CN107429281B - 用于分子诊断测试的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种手持型分子诊断测试装置包括外壳、扩增(或PCR)模块和检测模块。所述扩增模块被配置成接收输入样品，并且限定反应体积。所述扩增模块包括加热器，使得所述扩增模块可对所述输入样品执行聚合酶链反应(PCR)。所述检测模块被配置成接收来自所述扩增模块的输出和调配成产生表明在所述输入样品内存在靶扩增子的信号的试剂。所述扩增模块和所述检测模块在所述外壳内集成。

Description

用于分子诊断测试的装置和方法
相关申请案的交叉参考
本申请案要求2014年12月31日提交的题为“分子诊断装置”的美国临时申请案第62/098,769号和2015年9月2日提交的题为“用于分子诊断测试的装置和方法”的美国临时申请案第62/213,291号的优先权和益处，其中的每个的全部公开内容以全文引用的方式并入本文中。
背景技术
本文所述的实施例涉及用于分子诊断测试的方法和装置。更具体地说，本文所述的实施例涉及用于分子诊断测试的一次性、独立装置和方法。
在美国每年存在超过十亿感染，其中许多由于不精确的或延迟的诊断结果处理不当。许多已知床边(POC)测试具有差的敏感性(30％到70％)，同时更高敏感测试，如涉及与病原靶相关联的核酸或分子测试的特定检测的那些仅在实验室中可用。因此，大约90％的现用分子诊断测试在集中实验室中实践。然而，用于进行实验室类分子诊断测试的已知装置和方法需要经培训的人员、调整的基础设施和昂贵高通量仪器。已知的实验室仪器通常连同可消耗性测试或药筒的常规供应购买作为资本投资。已知高通量实验室设备通常每次处理许多(96到384和更多)样品，因此分批地进行中心实验室测试。用于处理的已知方法通常包括处理在一次大运行中的时间周期(例如一天)期间收集的所有样品，其中在收集样品之后处理数小时到数天的周转时间。此外，此类已知仪器和方法被设计成在添加试剂、监督处理并且从步骤到步骤移动样品的有经验的技术员的指导下执行某些操作。因此，虽然已知实验室测试和方法非常精确，但是它们通常花费相当大量的时间，并且非常昂贵。
存在可用于在床边(“POC”)处，或在实验室外的其它位置进行测试的有限的测试选择。已知POC测试选择趋于具有低分析质量的单个分析物测试。这些测试与临床算法在一起使用以帮助诊断，但是经常通过用于决定性诊断的更高质量实验室测试验证。因此，既不是客户也不是医师使得能够实现快速精确测试，产生在一次就诊中“测试和处理”需要的时间范围。因此，医生和患者通常在他们知道诊断之前确定疗程。这具有极大的后果：在需要时抗生素未开处方，导致感染；或当不需要时抗生素开处方，导致在群落中新抗抗生素菌株。此外，已知系统和方法通常导致严重病毒感染(如H1N1猪流感)的诊断太晚，限制封锁工作。此外，患者在不必要的重复医生就诊中损失许多时间。
因此，存在对于用于分子诊断测试的改善的装置和方法的需要。具体来说，存在对于负担得起、易于使用的测试的需要，其将使保健提供者和患者在家精确并且快速诊断感染，因此他们可做出较好的保健决策。
发明内容
分子诊断测试装置包括外壳、扩增模块和检测模块。扩增模块被配置成接收输入样品，并且限定反应体积。扩增模块包括加热器，使得扩增模块可对输入样品执行聚合酶链反应(PCR)。检测模块被配置成接收来自扩增模块的输出和调配成产生表明在输入样品内存在靶扩增子的信号的试剂。扩增模块和检测模块在外壳内集成，使得分子诊断测试装置为手持型装置。
附图说明
图1为根据一实施例的分子诊断测试装置的示意图。
图2为根据一实施例的分子诊断测试装置的示意图。
图3和图4为根据一实施例分别在第一配置和第二配置中的分子诊断测试装置的示意图。
图5和图6为根据一实施例分别在第一配置和第二配置中的分子诊断测试装置的示意图。
图7为根据一实施例的分子诊断测试装置的示意图。
图8为示出根据一实施例在图7的装置上进行的酶联反应，导致产生比色结果的图。
图9为根据一实施例的分子诊断测试装置的示意图。
图10和图11为根据一实施例的分子诊断测试装置的透视图。
图12为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的外壳的顶部部分的透视图。
图13为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的外壳的底部部分的透视图。
图14为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的透视图，其中移除外壳的顶部部分以示出内部组件。
图15为在图10、图11和图14中示出的分子诊断测试装置的透视图，其中移除外壳的顶部部分、扩增模块和检测模块以示出内部组件。
图16为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的样品输入模块的前透视图。
图17为沿在图16中的线X-X截取的在图16中示出的样品输入模块的透视横截面视图。
图18为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的样品输入模块的侧透视图。
图19为沿在图18中的线X-X截取的在图18中示出的样品输入模块的透视横截面视图。
图20为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的样品致动器的侧透视图。
图21为在致动配置中在图10和图11中示出的样品输入模块的侧横截面视图。
图22为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的洗涤模块的前透视图。
图23为沿在图22中的线X-X截取的在图22中示出的洗涤模块的透视横截面视图。
图24为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的洗涤致动器的侧透视图。
图25和图26分别为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的洗脱模块和试剂模块的前透视图和后透视图。
图27为在图25和图26中示出的洗脱模块和试剂模块的后透视图，其中移除顶部部分。
图28为在图25和图26中示出的洗脱模块和试剂模块的透视横截面视图，其中移除顶部部分。
图29和图31为分别在第一(或准备好)配置和第二(或致动)配置中在图25和图26中示出的透视横截面试剂模块。
图30为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的洗脱和试剂致动器的侧透视图。
图32和图34为分别在第一(准备好)配置和第二(致动)配置中在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的过滤器组合件的前透视图。
图33和图35分别为在图32和图34中示出的过滤器组合件的前分解视图和后分解视图。
图36为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的灭活室的侧透视图。
图37为在图36中示出的灭活室的分解视图。
图38和图39分别为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的混合组合件的前分解视图和后分解视图。
图40为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的流体传递模块的前透视图。
图41为沿在图40中的线X-X截取的在图40中示出的流体传递模块的横截面视图。
图42为在图40中示出的流体传递模块的分解视图。
图43为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的扩增模块的分解视图。
图44为在图43中示出的扩增模块的流动构件的俯视图。
图45为在图43中示出的扩增模块和在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的检测模块的分解透视图。
图46为在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的检测模块的分解透视图。
图47为在图46中示出的检测模块的底部透视图。
图48为在图46中示出的检测模块的部分的侧横截面视图。
图49为在图46中示出的检测模块的部分的俯视图。
图50和图51分别为在图10和11中示出的分子诊断测试装置的旋转阀组合件的前透视图和后透视图。
图52和图53分别为在图50和图51中示出的旋转阀组合件的前分解视图和后分解视图。
图54到图61为在八个不同操作配置中的每个中在图50和图51中示出的旋转阀组合件的前视图。
