道连接到含液井，即源可以连接不止一个通道。经由第七和/或第八通道释放空气可以是单独控制的。压缩空气源可另外通过一个或多个附加通道连接到处理盒的其他部分，如连接到如上所述的各种含液体井(如含有洗涤或洗脱缓冲液的井)。每个通道可以包括可以不可逆打开的通道阀，如可以通过使用如上所述的连接销打开的销阀，或者可以是可逆地打开的，如通过使用如上所述的膜阀。提供可逆或不可逆阀的其他方法在本领域中是已知的。

如上所述，不仅空气压缩机是相对昂贵的部件，而且如小容积泵等装置通常产生比最佳压力高得多的压力。这可以通过使用具有必要控制系统的空气蓄能器来克服，但这是相对复杂且昂贵的解决方案。或者，可以非常简单地通过在出口管中形成泄漏来消除不需要的压力，以进行整流，但是这会产生不期望的噪声且浪费本发明试图保留的能量。可以避免外部空气压缩机的一种方法是提供空气存储器，其中一部分空气存储器壁是柔性的，如波纹管或柱塞等滑动件，使得通过压下空气存储器，压力可以充分升高以用于驱动流体操纵过程。空气存储器可以位于控制器或处理盒中，但是如下将处理盒***控制器中并推进颌的动作导致特征或构件压下柔性或滑动壁，并在处理盒***时出现的一个或多个相对运动其间对储存器加压。因此，该方法利用用户提供的能量来驱动处理盒，如此减少了系统对单独的电源和空气压缩机等部件的依赖性。

如上所述，压缩空气源最好可以通过将盖对接和闭合到连接到或形成处理盒一部分的容器上的动作来提供，如下面更详细地描述。因此，在一个实施例中，将盖对接和闭合到容器上的动作(如将概述)通过将样品引入处理盒中并密封样品进入位置而在处理盒的封闭部分产生压力。它还可以产生压缩空气源，压缩空气源可以通过打开最初处于封闭位置的通道阀在适当的时间释放，以防止压缩空气移动通过处理盒的通道。利用最小的附加能量输入，压缩空气源可以被用于实现液体通过处理盒的各种通道、腔室和井移动。

或者，压缩空气源可以是包含在处理盒中的可压缩空气室或贮存器的形式，如包括在处理盒内形成的井和具有可压缩区域(如波纹管)的井，以便对压缩气室施加压力(如与本申请其他地方所述的运输单元对接)，以将气室内的空气引入处理盒的一个或多个通道、腔室和井中。因此，压缩空气源可能不会被预压缩，但可能在向可压缩空气室施加力时被压缩。在另一替代实施方式中，压缩空气源可以以常规压缩空气罐的形式位于处理盒外部。

在根据本发明的处理盒的任何实施例中，样品进入位置可包括与第一通道流体连接的样品接收容器，样品接收容器具有内部(可由内表面限定)和入口孔。

容器可包括容器盖(如下所述，其可形成样品擦拭装置的一部分)，容器盖包括突出的端部，端部与容器的内表面的至少一部分具有匹配的尺寸，其中，容器盖通过界面密封地连接到容器，界面设置成在打开和封闭位置之间提供渐进过渡。此外，在封闭位置，盖的突出端部与容器内部内部(或内表面)密封接触。或者，如果盖的端部能够围绕容器并且密封地与容器的外表面接合，则可以实现类似的结果。简单起见，本说明书集中于与容器内部密封接触的端部，但是当盖被推动进入封闭位置时，任何能有效地将样品从容器内部经第一通道驱动到处理盒中的盖/容器设置包含在内。

因此，关于本申请所述的盖的任何实施例所述的盖的“突出端部”可以是盖的一部分或鼻子，当盖与容器内部对接时，盖延伸到容器的内部，且通常形成从盖的下侧垂直延伸的部分，当处于封闭时，盖的主***于容器入口孔的对面。“配合尺寸”是指当盖处于封闭位置时，突出的端部的材料与形成容器内部的一个或多个表面的至少一部分密封接触，从而防止流体从入口孔流出容器。

因此，突出的端部的外表面可理想地与形成腔室内部的内表面过盈配合。过盈配合可以围绕整个突出的端部或其一部分，例如通过周向密封环(如橡胶或弹性O形环)，其可以围绕盖的端部的圆周(或外壁，当盖不是圆柱形)，以与容器内部密封接触。盖的端部和容器内部之间的密封接触防止样品经由入口孔离开容器。

容器盖可以包括密封的液体贮存器，通常包含液体，如洗涤溶液、稀释剂或缓冲液，其可以通过将盖从打开位置移动到闭合位置的动作来开封。例如，容器或盖可以包括销，销可以被推动以刺穿形成贮存器的材料，如延伸穿过贮存器开口的薄膜，从而当盖子移动到封闭位置时释放包含在贮存器中的液体。

本发明的第二方面提供了一种样品接收容器，其适于在样品进入位置(例如，通过在容器基部和样品进入位置形成的可相互接合或互锁的特征)与根据本发明的第一方面的处理盒对接，包括具有内部(可由内表面限定)的容器、入口孔和出口孔，以及容器盖，容器盖包括突出的端部，端部形成至少具有与容器内部(或内表面)尺寸配合的一部分，其中，容器盖通过界面密封地连接到容器，界面设置成在打开和封闭位置之间提供渐进过渡。此外，封闭位置，盖的突出端部与内部(或内表面)密封接触，如上所述。盖可包括密封的液体贮存器，如上所述。

根据本发明的第一方面的处理盒包括样品接收容器，或者根据本发明的第二方面的样品接收容器中，容器盖包括一个或多个第一互锁特征，容器包括一个或多个第二互锁特征。第一和第二互锁特征可对接以提供盖和容器之间的界面。对接时，第一和第二互锁特征可以提供螺纹连接或卡口连接。

根据本发明的第一方面的处理盒可包括根据本发明的第二方面的样品接收容器，其在样品进入位置处与处理盒对接，以便将容器的出口孔与处理盒的第一通道流体连接。

因此，如上所述，在设计用于对通过某种形式的样品入口装载的材料样品进行处理的处理盒中，与入口端口相关联的任何盖、塞或阻塞物也可包括突出的端部作为移动柱塞，其与入口端口滑动和密封接触。在此设置的简单设计中，可以简单地对液体上方的顶部空间加压，以提供压缩空气供应。

如上所述，盖可以具有辅助和控制滑动接合的旋转动作，如螺纹或卡口固定。

盖内还可以有多个密封件，可用于产生一个以上的密封容积，其中只有一个可包含一个装载的样品，使得当盖前进时，除了样品上方的顶部空间，一个单独的容积或多个容积的空气可以被加压。当这些容积中的任何一个通过内部通道网络连接到处理盒的其他区域时，盖的动作可用于加压那些形成本申请所述的任何流体控制特征链的初始体积。

显而易见的是，盖内的密封区域的几何形状和处理盒相关区域的设置，使得密封件可以同时制造或以某种预定顺序交错排列。因此，此设计可以在储存器内容物被释放之前使空气压力前进到处理盒的内部网络中，或与此相反，或一些其他组合。此外，通过所描述的几何形状和顺序，液体到处理盒中的输送可以设置成主要是液压的、气动的或两者的组合。

在本申请提到的任何实施例中，样品接收容器和容器盖可以相互形成，使得当盖位于封闭位置时，盖和它们之间的容器形成包括压缩空气的子容器。例如，容器可以包括第一子容器部，盖可以包括第二子容器部，当盖与容器接合并移动到封闭位置时，第二子容器部可以与第一子容器部形成密封关系，从而限定包括压缩空气的子容器内部。在一个实施例中，第一子容器部可以是环形空间或腔室，围绕样品接收容器的外部。第二子容器部可以是环形活塞的形式，能够延伸到空间或腔室的内部并与之形成密封接合。因此，当环形活塞在盖移动到闭合位置时延伸到空间或腔室中时，限定了子容器内部，其包含被压缩和加压的截留空气，直到通过延伸的通道从环形空间或腔室释放。例如，在打开如本申请其他地方所述的阀时。

本领域的技术人员可以理解的是，环形空间或腔室也可由盖的材料形成，环形活塞形成为围绕容器外部延伸的环。容器和盖的任何相互形成的特征，当盖位于封闭位置时，提供压缩空气的子容器是合适的。当处理盒在使用中且盖从打开位置移动到封闭配置时，任何设置都包括在处理盒内产生压缩空气的储存器。例如，容器和盖相互形成的特征可以替代地由容器盖和处理盒的其他元件的相互形成的特征提供，如在处理盒中靠近样品进入位置的位置处的其他元件。因此，当容器被包括在处理盒中或与处理盒对接时，通过盖的特征与其他元件的特征的对接，关闭盖的动作还可以导致压缩空气的子容器的形成。因此，申请人将不再对本申请详细描述的特定实施方式进行任何限制。

如上所述，包括压缩空气的子容器可以是第一压缩气体源和/或第二压缩气体源。

当用户希望使用根据本发明的处理盒处理样品，在许多生物样品的情况下，如粘性的或半固体的样品，通过包括擦拭头、刷子或其他涂抹器的样品收集装置收集是有利的。这可以连接到如本申请所述的盖，使得样品的引入和盖的闭合可以作为组合的半连续动作来执行。

