使用流动池检测分子的装置和方法与流程
本申请要求2016年6月29日提交的标题为“使用流动池检测分子的方法(methodforthedetectionofmoleculesusingaflowcell)”的美国临时申请系列号62/356,464和2016年6月30日提交的标题为“分子诊断装置(moleculardiagnosticdevice)”的美国临时申请系列号62/356,596的优先权权益，它们中的每一篇通过引用整体并入本文。
背景技术：
本文描述的实施方案涉及用于分子诊断试验的装置和方法。更具体地，本文描述的实施方案涉及用于分子诊断试验的一次性的自给式(self-contained)装置和方法，其包括产生视觉输出的检测模块。
在美国每年存在超过十亿感染，其中许多由于不精确的或延迟的诊断结果而未正确地治疗。许多已知的护理点(poc)试验具有差的灵敏度(30-70％)，而更高灵敏度的试验(诸如包含与病原性靶标结合的核酸或分子试验的特异性检测的那些)仅在实验室中可用。因此，分子诊断试验经常在集中实验室中实践。但是，用于进行基于实验室的分子诊断试验的已知装置和方法需要经过训练的人员、经调整的基础设施和昂贵的高通量仪器。已知的高通量实验室设备通常每次处理许多(96-384和更多)个样品，因此中心实验室试验经常分批地完成。用于处理试验样品的已知方法通常包括处理在一次大运行中的时间段(例如一天)内收集的所有样品，从而产生在收集样品之后数小时到数天的出报告时间。此外，这样的已知的仪器和方法被设计成在添加试剂、监督处理并且在步骤之间移动样品的熟练技师的指导下执行某些操作。因此，尽管已知的实验室试验和方法是非常准确的，但是它们经常花费相当大的时间，并且是非常昂贵的。
尽管一些已知的基于实验室的分子诊断试验方法和设备会提供灵活性(例如，针对多种不同迹象进行试验的能力)，但是这样的方法和设备不适合用于护理点(“poc”)应用或未经训练的用户的在家(in-home)应用。具体地，这样的已知的装置和方法使用起来是麻烦的，且包括昂贵的且复杂的部件。因而，这样的已知的基于实验室的方法和装置在去中心化场合中的应用(例如，poc或在家应用)可能导致误用的增加，从而导致不准确的结果或安全性担忧。例如，许多已知的基于实验室的系统包括复杂的光学器件和激光光源，其可以给未经训练的用户带来安全性危害。这样的已知的系统还可以要求用户操作试剂或暴露于试剂，这对于未经训练的用户而言可以是安全性风险。此外，因为许多已知的基于实验室的系统提供的灵活性，这样的系统不会包括阻止未经训练的用户以不适当的顺序完成某些动作的闭锁或机制。
但是，存在一些有限的可用于在护理点(“poc”)处或在实验室外的其它位置(包括未经训练的用户在家应用)完成的试验的试验选择。已知的poc或在家试验选择经常是具有低分析质量的单个分析物试验。这些试验与临床算法在一起使用以辅助诊断，但是经常通过用于决定性诊断的更高质量实验室试验来验证。因此，在许多情况下，消费者和医师都不能在一次就诊中“试验并处理”所需要的时间中达到快速的精确试验结果。因此，医生和患者经常在他们知道诊断之前确定疗程。这具有可怕的后果：当需要抗生素时未开处方，从而导致感染；或当不需要抗生素时却开处方，从而导致在群落中出现新的抗生素抗性株。此外，已知的系统和方法经常导致严重病毒感染(诸如h1n1猪流感)的诊断太晚，从而限制了封锁工作。此外，患者在不必要的重复的医生就诊中损失时间。
尽管技术上的新进展已经能够开发“芯片上的实验室”装置，但是这样的装置经常没有为护理点试验或在家应用进行优化。例如，一些已知的装置和方法需要昂贵的或复杂的仪器来与试验筒(cartridge)交接，从而增加误用的可能性。此外，许多已知的“芯片上的实验室”装置会放大非常小体积的样品(例如，小于1微升)，且因此不适合用于分析多种不同的迹象(例如，3-丛(plex)或4-丛试验)。此外，产生如此小样品容积(volume)的装置经常包括使用光电池、电荷耦联仪(ccd照相机)等的光学检测，因为样品容积太小不足以产生可以用肉眼看见并解释的输出。
此外，尽管一些已知的poc或在家试验装置(诸如试验条)可以产生可见迹象，但是一些已知的装置不包括阳性对照(即，在使用过程中总是“开启(on)”的指示器，其检验所述装置的适当应用)和/或阴性对照(即，在使用过程中总是“关闭(off)”的指示器，其检验尚不存在向邻近试验区域中的任何流出)。此外，一些已知的方法或装置会产生可以快速地褪色或消散的可见迹象，从而增加产生不准确结果的可能性。
因而，需要改进的用于分子诊断试验的装置和方法。具体地，需要改进的具有检测模块的装置和方法，所述检测模块产生准确的视觉输出。
技术实现要素：
本文描述了分子诊断试验装置，其用于扩增样品内的核酸和产生样品中的靶扩增子的可视指示。在某些实施方案中，方法包括将含有靶扩增子的检测溶液运输进所述分子诊断试验装置的检测模块。所述检测模块包括包含一系列捕获探针的检测表面，当运输所述检测溶液时，所述靶扩增子的第一部分结合所述捕获探针。然后将第一试剂运输进所述检测模块，所述第一试剂被配制成产生指示所述靶扩增子的存在的可视信号。当运输所述第一试剂时，所述第一试剂结合所述靶扩增子的第二部分。将第二试剂运输进所述检测模块。所述第二试剂包括沉淀底物，所述沉淀底物被配制成当所述第二试剂与所述第一试剂发生接触时产生不溶性有色产物而催化所述可视信号的产生。所述方法进一步包括经由所述检测模块的透明部分观察所述可视信号。
在某些实施方案中，设备包括外壳、至少部分地设置在所述外壳内的样品转移歧管(manifold)、样品输入致动器和盖子。所述样品转移歧管限定与样品制备模块流体连通的流体通道。所述样品输入致动器限定内表面。所述内表面和样品转移歧管的表面共同限定被构造成容纳生物样品的样品输入容积。所述样品输入致动器的顶表面限定向所述样品输入容积内的开口。所述样品输入致动器被构造成相对于所述样品转移歧管从第一位置移动至第二位置以经由所述流体通道将所述生物样品从所述样品输入容积向所述样品制备模块运输。所述盖子联接(coupled)到所述样品输入致动器，且可以在第一盖子位置和第二盖子位置之间移动。所述开口被暴露，且所述盖子的锁部分与所述外壳的锁表面接合以当所述盖子处于所述第一盖子位置时将所述样品输入致动器保持在所述第一位置。所述盖子在所述开口周围密封且当所述盖子处于所述第二盖子位置时所述盖子的锁部分脱离所述外壳的锁表面。
附图说明
图1-3是分别在第一构造(configuration)、第二构造和第三构造的根据一个实施方案的分子诊断试验装置的横截面示意图。
图4和5是分别在第一构造和第二构造的根据一个实施方案的分子诊断试验装置的示意图。
图6是沿着图5中的线x-x做出的在图4和5中所示的分子诊断试验装置的一部分的横截面视图。
图7是根据一个实施方案的分子诊断装置的示意图。
图8的简图解释了根据一个实施方案的酶联反应，其导致比色(colorimetric)结果的产生。
图9是根据一个实施方案的分子诊断试验装置的示意图。
图10和11分别是根据一个实施方案的分子诊断试验装置的透视图和顶视图。
图12是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的透视图，其中盖子被除去以显示样品输入口。
图13是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的透视图，其中所述外壳的顶部分被除去以显示内部部件(component)。
图14是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的分解视图。
图15是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的外壳组件的一部分的顶透视分解视图。
图16是在图15中所示的顶外壳的一部分的放大视图，显示了盖子接合部分。
图17和18分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的外壳组件的前透视图和后透视图。
图19是在图17和18中所示的外壳组件的透视分解视图。
图20是在图17和18中所示的外壳组件的垂直歧管的透视图。
图21是在图17和18中所示的外壳组件的样品转移歧管的透视图，包括与其联接的过滤器组件和灭活组件。
图22-25分别是在图17和18中所示的外壳组件的样品转移歧管的前透视图、后透视图、仰视图和顶视图。
图26-29分别是沿着线x1-x1、x2-x2、x3-x3和x4-x4做出的在图22-25中所示的样品转移歧管的横截面视图。
图30-32分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的样品输入致动器的顶透视图、底透视图和侧透视图。
图33和34分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的样品盖子的顶透视图和底透视图。
图35-37分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的第一试剂致动器的侧透视图、底透视图和后透视图。
图38和39分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的第二试剂致动器的后透视图和底透视图。
图40是弹簧夹的透视图，所述弹簧夹可以联接到所述样品输入致动器，如在图32中所示。
图41和42分别是锁杠杆的前透视图和后透视图，所述锁杠杆联接到在图23中所示的样品转移歧管。
图43和44分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的过滤器组件的透视图和顶视图。
图45和46分别是沿着图44中的线x-x做出的在图43和44中所示的过滤器组件的横截面视图，其中所述过滤器组件处于第一构造和第二构造。
图47-49分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的裂解模块的顶透视图、底透视图和仰视图。
图50和51分别是沿着图49中的线x1-x1和线x2-x2做出的在图47和48中所示的裂解模块的横截面视图。
图52是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的顶外壳的一部分的放大视图，显示了处于闭合位置的盖子。
图53是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的顶外壳的一部分的透视横截面视图，显示了处于闭合位置的盖子。
图54和55分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的一部分的透视横截面视图和后视图，显示了处于闭合位置的盖子和处于它的第一位置的样品输入致动器。
图56和57分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的透视图和后视图，显示了处于闭合位置的盖子和处于它的第二位置的样品输入致动器。
图58和59分别是沿着图55中的线x1-x1和图57中的线x2-x2做出的在图10和11中所示的分子诊断试验装置的一部分的横截面视图，所述装置具有处于它的第二位置的样品输入致动器。
图60和61分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的透视图和后视图，显示了处于它的第二位置的样品输入致动器和处于它的第二位置的第一试剂致动器。
图62和63分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的透视图和侧面横截面视图，显示了处于它的第二位置的样品输入致动器、处于它的第二位置的第一试剂致动器和处于它的第二位置的第二试剂致动器。
图64和65分别是在图10和11中所示的分子诊断试验装置的检测模块的透视分解视图和前视图。
图66显示了根据一个实施方案检测靶生物的方法的程序流程图。
图67显示了根据一个实施方案检测靶生物的方法的程序流程图。
发明详述
在某些实施方案中，设备被构造成用于一次性的、便携式的、一次性使用的、廉价的、分子诊断方案。所述设备可以包括一个或多个被构造成执行高质量分子诊断试验的模块，所述高质量分子诊断试验包括、但不限于样品制备、核酸扩增(例如，经由聚合酶链式反应、等温扩增等)和检测。在某些实施方案中，通过分离靶病原体/实体和除去不希望的扩增(例如，pcr)抑制剂，可以执行样品制备。可以随后裂解靶实体以释放靶核酸进行扩增。可以用经历温度循环的聚合酶或经由等温温育来扩增在靶实体中的靶核酸以产生更大数目的靶核酸序列的拷贝用于检测。
在某些实施方案中，设备包括外壳、至少部分地设置在所述外壳内的样品转移歧管、样品输入致动器和盖子。所述样品转移歧管限定与样品制备模块流体连通的流体通道。所述样品输入致动器限定内表面。所述内表面和样品转移歧管的表面共同限定被构造成容纳生物样品的样品输入容积。所述样品输入致动器的顶表面限定向所述样品输入容积内的开口。所述样品输入致动器被构造成相对于所述样品转移歧管从第一位置移动至第二位置以经由所述流体通道将所述生物样品从所述样品输入容积向所述样品制备模块运输。所述盖子联接到所述样品输入致动器，且可以在第一盖子位置和第二盖子位置之间移动。所述开口被暴露，且所述盖子的锁部分与所述外壳的锁表面接合以当所述盖子处于所述第一盖子位置时将所述样品输入致动器保持在所述第一位置。所述盖子在所述开口周围密封且当所述盖子处于所述第二盖子位置时所述盖子的锁部分脱离所述外壳的锁表面。
在某些实施方案中，设备包括外壳、至少部分地设置在所述外壳内的样品转移歧管、设置在所述外壳内的样品制备模块、样品输入致动器、试剂致动器和试剂锁构件(member)。所述样品转移歧管具有限定被构造成容纳生物样品的样品输入容积的至少一部分的表面。所述样品制备模块被构造成从所述生物样品提取一系列核酸分子。所述样品输入致动器具有限定向所述样品输入容积内的开口的顶表面，穿过所述开口可以运输所述生物样品。所述样品输入致动器被构造成相对于所述样品转移歧管从第一位置移动至第二位置以将所述生物样品从所述样品输入容积运输至所述样品制备模块。所述试剂致动器被构造成相对于所述样品转移歧管从第一试剂位置移动至第二试剂位置以将所述样品转移歧管内的试剂运输进所述样品制备模块。所述试剂锁构件被构造成接合所述试剂致动器的一部分以当所述样品输入致动器处于所述第一位置时限制所述试剂致动器从所述第一试剂位置向所述第二试剂位置的移动。
在某些实施方案中，设备包括外壳、设置在所述外壳内的扩增模块、设置在所述外壳内的试剂模块和检测模块。所述扩增模块被构造成加热输入样品以扩增所述输入样品内的核酸从而产生含有靶扩增子的检测溶液。所述试剂模块含有第一试剂和第二试剂。所述检测模块限定与所述扩增模块和所述试剂模块流体连通的检测通道。所述检测模块包括在所述检测通道内的检测表面。所述检测表面包括一系列捕获探针，当所述检测溶液第一次流过所述检测表面时，所述靶扩增子可以结合所述捕获探针。将所述第一试剂配制成当所述第一试剂第二次流过所述检测表面时被所述靶扩增子结合。将所述第一试剂配制成产生指示所述靶扩增子的存在的可视信号。所述第二试剂包括沉淀底物，所述沉淀底物被配制成当所述第二试剂与所述第一试剂发生接触时产生不溶性有色产物而催化所述可视信号的产生。
在某些实施方案中，方法包括将含有靶扩增子的检测溶液运输进分子诊断试验装置的检测模块。所述检测模块包括包含一系列捕获探针的检测表面，当运输所述检测溶液时，所述靶扩增子的第一部分结合所述捕获探针。然后将第一试剂运输进所述检测模块，所述第一试剂被配制成产生指示所述靶扩增子的存在的可视信号。当运输所述第一试剂时，所述第一试剂结合所述靶扩增子的第二部分。将第二试剂运输进所述检测模块。所述第二试剂包括沉淀底物，所述沉淀底物被配制成当所述第二试剂与所述第一试剂发生接触时产生不溶性有色产物而催化所述可视信号的产生。所述方法进一步包括经由所述检测模块的透明部分观察所述可视信号。
在某些实施方案中，方法包括将生物样品运输进分子诊断试验装置的样品输入容积。然后将所述装置致动以造成所述装置执行一系列操作。所述操作包括将所述生物样品从所述样品输入容积运输至所述分子诊断试验装置内的扩增模块。所述操作包括加热所述扩增模块的一部分以扩增从所述生物样品提取的核酸从而产生含有靶扩增子的检测溶液。所述操作包括穿过至少部分地由检测表面限定的检测通道运输所述检测溶液，所述检测表面包括一系列捕获探针，所述靶扩增子的第一部分结合所述捕获探针。所述操作包括穿过所述检测通道运输第一试剂，所述第一试剂被配制成产生指示所述靶扩增子的存在的可视信号。所述第一试剂当穿过所述检测通道运输时结合所述靶扩增子的第二部分。所述操作包括穿过所述检测通道运输第二试剂，所述第二试剂被配制成当所述第二试剂与所述第一试剂发生接触时催化所述可视信号的产生。所述方法进一步包括经由覆盖所述检测通道的透明构件观察所述可视信号。
在某些实施方案中，方法包括将生物样品运输进至少部分地由分子诊断试验装置的样品转移歧管限定的样品输入容积。将所述生物样品经由由样品输入致动器限定的开口运输进所述样品容积。所述生物样品处于所述样品输入容积中以后，使盖子相对于所述样品输入致动器从第一盖子位置移动至第二盖子位置。所述盖子的锁部分与所述分子诊断试验装置的锁表面接合以当所述盖子处于所述第一盖子位置时将所述样品输入致动器保留在第一位置。所述盖子覆盖所述开口，且当所述盖子处于所述第二盖子位置时所述盖子的锁部分脱离所述分子诊断试验装置的锁表面。然后使所述样品输入致动器从所述第一位置移动至所述第二位置以经由由所述样品转移歧管限定的流体通道将所述生物样品从所述样品输入容积向所述样品制备模块运输。
在某些实施方案中，可以在为一次性的和便携式的操作优化的诊断装置内包括扩增模块。例如，在某些实施方案中，设备包括由小电池(例如，9v电池)操作的动力模块(powermodule)。在这样的实施方案中，所述装置可以包括控制器以控制施加动力的时机和/或量级从而适应所述电池的能量。
在某些实施方案中，可以在为一次性使用优化的诊断装置内包括样品制备模块、扩增模块和/或检测模块。在某些实施方案中，所述诊断装置是在使用后经由标准废物操作一次性的。
当与提及的数字指示结合使用时，本文中使用的术语“约”是指所述数字指示加或减该提及的数字指示的至多10％。例如，措辞“约50”涵盖45-55的范围。
