CN105636695A - 卡盘、卡盘阅读器以及用于防止卡盘的再使用的方法 - Google Patents

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Abstract

一次性射流卡盘具有在其中的凹口。机械致动机构安置在所述凹口内以用于实现所述射流卡盘的操作。所述卡盘进一步包括在覆盖所述凹口的至少一部分的易碎标记上的机器可读识别码，使得所述易碎标记的覆盖所述凹口的部分可以在将机械致动器插入到所述凹口中以致动所述机械致动机构后被破坏。这使得所述识别码不可读且防止所述卡盘的再使用。

Description

卡盘、卡盘阅读器以及用于防止卡盘的再使用的方法
技术领域
本发明涉及一种一次性射流卡盘、一种卡盘阅读器以及一种用于防止一次性卡盘的再使用的相关联方法。具体来说，本发明涉及一种卡盘、阅读器以及用于在卡盘上执行诊断测试的方法，其中测试仅在检测到识别码的情况下开始。
背景技术
样本制备和分析呈现许多后勤问题。常规地，在没有分析医学样本(例如血液、唾液、尿液以及拭子洗脱液)所必需的设备的局部手术中，许多所述样本被提供给医生，例如，全科医生(GP)或主治医师(PCP)。因此，必须将样本发送到其中分析样本的实验室。测试结果必须随后被核对且返回给GP以分析所述结果且做出诊断。此方法是不适当的。首先，存在样本运送中被丢失或与错误的患者错配的相当大的风险。此外，尽管技术的最近发展已经减少了执行测试所花费的总时间，但将样本发送到实验室所涉及的延迟是不令人满意的。
然而，在实验室中存在的类型的分析系统是复杂的且通常难以从源样本提供足够量的纯目标以可靠地执行下游分析测定。这通常阻止局部GP手术能够现场执行此类测试。
然而，近年来，已经努力减小分析系统的大小以使测试运行起来更快且更简单，且需要更小的量的样本。举例来说，“芯片实验室”(LOC)装置(微流体装置的子集)将在医院中执行的几乎所有医疗测试或诊断操作整合在单一微流体芯片上。形成此类微流体装置的通道处理较小流体体积且连接在一起以便实现所希望的功能，例如混合样本、移动样本通过装置、使样本与不同的试剂反应等等。这些芯片可以插入到机器中以控制测试的性能且测量结果。
然而，已发现处理微流体装置中的样本可能非常困难。在如在常规LOC上存在的此类小通道中，难以施加外部力以将样本从一个位置移动到另一位置以在样本上执行不同的动作。还存在对仅仅使用毛细作用操作的LOC装置的复杂性的限制。此外，由于LOC的较小样本大小，所述装置具有减少的灵敏度且因此目标存在于样本中的概率减小。
替代的方法是使用射流卡盘。射流卡盘的组件的大小大于微流体装置的组件的大小，并且因此移动样本通过各种不同位置以在其上执行不同的动作变得可能。这使得有可能执行比可以使用典型的LOC装置执行的更加复杂的测试，同时仍提供在局部GP手术中可能使用的分析系统。
可用于医疗诊断的科学测定已经越来越涉及生物化学过程，例如聚合酶链反应(“PCR”)。PCR测定已经提供测定核酸的界定区段的存在的强有力的方法。因此希望在射流卡盘上执行PCR测定。
将PCR减小到微芯片级对于便携式检测技术和高通量分析系统是十分重要的。所述方法可以用于针对对特定病原体(例如沙眼衣原体细菌、HIV或任何其它病原微生物)具有特异性的核酸的存在测定体液。
可商购的自动DNA扩增测定的引入已经允许更多实验室引入这些技术以用于试样的常规测试。然而，存在改进用于此目的的射流装置的需要。
在一次性射流卡盘仅适合于与卡盘阅读器一起使用一次的情况下，存在确保已使用的卡盘不被错误地再使用的问题。此类错误在单一实验室中可以在某一程度上得到减轻，所述实验室可以利用中心数据库来记录所使用的每个卡盘的序列号，且随后对照中心数据库交叉检查插入到实验室机器中的卡盘。然而，此解决方案不可扩展以考虑在大量GP手术中(例如，跨国)的分散的诊断设备，且寻求简化的解决方案。
常见的是，提供简单的机械布置以用于向机器指示插入其中的可读媒体的状态。例如，视频和磁带盒包括易碎塑料标签，其向视频或磁带盒播放器指示是否可以记录到所述盒上。然而，此解决方案对于射流卡盘是费力的，且需要添加占据空间且增加卡盘的总成本和复杂性的单独机构。
发明内容
因此，在第一方面中，本发明提供一种一次性射流卡盘，其具有在其中的凹口和安置在所述凹口内用于实现射流卡盘的操作的机械致动机构；且进一步包括：在覆盖凹口的至少一部分的易碎标记上的机器可读识别码，使得所述易碎标记的覆盖凹口的部分可以在将机械致动器插入到凹口中以致动机械致动机构后被破坏，由此使得识别码不可读且防止卡盘的再使用。
此卡盘提供用于确保它不会被再使用的简单而可靠的解决方案，即使是在不存在用于记录哪些卡盘已经被使用而哪些尚未被使用的中心数据库的情况下。如果阅读器经配置以仅在它能够检测到在某一部分(所述部分在卡盘的使用期间被毁坏)上的代码的情况下开始测试，那么所述卡盘永远仅可被使用一次。
优选地，可致动机构是可收缩泡罩，其经配置以在其收缩时将其内容物排出到射流卡盘内的流体路径中。通过在泡罩中提供对卡盘的运行必不可少的机构，卡盘的操作和代码的毁坏紧密相关。
优选地，可收缩泡罩包含用于执行诊断测试的液体组分。例如，所述液体组分可以是试剂、裂解缓冲液、洗涤缓冲液以及洗脱缓冲液中的一种。
优选地，机器可读识别码是条形码或QR码，所述代码易于实施且具有被机器读取的高成功率。
优选地，机器可读识别码在易碎标记上占据具有一定长度和宽度的区域，并且其中所述区域的至少一个长度和宽度完全包含在易碎标记的覆盖凹口的部分内。换句话说，代码的一部分沿着至少一个维度完全毁坏，因为代码的所述部分中不存在不上覆于凹口的部分。
优选地，覆盖凹口的易碎标记通过孔眼与易碎标记的其余部分分开以促进标记的破坏。这确保易碎标记的完全破坏。替代地，所述孔眼可以提供为穿过凹口的一条或多条线。
在第二方面中，本发明提供一种用于接收一次性射流卡盘的卡盘阅读器，所述一次性射流卡盘具有凹口、安置在所述凹口内用于实现射流卡盘的操作的机械致动机构以及在覆盖所述凹口的至少一部分的易碎标记上的机器可读识别码，所述阅读器包括：传感器，其用于检测插入到卡盘阅读器中的一次性卡盘的识别码；以及机械致动器，其经配置延伸到凹口中以致动机械致动机构且破坏易碎标记的覆盖凹口的部分，由此使得所述识别码不可读且防止卡盘的再使用；其中：所述阅读器经配置以仅在传感器检测到在插入到阅读器中的卡盘上的识别码的情况下将机械致动器延伸到所述卡盘的凹口中。
优选地，机械致动器是支脚，其经配置以破坏易碎标记的覆盖凹口的部分且使位于卡盘的凹口内的可收缩室收缩。通过提供能够使泡罩收缩的可靠机构(所述机构对卡盘的运行必不可少)，卡盘的操作和代码的毁坏紧密相关。
优选地，卡盘阅读器经配置以对插入到阅读器中的一次性卡盘中的样本执行诊断测试。
优选地，卡盘阅读器经配置以在将卡盘插入到卡盘阅读器中后激活传感器以尝试检测识别码。这通过确保总是执行检查而提供另外的监督，并且还使得机器更易于使用。
在第三方面中，本发明提供一种使用一次性射流卡盘的方法，所述一次性射流卡盘具有凹口、安置在所述凹口内用于实现射流卡盘的操作的机械致动机构以及在覆盖所述凹口的至少一部分的易碎标记上的机器可读识别码，所述方法包括：将一次性卡盘插入到卡盘阅读器中；尝试检测一次性卡盘上的易碎标记上的识别码；以及，如果成功，将机械致动器延伸到一次性卡盘上的凹口中以破坏易碎标记的覆盖凹口的部分，由此使得所述识别码不可读，且致动机械致动机构。
优选地，所述可致动机构是可收缩泡罩，并且其中致动可致动机构的步骤包括使可收缩泡罩收缩以将其内容物排出到射流卡盘内的流体路径中。
优选地，可收缩泡罩包含用于执行诊断测试的液体组分，所述方法进一步包括对一次性卡盘中的样本执行诊断测试的步骤。
如果尝试检测易碎标记上的识别码的步骤失败，那么卡盘阅读器优选地拒绝所述卡盘。
液体组分优选地是试剂、裂解缓冲液、洗涤缓冲液以及洗脱缓冲液中的一种。
机器可读识别码优选地是条形码或QR码，所述代码易于实施且具有被机器读取的高成功率。
优选地，尝试检测识别码的步骤在将一次性卡盘插入到卡盘阅读器中后被触发。这通过确保总是执行检查而提供另外的监督，并且还使得机器更易于使用。
附图说明
图1是其中可以提供本发明的示例性射流卡盘的示意图。
图2是其中可以提供本发明的示例性射流卡盘的俯视图。
图3是图2的示例性射流卡盘的分解视图。
图4是图2的示例性射流卡盘的外壳的透视图。
图5是图2的示例性射流卡盘的泡罩子组合件的透视图。
图6A是图2的示例性射流卡盘的气动层的俯视图。
图6B是图2的示例性射流卡盘的气动层的底视图。
图7是图2的示例性射流卡盘的气动箔片的俯视图。
图8A是图2的示例性射流卡盘的射流层的俯视图。
图8B是图2的示例性射流卡盘的射流层的底视图。
图9是图2的示例性射流卡盘的射流箔片的俯视图。
图10是图2的示例性射流卡盘的电极层的俯视图。
图11是可以形成隔离的发明性方面的有利的阀门布置的截面视图。
图12是可以形成隔离的发明性方面的另一有利的阀门布置的截面视图。
图13a是可以形成隔离的发明性方面的有利的入口端口布置的截面视图。
图13b是图13a的入口端口布置的透视截面视图。
图14a是可以形成隔离的发明性方面的有利的捕获柱布置的截面视图。
图14b是图14a的捕获柱布置的一部分的透视截面视图。
图15a是可以形成隔离的发明性方面的有利的废物室布置的截面视图。
图15b是图15a的废物室布置的透视截面视图。
图16是本发明可以与其一起使用的示例性卡盘的俯视图。
图17是根据本发明的卡盘的俯视图。
具体实施方式
现将在其中实施本发明的示例性射流卡盘的情形下描述本发明的实施例。尽管不必理解本发明，但提供对射流卡盘的结构、制造、功能和用途的原理以及用于执行测试的相关联方法的大体描述是有益的。
经选择以说明本发明的示例性射流卡盘和相关联方法用于使用PCR扩增和电化学检测来检测沙眼衣原体细菌。然而，技术人员将理解，本发明不限于示例性射流卡盘和相关联方法，且适合用于各种不同的卡盘以用于广泛多种的样本分析技术或生物学测定；例如，在液体样本中的靶核酸序列的测定。