对于诸如擦拭头的涂抹器而言，通常具有细长轴，以在样品收集期间提供足够的伸展范围。在本发明中将涂抹器连接到盖的情况下，盖可以可滑动地连接和/或密封到细长轴上，使得在***样品进入端口期间，涂抹器的头部可以首先直接放入端口或端口内的容器，盖在与处理盒中的相应特征对接之前沿轴向下滑动。端口可以在制造期间或在使用之前的其他时间预先填充液体，如溶解剂、稀释剂或缓冲剂，其作用于其上以为后续过程做准备。

盖还可以包含在所述滑动对接期间释放的液体贮存器。为了启动储存器内容物的释放，盖可以包含阀，阀通过盖相对于处理盒的相对运动来致动。或者，它可以包含膜，膜通过稍微尖锐或尖锐的特征压靠膜的相对运动而被刺穿。

因此，贮存器的内容物可用于稀释、溶解、悬浮或对先前引入的样品或包含在处理盒内的其他试剂进行某种形式的化学反应或生物过程。

贮存器的壁或其部分也可以是柔性的，使得在盖的滑动对接和通过所述装置之一释放液体期间，贮存器被压缩，导致液体内容物在压力下被挤出。例如，壁的柔性部分可以是隔膜或波纹管的形式。

在许多应用中，尤其是涉及在擦拭头或刷子上收集粘性或半固体生物样品的那些应用中，最好主动从擦拭头中清洗物质并引入作用于其上的液体，如稀释剂或缓冲溶液，为后续流程做好准备。因此，有利的是，上述的涂抹器和盖/贮存器被组合，以提供根据本发明的第三方面的擦拭装置。盖/贮存器可以最初位于轴的近端，因此在样品收集期间用作手柄。

在此设置中，储存器可以具有位于其壁内的近端和远端滑动密封件，使得轴可以穿过它而不会释放其内容物，除非或直到远端密封件到达轴的端部或者横截面减小的区域。因此，滑动远端密封构成在相应的时间点打开的阀。

擦拭头还可以布置成与样品进入端口内的容器接合，以便于储液器在轴上沿着轴滑动，当包含储液器的盖进入入口端口时，还使得滑动储液器密封件到达轴的端部，或者直径减小的区域。基于上面提供的描述，显而易见的是，盖因此可以执行若干功能，包括密封到样品入口端口中，释放储存器的内容物，压缩释放的内容物上方的空气顶部空间，或压缩前述子容器中的空气。

样品入口端口的容器特征可以是穿孔的或编织的，因而用作筛子或粗过滤器，使得当擦拭头进入其中并且来自贮存器的液体经过它时实现洗涤动作。还可以围绕容器的边缘形成密封，使得所有释放的液体都需要流过容器，从而增加洗涤动作的效率并阻止其到达任何压缩空气正在生成的储存器的子容器。

如上所述，盖内还可以有多个密封件，包括盖和入口端口壁之间的第一密封件，储存器壁和入口端口壁或插座之间的第二密封件，以及储存器壁和擦拭轴之间的第三密封件。相关部件的几何形状可以设置成，使得密封件可以同时或以某种预定顺序交错地制造或破坏。因此，该设计可以在储存器内容物被释放之前或相反或以某种其他顺序，将空气压力推进到处理盒的内部网络中。

因此，本发明的第三方面提供了一种样品擦拭装置，如前所述，适于与处理盒的样品接收容器对接，其中，样品进入位置包括与第一通道流体连接的样品接收容器，容器具有内部(可以由内表面限定)和入口孔。擦拭装置包括可密封地连接到样品接收容器的容器盖，盖包括第一表面和相对的第二表面，突出的端部从第二表面延伸，端部包括液体贮存器(其中可以包含液体，如洗涤溶液、裂解剂、稀释剂或缓冲液)具有开放的储存器位置和封闭的储存器位置。样品擦拭装置还包括具有第一端和第二端的杆，杆由盖的突出的端部环绕，端部相对于杆布置，以朝向杆的第一端延伸，端部(因此，整个盖)可沿着杆的长度在第一和第二端之间移动，使得当盖的突出端部位于第一端时，第一端包括直径减小的区域，储存器位于开启的储存器位置，当盖的突出端部远离第一端，则储存器处于封闭的储存器位置。擦拭装置容器盖可通过界面密封地连接到样品接收容器，界面构造成在打开和封闭的容器位置之间提供渐进过渡，此外，在密闭的容器位置，盖的突出的端部与容器的内部(或内表面)密封接触。

在样品擦拭装置的一个实施例中，液体贮存器可以为端盖内的液体填充室，具有邻近子第二表面的贮存器底座和贮存器鼻部，贮存器底部和贮存器鼻部各自包括当盖的突出端部远离第一端时，与杆密封对接的环形开口，使得杆延伸穿过并被贮存器包围。通过提供形成的在第一端具有较小直径的杆可以打开储存器，使得当储存器鼻部围绕杆的第一端时，使得储存器鼻部的环形开口不再与杆密封对接，使得容纳在储存器中的液体可以在重力作用下从储存器流动。

可选地或另外地，储存器可以为可压缩室，其中储存器鼻部能够与处理盒的样品接收容器对接，使得在使用中，当盖连接到样品接收容器且位于封闭位置时，可压缩腔室被压缩。这在容纳在容器中的流体中产生压力，使流体能够克服容器鼻部的环形开口的密封接合，使得流体可以离开腔室。在杆的第一端具有较小直径的情况下可以进一步鼓励这样做，使得当储存器鼻部围绕杆的第一端时，不再与杆密封对接。

可选地或另外地，盖可包括密封的液体贮存器，如上文结合其他盖的实施例所述。

在样品擦拭装置的任何实施例中，杆的第一端还可包括收集工具或材料，如钩、卡钳、环、织物或刷子。在杆的第一端的工具或材料的位置使得当容器中包含的流体被释放时，其流过或穿过工具或材料，将使用工具或材料收集的任何样品冲洗到样品接收容器中。这形成了原始样品，其可以通过第一通道进入本申请所述的处理盒，从样品进入位置延伸。

本发明的第一和第二方面提到的“容器盖”可以由本发明的第三方面的“擦拭装置容器盖”形成。因此，本发明的第一和第二方面包括以下设置，其中，根据本发明的第三方面的样品擦拭装置与形成根据本发明的第一方面的处理盒的部分样品接收容器对接，或与根据本发明的第二方面的样品接收容器对接。

本发明的第四方面提供了一种流体分配系统，包括与分配室流体连接的储存室，分配室用薄膜或膜或其他可刺穿材料密封，以形成封闭的室结构并包括可移动的一体销。一体销可从第一位置移动到第二膜刺穿位置，将分配室置于开放室位置。如上所述，一体销可以与结合连接销所描述的相同方式操作，储存室可压缩。因此，本发明的第四方面提供了一种单独的液体储存容器，其可以与上述处理盒对接，以便在准备使用时提供含液体的井，使得在使用处理盒的样品处理方法中需要稀释剂之前，液体(可以用作稀释剂)通过第六通道的可能性最小化。

本发明的第五方面提供了一种样品处理系统。可以在操作序列之前或作为操作序列的一部分将处理盒***控制器机构(如本申请所述的运输单元)中，以形成本申请所述的样品处理系统。在一种实施方式中，控制器包括相对的额，颌主要接合到处理盒相应的相对表面上，有效地将其夹在两者之间。相对的颌可以是上颌和下颌，且可以包含多个操作元件，如阀驱动机构、加热器、传感器、光源，磁体等，以提供与流体操纵步骤相关的一些功能。

在驱动机构的情况下，这些可以与上述结合膜阀描述的阀元件协作。一旦将处理盒***控制器中，驱动器也可以在关闭阀元件的方向上弹簧加载。但是，在***控制器之前，相同的阀元件可以默认打开，这是有利的，因为克服了与许多阀相关的问题。在长时间的空闲或储存期间，阀门元件有粘在一起或粘合在一起的趋势。

在磁体的情况下，这些磁体可以是紧邻处理盒的面定位的电磁体，或可移动至紧邻处理盒或借助于专用驱动机构从处理盒中缩回的永磁体。这些方法中的任何一种都可以用于捕获，或影响保持在处理盒内的流动通道、井、空隙或其他特征的磁性材料(如磁珠)的移动。

根据本发明的一种设置，当处理盒被引入控制器时，相对的颌在彼此相对的方向上相对于处理盒移动，基本垂直于***方向。如此设置，颌朝向彼此和处理盒会聚，有效地产生简单的夹紧动作。这可以通过限制每个颌沿着轨迹移动来实现，如圆弧，其轴线基本垂直于***和夹紧方向，使得两个轨迹基本关于处理盒***路径对称。这种运动也可以在处理盒***时由处理盒直接驱动，使得颌和处理盒之间的相对运动大致垂直于***方向。

在本发明的大多数应用中，处理盒可以是可处理的子系统，控制器可以多次使用，以在多个不同的处理盒上执行相同或相似的处理。因此，出于经济性原因，减小处理盒的复杂程度和降低成本是有利的。对于控制器中的任意元件，也是如此。

因此，本发明的第五个方面提供了一种样品处理系统，其包括根据本发明的第一方面的处理盒，以及可与处理盒对接并在处理盒接收位置和处理盒处理位置之间可逆运动的控制器或运输单元，运输单元包括：