在本说明书和所附权利要求中使用的词语“近侧”和“远侧”分别表示更接近和远离诊断装置的操作员的方向。因此，例如，最远离用户的被用户按压的致动器的端部将为所述致动器的远侧端部，而与所述远侧端部相对的端部(即，由用户操纵的端部)将为所述致动器的近侧端部。
术语“不漏流体的”应当理解为包括密闭式密封(即，气体不可透过的密封)以及仅液体不可透过的密封。术语“基本上”当与“不漏流体的”、“气体不可透过的”和/或“液体不可透过的”结合使用时意图表达，尽管完全流体不透过性是合乎需要的，但是由于制造公差(tolerance)或其它实际考虑方面(如例如施加于密封件的压强和/或在流体内的压强)，一些微小渗漏甚至可以发生在“基本上液体不可透过的”密封件中。因此，当将密封件维持在小于约5psig的压强时，“基本上不漏流体的”密封件包括阻止流体(包括气体、液体和/或浆)在其中穿过的密封件。在限定“基本上不漏流体的”密封件的部件被移动经过容器的壁的一部分以后，可能存在于所述部分上的任何残余流体层不被视为渗漏。
术语“平行”在本文中用于描述两个几何结构(例如，两条线、两个平面、一条线和一个平面等)之间的关系，其中所述两个几何结构随着它们基本上无限延伸而不相交。例如，如本文中使用的，当沿着一条线的每个点以基本上相等的距离与平坦表面(即，二维表面)的最近部分隔开时，就说所述平坦表面与所述线平行。类似地，当第一条线和第二条线随着它们无限延伸而不相交时，就说第一条线(或轴线)与第二条线(或轴线)平行。当两个几何结构标称地彼此平行时，例如，当它们在公差内彼此平行时，它们在本文中被描述为彼此“平行”或“基本上平行”。这样的公差可以包括，例如，制造公差、测量公差等。
术语“垂直的”、“正交的”和“法线的(normal)”在本文中用于描述两个几何结构(例如，两条线、两个平面、一条线和一个平面等)之间的关系，其中所述两个几何结构在至少一个平面内以大约90度的角相交。例如，如本文中使用的，当一条线和平坦表面的部分在所述平坦表面内以大约90度的角相交时，就说所述线(或轴线)与所述平坦表面垂直。当两个几何结构标称地彼此垂直时，例如，当它们在公差内彼此垂直时，它们在本文中被描述为例如彼此“垂直”或“基本上垂直”。这样的公差可以包括，例如，制造公差、测量公差等。
类似地，几何术语诸如“平行”、“垂直”、“圆柱形”、“正方形”、“圆锥形”或“截头圆锥形(frusto-conical)”无意要求绝对数学精确度，除非上下文另外指示。相反，这样的几何术语允许由制造引起的变化或等同功能。例如，如果将元件(element)描述为“圆锥形”或“一般圆锥形”，该描述仍然包括不是精确圆锥形的部件(例如，稍微长方形的(oblong)部件)。
如在本说明书和所附权利要求中使用的，术语“试剂”包括与本文描述的任何反应结合使用的任何物质。例如，试剂可以包括洗脱缓冲液、pcr试剂、酶、底物、洗涤溶液等。试剂可以包括一种或多种组分的混合物。试剂可以包括这样的组分，不论它们的物质状态(例如，固体、液体或气体)。此外，试剂可以包括多种组分，所述组分可以被包括在呈混合状态、呈未混合状态和/或呈部分混合状态的物质中。试剂可以包括活性组分和惰性组分。因此，本文中使用的试剂可以包括非活性的和/或惰性的组分，例如，水、着色剂等。
术语“核酸分子”、“核酸”或“多核苷酸”可以在本文中互换使用，且可以表示脱氧核糖核酸(dna)或核糖核酸(rna)，包括已知的类似物或它们的组合，除非另外指出。要在本文中描绘的核酸分子可以得自任何核酸来源。所述核酸分子可以是单链的或双链的。在某些情况下，所述核酸分子是dna。所述dna可以是线粒体dna、互补的dna(cdna)或基因组dna。在某些情况下，所述核酸分子是基因组dna(gdna)。所述dna可以是质粒dna、粘粒dna、细菌人工染色体(bac)或酵母人工染色体(yac)。所述dna可以源自一种或多种染色体。例如，如果所述dna是来自人，那么所述dna可以源自染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、x或y中的一种或多种。在某些情况下，所述核酸分子是rna，可以包括、但不限于mrna、trna、snrna、rrna、逆转录病毒、小非编码rna、微rna、聚核糖体rna、前-mrna、内含子rna、病毒rna、无细胞rna及其片段。所述非编码rna或ncrna可以包括snorna、微rna、sirna、pirna和长ncrna。用于用在本文描述的装置、方法和组合物中的核酸的来源可以是包含核酸的样品。
除非另外指出，否则术语设备、诊断设备、诊断系统、诊断试验、诊断试验系统、试验单元、及其变体可以可互换地使用。
图1-3是根据一个实施方案的分子诊断试验装置1000(也被称作“试验装置”或“装置”)的一部分的示意图。根据本文所述的任意方法，试验装置1000被构造成操纵输入样品以产生一个或多个与靶细胞有关的输出信号。在某些实施方案中，试验装置1000可以是适合用于用在护理点场合(例如，医生的诊室、药房等)、分散的试验设备内或用在用户的家中的集成装置。同样地陈述，在某些实施方案中，下面描述的装置的模块被包含在单个外壳内，使得可以在没有任何额外仪器、停靠站等的情况下完全操作所述试验装置。此外，在某些实施方案中，装置1000可以具有大小、形状和/或重量，使得装置1000可以在用户的手中携带、把持、使用和/或操纵(即，它可以是“手持式”装置)。在某些实施方案中，试验装置1000可以是自给式一次性使用的装置。
在某些实施方案中，装置1000(和本文显示和描述的任何装置)可以是免除clia的装置和/或可以根据免除clia的方法操作。同样地陈述，在某些实施方案中，装置1000(和本文显示和描述的任何其它装置)被构造成以充分简单的方式操作，且可以产生具有足够精确性的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不适当地使用的话有限的损害风险。在某些实施方案中，装置1000(和本文显示和描述的任何其它装置)可以由具有最少(或无)科学训练的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动地控制的方法操作。在某些实施方案中，分子诊断试验装置1000可以被构造成用于以造成有限的误用可能性(试剂的腐败、试剂的过期、试剂的渗漏等)的方式长期贮存。在某些实施方案中，分子诊断试验装置1000被构造成贮存至多约36个月、至多约32个月、至多约26个月、至多约24个月、至多约20个月、至多约18个月或之间的任何值。
试验装置1000至少包括外壳1001、样品转移歧管1100、样品输入致动器1050和盖子1140。在某些实施方案中，试验装置1000可以包括本文描述的任何其它部件或模块，诸如，例如扩增模块(例如，扩增模块2600或4600)或检测模块(例如，检测模块2800或4800)。外壳1001可以是在其中包含(或部分地包含)样品转移歧管1100或其它部件以形成用于样品制备和/或分子试验的集成装置的任何结构。外壳1001包括锁表面1007，其如下所述与盖子1140接合和/或交接以减小将以不正确方式或顺序致动试验装置1000的可能性。外壳1001可以是整体地构造的外壳，或可以包括多个单独地构造的构件，所述构件在以后连接在一起以形成外壳1001。
样品转移歧管1100是在外壳1001内，且限定与样品制备模块1200流体连通的流体通道1108。样品转移歧管1100包括表面1173(也被称作内表面)，其如下所述连同样品输入致动器1050的表面1067一起形成样品输入容积1068的边界的一部分。以此方式，样品转移歧管1100起两个作用：容纳生物样品(即，在样品输入容积1068内)，并且也提供通道1108，穿过所述通道1108可以将生物样品运输至样品制备模块1200。尽管将表面1173显示和描述为内表面(即，形成样品输入容积1068的一部分，在其内部可移动地设置样品输入致动器1050)，但是在其它实施方案中，表面1173可以是外表面或可以以其它方式设置在样品输入致动器1050内。
样品制备模块1200可以包括任何合适的部件以操纵用于进一步诊断试验的样品。例如，在某些实施方案中，样品制备模块1200可以从生物样品提取核酸分子。样品制备模块1200可以包括本文描述的任何部件，例如，过滤器组件(例如，过滤器组件4230、裂解组件和/或灭活室(参见，例如，裂解模块4300)。
样品转移歧管1100可以包括任何结构、部件或试剂以促进本文描述的样品输入操作和/或样品制备操作中的任一种。例如，在某些实施方案中，可以在样品转移歧管1100内(例如，在样品输入容积1068、通道1108或由样品转移歧管限定的任何其它部分或容积内)包括一种或多种试剂。这样的试剂可以包括，例如，洗涤缓冲液、阳性对照生物、洗脱缓冲液等。在某些实施方案中，样品转移歧管1100可以包括一个或多个流动控制机构，例如，止回阀、过滤器、密封件等。尽管显示为完全设置在外壳1001内，但是在其它实施方案中，样品转移歧管1100和/或样品制备模块1200可以仅部分地设置在外壳1001内。换而言之，在某些实施方案中，样品转移歧管1100和/或样品制备模块1200可以仅部分地被外壳1001包封、包围或包括。
样品输入致动器1050包括第一(或顶)表面1051和第二(或内)表面1067。如上所述，样品转移歧管1100的第二表面1067和表面1173形成(即，共同限定)样品输入容积1068的边界。样品输入致动器1050的第一表面1051限定向样品输入容积1068内的开口1052。该布置允许生物样品(未显示)经由开口1052运输进样品输入容积1068中。样品输入致动器1050可移动地联接到样品转移歧管1100或以其它方式构造成相对于样品转移歧管1100移动。具体地，样品输入致动器1050可以从第一位置(图1和2)移动至第二位置(图3)以将生物样品经由流体通道1108从样品输入容积1068向样品制备模块1200运输。以此方式，样品输入致动器1050起两个作用：容纳生物样品(即，在样品输入容积1068内)，并且也产生动力以将生物样品穿过通道1108向样品制备模块1200运输。
样品输入致动器1050可以包括任何结构、部件或试剂以促进本文描述的样品输入操作和/或样品制备操作中的任一种。例如，在某些实施方案中，可以在样品输入致动器1050内(例如，在样品输入容积1068、从开口1052至样品输入容积1068的通道或由样品输入致动器限定的任何其它部分或容积内)包括一种或多种试剂。这样的试剂可以包括，例如，洗涤缓冲液、阳性对照生物、洗脱缓冲液等。在某些实施方案中，样品输入致动器1050可以包括一个或多个流动控制机构，例如，止回阀、过滤器、密封件等。
盖子1140联接到样品输入致动器1050，且可以在第一盖子位置(图1)和第二盖子位置(图2和3)之间移动。盖子1140包括锁部分1146和密封部分1143。如在图1中所示，锁部分1146与外壳1001的锁表面1007接合以将所述盖子保持在它的第一盖子位置和将样品输入致动器1050保持在它的第一位置。具体地，因为盖子1140被外壳1001的锁表面1007保持，所以样品输入致动器1050相对于外壳1001(和因此相对于样品转移歧管1100)的移动受到限制。因而，当盖子1140处于它的第一盖子位置时，它作为“锁”起作用以阻止样品输入致动器1050移动。此外，当盖子1140处于它的第一盖子位置时，开口1052被暴露，因而给用户提供方便接近以将生物样品运输进样品输入容积1068中。该布置会限制试验装置的误用可能性。例如，该布置会阻止用户在打开盖子1140(即，处于它的第一位置)时非故意地按压样品输入致动器1050。如本文中所述的，盖子1140的锁部分1146和外壳1001的锁表面1007可以包括任何合适机构以将盖子1140可释放地锁至外壳1001。例如，在某些实施方案中，锁部分1146和/或锁表面1007可以包括匹配槽、突起物、导轨、紧固件等。
参考图2，当所述盖子处于它的第二盖子位置(即，闭合位置)时，密封部分1143形成在开口1052周围的密封件。另外，盖子1140的锁部分1146脱离外壳1001的锁表面1007。该布置允许将生物样品安全地密封在样品输入容积1068内用于进一步加工。密封部分1143可以包括弹性体密封件，诸如o-环等，且可以产生基本上不漏流体的密封件以保护免于在试验过程中溢出或渗漏。密封部分1143也在流体学上分离样品输入容积1068，使得可以维持在其中产生的压强以穿过通道1108运输生物样品(而不是经由开口1052渗漏出)。
试验装置1000可以用于操纵、处理或制备生物样品作为本文描述的任何诊断试验方法的一部分。最初在样品输入致动器1050处于它的第一位置且盖子1140处于第一盖子位置的状态将试验装置1000运输或呈送给用户，如在图1中所示。解开或以其它方式打开试验装置1000后，用户可以经由样品输入致动器1050的开口1052将生物样品(未显示)运输进样品输入容积1068，如图1中的箭头aa所示。所述生物样品可以是任何合适的样品，例如，血液、尿、男性尿道样本、阴道样本、宫颈拭子(swab)样本、鼻拭子样本或本文描述的任何其它生物样品。因而，在某些实施方案中，所述生物样品输入可以是“粗制的”(或未处理的)样品。
在所述生物样品处于样品输入容积1068内以后，可以将盖子1140从它的第一(或打开)盖子位置(图1)移动至它的第二(或关闭)盖子位置(图2)，如图2中的箭头bb所示。以此方式，可以将样品输入致动器1050解锁以允许试验装置1000的致动。此外，当盖子1140处于它的第二盖子位置(即，闭合位置)时，密封部分1143形成在开口1052周围的密封件。尽管将密封部分1143显示为延伸进样品输入致动器1050(例如，以限制可以存在于开口1052中的死体积)，但是在其它实施方案中，密封部分1143仅需要覆盖和密封开口1052。尽管将盖子1140显示为旋转以从第一盖子位置移动至第二盖子位置，但是在其它实施方案中，盖子1140(或本文所示的任何盖子)可以以任何合适的方式(即，旋转、平移、或旋转并平移)在第一盖子位置和第二盖子位置之间移动。
在将盖子1140关闭(即在第二盖子位置)以后，可以使样品输入致动器1050从它的第一位置移动至它的第二位置，如图3中的箭头cc所示。以此方式，可以致动试验装置1000和/或样品制备模块1200。具体地，如上所述，当样品输入致动器1050相对于样品转移歧管1100移动时，生物样品经由流体通道1108从样品输入容积1068向样品制备模块1200运输，如图3中的箭头dd所示。如显示的，样品输入致动器1050的移动会减小样品输入容积1068的体积(volume)，由此对其中的生物样品增压，这又会推动所述生物样品穿过通道1108。换而言之，样品输入致动器1050作为活塞泵起作用以向样品制备模块运输所述生物样品。在某些实施方案中，样品转移歧管1100或样品输入致动器1050包括密封件(例如，o-环等)以将表面1067和表面1173之间的界面(即，在流体学上分离样品输入容积1068)从外部容积密封。
在某些实施方案中，手工地移动样品输入致动器1050(即，通过直接的人相互作用移动，且不通过马达驱动的致动器移动)。以此方式，施加于所述生物样品的力或压强直接源自用户的样品输入致动器致动。
在某些实施方案中，盖子1140(和本文显示和描述的任何盖子)可以包括第二锁部分或锁构件(未显示)，其接合或接触外壳1001或样品输入致动器1050的一部分以限制或阻止盖子1140从第二(关闭)盖子位置移动回第一(或打开)盖子位置。在这样的实施方案中，盖子1140不可逆地锁在它的第二位置。以此方式，在盖子已经关闭后用户不可向样品添加或以其它方式破坏样品。该布置可以减小装置1000的误用可能性。
在某些实施方案中，样品输入致动器1050(和本文显示和描述的任何致动器)可以包括锁部分或锁构件(未显示)，其接合外壳1001和/或样品转移歧管1100的对应锁表面(未显示)以阻止样品输入致动器1050从第二位置移动回第一位置。在这样的实施方案中，样品输入致动器1050不可逆地锁在它的第二位置，由此阻止用户数次泵送或压迫致动器的尝试。该布置可以减小装置1000的误用可能性。
尽管将试验装置1000显示为仅包括样品输入致动器1050，但是在其它实施方案中，试验装置1000(和本文显示和描述的任何装置)可以包括一个或多个试剂致动器(未显示在图1-3中)。这样的试剂致动器可以例如致动洗涤模块(例如，类似于洗涤模块4210)、洗脱模块(例如，类似于洗脱模块4260)或一个或多个包括检测试剂的试剂容器。在某些这样的实施方案中，所述试剂致动器可以可操作地联接到所述样品输入致动器，使得所述致动器不可以不适当的顺序移动。例如，在某些实施方案中，样品输入致动器1050(和本文描述的任何样品输入致动器)可以包括锁致动器，其接触、移动或以其它方式接合试剂锁构件(未显示)以释放所述试剂致动器进行移动。
在其它实施方案中，装置可以包括执行与盖子1140和致动器1050类似的功能的盖子。换而言之，在某些实施方案中，装置可以包括起密封样品输入容积并且也致动所述装置的作用的盖子。例如，在某些实施方案中，盖子的移动可以密封所述样品输入容积(例如，以防止渗漏)，并且也对所述样品输入容积增压以向所述装置的剩余部分运输所述样品。以此方式，所述装置的操作可以仅由单个动作(即，盖子的关闭)启动。
分子诊断试验装置1000(和本文描述的任何分子诊断试验装置)可以包括任何合适的部件以扩增期望的靶标和/或产生可以容易地读出的信号。例如，在某些实施方案中，本文描述的任何分子诊断试验装置可以包括检测模块，其产生指示靶生物在所述生物样品中的存在的比色输出。这样的装置可以产生用户容易观察的比色输出(即，可以具有足够的大小和颜色性能)，以在没有外部辅助(例如，放大镜、照相机等)下被用户看到。此外，这样的装置可以产生稳定的且持续足够的时间段(例如，至少1小时、至少2小时、至少3小时、至少12小时、至少24小时和至少48小时)的比色输出，使得用户可以容易地解释结果，即使在观察结果之前存在中断。这样的装置可以被构造成产生如果在正常使用过程中移动所述装置不会被洗掉或漂移的比色输出。以此方式，所述装置可以由具有最少(或无)科学训练的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动地控制的方法操作。
