施加电压扫描，所述电压扫描产生氧化还原条件的特性范围。随后测量在工作电极169a到d与对立电极170a到d之间传递的电流以获得测试结果。电压扫描是在电极之间施加的电压的缓慢递增的集合。优选地，所述扫描是从相对于参考电极大约-0.7伏到大约+1伏。以具有在30和80毫伏之间(优选地在40和60毫伏之间；更优选地为50毫伏)的脉冲调制幅度的连续递增的脉冲施加电压。优选地，从一个脉冲到下一脉冲的梯级增量是在I和5毫伏之间(优选地在2和4毫伏之间；更优选地为3毫伏)。通过跨越电极施加这些电压，可以获得在100纳安的尺度中的电流测量。
[0207]图1O中说明的检测电极的特定布置自身可以形成卡盘的隔离的发明性方面。常规地，恒电势器中的对立电极大于工作电极以提供对剩余电子的足够的供应。然而，已发现，逆转此惯例出人意料地对示例性卡盘提供更好的结果。对于在示例性卡盘中对上文所描述的液体样本执行的电化学过程，已发现，具有大于对立电极的工作电极提供较大的信号和作为增加的灵敏度的改进的结果。换句话说，具有从相对较大的工作电极到相对较小的对立电极的电流提供优于常规布置的改进。
[0208]优选地每个工作电极169a到d以U形形成，且每个对立电极170a到d以在对应的U形工作电极的两个尖头之间的笔直伸长的形状形成。
[0209]现将简单地解释上文介绍的示例性卡盘的方法操作。
[0210]1.4示例性卡盘的操作的方法
[0211]1.4.1 前端
[0212]如上文所描述，使用移液管将流体样本(例如尿液样本)引入到样本混合室10中。样本的一部分传递到样本指示器12以示出样本存在于样本混合室中。
[0213]一旦将具有在混合室10中的样本的卡盘100插入到阅读器中，且激活阅读器，测试就可以开始。，首先，阅读器将应用机械致动器(例如支脚)以收缩裂解缓冲液泡罩14。在这样做时，裂解缓冲液将被排出到样本混合室10中，其中所述裂解缓冲液将与样本混合。
[0214]波纹管20和其阀门22a到b随后使液体样本和裂解缓冲液来回移动并将其移动到中样本混合室10中以便混合所述裂解液和样本且以便再水化内部对照组。在混合步骤之后，进行样本和裂解缓冲液的培育以允许进行细胞裂解。
[0215]波纹管20和其阀门22a到b随后将开始操作以将样本从样本混合室10栗送到主要通道16中、通过粗过滤器18且朝向捕获柱24。在捕获柱24内，核酸确切地说基于其大小和电荷结合到捕获柱中的过滤器。不希望的液体样本传递到废物室38。
[0216]一旦不希望的液体样本已经传递到废物室38，留下结合到捕获柱24的核酸，阅读器就应用机械致动器(例如支脚)以收缩洗涤缓冲液泡罩30。在这样做时，洗涤缓冲液将被排出到第一分支通道26中，且由此进入到主要通道16中。同样，波纹管20和其阀门22a到b将开始操作以将洗涤缓冲液栗送通过主要通道16且通过捕获柱24以将任何剩余的不希望的细胞碎片和其它细胞组分洗涤出捕获柱，其中洗涤缓冲液到达废物室38，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将洗涤缓冲液冲刷到废物室中。
[0217]一旦洗涤样本已传递到废物室38，仅将经结合且经净化的核酸留在捕获柱24中，阅读器就应用机械致动器(例如支脚)以收缩洗脱缓冲液泡罩32。在这样做时，洗脱缓冲液将被排出到第二分支通道28中，且由此进入到主要通道16中。同样，波纹管20和其阀门22a至IJb将开始操作以将洗脱缓冲液栗送通过主要通道16且通过捕获柱24以从捕获柱洗脱核酸，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将洗脱缓冲液冲刷到捕获柱中。所制备的液体样本随后传递到洗脱室46;同样，如上文所描述或者通过栗送或者通过冲刷。
[0218]样本在洗脱室46中澄清，从而允许气泡在进入扩增室之前散开。
[0219]1.4.2 后端
