用于核酸处理的便携式制备、分析和检测设备的制作方法

专利名称：用于核酸处理的便携式制备、分析和检测设备的制作方法
技术领域：
本发明教导的教导地各种实施例涉及用于生物材料制备和/或提纯的装置和方法。
背景技术：
过去，为核酸分析析制备生物材辦要复杂和昂贵的装置。例如，在某些记载 的方法中，生物材料被收集和存放在用于细胞裂解(cellular lysis)的超声波 粉碎机中。在裂解后，样品在例如离心机的单独装置中被提纯。样品从离心机传送倒水浴器或其它适当的热循环环装置用于核酸扩增和序列检测，最终，可以使用平板凝欧电泳或毛细管电泳装对经扩增的核酸进行序列分析(或测序)，因此 需要能够完成一个或多个此类任务的单一装置。

发明内容
本发明的教导涉及用于处理生物样品的装置、系统和方法。所述装置可包括 柱筒(cartridge)。柱筒可以包括腔室。两个或多个电极可以布置在腔室内。 一种或多种筛分基体(matrices )可以布置在腔室内的电极一t间。腔室可以包括 邻近电极之一的样品接收区域。腔室可以包括邻近筛分基体的收集区域。在某些 实施例中，捕皿可以布置在邻近筛分基体的腔室内。
柱筒可以包缓冲溶液。緩冲溶液可以是导电的。核酸扩增反应物可以装载 到緩冲溶液内。核酸扩增M物可以包括例如设计用于检测一种或多种具体的核酸序列的引物(primer)和/或探针。核酸扩增反应物可以包报告基团分子 (r印ortermolecule)，例如本领域中公知的荧光剂/猝灭剂(quencher)分 子。
根据某些实施例，柱筒可以包括盖。盖可以包括一个或多个电极。盖可以包 括收集装置，例如匙灼、棍、针、拭子或类似物。盖可以包括构造为对细胞和
/或病毒进行电穿孔的若干电极，来例如对细#/或病毒进行不可逆的电穿孔。 才^^^t实施例， 一种用于制备和/或提纯生物^p口口的系统可以包^it于接
^筒的腔室。所述系统可以包括电连接装置。电连接装置可以将柱筒的电M 接到电源。系统可以包括控制单元。控制单元可以电气连接到电连接装置和/或 电源。
#^^#实施例，系统可以包括电容器。电容器可以电气连接到一个或多个
电极。电^||可以#_控制单;^制。系统可以包括电阻器'电阻器可以电气ii^接 到一个或多个电极。电阻器可以被控制单ifc^制。
才IL^^t实施例， 一种制备或提纯生物棒 口的方法可以包括将生物棒 p引入
柱筒中的样/p^收区域。生物才f 口可以经过不可逆的电穿孑U^l^k^^。具有 净电荷的~~#分生物样品可以电泳^#动通过筛分基体。4分生物样品的电泳 动作可以由存在于柱筒内的各电极之间形成电场梯度而产生。例如，电场梯度可 以具有足够的力来导致核酸与蛋白质和/或其它细J!W片隔离或分离。才M^Mt 实施例，蛋白质可以与核酸隔离开来。
需M分分离。例如，电场的电压或^fe性可以iL4J^动。电泳动作可以导致"^p 分生物#^口从筛分基体显现出来。以这种方式移动的生物药品部分可以#筒移 出。
#^各种实施例，置于生物样品中的核酸可以捕获^fe酸捕获膜中。 一部分 生物#^口，例如来自筛分J-体的核酸，可以被捕获在捕I^Ji。捕获的#^口部分 可以在Jl^Ji被扩增。核酸或其扩增产物可以被检测到。核酸可以电泳i4A^核酸捕 的孔，例如，使得核酸可以被捕获在3L^上。核酸扩增AJ[物可以出m^ 筒内，例如，聚合H^应(PCR)试剂可以^^预^^MMi筒内。聚合 SIM^应(PCR)试剂可以自由地流A^力敏漠。例如，在与Taqman焚光探4f反 应的目标的聚^SIM^应期间，Taq腿ii荧光探针可以，切以释放报告基团。在 热循环期间，当PCR试剂与目标^时，热/冷循环可肯沐于抑制报告基团。
通过例如对^S，J出SL^上的扩增核酸内的荧光x^^的殿对,可以探测经 扩增部分。膜可以用例如^Jt^l管、^Jfe^灯这样的光源照明。探针或报告基 团可以吸收照明灯，的笫一波长范围、并以不同的光(荧光)波"ML射,。 可以经由窗检测或目测到发^射的光。
应S)^到，前述的;Ut说明和下列的详细说明^^5^1示例，l^说明性的。合 并在本申请中并构成本申请一部分的附示了若干务体实施例并与即时说明
^"^作解释本发明教导的原理。


4^页域的技^Mv员将3W到，下面的附图M为了示例性目的。附图并非意 在以,方式限制本发明教导的范畴。
图l是^^^t实施例的与电源形成电连接的柱筒的横戴面视图； 图2A是柱筒处錄置、柱筒、生物#^拭子、和25美分硬币(Quarter) 的逸脱图2B是^^Mt实施例的、图2A所示的柱筒处3S^^的横戴面视图2C是ilib^的顶部平面图3A是^^^t实施例的柱筒的,面视图3B是当从图3A所示的线3B-3B看去的、图3A中所示的电极216a到216e 的平面视图3C示出了所涉及到的利用图3A所示的柱筒的M步骤；
图4^:才ll^^t实;^例的、适于处3S^筒的系统的电路简图5A是才IL^^t实施例的柱筒的剖视图5B示出了所涉及到的利用图5A所示的柱筒的^t步骤；
图6是才^^Mt实施例的系统的电路筒图7是^l^^t实施例的柱筒的剖视图8A是才IUI^^实施例的柱筒的剖视图8B是当从图8A所示的线8B-8B看去的、图8A中所示的电极814的平面视图。
才娥^实施例，本发明教^I4兌明了可以使例如核酸、蛋白质、细Jte病毒 的生物材料的离析和/或检测可行的柱筒。生物样品可以在包括有^W试剂、 ^L有马达、阀或传感器的单个独立工作的柱筒内制^f探测。可以穿ii^筒的 透明壁目祸^f亍^^r测。 一种^r测方案设i"HM人眼怍为检测器，然而，可以 4M另一种御、J装置，例如相M扫描成4象斜、J器。
才IL^M实施例，人眼可以用来探测荧光。人目^fe目ILBf后部处的10弧分直
径(大约50 直径)内可以^a'測少达10个光子。将光子l^^较紧的圓周 内不会减少可探测的光子数。用于此水平的探测的实验M包括在由Hecth、
Schlaer、和Pirenne进行的研究中的下列内容眼睛适应黑暗40分钟;左眼闭合，仅右眼受测；眼镜凝视非常微弱黯淡的红光；测武泉位于鼻部到凝视点20 °处；测仗泉直径为10弧分；测絲闪烁l亳秒；且波长为510纳米(绿)。
在某些实施例中，可以穿过柱筒的透明窗目视执行核酸谁酸检测。 一种检测方法可以包括对柱筒内的反应的目祸脸测。在某些实施例中，可以使用其它的检测手段。系统柱筒可以包括低成本的、手持的、微小装置。系统可以使用实时PCR化学。系统可以用来探测不同类型的病毒，例如HIV病毒。
才Mt树实施例，且如图1所示，柱筒30可以包括腔室42。林申请中说明的任何腔室可以由任何适当材料制成，例如，塑料或玻璃。腔室可以是不导电 的。腔室可以是对光透明的。腔室42可以包括窗或透明部分56。在某些实施例， 整个腔室可以透明的。
一个或多个电极可以布置柱筒30内。本申请中说明的M电极可以包括单个电极、或可以包括多个电极。电极可以包导电材料。电极可以包括在水溶液中不腐蚀的、或与水溶液不反应的金属。电极可以包例如钯、铂、金或氧化铟锡。能导电的其它材料可以被用作电极。电极可以构造为对光透明，例如，电极可以包括网孔或电极可以包括沉积到透明支撑上的溅射淀积层。对光透明的电极可以包括氧化铟锡。
