用于核酸扩增和检测的集成系统的制作方法

本申请要求2014年3月14日提交的美国临时专利申请第61/953,316号的优先权。

技术领域

本发明传授内容涉及用于获得适用于身份识别和法医科学的生物计量数据和核酸的设计和方法。

引言

法医证据和生物计量数据通常一起用以识别犯罪活动的犯罪者以及用于识别失踪人员、巨大灾害的受害者、亲子鉴定以及用以为无辜者开脱罪名。同时收集个体的生物计量数据(例如指纹、光圈或视网膜扫描、图像或照片)与生物样品(例如法医证据，包括但不限于血液、组织、毛发、体液或口腔样品)的能力可以提供用于加速个体的识别、访问控制和筛选的系统。此外，维持相关数据点的识别和使数据与相应生物样品相关联可能是复杂的并且容易发生会损害保管链的误差。因此，仍需要在一个收集步骤或工作流程中准确收集、正确关联和处理来自单一个体的生物计量数据和生物样品。

技术实现要素：

在第一方面，提供了一种用于从个体收集含有核酸的生物样品的装置，其包括具有至少第一表面区域的基底衬底组件，其中所述至少第一表面区域对于能够使所述个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波是透明或半透明的；经配置以从所述附件收集所述生物样品；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以是聚合膜或玻璃。在各种实施例中，所述衬底组件的所有表面区域对于所述能量波都可以是透明或半透明的。在各种实施例中，所述基底衬底组件的所有表面区域都可以经配置以与所述核酸扩增反应条件相容。在各种实施例中，所述至少第一表面区域可以是亲水性的。在一些实施例中，所述基底衬底组件进一步包括包围所述至少第一表面区域的第二表面区域，其中所述第二表面区域是疏水性的。

所述装置可以进一步包括用以支撑所述衬底组件的框架组件。在一些实施例中，所述框架组件可以由选自以下的材料形成：聚合物、金属、金属合金、玻璃、硅材料或其组合。

所述装置可以进一步包括掩模组件，其中所述掩模组件经配置以：连接到所述基底衬底组件；包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，所述掩模组件可以允许添加核酸扩增试剂到所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域。在各种实施例中，在收集了来自所述个体的所述附件的所述生物样品之后，所述掩模组件可以放在包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域的位置。在一些实施例中，所述掩模组件可以通过铰链连接而连接到所述基底衬底组件。在其它实施例中，所述掩模组件可以通过粘合而连接到所述基底衬底组件。在各种实施例中，所述掩模组件可以由聚合材料制成。

所述装置可以进一步包括覆盖组件。在一些实施例中，所述覆盖组件可以包括与核酸扩增反应的反应条件相容的材料。

在各种实施例中，所述基底衬底组件可以经选自以下的化学官能团化学改性：氨基、氯甲基、羟基、羧基和季氨基。在一些实施例中，改性所述基底衬底组件的所述化学官能团可以包括选自以下的连接基团：氨基官能化连接基团、巯基连接基团、同型双官能连接基团和异型双官能连接基团。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以经化学改性以共价或非共价连接试剂，所述试剂包括但不限于酶、结合伴侣、表面活性剂、阴离子聚合物或两性离子物质。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以经配置以允许所述至少一种核酸从所述生物样品释放。所述基底衬底组件可以与核酸测序反应条件相容。

所述装置可以进一步具有基底衬底组件，所述基底衬底组件并有用以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联的识别符，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在其它实施例中，当存在所述掩模组件时，所述掩模组件可以进一步包括用以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联的识别符，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符可以是条形码。

所述装置可以进一步经配置以用于对所述生物样品存档或用于将所述样品装运到另一位置用于测试。

在另一方面，提供了一种用于收集个体的包含核酸的生物样品和至少一个脊和谷特征标志的系统，其包括：包含扫描表面的至少第一成像组件，所述扫描表面经配置以允许能量波穿透所述扫描表面，其中所述能量波经配置以使所述个体的附件的所述至少一个脊和谷特征标志成像；并且提供了一种用于从个体收集含有核酸的生物样品的装置，其包括具有至少第一表面区域的基底衬底组件，其中所述至少第一表面区域对于能够使所述个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波是透明或半透明的；经配置以从所述附件收集所述生物样品；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以是聚合膜或玻璃。在一些实施例中，所述系统经配置以通过在使所述附件安置在所述基底衬底组件的至少第一表面区域上的同时使所述附件穿过所述扫描表面和所述装置的基底衬底组件成像来收集至少一个脊和谷特征标志。在一些实施例中，所述系统的所述装置的所述基底衬底组件可以是聚合膜或玻璃。在各种实施例中，所述衬底组件的所有表面区域对于所述能量波都可以是透明或半透明的。在各种实施例中，所述基底衬底组件的所有表面区域都可以经配置以与所述核酸扩增反应条件相容。在各种实施例中，所述至少第一表面区域可以是亲水性的。在一些实施例中，所述基底衬底组件进一步包括包围所述至少第一表面区域的第二表面区域，其中所述第二表面区域是疏水性的。

所述系统的所述装置可以进一步包括用以支撑所述衬底组件的框架组件。在一些实施例中，所述框架组件可以由选自以下的材料形成：聚合物、金属、金属合金、玻璃、硅材料或其组合。

所述系统的所述装置可以进一步包括掩模组件，其中所述掩模组件经配置以：连接到所述基底衬底组件；包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，所述掩模组件可以允许添加核酸扩增试剂到所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域。在各种实施例中，在收集了来自所述个体的所述附件的所述生物样品之后，所述掩模组件可以放在包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域的位置。在一些实施例中，所述掩模组件可以通过铰链连接而连接到所述基底衬底组件。在其它实施例中，所述掩模组件可以通过粘合而连接到所述基底衬底组件。在各种实施例中，所述掩模组件可以由聚合材料制成。

所述系统的所述装置可以进一步包括覆盖组件。在一些实施例中，所述覆盖组件可以包括与核酸扩增反应的反应条件相容的材料。

在各种实施例中，所述系统的所述装置的所述基底衬底组件可以经选自以下的化学官能团化学改性：氨基、氯甲基、羟基、羧基和季氨基。在一些实施例中，改性所述基底衬底组件的所述化学官能团可以包括选自以下的连接基团：氨基官能化连接基团、巯基连接基团、同型双官能连接基团和异型双官能连接基团。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以经化学改性以共价或非共价连接试剂，所述试剂包括但不限于酶、结合伴侣、表面活性剂、阴离子聚合物或两性离子物质。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以经配置以允许所述至少一种核酸从所述生物样品释放。所述基底衬底组件可以与核酸测序反应条件相容。

所述系统的所述装置可以进一步具有基底衬底组件，所述基底衬底组件并有用以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联的识别符，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在其它实施例中，当存在所述掩模组件时，所述掩模组件可以进一步包括用以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联的识别符，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符可以是条形码。

所述系统的所述装置可以进一步经配置以用于对所述生物样品存档或用于将所述样品装运到另一位置用于测试。

在一些实施例中，所述扫描表面可以由选自以下的材料形成：塑料、聚烯烃、聚苯乙烯、金属、金属合金、玻璃、硅或其组合。在一些实施例中，所述扫描表面的所述材料可以是透明或半透明的。在各种实施例中，所述系统可以经配置以同时收集所述生物样品和所述至少一个脊和谷特征标志。

所述系统可以进一步包括经配置以将所述个体的所述脊和谷特征标志传输到至少一个包含脊和谷特征标志的数据库的处理器，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

所述系统可以进一步包括核酸扩增反应组件，其中所述反应组件可以经配置以使在所述基底衬底组件上含有所述生物样品的所述装置经历核酸扩增反应。在一些实施例中，所述反应组件可以经配置以使所述装置经历热循环条件。在各种实施例中，所述装置上的所述核酸扩增反应可以经密封溶液密封。在一些实施例中，所述核酸扩增反应可以是INDEL、SNP或STR分析的一部分。在一些实施例中，所述反应组件可以进一步经配置以同时使多于一个装置经历核酸扩增反应。在各种实施例中，所述反应组件可以进一步经配置以使所述装置经历核酸测序反应。

所述系统可以进一步包括检测组件，其中所述检测组件可以经配置以检测所述核酸扩增的至少一种产物，因此识别所述至少一种核酸扩增产物的相应序列。在一些实施例中，对所述至少一种核酸扩增产物序列的识别可以提供对所述个体的核酸序列识别。

所述系统可以进一步包括经配置以将所述个体的所述核酸序列身份传输到至少一个包含核酸序列身份的数据库的处理器，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

在又一方面，提供了一种试剂盒，其包括用于从个体收集含有核酸的生物样品的装置，所述装置包括具有至少第一表面区域的基底衬底组件，其中所述至少第一表面区域对于能够使所述个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波是透明或半透明的；经配置以从所述附件收集所述生物样品；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成，和任选地其使用说明书。

在一些实施例中，所述试剂盒的所述装置的所述基底衬底组件可以是聚合膜或玻璃。在各种实施例中，所述衬底组件的所有表面区域对于所述能量波都可以是透明或半透明的。在各种实施例中，所述基底衬底组件的所有表面区域都可以经配置以与所述核酸扩增反应条件相容。在各种实施例中，所述至少第一表面区域可以是亲水性的。在一些实施例中，所述基底衬底组件进一步包括包围所述至少第一表面区域的第二表面区域，其中所述第二表面区域是疏水性的。

所述试剂盒的所述装置可以进一步包括用以支撑所述衬底组件的框架组件。在一些实施例中，所述框架组件可以由选自以下的材料形成：聚合物、金属、金属合金、玻璃、硅材料或其组合。

所述试剂盒的所述装置可以进一步包括掩模组件，其中所述掩模组件经配置以：连接到所述基底衬底组件；包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，所述掩模组件可以允许添加核酸扩增试剂到所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域。在各种实施例中，在收集了来自所述个体的所述附件的所述生物样品之后，所述掩模组件可以放在包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域的位置。在一些实施例中，所述掩模组件可以通过铰链连接而连接到所述基底衬底组件。在其它实施例中，所述掩模组件可以通过粘合而连接到所述基底衬底组件。在各种实施例中，所述掩模组件可以由聚合材料制成。

所述试剂盒的所述装置可以进一步包括覆盖组件。在一些实施例中，所述覆盖组件可以包括与核酸扩增反应的反应条件相容的材料。

在各种实施例中，所述试剂盒的所述装置的所述基底衬底组件可以经选自以下的化学官能团化学改性：氨基、氯甲基、羟基、羧基和季氨基。在一些实施例中，改性所述基底衬底组件的所述化学官能团可以包括选自以下的连接基团：氨基官能化连接基团、巯基连接基团、同型双官能连接基团和异型双官能连接基团。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以经化学改性以共价或非共价连接试剂，所述试剂包括但不限于酶、结合伴侣、表面活性剂、阴离子聚合物或两性离子物质。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以经配置以允许所述至少一种核酸从所述生物样品释放。所述基底衬底组件可以与核酸测序反应条件相容。

所述试剂盒的所述装置可以进一步具有基底衬底组件，所述基底衬底组件并有用以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联的识别符，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在其它实施例中，当存在所述掩模组件时，所述掩模组件可以进一步包括用以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联的识别符，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符可以是条形码。

所述试剂盒的所述装置可以进一步经配置以用于对所述生物样品存档或用于将所述样品装运到另一位置用于测试。

所述试剂盒可以进一步包括用于稳定化所述衬底组件上的所述生物样品以用于存档或装运的试剂。所述试剂盒可以进一步包括用于扩增所述生物样品的所述核酸的试剂。所述试剂盒可以进一步包括密封溶液。在一些实施例中，所述试剂可以适用于进行以下中的至少一者：STR分析、SNP分析和Indel分析。

所述试剂盒可以进一步包括至少一个用以保护所述装置免于在使用之前污染的封装。所述试剂盒可以进一步包括至少一个用以保护所述装置免于污染同时在所述核酸沉积在所述基底衬底组件上之后存档或装运的封装。在一些实施例中，所述至少一个封装可以包括用以使含有所述生物样品的所述装置与所述个体的所述脊和谷特征标志和提供所述生物样品的所述个体的所述身份中的至少一者相关联的识别符。

在另一方面，提供了一种收集含有至少一种核酸的生物样品和收集个体的附件的至少一个脊和谷特征标志的方法，其包括提供至少第一成像组件的步骤。所述至少第一成像组件经配置以提供能够使所述至少一个脊和谷特征标志成像的能量波；并且具有扫描表面，所述扫描表面经配置以允许所述能量波穿透所述扫描表面。所述方法还包括以下步骤：提供具备具有至少第一表面区域的基底衬底组件的装置，其中所述基底衬底组件经配置以允许所述能量波穿透所述衬底；从所述个体的所述附件收集所述生物样品；并且由一种或多种经配置以与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。所述装置可以是此处描述的具有任何组件组合的装置的实施例中的任一者。所述方法还包括以下步骤：使所述个体的附件安置在所述扫描表面上并且与所述基底衬底组件接触，因此收集所述生物样品；和从通过所述能量波成像的所述附件收集所述至少一个脊和谷特征标志。所述附件图像可以是手指、脚趾、手掌或脚底。收集所述生物样品和收集所述至少一个脊和谷特征标志的步骤可以同时进行。

在一些实施例中，所述至少第一成像组件可以是光学扫描仪或电容扫描仪，并且所述至少一个脊和谷特征标志可以用电子方式收集。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志传输到至少一个包含脊和谷特征标志的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述装置的至少一个组件上提供识别符以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符是条形码。

所述方法还可以包括在进行收集所述生物样品的步骤之后对所述装置的至少所述基底衬底组件存档的步骤。

所述方法可以进一步包括在进行收集所述生物样品的步骤之后将所述装置邮送到另一位置用于存档或测试的步骤。

所述方法可以进一步需要以下步骤：使所述收集到所述基底衬底组件的生物样品经历核酸扩增反应。在一些实施例中，所述核酸扩增反应是聚合酶链反应。所述方法可以进一步需要以下步骤：在仍存在于所述基底衬底组件上时进行核酸测序反应。在一些实施例中，所述核酸扩增反应和所述核酸测序反应可以在同一反应孔中进行，过程之间不转移或停止。在一些实施例中，所述扩增反应可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一个组分。

所述方法可以进一步需要以下步骤：将所述装置的掩模组件放在所述基底衬底组件上，因此包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域。所述掩模组件可以由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤在收集所述生物样品的步骤之前进行。在其它实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤在收集所述生物样品的步骤之后并且在使所述基底衬底组件上的所述生物样品经历核酸扩增反应的步骤之前进行。所述方法可以进一步包括用密封溶液密封所述核酸扩增反应的步骤。所述反应孔可能不具有除所述密封溶液之外的其它上部封闭。或者，所述方法可以包括以下步骤：在所述核酸扩增反应期间将所述装置的覆盖组件放在收集到所述基底衬底组件的所述生物样品上。在一些实施例中，将所述覆盖组件放在所述基底衬底组件上的所述生物样品上的步骤在用于所述核酸扩增反应的试剂已经添加到所述基底衬底组件上的所述生物样品中之后并且在所述反应开始之前进行。所述方法还可以包括以下步骤：在核酸扩增之前将覆盖组件放在收集到所述基底衬底组件的所述生物样品上以用于装运或存档。所述方法可以进一步包括以下步骤：检测所述核酸的序列，因此识别所述个体。所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述个体的所述核酸序列身份传输到至少一个包含核酸序列身份的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