作为一个例子，图4-6是根据一个实施方案的分子诊断试验装置2000(也被称作“试验装置”或“装置”)的一部分的示意图。根据本文所述的任意方法，试验装置2000被构造成操纵输入样品以产生一个或多个与靶细胞有关的输出信号(例如，参见输出信号op)。在某些实施方案中，试验装置2000可以是适合用于用在护理点场合(例如，医生的诊室、药房等)、分散的试验设备内或用在用户的家中的集成装置。同样地陈述，在某些实施方案中，下面描述的装置的模块被包含在单个外壳内，使得可以在没有任何额外仪器、停靠站等的情况下完全操作所述试验装置。此外，在某些实施方案中，装置2000可以具有大小、形状和/或重量，使得装置2000可以在用户的手中携带、把持、使用和/或操纵(即，它可以是“手持式”装置)。在某些实施方案中，试验装置2000可以是自给式一次性使用的装置。
在某些实施方案中，装置2000(和本文显示和描述的任何装置)可以是免除clia的装置和/或可以根据免除clia的方法操作。同样地陈述，在某些实施方案中，装置2000(和本文显示和描述的任何其它装置)被构造成以充分简单的方式操作，且可以产生具有足够精确度的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不适当地使用的话有限的损害风险。在某些实施方案中，装置2000(和本文显示和描述的任何其它装置)可以由具有最少(或无)科学训练的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动地控制的方法操作。在某些实施方案中，分子诊断试验装置2000可以被构造成用于以造成有限的误用可能性(试剂的腐败、试剂的过期、试剂的渗漏等)的方式长期贮存。在某些实施方案中，分子诊断试验装置2000被构造成贮存至多约36个月、至多约32个月、至多约26个月、至多约24个月、至多约20个月、至多约18个月或之间的任何值。
试验装置2000包括外壳2001、扩增模块2600、试剂模块2700和检测模块2800。在某些实施方案中，试验装置2000可以包括本文描述的任何其它部件或模块，诸如，例如样品输入模块或样品制备模块。外壳2001可以是在其中包含(或部分地包含)扩增模块2600、试剂模块2700和检测模块2800以形成用于样品制备和/或分子试验的集成装置的任何结构。在某些实施方案中，外壳1001可以限定开口或包括透明部分，穿过所述透明部分可以观察所述检测模块。在某些实施方案中，外壳2001可以包括一个或多个锁表面或锁构件(未显示)，其与多种致动器接合和/或交接(interface)以减小试验装置2000将以不正确方式或顺序致动的可能性。外壳2001可以是整体地构造的外壳，或可以包括多个单独地构造的构件，所述构件在以后连接在一起以形成外壳2001。
扩增模块2600包括流动构件2610和加热器2630。流动构件(也被称作反应容积)2610可以是限定一个容积或一系列容积的任何合适的流动构件，输入生物样品s1(或含有从样品s1提取的核酸的溶液)可以在所述容积内流动和/或操作以扩增其中的靶核酸分子从而产生含有要检测的靶扩增子的输出检测溶液s2。加热器2630可以是联接到流动构件2610的任何合适的加热器或加热器组，其可以加热流动构件2610内的输入生物样品s1以执行如本文中所述的任何扩增操作。例如，在某些实施方案中，扩增模块2600(或本文描述的任何扩增模块)可以类似于在标题为“用于扩增模块的印刷电路板加热器(printedcircuitboardheaterforanamplificationmodule)”的美国专利申请号15/494,145(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的扩增模块。在其它实施方案中，扩增模块2600(或本文描述的任何扩增模块)可以类似于在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的扩增模块。
在某些实施方案中，流动构件2610限定单个容积，在其内部维持输入生物样品s1(或提取的核酸)并加热以扩增核酸分子，由此产生检测溶液s2。在其它实施方案中，流动构件2610可以限定输入生物样品s1(或提取的核酸)在其中流动的“急转弯(switchback)”或s形流动路径。同样地陈述，在某些实施方案中，流动构件2610限定弯曲的流动路径，使得所述流动路径在多个位置与加热器2630相交。以此方式，扩增模块2600可以执行“流通(flowthrough)”扩增反应，其中输入生物样品s1流动穿过多个不同的温度区域。
加热器2630可以是任何合适的加热器或加热器集合，其可以执行本文描述的功能以扩增制备的溶液。在某些实施方案中，加热器2630可以建立多个制备的溶液在其中流动的温度带，和/或可以限定期望数目的扩增循环以确保期望的试验灵敏度(例如，至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环或至少40个循环)。加热器2630(和本文描述的任何加热器)可以具有任何合适的设计。例如，在某些实施方案中，加热器2630可以是电阻加热器、热电装置(例如peltier装置)等。在某些实施方案中，加热器2630可以是一个或多个直线“条带加热器”，其布置成使得流动路径在多个不同点与所述加热器相交。在其它实施方案中，加热器2630可以是一个或多个具有几何形状的弯曲加热器，所述几何形状与流动构件2610的几何形状对应以在流动路径中产生多个不同的温度带。
尽管通常将扩增模块2600描述为在输入生物样品s1上执行热循环操作，但是在其它实施方案中，扩增模块2600(和本文描述的任何扩增模块)可以执行任何合适的热反应以扩增所述溶液内的核酸。在某些实施方案中，扩增模块2600(和本文描述的任何扩增模块)可以执行任何合适类型的等温扩增过程，包括、例如，环介导的等温扩增(lamp)、基于核酸序列的扩增(nasba)(其可以用于检测靶rna分子)、链置换扩增(sda)、多重置换扩增(mda)、分枝扩增方法(ramificationamplificationmethod)(ram)或任何其它类型的等温过程。
试剂模块2700被设置在外壳2001内，并限定在其中至少含有第一试剂r1和第二试剂r2的试剂容积。所述试剂模块也包括第一试剂致动器2080a和第二试剂致动器2080b。如下所述，试剂模块2700与检测模块2800发生流体连通，从而允许第一试剂r1和第二试剂r2被运输进检测模块2800中。可以将第一试剂r1和第二试剂r2配制成执行测定(例如，酶联免疫测定)，其产生比色输出以检测检测溶液s2内的靶扩增子。具体地，将第一试剂r1配制成产生指示靶扩增子的存在的可视信号op。第一试剂r1可以包括，例如，结合部分和任何合适的酶诸如辣根过氧化物酶(hrp)或碱性磷酸盐。在某些实施方案中，所述hrp酶已经缀合至链霉亲和素分子。所述链霉亲和素组分结合靶扩增子的生物素部分，且所述hrp组分当暴露于底物(例如，第二试剂r2)时产生颜色变化。
第二试剂r2包括被配制成催化可视信号op的产生的底物。第二试剂r2可以包括，例如，四甲基联苯胺(tmb)、3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸、邻苯二胺、amplexred、高草香酸、3,3'-二氨基联苯胺、3-氨基-9-乙基咔唑、5-溴-4-氯-3-吲哚基磷酸酯、5-溴-4-氯-3-吲哚基磷酸酯/硝基蓝四唑、固红(sigma)中的任一种。在某些实施方案中，所述底物是tmb。在这样的实施方案中，在检测模块2800中的tmb的颜色从无色变成蓝色，且最后在任何正腔室上面变成黄色。当在检测操作过程中将检测模块2800加热至约40℃时，产生所述黄色。相反，一些基于elisa的形式产生变成蓝色或绿色的颜色变化，且在它暴露于停止溶液之前不会进行至黄色。
在其它实施方案中，第二试剂r2的底物是沉淀底物，所述沉淀底物被配制成当第二试剂r2与第一试剂r1发生接触时通过产生不溶性有色产物(一系列产物p显示在图6中)而催化可视信号op的产生。这样的沉淀底物可以包括，例如，tmb(3,3’,5,5’四甲基联苯胺)、dab(3,3’二氨基联苯胺)或辣根过氧化物酶的基于4cn(4-氯-1-萘酚)的膜底物、或碱性磷酸酶的基于bcip(5-溴-4-氯-3-吲哚基-磷酸)的膜底物。在某些实施方案中，所述沉淀底物可以是由surmodics生产的
尽管将第二试剂r2描述为以液体形式贮存在装置2000中，但是在其它实施方案中，第一试剂r1、第二试剂r2、或第一试剂r1和第二试剂r2二者可以以任何适合形式贮存。例如，在某些实施方案中，第一试剂r1和/或第二试剂r2可以以冻干形式贮存以促进稳定性1年、2年或更久。在致动(例如，经由第一试剂致动器2080a或第二试剂致动器2080b)后，可以将冻干的试剂重构用于在装置2000内使用。
尽管显示和描述为含有第一试剂r1和第二试剂r2，但是在其它实施方案中，试剂模块2700(和本文描述的任何试剂模块)可以含有任何合适的试剂且可以在流体学上联接到在装置2000内的任何合适模块和/或可以将这样的试剂运输至在装置2000内的任何合适模块。例如，在某些实施方案中，所述试剂容积可以含有样品洗液、洗脱缓冲液、一种或多种pcr试剂、检测试剂和/或底物中的任一种。
检测模块2800被构造成容纳来自扩增模块1600的检测溶液s2和来自试剂模块2700的试剂以产生可视信号(或输出)op，从而指示靶生物在输入生物样品s1中的存在或不存在。具体地，检测模块2800包括罩2802和检测外壳2810。检测外壳2810限定检测通道2812，且包括在检测通道2812内的检测表面2821。检测通道2812与扩增模块2600和试剂模块2700发生流体连通(或可以置于二者中)。以此方式，如本文中所述的，可以将含有靶扩增子的检测溶液s2运输进检测通道2812中并从检测表面2821经过。另外，可以将第一试剂r1和第二试剂r2运输进检测通道2812中并从检测表面2821经过。
检测表面2821包括一系列捕获探针，当检测溶液s2流过检测表面2821时，所述靶扩增子可以结合所述捕获探针。所述捕获探针可以是被配制成捕获或结合靶扩增子的任何合适的探针。例如，在某些实施方案中，所述捕获探针可以是单链核酸、抗体或结合蛋白中的任一种。在某些实施方案中，所述捕获探针具有以下一般结构(dna碱基序列在这里仅是例子，且将随靶扩增子而变化)：
5'末端-/5ammc6/tctcgtaaagggcagcccgcaag-3'末端
在其它实施方案中，可以将所述捕获探针修饰成也含有间隔分子，根据该结构：
5'末端-/5ammc6//ispl8/tctcgtaaagggcagcccgcaag-3'末端
其中/5ammc6/是5'aminomodifierc6-integrateddnatechnologies，且/ispl8/是intspacer18-integrateddnatechnologies。在其它实施方案中，可以将所述捕获探针修饰成仅包括希望的dna碱基，根据该结构：
5'末端-tctcgtaaagggcagcccgcaag-3'末端
在其它实施方案中，所述捕获探针也包括额外的非靶碱基，根据该结构：
5'末端-gggggggtctcgtaaagggcagcccgcaag-3'末端
在某些实施方案中，可以将所述捕获探针配制、设计或工程改造成具有相对高的解链温度(tm)值(例如，大约67℃)。在其它实施方案中，所述捕获探针可以具有在35℃至85℃、60℃至85℃、60℃至75℃、65℃至70℃或66℃至68℃范围内的解链温度(tm)值。具有高tm值的捕获探针的一个优点是，可以在操作过程中将流动池加热至宽范围的温度，而不造成捕获探针释放靶扩增子。
在某些实施方案中，针对来自淋病奈瑟球菌(neisseriagonorrhoeae)、砂眼衣原体(chlamydiatrachomatis)、阴道毛滴虫(trichomonasvaginalis)、微黄奈瑟球菌(neisseriasubflava)的序列和阴性对照序列诸如来自萎缩芽孢杆菌(bacillusatrophaeus)的序列或随机碱基，设计所述捕获探针。
将罩2802联接到检测外壳2810以包封检测通道2812。以此方式，罩2802和检测外壳2810形成用于检测靶扩增子的“流动池”。在某些实施方案中，罩2802包括透明部分，穿过所述透明部分可以观察可视信号op。在某些实施方案中，将罩2802联接到在检测表面2821对侧的检测外壳2810。在某些实施方案中，检测通道2812具有以深度d和宽度w表征的矩形横截面形状(如在图6中所示)。选择深度d和宽度w以确保存在足够的样品容积来填充检测通道2812。例如，如果深度d和宽度w太大，为了填充检测通道2812所要求的样品容积将大于在试验装置2000内的模块可以供给的容积。
相反，深度d和宽度w必须足够大以确保可以容易地看到可视信号op。例如，宽度w必须具有足够的大小，使得可以容易地看到检测表面2821。在某些实施方案中，宽度w可以是在约2mm和约5mm之间。在其它实施方案中，宽度w可以是在约2mm和约10mm之间。在其它实施方案中，宽度w可以是在约2.5mm和约3.5mm之间。在检测表面2821以上的检测溶液s2的体积(即，深度d)可以影响在反应过程中产生的颜色的强度。较大的体积(或较高的深度d)将产生较深的颜色，而较低的体积将产生较浅的颜色。在某些实施方案中，深度d可以是在约0.125mm和约0.750mm之间。在其它实施方案中，深度d可以是在约0.125mm和约1.50mm之间。在其它实施方案中，深度d可以是约0.250mm。
分子诊断试验装置2000(和本文描述的任何分子诊断试验装置)可以执行本文所述的任何方法。例如，在某些实施方案中，检测模块2800可以产生指示靶生物在所述生物样品中的存在的比色输出(在图5和6中鉴别为op)。试验装置2000可以产生用户容易观察的比色输出(即，可以具有足够的大小和颜色性能)，以在没有外部辅助(例如，放大镜、照相机等)下被用户看到。在某些实施方案中，分子诊断试验装置2000(和本文描述的任何分子诊断试验装置)可以执行下面参考图7和8(和检测模块3800)描述的检测方法。
尽管将检测模块2800显示为仅包括单个检测表面2821，但是在其它实施方案中，检测模块2800(或本文显示和描述的任何检测模块)可以包括任何合适数目的检测表面。例如，在某些实施方案中，检测模块可以包括多达5个检测表面，每个表面被构造成捕获不同的扩增子和/或对照生物。以此方式，检测模块2800(和本文显示和描述的任何检测模块)可以促进多路(multiplex)试验。例如，在某些实施方案中，检测模块2800(和本文显示和描述的任何检测模块)可以包括5个检测表面以试验3种不同的指示(+2个对照表面)。在其它实施方案中，检测模块可以包括多达20个检测表面，每个表面被构造成捕获不同的扩增子和/或对照生物。
检测表面2821(和本文描述的任何检测表面)可以具有任何合适的形状和面积。所述形状和面积可以促进观察从所述检测表面产生的输出信号op。例如，在某些实施方案中，检测表面2821(和本文描述的任何检测表面)可以具有在约2mm2和约5mm2之间的面积。在其它实施方案中，检测表面2821(和本文描述的任何检测表面)可以具有在约5mm2和约20mm2之间的面积。此外，尽管显示为是长方形(或椭圆形)形状，但是在其它实施方案中，检测表面2821(和本文描述的任何检测表面)可以是促进检测通道所期望的流动性能和观察性能的圆形、矩形或任何其它合适形状。例如，在某些实施方案中，检测表面2821(和本文描述的任何检测表面)可以具有椭圆形形状，其中所述椭圆形的长轴与检测通道2812内的检测溶液s2的流动方向对齐。
尽管将检测表面2821描述为包括一系列与靶扩增子有关的捕获探针，但是在其它实施方案中，检测表面2821(和本文描述的任何检测表面)可以包括超过一种捕获探针的混合物。例如，在某些实施方案中，检测表面可以是“阳性对照”表面，其包括针对对照生物、以及要检测的任何生物的捕获探针。以此方式，如果扩增成功的话，可见的输出信号总是从阳性对照表面出现。相反，对照检测表面仅包括与阳性对照生物有关的捕获探针，可能存在这样的情况：其中来自靶生物之一的高阳性扩增反应可以竞争得过对照扩增子产生，从而导致阳性对照室的无颜色。通过为“阳性对照”包括超过一种捕获探针的混合物，装置2000(和本文中的任何装置)可以包括“总是开启”阳性对照，其可以容易地读出和解释。
检测模块2800(和本文描述的任何扩增模块)可以用在任何合适的诊断装置中，诸如在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的任何分子诊断装置。集成的试验装置的一个实施例显示在图7中，其是根据一个实施方案的分子诊断系统3000(也被称作“系统”或“诊断装置”)的示意流程图。诊断装置3000被构造成根据本文所述的任意方法操纵样品以产生与靶细胞有关的光学指示(例如，比色输出)。在某些实施方案中，诊断装置3000可以是一次性使用的、一次性的装置，其可以提供光学输出，而不需要任何额外仪器来操纵或以其它方式调节诊断装置3000。换而言之，诊断装置3000是集成的筒/仪器，且整个单元可以用于执行诊断测定并然后进行处置。诊断装置3000包括样品转移装置3100、样品制备模块3200、灭活室3300、流体驱动模块3400、混合室3500、扩增模块3600、试剂贮存模块3700、检测模块3800、动力/电子器件模块3900和控制模块3950。下面提供了诊断装置3000的主要子系统的简要描述。
样品转移装置3100被构造成运输样品，例如，血液、尿、男性尿道样本、阴道样本、宫颈拭子样本、鼻拭子样本或本文描述的类型的任何其它生物样品。所述样品可以使用商购可得的样品收集套件来聚集，且可以使用样品转移装置3100运输至样品制备模块3200。所述样品收集套件可以是尿收集套件或拭子收集套件。这样的样品收集套件的非限制性例子包括copanmswab或bdprobetecurinepreservativetransportkit,目录号440928，纯尿。样品转移装置3100将一定量的样品或样品/介质穿过输入端口(未显示，但是其可以类似于上述的开口1052)分配和/或以其它方式转移至样品制备模块3200。然后可以将所述输入端口盖帽。在某些实施方案中，样品转移装置3100可以锁定和/或固定地联接到样品制备模块3200作为分配操作的一部分。以此方式，样品转移装置3100和样品制备模块3200之间的界面可以被构造成阻止诊断装置3000的重复使用、另外样品的转移等。尽管显示为包括样品转移装置3100，但是在其它实施方案中，诊断装置3000不需要包括样品转移装置。
