CN105358673A - 用于热循环的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
提供了用于低电压功率热循环的系统和方法。包括热循环仪(510)和检测器(520)的核酸扩增装置(500)能够使用诸如12V等低工作电压来运行。该核酸扩增装置(500)可以包括可提供工作功率的便携式储能装置(530)。该核酸扩增装置(500)可以由运载工具(1120)供电并部署至远程位置。
Description
交叉引用
本申请要求2014年5月21日提交的PCT专利申请序列号PCT/CN2014/078022的优先权，该PCT专利申请通过引用全文并入本文。
背景技术
核酸扩增方法允许对来自诸如生物样品等复杂混合物的感兴趣的核酸进行选定的扩增和鉴别。感兴趣的核酸可以经由本领域已知的扩增方法进行扩增，诸如包括聚合酶链反应(PCR)的基于热循环的方法。在对感兴趣的核酸的扩增期间或之后，可以检测扩增的产物，并由终端用户解读检测结果。传统的核酸扩增和检测方法通常涉及需要高电压功率输入的热循环设备。实时PCR技术涉及使用可以实时检测来自正在经历核酸扩增的样品的信号的检测器。热循环和检测的组合需要一定程度的功率输入，这限制了热循环仪的使用。
照护点(Point-of-care，POC)测试具有在实验室基础设施较差的资源受限的条件下或者在接收实验室结果延迟及对患者进行随访可能较复杂的偏远地区提升传染病的检测和处置的潜力。然而，在POC环境下进行核酸扩增面临许多挑战。举例而言，如果需要高电压功率输入来进行实时PCR，则热循环仪将会具有有限的便携性。例如，使用这样的传统系统可能会很快耗尽电池。类似地，可以用于为这样的装置供电的功率源是有限的，因而妨碍了在不同的环境和情况下对热循环仪的充分利用。
发明内容
需要用于低功率热循环的改进的系统和方法。这样的低功率热循环可以允许热循环设备成为便携式的，以及可在不同情况下运行。例如，可以将热循环设备带出到野外，或者带出到国家的那些不容易获得正规功率源的部分。低电压功率的使用还可以允许在运输途中对热循环仪充电，或者由可能原本不能够适应传统热循环装置的功率源对热循环仪充电。这些特征可以极大提高在不同的照护点(POC)环境中进行热循环的能力。
本公开内容的一方面提供了一种用于进行包括多个热循环的核酸扩增反应的装置，该装置包括：自动化热循环仪，其被配置用于(1)接收至少一个样品，该样品包含靶核酸和检测扩增的靶核酸的试剂，以及(2)交替加热和冷却该样品；以及检测器，其被配置用于在所述扩增反应正在进行的同时，在不从所述装置移除样品的情况下检测来自该样品的光信号，其中该光信号与该样品中扩增的靶核酸的量相关，其中所述装置被配置用于使用不超过总共约48V的电力来运行。
所述装置可被配置用于使用不超过总共12V的电力来运行。所述装置可被配置用于在由运载工具电池(vehiclebattery)供电时运行。所述装置可被配置用于在由外部电池组供电时运行。
在一些实施方式中，所述样品包含在一个或多个样品容器中。所述一个或多个样品容器可以是具有容器顶盖的试管。所述自动化热循环仪可以包括具有多个凹陷的加热块，所述多个凹陷被配置用于接受所述一个或多个样品容器。所述装置的重量可以不超过每个凹陷0.2kg。所述装置的尺寸可设置为容纳具有不超过21mm的高度的样品容器。
所述样品还可以包含用于核酸扩增的试剂。所述自动化热循环仪可以能够将样品的温度控制在正或负0.5摄氏度内。在一些实现方式中，所述检测器可以检测来自样品的光信号如荧光信号。在样品与检测器之间提供密封的光传输路径。
所述自动化热循环仪和所述检测器可在外壳内提供。该外壳可以不超过约15cm高。该外壳的长度可以不超过约15cm。可选地，所述装置具有不超过约15cm的最大尺寸。所述装置的重量可以不超过约2kg。
所述装置还可以包括功率连接器，该功率连接器被配置用于将所述装置连接至不超过24V的功率源。该功率连接器可被配置用于将所述装置连接至不超过12V的功率源。在一些实现方式中，该功率连接器可以是插头。该功率连接器可被配置用于插入到运载工具内的充电端口中。所述装置还可以包括被配置用于插入到运载工具内的充电端口中的适配器，该充电端口被配置用于可移除地连接至所述功率连接器。
检测扩增的靶核酸的试剂可以是核酸结合染料。该染料可以是DNA-嵌入染料。该染料可以是Green、检测扩增的靶核酸的试剂可以是能够与靶核酸特异性杂交的核酸探针。该探针可以是Taqman探针。
本公开内容的另一方面提供了一种手提箱，其包括：如以上或本文其他部分所述的装置；以及电池组，其被配置用于为如前文所述的装置供电。所述装置和所述电池组可以存储在所述手提箱的单独的隔室中。所述手提箱还可以包括干浴仪和离心机。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行包括多个热循环的核酸扩增反应的方法。该方法可以包括：(a)提供如前文所述的装置；以及(b)用不超过总共12V来为所述装置供电。
本公开内容的另一方面提供了一种在用户位置处部署用于进行核酸扩增反应的装置的方法，其包括当运载工具正在运行时使用该运载工具为所述装置提供功率，其中所述装置包括(a)自动化热循环仪，其被配置用于(1)接收包含靶核酸的样品和(2)交替加热和冷却所述样品，以及(b)检测器，其被配置用于检测来自所述样品的光信号；以及在所述位置处使用所述装置实现(a)使用所述自动化热循环仪交替冷却和加热所述样品，以及(b)在交替冷却和加热正在发生或者已经完成时，在不从所述装置移除样品或其一部分的情况下检测来自该样品的光信号。
在一些实施方式中，使用不超过总共约12V来为所述自动化热循环仪和所述检测器供电。由所述运载工具提供的功率可以不超过约12V。可以使用由所述运载工具提供的用于为所述装置供电的功率来对所述装置的电池充电。该电池可以是锂电池。该电池可以提供在便携式电池组中。该电池组可被配置成使用不超过12V的输入来充电，并且提供不超过12V的输出来为所述自动化热循环仪和所述检测器供电。
当所述设备处于所述位置时可以使用由所述运载工具提供的功率。当所述运载工具正在运行时所述运载工具可以正在向所述位置行进。所述功率可以从所述运载工具的电池提供至所述装置。
所述样品可以在一个或多个样品容器内被接收于所述自动化热循环仪中。所述一个或多个样品容器可以是具有容器顶盖的试管。所述自动化热循环仪可以包括具有多个凹陷的加热块，所述多个凹陷被配置用于接受所述一个或多个样品容器。所述装置的重量可以不超过每个凹陷0.2kg。所述样品容器可以具有不超过21mm的高度。
在一些实施方式中，所述样品还可以包含进行核酸扩增所必需的试剂。所述自动化热循环仪可以能够将所述样品的温度控制在正或负0.5摄氏度内。所述光信号可以是来自所述样品的荧光信号。所述方法还可以包括在所述样品与所述检测器之间提供密封的光传输路径。
所述自动化热循环仪和所述检测器可在外壳内提供。该外壳的高度可以不超过约15cm。可选地，该外壳的长度不超过约15cm。所述装置的重量可以不超过约2kg。
所述样品可以包含检测扩增的靶核酸的试剂。该试剂可以是核酸结合染料。该染料可以是DNA-嵌入染料。该染料可以是Green或检测扩增的靶核酸的试剂可以是能够与靶核酸特异性杂交的核酸探针。该探针可以是Taqman探针。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行包括多个热循环的核酸扩增反应的装置，该装置包括：自动化热循环仪，其被配置用于(1)接收至少一个样品，该样品包含靶核酸和检测扩增的靶核酸的试剂，以及(2)交替加热和冷却该样品；以及检测器，其被配置用于在所述扩增反应正在进行的同时，在不从所述装置移除样品的情况下检测来自该样品的光信号，其中该光信号与该样品中扩增的靶核酸的量相关，其中所述装置(1)尺寸被设置成具有小于约400cm2的占地面积并且被配置用于容纳具有约15mm至25mm的高度的样品容器；(2)重量不超过约2kg；以及(3)被配置用于使用不超过总共约48V的电力来运行。
所述自动化热循环仪可以能够将所述样品的温度控制在正或负0.5摄氏度内。所述装置可被配置用于使用不超过总共约12V的电力来运行。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行核酸扩增的系统，其包括：热循环仪，其(i)接收反应混合物，该反应混合物包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂，以及(ii)使所述反应混合物的温度循环以进行所述核酸扩增反应，从而产生所述扩增的靶核酸分子，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；以及计算机处理器，其耦合至所述热循环仪并被编程为(i)指令所述热循环仪开始使所述温度按照第一加热和冷却循环数循环以进行所述核酸扩增反应，(ii)在所述热循环仪使所述温度循环的同时，将所述第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数，以及(iii)在达到所述第二加热和冷却循环数时，指令所述热循环仪终止所述温度的循环。
在一些实施方式中，所述系统进一步包括检测器，该检测器在所述核酸扩增反应正在进行的同时，在不从所述热循环仪中取出所述反应混合物的情况下，检测来自所述反应混合物的光信号。在一些实施方式中，所述光信号指示所述扩增的靶核酸分子的量或所述量的变化速率。在一些实施方式中，所述系统进一步包括使所述反应混合物与所述检测器进行光通信的密封的光传输路径。在一些实施方式中，所述热循环仪和所述检测器包括在外壳中。在一些实施方式中，所述外壳具有不超过约15cm的高度和/或长度。在一些实施方式中，所述外壳具有不超过约15cm的最大尺寸。在一些实施方式中，具有所述热循环仪和所述检测器的所述外壳具有不超过约2kg的重量。
在一些实施方式中，所述计算机处理器被编程为在接收到来自用户的输入时将所述第一加热和冷却循环数改变成所述第二加热和冷却循环数。在一些实施方式中，所述输入从可操作地耦合至所述计算机处理器的电子显示器接收。在一些实施方式中，所述电子显示器包括具有对应于所述第一加热和冷却循环数和所述第二加热和冷却循环数的图形和/或文本元素的用户界面。在一些实施方式中，所述用户界面包含对应于所述核酸扩增反应随时间的进程的图形和/或文本元素。
在一些实施方式中，所述热循环仪包括加热所述反应混合物以提高所述温度的加热元件。在一些实施方式中，所述热循环仪包括冷却所述反应混合物的冷却元件。在一些实施方式中，所述加热元件是具有多个凹陷的加热块，其中所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为接受具有所述生物样品和/或试剂的样品容器。在一些实施方式中，所述系统的重量不超过每个凹陷0.2kg。在一些实施方式中，所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为容纳具有不超过21mm的高度的所述样品容器。
在一些实施方式中，其中所述第一加热和冷却循环数包括初始加热阶段和随后的初始冷却阶段。在一些实施方式中，所述第一加热和冷却循环数包括初始冷却阶段和随后的初始加热阶段。在一些实施方式中，所述第二加热和冷却循环数包括最终加热阶段和随后的最终冷却阶段。在一些实施方式中，所述第一加热和冷却循环数包括最终冷却阶段和随后的最终加热阶段。
在一些实施方式中，所述计算机处理器被编程为通过指令所述热循环仪使所述反应混合物进行加热来引发所述核酸扩增反应。在一些实施方式中，所述计算机处理器被编程为通过指令所述热循环仪对所述反应混合物进行冷却而没有加热来终止所述核酸扩增反应。在一些实施方式中，所述工作电压不超过24V。在一些实施方式中，所述工作电压不超过12V。
在一些实施方式中，所述系统进一步包括在所述核酸扩增反应期间为所述热循环仪提供功率的功率源，其中所述功率源在所述工作电压下运行。在一些实施方式中，所述功率源是提供所述工作电压的运载工具。在一些实施方式中，所述功率源是电池。在一些实施方式中，所述电池是锂离子电池。在一些实施方式中，所述电池是便携式电池。在一些实施方式中，所述电池被配置成用不超过48V的输入来充电，并且其中所述电池提供不超过48V的输出来为所述热循环仪供电。在一些实施方式中，所述热循环仪被安置在与所述功率源分开的外壳中，并且其中所述热循环仪和所述功率源通过功率连接器可操作地耦合。
在一些实施方式中，所述反应混合物在样品容器中。在一些实施方式中，所述样品容器是具有盖的试管。
在一些实施方式中，所述热循环仪能够将温度控制在正或负0.1摄氏度内。在一些实施方式中，所述试剂包括引物和聚合酶。
在一些实施方式中，所述试剂包括允许检测扩增的靶核酸分子的化学剂。在一些实施方式中，该化学剂是光学染料。在一些实施方式中，该光学染料是嵌入染料。在一些实施方式中，该光学染料被配置成与靶核酸分子杂交。在一些实施方式中，所述扩增的靶核酸分子是多个扩增的靶核酸分子。
在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在至少两个不同的温度之间循环。在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在至少三个不同的温度之间循环。在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在变性温度、退火温度和延伸温度之间循环。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行核酸扩增的方法，其包括：(a)提供热循环仪，其包括反应混合物，该反应混合物包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；(b)指令所述热循环仪使所述反应混合物的温度按照第一加热和冷却循环数循环，以进行所述核酸扩增反应；(c)在所述热循环仪使所述温度循环的同时，接收将所述第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数的请求；以及(d)在达到所述第二加热和冷却循环数时指令所述热循环仪终止所述温度的循环。
在一些实施方式中，将所述第一加热和冷却循环数改变成所述第二加热和冷却循环数的所述请求从用户接收。在一些实施方式中，所述请求从可操作地耦合至所述计算机处理器的电子显示器接收。在一些实施方式中，所述第一加热和冷却循环数包括初始加热阶段和随后的初始冷却阶段，或者反之亦然。在一些实施方式中，所述第二加热和冷却循环数包括最终加热阶段和随后的最终冷却阶段，或者反之亦然。在一些实施方式中，所述方法进一步包括，在(a)之前，由功率源向所述热循环仪提供功率。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行核酸扩增的系统，其包括：热循环仪，其(i)接收反应混合物，该反应混合物包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂，以及(ii)使所述反应混合物的温度循环以进行所述核酸扩增反应，从而产生所述扩增的靶核酸分子；与所述热循环仪可操作地耦合的检测器，其中所述检测器在所述核酸扩增反应正在进行的同时检测来自所述反应混合物的光信号；以及耦合至所述热循环仪和所述检测器的计算机处理器，其中所述计算机处理器被编程为(i)在所述核酸扩增反应正在进行的同时从所述检测器接收光信号，(ii)将所述光信号或其信号变化与各自的阈值信号或信号变化进行比较，以及(iii)在所述光信号或信号变化达到或超过所述阈值信号或信号变化时，指令所述热循环仪终止所述温度的循环和/或产生指示所述光信号或信号变化已经达到或超过所述阈值信号或信号变化的通知，其中所述热循环仪和所述检测器具有不超过约48V的工作电压。
在一些实施方式中，所述系统进一步包括使所述反应混合物与所述检测器进行光通信的密封的光传输路径。在一些实施方式中，所述热循环仪和所述检测器包括在外壳中。
在一些实施方式中，所述热循环仪包括加热所述反应混合物以提高所述温度的加热元件。在一些实施方式中，所述热循环仪包括冷却所述反应混合物的冷却元件。在一些实施方式中，所述加热元件是具有多个凹陷的加热块，其中所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为接受具有所述生物样品和/或试剂的样品容器。
在一些实施方式中，所述计算机处理器被编程为在所述光信号达到或超过所述阈值信号或信号变化时，指令所述热循环仪对所述反应混合物进行冷却而没有加热。在一些实施方式中，所述工作电压不超过24V。在一些实施方式中，所述工作电压不超过12V。
在一些实施方式中，所述系统进一步包括在所述核酸扩增反应期间为所述热循环仪提供功率的功率源，其中所述功率源在所述工作电压下运行。在一些实施方式中，所述功率源是提供所述工作电压的运载工具。在一些实施方式中，所述功率源是电池。在一些实施方式中，所述热循环仪被安置在与所述功率源分开的外壳中，并且其中所述热循环仪和所述功率源通过功率连接器可操作地耦合。
在一些实施方式中，所述计算机处理器被编程为产生并引导所述通知以在用户的电子显示器上显示。在一些实施方式中，所述电子显示器处于用户的电子装置上，该电子装置与所述计算机处理器经网络通信。在一些实施方式中，所述通知指示所述温度的循环已经终止。
在一些实施方式中，所述信号变化是所述光信号对时间的一阶或二阶导数。在一些实施方式中，所述信号变化是所述光信号对时间的负一阶或二阶导数。
在一些实施方式中，所述光信号是荧光信号。
在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在至少两个不同的温度之间循环。在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在至少三个不同的温度之间循环。在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在变性温度、退火温度和延伸温度之间循环。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行核酸扩增的方法，其包括(a)提供热循环仪，其包括反应混合物，该反应混合物包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂，其中所述热循环仪可操作地耦合至检测器，该检测器在所述核酸扩增反应正在进行的同时检测来自所述反应混合物的光信号；其中所述热循环仪和所述检测器具有不超过约48V的工作电压；(b)在所述核酸扩增反应正在进行的同时，从所述检测器接收光信号；(c)将所述光信号或其信号变化与各自的阈值信号或信号变化进行比较；以及(d)在所述光信号或信号变化达到或超过所述阈值信号或信号变化时，(i)指令所述热循环仪终止所述温度的循环，和/或(ii)产生指示所述光信号或信号变化已经达到或超过所述阈值信号或信号变化的通知。
在一些实施方式中，所述方法进一步包括在所述光信号达到或超过所述阈值信号或信号变化时，指令所述热循环仪对所述反应混合物进行冷却而没有加热。在一些实施方式中，所述方法还包括，在(a)之前，由功率源向所述热循环仪和所述检测器提供功率。在一些实施方式中，所述方法进一步包括产生并引导所述通知以在用户的电子显示器上显示。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行核酸扩增的系统，其包括：热循环仪，其包括多个单独可寻址且可控的热区域，其中给定热区域(i)接收反应混合物，该反应混合物包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂，以及(ii)使所述反应混合物的温度循环以进行所述核酸扩增反应，从而产生所述扩增的靶核酸分子，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；以及，计算机处理器，其耦合至所述热循环仪并被编程为独立于所述多个单独可寻址且可控的热区域中的其他热区域中的扩增反应来调节所述给定热区域中的所述扩增反应。
在一些实施方式中，所述系统一步包括具有多个传感器的检测器，所述多个传感器光学地检测来自所述多个单独可寻址且可控的热区域的光信号，其中所述多个传感器中的给定传感器检测来自所述反应混合物的光信号。在一些实施方式中，所述热循环仪包括加热所述反应混合物以提高所述温度的加热元件。在一些实施方式中，所述热循环仪包括冷却所述反应混合物的冷却元件。
在一些实施方式中，所述多个单独可寻址且可控的热区域包括凹陷，所述凹陷的尺寸设置为接受具有生物样品和/或试剂的样品容器。在一些实施方式中，所述系统的重量不超过每个凹陷0.2kg。在一些实施方式中，所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为容纳各自具有不超过21mm的高度的所述样品容器。
在一些实施方式中，所述热循环仪包括加热所述反应混合物以提高所述温度的加热元件。在一些实施方式中，所述热循环仪包括冷却所述反应混合物的冷却元件。
在一些实施方式中，所述工作电压不超过24V。在一些实施方式中，所述工作电压不超过12V。
在一些实施方式中，所述系统进一步包括在所述核酸扩增反应期间为所述热循环仪提供功率的功率源，其中所述功率源在所述工作电压下运行。在一些实施方式中，所述功率源是提供所述工作电压的运载工具。
在一些实施方式中，所述功率源是电池。在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在至少两个不同的温度之间循环。在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在至少三个不同的温度之间循环。在一些实施方式中，所述热循环仪使所述温度在变性温度、退火温度和延伸温度之间循环。
本公开内容的另一方面提供了一种用于进行核酸扩增的方法，其包括：(a)提供热循环仪，其包括多个单独可寻址且可控的热区域，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；(b)在所述多个单独可寻址且可控的热区域中的第一热区域接收第一反应混合物，并在所述多个单独可寻址且可控的热区域中的第二热区域接收第二反应混合物，其中所述第一反应混合物和第二反应混合物中的每一种包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂；以及(c)指令所述热循环仪使所述第一反应混合物的第一温度和所述第二反应混合物的第二温度独立地循环，从而在所述第一反应混合物和第二反应混合物中的每一种中进行所述核酸扩增反应。
在一些实施方式中，所述方法进一步包括指令所述热循环仪终止所述第一温度和第二温度之一的循环，同时继续使所述第一温度和第二温度中的另一个循环。在一些实施方式中，所述方法进一步包括(i)提供具有多个传感器的检测器，所述多个传感器光学地检测来自所述多个单独可寻址且可控的热区域的光信号，以及(ii)使用所述多个传感器中的第一传感器和第二传感器分别独立地检测来自所述第一反应混合物和第二反应混合物的光信号。
本公开内容的另一方面提供了包含机器可执行代码的计算机可读介质，该机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实现以上或本文其他部分所述的任何方法。
本公开内容的另一方面提供了包含一个或多个计算机处理器和与之耦合的计算机可读介质的计算机系统。所述计算机可读介质包含机器可执行代码，该机器可执行代码在被一个或多个计算机处理器执行时，实现以上或本文其他部分所述的任何方法。
如以上或本文其他部分所述的任何装置、系统或方法可以能够产生包含关于核酸扩增反应的信息的报告。可使用任何合适的通信媒介，包括本文其他部分描述的通信媒介，将报告传送至本地或远程位置的接收者。
当结合以下描述和附图考虑时，将会进一步地理解和明白本发明的其他目的和优点。尽管以下描述可包含描述本发明的特定实施方式的指定细节，但不应将其解释为对本发明范围的限制，而是应当解释为优选实施方式的范例。对于本发明的每个方面，本文所建议的、本领域技术人员所知的许多改变都是有可能的。可以在本发明的范围内作出多种改变和修改而不偏离其精神。
援引并入
本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同具体地且单独地指明每个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考以下对其中利用到本发明原理的说明性实施方式加以阐述的详细描述和附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在附图中：
图1A示出了根据本公开内容的实施方式，用于进行核酸扩增反应的装置的示例。
图1B示出了根据本公开内容的实施方式，用于进行核酸扩增反应的装置的另一示例。
图2示出了可以在由根据本公开内容的实施方式的装置所支持的样品容器内提供的样品。
图3示出了根据本公开内容的实施方式的热循环的示例。
图4示出了根据本公开内容的实施方式的装置和显示器的示例。