(a)样品处理室接收位置和/或样品分析井接收位置，每个接收位置独立温度控制；

(b)第二通道阀驱动机构；以及

(c)处理盒对接特征，以促进处理盒和运输单元的对接。

可选地，当样品处理系统位于处理盒处理位置时，第二通道阀驱动机构使得处理盒第二通道阀位于封闭位置。

请参照样品处理系统，通道阀驱动机构指的是，用于使得处理盒中的阀从开启位置运动到封闭位置，和/或从封闭位置运动到开启位置的任意装置。如果是上述膜阀，通道阀驱动机构可以是能与通道出口孔对接的任意元件，以取代阀膜，封闭通道进口孔和/或出口孔。

每个接收位置可以包括用于影响或操作对应的室或井中的样品的装置，例如，温度控制的加热和/或冷却装置，可以包括可运动的永久磁铁或电磁铁，以允许操作磁性颗粒或珠子或磁搅拌器，或可以包括超声波或光源，或可以包括用于物理摇晃或搅动室或井的装置。

例如，处理盒对接特征可以包括运输单元中设置的通道，用于收容处理盒。例如，运输单元可以包括两个相对的垂直侧壁，每个侧壁中设有处理盒可在其间滑动的通道，其方式类似于抽屉与抽屉滑轨对接。或者，处理盒对接特征可以是一个或多个锥形钉，与形成于处理盒中的凹槽对接，以正确对齐阀驱动机构与阀元件，或对齐接收位置和井，这些对正确操作至关重要。锥形钉还可以包括压缩空气喷嘴，用于连接外部压缩空气源和处理盒中对应的气体通道。

可以采用任意可以用于对接的特征，最好是可逆对接，在处理盒和运输单元之间，随后从处理盒接收位置运输至处理盒处理位置。因此，处理盒对接特征是一种可以和至少部分处理盒形成合作关系的结构，以将处理盒抵靠在或置于运输单元中，以使得室或者井被正确地被对应的接收位置收容。

在样品处理系统中，运输单元可以包括温度控制的样品分析井接收位置，其中，在处理盒处理位置，样品分析井接收位置与样品分析井热接触。在处理盒接收位置，样品分析井接收位置典型地与样品分析井不热接触。这在样品分析井中进行核酸扩增反应时特别理想，以使得需要一个或多个温度变化循环来影响反应。因此，样品分析井位置可以提供热源，热源在自动系统的控制下可以变化。作为本领域的常规技术，当处理盒与位于处理盒处理位置的运输单元关联时，样品分析井位置与样品分析井热接触，使得热从热源传输到形成样品处理井的材料，并传输到井中包含的任何样品。

当样品处理系统包括处理盒，处理盒包括样品接收井，运输单元可以包括样品接收井接收位置，最好可以温度控制。在处理盒处理位置，样品接收井接收位置可以与样品接收井热接触，如前面结合样品分析井接收位置所述。同样的，当样品处理室包括样品处理井时，运输单元可以包括样品处理井接收位置，最好可以温度控制。在处理盒处理位置，样品处理井接收位置可以与样品处理井热接触。

当样品处理系统包括处理盒，处理盒包括第一盒体，第一盒体中形成有样品分析井和至少部分一个或多个第一和第二通道，运输单元可以包括温度控制的样品接收井接收位置和第一通道阀驱动机构，其中，在处理盒处理位置，样品接收井接收位置与样品接收井热接触，第一通道阀驱动机构将第一通道阀置于封闭位置。或者，第一通道可以包括针阀，其最好可以运动至开启位置。

处理盒可以包括第一盒体和第二盒体，第一盒体中形成有样品分析井，第二盒体中形成有样品进入位置和通过第六通道连接样品分析井的含液井。第六通道由第一盒体中的主第六通道部和第二盒体中的次第六通道部形成，第一和第二盒体的设置使得主和次第六通道部在第二连接点流体连接，第二连接点通过位于第一和第二盒体之间的一层柔性材料或膜封闭(如固定在第一盒体的表面)，其中，第一或第二盒体设有连接销，连接销位于第二连接点并可以从第一位置运动到第二膜穿刺位置。此时，当样品处理系统位于处理盒处理位置，销位于第二膜穿刺位置。这可以通过位于运输单元中的销驱动元件实现，销驱动元件与连接销接触，并驱动其从第一位置运动至第二膜穿刺位置。

通过运输单元中相应的销驱动元件的作用，存在于处理盒内的任何连接销可以移动到第二膜刺穿位置。因此，本领域的技术人员可以理解的是，运输单元可包括一个以上的销驱动元件，每个销驱动元件位于运输单元内，以便当系统处于处理盒处理位置时能够驱动相应的连接销。有利地，这使得能够驱动一个或多个连接销，以使液体能够通过连接点流动通过通道，连接点通过连接销的作用而打开，如上所述，是由于样品处理系统从处理盒接收位置过渡到处理盒处理位置。使用中，运输单元可以通过使用者将处理盒与运输单元对接并将系统推入处理盒处理位置的动作，从处理盒接收位置渐进过渡移动到处理盒处理位置。因此，在过渡期间，连接销的驱动提供了打开一些通道的有效手段(如，被膜阻挡的通道，以便将处理盒的第一盒体与湿气隔离，直到处理盒准备使用)，无需额外的能量或外部控制的驱动装置。

作为第二连接点销阀的替代或补充，次第六通道部可包括可逆封闭的第六通道阀(如膜阀)，运输单元包括第六通道阀驱动机构，其中，当运输单元运动至处理盒处理位置时，第六通道阀驱动机构将第六通道阀置于封闭位置。

在样品处理系统中，运输单元可以包括压缩气体源，当运输单元位于处理盒处理位置时，压缩气体源流体连接一个或多个处理盒的通道。替代的或作为补充，压缩气体源可以是处理盒中的压缩气体源的可选特征。例如，如上所述，其可以通过盖和样品容器对接形成的子容器提供。在处理盒处理位置，当存在处理盒中时，第一压缩气体源可以流体连接样品接收井和/或溢出井，和/或，当存在于处理盒中，第二压缩气体源流体连接含液井。第一和第二压缩气体源可以是相同的压缩气体源，分别连接样品接收井和/或溢出井和含液井。

本发明还描述了一种处理液体或半固体形式的材料样品的方法，其涉及以上述提供的相应描述中隐含的方式对处理盒进行操作。此处理方法可以在有或没有擦拭头和控制器的帮助下进行，如上所述并隐含在相应的描述中。

因此，本发明的第六方面提供了一种处理样品的方法，其包括使用根据本发明的第五方面的系统，方法包括以下步骤：

(a)获得根据本发明第一方面的处理盒，包括与第一通道流体连接的样品接收容器和包括突出端部的盖，端部形成为具有与内部的至少一部分(可以由内表面限定)匹配的尺寸，其中盖通过界面密封地连接到容器，界面被设置成在打开和封闭位置之间提供渐进过渡，此外，在封闭位置，盖的突出的端部盖与容器的内部(或内表面)密封接触；

(b)将样品引入样品接收容器；

(c)将处理盒与运输单元对接并将其推入处理盒处理位置；以及

(d)将盖与样品接收容器连接并将盖推入封闭位置，从而在第二通道阀关闭时在封闭的样品处理室中产生压力。

如上所述，当样品处理系统处于处理盒处理位置时，第二通道阀驱动机构将第二通道阀置于关闭位置。步骤(c)和(d)可以顺序发生，其中任一步骤先发生，或同时发生。例如，运输单元到处理盒处理位置的过渡可以使运输单元中的盖驱动元件与盖对接，且一旦运输单元处于处理盒处理位置就将其推入封闭位置。如果要首先进行步骤(d)，处理盒包括第一盒体和由密封层或膜分开的第二盒体，第一通道包括针阀，针阀保持在封闭位置直到完成步骤(c)(此为关闭第二通道的有效步骤)。当存在于第一通道中时，步骤(c)也可以有效地关闭第一通道阀，这可以是前述针阀的补充。

步骤(d)的完成使得样品接收容器中的样品穿过至少部分第一通道(也可以通过主第一通道部进入样品接收井，当这些特征存在时)，密封样品进入位置，使得样品不会通过第一通道回流(也可以通过主第一通道部，如果存在的话)。当第二通道阀位于封闭位置时，使得样品处理室(或样品接收井和/或样品溢流井)中的压力上升。因此，当第二通道阀开启时，步骤(d)的完成使得样品通过第一通道进入处理盒的内部，以额外储存压力形式的能量，其可被用于使液态样品运动到处理盒内的其他位置。

此外，当样品接收容器和盖(或盖和处理盒的附加元件，如上所述)相互形成时，当盖处于封闭位置时，盖和容器形成包含压缩空气的子容器，步骤(d)的完成隔离了子容器中的一定体积的压缩空气。同样，这导致关闭盖的动作有效地以压缩空气的形式将能量存储在处理盒内，压缩空气可以通过在一个或多个通道中打开一个或多个阀在适当的时间释放，以便液体样品从处理盒中的一个位置移动到处理盒中的另一个位置。