在某些实施方案中，通过一系列用户动作或以自动化的/半自动化的方式，样品制备模块3200被构造成处理样品。例如，样品制备模块3200可以被构造成浓缩和裂解样品中的细胞，由此允许随后的dna提取。在某些实施方案中，将处理的/裂解的样品从样品制备模块3200推动和/或以其它方式转移至灭活室3300，其被构造成将裂解的样品中在裂解过程中使用的蛋白灭活。在某些实施方案中，流体驱动模块3400被构造成从灭活室3300抽吸样品，且进一步被构造成将所述样品运输至扩增模块3600。流体驱动模块3400也被构造成运输所述样品和/或试剂(例如，从试剂贮存模块3700)以执行本文描述的任何诊断试验方法。同样地陈述，流体驱动模块3400被构造成产生流体压强、流体流动和/或以其它方式运输所述输入样品穿过所述装置的模块。
混合室3500将灭活室3300的输出与进行扩增反应(例如，pcr)所必需的试剂混合。在某些实施方案中，混合室3500可以含有呈一个或多个冻干的试剂珠子的形式的扩增试剂，所述试剂珠子含有扩增反应所必需的引物和酶。在这样的实施方案中，混合室3500可以被构造成水合和/或重构在给定的输入体积中的冻干的珠子，同时甚至确保在整个体积中的局部试剂浓度。混合室3500可以包括用于产生期望的溶液的任何合适机构，例如，连续流混合通道、主动混合元件(例如，搅拌棒)和/或震动混合元件。然后将混合的样品运输至扩增模块3600(例如，通过流体驱动模块3400)。
扩增模块3600被构造成以如本文中所述的任何方式扩增所述样品(例如，经由聚合酶链式反应(pcr))以产生扩增的样品。例如，在某些实施方案中，扩增模块3600可以类似于扩增模块4600(或本文描述的任何其它扩增模块)。扩增以后，将扩增的样品(也被称作检测溶液)进一步推动、转移或运输至检测模块3800。在某些实施方案中，检测模块3800被构造成在扩增的样品上运行和/或促进比色酶反应。具体地，流体驱动模块3400可以从试剂贮存模块3700运输一系列试剂以促进来自所述试验的光学输出。在某些实施方案中，主要诊断装置3000的多个模块/子系统由动力/电子器件模块3900和控制模块3950控制和/或提供动力。
在某些实施方案中，控制模块3950可以包括一个或多个模块，且可以自动地控制诊断装置3000的阀、泵、动力递送和/或任何其它部件以促进如本文中所述的分子试验。控制模块3950可以包括存储器、处理器、输入/输出模块(或界面)和任何其它合适的模块或软件以执行本文描述的功能。
图8解释了根据一个实施方案与酶反应有关的操作和/或特征的一部分，该部分可以由检测模块3800或本文描述的任何其它检测模块(例如，本文描述的检测模块2800或4800)进行或在其中。在某些实施方案中，使用装置3000、装置4000或本文描述的任何其它装置或系统可以进行酶反应以促进分子诊断试验结果的视觉检测。所述反应、检测模块3800和/或试验单元3000内的剩余部件可以共同地被构造成使得试验单元3000是可以用在护理点场合中和/或用户的家中的一次性使用的装置。同样地陈述，在某些实施方案中，可以将试验单元3000(和本文显示和描述的任何其它装置)构造成用于用在分散的试验设备中。进一步，在某些实施方案中，在图8中所示的反应可以促进以足够的简单性和准确度运行的试验单元3000(和本文显示和描述的任何其它装置)成为免除clia的装置。同样地陈述，在某些实施方案中，在图8中所示的反应可以以某种方式提供输出信号op1，所述方式造成有限的误用可能性和/或造成如果不适当地使用的话有限的损害风险。在某些实施方案中，所述反应可以由具有最少(或无)科学训练的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动地控制的方法在致动后在试验单元3000(或本文描述的任何其它装置)内成功地完成。
如显示的，检测模块3800包括在读出泳道或流动通道内的检测表面3821。检测表面3821点缀有和/或共价地结合特异性的杂交探针3870，诸如寡核苷酸。杂交探针3870(也被称作捕获探针)可以类似于本文描述的任何捕获探针，包括与检测表面2821结合地描述的那些。在某些实施方案中，杂交探针3870是对靶生物和/或扩增子特异性的。使用任何合适的操作或机制可以执行杂交探针3870与检测表面3821的键合(bonding)。例如，在某些实施方案中，杂交探针3870可以共价地结合检测表面3821。
参照s7解释了从扩增步骤产生的生物素化的扩增子，例如，通过图7的扩增模块3600(或本文描述的任何其它扩增模块)。所述生物素可以以任何合适的方式掺入扩增操作内和/或扩增模块3600内。如箭头xx所示，在读出泳道内且经过检测表面3821运输来自扩增模块的输出，包括生物素化的扩增子s7。将杂交探针3870配制成与存在于流动通道内和/或在检测表面3821附近的靶扩增子s7杂交。将检测模块3800和/或检测表面3821加热以在有杂交探针3870存在下温育在读出泳道中的生物素化的扩增子s7几分钟，从而允许结合发生。以此方式，将靶扩增子s7捕获和/或附连到检测表面3821，如所示的。尽管公开为用生物素标记，但是在其它实施方案中，可以以任何合适的方式标记靶分子，所述方式将允许包含样品分子结合部分和酶的复合物的结合，所述酶能够促进比色反应。例如，在某些实施方案中，所述靶分子可以用以下一种或多种标记：链霉亲和素、荧光素、德克萨斯红、地高辛配基或岩藻糖。
在某些实施方案中，可以经过检测表面3821和/或在流动通道内运输第一洗涤溶液(在图8中未显示)以除去未结合的pcr产物和/或任何剩余的溶液。但是，在其它实施方案中，不进行洗涤操作。
如箭头yy所示，在读出泳道内和经过检测表面3821运输检测试剂r1。检测试剂r1可以是本文描述的任何检测试剂，包括被描述为是在试剂模块2700内的第一试剂r1的那些。在某些实施方案中，检测试剂r1可以是具有链霉亲和素接头的辣根过氧化物酶(hrp)酶(“酶”)。在某些实施方案中，所述链霉亲和素和所述hrp发生交联以提供双官能度(functionality)。如显示的，所述检测试剂结合捕获的扩增子s7。将检测模块3800和/或检测表面3821加热以在有生物素化的扩增子s7存在下温育在读出泳道中的检测试剂r1几分钟从而促进结合。
在某些实施方案中，可以经过检测表面3821和/或在流动通道内运输第二洗涤溶液(在图8中未显示)以除去未结合的检测试剂r4。但是，在其它实施方案中，不进行第二洗涤操作。
如箭头zz所示，在读出泳道内和经过检测表面3821运输检测试剂r2。检测试剂r2可以是本文描述的任何检测试剂，包括被描述为是在试剂模块2700内的第二试剂r2的那些。检测试剂r2可以是，例如，被配制成增强、催化和/或促进信号op1从检测试剂r1的产生的底物。具体地，配制所述底物，使得在与检测试剂r1(hrp/链霉亲和素)接触后，在hrp附接至所述扩增子的情况下产生比色输出信号op1。输出信号op1的颜色指示结合的扩增子的存在：如果靶病原体、靶扩增子和/或靶生物存在，则形成彩色产物，如果靶病原体、靶扩增子和/或靶生物不存在，彩色产物不会形成。
同样地陈述，在反应完成后，如果靶病原体、靶扩增子和/或靶生物存在，所述检测模块会产生信号op1。根据在图8中描述的反应，信号op1是可以被用户观察到的非荧光的视觉信号(例如，通过由装置外壳限定的检测开口或窗口)。该布置允许所述装置在没有光源(例如，激光、发光二极管等)和/或任何光检测器(光电倍增管、光电二极管、ccd装置等)的情况下检测和/或放大信号op1。
换而言之，所述反应会产生这样的比色输出信号：其是用户可见的，且其需要极少至无科学训练和/或极少至无判断来确定靶生物是否存在。在某些实施方案中，配制试剂r1、r2，使得可视信号op1保持存在至少约30分钟。在某些实施方案中，可视信号op1保持存在至少约1小时。在某些实施方案中，可视信号op1保持存在至少约2小时、至少约12小时、至少约24小时或至少约48小时。在某些实施方案中，可以将试剂r1、r2以如本文中所述的任何方式(例如，在密闭容器中、冻干形式等)贮存在外壳(在图8中未显示)内。
图9是根据一个实施方案的分子诊断试验装置1000(也被称作“试验装置”或“装置”)的示意图。所述示意图描述了如在图10中所示的试验装置4000的主要部件。试验装置4000是适合用于用在护理点场合(例如，医生的诊室、药房等)中、分散的试验设备内或用在用户的家中的集成装置(即，将所述模块包含在单个外壳内)。在某些实施方案中，装置4000可以具有大小、形状和/或重量，使得装置4000可以在用户的手中携带、把持、使用和/或操纵(即，它可以是“手持式”装置)。手持式装置可以具有小于15cm×15cm×15cm或小于15cm×15cm×10cm或小于12cm×12cm×6cm的尺寸。在其它实施方案中，试验装置4000可以是自给式一次性使用的装置。在某些实施方案中，试验装置4000可以用锁或其它机构构造以防止重复使用或尝试重复使用所述装置。
进一步，在某些实施方案中，装置4000可以是免除clia的装置和/或可以根据免除clia的方法操作。同样地陈述，在某些实施方案中，装置4000(和本文显示和描述的任何其它装置)被构造成以充分简单的方式操作，且可以产生具有足够精确度的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不适当地使用的话有限的损害风险。在某些实施方案中，装置4000(和本文显示和描述的任何其它装置)可以由具有最少(或无)科学训练的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动地控制的方法操作。在某些实施方案中，分子诊断试验装置4000可以被构造成用于以造成有限的误用可能性(试剂的腐败、试剂的过期、试剂的渗漏等)的方式长期贮存。在某些实施方案中，分子诊断试验装置4000被构造成贮存至多约36个月、至多约32个月、至多约26个月、至多约24个月、至多约20个月、至多约48个月或之间的任何值。
试验装置4000被构造成操纵生物样品s1以产生一个或多个与靶细胞有关的输出信号。具体地，装置4000包括样品制备模块4200、灭活模块4300(也被称作裂解模块)、流体驱动(或流体转移)模块4400、混合室4500、扩增模块、检测模块以及动力和控制模块(未显示)。所述试验装置和其中的某些部件可以类似于在本文中或在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的任何分子试验装置。因此，在本文中没有提供某些模块(例如，流体驱动模块4400)的详细描述。在下面提供了每个模块的描述。
图10-65显示了分子诊断试验装置4000的不同视图。试验装置4000被构造成操纵输入样品以根据本文所述的任意方法产生一个或多个与靶细胞有关的输出信号。诊断试验装置4000包括外壳4001(包括顶部分4010和底部分4030)，在其内部完全地或部分地包含本文描述的模块。同样地陈述，外壳4001(包括顶部分4010和/或底部分4030)至少部分地包围和/或包封所述模块。如在图14中所示，装置4000包括样品输入模块4170、样品制备模块4200、灭活模块4300、流体驱动(或流体转移)模块4400、混合室4500、扩增模块4600、检测模块4800、试剂贮存模块4700、旋转排气阀4340、以及动力和控制模块4900。在某些实施方案中，可以认为样品制备模块4200包括样品输入模块4170和/或灭活(也被称作裂解)模块4300，但是在其它实施方案中，可以认为这些模块不同于样品制备模块4200。外壳组件4001的描述之后是每个模块和/或子系统的描述。
外壳组件4001包括顶外壳4010、底外壳4040、垂直歧管4035(参见图18和19)、样品转移歧管4100。如显示的，顶外壳4010包括限定一系列检测开口4011的标记4020，所述检测开口4011与检测模块4800对齐。以此方式，由检测模块4800产生的和/或在检测模块4800的每个检测表面上的信号是通过适当的检测开口4011可见的。在某些实施方案中，顶外壳4010和/或标记4020是不透明的(或半不透明的)，由此“框定”或凸显检测开口。在某些实施方案中，例如，顶外壳4010可以包括标识4017(例如，粗线、颜色等)以突显检测开口4011。例如，在某些实施方案中，顶外壳4010可以包括识别检测开口的标记4017，其针对特定疾病(例如，砂眼衣原体(ct)、淋病奈瑟球菌(ng)和阴道毛滴虫(tv))或对照。在其它实施方案中，顶外壳4010可以包括一系列色斑，其具有与在试验过程中产生的信号可能产生的许多颜色有关的许多颜色。以此方式，外壳和/或标记4020可以为减少准确地读出试验所需的用户判断的量做出贡献。
参考图12、15、52和53，顶外壳4010包括盖子部分4004，样品盖子4140可移动地联接至盖子部分4004。盖子部分4004包括盖子4140可以在靠在上面移动的凹坑表面，并限定一系列通道4005。如在图52和53中所示，通道4005以滑动方式容纳盖子4140的导轨(也被称作突起物)4145。以此方式，如下所述，当盖子4140处于第一盖子(即，“打开”)位置时，导轨4145接合限定通道4005的肩部(shoulder)或锁表面，由此阻止盖子4140的移动和与图52中的箭头nn所示的方向不平行的方向。以此方式，顶外壳4010包括锁表面，盖子4140接合所述锁表面以当盖子4140处于打开位置时阻止盖子4140和样品输入致动器4050的向下动作。
参考图15，顶外壳4010限定一系列致动器导引槽，其中每对接合致动器按钮之一，如本文中所述。具体地，顶外壳4010限定第一对致动器导引槽4022，其可滑动地容纳第一(或样品输入)致动器4050的固定突起物4063。顶外壳4010包括在两个导引槽4022之间的锁突起物4023，当第一致动器4050处于它的第二(或致动)位置时，所述锁突起物4023接合联接到第一致动器4050的弹簧夹4095。以此方式，顶外壳4010包括锁表面(即，锁突起物4023)，其将第一致动器4050维持在它的第二(或致动)位置以防止诊断装置4000的重复使用、另外样品向样品输入模块4170中的转移、或尝试多次致动第一致动器4050。顶外壳4010限定第二对致动器导引槽4026，其可滑动地容纳第二(或洗涤)致动器4070的固定突起物4073。顶外壳4010包括在两个导引槽4026之间的锁突起物4027，当第二致动器4070处于它的第二(或致动)位置时，所述锁突起物4027接合联接到第二致动器4070的弹簧夹4095。以此方式，顶外壳4010包括锁表面(即，锁突起物4027)，其将第二致动器4070维持在它的第二(或致动)位置以防止诊断装置4000的重复使用、或尝试多次致动第二致动器4070。顶外壳4010限定第三对致动器导引槽4031，其可滑动地容纳第三(或试剂)致动器4080的固定突起物4083。顶外壳4010包括在两个导引槽4031之间的一对锁突起物4032，当第三致动器4080处于它的第二(或致动)位置时，所述锁突起物4032接合联接到第三致动器4080的弹簧夹4095。以此方式，顶外壳4010包括锁表面(即，锁突起物4032)，其将第三致动器4080维持在它的第二(或致动)位置以防止诊断装置4000的重复使用、或尝试多次致动第三致动器4080。
参考图20，外壳组件4001包括垂直歧管4035，其提供结构支持并限定在装置4000内运输的各种流体的流动路径。具体地，垂直歧管4035包括两个锁臂4036。如在图18中所示，锁臂4036靠着试剂锁(或锁杠杆)4130(参见图55和57)定位以将试剂锁4130维持在它们的锁定位置。垂直歧管4035限定一系列试剂通道，试剂穿过所述通道从试剂模块4700运输至检测模块4800。具体地，垂直歧管4035限定：第一试剂通道4043，第一试剂(例如，洗液)穿过它可以流入检测模块4800；第二试剂通道4044，第二试剂(例如，检测试剂)穿过它可以流入检测模块4800；第三试剂通道4045，第三试剂(例如，检测试剂，诸如底物)穿过它可以流入检测模块4800；和第四试剂通道4046，第四试剂(例如，检测试剂诸如底物的第二容积)穿过它可以流入检测模块4800。另外，垂直歧管4035限定第一排气通道4047和第二排气通道4048。
尽管描述为呈特定次序或限定特定试剂可以穿过它流动的通道，但是本文描述的任何试剂可以经由所述试剂通道中的任一条运输进检测模块4800。此外，在某些实施方案中，相同试剂的两个连续体积可以经由两个不同的试剂通道运输进所述检测模块。例如，在某些实施方案中，可以将配制成增强、催化和/或促进信号op1从检测试剂(例如，类似于上述的试剂r2)的产生的底物试剂贮存在两个独立体积中。在使用时，可以在第一次将底物试剂的第一容积经由第三试剂通道4045运输进检测模块4800，并在第二次将底物试剂的第二容积经由第四试剂通道4046运输进检测模块4800。
外壳组件4001包括样品转移歧管4100，其提供结构支持并限定在装置4000内运输的各种流体的流动路径。具体地，样品转移歧管4100包括样品输入部分(sampleinputportion)4102、洗涤部分4103、洗脱部分4104和试剂部分4105。在下面结合装置4000的各个模块讨论了这些部分中的每一个的细节。
样品制备模块4200包括样品输入模块4170、洗涤模块4210、洗脱模块4260、过滤器组件4230和连接各种部件的各种流体导管(例如，管、线、阀等)。装置4000也包括裂解模块4300，其与样品制备模块4200一起根据本文所述的任意方法执行核酸提取。因而，尽管将样品制备模块4200、样品输入模块4170和灭活模块4300描述为单独的模块，但是在其它实施方案中，可以在灭活模块4300和/或样品输入模块4170内包括样品制备模块4200或者由灭活模块4300和/或样品输入模块4170执行样品制备模块4200的结构和功能，且反之亦然。同样地陈述，本文描述的样品输入模块、样品制备模块、灭活模块和/或裂解模块中的任一个可以包括其它模块的任何结构和/或执行其它模块的任何功能以执行本文描述的样品制备或核酸提取的方法中的任一种。通过消除对外部样品制备和笨重仪器的需要，装置4000适合用于用在护理点场合(例如，医生的诊室、药房等)内或在用户的家中，且可以容纳任何合适的生物样品s1。生物样品s1(和本文描述的任何输入样品)可以是，例如，使用商购可得的样品收集套件聚集的血液、尿、男性尿道样本、阴道样本、宫颈拭子样本和/或鼻拭子样本。