在又一方面，提供了一种识别个体的方法，其包括提供至少第一成像组件的步骤，所述至少第一成像组件经配置以提供能够使个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波并且包含扫描表面，所述扫描表面经配置以允许所述能量波穿透所述扫描表面。所述方法还包括提供包含具有至少第一表面区域的基底衬底组件的装置的步骤，其中所述衬底组件经配置以允许所述能量波穿透所述衬底；从所述个体的所述附件收集包含核酸的生物样品；并且由一种或多种经配置以与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。所述装置可以是此处描述的具有任何组件组合的装置的实施例中的任一者。所述方法还包括以下步骤：使所述个体的所述附件安置在所述扫描表面上并且与所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域接触，因此收集所述生物样品；从通过所述能量波成像的所述附件收集所述至少一个脊和谷特征标志，因此提供所述个体的脊和谷特征标志识别；使收集到所述基底衬底组件的所述生物样品的所述核酸经历核酸扩增反应；和检测所述核酸的序列，因此识别所述个体。收集所述生物样品和收集所述至少一个脊和谷特征标志的步骤可以同时进行。

在一些实施例中，所述至少第一成像组件可以是光学扫描仪或电容扫描仪。在各种实施例中，所述至少一个脊和谷特征标志可以用电子方式收集。在一些实施例中，所述附件可以是手指、脚趾、手掌或脚底。在其它实施例中，所述核酸扩增反应可以是聚合酶链反应。在各种实施例中，所述方法可以包括以下步骤：在仍存在于所述基底衬底组件上时进行DNA测序反应。在一些实施例中，所述扩增反应可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一个组分。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述装置的掩模组件放在所述基底衬底组件上，因此包围所述衬底的所述至少第一表面区域，其中所述掩模组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤可以在收集所述生物样品的步骤之前进行。在其它实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤可以在收集所述生物样品的步骤之后并且在使所述衬底组件上的所述生物样品经历核酸扩增反应的步骤之前进行。

所述方法可以进一步包括用密封溶液密封所述核酸扩增反应的步骤。所述核酸扩增反应混合物可以不具有其它上部封装。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述装置的覆盖组件放在收集到所述基底衬底组件的所述生物样品上。所述覆盖可以在收集所述生物样品之后放在含有所述核酸的所述基底衬底组件的所述至少第一表面上以用于对所述装置装运和存档。在一些实施例中，所述覆盖组件可以在用于所述核酸扩增反应的试剂已经添加到所述基底衬底组件上的所述生物样品中之后并且在所述反应开始之前放在所述衬底组件上的所述生物样品上。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志传输到至少一个包含脊和谷特征标志的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述装置的至少一个组件上提供识别符以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符是条形码。

所述方法可以进一步包括在进行收集所述生物样品的步骤之后对所述装置的至少所述基底衬底组件存档的步骤。

所述方法可以进一步包括在进行收集所述生物样品的步骤之后将所述装置邮送到另一位置用于存档或测试的步骤。

所述方法还可以包括以下步骤：将所述个体的所述核酸序列身份传输到至少一个包含核酸序列身份的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

所述方法还可以包括收集所述个体的至少第二图像的步骤，所述至少第二图像选自所述个体的面部图像、虹膜图像、视网膜图像或人耳图像。在一些实施例中，识别符可以使所述至少第二图像与所述个体的所述生物样品和所述至少一个脊和谷特征标志相关联。

在另一方面，提供了一种用于识别目标核酸的系统，其包括：基底衬底组件，所述基底衬底组件包括一个或多个由疏水性区间隔开的亲水性位点，其中至少一个亲水性位点经配置以含有至少一种目标核酸，并且进一步其中所述基底衬底组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成；反应组件，其经配置以使所述至少一种目标核酸在所述至少一个亲水性位点处扩增以形成至少一种核酸扩增产物；和检测组件，其经配置以识别所述至少一种核酸扩增产物的至少一种核酸序列。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以是聚合膜或玻璃。在各种实施例中，所述反应组件可能不需要固体上部密封组件用于所述衬底。所述反应组件可以经配置以向用于进行所述核酸扩增反应的所述至少一个亲水性位点提供油密封层。所述反应组件可以经配置以向所述一个或多个亲水性位点中的每一者提供油密封层。所述反应组件可以经配置以向所述基底衬底组件上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸提供核酸扩增试剂。所述反应组件可以经配置以提供适合反应条件以对所述基底衬底组件上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸进行核酸扩增。所述系统可以进一步经配置以从所述油密封下抽取一定体积的所述至少一种核酸扩增反应产物以用于通过所述检测组件识别所述至少一种核酸序列。

所述系统的所述检测组件可以选自荧光染料测序组件、半导体测序组件或焦磷酸测序组件。在一些实施例中，所述检测组件可以是荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳。

在又一方面，本发明提供了一种用于核酸扩增和识别的基底衬底组件，其包括：一个或多个由疏水性区间隔开的亲水性位点，其中至少一个亲水性位点经配置以含有至少一种目标核酸；其中所述基底衬底组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成；并且进一步其中所述基底衬底组件经配置以允许提取等分试样的经扩增目标核酸用于检测所述核酸序列身份。所述基底衬底组件可以是聚合物或玻璃。

在又一方面，提供了一种试剂盒，其包括用于核酸扩增和识别的基底衬底组件，所述基底衬底组件包括：一个或多个由疏水性区间隔开的亲水性位点，其中至少一个亲水性位点经配置以含有至少一种目标核酸；其中所述基底衬底组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成；并且进一步其中所述基底衬底组件经配置以允许提取等分试样的经扩增目标核酸用于检测所述核酸序列身份，和任选地其使用说明书。所述试剂盒可以进一步包括用于核酸扩增反应的试剂。所述试剂盒可以进一步包括用于核酸测序反应的试剂。

在另一方面，提供了一种识别至少一种目标核酸的方法，其包含以下步骤：提供基底衬底组件，所述基底衬底组件具有一个或多个由疏水性区间隔开的亲水性位点，其中至少一个亲水性位点包括至少一种目标核酸，并且进一步其中所述基底衬底组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成；提供适用于使所述至少一种目标核酸在所述至少一个亲水性位点处扩增的试剂；对所述至少一种目标核酸进行核酸扩增反应以形成至少一种核酸扩增产物；和检测所述至少一种核酸扩增产物的所述核酸序列，因此识别所述至少一种目标核酸。

在一些实施例中，可能不提供固体上部密封组件用于所述衬底。在各种实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：向含有所述至少一种核酸的所述至少一个亲水性位点提供密封溶液层以用于所述核酸扩增反应。在一些实施例中，可以向所述一个或多个亲水性位点中的每一者提供所述密封溶液层。在一些实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：向所述衬底上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸提供核酸扩增试剂。所述方法可以进一步包括提供适合反应条件以对所述基底衬底组件上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸进行核酸扩增。在一些实施例中，从所述油密封下抽取一定体积的所述至少一种核酸扩增反应产物以通过所述检测组件识别所述至少一种核酸序列。

在所述方法的一些实施例中，所述检测组件可以选自荧光检测组件、半导体检测组件或焦磷酸检测组件。在其它实施例中，所述检测可以是荧光染料测序组件。在其它实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在其它实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳。

在另一方面，本发明还提供了一种用于识别目标核酸的系统，其包括(a)反应筒，其包括：经配置以容纳具有生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包括所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；和任选地，可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且其中所述反应筒包含一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料；(b)反应组件，其经配置以使所述释放的目标核酸扩增以形成所述经扩增目标核酸样品；以及(c)检测组件，其经配置以识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列。在一些实施例中，所述反应筒可以由聚合物或玻璃制成。在一些实施例中，所述样品衬底可以是一段纸衬底，包括但不限于来自已经收集有生物样品的纸衬底的纸穿物，或腮抹试。在各种实施例中，所述反应筒可能不需要固体上部封闭组件用于所述反应筒。在一些实施例中，所述系统可以经配置以将等分试样的所述释放的目标核酸从所述溶解孔转移到所述PCR孔。在一些实施例中，所述反应组件可以经配置以提供适合反应条件以对所述反应筒的所述PCR孔中所含有的所述释放的目标核酸进行核酸扩增。在各种实施例中，所述系统可以经配置以从所述油密封下抽取一定体积的所述经扩增目标核酸样品并且将其转移到所述检测样品制备孔，以制备所述经扩增目标核酸样品以用于通过所述检测组件识别所述核酸序列。在其它实施例中，所述检测组件可以选自荧光染料测序组件、半导体测序组件或焦磷酸测序组件。在一些实施例中，所述检测组件可以是荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳组件。所述系统可以进一步包括多个反应筒。

在另一方面，提供了一种用于核酸扩增和识别的反应筒，其包括(a)经配置以容纳具有生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包括所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；(b)经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；(c)经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，(d)经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；以及任选地，(e)可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且进一步其中所述反应筒由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，所述反应筒由一种或多种聚合物、玻璃或其组合制成。

在另一方面，提供了一种试剂盒，其包括用于核酸扩增和识别的反应筒，所述反应筒包括(a)经配置以容纳具有生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包括所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；(b)经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；(c)经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，(d)经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；以及任选地，(e)可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且进一步其中所述反应筒由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成，和任选地其使用说明书。在一些实施例中，所述批次的所述反应筒由一种或多种聚合物、玻璃或其组合制成。在各种实施例中，所述试剂盒可以进一步包括用于核酸扩增反应的试剂。在各种实施例中，所述试剂盒可以进一步包括密封溶液。在一些其它实施例中，所述试剂盒可以进一步包括用于核酸测序反应的试剂。

在另一方面，提供了一种识别目标核酸的方法，其包括以下步骤：(a)提供反应筒，所述反应筒包括：经配置以容纳包含生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包含所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；和任选地，可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且其中所述反应筒包括一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料；(b)提供适用于使所述释放的目标核酸在所述反应筒的所述PCR孔中扩增的试剂；(c)用等分试样的所述密封溶液密封所述PCR孔；(d)对所述释放的目标核酸进行核酸扩增反应以形成所述经扩增目标核酸样品；以及(e)检测所述经扩增目标核酸样品的所述核酸序列，因此识别所述至少一种目标核酸。在一些实施例中，所述反应筒可以是聚合膜或玻璃。在一些实施例中，所述样品衬底可以是一段纸衬底或腮抹试。在各种实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：添加包括含有所述目标核酸的所述生物样品的所述样品衬底到所述溶解孔中，和使所述生物样品溶解以释放所述目标核酸。在其它实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述生物样品已经溶解以释放目标核酸之后，用所述转移端部将等分试样的所述释放的目标核酸从所述溶解孔转移到所述PCR孔。在各种实施例中，可能不提供固体上部密封组件用于所述衬底。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：用所述转移端部将所述密封溶液转移到所述反应筒的含有所述释放的核酸和所述等分试样的PCR试剂的所述PCR孔。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：提供适合反应条件以使所述反应筒的所述PCR孔中所含有的所述释放的目标核酸扩增以形成所述经扩增目标核酸样品。在一些实施例中，可以用所述转移端部从所述油密封下抽取一定体积的所述经扩增目标核酸样品并且转移到所述检测样品制备孔。在其它实施例中，所述检测组件可以选自荧光染料测序组件、半导体测序组件或焦磷酸测序组件。在其它实施例中，所述检测组件可以是荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳组件。在一些实施例中，经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的所述等分试样的试剂可以包括变性剂。所述变性剂可以是甲酰胺。在一些实施例中，所述等分试样的试剂进一步包括大小标准。

在以下描述中，某些方面和实施例将变得显而易见。应理解，既定实施例不必具有本文所述的所有方面和特征。应理解，这些方面和实施例仅仅是例示性和解释性的并且不限制本发明。

仍需要改良的用于收集指纹、趾纹、手掌纹或脚底纹和生物样品数据以用于识别和证实人类个体的身份的目的的系统、试剂盒和方法。

附图说明

图1A和1B说明了根据各种实施例，用于从个体同时收集附件的脊和谷特征标志和生物样品的系统。

图2说明了用于从个体同时收集附件的脊和谷特征标志和生物样品的装置，还展示了其适用于在不转移生物样品的情况下进行核酸扩增的相容性。

图3是使用图2的装置对从个体收集的核酸进行的STR分析的图形表示。

图4说明了与核酸扩增相容的用于收集个体的脊和谷特征标志和生物样品的装置的另一实施例。

图5是使用图4的装置获得的指纹图像的图形表示。

图6是使用图4的装置对从个体收集的核酸进行的STR分析的图形表示。

图7说明了与核酸扩增相容的用于收集个体的脊和谷特征标志和生物样品的装置的另一实施例。

图8A和8B说明了与核酸扩增相容的用于收集个体的脊和谷特征标志和生物样品的装置的两个实施例。

图9是使用图8A的装置对从个体收集的核酸进行的STR分析的图形表示。

图10说明了与核酸扩增相容的用于收集个体的脊和谷特征标志和生物样品的装置的另一实施例。

图11是使用图10的装置获得的指纹图像的图形表示。

图12是使用图10的装置对从个体收集的核酸进行的STR分析的图形表示。

图13说明了与核酸扩增相容的用于收集个体的脊和谷特征标志和生物样品的装置的另一实施例。

图14A和14B说明了与核酸扩增相容的用于收集个体的脊和谷特征标志和生物样品的装置的另一实施例，还展示了在收集脊和谷特征标志和生物样品之后装置的装配。

图15是使用图14A和14B的装置的一个变化形式对从个体收集的核酸进行的STR分析的图形表示。

图16是使用图14A和14B的装置的另一变化形式对从个体收集的核酸进行的STR分析的图形表示。

图17A和17B说明了与核酸扩增相容的用于收集个体的脊和谷特征标志和生物样品的装置的另一实施例，还展示了在收集脊和谷特征标志和生物样品之后装置的装配。

图18说明了集成扩增和检测系统的基底衬底组件，有所选亲水性反应位点填充有开放PCR样品。

图19是使用图18的基底衬底组件对经扩增核酸进行的STR分析的图形表示。

图20是使用图18的基底衬底组件对经扩增核酸进行的STR分析的图形表示。

图21是集成扩增和识别系统的反应组件的图形表示。

具体实施方式

为了解释本说明书，将应用以下定义并且只要合适，以单数形式使用的术语还将包括复数并且反之亦然。除非明确想要相反含义(例如在最初使用所述术语的文档中)，否则为了解释本说明书和其关联的权利要求书，在下文阐述的任何定义与所述词语在任何其它文档、包括以引用的方式并入本文中的任何文档中的用法冲突的情况下，应该总是以下文阐述的定义为准。应注意，除非明确地并且不含糊地限于一个指示物，否则如本说明书和所附权利要求书中所用，单数形式“一(a/an)”和“所述(the)”包括复数个指示物。除非另外说明，否则“或”的使用意指“和/或”。“包含(comprise)”、“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(include)”、“包括(includes)”和“包括(including)”的使用是可互换的并且并不打算是限制性的。此外，在一个或多个实施例的描述使用术语“包含”时，本领域的技术人员应了解，在一些特定情况下，所述实施例可以使用语言“基本上由……组成”和/或“由……组成”可替代地描述。

如本文所用，“DNA”和“核酸”可互换地使用。

如本文所用，“寡核苷酸”和“多核苷酸”是可互换的并且通常是指片段大小为约200个或少于200个碱基对的核苷酸亚单位聚合物。

如本文所用，“生物样品”是指来源于个体的身体内或身体上的组分。

如本文所用，“体液”是指来源于个体的身体内的液体。

如本文所用，“数码成像设备”是指能够使物体的图像数字化的设备。

如本文所用，“DNA测序”是指确定DNA分子中的核苷酸的序列身份。

如本文所用，“滤纸”是指半渗透性的纸。

如本文所用，“外壳”是指至少部分包围设备的结构，能够进行物理移动或实施包括但不限于照明、扫描等的物理作用。

如本文所用，“识别符”是指能够用于对类似标记的数据或来自单一来源的数据编目/关联的标记。

如本文所用，“图像捕获装置”是指摄像机或扫描装置的类型。

如本文所用，“成像组件”是指能够进行以下中的至少一者的设备：捕获、显影、存储、检索和传输图像。

如本文所用，“Indel”是指核酸序列内一段核酸、通常DNA的插入或缺失。

如本文所用，“经分离的”是指从天然存在的物质或环境化学品/物质任一或两者分离核酸。

如本文所用，“发光二极管”是指LED，一种半导体光源。

如本文所用，“多谱照明器”是指用以捕获图像数据的跨越电磁波谱的多个频率/波长。

如本文所用，“开放PCR”是指在不具有固体上部封装的反应容器中进行的核酸聚合酶链反应扩增。反应在将反应混合物与环境隔离的密封层下进行。密封层可以适宜地添加在目标核酸与PCR试剂的反应混合物上，或密封层可以添加在目标核酸上并且PCR试剂穿过密封层添加到目标核酸。典型地，密封层是液体，包括但不限于油，例如矿物油。