例如，当处理盒包括第七通道和/或第八通道时，将压缩气体子容器连接至样品接收井和/或样品溢流井和/或含液井或其他缓冲井，如果存在的话，处理盒可以包括第七通道阀和第七通道阀驱动机构，和/或处理盒可以包括第八通道阀和第八通道阀驱动机构，完成步骤(c)使得第七通道阀驱动机构将第七通道阀置于封闭位置，和/或完成步骤(c)使得第八通道阀驱动机构将第八通道阀置于封闭位置。

因此，如上所述，处理盒中可封闭的阀通常默认为开启位置，直至处理盒与运输单元对接且运输单元运动至处理盒处理位置。在此期间，阀运动至封闭位置。如此设置，当处理盒在使用前有储存，阀保持开启，减小形成阀的元件出现某种程度的退化并使阀固定。

当阀是本申请所述的膜阀时，运输单元中的阀驱动机构可包括阀关闭元件，如能够关闭上述膜阀的球，位于运输单元中，使得当处理盒和运输单元接合并移动到处理盒处理位置时，阀关闭元件与膜阀接合以将其关闭。因此，阀门关闭元件，如球，可以位于垂直导轨中，并通常由弹簧等弹性构件向上驱动，尽管通过周围材料或位于横跨垂直通道顶部开口的薄柔性膜维持在垂直通道中。下面更详细地描述此设置。当要使用该系统的过程需要打开给定的阀时，可以操作位于阀关闭元件下方的电磁线圈，以便克服弹簧的作用向下拉动元件，以消除与膜阀的接触并使得液体流过随后开启的阀，如由于液体的较早移动而在处理盒内产生压力。通过停用电磁线圈，阀可以返回到封闭位置，使得弹性构件再次向上推动阀关闭元件，以接触和关闭膜阀。

与本申请描述的其他特征一样，使用包括阀关闭元件的阀驱动机构，当运顺单元处于处理盒处理位置时，阀关闭元件通过弹簧的作用被推动以接触膜阀，使用者的能量，在最初将处理盒与运顺单元接合并将其推到处理盒处理位置时，同时使阀门从打开位置移动到封闭位置。不需要额外的外部能量来实现这种改变，或者将阀保持在封闭位置。当阀门要移动到打开位置时，需要少量的外部能量来操作电磁线圈，但这是最小的。因此，系统在使用时需要的额外能量被最小化。此外，系统的部件相对简单，不需要复杂的电路来提供主动致动的阀系统。

如上所述，处理盒可以包括第一盒体和第二盒体，以及由形成在一个盒体中的主通道部分和形成在另一盒体中的次通道部分形成的至少一个通道，第一盒体和第二盒体设置成能够在通道连点处实现主通道部分和次通道部分之间的流体连接。处理盒包括一层柔性材料，其位于第一盒体的表面上并将主通道部分与次通道部分分开，第一盒体或第二盒体包括位于通道连接点并可从第一位置移动到第二膜刺穿位置的销。处理盒如此设置，该方法可以包括通过完成步骤(c)使销从第一位置移动到第二膜刺穿位置，如可用于打开第一通道中的销阀。

因此，根据本发明的第六方面的方法可以是检测样品中存在分析物的方法，其包括以下步骤：

(a)获取上述处理盒，包括样品接收容器和样品处理室，样品处理室包括计量井和计量溢流井，处理盒还包括检测位置，检测位置设有侧向流动装置(LFD)，处理盒还包括含液井，处理盒还包括第一盒体和连接第一盒体的第二盒体，第一盒体和第二盒体通过密封层(可以形成部分围绕第一盒体的袋)分离，第一盒体至少包括LFD和样品分析井，第二盒体至少包括含液井；

(b)将样品引入样品接收容器(或在其中与裂解试剂和/或其他试剂结合)；

(c)对接处理盒和运输单元，并驱动处理盒进入处理盒处理位置，使得第二通道阀驱动机构对接第二通道阀并驱动第二通道阀进入闭合位置，通过运输单元中的第六通道阀驱动机构，使连接稀释井和待驱动的样品分析井的第六通道中的第六通道阀封闭；

(d)连接盖和样品接收容器，驱动盖进入封闭位置，使得样品通过第一通道进入处理盒，以填充计量室并在封闭的计量溢流井中建立内压(步骤(c)和(d)以任意顺序执行或同时执行)；

(e)通过操作第二通道阀驱动机构使得第二通道阀开启，允许计量井中的分析样品在计量溢流井中的压力作用下，被驱动经过第二通道进入样品分析井，样品分析井包括需要影响液态核酸扩增反应的干试剂，当进入井后，干试剂在分析样品中重组成液体形式；

(f)通过操作第二通道阀驱动机构，使得第二通道阀封闭(如经过预定的时间后)；

(g)对样品分析井施加至少一个温度变化(可以是热循环)，以影响分析样品中的核酸扩增反应(例如，如本领域技术人员可以理解，如果核酸扩增反应通过PCR反应获得，需要一系列的温度变化)；

(h)使得第六通道阀开启，使得含液井流出的液体通过连接含液井和样品分析井的第六通道充满样品分析井并驱动其内容至LFD，生成可检测信号，以确定样品中存在分析物。

步骤(d)可以在盖和样品接收室之间形成压缩气体的子容器，步骤(c)还包括形成流体连接，即在含液井和压缩气体的子容器之间延伸的第八通道，如果存在的话，或在含液井和其他压缩气体源之间形成流体连接。流体连接包括阀，当步骤(c)完成时阀位于封闭位置。因此，步骤(h)可以包括将阀(可以是针阀或膜阀)驱动至开启位置，允许气体压力使得流体(如稀释液)从含液井流经连接含液井和样品分析井的第六通道。

在本发明的另一个设置中，根据本发明的第六方面的方法可以是用于在样品中检测分析物存在的方法，其包括：

(a)获得上述处理盒，包括样品接收容器、样品接收井和样品处理室，样品处理室包括计量井和计量溢流井，处理盒还包括检测位置，检测位置包括LFD和含液井，还包括混合井，处理盒还包括第一盒体和连接第一盒体的第二盒体，第一盒体和第二盒体通过密封层分离(可能形成围绕第一盒体的袋)，第一盒体至少包括LFD和样品分析井，第二盒体至少包括含液井；

(b)将样品引入样品接收容器(可选与裂解试剂和/或其他试剂结合)；

(c)连接盖和样品接收容器，驱动盖进入封闭位置，使得样品通过第一通道进入处理盒，以填充样品接收井，以进一步和可能存在的试剂和/或缓冲剂结合；

(d)将处理盒和运输单元对接，驱动处理盒进入处理盒处理位置，使得第二通道阀驱动机构对接第二通道阀，并使第二通道阀进入封闭位置，使得第一通道阀(在连接样品接收井和样品处理室的次第一通道部中)通过运输单元中的第一通道阀驱动机构驱动至封闭位置，使得第六通道阀(在连接稀释井和样品分析井的第六通道中)被运输单元中的第六通道阀驱动机构驱动至封闭位置，使得次第一通道部中的针阀开启；

(e)通过操作位于样品接收井接收位置的控制加热元件加热，加热样品接收井，以促进原始样品的裂解；

(f)通过操作第一通道阀驱动机构，使得第一通道阀开启，允许位于样品接收井中随后裂解的原始样品(非初始样品)，流进计量井并在封闭的计量溢流井中形成内压；

(g)操作第一通道阀驱动机构预定的时间后，关闭第一通道阀；

(h)通过操作第二通道阀驱动机构开启第二通道阀，允许计量井中的分析样品在计量溢流井压力的作用下被驱动，通过第二通道运动至样品分析井，样品分析井包括需要影响液态核酸扩增反应的干试剂，当进入井后，干试剂在分析样品中重组；

(i)通过操作第二通道阀驱动机构预定的时间后，关闭第二通道阀；

(j)对样品分析井施加至少一个温度变化(可以是热循环)，以影响分析样品中的核酸扩增反应(例如，如本领域技术人员可以理解，如果核酸扩增反应通过PCR反应获得，需要一系列的温度变化)；

(k)使得第六通道阀开启，使得含液井流出的液体通过连接含液井和样品分析井的第六通道流出，充满样品分析井并驱动其内容通过混合井至LFD，生成可检测信号，以确定样品中存在分析物。

步骤(c)和(d)可以按任意顺序执行，或同时执行。步骤(c)可以形成压缩气体的子容器，形成于盖和样品接收容器之间。步骤(d)还可以包括形成流体连接，即在含液井和压缩气体的子容器之间的第八通道(如果存在的话)，或者在含液井和其他压缩气体源之间形成流体连接。流体连接包括阀，当步骤(d)完成时，阀位于封闭位置。因此，步骤(k)包括将阀(可以是针阀或膜阀)驱动至开启位置，允许气体压力使得液体从含液井流经连接稀释井和样品分析井的第六通道。