[0220]波纹管20和其阀门22a到b随后将开始操作以从洗脱室46栗送液体样本、通过混合通道52、通过隔离阀59、且进入到扩增室56a到b中，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将样本冲刷到扩增室中。在核酸扩增室56a到d中，所关注的核酸(如果存在)经扩增使得它存在于可检测水平处。对照核酸也经扩增使得它存在于可检测水平处。如上文所提及，可以使用任何核酸扩增方法。当使用PCR时，引物确切地说与所关注的核酸杂交且经由dNTP的添加通过热稳定聚合酶(例如Taq聚合酶)扩展到引物中的每一个的3’端。任何过量的液体样本可以通过旁通通道68从流体路径去除。
[0221]波纹管20和其阀门22a到b随后将开始操作以从扩增室56a到b栗送液体样本且进入到检测室62a到d中，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将样本冲刷到检测室中。在检测室中，靶探针确切地说与所关注的靶经扩增核酸杂交且对照探针确切地说与经扩增对照核酸杂交。核酸酶在探针与经扩增核酸杂交之后使靶和对照探针水解。靶和对照探针的水解使标记脱离探针，使得来自标记的信号中的可检测变化出现。
[0222]一旦液体样本占据检测室，阅读器就将机械致动器应用到隔离阀50以闭合阀门且隔离在装置的后端中的液体样本。
[0223]电极提供跨越至少一个检测室的电位差。取决于标记的状态(S卩，所述标记是否附接到全长探针或探针是否已经水解且所述标记是自由的或附接到单核苷酸或探针的较短部分)，能够流动通过检测室的电流将不同。电极因此允许通过阅读器检测来自标记的信号中的变化，所述变化由经水解探针的水解产生。
[0224]现将参考图21到图25描述本发明。
[0225]2.在后端中处理液体样本
[0226]以下章节参考图21到25更详细描述本发明。本发明可以在上文所描述的示例性射流卡盘中实施，确切地说，在卡盘的在隔离阀下游的后端中实施。然而，应了解，本发明具有可适用于除上文所描述的示例性射流卡盘外的情况的多个优点。
[0227]然而，在详细论述本发明之前，将描述示例性卡盘的后端的另外方面。应了解，本发明可以结合这些另外的方面实施。
[0228]2.1计量液体样本
[0229]图16示出用于计量液体样本的阀门系统的第一实施例。阀门系统ClOO包括:流体路径Cl 10，其用于将流体从上游端传递到下游端;在流体路径内的样本处理室C102，其具有在样本处理室C102的上游的入口阀门ClOl和在样本处理室C102的下游的出口阀门C103。样本处理室可以(例如)是上文关于示例性卡盘所描述的核酸扩增室58a到b，但其它腔室也是可能的。下游样本处理区可以提供在流体路径的下游端处。在示例性卡盘中，下游样本处理区可以是靶腔室C104，所述靶腔室沿着流体路径定位在出口阀门C103的下游。同样，靶腔室可以(例如)是上文关于示例性卡盘所描述的检测室64a到d，但其它腔室也是可能的。无论样本处理室和靶腔室的目的是什么，靶腔室是在样本已被传递通过处理室后将液体样本的体积传送到其的腔室。
[0230]旁通通道C105耦合到在出口阀门C103和靶腔室C104之间的接合点处的流体路径。旁通通道C105的目的是准许从流体路径去除应被防止进入靶腔室的过量液体样本，如下文更详细地描述。
[0231 ] 入口阀门ClOI和出口阀门C103可以是(例如)形成于示例性卡盘的气动和射流层中的气动致动的阀门。示例性气动致动的阀门的图式在图17中示出。阀门空腔C201可以形成于单一聚合物层中或形成于多个层中，例如上文所描述的示例性卡盘的外壳层111、气动层114以及射流层115。柔性阀门膜C202形成在阀门空腔C201内以界定阀门膜C202和阀门空腔C201之间的阀门室C203。所述膜可以包覆模制到气动层上，如上文所解释。
[0232]阀门室C203具有各自连接到通道的第一开口C204和第二开口 C205 ；所述通道或者是形成主要路径CllO的部分的通道的旁通通道C105，或者是任何其它通道。柔性膜C202可在其中柔性膜C202密封第一和第二开口 C204、C205以防止流体流动通过通道或路径的闭合位置(图17a)与其中柔性膜C202与第一和第二开口 C204、C205间隔开以准许流体流动通过通道或路径的打开位置(图17b)之间移动。