图62为根据一实施例在第一配置中在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的样品传递部分和外部传递装置的侧横截面视图。
图63为在第二(样品致动)配置中在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的透视图。
图64为在第三(洗涤致动)配置中在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的透视图。
图65为在第四(洗脱和试剂致动)配置中在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的透视图。
图66为在第五(读取)配置中在图10和图11中示出的分子诊断测试装置的透视图。
图67为根据一实施例当在图10和图11中示出的装置用于进行测试方案时功率使用和电源电压的曲线。
图68A到图68C示出根据一实施例用于诊断测试的测试工艺流程的流程图。
图69示出根据一实施例的诊断测试的方法的流程图。
图70为根据一实施例的分子诊断测试装置的透视图。
图71为在图70中示出的分子诊断测试装置的透视图，其中移除外壳的顶部部分以示出内部组件。
图72为在图70中示出的分子诊断测试装置的透视图，其中移除外壳的顶部部分、扩增模块和检测模块以示出内部组件。
图73和图74为在图70中示出的分子诊断测试装置的试剂模块的透视图。
图75为根据一实施例用于诊断测试的设备的透视图。
图76为图75的设备的俯视图。
图77为图75的设备的侧视图。
图78为图75的设备的样品输入端口的使用的图示。
图79为图75的设备的柱塞的使用的图示。
图80为图75的设备的拉出片的使用的图示。
图81为图75的设备的可拆卸电池的图示。
图82为图75的设备的可再充电电池的图示。
图83为根据一实施例的分子诊断测试装置的俯视图。
图84为在解包装配置中在图83中示出的分子诊断测试装置的透视图。
图85到图87为在操作的各个阶段中在图83中示出的分子诊断测试装置的各种视图。
图88到图89为根据一实施例分别在第一配置和第二配置中的样品传递装置的示意图。
图90为根据一实施例的样品制备模块的组件的透视分解视图。
图91为在图90中示出的洗涤试剂存储和分配组合件的示意图。
图92为在图90中示出的洗脱试剂存储和分配组合件的示意图。
图93为根据一实施例的扩增模块的透视图。
图94为在图93中示出的扩增模块的散热片的示意图。
图95为在图93中示出的扩增模块的组件的分解视图。
图96为根据一实施例的流体传递模块的透视横截面视图。
图97到图99为在操作的各个阶段中在图96中示出的流体传递模块的透视横截面视图。
具体实施方式
在一些实施例中，设备被配置成用于一次性、便携式、单次使用、便宜的分子诊断途径。设备可包括被配置成执行高质量的一个或多个模块，所述分子诊断测试包括但不限于样品制备、核酸扩增(例如经由聚合酶链反应或PCR)和检测。在一些实施例中，样品制备可通过分离靶病原体/实体并且移除不需要的PCR抑制剂来执行。靶实体可随后溶解以释放用于PCR扩增的靶核酸。在靶实体中的靶核酸可用进行温度循环的聚合酶扩增以产生用于检测的靶核酸序列的更高拷贝数。
在一些实施例中，检测可通过在读取泳道中的比色反应出现。多个核酸靶可在泳道中读取，允许多路复用检测/测试。设备还可含有机载试剂存储、流体泵送、阀调和电子设备以恰当地排序测试步骤并且控制操作。另外，设备可为电池供电的，使(一个或多个)诊断测试在没有A/C供电的情况下，并且在任何合适的位置(例如在实验室外和/或在任何合适的“床边”)运行。
在一些实施例中，设备可以被配置成通过核酸检测检测一般与性传播感染(STI)相关联的病原体，其包括但不限于沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)(CT)、淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhea)(NG)和阴道毛滴虫病(Trichomonas vaginalis)(TV)。在一些实施例中，设备包括机载阳性和阴性对照以确保(一个或多个)诊断测试恰当地起作用。
在一些实施例中，设备为了一次性和便携式操作优化。举例来说，在一些实施例中，电力模块可通过小电池(例如9V电池)操作，并且可包括控制器以控制功耗的时序和/或幅度以适应电池的容量。在其它实施例中，设备可包括任何数目的特征，如安全锁，其被配置成最小化用户误差的几率。
在一些实施例中，手持型分子诊断测试装置包括外壳、扩增(或PCR)模块和检测模块。扩增模块被配置成接收输入样品，并且限定反应体积。扩增模块包括加热器，使得扩增模块可对输入样品执行聚合酶链反应(PCR)。检测模块被配置成接收来自扩增模块的输出和调配成产生表明在输入样品内存在靶扩增子的信号的试剂。扩增模块和检测模块在外壳内集成。
在一些实施例中，设备包括外壳、样品制备模块、扩增(或PCR)模块和检测模块。样品制备模块安置于外壳内并且被配置成接收输入样品。扩增模块安置于外壳内并且被配置成接收来自样品制备模块的输出。扩增模块包括流动构件和加热器，其中流动构件限定蜿蜒流动路径。加热器耦合到流动构件。扩增模块被配置成对来自样品制备模块的输出执行聚合酶链反应(PCR)。检测模块安置于外壳内并且被配置成接收来自扩增模块的输出。检测模块被配置成接收试剂，试剂调配成产生表明在所述输入样品中存在靶有机体的比色信号。样品制备模块、扩增(或PCR)模块和检测模块共同被配置成用于单次使用。在一些实施例中，设备经由在使用之后标准废料程序为一次性的。
在一些实施例中，设备包括扩增(或PCR)模块和检测模块。扩增模块被配置成接收输入样品，并且限定反应体积。扩增模块包括加热器，使得扩增模块可对输入样品执行聚合酶链反应(PCR)。检测模块被配置成接收来自扩增模块的输出和调配成产生表明在输入样品内存在靶有机体的信号的试剂。设备被配置成在小于约25分钟的时间内产生信号。
在一些实施例中，设备包括外壳、扩增(或PCR)模块和检测模块。扩增模块被配置成接收输入样品，并且限定反应体积。扩增模块包括加热器，使得扩增模块可对输入样品执行聚合酶链反应(PCR)。检测模块被配置成接收来自扩增模块的输出和调配成产生表明在输入样品内存在靶有机体的信号的试剂。靶有机体与疾病相关联。扩增模块和检测模块在外壳内集成，并且对于疾病的检测共同具有至少约93％的敏感性和至少约95％的特异性。
在一些实施例中，设备包括外壳、扩增(或“PCR”)模块、试剂模块和检测模块。外壳包括样品输入端口并且限定检测开口。PCR模块安置于外壳内，并且包括流动构件和加热器。流动构件限定具有与样品输入端口流体连通的入口部分的PCR流动路径。加热器固定地耦合到流动构件，使得加热器和PCR流动路径在多个位置处相交。试剂模块安置于外壳内，并且含有调配成通过与靶扩增子相关联的信号分子催化光学信号的产生的底物。检测模块限定与PCR流动路径的出口部分和试剂模块流体连通的检测槽。检测模块包括在检测槽内的检测表面，其被配置成保留靶扩增子。检测模块安置于外壳内，使得检测表面经由外壳的检测开口可见。
在一些实施例中，检测槽的宽度为至少约4mm。在一些实施例中，外壳包括被配置成包围检测表面的至少一部分的掩模部分。掩模部分可被配置成提高通过检测开口的检测表面的可见性。
在一些实施例中，设备包括外壳、扩增模块、试剂模块和检测模块。扩增模块安置于外壳内并且被配置成接收输入样品。扩增模块限定反应体积并且包括加热器，使得扩增模块可对输入样品执行聚合酶链反应(PCR)。试剂模块安置于外壳内，并且限定在其内包含样品洗涤剂、洗脱缓冲液、PCR试剂、检测试剂或底物中的至少一种的试剂体积。试剂模块通过试剂致动器致动，试剂致动器被配置成当试剂致动器从第一位置移动到第二位置时传送来自体积的试剂。试剂致动器被配置成保持锁定在第二位置中。检测模块安置于外壳内并且被配置成接收来自扩增模块的输出。检测模块被配置成接收来自试剂模块的检测试剂，调配检测试剂以产生表明在输入中存在靶有机体的比色信号。
在一些实施例中，设备还包括安置于外壳内的电源。在一些实施例中，电源的标称电压为约9V并且容量小于约1200mAh。在一些实施例中，设备还包括安置于外壳内的控制器，其中控制器在存储器或处理器中的至少一个中实施。在一些实施例中，控制器至少包括被配置成产生热控制信号以调节加热器的输出的热控制模块。