在本发明的另一个设置中，根据本发明的第五方面的方法可以是用于在样品中检测分析物存在的方法，其包括：

(a)获得根据本发明第一方面的处理盒，包括与第一通道流体连接的样品接收容器；

(b)获得本发明第三方面的样品擦拭装置，其中，杆的第一端包括样品收集工具或材料；

(c)使用样品收集工具或材料获得样品；

(d)将样品擦拭装置的杆的第一端引入样品接收容器；

(e)对接处理盒和运输单元，并驱动处理盒进入处理盒处理位置；以及

(f)连接样品擦拭装置容器盖和样品接收容器，并驱动盖进入封闭位置。

步骤e)和步骤f)可以按任何顺序执行。

如前所述，从本申请的描述可以理解，在本发明的任意实施方式中，当样品在闭合盖的动作驱动下进入处理盒时，或当位于处理盒上或控制器中的额外的压缩气体容器被压缩时，完成各个步骤所需的绝大部分能量以步骤生成的压力的形式存储于处理盒中。压力至少生成于封闭的样品处理室中(在上面描述的一些具体方法中，可以包括计量井和封闭的计量溢流井)，或者，如前所述，生成于压缩气体的子容器中，压缩气体由盖和容器中的第一和第二子容器聚集在一起形成。此外，通过将运输单元运动至处理盒处理位置的动作，各种通道阀位于封闭位置，需要时只需要少量额外的外部能量去开启阀。阀开启的顺序可以选择，以利用预先储存的能量(如上所述压力形式存在)，使液态样品围绕处理盒运动，执行样品处理步骤。这提供了低成本、便于使用的系统，无需高水平的训练即可操作，只需要少量的额外能量。此外，尽管需要简单的电子控制电路，电路和控制系统的需求显著减少。否则，如许多现有系统所要求的一样，需要从外部源引入空气，以驱动液体围绕装置运动。

在本发明第六个方面的实施方式中，方法可以是检测样品中目标核酸的方法，包括：将样品引入处理盒，进行核酸扩增反应并检测目标核酸，如通过使用LFD或通过检测用荧光标记标记的目标核酸的扩增副本(如果存在的话)。或者，本发明的方法也可以是检测样品中的分析物的方法，包括：将样品曝露于能够结合分析物的抗体中，当抗体存在时，抗***于样品分析井和/或样品检测位置。或者，本发明方法可以是检测样品中的分析物的方法，包括：将样品曝露于试剂中，当分析物存在时试剂会经历变化，如颜色变化或者状态变化(如从液体变成固态)。

分析物可以包含在样品中，样品从环境源获得，如水或土壤样品，或从含有原核或真核生物的样品，如细菌细胞的悬浮液中获得。可以想象的是，分析物可以包含在从植物或动物获得的生物样品中。动物可以是反刍动物、骆驼科动物或吮吸动物，如牛科或猪科动物，如奶牛、猪、绵羊或山羊，或者人。生物样品可以是血液、血浆、血清、尿液、***物、组织，唾液或乳汁样品。或者，样品可以从细胞样品(如以脸颊或***拭子方式)制备或者获得组织样品(如以活组织检查方式)，其随后可以加工成原始样品，用于通过从用于获得样品的装置或设备洗涤或洗脱而引入样品接收容器。例如，可以使用上述样品擦拭装置来实现。

在本申请的说明书和权利要求书中，词语“包括”和“包含”及其变体，如“包括”和“包含”，指的是“包括但不限于”，并且不排除其他组件、整数或步骤。在本申请的说明书和权利要求书中，除非上下文另有要求，否则单数形式包含复数含义。特别地，在使用不定冠词的情况下，除非上下文另有要求，否则说明书应被理解为考虑了单数和复数。

本发明的每个方面的优选特征可以如结合任何其他方面所描述。从以下实施例中，本发明的其他特征将变得显而易见。一般而言，本发明扩展到本说明书(包括权利要求和附图)中公开的任何新颖的特征或任何新颖的组合。因此，结合本发明的特定方面、实施例或示例描述的特征、整体或属性应被理解为适用于本申请描述的任何其他方面、实施例或示例，除非与其不相容。

此外，除非另有说明，本说明书中描述的特征也可以被具有相同或相似功能的其他元件替代。

附图说明

以下结合图1-23实例性说明本发明的

具体实施方式

，其中：

图1为本发明样品处理盒的分解示意图。

图2为图1所示的样品处理盒的一层的俯视图和仰视图，其中，图2A为俯视图，图2B为仰视图。

图3为图1所示样品处理盒的另一层的俯视图和仰视图，其中，图3A为俯视图，图3B为仰视图。

图4为本发明流体操作盒的局部剖视示意图。

图5所示为样品处理盒中的中间流体井的改善的几何形状。

图6所示为膜阀元件的示意图。

图7所示为膜阀底座的示意图。

图8所示为流体操作盒的示意图，其包括膜阀元件和改善的中间流体井。

图9A和9B示出了流体操作盒的特征，使得样品浓缩步骤的一个实例能够利用高强度磁体。

图10示出了膜阀和膜阀驱动机构。

图11示出了***控制器机构的流体操作盒。

图12示出了控制器机构的侧板。

图13示出了流体操作盒和控制器机构分离和准备对接(图13A)、对接，以及位于样品处理盒处理位置(图13B)。

图14示出了用于与流体操作盒对接的驱动机构的一部分的顶部透视图(图14A)和底部透视图(图14B)。

图15A和15B示出了通过销阀，机械地破坏流体操作盒中的保护屏障的方法的替代方法。

图16为用在流体操作盒上或控制器中的压缩空气储存器的第一位置。

图17为用在流体操作盒上的压缩空气储存器的第二位置。

图18所示为样品进入端口和相关的盖。

图19为图18所示的样品进入端口和相关的盖，具有卡扣机构。

图20所示为样品进入端口和相关的盖，具有一体的储液罐。

图21所示为样品进入端口和相关的盖，具有一体的储液器和样品收集擦拭头。

图22示出了样品收集擦拭头和与控制器对接的流体操作盒，准备与擦拭头对接。

图23示出了设有对接擦拭头的流体操作盒，流体操作盒在流体操作盒处理位置和控制器机构对接。

具体实施方式

图1所示为本发明样品处理盒200的分解示意图，其包括第一盒体205，其包括样品处理盒需要在使用前与水分隔离的区域，可以通过穿过第一盒体205的顶面207设有密封膜210来实现，其形成围绕第一盒体205其余部位的袋的一部分(未图示)。如下所述，通过销阀可以在密封膜210的适当位置形成孔，以允许在第一和第二盒体中的井和通道之间形成连通，否则井和通道之间通过密封膜210封堵。

穿过第一盒体205的下表面208设有粘合膜212，其可用于将弹性膜213横穿粘合在第一盒体205的底部。弹性膜213设有孔201、202，以允许放大井270和样品井255分别与第一盒体205对接。如本说明书所描述，弹性膜213用于形成膜阀。

如以下结合图3所详细描述，第一盒体205的顶面207上设有各种井和通道(未图示)。

样品处理盒进一步包括第二盒体215，其收容各种湿试剂，如结合图2所描述。第二盒体215设有上表面225和下表面227。在组装好的样品处理盒200中，第二盒体215作为一层粘合在第一盒体205的顶部，层与层通过密封膜210分隔。穿过第二盒体215的上表面225，还设有密封膜220。

在样品进入位置235，容器230与第二盒体215对接，样品进入位置235如图2A中的虚线所示，示出了容器230和第二盒体215对接的区域。容器230进一步包括外部壳体232，其可以为容器提供对接方式，和/或提供导引装置内部的多余气体或液体进入的空间。容器230还包括盖245，其可以与容器230的密封对接，如通过与外部壳体232对接。盖的外部的支托240a和240b，与容器230的外部壳体232上形成的凹槽241a和241b卡扣配合，以促进盖的对接和封闭。

由于封闭盖245所产生的压力，添加到容器230中的样品被迫通过管250进入井255。包含在井255内的空气可以通过孔500经过井505逸出并通过端口孔510流出至端口515，其延伸穿过第二盒体215的下表面227并穿过第一盒体205到达端口连接520。305处的阀保持在封闭位置(下面进一步描述)，直到需要从井255中将样品移动到设备的其他位置。此时，端口连接520连接到压缩空气源，305处的阀打开，使得井255中的样品被迫向上穿过管250，管250延伸到井255的底部。管的顶端通过入口点300连接通道290，如以下结合图2所描述。粘合层212中有间隙孔260，在第一盒体205中有另一个间隙孔265(如图3所示)，以允许井255的材料延伸通过后者以与处理设备接合，以加热或以其他方式操作井255或其中包含的任何样品，如以下描述的运输单元中。

图1还示出了放大井207，其与第一盒体205的下表面208、分别形成于膜层213和密封层212中的通孔201和275对接。此外，图中还示出了芯材料282，当密封膜212穿过盒体205的下表面208时，芯材料282位于计量溢流井315的基体中。

图2所示为第二盒体215的示意图，其中，图2A为顶面225的视图，图2B是下表面227的视图。图3为第一盒体205的视图，其中，图3A为顶面207的视图，图3B为下表面208的视图。

如上所述，液体被向上驱动通过管道250、经过入口300流出井255，如图2所示。如图2A所示，此为第二盒体215的上表面225形成的通道290的入口。通道290延伸至孔305，经过盒体215和205，延伸至被阀驱动机构接触的阀座305a，经过中间弹性膜213，其间的孔305和阀座305a形成阀305/305a。开启时，阀305/305a将形成于盒体205的下表面208中的通道307和通道290连接。因此，通道将样品接收井255和计量井310连接。计量井310进一步通过通道320连接计量溢流井315，计量井310和计量溢流井315均形成于盒体205的顶面207，通过在下表面和上表面之间延伸的孔317。