电极可以紧密间隔布置。紧密间隔开的电极可以用来制對目对大的电场，而不利用电极之间的大电压差。例如。两个电极可以布置成相互间隔约600um。例 如可由AA电池获得的2.6伏特的低压可以产生在两个电极间具有大约43V/cm1 场强的电场。供给到电极的电压可以是大约l伏特或更大，例如，大约5伏特或更大、或大约10伏特或更大。电极可以用来执行多种操作，例如样品中的被极化的待分析物的电动运动、电解、电穿孔、或电渗透。当操作产生气体作为 副产品时(例如电解)，液体不能透过的气体多孔材料(例如PDMS)可以布置在柱筒内以排放气体。
根据各种实施例，当电场产生且电极与水分子接触时，电场可以用M阴极 (负电极)处产生氢氧化物(OH-)站阳极(正电极)处产生氢。水衬可以由 生物样品和/或^M目緩冲液或电解液提供。过量的氢氧化物公知为酶切开磷脂分子中的脂肪酸甘油酯键，导致产生脂肪酸,溶血磷脂。在某些氢氧化物浓度下， 例如，大约20mM到大约100mM，和在某些PH值下，例如大约11. 2到大约12. 55， 可以在少于大约100秒内在溶解的红血球中观臬到这些效应。在各种实施例中， 当没有电场时，氢氧化物和氢可以在混合时转化为水。如此产生的水可以消除溶
解后对样品进4情洗的需求。快速低压溶解，以及溶解后不清洗的优点，对于便携装置而言很有吸引力。
在图1中，柱筒30的电极32和40可以分隔开^p毫米，例如，从大约l咖 到50mm，或大约6mm。两个电极之间的分离距离的增加可能需要;^到两电极的 电压增加，例如，增加到足以在两电极间产生大约43V/cnT'的场强的电压。例如， 在电极之间的大约6毫米间隔处，26V的电压可以提供大约43V/cm—i的场强。施 加到两个电极处的电压可以与两电极之间的距离成比例。类似的距离和电压可以 用于图7的柱筒700。
根据各种实施例，第一电极32可以布置成邻錄筒30内的第一端。第二电 极40可以布置成邻g筒30内的第二端。第一电极32和第二电极40可以分别 电连接到触点52和54。触点52和54可以分别提供到电导线60和62的连接， 以W卜部电源58。电源58可以包括例如电池、连接到交流电的免医器、或适于 按需要提供脉冲放射电流和/或直流电的电源供应器。
根据某些实施例，筛分基体36可以布置柱筒内，将柱筒30分为两段。筛 分基体36可以布置^筒30内，从而使得布置在柱筒30内的微粒在不经过筛 分基体36的情况下不能自由地从一段移到另一段。
如本申请中说明的筛分基体，可以包括例如微型多孔过滤器，烧结层，微珠层，纤维复合材料层，激光钻孔膜，或选择性地允许核酸通过筛分基体的，其 它材料。筛分基体可以具有例如1微米或更小的孔。筛分基体可以允许不同的分 子例如被电场或泵这样的力移动，以使得分子以不同速率迁移经过筛分基体。迁 移逸变的不同取决于迁移分子的尺寸、形状或电荷，例如，由于分子与筛分基体 本身的相互作用，较小的线性分子可以比更大或多支链的分子更快地经过筛分基 体。筛分基体可以是基本上不被例如复杂细胞碎片和/或细胞器这样的较大衬 渗透的。筛分基体可以用作捕集某些W例如蛋白质，而同时允许其它分子通过 筛分基体。
根据各种实施例，捕获膜38可以布置柱筒30内。捕获度38可以布置成 邻近筛分基体36。
本教导中说明的捕获膜可以是具有在大约5纳米、4纳米、3纳米、2纳米、 l纳米、0.5纳米、0.25纳絲类似的尺寸的范围内的孔的材料。捕获膜可以是 专用的隐蔽剂(sequesteringagent)。捕获膜可以形成与核齡子的结合。捕获膜可以隔绝DNA的大分子 (大约100个碱基对或更多)，但可以允诸如探针、 引物和单个核苷酸这样的较小衬自由地通过隔膜扩散而械隔开。捕获膜可以 包4t^I如购自新泽西州弗伦翰公园的Whatmen有限公司的Anopore €)隔膜、或 4^域技#员公知的任何其它合适的核酸专用隐蔽剂。
柱筒30可以包^^口或孔45.孔45可以提供到柱筒30内的#^#"收空间 34的通路。辨v口^收空间34可以被第一电极32限定在一侧上，且被筛分基体 36限定在另一侧上。
才IL^树实施例，4^t导可以包括收錄置44 。收綠置44可以^^盖46 。 该可以构造为密封孔45。收集装置44可以包括样品收集器50，用于收g物样 品。4^1导中说明的#^收集器可以包括拭子、匙、抽，、针、注射器、或本 领i^4支^A员/^的^P^适的收g置。
#|^^实施例，生物样品可以被收#^置44收集并插入#^收集空间34。 #^口收集空间34可以被盖46密封。例如电泳緩冲器的缓冲物48可以^A^预 ^A4i筒30。緩冲物48可以悬浮生物样品。本教导中说明的生物样品可以包括 例如,类型的完好的或经裂解的生物细胞或病毒和/或其组分部分。例如，生 物样品可以包括DNA、 RNA、蛋白质或类似物。生物4f 口可以包4t^如jk^、排泄 物、口水、唾液、尿、翁液、组织样品或类似物。
在#/口收集空间34中的完整的细胞或病毒可以被溶化劉眸。^可以通过 加热生物样品而发生。可以使用电解^ff溶化裂解。第一电极32可以构造为起 到电阻加热器的作用。施加电压到第一电极32可以导致电;^>热并由#, /^收空间34。样^ ^收空间34可以初加热到足以溶化^生物材料的温度， 例如，加热到从大约96匸到大约99TC的温度。
在辦中，电荷可以^fc^到第一电极32。相反(极性)的电荷可以胁 到第二电极40。这样，可以在第一电极和第二电极之间产生电场梯度。电场梯度 可以吸引或排斥样/^收区域内的W,这M于^的电荷。例如，在第二电 ;feLh的正电荷将吸收负电性的^S例如核酸。在电^Ji的电荷可以颠倒极性， 和/或;^a到电极的电压可以才娥JL^提纯的生物样品的特征而改变。
电场梯度引起的^P分生物样品的运动可以导致-"^分生物样品与捕, 38相关联。例如，来自生物样品的核酸可以变为与捕貌度38相关联。通过筛分 基体36防止例如细月辦片这样的某些^^接触捕皿38。核酸扩增^物，例 如引物、探4H^酶，可以出S(L^冲物48中。引物^4f"可以包括太小而不能 与隔膜相关联的W。探4f^引物可以自由地穿过隔膜扩氛
在某些实施例中，在耕期间，ife^到第一电极32和第二电极40的电荷可 以颠倒，从而使得已迁移到邻接或接近第二电极40的^—lp分样品可以朝第一
电极32后移经过捕莉度38、筛分J^体36、和/或样^#收空间34。极性的颠倒 可以防jh^在于样品中的小部分抑制^lL干皿酸扩增和/iM^测，
用存在与緩冲溶液中的核#增反应物来热循环柱筒,可以导致核酸的扩增 出3^隔J^Ji或^筒内。电极的电阻器加热可以产生热循环所必需的热量。笫 一电极32可以接牝l以产生从大约601C到大约65匸温度的电流，而同时第二电 极40可以接^以产生从大约90"C到大约951C温度的电流。位于捕| 38邻 接处的第二电极40可以迅速将捕莉度38加热为从大约90t:到大约95TC。第一 电极32可以将柱筒30的剩转分维持在大约60"C到大约65"的恒定温J^t。