如本文所用，“光学地收集”是指通过照明数据或图像并且捕获结果来获得数据(例如脊和谷特征标志)或图像。

如本文所用，“附件”是指肢体的若干最远端部分之一，并且包括手指或脚趾。

如本文所用，“摄影设备”是指LED摄像机、数码摄像机、静态摄像机、视频摄像机和虚拟摄像机。

如本文所用，“聚合酶链反应”或PCR是核酸的扩增，由分离双链核酸样品的链的初始变性步骤、接着重复以下各步组成：(i)退火步骤，其允许扩增引物特定地退火到侧接目标序列的位置；(ii)延伸步骤，其沿着5'到3'的方向延伸引物，因此形成与目标序列互补的扩增子多核苷酸；和(iii)变性步骤，其引起扩增子与目标序列分离(Mullis等人编,《聚合酶链反应(The Polymerase Chain Reaction)》,马萨诸塞州波士顿比克霍瑟(BirkHauser,Boston,Mass.)(1994))。以上步骤中的每一者都可以在不同温度下进行，优选地使用自动化热循环仪(应用生物系统有限责任公司(Applied Biosystems LLC),生命技术公司(Life Technologies Corporation)的分公司,加利福尼亚州福斯特市(Foster City,CA.))。必要时，RNA样品可以通过本领域的技术人员已知的方法转化为DNA/RNA异双螺旋或双螺旋cDNA。PCR方法还包括反转录酶-PCR和遵循PCR原理的其它反应。

如本文所用，“脊和谷特征标志”是指摩擦脊，也称为手指的掌侧表面、手掌和手的表面以及脚和脚趾的趾侧表面上的表面轮廓。具体来说，由使一个或多个手指成像制成的通过压痕提供的摩擦脊称为指纹。

如本文所用，“SNP分析”是指在含有SNP标志物的基因座扩增之后评估存在或不存在单核苷酸多态性(SNP)标志物。

如本文所用，“STR分析”是指在含有STR标志物的基因座扩增之后评估短串联重复(STR)标志物的等位基因。

如本文所用，“依次”是指所进行的步骤的次序。

如本文所用，“拓扑压痕”是指手指、手掌、脚趾或脚的脊和谷表面形状。

现在将参考各种实施例，在附图中说明了所述实施例的实例。

需要对于收集含有核酸的生物样品同时还获得生物计量信息(例如指纹)进行改良。具体来说，有利的是非侵入性地获得生物样品。已经发现，在适合条件下，当个体的附件的脊和谷特征标志穿过衬底和扫描表面成像时，当附件接触衬底时，充足核酸沉积，以提供具有足以识别个体的信号的DNA图谱。在一些实施例中，公开了用以分析生物样品的装置、系统和方法，生物样品在沉积在衬底上后，通过进一步处理，例如在不将核酸或生物样品转移到任何其它盛器或接纳表面的情况下使核酸直接扩增。对衬底自身上所收集的核酸的处理(包括核酸扩增、核酸测序反应和任选地溶解)允许以极小体积进行直接PCR扩增，其可以提供增加的灵敏度和简化的工作流程。进一步简化已经通过在不需要针对反应孔的固体覆盖的情况下在衬底上直接进行核酸扩增(即，进行开放PCR)、通过在扩增试剂与所沉积核酸的混合物上使用密封溶液层而展现。可能不需要对所收集的核酸进行额外操作，进一步防止了生物样品中所提供的有限量核酸的损失。

此处描述的装置、系统、试剂盒和方法提供了对收集有指纹的同一衬底上的指纹核酸进行直接扩增的能力。此改良提高了保管链的完整性并且降低了样品处置误差的可能性，所述样品处置误差可能会在指纹核酸从具有指纹核酸沉积的衬底转移到PCR反应容器时出现。

由开放PCR形式提供的改良提供了自动化操作的适应性并且允许通过简单移液操作穿过密封溶液层简单回收PCR产物。

此外，小热循环仪印迹和重量使其成为全集成STR分型或其它识别系统中的理想PCR模块。此研究中所用的AmpliSpeed载片热循环仪仅称重2.9kg，尺寸仅为约126mm×约295mm×约112mm。

系统.此处描述了用于收集个体的含有核酸的生物样品和至少一个脊和谷特征标志的系统，其包括具有扫描表面的至少第一成像组件，所述扫描表面经配置以允许能量波穿透所述扫描表面，其中所述能量波经配置以使所述个体的附件的所述至少一个脊和谷特征标志成像；和具备具有至少第一表面区域的基底衬底组件的装置，其中所述至少第一表面区域对于能够使所述个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波是透明或半透明的；经配置以从所述附件收集所述生物样品；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。所述系统经配置以通过在使所述附件安置在所述基底衬底组件的至少第一表面区域上的同时使所述附件穿过所述扫描表面和所述装置的所述基底衬底组件成像来收集至少一个脊和谷特征标志。从个体的附件的皮肤收集包括至少一种核酸的生物样品。皮肤是复杂的器官并且包括多于一层的细胞和组织类型。表皮是指人类或动物皮肤的表面上的组织并且包括由其分泌或衍生自皮肤下层的物质，可以容易地从其获得适用于识别个体的DNA。皮肤的最外层是角质层。皮肤的表皮层下是含有成纤维细胞、巨噬细胞和脂肪细胞的真皮层，所述三种细胞类型各自具有含有核酸的细胞核。另外，真皮具有含有具有细胞核的白血球的血液静脉、动脉和淋巴血管的血管网络，同样存在于真皮内的立毛肌组织、皮脂腺和体液也是这样。另外，真皮中的汗腺和血管可以含有呈完整细胞形式或呈游离DNA形式的遗传物质，其可以释放达到表皮以用于通过本发明的系统和方法收集。这些含有核酸的物质中的任一者或全部都为生物样品所涵盖。在本发明的各种实施例中，收集生物样品是非侵入性的。

所述系统可以用至少第一成像组件同时收集个体的至少一个脊和谷特征标志和含有核酸的生物样品，或可以依次地收集特征标志和生物样品，或反之亦然，依次地收集生物样品和特征标志。所述收集方法使得能够在个体可以仅触摸一个设备的同时收集生物样品和至少一个脊和谷特征标志两者。可能不需要触摸额外压板或衬底的额外动作或步骤来收集生物样品和至少一个脊和谷特征标志。脊是指摩擦脊，手指、脚趾、手掌或脚底的皮肤的表皮层的凸起部分，并且谷是两个相邻脊之间的表皮中的凹坑。脊和谷通常取决于脊和谷特征标志的来源而称为指纹、手掌纹、趾纹或足迹。

所述系统可以进一步包括核酸扩增反应组件，其中反应组件经配置以使在基底衬底组件上含有生物样品的装置经历核酸扩增反应。在其中系统提供反应组件的一些实施例中，反应组件提供了密封溶液以用于核酸扩增反应。将密封溶液用以将反应混合物与环境隔离而不需使用针对反应孔的物理覆盖层可以提供流线型工作流程。在一些实施例中，所述系统包括进一步经配置以使装置经历核酸测序反应的核酸反应组件。

所述系统可以进一步包括一个组件，其中检测组件经配置以检测至少一种核酸扩增产物，因此识别至少一种核酸扩增产物的相应序列。在一些实施例中，对至少一种核酸扩增产物序列的识别提供了对个体的核酸序列识别。

所述系统可以进一步包括经配置以将所述个体的所述脊和谷特征标志传输到至少一个包含脊和谷特征标志的数据库的处理器，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。所述系统可以进一步包括经配置以将所述个体的所述核酸序列身份传输到至少一个包含核酸序列身份的数据库的处理器，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

在各种实施例中，所述系统用至少第一成像系统同时收集个体的至少一个脊和谷特征标志和含有核酸的生物样品，或依次地收集特征标志和生物样品，或反之亦然，依次地收集生物样品和特征标志，同时仅需要个体触摸设备一次。

至少第一成像组件.在各种实施例中，所述系统包括经配置以获得个体的脊和谷特征标志的至少第一成像组件。成像组件可以利用例如如上文所述的光的能量波或其它能量波(例如电磁波、电容、红外或基于声波(例如超声波)的组件)以提供脊和谷特征标志的图像。当术语成像组件用于捕获脊和谷特征标志的情形下时，此包括捕获脊和谷特征标志的数字或模拟电子呈现的任何组件。

脊和谷特征标志还可以使用利用数字处理构件的非接触式三维脊和谷扫描仪获得。(Wang,Yongchang；Q.Hao,A.Fatehpuria,D.L.Lau和L.G.Hassebrook(2009).“3维指纹的数据采集和品质分析(Data Acquisition and Quality Analysis of 3-Dimensional Fingerprints)”.佛罗里达州(Florida)：有关生物计量、身份和安全的IEEE会议(IEEE conference on Biometrics,Identity and Security).http://vis.uky.edu/～realtime3d/Doc/3D_Fingerprint_Quality.pdf.2010年3月检索.Wang,Yongchang；D.L.Lau和L.G.Hassebrook(2010).“3D指纹的拟合球体展开和性能分析(Fit-sphere unwrapping and performance analysis of 3D Fingerprints)”.《应用光学(Applied Optics)》.第592-600页)。

在本发明传授内容的一个实施例中，所述系统可以包括至少第一光学成像组件。在其它实施例中，所述系统可以包括至少第一固态脊和谷特征标志读取器。光学成像组件具有用于使用正如本领域的技术人员所知的光学扫描仪光学地收集脊和谷特征标志的照明构件。光学扫描仪可以是多个发光二极管的阵列或多谱照明器。光学扫描仪可以是摄像机、有源像素成像器、CMOS成像器、在多个波长中成像的成像器、CCD摄像机、光检测器阵列或TFT成像器。在光学扫描仪中，一束光通过扫描表面以照明由附件(包括手指、手、手掌、脚趾、脚底或脚)在抵着至少第一成像组件的扫描表面安置时得到的拓扑压痕。

任何适合仪器都可以用以根据本文所描述的方法获得附件的图像。一些仪器和技术包括但不限于US4537484、US6175407、US6665427、US8014581、US8036431、US5177353、US6282303、US 6188781、US6741729、US6122394、US6826000、US6496630、US6628813、US6983062、US7162060、US7164440、US7657067、US8073209、US7190817、US7558410、US7565541、US7995808、US7899217、US7890158、US7835554、US7831072、US7819311、US7804984、US7801339、US7801338、US7751594、US7735729、US7668350、US7627151、US7620212、US7613504、US7545963、US7539330、US7508965、US7460696、US7440597、US7394919、US7386152、US7347365、US7263213、US7203345、US7147153、US6816605、US6628809、US6560352、US20110235872、US20110211055、US20110165911、US20110163163、US20110085708、US20100246902、US20100067748、US20090245591、US20090148005、US20090092290、US20090080709、US20090046903、US20080304712、US20080298649、US20080297788、US20080232653、US20080192988、US20080025580、US20080025579、US20070116331、US20070030475、US20060274921、US20060244947、US20060210120、US20060202028、US20060110015、US20060062438、US20060002598、US20060002597、US20050271258、US20050265586、US20050265585、US20050205667、US20050185847、US20050007582、US20040240712、US20040047493、US20030223621、US20030078504、US20020183624或US20020009213中所公开的那些。

扫描表面.至少第一成像组件包括扫描表面，所述扫描表面经配置以允许能量波穿透扫描表面，使个体的安置在扫描表面的至少一部分上的附件的至少一个脊和谷特征标志成像。扫描表面对于用以使至少一个脊和谷特征标志成像的能量波可以是透明或半透明的。扫描表面可以由选自以下的材料形成：塑料、聚烯烃、聚苯乙烯、金属、金属合金、玻璃、硅或其组合。在一些实施例中，表面可以包括衍生塑料、衍生聚烯烃、衍生聚苯乙烯、衍生金属、衍生金属合金、衍生玻璃、衍生硅或材料组合。

装置.提供了一种用于从个体收集包含核酸的生物样品的装置，其中所述装置具备具有至少第一表面区域的基底衬底组件，其中所述至少第一表面区域对于能够使所述个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波是透明或半透明的；经配置以从所述附件收集所述生物样品；并且由一种或多种与核酸扩增反应中通常所用的反应条件相容的材料制成。材料可以进一步与核酸测序反应条件相容。

基底衬底组件.基底衬底组件具有至少第一表面区域，其中所述至少第一表面区域对于能够使个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波是透明或半透明的；经配置以从所述附件收集含有核酸的生物样品；并且由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在含有核酸的生物样品收集到基底衬底组件后，可以对沉积在衬底上的核酸进行核酸扩增反应，因此不需要转移或额外处置核酸。原位扩增使得工作流程简化、样品误处置可能性更小并且由有限样品量获得稳定扩增结果的概率更高，同时在一步骤的非侵入性程序中获得生物样品。基底衬底组件可以是任何适合聚合膜或玻璃。在一些实施例中，基底衬底组件的至少第一表面区域对于使脊和谷特征标志成像的能量波可以是透明或半透明的。在其它实施例中，基底衬底组件的所有表面区域对于能量波都可以是透明或半透明的。在一些实施例中，基底衬底组件对于能量波是实质上透明的。在其它实施例中，基底衬底组件的所有表面区域都可以与核酸扩增反应条件相容。在各种实施例中，基底衬底组件的至少第一表面区域可以是亲水性的。在其它实施例中，基底衬底组件的至少第一表面区域可以用PCR相容的粘合剂处理以帮助捕获生物样品。在各种实施例中，基底衬底组件可以进一步包括包围第一表面区域的第二表面区域。基底衬底组件的第二表面区域可以是疏水性的。

在图1A中，手指101放在安置在扫描表面上的基底衬底组件110A上以便将含有核酸的生物样品和脊和谷特征标志收集到衬底110A上。在一些实施例中，含有含核酸的生物样品的指纹沉积在第一表面区域110B-1内，其可以是约20mm宽(图1B)。包围的表面区域110B-2可以具有与第一表面区域110B-1相同的表面特征，或其可以经改性以具有不同性质。

聚合膜基底衬底组件.在各种实施例中，基底衬底组件可以是聚合膜。在一些实施例中，聚合膜可以是足以维持扫描表面上的结构完整性地尺寸稳定的。在其它实施例中，聚合膜可以连接在载体上或连接到载体。适用聚合膜包括天然聚合材料，其包括但不限于淀粉、琼脂糖、海藻酸盐、角叉菜胶或合成聚合物凝胶或其混合物。

合成聚合物也可以用作基底衬底组件。为了形成可以用作基底衬底组件的聚合膜，所有类型的聚合都可以用以合成形成基底衬底组件的部分或全部的聚合物凝胶，所述聚合包括阳离子、阴离子、共聚、链共聚、交联、非交联聚合等。可由流体前驱体形成的基本上任何类型的聚合物或共聚物都可以作为基底衬底组件的部分或全部而并入，所述聚合物或共聚物包括但不限于均聚物、无规共聚物、三嵌段聚合物、放射状聚合物、线性聚合物、支化聚合物和接枝共聚物。适合的聚合物的例示性非限制性清单包括纤维素聚合物，包括但不限于羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)；糖的衍生物，包括但不限于葡聚糖、甘露糖醇和吡喃葡萄糖苷；普朗尼克共聚物液晶；聚氨酯；多元酸，包括但不限于乳酸和丙烯酸；聚酰胺；聚丙烯酰胺，包括但不限于未经取代、N-取代和N,N-二取代丙烯酰胺；聚碳酸酯；聚乙炔；聚二乙炔；聚磷腈；聚硅氧烷；聚烯烃；聚酯；聚醚；聚(醚酮)；聚(环氧烷)，包括但不限于聚环氧乙烷(PEO)、聚乙二醇(PEG)和聚环氧丙烷(PPO)；聚(对苯二甲酸乙二酯)；聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚苯乙烯；经取代聚苯乙烯，包括但不限于聚苯乙烯磺酸盐(PSS)和聚茴香脑(PASA)；聚(乙烯吡咯烷酮)；蛋白质材料和/或以上各者的组合和/或共聚物。

