CN103370627A - 用于样品制备和分析的自动化***的***布局 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了样品制备和分析***(10)。所述***(10)包括壳体(16)以及位于壳体(16)内的样品制备站(12)和样品分析站(14)。样品分析站(14)间隔远离样品制备站(12)。传送组件(50)配置成使得至少一个样品在壳体(16)内且在样品制备站(12)和样品分析站(14)之间移动。

Description

用于样品制备和分析的自动化***的***布局
本申请要求于2010年10月29日提交的序列号为61/408,180的美国临时申请的申请利益，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明大致涉及样品制备和分析的领域，更具体地涉及用于布置样品制备和分析仪器的***和布局。
背景技术
液相色谱-质谱法(“LCMS”)是一项有效的分析物检测和测量技术，其已经成为出于诊断目的用于高精度地检测小分子、氨基酸、蛋白质、肽、核酸、脂质和碳水化合物分析物的首选方法。然而，LCMS所需的仪器在技术上是复杂的，而且不能很好地适合于典型的医院临床实验室或医疗实验室技术员。这些临床实验室都没有采用LCMS诊断，相反这些临床实验室一般使用替代性的诊断技术，包括自动化免疫分析法。可选地，临床实验室可将样品送到中心实验室以便进行分析。
因此，对下述样品制备和样品分析***存在需求，对于制备样品和进行各种不同的分析物测定(assay)而言其配置和使用不太复杂，且不需要LCMS技术人员的专业知识，或大规模的参考实验室。此外，对使得进行各种不同分析物测定的时效性改善的样品制备和样品分析***存在需求。
发明内容
本发明克服了传统样品制备和样品分析***的上述问题、其他缺陷、缺点和难题。虽然将结合某些实施方案对本发明进行描述，但是应该理解，本发明并不限于这些实施方案。与此相反，本发明包括可落入本发明精神和范围内的所有替换、变型和等同物。
根据本发明的一个实施方案，样品制备和分析***包括壳体。样品制备站和样品分析站位于该壳体内，其中样品分析站间隔远离样品制备站。传送组件配置成使得至少一个样品在壳体内，并在样品制备站和样品分析站之间移动。
根据本发明的另一个实施方案，自动化的生物样本(specimen)制备和质谱分析***包括样品制备站和样品分析站。样品制备站配置成制备取自多个生物样本的样品。样品分析站包括质谱仪，其配置成量化所制备样品中的一种或多种分析物。样品制备站和样品分析站都容纳于壳体内，使得质谱仪低于样品分析站。
此外根据又一个实施方案，自动化的生物样本制备和分析***包括样品制备站和样品分析站。样品制备站配置成制备取自多个生物样本的样品且包括第一可操作部件，其可包括样本架和/或试剂架。样品分析站配置成量化所制备样品中的一种或多种分析物且包括第二可操作部件，其可包括液相色谱柱和/或液相色谱移动相容器。第三可操作部件包括流体容器和/或废弃物容器。样品制备站、样品分析站和第三可操作部件都容纳于壳体内，使得第一、第二、和第三可操作部件都位于与壳体背面相比更靠近壳体正面的位置。
此外，本发明的又一实施方案涉及自动化的生物样本制备和分析***且包括样品制备站和样品分析站。样品制备站配置成制备取自多个生物样本的样品。样品分析站配置成量化所制备样品中的一种或多种分析物。用户界面配置成接收和/或传送信息给用户。壳体容纳样品制备站和样品分析站。用户界面安装到壳体的外部且定位于壳体的左侧壁和右侧壁之间。
根据本发明的另一个实施方案，自动化的生物样本制备和分析***包括位于壳体内的样品制备站和样品分析站。样品制备站配置成制备取自患者样本的样品。根据选自于包含多项独特测定的数据库的测定来制备样品。样品分析站包括根据所选测定可动态地重新配置的分析仪。一旦动态地重新配置，分析仪对所制备的样品进行分析。传送机构配置成在壳体内传送所制备的样品，且从样品制备站传送到样品分析站。
从附图及其描述可以清楚了解本发明的上述及其他目的和优势。
附图说明
并入说明书并构成本说明书一部分的附图示出本发明的实施方案，并连同上面给出的一般性描述和下面给出的实施方案的详细描述一起用于解释本发明的原理。在附图中，相应的或相同的数字或标记指示相应的或相同的结构。
图1A是根据本发明一个实施方案的自动化的样品制备和分析***的透视图。
图1B是根据本发明另一个实施方案的自动化的样品制备和分析***的透视图。
图2A是图1A所示的自动化的样品制备和分析***的顶视图。
图2B是图1B所示的自动化的样品制备和分析***的顶视图。
图3A是图1A所示的自动化的样品制备和分析***将前盖去掉的侧视图。