样品输入模块4170被构造成容纳含有生物实体的生物样品s1，并将所述生物样品向样品制备模块4200的其余元件(例如，过滤器组件4230)运输。生物样品s1可以是本文描述的样品类型中的任一种，且所述生物实体可以是本文描述的实体中的任一种。样品输入模块4170包括样品转移歧管4100的样品输入部分4102、样品输入(或第一)致动器4050和盖子1140。参考图21-26，样品转移歧管4100的样品输入部分4102包括圆柱形外壳4172和罩4180。如在图58和59中所示，圆柱形外壳4172的顶表面(包括顶表面4173和/或罩4180的部分)和第一致动器4050的内表面4067限定样品输入容积4068，在试验开始时在所述样品输入容积4068内运输生物样品。圆柱形外壳4172的外部部分包括一个或多个密封件4177，其可滑动地接合第一致动器4050的内表面4067以形成不漏流体的密封件。
圆柱形外壳4172包括限定试剂容积4175的顶表面4173(参见图26)，在所述试剂容积4175内含有冻干的试剂4190。具体地，罩4180将冻干的珠子4190保留在试剂容积4175内，所述罩4180限定一系列开口。以此方式，可以将所述生物样品穿过罩4180的开口运输进试剂容积4175中以与冻干的试剂4190混合和重构。因而，样品输入模块4170起两个作用：将所述样品运输进所述装置，并且也确保将期望的试剂混合进所述生物样品中。
冻干的试剂4190可以是本文描述的任何试剂。在某些实施方案中，冻干的试剂4190可以是阳性对照生物，诸如aliivibriofischeri、微黄奈瑟球菌(n.subflava)或任何其它合适的生物。具体地，aliivibriofischeri是合适的，因为它是革兰氏阴性的、不致病的、生物安全水平1、对环境无害，且非常不可能在人体上发现。在所述检测模块内的阳性对照表面含有对照生物(例如，a.fischeri)以及每种靶生物的捕获探针。该布置确保，如果所述装置正确地起作用，阳性对照表面总是产生颜色。如果仅对照生物存在，所述靶生物之一的非常强的阳性会在pcr过程中“淹没(swampout)”或“竞争得过”对照生物的扩增。在这样的情况下，阳性对照斑点不会产生对于用户而言混淆性的颜色变化。该布置会促进由具有最少(或无)科学训练的用户根据需要极少判断的方法操作的检测方法和装置4000。
圆柱形外壳4172限定第一(或垂直)流体通道4176，其在由样品转移歧管4100限定的样品输入通道4108之间(并与后者流体连通)(也参见图25，其显示了各个流体通道)。样品输入通道4108与洗涤模块4210和过滤器组件4230流体连通。以此方式，当第一致动器4050压迫生物样品时，它从样品输入容积4068运输，穿过试剂容积4175，穿过第一流体通道4176并进入样品输入通道4108，如图26中的箭头gg所示。在某些实施方案中，所述样品以此方式运输至过滤器组件4230。
参考图30-32，样品输入(或第一)致动器4050包括顶表面4051、侧表面4058、背表面4062和内表面4067。顶表面4051限定向样品输入容积4068中的开口4052。顶表面4051也包括包围开口4052的密封件4053。以此方式，当盖子4140处于它的第一盖子位置(打开)时，所述生物样品可以穿过开口4052运输进样品输入容积4068中。然后盖子4140可以在所述开口周围密封。密封件4053可以是弹性体密封件，诸如o-环等，且可以产生基本上不漏流体的密封件以保护免于在试验过程中溢出或渗漏。密封件4053也在流体学上分离样品输入容积4068，使得可以维持在其中产生的压强以穿过通道4108运输生物样品(而不是经由开口4052渗漏出)。
顶表面4051包括突起物4054并限定两个侧槽4055和两个锁开口4056。当盖子4140处于它的打开位置时，突起物4054与盖子4140的末端发生接触。以此方式，突起物4054充当棘爪以限制盖子4140从它的打开位置(图10)向它的闭合位置(图52)的移动。同样地陈述，突起物4054可以提供阻力以抵抗盖子4140向第二(或关闭)位置的移动，由此限制用户将在预期之前非故意地关闭盖子4140的可能性。
侧槽4055与顶外壳4010的通道4005对齐，并以滑动方式容纳盖子4140的导轨(也被称作突起物)4145。具体地，当盖子4140从第一盖子位置(打开)向第二盖子位置(关闭)移动时，导轨4145从通道4005移动并进入第一致动器4050的侧槽4055。当盖子4140处于打开位置时，因为导轨4145脱离顶外壳4010，所以盖子4140(和因此第一致动器4050)自由地相对于顶外壳4050移动。换而言之，当盖子4140处于闭合位置时，盖子4140在开口4052周围密封，且第一致动器4050可以从它的第一位置移动至它的第二位置。两个锁开口4056是在两个侧槽4055下方的“贯穿开口”，并限定一个容积，当盖子4140处于闭合位置时，盖子4140的锁部分4146可以在所述容积内膨胀(或变形)(参见图53)。以此方式，锁部分4146接合作为两个锁开口4056的边框的肩部以阻止盖子4140从它的闭合位置向它的打开位置移动回去。
侧表面4058包括隆起的表面，其与第二(洗涤)致动器4070的侧表面4059配合地(matingly)接合。以此方式，当第二致动器4070向它的第二位置移动时，第一致动器4050的侧表面4058导引第二致动器4070的移动。如上所述，内表面4067限定样品输入容积4068的边界的一部分。
背表面4062包括一对固定突起物4063。如上所述，固定突起物4063被容纳在致动器导引槽4022内。另外，固定突起物4063各自包括连接至弹簧夹4095的基座4096的连接部分(参见图32和40)。具体地，弹簧夹4095联接到固定突起物4063，使得当第一致动器4050处于它的第一位置时，所述外壳的锁突起物4023(即，在两个致动器导引槽4022之间)是在弹簧夹4095和背表面4062之间(参见图58)。如在图40中所示，弹簧夹4095包括弹性部分4097，其将弹簧夹4095的锁部分4098偏置靠在锁突起物4023上。如在图59中所示，当第一致动器4050向它的第二(或致动)位置移动时，锁部分4098变得脱离所述外壳的锁突起物4023，并接触第一致动器4050的背表面4062。以此方式，如果第一致动器4050向它的第一位置移动回去，锁部分4098将接合锁突起物4023的肩部。以此方式，第一致动器4050保持在它的第二位置。
如在图31中所示，内置固定突起物4063(即，在第二致动器4070附近的突起物)包括致动突起物4066。如在下面更详细地描述的，致动突起物4066被构造成接触试剂锁4130，所述试剂锁4130接触第二致动器4070(参见图55和57)。当第一致动器4050处于它的第一位置时，试剂锁4130与第二致动器4070接触，由此阻止第二致动器4070发生移动。当第一致动器4050从它的第一位置(图55)移动至它的第二位置(图57)时，致动突起物4066造成试剂锁4130旋转，如图57中的箭头pp所示，以从第二致动器4070释放试剂锁4130。以此方式，在第一致动器4050移动至它的第二(或致动)位置之前，第二致动器4070不可被压迫(或移动)。
如在图33和34中所示，盖子4140包括顶部分4141、罩部分4142和一对侧导轨4145。顶部分4141在顶外壳4010的表面上方延伸，且可以被用户操纵或抓住以使盖子4140从第一盖子位置移动至第二盖子位置。罩部分4142包括指示器4144(即，“1”)以指导用户以正确的步骤顺序使用设备4000。当盖子4140处于闭合位置时，罩部分4142的底表面4143(或密封表面4143)接合密封件4053以产生基本上不漏流体的密封件以保护免于在试验过程中溢出或渗漏。如上所述，侧导轨4145各自包括锁部分4146。当盖子4140处于它的打开位置时，锁部分4146发生变形，使得侧导轨4145(包括锁部分4146)是在顶外壳4010的通道4005内。当盖子4140移动至闭合位置时，锁部分4146膨胀或变形至它们的天然状态(如显示的)并在两个锁开口4056内延伸以阻止盖子4140从它的闭合位置向它的打开位置移动回去(参见图53)。
洗涤模块4210被构造成向样品制备模块4200的其余元件(例如，过滤器组件4230)运输洗涤溶液。重要的是，如本文中所述的，洗涤模块4210被构造成使得它不可在期望的操作顺序以外致动。具体地，洗涤模块4210被构造成锁定，直到生物样品已经被运输至样品制备模块4200以后。洗涤模块4210包括样品转移歧管4100的洗涤部分4103、洗涤(或第二)致动器4070和洗涤容器4220。参考图21-25和27，样品转移歧管4100的洗涤部分4103包括圆柱形外壳4211和顶表面(或罩)4123。
圆柱形外壳4211的上部部分限定容积4212，在其内设置洗涤容器4220。如在图27中所示，洗涤容器4220包括侧壁4221，其与圆柱形外壳4211的内部侧壁密封地接合。洗涤容器4220可以包括任何数目的密封件(例如，o-环、垫圈等)以将容积4212在流体学上与装置4000的外部容积分离。以此方式，密封的洗涤容器4220可以限制洗涤溶液从装置4000中的返流。洗涤容器4220的下部部分用易碎构件密封以限定适合长期贮存洗涤溶液的密闭容器。如下所述，所述易碎密封件在洗涤模块4210的致动后被刺穿以允许容器4220内的洗涤溶液运输至过滤器组件4230。所述易碎密封件可以是，例如，热密封的bopp薄膜(或任何其它合适的热塑性薄膜)。这样的薄膜具有优良的屏障性能，其会阻止罐内的流体和外部湿气之间的相互作用，但是也具有弱结构性能，从而允许在需要时容易地破坏所述薄膜。
在洗涤容器4220内的洗涤溶液可以是任何合适的溶液。在某些实施方案中，所述洗涤溶液的前面是在易碎密封件和罩4123之间捕集的空气。通过包括气体(或空气)洗涤物，可以减小来自运输至过滤器组件4230的输入样品和洗涤溶液(在容器4220内)的液体组分的量。换而言之，在通过样品输入模块4170的致动将输入样品递送至过滤器组件4230以后，过滤器组件4230将保留期望的样品池和一定量的残余液体。通过迫使第一个气体洗涤组合物穿过过滤器(即，“空气洗涤物”)，可以使残余液体的量最小化。该布置可以减小足够地制备样品颗粒所需的液体洗涤物(例如，在洗涤容器4220内的洗涤组合物)的量。减小液体体积会为减小装置4000的大小做出贡献，并且也会减小当液体洗涤物穿过过滤器组件流动时潜在地有害的切变应力的可能性。
圆柱形外壳4211的下部部分限定第二(或垂直)流体通道4216，其位于样品输入通道4108之间(并与后者流体连通)。止回阀4219被包括在第二通道4216内，且由罩4123保持就位。止回阀4219阻止从样品输入通道4108向上返流进容积4212(即，在与箭头hh所示的方向相反的方向)。罩4123也包括一系列穿刺器4215(在图27中仅标出一个)。在使用时，当洗涤容器4220向下(在箭头hh所示的方向)移动时，所述穿刺器使易碎膜破裂以从洗涤容器4220内释放出洗涤溶液。此外，外壳4211限定环形槽或开口，其在洗涤容器4220已经被穿刺和向下移动以后容纳洗涤容器4220的侧壁。以此方式，使由洗涤容器4220和外壳4211之间的界面产生的死体积最小化。
如上所述，样品输入通道4108从样品输入模块4170延伸至洗涤模块4210，并延伸到过滤器组件4230上。以此方式，在将生物样品从样品输入容积4068运输至过滤器组件4230以后，洗涤溶液(在本文中描述的)可以沿着相同路径的一部分(样品输入通道4108)运输至过滤器组件4230。具体地，洗涤溶液可以从洗涤容器4220运输并穿过第二流体通道4216，如图27中的箭头hh所示。
洗涤模块4210由洗涤(或第二)致动器4070致动。参考图35-37，洗涤(或第二)致动器4070包括顶表面4071、第一侧表面4059、第二侧表面4078、背表面4072和内表面4077。顶表面4071包括指示器4060(即，“2”)以指导用户以正确的步骤顺序使用设备4000。第一侧表面4059包括凹陷区域，其与第一致动器4050的侧表面4058配合地接合。以此方式，当第二致动器4070向它的第二位置移动时，第一致动器4050的侧表面4058指导第二致动器4070的移动。第二侧表面4078包括隆起的表面，其与第三(试剂)致动器4080的侧表面4090配合地接合。以此方式，当第三致动器4080向它的第二位置移动时，第二致动器4070的侧表面4078指导第三致动器4080的移动。内表面4077包括突起物，其接合洗涤容器4220的侧壁并使洗涤容器4220靠着穿刺器4215移动，如本文中所述。
背表面4072包括一对固定突起物4073。固定突起物4073被容纳在致动器导引槽4026内。另外，固定突起物4073各自包括连接部分，所述连接部分连接至弹簧夹4095的基座4096(参见图37和40)。具体地，弹簧夹4095联接到固定突起物4073，使得当第二致动器4070处于它的第一位置时，外壳的锁突起物4027(即，在两个致动器导引槽4026之间)是在弹簧夹4095和背表面4072之间(类似于在图58中所示的布置)。如在图40中所示，弹簧夹4095包括弹性部分4097，其将弹簧夹4095的锁部分4098偏置靠在锁突起物4027上。类似于在图59中所示的布置，当第二致动器4070向它的第二(或致动)位置移动时，锁部分4098变得脱离外壳的锁突起物4027，并接触第二致动器4070的背表面4072。以此方式，如果第二致动器4070向它的第一位置移动回去，锁部分4098将接合锁突起物4027的肩部。以此方式，第二致动器4070保持在它的第二位置。
如在图37中所示，内置固定突起物4073(即，邻近第三致动器4080的突起物)包括致动突起物4076。如在下面更详细地描述的，致动突起物4076被构造成接触试剂锁4130，所述试剂锁4130接触第三致动器4080(参见图55和61)。因而，当第二致动器4070处于它的第一位置时，试剂锁4130接触第三致动器4080，由此阻止第三致动器4080被移动。当第二致动器4070从它的第一位置(图56)移动至它的第二位置(图60)时，致动突起物4076造成试剂锁4130旋转(如图61中的箭头rr所示)以从第三致动器4080释放试剂锁4130。以此方式，在第一致动器4050和第二致动器4070已经被致动之前，第三致动器4080不可被压迫(或移动)。
如本文中所述的，穿过过滤器组件4230运输生物样品和洗涤溶液。过滤器组件被构造成容纳洗脱缓冲液(经由回洗操作)以将期望的颗粒(和洗脱缓冲液)运输至裂解模块4300。过滤器组件4230显示在图43-46中。过滤器组件4230包括过滤器外壳4250、第一板4251、第二板4252和过滤器膜4254。如本文中所述的，过滤器组件4230被构造成过滤和制备输入样品(经由样品输入操作和样品洗涤操作)，并允许回流洗脱操作以从过滤器膜4254递送捕获的颗粒和将洗脱的体积递送至靶目的地(例如，朝向扩增模块4600)。
过滤器外壳4250含有第一板4251和第二板4252，在二者之间设置过滤器膜4254。如本文中所述的，第二板4252可以相对于第一板4251移动以允许所述过滤器在不同流动条件之间切换。过滤器外壳4250限定样品输入口4237、样品输出口4238、洗脱液输入口4248和废物蓄池4205。样品输入口4237允许从样品输入通道4108连通并穿过过滤器膜4254，如图45中的箭头jj所示。当过滤器组件4230处于它的第一构造(即，“样品流动”构造，参见图45)时，第二板4252的流动口4256与废物蓄池4205流体连通。因而，当过滤器组件4230处于它的第一构造时，样品和洗涤溶液流动(朝向废物蓄池4205)，如图45中的箭头jj指示的。
洗涤操作以后，过滤器组件从它的第一构造向它的第二构造移动(图46)。具体地，第二板4252相对于第一板4251移动，如图46中的箭头kk所示。第二板4252包括逐渐变小的致动表面，其在第三致动器4080从它的第一位置移动至它的第二位置时发生移动。如在图63中所示，第三致动器4080的背表面4082和/或弹簧夹4095会接触所述逐渐变小的表面并移动第二板4252以将过滤器组件4230转换至它的第二构造。当过滤器组件4230处于它的第二构造(即，“洗脱液流动”构造，参见图46)时，第二板4252的流动口4256与洗脱液输入口4248流体连通。因而，当过滤器组件4230处于它的第二构造时，洗脱缓冲液可以从洗脱模块4260(在下面描述)流动并穿过过滤器膜4254，如图46中的箭头ll所指示的。洗脱缓冲液和捕获的颗粒经由样品输出口4238流出过滤器组件4230并流向裂解模块4300。
过滤器膜4254捕获靶生物/实体，同时允许在样品和洗涤组合物中的大批液体(bulkoftheliquid)流通进入废物蓄池4205。过滤器膜4254(和本文描述的任何过滤器膜)可以是任何合适的膜和/或膜的组合。例如，在某些实施方案中，过滤器膜4254是具有约1μm(例如，0.8μm、1.0μm、1.2μm)的孔径的纺织的尼龙过滤器膜，其被包封在第一板4251和第二板4252之间，使得存在最小的死体积。在这样的实施方案中，颗粒捕获可以主要通过结合事件而实现。这样的孔径和过滤器构造可以导致在样品递送、洗涤和洗脱操作过程中减小的流体压强。但是，这样的设计也可能允许靶生物流通过滤器膜4254，可能导致较低的捕获效率。此外，靶生物可能由于结合的性质更难以在洗脱步骤(例如，回洗)除去。但是，得到的洗脱液溶液是“更清洁的”，因为大多数不希望的物质通过过滤器膜4254被洗掉。因而，可以选择过滤器构件4254及其大小以与靶生物互补和/或一致。例如，可以构造和/或配制过滤器膜4254以如下捕获靶样本：通过尺寸排阻(在允许比靶生物更小的任何东西流通所述膜的情况下)，或经由靶标通过化学相互作用与过滤器膜的结合(并在以后用洗脱溶液从所述膜除去靶标)。
例如，在某些实施方案中，过滤器膜4254可以是具有大约0.35μm的孔径的醋酸纤维素过滤器，且可以构造成通过尺寸排阻实现颗粒捕获。但是，这样的过滤器构造可以倾向于更容易阻塞，从而在样品递送、洗涤和洗脱操作过程中产生更高的压强。在某些实施方案中，通过改变过滤器膜4254的直径和/或减小要穿过过滤器组件4230运输的样品的总体积，可以减小内部压强。在某些实施方案中，过滤器膜4254是具有约4μm(例如，0.8μm、4.0μm、4.2μm)的孔径的纺织的尼龙过滤器膜，其被包封在过滤器组件4230的不同平板之间，使得存在最小死体积。