在一些实施例中，聚合膜基底衬底组件可以选自市售膜，包括但不限于3M PP2200、3M PP2500、3M CG600或3M CG3300。许多类型的市售膜可以适用作衬底，不干扰或实质上不干扰指纹识别过程。适合膜具有在个体的附件接触膜以使脊和谷特征标志成像时保留DNA于膜上的能力。其它适合膜允许所收集生物样品的DNA在膜存在下直接扩增。其它适合膜允许生物样品的至少一种核酸被从膜的表面冲洗，随后扩增。

在一些实施例中，聚合膜基底衬底组件未对聚合膜进行改性。

玻璃基底衬底组件.在其它实施例中，基底衬底组件可以由玻璃制成，并且可以由任何适合玻璃材料制成，所述玻璃材料将允许能量波穿透衬底以使个体的附件的脊和谷特征标志成像、收集生物样品并且具有与核酸扩增反应条件的相容性。许多类型的市售玻璃可以适用作基底衬底组件，不干扰或实质上不干扰指纹识别过程。适合玻璃具有在个体的附件接触玻璃以使脊和谷特征标志成像时在玻璃上捕获DNA的能力。一些适合玻璃允许将收集后的含有DNA的生物样品转移到另一衬底。在一些实施例中，玻璃衬底将允许从基底衬底组件转移生物样品的至少一种核酸同时保留生物样品的其它组分。其它适合玻璃允许所收集生物样品的DNA在玻璃存在下直接扩增。其它适合玻璃允许所收集的含有DNA的生物样品被从玻璃的表面冲洗，随后扩增。

聚合或玻璃基底衬底组件的表面改性.基底衬底组件可以具有一个或多个具有改性的表面区域。基底衬底组件的至少第一表面区域可以用PCR相容的粘合剂处理以帮助收集生物样品，或其可以是亲水性的。玻璃基底衬底组件可以用试剂处理，以产生包围在指纹成像期间个体的手指所接触并且沉积生物样品的表面区域的疏水性表面区域。疏水性第二表面可以通过用包括但不限于硅烷化试剂的试剂处理玻璃而得到。基底衬底组件的疏水性第二表面区域可以帮助在扩增反应期间将核酸扩增试剂保留在含有所沉积核酸的第一表面区域内。在一些实施例中，基底衬底组件经改性为粘合的。粘合剂可以是PCR相容的。在其它实施例中，聚合膜经增粘，帮助收集生物样品而不会引起物理处置困难。

在一些实施例中，基底衬底组件可以用化学反应性基团改性以允许与生物样品内所存在的物质的离子、共价或氢键相互作用。可以改性基底衬底组件的适合化学反应性基团包括但不限于硫醇、胺、羧酸等，如本领域中一般已知。化学改性的一些实例包括但不限于氨基，包括脂肪族和芳香族胺；羧酸；醛；酰胺；氯甲基；酰肼；羟基；磺酸酯；和磷酸酯。这些官能团可以用以通常使用已知化学物质(包括但不限于使用氨基官能化连接基团、巯基连接基团等)添加任何数目的改性到聚合或玻璃基底衬底组件。存在多种在本领域中已知的巯基反应性连接基团，例如SPDP、马来酰亚胺、α-卤乙酰和吡啶基二硫化物。类似地，聚合或玻璃基底衬底组件上的氨基可以使用连接基团连接；举例来说，许多稳定双官能团在本领域中众所周知，包括同型双官能和异型双官能连接基团。在另一实施例中，基底衬底组件上的羧基可以使用熟知连接基团衍生。举例来说，碳化二亚胺活化了羧基以用于由良好亲核试剂(例如胺)攻击。

在一些实施例中，基底衬底组件的化学改性经执行以共价或非共价连接试剂以帮助从受试者收集DNA，所述试剂包括但不限于酶、结合伴侣、表面活性剂、阴离子聚合物或两性离子物质。在一些实施例中，化学改性可以将导电聚合物引入到基底衬底组件，以帮助从受试者收集DNA。如果导电聚合物形成基底衬底组件的一部分，那么系统可以在附件与基底衬底组件接触并且电路闭合时，进一步提供跨越基底衬底组件的适合电流以提供离子电渗帮助，以将带电核酸从附件驱动到基底衬底组件。

在其它实施例中，当基底衬底组件经化学改性以共价连接一种或多种试剂时，酶(包括但不限于蛋白酶K)可以连接到基底衬底组件以帮助从附件或从收集后的生物样品提取核酸。在其它实施例中，酶共价连接到基底衬底组件，并且可以是选自由以下组成的群组的蛋白酶：角蛋白酶、木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶和蛋白酶K。在其它实施例中，基底衬底组件经共价改性以连接带电聚合物以帮助从附件或从收集后的生物样品提取核酸。在其它实施例中，表面活性剂与基底衬底组件非共价结合以帮助从附件或从收集后的生物样品提取核酸。在一些实施例中，两性离子物质可以存在于基底衬底组件中以帮助将核酸与所收集细胞的其它组分分离。在一些其它实施例中，基底衬底组件经化学改性以使抗体共价连接到附件的皮肤上或所收集生物样品中所存在的目标部分，因此提供针对目标部分的结合伴侣。在其中结合伴侣固定于基底衬底组件上的一些实施例中，结合伴侣可以进行与其结合目标部分一起或与其结合目标部分分开的裂解。

框架组件.所述装置还可以包括用于基底衬底组件的框架。在一些实施例中，所述装置可以经配置以允许穿过框架和基底衬底组件收集至少一个脊和谷特征标志。框架可以由能够形成固体框架的任何材料制成。适用于框架的材料可以取决于具体实施例而具有多种性质中的任一者，所述性质包括例如多孔、无孔、刚性、弹性、柔性、韧性和/或对本文阐述的反应中常用的一种或多种溶剂具有化学抗性。在一些实施例中，框架由选自以下的材料形成：聚合物、金属、金属合金、玻璃、硅材料或其组合。适合聚合物包括但不限于塑料；聚丙烯、聚乙烯、聚丁烯、聚氨酯、尼龙、聚合物，例如丙烯酸、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、ULTEM(聚醚酰亚胺)、缩醛共聚物、PROPYLUX HS(热稳定化聚丙烯)、RADEL A(聚醚砜)、RADEL R(聚芳基醚砜)、UDEL(聚砜)、NORYL PPO(聚苯醚与苯乙烯)、聚碳酸酯、UHMW-PE(超高分子量聚乙烯)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS，TECHTRON或RYTON)、聚烯烃或聚苯乙烯；金属，例如铝、铁、钢或合金；其它材料，例如玻璃或硅，或这些或其它适合材料的衍生物或组合。在本发明传授内容的一些实施例中，框架由透明或半透明的材料制成。

掩模组件.所述装置可以包括经配置以连接到基底衬底组件的掩模组件。连接可以是永久的，包括但不限于借助粘合剂的粘结或允许在生物样品沉积之后再定位的铰链连接。掩模组件与基底衬底组件的连接可以在生物样品沉积到基底衬底组件之后进行。掩模组件可以包围基底衬底组件的至少第一表面区域，同时使得基底衬底组件的至少第一表面区域可用于添加核酸扩增反应试剂、密封层和取样用于检测以及其它作用。掩模组件可以具有通孔以在粘结到基底衬底组件后产生PCR反应孔，其中通孔包围基底衬底组件的已经沉积有核酸的至少第一表面区域。所述掩模组件可以由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。掩模组件可以由一种或多种聚合材料或玻璃材料制成。

聚合物掩模组件.在各种实施例中，基底衬底组件可以是聚合物。适用聚合物包括天然聚合材料，其包括但不限于淀粉、琼脂糖、海藻酸盐、角叉菜胶或合成聚合物凝胶或其混合物。

合成聚合物也可以用作掩模组件。为了形成可以用作掩模组件的聚合物，所有类型的聚合都可以用以合成形成掩模组件的部分或全部的聚合物凝胶，所述聚合包括阳离子、阴离子、共聚、链共聚、交联、非交联聚合等。可由流体前驱体形成的基本上任何类型的聚合物或共聚物都可以作为掩模组件的部分或全部而并入，所述聚合物或共聚物包括但不限于均聚物、无规共聚物、三嵌段聚合物、放射状聚合物、线性聚合物、支化聚合物和接枝共聚物。适合的聚合物的例示性非限制性清单包括纤维素聚合物，包括但不限于羟乙基纤维素(HEC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟丙基纤维素(HPC)；糖的衍生物，包括但不限于葡聚糖、甘露糖醇和吡喃葡萄糖苷；普朗尼克共聚物液晶；聚氨酯；多元酸，包括但不限于乳酸和丙烯酸；聚酰胺；聚丙烯酰胺，包括但不限于未经取代、N-取代和N,N-二取代丙烯酰胺；聚碳酸酯；聚乙炔；聚二乙炔；聚磷腈；聚硅氧烷；聚烯烃；聚酯；聚醚；聚(醚酮)；聚(环氧烷)，包括但不限于聚环氧乙烷(PEO)、聚乙二醇(PEG)和聚环氧丙烷(PPO)；聚(对苯二甲酸乙二酯)；聚(甲基丙烯酸甲酯)；聚苯乙烯；经取代聚苯乙烯，包括但不限于聚苯乙烯磺酸盐(PSS)和聚茴香脑(PASA)；聚(乙烯吡咯烷酮)；蛋白质材料和/或以上各者的组合和/或共聚物。掩模组件可以是天然或合成橡胶、乳胶或乙烯聚合物。

在一些实施例中，聚合物掩模组件可以选自市售膜，包括但不限于3M PP2200、3M PP2500、3M CG600或3M CG3300。许多类型的市售聚合物可以适用作掩模组件，不干扰或实质上不干扰指纹识别过程。一些适合聚合物具有在个体的附件接触聚合物同时使脊和谷特征标志成像时保留DNA于聚合物上的能力。其它适合聚合物允许所收集生物样品的DNA在聚合物存在下直接扩增。其它适合聚合物允许生物样品的至少一种核酸被从聚合物掩模组件的表面冲洗，随后扩增。

在一些实施例中，聚合物掩模组件未对聚合膜进行改性。

玻璃掩模组件.在其它实施例中，掩模组件可以由玻璃制成，并且可以由任何适合玻璃材料制成，所述玻璃材料将不干扰使个体的附件的脊和谷特征标志成像并且具有与核酸扩增反应条件的相容性。许多类型的市售玻璃可以适用作掩模组件，不干扰或实质上不干扰指纹识别过程。一些适合玻璃具有在使脊和谷特征标志成像期间在玻璃上捕获DNA的能力。其它适合玻璃允许所收集生物样品的DNA在玻璃存在下直接扩增。其它适合玻璃允许所收集的含有DNA的生物样品被从玻璃的表面冲洗，随后扩增。

聚合物或玻璃掩模组件的表面改性.掩模组件可以具有一个或多个具有改性的表面区域。掩模的下表面可以具有粘合剂以便粘结到基底衬底组件，其中粘结可以在脊和谷特征标志成像和生物样品沉积之前或之后发生。掩模的上表面可以具有粘合剂性质以收集额外量的生物样品，因为手指的接触基底衬底组件的至少第一表面区域外区域的部分可以沉积额外核酸。掩模的上表面可以具有粘合剂用于粘结到另一层以产生组合掩模/覆盖组件。或者，掩模组件可以具有粘合剂以粘结到环组件，其帮助在开放PCR期间保持核酸扩增试剂就位。掩模组件的上表面可以经处理为疏水性的，以便在核酸于基底衬底组件上原位进行开放PCR期间保持核酸扩增反应就位。当掩模组件是玻璃时，玻璃掩模组件的上表面可以用试剂处理以产生包围已经沉积有核酸的表面区域的疏水性表面区域。疏水性表面可以通过用包括但不限于硅烷化试剂的试剂处理玻璃而得到。基底衬底组件的疏水性第二表面区域可以帮助在开放PCR期间将核酸扩增试剂保留在含有所沉积核酸的第一表面区域内。

覆盖组件.所述装置可以进一步包括经配置以在收集脊和谷特征标志和生物样品之前和之后保护基底衬底组件、掩模组件或这两者的覆盖组件。在一些实施例中，覆盖组件还可以在核酸扩增反应期间存在。在其它实施例中，举例来说，当进行开放PCR时，覆盖组件不存在，并且通过密封溶液层保护反应混合物免于环境接触。

覆盖组件可以由任何适合材料(聚合物或玻璃)制成。在一些实施例中，覆盖组件是透明或半透明的。在其它实施例中，覆盖组件由与PCR条件相容的材料制成。在一些实施例中，覆盖组件在其下表面上具有粘合剂以便粘结到掩模组件以形成组合掩模/覆盖组件，所述组合掩模/覆盖组件可以界定反应孔以用于在基底衬底组件上进行原位PCR。当组合掩模/覆盖组件界定反应孔时，其与基底衬底组件的至少第一表面区域对准，允许试剂被添加到基底衬底组件的至少第一表面区域内所沉积的核酸中。在一些实施例中，出入端口可以在组合掩模/覆盖组件中形成以用于递送试剂和抽取样品等分试样用于检测。

基底衬底组件、掩模组件、衬底框架或覆盖组件中的任一者可以具有使个体的生物样品与获自个体的至少一个脊和谷特征标志相关联的识别符。

例示性装置实施例.描述了允许指纹核酸在收集有核酸的表面上以开放PCR形式直接扩增的例示性装置。此类装置集成了从手指进行指纹收集、核酸样品收集和在同一装置上以开放PCR形式对指纹核酸进行PCR扩增而不需任何形式的核酸样品转移的功能。此处描述的指纹核酸沉积区域的几何形状、数目以及装置的尺寸仅用于说明的目的并且并不打算限制本发明的范围。

图2中说明了具有聚合膜基底衬底组件的一个装置201。聚合膜衬底可以由多种多样的聚合膜制成，并且在此特定实施例中，衬底是透明粘合剂膜，其中粘合剂与PCR条件和试剂相容并且可以经配置以适配于光学指纹扫描仪的扫描窗内。用于每个指纹成像/核酸收集的基底衬底组件的面积是约2.5cm×约5cm。可以在每个手指与衬底接触的同时使一个或多个指纹成像。如图2中所示，直径可以为约8mm的反应腔室可以通过在粘合剂膜顶部上放置SecureSeal^TM 8孔掩模(203)(格雷斯生物实验室(Grace Bio-labs)，AB8R-0.5)而在每个指纹上形成。含有核酸(210-1.1、210-1.2、210-1.3、210-1.4、210-1.5、210-1.6、210-1.7和210-1.8)的每个表面区域保持开放并且可用于试剂添加。通过掩模包围每个指纹形成的每个腔室可以填充有约50μl体积的PCR反应混合物。腔室可以在掩模的顶部上使用第二部分的透明粘合剂膜密封(未展示于图2中)。所装配的指纹PCR装置可以放在扁平热循环仪块(例如9700热循环仪(应用生物系统))上，并且可以固定到热块用于热循环。