图5示出了根据本公开内容的实施方式，向包括储能装置的装置提供功率的示例。
图6示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的示意图。
图7A示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的底视图。
图7B示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的侧视图。
图7C示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的另一侧视图。
图7D示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的顶视图。
图7E示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的透视图。
图7F示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的另一透视图。
图8示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的内部视图。
图9示出了根据本公开内容的实施方式，用于进行核酸扩增反应的装置的示例。
图10示出了根据本公开内容的实施方式，用于进行核酸扩增的装置的尺寸的示例。
图11示出了根据本公开内容的实施方式，由运载工具来供电的装置的示例。
图12A示出了根据本公开内容的实施方式，在装置与充电端口之间的连接的示例。
图12B示出了根据本公开内容的实施方式，在装置与充电端口之间经由适配器的连接的示例。
图13示出了根据本公开内容的实施方式，部署装置的方法的示例。
图14示出了被编程或以其他方式配置成控制热循环仪的运行的计算机系统。
图15示出了用于在运行期间改变循环数的用户界面的示例。
图16示出了用于在运行期间改变循环数的用户界面的另一个示例。
图17示出了用于在运行期间改变循环数的用户界面的另一个示例。
图18示出了用于在运行期间改变循环数的用户界面的另一个示例。
图19示出了用于终止或中止热循环的光信号相对于时间的曲线图。
图20示出了用于终止或中止热循环的光信号对时间的另一个曲线图。
图21示出了用于独立热循环中的光信号对时间的另一个曲线图。
图22示出了用于独立热循环中的光信号变化对时间的另一个曲线图。
具体实施方式
虽然本文已经示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式只是通过示例的方式而提供的。本领域技术人员将想到众多变更、改变和替换，而不会偏离本发明。应当理解，在实施本发明的过程中可以采用本文所述的本发明实施方式的各种替代方案。
如本文所用的术语“样品”通常是指组织或体液样品。例如，样品可以是但不限于血液样品，或其一部分。样品可含有或被怀疑含有核酸分子。样品可包括细胞物质。样品可包括核酸物质，诸如脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)。例如，受试者样品可以是含有一种或多种核酸分子的生物样品。生物样品可从受试者的身体样品获得或是可获得的(例如，提取或分离的)，该身体样品可选自血液(例如，全血)、血浆、血清、尿液、唾液、粘膜分泌物、痰、粪便和泪液。身体样品可以是受试者的体液或组织样品(例如，皮肤样品)。在一些示例中，样品获自受试者的无细胞体液，例如，全血。在此情况下，样品可包含无细胞DNA和/或RNA。在一些其他示例中，样品是环境样品(例如，土壤、废物、环境空气等)、工业样品(例如，来自任何工业过程的样品)和食物样品(例如，奶制品、植物产品和肉制品)。
样品可以为任何合适的大小或体积。在一些示例中，小体积包括不超过约5mL；不超过约4mL；不超过约3mL；不超过约2mL；不超过约1mL；不超过约500μL；不超过约250μL；不超过约100μL；不超过约75μL；不超过约50μL；不超过约35μL；不超过约25μL；不超过约20μL；不超过约15μL；不超过约10μL；不超过约8μL；不超过约6μL；不超过约5μL；不超过约4μL；不超过约3μL；不超过约2μL；不超过约1μL；不超过约0.8μL；不超过约0.5μL；不超过约0.3μL；不超过约0.2μL；不超过约0.1μL；不超过约0.05μL；或不超过约0.01μL。
本文所用的术语“体液”通常是指可从受试者获得的任何液体。体液可包括但不限于，例如血液、尿液、唾液、泪液、汗液、身体分泌物、身体排泄物或源自于受试者或可从受试者获得的任何其他液体。具体地，体液包括但不限于血液、血清、血浆、骨髓、唾液、尿液、胃液、脊髓液、泪液、粪便、粘液、汗液、耳垢、油、腺体分泌物、脑脊髓液、精液、阴道液、来源于肿瘤组织的组织液、眼内液、胎盘液、羊水、脐带血、淋巴液、腔液、痰、脓、胎粪、乳汁和/或其他分泌物或排泄物。
本文所用的术语“核酸”通常是指包含一个或多个核酸亚基的分子。核酸可包含一个或多个选自腺苷(A)、胞嘧啶(C)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)或其变体的亚基。核苷酸可包含A、C、G、T或U，或其变体，包括但不限于肽核酸(PNA)。核苷酸可包含可以掺入生长核酸链的任何亚基。这样的亚基可以是A、C、G、T或U，或对于一个或多个互补A、C、G、T或U是特异的，或与嘌呤(即，A或G，或其变体)或嘧啶(即，C、T或U，或其变体)互补的任何其他亚基。亚基可以使单个核酸碱基或成组碱基(例如，AA、TA、AT、GC、CG、CT、TC、GT、TG、AC、CA或其尿嘧啶-对应物)得到解析。在一些示例中，核酸是脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)，或其衍生物。核酸可以是单链或双链的。核酸可包含一种或多种修饰的核苷酸，例如，甲基化核苷酸和核苷酸类似物。
本文所用的术语“聚合酶”通常是指能够催化聚合反应的任何酶。聚合酶的示例包括但不限于核酸聚合酶、转录酶或连接酶。聚合酶可以是聚合反应酶或聚合酶。
本文所用的术语“受试者”通常是指动物或其他生物体，例如，哺乳动物物种(例如，人)、禽类(例如，鸟)物种或植物。哺乳动物包括但不限于鼠类、猿类、人类、农场动物、运动动物和宠物。受试者可以是患有或被怀疑患有某种疾病或有患该疾病的倾向的个体，或者需要治疗或疑似需要治疗的个体。受试者可以是患者。
本公开内容提供了用于低功率热循环的系统和方法。本文所描述的各个方面可适用于下文阐述的任何特定应用，或者适用于任何其他类型的核酸扩增系统。本公开内容的系统和方法可以作为独立的系统或方法来应用，或者作为集成式样品处理系统的一部分来应用。应当明白，本公开内容的不同方面可以单独地、共同地或彼此组合地理解。
可以提供一种用于进行核酸扩增的装置。该装置可包括能够致使一个或多个样品经历多个热循环的热循环仪。所述多个热循环可以使用任何基于热循环的方法(例如，聚合酶链反应(PCR))来致使感兴趣的核酸在样品中扩增。该装置还可以包括检测器，该检测器被配置用于检测来自样品的光信号。所述检测器可以在反应正在进行的同时检测信号，而无需从所述装置移除样品。所述信号可以与样品中扩增的感兴趣核酸的量相关。所述装置可以能够使用热循环仪和检测器来进行实时PCR。
核酸扩增装置可被配置成在低电压功率下运行。例如，装置可被配置成使用不超过总共约12V的电力或者本文其他部分所述的任何其他低电压值来运行。热循环仪和检测器均可使用总共不超过12V来供电。装置可以具有功率连接器，以将装置连接至功率源。在一些情况下，功率源可以是提供不超过12V的功率的低压功率源。可选地，功率源可以是运载工具中的充电端口。功率源可以是可向装置提供低电压功率的运载工具电池。
可选地，装置可以具有储能单元，诸如电池组。该电池组可以搭载于装置上或者可以连接至装置。电池组可以使用诸如12V功率源等低电压功率源来充电。电池组可以用于使用不超过12V或任何其他低电压值来为装置供电，诸如为装置的热循环仪和检测器供电。
可以为装置提供便携式配置。在一些情况下，热循环仪可具有小型配置。例如，装置可以不超过约12cm高。装置可以具有不超过16cm的长度。在一些情况下，装置可以不超过约2kg重。
装置可以被部署到用户位置。这可以允许在各种照护点(POC)情况下使用。可以使用运载工具来向装置提供功率。向装置提供功率可以包括直接为装置的一个或多个组件供电或者对装置充电。可以在运载工具正在运行的同时使用该运载工具对装置充电或为装置供电。只要运载工具的点火装置没有完全关闭，即认为运载工具正在运行。在一些实施方式中，可以在运载工具搭载着装置处于运输途中时对装置充电或为装置供电。可以在POC位置处使用装置来接收样品。装置可以在POC位置处或者在处于运输途中时进行核酸扩增。这可以有利地允许在原本可能没有能力允许装置运行的位置处使用装置。因此，通过减少向装置提供样品以及从装置收回结果可能花费的时间，可以迅速得多地获得核酸扩增结果。
图1A示出了根据本公开内容的实施方式，用于进行核酸扩增反应的装置的示例。用于进行核酸扩增的装置100可以包括热循环仪110和检测器120。热循环仪可被配置用于接受样品130。
热循环仪110可以能够接收样品130，该样品130可以包含靶核酸。样品还可以包含检测扩增的靶核酸的试剂(例如，可检测的核酸结合剂)。样品还可以包含用于进行核酸扩增的其他试剂。根据要扩增的靶核酸的性质，其他试剂可以包括用于进行逆转录酶耦合的PCT的逆转录酶、dNTP、Mg2+离子。
样品130可以是生物样品。该生物样品可以取自受试者。例如，样品可以直接取自活的受试者。在一些实施方式中，生物样品可以包括呼出气、血液、尿液、排泄物、唾液、脑脊髓液和汗液。可以从受试者获得包含核酸的任何合适的生物样品。生物样品可以是固体物质(例如，生物组织)，或者可以是流体(例如，生物流体)。通常，生物流体可包括与活生物体相关的任何流体。生物样品的非限制性示例包括从受试者的任何解剖学位置(例如，组织、循环系统、骨髓)获得的血液(或血液的成分—例如，白细胞、红细胞、血小板)、从受试者的任何解剖学位置获得的细胞、皮肤、心脏、肺、肾脏、呼出气、骨髓、粪便、精液、阴道液、来源于肿瘤组织的组织液、乳腺、胰腺、脑脊液、组织、咽喉拭子、活检物、胎盘液、羊水、肝脏、肌肉、平滑肌、膀胱、胆囊、结肠、肠、脑、腔液、痰、脓、微生物群(micropiota)、胎粪、乳汁、前列腺、食道、甲状腺、血清、唾液、尿液、胃液和消化液、泪液、眼部液体、汗液、粘液、耳垢、油、腺体分泌物、脊髓液、毛发、指甲、皮肤细胞、血浆、鼻拭子或鼻咽洗液、脊髓液、脐带血、重点流体(emphaticfluid)和/或其他排泄物或身体组织。
受试者可以是活的受试者或者死亡的受试者。受试者可以是人类或动物。在一些情况下，受试者可以是哺乳动物。受试者的示例可以包括但不限于猿类、禽类、犬类、猫类、马类、牛类、羊类、猪类、海豚、啮齿类(例如，小鼠、大鼠)或昆虫。
从受试者获得生物样品有多种方法。直接从受试者获得生物样品的非限制性示例包括：进入循环系统(例如，经注射器或其他针静脉内或动脉内进入)、收集分泌的生物样品(例如，粪便、尿液、痰、唾液等)、外科手术(例如，活检)、擦拭(例如，口腔拭子、口咽拭子)、移液和呼吸。此外，可从受试者中期望的生物样品所处的任何解剖部位获得生物样品。
直接从受试者获得的生物样品通常可以指这样的生物样品：其从受试者获得后，除了从受试者采集生物样品以供进一步处理之外未进行进一步处理。例如，通过以下步骤直接从受试者获得血液：进入受试者的循环系统，从受试者中取出血液(例如，通过针)，并使取出的血液进入贮器中。该贮器可包含试剂(例如，抗凝血剂)，以使得血液样品可用于进一步的分析。在另一示例中，可使用拭子接近受试者的口咽表面上的上皮细胞。在从受试者获得生物样品后，可使含有生物样品的拭子与流体(例如，缓冲液)接触，以从拭子上收集生物流体。或者，在生物样品被提供给装置之前，可以对其进行预处理。
在一些实施方式中，生物样品在提供于反应器皿中时尚未纯化。在一些实施方式中，当生物样品提供至反应器皿时，生物样品的核酸尚未提取。例如，当将生物样品提供至反应器皿时，生物样品中的RNA或DNA可能未从生物样品中提取。此外，在一些实施方式中，在将生物样品提供至反应器皿之前，存在于生物样品中的靶核酸(例如，靶RNA或靶DNA)可能未经浓缩。或者，在将样品提供给装置之前，可以进行对样品的稀释或浓缩。
样品130可以具有待扩增的靶核酸。可以对靶核酸进行扩增以生成扩增产物。靶核酸可以是靶RNA或靶DNA。在靶核酸为靶RNA的情况下，靶RNA可以是任何类型的RNA。在一些实施方式中，靶RNA是病毒RNA。在一些实施方式中，病毒RNA可能对受试者有致病性。致病性病毒RNA的非限制性示例包括人类免疫缺陷病毒I(HIVI)、人类免疫缺陷病毒II(HIVII)、正粘病毒、流感病毒(例如，H1N1、H3N2、H5N1)、肝炎病毒(hepevirus)、甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、丁型肝炎病毒、戊型肝炎病毒、庚型肝炎病毒、EB病毒(Epstein-Barrvirus)、单核细胞增多症病毒、巨细胞病毒、SARS病毒、西尼罗河热病毒、脊髓灰质炎病毒和麻疹病毒。
在靶核酸为靶DNA的情况下，靶DNA可以是任何类型的DNA。在一些实施方式中，靶DNA是病毒DNA。在一些实施方式中，病毒DNA可能对受试者有致病性。DNA病毒的非限制性示例包括单纯疱疹病毒、天花和水痘病毒。在一些情况下，靶DNA可以是细菌DNA。细菌DNA可以是来自对受试者有致病性的细菌，举例而言，诸如结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)——一种已知引起结核病的细菌。
样品130还可以包含检测扩增的靶核酸的试剂。该试剂可以是可产生可检测信号的报告剂，该信号的存在或不存在指示出扩增产物的存在。可检测信号的强度可以与扩增产物的量成比例。例如，可检测信号可以与扩增产物的量成线性正比、成指数比例、成反比，或者与之具有任何其他类型的比例关系。在一些情况下，当生成了与最初扩增的靶核酸不同类型的核酸的扩增产物时，可检测信号的强度可以与最初扩增的靶核酸的量成比例。例如，在经由并行的逆转录和对由逆转录获得的DNA的扩增来扩增靶RNA的情况下，这两种反应所必需的试剂还可以包括可产生可检测信号的报告剂，该信号指示出存在扩增的DNA产物和/或扩增的靶RNA。可检测信号的强度可以与扩增的DNA产物和/或扩增的原始靶RNA的量成比例。使用报告剂还支持实时扩增方法，包括用于DNA扩增的实时PCR。
报告剂可以通过共价或非共价键与包括扩增产物在内的核酸相连接。非共价键的非限制性示例包括离子相互作用、范德华力、疏水相互作用、氢键键合及其组合。在一些实施方式中，报告剂可与初始反应物结合，并且报告剂水平的变化可用于检测扩增产物。在一些实施方式中，报告剂可以仅在核酸扩增进行时是可检测的(或不可检测的)。在一些实施方式中，光学活性染料(例如，荧光染料)可用作报告剂。用于检测扩增的靶核酸的试剂可以是核酸结合染料。该染料可以是DNA-嵌入染料。染料的非限制性示例包括：Eva绿、SYBR绿、SYBR蓝、DAPI、普罗匹定碘、Hoeste、SYBR金色、溴化乙锭、吖啶、原黄素、吖啶橙、吖啶黄素、荧光香豆素(fluorcoumanin)、玫瑰树碱、道诺霉素、氯喹、偏端霉素D、色霉素、二胺乙基苯菲、光辉霉素、多吡啶钌(rutheniumpolypyridyls)、氨茴霉素、菲啶和吖啶、溴化乙锭、碘化丙啶、碘化己锭(hexidiumiodide)、二氢乙锭(dihydroethidium)、乙锭同二聚体-1和-2、单叠氮乙锭(ethidiummonoazide)和ACMA、Hoechst33258、Hoechst33342、Hoechst34580、DAPI、吖啶橙、7-AAD、放线菌素D、LDS751、羟茋巴脒(hydroxystilbamidine)、SYTOX蓝、SYTOX绿、SYTOX橙、POPO-1、POPO-3、YOYO-1、YOYO-3、TOTO-1、TOTO-3、JOJO-1、LOLO-1、BOBO-1、BOBO-3、PO-PRO-1、PO-PRO-3、BO-PRO-1、BO-PRO-3、TO-PRO-1、TO-PRO-3、TO-PRO-5、JO-PRO-1、LO-PRO-1、YO-PRO-1、YO-PRO-3、PicoGreen、OliGreen、RiboGreen、SYBR金色、SYBR绿I、SYBR绿II、SYBRDX、SYTO-40、-41、-42、-43、-44、-45(蓝)、SYTO-13、-16、-24、-21、-23、-12、-11、-20、-22、-15、-14、-25(绿)、SYTO-81、-80、-82、-83、-84、-85(橙)、SYTO-64、-17、-59、-61、-62、-60、-63(红)、荧光素、异硫氰酸荧光素(FITC)、异硫氰酸四甲基罗丹明(TRITC)、罗丹明、四甲基罗丹明、R-藻红蛋白、Cy-2、Cy-3、Cy-3.5、Cy-5、Cy5.5、Cy-7、Texas红、Phar-红、别藻蓝蛋白(APC)、Sybr绿I、Sybr绿II、Sybr金色、CellTracker绿、7-AAD、乙锭同二聚体I、乙锭同二聚体II、乙锭同二聚体III、溴化乙锭、伞形酮、曙红、绿色荧光蛋白、赤藓红、香豆素、甲基香豆素、芘、孔雀绿、茋、萤光黄、级联蓝(cascadeblue)、二氯三嗪胺荧光素、丹磺酰氯、荧光镧系金属络合物诸如包含铕和铽的荧光镧系金属络合物、羧基四氯荧光素、5-和/或6-羧基荧光素(FAM)、5-(或6-)碘代乙酰氨基荧光素、5-{[2(和3)-5-(乙酰巯基)-丁二酰]氨基}荧光素(SAMSA-荧光素)、丽丝胺罗丹明B磺酰氯、5和/或6羧基罗丹明(ROX)、7-氨基-甲基-香豆素、7-氨基-4-甲基香豆素-3-乙酸(AMCA)、BODIPY荧光团、8-甲氧基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐、3,6-二磺酸-4-氨基-萘二甲酰亚胺、藻胆蛋白(phycobiliproteins)、AlexaFluor350、405、430、488、532、546、555、568、594、610、633、635、647、660、680、700、750和790染料、DyLight350、405、488、550、594、633、650、680、755和800染料或其他荧光团。
在一些情况下，报告剂可以是在与扩增产物杂交时可具有光学活性的序列特异性寡核苷酸探针。由于探针与扩增产物的序列特异性结合，寡核苷酸探针的使用可提高检测的特异性和灵敏度。探针可连接至本文所述的任何光学活性报告剂(例如，染料)，并且还可包括能够阻断相关联的染料的光学活性的猝灭剂。可用作报告剂的探针的非限制性示例包括TaqMan探针、TaqManTamara探针、TaqManMGB探针或Lion探针。
报告剂可以是RNA寡核苷酸探针，其可以包含光学活性染料(例如，荧光染料)和相邻地位于探针上的猝灭剂。染料与猝灭剂的紧密靠近可阻断染料的光学活性。探针可与待扩增的靶序列结合。一旦在扩增期间DNA聚合酶的外切核酸酶活性使探针断裂，则猝灭剂与染料分离，而游离的染料重新获得其光学活性，该活性随后可被检测到。
可选地，报告剂可以是分子信标(molecularbeacon)。分子信标可以包括，例如，在发夹型构象的寡核苷酸的一端上连接的猝灭剂。在该寡核苷酸的另一端是光学活性染料，例如，荧光染料。在发夹构型中，光学活性染料和猝灭剂足够紧密地接近，使得猝灭剂能够阻断染料的光学活性。然而，一旦与扩增产物杂交，该寡核苷酸即呈线性构象并与该扩增产物上的靶序列杂交。寡核苷酸的线性化导致光学活性染料与猝灭剂的分离，从而使得光学活性恢复，并且可被检测到。分子信标对扩增产物上的靶序列的序列特异性可改善检测的特异性和灵敏度。
在一些实施方式中，报告剂可以是放射性种类。放射性种类的非限制性示例包括14C、123I、124I、125I、131I、Tc99m、35S或3H。
在一些实施方式中，报告剂可以是能够生成可检测信号的酶。可检测信号可通过酶对其底物，或在酶具有多个底物的情况下对特定底物的活性来产生。可用作报告剂的酶的非限制性示例包括碱性磷酸酶、辣根过氧化物酶、I2-半乳糖苷酶、碱性磷酸酶、β乳半乳糖苷酶、乙酰胆碱酯酶和萤光素酶。
样品130可以与在装置内的核酸扩增所必需的试剂一同提供。在一些情况下，试剂可以包括以下各项中的一个或多个：(i)逆转录酶，(ii)DNA聚合酶，以及(iii)针对靶核酸的引物组(例如，RNA)。试剂的一些示例可以包括市售的预混合物(例如，QiagenOne-StepRT-PCR或One-StepRT-qPCR试剂盒)，该市售的预混合物包含逆转录酶(例如，Sensiscript和Omniscript转录酶)、DNA聚合酶(例如，HotStarTaqDNA聚合酶)和dNTP。
在一些情况下，样品130可以提供在诸如反应器皿等样品容器内。样品的任何成分，包括靶核酸、检测扩增的靶核酸的试剂和/或用于核酸扩增的试剂，均可提供于反应器皿内以获得反应混合物。可使用任何合适的反应器皿。在一些实施方式中，反应器皿包括主体，该主体可包括内表面、外表面、开口端和相对的封闭端。在一些实施方式中，反应器皿可包括盖。所述盖可被配置为在其开口端与主体接触，使得当进行接触时该反应器皿的开口端封闭。在一些情况下，所述盖永久地与反应器皿相关联，使得其在打开和闭合配置下保持附接至反应器皿。在一些情况下，所述盖是可移除的，以便在反应器皿打开时，盖与反应器皿分离。在一些实施方式中，反应器皿可被密封，可选地气密密封。反应器皿可以是不漏流体的。
反应器皿可具有不同的大小、形状、重量和配置。在一些示例中，反应器皿可以是圆形或椭圆形的管状。在一些实施方式中，反应器皿可以是矩形、正方形、菱形、圆形、椭圆形或三角形。反应器皿可以是规则形状或不规则形状。在一些实施方式中，反应器皿的封闭端可具有锥形、圆形或平的表面。例如，可以提供平坦的盖、圆润的盖或锥形的盖。反应器皿类型的非限制性示例包括管、孔、毛细管、筒、皿、离心管或移液管头。
可以为反应器皿提供任何尺寸。反应器皿可被配置用于容纳不超过0.2mL或0.5mL的样品。反应器皿可被配置用于容纳不超过约0.01mL、0.03mL、0.05mL、0.07mL、0.1mL、0.12mL、0.15mL、0.17mL、0.2mL、0.22mL、0.25mL、0.27mL、0.3mL、0.32mL、0.35mL、0.37mL、0.4mL、0.42mL、0.45mL、0.47mL、0.5mL、0.52mL、0.55mL、0.6mL、0.7mL、0.8mL、0.9mL、1mL、1.1mL、1.2mL、1.3mL、1.5mL、1.7mL、2mL、2.5mL、3mL、3.5mL、4mL、5mL、6mL或7mL。反应器皿可被配置用于容纳多于本文所述的任何值。反应器皿可以具有被配置用于容纳不超过处于本文所述的两个值之间的范围内的容积。
反应器皿可以小于或等于约15mm、21.5mm、21.8mm或22mm高。反应器皿可以具有小于或等于约1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、27mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm或70mm的高度。反应器皿可以具有大于本文所述的任何值的高度。反应器皿可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的高度。
反应器皿可以具有不超过0.001mm2、0.005mm2、0.01mm2、0.03mm2、0.05mm2、0.1mm2、0.12mm2、0.15mm2、0.2mm2、0.3mm2、0.4mm2、0.5mm2、0.6mm2、0.7mm2、0.8mm2、0.9mm2、1mm2、1.1mm2、1.2mm2、1.3mm2、1.5mm2、1.7mm2、2mm2、2.2mm2、2.5mm2、3mm2、3.5mm2、4mm2、4.5mm2、5mm2、6mm2、7mm2、8mm2、9mm2、10mm2、12mm2、15mm2、17mm2、20mm2、22mm2、25mm2、30mm2、35mm2、40mm2或50mm2的横截面积。反应器皿可以具有小于本文所述的任何值的横截面积。反应器皿可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的横截面积。
反应器皿可由任何合适的材料构造而成，这样的材料的非限制性示例包括玻璃、金属、塑料及其组合。反应器皿可以由可允许光信号从反应器皿内离开反应器皿的光学透明或半透明材料制成。反应器皿可由可以过滤或者可以不过滤离开反应器皿的光信号的材料制成。在一些情况下，反应器皿可以由可允许检测器探察反应器皿的内部的透明材料形成。在一些情况下，可以对反应器皿的内部成像。或者，可以检测和测量离开反应器皿的光信号的量。
热循环仪可以能够接收反应器皿。反应器皿可以可移除地提供至热循环仪。反应器皿可以插入于装置内或者从装置中取出。反应器皿可以放置在热循环仪的支撑组件上或者从该支撑组件取下。