所属领域的技术人员将理解，本文中所描述且附图中所说明的本发明的装置和方法是非限制性示例性实施例且本发明的范围仅通过权利要求书界定。结合一个示例性实施例所说明或者描述的特征可以与其它实施例的特征组合。此类修改和变化包含在本发明的范围内。
示例性卡盘包括：射流部分，样本流动通过所述射流部分且其中进行核酸扩增和检测；气动部分，其控制通过射流部分的流；以及至少两个电极，其提供用于所关注的经扩增核酸的检测的电位差。射流部分和气动部分可以由射流层、射流箔片、气动层以及气动箔片构造，例如下文关于示例性卡盘描述的那些射流层、射流箔片、气动层以及气动箔片。然而，射流部分未必仅由射流层和射流箔片构成且气动部分未必仅由气动层和气动箔片构成。确切地说，所述层可以相互作用以产生射流部分和气动部分，使得所述层中的全部或一些的各部分构成每个部分。射流部分是指卡盘的提供允许受控样本流的功能的特定区域，且气动部分是指卡盘的提供控制通过射流部分的流的功能的特定区域，而非指卡盘的特定层。
外壳、射流部分和气动部分由塑料制成。塑料意指可以在较软时成形且随后被硬化的合成或天然有机材料，包含树脂、树脂状物质、聚合物、纤维素衍生物、酪蛋白材料以及蛋白质塑料。可以构造卡盘的塑料的实例包含但不限于热塑性塑料，例如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二酯、环烯烃共聚物(例如黄宝石、丙烯腈丁二烯苯乙烯)；以及热塑性弹性体，例如聚丙烯。塑料外壳、射流部分和气动部分可以包含不由塑料制成的组件(例如，由金属箔制成的泡罩、在样本入口处的金属嵌件)，但所述组件主要由塑料形成。塑料材料的使用促进卡盘的经济制造。
尽管气动和射流箔片可以由金属箔制成，但优选的材料是塑料，包含上述塑料。具体来说，优选的是，箔片是聚对苯二甲酸乙二酯/聚丙烯复合物。
靶核酸序列是将在样本中检测到的任何核酸。将在卡盘中被扩增且检测到的靶核酸将通常是DNA，但还可能扩增且检测RNA。在一些实施例中，卡盘可以准许DNA和RNA靶两者的扩增和/或检测。
液体样本是被引入到卡盘以便确定所关注的靶核酸是否存在的组成。所述样本可以是其中待检测的核酸疑似存在的组成(例如，用于临床诊断)，或可以是其中待检测的核酸有可能存在的组成(例如，用于污染测试)。
液体样本可以具有各种来源。举例来说，所述液体样本可以是从动物或植物获得的材料(例如，用于感染的诊断或用于基因分型)。此类样本可以在微创或无创的情况下获得，例如，所述样本可以使用拭子从动物获得，或可以是体液。作为替代方案，所述样本可以是从食品或水获得的材料(例如，用于污染测试)。所述样本将通常包含细胞，且靶核酸(如果存在)可以从卡盘内的这些细胞提取。所属领域的技术人员将了解，样本在被引入到卡盘之前可以被稀释或以其它方式进行处理，但优选的是，卡盘可以处理尚未以此方式进行预处理的材料。
从其获得样本的动物可以是脊椎动物或非脊椎动物。脊椎动物可以是哺乳动物。哺乳动物的实例包含但不限于小鼠、大鼠、猪、狗、猫、兔、灵长类动物或类似者。所述动物可以是灵长类动物，且优选地是人。因此卡盘可以用于人类样本的临床诊断。
除分析样本之外，卡盘还可以分析阳性和/或阴性对照以提供卡盘如预期一般起作用的确认。对照组可以由使用者引入到卡盘中，或可以在使用之前包含在卡盘内。
包含内部的阳性对照核酸允许使用者识别是否已经获得样本的阴性结果，因为核酸扩增已经失败(假阴性)。如果尽管阳性对照核酸存在于扩增室中，但在检测室中未能检测出所述核酸，那么使用者将能够将测试识别为可能的假阴性结果，且可以执行另一测试。
包含内部的阴性对照组允许使用者识别是否已经由于污染的存在错误地获得阳性结果。阴性对照可以包括在没有必需的组分的情况下在其中不提供核酸或其中样本经受扩增反应的腔室中执行PCR，例如没有引物的PCR。如果尽管核酸既定不存在于扩增室中，但仍在检测室中检测到所述核酸，那么使用者将能够将测试识别为可能的假阳性结果，且可以执行另一测试。
阳性对照核酸可以是将未在用于卡盘中的样本中发现的任何核酸。内部对照DNA可以从细菌获取，所述细菌并不对动物致病且包含高度特定针对所述细菌的核酸。从其可以获取动物样本的对照核酸的可能的细菌的一个实例是黑胫病菌，但可以使用将不存在于样本中的任何对照核酸。
卡盘的射流部分包括样本流动通过的通道和腔室。通过卡盘的样本流在两种方式被控制。首先，射流部分具有气体入口。所述气体入口连接到气体供应装置，且气体经由此入口注入到射流部分中允许朝向检测室将样本向下游推动通过卡盘。气体供应装置可以由阅读器(reader)提供。作为替代方案，气体供应装置可以是机载气体供应装置。优选地，气体供应装置由外部源提供且气体入口连接到气动回路，使得气体供应装置经由卡盘上的气动入口提供。第二，至少一个气动控制的阀门控制样本通过射流部分的局部移动。所述气动控制的阀门可以独立于其它气动控制的阀门而被控制，且可以独立于大体上导致样本经由气体入口的下游移动的气体供应装置而被控制。气体入口和气动控制的阀门还准许样本冲过射流部分(例如)以排除过量体积的材料。射流部分还具有排气装置，所述排气装置允许空气和废料离开射流部分的通道和腔室而没有压力的积聚出现在卡盘中。优选地，排气装置包括废物室和/或废物出口。
卡盘的射流部分包含用于细胞裂解和核酸分离的试剂和/或物理组件。这些试剂和/或物理组件可以是能够裂解细胞且使核酸与细胞碎片以及其它细胞组分分离的任何试剂或物理组件。举例来说，它们可以包括(i)裂解缓冲液，其能够导致可能存在于样本中的靶细胞裂解，例如包含壬基苯氧基聚乙氧基乙醇(可用作NP-40)或叔辛基苯氧基聚乙氧基乙醇(可用作曲通X100)等清洁剂或包含异硫氰酸胍的缓冲液，和/或(ii)捕获支架或柱，其专门地结合核酸但不结合其它不希望的细胞组分(例如，蛋白质和脂质)。捕获柱包括捕获过滤器且可以另外包括深度过滤器。过滤器可以由玻璃纤维制成(可用作惠特曼过滤器)，或可以由二氧化硅制成，但可以使用能够使核酸与其它细胞组分分离的任何柱或支架。可以进行使用洗涤缓冲液去除细胞碎片和其它细胞组分的洗脱，其后是使用洗脱缓冲液从捕获支架或柱洗脱分离的核酸的洗脱，使得捕获柱可以使核酸与细胞碎片和其它细胞组分分离。
样本流动通过的通道将样本入口流体地连接到其中可以进行核酸扩增的至少一个扩增室。扩增室的目的是准许存在于样本中的任何所关注的靶核酸(以及，当存在时，任何阳性对照核酸)的扩增。可以使用任何核酸扩增方法且下文关于示例性卡盘更详细描述这些。所需用于不同核酸扩增方法的不同的核酸扩增试剂是所属领域中众所周知的。这些试剂提供于扩增室中或提供于扩增室的上游，使得样本(和任何阳性对照组)一旦到达扩增室就包含用于核酸扩增的所有必需的试剂。根据待检测靶核酸的核酸扩增方法的调适也是所属领域中众所周知的(例如，引物的设计)。技术人员因此将能够相应地调适用于核酸扩增的试剂。术语“腔室”不指示任何特定的大小或几何结构，而是意指在射流部分内经设计以准许发生核酸扩增的区域。因此，举例来说，所述腔室可以是其中当发生所需用于核酸扩增的步骤(例如，热循环等)时样本可以流体地隔离(例如，经由气动控制的阀门的使用)，且所述腔室可以位于卡盘内，使得其接近所需的任何外部资源(例如，紧邻卡盘阅读器内的热源，由此准许热循环发生)。
多个测试扩增通道和/或腔室可以包含于卡盘中。不同的测试扩增通道和/或腔室可以包含所需用于扩增所关注的不同核酸的试剂。因此使用多个扩增测试通道和/或腔室允许同时(包含任何控制组)在单一卡盘上执行多个测试。作为替代方案，用于多个不同核酸的扩增的试剂可以存在于单一扩增室中，且不同的核酸(无论是多个靶核酸还是某一靶核酸和对照核酸)可以在相同扩增室中同时扩增。
样本在核酸扩增之后流动通过的另一通道将至少一个扩增室流体地连接到其中可以检测到核酸扩增的结果的至少一个检测室。在检测室中或在检测室的上游的是用于核酸检测的试剂，使得样本一旦到达检测室就包含用于检测的所有必需的试剂。用于核酸检测的试剂可以对特定靶核酸具有特异性，即，其可以允许检测具体的核酸序列的存在。作为替代方案，用于核酸检测的试剂可以是用于检测任何核酸的存在的通用试剂。如果在检测之前去除了除靶核酸外的所有核酸，那么可以使用此类通用试剂。例如，这可以通过提供能够水解存在于样本中的除靶核外的所有核酸的核酸酶来实现。(例如)通过将化学改质包含在引物中，可以保护经扩增靶核酸免受水解，所述引物并入到经扩增产物中且不能被水解。用于核酸检测的试剂在下文关于示例性卡盘进行描述但通常包括包含标记的探针。所述探针能够与已经在扩增室中扩增的经扩增核酸杂交。在探针与经扩增核酸杂交之后，核酸的检测可以经由来自标记的信号中的可检测变化而进行。在一些实施例中，所述变化可由探针的水解导致。当探针被水解时，水解通常使用双链特异性核酸酶来实现，所述双链特异性核酸酶可以是核酸外切酶或核酸内切酶。优选地，核酸酶是T7核酸内切酶。来自标记的信号能够经受在探针的水解之后的变化。这是由于当标记从结合到探针的其余部分移动到脱离探针的其余部分或结合到单核苷酸或探针的较短部分时在所述标记的环境中的变化导致。可以使用的探头的类型和检测方法的进一步细节可以在希利尔(Hillier)等人在《生物电化学》63(2004)第307到310页上的描述中找到。作为替代方案，可以使用导致来自标记的信号中的可检测变化(其并不依赖于探针的水解)的方法，例如，见伊哈拉(Ihara)等人在《核酸研究》1996年第24卷第21期第4273到4280上描述。标记的环境中的此变化引起来自标记的信号中的变化。可以检测来自标记的信号中的变化以便检测所关注的核酸的存在。
当使用阳性对照核酸时，用于核酸检测的试剂将另外包含阳性对照探针，所述探针包含标记。阳性对照探针能够与经扩增对照核酸杂交。由阳性对照组的标记提供的信号与靶探针可以相同，但存在于单独的检测室中，使得可以区分与对照组和测试核酸相对应的信号。作为替代方案，由对照组的标记提供的信号与靶探针可以不同，使得即使探针存在于相同的检测室中，信号也可彼此区分。
多个测试检测通道和/或腔室可以包含于卡盘中。不同的测试检测通道和/或腔室可以包含所需用于检测所关注的不同核酸的试剂。因此，使用多个检测测试通道和/或腔室允许同时在单一卡盘上执行多个测试。作为替代方案，用于多个不同核酸的检测的试剂可以存在于单一检测室中，且不同的核酸(无论是多个靶核酸还是某一靶核酸和对照核酸)可以在相同检测室中同时检测。