样品制备模块4200的洗脱模块(或组件)4260被包含在外壳内，且限定在其中贮存洗脱组合物的洗脱容积。所述洗脱组合物可以是本文描述的任何洗脱组合物。在某些实施方案中，所述洗脱组合物可以包括蛋白水解酶k，其允许从过滤器膜释放任何结合的细胞和/或核酸分子(例如，dna)。如上所述，当过滤器组件切换成它的第二(或返流)构造时，来自洗脱模块4260的输出可以选择性地放置成与过滤器组件4230流体连通。因而，洗脱模块4260可以包括任何合适的流动控制装置，诸如止回阀、鸭嘴阀等以阻止朝向和/或进入洗脱容积中流回。
重要的是，如本文中所述的，洗脱模块4260被构造成使得，它不可在期望的操作顺序以外致动。具体地，洗脱模块4260被构造成锁定，直到生物样品已经被运输至样品制备模块4200且洗涤操作(上述)已经发生以后。洗脱模块4260包括样品转移歧管4100的洗脱部分4104、试剂(或第三)致动器4080和洗脱柱塞4270。参考图21-25和28，样品转移歧管4100的洗脱部分4104包括圆柱形外壳4262，其限定在其中含有洗脱缓冲液(或组合物)的洗脱容积4263。
如在图28中所示，洗脱柱塞4270与圆柱形外壳4262的内部侧壁密封地接合。洗脱柱塞4270可以包括任何数目的密封件(例如，o-环、垫圈、弹性体部分等)以将容积4263与装置4000的外部容积在流体学上分离。在某些实施方案中，所述洗脱柱塞可以包括排气口以允许容积4263与外部容积的受控流体连通。在容积4263内的洗脱组合物可以是本文描述的类型的任何合适溶液。
圆柱形外壳4262的下部部分限定向洗脱液输入通道4109中的开口。在使用时，当洗脱柱塞4270向下(在箭头ii所示的方向)移动时，洗脱组合物从容积4263内向洗脱液输入通道4109移动。洗脱液输入通道4109延伸至过滤器组件4230，且与上述的洗脱液输入端口4248连通。以此方式，在将生物样品和洗涤溶液从样品输入容积4068运输至过滤器组件4230以后，可以如上所述穿过过滤器组件4230回洗所述洗脱组合物。
洗脱模块4260由试剂(或第三)致动器4080致动。参考图38-39，试剂(或第三)致动器4080包括顶表面4081、前表面4091、侧表面4090、背表面4082和内表面。顶表面4081包括指示器4060(即，“3”)以指导用户以正确的步骤顺序使用设备4000。侧表面4090包括凹陷区域，其与第二致动器4050的侧表面4078配合地接合。以此方式，当第三致动器4080向它的第二位置移动时，第二致动器4070的侧表面4078指导第三致动器4080的移动。前表面4091包括突起物，其接合下部外壳4040的侧壁以将第三致动器4080锁定和/或保持在它的第二位置。所述内表面包括突起物4088，其接合洗脱柱塞4270并移动洗脱柱塞4270，如本文中所述。所述内表面包括四个试剂突起物4089，其各自接合试剂模块4700内的试剂罐以在第三致动器4080被移动时穿刺所述试剂罐。
背表面4082包括一对固定突起物4083。固定突起物4083被容纳在致动器导引槽4031内。另外，固定突起物4083各自包括连接部分，其连接至与第三致动器4080联接的弹簧夹4095的基座4096(参见图40)。具体地，将两个弹簧夹4095联接到固定突起物4083，使得当第三致动器4080处于它的第一位置时，所述外壳的锁突起物4032(即，在两个致动器导引槽4031之间)是在弹簧夹4095和背表面4082之间(类似于图58中的布置)。每个弹簧夹4095的弹性部分4097将每个弹簧夹4095的锁部分4098偏置靠在锁突起物4032上。类似于图59所示的布置，当第三致动器4080移动至它的第二(或致动)位置时，锁部分4098变得脱离所述外壳的锁突起物4032，并接触第三致动器4080的背表面4082。以此方式，如果第三致动器4080向它的第一位置移动回去，锁部分4098将接合锁突起物4032的肩部。以此方式，第三致动器4080被保持在它的第二位置。
如上所述，当第三致动器4080向它的第二位置移动时，背表面4083也起作用以致动过滤器组件4230。在某些实施方案中，背表面4083可以包括特定突起物和/或表面以确保过滤器组件4230在适当的时间相对于洗脱柱塞4270的移动被致动。
图47-52显示了裂解模块4300(也被称作灭活模块)的不同视图。裂解模块4300包括腔室主体4310、底盖子4318、加热器4330和电极组件。腔室主体4310和底盖子4318可以被称作流动构件。尽管将流动构件显示为从联接到一起的两块构建(主体4310和底盖子4318)，但是在其它实施方案中，所述流动构件可以是整体地构造的。腔室主体4310和底盖子4318限定输入端口4312、第一(或保持)容积4311、排气口4314、第二(或灭活)容积4321和输出端口4313。输入端口4312可以容纳来自洗脱室和/或直接地来自过滤器组件4230的洗脱液。但是，在其它实施方案中，输入端口4312可以在流体学上联接到样品输入模块，而不穿过过滤器运输生物学输入。在使用时，洗脱液可以流入裂解模块4300且可以被收集在保持容积4311中。可以在保持容积4311内裂解所述样品。例如，在某些实施方案中，加热器4330可以加热含有靶生物的洗脱液以将所述洗脱液维持在或高于靶裂解温度。同样地陈述，在某些实施方案中，加热器4330可以联接到腔室主体4310和/或底盖子4318，使得加热器4330可以将热能运输进裂解模块4300以在保持容积4311内产生裂解温度带。所述裂解温度带可以将洗脱液维持在本文描述的任何温度并持续本文描述的任何时间段。
排气口4314与第一容积4311流体连通，且因而随着将样品运输进和/或运输出裂解模块4300而允许空气流入或流出裂解模块4300(包括第一容积4311和第二容积4321)。当加热洗脱液时，排气口4314还可以解除第一容积4311或第二容积4321内的压强。尽管显示为是永久性排气口(即，具有固定开口的排气口)，但是在某些实施方案中，裂解模块4300(或本文描述的任何裂解模块)可以具有活动排气口。例如，在某些实施方案中，裂解模块4300(或本文描述的任何裂解模块)可以包括阀，其控制压强和/或空气从裂解模块4300的排出。
第一容积4311与第二容积4322流体连通。以此方式，所述洗脱液可以从第一(或保持)容积4311流动穿过裂解模块4300的第二(或灭活)容积4321。更具体地，当跨输入端口4312和输出端口4313施加压强梯度时，所述洗脱液可以从保持容积4311(第一容积)流动穿过第二容积4322。所述压强梯度可以由任何合适机构例如泵(例如，流体驱动模块1400)施加。如显示的，第二容积4321是提供高表面积与体积比的s形通道。该布置允许快速灭活洗脱液中的裂解酶。洗脱液在流动穿过灭活段以后可以流入输出端口4313以被收集和/或运输至扩增模块(未显示)。
如上所述，所述流动构件与加热元件4330接触，所述加热元件4330可以是例如印刷电路板(pcb)加热器。随着洗脱液流动穿过第二容积4311，加热元件4330可以起作用以在高温加热所述洗脱液，所述高温足以灭活在所述洗脱液内所含的一种或多种裂解酶。例如，所述加热元件可以将所述洗脱液加热至约57℃、约58℃、约59℃、约60℃、约61℃、约62℃、约63℃、约64℃、约65℃、约66℃、约67℃、约68℃、约69℃、约70℃、约71℃、约72℃、约73℃、约74℃、约75℃、约76℃、约77℃、约78℃、约79℃、约80℃、约81℃、约82℃、约83℃、约84℃、约85℃、约86℃、约87℃、约88℃、约89℃、约90℃、约91℃、约92℃、约93℃、约94℃、约95℃、约96℃，约97℃、约98℃、约99℃、约100℃或大于100℃。通过将液体洗脱液加热至高温，可以将裂解酶以及存在的任何其它酶灭活。在某些实施方案中，可以将所述样品加热至约95℃保持约4分钟。
在某些实施方案中，将pcb4330上的加热器特别设计成加热裂解模块4300的s形部分(即，第二容积4321)，而不加热保持容积4311。因为裂解模块4300的盖子4318是厚的，可以将加热器表面加热到远高于期望的流体温度。因为电极4971、4972(在下面更详细地描述)是导热的且与所述流体发生直接接触，所以包围电极4971、4972的流体将经历与加热器表面相同的温度，这可能造成蒸发。为了使保持容积4311的加热最小化，可以在pcb4330中切出狭槽(未显示)以将加热器与邻近和/或接触保持容积4311的pcb的部分间隔开。例如，在某些实施方案中，加热器4330可以包括在标题为“用于扩增模块的印刷电路板加热器(printedcircuitboardheaterforanamplificationmodule)”的美国专利申请号15/494,145(其通过引用整体并入本文)中描述的一系列狭槽和/或开口。此外，在某些实施方案中，加热器4330的加热元件定位在内层上，所以顶部灌铜(copperpour)(未显示)可以用作热涂布器以使沿着s形路径的温度变动最小化。六条焊接至pcb4330的丝(wire)可以从包围区域除去热，从而建立跨加热器表面的温度梯度。为了使该效应最小化，可以将丝焊在加热器表面的两个侧面上，所以温度下降(rolloff)是对称的。
在某些实施方案中，裂解模块4300可以确定在第一容积4311和/或第二容积4321中是否存在液体。具体地，裂解模块4300包括电探针以确定在第一容积内的流体的电阻。在某些实施方案中，分子诊断装置(例如，装置1000)可以包括电子控制器，其被构造成通过检测第一容积4311中的液体的存在来确定用户何时已经致动洗脱模块(例如，通过压迫上述的试剂致动器4080)。以此方式，液体向第一容积4311中的引入可以触发所述装置的启动。
具体地，控制系统和/或裂解模块4300包括在第一容积4311内的两个电极4971、4972。电极4971、4972连接至检测两个电极4971、4972之间的电阻变化的电路(例如，控制器，未显示)。由于所述电路的高增益，流体可以被电极4971、4972可靠地检测到，这可以容易地区分断开电路情况(无流体)和跨电极4971、4972的不可忽略的电阻(检测到流体)。具有高盐浓度的样品基质的应用会增加流体的电导率，这可以使所述流体被容易地检测到，即使具有跨样品的变化。
将电极4971、4972和电路(未显示)设计成检测流体，而不影响在所述装置中发生的生物学过程。例如，特别地选择电极4971、4972从而不抑制pcr反应。在某些实施方案中，电极4971、4972是镀金的。
dna和细胞具有净电荷，所以它们可以在有电场存在下迁移。因为通过测量电位的变化来确定电极4971、4972之间的电阻变化，可以注意使该电动势的影响最小化。例如，一旦检测到流体，就可以从电极4971、4972除去电压且它们可以在一起电短路。这会确保在电极4971、4972之间没有电势差，且带电荷的颗粒(dna、细胞、盐等)不会结合电极，这会阻止它们进入扩增模块(未显示)。
如所述的，在第二容积4321内的溶液被快速地加热到至多约100摄氏度的温度。但是，裂解模块4300和/或输入溶液(例如，洗脱液)的制剂可以共同地减小所述输入溶液的液体部分将在裂解/灭活操作过程中沸腾的可能性。这样的沸腾可以产生不希望的气泡和/或气袋，且可以减小裂解和/或灭活操作的可重复性。此外，为了促进所述装置在多种不同海拔的应用，裂解模块4300和/或所述输入溶液的制剂可以共同地减小所述输入溶液的液体部分将在99摄氏度或更高、98摄氏度或更高、96摄氏度或更高、94摄氏度或更高、92摄氏度或更高、90摄氏度或更高或88摄氏度或更高的温度沸腾的可能性。例如，在某些实施方案中，所述输入溶液可以包括盐和/或糖以升高所述输入溶液的沸腾温度。在其它实施方案中，裂解模块4300可以包括进入第一容积4311或第二容积4321或二者的一个或多个排气口(以限制在加热过程中的压强积累)。
在裂解和灭活操作以后，可以将来自裂解模块4300的输出运输进混合模块(也被简称为混合室)4500，其将灭活模块4300的输出与所述试剂混合以进行成功的扩增反应。同样地陈述，混合模块4500被构造成以预定的输入体积重构所述试剂，同时确保在整个体积中甚至局部的试剂浓度。在某些实施方案中，混合室模块4500被构造成为扩增模块4600产生和/或运输足够体积的液体以向检测模块4800提供足够体积输出。混合模块4500可以是任何合适的混合模块，诸如在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的那些。
流体驱动(或转移)模块4400可以是一个泵或泵系列，其被构造成在诊断试验装置4000内产生压强差和/或溶液的流动。同样地陈述，流体转移模块4400被构造成产生流体压强、流体流动和/或以其它方式运输所述生物样品和所述试剂穿过装置4000的各个模块。流体转移模块4400被构造成接触和/或容纳在其中的样品流。因而，在某些实施方案中，为一次性使用特别构造装置4000以消除污染流体转移模块4400和/或样品制备模块4200将被前面的批次污染(由此不利地影响结果的准确度)的可能性。流体转移模块4500可以是任何合适的流体转移模块，诸如在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的那些。
在混合模块4500内混合以后，然后将制备的样品运输至扩增模块4600(如图9中的箭头ee所示)。扩增模块4600包括流动构件4610和加热器4630。流动构件4610可以是限定一个容积或一系列容积的任何合适的流动构件，该制备的溶液s3可以在所述容积内流动和/或维持以扩增在溶液s3内的靶核酸分子。加热器4630可以是联接到流动构件4610的任何合适的加热器或加热器组，其可以加热流动构件4610内的制备的溶液以执行如本文中所述的任何扩增操作。例如，在某些实施方案中，扩增模块4600(或本文描述的任何扩增模块)可以类似于在标题为“用于扩增模块的印刷电路板加热器(printedcircuitboardheaterforanamplificationmodule)”的美国专利申请号15/494,145(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的扩增模块。在其它实施方案中，扩增模块4600(或本文描述的任何扩增模块)可以类似于在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的扩增模块。
在某些实施方案中，流动构件4610限定单个容积，在其内维持制备的溶液并加热以扩增在制备的溶液内的核酸分子。在其它实施方案中，流动构件4610可以限定“急转弯”或s形流动路径，制备的溶液在其中流动。同样地陈述，流动构件4610限定弯曲的流动路径，使得所述流动路径在多个位置与加热器4630相交。以此方式，扩增模块4600可以执行“流通”扩增反应，其中制备的溶液流动穿过多个不同的温度区域。
流动构件4610(和本文描述的任何流动构件)可以从任何合适的材料构建且可以具有任何合适的大小以促进对于期望的样品体积而言期望的扩增性能。例如，在某些实施方案中，扩增模块4600(和本文描述的任何扩增模块)可以在小于45分钟的时间中执行4000倍或更大的扩增。例如，在某些实施方案中，从环烯烃共聚物或基于石墨的材料中的至少一种构建流动构件4610(和本文描述的任何流动构件)。这样的材料会促进向流动路径中的期望的热转移性能。此外，在某些实施方案中，流动构件4610(和本文描述的任何流动构件)可以具有小于约0.5mm的厚度。在某些实施方案中，流动构件4610(和本文描述的任何流动构件)可以具有约450微升或更大的容积，且所述流动可以使得至少40微升样品被扩增。在其它实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少20微升样品。在其它实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少30微升样品。在其它实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少50微升样品。
加热器4630可以是任何合适的加热器或加热器集合，其可以执行本文描述的功能以扩增制备的溶液。在某些实施方案中，加热器4630可以建立多个制备的溶液在其中流动的温度带，和/或可以限定期望数目的扩增循环以确保期望的试验灵敏度(例如，至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环或至少40个循环)。加热器4630(和本文描述的任何加热器)可以具有任何合适的设计。例如，在某些实施方案中，加热器4630可以是电阻加热器、热电装置(例如peltier装置)等。在某些实施方案中，加热器4630可以是一个或多个直线“条带加热器”，其布置成使得流动路径在多个不同点与所述加热器相交。在其它实施方案中，加热器4630可以是一个或多个具有几何形状的弯曲加热器，所述几何形状与流动构件4610的几何形状对应以在流动路径中产生多个不同的温度带。
尽管通常将扩增模块4600描述为在制备的溶液上执行热循环操作，但是在其它实施方案中，扩增模块4600可以执行任何合适的热反应以扩增所述溶液内的核酸。在某些实施方案中，扩增模块4600(和本文描述的任何扩增模块)可以执行任何合适类型的等温扩增过程，包括、例如，环介导的等温扩增(lamp)、基于核酸序列的扩增(nasba)(其可以用于检测靶rna分子)、链置换扩增(sda)、多重置换扩增(mda)、分枝扩增方法(ram)或任何其它类型的等温过程。
由装置4000实现的检测方法包括在装置4000内相继递送检测试剂和其它物质。进一步，装置4000被构造成是用于用在护理点位置(或其它分散位置)的“现货”产品，且因此为长期贮存而构造。因此，将试剂贮存模块4700构造成用于用户的简单非经验步骤以从它们的长期贮存容器取出所述试剂和用于使用单个用户动作从它们的贮存容器取出所有试剂。在某些实施方案中，构造试剂贮存模块4700和旋转选择阀4340以允许所述试剂在没有用户干预下一次一种地(oneatatime)用在检测模块4800中。