图3B是图1B所示的自动化的样品制备和分析***将前盖去掉的侧视图。
图4是根据本发明一个实施方案的图1A所示的自动化的样品制备和分析***的样品制备站和传送部件的示意图。
图5是根据本发明一个实施方案的图1A所示的自动化的样品制备和分析***的样品制备站和样品分析站的示意图。
具体实施方式
图1A是根据本发明一个示例性实施方案的自动化的样品制备和分析***10(在下文中称为“***”10)的透视图。该***10设计成全自动地对分析样本进行样品制备，并根据选自于各种不同的或独特的分析物测定的预定分析物测定来分析所制备的样品。如将在下面更详细地描述的那样，示例性***10具体设计成在一个自动化***内共同实现两项不同的实验室功能，即样品制备和样品分析。
在一个实施方案中，***10包括样品制备站12和样品分析站14，样品制备站12用于制备各种样品，而样品分析站14包括合适的分析仪，诸如液相色谱质谱(联用)仪(“LCMS”)、气相色谱-质谱(联用)仪(“GCMS”)、直接耦联表面解吸/电离器的质谱仪、液相色谱紫外线光谱仪(LC/UV-VIS)或荧光光谱仪，例如用于根据所选分析物测定来分析所制备样品。样品制备站12和样品分析站14以如将要在下面详细描述的自动化方式相互连接，实际上，样品制备站12和样品分析站14可封装在一体式盖体16内。
一体式盖体16设计成可被分隔成隔室，允许每个站12、14的相对隔离。例如，根据图1A中所示的示例性***，一体式盖体16由金属隔板形成，并包括适于样品制备站12和样品分析站14每一个的单独隔室，例如包括任何相关的液相色谱泵、离心分离器转子、一个或多个电源单元、控制器21，23、移动相容器128和废弃物容器70的单独隔室。
类似于图1A，图1B是示出自动化的样品制备和分析***10'的透视图，其中具有撇“′”的相似数字指代相似特征。
仍参考图1A和图1B，以及现在还参考图2A和2B，***10的样品制备站12可包括样品制备站20和控制样品制备站20所选功能或操作的样品制备控制器21。样品制备站20配置成接收一个或多个样本，对样本采样来制备样品，以便根据各种预选的分析物测定来进行分析，以及将所制备的用于分析的样品传送到样品分析站14。在一些实施方案中，样品制备站20配置成制备样品，使得所制备的样品根据将要由样品分析站14执行的所选分析物测定而与样品分析站14化学相容。
样品分析站14以类似的方式包括样品分析站24和控制样品分析站24所选功能或操作的样品分析控制器23。样品分析站24配置成经由下面更详细描述的传送机构从样品制备站20接收所制备的样品。然后样品分析站24根据所选分析物的测定对所制备的样品进行分析以便获得该样品的结果。样品结果可被传送到样品制备控制器21，其可验证上述结果。
虽然没有具体示出，常规的控制器可用于控制样品制备控制器21和样品分析控制器23，或者可选地，可使得样品分析控制器23从动于主样品制备控制器21，或反之。此外，虽然如本文所提供那样的样品制备控制器21和样品分析控制器23看似表明样品制备站20和样品分析站24位于***10的两个相对侧，但是站12，14可位于同一区域或占用空间。实际上，在根据本发明的一些实施方案中，样品制备站20和样品分析站24不需要容纳于同一个壳体或单元内。
样品制备站20包括具有一个或多个样本架28的样本装卸台26。每个样本架28包括能够容纳一个或多个样本容器30的位置。样本容器30配置成容纳所获取的生物或环境样本，其可以是包含或疑似包含受分析物的任何样本。这些患者的样本或环境样品可针对一种或多种分析物进行分析，所述分析物可包括但不限于药物、前体药物、药物的代谢产物、正常生化活性的代谢物、肽、蛋白质、抗生素、抗生素的代谢物、毒素、微生物(包括细菌、真菌和寄生虫)，以及传染性病原体(包括病毒和朊病毒)。此外，单独或组合的任何上述样品可能会悬浮于适当的介质内，例如可能会悬浮于血培养或筛选隔室内。
样本容器30本身可包括任何合适的实验室器皿，诸如容器、小瓶、试管或本领域内已知的任何其他合适容器。样本架28中的一个或多个可被标明或以其他方式标记(例如，通过将样本架28放置于样品制备站20内，或具有条形码或RFID天线)作为优先样品架28a或STAT，以便导入具有紧急样本的样本容器30。样品制备站20还包括试剂站36，其包含多个试剂架38。每个试剂架38包括能够保持一个或多个试剂容器40的一个或多个试剂架位置，所述容器40包含溶剂和/或试剂，其中一些可包括挥发性溶剂。