在一些实施例中，设备包括外壳、扩增模块、试剂模块、检测模块和电源。扩增模块安置于外壳内并且被配置成接收输入样品。扩增模块包括限定反应体积的流动构件。扩增模块包括耦合到流动构件使得扩增模块可对输入样品执行聚合酶链反应(PCR)的加热器。试剂模块安置于外壳内，并且限定在其内包含样品洗涤剂、洗脱缓冲液、PCR试剂、检测试剂或底物中的至少一种的试剂体积。试剂模块包括试剂致动器，试剂致动器被配置成当试剂致动器从第一位置移动到第二位置时传送来自体积的试剂。检测模块被配置成接收来自扩增模块的输出和检测试剂。调配检测试剂以产生表明在输入样品内存在靶扩增子的信号。检测模块包括由其产生信号并且经由检测开口可见的检测表面。当试剂致动器处于第一位置时，电源与处理器或扩增模块中的至少一个电隔离。当试剂致动器处于第二位置时，电源电耦合到处理器或扩增模块中的至少一个。
在一些实施例中，设备包括流动构件和加热器组合件。流动构件限定具有至少30个扩增流动槽的蜿蜒流动路径。加热器组合件耦合到流动构件以在每个扩增流动槽内限定三个加热区域。加热器组合件和流动构件共同被配置成维持与第一加热区域相关联的流动构件的第一部分的温度处于第一温度。加热器组合件和流动构件共同被配置成维持与第二加热区域相关联的流动构件的第二部分的温度处于第二温度。加热器组合件和流动构件共同被配置成维持与第三加热区域相关联的流动构件的第三部分的温度处于第一温度。加热器组合件经由粘合剂粘结而耦合到流动构件的第一侧。
在一些实施例中，方法包括将样品传送到诊断装置的样品制备模块中。样品制备模块安置于诊断装置的外壳内。方法还包括致动诊断装置以在样品制备模块内提取靶分子。方法还包括致动诊断装置以使含有靶分子的PCR溶液在由PCR模块限定的PCR流动路径内流动，使得PCR溶液通过耦合到PCR模块的加热器热循环。方法还包括致动诊断装置以将PCR溶液从PCR模块的出口传送到检测模块的检测槽中。检测模块包括在检测槽内的检测表面，检测表面被配置成保留靶分子。方法还包括致动诊断装置以将试剂传送到检测槽中，使得当试剂和与靶扩增子相关联的信号分子反应时，产生与检测表面相关联的可见光学信号。方法还包括经由外壳的检测开口观察检测表面。
如本文所用，术语“约”当与参考数字指示结合使用时意指参考数字指示加或减最多参考数字指示的10％。举例来说，措辞“约50”涵盖45到55的范围。
如在本说明书和所附权利要求书中所用，词语“近侧”和“远侧”分别是指更接近和远离诊断装置的操作员的方向。因此，例如，通过用户按压的最远离用户的致动器的端部将为致动器的远侧端部，而与远侧端部相对的端部(即，通过用户操控的端部)将为致动器的近侧端部。
如在本说明书和所附权利要求书中所用，术语“试剂”包括与本文所述的反应中的任一个结合使用的任何物质。举例来说，试剂可包括洗脱缓冲液、PCR试剂、酶、底物、洗涤溶液等。试剂可包括一种或多种组分的混合物。试剂可包括此类组分，不管物质的状态(例如固体、液体或气体)。此外，试剂可包括多种组分，其可包括在呈混合状态、呈未混合状态和/或呈部分混合状态的物质中。试剂可包括活性组分和惰性组分两者。因此，如本文所用，试剂可包括非活性和/或惰性组分如水、着色剂等。
术语“液密”理解为涵盖密闭式密封(即，不透气密封)以及仅不透液密封。术语“基本上”当与“液密”、“不透气”和/或“不透液”结合使用时旨在表达，虽然总流体不透过性为期望的，但由于制造公差或其它实际考虑因素(如例如施加到密封件的压力和/或在流体内的压力)，一些极小泄漏可甚至出现在“基本上液密”密封件中。因此，当密封件维持在小于约5psig、小于约10psig、小于约20psig、小于约30psig、小于约50psig、小于约75psig、小于约100psig，和在其中间的所有值的压力时，“基本上液密”密封件包括阻止穿过其的流体(包括气体、液体和/或浆料)的通道的密封件。在组件限定“基本上液密”密封件之后可存在于容器的壁的一部分上任何残余流体层移动通过壁的部分不被视为泄漏。
术语“不透光”理解为包括不透明和/或不允许物体通过结构清晰地或明显地看到的结构(如装置外壳的部分)。当与本文所述的装置外壳或任何其它结构的描述结合使用时，术语“不透光”或“基本上不透光”或“半不透光”旨在表达物体不可通过外壳清晰地看到。如“不透光”或“基本上不透光”或“半不透光”描述的外壳(或其部分)理解为包括可具有阻挡颜色，或可不具有颜色但是为以其它方式浑浊、模糊、弥散、纹理化等的结构。
除非另外指示，否则术语设备、诊断设备、诊断系统、诊断测试、诊断测试系统、测试单元和其变体可互换使用。
图1为根据一实施例的手持型分子诊断测试装置1000(也被称作“测试装置”)的示意图。测试装置1000包括外壳1010、扩增模块1600和检测模块1800。外壳1010可为在其内包含扩增模块1600和检测模块1800以形成手持型装置的任何结构。类似地陈述，分子诊断测试装置1000具有使得装置可在用户的手中携带、拿着、使用和/或操控的尺寸、形状和/或重量。以此方式，用户可在没有大型、昂贵仪器的情况下进行用于疾病的快速、精确检测的分子诊断测试。此外，此布置便携式、独立分子诊断测试用于疾病的快速、精确检测。在一些实施例中，测试装置1000(和本文所述的测试装置中的任一个)可具有小于约260cm3(或约16立方英寸；例如约10.2cm的长度，约10.2cm的宽度和约2.5cm的厚度)的总体积。在一些实施例中，测试装置1000(和本文所述的测试装置中的任一个)可具有小于约200cm3(或约12.25立方英寸；例如，约8.9cm的长度，约8.9cm的宽度和约2.5cm的厚度)的总体积。在一些实施例中，测试装置1000(和本文所述的测试装置中的任一个)可具有小于约147cm3(或约9立方英寸；例如，约7.6cm的长度，约7.6cm的宽度和约2.5cm的厚度)的总体积。在一些实施例中，测试装置1000(和本文所述的测试装置中的任一个)可具有约207cm3(或约12.6立方英寸；例如约9.0cm的长度，约7.7cm的宽度和约3.0cm的厚度)的总体积。
扩增模块1600被配置成接收可含有与疾病病况相关联的靶有机体的输入样品S1。样品S1(和本文所述的输入样品中的任一种)可为例如使用可商购的样品收集试剂盒采集的血液、尿、男性尿道试样、阴道试样、子宫颈拭子试样和/或鼻拭子试样。样品收集试剂盒可为尿收集试剂盒或拭子收集试剂盒。此类样品收集试剂盒的非限制性实例包括CopanMswab或BD ProbeTec尿防腐输送试剂盒(Urine Preservative Transport Kit)，Cat#440928，纯尿。在一些实施例中，样品S1可为从来源获得并且已对其进行有限的制备(过滤、洗涤等)的原始样品。在一些实施例中，例如装置1000可包括本文示出并且描述的类型的样品输入模块和/或样品制备模块。
扩增模块1600限定反应体积1618并且包括加热器1630使得扩增模块1600可对输入样品S1执行聚合酶链反应(PCR)。在一些实施例中，反应体积1618可为在其内维持样品S1同时加热器1630通过一系列温度设定点反复地循环样品S1以扩增靶有机体和/或有机体的DNA的部分的中心体积。在其它实施例中，反应体积1618可为样品S1流动通过其，并且具有通过加热器1630维持在不同温度的各种部分的体积。以此方式，扩增模块1600可执行“流动通过”PCR。在一些实施例中，反应体积可具有弧形、“回切”和/或蜿蜒形状以允许高流动长度同时维持装置的总尺寸在需要的限制内。
加热器1630可为可执行本文所述的功能以扩增样品S1的任何合适的加热器或加热器的集合。举例来说，在一些实施例中，加热器1630可为热耦合到反应体积1618并且可通过多个温度设定点(例如在约60C和约90C之间)循环的单个加热器。在其它实施例中，加热器1630可为一组加热器，其中的每个热耦合到反应体积1618并且其维持在基本上恒定的设定点。以此方式，加热器1630和反应体积1618可建立样品S1流动通过的多个温度区域，和/或可限定需要数目的扩增循环以确保需要的测试敏感性(例如至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环，或至少40个循环)。加热器1630(和本文所述的加热器中的任一个)可具有任何合适的设计。举例来说，在一些实施例中，加热器1630可为电阻加热器、热电装置(例如Peltier装置)等。
检测模块1800接收来自扩增模块1800的输出S7和试剂R。调配试剂R以产生表明在输入样品S1内存在靶扩增子和/或有机体的信号OP1。以此方式，单机装置1000可在床边环境(例如医生的办公室、药店等)内或在用户的家里提供可靠的分子诊断。信号OP1可为通知用户关于是否存在靶有机体的任何合适的信号。类似地陈述，信号OP1可为检测与靶扩增子和/或有机体相关联的疾病的任何合适的信号。信号OP1可为例如视觉信号、可听信号、射频信号等。