标记可通过使用卡盘的电极来检测，并且因此标记将通常是电化学标记，例如二茂铁。可以使用的标记的实例可以在WO03/074731、WO2012/085591以及PCT/GB2013/051643中找到。由标记发出的信号可以通过卡盘阅读器检测到。
卡盘的气动部分包括各自控制至少一个气动控制的阀门的至少一个气动回路。气动部分通过打开和闭合气动控制的阀门来控制通过卡盘的样本流。阀门的打开和闭合通过在气动回路中通过气动压力入口施加的气动压力中的变化控制。通常，卡盘包含许多气动控制的阀门。气动控制的阀门可以通过单独的气动压力入口控制。这些阀门可以用于防止样本向下游移动通过射流部分直到已经执行必需的步骤和/或用于防止样本向上游的不希望的反向移动。例如，阀门可以提供在至少一个扩增室的上游以便防止下游移动到至少一个扩增室中，直到细胞裂解和核酸分离已经发生。在细胞裂解和核酸分离之后，在至少一个扩增室的上游的阀门可以打开以便允许下游流。所述阀门随后可以再次闭合，以防止回流出腔室朝向样本入口返回。
所述卡盘包括至少两个电极，所述电极可以提供跨越至少一个检测室的电位差。所述电位差使得电流流动通过至少一个检测室，由此准许对来自电化学活性标记的信号的检测。
现将参考附图描述根据以上描述操作的示例性卡盘。
1.示例性卡盘
1.1概述
下文描述的示例性卡盘既定为用于对引入到卡盘中的样本执行测试的一次性使用的一次性卡盘。示例性卡盘是具有适当的大小(如下文详述)的通道的射流卡盘。然而，本发明可以在微流体装置或LOC上执行。一旦测试已经运行，优选的是，卡盘就被处理掉。然而，如果需要，卡盘可以被发送用于再处理以使得它能够被再次使用。
优选的是，卡盘包括用于执行所选的测试所必需的所有生物制剂。例如，示例性卡盘用于检测所关注的病原体的存在、不存在或量。可以检测任何病原体。可以通过卡盘检测的病原体的实例是沙眼衣原体、阴道毛滴虫、淋球菌、生殖支原体以及耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。为此，卡盘包括用于核酸扩增的试剂。核酸扩增可以使用任何核酸扩增方法执行。核酸扩增方法可以是热循环方法，其中执行所述方法的温度发生变化，使得扩增的不同步骤能够在循环内在不同温度处进行。例如，引物的熔化、退火以及延伸可以各自在不同温度处执行。通过在温度之间循环，可以控制所述方法的步骤中的每一个的时序。作为替代方案，核酸扩增可以是其中温度保持恒定的等温方法。在热循环和等温核酸扩增方法两者中，温度在核酸扩增期间得到控制。
核酸扩增方法的实例是聚合酶链反应(PCR)、连接酶链反应(LCR)、链置换扩增(SDA)、转录介导扩增、核酸序列依赖性扩增(NASBA)、解旋酶依赖性扩增以及环介导等温扩增。用于核酸扩增的试剂将取决于所使用的核酸扩增方法而改变，但包含聚合酶和核苷酸三磷酸。
如下文所解释，所述卡盘还包括检测试剂，所述检测试剂能够检测经扩增核酸的存在或不存在，所述经扩增核酸是核酸扩增方法的产物。用于核酸检测的试剂包括能够与经扩增核酸杂交的探针。所述探针包含二茂铁标记。
在探针与经扩增核酸杂交之后，核酸的检测可以经由来自标记的信号中的可检测变化而进行。所述变化由探针的水解导致，所述水解使用双链特异性核酸酶实现。核酸酶是T7核酸内切酶。二茂铁在其是探针的部分时或在其仅附接到单核苷酸时给出不同的电化学信号，并且因此容易检测到水解。因此，来自标记的信号中的变化准许对所关注的核酸的存在的检测。
电极允许在来自标记的信号中的可检测变化，所述变化在存在待检测的靶核酸的情况下出现。
所述卡盘经配置用于与卡盘阅读器(未图示)一起使用。所述卡盘包括多个气动、机械、热和电气接口(下文更详细描述)，阅读器通过所述接口与卡盘交互以执行测试。因此，在使用中，卡盘将插入到阅读器中，且阅读器将被激活以经由接口开始与卡盘交互以执行测试。出于理解本发明的目的，不必精确描述卡盘如何与阅读器交互以执行特定的测试且提供测试结果，但下文提供卡盘的示例性操作的概述。
1.2示例性卡盘的示意图
在详细地解释示例性射流卡盘的组件的结构和布置之前，参考图1中示出的示意图描述在高层级处的示例性卡盘的布局是有帮助的。
就通过卡盘的液体流(包含液体样本)而言考虑卡盘的总布局是方便的。除非下文另外规定，否则包含液体样本和液体缓冲液的液体的通道被称作‘流体路径’，其具有上游端和下游端。除非下文另外规定，‘下游’一般是指液体的流动方向，且‘上游’是指与流动方向相反的方向。示例性卡盘中的流体路径可具有不同分支(且因此形成不同的流体路径)，但所有路径都具有准许技术人员识别上游和下游方向的可辨别流动方向。然而，存在此一般定义的例外，所述例外是当在混合室10和波纹管20之间泵送液体样本时的情况。在此情况下，流体在与其一般的流体流动方向相反的方向上被泵送回上游，所述一般的流体流动方向是下游。此混合用以混合裂解和样本且用以再水化内部对照组。
液体样本在样本混合室10处通过入口端引入到卡盘中。优选的入口端的特定布置自身可以形成卡盘的隔离的发明性方面，如下文在章节3中进一步描述。样本指示器12流体地耦合到样本混合室10，使得引入到样本混合室10中的样本在样本指示器12中可见。还连接到样本混合室10的是包含裂解缓冲液的泡罩14。裂解缓冲液包括异硫氰酸胍。一旦样本已经引入到样本混合室10中，且测试开始，裂解泡罩14就收缩以便将裂解缓冲液排出到样本混合室10中，其中所述裂解缓冲液与引入其中的液体样本混合。
沿着主要通道16的样本混合室10的下游是粗过滤器18。当液体样本通过主要通道16时，粗过滤器18滤除液体样本中的任何大碎片，例如皮肤或体毛。
沿着主要通道16的粗过滤器18的下游是波纹管20，其具有上游波纹管阀22a和下游波纹管阀22b。如下文更详细地描述，波纹管20与上游和下游阀门22a到b一起能够将液体样本从流体路径的上游端(即，从样本混合室10)泵送到下游端。总体而言，这借助波纹管20内的柔性膜和上游和下游波纹管阀22a到b实现，所述柔性膜和波纹管阀致动以产生局部压差以一方面将液体样本从样本混合室10吸入到波纹管20中，且另一方面通过主要通道16将液体样本从波纹管20进一步吸到下游。这通过阀门中的柔性膜的仔细地精心设计的气动致动实现。优选的阀门的特定布置自身可以形成卡盘的隔离的发明性方面，如下文在章节3中进一步描述。
沿着主要通道16的波纹管的下游是捕获柱24。捕获柱24的目的是使核酸与细胞碎片和其它细胞组分分离。捕获柱包括皆由玻璃纤维制成的捕获过滤器和深度过滤器。优选的捕获柱的特定布置自身可以形成卡盘的隔离的发明性方面，如下文在章节3中进一步描述。
两个分支通道26、28接合在下游波纹管阀22b与捕获柱24之间的主要通道16。分支通道的目的是引入用于执行所希望的测试所必需的液体缓冲液。例如，在通过示例性卡盘执行测试的情况下，一旦样本已经通过，就有必要将洗脱缓冲液和洗涤缓冲液引入到主要通道中。洗涤缓冲液包含于洗涤缓冲液泡罩30中且洗脱缓冲液包含于洗脱缓冲液泡罩32中。将洗涤缓冲液和洗脱缓冲液引入到主要通道16中对应地通过洗涤缓冲液阀门34和洗脱缓冲液阀门36控制。在测试中的适当的点处，洗涤和洗脱缓冲液泡罩30、32收缩以便将洗涤和洗脱缓冲液排出到分支通道26、28中且由此通过洗涤和洗脱缓冲液阀门34、36排出到主要通道16中。
沿着主要通道16的废物分支16a的捕获柱24的下游是废物室38。优选的废物室的特定布置自身可以形成卡盘的隔离的发明性方面，如下文在章节3中进一步描述。废物室38的目的是收集除核酸外的细胞碎片和细胞组分且容纳它们，由此防止它们进入测试通道54a或对照通道54b。废物室38通过废物出口40排放到大气中，且在废物室38和废物出口40之间提供气溶胶撞击器42以防止颗粒物质从废物室38漏出到大气中。在主要通道16的主要通道废物分支16a中的废物室阀门44准许和防止液体在测试期间在适当的点处传递到废物室38中。
沿着主要通道16的洗脱分支16b的捕获柱24的下游是洗脱室46。洗脱室46的目的是允许样本制备澄清且允许气泡在样本进入扩增室之前散开。在主要通道16的洗脱分支16b中的洗脱室阀门48准许和防止液体在测试期间在适当的点处传递到洗脱室46中。
洗脱室46的下游是旋绕的混合通道52。所制备的样品在通过隔离阀50之前在此处混合。
在本申请案中，在隔离阀50上游的组件被称作被包括在卡盘的‘前端’中，而在隔离阀50下游的组件被称作被包括在卡盘的‘后端’中。广义地说，液体样本经制备用于在卡盘的前端中分析，且在卡盘的后端中对样本执行分析。
打开隔离阀50以准许所制备的液体样本从卡盘的前端传递到卡盘的后端。在测试中的适当的点处，在液体样本已经制备且在卡盘的后端内以用于分析之后，闭合隔离阀50以防止样本中的任一个再进入前端。一旦隔离阀50闭合，它就不能再次打开。隔离阀50还充当在电源故障的情况下的安全保护，其中阅读器闭合隔离阀50以防止泄漏。
在隔离阀50的下游，流体路径分成扩增测试通道54a和扩增对照通道54b。扩增通道54a到b中的每一个包括扩增室56a到b，其具有扩增室入口阀门58a到b和扩增室出口阀门60a到b。任何核酸扩增方法都可以在核酸扩增室中执行。如果使用PCR，那么核酸扩增室包含耐热DNA聚合酶、dNTP、能够与待扩增的核酸杂交的一对引物。可选地，核酸扩增室可以另外包含缓冲盐、MgCl2、钝化剂、尿嘧啶N糖基化酶和dUTP。可以使用的耐热DNA聚合酶的实例是来自水生栖热菌的Taq聚合酶。
示例性卡盘中的核酸扩增室中的每一个包括呈形成于射流层中的第一和第二浅凹孔形式的试剂容纳特征。将用于卡盘中的试剂被放置在凹孔中。在示例性卡盘中，通过将测试专用的试剂和通用试剂放置在不同凹孔中而将两者彼此隔离。因此，测试专用的试剂被放置在腔室中的第一凹孔中且通用试剂被放置在腔室中的第二凹孔中。通过单独地放置试剂，更容易在制造期间用测试专用的试剂的不同集合交换所述测试专用的试剂，以便执行不同的测试，同时将通用试剂保持原样。