计量井310也依次通过通道308、连接点309、通道311、孔325连接到放大井，孔325进入通道330，形成在盒体205的顶表面207中。孔332是具有形成在盒体205的下表面208中的阀座332a的膜阀的一部分，阀座可通过阀门驱动机构接触，穿过介入的弹性膜213。孔332和其间的阀座332a形成阀332/332a。开启时，阀332/332a在上表面和下表面之间延伸，以使通道330和通道335连接，其形成在下表面208中。下表面208中的通道335通过孔337连接通道340(在上表面208中)，通道340通过孔345进入放大井270。

稀释剂贮液器350位于第二盒体215的顶表面225中，如图2A所示。贮液器350通过通道355连接到放大井270，通道355终止于孔360，孔360形成盒体215和盒体205之间的连接，孔360进入形成在盒体205的下表面208中的通道365(图3B)。孔360是膜阀的一部分，膜阀具有形成在盒体205的下表面208中的阀座360a，阀座可通过阀驱动机构接触，穿过介入的弹性膜213。孔360和其间的阀座360a形成阀360/360a。阀360/360a将通道355与通道365连接，通道365又通过从下表面208延伸到上表面207的孔370连接到形成在盒体205的上表面207中的通道375。通道375通过孔345进入放大井270，也将通道240连接到井。

孔380充当进入通道385的进入孔，其将放大井连接到非线性的混合室390。在使用装置时，通过从井350推动稀释剂，通过通道355和375使放大井270的内容物溢出，并通过通道385将内容物移入混合井390。混合井390的形状使得稀释剂能够与放大井270的先前内容物混合。混合液体随后可以通过孔400传递，孔400在盒体205的上表面207和下表面208之间延伸。此孔将混合井390与位于LFD位置405中的LFD膜连接。

通道450形成在盒体205的上表面207中并与LFD位置405流体连接，使得存在于LFD位置405中的空气在必要时在通过孔400进入的液体的压力下离开。空气可以从通道450通过孔455移动到样品处理盒的外部，或者，移动到包含在样品处理盒其他地方的空气储存器或可以连接到孔455的外部盒体中的储存器。

如本申请所描述，密封膜210可以使用针阀在孔305和360穿刺。

因此，使用时，样品被添加到容器230中，并通过用盖子245封闭容器230的动作被迫向下进入井255。在将样品引入样品处理盒期间，孔305顶部的针阀处于封闭(非穿孔)位置，使得井中任何过量空气通过通道505离开，流过端口孔510，端口515和端口连接520。可以在井255中处理样品，例如通过加热诱导细胞裂解。样品处理盒可以通过端口连接520连接到压缩空气源，阀305/305a可以开启。在从压缩空气源通过通道505施加空气时，迫使井255中的样品向上通过管250进入通道290，样品通过阀305/305a进入通道307。由于阀332/332a封闭，样品除了通过连接点309进入通道308和计量井310之外别无选择。一旦计量井310充满，样品通过孔317和通道320溢流到溢流井315中，在溢流井内产生增加的压力。随后，阀305/305a移动到封闭位置。当阀332/332a移动到开启位置时，压力的释放允许井310中计量体积的样品通过通道308、连接点309、通道311、孔325、通道330、孔332、通道335、孔337、通道340和孔345进入放大井270，放大井270可包括核酸扩增反应所需的冷冻干燥试剂。这些试剂在进入井时与液体样品接触重构。阀332/332a移动到封闭位置。随后，可以在恒定温度或热循环中加热井，以促进样品中的靶核酸序列的扩增。

一旦扩增反应所需的时间过去，可以打开阀360/360a，通过图2A中所示的通道410将压缩空气源带到稀释剂井350的内容物上。井中含有的稀释剂在空气压力下通过通道355、孔360、通道365、孔370、通道375和孔345移动进入放大井270。由于阀332/332a封闭，液体必须充分注入井270并施力井的内容物通过孔380和通道385进入混合井390。在混合液通过孔400进入位于LFD位置405的LFD的吸水膜之前，井在其轴上具有弯曲的事实促进混合。LFD包括用于可视化扩增反应中扩增的靶核酸存在的装置，以确定样品中是否存在靶核酸。

前面的描述提供了可以包括在根据本发明样品处理盒中的一个特征组合的示例，但是本领域的技术人员可以理解，可以根据待处理的样品的类型，和/或，样品要经历的工艺和/或检测方法的类型，去除一些特征或添加一些附加特征。

例如，根据本发明的流体操作盒中的特征的另一设置在图4中示为1，其包含流体连接的流体控制特征的链2，包括第一腔室3、位于第一位置5的少量液体4、主通道6、中间井7，次通道8和第二溢流室9。

流体操作盒由基底材料10、包围若干特征的盖片11，以及形成中间井7的球状物12制成。

如上结合计量井310和计量溢流井315所描述，如果第一室3中的空气压力超过第二室9中的空气压力，液体体积上存在的压差将使其流向第二室。井7相当于前述设置中的计量井310，室9相当于计量溢流井315，室3相当于井255，通道8相当于通道320。它们之间的特征5和6提供与它们之间的通道290、307和308具有相同的功能，即，将井255(相当于3)连接到井310(相当于7)。

在图4所示的位置，应当理解的是，如果初始位置5的液体4的体积大于中间井7的内部容积，则等份试样将被困在中间井7中，而过量将继续朝向第二溢流室9流动。流动将持续，直到被某些装置(稍后描述)中断，或直到压差不足以克服作用在液体上的粘性力。此外，在液体体积从第一室3通过中间井7之后，多余的加压空气继续流动，保留在中间井7中的精确量的液体量可以在连续运行之间或在不同的处理室之间变化，此变化是由液体的表面张力特性和当空气试图从入口端口14通过液体到达出气端口15时延伸到中间井7中的基板面13的几何形状引起的。

图5示出了基板面13的改进设计，其中，进气和出气端口14、15包含在比周围基板面13更深入井中的特征内。当液体通过入口端口14流入井中时，其从底部向上在重力作用下填充井。如图所示，如果进入的液体与井7的内壁直接接触且包含在小的第一突出部18或其他有助于破坏可能倾向于发展和扩散的任何液滴的弯液面的特征中，则入口端口14得到改善。当井充满液体时，弯液面最终到达第二突出部16并且液体将流入出气端口15，留下空气的顶部空间17。当整个液体4以这种方式进入并通过井7且空气继续从入口端口14流入井中，将破坏突出部16周围的弯液面以到达出气端口15。需要注意的是，入口端口14处于比出口端口15更高的水平面，以使得当弯液面升至出气端15的高度时，空气能够通过弯液面上方的入口端口14进入。突出部16的倾斜面19有利于弯液面的断裂。借助于所描述的特征，包括倾斜面19，留在井7中的液体等份具有比缺乏这些细节的设计更一致的体积。

应当理解的是，小特征易于通过注射成型生产，注射成型是用于生产大量基板部件理想的制造方法。此设置可以与本说明书中描述的任意井一起使用，其需要液体流入井的入口点和液体流出井的出口点。

根据本发明的处理盒可以用于各种目的，但是，发明人已在微生物诊断测试中应用，如传染病测试，应用范围涵盖从人类临床和兽医诊断到生物战剂的测试。

在这些应用中，所涉及的液体体积可以非常小，通常由10至50微升组成。合适的流动通道的横截面积在0.005和1.0mm²之间，优选在0.01和0.1mm²之间。发明人还发现，产生较缓慢但可控的液体体积运动的合适的压差水平在10至100毫巴，优选30至70毫巴。由此产生的流动具有非常低的雷诺数，因此倾向于深入层流状态，除非被尖锐或粗糙的内部特征破坏，如突变边缘。

图6示出了包括膜阀元件20的处理盒的进一步改进，膜阀元件20由弹性膜21形成，弹性膜21在基板材料10的表面的“通孔”23的开口22上延伸。此设置可用于，例如，提供上面结合图1-3描述的膜阀305/305a，332/332a和360/360a。

图7示出了部分基板材料10内的相同阀元件，但示出了进一步细节，包括阀座24(图中未示出弹性膜21)，阀座24包括由环形凹陷25围绕的开口22。如此设置，可用于上述阀座305a，332a和360a。

在所述诊断盒的应用中，发明人还发现，可以使用设计细节来优化阀特征，例如：阀孔开口直径约0.3至0.7mm；弹性膜材料的厚度约0.2至0.4mm，肖氏硬度约40，如薄硅胶片。

为了开启或关闭膜阀特征，需要将膜21压在阀座24上，以阻碍经过孔22的液流。此类阀的驱动细节如下所述，其中，注意力转向相关的控制单元，如图10、11、14和相关描述。

图4中描述的位置包括在本说明书中，以说明使用样品进入产生的压力使样品移动通过装置的操作的基本原理。图8示出了由发明人实施的包含在本发明的处理盒中的特征的具体布置。其显示了一定体积的液体从初始位置5移位并被分成保留在中间井7中的试样，多余的液体移动到第二溢流室9。第二溢流室9的设置使得液体滴落在重力作用下进入，使得第二通道8的出口29保持没有液体。此外，一块芯吸材料可以位于腔室9内，以将液体从第二通道出口29吸走。如果随后关闭膜阀元件20，腔室9的顶部空间中将存在残余压力，残余压力高于原始水平。在图8所示的位置中，随后可能发生移位过程，其中，先前的出气端口15成为新的入口端口，汲取管27成为新的出气端口。如果汲取管27的顶部连接到另一系列特征(图8中未示出，因为其位于图像平面之外)，腔室9中的压力可以驱动井7中的等份朝向新系列特征。