触摸屏显示器32或其他类似的用户界面位于***10的上半部分上，并位于壳体16的中心位置。将触摸屏显示器32设置于***10的占用空间内而不是作为独立的计算机或作为附连到***10侧面的附属物降低了***10的整体占用空间，且释放实验室环境中的地面空间。给定***10的总长度，将触摸屏显示器32设置于中心减小触摸屏显示器32与每一样品制备站12和样品分析站14之间的最大距离。尽可能地减少该距离对于需要观察提供在触摸屏显示器32上的信息(例如添加样本或补充试剂指令)而几乎同时要注意***10的用户可操作部件(例如将样本架或新的试剂容器添加至***10)的用户而言是有利的。此外，触摸屏显示器32以如此的方式安装，以便使得界面无论是高度还是倾斜角度都可调，从而对于每个独立用户优化其位置。
将患者样品(以下称为“样品”)或容纳于样本容器30内的特定样本的一部分转移到顶部开口的样品器皿44(也称为反应器皿，但下文称为“器皿”44)以便准备进行分析。器皿44可存储于样品制备站20的存储站(未示出)内或从样品制备站20的存储站导入。在存储站内，器皿44可驻留于盘(未示出)或其他合适的大容量存储容器内。由于大量的器皿44被转移而周期性地留下空盘，上述空盘可通过废弃物槽48从样品制备站20丢弃。
当对样本进行采样时，一个或多个器皿44通过传送组件50(图4)从存储站转移到采样站46。传送组件50(图4)可包括机器人组件，其在一个或多个轨道52上运行并配置成在x－y方向、x－y－z方向或旋转方向的至少一个方向上移动。示例性的轨道***和相关的传送基部在共同拥有的美国专利第6520313号中详细描述，其名称为“Arrangement and Method forHandling Test Tubes in a Laboratory”，发明人为Kaarakainen，Korhonen,
Figure BDA00003426653600061
且其全部公开内容通过引用并入本文。
采样站46可包括可转动的桌台94，其具有器皿盖打开和关闭装置96，在存在器皿铰接盖的情况下，用于打开和关闭器皿的铰接盖。本领域内的普通技术人员将会理解在不脱离本发明实施方案范围的情况下也可以使用传送机构的替代实施方案以便将容纳于样本容器30内的特定样本传送到器皿44。
虽然未示出，但是传送组件50还可包括夹持器或其他类似的装置来捕获和释放器皿44，或包括传送手柄54传送与之相关联的器皿架56(如果使用的话)，以便在***10内同时传送两个或更多个器皿44。
在另一个未示出的实施方案中，传送组件50可包括机器人组件，其配置成在x－y方向、x-y－z方向或旋转方向的至少一个方向上移动且其可包括自动化的液体处理器。根据该实施方案，自动化的液体处理器可在***10内的两个或更多个器皿44之间吸取和分配一定体积的液体，以便在***10内的两个或更多个工作站之间传送液体。
在其他实施方案中，传送组件50还可包括旋转木马即圆形旋转盘，或具有多个器皿位置的自动采样器，以便提供传送功能且允许临时的、中间器皿储存功能。
传送组件50可进一步包括具有移液管杆60(图4)的样品移液管组件58(图4)，移液管杆60例如可通过机械臂装置(robotic device)在x－y－z方向的一个或多个方向上且在样品装卸台26、试剂站36和采样站46的两个或更多个之间移动。
样品移液管组件58可从样品装卸台26内的样本容器30吸取一部分的样本，并将该部分的样本分配到采样站46内的器皿44内。此外，或可选地，样品移液管组件58可从试剂站36内的试剂容器40之一吸取一部分的所需的试剂，并将该部分的所需试剂分配到采样站46内的器皿44内，不论其内先前有没有样品(即被吸取的一部分样本)。
根据又一实施方案中，样品利用市售的自动菌落挑选仪选自于培养盘，所述自动菌落挑选仪例如PICKOLO(Tecan Group,Ltd.，门内多夫，瑞士)或QPIX的(Genetix，现为Molecular Devices的一部分，圣何塞，加利福尼亚州)。自动菌落挑选仪能够从培养盘上的菌落(任选地预先选择或预先指定的菌落)收集一部分样本23，以及将样品沉积到器皿44内。包含菌落的容器可然后如上所述那样(与试剂)混合以便裂解细胞，使蛋白质变性，从而使得样品稳定以便于随后的微生物分析。
器皿44内的样品经由传送组件50从采样站46转移到辅助处理站72。辅助处理站72例如包括一个或多个混合站74、温育站(incubation station)，以及基质干扰去除站(本文中具体示为离心分离器76)。
如果在辅助处理站72中包括基质干扰去除站，则基质干扰去除站可以在线或离线配置(例如，在线配置是其中样品经由流路连接而不是被包含在器皿44内而在样品制备站20的一个或多个站之间移动的配置，而离线配置是其中样品在器皿44内在样品制备站20的站之间传送的配置)的任一种并入。在包括在线基质干扰去除站的实施方案中，包含分析物的所制备样品可诸如通过管线直接从基体干扰去除站流动到下一站。该辅助站例如可包括辅助基质干扰去除站(未示出)。在包括离线基质干扰去除站的实施方案中，包含分析物的所制备样品如果不是已经包含在器皿44内的话则从基质干扰去除站收集并放置到器皿58内。