在示例性卡盘中，核酸扩增室与检测室的比值是1:2。所制备的样品在隔离阀50处进入卡盘的后端且被分到两个核酸扩增室中。在处理之后，来自核酸扩增室的样本的两个经处理测量结果中的每一个被分到两个检测室中。因此，对于引入到示例性卡盘中的每个样本，四个检测室可以从两个核酸扩增室填充，因此促进双重扩增和4重检测。
然而，应了解，可以提供一个或三个或三个以上核酸扩增室以提供所希望的任何水平的多重，且可以相应地调整所提供的检测室的数目以维持核酸扩增室与检测室的1:2比值。
比值1:2对于示例性卡盘是优选的，因为与用于检测室中的检测所需的的不同标记的数目相比，此比值允许测定两倍数目的靶核酸。然而，应了解，所述比值可以取决于液体样本的标记和PCR靶的数目改变。举例来说，所述比值可以是1:1、1:3或1:n，使得当存在标记的数目的n倍的多重PCR靶时，存在从每个流体路径的主要通道分支的n个检测室。
对沙眼衣原体具有特异性的PCR引物与用于核酸扩增所需的其它试剂一起在扩增测试通道中的扩增室中脱水。对阳性对照核酸具有特异性的PCR引物与用于核酸扩增所需的其它试剂一起在扩增对照通道中的扩增室中脱水。从黑胫病菌获取的阳性对照核酸还提供在扩增对照通道中的扩增室中。当液体样本到达所述经脱水试剂时，使所述试剂复水。
在扩增室出口阀门60a到b的下游，扩增通道54a到b中的每一个分成两个另外的检测通道，从而产生用于每个扩增室的两个检测室，从而总共给出共计四个检测室62a到d。包含靶探针的用于核酸检测的试剂在测试扩增室56a或56b下游的检测室62a到d中脱水。包含对照探针的用于核酸检测的试剂在对照扩增室56a或56b(无论哪个都不是上述测试室)下游的检测室中脱水。每个检测室62a到d具有其自身的气弹簧64a到d，所述气弹簧在流体路径的下游端形成盲端。
用于核酸检测的试剂提供于检测室中。用于核酸检测的试剂包含具有二茂铁标记的探针。这些探针能够与经扩增核酸杂交。在探针与经扩增核酸杂交之后，探针由双链特异性核酸酶1水解，所述双链特异性核酸酶1导致标记脱离探针的其余部分。如上文所解释，标记脱离探针的其余部分导致来自标记的信号中的可检测变化。在单独的检测室中提供靶探针的对照探针，且靶核酸和对照核酸的检测在不同的检测室中进行，使得信号可彼此区分。
在扩增出口阀门60a到b的下游但产生四个检测通道的分叉的上游，两个旁通通道66a到b对应地接合两个扩增通道54a到b。旁通通道66a到b的目的是在液体样本进入检测室62a到d之前去除扩增通道54a到b内的过量的液体样本。旁通通道66a到b连接到旁通阀68，所述旁通阀还在隔离阀50的下游的主要通道16的洗脱室分支16b分成扩增通道54a和54b之前，流体地耦合到所述通道。
卡盘中的优选的腔室的特定布置，例如第一和第二扩增室或第一到第四检测室，自身可以形成卡盘的隔离的发明性方面，如下文在章节3中进一步描述。
应了解，示例性卡盘中的扩增室的数目和检测室的数目可以取决于优选的实施方案而改变。此外，在不脱离如由权利要求所界定的本发明的范围的情况下，通道、腔室、阀门等等的其它配置是可能的。
现将参考图2到10解释上文介绍的示例性卡盘的各种组件的物理结构和操作。
1.3示例性卡盘的物理结构
1.3.1概述和示例性卡盘的外部特征
图2中示出示例性卡盘。如上文所描述，阅读器通过多个接口与卡盘交互。示例性卡盘100中示出的接口是：气动接口101；电气接口102；旁通阀接口103；以及隔离阀接口104。下文更详细描述这些接口中的每一个。应了解，取决于优选的实施方案，可以提供更多或更少的接口。
还在卡盘中提供但未示出的是热接口。热接口允许调节扩增室的温度以允许进行核酸扩增。
图2中示出的示例性卡盘100包括用于插入到阅读器中的插入端105和非插入端106。接近非插入端106的是用于将样本引入到样本混合室10中的样本入口107。在示例性卡盘中，样本将通常包含细胞，且可以从这些细胞提取靶核酸(如果存在)，但在其它实施方案中可以使用其它流体样本，例如拭子洗脱液、尿液、精液、血液、唾液、大便汗水和眼泪。所述样本可以使用例如移液管通过样本入口107引入到样本混合室10中。
示例性卡盘100和阅读器经配置使得当卡盘插入到阅读器中时，所有前述接口都可通过阅读器致动。另一方面，样本入口107保持在阅读器外部，使得在卡盘插入到阅读器中时可以将样本引入到样本混合室10中。
图2中示出的示例性卡盘100进一步包括样本指示器窗口109，样本指示器12通过所述窗口可见以确定是否已经将样本引入到样本混合室10中。
示例性卡盘100中的所有气动、机械和电气接口位于所述卡盘的相同面上，所述面在此情况下为顶面110。热接口(未图示)提供在卡盘的底部表面上。这简化阅读器的设计，所述设计因此可以提供与在阅读器的相同区域中的那些接口交互的相关联的气动、机械和电气部件，由此充分利用空间。它还使得能够远离气动、机械和电气部件而提供阅读器的热部件。
1.3.2卡盘的内部组件
图2中示出的示例性卡盘100由现在将描述的各种组件形成。图3示出图2的示例性卡盘100的分解视图。卡盘100从上到下包括：外壳111、泡罩子组合件112、气动箔片113、气动层114、流体层115以及射流箔片116。图3中还示出的是电极层117、两个过滤器118以及多个吸收垫119，下文将更详细描述所述组件。
外壳111由丙烯腈丁二烯苯乙烯制成。气动和射流箔片113、116由聚对苯二甲酸乙二酯/聚丙烯复合物制成。气动和射流层114、115由聚丙烯制成。
除外壳111、过滤器118和垫片119之外，前一段中所提到的组件中的每一个粘附到其相邻组件。因此，泡罩子组合件112粘附到气动箔片113，所述气动箔片粘附到气动层114，所述气动层粘附到射流层115，所述射流层粘附到射流箔片116。电极层117也粘附到射流层115。
各层到彼此的粘附与相关联的腔室、阀门、泵、波纹管以及其它组件一起提供卡盘中的一系列液密通道。穿过其传递液体样本的通道是液密的且穿过其传递气体的通道是气密的。可选地，所有组件都是液密且气密的。例如，当气动和射流层包夹在一起且对应地粘附到气动和射流箔片时，形成于气动和射流层的一侧或两侧中的凹口和开口产生提供前述通道、腔室、阀门、泵、波纹管以及其它组件所必需的形状。
现将更详细描述上文在图3中所提及的组件中的每一个。
1.3.3外壳111
图4更详细示出外壳111。如图所示，外壳111包括大体上矩形的上表面120和在所有四个侧面(其中的两个在图4中可见)上从其垂下的壁121。外壳111的主要目的是保护卡盘的某些组件，最主要的是泡罩子组合件112和隔离阀接口104。因此应注意，外壳111短于气动和射流层114、115，使得当组装卡盘100时所述外壳仅上覆于那些层的一部分。在示例性卡盘100中，气动接口101、电子接口102以及旁通阀接口103未被外壳111覆盖以提供阅读器接近的便利性。
外壳111的上表面120具有在其中的三个孔口122a到c，每个孔口具有从所述孔口的外周垂下的壁以在组装卡盘时形成三个凹口。所述凹口的目的是容纳泡罩子组合件112的泡罩，使得泡罩可以由阅读器接近和按压，但另外被保护免受意外撞击。当然地，因为示例性卡盘包括三个泡罩，所以外壳111包括形成三个相对应的凹口的三个相对应的孔口122a到c。应了解，取决于优选的实施方案，可以提供更多或更少的泡罩、孔口和凹口。替代地，外壳111可以包括形成容纳所有可用泡罩的单一凹口的单一孔口。
外壳111的沿着外壳111的长度在卡盘100的插入端105和非插入端106之间延伸的侧壁121包括沿着其下部边缘的至少一部分的凸缘123。凸缘123的目的是双重的。首先，所述凸缘包括一个或多个窗124a到b，其用于接收形成于气动层114中的相对应的数目的突出部以将卡盘100固持在一起。第二，当组装卡盘时，凸缘123经标定尺寸以便突出超出射流箔片116的下表面，使得射流箔片116悬置在其上放置有卡盘100的平坦表面上方。此防止可能另外导致的对射流箔片116的意外损害。
尽管在图4中所描绘的示例性卡盘中凸缘123沿着实质上所述卡盘的两个相对侧面的长度提供，但应了解，凸缘可以沿着卡盘的三个或四个边缘提供且仍将箔片悬置在其上放置有卡盘的平坦表面上方。类似地，尽管图4中所描绘的卡盘示出沿着实质上边缘的整个长度延伸的凸缘123，但也可以提供仅部分沿着边缘延伸的凸缘，或可以沿着每个边缘提供多个凸缘。
外壳111进一步包括在非插入端106处的握把125以手动促进卡盘到阅读器中的插入和卡盘100从所述阅读器的移除。握把125包括形成于外壳111中的一系列脊状部和凹槽，但用于增加摩擦的替代的结构(例如隆起)也是可能的。
外壳111进一步包括样本入口孔126，样本可以使用例如移液管通过所述样本入口孔引入到卡盘100的样本混合室10中。针对给定直径在入口孔126周围的是盆槽127，其凹入到外壳111的上表面120中以容纳液体样本的一定量的溢出物。尽管示例性实施例的盆槽127是实质上平坦的，但它可以朝向入口孔126倾斜，使得任何溢出物都通过入口孔126排出。
示例性外壳111进一步包括多个切口：形成样本窗109的第一切口128，以及用于提供对隔离阀接口104的接近的第二切口129。如同保护泡罩的凹口一样，通过仅通过外壳111中的切口129提供对隔离阀接口104的接近，在一定程度上保护隔离阀接口104免受意外撞击，所述意外撞击可能致动隔离阀且使得卡盘不可操作。
1.3.4泡罩子组合件112
图5更详细示出泡罩子组合件112。泡罩子组合件112可以单独地制造，在此期间泡罩用用于执行优选的测试所必需的液体试剂预填充，且随后粘附到气动箔片113。
泡罩子组合件(或‘泡罩包装’)是技术人员所熟悉的。泡罩是用于容纳液体的可收缩室，可以通过按压在泡罩上将所述液体从泡罩排出且由此收缩它。在典型的泡罩包装中，泡罩的腔室通过箔片或其它易碎层密封，当泡罩收缩时，一旦腔室内部的压力到达特定量值，所述易碎层就破裂。
在示例性卡盘中，泡罩子组合件112包括三个泡罩130a到c。这些泡罩对应地包含：包括能够执行细胞裂解的试剂的裂解缓冲液、洗涤缓冲液和洗脱缓冲液。