:导中构想的实际温度可以#^将分析的#^及所需的结果而改变。
#^各种实施例，柱筒可以M或^^核酸扩增反应物。核酸扩增反应物 可以包^4t、引物、和聚*，例如Taqman⑥试剂(应用生物系^/>司，加 州)。此试剂^WMt予Livak等人的、在本文中被，援引作为参考的美国专利 第6，154， 707号中说明。也可以^^J^b^;适当的、辆域技"员^^的其它 相关方法。这样的试剂可以用在分4W酸的方法中。
才IL^^t实施例，4吏核苦三磷酸(nucleotide triphosphate)聚合为扩增 片段的酶可以包括4^页域/iH^的耐热DNA聚械。可以4捐的聚^SI包括来自有 机体的DNA聚^H， i者如嗜热水生菌(7Xer/zMW时z/a〃c^ )、嗜热热细菌(7Z er/zKW Mer迈o/^//^)、超嗜热古菌(T2 e顶ococcu5 //fora//^)、嗜热酯肪芽^l^t 菌(泡c/7/fAy 5^earc^力er迈o/7力//^)、海栖热袍菌(7Ser迈of柳鹏r/7/迈e)、 和热球菌属亚种(T^rococc^ ;W/ )。酶可以与由重组DNA技术制成的、或购自 商业来源的病原菌(source bacteria)隔离。可以使用的示例性的DNA聚^8| 包括可购自应用生物系^/>司(加利福^Jt州，福斯特城)的那些DNA聚^il"， 例如，AmpliTaq Gold DNA聚^S^; AmpliTaq DNA聚^Sl; Stoffel片段； rTthDNA聚^S条；以及rTth DNA聚^S^XL。可以使用的其它合适的聚合酶包括 但不限于来自嗜热酯肪芽孢杆菌(5ac/i/"s WearoMer迈o/7/^7w)的Tne、 Bst DM聚^S^大片段、来自^嗜热古菌(7Ser迈ococc^ //70/"a//《)的Vent 和VentExo-，来自海栖热袍菌(7Xe/7zw^o卵鹏r/〃/z/e)的Tma，来自热球菌属 的De印Vent和Vent Exo-及Pfu，以^L前述物的突变异种、变异体及衍生物。 为了进一步讨"^^合S^通常可用的W生物学工艺，参看Ausubel等人, 的、约^^立出版公司于2001年出版的《最新W生物学实验室指南》(Current Protocols in Molecular Biology); KaryB. Mullis， Francois Ferre， Richard A. Gibbs编写的《聚/^H^A应》；Jos邻h Sambrook和David W.Russell
编写的、姆冷7錄的冷7錄实验室出;^土于2ooi年出版的《^^克隆实验室
手册(第3版)》，所有这些文献都^M^文中被^^引作为参考。
;^L^树实施例，焚光团才射己的探针可以齡、狄^^核^^内，且
可以检测到荧光。这种^j^可以是由Sl^^引起，或探针可以插入核^"^。 根据M实施例，检测系统可以包括一个或多个船劲源、至少一个;f^r测器、 和一组染料。激励源可以适于发射多个不同的独立激励M波长范围，其中每个 激励源发射了至少一个波长，所述波长不在至少另一个激励源的激励波长范围内 发射。每个^t^力源可以包括各自独立的絲源，或者两个或更多^fc^力源可以包括 相同的辐射源。例如，每个激励源可以包括分立的发jt^l管(LED)或^bt源，
或者两个或更多激励源可以包括共用的广谱光源和合适的光学镜片、滤光片、光 栅或类似物。
才^L^^实施例，可以提供适于发射从大约460纳iMiJ大约475纳米的第一 'a^力波长范围的第一激励源、以Ait于^L射从大约480纳^JiJ大约495纳米的第 二^^力波长范围的第二激励源。第二^^力M波长范围可以在与第一^IM^波 长范围不同的时间发射、或在不同的方向发射。在某些实施例中，提供适于发射 两个、三个、四个或更多的不同且不重叠的激励M波长范围的一组激励源。于 2005年5月3日^jt的美国专利申请第60/677， 233号包含了对适当的荧光团的 额外M内容，J^斤述美国专利申请在本文中被^H^引作为参考。
可以改变扩增反应时间、温度^^^IUM^沐定的反应。用于减少伪扫描 蘇逸(stutter)、并减少非专一性扩增的添加剂增加将在4^域技^Mv员确定 为适当的时刻被4M,例如，参看^M^文中^^引作为参考的、授予Dimoski 等人的美国专利申请/;^开第2005/0112591号。
#4^各种实施例， 一种方法用于完全分才斤细#/或病毒。可包括样品的制 备和分析两者的所ii^r法可以包括从帝p^到分析的下列步骤。粗"^#可以用收集 装置收集，例如匙灼、拭子、或注射器。收綠置可以插A^筒。PCR试剂， 包^M^针、引物、酶、和緩冲物，可以预先封^j^筒内。柱筒的封装可以狄 以防止PCR试剂蒸发。柱筒可以被*直至使用。收g置可以包括在一端的一 个塞，从而使得当插7vl:时，所iiS可以自锁A^筒，防止了无意中g污染物。
用户，例如顾絲调被，可以将柱筒推、或射&、或;MX系统内的柱筒 絲。柱筒内的细胞可以在系统内，，例M过热、电穿孔、超声处理、化学 或W^撕裂、翻滚、#3^#击(beading-bashing)或其它的,手段。如果使 用热量，则包括在艮筒内的电^l可以用作通it传导电流经it其的电P且加热器。 200680051464.9
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可以从裂解成分中抽取核酸和其它带电荷分子。可以开启系统中的电极，且 带负电荷和带正电荷的衬可以迁移到适当的电极。M可以穿过筛分基体并进
入核酸捕获膜，在该处核酸可以被孔壁捕获。诸如除核酸以外的细胞碎片这样的小部分，例如可以是PCR抑制剂的蛋白质，可以穿过筛分基体且也可以穿过核酸捕获膜到笫二电极上。核酸捕获膜可以具有特异性。
施加到电极的电流的方向可以反转,从而使得在第二电极处的小部分可以后移经过核酸捕获膜和筛分基体而进入样品收集空间。这可以防止小部分抑制PCR。
热循环可以用于PCR。电极中的电阻器加热可以产生PCR所必需的热量。第
一电极可以接收可产生大约60t:到大约65x:温度的电流。第二电核^r以;5L接收
可产生大约901C到大约95X:温度的电流。即使当第一电极可以将柱筒的剩^p ^##在大约60t:到大约651C的恒定温度时，定位^^近核酸捕莉度的第二电 极可以迅速将捕M加热至大约90t:到大约95X:。在某些实施例中，柱筒可以
与蛋白质一^^使用。蛋白质可以与才封己的抗体作用。
可以开启光源以照明，和/或在核酸捕获膜内或上面激发任何酶切报告基团。
激发的报告基团可以用不同于照明波长的不同波长发射光。至少某些放射光可以
经过第二电极和窗，贯穿透镜并进入光子检测器，诸如相机或光电二极管。在各种实施例中，荧光仅可以被眼睛探测到。光的检测可以指示出匹配Taqman试剂 序列的目标的存在。
制备的各方面可能需要用户的介入，而同时其它方面则可以用电子控制。当本领域技术人员认为适当的时刻，可以确定用户的决定或电子控制的介入。