用于收集指纹图像、指纹核酸和进行原位核酸扩增的装置401的另一实施例展示于图4中。在此实施例中，装置含有三个组件层，并且以封闭配置展示。底层是透明衬底410并且由可以抑制PCR的热循环的材料制成。除了由区域410-1指示的亲水性圆圈(其直径可以是约10mm)外，底层的上表面可以是疏水性的。中间层掩模403具有10mm直径通孔，其与基底衬底层401上的亲水性圆圈410-1对准。掩模403具有两种功能。首先，其允许在基底衬底层410上的圆形区域410-1内进行指纹核酸收集，同时防止了在基底衬底层401的上表面的疏水性区域上的指纹DNA收集。第二，中间层允许在指纹收集期间从手指的接触包围圆形区域410-1的掩模403的部分收集指纹核酸。

顶层404充当中间层和底层的保护覆盖层，并且可去除以便进行指纹获取和试剂添加。覆盖404可以在处置所收集指纹核酸的同时或在将所收集指纹核酸输送或邮送到不同位置用于测试或存档期间放置就位。在对在指纹成像期间由手指与衬底接触而收集的核酸进行的核酸扩增反应期间，覆盖404可以存在或其可以被去除。当在核酸扩增期间覆盖404不存在时，由添加试剂到亲水性区域410-1中所存在的核酸中而产生的核酸扩增反应混合物可以用密封溶液层密封，所述密封溶液层可以是油。

为了使用装置401，将其放在指纹成像组件的扫描表面上，覆盖404被去除并且亲水性圆形区域410-1用以从放置得与用于指纹成像的衬底接触的手指同时收集指纹图像和核酸。

此实施例的许多变体可以以任何组合使用。在另一实施例中，基底衬底410的整个上表面可以是疏水性的。基底衬底410的上表面可以是凹面的，形成浅凹坑，或任何其它所要形状，以帮助在PCR期间保留PCR反应混合物和/或密封溶液。亲水性圆圈可以位于凹坑的底部。

掩模层403可以是透明的。掩模层403还可以是半透明的，只要其不干扰指纹扫描。如果透明的程度在圆形区域410-1内的区域与在指纹扫描期间成像区域的剩余部分之间不同，那么指纹扫描软件可以进行调节以便获得适合品质的指纹图像。掩模层403上所收集的指纹核酸在需要时还可以经保留和存档以用于后续分析。在一些实施例中，掩模层403的上表面可以用粘合剂覆盖以促进额外核酸收集。

装置的另一实施例展示于图7中。装置701可以含有两个组件层。基底衬底层710可以是透明或半透明的并且由可以耐受PCR的热循环的材料制成。基底衬底层710的上表面的区域710-2是疏水性的并且包围亲水性区域710-1，所述亲水性区域在此具体实施例中形状如同卵形。所绘制的图7展示了如穿过半透明上覆盖层704查看，基底衬底的上表面的两个不同区域。亲水性区域710-1的尺寸可以是大约16mm×约20mm。亲水性区域710-1用以从用于使个体的指纹成像的手指收集指纹核酸。

顶层704充当中间层和底层的保护覆盖层，并且可去除以便进行指纹获取和对收集到亲水性区域710-1的核酸进行扩增。覆盖704可以在处置所收集指纹核酸的同时或在将所收集指纹核酸输送或邮送到不同位置用于测试或存档期间放置就位。覆盖704可以在对在指纹成像期间由手指与衬底接触而收集的核酸进行的核酸扩增反应期间被去除。710-1处的核酸扩增反应混合物可以用密封溶液层密封，所述密封溶液层可以是油。

为了使用装置701，将其放在指纹成像组件的扫描表面上，覆盖704被去除并且亲水性区域710-1用以从放置得与用于指纹成像的衬底接触的手指同时收集指纹图像和核酸。

此实施例的许多变体可以以任何组合使用。在另一实施例中，基底衬底710的整个上表面可以是疏水性的。基底衬底710的上表面可以是凹面的，形成浅凹坑，或任何其它所要形状，以帮助在PCR期间保留PCR反应混合物和/或密封溶液。亲水性区域710-1可以位于凹坑的底部。

装置的另一实施例展示于图8A中。此实施例801A说明了在PCR相容的衬底上从指尖捕获DNA并且随后使用组合掩模与覆盖组件805A直接在衬底上的指纹上形成PCR反应腔室以进行直接核酸扩增以及任选地测序反应的可行性。在一个实施例中，来自接触基底衬底层810A的手指的核酸收集于透明粘合剂膜(生命技术，4306311)上区域810A-1内。指纹沉积物802A上的直径可以为约8mm并且深为约1mm直径的反应腔室通过在粘合剂膜810A-2的包围区域810A-1中的指纹核酸沉积物802A的区域上放置SecureSeal孔(Grace Bio-labs，AB8R-0.5)而形成。所得腔室可以填充有50μL PCR反应混合物，并且腔室的顶部可以用另一片空白透明粘合剂膜密封。所装配的指纹PCR装置可以在AB 9700扁平热循环仪块上热循环以扩增核酸，并且可以包括测序反应以提供适用于检测的扩增子，其可以包括荧光或其它类型的用于需要标记的测序反应的标记；或扩增产物可以通过不需要标记扩增子的检测方法(例如半导体测序)来检测。

此实施例的许多变体是可能的。基底衬底层810A可以不存在任何粘合剂，并且形成反应孔的组合掩模/覆盖组件805A的下表面可以反而具有与PCR条件和试剂相容的粘合剂，以连接到基底衬底层810A以形成包围区域810A-1中的指纹核酸沉积物802A的气密反应容器。

装置的另一实施例展示于图8B中。装置801B具有基底衬底组件810B，其中指纹核酸802B沉积在区域810B-1内，所述区域由未沉积核酸的区域810B-2包围。组合覆盖与掩模805B在区域810B-1上形成反应孔，并且具有两个延伸穿过覆盖/掩模805B用于添加试剂和抽取经扩增核酸用于检测的端口806-1和806-2。组合覆盖/掩模805B的孔形成区域外的下表面上或区域810B-2中的包围指纹核酸沉积物802B的基底衬底层上的粘合剂。

经配置以在进行指纹成像的同时从手指捕获核酸的装置的另一实施例展示于图10中。装置1001与PCR反应条件相容并且允许核酸扩增反应，其可以进一步包括原位核酸识别(包括但不限于STR分析)而不需要将核酸转移到另一反应孔或反应表面。PCR反应可以是“开放PCR”，其中PCR仅由密封溶液覆盖以防止在PCR热循环期间的蒸发。

装置1001含有两个组件层。基底衬底层组件1010是透明的并且由可以耐受PCR的热循环的材料制成。除了用以收集指纹DNA的直径可以为约10mm的亲水性区域1010-1外，基底衬底层组件1010的上表面是疏水性的。关于装置1001展示的10mm直径亲水性圆形区域仅是例示性的并且不打算排除其它形状和大小。上部掩模组件层1003-1具有直径为约10mm的通孔，其与基底衬底层组件1010上的亲水性区域1010-1对准。此区域形成反应孔用于使区域1010-1内所沉积的核酸原位PCR扩增。可以对区域1010-1内所沉积的核酸进行开放PCR，并且可以在热循环期间将反应用密封溶液密封。

此实施例的许多变体是可能的。区域1010-1可以用PCR相容的粘合剂涂布以促进指纹DNA收集。或者，基底衬底层组件1010的整个顶部表面可以是疏水性或亲水性的。基底衬底层组件1010可以在区域1010-1处具有凹面凹坑或任何其它所要形状以帮助在PCR期间保留PCR反应混合物和/或密封溶液。指纹收集区域可以位于凹坑的底部。

掩模组件层1003-1可以允许在指纹收集过程期间从手指的在10mm孔外的部分收集指纹DNA。掩模组件层1003-1的上表面可以用粘合剂涂布。顶层可以是透明的。掩模组件层1003-1还可以是半透明的，如果是，那么半透明掩模组件层1003-1不应干扰指纹扫描。如果透明的程度在指纹扫描期间在区域1010-1内与外的区域之间不同，那么指纹扫描软件可以经调节以便获得高品质的指纹图像。掩模组件层1003-1上所收集的指纹DNA可以视需要经存档和后续分析。必要时，可以添加覆盖层以充当保护层。

装置的另一实施例展示于图13中。装置1301由可以抑制PCR的热循环的材料制成。除了亲水性区域1310-1外，装置的基底衬底区域1301的上表面是疏水性的(区域1310-2)，所述亲水性区域可以配置为尺寸为约16mm×约20mm的卵形、用以收集指纹DNA。所描述的尺寸仅是一个实例并且不打算排除其它形状和大小。装置放在成像组件的扫描表面上，并且个体将手指放得与亲水性区域1310-1接触以同时沉积含有核酸的生物样品以及使指纹穿过基底衬底层组件1310在区域1310-1处成像。所收集的核酸可以使用开放PCR原位扩增，其中密封溶液防止PCR试剂和/或溶剂的蒸发。

在其它变化形式中，16×20mm亲水性卵形区域1310-1可以反而用PCR相容的粘合剂涂布以促进指纹DNA收集。或者，装置1301的整个上表面是疏水性或亲水性的。装置1301可以具有凹面凹坑或其它所要形状以帮助在PCR期间保留PCR反应混合物和/或密封溶液。指纹收集区域可以位于凹坑的基底。

装置的另一实施例展示于图14中。装置1401A展示于装配过程中，并且具有由与指纹收集和PCR反应条件两者相容的薄膜制成的基底衬底组件1410A。上表面区域(包括区域1410A-1和1410A-2)膜可以用PCR相容的粘合剂涂布。指纹图像和指纹核酸1402A向区域1410A-1的收集在装置安置在成像组件的扫描表面上时进行。具有通孔1407A的掩模层组件1403A是装置的另一部分。开放PCR装置1401B以其完成形式展示于图14B中，通过将具有10mm直径通孔1407B的可以是薄塑料或玻璃载片(例如1mm)的掩模组件层1403B与含有仍与通孔1407B的开口对准的指纹核酸1402B的基底衬底层组件1410B粘结而形成。开放PCR然后可以对指纹核酸原位进行，并且用密封溶剂层(包括但不限于油层)密封。对等分试样的经扩增核酸的检测可以通过从密封溶剂层下提取等分试样来进行。

在图14A-B中说明的装置的一个变化形式中，基底衬底组件1410A是一片透明粘合剂膜(生命技术，4306311)。开放PCR装置是通过将具有10mm直径通孔的玻璃掩模组件层1403B与含有沉积在区域1410A-1处的指纹核酸的基底衬底组件层1410A粘合剂膜粘结而形成的1401B。在另一变化形式中，玻璃掩模组件层1403B的上表面是疏水性的，帮助在开放PCR反应期间保留密封溶液。在另一变化形式中，基底衬底组件1410A可以由玻璃制成，并且可以是亲水性或疏水性的。当基底组件1410A是玻璃或是不具有粘合剂的聚合膜时，掩模组件层1403B的下表面在其上具有PCR相容的粘合剂，以便在指纹核酸沉积之后将基底衬底层组件粘结到掩模组件层，以便形成反应孔用于原位核酸扩增反应。

装置的另一实施例展示于图17A和17B中。装置1701A展示于装配过程中，并且具有由与指纹收集和PCR反应条件两者相容的薄膜制成的基底衬底组件1710A。上表面区域(包括区域1710A-1和1710A-2)膜可以用PCR相容的粘合剂涂布。指纹图像和指纹核酸1702A向区域1710A-1的收集在装置安置在成像组件的扫描表面上时进行。具有通孔1707A的掩模层组件1703A是装置的另一部分。在此实施例中，环组件1708A粘结到掩模组件层1703A，包围通孔1707A的边缘。开放PCR装置1701B以其完成形式展示于图17B中，通过将具有10mm直径通孔1707B的可以是薄塑料或玻璃载片(例如1mm)的掩模组件层1703B与含有仍与通孔1707B的开口对准的指纹核酸1702B的基底衬底层组件1710B粘结而形成。环1708B帮助将核酸扩增试剂保留在通过基底衬底层1710B与掩模组件层1703B组合而形成的反应孔内。开放PCR然后可以对指纹核酸原位进行，并且用密封溶剂层(包括但不限于油层)密封。对等分试样的经扩增核酸的检测可以通过从密封溶剂层下提取等分试样来进行。

在图17A-B中说明的装置的一个变化形式中，基底衬底组件1710A是一片透明粘合剂膜(生命技术，4306311)。开放PCR装置是通过将具有10mm直径通孔的玻璃掩模组件层1703B与含有沉积在区域1710A-1处的指纹核酸的基底衬底组件层1710A粘合剂膜粘结而形成的1701B。在另一变化形式中，玻璃掩模组件层1703B的上表面是疏水性的，帮助在开放PCR反应期间保留密封溶液。在另一变化形式中，基底衬底组件1710A可以由玻璃制成，并且可以是亲水性或疏水性的。当基底组件1710A是玻璃或是不具有粘合剂的聚合膜时，掩模组件层1703B的下表面在其上具有PCR相容的粘合剂，以便在指纹核酸沉积之后将基底衬底层组件粘结到掩模组件层，以便形成反应孔用于原位核酸扩增反应。

收集辅助液体.在本发明的各方面，当将生物样品收集到装置的基底衬底组件时，可能存在收集辅助液体。收集辅助液体可以是溶剂、清洁剂或溶解溶液。

溶剂.可以帮助从衬底收集核酸的一些适合溶剂可以包括水、乙醇或乙腈。在一些实施例中，这些溶剂之一的存在可以帮助收集更多的在基底衬底组件上的指纹内所存在的核酸。

如此处所用，术语“清洁剂”是降低水的表面张力的任何物质，并且与术语“表面活性剂”同义地使用。在某些实施例中，清洁剂可以是阳离子清洁剂、阴离子清洁剂、非离子清洁剂或两性离子清洁剂。非离子洗涤剂的实例包括曲拉通(triton)，例如Triton^TM X系列(Triton^TM X-100t-Oct-C₆H₄--(OCH₂--CH₂)_xOH，x＝9-10；Triton^TM X-100R；Triton^TM X-114x＝7-8)；辛基葡糖苷；聚氧乙烯(9)十二烷基醚；毛地黄皂苷；IGEPAL^TM CA630辛基苯基聚乙二醇；正辛基-β-D-吡喃葡萄糖苷(βOG)、正十二烷基-β；Tween^TM 20聚乙二醇脱水山梨糖醇单月桂酸酯；Tween^TM 80聚乙二醇脱水山梨糖醇单油酸酯；聚多卡醇；正十二烷基β-D-麦芽糖苷(DDM)；NP-40壬基苯基聚乙二醇；C12E8(八乙二醇正十二烷基单醚)；六乙二醇单-正十四烷基醚(C14EO6)；辛基-β-硫吡喃葡萄糖苷(辛基硫葡萄糖苷，OTG)；Emulgen；和聚氧乙烯10月桂基醚(C12E10)。离子清洁剂(阴离子或阳离子)的实例包括脱氧胆酸盐、十二烷基硫酸钠(SDS)、N-月桂酰肌氨酸和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)。两性离子试剂也可以用于本发明的纯化流程中，例如Chaps、两性离子3-14和3-[(3-胆酰氨基丙基)二甲氨基]-1-丙磺酸酯。还预期，尿素可以与或不与另一清洁剂或表面活性剂一起添加。

在一些实施例中，实质上不具有300nm与750nm之间的荧光的表面活性剂用于本发明的方法中。在本文所提供的一些实施例中，当用于DNA、RNA、蛋白质或其替代物的原位分析时，溶解溶液包括在常用于检测RNA、DNA或蛋白质的染料或标记的发射波长下具有低发射或不具有发射的浓度的表面活性剂。

在一些实施例中，溶解混合物中表面活性剂的有效浓度是表面活性剂的如下浓度，在所述浓度下样品如通过碘化丙锭染色使用1％TRITON X-100^TM表面活性剂作为对照所测定而被视为完全溶解。例示性表面活性剂的溶解有效浓度对于TRITON X-114^TM表面活性剂在0.02％或0.05％到3％或更大范围内，对于NP-40^TM表面活性剂在0.1％到5％或更大范围内，并且对于TRITON X-100^TM表面活性剂在0.05％到1％或到3％范围内。当使用表面活性剂的组合时，每种表面活性剂的浓度与所列举的量相比可以降低。