在备选实施方式中，可以将样品直接加载到装置中，而无需单独的反应器皿。在一些情况下，反应器皿或贮器可以直接内置于装置中。
热循环仪110可以接受在其中具有样品的反应器皿，或者可以直接接收样品。热循环仪可以能够交替加热和冷却样品。可以提供多个加热和冷却循环。可以为各个加热和冷却循环提供任何温度曲线(temperatureprofile)。
热循环仪可以利用传导、对流和/或辐射来加热和/或冷却样品。在一个示例中，可以提供加热块，其可以直接接触样品，或者可以接触包含样品的样品容器。在一些情况下，可以使用电力来电阻加热热循环仪的加热/冷却系统。可以使用其他技术，诸如感应加热，来控制热循环仪的加热/冷却系统。在一些情况下，可以使用珀尔贴装置(Peltierdevice)来加热或冷却热循环仪中的样品。
本领域已知的任何类型的核酸扩增反应均可用于扩增靶核酸并生成扩增产物。此外，核酸的扩增可以是线性的、指数式的或其组合。扩增可以是基于乳剂的或可以是非基于乳剂的。核酸扩增方法的非限制性示例包括逆转录、引物延伸、聚合酶链反应、连接酶链反应、解旋酶依赖的扩增、非对称扩增、滚环扩增和多重置换扩增(MDA)。在一些实施方式中，扩增产物可以是DNA。在对靶RNA进行扩增的情况下，可通过RNA的逆转录来获得DNA并且可利用随后的DNA扩增来生成扩增的DNA产物。扩增的DNA产物可以指示在生物样品中存在靶RNA。在对DNA进行扩增的情况下，可以使用本领域中已知的任何DNA扩增方法。DNA扩增方法的非限制性示例包括聚合酶链反应(PCR)、PCR的变型(例如，实时PCR、等位基因特异性PCR、装配PCR、非对称PCR、数字PCR、乳液PCR、拨出PCR(dial-outPCR)、解旋酶依赖的PCR、巢式PCR、热启动PCR、反向PCR、甲基化特异性PCR、微引物PCR(miniprimerPCR)、多重PCR、巢式PCR、重叠-延伸PCR、热非对称交错PCR(thermalasymmetricinterlacedPCR)、递降PCR)以及连接酶链反应(LCR)。在一些情况下，DNA扩增是线性的。在一些情况下，DNA扩增是指数式的。在一些情况下，DNA扩增采用巢式PCR来实现，其可改善检测扩增的DNA产物的灵敏度。
在一些实现中，本文所述的核酸扩增反应可平行进行。平行的扩增反应可以是可在同一反应器皿内并且可同时发生的扩增反应。平行的核酸扩增反应可以如下进行：例如，在反应器皿中包括对于各个核酸扩增反应所必需的试剂以获得反应混合物，并且使该反应混合物经受对于各个核酸扩增反应所必需的条件。例如，逆转录扩增和DNA扩增可如下平行地进行：在反应器皿中提供对于这两种扩增方法所必需的试剂以形成并获得反应混合物，并使该反应混合物经受适于进行这两个扩增反应的条件。由RNA的逆转录生成的DNA可以平行地进行扩增以产生扩增的DNA产物。任何合适数目的核酸扩增反应可以平行地进行。在一些情况下，平行地进行至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个核酸扩增反应。
当核酸扩增反应正在发生时，时间可能流逝。装置100的检测器120可以能够在核酸扩增反应正在发生的时间期间内检测信号。检测器可以能够在不将样品130从装置移除的情况下检测信号。
在各个方面中，检测器120可以检测扩增产物(例如，扩增的DNA产物、扩增的RNA产物)。扩增产物(包括扩增的DNA)的检测可采用本领域已知的任何合适的检测方法来实现。所使用的检测方法的具体类型可取决于，例如，具体的扩增产物，用于扩增的反应器皿的类型，反应混合物中的其他试剂，反应混合物中是否包括报告剂，以及是否使用报告剂，所使用的报告剂的具体类型。检测方法的非限制性示例包括光学检测、光谱检测、静电检测、电化学检测等。光学检测方法包括但不限于荧光测定法和紫外-可见光吸收。光谱检测方法包括但不限于质谱法、核磁共振(NMR)波谱法和红外光谱法。静电检测方法包括但不限于基于凝胶的技术，例如，凝胶电泳。电化学检测方法包括但不限于在扩增产物的高效液相色谱分离后对扩增产物的电化学检测。
检测器120可以能够检测来自样品130的光信号。该光信号可以是来自样品的荧光信号或其他发光信号。该光信号可以由样品响应于向该样品提供的刺激光而生成。刺激光可以由光源提供。光源可以位于装置100内。在一些情况下，光可由样品吸收，并且样品可以发射光。所发射的光可以处于与发射的光相同或不同的波长。在一些情况下，光信号可以是来自光源的光的反射。或者，光可以照射穿过样品，而检测器可以能够检测穿过样品的光。
在一些实施方式中，可将关于扩增产物(例如，扩增的DNA产物)的存在和/或量的信息输出至接收者。有许多输出关于扩增产物的信息的方法。可以在核酸扩增正在进行的同时实时地提供此等信息。在其他情况下，一旦核酸扩增已经完成，即可提供所述信息。在一些情况下，一些数据可以实时提供，而其他信息可以在扩增完成时提供。
在一些实施方式中，此等信息可口头提供给接收者。在一些实施方式中，此等信息可在报告中提供。报告可包括任何数目的元素，该元素的非限制性示例包括关于受试者的信息(例如，性别、年龄、种族、健康状况等)、原始数据、经处理的数据(例如，图形显示(例如，图、图表、数据表、数据汇总)、确定的循环阈值、靶多核苷酸起始量的计算值)，关于是否存在靶核酸的结论，诊断信息，预后信息，疾病信息，等等，及其组合。该报告可作为打印的报告(例如，硬拷贝)提供，或者可作为电子报告提供。在一些实施方式(包括其中提供电子报告的情况)中，此等信息可经由诸如监视器或电视、可操作地与用于获得扩增产物的单元连接的屏、平板计算机屏、移动装置屏等电子显示器输出。打印的报告和电子报告均可分别存储于文件或数据库中，使得它们可被访问以供与以后的报告进行比较。
此外，可使用任何合适的通信媒介(包括，例如，网络连接、无线连接或因特网连接)将报告传送至本地或远程位置的接收者。在一些实施方式中，可将报告发送至接收者的装置，诸如个人计算机、电话、平板计算机或其他装置。可在线查看、保存在接收者的装置上或打印该报告。有其他合适的方法用于发送报告，该方法的非限制性示例包括邮寄硬拷贝报告供接收和/或接收者查看。
此外，可将此等信息输出至各种不同类型的接收者。此等接收者的非限制性示例包括从中获得生物样品的受试者、医师、治疗受试者的医师、临床试验的临床监视者、护士、研究人员、实验室技术员、制药公司的代表、医疗保健公司、医疗保健专业人员、生物技术公司、医院、人类援助组织、医疗保健管理者、电子系统(例如，存储例如受试者的医疗记录的一台或多台计算机和/或一台或多台计算机服务器)、公共卫生工作者、其他医务人员和其他医疗设施。
可包括热循环仪110和检测器120的装置100可以包括外壳。该外壳可以部分地或完全地封闭装置的组件。外壳可以横向包围装置的组件和/或在顶部和底部包围装置的组件。外壳可以可选地是刚性结构。例如，外壳可以将热循环仪包含于其中。可选地，检测器也可被包含在外壳内。在其他实现方式中，检测器可位于装置的外壳之外。检测器可以是装置的组成部分。或者，检测器可以是可从装置移除或分离的。
在样品130与检测器120之间可以提供光路140。来自样品的信号可以经由该光路到达检测器。来自样品的光信号可以穿越光路以到达检测器。光路可以包括样品与检测器之间的直接视线。在一些情况下，可以在样品与检测器之间提供一个或多个光学元件。光学元件的示例可以包括透镜、反射镜、棱镜、漫射器、聚光器、滤光片、分色镜(dichroics)、光纤或任何其他类型的光学元件。
可选地，光路140可以整个地提供于装置100的外壳内。外壳可以将光路与周围环境光学地隔离。例如，外壳可以是不透光的，使得在外壳内可以不提供或几乎不提供可能干扰光路的干扰光信号。来自外壳之外的光可以不能够进入外壳的内部。这可以有利地减小由检测器120检测到的光信号的不准确性。
在核酸扩增正在发生的同时，可以保持光路140。检测器可以能够经由光路，在核酸扩增正在发生的同时连续地或定期地检测来自样品的信号。
在一些情况下，可以使用低电压来为装置100供电。例如，可以使用12V或更小的电压来为装置供电。所述低电压可以用于为检测器和热循环仪供电。
图1B示出了根据本公开内容的实施方式，用于进行核酸扩增反应的装置的另一示例。装置100可以包括热循环仪110和检测器120。热循环仪可以能够接收多个样品130a-130d。在样品与检测器之间可以提供光路140a-140d。
在一些实施方式中，可以向热循环仪提供多个样品130a-130d。热循环仪可以能够接收多个样品。热循环仪可以能够接收加载于其中的样品数目，或者可以能够接收多于加载于其中的样品。热循环仪可以具有能够接收样品的部位，并且所述部位可以被全部被填充或者可以不被全部填充。例如，热循环仪可以能够接收8个样品，但是可在其中加载8个或更少、7个或更少、6个或更少、5个或更少、4个或更少、3个或更少、2个或更少、1个样品，或者不在其中加载样品。样品可以提供在可由热循环仪接受的反应器皿内。或者，样品可以直接提供至热循环仪而无需反应器皿，或者可以加载至内置于热循环仪中的反应器皿上。
热循环仪110可以具有一个或多个孔。所述孔可被配置用于接受反应器皿或直接接受样品。孔可以是位于支撑结构上的凹陷。在一些情况下，支撑结构可以是加热块/冷却块。例如，孔可以直接形成为加热单元本身。反应器皿可以插入孔中，并且可以直接接触加热单元。反应器皿和其中的样品可以经受传导加热和冷却。
反应器皿可以是反应器皿阵列的一部分。反应器皿阵列尤其可用于自动化方法和/或同时处理多个样品130a-130d。例如，反应器皿可以是由许多孔组成的微孔板的孔。在另一示例中，反应器皿可被容纳在热循环仪的热块的孔中，其中热循环块包括各自能够接收样品器皿的多个孔。由反应器皿组成的阵列可包括任何适当数目的反应器皿。例如，阵列可包括至少约2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、25、35、48、96、144、384个或更多个反应器皿。反应器皿阵列的反应器皿部分还可以由流体处理装置单独寻址，使得该流体处理装置可正确辨识反应器皿，并将适当的流体材料分配到反应器皿中。流体处理装置可用于使流体材料向反应器皿的添加自动化。
反应器皿可以是可相对于彼此单独移动的。反应器皿可以是可从热循环仪110单独移除的。或者，反应器皿可以彼此连接。在一些情况下，可以提供成组或成条带的反应器皿，其可以共同地相对于其他成组或成条带的反应器皿而移动。
如上面所讨论的，可以向热循环仪提供多个样品130a-130d。热循环仪可以同时加热和冷却热循环仪内的样品。可以沿着相同的温度曲线控制每个样品。或者，可以为不同的样品提供不同的曲线。在一些情况下，样品的温度曲线可以是可单独控制的，或者可按逐组或逐区的方式控制。热循环仪可以包括加热/冷却块，该加热/冷却块可在各处具有相同的温度。或者，可以在加热/冷却块上提供温度梯度。可以将不同的样品置于沿着温度梯度的不同位置上以产生不同的热循环温度曲线。
每个样品130a-130d可以提供信号，该信号可以是可由一个或多个检测器120检测的。本文对检测器的任何描述可以适用于单个检测器或多个检测器。例如，如果提供了8个样品，则单个检测器可以检测来自所有8个样品的信号，每个样品可以具有其自己的检测器(产生总共8个检测器)，或者多个样品可以由单个检测器来检测，其中可以整体提供多个检测器。检测器可以能够在样品的核酸扩增期间接收来自样品的光信号。检测器可以同时接收光信号。检测器可以连续地或定期地接收来自样品的光信号。在一些情况下，检测器可以按顺序或分步地循序接收来自样品的信号。
可以提供多个光路140a-140d。在一些情况下，可以在样品130a-130d与检测器120之间提供个别的光路。光路可以优选地彼此不相干扰。在一些情况下，光路可以彼此光学地隔离。如前文所述，光路可以包括在样品与检测器之间的视线。在一个示例中，诸如相机等单个成像装置可以同时地对样品进行成像。在其他示例中，光路可以包括光学元件。例如，可以在每个样品与检测器之间提供单独的光纤路径。样品和光学检测器的复用可以允许装置同时加载多个样品和从所述多个样品扩增核酸。
或者，可以在多个样品130a-130d与检测器120之间提供单个光路。
在一些情况下，可以使用低电压来为装置100供电。例如，可以使用12V或更小的电压来为装置供电。低电压可以用于为检测器和热循环仪供电。
图2示出了可以提供在由根据本公开内容的实施方式的装置所支持的样品容器内的样品。样品容器可以是反应器皿210a、210b。反应器皿可以由支撑装置200所支撑。支撑装置可以具有一个或多个可向其中插入反应器皿的凹陷。凹陷可以是孔。反应器皿可在其中包含样品220a、220b。光信号230a、230b可以从样品发出并且可以离开反应器皿。
支撑装置可以具有一个或多个内置于其中的凹陷。支撑装置可以是加热和冷却装置。本文对加热的任何描述亦可适用于加热和冷却。在一些情况下，可以使用电阻传导加热来加热支撑装置。在一些情况下，支撑装置可以是珀尔贴装置，其可以能够加热和冷却其中的样品。支撑装置可以是固体块，或者可以包括空腔、通路、凹陷或其他特征。支撑装置可由金属材料形成。在一些情况下，支撑装置可由高热导率的材料形成。支撑装置本身可以是加热器，或者可以与加热器热连通。例如，支撑装置可以是位于加热块的顶部上的导热块。
支撑装置可在其中具有任何数目的凹陷。例如，支撑装置可以包括大于或等于约1、2、3、4、5、6、7、8、10、12、14、16、18、20、24、30、35、40、48、50、60、70、80、90、96、100、120、144、150、200、250、300、384、400、500、700、1000、1536、2000个凹陷。支撑装置可以包括少于或等于约本文所述任何数目的凹陷。在一些情况下，凹陷的数目可以处于本文所述的任何两个值之间的范围内。凹陷的大小和/或形状可设置成用以接受一个或多个反应器皿210a、210b。反应器皿的外表面可以接触凹陷的内表面。所述接触可以是基本平齐的，使得反应器皿的外表面积的大部分接触凹陷。这可以改善被包含于其中的样品与加热和冷却元件之间的热接触。
反应器皿210a、210b可以具有如本文其他部分所描述的任何特性或尺寸。在一些情况下，加载到热循环仪中的所有反应器皿可具有相同的特性。除此之外，可在其上加载不同类型的反应器皿。支撑件可以能够接受单一类型的反应器皿或多种类型的反应器皿。支撑件上的凹陷可以全部由反应器皿所填充。或者，可以剩下一个或多个空凹陷。用户可以具有由用户自行决定在其上加载反应器皿的选项。
反应器皿210a、210b可于其中包含样品220a、220b。样品可以具有如本文其他部分所描述的任何特性。样品可以是可包含靶核酸的反应混合物。样品还可以包含报告剂和/或核酸扩增所需的任何其他类型的试剂。反应器皿内的样品可以来自同一受试者或者来自不同的受试者。样品可以来自相同类型的受试者(例如，人类或相同类型的动物)或者来自不同类型的受试者。样品可以是相同类型的样品或者可以是不同类型的样品。例如，它们可以是不同类型的生物样品和/或收集自一个或多个受试者的不同部位。可以提供相同量的样品，或者可以提供不同量的样品。
可以从样品220a、220b提供光信号230a、230b。光信号可以离开反应器皿210a、210b。在一些情况下，光信号可以经由反应器皿的顶部离开。在其他情况下，光信号可以经由反应器皿的底部或侧面离开。在一些情况下，可以向支撑件中内置光学元件，所述光学元件可有助于允许光信号逃逸。
可以使用低电压来进行热循环。在一些实施方式中，所述低电压可以小于或等于约60V、50V、48V、40V、30V、24V、20V、18V、16V、15V、14V、13V、12V、11V、10V、9V、8V、7V、6V、5V、4V、3V、2V或1V以进行热循环。在一些情况下，可以使用小于或等于约50V、40V、30V、24V、20V、18V、16V、15V、14V、13V、12V、11V、10V、9V、8V、7V、6V、5V、4V、3V、2V或1V的低电压来进行热循环和检测的组合。
在一些情况下，可以使用低水平的功率来进行热循环，或者进行热循环和检测的组合。例如，可以使用约84W来进行热循环和检测。在一些情况下，低功率可以小于或等于约250W、200W、150W、130W、120W、110W、100W、90W、85W、84W、83W、80W、75W、70W、65W、60W、55W、50W、45W、40W、35W、30W、25W、20W、15W、10W、5W、1W、500mW、100mW、50mW、10mW、5mW或1mW。用于运行装置的功率的量可以小于或等于本文所述的任何值。或者，用于运行装置的功率的量可以大于或等于本文所述的任何值。用于运行装置的功率的量可以处于本文所述的任何两个值之间的范围内。用于运行热循环仪和检测器的功率的量可以具有小于本文所述的任何值的总量。用于运行热循环仪和检测器的功率的量可以具有大于本文所述的任何值的总量。用于运行热循环仪和检测器的功率的量可以处于本文所述的任何两个值之间的范围内。
图3示出了根据本公开内容的实施方式的热循环的示例。热循环可以包括样品的加热和冷却。例如，可以存在用于模板变性的温度、用于引物退火的温度以及用于DNA合成的温度。装置的热循环仪可以控制温度，以便加热和冷却至这些温度。温度测量值仅通过示例的方式提供并且是非限制性的。类似地，时间量仅通过示例的方式提供并且是非限制性的。
热循环仪可以使得样品经历任何数目的热循环。核酸扩增可以发生在多个循环的过程中。热循环过程的示例如下文所提供，并且是非限制性的。本领域已知的任何类型的热循环技术均可由装置所采用。
在这些多个方面的任何方面中，可使用针对靶核酸的引物组来进行核酸扩增反应。引物组通常包含一种或多种引物。例如，引物组可包含约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10种或更多种引物。在一些情况下，引物组可包含针对不同的扩增产物或不同的核酸扩增反应的引物。例如，引物组可包含第一引物和与核酸链产物互补的第二引物，第一引物是生成与靶核酸的至少一部分互补的核酸产物的第一链所必需的，第二引物是生成与核酸产物第一链的至少一部分互补的核酸产物的第二链所必需的。
例如，引物组可针对靶RNA。引物组可以包含可用于生成与靶RNA的至少一部分互补的核酸产物第一链的第一引物。在逆转录反应的情况下，核酸产物的第一链可以是DNA。引物组还可以包含可用于生成与核酸产物第一链的至少一部分互补的核酸产物第二链的第二引物。在与DNA扩增平行进行的逆转录反应的情况下，核酸产物的第二链可以是与自RNA模板产生的DNA链互补的核酸(例如，DNA)产物的一条链。
如有需要，可以使用任何合适数目的引物组。例如，可以使用约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个引物组。当使用多个引物组时，一个或多个引物组可各自对应于特定的核酸扩增反应或扩增产物。
在一些实施方式中，使用DNA聚合酶。可以使用任何合适的DNA聚合酶，包括可商购的DNA聚合酶。DNA聚合酶通常指能够以模板结合的方式将核苷酸掺入到DNA链中的酶。DNA聚合酶的非限制性示例包括Taq聚合酶、Tth聚合酶、Tli聚合酶、Pfu聚合酶、VENT聚合酶、DEEPVENT聚合酶、EX-Taq聚合酶、LA-Taq聚合酶、Expand聚合酶、Sso聚合酶、Poc聚合酶、Pab聚合酶、Mth聚合酶、Pho聚合酶、ES4聚合酶、Tru聚合酶、Tac聚合酶、Tne聚合酶、Tma聚合酶、Tih聚合酶、Tfi聚合酶、PlatinumTaq聚合酶、Hi-Fi聚合酶、Tbr聚合酶、Tfl聚合酶、Pfutubo聚合酶、Pyrobest聚合酶、Pwo聚合酶、KOD聚合酶、Bst聚合酶、Sac聚合酶、Klenow片段，以及它们的变体、修饰的产物和衍生物。对于某种热启动聚合酶，可能需要在94℃-95℃下2分钟至10分钟的变性步骤，这根据不同的聚合酶可能会改变热曲线。
根据本公开内容的一些实施方式，可以使用逆转录酶。可使用任何合适的逆转录酶。逆转录酶通常指在与RNA模板结合时能够将核苷酸掺入到DNA链中的酶。逆转录酶的非限制性示例包括HIV-1逆转录酶、M-MLV逆转录酶、AMV逆转录酶、端粒酶逆转录酶，以及它们的变体、修饰的产物和衍生物。
在多个方面，使用引物延伸反应来生成扩增产物。引物延伸反应通常包括以下的循环：将反应混合物在变性温度下温育一段变性持续时间，以及将反应混合物在延伸温度下温育一段延伸持续时间。
变性温度可根据例如所分析的特定生物样品、生物样品中靶核酸的特定来源(例如，病毒颗粒、细菌)、所使用的试剂和/或所需的反应条件而变化。例如，变性温度可为约80℃至约110℃。在一些示例中，变性温度可为约90℃至约100℃。在一些示例中，变性温度可为约90℃至约97℃。在一些示例中，变性温度可为约92℃至约95℃。在另外其他的示例中，变性温度可为约80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃。
变性持续时间可根据例如所分析的特定生物样品、生物样品中靶核酸的特定来源(例如，病毒颗粒、细菌)、所使用的试剂和/或所期望的反应条件而变化。例如，变性持续时间可以少于或等于300秒、240秒、180秒、120秒、90秒、60秒、55秒、50秒、45秒、40秒、35秒、30秒、25秒、20秒、15秒、10秒、5秒、2秒或1秒。例如，变性持续时间可以不超过120秒、90秒、60秒、55秒、50秒、45秒、40秒、35秒、30秒、25秒、20秒、15秒、10秒、5秒、2秒或1秒。
延伸温度可根据例如所分析的特定生物样品、生物样品中靶核酸的特定来源(例如，病毒颗粒、细菌)、所使用的试剂和/或所期望的反应条件而变化。例如，延伸温度可为约30℃至约80℃。在一些示例中，延伸温度可为约35℃至约72℃。在一些示例中，延伸温度可为约45℃至约65℃。在一些示例中，延伸温度可为约35℃至约65℃。在一些示例中，延伸温度可为约40℃至约60℃。在一些示例中，延伸温度可为约50℃至约60℃。在另外其他的示例中，延伸温度可为约35℃、36℃、37℃、38℃、39℃、40℃、41℃、42℃、43℃、44℃、45℃、46℃、47℃、48℃、49℃、50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃、70℃、71℃、72℃、73℃、74℃、75℃、76℃、77℃、78℃、79℃或80℃。
延伸持续时间可根据例如所分析的特定生物样品、生物样品中靶核酸的特定来源(例如，病毒颗粒、细菌)、所使用的试剂和/或所期望的反应条件而变化。例如，延伸持续时间可以少于或等于300秒、240秒、180秒、120秒、90秒、60秒、55秒、50秒、45秒、40秒、35秒、30秒、25秒、20秒、15秒、10秒、5秒、2秒或1秒。例如，延伸持续时间可以不超过120秒、90秒、60秒、55秒、50秒、45秒、40秒、35秒、30秒、25秒、20秒、15秒、10秒、5秒、2秒或1秒。
在所述多个方面的任何方面，可进行多个循环的引物延伸反应。可进行任何适当数目的循环。例如，进行的循环数可以少于约100、90、80、70、60、50、40、30、20、10或5个循环。进行的循环数可取决于，例如，获得可检测的扩增产物(例如，指示在生物样品中存在靶RNA的可检测量的扩增DNA产物)所必需的循环数(例如，循环阈值(Ct))。例如，获得可检测的扩增产物(例如，指示在生物样品中存在靶RNA的可检测量的DNA产物)所必需的循环数可以少于约或为约100个循环、75个循环、70个循环、65个循环、60个循环、55个循环、50个循环、40个循环、35个循环、30个循环、25个循环、20个循环、15个循环、10个循环或5个循环。此外，在一些实施方式中，可检测量的扩增产物(例如，指示在生物样品中存在靶RNA的可检测量的DNA产物)可以以小于100、75、70、65、60、55、50、45、40、35、30、25、20、15、10或5的循环阈值(Ct)获得。
扩增产生指示存在所扩增的靶核酸的可检测量的扩增产物所需的时间可根据从中获得靶核酸的生物样品、将要进行的特定核酸扩增反应和所期望的扩增反应的特定循环数而变化。例如，靶核酸的扩增可在120分钟或更短、90分钟或更短、60分钟或更短、50分钟或更短、45分钟或更短、40分钟或更短、35分钟或更短、30分钟或更短、25分钟或更短、20分钟或更短、15分钟或更短、10分钟或更短、或者5分钟或更短的时段产生指示存在靶核酸的可检测量的扩增产物。
在一些实施方式中，靶RNA的扩增可在120分钟或更短、90分钟或更短、60分钟或更短、50分钟或更短、45分钟或更短、40分钟或更短、35分钟或更短、30分钟或更短、25分钟或更短、20分钟或更短、15分钟或更短、10分钟或更短、或者5分钟或更短的时段产生指示存在靶RNA的可检测量的扩增DNA产物。
在一些实施方式中，可使反应混合物经历多个系列的引物延伸反应。所述多个系列中的单个系列可包括多个循环的特定引物延伸反应，该反应的特征在于，例如，如本文其他部分所述的特定的变性和延伸条件。通常，例如，就变性条件和/或延伸条件而言，每个单个系列不同于所述多个系列中的至少一个其他单个系列。例如，就变性温度、变性持续时间、延伸温度和延伸持续时间中的任意一个、两个、三个或全部四个而言，单个系列可不同于所述多个系列中的另一个单个系列。此外，多个系列可包括任何数目的单个系列，例如，至少约或约为2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个单个系列。