在一些实施例中，信号OP1为可由用户通过由外壳限定的检测开口(在图1中未示出)观察的视觉信号。视觉信号可为例如非荧光信号。此布置使装置1000不含光源(例如激光、发光二极管等)和/或任何光检测器(光电倍增管、光电二极管、CCD装置等)以检测和/或扩增信号OP1。在一些实施例中，信号OP1为可见信号，其特征在于与存在靶扩增子和/或有机体相关联的颜色。换句话说，在一些实施例中，装置1000可产生对用户可见的比色输出信号。在此类实施例中，检测模块1800(和本文所述的检测模块中的任一个)可产生由引入试剂R和/或任何其它物质(例如催化产生信号OP1的底物等)产生的化学发光信号。在一些实施例中，调配试剂使得可见信号OP1保持存在至少约30分钟。调配成产生信号OP1的试剂R和任何其它组合物可为如本文所述的任何合适的组合物。在一些实施例中，试剂R可以如本文所述的任何方式(例如在密封容器中、冻干形式等)存储在外壳1010内。
在一些实施例中，装置1000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从接收样品S1时小于约25分钟的时间内产生信号OP1。在其它实施例中，装置1000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从输入样品S1时小于约20分钟、从输入样品S1时小于约18分钟、从输入样品S1时小于约16分钟、从输入样品S1时小于约14分钟，和其间的所有范围的时间内产生信号OP1。
类似地陈述，装置1000和其中的组件可被配置成进行“快速”PCR(例如在小于约10分钟内完成至少30个循环)并且快速产生信号OP1。类似地陈述，装置1000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成处理体积，以具有空间尺寸和/或由有助于在小于约10分钟、小于约9分钟、小于约8分钟、小于约7分钟、小于约6分钟，或其间任何范围内快速PCR或扩增的材料构成，如本文所述。
在一些实施例中，装置1000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可为一次性和/或被配置成用于单次使用。类似地陈述，装置1000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成用于一次并且仅一次使用。举例来说，在一些实施例中，试剂R的量可对于仅一次使用足够。在其它实施例中，装置1000可包括机载电源(例如DC电池)以为扩增模块1600和/或可存在(在图1中未示出)的任何样品制备或流体传递模块供电，所述机载电源的容量对于仅一次测试足够。在一些实施例中，装置1000可包括容量小于约1200mAh的电源(在图1中未示出)。
被配置成用于单次使用的装置的另一个实例在图2中示出，所述图2示出根据一实施例的分子诊断测试装置2000(也被称作“测试装置”或“装置”)。测试装置2000包括外壳2010、样品制备模块2200、扩增模块2600和检测模块2800。外壳2010可为在其内包含样品制备模块2200、扩增模块2600和检测模块2800的任何结构。在一些实施例中，测试装置2000具有使得装置可在用户的手中携带、拿着、使用和/或操控的尺寸、形状和/或重量(即，它可为“手持型”装置)。在其它实施例中，测试装置2000可为独立、单次使用装置，其总体积大于约260cm3(或约16立方英寸)。在一些实施例中，测试装置2000(和本文所述的测试装置中的任一个)可具有约207cm3(或约12.6立方英寸；例如约9.0cm的长度，约7.7cm的宽度和约3.0cm的厚度)的总体积。
样品制备模块2200安置于外壳2010内，并且被配置成经由外壳2010的输入部分2162接收输入样品S1。如本文所述，样品制备模块2200被配置成处理样品S1以有助于检测其中与疾病相关联的有机体。举例来说，在一些实施例中，样品制备模块2200可被配置成浓缩和溶解在样品S1中的细胞，由此允许DNA的后续提取以有助于扩增和/或检测。在一些实施例中，处理/溶解的样品从样品制备模块2200推动和/或以其它方式传递到在装置2000内的其它模块(例如扩增模块2600、混合模块(未示出)等)。通过消除对于外部样品制备和繁琐的仪器的需要，装置2000适合在床边环境(例如医生的办公室、药店等)内或在用户的家里使用，并且可接收任何合适的样品S1。样品S1(和本文所述的输入样品中的任一种)可为例如使用可商购的样品收集试剂盒采集的血液、尿、男性尿道试样、阴道试样、子宫颈拭子试样和/或鼻拭子试样。
样品制备模块2200包括样品S1在“分配”或“样品致动”操作期间流动通过的过滤器组合件2230。虽然在图2中未示出，但是在一些实施例中，样品制备模块2200包括废料贮存器，来自过滤操作的废产物传送到所述废料贮存器。在一些实施例中，样品制备模块2200包括在“样品分配”操作之后进行洗涤操作的组件和/或物质。在一些实施例中，样品制备模块2200被配置成用于回流洗脱操作以从过滤器隔膜递送捕获的粒子并且递送洗脱体积到靶目的地(例如朝向扩增模块2600)。在一些实施例中，配置样品制备模块2200以便不引起输出溶液被先前的试剂(例如像样品或洗涤剂)污染。
扩增模块2600包括流动构件2610和加热器2630，并且被配置成对通过样品制模块2200备输出的输入样品S6执行聚合酶链反应(PCR)。流动构件2610限定所制备的样品S6流动通过的“回切”或蜿蜒流动路径2618。类似地陈述，流动构件2610限定为弧形的流动路径2618使得流动路径2618与加热器2630在多个位置处相交。以此方式，扩增模块2600可执行“流动通过”PCR，其中样品S6流动通过多个不同温度区。
加热器2630可为可执行本文所述的功能以扩增样品S6的任何合适的加热器或加热器的集合。具体地说，加热器2630耦合到流动构件2610，并且被配置成建立样品S6流动通过的多个温度区域，和/或可限定需要数目的扩增循环以确保需要的测试敏感性(例如至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环，或至少40个循环)。加热器2630(和本文所述的加热器中的任一个)可具有任何合适的设计。举例来说，在一些实施例中，加热器2630可为电阻加热器、热电装置(例如Peltier装置)等。在一些实施例中，加热器2630可为被布置成使得流动路径2618在多个不同点处跨越加热器的一个或多个线性“带加热器”。在其它实施例中，加热器2630可为一个或多个弧形加热器，其具有对应于流动构件2610的几何结构的几何结构以在流动路径2618中产生多个不同温度区域。
检测模块2800接收来自扩增模块2800的输出S7和试剂R。调配试剂R以产生表明在输入样品S1内存在靶扩增子和/或有机体的信号OP1。以此方式，单机装置2000可在床边环境(例如医生的办公室、药店等)内或在用户的家里提供可靠的分子诊断。信号OP1可为通知用户关于是否存在靶有机体的任何合适的信号。类似地陈述，信号OP1可为检测与靶扩增子和/或有机体相关联的疾病的任何合适的信号。信号OP1可为例如视觉信号、可听信号、射频信号等。
在一些实施例中，信号OP1为可由用户通过由外壳限定的检测开口(在图2中未示出)观察的视觉信号。视觉信号可为例如非荧光信号。此布置使装置2000不含光源(例如激光、发光二极管等)和/或任何光检测器(光电倍增管、光电二极管、CCD装置等)以检测和/或扩增信号OP1。在一些实施例中，信号OP1为可见信号，其特征在于与存在靶扩增子和/或有机体相关联的颜色。换句话说，在一些实施例中，装置2000可产生对用户可见的比色输出信号。在此类实施例中，检测模块2800(和本文所述的检测模块中的任一个)可产生由引入试剂R和/或任何其它物质(例如催化产生信号OP1的底物等)产生的化学发光信号。在一些实施例中，调配试剂使得可见信号OP1保持存在至少约30分钟。调配成产生信号OP1的试剂R和任何其它组合物可为如本文所述的任何合适的组合物。在一些实施例中，试剂R可以如本文所述的任何方式(例如在密封容器中、冻干形式等)存储在外壳2010内。
在一些实施例中，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从接收样品S1时小于约25分钟的时间内产生信号OP1。在其它实施例中，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从输入样品S1时小于约20分钟、从输入样品S1时小于约18分钟、从输入样品S1时小于约16分钟、从输入样品S1时小于约14分钟，和其间的所有范围的时间内产生信号OP1。
类似地陈述，装置2000和其中的组件可被配置成进行“快速”PCR(例如在小于约20分钟内完成至少30个循环)并且快速产生信号OP1。类似地陈述，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成处理体积，以具有空间尺寸和/或由有助于在小于约10分钟、小于约9分钟、小于约8分钟、小于约7分钟、小于约6分钟，或其间任何范围内快速PCR或扩增的材料构成，如本文所述。