所述方法可以提供下列的一种或多种
1. 在没有变型的情况下，使用"金标准"的Taqman荧光探针；
2. 检测单个病原体(在大于40纳升内有大于106个报告基团)；
3. 简易性，即，没有传感器、没有马达、没有阀，仅需要三个(3)用户步
骤；
4. 比其它Taqman仪器更高的精度(计数)；
5. 低成本的消耗品和仪表装置；
6. 通过使用带不同颜色的探针实现的多路复用(multiplexing)。
图2A是可以使用图1所示的柱筒30的柱筒处理装置80、和生物样品拭子。 为比对目的，图2A M绘了用于示出根据各种实施例的系统80和柱筒30的相 对尺寸的25美分硬币.柱筒处錄置80可以是低成本的、手持的、微小装置， 其使用核酸化学、以高精确度和专一性来检测细菌性病原体。例如，核酸化学可
以包括Taq咖n化学。如图2A所示，柱筒30不比25美分硬币大很多。可以供能 给可以是柱筒的部分的电极，电极^^J现货供应的电池，例如1伏特电池、1. 5 伏特电池、9伏特电池或两个1.5伏特的AA电池
冲 某些实施例，且如图所示，在图2B中，柱筒30可以被引入系统80。 系统80可以包括壳体82。壳体82可以包^^!l如塑料、金属、玻璃或它们的组合。 壳体82可以包^J造为与柱筒30对接的容器81。可以在本文图1的该朋中发_现 关于柱筒30的额夕H言息。系统80可以包括布置在壳体内的控制单元84。控制单 元84可以包括处理器，例如中狄理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、模 -数转换器(DAC)，或4^^域技"员^^P的其它适当的装置。控制单元84可 以电连^到电源86。电源86可以包4舌电池、连接至墙上"^座的t医器、或它们 的组合、或类似物。电源86可以布置在壳体82内。控制单元84可以电连接到 布置在内壳体82中的激励源88。激励源可以包括一个或多个^t^fel管、fct、 灯具、或它们的《且合、或类似物。
才H^^t实施例，来自激励源88的光可以对^^在于柱筒内的捕皿ii^亍照 明。存在于捕IU^h的报告基团衬也可以孝i^ 、明。光可以雖筒发射，经过图 l所示的柱筒30的透明部分56。柱筒发射的光可以^"Ht镜90收集、并进一 iHit^二透镜92折射。系统80可以包括滤光轮94'滤;5b论94可以布置在第一 透镜90和第二透镜92之间。如图2C所示，滤力洽94可以包括了例如组合出红、 绿、蓝或其它颜色过滤的不同的滤色镜94a、 94b、 94c和94d。滤M 94可以 旋转到^H^透镜90和92之间的位置不同的各滤色镜。滤^^可以手动#^'在 某些实施例中，滤M94可以^制单元84的控制下由轮(未示出)#^。来 自第二透镜92的光可以进一^H^5Jt镜96折射。检源败器98可以布置在壳 体82以外，处于收集来自第三透镜96的光的位置。备择地，检邻'败器98可以 布置在壳体82内。抬邻'败器98可以包^N如扫描成4象探测器、电荷M器件、 购自加利福尼亚州福斯特城的应用生物系M/〉司的数字Taqma,荧光分析仪、人 眼、或其它任何适当的^^仪器。
才娥树实施例，图3A图示了可以包括腔室202的柱筒200。腔室202可 以包括限定了内部空间的一个或多个壁。第一筛分基体204可以布置在腔室202 的内部空间中。笫一筛分基体204可以包^N如纤g滤器、微《Ut滤器、 层、 层、纤维复合材料层、激光钻:| 、或选棒)i^允许核酸穿过该处的任 何其它材料。第二筛分基体206可以布置在腔室202内，棘第一筛分基体204 ^E与其间隔开。第二筛分基体206可以包括非专用的隐蔽剂，例如琼脂糖、聚丙烯酰胺、聚乙二醇或其它导电聚合物.柱筒200可以布置成与包括至少一个电源、 一个电容、 一个充电电阻器、和多恒关的电路(未示出)成电接触。收集区域208可以限定在第一筛分基体204和第二筛分基体206之间。收集 区域208可以与收集管210成流体连通。收集管210可以布置在腔室202上方。 收集管210可以另_毛细管，塞211可以布置在收集管210内。根据各种实施例， 塞可以包括例如在室温下是固态的高分"f^T^^物的低熔点^^物，例如矿物 蜡、聚乙二醇、和;^域技^A员^^p的其它适当的^^点4^^。
才IL^^t实施例，柱筒200可以包括盖212。盖212可以构造为插AJ控室202。 盖202可以包括布置在盖212底部的第一电极216a、 216b、 216c、 216d和/或 216e。第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e可以包括多个电极。例如，第一电极216可以包括以图3B中所示的线性方式布置^目互邻近的 电极216a、 216b、 216c、 216d和216e。在第一电极216中的电极的排柯以按 多种方式配置，以便可供形^L以对生物细J!fe^/或病毒产生永久性电穿孔的若 干场发射点217的构造，例如，4&^构造。第一电极216a、 216b、 216c、 216d 和216e可以形如具有4^;^i^的凸脊式样，例如如图3B中所示的。场发射点 217可以4吏得在第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e和布置在邻近第二筛 分基体206的腔室202中的第二电极218之间形成高场强是可行的。如果电fct 滑或平坦，则这可以允许利用低得多的电压。在电穿3L^间，电荷可以二选4 ;^a到凸脊上，从而使^^f凸脊间的空间在一电^Lh具有负电荷、JL^L另一相 邻电^LL具有正电荷。盖212可以使得M筒200移除第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e 并稍后将它们重新插A^筒200是可行的。当重新插入时，盖212可以平行于第 二电极218对齐，并与第二电极218在;W意:5CJi接近。例如，第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e可以与第二电极218间隔开几个毫米。
#^糾实施例，且如图3A所示，通过将样品215沉积到第一电极216上 (^L^看图3C)，生物样品215可以沉积^\#^#收空间214。盖212可以布置 在腔室上方，以在腔室202的开口处形成不漏液的密封。当盖212如此布置时， 其与緩冲物220成流#<^触。
才 某些实施例，#^可以直接布置在笫一电极216上，包括多个电极216a 到216e。例如，盖212可以被按压或冲压抵靠生物样品，或与生物样品形威^^触 并I^插A^筒200。直接布置生物样品对于粘性生物样品例如唾M排泄物而 言可以是有利的。在某些实施例中，#/口215可以沉糸>^#/^收空间214。
在某些实施例中，盖212可以包^^t存器、罩252、和底面222。底面222 可以允许布置在储存器中的液##品(例如来自拭子250的液##品)从储存器 么1A^M T"^收空间214。