例如，多个系列的引物延伸反应可包括第一系列和第二系列。第一系列，例如，可包括超过十个循环的引物延伸反应，其中第一系列的每个循环包括(i)将反应混合物在约92℃至约95℃下温育不超过30秒，随后(ii)将反应混合物在约35℃至约65℃下温育不超过约一分钟。第二系列，例如，可包括超过十个循环的引物延伸反应，其中第二系列的每个循环包括(i)将反应混合物在约92℃至约95℃下温育不超过30秒，随后(ii)将反应混合物在约40℃至约60℃下温育不超过约1分钟。在这一具体示例中，第一和第二系列在它们的延伸温度条件上不同。然而，该示例并非意在限制，因为可以使用不同延伸和变性条件的任意组合。
在一些实施方式中，缓变时间(rampingtime，即，热循环仪从一个温度转变至另一温度所花的时间)和/或缓变速率可以是扩增中的重要因素。例如，扩增产生指示存在靶核酸的可检测量的扩增产物所需的温度和时间可根据缓变速率和/或缓变时间而变化。缓变速率可影响用于扩增的一个或多个温度和一个或多个时间。
可选地，缓变时间和/或缓变速率在循环之间可以是不同的。然而在一些情况下，循环之间的缓变时间和/或缓变速率可以是相同的。缓变时间和/或缓变速率可基于正在处理的一个或多个样品进行调整。
在一些情况下，例如可以根据样品的性质和反应条件来确定不同温度之间的缓变时间。也可根据样品的性质和反应条件来确定确切的温度和温育时间。在一些实施方式中，可使用多个热循环将单个样品处理(例如，使之经受扩增条件)多次，各个热循环在例如缓变时间、温度和/或温育时间上不同。随后可为该特定样品选择最好或最佳的热循环。这提供了针对被测试的特定样品或样品组合裁量热循环的稳健而高效的方法。
在一些实施方式中，靶核酸可在引物延伸反应启动之前经受变性条件。在多个系列的引物延伸反应的情况下，靶核酸可在执行所述多个系列之前经受变性条件，或者可在所述多个系列之间经受变性条件。例如，靶核酸可在多个系列中的第一系列与第二系列之间经受变性条件。此等变性条件的非限制性示例包括变性温度曲线(例如，一个或多个变性温度)和变性剂。
进行多个系列的引物延伸反应的优点可能在于，与在相若的变性和延伸条件下的单一系列的引物延伸反应相比，多个系列的方法以较低的循环阈值产生可检测量的扩增产物，该扩增产物指示在生物样品中存在靶核酸。与在相若的变性和延伸条件下的单一系列相比，使用多个系列的引物延伸反应可将此等循环阈值减少至少约或大约1％、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。
在一些实施方式中，可在进行引物延伸反应之前预加热生物样品。预加热生物样品的温度(例如，预热温度)和持续时间(例如，预热持续时间)可根据例如所分析的特定生物样品而变化。在一些示例中，可将生物样品预加热不超过约60分钟、50分钟、40分钟、30分钟、25分钟、20分钟、15分钟、10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、4分钟、3分钟、2分钟、1分钟、45秒、30秒、20秒、15秒、10秒或5秒。在一些示例中，可在约80℃至约110℃的温度下预加热生物样品。在一些示例中，可在约90℃至约100℃的温度下预加热生物样品。在一些示例中，可在约90℃至约97℃的温度下预加热生物样品。在一些示例中，可在约92℃至约95℃的温度下预加热生物样品。在另外其他的示例中，可在约80℃、81℃、82℃、83℃、84℃、85℃、86℃、87℃、88℃、89℃、90℃、91℃、92℃、93℃、94℃、95℃、96℃、97℃、98℃、99℃或100℃的温度下预加热生物样品。
在所述多个方面的任何方面，完成方法的要素所需的时间可根据该方法的具体步骤而变化。例如，用于完成方法的要素的时间量可为约5分钟到约120分钟。在其他示例中，用于完成方法的要素的时间量可为约5分钟到约60分钟。在其他示例中，用于完成方法的要素的时间量可为约5分钟到约30分钟。在其他示例中，用于完成方法的要素的时间量可以小于或等于120分钟，小于或等于90分钟，小于或等于75分钟，小于或等于60分钟，小于或等于45分钟，小于或等于40分钟，小于或等于35分钟，小于或等于30分钟，小于或等于25分钟，小于或等于20分钟，小于或等于15分钟，小于或等于10分钟，或者小于或等于5分钟。
自动化热循环仪可以能够精确地控制样品的温度以获得期望的温度曲线。自动化热循环仪可以能够将温度控制在约正或负5摄氏度、4摄氏度、3摄氏度、2摄氏度、1.2摄氏度、1摄氏度、0.7摄氏度、0.5摄氏度、0.3摄氏度、0.1摄氏度、0.05摄氏度、0.01摄氏度、0.005摄氏度或0.001摄氏度内。自动化热循环仪可以能够有利地提供高质量的温度控制，同时以低电压和/或低功率运行。自动化热循环仪可以能够有利地提供高质量的温度控制，同时具有较小的尺寸。在一些情况下，可以使用热块。液态金属热块可以是可使用的热块的一个示例。可以可选地采用使用导热流体的加热系统。或者，可以不使用导热流体。在一些情况下，可以为热块提供高密度的加热和/或冷却元件。
对来自经历扩增的样品的信号的检测可以发生在整个过程中。检测可以连续发生，或者在扩增过程期间的一个或多个点上发生。样品可以在整个过程中发射光信号。光信号可与样品中扩增的靶核酸的量相关。
图4示出了根据本公开内容的实施方式的装置和显示器的示例。装置400可以用于进行样品中的靶核酸的核酸扩增。样品可以加载到装置中。装置的热循环仪可以交替加热和冷却样品。装置可以包括检测器，该检测器可以能够实时检测与样品中的靶核酸的扩增相关的信号。
可选地，可以实时地显示与检测到的信号相关的数据。例如，可以在扩增正在发生的同时显示与核酸扩增的进程和/或核酸扩增的结果相关的数据。在一些情况下，显示器410可以内置于装置中。例如，显示器可以提供于装置的外壳上。对显示器的任何描述可以适用于任何类型的输出模块。显示器可以包括视觉显示，以及可选的音频或触觉信息输出。显示器可以在屏幕上或其他类型的用户界面(UI)上显示信息。例如，可以在装置中内置屏幕。
在其他情况下，数据可以在单独的显示装置420上显示。所述单独的显示装置可以与装置400通信。在一些情况下，通信可以经由连接430而发生。所述连接可以是硬接线连接或无线连接。在装置与显示装置之间可以发生直接通信。例如，可以发生蓝牙、红外线通信、无线电、WiFi或其他直接通信。在其他情况下，在装置与显示装置之间可以发生间接通信。例如，通信可以通过网络而发生，诸如局域网(LAN)或诸如因特网等广域网(WAN)。在一些情况下，可以使用电信网络(例如，蜂窝电话网络、数据网络)。在一些示例中，可以使用3G或4G网络来进行通信。在通信中可以使用一个或多个中间装置，诸如中继装置(例如，塔)或路由器。或者，可以不使用中间装置。
装置400可以具有输入模块，该输入模块接收扩增存在于直接从受试者获得的生物样品中的靶核酸(例如，靶RNA、靶DNA)的用户请求。可使用能够接收这样的用户请求的任何合适的模块。该输入模块可包括，例如，包含一个或多个处理器的装置。输入模块可以内置于该装置中。输入模块可以集成到装置的外壳中或者从外壳之外是可及的。
或者，输入模块可以与装置分离或者可以是可从装置分离的。输入模块可以通过诸如本文其他部分所述的那些连接而与装置通信。包含处理器的装置的非限制性示例包括：台式计算机、膝上型计算机、平板计算机(例如，iPad、GalaxyTab)、蜂窝电话、智能电话(例如，iPhone、支持的电话)、个人数字助理(PDA)、视频游戏控制台、电视、音乐播放设备(例如，iPod)、视频播放设备、寻呼机和计算器。处理器可与一个或多个控制器、计算单元和/或计算机系统的其他单元相关联，或者在需要时植入固件中。如果在软件中实现，则例程(或程序)可存储于任何计算机可读存储器如RAM、ROM、闪速存储器、磁盘、激光盘或其他存储介质中。同样地，该软件可经由任何已知的传送方法传送到装置，该方法包括，例如，经通信信道，如电话线、因特网、本地内联网、无线连接等，或者经由便携式介质，如计算机可读磁盘、闪盘驱动器等。各个步骤可作为各种区组、操作、工具、模块或技术来实现，后者转而可以在硬件、固件、软件或其任意组合中实现。当在硬件中实现时，这些区组、操作、技术等中的一些或全部可在例如定制集成电路(IC)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)等中实现。
在一些实施方式中，输入模块被配置成接收进行靶核酸扩增的用户请求。输入模块可直接地(例如，通过输入设备，诸如由用户操作的键盘、鼠标或触摸屏)或间接地(例如，通过有线或无线连接，包括经因特网)接收用户请求。输入模块可经由输出电子器件向扩增模块提供用户的请求。在一些实施方式中，输入模块可包括用户界面(UI)，如图形用户界面(GUI)，该用户界面被配置成使得用户能够提供扩增靶核酸的请求。GUI可包括文本、图形和/或音频组件。GUI可在电子显示器上提供，该电子显示器包括含有计算机处理器的装置的显示器。此等显示器可包括电阻式或电容式触摸屏。
用户的非限制性示例包括从中获得生物样品的受试者、医务人员、临床医生(例如，医生、护士、实验室技术员)、实验室人员(例如，医院实验室技术人员、研究科学家、药学科学家)、临床试验的临床监视者，或医疗保健行业中的其他用户等。
如前文所述，所述系统包含可操作地连接至扩增模块的输出模块。在一些实施方式中，该输出模块可包含具有如上所述的用于输入模块的处理器的装置。该输出模块可包括如本文所述的输入设备，并且/或者可包括用于与扩增模块通信的输入电子器件。在一些实施方式中，该输出模块可以是电子显示器，诸如在核酸扩增装置或单独的显示装置420上的显示器410。在一些情况下，该电子显示器可包括UI。在一些实施方式中，该输出模块是可操作地耦合至计算机网络如因特网的通信接口。在一些实施方式中，该输出模块可使用任何合适的通信媒介(包括计算机网络、无线网络、本地内联网或因特网)将信息传送至处于本地或远程位置的接收者。在一些实施方式中，该输出模块能够分析从扩增模块接收到的数据。该输出模块可以在扩增发生的同时实时分析信息。一些数据可在扩增完成之后得到分析。在一些情况下，该输出模块包括能够生成报告并将报告传送至接收者的报告生成器，其中该报告包含如本文其他部分所述的关于扩增产物的量和/或存在的任何信息。在一些实施方式中，该输出模块可响应于从扩增模块接收到的信息而自动地传送信息，例如以原始数据或由包含在扩增模块中的软件进行的数据分析的形式。或者，该输出模块可在接收来自用户的指令后传送信息。由输出模块传送的信息可以经电子方式进行查看或者由打印机打印出来。
输入模块、扩增模块和输出模块中的一个或多个可包含在同一装置中，或者可包含一种或多种相同的组件。例如，扩增模块也可包含输入模块、输出模块或两者都包含。在其他示例中，包含处理器的装置既可包含在输入模块中也可包含在输出模块中。用户可使用该装置来请求对靶核酸进行扩增，并且也可以用来将关于扩增产物的信息传送至接收者的工具。在一些情况下，包含处理器的装置可包含在全部三种模块中，使得该包含处理器的装置也可用于控制包含在扩增模块或任何其他模块中的仪器(例如，热循环仪、检测器、流体处理装置)，对该仪器提供指令，并接收从该仪器返回的信息。
在一些情况下，可以使用低电压来为装置供电。低电压可以用于为扩增模块和检测器供电。在一些情况下，低电压可以用于为扩增模块、检测器和输出模块供电。可选地，低电压可以用于为输入模块、扩增模块、检测器和输出模块供电。低电压可以用于为输入模块、扩增模块、检测器和输出模块中的任意一个或多个供电。本文所述的低电压可以指12V或更小，或者如本文其他部分所述的任何其他电压值。例如，可以使用总共12V或更小(或者本文其他部分所述的任何其他电压值)来为同时使用的扩增模块、检测器和输出模块供电，其中检测器可以实时检测扩增，而输出模块可以可选地实时示出检测到的扩增的结果。
图5示出了根据本公开内容的实施方式，向包括电池的装置提供功率的示例。装置可以包括如本文其他部分所述的热循环仪510和检测器520。装置还可以可操作地连接至储能装置530。
储能装置530可以是电池组。电池组可以是便携式电池组。电池组可以包括一个或多个电池。电池可以是电化学储能装置。例如，电池组可以包括单一电池单体或多个电池单体。电池可以是锂基电池，诸如锂离子电池。电池可以具有任何化学，包括但不限于铅酸电池、阀控式铅酸电池(例如，胶体电池、吸附式玻璃纤维毡电池)、镍镉(NiCd)电池、镍锌(NiZn)电池、镍金属氢化物(NiMH)电池或锂离子(Li-ion)电池。
储能装置530可以是装置500的一部分。在一个示例中，储能装置可以提供于装置的外壳内。储能装置可以是可从装置移除的，或者可以是装置的组成部分。在一些情况下，储能装置可以放置在装置的外壳内和/或从装置的外壳内移除。储能装置可以调换或替换。在一些情况下，储能装置可以是可再充电的。储能装置可以是可在位于装置内时再充电的，或者可被移除以进行再充电。
在另一示例中，储能装置可直接附接至装置，但不位于装置的外壳内。例如，可以提供外部附接和/或连接。储能装置可直接接触装置外壳。储能装置可经由一个或多个连接器或机械紧固件而附接至装置并就位。储能装置可以单独地附接至装置。例如，能量存储可以附接至装置和从装置拆下。储能装置可被调换。储能装置可以是可再充电的。储能装置可以是可在附接至装置时再充电的，或者可被分离以进行再充电。
储能装置可经由一个或多个连接器而电连接至装置。例如，连接器可以是导线、线缆或其他导电通路。可选地，连接器可以是柔性导电通路。例如，储能装置可以插入到装置中，或者反之亦然。储能装置和装置可以彼此分离。对于装置而言，可以调换不同的储能装置。例如，装置可以插入到不同的储能装置中。储能装置可以是可再充电的。储能装置可以是可在电连接至装置时再充电的，或者可被分离以进行再充电。在储能装置与装置之间可以提供物理电连接。或者，储能装置可以无线地为装置供电。
储能装置可以使用低电压来为装置供电。例如，储能装置可以提供不超过12V或本文其他部分所述的其他电压值来为装置供电。存储装置可以使用不超过总共12V(或者本文其他部分所述的任何其他电压值)来为装置的热循环仪和检测器供电。可选地，还可以使用不超过总共12V的电压来为装置的其他组件(例如，输入模块、输出模块、光源、处理器)供电。
储能装置可以在对装置充电时接收低电压的功率。例如，可以使用不超过12V或本文其他部分所述的其他电压值来对储能装置充电。储能装置可以可选地以与其所接收的电压相同的电压输出能量。
在一些情况下，当能量正在从外部功率源输入时，可以直接从该外部功率源为装置供电。在另一示例中，即使当能量正在从外部功率源输入时，也可通过储能装置为装置供电，并且该外部功率源可以用于对储能装置充电。在一些情况下，当储能单元已被完全充电时，可以使用从外部功率源输入的能量来为装置供电。
如前文所述，可以使用任何低电压的功率来为装置供电。类似地，可以使用任何低电压的功率来对储能装置充电。任何提及的低电压可以包括50V或更小、40V或更小、35V或更小、30V或更小、25V或更小、24V或更小、22V或更小、20V或更小、19V或更小、18V或更小、17V或更小、16V或更小、15V或更小、14V或更小、13.5V或更小、13V或更小、12.5V或更小、12V或更小、11.5V或更小、11V或更小、10.5V或更小、10V或更小、9.5V或更小、9V或更小、8V或更小、7V或更小、6V或更小、5V或更小、4V或更小、3V或更小、2V或更小、1V或更小、500mV或更小、200mV或更小、100mV或更小、50mV或更小、10mV或更小、5mV或更小或者1mV或更小的电压。
装置可以能够在低功率下运行。任何组件的组合可以能够在低功率下运行。例如，热循环仪和检测器可以能够在组合的低功率下运行。热循环仪和检测器以及输入单元可以能够在组合的低功率下运行。热循环仪、检测器、输入单元和输出单元可以能够在组合的低功率下运行。任何提及的低功率可以包括250W或更小、200W或更小、150W或更小、130W或更小、120W或更小、110W或更小、100W或更小、90W或更小、85W或更小、84W或更小、83W或更小、80W或更小、75W或更小、70W或更小、65W或更小、60W或更小、55W或更小、50W或更小、45W或更小、40W或更小、35W或更小、30W或更小、25W或更小、20W或更小、15W或更小、10W或更小、5W或更小、1W或更小、500mW或更小、100mW或更小、50mW或更小、10mW或更小、5mW或更小、1mW或更小的功率，或者本文其他部分所述的任何其他功率值。
图6示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的示意图。对电池组的任何描述可以适用于任何其他类型的储能装置，并且反之亦然。
电池组600可以接收低电压输入610。例如，低电压输入可以是12V或更小，或者本文其他部分所述的任何其他电压。电压输入可以从外部功率源提供。在一些情况下，外部功率源可以是运载工具或设施中的充电端口。例如，可以使用电输出口或其他类型的充电端口。在另一示例中，外部功率源可以是发电装置。在一些情况下，发电装置可以通过使用动能(例如，曲柄或发电机)、可再生能源(例如，太阳能、风能、水能、地热能)、化学能、核能或任何其他类型的发电来源提供功率。外部功率源可以包括并网功率源或离网功率源。电压输入可以是直流电(DC)和/或交流电(AC)。
电压输入可以提供至充电电路620。充电电路可以与电流保护电路630和电池640电连通。充电电路和/或电流保护电路可以防止电池的过充电。例如，可以防止过电压。充电电路和/或电流保护电路可以调控电池的充电。可以将单一电池或多个电池提供在电池组中。如果提供多个电池，则可以将它们串联、并联或以其任何组合连接起来。
电流保护电路和电池可以耦合至升压转换器和/或电压调节器650。在一个示例中，升压转换器可以包括电压递升。电压递升可以是直流电到直流电(DC-DC)。电压调节器可以控制电池组以保持恒定的电压。例如，升压转换器和电压调节器可以允许来自电池组的电压输出660保持恒定。电压输出可以可选地是低电压，诸如12V或更小，或者本文其他部分所述的任何其他电压值。
在一些实施方式中，电压输入610可以等于电压输出660。电压输入可以是或者可以不是恒定的。优选地，电压输出可以保持恒定。电压输出可以是用于为装置供电的电压。电压输出可以是DC。
来自电池的输出660可以是在任何电流下。在一些示例中，输出可以是在7安培(amp)下。电流值可能是最大电流值。在任何其他实施方式中，可以提供任何电流值，诸如约50A或更小、30A或更小、20A或更小、15A或更小、13A或更小、12A或更小、11A或更小、10A或更小、9A或更小、8A或更小、7A或更小、6A或更小、5A或更小、4A或更小、3A或更小、2A或更小、1A或更小、500mA或更小、200mA或更小、100mA或更小、50mA或更小、10mA或更小、5mA或更小或者1mA或更小。在一种情况下，输出可以是伴随最大7A的12VDC。
充电器功率可以是12V、7A的DC。在一些情况下，充电器功率可以小于或等于约84W。在一些情况下，充电器功率可以小于或等于约200W、150W、120W、100W、90W、88W、85W、84W、83W、82W、80W、75W、70W、65W、60W、55W、50w、45W、40W、35W、30W、25W、20W、15W、10W、5W、3W、2W、1W、500mw、100mW、50mW、10mW、5mW或1mW。
电池组可以具有任何容量。例如，容量可为约13.2Ah。在其他情况下，容量可以小于或等于约100Ah、50Ah、30Ah、25Ah、20Ah、17Ah、16Ah、15Ah、14Ah、13.5Ah、13Ah、12.5Ah、12Ah、11Ah、10Ah、9Ah、8Ah、7Ah、6Ah、5Ah、4Ah、3Ah、2Ah或1Ah。
可以为电池组提供仪表指示器670。该仪表指示器可以指示电池组的电量水平。在一个示例中，仪表指示器可以包括可点亮以指示电量水平的灯。例如，灯的总数中点亮的灯的数目可以指示出电池电量的水平。例如，如果提供了四个光源，且全部四个光源都点亮，则仪表可以指示电池组接近100％充电。如果四个光源中的两个点亮，则仪表可以指示电池组约50％充电。如果没有光源点亮，则仪表可以指示电池组约0％充电。可以提供任何数目的灯以提供不同的电量等级。在一些情况下，可以显示可指示电量水平的数值。例如，数字可以指示电池组约66％充电。在另一示例中，可以显示可指示电量水平的颜色。例如，绿色可以指示电池组完全充电或保持大量的电量。黄灯可以指示电池电量低，红灯可以指示电池完全放电或接近完全放电，并且需要立即再充电。在另一示例中，可以提供视觉指示器，诸如条。电量水平可以由该条有多满来指示。灯的闪光可以指示电量水平。例如，稳定的灯可以指示电量良好的电池组，而闪光可以指示电量水平正在降低。可以显示任何其他类型的视觉指示器来指示电量水平。在其他情况下，可以提供音频或触觉指示器来指示电量水平。例如，当电量正在降低时，可以提供音频声音，诸如哔哔声或警告语。在另一示例中，当电量正在降低时，电池组可以振动或提供任何其他类型的触觉警告。
图7A示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的底视图。电池组700可以可选地包括一个或多个通气孔710。通气孔可允许热量从电池组的内部逸出。通气孔可允许环境空气在电池组内流通。可以使用对流来帮助电池组的冷却。可以使用其他技术，诸如传导。可选地，可以为电池组提供散热鳍片、散热器或其他类型的温度管理系统。
电池组可以可选地具有一个或多个支架720。所述支架可以将电池组从表面提升。支架可被配置用于在电池被搁置于表面上时承受电池组的重量。可选地，支架的使用可以将电池组的底面从下方表面提升。可以在所述两个表面之间提供间隙。这可以允许空气在间隙内流动。通气孔710因此可以通往空气，而不是下方表面。这可以帮助电池组的冷却。当电池组经由支架而从表面提升时，在电池组下方可以更容易发生热交换。
图7B示出了根据本公开内容的实施方式的电池组700的侧视图。可以提供一个或多个功率输出口和/或输入口730。例如，可以提供DC输出口。输出口可以是12V输出口。在一些情况下，还可以提供输入口。输入口可以是AC或DC输入口。输入口可以是12V输入口。
电池组可以包括壳体732。所述壳体可以是可覆盖电池组的一个或多个部分的外壳。壳体可在其中包含电池组的一个或多个组件。所述组件可完全地或部分地被封闭在壳体内。外壳可由刚性结构形成。外壳可在其中封闭一个或多个电池。
在电池组上可以提供底板734。该底板可以支撑电池组的一个或多个组件。底板可以构成电池组的底面。可以穿过或邻近底板提供一个或多个通气孔。
电池组还可在其中包括电路板736。该电路板可以提供于电池组的壳体内。电路板可以包括充电电路和/或保护电路。在一些情况下，电路板可以包括升压转换器和/或电压调节器。电路板可以包括充电控制/保护能力。
在电池组上可以提供一个或多个支架720。支架可以从电池组突出。支架可以允许电池以稳定的方式搁置在支架上。支架可以在电池组的底面与下方表面之间创造出间隙。
在一些情况下，可以提供一个或多个螺杆738或其他类型的机械紧固件。螺杆可以将电路板736附接至下方结构。可以使用任何类型的紧固技术来将电路板紧固于电池组的壳体内。可以使用机械紧固件和/或粘合剂。紧固电路板可以防止其以不受控制的方式在电池组内四处移动。紧固电路板还可以允许期望的电连接保持接触。
可以提供开关机构740。可选地，开关机构可以具有螺母或其他类型的附接件。开关可以用于控制电池组的一个或多个功能。开关可以用于打开或关闭电池组。开关可以用于打开或关闭电池仪表指示器。
电池组可以包括安置于其中的一个或多个电池742。可以在其中提供任何数目的电池。例如，可以提供1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个电池。一个或多个电池单体可以串联、并联或以其任何组合连接起来。电池可以经由电池固定器744固定在电池组内。电池固定器可以使用机械紧固件诸如六角螺杆746附接。电池固定器可以保持一个或多个电池固定于壳体内。固定器可以允许或者可以不允许从壳体移除电池。电池组可以可选地包括螺母750和螺杆752(诸如平头螺杆)。可以采用任何其他的紧固机构。紧固件可以用于将支架720紧固至电池壳体。在一些情况下，紧固件可以用于将一个或多个电池紧固于壳体内。
图7C示出了根据本公开内容的实施方式的电池组700的另一侧视图。电池组可以包括一个或多个通气孔710。通气孔可以允许热量从电池组的一个或多个组件消散。通气孔可以允许空气或其他流体在电池组内和电池组外的交换。
电池组可以可选地包括可将电池组抬高于下方表面之上的一个或多个支架720。
电池组还可以包括功率输入口和功率输出口762。在一些情况下，功率输入口可被配置用于从外部功率源接收功率。功率输出口可被配置成连接至用于进行核酸扩增的装置。在一些情况下，可以向功率输入口提供诸如12V等低电压的功率，并且诸如12V等低电压的功率可以离开电池组并用于为装置供电。