如上所述，装置2000被配置为单次使用装置，其可在床边环境中和/或在用户的家里使用。类似地陈述，在一些实施例中，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成用于在分散型测试设施中使用。另外，在一些实施例中，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可为CLIA-免除装置和/或可根据为CLIA免除的方法操作。类似地陈述，在一些实施例中，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)被配置成以足够简单的方式操作，并且可产生具有足够精确性的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不恰当地使用的话有限的损害风险。在一些实施例中，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可由具有最小(或无)科学培训的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动控制的方法操作。
举例来说，在一些实施例中，单次使用分子诊断测试装置2000的样品制备模块2200可在外壳2010内固定地耦合。以此方式，消除在外壳内不恰当地安置可移除的药筒的风险(此类风险存在于已知药筒类系统中)。更具体地说，在一些实施例中，装置2000可包括样品传递模块(在图2中未示出)，其被配置成产生流体压力、流体流动和/或以其它方式传送输入样品S1通过装置的模块。此类样品传递模块可为被配置成接触和/或接收样品流动的单次使用模块。单次使用布置消除流体传递模块和/或样品制备模块2200的污染物将受到先前的运行污染的可能性，由此不利地冲击结果的精确性。
作为另一个实例，在一些实施例中，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可包括各种锁定装置，其阻止用户脱离需要的顺序进行某些操作步骤。此外，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可包括阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置的各种锁定装置。以此方式，装置2000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可具体地被配置成用于单次使用操作并且可造成有限的误用风险。举例来说，在一些实施例中，装置2000可包括样品致动器(在图2中未示出)，样品致动器被配置成当样品致动器相对于外壳2010移动时产生传送输入样品S1通过过滤器组合件2230的力。样品致动器可进一步被配置成具有突起、凹部和/或其它特征，使得样品致动器在单次使用之后将保持锁定在致动位置中。
作为又一实例，在一些实施例中，装置可包括机载试剂和单次使用试剂模块，所述单次使用试剂模块被配置成以可由具有最小(或无)科学培训的用户根据需要用户的极少判断的方法操作的方式分配试剂。在一些实施例中，包括试剂模块的装置可包括阻止用户脱离需要的顺序致动模块和/或阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置的锁定装置。举例来说，图3和图4示出根据一实施例的分子诊断测试装置3000(还被称作“测试装置”或“装置”)。测试装置3000包括外壳3010、试剂模块3700、扩增模块3600和检测模块3800。外壳3010可为在其内包含试剂模块3700、扩增模块3600和检测模块3800的任何结构。在一些实施例中，测试装置3000具有使得装置可在用户的手中携带、拿着、使用和/或操控的尺寸、形状和/或重量(即，它可为“手持型”装置)。在其它实施例中，测试装置3000可为独立、单次使用装置，其总体积大于约260cm3(或约16立方英寸)。在一些实施例中，测试装置3000(和本文所述的测试装置中的任一个)可具有约207cm3(或约12.6立方英寸；例如约9.0cm的长度，约7.7cm的宽度和约3.0cm的厚度)的总体积。
试剂模块3700安置于外壳3010内，并且限定在其内包含至少一种试剂的试剂体积3710。虽然图3和图4示出含有试剂R和试剂R1并且流体地耦合到扩增模块3600和检测模块3800的试剂体积3710，但是在其它实施例中，试剂模块可含有任何合适的试剂并且可流体地耦合到和/或可传送此类试剂到在装置内的任何合适的模块。举例来说，在一些实施例中，试剂体积可含有样品洗涤剂、洗脱缓冲液、一种或多种PCR试剂、检测试剂和/或底物中的任一种。
如在图4中通过箭头AA所示，试剂模块3700通过试剂致动器3080致动以传送来自试剂体积3710的试剂(指示为试剂R和试剂R1)。具体地说，试剂致动器3080从第一位置(图3)移动到第二位置(图4)以传送来自试剂体积3710的(一种或多种)试剂。试剂致动器3080被配置成保持锁定在第二位置中以阻止再使用装置3000。在一些实施例中，试剂致动器3080可包括突起、凹部和/或与外壳3010接合的其它特征和/或维持致动器3080在第二位置中的装置的其它部分。类似地陈述，试剂致动器3080可包括任何合适的结构以维持试剂模块3700在其第二(或致动)配置中。以此方式，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可具体地被配置成用于单次使用操作并且可造成有限的误用风险。
虽然试剂致动器3080示出为在线性方向上移动以传送试剂，但是在其它实施例中，试剂致动器3080可被配置成旋转以产生(一种或多种)试剂的压力和/或流动。此外，在一些实施例中，试剂致动器3080(和本文所述的试剂致动器中的任一个)可为自动致动器(即，电子致动器、在有限的人类相互作用的情况下移动和/或致动的致动器，和/或在无直接人类相互作用的情况下移动和/或致动的致动器)。在其它实施例中，试剂致动器3080(和本文所述的试剂致动器中的任一个)可为手动致动器(例如由用户直接操控的非电子致动器)。此布置允许试剂致动器3080在不需要电子供电的情况下和/或在装置3000通电之前致动。在一些实施例中，致动器3080的移动还可初始化装置3000的通电序列。以此方式，装置可限制在开始测试之前的任何功耗，由此限制误用和/或不精确测试的可能性(例如由于非预期无电电池)。
扩增模块3600限定反应体积3618、包括加热器3630，并且被配置成对输入样品S1执行聚合酶链反应(PCR)。输入样品S1可为如本文所述的任何合适的样品，并且可经由外壳3010的输入部分3162传送到扩增模块。在一些实施例中，反应体积3618可为在其内维持样品S1同时加热器3630通过一系列温度设定点反复地循环样品S1以扩增靶有机体和/或有机体的DNA的部分的中心体积。在其它实施例中，反应体积3618可为样品S1流动通过其，并且具有通过加热器3630维持在不同温度的各种部分的体积。以此方式，扩增模块3600可执行“流动通过”PCR。在一些实施例中，反应体积可具有弧形、“回切”和/或蜿蜒形状以允许高流动长度同时维持装置的总尺寸在需要的限制内。
加热器3630可为可执行本文所述的功能以扩增样品S1的任何合适的加热器或加热器的集合。举例来说，在一些实施例中，加热器3630可为热耦合到反应体积3618并且可通过多个温度设定点(例如在约60C和约90C之间)循环的单个加热器。在其它实施例中，加热器3630可为一组加热器，其中的每个热耦合到反应体积3618并且其维持在基本上恒定的设定点。以此方式，加热器3630和反应体积3618可建立样品S1流动通过的多个温度区域，和/或可限定需要数目的扩增循环以确保需要的测试敏感性(例如至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环，或至少40个循环)。加热器3630(和本文所述的加热器中的任一个)可具有任何合适的设计。举例来说，在一些实施例中，加热器3630可为电阻加热器、热电装置(例如Peltier装置)等。
如图4所示，检测模块3800接收来自扩增模块3800的输出S7和来自试剂模块3700的试剂R。试剂R为调配成产生和/或催化产生表明在输入样品S1内存在靶扩增子和/或有机体的信号OP1的检测试剂。以此方式，单机装置3000可在床边环境(例如医生的办公室、药店等)内或在用户的家里提供可靠的分子诊断。信号OP1可为通知用户关于是否存在靶有机体的任何合适的信号。类似地陈述，信号OP1可为检测与靶扩增子和/或有机体相关联的疾病的任何合适的信号。信号OP1可为例如视觉信号、可听信号、射频信号等。