才艮提某些实施例，柱筒200可以包^^冲溶液220。 ^冲溶液220中的生 物样品能经由将电流J^f;^到第一电解216而不可i^电穿孔。电穿孔可以裂 解生物#1 口中的细贼病毒。例如，可以;^fe^正电荷于电极216a、 216b、 216c、 216d和216e，并#负电荷于电极216b 和216d。可以在例如110伏特下， 用大约40欧姆到大约70欧姆的或类似的电阻器来提供电流。电压脉冲可以M 以不可逆地电穿^4在于样品中的细胞或病毒。当以此方式利用电极216a到 216e时，生物样品215可以被电穿孔。
才^t糾实施例，当需要悬浮嫂冲物220中的极性待分析物的运动时，可 以在第一电极216和第二电极218之间建立电场。电场可以AA以导致带电荷分 子在第一电极和第二电极间迁移的。可以^X以允许带电荷衬i^f多叙第一筛 分^^体204、收集区域208和第二筛分基体206的时期内;^a电场。-"#分生物 #^可以隔离在收集区域208内。存在于收集区域208内的^p分生物样品可以 经由收集管210^筒200移除。存在于第一筛分基体204内的、和/或存在于 第二筛分基体206内的生物材料可以在提取期间保留^筒200内。
图3示出了，步骤。在图中的标注"NA，，指代核酸。在图3C中指示的各 部件的额外细节可以在图1、图2B、图3A中彬，J。在步骤260中，盖212可以 用于将生物样品215直接收集到笫一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e上。 细Jjfe可以包M酸。盖212可以随^^皮卡^^或回XA^筒200。
在步骤262中，断电场(PEF)可以产生于第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e的凸脊之间以裂解緩冲物中的细胞。1^细胞劉醉，可以释放核酸 270和杂质272。 PEF可以如图4所示由电容器充电电路形成。#电路中，开关 312可以关闭，卫_开关314和316可以开启，因而用电源310经充电电^322 给电容器312充电。当电容器已充电后，开关314可以关闭以释改电流，^第 一电极中的多个电极216a、 216b、 216c、 216d和216e的凸脊之间以电财放电。
在图3C所示的某些实施例中，电泳可以从，'M物或溶液提取fe酸270, 经过分离基体214并ii^收集区域208。如步骤64所示，开关316和318(^ 看图4 )可以关闭且开关3112和314可以开启，使得第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e带负电荷。带负电荷的第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e 可以排斥带负电荷的核酸270。同时，第二电极"8可以带正电荷，吸引带负电
荷的核酸270。带正电荷的^^/或杂质272,例如蛋白质，可以从核酸2 0分 离并收集在第一电极216a、 216b、 216c、 216d和216e处。带负电荷的衬和/ 或杂质272可以与核酸270-^^运动。带负电荷的杂质272可以i^tbfe酸270 运动更快或更慢。电泳可以M时停止、或在核酸270已运动到收集区域208时 传感而停止。这种定时或传感停止可以将带负电荷的^^/或杂质272捕集在 第一基体204或第二基体208之一内。
在某些实施例中，且如步骤268所示，收集区域208可以经由收集管210 而泵吸干。可以借助于4^域已知手段，例如通过毛细力、通it^L或通过 泵，iMl供泵pA^。当核舰于收集区域208内时，如果收集区域208被排空， 则可以提TO酸。^#地，可以提#~"窗(未示出)到收集区域208，且核酸270 可以在收集区域208内扩增和A^r测。
才^L^^t实施例，电拟^T以包括多个电极。两个或更多个il样的电;feL可以配
置为形J^t于不可i^t生物材^Hi行电穿孔的电场。多个电极可以具有线性形 状。第一组多电极中每个电极可以大致排布为相互平行。
才IL^^t实施例，系统可以包括第一电导线，所述笫一电导线可以与多个电
极的第一子集电连接。第二电导线可以与第一组多电极的第二子集电连接。第三 电导线可以与至少一个第二电极电连接。 一个电^||可以与第一电#第二电极 电连接。 一个电阻器可以与第一电极电连接。在某些实施例中，可以提[个控 制单元，其适于在第一子集中形成第一电^l性、和在第二子集中形成与第一电极 点不同的第二电^l性。
才IL^M实施例，图4示出了构絲处躲筒306的柱筒处S^置300。柱 筒306可以勒以于如图3A所示的柱筒200。柱筒处#置300可以包括限定内部 空间的壳体302。壳体302可以包括容器304。 304可以适于接^筒306。 M 304可以4I^^到由壳体302 P艮定的内部空间的通路。
柱筒处^置300可以包4雄制单元308,控制单元308可以包括中:^t理 器、数字信号处理器、模-数转换器、或賴域技仏员>^的其它适当的装置。 控制单元308可以电连接到、和/或控制存在于壳体302内的多个不同装置。柱 筒处S^置300可以包括电源310，例如电M连接到墙壁插座的^^器或勤以 物。电源310可以电连接到存在于柱筒处g置300内的各装置。柱筒处^^置 300可以包括泵305。泵305可以与柱筒306的收集管340成流#^遏。
柱筒处#置300可以包括电阻器320。电阻器320可以提^^J如从大约40 欧姆到大约70欧:ftt或类似的电阻。柱筒处#置300可以包括电容器322。所述
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电容器可以储存将细胞或病毒不可逆地电穿孔的足够量的电力，例如，2.5千伏 特或更大的电力。
柱筒处理装置300可以包括一个或多个开关，例如，开关312、开关314、 开关316、和开关318。每个开关可以电连^到电源310。开关可以如下面所^t 立或断开电连:接。
根据各种实施例，柱筒处理装置300可以构造为用于细胞电穿孑L 一种用于 勤眸的构造包括开启开关316和318、和关闭开关312和314。裂解构造可以产 生，斧阵导高电压脉冲电力。电容器322可以储存并释放高电压脉冲电力。高电 压脉冲可以通过施加相反极性的电荷于柱筒306中存在的相邻的第一电极326， 以在艮筒306中产生脉冲电场。例如，正电荷可以施加到电极216a、216c和216d， 而同时负电荷可以施加到电极216b和216d。电阻器320可以调制来自电源310 的、可传送到电容器322的电压。
根据各种实施例，柱筒处理装置300可以构造为用于柱筒306中的分子的电 泳分离。柱筒处理装置300可以构造为产生横跨柱筒306的电场。可以通过将第 一电荷胁到第一电极326、絲过将相反的电荷胁到第二电极332，来产生 电场。用于产生电场梯度的构造可以包括开启开关312和314，和关闭开关316 和318。