图7D示出了根据本公开内容的实施方式的电池组700的顶视图。如本文其他部分所述，可以提供功率输入口和功率输出口762。可以提供彼此相邻或彼此间隔开的功率输入口和功率输出口。它们可以提供在电池组的同一侧或不同侧。
可以提供开关770。开关可以用于控制电池组的一个方面。例如，开关可以是用于打开或关闭电池仪表指示器760的电池容量开关。按压开关可以示出电池的电量水平。电池容量开关可被设计用于经由一个或多个指示器灯的打开或关闭来示出电池电量。例如，一个灯打开指示约25％的电池电量，两个灯指示约50％，等等。在备选实施方式中，所述开关或另一开关可以用于打开或关闭电池的充电模式，或者用于打开或关闭电池组功率。
电池可以包括电池仪表指示器760。电池仪表指示器可以指示电池的电量水平。可以使用任何类型的电池仪表指示器，诸如本文其他部分所述的电池仪表指示器。
可选地，电池还可以包括电池开关772。按压开关可以打开或关闭电池组。电池仪表760可以在按压开关770时独立地显示，而无需打开主功率开关772。在备选实施方式中，可以不存在单独的电池容量开关770。一旦主开关772打开，电池仪表即可显示。
图7E示出了根据本公开内容的实施方式的电池组700的透视图。如前文所讨论，电池可以包括控制开关770或其他控制接口。例如，对控制开关的任何描述亦可适用于按钮、旋钮、转盘、触摸屏、键盘、鼠标、轨迹球、指针、操纵杆或任何其他类型的用户交互设备。
如本文其他部分所述，电池可以包括电池仪表指示器760。可以采用任何其他技术来提供对电量水平的指示。
图7F示出了根据本公开内容的实施方式的电池组700的另一透视图。如前文所述，电池可以包括一个或多个支架720、控制装置770和/或电池仪表指示器760。如前文所述，电池可以接受12V或更小电压下的功率输入并且提供12V或更小电压下的功率输出。
电池组可需要任何时间量来变得完全充电。在一个示例中，充电时间(例如，从空电量至完全充电)可为约5小时。在一些情况下，充电时间可以小于或等于约20小时、15小时、12小时、10小时、8小时、7小时、6.5小时、6小时、5.5小时、5小时、4.5小时、4小时、3.5小时、3小时、2小时、1小时、45分钟、30分钟、20分钟、15分钟、10分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、3分钟、2分钟、1分钟、45秒、30秒、15秒或10秒。在一些情况下，充电时间可以大于或等于本文所述的任何充电时间。充电时间可以处于本文所述的任何两个值之间的范围内。
电池组可以具有任何工作持续时间。工作持续时间可以包括电池组可从完全充电状态运行至完全放电状态的时间量。在一些情况下，工作持续时间可小于充电时间。或者，工作持续时间可大于或等于充电时间。工作持续时间可为约4小时或更少。在一些情况下，工作持续时间可以小于或等于约20小时、15小时、12小时、10小时、8小时、7小时、6小时、5小时、4.5小时、4小时、3.5小时、3小时、2.5小时、2小时、1.5小时、1小时、45分钟、30分钟、20分钟、15分钟、10分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、3分钟、2分钟、1分钟、45秒、30秒、15秒或10秒。在一些情况下，工作持续时间可以大于或等于本文所述的任何工作持续时间。工作持续时间可以处于本文所述的任何两个值之间的范围内。
可以为电池组提供任何尺寸。电池组可以是便携式的。电池组可以能够由人类搬运和携带。电池组可以能够放置在汽车中。电池组可以具有不超过约200mm的最大尺寸(例如，长度、宽度、高度、对角线、直径)。电池组可以具有不超过约1mm、3mm、5mm、7m、10mm、15mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、100mm、120mm、150mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、250mm、270mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、700mm或1m的最大尺寸。或者，电池组可以具有大于本文所述的任何尺寸值的最大尺寸。在一些情况下，电池组可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的最大尺寸。
可以为电池组提供任何占地面积。占地面积可以包括电池组的横截面积。占地面积可以包括电池组在搁置于表面上时将会占据的表面的面积。在一些情况下，电池组可以具有小于或等于约1cm2、5cm2、10cm2、15cm2、20cm2、25cm2、30cm2、40cm2、50cm2、60cm2、70cm2、80cm2、90cm2、100cm2、120cm2、150cm2、200cm2、250cm2、300cm2、350cm2、400cm2、500cm2、600cm2、700cm2、800cm2、900cm2、1000cm2、1200cm2、1500cm2、1700cm2或2000cm2的占地面积。电池组可以具有大于或等于本文所述的任何值的占地面积。电池组可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的占地面积。
电池组可以具有任何体积。在一些情况下，电池组可以具有约200mmx200mmx50mm的尺寸。电池组可以具有约2000cm3的体积。在一些情况下，电池可以具有小于约1cm3、5cm3、10cm3、15cm3、20cm3、25cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、120cm3、150cm3、200cm3、250cm3、300cm3、350cm3、400cm3、500cm3、600cm3、700cm3、800cm3、900cm3、1000cm3、1200cm3、1500cm3、1700cm3、2000cm3、2200cm3、2500cm3、3000cm3、3500cm3、4000cm3、5000cm3、7000cm3或10,000cm3的体积。电池组可以具有大于本文所述的任何体积的体积。电池组可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的体积。
电池组可以具有任何重量。例如，电池组的重量可以小于或等于约1.65kg。电池组的重量可以小于或等于约1mg、10mg、100mg、1g、10g、100g、200g、300g、400g、500g、600g、700g、800g、900g、1kg、1.1kg、1.2kg、1.3kg、1.4kg、1.45kg、1.5kg、1.55kg、1.6kg、1.65kg、1.7kg、1.75kg、1.8kg、1.85kg、1.9kg、2kg、2.2kg、2.5kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg、5kg、6kg、7kg、8kg、9kg或10kg。电池组的重量可以大于本文所述的任何值。电池组可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的的重量。
如本文所述的电池组的任何尺寸或特性可以单独地提供或彼此结合地提供。例如，任何尺寸、占地面积、体积和/或重量可以彼此结合和/或与本文所述的任何电压、电流、功率、容量、充电时间和/或工作持续时间相结合。电池组可以具有本文所述的任何特性，同时被配置成向单独地或组合地具有本文所述的任何特性和/或组件的、用于进行核酸扩增的装置递送功率。
图8示出了根据本公开内容的实施方式的电池组的内部视图。电池组800可以包括一个或多个电池810。如本文其他部分所述，可以使用任何数目或类型的电池。电池可以位于电池组的壳体820内。壳体可以部分地或完全地将一个或多个组件封闭于其中。壳体可以基本上将其内部的组件与电池组的外部隔离。壳体可以具有如本文其他部分针对电池组所描述的任何尺寸。电池组可具有底板830。底板可以支撑电池组的一个或多个组件。底板可以可选地形成电池组的底面。底板可以与壳体一体形成，或者可以是与壳体分离的零件。底板可以是可从壳体移除的。底板可以是可移除的，以向用户提供对电池组内部的进入。这可以使得用户能够调换电池组的一个或多个组件(例如，更换新电池或电路)。
电池组可以包括锁定梁840，该锁定梁可以发挥电池固定器的功能。锁定梁可以将一个或多个电池810固定在适当位置上。锁定梁可以固定至电池的底板830。锁定梁可以防止电池在三维方向上移动。
在一些情况下，可以提供开关850。在一些情况下，开关可以是电池组的功率开关。图8中图示的开关850可以是开关772的内部部分，即电池组开关，其用于打开或关闭电池组。在备选实施方式中，开关可以用作电池容量监视器灯功率开关。例如，可以打开开关以示出电池的剩余电量水平。
在电池壳体820的内部中可以提供控制面板860。控制面板可以包括可控制电池的充电和/或放电的电路。控制面板可以包括用于过充电保护或过放电保护的电路。控制面板可以调控电池的放电。
电池组可以包括功率输入870和功率输出880。在一些情况下，可以从壳体外接近功率输入和功率输出。功率输入和功率输出可以包括可提供于壳体表面上的端口、孔口或插口。可以向功率输入中提供诸如12V等低电压功率输入，并且诸如12V等低电压功率输出可以从功率输出出来。
电池壳体还可以包括电池容量开关890。电池容量开关可以用于示出电池的电量水平。所图示的开关890可以是开关770的内部部分，即电池容量开关。按压开关可以示出电池容量。
在电池组上可以提供电池仪表指示器895。电池仪表指示器可以示出电池组的电量水平。电池仪表指示器可以与电池和/或关联于电池的电路电连通。电池仪表指示器可以具有如本文其他部分所述的任何特性。
图9示出了根据本公开内容的实施方式的、用于进行核酸扩增反应的装置的示例。装置900可以具有外壳，该外壳可封闭装置的一个或多个组件。电池组可以封闭在外壳内、位于外壳的外表面上，或者可以与装置的其余部分相分离。
装置可以可选地具有盖910。盖可以打开以提供对支撑件930的接近，该支撑件可以能够接收一个或多个样品920。在一些情况下，盖可以能够在打开位置与关闭位置之间移动。在关闭位置期间，样品可被完全封闭在外壳内。当处于关闭位置时盖可以平放在样品之上。盖可以可选地形成外壳的一部分。当盖处于关闭位置时，不可移除样品或者向装置添加样品。在打开位置期间，样品或样品容器可暴露于周围环境。当盖处于打开位置时，可以移除样品或者向装置添加样品。
支撑件930可以用于加热和/或冷却样品。支撑件可以根据具有一个或多个热循环的温度曲线来交替加热和冷却样品。温度可以是任何温度曲线，包括本文其他部分所述的那些温度曲线。
可以根据预编程的指令来提供温度控制。在一些情况下，可以根据包含用以执行温度控制步骤的代码、逻辑或指令的非暂时性计算机可读介质来提供温度控制。在一方面，计算机可读介质可以包含机器可执行代码，该机器可执行代码在由一个或多个处理器执行时，实现扩增存在于从受试者获得的生物样品中的靶核糖核酸(RNA)的方法，该方法包括：(a)提供包含生物样品和对于进行核酸扩增所必需的试剂的反应器皿，以获得反应混合物，该试剂包含(i)DNA聚合酶和可选的逆转录酶，和(ii)针对靶核酸的引物组；及(b)使反应器皿中的反应混合物经历多个系列的引物延伸反应以由靶核酸生成扩增产物，每个系列包括两个或更多个如下的循环：(i)在以变性温度和变性持续时间为特征的变性条件下温育反应混合物，随后(ii)在以延伸温度和延伸持续时间为特征的延伸条件下温育反应混合物，其中就变性条件和/或延伸条件而言，单个系列不同于所述多个系列中的至少一个其他单个系列。
计算机可读介质可采取许多形式，包括但不限于有形(或非暂时性)存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括，例如，光盘或磁盘，如任何一个或多个计算机中的任何存储设备等等，例如可用于实现计算步骤、处理步骤等。易失性存储介质包括动态存储器，如计算机的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括构成计算机系统内的总线的导线。载波传输介质可采取电信号或电磁信号或者声波或光波如射频(RF)和红外(IR)数据通信过程中产生的那些的形式。因此，计算机可读介质的常见形式包括，例如：软盘、柔性盘(flexibledisk)、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔纸带、任何其他具有孔洞图案的物理存储介质、RAM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或匣盒、传送数据或指令的载波、传送此等载波的电缆或链路，或者计算机可从中读取程序代码和/或数据的任何其他介质。这些计算机可读介质形式中的许多可参与将一个或多个指令的一个或多个序列传送至处理器以供执行。
可选地，可以为装置提供检测器。检测器可以可选地提供于装置的外壳内。检测器可以能够检测来自样品的光信号。检测器可以能够在盖关闭的同时检测光信号。检测器可以能够在样品或样品容器并不暴露于装置的外部时检测光信号。检测器可以能够在不可能移除样品或向装置添加样品时检测光信号。检测器可以能够在支撑件正在加热和冷却样品的同时检测光信号。检测器可以能够在核酸扩增正在样品内发生时检测光信号。检测可以根据非暂时性计算机可读介质而发生。
在本公开内容的一些实施方式中，装置可以包括显示器940。显示器可以包括关于装置的运行和/或装置的运行状态的信息。显示器可以包括或者可以不包括关于核酸扩增的进度的信息。在一些情况下，显示器可以包括一些基于接收自检测器的信息而生成的信息。这可以包括在核酸扩增期间来自检测器的实时信息。
可以提供一个或多个控件950。所述一个或多个控件可以允许用户控制装置。控件可以与显示器分开或者可以集成到显示器中。例如，显示器可包括触摸屏，该触摸屏可以能够既显示信息又接收用户输入。控件可以接收触觉输入、言语输入和/或视觉输入(例如，动作或手势)。控件可以接收用户输入以打开或关闭装置。控件可以接收用户输入以启动热循环模式或从多个选项中选择热循环模式。用户可以指定关于热循环模式的细节。用户可以提供关于核酸扩增的检测的输入。用户可以提供关于由核酸扩增的检测所产生的数据的显示和传送的输入。用户可以输入或者可以不输入关于不同能量模式和/或能量存储模式的信息。装置的显示和/或控制可以根据非暂时性计算机可读介质而发生。
装置可以包括功率连接器960。功率连接器可以用于将装置连接至功率源。功率源可以是并网功率源或离网功率源。功率源可以是运载工具，诸如客运运载工具。功率源可以是储能装置，诸如本文其他部分所述的电池组。功率连接器可以包括插头、插针、接脚或其他形式的电连接器。功率连接器可以能够接收低电压量来为装置供电。在一些示例中，低电压量可以是12V或更小，或者是本文其他部分所述的任何其他电压量。
图10示出了根据本公开内容的实施方式的、用于进行核酸扩增的装置可处于的尺寸的示例。装置可以是便携式装置。装置可以能够由人类搬运和携带。装置可以能够由人类用单手搬运和携带。便携式装置可以能够经由客运运载工具来运输。便携式装置对于将装置部署至各个位置可以是期望的。便携式装置可以允许照护点(POC)核酸扩增。这可以允许身处偏远地区的个体更快地获得结果，而这可以有助于疾病的预后和治疗。
装置可以具有长度L、高度H和/或宽度W。装置可以具有任何形状。例如，装置可以具有基本上为矩形棱柱的形状、圆形形状、三角形形状、六边形形状、圆柱形形状或任何其他形状。装置可以符合于所图示的尺寸之内，即使装置的形状不致使该装置充满整个尺寸。长度可以是指装置的最大横向尺寸。高度可以是指装置的底部与最高点之间的距离。宽度可以是指在正交于长度的方向上的装置尺寸。本文对装置尺寸的任何描述亦可指外壳的尺寸，该外壳可以至少部分地封闭装置的一个或多个组件。
装置可以具有不超过约15cm的最大尺寸(例如，长度、宽度、高度、对角线、直径)。在一些情况下，装置可以具有不超过10cm高的外壳。在另一示例中，装置可以具有不超过16cm长的外壳。装置可以具有不超过约1mm、3mm、5mm、7m、10mm、12mm、15mm、17mm、20mm、25mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、75mm、80mm、85mm、90mm、97mm、100mm、105mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、270mm、300mm、350mm、400mm、450mm、500mm、550mm、600mm、700mm或1m的最大尺寸。或者，装置可以具有大于本文所述的任何尺寸值的最大尺寸。在一些情况下，装置可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的最大尺寸。
可以为装置提供任何占地面积。占地面积可以包括装置的横截面面积。占地面积可以包括装置在搁置于表面上时将会占据的表面的面积。在一些情况下，装置可以具有小于或等于约1cm2、5cm2、10cm2、15cm2、20cm2、25cm2、30cm2、40cm2、50cm2、60cm2、70cm2、80cm2、90cm2、100cm2、120cm2、150cm2、200cm2、250cm2、300cm2、350cm2、400cm2、500cm2、600cm2、700cm2、800cm2、900cm2、1000cm2、1200cm2、1500cm2、1700cm2或2000cm2的占地面积。装置可以具有大于或等于本文所述的任何值的占地面积。装置可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的占地面积。
装置可以具有任何体积。在一些情况下，电池可以具有小于约1cm3、5cm3、10cm3、15cm3、20cm3、25cm3、30cm3、40cm3、50cm3、60cm3、70cm3、80cm3、90cm3、100cm3、120cm3、150cm3、200cm3、250cm3、300cm3、350cm3、400cm3、500cm3、600cm3、700cm3、800cm3、900cm3、1000cm3、1200cm3、1500cm3、1700cm3、2000cm3、2200cm3、2500cm3、3000cm3、3500cm3、4000cm3、4500cm3、5000cm3、5500cm3、6000cm3、7000cm3、8000cm3、9000cm3或10,000cm3的体积。装置可以具有大于本文所述的任何体积的体积。装置可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的体积。
装置可以具有任何重量。例如，装置的重量可以小于或等于约2kg。装置的重量可以小于或等于约1mg、10mg、100mg、1g、10g、100g、200g、300g、400g、500g、600g、700g、800g、900g、1kg、1.1kg、1.2kg、1.3kg、1.4kg、1.45kg、1.5kg、1.55kg、1.6kg、1.65kg、1.7kg、1.75kg、1.8kg、1.85kg、1.9kg、2kg、2.1kg、2.2kg、2.5kg、2.7kg、3kg、3.5kg、4kg、4.5kg、5kg、6kg、7kg、8kg、9kg或10kg。装置的重量可以大于本文所述的任何值。装置可以具有处于本文所述的任何两个值之间的范围内的重量。
如本文所述的装置的任何尺寸或特性可以单独地或彼此结合地提供。例如，任何尺寸、占地面积、体积和/或重量可以彼此结合和/或与本文所述的任何电压、电流、功率相结合。装置可以具有本文所述的任何特性，同时被配置用于进行核酸扩增和/或对核酸扩增的实时检测。装置可以是具有本文所述的任何尺寸而同时能够在低电压的功率下运行的便携式装置。这可以有利地充分利用装置的便携性，不仅在大小上，而且还能够从宽范围的功率源供电和/或具有更长的电池寿命。
装置可被配置用于接受任何数目的样品。例如，装置可以包括任何数目的凹陷，诸如本文其他部分所述的凹陷。装置可以具有如本文所述任何数目的凹陷，同时具有所提供的任何尺寸。在一个示例中，装置可具有8个凹陷。装置的重量可以不超过每个凹陷0.5kg、0.4kg、0.3kg、0.25kg、0.2kg、0.15kg、0.12kg或0.1kg。装置可以具有不超过每个凹陷约500cm2、300cm2、200cm2、150cm2、100cm2、70cm2、60cm2、50cm2、40cm2、30cm2、20cm2、10cm2、5cm2、1cm2、100mm2、10mm2或1mm2的占地面积。
装置可被配置用于使用小于或等于每个凹陷约25W、20W、17W、15W、14W、13W、12W、11W、10W、9W、8W、7W、6W、5W、4W、3W、2W、1W、500mW、100mW、50mW、10mW、5mW或1mW的功率运行。
图11示出了根据本公开内容的实施方式的、由运载工具来供电的装置的示例。装置1100可以电连接至运载工具1120的充电端口1100。电能可以从充电端口流动1115到装置。运载工具可以是具有一个或多个推进单元1130的自推进式运载工具。
装置1100可以是能够进行核酸扩增的便携式装置。装置可以用于实时PCR。装置可以能够使用低电压的功率运行。装置可以能够使用小于12V的功率或者本文其他部分所述的任何其他电压的功率运行。装置可以能够安装在运载工具1120内。装置可以能够安装在运载工具的座位上。装置可以能够搁置于坐在运载工具内的个体的膝盖上。
运载工具1120可以是客运运载工具。运载工具可以是轿车、掀背式车、旅行车、卡车、SUV、小型厢式货车、厢式货车、吉普车、坦克或任何能够自推进的其他类型的机动车辆。在一些情况下，运载工具可以是飞机、直升机、火车、单轨车、地铁、轮船、船只或任何其他类型的运载工具。运载工具可以借助于内燃机推进。运载工具可以借助于电马达推进。运载工具可以具有可为运载工具的一个或多个组件供电的运载工具电池。运载工具可以能够在其中容纳约2、3、4、5、6个或更多个人。运载工具可以包括一个或多个推进单元，诸如可允许运载工具在环境中移动的车轮1130。
运载工具可以在其上具有充电端口1110。充电端口可以位于运载工具的内部。充电端口可以是用于机动车的点烟器插座。充电端口可以是DC功率源。充电端口可以是12V插座。充电端口可以包括被配置用于接纳充电连接器的插口。充电端口可以是运载工具的12V辅助功率输出口。在一些情况下，充电端口可以是5V输出口。充电端口可以是USB标准5V输出口。充电端口可以提供任何低电压值，诸如本文其他部分所述的那些值。
充电端口可以根据ANSI/SAEJ563规范而提供。在一些情况下，可以存在接触点，其可以是插头的中心部分，并且可以携带正电压。还可以提供“罐(can)”部分，其可以是连接器的外部部分，并且被配置用于携带负电压。可选地，充电端口可以具有处于15-25mm或20-22mm之间的插座内径。在一些情况下，插座内径可以处于21.34-21.46mm、20.93-21.01mm或21.41-21.51mm内。在一些情况下，可以提供指示灯，其可以指示在功率连接器与充电端口之间何时形成连接。在一些情况下，充电端口可提供于运载工具的前面。或者，充电端口可以位于整个运载工具的任何位置。
充电端口可以提供可来源于运载工具的电池的功率。电连接至充电端口的装置可以由运载工具的电池供电。运载工具的电池可以是汽车电池或者任何类型的运载工具电池。运载工具电池可以是启动用(starting,lighting,ignition，SLI)蓄电池。运载工具电池可以是铅酸电池。可选地，运载工具电池可以包括六个可提供总共约12V或更小电压的原电池。在一些情况下，运载工具可以具有多个可提供总共约24V或更小电压的运载工具电池。在一些情况下，运载工具可以具有一个或多个可提供总共约48V或更小电压的运载工具电池。
当装置1100的功率连接器连接至充电端口1110时，功率可以从运载工具的充电端口流动1115到装置。功率可以在运载工具正在运行时流动。当运载工具在运行时，运载工具可以在或者可以不在运动中。运载工具在其被供电和/或引擎正在运转时可以是可运行的。当运载工具的点火装置未完全关闭时，运载工具可以在运行中。当运载工具的一个或多个车轮正在转动时，运载工具可以在运行中。当运载工具处于停车模式但点火装置仍打开时，运载工具可以在运行中。如果运载工具的头灯或收音机可被打开，运载工具可以在运行中。当运载工具不在运行中时，功率可以流向或者可以不流向装置。
功率可以用于直接运行所述装置。功率可以用于对储能单元充电。储能单元可以用于运行该装置。在一些情况下，可以使用一组或多组方案来决定是将流向装置的功率用于直接运行该装置，还是用于对可用于为该装置供电的储能装置充电。在一些情况下，这两种行动可以同时发生。
图12A示出了根据本公开内容的实施方式，在装置与充电端口之间的连接的示例。装置1200可以经由功率连接器1220连接至充电端口1210。功率连接器可以包括可放入充电端口中的插头。装置可以配备可被配置用于直接连接至充电端口的功率连接器。功率连接器可以包括一个或多个接脚、插针、凹陷或导电面。