[0233]阀门C200进一步包括具有到阀门空腔C201中的开口的通道C206。通道C206的开口通过柔性膜C202与第一和第二开口 C204、C205分开。通道C206充当用于使柔性膜在其打开和闭合位置之间移动以致动阀门的致动通道。优选地，在大气压下，阀门膜C202密封第一和第二开口 C204、C205且阀门闭合。相反，当经由流体通道C206施加真空或表压时，阀门空腔C201内的压力减少到流体路径CllO的通道中的压力之下且将柔性膜C202引入打开位置中。致动通道C206可以连接到气动接口上的端口，通过所述端口可以施加真空或表压。
[0234]返回参考图16，应理解，入口和出口阀门ClOl、C103可以各自根据图17a到b中示出的阀门配置。优选地，入口和出口阀门ClOl、C103的致动通道耦合到气动接口上的单一端口以准许实质上同时致动入口和出口阀门Cl O1、C103。为了改进同时致动的精度，从阀门到气动接口的致动通道可以是相同长度且通道和阀门空腔的总体积相等。这确保在经由气动接口上的端口(未图示)将表压施加到致动通道后，入口阀门和出口阀门ClO1、C103将同时打开和闭合。为了改进致动的速度，入口阀门和出口阀门ClO1、C103可以具有接界，如下文更详细地描述。
[0235]上文所描述的布置准许将液体样本的精确体积从样本处理室C102传送到靶腔室C104，如现将解释。液体样本首先通过流体路径CllO引入。所述样本被传递到下游、通过打开的入口阀门ClOl且进入到样本处理室C102中。当样本处理室充满时，液体样本进一步向下游传递、通过打开的出口阀门C103，使得液体样本的至少一部分在出口阀门C103的下游。
[0236]此时，至少出口阀门C103(但优选地入口阀门ClOI和出口阀门C103两者)被闭合。这确保液体样本的固定且预定的体积被包含在入口阀门ClOl和出口阀门C103之间。
[0237]一旦出口阀门C103(或入口阀门ClOI和出口阀门C103)闭合，就可以经由旁通通道C105从流体路径去除在出口阀门的下游的过量液体样本。用于去除过量液体样本的优选布置在下文描述，但出于描述本发明的当前实施例的目的任何构件都行。举例来说，可以将真空施加到旁通通道C105以去除液体样本且提供适当的加压系统以确保流体路径返回到其正常的操作压力。
[0238]一旦已经经由旁通通道C105从在出口阀门C103的下游的流体路径去除剩余液体样本，液体样本的固定且预定的体积就存在于入口阀门ClOl和靶腔室C104之间。因此，可以简单地通过打开出口阀门C103且通过任何方便的过程(例如上文所描述的过程)将液体从样本处理室传递到靶腔室来将液体样本的固定且预定的体积传送到靶腔室C104。
[0239]如现将解释，当上文结合图16描述的阀门系统用于示例性卡盘射流卡盘中时，建立用于将经处理样本的明确界定的体积传送到检测室C306的计量系统C300。
[0240]现在参考图18，在上文所描述的示例性卡盘中，提供两个流体路径。当然，取决于优选的实施方案可以提供更多或更少的路径。
[0241 ] 第一流体路径C310a包括第一样本处理室C302a、在第一样本处理室C302a的上游的第一入口阀门C301a、在第一样本处理室C302a的下游的第一出口阀门C303a以及从第一流体路径的主要通道分支的在第一出口阀门C303a的下游的第一和第二检测室C304al、C304a2。同样，取决于优选的实施方案，每流体路径可以提供更多或更少检测室。
[0242]同样地，第二流体路径C3 1b包括第二样本处理室C302b、在第二样本处理室C302b的上游的第二入口阀门C301b、在第二样本处理室C302b的下游的第二出口阀门C303b以及从第二流体路径C31Ob的主要通道分支的在第二出口阀门C303b的下游的第三和第四检测室C304bl、C304b2。