示例性泡罩子组合件112包括其上通过可变形聚合层形成前述泡罩130a到c的衬底131，所述可变形聚合层经成形以提供腔室。与三个泡罩130a到c相对应的三个孔口132a到c通过衬底132。所述孔口中的每一个由形成腔室的可变形聚合层覆盖，如果没有在对应的孔口132a到c与腔室之间的密封件133a到c的话，则所述可变形聚合层由此将孔口连接到腔室。在将合适的压力施加在泡罩130a到c上后，密封件133a到c破裂，由此使得泡罩的液体内容物从泡罩喷出且通过衬底131中的孔口132a到c流出泡罩子组合件。
如图所示，密封件133a到c至少部分围绕腔室的外周，其中所述密封件与衬底131相接。在每个密封件133a到c的经设计以破裂(由此形成孔口132a到c与腔室之间的液体通道)的点处，密封件133a到c可比外周的其余部分更弱。这确保在施加合适的压力时密封件133a到c的正确部分破裂。
当卡盘插入到阅读器中时，泡罩可以通过阅读器收缩。一个或多个机械致动器(例如支脚)可以由阅读器应用到凹口中以便收缩泡罩。
泡罩子组合件112进一步包括两个参考孔134a到b，其经配置以准许组合件固定装置提供参考以促进在制造期间组合件的定位。
1.3.5气动层114
图6A和6B更详细示出气动层114。图6A是气动层的俯视图且图6B是底视图。气动层114由刚性塑料层135组成，当组装卡盘时，所述刚性塑料层在特定位置中包覆模制有多个柔性膜以形成特定组件。柔性膜由热塑性弹性体制成。
刚性塑料层135具有在其中的多个以不同方式成形的凹口和穿过其的孔口。结合射流层115，在刚性塑料层135内的某些凹口和/或穿过所述刚性塑料层的孔口形成多个组件，包含：样本混合室136；废物室137；捕获柱138；洗脱室139；第一和第二扩增室140a到b；以及第一到第四检测室141a到d。还提供孔口142以提供对电极层117的接近。
结合经包覆模制的柔性膜和气动箔片113，穿过刚性塑料层的某些其它孔口形成多个其它组件，包含：上游波纹管阀142；波纹管143；气动接口144；下游波纹管阀145；洗涤缓冲液入口阀门146；洗涤缓冲液气体入口阀门146a；洗脱缓冲液入口阀门147；洗脱缓冲液气体入口阀门147a；废物室阀门148；洗脱室阀门149；隔离阀150；第一和第二扩增室入口阀门151a到b；以及第一和第二扩增室出口阀门152a到b。另一孔口结合经包覆模制的柔性膜(而非气动箔片)形成旁通阀153。
除隔离阀150和旁通阀153之外，形成于气动层中的阀门都是可气动操作的阀门。也就是说，每个阀门可操作以打开和闭合所述阀门位于其中的射流通道，且此阀门通过将特定压力施加到耦合到所述阀门的气动控制线来致动。气动控制线耦合到气动接口144，当卡盘100插入在阅读器中时，所述阅读器接近所述气动接口。因此，为了致动给定气动阀门，阅读器仅将适当的压力施加到与所述阀门相关联的气动控制线以打开或闭合所述阀门。
隔离阀150和旁通阀153也通过阅读器致动，但以机械方式致动。同样，每个阀门可操作以打开和闭合所述阀门位于其中的射流通道，但所述阀门通过将一个或多个机械致动器(例如支脚)应用到所述阀门来致动。
气动层进一步包括两个参考孔154a到b，其经配置以准许组合件固定装置提供参考以促进在制造期间所述层的定位。当组装卡盘时，气动层中的参考孔154a到b与泡罩子组合件中的参考孔134a到b对准。
气动层进一步包括孔口155a到c，当组装卡盘时，所述孔口与通过泡罩子组合件的衬底131(通过气动箔片，如下文所描述)的孔口132a到c对齐。
1.3.6气动箔片113
图7更详细示出气动箔片113。如上文所解释，气动箔片113粘附到气动层114的上表面，由此流体地密封通道、腔室、阀门、泵、波纹管以及形成于其中的其它组件。因此，在很大程度上，气动箔片113是大体上矩形且平面的箔片以便提供有效密封。有益的是，气动箔片113是惰性的，使得其不与移动通过气动层114的试剂反应。
然而，气动箔片113并不上覆于整个气动层114。具体来说，气动箔片113并不上覆于在卡盘100的非插入端106处的样本混合室136或废物室137，或在插入端105处的旁通阀153。此外，气动箔片113包括切口156、157，使得所述气动箔片并不对应地上覆于隔离阀150或气动接口144。
气动箔片113进一步包括三个孔口158a到c，当组装卡盘100时，所述孔口与通过泡罩子组合件的衬底131的孔口132a到c和通过气动层114的孔口155a到c的对齐。孔口158a到c准许泡罩内的液体试剂传递到气动层114，且由此通过孔口155a到c传递到射流层115。
气动箔片113包括两个参考孔159a到b，其经配置以准许组合件固定装置提供参考以促进在制造期间所述层的定位。当组装卡盘时，气动箔片中的参考孔159a到b与其它层中的参考孔对准。
气动箔片是由用于提供强度的聚对苯二甲酸乙二酯的层与其上方的聚丙烯的层制成的复合箔片，所述聚丙烯的层用于提供用于接触液体样本和缓冲液的惰性材料，并且还使得箔片能够热密封到气动层(也由聚丙烯制成)。
1.3.7射流层115
图8A和8B更详细示出射流层115。图8A是气动层的俯视图且图8B是底视图。射流层115由刚性塑料层160组成。如先前所解释，射流层115的顶面(未图示)粘附到气动层113的底面(见图5B)，使得通过气动和射流层的组合形成的各种通道、腔室、阀门、泵、波纹管以及其它组件对准。
如同气动层113的刚性塑料层135一样，射流层115的刚性塑料层160具有在其中的多个以不同方式成形的凹口和穿过其的孔口。结合气动层113和射流箔片116，在刚性塑料层160内的某些凹口和/或穿过所述刚性塑料层的孔口形成某些组件，包含：样本入口室136；捕获柱138；洗脱室139；第一和第二扩增室140a到b；以及第一到第四检测室141a到d。上游波纹管阀142；波纹管143；气动接口144；下游波纹管阀145；洗涤缓冲液入口阀门146；洗涤缓冲液气体入口阀门146a；洗脱缓冲液入口阀门147；洗脱缓冲液气体入口阀门147a；废物室阀门148；洗脱室阀门149；隔离阀150；第一和第二扩增室入口阀门151a到b；以及第一和第二扩增室出口阀门152a到b。还提供孔口161以提供对电极层117的接近。
此外，结合射流箔片116(而非气动层114)，射流层115中的凹口还提供粗过滤器162、旋绕混合通道163，以及多个通道，所述多个通道在组装卡盘时将前述组件连接在一起以使得液体样本和液体试剂能够通过卡盘，且促进对阀门、泵、波纹管以及其它组件的气动致动。
射流层包括两个参考孔164a到b，其经配置以准许组合件固定装置提供参考以促进在制造期间所述层的定位。当组装卡盘时，射流层中的参考孔164a到b与其它层中的参考孔对准。
如上文所提及，通道形成于气动接口与上文所描述的各种阀门和波纹管之间。在示例性卡盘中，气动接口包括连接到如下各种组件的11个端口。
端口1：波纹管
端口2：上游波纹管阀
第一和第二扩增室入口阀门
第一和第二扩增室出口阀门
端口3：下游波纹管阀
端口4：洗涤缓冲液入口阀门
端口5：洗涤缓冲液气体入口
端口6：洗涤缓冲液气体入口阀门
洗脱缓冲液气体入口阀门
端口7：洗脱缓冲液气体入口
端口8：洗脱缓冲液入口阀门
端口9：参考压力线
端口10：洗脱室阀门
端口11：废物室阀门
应理解，尽管示例性卡盘的各种发明性方面可以使用上文所列的连接中的具体连接实施(具体来说，第一和第二扩增室入口和出口阀门连接到单一端口；以及洗涤和洗脱缓冲液气体入口连接到单一端口)；但上文所列的精确配置并不是必需的。
1.3.8射流箔片
图9更详细示出射流箔片116。如上文所解释，射流箔片116粘附到射流层115的下表面，由此流体地密封通道、腔室、阀门、泵、波纹管以及形成于其中的其它组件。因此，在很大程度上，射流箔片116是大体上矩形且平面的箔片以便提供有效密封。有益的是，箔片116是惰性的，使得其不与在气动层中移动的试剂反应。
然而，射流箔片116并不上覆于整个射流层115。具体来说，射流箔片116并不上覆于在插入端105处的检测室141a到d。
射流箔片116包括两个参考孔165a到b，其经配置以准许组合件固定装置提供参考以促进在制造期间所述层的定位。当组装卡盘时，射流箔片中的参考孔165a到b与其它层中的参考孔对准。
射流箔片是由用于提供强度的聚对苯二甲酸乙二酯的层与其上方的聚丙烯的层制成的复合箔片，所述聚丙烯的层用于提供用于接触液体样本和缓冲液的惰性材料，并且还使得箔片能够热密封到射流层(也由聚丙烯制成)。
1.3.9电极层117
最后，图10更详细示出电极层117。如上文所解释，电极层117粘附到射流层115。电极层117包括检测电极166a到d的四个集合。检测电极166a到d的每一集合包括第一到第三电触点168a到d，当时卡盘插入在阅读器中时，所述电触点与阅读器中的相对应的电触点耦合。优选地，电触点由银制成以优化电气连接。优选地，作为用氯化银电镀的银的电极用于确保最优电特性。
检测电极166a到d的每一集合包括工作电极169a到d；对立电极170a到d和参考电极171a到d。所述电极中的每一个耦合到对应的电触点。检测电极166a到d的每一集合还包括覆盖所述电极与对应的电触点之间的接口的电介质172a到d。
技术人员理解，电化学信令可以用于指示遗传或免疫靶的存在。在示例性卡盘中，此过程在第一到第四检测室141a到d中执行，所述检测室经优化以提供电化学测试接口。
电极166a到d经布置使得第一到第四检测室141a到d内的液体样本与电极166a到d的第一到第四集合进行接触。在检测室中，流体样本中的一些化合物(被称作‘电解质’)具有迁移到电极且交换电子的天然趋势。此电效应是电池工作的原理。
可溶化合物的所有组合都具有一些电化学活性，且此活性出现的比率(即所交换的电荷的量)由那些化合物的精确成分确定。因此，通过搜索液体样本中的不同分析物的氧化还原电化学的特性特征，有可能测量所述不同分析物的存在。
在示例性卡盘中，监视在不同氧化还原状态下维持检测室141a到d中的给定氧化还原状态所需的的电流。电流通过电解质从工作电极169a到d供应到对立电极170a到d。
参考电极171a到d还接触电解质。电压相对于此参考电极表示，因为此参考电极的电压与氧化还原条件大大无关且这因此意味着仅在控制电极的化学过程的氧化还原状态被测量。