因此，从图4中所示的初始体积的液体4中取出的等份保留在井7中，其也可以以一些方式处理，例如通过加热，随后可以移位以参与后续过程。

如上所述，在图1-3中的井255中使用了结合图8描述的一些特征。管250相当于汲取管27，延伸到井255的内部。通过通道510施加的空气压力将来自井255的样品向上推动，通过管250进入以通道290开始的新的系列特征，需要将样品(在结合图1-3描述的实施例中)连接到计量井310。

如上所述，是否有必要将体积分散到单独的等份中或如本申请所述操作体积而不***，本发明的所有实施例中通常使用室，类似于上述第二腔室9或上所述计量溢流井315，在顺序期间变为加压，使得升高的压力被用来驱动后续步骤。

应当理解的是，如果这样的腔室具有固定的体积V和初始压力P1，如果液体体积v被转移到其中，则其压力将增加到新的压力值P₂＝P₁V/(V-v)。新的压力P₂是液体体积v的强函数，类似于相对刚性或高速率的弹簧。但是，为了以高度受控的方式驱动后续步骤，最好在相对恒定的压力下提供空气储存器。因此，优选的是提供储气罐，类似于更软、更低速率的弹簧。为了实现这一点，发明人发现，使任何这样的腔室的部分壁是柔性的且具有适当的刚度特性是非常有益的，例如，腔室壁的一部分是柔性波纹管形式，低速机械弹簧施加力以产生所需的内部增压特性。原理在图6b中示出，并在下面详细描述。

上述图8所示的过程，示出了部分由发明人实施的用于在DNA扩增和检测之前的样品制备的几个过程之一。在第一实施方式中，液体体积4代表生物样品，其可以计量加入较小的等份(具有更精确控制的体积)和/或在井7中加热以裂解存在的某些微生物，然后在第二步骤中通过出气端口汲取管27转移至另一个井。在转移到随后的检测系统之前，将其与特定的扩增试剂混合并再次加热以扩增靶DNA。在其他应用中，例如，DNA扩增和检测可以用免疫诊断检测步骤代替。

在一些微生物的检测系统中，需要浓缩样品，通常涉及将目标成分结合到具有适当活化表面的固相材料上。一旦目标结合到固相上，多余的样品材料可以去除。随后，可以通过使合适的洗涤液通过或流过固相材料洗涤已结合的目标样品物质。最后，可以用洗脱液洗脱，以转移到过程的后续步骤。

固相材料可以是位于特定位置的多孔垫、熔块或膜，如位于井中。需要与固相接触的液体体积或等份的顺序，从样品开始，进行任何洗涤步骤，至洗脱步骤，可以通过一系列上述气动步骤使其越过或通过。

在一些情况下，固相材料最好可以是具有激活表面的小珠子，以结合目标物质。此外，珠子可以是磁性的，以使得珠子可以通过施加磁场夹紧场维持在特定的位置，否则其可以被流过的液体带走。

图9A和9B使出了此方法的一个实施方式，图9A所示为液体流动通道的分布示意图，液体流动通道辐射入或出连接点或位于样品处理室30基底的样品累计区域。图9B所示为样品处理室的截面图。

在横截面中，样品处理室30的形状呈酒杯状，最初将磁珠干燥在内表面31上。室的顶部可以呈柔性波纹管32形式，设有外部弹簧33以获得如上述持续驱动力。弹簧33可以作为形成有特征的处理盒的一部分，或者当处理盒***控制器装置时从外部施加。

请参照图9A所示，如果通道35中的阀34开启，液体初始样品被允许流入样品处理室30，波纹管膨胀以容纳样品，并在阀34封闭时建立和维持内压。样品使得维持在室内表面31上的磁珠再次悬浮。

在另一个阀，如连通废水容器的阀36，开启之前，电磁螺线管驱动机构(未图示)使高强度稀土永磁体37与形成基底10下侧封闭的膜壁28接触。当阀开启且允许液体流出时，储液器基底内部的场强足以捕获珠子，并建立珠子陷阱。稀土磁体在下一批液体之前缩回，如允许来自通道38的洗涤缓冲液流入，使得珠子再次悬浮。

本申请的发明人发现，在小的诊断系统中，仅仅通过固定电磁铁来产生足够的场强是不实际的。因此，最好能将高强度磁铁移出或移入所描述的位置。

上述步骤可以重复多次。但是，在最后的步骤，使珠子再次悬浮的最后液体是洗脱缓冲液，使得感兴趣的目标物质，在沿通道40运输至后续的处理步骤(DNA放大和检测)之前，从珠子的表面释放。珠子可以再次被捕获，如以上述方式捕获，以避免被传送到后续处理步骤中。但是，在一些检测系统中，珠子的存在是无害的，因此捕获珠子并非必要。

本领域的技术人员可以理解的是，除了直接位于样品处理室下方，磁珠陷阱也可以位于其他位置，如位于一个流体通道中的适当位置。

图10所示为膜阀元件20，弹性膜21的位置使得开口22被封堵，进而关闭阀。控制处理盒上进行的流程的控制单元包括一个或多个阀驱动机构101，阀驱动机构101包括位于导引103中的力传递元件102，图示力传递元件103为球，导引103驱使球的运动基本与通孔23的轴对齐。阀驱动机构101设有电磁阀单元655，设有柔性叶片104，柔性叶片104的设置使得偏置力施加元件102在其允许的方向朝着膜21运动，因此关闭阀元件。经过线圈105的电流使得气隙106关闭，柔性叶片被驱动抵靠在螺线管的芯107上。

以上设置中描述的膜阀特征和阀驱动机构并不形成功能完整的阀，除非包含阀特征的处理盒被***包含对应阀作动器的控制器(也称为运输单元)中。处理盒和控制器中设有适当的对齐设置，如与对应的孔对接的定位销，以确保阀元件和***处理盒后的驱动机构正确对齐。

在***处理盒之前，处理盒中的阀特征位于开启位置，但是当***控制器中后变为常闭型阀。阀状态的变化受处理盒***影响，可被用于***前允许流体运动，但是***后防止和/或控制流体运动。

此外，如果仅需要很短的开启时间，根据此设计的阀的功率消耗很低。当设计目标是将装置的总功率消耗最小化时，这非常有利。

此外，一旦气隙106闭合以打开阀，电磁螺线管需要很小的功率维持状态。因此，总的功率消耗可以进一步减小，以维持阀开启。功率的减小可以通过脉冲波调制(PWM)技术来实现，或者，当采用低输出功率的驱动电路时，通过采用电子电荷泵来提供较高的电流脉冲，时间小于100毫秒。

图11示出了上述典型的处理盒11***控制器或运输单元100中，其中，上颌110和下颌111分别夹持在处理盒的相对表面上。下颌110包括阀驱动元件101和加热器块112，阀驱动元件101操作处理盒1中的阀元件20，加热器块112用于加热收容在中间井7中的液体。

图12示出了控制器中使用的两个侧框架113和114中的一个的设计。引导槽115,116,117和118引导上颌和下颌侧面上的栓钉，因此约束颌，颌在处理盒***前初始开启，当处理盒***时形成弧形运动。因此，颌会聚并夹紧在处理盒上，如图11所示。***期间，颌相对于处理盒的运动方向基本垂直，因此方便功能件(如前述阀驱动机构和加热器)与处理盒中的相应特征对接。

通过将颌安装在连杆臂上，也可以获得类似的运动和夹持动作，使得每个边框包括两个四连杆(每个颌包括一个四连杆)。

在发明人的设计中，使一个或两个颌顺利安装非常有用，使得施加在处理盒上的夹持力适中，足够功能元件的良好操作，但又不能高到连处理盒的***非常困难。导引槽115,116,117,118中设有弹簧夹指121,122,123,124。某些功能元件也可以在颌内独立地弹出，如加热器取决于良好的热接触，对接触力的额外控制可能非常关键。

除了上述驱动机构和加热器，能与处理盒中对应特征对接的控制器颌的功能性元件还包括，驱动驱动机构转移液体的电机；用于将强永久磁铁置于处理盒表面的电磁螺线管驱动机构，如前面结合图6a和6b所述，以在特定位置捕获磁珠；温度传感器；光学传感器；电接触针，用于连接置于处理盒中的其他装置，如更小的局部加热器；压力传感器；电阻式或电化学传感器；或者任意其他可选元件。在这些实施例中，颌相对于处理盒表面的垂直运动是有利的，因为其提供了直接对接。

图13A所示为以上结合图1-3所描述的处理盒，准备与运输单元或控制器100对接。下颌110和上颌111分离并等待处理盒200对接，即运输单元位于处理盒接收位置。导引钉116a形成于下颌110的一侧，且在与槽116对接时可见。同样地，导引钉118a形成于下颌10的一侧，且在与槽118对接时可见。导引钉115a和117a与槽115和117对接，但是在图13A中不可见。本领域的技术人员可以理解的是，装置的另一侧，即背离图13A的观察者的一侧，也设有等同的特征，但是其中一个在图14中可见。如上所述，当处理盒与输送单元沿着箭头A方向对接时，钉的对接促进颌夹持在处理盒上。