充电端口可以能够向装置提供低电压的功率以允许该装置的运行。充电端口可以搭载于运载工具上。充电端口可以是任何离网充电端口。充电端口可以由运载工具电池供电。充电端口可以是如本文其他部分所述的电连接至任何类型的外部功率源的任何其他类型的充电端口。
图12B示出了根据本公开内容的实施方式，在装置与充电端口之间经由适配器的连接的示例。装置1200可以经由功率连接器1220和适配器1230连接至充电端口1210。功率连接器可以不直接放入充电端口中，或者可以不被配置用于调控来自充电端口的功率以供运载工具运行。适配器可以提供这些功能中的一个或多个功能。适配器可以提供于装置的功率连接器与充电端口之间。
适配器可被配置用于物理地放入充电端口中。适配器可被配置用于机械连接和/或电连接至充电端口。功率连接器可以不能够直接地机械连接和/或电连接至充电端口。在一些情况下，在向功率连接器提供功率时，适配器可以提供或者可以不提供一定的功率调控或转换。例如，适配器可以将DC转换成AC。在另一示例中，适配器可以修改或调控从充电端口到功率连接器的电压和/或电流。
本文对于将装置连接至充电端口的任何描述可以包括或者可以不包括使用一个或多个适配器。
核酸扩增装置可以借助于一个或多个运载工具来部署。核酸扩增装置可以是可在运载工具内携带的便携式装置。运载工具可以在低电压(诸如12V或本文其他部分所述的其他电压值)的功率下向核酸扩增装置提供功率。向装置提供的功率可以用于对装置的储能单元充电和/或直接为装置的一个或多个其他组件供电。当运载工具打开时，可以经由充电端口向装置提供功率。当运载工具静止时或者当运载工具处于运动中时，可以向装置提供功率。装置因而可以有利地被部署至多个位置。这些位置可以包括可能原本不具有能够为装置供电的功率源的远程位置。这些位置可以包括可能发生轮流停电因此可能无法提供可靠的电源接入的远程位置。
核酸扩增装置可以在某一位置上接收样品。该装置可以在所述位置上或者在该装置向另一位置转运的同时进行核酸扩增。核酸扩增装置可以在装置位于运载工具外时接收样品，或者可以在装置位于运载工具内时接收样品。装置可以在运载工具静止或运动时接收样品。
装置可以在运载工具正在运行时连接至该运载工具的充电端口。或者，装置可以在运载工具正在运行时从该运载工具的充电端口断开。装置可以具有储能单元，该储能单元可在装置连接至运载工具时储存能量。当装置从运载工具断开时，储能单元可以用于为装置供电。这可以允许装置在向某一位置转运时得到充电。装置可以继而从运载工具中取出并用于在所述位置上使用所存储的能量进行核酸扩增。如果装置耗尽了储能单元的电量，则可以将装置重新连接至运载工具以向装置供电和/或对储能单元充电。因此，只要运载工具可用，就可以为装置提供现成的功率源。这可以有利地将装置向远程位置的运输与在其已被运输到的任何位置上为其供电联结起来。
本文对运载工具的任何描述亦可适用于任何其他类型的功率源，诸如本文其他部分所述的功率源。
图13示出了根据本公开内容的实施方式，部署装置的方法的示例。可以提供一个或多个不同的位置A、B、C、D。所述位置可以彼此远离或者可以不彼此远离。诸如道路(或铺装道路)等基础设施可以存在于或者可以不存在于各个位置之间。
在位置A中的一个或多个位置上，可以提供设施1410。该设施可以具有诸如一个或多个墙壁和/或顶棚等结构。该设施可以是或者可以不是被设计用于进行生物样品分析的实验室设施。该设施可以由或者可以不由外部功率源供电。该设施可以由或者可以不由电网(例如，经由电力设施)供电。在一些情况下，可以在所述设施处提供可用于进行核酸扩增的装置1400a。可以通过所述设施为装置供电。可以使用该设施的功率源为装置供电。这可以是或者可以不是低电压功率源。可以提供用户来运行装置。
在一些情况下，可以从靠近装置的受试者提供样品。例如，可以提供来自位于或靠近位置A处的受试者的样品。在其他情况下，可以提供来自位于其他位置处的受试者的样品。远程样品可以从其他位置发送到设施。在一些情况下，这可能会延迟结果返回到位于其他位置处的受试者或个体的时间。
可以将运载工具1420b派往另一位置B。运载工具可以具有用于进行核酸扩增的装置1400b。装置可以可选地在运载工具正在运行时电连接至运载工具。当运载工具正在运行时，装置可以由运载工具供电和/或充电。当运载工具正在运动时(例如，从位置A至位置B)，装置可以由运载工具供电和/或充电。通过允许在运载工具处于运输途中时对装置进行充电，可以允许在装置到达目的地B时使装置处于基本上充满电的状态。在一些情况下，可以在目的地使用装置，以在该位置处进行核酸扩增。装置可以在该位置处由运载工具供电。例如，可以发动轿车或其他类型的运载工具并将其用于在装置正在所述位置处运行核酸扩增时向该装置供电。或者，装置可以使用已经充电的储能装置在所述位置处运行。储能装置可以在装置处于运输途中时已被充电。在装置处于运输途中时对装置充电可以有利地提供更大的灵活性，这样可以允许将运载工具从一个位置运输至另一位置。所述位置无需具有电网功率源，或者装置的使用无需依靠电网功率源。此外，可以在处于运输途中时将装置充电至随时可用的状态，这可以在装置到达目的地时节省时间。
在一些情况下，一个或多个受试者可以在目的地B处提供样品。核酸扩增可以发生于所述目的地。POC测试可以允许在目的地提供结果。在一些情况下，可以发生实时PCR或检测，这可以允许实时地或即时地向所述位置处的受试者提供结果。这可以允许将核酸扩增装置携带至原本偏远的位置，并且允许可比其他情况下更快地提供结果的测试。这可以有利于疾病的预后和/或治疗。这还可以帮助对传染病蔓延的检测和预防。
在一些情况下，测试可以发生于目的地位置处。在一些情况下，可以在目的地位置C处收集样品和/或将其加载到装置中。装置1400c可以用于在目的地位置处对样品进行核酸扩增。可以在目的地位置处递送结果。在其他实现中，运载工具1420c可以接收装置并离开目的地位置。运载工具可以前往其他位置A，诸如实验室或设施。装置可以能够在运载工具正在运行时在运载工具中进行核酸扩增。装置可以能够在运载工具处于运输途中时进行核酸扩增。装置可以由运载工具供电以进行核酸扩增。在一些情况下，在样品已于位置C处被加载到装置中之后，运载工具可以前往另一位置。扩增可以在运载工具处于运输途中时发生和/或完成。这可以节省将装置带至需要该装置的另一位置所花的时间。可以借助于车载检测器来检测结果。可以将结果实时转发给装置的用户。可以将结果转发回从中收集样品的位置C。在一些情况下，可以将结果转发至可进行附加分析的设施1410。
使用运载工具为装置供电，以及在装置位于在途中的运载工具中时允许核酸扩增和检测，可以提供更大的灵活性和节省时间的措施。可以使用运载工具运输时间，而不是“停机时间”。这可以帮助在将装置部署于不同位置时最大化或提高装置的使用率。
在一些情况下，可以借助于运载工具1420d将装置1400d运输到目的地D。运载工具可以能够使用运载工具而得到供电和/或充电。可以在目的地使用装置。可以在目的地从受试者收集样品。装置可以在目的地和/或在从目的地到另一位置的途中进行样品的核酸扩增。装置可以在进行核酸扩增的同时使用运载工具来供电。装置可以在进行核酸扩增的同时使用另一功率源供电。例如，所述另一功率源可以是另一离网功率源，或者并网功率源。在一些情况下，所述装置可以在进行核酸扩增的同时使用储能装置供电。储能装置可以使用运载工具或其他来源充电。装置可以在运载工具内进行核酸扩增。当核酸扩增正在发生时，运载工具可以在运行中。当核酸扩增正在发生时，运载工具可以在或者可以不在运输途中。可以在核酸扩增正在发生的同时进行实时检测。
装置1400a、1400b、1400c、1400d中的任一个可以具有如本文其他部分所述的装置的任何特性。例如，任何装置均可包括热循环仪和检测器。检测器可以能够执行对核酸扩增的实时监控。装置可以能够在低电压的功率下运行。例如，装置可以能够在12V或更小，或者本文其他部分所述的任何其他电压水平下运行。
在一些实施方式中，可以为本文其他部分所述的装置提供携带容器。例如，携带容器可以是手提箱或任何其他类型的容器。携带容器可被配置用于容纳一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个或更多个核酸扩增装置。携带容器可以能够由人类搬动。携带容器可以能够由人类使用单手携带。在一些情况下，携带容器可以是具有一个或两个把手的手提箱。人类可以能够通过握住把手来搬动手提箱。在其他实现中，可以提供任何数目的把手。
携带容器可具有任何尺寸。在一些情况下，携带容器的长度、宽度、高度、对角线和/或直径中的一个或多个可以小于或等于约1cm、5cm、10cm、15cm、20cm、25cm、30cm、35cm、40cm、45cm、50cm、55cm、60cm、65cm、70cm、75cm、80cm、85cm、90cm、95cm、100cm、110cm、120cm或150cm。或者，携带容器的一个或多个尺寸可以大于或等于本文所述的任何尺寸。携带容器的一个或多个尺寸可以处于本文所述的任何两个值之间的范围内。
携带容器可以封闭一个或多个装置。在一些情况下，装置可以部分地或完全地被封闭在携带容器内。携带容器可以可选地具有可将装置插入其中的一个或多个隔室。例如，可以在手提箱内携带多个装置或其他组件。手提箱可以具有多个隔室，所述隔室可以部分地或完全地将装置或其他组件彼此隔离。例如，可以为一个或多个核酸扩增装置提供单独的隔室。可以设置隔室的大小和/或形状以适应核酸扩增装置并防止其四处移动。
携带容器还可以在其中容纳一个或多个电池组。电池组可以包括可用于为核酸扩增装置供电的电池组。电池组可以随同一个或多个装置存储在携带容器内。电池组和/或装置可以彼此分开。在一些情况下，可以在手提箱内提供一个或多个隔室，以将电池组彼此分开和/或将电池组与一个或多个装置分开。携带箱可以具备用于装置的隔室和用于电池组的隔室。可以设置每个隔室的大小和/或形状以适应其各自的组件。组件可以是或者可以不是在不同的隔室之间可调换的。
在一些实施方式中，可以在携带容器的底部部分处提供电池组。可以沿着携带容器的任何边缘、侧边或表面提供电池组。可以暴露出来自电池组的插入组件。例如，在携带容器关闭时，可以暴露出来自电池组的插入组件。或者，可以仅在携带容器打开时暴露出插入组件。可以将装置插入到电池组的插入组件中，以使得电池组能够为装置供电。在一个示例中，可以从携带容器移除装置，并继而将其插入到也从携带容器被移除的电池组中。在另一示例中，可以从携带容器移除装置，并将其插入到保留在携带容器内的电池组中(当携带容器打开或关闭时)。在另一示例中，装置和电池组可以保留在携带容器内，并且可以彼此电连接。
携带容器可以能够适应任何其他组件。例如，手提箱可以容纳用于样品处理和样品存储的小型设备。例如，手提箱可以容纳干浴仪和/或离心机。每个组件可以存储在手提箱内的单独隔室中，或者可以存储在一起。
在一些实施方式中，携带容器的隔室可以由弹性材料形成或用弹性材料作内衬。该材料可以为组件(组件可以包括位于其中的装置和/或电池组)提供缓冲，这可有助于保护组件。携带容器可以由刚性或坚硬的外部形成。或者，外部可以是弹性的或柔软的。
携带容器可有助于装置和关联组件的运输。携带容器可以使得装置、电池组和/或任何其他组件能够容易地一起被运输。携带容器可以简化各个组件的运输，而不需要携带和记录单独的组件。由于装置可能被部署到偏远地区，因此携带容器可以促进运输和帮助保护装置和组件。
用于在运行期间改变热循环仪参数的系统和方法
在另一方面，本公开内容提供了用于在运行期间，如在进行核酸扩增反应的同时改变热循环仪参数的系统。该系统可包括热循环仪和耦合至该热循环仪的计算机处理器。该热循环仪可配置用于(i)接收反应混合物，该反应混合物包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂，以及(ii)使所述反应混合物的温度循环以进行核酸扩增反应，从而产生扩增的靶核酸分子。该计算机处理器可被编程为(i)指令热循环仪开始使温度按照第一加热和冷却循环数循环以进行核酸扩增反应，(ii)在热循环仪使温度循环的同时，将第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数，以及(iii)在达到第二加热和冷却循环数时，指令热循环仪终止温度的循环。
该系统还可包括检测器，该检测器在核酸扩增反应正在进行的同时检测来自反应混合物的信号。该信号可以是光信号、电信号、热信号或电化学信号。该信号可以指示扩增的靶核酸分子的量或该量的变化速率。该检测器可以在不从热循环仪中取出反应混合物的情况下检测该信号。该系统还可包括，例如借助于一个或多个光学部件(例如，反射镜和/或透镜)使反应混合物与检测器处于传感通信(例如，光通信)的密封的光传输路径。
在一些示例中，所述信号是光信号。所述检测器可包括一个或多个对光信号敏感的传感器。该检测器可包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、100、500、1000或10000个单独的传感器。该单独的传感器可以以独立的传感器或传感器的独立组分布。该独立的传感器或传感器的独立组可以是独立地可寻址的。
所述系统在核酸扩增反应期间可具有小于240V或120V的工作电压。在一些示例中，在核酸扩增反应期间工作电压不超过约48V、24V或12V。热循环仪和/或检测器可具有小于或等于240V、120V、48V、24V或12V的工作电压。计算机处理器可具有小于或等于240V、120V、48V、24V或12V的工作电压。这样的工作电压可使用例如变压器来达到。
所述计算机处理器可被编程为在条件满足时，将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。可以例如由系统的操作者预设条件。预设的条件可以是光信号或信号变化达到或超过阈值。该阈值可以通过用户在核酸扩增之前或期间的输入来预设。或者，该阈值可以由计算机处理器计算和确定。变化可伴随着对用户的警告或信息。信号变化可以是光信号对时间的一阶或二阶导数，包括本文其他部分所述的那些。信号变化可以是光信号对时间的负一阶或二阶导数，包括本文其他部分所述的那些。
在一些示例中，预设的条件为正在进行的加热和冷却循环数达到第一循环数并且光信号或信号变化没有达到阈值信号或信号变化。在这样的情况下，计算机处理器被编程为指令热循环仪设置第二循环数，该第二循环数比第一循环数至少高一、二、三、四或五个。
所述计算机处理器可以被编程为在接收到来自用户的输入时，将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。该输入可手动或自动接收，诸如在满足给定条件时。该系统可包括接收来自用户的输入的输入模块。能够接收这样的用户请求的任何合适的模块均可用作输入模块。此外，输入模块可以是任何合适的输入模块，包括本文其他部分所述的示例。输入模块可直接地(例如，通过输入设备，诸如由用户操作的键盘、鼠标或电子装置上的触摸屏)或间接地(例如，通过有线或无线连接，包括经网络)接收用户请求。输入模块可经由输出电子器件向计算机处理器提供用户的请求。输入模块可包括用户界面(UI)，如图形用户界面(GUI)，该用户界面被配置成使得用户能够提供扩增靶核酸的请求。GUI可包括文本、图形和/或音频元素。GUI可在电子显示器上提供，该电子显示器包括含有计算机处理器的装置的显示器。
可从可操作地耦合至计算机处理器的电子显示器接收输入。该电子显示器可以是，例如，电子显示器屏幕，如监视器、电视、与用于获得扩增产物的单元可操作地连接的屏幕、平板计算机屏幕、移动装置屏幕等。该电子显示器屏幕可以是任何合适的电子显示器，包括本文其他部分所述的示例。电子显示器屏幕的非限制性示例包括监视器、移动装置屏幕、膝上型计算机屏幕、电视、便携式视频游戏系统屏幕和计算器屏幕。该电子显示器屏幕可包括触摸屏(例如，电容或电阻式触摸屏)，使得电子显示器屏幕的用户界面上显示的图形元素可以通过用户触摸该电子显示器屏幕或对其作手势而选择。
该电子显示器可包含具有与第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数相对应的图形和/或文本元素的用户界面。该图形和/或文本元素可以以允许查看和更新热循环参数的方式来显示。
与第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数相对应的图形和/或文本元素可以是图像、图片、文本、图标等。该图形和/或文本元素可以显示数字，该数字表示方案中将要进行、正在进行或已经进行的加热和冷却循环的总数。一旦有将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数的输入，显示的数字可以从指示第一加热和冷却循环数中循环数的第一循环数字(下文称为“第一循环数”)变为指示第二加热和冷却循环数中循环数的第二循环数字(下文称为“第二循环数”)。该输入可以是用户输入。该输入可以由计算机处理器自动生成。
或者，所述图形和/或文本元素可显示指示方案中剩余的加热和冷却循环数的第一数字(下文称为“第一剩余循环数”)。在此情况下，一旦用户输入，该显示的第一剩余循环数可变为对应于指示剩余的加热和冷却循环数的第二数字(下文称为“第二剩余循环数”)的更小或更大的数字。
用户可通过输入模块访问如本文所述的与第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数相对应的图形和/或文本元素，以将第一循环数改变为第二循环数，或将第一剩余循环数改变为第二剩余循环数。用户可直接选择如本文所述的与第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数相对应的图形和/或文本元素，以输入第二循环数或第二剩余循环数来实现上述变化。
用户界面可以另外地或可替代地包含用于增加加热和冷却循环数的图形和/或文本元素，以及用于减少加热和冷却循环数的图形和/或文本元素。用户可访问用于增加加热和冷却循环数的图形和/或文本元素以实现加热和冷却循环数增加至第二循环数。用户可访问用于减少加热和冷却循环数的图形和/或文本元素以实现加热和冷却循环数减少至第二循环数。用户可访问用于增加加热和冷却循环数的图形和/或文本元素以实现剩余的加热和冷却循环数增加至第二剩余循环数。用户可访问用于减少加热和冷却循环数的图形和/或文本元素以实现剩余的加热和冷却循环数减少至第二剩余循环数。用于增加加热和冷却循环数的图形和/或文本元素和用于减少加热和冷却循环数的图形和/或文本元素可以是单个元素，其中来自用户的不同输入决定了加热和冷却循环数或剩余的加热和冷却循环数的增加或减少是否实现。
如果用户输入所设置的第二循环数小于正在进行的加热和冷却循环数，则可以将第二循环数重设为该正在进行的加热和冷却循环数，在一些情况下伴随有给用户的警告或错误信息。另外或可替代地，如果用户输入所设置的第二循环数小于正在进行的加热和冷却循环数，则可以终止或中止核酸扩增，在一些情况下伴随有给用户的警告或错误信息。另外或可替代地，如果用户输入所设置的第二循环数小于正在进行的加热和冷却循环数，则可以将核酸扩增改回第一循环数，在一些情况下伴随有给用户的警告或错误信息。另外或可替代地，如果用户输入所设置的第二循环数小于正在进行的加热和冷却循环数，则图形和/或文本元素可提示用户在至少两个选项之间或之中进行选择，该选项包括但不限于，将第二循环数重设为正在进行的加热和冷却循环数、终止或中止核酸扩增或将第二循环数改回第一循环数。
用户界面可包含与核酸扩增反应随时间的进程相对应的图形和/或文本元素。该进程可以指示扩增的完成度，如通过例如测量的信号或信号变化而可以确定的。
用户界面可包含与正在进行的加热和冷却循环相对应的图形和/或文本元素。用户界面可包含显示加热和冷却循环的参数的图形和/或文本元素。该参数包括但不限于加热温度、加热持续时间、冷却温度、冷却持续时间、退火温度、退火持续时间、变性温度、变性持续时间、DNA合成温度、DNA合成持续时间等等。用户界面还可包含用于指示核酸扩增的加热和冷却循环的当前阶段的图形和/或文本元素。用户可访问显示加热和冷却循环的参数的图形和/或文本元素以实现核酸扩增进行期间的任何上述参数的变化。
热循环仪和检测器可包括在外壳中。外壳可具有不超过约15cm的高度和/或长度。在一些实施方式中，外壳具有不超过约15cm的最大尺寸。在一些实施方式中，包含热循环仪和检测器的外壳具有不超过约2kg的重量。
外壳可由金属材料(例如，铝)、聚合材料(例如，塑料)、复合材料或其组合形成。外壳可以由单块或多块构建。
热循环仪和计算机处理器可以在同一外壳或不同的外壳中。在一些示例中，热循环仪在第一外壳中而计算机处理器在不同的外壳中，诸如不同的外壳或用户的电子装置(例如，便携式计算机或智能电话)中。
热循环仪可包含加热反应混合物以提高温度的加热元件。该加热元件可以是，例如，电阻加热器、辐射加热器、热加热器(例如，燃烧加热器)或热电装置。热循环仪可包含冷却反应混合物的冷却元件。该冷却元件可以是，例如，对流冷却器(例如，风扇)或冷却块。该加热元件可以是具有多个凹陷的加热块，其中所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为接受具有生物样品和/或试剂的样品容器。
所述系统的重量可以不超过每个凹陷0.2kg。所述多个凹陷的尺寸可设置为容纳具有不超过21mm的高度的样品容器。
第一加热和冷却循环数可包括初始加热阶段和随后的初始冷却阶段。第一加热和冷却循环数可包括初始冷却阶段和随后的初始加热阶段。第二加热和冷却循环数可包括最终加热阶段和随后的最终冷却阶段。第二加热和冷却循环数可包括最终冷却阶段和随后的最终加热阶段。
计算机处理器可被编程为通过指令热循环仪对反应混合物进行加热来引发核酸扩增反应。计算机处理器可被编程为通过指令热循环仪对反应混合物进行冷却而没有加热来终止核酸扩增反应。
本文所述的系统还可包含在核酸扩增反应期间为热循环仪提供功率的功率源，其中该功率源在工作电压下运行。该功率源可以是提供工作电压的运载工具。该功率源可以是电池。该电池可以是锂离子电池。该电池可以是便携式电池。
该电池可被配置成用不超过48V的输入来充电，并且该电池可提供不超过48V的输出来为热循环仪供电。该电池可以用输入电压充电并输出输出电压。该输入电压可以小于或等于240V、120V、48V、24V或12V。该输出电压可以小于或等于240V、120V、48V、24V或12V。在一些情况下，该输出电压比装置的工作电压高，但可用变压器(例如，降压变压器)降低。
热循环仪可被安置在与功率源分开的外壳中。热循环仪和功率源可以通过功率连接器可操作地耦合。该功率连接器可以是电气总线，其可包括一个或多个导电的流动路径。
反应混合物可以在样品容器中。该样品容器可以是试管。该试管可以包括盖。该盖可以是可关闭的。该盖可以是可密封的。
热循环仪可以能够将温度控制在正或负10摄氏度、5摄氏度、4摄氏度、3摄氏度、2摄氏度、1摄氏度、0.5摄氏度或0.1摄氏度内。
所述试剂可包括引物和聚合反应酶。该引物可以是，例如，序列特异性或通用引物。该引物可以具有为给定靶核酸序列选择的序列。例如，该引物可以具有选择用于测定疾病的存在的序列。该聚合反应酶可以是聚合酶，如DNA聚合酶。
所述试剂可包括允许检测扩增的靶核酸分子的化学剂。该化学剂可以是光学染料。该光学染料可以是嵌入染料。该光学染料可以被配置成与靶核酸分子杂交。
该扩增的靶核酸分子可以是至少一个或多个扩增的靶核酸分子。例如，该扩增的靶核酸分子是至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、200、300、400、500、1000或10000个扩增的靶核酸分子。
使用中，反应混合物可在热循环仪中提供。该反应混合物包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂。接下来，可以指令热循环仪循环使反应混合物的温度按照第一加热和冷却循环数循环以进行核酸扩增反应。在热循环仪使温度循环的同时接收到将第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数的请求时，可以指令热循环仪在达到第二加热和冷却循环数时终止温度的循环。
可以从用户接收请求。例如，用户可能希望将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数，并可以在用户界面上提供对于该改变的请求。或者，可以从计算机程序或系统接收请求，在一些情况下无需用户输入。此类计算机程序或系统可以，例如，监测核酸扩增的进程并相应地更新循环数。在一些情况下，在(a)之前，从功率源向热循环仪提供功率。