根据各种实施例，且如图5A所示，柱筒500可以包^t腔室502，所逸险室 502包括了内部空间。柱筒500可以包括布置在腔室502内的第一筛分_^体504。 柱筒500可以包括布置在腔室502的内部空间中的第二筛分*_体506。收集区域 508可以限定在衬第一筛分J^体504和第二筛分_^体506之间的腔室502内。 收集管510可以与收集区域508流体连通。收集管510可以包括毛细管。塞511 可以布置在收集管510内。柱筒500可以^^J^c^冲溶液524。
柱筒500可以包括盖512。盖512可以包括第一电极514。第一电极514可 以包括多个电极。盖512可以构造为紧固在腔室502内。腔室502可以还包括布 置在与第一电极514相对的柱筒端部处的第二电极518。样品收集空间516可以 限定在第一电极514和第二电极518之间。腔室502可以还包括第三电极520和 第四电极522。第三电极520、空间接收区域516、第一筛分^&体504、收集空间 508、第二筛分J-体506和第四电极522可以在腔室502的内部空间中线性排布， 和/或顺序排布。这种S己置可以允许緩冲物与笫三电极520、笫四电极5"和^ 它们之间的"H^物体成液^^触。第一电极514和第二电极518可以与緩冲物524 成液絲触。
盖512可以使得柱筒500移除第一电极514是可行的，用于将样品沉积到第一电极514上、或直接沉积入电械冲物524。盖512可以稍后重新插入柱筒 500。当重新插入时，盖514可以与第二电极518平行对齐、并在空间上接ii^ 二电极518，且有几毫米的緩冲物介于第一电极512和第二电极518之间。场发 射点可以诏3在面向第二电极518的第一电极514的表面或侧面内。场发射点可 以该S在面向第一电极514的第二电极518的表面或侧面内。
才N^各种实施例，图5B示出了一种用于柱筒500的使用方法。可以在图5A 中找出各部件的额外细节。在步骤530中，盖512可以用于将样品526直接收集 到第一电极514上、并l^卡合回5A^i筒500。在步骤532内，JJ^f电场(PEF) 可以在第一电极514和第二电极518之间产生，以裂解緩冲物中的细胞。随着细 JJ&^J醉，可以#^1核酸538和杂质540。 PEF可以用图6的电容器充电电路实 现。^Eit个电路中，开关612关闭且开关614和616开启，用电源610经it^电 电容器622 *电容器622充电。在电容器622 e^^电^，开关614可以关 闭，释故电流从第二电极518i5:il流动到第一电极514，例如以电脉冲的形式。
在某些实施例中，可以使用步骤534。电泳可以从裂解混合物或溶液提城 酸538，经过第一筛分基体504并iiA^收集区域508。开关616和618关闭，且 开关612和614开启，使得第一电极514、第二电极518和第四电极522带负电 荷，排斥1沐带负电荷的核酸518。同时，第三电极520带正电荷，吸引核酸538。 带正电荷的杂质540 (例如蛋白质)可以从核酸538分离并收集在第一电极514、 第二电极518和第四电极522处。带负电荷的杂质可以与核酸"-^运动，但可以 被认为运动更快或更匱。电泳可以^L时停止或当核酸538在收集区域508内时 传感而停止，1^杂质540可以捕集在第一基体504或第二基体506内。
步骤536图示了祐果^V收集管510或在收集管510内被探测到的核酸538。 收集区域508可以经由收集管510而泵吸干。当核酸538在收集管508内时，也 可以提:^fe酸538。
在某些实施例中，例如图3A的柱筒200和图5A的柱筒500，柱筒200和柱 筒500的相应的电极间的间隙可以A^L约600 ym。这可以允许与柱筒200和柱筒 500 —起使用低电压电源供应器。
根据各种实施例，图6描述了构造来处理柱筒606的柱筒处理装置600。柱 筒606可以与图5A的柱筒500在设计上类似。柱筒处#置600可以包括P艮定 了内部空间的壳体602。壳体602可以包括:容器604。容器604可以适于接J^ 筒606。 容器 604可以提高到由壳体602限定的内部空间的通路。
柱筒处理装置600可以包控制单元608。控制单元608可以包括中央处理器、数字信号处理器、模-数转换器、或本域技术人员公知的其它适当的装置。 控制单元608可以电连接到、和/或控制存在于壳体602内的多个不同装置。柱筒处理装置600可以包括电源610，例如电池连接到交流电(例如墙壁插座) 的变压器或类似物。电源610可以电连接到存在于柱筒处装置600内的各装置。 柱筒处理装置600可以包括泵605。泵605可以与收集管640成流体连通。
柱筒处理装置600可以包括电阻器620。电阻器620可以包括例如从大约40欧姆到大约70欧姆的电阻。柱筒处理装置600可以包括电容器622。所述电容器可以储存在例如2. 5千伏特或更大电力范围内的电力。
柱筒处理装置600可以包括一个或多个开关，例如，开关612、开关614、 开关616、和开关618。每个开关可以电连接到电源610。开关可以如下面所述建立或断开电连接。
根据各种实施例，柱筒处理装置600可以构造为用于细胞电穿孔. 一种用于电穿孔的构造包括开启开关616和618、和关闭开关612和614。用于电穿孔的 构造可以产生高电压脉冲电力。电容器622可以储存并释放高电压脉冲电力。高 电压脉沖可以通过施加相反极性的电荷于柱筒606中存在的多个相邻电极626 上，以在柱筒606中产生脉冲电场。
根据各种实施例，来自电源610的电力可以储存在电容器622中。开关614 可以开启以便利在电容器622中储存电力。电阻器620可以调制来自电源610的、 可传送到电容器622的电压。
根据各种实施例，柱筒处理装置600可以构造为用于柱筒606的电泳。可以通 过产生横跨法筒606的电场梯度来传导电泳。通过将第一电荷施加到第一电极 628上,并通过将相反的电荷施加到第二电极632上，可以产生电场梯度。用于 产生电场梯度的构造包括开启开关612和614、和关闭开关616和618。
根据各种实施例，且如图7所示，设备可以包括柱筒700。柱筒700可以包 括腔室742。第一电极732可以布置成邻柱筒700内的壁。第二电极740可以 布置成邻柱筒700内的第二壁。第一电极732和第二电极740可以分别电连接 到触点752和754。触点752和754可以提供到柱筒700的外部的电连接。
柱筒700可以包括孔702。孔702可以提供到柱筒700内的样品接收空间734 的通路。样品接收空间734可以限定在第一电极732和筛分基体736之间。
根据各种实施例，柱筒700可以包括收集装置744。收集装置744可以包括盖746。盖746可以构造为对存在于柱筒700内的孔702进行密封。收收装置744
可以包4##^收集器750,用于收g物样品。