图13B示出了位于处理盒处理位置的运输单元100，其中，处理盒200已经与运输单元100对接并沿着箭头A方向朝前运动，使得导引钉在槽115,116,117和118中的向前运动导致颌100和111夹持处理盒200，其通过槽700和钉615的对接促进，槽700由处理盒200的第一盒体205和第二盒体215的材料形成且在图1-3和图13A中可见，钉615形成于运输单元的前端。

在图13中可以看到运输单元或控制器100的其他特征，包括侧槽520和625，分别形成于侧框114和113的内侧表面，充当处理盒对接特征，以在将运输单元驱动进入图13B所示的处理盒处理位置之前，方便处理盒200在运输单元100中的准确定位。图中还示出了压缩气体喷嘴605，与压缩气体源(未示出)连接。当运输单元位于处理盒处理位置时，压缩气体喷嘴605与图3B所示的端口连接520对接。此外，图中示出了井接收位置610，用于在处理盒200与图13B所示的处理盒处理位置的运输单元100对接时，与井255对接。

图14所示为运输单元或控制器100的下颌110的上透视图(图14A)和下透视图(图14B)，如上所述，示出了井接收位置610，另一个井接收位置630被设置成，当处理盒200与处理盒处理位置中的运输单元100对接时，与放大井20对接，如图13B所示。井定位位置610和630与加热元件连接(未图示)，加热元件与形成下颌110上的接收位置的材料一体设置。加热元件的设置使得，当在井接收位置中对接时为井提供热量，运输单元位于处理盒处理位置。

图14A还示出了阀驱动机构640,645和650，每个驱动机构为位于导引通道103中的球102，如上结合图10所描述。阀驱动机构640的定位使得其可以与处理盒200中的阀座305对接，阀驱动机构645的定位使得其与阀座332a对接，阀驱动机构650的定位使得其与阀座360a对接。每个阀驱动机构通过电磁阀单元控制，如上结合图11所描述，其可以从图14B所示的颌110下方看到。

颌中另一种可以和处理盒对接的功能元件是施力元件，其可以机械破坏处理盒中的特定特征，具体实例包括刺穿、剪切或爆裂膜，以允许处理盒之前分隔的区域相互连接。这对需要将干试剂储存在处理盒区域特别有用，干试剂被保护防止水分进入，如来自处理盒其他地方储存的湿试剂的水分。连续或半连续的金属外壳，如铝箔袋，可以围绕处理盒储存敏感试剂的部件，在使用之前或使用时在铝箔上开口，允许湿试剂流动并和干试剂混合。此时，施力元件包括尖锐的或较锋利的特征以影响穿刺，或作用于包含尖锐或较锋利的特征的分离部件。后者可以是处理盒的元件或控制器的元件，但是，颌中包括的功能元件最好能使得尖锐或较锋利的特征运动，以刺穿膜和建立必要的流体路径。

后者的两个具体实例如图15A和15B所示，其中，处理盒1上一体形成有小针40。针的尖端通过密封41或柔性膜42与外接环境密封，但是可以在其中滑动，以刺穿在处理盒的两层之间延伸的金属膜43，处理盒的两层围绕储存与处理盒中的特定储液池45中储存的干试剂。从图10中还可以看出，当针刺穿金属膜43，膜两侧之前分离的流动路径流体连接。***控制器后，其中的施力元件在颌夹持到处理盒上时按压针，使得金属膜43被刺穿。在本说明书中的其他部分，此特征设置被称为针阀。

用于驱动处理盒中的流体运输所需的压缩气体，可以通过控制器中包含的小压缩机提供。如果压缩机直接连接处理盒，则需要随附的储气罐储存气体并抑制任何可能出现的小的压力波动。当处理盒***时，颌的夹持动作再次有利，因为其允许控制器中的供气喷嘴与处理盒中的气体接收端口对接。

但是，为了减小控制器的成本和复杂程度，最好可以避免空气压缩机。如图6所示，如果储气罐125包括柔性部126，如波纹管，可以通过柔性部126在与处理盒***相关的运动中被适当的接触元件按压来实现。如上所述，此方法利用了处理盒***动作期间用户提供的能量，因为驱动处理盒的过程需要的压力较低，无需用户明白任何显著的额外的努力即可实现。可以理解的是，和前面描述的利用颌相对于处理盒的垂直运动的绝大部分特征不同，图11所示的结构利用了颌平行于处理盒的***方向的运动。

如图17所示，空气容器50最好还可以合并至处理盒中，如此设置，其包含柔性部51，如隔膜或波纹管，在处理盒注入时柔性部受压。如此设置，压缩受到组接于上下颌上的元件影响，此时可利用垂直于***方向的运动。根据本发明的一个替代设计，可以通过连接在一个框架上的元件压缩，此时，利用平行于处理盒***方向的运动。

如图18所示，在另一个替代方法中，样品进入端口60的设置使得用户可以装载需要在处理盒1处理的样品61。本发明还提供了一种设有密封63的盖62，除了防止样品溢出，还允许盖进一步与入口端口60对接，并压缩位于样品上方的顶部空间体积64。和上述方法类似，其使用了用户输入的能量建立一定体积的高压，用于驱动液体通过处理盒中的流体控制特征网络运动。

更有利地，通过机构，如螺纹或卡扣固定，可以控制盖和入口端口的对接。后者，如图19所示的卡扣65具有动作简单和预定行程的优点，使得获得的顶部空间的压力通过机构的形状控制，因此不受用户变化的影响。

如图20所示，盖可以设有流体贮存器67，其在盖密封入口端口60的壁时被释放。可以通过几种方式实现，如可以通过位于入口端口中的特征开启阀，或如图20所示，通过长钉68使得贮存器67的膜壁69被刺破。

图21所示为本实施方式的一种变更实施方式，其包括用于收集被引入样品入口端口的粘性的或半固体样品的擦拭装置70。擦拭装置70分别穿过贮存器67中的同时密封轴73的近端和远端密封71,72。贮存器的内壁形成柔性波纹管74。用于收容擦拭头76的插座位于样品入口端口60中，其包括穿孔筛77。

当通过擦拭装置收集材料样品时，贮存器通常位于轴73的近端，使得擦拭头76突出以适于样品收集。一旦样品收集后，用户将擦拭头76***插座75，并使盖/贮存器沿着轴73滑动以与入口端口60对接。如上所述，盖设有螺纹或适当的卡扣固定，以控制盖进入入口端口对接的距离(图21未示出)。当盖62接近入口端口60时，贮存器的突出78与位于插座75边缘的面密封79对接，由用户施加并通过卡扣固定促进的力使得波纹管压缩，因此增加贮存器的内压。几乎在同时，擦拭轴73截面减小的区域80穿过远端71，允许贮存器中的内容被释放，增加的内压使得释放足够强劲以冲洗擦拭头76。当卡扣固定继续将盖62驱动进入入口端口60，贮存器67进一步被压缩，内容在压力下继续流过擦拭头。内容与样品物质混合并经过滤网77，进入收集室或样品进入井81。滤网77具有初始的粗滤动作，但第二过滤器81可以位于进入井82或收集室的基部，以从样品中进一步分离固体物质。

盖62通过卡扣机构或螺纹机构驱动，盖密封63与入口端口60对接。其进一步行程压缩顶部空间64，顶部空间64通过径向孔83与收集室82连通。因此，此体积的高压空气，形成第一腔室3的样品，以驱动样品穿过过滤器81进入位于处理盒中的第一系列流体特。

在本发明的其他替代设计中，径向孔83可以省略，此时，空气顶部空间可以被分成两部分，较小的第一空间和较大的第二空间，第一空间位于样品上方并将其驱动通过适当的通道驱动至工作位置，第二空间可以通过形成第一腔室3的不同通道连接一个或多个独立系列的流体特征。如果位于样品上方的顶部空间的第一体积较小或者忽略不计，驱动样品的过程通过水力条件或接近水力条件。当通过过滤器81时受到的阻力较大时，这会非常有利。

图22所示为类似的样品擦拭装置，包括轴710，其一端设有擦拭材料715。盖元件720可以与处理盒容器725对接，处理盒容器725设有分别与位于盖720外部的卡扣针735a和735b对接的卡扣槽730a和730b。在图22中，容器725是处理盒740的一部分，如阴影区域所示，在图中与控制器745对接并位于处理盒处理位置。盖720设有内液体容器750，容器的壁按以下方式形成。如上所述，贮液器设有突出的密封755，其与轴710密封，除非盖720沿着轴沿箭头B运动直至密封755位于区域780，轴710在区域780缩小，使得贮液器750中的液体可以流出。当盖720与容器725对接时，贮液器的鼻部785与容器725内的子容器(未示出)的顶部接触，压缩波纹管成型贮存池750，使得贮存池中的液体可以更快地流出。使用时，由于盖720和容器725对接，轴710位于垂直位置。如此设置，来自贮存池中的液体可以清洗擦拭材料715上收集的任何材料。

图23所示为图22所示的擦拭装置705，其中，盖部720与处理盒740中的容器725对接，处理盒740与结合图13和图14描述的运输单元对接。

本领域技术人员可以理解的是，结合附图列举的各种元件为本说明书描述的特征的各种组合的示例，其也可以根据本申请上述发明内容提供的方式和权利要求的方式以其他方式组合。本申请中的详细描述不应被理解为本发明仅局限于说明书中描述的特定组合。