图15示出了用于将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数的用户输入的用户界面1500。用户界面1500包含对应于核酸扩增反应随时间的进程的图形元素1510，以及对应于第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数的图形元素1520。图形元素1510包含数个图形子元素1511-1515，其中每一个以曲线图的方式表示核酸扩增的阶段。图形元素1510还包含用于指示核酸扩增反应的当前状态的图形元素1516。图形元素1520指示第一加热和冷却循环数。用户可使用触摸屏、鼠标或键盘或任何其他合适的输入模块来选择图形元素1520并输入第二加热和冷却循环数，由此将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。用户界面1500还可包含指示当前正在进行的加热和冷却循环数的图形元素1530。
图16示出了用于将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数的用户输入的另一个用户界面1600。用户界面1600包含对应于核酸扩增反应随时间的进程的图形元素1610，以及对应于第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数的图形元素1620。图形元素1610包含数个图形子元素1611-1615，其中每一个以曲线图的方式表示核酸扩增的阶段。图形元素1610还包含用于指示核酸扩增反应的当前状态的图形元素1616。图形元素1620指示第一加热和冷却循环数。另外或可替代地，用户界面1600还包含用于减少加热和冷却循环数的图形元素1641，以及用于增加加热和冷却循环数的图形元素1642。用户可使用触摸屏、鼠标或键盘或任何其他合适的输入模块来选择图形元素1620并输入第二加热和冷却循环数，由此将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。另外或可替代地，用户可使用触摸屏、鼠标或键盘或任何其他合适的输入模块来选择并操作图形元素1641以减少加热和冷却循环数至第二加热和冷却循环数，和/或选择并操作图形元素1642以增加加热和冷却循环数至第二加热和冷却循环数，由此将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。用户界面1600还可包含指示当前正在进行的加热和冷却循环数的图形元素1630。
图17示出了用于将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数的用户输入的另一个用户界面1700。用户界面1700包含对应于核酸扩增反应随时间的进程的图形元素1710，以及对应于第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数的图形元素1720。图形元素1710包含数个图形子元素1711-1715，其中每一个以曲线图的方式表示核酸扩增的阶段。图形元素1710还包含用于指示核酸扩增反应的当前状态的图形元素1716。图形元素1720指示第一剩余循环数。用户可使用触摸屏、鼠标或键盘或任何其他合适的输入模块来选择图形元素1720并输入第二剩余循环数，由此将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。用户界面1700还可包含指示图形元素1720中显示的数字是剩余加热和冷却循环数的文本元素1730。
图18示出了用于将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数的用户输入的另一个用户界面1800。用户界面1800包含对应于核酸扩增反应随时间的进程的图形元素1810，以及对应于第一加热和冷却循环数和第二加热和冷却循环数的图形元素1820。图形元素1810包含数个图形子元素1811-1815，其中每一个以曲线图的方式表示核酸扩增的阶段。图形元素1810还包含用于指示核酸扩增反应的当前状态的图形元素1816。图形元素1820指示第一剩余循环数。另外或可替代地，用户界面1800还包含用于减少加热和剩余冷却循环数的图形元素1841，以及用于增加剩余加热和冷却循环数的图形元素1842。用户可使用触摸屏、鼠标或键盘或任何其他合适的输入模块来选择图形元素1820并输入第二剩余循环数，由此将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。另外或可替代地，用户可使用触摸屏、鼠标或键盘或任何其他合适的输入模块来选择并操作图形元素1841以减少剩余加热和冷却循环数至第二剩余循环数，和/或选择并操作图形元素1842以增加剩余加热和冷却循环数至第二剩余循环数，由此将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。用户界面1800还可包含指示图形元素1820中显示的数字是剩余加热和冷却循环数的文本元素1830。
用于终止热循环的系统和方法
另一方面，本公开内容提供了用于在运行期间，如在进行核酸扩增反应的同时终止热循环的系统。该系统可以包括热循环仪、可操作地耦合至该热循环仪的检测器以及耦合至该热循环仪的计算机处理器。
热循环仪可以接收反应混合物并使反应混合物的温度循环以进行核酸扩增反应。该反应混合物可以包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应所必需的试剂。从而产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物。
检测器可以在核酸扩增反应正在进行的同时检测来自反应混合物的信号。计算机处理器可被编程为(i)在核酸扩增反应正在进行的同时从检测器接收信号(诸如光信号)，(ii)将该信号或其信号变化与各自的阈值信号或信号变化进行比较，以及(iii)在信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，指令热循环仪终止温度的循环和/或产生指示信号或信号变化已经达到或超过阈值信号或信号变化的通知。
该信号可以是任何合适的信号，例如但不限于光信号、静电信号、热信号或电化学信号。在一些示例中，该信号是光信号。
该阈值可以在核酸扩增之前或期间由用户输入预先确定。或者，该阈值可以由计算机处理器计算并确定。该阈值可以是正实数。该阈值可以是零。该阈值可以是负实数。
信号的强度可以与扩增产物的量成比例。例如，强度信号可以与扩增产物的量成线性正比、成指数比例、成反比，或者与之具有任何其他类型的比例关系。
该信号可以是荧光信号。或者，该信号可以是其他发光信号，诸如发光(例如，化学发光)信号、吸光信号、衍射信号、反射信号、折射信号等。
信号变化可以是信号对时间的一阶或二阶导数。当信号对时间的一阶或二阶导数达到或超过阈值时，计算机处理器可以指令热循环仪终止温度的循环和/或产生指示该信号对时间的一阶或二阶导数已经达到或超过阈值的通知。例如，信号对时间的一阶导数可以是沿信号对时间或循环数的曲线在不同时间点的斜率。例如，信号对时间的二阶导数可以是斜率变化的速率，其中该斜率是沿信号对时间的曲线在不同时间点的斜率。
信号变化可以是信号对时间的负一阶或二阶导数。当信号对时间的负一阶或二阶导数达到或超过阈值时，计算机处理器可以指令热循环仪终止温度的循环和/或产生指示该信号对时间的负一阶或二阶导数已经达到或超过阈值的通知。在一些示例中，当信号对时间的负一阶导数达到或超过阈值而同时信号对时间的二阶导数为负时，计算机处理器可以指令热循环仪终止温度的循环和/或产生指示该信号对时间的负一阶导数已经达到或超过阈值而同时该信号对时间的二阶导数为负的通知。在一些示例中，当信号对时间的负一阶导数达到或超过阈值而同时该信号的二阶导数为正时，可以不指令热循环仪终止温度的循环。例如，信号对时间的负一阶导数可以是沿信号对时间的曲线在不同时间点的斜率的负数(negation)。例如，信号对时间的负二阶导数可以是斜率变化的速率的负数，其中该斜率是沿信号对时间的曲线在不同时间点的斜率。
或者，在前述步骤(iii)中，当信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，处理器可以指令热循环仪不终止，而是中止温度的循环和/或产生指示该信号已经达到或超过阈值信号或信号变化的通知。该通知可以提示用户作出关于是否继续循环的决定。用户可以经由如本文所述的输入模块指令热循环仪终止或恢复循环。
所述系统在核酸扩增反应期间可以具有小于240V或120V的工作电压。在一些示例中，在核酸扩增反应期间工作电压不大于约48V、24V或12V。热循环仪和/或检测器可以具有小于或等于240V、120V、48V、24V或12V的工作电压。计算机处理器可以具有小于或等于240V、120V、48V、24V或12V的工作电压。这样的工作电压可以例如使用变压器来实现。
所述系统可以进一步包括使反应混合物与检测器进行光通信的密封的光传输路径。该光传输路径可以包括选自反射镜、透镜和棱镜的一个或多个光学元件。
热循环仪和检测器可以包括在外壳中。外壳可以是任何合适的外壳，包括但不限于在本文其他部分描述的那些。热循环仪和计算机处理器可以在同一外壳或不同的外壳中。在一些示例中，热循环仪在第一外壳中而计算机处理器在不同的外壳中，诸如不同的外壳或用户的电子设备(例如，便携式计算机或智能电话)中。
热循环仪可以包含加热反应混合物以提高温度的加热元件。该加热元件可以是任何合适的加热元件，包括但不限于在本文其他部分描述的那些加热元件。热循环仪可以包含冷却反应混合物的冷却元件。该冷却元件可以是任何合适的冷却元件，包括但不限于在本文其他部分描述的那些冷却元件。该加热元件可以是具有多个凹陷的电热块，其中所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为接受具有生物样品和/或试剂的样品容器。
计算机处理器可被编程为当信号达到或超过阈值信号或信号变化时指令热循环仪对反应混合物进行冷却而没有加热。
所述系统可以进一步包括在核酸扩增反应期间向热循环仪和检测器供电的功率源，其中该功率源在工作电压下运行。该功率源可以是提供工作电压的运载工具。该功率源可以是电池。该电池可以是任何合适的电池，包括但不限于在本文其他部分描述的那些电池。该电池可被配置成使用不超过48V的输入来充电，并且该电池可以提供不超过48V的输出来为热循环仪供电。该电池可以用输入电压充电并且输出输出电压。该输入电压可以小于或等于240V、120V、48V、24V或12V。该输出电压可以小于或等于240V、120V、48V、24V或12V。在一些情况下，该输出电压高于装置的工作电压，但可以用变压器(例如，降压变压器)降低。
热循环仪可以被安置在与功率源分开的外壳中，并且热循环仪和功率源可以通过功率连接器可操作地耦合。该功率连接器可以是电气总线，其可以包括一个或多个导电的流动路径。
计算机处理器可被编程用于产生并且引导通知以在用户的电子显示器上显示。通知可以是，例如，在用户的电子显示器的用户界面上的弹出式或下拉式消息、电子邮件(email)、即时消息(IM)、文本消息或系统通知。在一个示例中，通知是下拉式消息(例如，“您好，反应信号已经达到阈值。”)。作为备选或附加地，通知可以指示温度的循环已经终止(例如，“您好，热循环已经结束”)。
电子显示器可以在用户的电子设备上，该电子设备可以与计算机处理器处于网络通信中。作为备选或附加地，该电子设备可以耦合至外壳(例如，是外壳的一部分)。
在使用期间，可以在热循环仪中提供反应混合物。反应混合物可以包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂。热循环仪可以可操作地耦合至检测器，该检测器在核酸扩增反应正在进行的同时检测来自反应混合物的信号。接下来，可以在核酸扩增反应正在进行的同时从检测器接收信号。接下来，可以将信号或其信号变化与各自的阈值信号或信号变化进行比较。接下来，当信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，可以指令热循环仪终止或中止温度的循环和/或(ii)产生指示该信号或信号变化已经达到或超过阈值信号或信号变化的通知。
可以指令热循环仪对反应混合物进行冷却而没有加热。这可以在信号达到或超过阈值信号或信号变化时实现。
在使用之前，可以从功率源向热循环仪和检测器供电。该功率源可以如本文其他部分所述。
可以产生并引导通知以在用户的电子显示器上显示。该电子显示器可以是任何合适的电子显示器，包括但不限于在本文其他部分描述的那些电子显示器。
用于终止或中止热循环的系统和方法可以与本文其他部分所描述的任何方面组合而实现。例如，用于终止或中止热循环的系统可以具有并入其中的用于在运行期间改变热循环仪参数的系统和方法的全部或一些方面。例如，当信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，处理器可以指令热循环仪中止循环和/或产生通知以提示用户改变热循环仪参数。用户可以经由如本文所述的输入模块改变如本文所述的热循环仪参数。例如，用户可以经由如本文所述的输入模块将第一加热和冷却循环数改变为第二加热和冷却循环数。在一个示例中，用户可以直接输入第二循环数或如本文其他部分所述的第二剩余循环数。在另一示例中，用户可以增大或减小如本文其他部分所述的剩余循环数。
如果在循环期间(例如，在循环的中期)信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化，可以指令热循环仪在完成当前循环后终止或中止温度循环。
图19示出了在核酸扩增期间信号对时间的示例曲线图。y-轴是以任意单位计的信号。x-轴是加热和冷却循环数。水平虚线表示预先确定的阈值。垂直虚线在x-轴上的截距表示达到阈值时的时间点。当核酸扩增反应进行到该时间点时，指令热循环仪终止或中止循环。
图20示出了在核酸扩增期间信号变化对时间的另一示例曲线图。y-轴是以任意单位计的信号变化。x-轴是加热和冷却循环数。实曲线表示信号对时间的负一阶导数。虚曲线表示信号对时间的二阶导数。水平虚线表示预先确定的阈值。垂直虚线A和B在x-轴上的截距表示当信号对时间的负一阶导数达到阈值时的两个时间点。虽然在垂直虚线A的左侧，信号对时间的负一阶导数超过了阈值，但信号对时间的相应的二阶导数仍为正。因而，允许循环继续进行。当核酸扩增进行到在垂直虚线B上的时间点时，发现信号对时间的相应的二阶导数为负。因此，指令循环仪终止或中止循环。
用于独立的热循环的系统和方法
在另一个方面，本公开内容提供了一种系统，其用于独立的热循环，如同时进行核酸扩增反应。该系统可以包括热循环仪和耦合至该热循环仪的计算机处理器。
热循环仪可以包括多个单独可寻址且可控的热区域。任何给定的热区域可以(i)接收反应混合物，以及(ii)使反应混合物的温度循环以进行核酸扩增反应。该反应混合物可以包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂。
可将计算机处理器编程为独立于所述多个单独可寻址且可控的热区域中的其他热区域中的扩增反应来调节给定热区域中的扩增反应。
给定热区域中扩增反应的调节可以包括但不限于：向反应混合物中添加样品和/或试剂，从反应混合物中取出样品，改变热循环参数(诸如循环数、温度、持续时间、缓变速率等)，进行测量，中止反应，终止反应，恢复反应，从热区域中取出反应混合物，将反应混合物加载至空的热区域，以及它们的任意组合。
所述系统可以进一步包括具有多个传感器的检测器，所述多个传感器(如光学地、静电地、电化学地、频谱地等)检测来自所述多个单独可寻址且可控的热区域的信号，其中所述多个传感器的给定传感器检测来自反应混合物的信号。
在一些情况下，多于一个传感器可以检测来自单独可寻址且可控的热区域的信号。在一个示例中，一个传感器可以检测来自给定热区域的光信号，而另一个传感器可以检测来自相同热区域的电化学信号。在另一个示例中，一个传感器可检测荧光信号，而另一个传感器可检测发光(例如，化学发光)信号。在另一个示例中，第三传感器可检测光谱信号。
所述多个传感器可以在它们之间不检测相同的信号。例如，一些传感器可以检测来自一些热区域的光信号，而其他传感器可检测来自其他热区域的电化学信号。在另一个示例中，一些传感器可以检测荧光信号，而其他传感器可检测发光(例如，化学发光)信号。在另一个示例中，第三组传感器可检测光谱信号。
检测器可以可操作地连接到计算机处理器，以使信号能够从检测器传输到计算机处理器。可将计算机处理器编程为基于从检测器传输的信号调节给定热区域中的扩增反应。可将计算机处理器编程为将信号发送给用户。可将计算机处理器编程为当满足关于给定热区域的条件时向用户发送通知和/或警告。该条件可由诸如系统的操作者预先确定。该预先确定的条件可以是给定热区域中的信号或信号变化达到或超过阈值。该阈值可在核酸扩增之前或期间由用户输入来预先确定。或者，该阈值可由计算机处理器计算并确定。该信号变化可以是信号对时间的一阶或二阶导数，包括本文其他部分所述的那些。
在接收到通知和/或警告时，用户可以经由如本文其他部分所述的输入模块指令计算机处理器独立于所述多个单独可寻址且可控的热区域中的其他热区域中的扩增反应来调节给定热区域中的扩增反应。可将计算机处理器编程为在满足预先确定的条件时提供给用户的通知和/或警告或者单独的通知和/或警告的多个选项，其中每个选项代表机器可执行程序，该机器可执行程序当由计算机处理器执行时，指令计算机处理器调节给定的热区域。一旦由用户输入选择了所述多个选项中的一个选项，则对应于该选项的机器可执行程序即被执行，以指令计算机处理器调节给定的热区域。
所述通知可以是，例如，用户的电子显示器的用户界面上的弹出式或下拉式消息、电子邮件(email)、即时消息(IM)、文本消息或系统通知。在一个示例中，通知是弹出式消息，其具有多个选项(例如，“您好，第4个孔的反应信号已经达到阈值，您是否希望(1)终止反应；(2)增加更多循环；(3)使反应处于保持模式；或(4)继续反应？)。一旦由用户输入选择了选项(1)、(2)、(3)或(4)，则指令计算机处理器采取相应的动作。
热循环仪可以包括加热反应混合物以提高温度的加热元件。该加热元件可以是任何合适的加热元件，包括但不限于本文其他部分所述的那些加热元件。该热循环仪可包括冷却反应混合物的冷却元件。该冷却元件可以是任何合适的冷却元件，包括但不限于本文其他部分所述的那些冷却元件。
所述多个单独可寻址且可控的热区域可以包括尺寸设置为接受具有生物样品和/或试剂的样品容器的凹陷。该装置可具有所述的任何数目的凹陷，同时具有所提供的任何尺寸。在一个示例中，该装置可以具有6、8、12、24、48、96个或任何其他数目的凹陷。该系统的重量可以是不超过每个凹陷0.5kg、0.4kg、0.3kg、0.25kg、0.2kg、0.15kg、0.12kg或0.1kg。所述多个凹陷的尺寸可以设置为容纳各自具有不超过1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、27mm、30mm、35mm、40mm、45mm、50mm、55mm、60mm或70mm的高度的样品容器。
所述系统在核酸扩增反应中可以具有小于240V或120V的工作电压。在一些示例中，在核酸扩增反应中工作电压不超过约48V、24V或12V。热循环仪和/或检测器可以具有小于或等于240V、120V、48V、24V或12V的工作电压。计算机处理器可以具有小于或等于240V、120V、48V、24V或12V的工作电压。这样的工作电压可以例如使用变压器来实现。
所述系统可以进一步包括在核酸扩增反应期间向热循环仪提供功率的功率源，其中该功率源在工作电压下运行。该功率源可以是提供工作电压的运载工具。该功率源可以是电池。该电池可以是任何合适的电池，包括但不限于本文其他部分所述的那些电池。
在使用期间，可以在热循环仪中提供多个单独可寻址且可控的热区域。可以在所述多个单独可寻址且可控的热区域的第一热区域中接收第一反应混合物并且可以在所述多个单独可寻址且可控的热区域的第二热区域中接收第二反应混合物。第一反应混合物和第二反应混合物中的每一种可以包含具有靶核酸分子的生物样品和对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为靶核酸分子的扩增产物所必需的试剂。
接下来，可以指令热循环仪使第一反应混合物的第一温度和第二反应混合物的第二温度独立地循环，从而在第一反应混合物和第二反应混合物中的每一种中进行核酸扩增反应。在一些情况下，热循环仪可以指令终止或中止第一温度和第二温度之一的循环，而继续使第一温度和第二温度中的另一个循环。
在一些情况下，可以提供具有多个传感器的检测器，所述多个传感器检测(诸如光学地检测)来自所述多个单独可寻址且可控的热区域的信号，且所述多个传感器中的第一传感器和第二传感器可用于分别独立地检测来自第一反应混合物和第二反应混合物的信号。
用于独立的热循环的系统和方法可以与本文其他部分中所述的任何方面组合地实现。例如，用于独立的热循环的系统和方法可具有用于改变运行期间的热循环仪参数的系统和方法和/或用于终止或中止并入其中的热循环的系统和方法的所有或一些方面。
例如，在第一反应混合物的信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，可指令热循环仪终止或中止第一温度的循环和/或产生指示信号或信号变化已达到或超过阈值信号或信号变化的通知，而继续第二温度的循环。例如，在第二反应混合物的信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，可指令热循环仪终止或中止第二温度的循环和/或产生指示信号或信号变化已达到或超过阈值信号或信号变化的通知，而继续第一温度的循环。
例如，在第一反应混合物的信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，可指令热循环仪改变第一热区域中的循环仪参数，而使第二热区域中的循环仪参数保持不变。例如，在第二反应混合物的信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，可指令热循环仪改变第二热区域中的循环仪参数，同时使第一热区域中的循环仪参数保持不变。
例如，在第一反应混合物的信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，可指令热循环仪将第一热区域中的第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数，而使第二热区域中的加热和冷却循环数保持不变。例如，在第二反应混合物的信号或信号变化达到或超过阈值信号或信号变化时，可指令热循环仪将第二热区域中的第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数，而使第一热区域中的加热和冷却循环数保持不变。
例如，当在第一热区域中执行的加热和冷却循环数达到如本文针对第一热区域所述的第一循环数且第一反应混合物的信号或信号变化没有达到阈值信号或信号变化时，指令热循环仪设置比针对第一热区域的第一循环数多至少一个、两个、三个、四个或五个循环的第二循环数，而使第二热区域中的加热和冷却循环数保持不变。例如，当在第二热区域中执行的加热和冷却循环数达到如本文针对第二热区域所述的第一循环数且第二反应混合物的信号或信号变化没有达到阈值信号或信号变化时，指令热循环仪设置比针对第二热区域的第一循环数多至少一个、两个、三个、四个或五个循环的第二循环数，而使第二热区域中的加热和冷却循环数保持不变。
信号变化可以是信号对时间的一阶或二阶导数。例如，在第一反应混合物的信号对时间的一阶或二阶导数达到或超过阈值时，可指令热循环仪终止或中止第一温度的循环和/或产生指示第一反应混合物的信号对时间的一阶或二阶导数已达到或超过阈值的通知，而继续第二温度的循环。例如，在第二反应混合物的信号对时间的一阶或二阶导数达到或超过阈值时，可指令热循环仪终止或中止第二温度的循环和/或产生指示第二反应混合物的信号对时间的一阶或二阶导数已达到或超过阈值的通知，而继续第一温度的循环。
信号变化可以是信号对时间的负一阶或二阶导数。例如，在第一反应混合物的信号对时间的负一阶或二阶导数达到或超过阈值时，可指令热循环仪终止或中止第一温度的循环和/或产生指示第一反应混合物的信号对时间的负一阶或二阶导数已达到或超过阈值的通知，而继续第二温度的循环。例如，在第二反应混合物的信号对时间的负一阶或二阶导数达到或超过阈值时，可指令热循环仪终止或中止第二温度的循环和/或产生指示第二反应混合物的信号对时间的负一阶或二阶导数已达到或超过阈值的通知，而继续第一温度的循环。在一些示例中，在第一反应混合物的信号对时间的负一阶导数达到或超过阈值并且第一反应混合物的信号对时间的二阶导数为负时，可指令热循环仪终止或中止第一温度的循环和/或产生指示第一反应混合物的信号对时间的负一阶导数已达到或超过阈值并且第一反应混合物的信号对时间的二阶导数为负的通知，而继续第二温度的循环。在一些示例中，在第二反应混合物的信号对时间的负一阶导数达到或超过阈值并且第二反应混合物的信号对时间的二阶导数为负时，可指令热循环仪终止或中止第二温度的循环和/或产生指示第二反应混合物的信号对时间的负一阶导数已达到或超过阈值并且第二反应混合物的信号对时间的二阶导数为负的通知，而继续第一温度的循环。在一些示例中，在第一反应混合物的信号对时间的负一阶导数达到或超过阈值并且第一反应混合物的信号对时间的二阶导数为正时，可指令热循环仪不终止或中止第一温度的循环。在一些示例中，在第二反应混合物的信号对时间的负一阶导数达到或超过阈值并且第二反应混合物的信号对时间的二阶导数为正时，可指令热循环仪不终止或中止第二温度的循环。