一J^生物样品已^A^筒700，则,完整的细胞或病毒可以^j醉。通过 对生物#^的电穿孔，^J^可以iLi。笫一电极732和第二电极740可以构造为 在它们之间产生脉沖电场。柱筒700可以^^J^^冲溶液。
可以施加电荷到第二电极740。可以将相反的电荷^p到第一电极732。可 以在第一电^第二电极之间产生电场梯度。4娥分于的电荷，电场梯度可以吸 引或排斥在#/口接收区域内的^^。例如，在第二电^LL的正电荷可以吸引待负
电荷的分子，例如，核酸。
收^室730可以P艮定^筒700内。收^J^室730可以限定在筛^^^体 736、筛分J^体740、和腔室742的壁之间。样品提取管748可以与收彰险室730 成流体^it。 #^口提取管可以包括毛细管'^Mi筒700内电泳的^p分生物;^ 口 可以^Ajlt^J控室730内，经过才羊品^dt管748。提^:^—lp分生物样品可以定 时为与该部分生物才羊品到达收^J控室730内一致。^f多除存在于收彰趁室730内 的"-^分生物样品期间，存在于筛分^^ 736、辨^P^收空间734、和筛分基体 740中的生物样品部分可以保留^筒700内。
在图7中，介于>^筒700内的电极732和电极740之间的距离可以是例如 若干毫米，从1咖到大约10咖，或大约6咖。；^a到柱筒700内的电极732和电 极740的电压可以是介于电极732和电极740之间的距离的函数。
才^^^t实施例，且如图8A所示，本教导包括了具有P艮定开口 815的第一 端部、且具有第二端部的柱筒800。腔室802可以限定内部空间803。包括了样 品流体822的拭子可以布置在内部空间802中。柱筒800可以包括第一筛分基体 850、布置在内部空间中的多孑 。第一筛分基体850可以包^^'hWt孑Ut^器、 ^^钻孑U^、或选##^允许核紗过该处被动扩散的^T其它材料。
才|1#各种实施例，柱筒800可以包括第一电极814。如图8B中图示的第一 电极814可以包括两个大致梳状的电极，分别是814A和814B。梳状电极可以彼 W目互交错。电极可以是^T厚度，例如大约5咖、大约4咖、大约3咖、大约 2咖、大约1咖、大约O. 5咖，等等。电极814A和814B可以布置成以大致相互交 错的样式而tobN邻布置。将脉沖的相反电荷;^到电极814A和814B，可以导 致产生足以对生物细胞和/或病毒不可逆地电穿孔的脉冲电场，
柱筒800可以包括在腔室802的内部空间中布置成邻a;Ut平行于第一 电极814的第二筛分基体804。筛分基体804可以具有^T厚度，例如大约2咖、 大约1咖、大约O. 5咖、大约O. 25鹏，等等。柱筒800可以包括布置在腔室802
的内部空间中的第二电极806。第二电极可以布置成;^平行于第一电极。
收集区域808可以由介于第二筛分基体804与第二电极806之间的内部空间 限定、或形#所述内部空间中。緩冲溶液820可以布置在收集区域808内。介 于第二电极806和筛分基体804之间的距离可以是^^T距离，例如，5咖、4咖、 3咖、2咖、l咖、0. 5咖，等等。提取管810可以与收集区域808成流体连通。提 : L管810可以包括毛细管。塞811可以布置在毛细管内。塞811可以包括例如 在室温下为固态的高分"f"i^^b的^^点^^物，例如矿物蜡、聚乙二醇、 和^^页^^支^A员爿》如的其它适当的4々^。
柱筒800可以^^冲溶液800。柱筒800可以包括盖812。盖812可以构 造为附接到腔室802的第一端部并密封开口。
在操怍中，样品流体822可以流经第一筛分基体850并经由第一电极814 而^ft。才N^Mt实施例，#^口流体822可以被？￡ 电穿孔，且电穿孔的样品流 体822可以经过第二筛分基体804并i4^收集区域808。可以通ii^fe加电流到第 一电极814来产生脉冲电场。脉冲电场可以不可逆地电穿孑L^Jj^存在于生物样 品中的,生物细#/或病毒。在生物样品中的核酸可以扩^t^过第一筛分基 体850。可以防止生物#^中的其它高^~量生物材料扩"^±隔膜。
相反的电荷可以;^>到第一电极814和第二电极806，以产生电场梯度。电 场梯度可以引起存在于柱筒800内的核酸朝向第二电极806、并iftyV收集区域808 的运动。可以加热到塞811以熔^S811。通过毛细力或用泵(未示出)可以将 核酸4^l/V提取管810。
施例中,s可以:用^小的柱;尺寸、电M寸、:离^体尺寸，以便利高;^ 品通过量(throughput)。例如，柱筒可以具有多种橫截面构造中的任一种，诸 如正方形、矩形、半圆形、圆形、凹口形、或V形，并具有宽广范围的宽;l和 深度。柱筒可以具有矩形、正方形、或凹yV^^载面，且^l和f^L通常从大约 2咖到20mm，从大约10mm到大约50咖。柱筒"^1可以选取为允许所需量的样品 成分的分离，且，的长度提供了以减少的分离为代，^电泳时间，以及较 长的"^l提供了较长的分离i^圣和以较长的电泳时间为代,较大的分离度。例 如，尽管较"M^短的M均可以使用，从大约lcm到大约50cm长变的柱筒长 度适合多次分离。
收集区域可以具有^T构造，诸如圆形、椭圓形、正方形、矩形、或勤以形 状。与每个 對目连的腔室的尺寸和构造可以是相同的、或不同的。例如，样
品接收区域可以足够大以接Jlib!L够的4^M^积，例如，从大约10pL或更少，从 大约10 mL到大约100mL;或从大约100mL到大约lmL。更~*地，优选的是， 錄筒内的整个腔室足够大，以賴足够量的緩冲物iMS^在电';^间的緩冲物 损耗。
用于产生电流的电极可以是由任何适当的导电材料制成，jua常是由一种或
多种金属或^r^成。示例性的电*1#料包絲、银、铂、碳、m^^r、和金。
电极材料可以是通过已知方法形成，合宜地是通过^目淀积、丝网印刷、或其它 的构型方法而形成。电极材料可以A^覆有适当的M，以抑制其与样品和试剂 的电化学AJL例如，电^l可以^^层似，所ii^层具有低衬量、允i午小离
子通过但不允许试剂或待分析分子通过的捷径，例如，如在PCT >^开第 WO95/12808号和W096/01836号中说明的。
柱筒可以由适用于本教导目的的任何材料、或材^M且合形成。可以使用的材 料包括M塑^^^和共聚物，诸如聚丙烯、聚苯乙烯、IWJE胺、和聚碳 酸酯。诸如玻璃和硅的^4t料也是有用的。考虑到硅与微制造技术的兼容性、 且它的高导热性便利了在需要时对柱筒i2^热和转，硅是有利的。
通过诸如以荧3b^测、化学iUb^测、紫夕卜-可见光吸收、悉时性同位素检 测、电化学检测、和生物传感器为例的多种技术中的^-种，可以M筒中检测 所关注的辨品成分。为了基于光学的检测方法，例如荧光性、吸收率、或化学发 光性，柱筒可以包含至少一个检测区。
#^测的光信号可以涉及吸^^^ 发射具有#大约180nm (紫外线)和大约 50nm (i^t线)之间波长的光。更典型地，波长衬大约200nm (紫外线)和 大约800nm (ii^卜线)之间。对于荧3fe^r测而言，^^测区内的,不透明基 ^#料可以展示出4^#^#性，从而可以4吏朝着^^测器的照明光的返回a最 小化。相^J也，高反射率对于基于光吸收的检测，则可肯feA理想的。对于化学发 ife^测，其中光的特征波顿常是在不用夕NP光源照明^M^的情况下产生的，假 如存在至少一个光学透明窗用于检测信号，则基)^^且件的吸收特》^^^^特性可 負U:不那么重要的。所有的柱筒体可以是透明组件，以允i午整个柱筒的显形目测。