在一些实施例中，信号OP1为可由用户通过由外壳限定的检测开口(在图3和图4中未示出)观察的视觉信号。视觉信号可为例如非荧光信号。此布置使装置3000不含光源(例如激光、发光二极管等)和/或任何光检测器(光电倍增管、光电二极管、CCD装置等)以检测和/或扩增信号OP1。在一些实施例中，信号OP1为可见信号，其特征在于与存在靶扩增子和/或有机体相关联的颜色。换句话说，在一些实施例中，装置3000可产生对用户可见的比色输出信号。在此类实施例中，检测模块3800(和本文所述的检测模块中的任一个)可产生由引入试剂R和/或任何其它物质(例如催化产生信号OP1的底物等)产生的化学发光信号。在一些实施例中，调配试剂使得可见信号OP1保持存在至少约30分钟。调配成产生信号OP1的试剂R和任何其它组合物可为如本文所述的任何合适的组合物。在一些实施例中，试剂R可以如本文所述的任何方式(例如在密封容器中、冻干形式等)存储在外壳3010内。
在一些实施例中，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从接收样品S1时小于约25分钟的时间内产生信号OP1。在其它实施例中，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从输入样品S1时小于约20分钟、从输入样品S1时小于约18分钟、从输入样品S1时小于约16分钟、从输入样品S1时小于约14分钟，和其间的所有范围的时间内产生信号OP1。
类似地陈述，装置3000和其中的组件可被配置成进行“快速”PCR(例如在小于约10分钟内完成至少30个循环)并且快速产生信号OP1。类似地陈述，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成处理体积，以具有空间尺寸和/或由有助于在小于约10分钟、小于约9分钟、小于约8分钟、小于约7分钟、小于约6分钟，或其间任何范围内完成快速PCR或扩增的材料构成，如本文所述。
如上所述，装置3000被配置为单次使用装置，其可在床边环境中和/或在用户的家里使用。类似地陈述，在一些实施例中，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成用于在分散型测试设施中使用。另外，在一些实施例中，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可为CLIA-免除装置和/或可根据为CLIA免除的方法操作。类似地陈述，在一些实施例中，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)被配置成以足够简单的方式操作，并且可产生具有足够精确性的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不恰当地使用的话有限的损害风险。在一些实施例中，装置3000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可由具有最小(或无)科学培训的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动控制的方法操作。
举例来说，在一些实施例中，分子诊断测试装置3000的试剂模块3700可包括密封件使得试剂体积3710为在其内存储(一种或多种)试剂的密封试剂体积。在此类实施例中，试剂致动器3080被配置成当移动时刺穿流体地隔离试剂体积3710的密封件。以此方式，分子诊断测试装置3000可被配置成用于以造成有限的误用可能性((一种或多种)试剂腐败、(一种或多种)试剂到期、(一种或多种)试剂泄漏等)的方式长期存储。在一些实施例中，试剂模块3700和/或与其流体连通的任何区域(或本文所述的任何其它试剂模块)可包括干燥剂、密封件或其它组合物或组件以维持长期存储的稳定性。在一些实施例中，分子诊断测试装置3000被配置成存储高达约36个月、高达约32个月、高达约26个月、高达约24个月、高达约20个月、高达约18个月，或在其之间的任何值。
在一些实施例中，装置3000(或本文示出的装置中的任一个)可包括机载电源(例如DC电池、电容器等)以为可存在的扩增模块3600和/或任何样品制备或流体传递模块供电(在图3和图4中未示出)。此外，电源可具有对于仅一次测试足够的容量。以此方式，限制装置误用的可能性。此外，通过包括具有有限容量的电源，限制或降低再使用或不当使用(例如在错误“通电”事件之后)的风险。在一些实施例中，装置3000可包括容量小于约1200mAh的电源(在图1中未示出)。在一些实施例中，装置3000(或本文示出并且描述的任何其它装置)可包括开关、有助于电源电耦合到处理器(在图3和图4中未示出)的隔离构件等、扩增模块或在装置3000内的致动样品制备模块的任何其它模块、试剂模块等。
举例来说，图5和图6示出根据包括电源4905的一实施例的分子诊断测试装置4000(也被称作“测试装置”或“装置”)。测试装置4000也包括外壳4010、试剂模块4700、扩增模块4600和检测模块4800。外壳4010可为在其内包含试剂模块4700、扩增模块4600、检测模块4800和电源4905的任何结构。在一些实施例中，测试装置4000具有使得装置可在用户的手中携带、拿着、使用和/或操控的尺寸、形状和/或重量(即，它可为“手持型”装置)。在其它实施例中，测试装置4000可为独立、单次使用装置，其总体积大于约260cm3(或约46立方英寸)。在一些实施例中，测试装置4000(和本文所述的测试装置中的任一个)可具有约207cm3(或约12.6立方英寸；例如约9.0cm的长度，约7.7cm的宽度和约3.0cm的厚度)的总体积。
试剂模块4700安置于外壳4010内，并且限定在其内包含至少一种试剂的试剂体积4710。虽然图5和图6示出含有试剂R和试剂R1并且流体地耦合到扩增模块4600和检测模块4800的试剂体积4710，但是在其它实施例中，试剂模块可含有任何合适的试剂并且可流体地耦合到和/或可传送此类试剂到在装置内的任何合适的模块。举例来说，在一些实施例中，试剂体积可含有样品洗涤剂、洗脱缓冲液、一种或多种PCR试剂、检测试剂和/或底物中的任一种。
如在图6中通过箭头BB所示，试剂模块4700通过试剂致动器4080致动以传送来自试剂体积4710的试剂(指示为试剂R和试剂R1)。具体地说，试剂致动器4080从第一位置(图4)移动到第二位置(图4)以传送来自试剂体积4710的(一种或多种)试剂。虽然试剂致动器4080示出为在线性方向上移动以传送试剂，但是在其它实施例中，试剂致动器4080可被配置成旋转以产生(一种或多种)试剂的压力和/或流动。此外，试剂致动器4080为手动致动器(例如由用户直接操控的非电子致动器)。此布置允许试剂致动器4080在不需要电子供电的情况下和/或在装置4000通电之前致动。另外，如下文更详细地描述，致动器4080的移动还可初始化装置4000的通电序列。以此方式，装置4000可限制在开始测试之前的任何功耗，由此限制误用和/或不精确测试的可能性(例如由于非预期无电电池)。
扩增模块4600包括加热器4630和限定反应体积4618的流动构件4610，并且被配置成对输入样品S1执行聚合酶链反应(PCR)。输入样品S1可为如本文所述的任何合适的样品，并且可经由外壳4010的输入部分4162传送到扩增模块。在一些实施例中，反应体积4618可为在其内维持样品S1同时加热器4630通过一系列温度设定点反复地循环样品S1以扩增靶有机体和/或有机体的DNA的部分的中心体积。在其它实施例中，反应体积4618可为样品S1流动通过其，并且具有通过加热器4630维持在不同温度的各种部分的体积。以此方式，扩增模块4600可执行“流动通过”PCR。在一些实施例中，反应体积可具有弧形、“回切”和/或蜿蜒形状以允许高流动长度同时维持装置的总尺寸在需要的限制内。
加热器4630可为可执行本文所述的功能以扩增样品S1的任何合适的加热器或加热器的集合。举例来说，在一些实施例中，加热器4630可为热耦合到反应体积4618并且可通过多个温度设定点(例如在约60C和约90C之间)循环的单个加热器。在其它实施例中，加热器4630可为一组加热器，其中的每个热耦合到反应体积4618并且其维持在基本上恒定的设定点。以此方式，加热器4630和反应体积4618可建立样品S1流动通过的多个温度区域，和/或可限定需要数目的扩增循环以确保需要的测试敏感性(例如至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环，或至少40个循环)。加热器4630(和本文所述的加热器中的任一个)可具有任何合适的设计。举例来说，在一些实施例中，加热器4630可为电阻加热器、热电装置(例如Peltier装置)等。