基质干扰去除站可操作以分离残留蛋白质、磷脂、盐、代谢物、碳水化合物、核酸，和/或其他物质的一种或多种，否则这些物质在将现在所制备的样品转移到样品分析站24之前会干扰所需分析物的后续处理或分析。在一些实施方案中，基质干扰去除站将污染物从含有分析物的所制备样品(或更简单地说，“所制备样品”)中分离出来(例如，通过将析出的固体从所得的上层清液中分离出来，其中所述上层清液形成所制备的样品)。基质干扰去除站例如可包括一个或多个相分离站(未示出)，离心分离器(如图2A中的附图标记76所示以及如图2B中的附图标记76'所示)，超声波破碎仪(未示出)，加热站(或工位)(未示出)，快速冷冻站(未示出)，亲和纯化站(未示出)，或过滤站(未示出)。
在其他实施方案中，基质干扰去除站可包括亲和萃取或纯化站，例如免疫亲和萃取或纯化***。示例性的免疫亲和***可使用质谱法免疫分析(“MSIA”)抗体富集的基材，诸如从Intrinsic Bioprobes Inc.(Tempe，AZ)获得的市售MSIA基材，且其在美国专利第6783672号中有所描述，其全部公开内容通过导入并入本文。此外可选地，还在另外的实施方案中，基质干扰去除站可包括化学分离领域内已知的其他技术，诸如液-液萃取、固相支持的液体萃取、随机存取介质柱萃取、整体柱萃取、透析萃取、分散固相萃取、固相微萃取、免疫亲和萃取、以及使用借助于重力、真空或离心的膜过滤器的尺寸排阻。在适当情况下，如果在方法的后续步骤之间创建流体连接，则许多这些技术可离线或在线实施。此外，许多这些技术可以各种不同的形式实施，上述形式例如包括使用柱或盒的形式，使用移液管端的形式，使用磁珠形式，或使用器皿或芯片的形式。
包括相分离部件的***10的实施方案可包括具有真空和/或正压力源(未示出)的在线或离线的固相萃取站(未示出)，以协助样品移动通过固相萃取基质。固相萃取基质又可包括一层或多层合适的多孔性固定相材料层。根据一个实施方案，固相萃取基质(未示出)还包括布置于多孔固定相材料的一侧或两侧上的一个或多个过滤器。例如固相萃取基质可布置于柱、盒、移液管端内，或为器皿或芯片的形式。
在又一个实施方案中，基质干扰去除站可包括连续的两个或更多个基质干扰去除方法。根据该实施方案，第一基质干扰去除站(例如相分离站)将析出的蛋白质去除，而第二基质干扰去除站(例如固相萃取站)在分析之前将另外残留的蛋白质、磷脂和盐从样品去除。基质干扰去除技术组合的其他实例包括但不限于固相分离随后进行液-液萃取，相分离随后进行亲和液相色谱尺寸排阻，固相萃取随后进行亲和液相色谱尺寸排阻，以及在任何上述方法之前或之后进行免疫亲和萃取。
在样品通过辅助处理站72之后，所制备的样品经由传送组件50传送到分析分级站78。分析分级站78包括用于分别接纳器皿44或器皿架56的两个或更多个器皿位置82(图2A)或两个或更多个器皿架位置82'(图2B)。每个器皿位置82在分析分级站78内可以是固定的，这样一旦单个器皿44被放置在分析分级站78的器皿位置82内时，在由传送组件50转移的时候其位置不会改变。
当选定用于分析的特定制备的样品时，包含所制备样品的器皿44经由传送组件50从分析分级站78转移到注射器站84。注射器站84可包括用于将一部分的所制备样品从器皿44转移到样品分析站24的注射器移液管组件86(图4)。注射器吸液管组件84包括移液管杆88(图4)，其可以类似于在上面详细描述的样品移液管组件58的方式来构建。
注射器站84可包括具有类似于采样站46结构的可转动桌台94，且可包括器皿盖打开和关闭装置96，如果存在器皿铰接盖的情况下用于打开和关闭器皿的铰接盖，如图2B所示。
如上面详细描述的那样，在所制备的样品移动到样品分析站24之前，在样品制备站20处制备样本样品。因此，样品制备站20的至少一些可动部分(包括单独或共同运行的采样站46、传送组件50、可转动的桌台94和注射器移液管组件84)可包括用于将所制备的样品从样品制备站12传送到样品分析站14的传送机构。本领域内的普通技术人员将会理解在不脱离本发明实施方案范围的情况下也可以使用用于将所制备的样品从样品制备站12传送到样品分析站14的传送机构的替代实施方案。在示例性实施方案中，传送机构可包括注射器移液管组件84，其将一部分的所制备样品转移以便分配到样品分析站24。