通过阅读器在工作电极169a到d与对立电极170a到d之间施加电压扫描，所述电压扫描产生氧化还原条件的特性范围。随后测量在工作电极169a到d与对立电极170a到d之间传递的电流以获得测试结果。电压扫描是在电极之间施加的电压的缓慢递增的集合。优选地，所述扫描是从相对于参考电极大约-0.7伏到大约+1伏。以具有在30和80毫伏之间(优选地在40和60毫伏之间；更优选地为50毫伏)的脉冲调制幅度的连续递增的脉冲施加电压。优选地，从一个脉冲到下一脉冲的梯级增量是在1和5毫伏之间(优选地在2和4毫伏之间；更优选地为3毫伏)。通过跨越电极施加这些电压，可以获得在100纳安的尺度中的电流测量。
图10中说明的检测电极的特定布置自身可以形成卡盘的隔离的发明性方面。常规地，恒电势器中的对立电极大于工作电极以提供对剩余电子的足够的供应。然而，已发现，逆转此惯例出人意料地对示例性卡盘提供更好的结果。对于在示例性卡盘中对上文所描述的液体样本执行的电化学过程，已发现，具有大于对立电极的工作电极提供较大的信号和作为增加的灵敏度的改进的结果。换句话说，具有从相对较大的工作电极到相对较小的对立电极的电流提供优于常规布置的改进。
优选地每个工作电极169a到d以U形形成，且每个对立电极170a到d以在对应的U形工作电极的两个尖头之间的笔直伸长的形状形成。
现将简单地解释上文介绍的示例性卡盘的方法操作。
1.4示例性卡盘的操作的方法
1.4.1前端
如上文所描述，使用移液管将流体样本(例如尿液样本)引入到样本混合室10中。样本的一部分传递到样本指示器12以示出样本存在于样本混合室中。
一旦将具有在混合室10中的样本的卡盘100插入到阅读器中，且激活阅读器，测试就可以开始。首先，阅读器将应用机械致动器(例如支脚)以收缩裂解缓冲液泡罩14。在这样做时，裂解缓冲液将被排出到样本混合室10中，其中所述裂解缓冲液将与样本混合。
波纹管20和其阀门22a到b随后使液体样本和裂解缓冲液来回移动并将其移动到中样本混合室10中以便混合所述裂解液和样本且以便再水化内部对照组。在混合步骤之后，进行样本和裂解缓冲液的培育以允许进行细胞裂解。
波纹管20和其阀门22a到b随后将开始操作以将样本从样本混合室10泵送到主要通道16中、通过粗过滤器18且朝向捕获柱24。在捕获柱24内，核酸确切地说基于其大小和电荷结合到捕获柱中的过滤器。不希望的液体样本传递到废物室38。
一旦不希望的液体样本已经传递到废物室38，留下结合到捕获柱24的核酸，阅读器就应用机械致动器(例如支脚)以收缩洗涤缓冲液泡罩30。在这样做时，洗涤缓冲液将被排出到第一分支通道26中，且由此进入到主要通道16中。同样，波纹管20和其阀门22a到b将开始操作以将洗涤缓冲液泵送通过主要通道16且通过捕获柱24以将任何剩余的不希望的细胞碎片和其它细胞组分洗涤出捕获柱，其中洗涤缓冲液到达废物室38，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将洗涤缓冲液冲刷到废物室中。
一旦洗涤样本已传递到废物室38，仅将经结合且经净化的核酸留在捕获柱24中，阅读器就应用机械致动器(例如支脚)以收缩洗脱缓冲液泡罩32。在这样做时，洗脱缓冲液将被排出到第二分支通道28中，且由此进入到主要通道16中。同样，波纹管20和其阀门22a到b将开始操作以将洗脱缓冲液泵送通过主要通道16且通过捕获柱24以从捕获柱洗脱核酸，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将洗脱缓冲液冲刷到捕获柱中。所制备的液体样本随后传递到洗脱室46；同样，如上文所描述或者通过泵送或者通过冲刷。
样本在洗脱室46中澄清，从而允许气泡在进入扩增室之前散开。
1.4.2后端
波纹管20和其阀门22a到b随后将开始操作以从洗脱室46泵送液体样本、通过隔离阀59、通过混合通道52且进入到扩增室56a到b中，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将样本冲刷到扩增室中。在核酸扩增室56a到d中，所关注的核酸(如果存在)经扩增使得它存在于可检测水平处。对照核酸也经扩增使得它存在于可检测水平处。如上文所提及，可以使用任何核酸扩增方法。当使用PCR时，引物确切地说与所关注的核酸杂交且经由dNTP的添加通过热稳定聚合酶(例如Taq聚合酶)扩展到引物中的每一个的3'端。任何过量的液体样本可以通过旁通通道68从流体路径去除。
波纹管20和其阀门22a到b随后将开始操作以从扩增室56a到b泵送液体样本且进入到检测室62a到d中，或者使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液气体入口的空气将样本冲刷到检测室中。在检测室中，靶探针确切地说与所关注的靶经扩增核酸杂交且对照探针确切地说与经扩增对照核酸杂交。核酸酶在探针与经扩增核酸杂交之后使靶和对照探针水解。靶和对照探针的水解使标记脱离探针，使得来自标记的信号中的可检测变化出现。
一旦液体样本占据检测室，阅读器就将机械致动器应用到隔离阀50以闭合阀门且隔离在装置的后端中的液体样本。
电极提供跨越至少一个检测室的电位差。取决于标记的状态(即，所述标记是否附接到全长探针或探针是否已经水解且所述标记是自由的或附接到单核苷酸或探针的较短部分)，能够流动通过检测室的电流将不同。电极因此允许通过阅读器检测来自标记的信号中的变化，所述变化由经水解探针的水解产生。
现将参考图16到图17描述本发明。
2.防止卡盘的再使用
图16示出呈组装形式的上文所描述的示例性射流卡盘100的俯视图。如图所示，所述卡盘包括外壳111，其中提供三个开口112a到c以接近相对应的凹口。利用每个凹口，提供泡罩子组合件112的泡罩130a到c。因此，开口122a允许泡罩130a(优选地裂解泡罩)进入；开口122b允许泡罩130b(优选地洗涤泡罩)进入；且开口122c允许泡罩130c(优选地洗脱泡罩)进入。
如上文所描述，这些泡罩中的每一个可以通过将机械致动器(例如支脚)延伸到凹口中来机械地致动以使泡罩收缩且将储存在其中的内容物排出到射流通道中。
在裂解泡罩的情况下，使泡罩收缩以将裂解缓冲液排出到样本混合室10中的步骤是在于卡盘上执行的诊断测试中的关键步骤。换句话说，在不使裂解泡罩130a收缩且将裂解缓冲液排出到样本混合室10中的情况下，诊断测试不能启动。相反，如果裂解泡罩130a已经收缩以将裂解缓冲液排出到样本混合室10中，那么诊断测试已经启动且卡盘不能在后一阶段重新启动。
图16的卡盘110包括上文所描述的各种其它特征和接口，但这些对于执行本发明并不是必需的且因此未在此处解释。
图17示出图16的卡盘的俯视图，其进一步包括上覆于外壳111的顶部表面的标记199。为制造简单起见，标记199优选地粘附在背面。标记199由易碎材料形成，例如，纸、卡片、箔片或塑料的薄层。标记199带有各种信息段(例如卡盘的供应商)，以及各种标志。理想地，标记由此信息可以容易地打印到其上的材料制成。
如可见，标记199覆盖外壳的上表面120中的开口122a到b且因此覆盖在其中与泡罩一起形成的凹口。具体来说，开口122a和与裂解泡罩120a相关联的凹口由标记覆盖，但优选地覆盖所有的开口和凹口。
标记是易碎的。也就是说，当标记在开口和凹口上方的原位中时，机械致动器(例如卡盘阅读器(未图示)的支脚)能够破坏标记。优选地，破坏标记所需的力小于50N，优选地小于40N、优选地小于30N、优选地小于20N、优选地小于10N。标记可以是易碎的且通过撕开或粉碎而破坏，否则可能在破坏之前在某一程度上变形。优选地，标记的覆盖开口122a的部分经穿孔以减少破坏标记的所述部分所需的力。孔眼可以跨越所述部分的直径从一侧延伸到另一侧，或围绕外周延伸。
在标记的覆盖开口122a和包含裂解泡罩的凹口的部分上方打印有条形码200。所述条形码是机器可读识别码且可以由例如QR码或机器可读文本替代。条形码包含信息，所述信息包含测试类型(例如测试号或测试名称)；卡盘批号和/或卡盘序列号以及卡盘有效期。
如从图17可见，条形码占据给定宽度w和给定长度l。因为条形码阅读器可以读取在相当窄的条形码带上的条形码，所以条形码的宽度w不大于开口122a的直径，使得当支脚具有与插入到凹口中的开口(几乎)相同的直径时，使得条形码完全不可读。在其它实施例中，宽度w比开口122a的直径更窄。
当卡盘(例如图17中示出的卡盘)插入到阅读器(未图示)中时，阅读器优选地自动地尝试识别条形码。如果卡盘被使用(也就是说，如果裂解泡罩已经收缩)，那么将已经使得条形码不可读且因此阅读器将不能够识别条形码。在所述情况中，阅读器将不延伸机械致动器且测试将不启动。然而，如果条形码被识别，那么阅读器可以通过以下操作开始测试：将机械致动器延伸到凹口中以使裂解泡罩收缩且在所述过程中破坏标记199，因此使得条形码200不可读。
阅读器可以经配置以便仅当条形码(或其它机器可读代码)在预定格式中时才开始测试。
当然，本发明可以使用除条形码外的机器可读代码实践。基于本发明，技术人员将了解在标记上的给定代码的特定设置，所述特定设置用于确保通过使(至少)机械致动器具有与插入到凹口中的开口(几乎)相同的直径来使得代码不可读。
3.另外隔离的发明性方面
下文是可能要求的上文所描述的示例性卡盘的隔离方面的非穷尽性列表。这些方面参考图11到15来描述。包含此章节并不排除存在还可能要求的上文所描述的示例性卡盘的另外方面。
3.1用于最小化死体积的阀门
现将描述射流卡盘中的阀门的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
因此，在一个方面中，提供用于射流卡盘的阀门，所述阀门包括：
阀门空腔，其具有对应地连接到第一和第二通道的第一和第二开口；以及
柔性膜，其可在其中所述柔性膜密封第一和第二开口以防止流体在第一和第二通道之间流动的闭合位置与其中所述柔性膜与第一和第二开口间隔开以准许流体在第一和第二通道之间流动的打开位置之间移动；