具体地，装置4000被构造成使得，最初用户操作的最后步骤(即，压迫试剂致动器4080)导致分配贮存的试剂。该动作会压碎和/或打开存在于所述组件中的密封试剂容器并旋转所述液体用于递送。旋转排气选择器阀4340允许试剂模块4700从该步骤排气，且因而允许试剂容器的打开，但是一旦该过程结束就关闭通向所述罐的排气口。因而，所述试剂在检测模块4800需要之前保留在试剂模块4700中。当需要期望的试剂时，旋转阀4340打开通向试剂模块4700的适当排气路径，且流体驱动模块4400向试剂模块4700的输出端口施加真空(经由检测模块4800)，因而从试剂模块4700运输所述试剂。试剂模块4700和阀4340可以类似于在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的试剂模块和阀。
检测模块4800被构造成容纳来自扩增模块4600的输出和来自试剂模块4700的试剂以产生比色变化从而指示靶生物在最初输入样品中的存在或不存在。检测模块4800也产生比色信号以指示所述试验的一般正确操作(阳性对照和阴性对照)。在某些实施方案中，由所述反应诱导的颜色变化是易于读出的和二元的，不需要解释阴影或色相。检测模块4800可以类似于在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的检测模块。
参考图64和65，所述检测模块包括盖子(未显示，但是类似于上面显示和描述的盖子2802)、检测外壳4810和加热器4840。加热器4840可以类似于在本文中描述的和也在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)中显示和描述的电路板加热器中的任一种。
所述盖子和检测外壳4810形成检测的流动池。外壳4810限定检测腔室/通道4812，其具有样品输入部分4813、试剂入口部分、检测部分4821和出口部分4828。样品输入部分4813包括样品输入口4814，其在流体学上联接到扩增模块4600的出口并容纳扩增的样品。所述试剂入口部分包括第一试剂输入口4815、第二试剂输入口4816、第三试剂输入口4817和第四试剂输入口4818。第一试剂输入口4815经由垂直歧管4035的流体通道4043联接到试剂模块4700。因而，在使用中，可以将第一试剂(例如，检测试剂，诸如在上面参考试剂模块2700描述的第一试剂r1)经由第一试剂输入口4815运输进检测通道4812中。第二试剂输入口4816经由垂直歧管4035的流体通道4044联接到试剂模块4700。因而，在使用中，可以将第二试剂(例如，洗涤溶液)经由第二试剂输入口4816运输进检测通道4812。第三试剂输入口4817经由垂直歧管4035的流体通道4045联接到试剂模块4700。因而，在使用中，可以将第三试剂(例如，检测试剂，诸如在上面参考试剂模块2700描述的第二试剂r2)经由第三试剂输入口4817运输进检测通道4812中。第四试剂输入口4818经由垂直歧管4035的流体通道4046联接到试剂模块4700。因而，在使用中，可以将第四试剂(例如，第二个检测试剂流，诸如在上面参考试剂模块2700描述的第二试剂r2)经由第一试剂输入口4818运输进检测通道4812中。
检测通道4812包括入口部分4811、检测部分4821和出口部分4828。检测部分(或“读出泳道”)4821至少部分地由一系列检测表面限定和/或包括一系列检测表面。检测表面4821包括一系列捕获探针，当所述检测溶液流动经过检测表面4821时，所述靶扩增子可以结合所述捕获探针。所述捕获探针可以是被配制成捕获或结合靶扩增子的任何合适的探针，诸如在上面关于检测模块2800描述的那些。具体地，检测部分4821包括5个检测表面。将每个检测表面化学修饰成含有期望的捕获探针构造。具体地，第一检测表面可以包括对淋病奈瑟球菌(ng)特异性的杂交探针。第二检测表面可以包括对砂眼衣原体(ct)特异性的杂交探针。第三检测表面可以包括对阴道毛滴虫(tv)特异性的杂交探针。第四检测表面可以包括阴性对照的非靶探针。第五检测表面可以包括阳性对照(a.fischeri、微黄奈瑟球菌等)的杂交探针。
阴性对照表面4825包括非靶探针且应当总是出现白色(无色)。在某些实施方案中，所述阴性对照表面可以放置成最后一个斑点(即，在箭头ss指示的流动方向)，因为该布置显示了试剂容积、流体移动和洗涤步骤是否适当地工作。
检测表面的尺寸和形状可以类似于在上面参考检测模块2800描述的尺寸和形状。类似地，通道4812的检测部分4821的大小(宽度、深度和/或长度)可以类似于在上面参考检测模块2800描述的大小。此外，在某些实施方案中，检测通道4812(和本文描述的任何检测通道)可以不具有多孔材料。换而言之，在某些实施方案中，检测通道4812(和本文描述的任何检测通道)可以是不包括检测条带(即，多孔或膜样材料，诸如纤维素，其芯吸(wicks)或以其它方式吸收在其中流动的溶液)的流通装置。
装置4000可以用于执行本文所述的任何方法。为了使用所述装置，首先将生物样品放入样品输入容积4068中，如上所述。然后将盖子4140移动至它的闭合位置，由此密封样品输入容积4068。在关闭盖子4140以后，可以操纵第一致动器4050以致动样品输入模块4170，如图56中的箭头oo所示。如在图58和59中所示，第一致动器4050的移动会压迫样品输入容积4068并将所述样品推向过滤器组件4230。第一致动器4050的移动会解锁第二致动器4070(通过移动锁4130，如上所述)。然后可以压迫第二致动器4070，如图60中的箭头qq所示。这会造成洗涤溶液运输进过滤器组件4230中，如上所述。第二致动器4070的移动会解锁第三致动器4080(通过移动锁4130，如上所述)。然后可以压迫第三致动器4080，如图62中的箭头ss所示。这会致动过滤器组件4230(以移动第二板4252，如上所述)，并且也造成所述洗脱溶液被运输进过滤器组件4230中，如上所述。第三致动器4080的移动也会从试剂罐释放所述试剂。
洗脱的溶液在回洗操作中流动穿过过滤器组件4230并流向灭活/裂解模块4300。如上所述，裂解模块4300包括致动装置4000的其余部分的传感器，由此造成装置4000完成如上所述的检测操作。
在一个方面，提供了装置，其包含：(a)输入端口，其被构造成容纳生物样品，所述生物样品包含一个或多个生物细胞或生物实体；(b)过滤器组件，其包含被构造成捕获所述一个或多个生物细胞或生物实体的过滤器，其中所述输入端口被构造成将所述生物样品传送至所述过滤器组件；(c)一个或多个包含洗涤溶液、裂解溶液或二者的蓄池，所述蓄池可操作地联接到所述过滤器组件；(d)废物室，其可操作地联接到所述过滤器组件且被构造成容纳来自所述过滤器组件的废物；和(e)洗脱室，其可操作地联接到所述过滤器组件且被构造成容纳来自所述过滤器组件的洗脱液。
图66是根据一个实施方案的检测靶扩增子的方法10的程序流程图。方法10包括，在12，将含有靶扩增子的检测溶液运输进分子诊断试验装置的检测模块。所述检测模块(其可以是本文描述的任何检测模块，例如，检测模块2800、3800或4800)包括包含一系列捕获探针的检测表面，所述靶扩增子的第一部分响应于所述运输而结合所述捕获探针。
然后在14将第一试剂运输进所述检测模块，所述第一试剂被配制成产生指示所述靶扩增子的存在的可视信号。所述第一试剂响应于所述运输而结合所述靶扩增子的第二部分。所述第一试剂可以是本文描述的任何试剂，包括在上面关于检测模块2800描述的第一试剂r1。
在某些实施方案中，所述方法任选地包括，在运输第一试剂以后，在16，使洗涤溶液流动穿过所述检测模块。所述方法进一步包括，在18，将第二试剂运输进所述检测模块。所述第二试剂包括沉淀底物，所述沉淀底物被配制成当所述第二试剂与所述第一试剂发生接触时产生不溶性有色产物而催化所述可视信号的产生。所述第二试剂可以是本文描述的任何试剂，包括在上面关于检测模块2800描述的第二试剂r2。在某些实施方案中，方法10可以任选地包括抽真空和/或洗涤来自检测模块的第二试剂(例如，经由洗涤或真空操作)，由此剩下存在于所述检测模块中的有色产物。然后在19，经由所述检测模块的透明部分观察可视信号。在某些实施方案中，所述可视信号可以持续以观察至多1小时、2小时、12小时、24小时或48小时。
图67是根据一个实施方案的检测靶扩增子的方法20的程序流程图。方法20包括，在22，将含有靶扩增子的检测溶液运输进分子诊断试验装置的检测模块。所述检测模块(其可以是本文描述的任何检测模块，例如，检测模块2800、3800或4800)包括包含一系列捕获探针的检测表面，所述靶扩增子的第一部分响应于所述运输而结合所述捕获探针。然后在23致动所述装置(其可以是本文描述的任何装置)以造成所述装置执行下述操作。
在23a，将所述生物样品从样品输入容积运输至所述分子诊断试验装置内的扩增模块。然后在23b，将所述扩增模块的一部分加热以扩增来自从所述生物样品提取的多个核酸分子的核酸，从而产生含有靶扩增子的检测溶液。然后在23c，将所述检测溶液运输穿过至少部分地由检测表面限定的检测通道，所述检测表面包括一系列捕获探针，所述靶扩增子的第一部分结合所述捕获探针。然后在23d，将第一试剂运输穿过所述检测通道，所述第一试剂被配制成产生指示所述靶扩增子的存在的可视信号。所述第一试剂当穿过所述检测通道运输时结合所述靶扩增子的第二部分。然后在23e，将第二试剂运输穿过所述检测通道，所述第二试剂被配制成当所述第二试剂与所述第一试剂发生接触时催化所述可视信号的产生。
然后在24，经由所述检测模块的透明部分观察可视信号。在某些实施方案中，所述可视信号可以持续以观察至多1小时、2小时、12小时、24小时或48小时。
尽管在上面已经描述了不同的实施方案，但是应当理解，它们仅仅作为示例且非限制性地呈现。在上述的方法和/或示意图指示以某种次序发生的某些事件和/或流型的情况下，可以改变某些事件和/或流型的次序。尽管已经特别地显示和描述了实施方案，但是应该理解，可以做出形式和细节的多种变化。
例如，本文显示和描述的样品输入模块、样品制备模块、扩增模块、加热器组件和检测模块中的任一种可以用在任何合适的诊断装置中。这样的装置可以包括，例如，可以用在护理点场合中和/或用户的家中的一次性使用的装置。同样地陈述，在某些实施方案中，可以将所述装置(和本文显示和描述的任何其它装置)构造成用于用在分散的试验设备中。进一步，在某些实施方案中，本文显示和描述的样品输入模块、样品制备模块、扩增模块、加热器组件和检测模块中的任一种可以被包括在免除clia的装置内和/或可以促进根据免除clia的方法的装置的操作。同样地陈述，在某些实施方案中，本文显示和描述的样品输入模块、样品制备模块、扩增模块和检测模块可以促进呈充分简单的方式的装置的操作，所述装置可以产生具有足够精确度的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不适当地使用的话有限的损害风险。在某些实施方案中，本文显示和描述的样品输入模块、样品制备模块、扩增模块和检测模块可以用在标题为“用于分子诊断试验的装置和方法(devicesandmethodsformoleculardiagnostictesting)”的国际专利公开号wo2016/109691(其通过引用整体并入本文)”所显示和描述的任何诊断装置中。
本文描述的装置和方法可以用于分析任何合适类型的生物样品，诸如组织样品(例如，血液样品)。在某些情况下，所述生物样品包含取自受试者的体液。在某些情况下，所述体液包括一种或多种包含核酸的细胞。在某些情况下，所述一种或多种细胞包含一种或多种微生物细胞，包括、但不限于，细菌、古细菌(archaebacteria)、原生生物和真菌。在某些情况下，所述生物样品包括一种或多种病毒颗粒。在某些情况下，所述生物样品包括一种或多种造成性传播疾病的微生物。样品可以包含来自受试者的样品，诸如全血；血液制品；红血细胞；白血细胞；血沉棕黄层；拭子；尿；痰；唾液；精液；淋巴流体；内淋巴；外淋巴；胃液；胆汁；粘液；皮脂；汗液；泪液；阴道分泌物；呕吐物；粪便；母乳；耵聍；羊水；脑脊液；腹膜渗出液；胸腔积液；活组织检查样品；来自囊肿的流体；滑液；玻璃体液；房水；囊流体；洗眼液；眼抽吸物；血浆；血清；肺灌洗液；肺抽吸液；动物(包括人)组织，包括、但不限于，肝、脾、肾、肺、肠、脑、心脏、肌肉、胰腺、细胞培养物、以及裂解物、提取物或得自上述样品或可能存在于样品上或中的任何细胞和微生物和病毒的物质和级分(fraction)。样品可以包括原代培养物或细胞系的细胞。细胞系的例子包括、但不限于：293-t人肾细胞、a2870人卵巢细胞、a431人上皮、b35大鼠神经母细胞瘤细胞、bhk-21仓鼠肾细胞、br293人乳房细胞、cho中国仓鼠卵巢细胞、corl23人肺细胞、hela细胞或jurkat细胞。所述样品可以包括均匀的或混合的微生物群体，包括病毒、细菌、原生生物、原核生物界(monerans)、囊泡藻界(chromalveolata)、古细菌(archaea)或真菌中的一种或多种。所述生物样品可以是尿样品、阴道拭子、宫颈拭子、肛门拭子或口腔拭子。所述生物样品可以得自医院、实验室、临床或医学实验室。
但是，本文描述的装置和方法不限于在人样品上执行分子诊断试验。在某些实施方案中，本文描述的任何装置和方法可以与兽医样品、食品样品和/或环境样品一起使用。环境来源的例子包括、但不限于农田、湖泊、河流、水库、通风口、墙壁、屋顶、土壤样品、植物和游泳池。工业来源的例子包括、但不限于洁净室、医院、食品加工区、食品生产区、食品原料、医学实验室、药房和药物配制中心。可以从其分离多核苷酸的受试者的例子包括多细胞生物，诸如鱼、两栖动物、爬行动物、禽类和哺乳动物。哺乳动物的例子包括灵长类动物(例如猿、猴、大猩猩)、啮齿类动物(例如小鼠、大鼠)、牛、猪、绵羊、马、狗、猫或兔。在某些实施例中，所述哺乳动物是人。
在某些实施方案中，本文描述的任何装置或方法可以包括样品缓冲液(例如，在样品制备模块、样品转移歧管或试剂模块内)和/或可以将样品缓冲液与生物样品混合。在某些情况下，所述样品缓冲液可以包括牛血清白蛋白和/或去污剂。在某些情况下，所述样品缓冲液包括约0.1％至5％牛血清白蛋白。在某些情况下，所述样品缓冲液包括约0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％或5％牛血清白蛋白。在某些情况下，所述样品缓冲液包括约0.1％至20％去污剂。在某些情况下，所述样品缓冲液包括约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％去污剂。在某些情况下，所述去污剂是吐温-20。要使用的样品缓冲液的选择可以依赖于预期的方法。例如，当将使用洗涤步骤时至当不使用洗涤步骤时，样品缓冲液的选择可以是不同的。如果将不使用洗涤步骤，那么样品缓冲液可以是适合用于裂解和随后pcr反应的缓冲液。
在某些实施方案中，样品缓冲液可以包括trishcl、吐温-80、bsa、proclin和消泡剂se-15。在某些实施方案中，样品缓冲液可以具有以下组成：50mmtrisph8.4,吐温-80,2％(w/v),bsa,0.25％(w/v),proclin3000.03％(w/v)和消泡剂se-15,0.002％(v/v)，在净化水中制作。trishcl是pcr的常用缓冲液。当在热循环过程中加热它时，ph可能下降，例如，在25℃的温度具有8.4的ph的tris缓冲液当加热至约95℃时可能下降至约～7.4的ph。浓度范围可以是从0.1mm至1m。ph范围可以是从6至10。可以使用任何其它pcr相容的缓冲液，例如hepes。proclin300是一种广谱抗微生物剂，其用作防腐剂以确保收集介质的长贮存期限。可以从0.01％(w/v)至0.1％(w/v)使用它。许多其它抗微生物剂是本领域已知的且可以用在样品缓冲液中。在某些实施方案中，试剂或洗涤缓冲液可以包括消泡剂se-15以减少在制造和流体移动穿过装置过程中的起泡。可以从0.001％(v/v)至1％(v/v)使用它。也可以使用任何其它消泡剂，例如，消泡剂204、消泡剂a、消泡剂b、消泡剂c或消泡剂y-30。
在某些实施方案中，描述的任何扩增模块可以被构造成进行“快速”pcr(例如，在小于约10分钟中完成至少30个循环)和输出信号的快速产生(例如，经由检测模块)。同样地陈述，本文描述的扩增模块可以被构造成处理体积、具有尺寸大小和/或从特定材料构建，所述特定材料促进在小于约10分钟、小于约9分钟、小于约8分钟、小于约7分钟、小于约6分钟或之间的任何范围中的快速pcr或扩增，如本文中所述。
本文描述的一些实施方案涉及具有非短暂计算机可读介质(也可以被称作非短暂处理器可读介质)的计算机存储产品，所述介质在其上面具有用于执行各种由计算机实现的操作的指令或计算机代码。所述计算机可读介质(或处理器可读介质)是非短暂的，其含义是，它不包括短暂传播信号本身(例如，在传输介质诸如空间或线缆上携带信息的传播电磁波)。所述介质和计算机代码(也可以被称作代码)可以是为一个或多个具体目的而设计和构建的那些。非短暂计算机可读介质的例子包括、但不限于：磁性存储介质诸如硬盘、软盘和磁带；光学存储介质诸如光盘/数字视频盘(cd/dvd)、光盘只读存储器(cd-rom)和全息装置；磁光存储介质诸如光盘；载波信号处理模块；和被特别构造成存储和实行程序代码的硬件装置，诸如专用集成电路(asic)、可编程逻辑装置(pld)、只读存储器(rom)和随机存取存储器(ram)装置。
计算机代码的例子包括、但不限于：微码或微指令、机器指令(诸如由编译程序产生)、用于产生网络服务的代码、和含有由使用解释程序的计算机执行的高级指令的文件。例如，可以使用必要的编程语言(例如c、fortran等)、功能编程语言(haskell、erlang等)、逻辑编程语言(例如prolog)、面向对象的编程语言(例如java、c++等)或其它合适的编程语言和/或开发工具来实施实施方案。计算机代码的其它例子包括、但不限于控制信号、加密代码和压缩代码。