现在详细描述样品分析站24，特别是图2A-3B和5，样品分析站24的一个实施方案可以是具有液相色谱仪站102和质谱仪站104的LCMS***。液相色谱仪站102(以下称为“LC站”102)可包括一个、两个、或更多个注射端口106、108，用于从注射器移液管组件86接收用于分析的一部分制备样品。注射端口106、108可在线连接到一个或多个色谱柱(例如，预备柱110或分析柱112)以便将所制备的样品的所关注分析物在一个或多个洗脱时间上与多个辅助或废弃物洗脱液分离。如示例性实施方案中所示的那样，LC站102包括两个分离的通道，即LC通道110，112(以虚线示出第3LC通道118)。每个LC通道110、112、118包括串联布置的一个预备柱14和一个分析柱116。根据一些实施方案，预备柱114可以是实质上用于基质干扰去除的尺寸排阻亲和液相色谱柱。分析柱116可以是用于分析物分离的反相液相色谱柱。
在其他实施方案中，预备柱114可以是常规的尺寸排阻柱或可用作基质干扰去除装置的任何其他液相色谱柱。
两个LC通道114、116的每一个以能够如在下面详细描述那样的将样品多路或交错导入质谱仪120内的方式在上游与相应的注射器端口106、108相关联以及在下游与质谱仪站104的单个质谱仪120相关联。
仍参照图5，每个LC通道114、116还可与至少一个泵124和至少一个阀126相关联来控制通过样品分析站24的移动相和所制备样品的流动。
将移动相泵入到注射阀126，所述注射阀具有可转动的中心134和六个端口，所述六个端口流体耦联到一个注射口106、108；一个或多个移动相供应部128，128'(图3A，3B)；废弃物容器70，70'(图3A，3B)；柱110，112；和连接端口2至端口5的流体回路132。
注入的所制备样品以已知的方式移动通过柱110、112，使得至少一种受关注分析物将在保留时间从柱洗脱出来，上述保留时间不同于其他受关注分析物和/或基质组分即洗脱液的保留时间。来自第一和第二LC通道114、116两者的洗脱液和分析物被引导到阀139(其也可包括辅助端口138)内，在阀139处洗脱液直接被引导到废弃物容器70、70'(图3A，3B)内，同时分析物被引导到质谱仪站112的电离源142。样品导入的替代方法可包括但不限于也可用于将样品导入到质谱仪120的在线方法(诸如流动注射分析、直接注入(direct infusion)以及注射环路)和离线方法(诸如固相萃取、血斑表面涂覆、基质辅助激光解吸/电离(“MALDI”)板涂，或普通表面上的涂覆)。
如图5中所示，大气压电离(电喷雾电离(ESI)装置或大气压化学电离(APCI))装置(在此通常称为“雾化电离器”)用于电离由电离源140所接纳的分析物。在这方面，雾化电离器包括毛细管、探针或针(以下称为“针”142)，其内有气体导管(未示出)所包围的溶剂导管(未示出)。气体导管的出口位于到溶剂导管出口近侧的约0.1mm至约0.2mm的位置。在ESI操作中，高压电源144电联接到针142，且可操作以在位于质谱仪120每侧的针142和反电极之间形成高电压差。
在使用中，溶剂以从约400μL/min至约2000μL/min范围内的速率供应到溶剂导管；但是，在本技术领域的普通技术人员将容易理解溶剂供应随着选定的具体电离源而不同。所用的具体溶剂取决于被研究分析物的化学性质，而用于选择适当溶剂的方法对于本领域内的普通技术人员而言是众所周知的。通常为惰性气体诸如氮气的气体以从约0巴至约7巴范围内的压力供应到气体导管。激活高压电源144，并向针142内的溶剂提供通常从约-5千伏至约5千伏范围内的电压电势。
容易理解，已知其他离子化技术，且可在必要时或根据需要来实施。例如，适用于电离液体样品的电离源140例如可包括加热的电喷雾电离(“HESI”)、纳米喷雾电离(“NSI”)、热喷雾、声波喷雾、大气压光电离(“APPI”)、激光二极管热解吸(“LDTD””)、大气采样辉光放电电离源(“ASGDI”)、能够从干燥血斑中提取样本的纸喷雾电离技术、以及电感耦合等离子体(“ICP”)。适用于气体样品电离的电离源140例如可包括化学电离(“CI”)、电子冲击(“EL”)、共振增强的多光子电离(“REMPI”)、共振多光子分离(“RMPD”)、辉光放电和火花电离。此外，适用于气体样品的电离源140可被改变以适用于液体样品。适用于将样品从表面解吸和离子化的电离源140包括例如MALDI、表面辅助激光解吸/电离(“SALDI”)、表面增强激光解吸/电离(“SELDI”)、解吸电喷雾电离(“DESI”)、实时直接分析(“DART”)、不连续的大气压力接口(“DAPI”)、激光二极管热解吸(“LDTD”)和场解吸。以上所列举的可能的电离源140不是全面的，还可包括如质谱和分析化学领域内的普通技术人员容易理解的其他电离源和/或排列。
远离电晕放电电极145的分离器(skimmer)(147)与辅助气体(未示出，但在出口和分离器147之间引导)结合，以便使得质谱仪120的真空腔室内包含气相离子和/或将气相离子集中到质谱仪120的真空腔室内。辅助气体可以通常以约0升/分钟至约15升/分钟范围内的速率供应。