图21示出了在核酸扩增期间信号对时间的示例曲线图。y-轴是以任意单位计的信号。x-轴是加热和冷却循环数。实曲线表示第一热区域中的第一反应混合物的曲线图。虚曲线表示第二热区域中的第二反应混合物的曲线图。水平虚线表示预先确定的阈值。垂直虚线在x-轴上的截距表示达到针对第一反应混合物的阈值时的时间点。当核酸扩增进行到该时间点时，指令热循环仪终止或中止第一热区域中的循环，但允许第二热区域中的循环继续进行。
图22示出了在核酸扩增期间信号对时间的另一示例曲线图。y-轴是以任意单位计的信号对时间的负一阶导数。x-轴是加热和冷却循环数。实曲线表示第一热区域中的第一反应混合物的曲线图。虚曲线表示第二热区域中的第二反应混合物的曲线图。水平虚线表示预先确定的阈值。垂直虚线在x-轴上的截距表示达到针对第一反应混合物的阈值同时第一反应的信号对时间的二阶导数(未示出)为负时的时间点。当核酸扩增进行到该时间点时，指令热循环仪终止或中止第一热区域中的循环，但允许第二热区域中的循环继续进行。
生成报告
如本文其他部分所述的系统可以能够生成包括关于核酸扩增的信息的报告。该报告可以包括任何数目的所需元素，其非限制性示例包括关于受试者的信息(例如，性别、年龄、种族、健康状况等)、原始数据、经处理的数据(例如，图形显示(例如，图、图表、数据表、数据汇总)、确定的循环阈值、靶多核苷酸的起始量的计算)、关于靶核酸的存在的结论、诊断信息、预后信息、疾病信息等，以及它们的组合。
可以使用任何合适的通信媒介将报告传送至在本地或远程位置的接收者，该通信媒介包括，例如，网络连接、硬接线连接、无线连接、本地内联网或因特网连接。可将报告发送至接收者的装置。接收者的装置的非限制性示例包括个人计算机(例如，便携式PC)、平板或平板型PC(例如，iPad、GalaxyTab)、电话、智能电话(例如，iPhone、Android支持的设备(Android-enableddevice)、)或个人数字助理。
可以在系统与接收者的装置之间发生直接通信。例如，可以发生蓝牙、红外通信、无线电、WiFi或者其他直接通信。在其他情况下，可以在系统与接收者的装置之间发生间接通信。例如，可以通过网络，诸如局域网(LAN)或广域网(WAN)如因特网而发生通信。该网络可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现分布式计算，诸如云计算。在一些情况下，在计算机系统的辅助下，该网络可以实现对等网络，其可以使得耦合至计算机系统的装置能够起到客户端或服务器的作用。该计算机系统可以通过网络与一个或多个远程计算机系统如接收者的装置进行通信。
在一些情况下，可以使用电信网络(例如，蜂窝电话网络、数据网络)来传输报告。这样的通信，例如，可以能够将报告从一个系统(例如，如本文所述的用于核酸扩增的任何系统)传输至另一个系统(例如，接收者的装置)。因此，可承载报告的另一种类型的介质包括诸如跨本地装置之间的物理接口、通过有线和光学陆上通信线网络以及通过各种空中链路(air-links)使用的光波、电波和电磁波。携带此类波的物理元件，诸如有线或无线链路、光学链路等，也可以被认为是承载报告的介质。在一些示例中，可使用3G或4G网络进行通信。
所述报告可在线查看、保存在接收者的装置上或打印。在一些情况下，该报告为数据文件的形式。该报告可以包含可被理解的视觉、视频和/或音频元素，并向接收者传递有意义的信息。在一些情况下，该报告是或包含在电子消息如电子邮件或文本消息中。
存在用于传输报告的其他合适的方法，该方法的非限制性示例包括邮寄硬拷贝报告以供接收者接收和/或查看。
本文其他部分所述的方法可进一步包括如本文所述生成包含关于核酸扩增的信息的报告的操作。
可以使用如上所述的任何合适的通信媒介将报告传输给在本地或远程位置的接收者。
计算机控制系统
本公开内容提供了被编程为实现本公开内容的方法的计算机控制系统。计算机控制系统可被配置或整合在本公开内容的装置(例如，热循环仪)内。图14示出了被编程或以其他方式配置用于控制热循环仪的运行并收集数据的计算机系统1401。计算机系统1401可以调节本公开内容的热循环仪的各个方面，例如，目标温度水平、超出温度水平、缓变速率和时间、循环数、目标温度的保持时间和数据收集。计算机系统1401可以是用户的电子装置或相对于该电子装置位于远程的计算机系统。该电子装置可以是移动电子装置。
计算机系统1401包括中央处理器(CPU，本文中也称为“处理器”和“计算机处理器”)1405，其可以是单核或多核处理器，或多个处理器以供并行处理。计算机系统1401还包括存储器或存储位置1410(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪速存储器)、电子存储单元1415(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口1420(例如，网络适配器)以及外围设备1425，如高速缓冲存储器、其他存储器、数据存储和/或电子显示适配器。存储器1410、存储单元1415、接口1420和外围设备1425通过通信总线(实线)如主板与CPU1405进行通信。存储单元1415可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据储存库)。计算机系统1401可以借助于通信接口1420可操作地耦合至计算机网络(“网络”)1430。网络1430可以是因特网、互联网和/或外联网，或与因特网通信的内联网和/或外联网。在一些情况下，网络1430是电信和/或数据网络。网络1430可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现分布式计算，如云计算。网络1430，在一些情况下借助于计算机系统1401，可以实现对等网络，其可以使耦合至计算机系统1401的装置能够起到客户端或服务器的作用。
CPU1405可以执行一系列的机器可读指令，该指令可以体现在程序或软件中。该指令可存储在存储位置如存储器1410中。该指令可针对于CPU1405，其可以随后编程或以其他方式配置CPU1405以实现本公开内容的方法。由CPU1405执行的操作的示例可包括提取、解码、执行和写回。
CPU1405可以是电路如集成电路的一部分。系统1401的一个或多个其他组件可包括在电路中。在一些情况下，该电路是专用集成电路(ASIC)。
存储单元1415可以存储文件，诸如驱动程序、库和保存的程序。存储单元1415可以存储用户数据，例如，用户偏好和用户程序。在一些情况下，计算机系统1401可以包括在计算机系统1401外部的，诸如位于通过内联网或因特网与计算机系统1401通信的远程服务器上的一个或多个附加数据存储单元。
计算机系统1401可以通过网络1430与一个或多个远程计算机系统通信。例如，计算机系统1401可以与用户的远程计算机系统(例如，个人电子设备)通信。远程计算机系统的示例包括个人计算机(例如，便携式PC)、平板或平板型PC(例如，iPad、GalaxyTab)、电话、智能电话(例如，iPhone、Android支持的设备、)或个人数字助理。用户可以通过网络1430访问计算机系统1401。
如本文所述的方法可以通过在计算机系统1401的电子存储位置上，例如在存储器1410或电子存储单元1415上存储的机器(例如，计算机处理器)可执行代码的方式来实现。机器可执行代码或机器可读代码可以以软件的形式提供。在使用期间，该代码可以由处理器1405执行。在一些情况下，该代码可以从存储单元1415取回并存储在存储器1410上以备由处理器1405获取。在一些情况下，可以排除电子存储单元1415，并且将机器可执行指令存储在存储器1410上。
该代码可被预编译并配置用于与具有适于执行该代码的处理器的机器一起使用，或者可以在运行期间被编译。该代码可以以可被选择以使该代码能够以预编译或编译时(as-compiled)的方式执行的编程语言来提供。
本发明提供的系统和方法的各方面，诸如计算机系统1401，可以体现在编程中。该技术的各个方面可以被认为是“产品”或“制品”，其一般为在一种类型的机器可读介质上携带或在该介质中体现的机器(或处理器)可执行代码和/或相关数据的形式。机器可执行代码可以存储在电子存储单元如存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪速存储器)或硬盘上。“存储”型介质可以包括任何或所有的计算机有形存储器、处理器等，或其相关的模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，其可以在任何时间为软件编程提供非暂时性存储。该软件的全部或部分有时可以通过因特网或其他各种电信网络进行通信。这样的通信，例如，可以使软件能够从一台计算机或处理器加载到另一台计算机或处理器，例如，从管理服务器或主机加载到应用服务器的计算机平台。因此，可承载软件元素的另一种类型的介质包括诸如跨本地装置之间的物理接口、通过有线和光学陆上通信线网络以及通过各种空中链路使用的光波、电波和电磁波。携带此类波的物理元件，诸如有线或无线链路、光学链路等，也可以被认为是承载软件的介质。如本文所用的，除非限制于非暂时性有形“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”的术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。
因此，机器可读介质，诸如计算机可执行代码，可以采取多种形式，包括但不限于：有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括，例如，光盘或磁盘，如任何计算机中的任何存储设备等，诸如附图中所示的可用来实现数据库的那些介质等。易失性存储介质包括动态存储器，如这样的计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴电缆；铜线和光纤，包括构成计算机系统内的总线的导线。载波传输介质可采取电信号或电磁信号或者声波或光波如射频(RF)和红外(IR)数据通信过程中产生的那些的形式。因此，计算机可读介质的常见形式包括，例如：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔纸带、任何其他具有孔洞图案的物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或匣盒、传送数据或指令的载波、传送这样的载波的电缆或链路，或者计算机可以从中读取程序代码和/或数据的任何其他介质。这些计算机可读介质形式中的许多可参与将一个或多个指令的一个或多个序列传送至处理器以供执行。
计算机系统1401可以包括电子显示器1435或与之通信，电子显示器1435包含用于提供例如温度水平、热循环方案条件和来自样品体积的信号数据的用户界面(UI)1440。UI的示例包括但不限于图形用户界面(GUI)和基于网络的用户界面。
由前文所述应当理解，尽管已经图示和描述了特定的实现方式，但本文中设想到并且可以对此作出各种修改。同时，本文并不旨在通过说明书中提供的特定示例来限制本发明。尽管已经参考前述说明书描述了本发明，但本文的优选实施方式的描述和图示不应以限制性的意义来解释。此外，应当理解，本发明的所有方面并不限于本文阐述的特定描绘、配置或相对比例，而是取决于多种条件和变量。在本发明的实施方式的形式和细节方面的各种修改对于本领域技术人员将会是显而易见的。因此可以设想，本发明还应当覆盖任何这样的修改、改变和等同物。
Claims (66)
1.一种用于进行核酸扩增的系统，包括：
热循环仪，该热循环仪(i)接收反应混合物，该反应混合物包含生物样品和试剂，所述生物样品具有靶核酸分子，所述试剂对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为所述靶核酸分子的扩增产物是必需的，以及(ii)使所述反应混合物的温度循环以进行所述核酸扩增反应，从而产生所述扩增的靶核酸分子，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；以及
计算机处理器，该计算机处理器耦合至所述热循环仪并被编程为(i)指令所述热循环仪开始使所述温度按照第一加热和冷却循环数循环，以进行所述核酸扩增反应，(ii)在所述热循环仪使所述温度循环的同时，将所述第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数，以及(iii)在达到所述第二加热和冷却循环数时，指令所述热循环仪终止所述温度的循环。
2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括检测器，该检测器在所述核酸扩增反应正在进行的同时，在不从所述热循环仪中取出所述反应混合物的情况下，检测来自所述反应混合物的光信号。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述光信号指示所述扩增的靶核酸分子的量或所述量的变化速率。
4.根据权利要求2所述的系统，进一步包括密封的光传输路径，该密封的光传输路径使得所述反应混合物与所述检测器进行光通信。
5.根据权利要求2所述的系统，其中所述热循环仪和所述检测器包括在外壳中。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述外壳具有不超过约15cm的高度和/或长度。
7.根据权利要求5所述的系统，其中所述外壳具有不超过约15cm的最大尺寸。
8.根据权利要求5所述的系统，其中具有所述热循环仪和所述检测器的所述外壳具有不超过约2kg的重量。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机处理器被编程为在接收到来自用户的输入时将所述第一加热和冷却循环数改变成所述第二加热和冷却循环数。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述输入是从可操作地耦合至所述计算机处理器的电子显示器接收的。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述电子显示器包括用户界面，该用户界面具有对应于所述第一加热和冷却循环数和所述第二加热和冷却循环数的图形和/或文本元素。
12.根据权利要求11所述的系统，其中所述用户界面包含对应于所述核酸扩增反应随时间的进程的图形和/或文本元素。
13.根据权利要求1所述的系统，其中所述热循环仪包括加热所述反应混合物以提高所述温度的加热元件。
14.根据权利要求13所述的系统，其中所述热循环仪包括冷却所述反应混合物的冷却元件。
15.根据权利要求13所述的系统，其中所述加热元件是具有多个凹陷的加热块，其中所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为接受具有所述生物样品和/或试剂的样品容器。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述系统的重量不超过每个凹陷0.2kg。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为容纳具有不超过21mm的高度的所述样品容器。
18.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一加热和冷却循环数包括初始加热阶段和随后的初始冷却阶段。
19.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一加热和冷却循环数包括初始冷却阶段和随后的初始加热阶段。
20.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二加热和冷却循环数包括最终加热阶段和随后的最终冷却阶段。
21.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一加热和冷却循环数包括最终冷却阶段和随后的最终加热阶段。
22.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机处理器被编程为通过指令所述热循环仪对所述反应混合物进行加热来引发所述核酸扩增反应。
23.根据权利要求1所述的系统，其中所述计算机处理器被编程为通过指令所述热循环仪对所述反应混合物进行冷却而没有加热来终止所述核酸扩增反应。
24.根据权利要求1所述的系统，进一步包括在所述核酸扩增反应期间为所述热循环仪提供功率的功率源，其中所述功率源在所述工作电压下运行。
25.根据权利要求24所述的系统，其中所述功率源是提供所述工作电压的运载工具。
26.根据权利要求24所述的系统，其中所述功率源是电池。
27.根据权利要求26所述的系统，其中所述电池被配置成用不超过48V的输入来充电，并且其中所述电池提供不超过48伏的输出来为所述热循环仪供电。
28.根据权利要求24所述的系统，其中所述热循环仪被安置在与所述功率源分开的外壳中，并且其中所述热循环仪和所述功率源通过功率连接器可操作地耦合。
29.根据权利要求1所述的系统，其中所述反应混合物在样品容器中。
30.根据权利要求29所述的系统，其中所述样品容器是具有盖的试管。
31.根据权利要求1所述的系统，其中所述热循环仪能够将所述温度控制在正或负0.1摄氏度内。
32.根据权利要求1所述的系统，其中所述试剂包括引物和聚合酶。
33.根据权利要求1所述的系统，其中所述试剂包括允许检测所述扩增的靶核酸分子的化学剂。
34.根据权利要求1所述的系统，其中所述扩增的靶核酸分子为多个扩增的靶核酸分子。
35.根据权利要求1所述的系统，其中所述热循环仪使所述温度在至少两个不同的温度之间循环。
36.根据权利要求35所述的系统，其中所述热循环仪使所述温度在至少三个不同的温度之间循环。
37.根据权利要求36所述的系统，其中所述热循环仪使所述温度在变性温度、退火温度和延伸温度之间循环。
38.一种用于进行核酸扩增的方法，包括：
(a)提供热循环仪，该热循环仪包括反应混合物，该反应混合物包含生物样品和试剂，所述生物样品具有靶核酸分子，所述试剂对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为所述靶核酸分子的扩增产物是必需的，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；
(b)指令所述热循环仪使所述反应混合物的温度按照第一加热和冷却循环数循环，以进行所述核酸扩增反应；
(c)在所述热循环仪使所述温度循环的同时，接收将所述第一加热和冷却循环数改变成第二加热和冷却循环数的请求；以及
(d)在达到所述第二加热和冷却循环数时，指令所述热循环仪终止所述温度的循环。
39.根据权利要求38所述的方法，其中将所述第一加热和冷却循环数改变成所述第二加热和冷却循环数的所述请求是从用户接收的。
40.根据权利要求39所述的方法，其中所述请求是从可操作地耦合至所述计算机处理器的电子显示器接收的。
41.根据权利要求38所述的方法，其中所述第一加热和冷却循环数包括初始加热阶段和随后的初始冷却阶段，或者反之亦然。
42.根据权利要求38所述的方法，其中所述第二加热和冷却循环数包括最终加热阶段和随后的最终冷却阶段，或者反之亦然。
43.根据权利要求38所述的方法，其进一步包括，在(a)之前，由功率源向所述热循环仪提供功率。
44.一种用于进行核酸扩增的系统，包括：
热循环仪，该热循环仪包括多个单独可寻址且可控的热区域，其中给定的热区域(i)接收反应混合物，该反应混合物包含生物样品和试剂，所述生物样品具有靶核酸分子，所述试剂对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为所述靶核酸分子的扩增产物是必需的，以及(ii)使所述反应混合物的温度循环以进行所述核酸扩增反应，从而产生所述扩增的靶核酸分子，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；以及
计算机处理器，该计算机处理器耦合至所述热循环仪并被编程为独立于所述多个单独可寻址且可控的热区域中的其他热区域中的扩增反应来调节所述给定的热区域中的所述扩增反应。
45.根据权利要求44所述的系统，进一步包括具有多个传感器的检测器，所述多个传感器光学地检测来自所述多个单独可寻址且可控的热区域的光信号，其中所述多个传感器中的给定传感器检测来自所述反应混合物的光信号。
46.根据权利要求44所述的系统，其中所述热循环仪包括加热所述反应混合物以提高所述温度的加热元件。
47.根据权利要求46所述的系统，其中所述热循环仪包括冷却所述反应混合物的冷却元件。
48.根据权利要求44所述的系统，其中所述多个单独可寻址且可控的热区域包括凹陷，所述凹陷的尺寸设置为接受具有生物样品和/或试剂的样品容器。
49.根据权利要求48所述的系统，其中所述系统的重量不超过每个凹陷0.2kg。
50.根据权利要求48所述的系统，其中所述多个凹陷中的每一个的尺寸设置为容纳各自具有不超过21mm的高度的所述样品容器。
51.根据权利要求44所述的系统，其中所述热循环仪包括加热所述反应混合物以提高所述温度的加热元件。
52.根据权利要求51所述的系统，其中所述热循环仪包括冷却所述反应混合物的冷却元件。
53.根据权利要求44所述的系统，进一步包括在所述核酸扩增反应期间为所述热循环仪提供功率的功率源，其中所述功率源在所述工作电压下运行。
54.根据权利要求53所述的系统，其中所述功率源是提供所述工作电压的运载工具。
55.根据权利要求53所述的系统，其中所述功率源是电池。
56.根据权利要求44所述的系统，其中所述热循环仪使所述温度在至少两个不同的温度之间循环。
57.根据权利要求56所述的系统，其中所述热循环仪使所述温度在至少三个不同的温度之间循环。
58.根据权利要求57所述的系统，其中所述热循环仪使所述温度在变性温度、退火温度和延伸温度之间循环。
59.一种用于进行核酸扩增的方法，包括：
(a)提供热循环仪，该热循环仪包括多个单独可寻址且可控的热区域，其中所述热循环仪在所述核酸扩增反应期间具有不超过约48V的工作电压；
(b)在所述多个单独可寻址且可控的热区域中的第一热区域接收第一反应混合物，并在所述多个单独可寻址且可控的热区域中的第二热区域接收第二反应混合物，其中所述第一反应混合物和第二反应混合物中的每一种包含生物样品和试剂，所述生物样品具有靶核酸分子，所述试剂对于进行核酸扩增反应以产生扩增的靶核酸分子作为所述靶核酸分子的扩增产物是必需的；以及
(c)指令所述热循环仪使所述第一反应混合物的第一温度和所述第二反应混合物的第二温度独立地循环，从而在所述第一反应混合物和第二反应混合物中的每一种中进行所述核酸扩增反应。
60.根据权利要求59所述的方法，进一步包括指令所述热循环仪终止所述第一温度和第二温度之一的循环，同时继续使所述第一温度和第二温度中的另一个循环。
61.根据权利要求59所述的方法，进一步包括(i)提供具有多个传感器的检测器，所述多个传感器光学地检测来自所述多个单独可寻址且可控的热区域的光信号，以及(ii)使用所述多个传感器中的第一传感器和第二传感器分别独立地检测来自所述第一反应混合物和第二反应混合物的光信号。
62.一种用于进行包括多个热循环的核酸扩增反应的装置，所述装置包括：
自动化热循环仪，该自动化热循环仪被配置用于(1)接收至少一个样品，该样品包含靶核酸和检测扩增的靶核酸的试剂，以及(2)交替加热和冷却所述样品；以及
检测器，该检测器被配置用于在所述扩增反应正在进行的同时，在不从所述装置移除样品的情况下检测来自该样品的光信号，其中该光信号与该样品中扩增的靶核酸的量相关，
其中所述装置被配置用于使用不超过总共约48V的电力来运行。
63.一种手提箱，包括：
根据权利要求62所述的装置；以及
电池组，其被配置用于为根据权利要求62所述的装置供电。
64.一种用于进行包括多个热循环的核酸扩增反应的方法，所述方法包括：
(a)提供根据权利要求62所述的装置；
(b)用不超过总共12V来为所述装置供电。
65.根据权利要求62所述的装置，其中该装置被配置为在由外部电池组供电时运行。
66.一种在用户位置处部署用于进行核酸扩增反应的装置的方法，所述方法包括：
在运载工具正在运行的同时，使用该运载工具为所述装置提供功率，其中所述装置包括(a)自动化热循环仪，其被配置用于(1)接收包含靶核酸的样品和(2)交替加热和冷却该样品，以及(b)检测器，其被配置用于检测来自所述样品的光信号；以及
在所述位置处使用所述装置实现(a)使用所述自动化热循环仪交替冷却和加热所述样品，以及(b)在交替冷却和加热正在发生或者已经完成时，在不从所述装置移除所述样品或所述样品的一部分的情况下检测来自所述样品的光信号。
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