其中阀门空腔包括顶部和底部，所述底部包括所述第一和第二开口；且进一步包括：
在柔性膜和阀门空腔的顶部之间的接界，使得所述接界限制膜在其打开位置中的移动。
优选地，所述接界在柔性膜上提供，且包括以下各者中的一个或多个：突出部、笼状物、唇缘或交叉结构。
限制本文中所描述的阀门中的柔性膜能够在其打开位置行进的程度有时是有利的。也就是说，希望最小化阀门膜移动到其打开位置的距离，且因此最小化所述阀门膜必须行进到闭合位置的距离。通过最小化此距离，减小阀门空腔内的死体积，从而改进阀门的活动性。
因此，如图11中更详细示出，阀门300的优选实施例进一步包括接界302。所说明的实例中的接界是交叉结构，但在不同实施例中可以是突出部、笼状物、唇缘或类似者，其附接到柔性膜304的上表面以便接触阀门空腔的顶部306且因此限制膜在其打开位置中的移动。
应了解，通道和阀门的开口未在图11中示出。
当修整示例性卡盘的扩增室时，接界是特别有利的，因为它减少阀门空腔中的死体积且因此限制柔性膜的底部表面与阀门空腔中的开口之间的距离，由此准许将流体的更加精确的体积计量供给到扩增室中。
3.2阀门中的破裂压力
现将描述射流卡盘中的阀门的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
因此，在一个方面中，提供用于射流卡盘的阀门，所述阀门包括：
阀门空腔，其具有对应地连接到第一和第二通道的第一和第二开口；
阀门空腔内的柔性膜，其可在其中所述柔性膜密封第一和第二开口以防止流体在第一和第二通道之间流动的闭合位置与其中所述柔性膜与第一和第二开口间隔开以准许流体在第一和第二通道之间流动的打开位置之间移动；其中
所述阀门经配置使得在第一通道中用于将柔性膜从闭合位置移动到打开位置所需的压力高于在第二通道中将柔性膜从闭合位置移动到打开位置所需的压力。
应了解，在阀门空腔内存在在柔性膜和底部之间的部分(被称为阀门室)。存在在阀门空腔内在柔性膜的另一侧上到阀门室的部分。此部分将具有体积。在所述体积内的压力可以通过经由例如致动通道对所述体积施加正或表压来改变。致动通道可以经由例如气动接口连接到正或表压的源。所述体积内的压力被称为致动压力。上文更详细描述此操作。
在优选布置中，第一和第二开口可以经布置使得第一通道中的流体仅在相对较小的截面面积上作用于柔性膜，而第二通道中的流体在较大截面面积(优选地实质上整个膜)上作用于柔性膜。
这样做的作用是阀门能够耐受的第一通道中的压力比第二通道中的压力大得多。
优选地，阀门空腔具有包括第一和第二开口的底部和其间延伸有柔性膜的一个或多个壁；并且其中第二开口耦合到底部中在开口和柔性膜之间的凹口，所述凹口具有比开口更大的截面面积。
优选地，第一开口居中位于底部内且所述凹口围绕第一开口延伸，使得第二开口位于第一开口和阀门空腔的壁之间。在特别优选的布置中，阀门空腔具有圆形截面，且凹口是包围第一开口的环状凹口。
优选地，第二流体通道的开口位于与阀门室的周界相邻处。优选地，阀门室具有在2和10mm之间的直径，优选地在3和7mm之间且更优选地在4和6mm之间。更优选地，第二开口从第一开口偏移2mm。
图12中示出在其闭合位置的示例性阀门。阀门310可以用于替代上文示出的示例性射流卡盘的阀门中的任一个。所述阀门包括具有柔性膜314的阀门空腔312，所述柔性膜上覆于其中提供第一孔口318和第二孔口320的空腔底部316，从而对应地产生第一流体通道322和第二流体通道324。
空腔312由第一聚合物层(优选地，示例性卡盘的射流层114)中的空隙与第二聚合物层(优选地，示例性卡盘的第二射流层115)一起形成。
柔性膜314示出为位于空腔的底部316上，使得阀门示出为在其闭合位置中。阀门可从此位置移动到打开位置(其中所述阀门与底部316以及孔口322、324间隔开以形成阀门室)，如本文中所描述。
阀门的第一开口318居中位于形成于第一聚合物层中的空隙的周界内，且因此居中位于阀门空腔312中。阀门的第二开口324从第一开口322偏移。第二开口耦合到底部中的环状凹口326，且因此第二通道324中的流体在其上作用于柔性膜314的截面面积比第一通道322中的流体在其上作用于柔性膜的截面面积大得多。
第一通道中的流体的压力仅在柔性膜的相对较小的截面面积上作用于柔性膜。因此，因为阀门空腔中的流体在柔性膜的另一侧上的压力在整个膜上作用，所以所述压力可能较低而不允许膜移动到其打开位置。
相反，第二通道中的流体的压力在柔性膜的相对较大的截面面积上作用于柔性膜。因为对应的截面面积较接近，所以柔性膜能够耐受的第二通道中的压力也与阀门空腔中的压力相当。
优选地，流体通道的开口的对应的截面面积允许膜抵抗为第一中心流体通道上的致动压力2.5倍的压力，但仅抵抗等于第二偏移流体通道的开口上的致动压力(即，阀门空腔中的压力)的压力。
3.3入口端设计
现将描述射流卡盘上的入口端的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
因此，在一个方面中，提供用于处理液体样本的射流卡盘，所述卡盘具有样本混合室，包括：
用于将液体样本引入到样本混合室中的样本入口孔；
围绕入口孔且延伸到样本混合室中的笼状物，所述笼状物进一步包括径向朝内延伸以邻接通过样本入口引入的样本传送装置的一个或多个突出部。
笼状物的主体可以由从样本混合室的顶部垂下的一个或多个细长条或一个或多个实体壁形成。如果提供实体壁，那么在所述壁的下部部分优选地存在孔口，通过样本传送装置引入的液体样本可以传递通过所述孔口。优选地，形成主体的条或壁逐渐变窄以符合通过样本入口引入的常规样本传送装置的尖端。
实体壁具有额外优点：它们提供屏障以防止引入到混合室中的流体漏出入口孔，这在卡盘在使用期间倒置的情况下是尤其有用的。
如果笼状物由实体壁形成，那么突出部可以是从壁朝内延伸的壁架，从而留下孔口。优选地，从入口孔的侧面延伸的突出部定位在样本混合室的底部上方；更优选地定位在样本混合室的液体填充水平面上方。这防止液体样本在被引入到混合室中后被吸回到样本传送装置中。
优选地，在样本混合室中提供通风口以允许在样本的引入期间空气从腔室漏出。这在入口孔由样本传送装置密封时是尤其有用的。
优选地，在样本混合室内提供导引通道(所述导引通道的一部分优选地正好在入口孔下方)以将通过样本传送装置引入的样本引导到视觉指示器区域中。上文结合示例性卡盘描述示例性视觉指示器区域。
优选地，本文中所描述的视觉指示器区域的折射率中的变化标识引入样本的时间。视觉指示器区域可以包括窄流体通道，其通过流体样本经由毛细作用填充。窄流体通道的填充改变视觉指示器区域的折射率且颜色变化标识引入样本的时间。
现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。外壳111(见图4)包括样本入口孔126，样本可以使用例如移液管通过所述样本入口孔引入到卡盘100的样本混合室10中。如在图13a中更详细示出，样本混合室10由以下两者形成：气动层114，其具有在入口孔的区域中与外壳111相邻的顶部；以及相对应的入口孔，样本可以通过所述入口孔引入到样本混合室10中。
混合室10的顶部包括笼状物结构，其通过以下两者形成：围绕入口孔126的壁330，所述壁从顶部延伸到样本混合室10中；以及壁架332，其从壁330径向朝内延伸。笼状物结构的形状允许样本传送装置(例如移液管)位于样本混合室10中的正确位置中，且壁架332防止移液管接触样本混合室10的表面，由此减小污染的风险。壁330可以逐渐变窄以进一步增加与移液管的接合。
一旦样本传送装置穿过孔口而定位，使用者就可以分配样本。壁架332定位在样本混合室的标称液体填充水平面(未图示)上方以便防止使用者在将样本分配到腔室中之后意外地将样本吸回。
腔室中的通风口334经提供以允许空气在入口孔由样本传送装置密封的情况下漏出。
在样本混合室10内提供导引装置336，所述导引装置的一部分正好在入口孔126下方以将通过样本传送装置引入的样本引导到视觉指示器区域338中。上文结合示例性卡盘描述示例性视觉指示器区域。
3.4隔热袋
现将描述用于射流卡盘上的核酸扩增室的隔热袋的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
在核酸扩增和检测中，优选的是贯穿液体样本均匀施加热量。尽管在实验室中有可能通过围绕样本等距离放置热源而无困难地执行此操作，但在卡盘中这要难以实现得多。
因此，在一个方面中，提供用于对液体样本执行核酸扩增的射流卡盘，所述卡盘包括至少一个样本处理室和与所述腔室相邻的绝热区域以通过绝热区域防止腔室中的热损耗。优选地，至少一个样本处理室是核酸扩增室和核酸检测室中的一个或两个(下文称为‘处理室’)。
优选地，核酸处理室与卡盘的用于从外部源接受热量的表面(优选地，底部表面)相邻，所述腔室位于绝热区域和所述表面之间，使得从外部源传递通过所述表面且因此通过所述腔室的热量由于绝热区域的存在而不会从腔室的另一侧损耗出去。发现此布置使得腔室内部的温度中的变化(举例来说，当接通和断开热源时)尽可能快，这有益于执行例如快速PCR。
这是特别有利的，因为单一热源可以与卡盘相邻而放置以从一侧(加热侧)供应用于扩增过程的热量，且卡盘内的样本将实质上得到加热且使通过未加热侧的热量损耗的量尽可能最小化。
优选地，卡盘由在接触布置中的至少一个射流层和气动层组成。核酸处理室可以形成于射流层中且绝热区域可以形成于气动层中。优选地，射流卡盘进一步包括在射流层下方的射流箔片，所述箔片形成用于接受热量的前述表面。薄箔片的使用最大化从外部源的热传递。可以选择箔片的材料以优化热传递。举例来说，可以使用金属箔，但优选的是使用聚对苯二甲酸乙二酯/聚丙烯复合物，因为所述复合物具有易于制造卡盘连同材料强度和可接受热传递特性的优点。
优选地，绝热区域由一个或多个密封的隔热袋形成，所述隔热袋形成于气动层中且通过气动箔片密封。所述袋可以用空气等气体填充，或可以在制造过程期间排空使得它们提供真空。
现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。如图3中所示出，示例性卡盘100从上到下包括：外壳111、泡罩子组合件112、气动箔片113、气动层114、流体层115以及射流箔片116。