如图6所示，检测模块4800接收来自扩增模块4800的输出S7和来自试剂模块4700的试剂R。试剂R为调配成产生和/或催化产生表明在输入样品S1内存在靶扩增子和/或有机体的信号OP1的检测试剂。以此方式，装置4000可在床边环境(例如医生的办公室、药店等)内或在用户的家里提供可靠的分子诊断。信号OP1可为通知用户关于是否存在靶有机体的任何合适的信号。类似地陈述，信号OP1可为检测与靶扩增子和/或有机体相关联的疾病的任何合适的信号。信号OP1可为例如视觉信号、可听信号、射频信号等。
在一些实施例中，信号OP1为可由用户通过由外壳限定的检测开口(在图5和图6中未示出)观察的视觉信号。视觉信号可为例如非荧光信号。此布置使装置4000不含光源(例如激光、发光二极管等)和/或任何光检测器(光电倍增管、光电二极管、CCD装置等)以检测和/或扩增信号OP1。在一些实施例中，信号OP1为可见信号，其特征在于与存在靶扩增子和/或有机体相关联的颜色。换句话说，在一些实施例中，装置4000可产生对用户可见的比色输出信号。在此类实施例中，检测模块4800(和本文所述的检测模块中的任一个)可产生由引入试剂R和/或任何其它物质(例如催化产生信号OP1的底物等)产生的化学发光信号。在一些实施例中，调配试剂使得可见信号OP1保持存在至少约30分钟。调配成产生信号OP1的试剂R和任何其它组合物可为如本文所述的任何合适的组合物。在一些实施例中，试剂R可以如本文所述的任何方式(例如在密封容器中、冻干形式等)存储在外壳4010内。
装置4000包括电子电路系统，所述电子电路系统至少包括处理器4950和电源4905。虽然在图5和图6中未示出，但是电子电路系统(和本文所述的电子电路系统中的任一个)可包括任何合适的电子组件，如例如印刷电路板、开关、电阻器、电容器、二极管、以控制装置4000的操作的方式布置的存储器芯片。处理器4950(和本文示出的处理器中的任一个)可为可商购的专用于执行一种或多种特定任务的处理装置。举例来说，在一些实施例中，微处理器4950可为可商购的微处理器，如8位PIC微控制器。可替代地，处理器4950可为专用集成电路(ASIC)或ASIC的组合，其被设计成执行一种或多种特定功能，在另外其它实施例中，处理器4950可为模拟或数字电路，或多个电路的组合。
电源4905可为任何合适的电源，其为电子电路系统(包括处理器4950)和在装置4000内的模块中的任一个提供电力。具体地说，电源4905可为扩增模块4600和/或加热器4630提供电力以有助于对输入样品S1完成PCR。在一些实施例中，电源4905可为一个或多个DC电池，如例如，多个1.5VDC电池(例如AAA或AA碱性电池)。在其它实施例中，电源4905可为容量小于约1200mAh的9VDC电池。在其它实施例中，电源4905可为任何合适的能量存储/转化构件，如电容器磁存储系统、燃料电池等。
如图5所示，当试剂致动器4080处于第一位置时，电源4905与处理器4950和/或扩增模块4600电隔离。以此方式，“启动”事件与试剂致动器4080的移动相关。此布置限制在存储期间从电源4905早期电力消耗的可能性。如图6所示，当试剂致动器4080处于第二位置时，电源4905电耦合到处理器4950和/或扩增模块4600。此布置允许装置4000以足够简单的方式操作，并且在操作时降低用户的判断。具体地说，不需要判断关于何时启动装置4000，并且限制和/或消除用户启动装置4000并且随后延迟装置4000的后续操作(这可耗尽存储的能量)的可能性。
试剂致动器4080可以任何合适的方式致动电源1905和/或放置电源4905与处理器4950和/或扩增模块4600电连接。举例来说，在一些实施例中，当试剂致动器4080从第一位置移动到第二位置时，试剂致动器4080可包括致动开关以放置电源4905与处理器4950和/或扩增模块4600电连接的突起(未示出)。在其它实施例中，当试剂致动器4080从第一位置移动到第二位置时，试剂致动器4080可包括和/或耦合到当移除时放置电源4905与处理器4950和/或扩增模块4600电连接的隔离构件。
在一些实施例中，装置4000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从接收样品S1时小于约25分钟的时间内产生信号OP1。在其它实施例中，装置4000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从输入样品S1时小于约20分钟、从输入样品S1时小于约18分钟、从输入样品S1时小于约16分钟、从输入样品S1时小于约14分钟，和其间的所有范围的时间内产生信号OP1。
类似地陈述，装置4000和其中的组件可被配置成进行“快速”PCR(例如在小于约10分钟内完成至少40个循环)并且快速产生信号OP1。类似地陈述，装置4000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成处理体积，以具有空间尺寸和/或由有助于在小于约10分钟、小于约9分钟、小于约8分钟、小于约7分钟、小于约6分钟，或其间任何范围内完成快速PCR或扩增的材料构成，如本文所述。
在一些实施例中，试剂致动器4080被配置成保持锁定在第二位置中以阻止再使用装置4000。以此方式，装置4000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可具体地被配置成用于单次使用操作并且可造成有限的误用风险。举例来说，在一些实施例中，分子诊断测试装置4000的试剂模块4700可包括密封件使得试剂体积4710为在其内存储(一种或多种)试剂的密封试剂体积。在此类实施例中，试剂致动器4080被配置成当移动时刺穿流体地隔离试剂体积4710的密封件。以此方式，分子诊断测试装置4000可被配置成用于以造成有限的误用可能性((一种或多种)试剂腐败、(一种或多种)试剂到期、(一种或多种)试剂泄漏等)的方式长期存储。在一些实施例中，试剂模块4700和/或与其流体连通的任何区域(或本文所述的任何其它试剂模块)可包括干燥剂、密封件或其它组合物或组件以维持长期存储的稳定性。在一些实施例中，分子诊断测试装置4000被配置成存储高达约46个月、高达约42个月、高达约26个月、高达约24个月、高达约20个月、高达约18个月，或在其之间的任何值。
在一些实施例中，分子诊断测试装置可包括一组模块以产生可接收输入样品并且递送指示样品是否含有与疾病相关联的有机体的信号的集成测试装置。举例来说，在一些实施例中，分子诊断测试装置可包括样品输入和/或制备模块、洗脱模块、扩增模块、一个或多个试剂模块和检测模块。此类装置可为例如可在床边环境中和/或在用户的家里使用的单次使用装置。另外，在一些实施例中，此类装置可为CLIA-免除装置和/或可根据为CLIA免除的方法操作。
集成测试装置的实例在图7中示出，其为根据一实施例的分子诊断系统5000(也被称作“系统”或“测试单元”)的示意性方块图。根据本文所述的方法中的任一个，测试单元5000被配置成操控样品以产生与靶细胞相关联的光学指示。在一些实施例中，测试单元5000可为单次使用、一次性装置，其可在不需要任何附加仪器操控或以其它方式调节测试单元5000的情况下提供光学输出。换句话说，测试单元5000为集成药筒/仪器，并且全部单元可用于执行诊断检验并且随后被安置。测试单元5000包括样品传递装置5100、样品制备模块5200、灭活室5300、流体驱动模块5400、混合室5500、扩增模块5600、试剂存储模块5700、检测模块5800、电力/电子设备模块5900和控制模块5950。下文提供测试单元5000的主要子系统的简要说明。
样品传递装置5100被配置成输送样品如例如使用可商购的样品收集试剂盒采集的血液、尿、男性尿道试样、阴道试样、子宫颈拭子试样和/或鼻拭子试样样品到样品制备模块5200。样品收集试剂盒可为尿收集试剂盒或拭子收集试剂盒。此类样品收集试剂盒的非限制性实例包括Copan Mswab或BD ProbeTec尿防腐输送试剂盒，Cat#440928，纯尿。样品传递装置5100分配和/或以其它方式传递一定量的样品或样品/介质通过输入端口(未示出)到样品制备模块5200。随后可加盖输入端口。在一些实施例中，样品传递装置5100可锁定和/或固定地耦合到样品制备模块5200作为分配操作的一部分。以此方式，在样品传递装置5100和样品制备模块5200之间的接口可被配置成阻止再使用测试单元5000、传递附加样品等。虽然示出为包括样品传递装置5100，但是在其它实施例中测试单元5000不必包括样品传递装置。