[0243]第一和第二旁通通道C305a、C305b耦合到对应地在出口阀门C303和检测室C304之间的第一和第二流体路径C310a、C310b。如果提供更多或更少的流体路径，那么应了解，相对应的数目的旁通通道可以在相对应的数目的接合点处连接到其上。
[0244]尽管在图18中所说明的实施例中，样本处理室与靶腔室的比值是1:2，但应了解，所述比值可以是1: 1、1:3或1:n，使得存在从每个流体路径的主要通道分支的η个靶腔室。
[0245]仍参考图18，在阀门系统的示例性实施例中，进一步提供控制阀(或‘旁通’阀)C315，第一和第二旁通通道耦合到所述控制阀；隔离阀50，第一和第二流体路径源自所述隔离阀；以及对应地在第一、第二、第三以及第四靶腔室C304下游的第一、第二、第三以及第四气弹簧C306。旁通阀C315是用于控制在后端内的液体样本的移动的阀门，如下文更详细地描述。液体样本通过隔离阀50进入射流卡盘的后端且随后进入扩增室C302a、C302b。气弹簧306al到2和306bl到2是包含可压缩气体的盲孔(也就是说，通道中的盲端)。当流体被推动到气弹簧位于其中的通道中时，可压缩气体被压缩，且可压缩气体因此在与其中所述流体被引入的方向相反的方向上施加抵抗通道中的流体的力。
[0246]现将参考图18和19解释阀门系统C300的实施方案。液体样本经由隔离阀50e被示例性卡盘的后端。当引入液体样本时，第一和第二入口阀门C301a到b以及第一和第二出口阀门C303a到b打开，且旁通阀C305闭合。当液体样本沿着第一和第二流体路径C310a到b传递时，气弹簧C306al到2、C306bl到2的盲端与流体路径中的流体样本之间的体积减小。因为旁通阀C315闭合，所以没有空气可以在前进的流体样本的下游漏出，且气弹簧C306al到2、C306bl到2被加压。液体样本继续沿着第一和第二流体路径C310a到b前进直到它通过出口阀门C303a到b，此时，已知流体的剩余量已经被传送到样本处理室C302a到b。一旦液体样本的剩余量已经被传送且样本处理室C302a到b充满，入口和出口阀门C301a到b和C302a到b就闭合。
[0247]一旦入口和出口阀门C301a到b和C302a到b闭合，就在样本处理室C302a到b中处理样本。在上文所描述的示例性卡盘中，据设想，将对样本执行PCR扩增。一旦入口和出口阀门C301a到b和C302a到b闭合，且同时在样本处理室C302a到b中处理液体样本，旁通阀C315就打开，而第一和第二入口和出口阀门C301a到b和C302a到b仍闭合。旁通阀可以在液体样本被处理时、或在液体样本被处理之后或之前打开。当旁通阀C315打开时，第一和第二旁通通道C305a到b借助以任何方便的方式使旁通阀向大气排放而被准许返回到大气压。因为旁通通道C305a到b中的压力现在小于经加压气弹簧C306al到2、C306bl到2中的压力，所以流体路径C310a到b中的剩余流体被从气弹簧C306al到2、C306bl到2施加的力压出路径且压入到旁通通道C305a到b中。为了确保将实质上所有剩余液体样本压出路径，旁通通道C305a到b位于紧邻出口阀门303a到b处以防止盲管段在出口阀门303a到b和接合点之间形成，旁通通道306a到b在所述接合点处接合流体路径。
[0248]一旦剩余流体样本已经被吸入到旁通通道C305a到b中，第一和第二入口以及出口阀门C301a到b和C302a到b就打开且经处理样本沿着第一和第二流体路径前进且被传送到检测室 C304al 到2、C304bl 到2。
[0249]上文所描述的方法的步骤在图19中陈述。
[0250]2.2.排空过量液体样本
[0251]在用于计量样本腔室中的液体样本的阀门系统的以上论述中，给出用于使用气弹簧排出剩余液体样本的机制的实例。用于排出剩余液体样本的此新颖机制不必仅结合以入口和出口阀门为界的样本处理室使用，而是可以替代地用于从射流卡盘中的任何子系统或样本处理区的出口阀门的下游的主要流体路径排出剩余液体样本，以确保仅保留在出口阀门的上游的内容物被传递到靶腔室。