在控制模块4900内包括的处理器(和本文描述的任何处理器和/或控制器)可以是被构造成例如将数据写入控制器的存储器和从控制器的存储器读出数据并执行在所述存储器内存储的指令和/或方法的任何处理器。此外，所述处理器可以被构造成控制在所述控制器内的其它模块(例如，温度反馈模块和流动模块)的操作。具体地，所述处理器可以接收信号(包括温度数据、电流测量等)并确定要供给每个加热器组件的功率和/或电流的量、活塞脉冲的期望时机和顺序等。例如，在某些实施方案中，所述控制器可以是8-位pic微控制器，其将控制递送给扩增模块4600内的各个加热组件和部件的功率。该微控制器还可以被构造成使在电源上的瞬时功率需求最小化和/或含有实现所述最小化的代码。
在其它实施方案中，所述处理器(和本文描述的任何处理器)可以是例如专用集成电路(asic)或asic的组合，其被设计成执行一种或多种具体功能。在其它实施方案中，所述微处理器可以是模拟或数字电路，或多种电路的组合。
所述控制器的存储装置(和本文描述的任何存储装置)可以是任何合适的装置，例如，只读存储器(rom)部件、随机存取存储器(ram)部件、电子可编程的只读存储器(eprom)、可擦除的电子可编程的只读存储器(eeprom)、寄存器、高速缓冲存储器和/或闪速存储器。任何模块(压强反馈模块和位置反馈模块)可以由所述处理器实现和/或储存在所述存储器内。
尽管已经将各个实施方案描述为具有特定特征和/或部件的组合，但是其它实施方案可能具有来自如上面讨论的任何实施方案的任何特征和/或部件的组合。
例如，尽管没有将底物4640显示为限定孔，但是在其它实施方案中，所述底物4640(或本文显示或描述的任何其它底物)可以限定与参考扩增模块1600显示和描述的孔1641类似的孔。
本文描述的任何装置和方法可以用于检测与一种或多种细菌细胞有关的核酸在生物样品中的存在或不存在。在某些实施方案中，所述一种或多种细菌细胞是病原体。在某些实施方案中，所述一种或多种细菌细胞是感染性的。可以检测的细菌病原体的非限制性例子包括分枝杆菌(mycobacteria)(例如结核分枝杆菌(m.tuberculosis)、牛分枝杆菌(m.bovis)、鸟分枝杆菌(m.avium)、麻风分枝杆菌(m.leprae)和非洲分枝杆菌(m.africanum))、立克次体、支原体、衣原体和军团菌。细菌感染的一些例子包括、但不限于由以下细菌造成的感染：革兰氏阳性杆菌(例如，李斯特菌属(listeria)、芽孢杆菌属(bacillus)诸如炭疽芽孢杆菌(bacillusanthracis)、丹毒丝菌属种(erysipelothrixspecies))、革兰氏阴性杆菌(例如，巴尔通氏体属(bartonella)、布鲁杆菌属(brucella)、弯曲杆菌属(campylobacter)、肠杆菌属(enterobacter)、埃希氏菌属(escherichia)、弗朗西丝氏菌属(francisella)、嗜血菌属(hemophilus)、克雷伯氏菌属(klebsiella)、摩根氏菌属(morganella)、变形菌属(proteus)、普罗威登斯菌属(providencia)、假单胞菌属(pseudomonas)、沙门氏菌属(salmonella)、沙雷氏菌属(serratia)、志贺氏菌属(shigella)、弧菌属(vibrio)和耶尔森氏菌属种(yersiniaspecies)、螺旋体细菌(例如，疏螺旋体属种(borreliaspecies)，造成莱姆病的布氏疏螺旋体(borreliaburgdorferi))、厌氧细菌(例如，放线菌属(actinomyces)和梭菌属种(clostridiumspecies))、革兰氏阳性和阴性球菌、肠球菌属种(enterococcusspecies)、链球菌属种(streptococcusspecies)、肺炎球菌属种(pneumococcusspecies)、葡萄球菌属种(staphylococcusspecies)和奈瑟球菌属种(neisseriaspecies)。感染性细菌的具体例子包括、但不限于：幽门螺杆菌(helicobacterpyloris)、嗜肺军团菌(legionellapneumophilia)、结核分枝杆菌(mycobacteriumtuberculosis)、鸟分枝杆菌(mycobacteriumavium)、细胞内分枝杆菌(mycobacteriumintracellulare)、堪萨斯分枝杆菌(mycobacteriumkansaii)、戈登分枝杆菌(mycobacteriumgordonae)、金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus)、淋病奈瑟球菌(neisseriagonorrhoeae)、脑膜炎奈瑟球菌(neisseriameningitidis)、单核细胞增生李斯特菌(listeriamonocytogenes)、酿脓链球菌(streptococcuspyogenes)(a群链球菌(groupastreptococcus))、无乳链球菌(streptococcusagalactiae)(b群链球菌(groupbstreptococcus))、绿色链球菌(streptococcusviridans)、粪链球菌(streptococcusfaecalis)、牛链球菌(streptococcusbovis)、肺炎链球菌(streptococcuspneumoniae)、流感嗜血菌(haemophilusinfluenzae)、炭疽芽孢杆菌(bacillusantracis)、猪红斑丹毒丝菌(erysipelothrixrhusiopathiae)、破伤风梭菌(clostridiumtetani)、产气肠杆菌(enterobacteraerogenes)、肺炎克雷伯氏菌(klebsiellapneumoniae)、多杀巴斯德氏菌(pasturellamultocida)、具核梭杆菌(fusobacteriumnucleatum)、念珠状链杆菌(streptobacillusmoniliformis)、苍白密螺旋体(treponemapallidium)、极细密螺旋体(treponemapertenue)、钩端螺旋体属(leptospira)、立克次氏体属(rickettsia)、和以色列放线菌(actinomycesisraelii)、不动杆菌属(acinetobacter)、芽孢杆菌属(bacillus)、博德特氏菌属(bordetella)、疏螺旋体属(borrelia)、布鲁杆菌属(brucella)、弯曲杆菌属(campylobacter)、衣原体属(chlamydia)、嗜衣原体属(chlamydophila)、梭菌属(clostridium)、棒杆菌属(corynebacterium)、肠球菌属(enterococcus)、嗜血菌属(haemophilus)、螺杆菌属(helicobacter)、分枝杆菌属(mycobacterium)、支原体属(mycoplasma)、寡养单胞菌属(stenotrophomonas)、密螺旋体属(treponema)、弧菌属(vibrio)、耶尔森氏菌属(yersinia)、鲍氏不动杆菌(acinetobacterbaumanii)、百日咳博德特氏菌(bordetellapertussis)、流产布鲁杆菌(brucellaabortus)、犬布鲁杆菌(brucellacanis)、马尔他布鲁杆菌(brucellamelitensis)、猪布鲁杆菌(brucellasuis)、空肠弯曲杆菌(campylobacterjejuni)、肺炎衣原体(chlamydiapneumoniae)、砂眼衣原体(chlamydiatrachomatis)、鹦鹉热嗜衣原体(chlamydophilapsittaci)、肉毒梭菌(clostridiumbotulinum)、难辨梭菌(clostridiumdifficile)、产气荚膜梭菌(clostridiumperfringens)、白喉棒杆菌(corynebacteriumdiphtheriae)、阪崎肠杆菌(enterobactersazakii)、成团肠杆菌(enterobacteragglomerans)、阴沟肠杆菌(enterobactercloacae)、粪肠球菌(enterococcusfaecalis)、屎肠球菌(enterococcusfaecium)、大肠杆菌(escherichiacoli)、土拉热弗朗西丝氏菌(francisellatularensis)、幽门螺杆菌(helicobacterpylori)、嗜肺军团菌(legionellapneumophila)、问号钩端螺旋体(leptospirainterrogans)、麻风分枝杆菌(mycobacteriumleprae)、结核分枝杆菌(mycobacteriumtuberculosis)、溃疡分枝杆菌(mycobacteriumulcerans)、肺炎支原体(mycoplasmapneumoniae)、铜绿假单胞菌(pseudomonasaeruginosa)、立氏立克次体(rickettsiarickettsii)、伤寒沙门氏菌(salmonellatyphi)、鼠伤寒沙门氏菌(salmonellatyphimurium)、肠道沙门氏菌(salmonellaenterica)、宋氏志贺氏菌(shigellasonnei)、表皮葡萄球菌(staphylococcusepidermidis)、腐生葡萄球菌(staphylococcussaprophyticus)、嗜麦芽糖寡养单胞菌(stenotrophomonasmaltophilia)、霍乱弧菌(vibriocholerae)、鼠疫耶尔森氏菌(yersiniapestis)等。在某些情况下，所述感染性细菌是淋病奈瑟球菌(neisseriagonorrhoeae)或砂眼衣原体(chlamydiatrachomatis)。
本文描述的任何装置和方法可以用于检测与一种或多种病毒有关的核酸在生物样品中的存在或不存在。病毒的非限制性例子包括疱疹病毒(例如，人巨细胞病毒(hcmv)、单纯疱疹病毒i(hsv-1)、单纯疱疹病毒2(hsv-2)、水痘带状疱疹病毒(vzv)、爱泼斯坦-巴尔病毒)、甲型流感病毒和丙型肝炎病毒(hcv)或小rna病毒诸如柯萨奇病毒b3(cvb3)。其它病毒可以包括、但不限于：乙型肝炎病毒、hiv、痘病毒、肝病毒、逆转录病毒和rna病毒诸如黄病毒、披膜病毒、冠状病毒、丁型肝炎病毒、正粘病毒、副粘病毒、弹状病毒、布尼亚病毒、线状病毒、腺病毒、人疱疹病毒8型、人乳头瘤病毒、bk病毒、jc病毒、天花、乙型肝炎病毒、人博卡病毒、细小病毒b19、人星状病毒、诺沃克病毒、柯萨奇病毒、甲型肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、鼻病毒、严重急性呼吸综合征病毒、丙型肝炎病毒、黄热病病毒、登革热病毒、西尼罗河病毒、风疹病毒、戊型肝炎病毒和人免疫缺陷病毒(hiv)。在某些实施方案中，所述病毒是有包膜病毒。这样的有包膜病毒的例子包括、但不限于是以下病毒科的成员的病毒：嗜肝性dna病毒科、疱疹病毒科、虹彩病毒科、痘病毒科、黄病毒科、披膜病毒科、逆转录病毒科、冠状病毒科、纤丝病毒科、弹状病毒科、布尼亚病毒科、正粘病毒科、副粘病毒科和沙粒病毒科。其它例子包括、但不限于：嗜肝性dna病毒乙型肝炎病毒(hbv)、土拨鼠肝炎病毒、地松鼠(嗜肝病毒科)肝炎病毒、鸭乙型肝炎病毒、苍鹭乙型肝炎病毒、疱疹病毒单纯疱疹病毒(hsv)1和2型、水痘带状疱疹、巨细胞病毒(cmv)、人巨细胞病毒(hcmv)、小鼠巨细胞病毒(mcmv)、豚鼠巨细胞病毒(gpcmv)、爱泼斯坦-巴尔病毒(ebv)、人疱疹病毒6(hhv变体a和b)、人疱疹病毒7(hhv-7)、人疱疹病毒8(hhv-8)、卡波西氏肉瘤有关的疱疹病毒(kshv)、b型病毒痘病毒痘苗病毒、痘疮病毒(variolavirus)、天花病毒(smallpoxvirus)、猴痘病毒、牛痘病毒、骆驼痘病毒、鼠痘病毒、小鼠痘病毒、兔痘病毒、浣熊痘病毒、传染性软疣病毒、羊传染性口疮病毒、挤奶人结节病毒、牛丘疹性口炎病毒、绵羊痘病毒、山羊痘病毒、粗糙皮肤病病毒、禽痘病毒、金丝雀痘病毒、鸽子痘病毒、麻雀痘病毒、粘液瘤病毒、野兔纤维瘤病毒、兔纤维瘤病毒、松鼠纤维瘤病毒、猪痘病毒、塔纳痘病毒、亚巴猴痘病毒、黄病毒登革热病毒、丙型肝炎病毒(hcv)、gb肝炎病毒(gbv-a、gbv-b和gbv-c)、西尼罗河病毒、黄热病病毒、圣路易斯脑炎病毒、日本脑炎病毒、powassan病毒、蜱传脑炎病毒、科萨努尔森林病病毒、披膜病毒、委内瑞拉马脑炎(vee)病毒、切昆贡亚病毒、罗斯河病毒、马亚罗病毒、辛德毕斯病毒、风疹病毒、逆转录病毒人免疫缺陷病毒(hiv)1和2型、人t细胞白血病病毒(htlv)1、2和5型、小鼠乳腺肿瘤病毒(mmtv)、劳斯肉瘤病毒(rsv)、慢病毒、冠状病毒、严重急性呼吸综合征(sars)病毒、纤丝病毒埃博拉病毒、马尔堡病毒、变性肺病毒(mpv)诸如人变性肺病毒(hmpv)、弹状病毒狂犬病病毒、水疱性口炎病毒、布尼亚病毒、克里米亚-刚果出血热病毒、裂谷热病毒、拉克罗斯病毒、汉坦病毒、正粘病毒、流感病毒(a、b和c型)、副粘病毒、副流感病毒(piv1、2和3型)、呼吸道合胞体病毒(a和b型)、麻疹病毒、腮腺炎病毒、沙粒病毒、淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒、胡宁病毒、马丘波病毒、瓜纳瑞托病毒、拉沙病毒、ampari病毒、flexal病毒、伊派病毒、mobala病毒、mopeia病毒、拉丁美洲病毒、巴拉那病毒、伯钦特病毒、punta撕裂病毒(ptv)、塔卡里伯病毒和塔米阿米病毒。在某些实施方案中、所述病毒是无包膜病毒、其例子包括、但不限于是以下病毒科的成员的病毒：细小病毒科、圆环病毒科、多瘤病毒科、乳头状瘤病毒科、腺病毒科、虹彩病毒科、里奥病毒科、双rna病毒科、杯状病毒科和小rna病毒科。具体例子包括、但不限于：犬细小病毒、细小病毒b19、猪环状构象病毒1和2型、bfdv(喙和羽毛疾病病毒、鸡贫血病毒、多形瘤病毒、猿猴病毒40(sv40)、jc病毒、bk病毒、鹦鹉幼雏病病毒、人乳头瘤病毒、牛乳头状瘤病毒(bpv)1型、棉尾兔乳头状瘤病毒、人腺病毒(hadv-a、hadv-b、hadv-c、hadv-d、hadv-e和hadv-f)、禽腺病毒a、牛腺病毒d、蛙腺病毒、里奥病毒、人环状病毒、人科蜱病毒、哺乳动物正呼肠病毒、蓝舌病病毒、轮状病毒a、轮状病毒(b-g组)、科罗拉多壁虱热病毒、水生呼肠孤病毒a型、质型多角体病毒1、斐济病病毒、稻矮小病毒、稻草丛矮化病毒、虫源呼肠孤病毒1、mycoreovirus1、双rna病毒、粘液囊病病毒、胰腺坏死病毒、杯状病毒、猪疱疹病毒、兔出血病病毒、诺沃克病毒、札幌病毒、小rna病毒、人脊髓灰质炎病毒(1-3)、人柯萨奇病毒al-22、24(cal-22和ca24、ca23(埃可病毒9))、人柯萨奇病毒(bl-6(cbl-6))、人埃可病毒1-7、9、11-27、29-33、vilyuish病毒、猿猴肠道病毒1-18(sevi-18)、猪肠道病毒1-11(pevl-11)、牛肠道病毒1-2(bevi-2)、甲型肝炎病毒、鼻病毒、嗜肝病毒、心病毒、口蹄疫病毒和埃可病毒。所述病毒可以是噬菌体。噬菌体的例子包括、但不限于：t4、ts、λ噬菌体、t7噬菌体、g4、pl、
本文描述的任何装置和方法可以用于检测与一种或多种真菌有关的核酸在生物样品中的存在或不存在。感染性真菌原的例子包括、但不限于曲霉菌属(aspergillus)、芽生菌属(blastomyces)、球孢子菌属(coccidioides)、隐球菌属(cryptococcus)、组织胞浆菌属(histoplasma)、副球孢子菌属(paracoccidioides)、孢子丝菌属(sporothrix)以及接合菌纲(zygomycetes)的至少三个属。上述真菌以及许多其它真菌可以造成宠物和伴侣动物的疾病。本教导包括直接地或间接地接触动物的底物。在动物中造成疾病的生物的例子包括糠秕马拉色霉菌(malasseziafurfur)、絮状表皮癣菌(epidermophytonfloccosur)、须毛癣菌(trichophytonmentagrophytes)、红色毛癣菌(trichophytonrubrum)、断发毛癣菌(trichophytontonsurans)、马毛癣菌(trichophytonequinum)、刚果嗜皮菌(dermatophiluscongolensis)、犬小孢子菌(microsporumcanis)、头癣小孢子菌(microsporuaudouinii)、石膏样小孢子菌(microsporumgypseum)、椭圆马拉色霉菌(malasseziaovale)、假霉样真菌属(pseudallescheria)、帚霉属(scopulariopsis)、丝孢菌属(scedosporium)和白色假丝酵母(candidaalbicans)。真菌感染性病原体的其它例子包括、但不限于曲霉菌属、皮炎芽生菌(blastomycesdermatitidis)、假丝酵母属、粗球孢子菌(coccidioidesimmitis)、新型隐球菌(cryptococcusneoformans)、荚膜组织孢浆菌(histoplasmacapsulatum)荚膜变种(var.capsulatum)、巴西副球孢子菌(paracoccidioidesbrasiliensis)、申克孢子丝菌(sporothrixschenckii)、接合菌属种(zygomycetesspp.)、伞枝犁头霉(absidiacorymbifera)、微小根毛霉(rhizomucorpusillus)或无根根霉(rhizopusarrhizus)。
本文描述的任何装置和方法可以用于检测与一种或多种寄生虫有关的核酸在生物样品中的存在或不存在。寄生虫的非限制性例子包括疟原虫属(plasmodium)、利什曼原虫属(leishmania)、巴倍氏菌属(babesia)、密螺旋体属(treponema)、疏螺旋体属(borrelia)、锥虫属(trypanosoma)、刚地弓形虫(toxoplasmagondii)、恶性疟原虫(plasmodiumfalciparum)、间日疟原虫(p.vivax)、卵形疟原虫(p.ovale)、三日疟原虫(p.malariae)、锥虫属种(trypanosomaspp.)或军团菌属种(legionellaspp.)。在某些情况下，所述寄生虫是阴道毛滴虫。
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