样品成分或#^测分析物可以被#^己以便于灵 #确的^*测。才射己可以是本 身可测定的直接才朽己、或与其它试剂结合可测定的间接^i己。典型的直接才射己包 ■fe:例如，荧光团、发色团(chromophore)、(例如，32P、 35S、 3H)自旋才朽己、 化学J^t^i己、产生二lLff丁烷的部分(dioxetane-producingmoieties )、放 射性同位素、或纳米探针。典型的间接才射己可以包拾催^M言号^A过程的酶、
和配合基，例如可以用高的亲和力专门与可测定的^J&^基(anti-ligand)相 结合的抗源或生物素(biotin),诸如#^的^#^抗生物素蛋白。
糾实施例的特征可以包括下列中的一个或多个没有移动零件；紧凑的尺 寸使得多个模块的紧密堆叠可4t;所ii^置可以使核酸与细月fe^f片和PCR抑制剂 隔离；所it^置可以完全集成的、或完全被设备包括的，从而使#~~^#品^ 其中就永不出来；所1^置可以将从亳升#^浓缩为到微升产品；核酸可以悬浮 在PCR緩冲液中、且可以准备扩增；所錄置可以是^J^的、^^弃的消耗品； 尺寸可以用于分离基因组，从而可以使得^M的核酸序列可以经过筛分基体，相 ^J也防止了较长序列经錄置；可以与许多#^种类^工作，包括拭子、血液、 唾液、排泄物、组织；JL^斤i^置可以^A便携诊断单元。
言，4^:导的其它实施例A^而易见的:本:k意图是^L将本i兌明书和例子看;是
示例性的。
权利要求
1、—种柱筒，所述柱筒包括具有第—端部和第二端部的腔室；布置成与第一端部邻接的第一电极；布置成与第二端部邻接的第二电极；样品接收区域，所述样品接收区域被限定在介于第一电极和第二电极之间的腔室内；核酸捕获膜，所述核酸捕获膜被布置在介于第一电极和第二电极之间的腔室内部；和筛分基体，所述筛分基体被布置在介于样品接收区域和核酸捕获膜之间的腔室内部；其特征在于，第一电极和第二电极配置为产生从第一电极延伸到第二电极的电场，且第二电极包括对可见光透明的—部分。
2、 H5U，j^求l所述的柱筒，还包滅于电接触 在同一接收空间内的 緩冲物的第三电极和第四电极。
3、 械矛J^求l所述的柱筒，*#絲于，所述筛分基体包括微孑Ut^l器、 ,层、#^、纤维复^^N"^h层或^t钻孑U^。
4、 H5U'虔求1所述的柱筒，还包括收錄置，所述收綠置包括盖，其 中腔室还包括与#^^收区^流体连通的开口 ， JLJ^适于密封开口 。
5、 H5U，J^求1所述的柱筒，还包括至少iU在捕鄉内的核酸扩增试剂。
6、 如权矛J^求1所述的柱筒，其特征在于，第一电#第二电极中的至少 一个构造为起到电,热器的作用。
7、 如权禾'j^求6所述的柱筒，还包絲于^^J电fJ^热器用于使布置在样 口。4收区域内的^^麟环的控制单元。
8、 一种系统，所述系统包it: :N5L利要求1所述的柱筒；和柱筒处3S^置，所g筒处3S^j:包;^:壳体、形J^壳体内JUEt于接^ 筒的容器、适于照明腔室内的构件的激励源、适于包括至少-^P分腔室的视场的 检测装置以及适于分别形成与笫一电^第二电极的电连接的第一电触点和第 二电触点。
9、 如权矛j^求8所述的系统，^#站于，所述^r测装置包^&i在壳体 内的枱r测窗。
10、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述检测装置包括布置在壳体内的一个或多个滤光器，其中所述一个或多个滤光器适于itii^筒发射的光。
11、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述检测装置包括布置在壳体 内的一个或多个透镜，其中所述一个或多个透^于折射M筒发射的光。
12、 如权利要求8所述的系统，其特征在于，柱筒处S^置还包4链于提供 电流到第一电触点和第二电触点的电源，其中电i^gt置为在第一电极和第二电极 之间以所需方式形M冲电场。
13、 如权利要求12所述的系统，还包括控制单元，当緩冲物布置扭筒内 时，所述控制单;^i于控制电源以在第一电旨第二电极之间产生直流电。
14、 一种柱筒，包括筒包括腔室，所，室具有第一端部、第1部、侧壁和限定在第一端部内的开口； 布置在开口内的盖，所鍾包括至少一个第一电极； 布置在所iiJ^室第1部处的至少一个第二电极；第一筛分_&体，所述第一筛分基##1布置在介于盖和至少一个第二电极之间 的腔室内；和第二筛分J^体，所述第二筛分基#^布置在介于第一筛分基#至少一个第 二电极之间的腔室内，所鄉一筛分基#所絲二筛分基糾目互间隔开，以提 供布置在第一筛分基#笫二筛分基^间的腔室内的收集区域。
15、 如权利要求14所述的柱筒，^#絲于，所述第一筛分基体包括微孔 it^、器、麟层、#3^层、纤维复合材料层、醋酸纤维素隔膜、多孑L聚^隔膜、 或^ 钻孑 ， _3^斤述第二筛分基体包括琼脂糖、聚乙烯或丙烯舰。
16、 一种絲制备方法，包拾将生物#^口^^筒，所ii^筒包括第一端部和第二端部、在第一端部处的 至少一个笫一电极、在笫二端部处的至少一个笫二电极、布置在至少一个第一电 旨至少一个第二电极之间的第一筛分基体、布置在第一筛分_^#至少一个第 二电极之间并与第一筛分基体间隔开的第二筛分^&体；通过施加电压到至少一个第一电极和至少一个第二电极电穿孔样品；通过电力产生的原动力，将样品中的极性待分析物移入第一筛分基体；以及收集电泳运动带来的一部分样品。
17、 如权利要求16所述的方法，还包括通过化学裂解、加热或超声波降解 样品来裂解样品。
18、 如权利要求16所述的方法，其特征在于，收集包括移除一部分来自柱 筒的#/口。
19、 fio^U，j^求16所述的方法，^#站于，检测包括目^L^测发射的光束。
20、 ^U，J^"求16所述的方法，还包^#热循环生物#^。
全文摘要
本发明教导内容包括一种用于裂解和/或提纯生物样品的装置和方法。所述装置可以包括柱筒，所述柱筒具有包括了生物样品接收区域的腔室、多个电极、和一个或多个筛分基体。电极可以配置成通过产生脉冲电场来裂解生物样品。电极也可以配置成热裂解生物样品。电极还可以配置成电泳式移动生物样品穿过一个或多个筛分基体。一部分样品可以隔离在隔膜上。隔离在隔膜上的这部分样品可以被扩增并被检测到。一部分样品可以隔离在存在于柱筒内的收集区域内。隔离在收集区域内的这部分样品可以从柱筒移除。
文档编号C12M3/00GK101365781SQ200680051464
公开日2009年2月11日 申请日期2006年11月20日 优先权日2005年11月21日
发明者C·S·万, M·格林斯坦, Y·-M·蒋 申请人:阿普尔拉公司