溶解溶液可以含有促进核酸收集到基底衬底组件上的酶。在某些实施例中，溶解溶液含有蛋白酶K。在各种实施例中，蛋白酶K可以以约0.8mg/ml到约1.5mg/ml存在于溶解溶液中。在某些其它实施例中，溶解溶液可以含有蛋白酶。酶可以降解结构性蛋白质以便允许从衬底上的生物细胞提取生物分子。酶可以在进行样品收集的同时施用于衬底，或酶可以并入基底衬底组件中，例如并入聚合物膜中或涂布于玻璃上。在本文的某些实施例中，溶解溶液包括具有蛋白酶活性的多肽，例如蛋白酶K。

代替蛋白酶K或除了蛋白酶K之外，溶解溶液可以包括丝氨酸蛋白酶，例如胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、枯草杆菌蛋白酶、灰色链霉菌蛋白酶、嗜热蛋白酶、水溶素、纤维蛋白溶酶、黄瓜素或羧肽酶A、D、C或Y；半胱氨酸蛋白酶，例如木瓜蛋白酶、钙蛋白酶或梭菌蛋白酶；酸性蛋白酶，例如胃蛋白酶、凝乳酶或组织蛋白酶；或金属蛋白酶，例如链霉蛋白酶、嗜热菌蛋白酶、胶原蛋白酶、分散酶、氨肽酶或羧肽酶A、B、E/H、M、T或U。凯杰(Qiagen)蛋白酶(p/n 19155，凯杰，加利福尼亚州巴伦西亚(Valencia,CA))是蛋白酶K的替代方案并且可能因EDTA而失活。

在其它实施例中，溶解溶液中所含有的酶是胰蛋白水解酶，例如猪胰酶。可以对核酸收集具有效用的角蛋白酶包括但不限于从细菌或真菌中分离的角蛋白酶。一些角蛋白酶在清洁剂、表面活性剂、金属离子和溶剂存在下具有增加的稳定性，这适用于本发明传授内容的方法。适用于本发明传授内容的方法中的角蛋白酶的一些非限制性实例包括来自巴斯德毕赤酵母(P.pastoris)、巨大芽孢杆菌(B.megaterium)和地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)的角蛋白酶。

自动操作.在一些实施例中，提供装置的至少一个组件的系统可以可操作地负载于设备的外壳内，所述设备经配置以自动地使沉积在基底衬底组件上的核酸经历核酸扩增反应，所述核酸扩增反应可以进一步包括核酸测序反应。外壳可以具有用以至少固定含有所收集生物样品的基底衬底组件的平台。在衬底固定后，设备可以起始核酸扩增和/或测序反应。设备可以进一步添加识别符到装置的至少一个组件。识别符可以是当收集脊和谷特征标志和生物样品时发布到衬底的识别符，或其可以含有额外的关于收集后对衬底的装运、存档或处理的信息。设备可以包括经配置以控制设备进行反应和/或核酸序列身份检测的处理器。处理器可以经配置以添加发布到至少基底衬底组件的识别符，并且其可以进一步经配置以添加任何额外的关于在反应或检测过程后对基底衬底组件的装运、存档或处理的信息。设备还可以具备计算机可读介质以指示设备进行浓度和识别的操作。计算机可读介质可以是非暂时性的。

用于扩增和识别的集成系统.虽然微流体技术商业上可用于集成核酸扩增和识别，但鉴于对用于处理腮抹试样品的直接扩增工作流程的新兴改进，相对高成本(大约$350/样品)可能会使此方法失宠。用于集成了细胞溶解、DNA纯化、PCR和毛细管电泳识别的功能的“快速DNA”系统的微流体仪器依赖于芯片上的微型阀和微型泵。此类微流体或介流体筒的设计的所得复杂性增加了每一样品的成本。

使用新近市售STR分析试剂盒(例如Direct或Select(生命技术公司))，已发现，既不需要大量细胞溶解也不需要核酸纯化来从腮抹试样品直接产生高品质STR图谱。腮抹试样品仅需要放到约300μl缓冲液(生命技术公司)中约10分钟，并且约3μl溶解物可以直接转移到反应位点。来自纸衬底的纸穿物也可以溶解于小体积的溶解缓冲液中并且同样直接扩增。反应位点可以是板上的亲水性位置(参看图18)或简单反应筒上的反应孔(参看图21)。少量(约25μl的STR PCR主混合物)添加到样品中用于核酸扩增。代替密闭腔室或管子，PCR可以以开放PCR形式进行，其中密封溶液(例如矿物油)用以防止蒸发。使用开放PCR，简单的液体分配技术(包括但不限于AutoMate Express仪器使用)能够在较低成本、简化处置和工作流程要求下使STR分析工作流程完全自动化。

使用反应板(例如图18中说明的反应板)，指纹核酸收集和随后分析能够自动化。开放PCR载片含有由载片表面的疏水性改性(例如印刷)界定的亲水性孔。开放PCR形式允许通过简单移液操作穿过密封溶液便捷回收PCR产物。小热循环仪印迹和重量使其成为全集成STR分型中的理想PCR模块。实例6中所用的AmpliSpeed载片热循环仪仅称重2.9kg，尺寸仅为约126mm×约295mm×约112mm。

冲洗指纹核酸沉积物随后将冲洗液转移到开放PCR载片提供了使用能够选择性地溶解核酸并且使得来自指纹核酸沉积物的PCR抑制剂留在衬底上的冲洗溶液的选择。图18的基底衬底组件表面1810-1.1(或占用的1809)也可以经处理以具有保留抑制剂和释放DNA到冲洗溶液中的相同功能。

含有指纹DNA收集和开放PCR功能两者的混合型装置提高了保管链的完整性，因为指纹DNA在核酸扩增反应结束之前未曾离开装置。

由于液体转移要求的简单性(图21展示例示性筒示意图；工作流程在下文描述)，液体处置臂仅需要转移至多25μL体积并且仅需要在XYZ方向上行进10cm距离。如果此系统经设计以同时处理8个样品，那么热循环仪和CE模块将比当前单独的PCR和CE仪器小得多。液体处置器、PCR和CE组件所有三者可以通过单一计算机控制的事实也将帮助减小大小和重量。总运行时间可以短于市售微流体系统，所述市售微流体系统例如需要九十分钟的RapidHIT^TM(Integenex)。因为筒极其简单并且可以经设计用于运行单一样品，所以成本可以低于Rapid HIT^TM的成本，因为所述筒经配置以运行四个样品，可能引起损耗。

例示性工作流程.

●将筒放到仪器中。含有密封溶液的储槽孔驻留于PCR热循环仪内。含有甲酰胺和GS500大小标准(生命技术)的储槽孔驻留于位于平移台上的固持器中，其允许转移甲酰胺和大小标准(生命技术)用于在扩增之后CE注射。

●将含有核酸的腮抹试放到含有约300μl(生命技术)溶解缓冲液的孔中。

●封闭仪器并且开始实验运行。

●仪器激活切割器以切割孔与筒的其余部分之间的连接。

●在10分钟培育之后，液体分配臂拾取移液管端部并且转移3μL溶解物到含有直接扩增STR主混合物的PCR混合物孔中并且搅动混合物数次。

●仪器转移并且将含有核酸的PCR混合物放到含有密封溶液(例如矿物油)的孔的底部中。密封溶液将防止PCR反应物蒸发。

●PCR热循环可以如制造商的建议所引导来运行或循环可以按需要修改。典型运行可以是95℃/11m，然后是30个94℃/20s、59℃/2m、72℃/1m的循环，随后60℃/25min和4℃-保持。

●在PCR之后，将1μL PCR产物转移到含有甲酰胺和大小标准的孔中。

●将含有甲酰胺、大小标准和经扩增核酸的孔通过平移台输送到CE模块用于CE分析。

提供了一种用于识别目标核酸的系统，其包括：基底衬底组件，所述基底衬底组件包括一个或多个由疏水性区间隔开的亲水性位点，其中至少一个亲水性位点经配置以含有至少一种目标核酸，并且进一步其中所述基底衬底组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成；反应组件，其经配置以使所述至少一种目标核酸在所述至少一个亲水性位点处扩增以形成至少一种核酸扩增产物；和检测组件，其经配置以识别所述至少一种核酸扩增产物的至少一种核酸序列。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以是聚合膜或玻璃。在各种实施例中，所述反应组件可能不需要固体上部密封组件用于所述衬底。所述反应组件可以经配置以向用于进行所述核酸扩增反应的所述至少一个亲水性位点提供油密封层。所述反应组件可以经配置以向所述一个或多个亲水性位点中的每一者提供油密封层。所述反应组件可以经配置以向所述基底衬底组件上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸提供核酸扩增试剂。所述反应组件可以经配置以提供适合反应条件以对所述基底衬底组件上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸进行核酸扩增。所述系统可以进一步经配置以从所述油密封下抽取一定体积的所述至少一种核酸扩增反应产物以用于通过所述检测组件识别所述至少一种核酸序列。

所述系统的所述检测组件可以选自荧光染料测序组件、半导体测序组件或焦磷酸测序组件。在一些实施例中，所述检测组件可以是荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳。

本发明可以提供一种用于核酸扩增和识别的基底衬底组件，其包括：一个或多个由疏水性区间隔开的亲水性位点，其中至少一个亲水性位点经配置以含有至少一种目标核酸；其中所述基底衬底组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成；并且进一步其中所述基底衬底组件经配置以允许提取等分试样的经扩增目标核酸用于检测所述核酸序列身份。所述基底衬底组件可以是聚合物或玻璃。

提供了一种试剂盒，其包括如上文所述的基底衬底组件，和任选地其使用说明书。所述试剂盒可以进一步包括用于核酸扩增反应的试剂。所述试剂盒可以进一步包括用于核酸测序反应的试剂。

提供了一种识别至少一种目标核酸的方法，其包含以下步骤：提供基底衬底组件，所述基底衬底组件具有一个或多个由疏水性区间隔开的亲水性位点，其中至少一个亲水性位点包括至少一种目标核酸，并且进一步其中所述基底衬底组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成；提供适用于使所述至少一种目标核酸在所述至少一个亲水性位点处扩增的试剂；对所述至少一种目标核酸进行核酸扩增反应以形成至少一种核酸扩增产物；和检测所述至少一种核酸扩增产物的所述核酸序列，因此识别所述至少一种目标核酸。

在一些实施例中，可能不提供固体上部密封组件用于所述衬底。在各种实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：向含有所述至少一种核酸的所述至少一个亲水性位点提供密封溶液层以用于所述核酸扩增反应。在一些实施例中，可以向所述一个或多个亲水性位点中的每一者提供所述密封溶液层。在一些实施例中，所述方法进一步包括以下步骤：向所述衬底上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸提供核酸扩增试剂。所述方法可以进一步包括提供适合反应条件以对所述基底衬底组件上的所述至少一个亲水性位点上所含有的所述至少一种目标核酸进行核酸扩增。在一些实施例中，从所述油密封下抽取一定体积的所述至少一种核酸扩增反应产物以通过所述检测组件识别所述至少一种核酸序列。

在所述方法的一些实施例中，所述检测组件可以选自荧光检测组件、半导体检测组件或焦磷酸检测组件。在其它实施例中，所述检测可以是荧光染料测序组件。在其它实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在其它实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳。

本发明还提供了一种用于识别目标核酸的系统，其包括(a)反应筒，其包括：经配置以容纳具有生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包括所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；和任选地，可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且其中所述反应筒包含一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料；(b)反应组件，其经配置以使所述释放的目标核酸扩增以形成所述经扩增目标核酸样品；以及(c)检测组件，其经配置以识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列。在一些实施例中，所述反应筒可以由聚合物或玻璃制成。在一些实施例中，所述样品衬底可以是一段纸衬底，包括但不限于来自已经收集有生物样品的纸衬底的纸穿物，或腮抹试。在各种实施例中，所述反应筒可能不需要固体上部封闭组件用于所述反应筒。在一些实施例中，所述系统可以经配置以将等分试样的所述释放的目标核酸从所述溶解孔转移到所述PCR孔。在一些实施例中，所述反应组件可以经配置以提供适合反应条件以对所述反应筒的所述PCR孔中所含有的所述释放的目标核酸进行核酸扩增。在各种实施例中，所述系统可以经配置以从所述油密封下抽取一定体积的所述经扩增目标核酸样品并且将其转移到所述检测样品制备孔，以制备所述经扩增目标核酸样品以用于通过所述检测组件识别所述核酸序列。在其它实施例中，所述检测组件可以选自荧光染料测序组件、半导体测序组件或焦磷酸测序组件。在一些实施例中，所述检测组件可以是荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳组件。所述系统可以进一步包括多个反应筒。

本发明还提供了一种用于核酸扩增和识别的反应筒，其包括(a)经配置以容纳具有生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包括所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；(b)经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；(c)经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，(d)经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；以及任选地，(e)可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且进一步其中所述反应筒由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，所述反应筒由一种或多种聚合物、玻璃或其组合制成。

本发明还提供了一种试剂盒，其包括用于核酸扩增和识别的反应筒，所述反应筒包括(a)经配置以容纳具有生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包括所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；(b)经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；(c)经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，(d)经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；以及任选地，(e)可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且进一步其中所述反应筒由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成，和任选地其使用说明书。在一些实施例中，所述批次的所述反应筒由一种或多种聚合物、玻璃或其组合制成。在各种实施例中，所述试剂盒可以进一步包括用于核酸扩增反应的试剂。在各种实施例中，所述试剂盒可以进一步包括密封溶液。在一些其它实施例中，所述试剂盒可以进一步包括用于核酸测序反应的试剂。

本发明还提供了一种识别目标核酸的方法，其包括以下步骤：(a)提供反应筒，所述反应筒包括：经配置以容纳包含生物样品的样品衬底的溶解孔，所述样品衬底包含所述目标核酸和等分试样的溶解缓冲液，其中所述生物样品溶解以释放目标核酸；经配置以容纳等分试样的PCR试剂的PCR孔，其中所述释放的目标核酸扩增以形成经扩增目标核酸样品；经配置以容纳等分试样的密封溶液的密封溶液孔，其中所述密封溶液转移到所述PCR孔以密封所述开放PCR；和任选地，经配置以转移所述等分试样的释放的目标核酸、密封溶液和经扩增目标核酸样品中的任一者的转移端部；和任选地，可操作地连接到所述反应筒的检测样品制备孔，其中所述检测样品制备孔经配置以容纳等分试样的经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的试剂；并且其中所述反应筒包括一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料；(b)提供适用于使所述释放的目标核酸在所述反应筒的所述PCR孔中扩增的试剂；(c)用等分试样的所述密封溶液密封所述PCR孔；(d)对所述释放的目标核酸进行核酸扩增反应以形成所述经扩增目标核酸样品；以及(e)检测所述经扩增目标核酸样品的所述核酸序列，因此识别所述至少一种目标核酸。在一些实施例中，所述反应筒可以是聚合膜或玻璃。在一些实施例中，所述样品衬底可以是一段纸衬底或腮抹试。在各种实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：添加包括含有所述目标核酸的所述生物样品的所述样品衬底到所述溶解孔中，和使所述生物样品溶解以释放所述目标核酸。在其它实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述生物样品已经溶解以释放目标核酸之后，用所述转移端部将等分试样的所述释放的目标核酸从所述溶解孔转移到所述PCR孔。在各种实施例中，可能不提供固体上部密封组件用于所述衬底。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：用所述转移端部将所述密封溶液转移到所述反应筒的含有所述释放的核酸和所述等分试样的PCR试剂的所述PCR孔。在一些实施例中，所述方法可以进一步包括以下步骤：提供适合反应条件以使所述反应筒的所述PCR孔中所含有的所述释放的目标核酸扩增以形成所述经扩增目标核酸样品。在一些实施例中，可以用所述转移端部从所述油密封下抽取一定体积的所述经扩增目标核酸样品并且转移到所述检测样品制备孔。在其它实施例中，所述检测组件可以选自荧光染料测序组件、半导体测序组件或焦磷酸测序组件。在其它实施例中，所述检测组件可以是荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述荧光染料测序组件可以是迁移率相依性荧光染料测序组件。在一些实施例中，所述迁移率相依性荧光染料测序组件可以是毛细管电泳组件。在一些实施例中，经配置以制备用于识别所述经扩增目标核酸样品的核酸序列的所述样品的所述等分试样的试剂可以包括变性剂。所述变性剂可以是甲酰胺。在一些实施例中，所述等分试样的试剂进一步包括大小标准。