仍参照图5，质谱仪120的示例性实例包括与电离源140连通的接口146、质量过滤器148和离子检测器150。包括质量过滤器148和离子检测器150的区域保持处于真空下。该接口146包括截取锥154的开口152，其向含有质量过滤器148的较高真空室开口，同时保持真空压力。
在示出的实例中，显示质量过滤器148和像质量过滤器一样操作的常规四极杆；但是，本领域内的技术人员将理解，通过其确定，选择适于给定测定的合适的质量过滤器形式。实际上，其他质谱仪的实施方案例如可包括单个四极杆的模式、飞行时间(“TOF”)或exactive模式、离子阱(“OT”)模式、混合模式(诸如Q-TOF、TOF-TOF、Q-Exactive、LTQ－Orbitrap和LTQ-FT)、或针对质子转移进行变型的质谱仪。
还有其他的模式是可用的，并且例如可包括离子回旋共振(“ICR”)或基于磁扇区的分析仪。虽然这些模式提供高分辨率和高特异性，但是每种也很昂贵。此外，其他检测器/分析仪可与质谱仪一起使用，或代替质谱仪使用。例如这些检测器可以包括，电化学装置、核磁共振(“NMR”)装置，用于检测吸光率、荧光性、折射率、pH值和/或电导率的检测器。
在一些实施方案中，通过采用“串联质谱法”或“MS/MS”例如通过使用三重四极杆质谱仪可增强质谱技术的分辨率。
容易理解，通过将样品制备站12和样品分析站14的各个部件并入到单个***10内会产生某些污染风险，这些风险在离线***中是观察不到的。因此，这些站12，14的各个部件(组成部分)可被分隔开以减少站12，14之间污染的风险，并允许就地减少由特定的站12，14所带来的污染风险。
污染风险例如包括振动、热、电、液体，和对于所包含的部件和/或自动临床仪器常见的其他污染来源。通过包括适于样品制备站12和样品分析站14每一个的通风***以便控制流动通过站12、14的空气流和调节由所述站12、14产生的预期热量可以进一步减少污染。以类似的方式，试剂的存储区域、样本的存储区域和样品的存储区域可包括单独的制冷***，以保持那些部分处于较低的相对温度下。
壳体16可配置成具有靠近用户的正面160和相反的后面168(图2A)，位于靠近地面的底表面170上的顶表面162，以及右侧壁164和相反的左侧壁166。对诸如“在......上方”，“上部”，“在......下方”和“下部”术语的参考只是为了便于描述，且仅表示用于描述特定实施方案的可能参考系。在这方面，***10设计成在壳体16的正面处或附近包括尽可能多的实验室用户触摸点。例如，如图1A所示，LC柱110、112；样本架28；试剂架38；水和/或甲醇供应122；洗涤液供应92；废弃物容器70；缓冲液和移动相容器128；反应器皿板(未示出)；以及一次性移液管端板66(在管端存储站64内)的每一个定位在***10的壳体16的正面处，从而能够方便地触及(access)，便于由用户补充并进行日常维护。类似地，站12、14的不需要由用户经常触及的那些部分定位在远离***10正面的***10空间内。例如，LC泵124、电源162和控制器21，23可定位在壳体16内，且间隔远离为了方便触及而放置的那些部件(通常被称为“可操作部件”)。
此外，需要由为***10提供维修的技术维修人员注意的那些组件定位以便于触及，尽管可能不是最方便的位置。例如，需要由技术维修人员触及的LC泵124可位于废弃物容器70之后，这样可操作的部件废弃物容器70可被移除以便维修LC泵124。
另外，实验室用户触摸点优选设计在***10的正面，而不是设计在***10的侧面，以降低***在实验室环境中的占用空间；如果实验室用户不需要经常触及***10的侧面，则实验室可将其他仪器更靠近***10堆放。
本领域内的普通技术人员将容易理解将离心分离器76连同***10的分析仪器并入到一体式的壳体内可能会导致对这些分析仪器带来不希望的干扰。在该一体式构造的实例中，以特定可靠性来使用分析仪器的能力会受到影响。这可能至少部分地是由于为了将从上层清液析出固体所需的高转速。因此，对包括集成的离心分离器76的***10的实施方案而言，有必要进一步包括减小将其振动传递到***10其他部件的特征。此外，由于希望减少***10的整体占用空间，离心分离器76的整体尺寸可被减小和/或配置成不与***10的其他部件集成的单独的离心分离器76，但仍可由传送组件50通达。
供料给LC泵124的移动相试剂128可定位在LC泵124的上方。如图3A和图3B中所示，移动相试剂128位于***10的右上象限内。将移动相定位于LC泵124和阀的上方允许重力辅助液体移动相试剂128的供料，与将移动相试剂128邻近LC泵124放置或放置于LC泵124的下方相比，上述方式将使LC管线更容易装满移动相以及在LC管线内产生更少的气泡。此外，移动相试剂128可定位在仪器的正面附近，且定位在高度下降到大约普通用户的肩部和腰部之间的位置。