参考示出气动层的图6A和6B，提供六个绝热区域140a到b、141a到d。当组装卡盘时，绝热区域140a到b位于与形成于射流层115中的两个相对应的扩增室相邻处，而绝热区域141a到d位于与形成于射流层115中的四个相对应的检测室相邻处。如图所示，绝热区域140a到b由多个隔热袋构成，而绝热区域141a到d各自由单一袋构成。
在核酸扩增和检测期间，进行扩增示和检测室的热循环。射流层中的腔室可以通过将热量施加到卡盘100的与射流层115相邻的底部来加热。隔热袋将热量保持在卡盘内，从而最小化从射流层115到气动层114中的热损耗。隔热袋还消除从顶部表面和底部表面加热射流卡盘(例如，加热射流层和气动层两者)的需要，从而简化卡盘和阅读器的总体设计。
隔热袋可以包括一个大袋或多个较小袋。使用多个较小袋的优点是减小引起对流的风险，因此提供最大绝热。
3.5捕获柱
现将描述射流卡盘中过滤装置(优选地，‘捕获柱’)的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
因此，在一个方面中，提供包括通道的射流卡盘，液体样本可以传递通过所述通道，所述通道具有用于捕获生物组分的过滤器并且进一步包括：
上游部分和下游部分；以及
在上游和下游部分之间的捕获部分，过滤器布置在所述捕获部分中；其中：
捕获部分的直径大于上游和下游部分的直径。
优选地，捕获部分是通道内的腔室，所述腔室具有入口表面，其具有耦合到通道的上游部分的开口；以及出口表面，其具有耦合到通道的下游部分的开口。
优选地，射流卡盘包括至少两个聚合物层，其中所述上游部分和通道的捕获部分的上游部分形成于第一聚合物层中且下游部分和通道的捕获部分的下游部分形成于第二聚合物层中；并且其中过滤器被夹持在第一和第二聚合物层之间。
优选地，腔室的入口表面包括从开口径向向外伸出的分配管道以便径向向外引导传递通过入口表面中的开口的液体样本。
优选地，腔室的出口表面包括朝向开口径向朝内伸出的分配管道以便朝向出口表面中的开口径向朝内引导已传递通过过滤器的液体样本。
现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。在本文中所描述的示例性卡盘中，捕获柱24沿着主要通道(见图1)设置。如图14a和14b中示出，捕获柱24具有过滤器340，所述过滤器在洗脱期间在释放经裂解材料之前结合来自所述材料的DNA。如图14a中示出，捕获柱24包括在上游端346处伸出到捕获室344中的入口通道342，以及在下游端348处从捕获室344伸出的出口通道350。
过滤器340垂直于流体流动通过主要通道的方向而提供于腔室344中，使得流体在从主要通道342的上游端传递到主要通道的下游端350时必须传递通过过滤器340。
现在参考图14b，腔室的入口和出口壁(仅示出一个)包括分配管道352，其经配置以在流体进入腔室时径向向外将流体引导到腔室344中，且在流体已通过过滤器340之后径向朝内朝向离开孔口引导流体。
3.6废物室
现将描述射流卡盘中的废物室的有利的布置，所述布置可以形成隔离的发明性方面。
因此，在一个方面中，提供射流卡盘，其包括通道，液体样本可以传递通过所述通道；以及废物室，其用于从通道接收流体，所述废物室包括：
耦合到通道的导管，其从废物室的底部表面延伸且具有升高在底部表面上方的开口以将流体从通道传递到腔室中；以及
在废物室内的通风口，其经配置以使废物室向大气排放。
优选地，所述通风口包括耦合到卡盘内的通风通道的第二导管，其从废物室的底部表面延伸且具有升高在底部表面上方的开口。优选地，通风通道包括至少一个安德森撞击器。
优选地，至少一个吸收垫提供在废物室内。
现将参考示例性射流卡盘描述此方面的优选实施例。在本文中所描述的示例性卡盘中，提供废物室以用于收集且存储在洗涤等期间产生的废液。废物室10在图15a和15b中更详细示出。废物室38包括导管360，其实质上竖直地从废物室38的底部表面362延伸。导管38界定通道，其具有连接到废物室38的底部表面的第一端364且流体地连接到主要通道16。流体导管360的第二端366安置在废物室38内，且具有开口，流体可以通过所述开口流入废物室。
优选地，导管360是实质上竖直的，且垂直于废物室38的底部表面。在导管360的第二端处的开口位于靠近废物室38的顶部处，如图15b中示出。通过提供靠近废物室的顶部的第一开口，使在卡盘倒置时泄漏的风险最小化。
吸收垫368还提供在废物室中。优选地，吸收垫368的上表面还应该靠近废物室38的顶部，甚至更优选地，吸收垫368的顶部应该实质上与第二端366处的开口齐平。
在本文中所描述的示例性卡盘中，第二开口370提供于废物室38中，如图15b中示出。第二开口370经配置以经由废物室28使主要通道16向大气压排放。这避免当废物通道装满流体时沿着主要通道放置背压。优选地，在第二导管372的从废物室38的底部表面突起的末端处提供第二开口370。第二开口370可以流体地连接到通风通道(未图示)，所述通风通道具有在卡盘外壳的外部的开口以允许废物室保持在大气压处。然而，使废物室在卡盘外部排放带来较小的气溶胶污染风险。为了减少此风险，通风路径具有在卡盘盖下方的撞击阱和通风口。
技术人员将能够取决于各情况修改示例性卡盘以用不同方式实施本文中所描述的发明性方面。本发明的范围既定由以下权利要求界定。

Claims (21)

1.一种一次性射流卡盘，具有在其中的凹口和安置在所述凹口内用于实现所述射流卡盘的操作的机械致动机构；且进一步包括：
在覆盖所述凹口的至少一部分的易碎标记上的机器可读识别码，使得所述易碎标记的覆盖所述凹口的部分可以在将机械致动器插入到所述凹口中以致动所述机械致动机构时被破坏，由此使得所述识别码不可读且防止所述卡盘的再使用。
2.根据权利要求1所述的一次性卡盘，其中所述可致动机构是可收缩泡罩，其配置成在收缩时将其内容物排出到所述射流卡盘内的流体路径中。
3.根据权利要求2所述的一次性卡盘，其用于诊断测试，其中所述可收缩泡罩包含用于执行诊断测试的液体组分。
4.根据权利要求3所述的一次性卡盘，其中所述液体组分是试剂、裂解缓冲液、洗涤缓冲液以及洗脱缓冲液中的一种。
5.根据以上任何一项权利要求所述的一次性卡盘，其中所述机器可读识别码是条形码或QR码。
6.根据以上任何一项权利要求所述的一次性卡盘，其中所述机器可读识别码在易碎标记上占据具有一定长度和宽度的区域，并且其中所述区域的至少一个所述长度和所述宽度完全包含在所述易碎标记的覆盖所述凹口的所述部分内。
7.根据以上任何一项权利要求所述的一次性卡盘，其中所述易碎标记的覆盖所述凹口的所述部分通过孔眼与所述易碎标记的其余部分分开以促进所述标记的破坏。
8.一种用于接收一次性射流卡盘的卡盘阅读器，所述一次性射流卡盘具有凹口、安置在所述凹口内用于实现所述射流卡盘的操作的机械致动机构以及在覆盖所述凹口的至少一部分的易碎标记上的机器可读识别码，所述阅读器包括：
传感器，其用于检测插入到所述卡盘阅读器中的一次性卡盘的所述识别码；以及
机械致动器，其配置成延伸到所述凹口中以致动所述机械致动机构且破坏所述易碎标记的覆盖所述凹口的部分，由此使得所述识别码不可读且防止所述卡盘的再使用；其中：
所述阅读器配置成仅在所述传感器检测到在插入到所述阅读器中的卡盘上的识别码的情况下将所述机械致动器延伸到所述卡盘的凹口中。
9.根据权利要求8所述的卡盘阅读器，其中所述机械致动器是支脚，其配置成破坏所述易碎标记的覆盖所述凹口的所述部分且使位于所述卡盘的所述凹口内的可收缩室收缩。
10.根据权利要求9所述的卡盘阅读器，其中所述卡盘阅读器配置成对插入到所述阅读器中的一次性卡盘中的样本执行诊断测试。
11.根据权利要求8到10中任一项所述的卡盘阅读器，其中所述卡盘阅读器配置成在将卡盘插入到所述卡盘阅读器中时激活所述传感器以尝试检测识别码。
12.一种使用一次性射流卡盘的方法，所述一次性射流卡盘具有凹口、安置在所述凹口内用于实现所述射流卡盘的操作的机械致动机构以及在覆盖所述凹口的至少一部分的易碎标记上的机器可读识别码，所述方法包括：
将所述一次性卡盘插入到卡盘阅读器中；
尝试检测所述一次性卡盘上的所述易碎标记上的识别码；以及，如果成功，
将机械致动器延伸到所述一次性卡盘上的所述凹口中以破坏所述易碎标记的覆盖所述凹口的部分，由此使得所述识别码不可读，且致动所述机械致动机构。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述可致动机构是可收缩泡罩，并且其中致动所述可致动机构的步骤包括使所述可收缩泡罩收缩以将其内容物排出到所述射流卡盘内的流体路径中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述可收缩泡罩包含用于执行诊断测试的液体组分，所述方法进一步包括对所述一次性卡盘中的样本执行诊断测试的步骤。
15.根据权利要求12到14中任一项所述的方法，其中如果尝试检测所述易碎标记上的识别码的步骤失败，那么所述卡盘阅读器拒绝所述卡盘。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述液体组分是试剂、裂解缓冲液、洗涤缓冲液以及洗脱缓冲液中的一种。
17.根据权利要求12到16中任一项所述的方法，其中所述机器可读识别码是条形码或QR码。
18.根据权利要求12到17中任一项所述的方法，其中所述尝试检测识别码的步骤在将所述一次性卡盘插入到所述卡盘阅读器中时被触发。
19.根据以上任何一项权利要求所述的一次性卡盘，其包括聚丙烯。
20.根据权利要求2或引用权利要求2的任何权利要求所述的一次性卡盘，其中所述流体路径形成于所述射流卡盘的射流层中，所述射流层包括聚丙烯。
21.根据以上任何一项权利要求所述的射流卡盘，其中所述凹口形成于所述射流卡盘的外壳中，所述外壳包括丙烯腈丁二烯苯乙烯。
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