额外成像组件.在本发明传授内容的另一实施例中，所述系统可以进一步包括用于收集个体的第二图像的至少第二成像组件。个体的第二图像可以是个体的面部或个体的能够生物计量识别的部分。可以作为第二图像收集的适合生物计量图像包括视网膜扫描或虹膜扫描、人耳轮廓、面部辨识、手部几何形状、脚部几何形状、嗓音、气味和香味。

处理器.在收集至少一个脊和谷特征标志之后，呈模拟或数字形式的特征标志可以被传输到具有多个脊和谷特征标志以及所收集并且视为适合于传输的任何其它物理生物计量数据的数据库。在一些实施例中，所述系统包括经配置以将获自个体的脊和谷特征标志传输到至少一个保存个体的脊和谷特征标志的数据库的处理器。在一些实施例中，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制或其任何组合。

在使从个体收集的核酸扩增并且检测由扩增产生的扩增子的核酸序列身份之后，系统的一个或多个处理器可以经配置以将个体的核酸序列身份传输到至少一个含有核酸序列身份的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

识别符.在本发明传授内容的其它实施例中，所述系统可以进一步包括用于使识别信息与个体的脊和谷特征标志、含有核酸的生物样品和任选地物理图像(包括面部图像、虹膜图像、视网膜特效或人耳图像中的任一者)相关联的识别符。在一些实施例中，个体的姓名包括于识别符中。所述识别符可以帮助使各种所收集样品相关联，并且可以排除在用于识别所收集的数据和样品的非系统样品标记情况下可能会发生的样品混淆和人为误差。在各种实施例中，所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符是条形码。在各种实施例中，基底衬底组件包括识别符。在其它实施例中，框架需要识别符。在一些实施例中，用于装置的封装包括识别符。在其它实施例中，衬底组件和封装两者都包括识别符以帮助使所收集的样品和图像相关联。如果多于一个成像组件包括于系统中，那么同一识别符可以用于一个个体的所有所收集的数据和样品。

反应组件.在其它实施例中，所述系统另外包括扩增组件，其可以用以任选地从生物样品释放至少一种核酸；使至少一种核酸扩增；和/或分离经扩增的至少一种核酸。反应组件经配置以使在衬底上含有生物样品的装置经历核酸扩增反应，所述核酸扩增反应可以包括热循环条件。其包括可以用于或适于含有此处描述的装置的任何适当热循环仪器。反应组件可以经配置以经历含有核酸的单一生物样品，即仅具有用于单一指纹核酸沉积物的单一区域的装置。或者，反应组件可以经配置以使多个含有核酸的生物样品经历核酸扩增反应，所述生物样品是如图2中的来自多个个体的单一样品或具有单一指纹核酸沉积位点的多个装置。当反应组件经配置以经历多个经配置以含有单一指纹核酸沉积位点的装置时，则反应组件可以包括构架以将多个装置固定在反应组件仪器内用于安全处置。核酸扩增反应可以是聚合酶链反应，并且可以以开放PCR形式进行。反应组件可以进一步经配置以在核酸和/或核酸扩增产物仍存在于装置的衬底组件上的同时进行DNA测序反应。核酸测序反应可以是荧光染料测序反应、半导体测序反应或焦磷酸测序反应。当反应是荧光测序反应时，荧光测序反应可以是边合成边测序或桑格测序(Sanger sequencing)。含有至少一种核酸的生物样品可以经历用于核酸标志物(例如用于STR、Indel、SNP和其组合的DNA标志物)的分析以及DNA测序方法。用于分析核酸的试剂是市售的，例如根据制造商的说明书的直接PCR扩增试剂盒或Select Express(应用生物系统，加利福尼亚州福斯特市)和18D系统(普洛麦格公司(Promega Corp.)，威斯康星州麦迪逊(Madison,WI))。

反应组件可以经配置以便以开放PCR形式进行核酸扩增反应和/或测序反应，即其中装置中所形成的反应孔用密封溶液层密封以防止反应期间的蒸发。在一些其它实施例中，反应组件经配置以在装置用覆盖组件封闭时进行核酸扩增反应和/或测序反应。

密封溶液.在利用开放PCR的实施例中，通过反应混合物上的密封溶液层保护装置的反应孔中的核酸扩增和/或测序反应混合物免于蒸发或污染。密封溶液可以是不可混溶的或在反应混合物上形成不可混溶层的任何适合流体或半流体。密封溶液可以是合成物质或天然产物。在一些实施例中，密封溶液的密度可以小于由密封溶液密封的反应混合物的密度。在一些实施例中，密封溶液可能不会抑制核酸扩增反应和/或测序反应。密封溶液在高温和低温两者下都可以是稳定的。密封溶液可能不会混合到核酸扩增混合物和/或测序反应混合物中。在一些实施例中，密封溶液是油。在一些实施例中，密封溶液可以是矿物油。

检测组件.所述系统可以包括检测组件，其中检测组件经配置以检测核酸扩增的至少一种产物。此检测可以识别核酸扩增产物的相应核酸序列，这可以提供个体的核酸序列识别。检测组件可以是荧光染料检测组件、半导体检测组件或焦磷酸检测组件。在一些实施例中，检测组件是荧光染料检测组件，其任选地可以是迁移率相依性荧光染料检测组件。在一些实施例中，迁移率相依性荧光染料检测组件是具有荧光检测的毛细管电泳仪器使用。

这些额外组件中的任一者或全部可以用以识别个体。

试剂盒.本发明还提供了试剂盒。试剂盒可以含有本文所述的装置的各种实施例中的任一者的一个或多个装置，其中所述装置可以具有如此处所描述的特征的任何组合，并且可以任选地含有装置的使用说明书。所述试剂盒可以进一步包括收集辅助液体，包括但不限于溶剂、清洁剂或溶解溶液。所述试剂盒可以进一步包括用于稳定化装置的基底衬底组件上的生物样品以用于存档或装运的试剂。所述试剂盒可以进一步包括用于分析样品的试剂，包括但不限于抗体、染色剂、指示剂、琼脂板或核酸扩增试剂。所述试剂盒可以含有其它用于反应(例如PCR扩增反应、核酸测序反应)或分析(例如STR、SNP或Indel分析)的试剂。所述试剂盒可以含有用于在反应期间密封基底衬底组件上的反应混合物的密封溶液。所述试剂盒可以含有一种或多种用于从收集到装置的基底衬底组件的生物样品提取核酸的蛋白酶。

所述试剂盒可以包括用于含有生物样品和/或核酸的装置的贮存封装，并且还可以含有存档说明。所述试剂盒可以进一步包括用于含有生物样品或核酸的装置的邮送封装。

试剂盒中所包括的封装可以包括框架以防止装置的任何部分的污染。至少一个封装的任何部分可以包括识别符以使装置的任何部分与在收集生物样品时获得的脊和谷特征标志相关联。所述识别符可以进一步使装置、装置的基底衬底组件、脊和谷特征标志以任何组合形式与提供样品的个体相关联。在各种实施例中，所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符是条形码。

在一些实施例中，所述试剂盒可以包括关于装置的使用；样品收集后衬底或装置的存放；装置的衬底上进行的核酸扩增和/或核酸测序反应；和将至少一个脊和谷特征标志的图像转送到数据库的说明书。所述试剂盒可以包括关于在样品收集后将装置邮送到另一设施用于分析或存档的说明书。

方法.可以提供具有充足品质/量的指纹和生物样品两者来识别个体。可以以高品质提供通过穿过基底衬底组件和任选地掩模组件扫描而获得的指纹的图像。当根据拥有供参考用的数据库的任何组织的要求来处理指纹的图像时，数字化指纹可以满足阈值要求。如实例2和4中、并且尤其图5和11中可以看出，根据此处所描述的方法获取指纹，可以获得评分为最高水平NIST品质得分I的指纹。因此，提供了高品质的指纹图像，其可以用电子方式以任何适合方式处理以指定特征点或其它分类特征，并且适用于传输到任何机构以用于数据库比较或用于存储在数据库中。一个非限制性实例是由联邦调查局(一个美国政府机构)维护的集成式自动化指纹识别系统(IAFIS)。

在一些实施例中，所述至少第一成像组件是光学扫描仪，其中所述光学扫描仪包括LED、激光二极管、白炽光源或多谱成像器。所述至少第一成像组件或者可以是摄像机、有源像素成像器、CMOS成像器、在多个波长中成像的成像器、CCD摄像机、光检测器阵列和TFT成像器。所述至少一个脊和谷特征标志可以用电子方式收集。所述至少第一成像组件的所述扫描表面可以由选自以下的材料形成：塑料、聚烯烃、聚苯乙烯、金属、金属合金、玻璃、硅或其组合。在一些实施例中，所述扫描表面的所述材料是透明或半透明的。

为了从指纹获取具有充足量和品质的核酸，可能需要处理若干因素。为了确保充足量，可以指示个体用待成像的手指触摸其面部的一部分一次或几次，随后将所述手指稳固地压在放在指纹成像系统的扫描部分上的基底衬底组件上。在所述方法的一些实施例中，可能不需要这样。适用于所述方法中的所述基底衬底组件可以是聚合膜或玻璃。在一些实施例中，聚合膜基底衬底组件可以是合成聚合膜。在其它实施例中，聚合膜基底衬底组件可以是天然聚合物，包括但不限于淀粉、琼脂糖、海藻酸盐、角叉菜胶等。在一些实施例中，所述基底衬底组件可以是非粘合性的。在各种实施例中，所述基底衬底组件可以是透明或半透明的。

另一方面是与指纹同时从所沉积的核酸获得高品质STR图谱。在一些情形下，并发效应可见于所沉积生物样品中存在的其它物质。虽然市售的直接扩增STR化学物质经优化来处置可能含有靛蓝、血色素和腐殖酸(其全部都是PCR扩增过程的抑制剂)的生物样品，但没有系统针对从指纹沉积物获取的生物样品中所可能存在的抑制剂的类型优化。取决于特定供体和个体皮肤在指纹识别时的生理状况，可能存在不同量的皮脂和汗液。皮脂由皮脂腺生成并且含有蜡单酯(约25％)、甘油三酯(约40％)、游离脂肪酸(约15％)和角鲨烯(约10-15％)。汗液包括盐、尿素、糖和氨。此外，当个体沉积含有生物样品的指纹图像时，可能存在例如化妆品、头发产品和防晒剂的物质。这些化学品中的一些或全部可能会有助于PCR抑制。约5.4的正常皮肤pH也可能在直接扩增工作流程下影响PCR效率。PCR主混合物组成的调节可以减小这些物质中任一者的抑制效应。评估多种主混合物/缓冲液，市售缓冲液以及其它组合，已发现Global主混合物提供了最稳定的结果。此特定主混合物提供了更高浓度的一种或多种聚合酶以及增加百分比的牛血清白蛋白(BSA)。这些主混合物组分两者都帮助克服从指纹获取的DNA样品中所见的抑制剂。已经出人意料地发现，用以浓缩样品的样品浓度抹拭的使用与如此处所描述的直接扩增可以组合，以从指纹内所沉积的高度有限的量的核酸提供高品质STR分析，即使来自其它物质的干扰也存在。如实例1-5和随附图3、6、9、12、15和16中可看出，电泳图分析可以决定性地识别供应核酸的个体。

提供了用于收集含有至少一种核酸的生物样品和收集个体的附件的至少一个脊和谷特征标志的方法，其包括提供至少第一成像组件的步骤。所述至少第一成像组件经配置以提供能够使所述至少一个脊和谷特征标志成像的能量波；并且具有扫描表面，所述扫描表面经配置以允许所述能量波穿透所述扫描表面。所述方法还包括以下步骤：提供具备具有至少第一表面区域的基底衬底组件的装置，其中所述基底衬底组件经配置以允许所述能量波穿透所述衬底；从所述个体的所述附件收集所述生物样品；并且由一种或多种经配置以与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。所述装置可以是此处描述的具有任何组件组合的装置的实施例中的任一者。所述方法还包括以下步骤：使所述个体的附件安置在所述扫描表面上并且与所述基底衬底组件接触，因此收集所述生物样品；和从通过所述能量波成像的所述附件收集所述至少一个脊和谷特征标志。所述附件图像可以是手指、脚趾、手掌或脚底。收集所述生物样品和收集所述至少一个脊和谷特征标志的步骤可以同时进行。

在一些实施例中，所述至少第一成像组件可以是光学扫描仪或电容扫描仪，并且所述至少一个脊和谷特征标志可以用电子方式收集。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志传输到至少一个包含脊和谷特征标志的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述装置的至少一个组件上提供识别符以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符是条形码。

所述方法还可以包括在进行收集所述生物样品的步骤之后对所述装置的至少所述基底衬底组件存档的步骤。

所述方法可以进一步包括在进行收集所述生物样品的步骤之后将所述装置邮送到另一位置用于存档或测试的步骤。

所述方法可以进一步需要以下步骤：使所述收集到所述基底衬底组件的生物样品经历核酸扩增反应。在一些实施例中，所述核酸扩增反应是聚合酶链反应。所述方法可以进一步需要以下步骤：在仍存在于所述基底衬底组件上时进行核酸测序反应。在一些实施例中，所述核酸扩增反应和所述核酸测序反应可以在同一反应孔中进行，过程之间不转移或停止。在一些实施例中，所述扩增反应可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一个组分。

所述方法可以进一步需要以下步骤：将所述装置的掩模组件放在所述基底衬底组件上，因此包围所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域。所述掩模组件可以由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤在收集所述生物样品的步骤之前进行。在其它实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤在收集所述生物样品的步骤之后并且在使所述基底衬底组件上的所述生物样品经历核酸扩增反应的步骤之前进行。所述方法可以进一步包括用密封溶液密封所述核酸扩增反应的步骤。所述反应孔可能不具有除所述密封溶液之外的其它上部封闭。或者，所述方法可以包括以下步骤：在所述核酸扩增反应期间将所述装置的覆盖组件放在收集到所述基底衬底组件的所述生物样品上。在一些实施例中，将所述覆盖组件放在所述基底衬底组件上的所述生物样品上的步骤在用于所述核酸扩增反应的试剂已经添加到所述基底衬底组件上的所述生物样品中之后并且在所述反应开始之前进行。所述方法还可以包括以下步骤：在核酸扩增之前将覆盖组件放在收集到所述基底衬底组件的所述生物样品上以用于装运或存档。所述方法可以进一步包括以下步骤：检测所述核酸的序列，因此识别所述个体。所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述个体的所述核酸序列身份传输到至少一个包含核酸序列身份的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

提供了识别个体的方法，其包括提供至少第一成像组件的步骤，所述至少第一成像组件经配置以提供能够使个体的附件的至少一个脊和谷特征标志成像的能量波；并且包含扫描表面，所述扫描表面经配置以允许所述能量波穿透所述扫描表面。所述方法还包括提供包含具有至少第一表面区域的基底衬底组件的装置的步骤，其中所述衬底组件经配置以允许所述能量波穿透所述衬底；从所述个体的所述附件收集包含核酸的生物样品；并且由一种或多种经配置以与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。所述装置可以是此处描述的具有任何组件组合的装置的实施例中的任一者。所述方法还包括以下步骤：使所述个体的所述附件安置在所述扫描表面上并且与所述基底衬底组件的所述至少第一表面区域接触，因此收集所述生物样品；从通过所述能量波成像的所述附件收集所述至少一个脊和谷特征标志，因此提供所述个体的脊和谷特征标志识别；使收集到所述基底衬底组件的所述生物样品的所述核酸经历核酸扩增反应；和检测所述核酸的序列，因此识别所述个体。收集所述生物样品和收集所述至少一个脊和谷特征标志的步骤可以同时进行。