[0252]因此，图20示出用于从子系统(例如样本处理区(未图示))排出液体样本的阀门系统的实施例。阀门系统C500包括用于将流体从上游端传递到下游端的流体路径C510，在样本处理区(未图示)的下游的出口阀门C503，以及沿着出口阀门C503的下游的流体路径定位的靶腔室C504。靶腔室可以(例如)是上文关于示例性卡盘所描述的检测室64a到d，但取决于特定的样本处理区，其它腔室也是可能的。无论靶腔室的目的是什么，靶腔室是在样本已经离开样本处理区后将液体样本的体积传送到其的腔室。
[0253]旁通通道C505耦合到在出口阀门C503和靶腔室C504之间的流体路径。旁通通道C505的目的是准许从流体路径去除应被防止进入靶腔室C504的过量液体样本，如下文更详细地描述。
[0254]气弹簧C506提供在靶腔室C504的下游。如上文所解释，气弹簧C506是包含可压缩气体的盲孔(也就是说，通道中的盲端)。当流体被推动到气弹簧位于其中的通道中时，可压缩气体被压缩，且可压缩气体因此施加抵抗通道中的流体的力。旁通阀C515还提供在旁通通道内。旁通阀是用于控制液体样本的移动的阀门，如下文所描述。
[0255]液体样本从样本处理区(未图示)传递到打开的出口阀门C503的下游。当液体离开样本处理区时，出口阀门C503打开且旁通阀C515闭合。当液体样本沿着流体路径C510传递时，气弹簧C506的盲端与流体样本之间的体积减小。因为旁通阀C515闭合，所以没有空气可以在前进的流体样本的下游漏出，且气弹簧C506被加压。液体样本继续沿着流体路径C510前进直到它通过出口阀门C503。一旦此结果发生，出口阀门C503就闭合。
[0256]—旦出口阀门闭合，旁通阀C515就打开，而出口阀门仍闭合。当旁通阀C515打开时，旁通通道C505同样借助以任何方便的方式使旁通阀向大气排放而被准许返回到大气压。因为旁通通道C505中的压力现在小于经加压气弹簧中的压力，所以流体路径中的剩余流体被从气弹簧506施加的力压出路径且压入到旁通通道C505中。为了确保实质上所有的剩余液体样本被压出路径，旁通通道位于紧邻出口阀门C503处以防止盲管段在出口阀门503和接合点之间形成，旁通通道C506在所述接合点处接合流体路径。
[0257]一旦剩余流体样本已经排出到旁通通道C505中，出口阀门C503就打开且经处理样本沿着流体路径前进且被传送到检测室C504。
[0258]应认识到，结合图20所论述的实施例可以利用任何数目的流体路径、任何数目的靶腔室以及任何数目的气弹簧来实施。还应认识到，图20中所论述的实施例可以上文结合图18和19所描述的方式在示例性射流卡盘中实施。
[0259]一旦已经从流体路径去除过量液体样本且将其传递到旁通阀中，就可以通过任何方便的方式防止所述液体样本返回到流体路径中。例如，在示例性射流卡盘中，隔离阀和旁通阀可以经配置以减少卡盘的后端中的压力，且优选地产生在卡盘的后端中的负流体压力，由此朝向旁通阀吸出过量液体样本且防止所述液体样本朝向流体路径返回。
[0260]在上文结合图18到20所描述的实施例中使用气弹簧是特别有利的，因为这准许将等量的经处理样本传送到靶腔室，即使压力中的局部不平衡(例如由核酸扩增过程中的热循环导致的那些不平衡等)可能使此精确传送变得困难。通过在旁通阀打开时使气弹簧C306和靶腔室C304通过旁通通道C305排放，且允许靶腔室均衡化，靶腔室内的压力可以保持相等且确保等量的液体样本的传送。
[0261]返回参考示例性卡盘中的阀门系统的实施方案(见图18和19)，优选的是，从每个样本处理室分支的多个检测室的组合体积近似为样本处理室自身的体积的一半。这是因为当来自样本处理室C302的经处理样本前进时，来自样本处理室的上游的未经处理的样本也沿着每个流体路径C310传递且与样本处理室C302的下游的经处理流体混合。通过确保存在多个检测室的组合容量两倍的经处理可用流体，仅未经稀释的经处理流体将前进到检测室C306中。当然，此比值仅是优