根据一个实施方案中，质谱仪120定位在仪器的下部内。由于质谱仪120相对较重，将质谱仪120放置在较低的位置提高整个***10的平衡性和稳定性。更具体地，如图3A-3B中所示，质谱仪120定位在***10的右下象限内。
质谱仪120定位在支撑件上，该支撑件相对于壳体可以水平移动，例如滑动抽屉，其能够将质谱仪移动进出***的占用空间。将质谱仪120放置在抽屉上提供以下几项益处，包括改善通达到仪器所有侧面以便日常维护和维修，通过允许质谱仪120安装到抽屉上然后滑动***到壳体16内而提高生产效率，省去了将笨重的组件***到壳体16内部的受限空间内的步骤，以及质谱仪120与振动、热、电、液体和从***10的其他部件产生的其他污染物相对隔离。
质谱仪120的可操作部件位于质谱仪120的正面上或位于质谱仪120的顶部上，而不是位于质谱仪120的后部上或附近。可操作部件包括但不限于电离源140。然而，由于其尺寸和形状，将电离源40放置在质谱仪20的正面上形成在***10正面上的突起，该突起延伸超出壳体16前部平面。因此，电离源140设计成在***传送过程中移除，而在将***10安装到实验室环境的过程中安装到质谱仪120上。
由于质谱仪120的相对高度，并且由于样品制备站12的相对高度，质谱仪120优选定位在与样品制备站12相对的***10的象限内。例如，如图3A所示，质谱仪120定位在右面的象限内，并与样品制备站12相比定位在较低的高度处，样品制备站12定位在左面的象限内，并定位在与***10的质谱仪120相比的较高高度处；但是，在图3B中，质谱仪120'和样品制备站12'均定位在***10'的左半边。另外，由于可能从样品制备站12产生振动和液体污染，该污染可能会干扰质谱仪120的操作精度，样品制备站12优选不位于质谱仪120的正上方。
此外，鉴于质谱仪120的相对高度和LC泵124的相对高度，LC泵124优选不位于质谱仪120的正上方。然而，质谱仪120的优选相对靠近LC泵124定位，该LC泵124位于整个***10的中央下部内，如图3A-3B所示。相对靠近质谱仪120放置LC泵124是重要的，从而尽可能减少LC泵124和质谱仪120之间的距离，从而上述减小LC***管线中的液体死体积，此外也减少了由分离的液体行进超过一定的距离导致的色谱劣化的风险。
虽然大多数***部件位于壳体16内，但是一个或多个部件可任选地远离***10定位，要么邻近***10要么在距离***10的一定距离处，但利用管线等集成到***10内。例如，包括低真空泵(roughing pump)的机械泵、氮气发生器或用于质谱仪120操作的其他惰性气体源可位于单独的框架(frame)或多个框架内。由于其热输出及其噪声和振动，将这些部件放置在壳体16内不是有利的。虽然这些部件可集成到壳体16内，但是它们也可以远离壳体16定位，而不会劣化***性能。选择远程定位这些部件即远离壳体16定位，例如，定位在实验室环境内的另一位置或甚至定位在整体实验室的相邻房间内，为实验室操作员提供了显著的安装灵活性。
虽然通过各个实施方案的描述示出了本发明，虽然在一些细节上描述了这些实施方案，但是它们并不意旨将所附权利要求的范围制约或以任何方式限制到这样的细节。对于本领域的技术人员而言其他优点和变型是显而易见的。根据用户的需求和偏好，本发明的各个特征可以单独使用或任何组合使用。上述是本发明以及如目前已知的那样实施本发明方法的说明。然而，本发明本身应该只由所附权利要求限定。

Claims (21)

1.样品制备和分析***，其包括：
壳体；
位于壳体内的样品制备站；
样品分析站，其位于壳体内且以自动化方式与样品制备站相互连接；以及
传送组件，其配置成使得至少一个样品在壳体内以自动化方式在样品制备站和样品分析站之间移动。
2.用于分析多个生物样本的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其包括：
样品制备站，其配置成制备取自多个生物样本的样品；以及
包括质谱仪的样品分析站，其配置成量化一个或多个所制备样品中的一种或多种分析物；
其中样品制备站和样品分析站都容纳于壳体内，且使得质谱仪定位在低于样品制备站高度的高度处。
3.根据权利要求2所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中所述质谱仪间隔远离样品制备站。