在一些实施例中，所述至少第一成像组件可以是光学扫描仪或电容扫描仪。在各种实施例中，所述至少一个脊和谷特征标志可以用电子方式收集。在一些实施例中，所述附件可以是手指、脚趾、手掌或脚底。在其它实施例中，所述核酸扩增反应可以是聚合酶链反应。在各种实施例中，所述方法可以包括以下步骤：在仍存在于所述基底衬底组件上时进行DNA测序反应。在一些实施例中，所述扩增反应可以是STR分析、SNP分析或Indel分析的一个组分。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述装置的掩模组件放在所述基底衬底组件上，因此包围所述衬底的所述至少第一表面区域，其中所述掩模组件由一种或多种与核酸扩增反应的反应条件相容的材料制成。在一些实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤可以在收集所述生物样品的步骤之前进行。在其它实施例中，将所述掩模组件放在所述基底衬底组件上的步骤可以在收集所述生物样品的步骤之后并且在使所述衬底组件上的所述生物样品经历核酸扩增反应的步骤之前进行。

所述方法可以进一步包括用密封溶液密封所述核酸扩增反应的步骤。所述核酸扩增反应混合物可以不具有其它上部封装。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述装置的覆盖组件放在收集到所述基底衬底组件的所述生物样品上。所述覆盖可以在收集所述生物样品之后放在含有所述核酸的所述基底衬底组件的所述至少第一表面上以用于对所述装置装运和存档。在一些实施例中，所述覆盖组件可以在用于所述核酸扩增反应的试剂已经添加到所述基底衬底组件上的所述生物样品中之后并且在所述反应开始之前放在所述衬底组件上的所述生物样品上。

所述方法可以进一步包括以下步骤：将所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志传输到至少一个包含脊和谷特征标志的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

所述方法可以进一步包括以下步骤：在所述装置的至少一个组件上提供识别符以使所述个体的所述生物样品与所述个体的所述至少一个脊和谷特征标志相关联，其中所述识别符是字母数字的、图解的、磁性的或电磁性的。在一些实施例中，所述识别符是条形码。

所述方法可以进一步包括在进行收集所述生物样品的步骤之后对所述装置的至少所述基底衬底组件存档的步骤。

所述方法可以进一步包括在进行收集所述生物样品的步骤之后将所述装置邮送到另一位置用于存档或测试的步骤。

所述方法还可以包括以下步骤：将所述个体的所述核酸序列身份传输到至少一个包含核酸序列身份的数据库，所述数据库选自由以下组成的群组：法医、犯罪、身份、儿童身份、失踪人员、移民、机动车辆管理部门、恐怖分子、亲子鉴定、被捕者、罪犯数据库、访问控制和其任何组合。

本领域的普通技术人员将了解，多种修改、替代方案和等效物是可能的。所有此类修改、替代方案和等效物都打算涵盖在本文中。

实例

以下程序代表了可以用于收集、分析来自个体的生物样品和生物计量数据和对其存档/编目的程序。

实例1.

使用如图2中所示的装置。通过使至少一个个体的一个或多个手指在由一片约2.5cm×约5cm的透明粘合剂膜放在Lumidign^TM光学扫描仪的扫描表面上制成的基底衬底组件上接触，来使指纹成像。通过将SecureSeal 8孔垫圈(Grace Bio-labs，AB8R-0.5)放在含有指纹核酸沉积物的粘合剂膜顶部上，在每个指纹上形成开放PCR反应腔室(直径为8mm)(图2)。在此实例中，左上的两个腔室(210-1.3和210-1.4)含有007对照DNA，左下的两个腔室(210-1.1和210-1.2)在来自供体1的指纹上形成，并且右边的四个腔室(210-1.5、210-1.6、210-1.7和210-1.8)在来自供体2的指纹上。每个在指纹上的腔室经50μlSelect Express PCR反应混合物填充，其包括引物、聚合酶、dNTP、染料标记的ddNTP以及用于核酸扩增的其它试剂和缓冲液。两个阳性对照腔室经含有5ng 007对照DNA的50μlSelect Express PCR反应混合物填充。腔室的顶部用另一片透明粘合剂膜密封。将所装配的指纹PCR装置放在AB9700扁平热循环仪块上并且用胶带固定在热块上。

图2的装置的新颖性质需要修改典型热循环条件来实现最优结果。所得经修改的PCR热循环条件是：96.5℃/1:30m，(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)29次，60℃/7min，4℃-保持。

在热循环之后，将1μl等分试样的PCR反应物中的每一者与GS500大小标准和去离子甲酰胺混合，并且使用ABI 3130xl毛细管电泳仪器使用用于Select Express PCR样品的默认条件进行分析：烘箱：60℃，预运行：15kV，180s，注射：3kV，10s，运行：15kV，1500s，毛细管长度：36cm，分离聚合物：POP4^TM聚合物与染料集：G5。使用ID-X软件(应用生物系统)分析所得STR电泳图。针对来自反应孔210-1.5、210-1.6、210-1.7或210-1.8之一的样品，获得全部16种STR标志物和性别确定标志物釉原蛋白(Amelogenin)的完全STR图谱(图3)。在最上面泳道中从左到右，展示了针对D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；从页面顶部向下的第二泳道展示了针对釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；从顶部向下的第三泳道展示了针对D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部图展示了针对D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

实例2.

使用如图4中所示的装置，并且将其放在Lumidign^TM光学扫描仪的扫描表面上。覆盖组件404被翻转打开。通过使个体的手指接触并且覆盖整个区域410-1，来使指纹成像。所获得的指纹图像(图5)具有NIST品质得分1。覆盖组件可以被翻转封闭以便邮送到中心实验室或其可以在从指纹扫描组件移开之后进行处理。覆盖组件层和掩模组件层可以在区域410-1内所沉积的核酸扩增之前移开。将基底衬底组件层转移到热循环仪(包括但不限于AB 9700扁平热循环仪块)并且固定在热块上。

将所装配的指纹PCR装置放在AB 9700扁平热循环仪块上并且用胶带固定在热块上。添加Select Express PCR反应混合物(50μl)到含有通过手指与基底衬底组件接触而收集的核酸的区域410-1中。PCR反应混合物可以含有PCR相容的彩色染料以帮助后续的PCR产物回收。

通过在PCR反应混合物上添加密封溶液(例如矿物油)来密封PCR反应混合物。图4的开放PCR装置的新颖性质需要修改典型热循环条件来实现最优结果。所得经修改的PCR热循环条件是：96.5℃/1:30m，(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)29次，60℃/7min，4℃-保持。

在热循环之后，将1μl等分试样的PCR反应物中的每一者与GS500大小标准和去离子甲酰胺混合，并且使用ABI 3130xl毛细管电泳仪器使用用于Select Express PCR样品的默认条件进行分析：烘箱：60℃，预运行：15kV，180s，注射：3kV，10s，运行：15kV，1500s，毛细管长度：36cm，分离聚合物：POP4^TM聚合物与染料集：G5。使用ID-X软件(应用生物系统)分析所得STR电泳图。获得全部16种STR标志物和性别确定标志物釉原蛋白的完全STR图谱(图6)。在最上面泳道中从左到右，展示了针对D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；从页面顶部向下的第二泳道展示了针对釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；从顶部向下的第三泳道展示了针对D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部图展示了针对D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

PCR试剂添加和密封溶液添加不必以上文所述的次序进行。同样，可以添加矿物油的密封溶液到基底衬底组件上的含有指纹核酸沉积物的区域410-1，并且然后可以穿过密封溶液层移取50μl以接触区域410-1中的指纹核酸沉积物。

实例3.

装置810A(图8)进一步展现了在PCR相容的衬底上从指尖捕获DNA随后直接在衬底上的指纹上形成PCR反应腔室以原位用于直接STR分析的可行性。装置放在Lumidign^TM光学扫描仪的扫描表面上，以用于通过手指在基底衬底组件810A上的接触来收集指纹图像和核酸沉积物。在此装置的一个形式中，指纹核酸收集于由透明粘合剂膜(生命技术，4306311)制成的基底组件衬底810A上。通过将SecureSeal孔(格雷斯生物实验室，AB8R-0.5)放在包围含有指纹核酸沉积物802A的区域810A-1的基底组件层粘合剂膜810A上，在沉积有含有指纹核酸802A的生物样品的区域810A-1上形成反应腔室(直径为约8mm并且深为约1mm直径)。在粘结两个层后，所得腔室经50μlSelect Express PCR反应混合物填充。腔室的顶部用另一片空白透明粘合剂膜密封。将所装配的指纹PCR装置放在AB 9700扁平热循环仪块上并且固定。热循环条件是：96.5℃/1:30m，29个(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)的循环，60℃/7min和4℃-保持。在热循环之后，用刀将PCR腔室的顶部覆盖切割打开。将PCR反应物使用移液管回收，并且与GS500大小标准和去离子甲酰胺混合，并且使用AB 3130xl毛细管电泳仪器使用以下条件进行分析：烘箱：60℃，预运行：15kV，180s，注射：3kV，10s，运行：15kV，1500s，毛细管长度：36cm，分离聚合物：POP4^TM聚合物与染料集：G5。使用ID-X软件(应用生物系统)分析所得STR电泳图。获得全部16种STR标志物和性别确定标志物釉原蛋白的完全STR图谱(图9)。可以通过进一步优化PCR热循环条件进一步改进STR图谱品质。在最上面泳道中从左到右，展示了针对D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；从页面顶部向下的第二泳道展示了针对釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；从顶部向下的第三泳道展示了针对D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部图展示了针对D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

实例4.

在一个实施例中，可以使用以下程序制造装置1001(图10)：

1.将一片11mm直径的粘性胶带放在玻璃基底衬底组件1010上的凹面凹坑的底部。

2.施用几滴市售的硅烷化试剂(例如，)到玻璃基底衬底组件1010。使用棉拭擦拭剩余暴露玻璃表面以去除玻璃基底衬底组件1010的所抹拭部分上的羟基的可用性。

3.重复步骤2一次。

4.用纸巾清洁载片表面。

5.去除粘性胶带。

6.将具有约10mm直径孔的由聚合膜制成的透明掩模组件1003放在载片上，将掩模组件中的孔与载片上的未经处理的亲水性区域对准。

在指纹收集期间，将装置1001放在Lumidigm指纹扫描仪上以获取与亲水性区域1010-1接触的食指的指纹图像。获得NIST品质得分为1的高品质指纹图像(图11)。在STR PCR分析期间，从装置1001移开透明掩模组件1003。将在区域1010-1内含有指纹核酸沉积物的装置1001放在AB 9700热循环仪上。添加10μlSelect Express PCR混合物到亲水性区域1010-1内所沉积的指纹核酸中。用矿物油层(大约200μl)密封反应混合物。热循环条件是：96.5℃/1:30m，29个(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)的循环，60℃/7min和4℃-保持。在热循环之后，将PCR反应物使用移液管回收，并且与GS500大小标准和去离子甲酰胺混合。使用AB 3130xl毛细管电泳仪器使用以下条件分析等分试样的此混合物：烘箱：60℃，预运行：15kV，180s，注射：3kV，10s，运行：15kV，1500s，毛细管长度：36cm，分离聚合物：POP4^TM聚合物与染料集：G5。使用ID-X软件(应用生物系统)分析所得STR电泳图。获得全部16种STR标志物和性别确定标志物釉原蛋白的完全STR图谱(图12)。在最上面泳道中从左到右，展示了针对D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；从页面顶部向下的第二泳道展示了针对釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；从顶部向下的第三泳道展示了针对D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部图展示了针对D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

实例5.

第一例装置1401A(图14A)具有由与指纹收集和PCR反应条件两者相容的薄膜制成的基底衬底组件1410A。基底衬底组件1410A经PCR相容的粘合剂涂布。收集指纹图像并且使指纹核酸1402A沉积在区域1410A-1内。当由薄(例如，1mm厚)玻璃载片制成的具有直径为约10mm的通孔1407A的掩模组件1403A与在区域1410A-1中含有指纹核酸的基底衬底1410A粘结时，形成开放PCR反应孔。对准通孔以保持接入区域1410A-1。当实现粘结时，开放PCR装置(1401B)准备好使指纹核酸沉积物1402B原位扩增而不需要任何处置或转移。

第二例装置1403B以如前一段落中所描述相同的方式形成，不同之处仅在于，掩模组件1403B的上表面例如通过用硅烷化试剂处理而经处理以产生疏水性表面，以便保留核酸扩增反应中所使用的试剂。

第一例和第二例装置1403B两者都在AB 9700热循环仪上。添加PCR主混合物(20μlSelect Expess PCR混合物)到含有指纹核酸的暴露基底衬底组件区域中，并且将混合物用约200μl矿物油覆盖以密封反应物用于开放PCR。

热循环条件是：96.5℃/1:30m，29个(98℃/15s，56℃/46sec，66℃/49sec)的循环，60℃/7min和4℃-保持。在热循环之后，将等分试样的每种PCR反应物使用移液管回收，并且各自与GS500大小标准和去离子甲酰胺混合。使用AB 3130xl毛细管电泳仪器使用以下条件分析每种个体样品：烘箱：60℃，预运行：15kV，180s，注射：3kV，10s，运行：15kV，1500s，毛细管长度：36cm，分离聚合物：POP4^TM聚合物与染料集：G5。使用ID-X软件(应用生物系统)分析所得STR电泳图。针对两种开放PCR装置，获得全部16种STR标志物和性别确定标志物釉原蛋白的完全STR图谱。参看图15(具有掩模组件的亲水性上表面的第一例装置)和图16(具有掩模组件的疏水性表面的第二例装置)。在最上面泳道中从左到右，展示了针对D10S1248、vWA、D16S539和D2S1338的等位基因；从页面顶部向下的第二泳道展示了针对釉原蛋白、D8S1179、D21S11和D18S51的等位基因；从顶部向下的第三泳道展示了针对D22S1045、D19S433、TH01和FGA的等位基因；并且底部图展示了针对D2S441、D3S1358、D1S1656、D12S391和SE33的等位基因。

实例6.

将含有核酸的生物样品通过接触手指而沉积并且收集于3M PP2200膜上，一式三份地进行。随后将沉积物用25μlSelect Express PCR反应混合物冲洗。将三个5μl冲洗液中的每一者转移到具有4mm孔直径的铁氟龙印刷载片的单独的孔中。然后用一滴矿物油覆盖冲洗液。各自含有5μLSelect Express PCR反应混合物加1ng 007对照DNA的三个孔也装载于同一载片上。然后将载片放在热循环仪上，并且使用以下热循环条件进行PCR反应：95℃/1m，(94℃/3s，59℃/16sec，65℃/29sec)29次，60℃/5min,4℃-保持。

在热循环之后，将PCR反应物独立地回收并且与GS500大小标准和去离子甲酰胺混合。使用AB 3130xl毛细管电泳仪器使用以下条件分析每种个体样品：烘箱：60℃，预运行：15kV，180s，注射：3kV，10s，运行：15kV，1500s，毛细管长度：36cm，分离聚合物：POP4^TM聚合物与染料集：G5。使用ID-X软件(应用生物系统)分析所得STR电泳图。

在三个指纹冲洗样品中，一个给出完全图谱(参看图19)，并且另两个给出部分图谱。从全部三个对照样品获得完全图谱(参看图20)。

虽然前文说明书传授了本发明的原理，出于说明的目的提供了实例，但本领域的技术人员通过阅读本发明应了解，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下对形式和细节作出各种改变。