4.根据权利要求2所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中所述样品制备站基本定位在壳体第一端部的上象限内。
5.根据权利要求4所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中所述质谱仪基本定位在壳体第二端部的下象限内。
6.根据权利要求2所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中所述质谱仪定位在支撑件上，所述支撑件相对于壳体可以水平移动。
7.根据权利要求2所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中所述样品分析站还包括一个或多个液相色谱泵，所述液相色谱泵定位在低于样品制备站高度的高度处。
8.根据权利要求7所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中所述样品分析站还包括至少一个液相色谱移动相容器，其定位在高于所述一个或多个液相色谱泵高度的高度处。
9.根据权利要求2所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中所述质谱仪包括朝向所述壳体正面定位的电离源。
10.根据权利要求9所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中在***的传送过程中所述电离源可以移除。
11.根据权利要求2所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其还包括：
位于壳体外部并耦联到质谱仪的一个或多个低真空泵或氮气发生器。
12.根据权利要求2所述的自动化的生物样本制备和质谱分析***，其中：
样品制备站基本定位在壳体的一侧上，且定位在高于质谱仪基座高度的高度处；
质谱仪基本定位在所述壳体的另一侧上，且定位在低于样品制备站基座高度的高度处；并且
样品分析站还包括一个或多个液相色谱泵和至少一个液相色谱移动相容器，所述至少一个液相色谱移动相容器定位在高于所述一个或多个液相色谱泵高度的高度处。
13.用于分析多个生物样本的自动化的生物样本制备和分析***，其包括：
样品制备站，其配置成制备取自多个生物样本的样品且包括第一可操作部件，所述第一可操作部件选自于一个或多个样本架和试剂架；
样品分析站，其配置成量化一个或多个所制备样品中的一种或多种分析物且包括第二可操作部件，所述第二可操作部件选自于一个或多个液相色谱柱和液相色谱移动相容器；以及
第三可操作部件，其选自于一个或多个流体容器和/或废弃物容器；
其中样品制备站、样品分析站和第三可操作部件都容纳于壳体内，使得第一、第二、和第三可操作部件都位于与壳体背面相比更靠近壳体正面的位置。
14.根据权利要求13所述的自动化的生物样本制备和分析***，其还包括：
第四可操作部件，其选自于反应器皿板、一次性移液管端板、洗涤液容器、废液容器以及反应器皿废弃物容器中的一个或多个，第四可操作部件位于与壳体背面相比更靠近壳体正面的位置。
15.根据权利要求13所述的自动化的生物样本制备和分析***，其中所述样品分析站还包括质谱仪和可操作的电离源。
16.用于分析多个生物样本的自动化的生物样本制备和分析***，其包括：
样品制备站，其配置成制备取自多个生物样本的样品；
样品分析站，其配置成量化一个或多个所制备样品中的一种或多种分析物；
用户界面，其配置成接收、传送或接收并传送信息给用户；以及
容纳样品制备站和样品分析站的壳体；
其中用户界面安装到壳体的外部且定位于壳体的左侧壁和壳体的右侧壁之间。
17.根据权利要求16所述的自动化的生物样本制备和分析***，其中所述用户界面可以垂直取向、倾斜角度或者旋转角度中的一个或多个来调节。
18.样品制备和分析***，其包括：
壳体；
样品制备站，其位于壳体内且配置成根据选自于包含多项独特测定的数据库的测定制备取自样本的样品；
样品分析站，其位于壳体内且间隔远离样品制备站，样品分析站包括分析仪，所述分析仪可根据所选测定的要求动态地重新配置以便根据所选测定对所制备的样品进行分析；以及
传送机构，其配置成在壳体内传送所制备的样品，且从样品制备站传送到样品分析站。
19.根据权利要求18所述的样品制备和分析***，其中所述传送机构包括传送组件、可转动的桌台、注射器移液管组件、流体耦联器中的至少一个，或它们的组合。
20.根据权利要求18所述的样品制备和分析***，其中所述分析仪包括质谱仪。
21.根据权利要求18所述的样品制备和分析***，其中所述分析仪是液相色谱质谱联用仪。
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