在一些实施例中，通过一系列用户动作或在自动/半自动事项中，样品制备模块5200被配置成处理样品。举例来说，样品制备模块5200可被配置成浓缩和溶解在样品中的细胞，由此允许DNA的后续提取。在一些实施例中，处理/溶解的样品从样品制备模块5200推动和/或以其它方式传递到灭活室5300，其被配置成在溶解的样品中使在溶解期间使用的蛋白质失活。在一些实施例中，流体驱动模块5400被配置成抽吸来自灭活室5300的样品，并且另外被配置成将样品传送到扩增模块5600。流体驱动模块5400还被配置成传送样品和/或试剂(例如来自试剂存储模块5700)以执行本文所述的诊断测试的方法中的任一个。类似地陈述，流体驱动模块5400被配置成产生流体压力、流体流动和/或以其它方式传送输入样品S1通过装置的模块。在一些实施例中，流体驱动模块5400可为被配置成接触和/或接收样品流动的单次使用模块。单次使用布置消除流体传递模块和/或流体驱动模块5400流体耦合到的其它模块的污染物将受到先前的运行污染的可能性，由此不利地冲击结果的精确性。
混合室5500将灭活室5300的输出与进行PCR反应必需的试剂混合。在一些实施例中，混合室5500可含有呈含有PCR必需的引物和酶的一种或多种冻干试剂珠粒形式的PCR试剂。在此类实施例中，混合室5500可被配置成水合和/或复原在给定输入体积中的冻干珠粒，同时保证在全部体积中试剂的均匀局部浓度。混合室5500可包括用于产生需要的溶液的任何合适的机构，如例如连续流动混合槽、活动混合元件(例如搅拌棒)和/或振动混合元件。混合样品随后传送到扩增模块5600(例如通过流体驱动模块5400)。
扩增模块5600被配置成以如本文所述的任何方式对样品运行聚合酶链反应(PCR)以产生扩增样品。在PCR之后，将扩增样品进一步推动、传递或传送到检测模块5800。在一些实施例中，检测模块5800被配置成运行和/或有助于在扩增样品上的比色酶反应。具体来说，来自试剂存储模块5700的一系列试剂可通过流体驱动模块5400传送以有助于来自测试的光学输出。在一些实施例中，主要测试单元5000的所有的各种模块/子系统通过电力/电子设备模块5900和控制模块5950控制和/或供电。
在一些实施例中，控制模块5950可包括一个或多个模块，并且可自动控制阀、泵、电力递送和/或测试单元5000的任何其它组件以有助于如本文所述的分子测试。控制模块5950可包括存储器、处理器、输入/输出模块(或接口)，和执行本文所述功能的任何其它合适的模块或软件。
图8示出根据一实施例与酶反应相关联的操作和/或特征的一部分，所述酶反应可通过检测模块5800或本文所述的任何其它检测模块(例如下文所述的检测模块6800)或在其内进行。在一些实施例中，可进行酶反应以有助于使用装置5000、装置6000，或本文所述的任何其它装置或系统的分子诊断测试结果的视觉检测。反应、在测试单元5000内的检测模块5800和/或其余的组件可共同被配置成使得测试单元5000为单次使用装置，其可在床边环境中和/或在用户的家里使用。类似地陈述，在一些实施例中，测试单元5000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成用于在分散型测试设施中使用。另外，在一些实施例中，在图8中示出的反应可有助于具有将为CLIA免除装置的足够的简单性和精确性的测试单元5000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)操作。类似地陈述，在一些实施例中，在图8中示出的反应可以造成有限的误用可能性和/或造成如果不恰当地使用的话有限的损害风险的方式提供输出信号OP1。在一些实施例中，在具有最小(或无)科学培训的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动控制的方法致动时，反应可在测试单元5000(或本文所述的任何其它装置)内成功地完成。
如图所示，检测模块5800包括在读取泳道或流动槽内的检测表面5821。检测表面5821被点样和/或与特定杂交探针5870如寡核苷酸共价地键合。在一些实施例中，杂交探针5870对靶有机体和/或扩增子具有特异性。杂交探针5870键合到检测表面5821可使用任何合适的程序或机构执行。举例来说，在一些实施例中，杂交探针5870可共价结合到检测表面5821。参考S7示出生物素化扩增子，其由PCR扩增步骤，如例如通过图7的扩增模块5600(或本文所述的任何其它扩增模块)产生。生物素可以任何合适的方式并入扩增操作内和/或扩增模块5600内。如通过箭头XX所示，来自扩增模块的输出(包括生物素化扩增子S7)在读取泳道内和在检测表面5821上传送。调配杂交探针5870以杂交到存在于流动槽内和/或接近检测表面5821的靶扩增子S7。加热检测模块5800和/或检测表面5821以在杂交探针5870存在几分钟以允许结合出现的情况下在读取泳道中培育生物素化扩增子S7。以此方式，捕获靶扩增子S7和/或所述靶扩增子S7粘附到检测表面5821，如图所示。在一些实施例中，第一洗涤溶液(在图8中未示出)可在检测表面5821上和/或在流动槽内传送以移除未结合的PCR产物和/或任何其余的溶液。
如通过箭头YY所示，检测试剂R4在读取泳道内和在检测表面5821上传送。检测试剂R4可为例如具有抗生蛋白链菌素连接子的辣根过氧化酶(HRP)酶(“酶”)。在一些实施例中，抗生蛋白链菌素和HRP交联以提供双官能团。如图所示，检测试剂结合到捕获的扩增子S7。加热检测模块5800和/或检测表面5821以在生物素化扩增子S7存在几分钟以有助于结合的情况下在读取泳道内培育检测试剂R4。在一些实施例中，第二洗涤溶液(在图8中未示出)可在检测表面5821上和/或在流动槽内传送以移除未结合的检测试剂R4。
如通过箭头ZZ所示，检测试剂R6在读取泳道内和在检测表面5821上传送。检测试剂R4可为例如调配成提高、催化和/或促进从检测试剂R4产生信号OP1的底物。具体地说，调配底物使得在与检测试剂R4(HRP/抗生蛋白链菌素)接触时，产生比色输出信号OP1，其中HRP附接到扩增子。输出信号OP1的颜色表明存在结合扩增子：如果存在靶病原体、靶扩增子和/或靶有机体，那么形成颜色产物，并且如果不存在靶病原体、靶扩增子和/或靶有机体，那么不形成颜色产物。
类似地陈述，在反应完成时，如果存在靶病原体、靶扩增子和/或靶有机体，那么检测模块产生信号OP1。根据在中图8描述的反应，信号OP1为非荧光、视觉信号，其可由用户(例如通过由装置外壳限定的检测开口或窗口)观察。此布置使装置不含光源(例如激光、发光二极管等)和/或任何光检测器(光电倍增管、光电二极管、CCD装置等)以检测和/或扩增信号OP1。
换句话说，反应产生对用户可见并且需要极少到无科学培训和/或极少知道判断确定是否存在靶有机体的比色输出信号。在一些实施例中，调配试剂R4、R6使得可见信号OP1保持存在至少约30分钟。在一些实施例中，试剂R4、R6可以如本文所述的任何方式(例如在密封容器中、冻干形式等)存储在外壳(在图8中未示出)内。
图9为根据一实施例的分子诊断测试装置6000(也被称作“测试装置”或“装置”)的示意图。示意图描述如图10到图66中所示的测试装置6000的主要组件。如下所述，测试装置6000为集成装置(即，模块包含在单个外壳内)，其适合于在床边环境(例如医生的办公室、药店等)内、分散型测试设施，或在用户的家里使用。在一些实施例中，装置6000可具有使得装置6000可在用户的手中携带、拿着、使用和/或操控的尺寸、形状和/或重量(即，它可为“手持型”装置)。在其它实施例中，测试装置6000可为独立、单次使用装置。类似地陈述，在一些实施例中，测试装置6000可被配置成具有锁定或其它机构以阻止再使用或尝试再使用装置。
另外，在一些实施例中，装置6000可为CLIA-免除装置和/或可根据为CLIA免除的方法操作。类似地陈述，在一些实施例中，装置6000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)被配置成以足够简单的方式操作，并且可产生具有足够精确性的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不恰当地使用的话有限的损害风险。在一些实施例中，装置6000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可由具有最小(或无)科学培训的用户根据需要用户的极少判断和/或其中某些操作步骤容易地和/或自动控制的方法操作。在一些实施例中，分子诊断测试装置6000可被配置成用于以造成有限的误用可能性((一种或多种)试剂腐败、(一种或多种)试剂到期、(一种或多种)试剂泄漏等)的方式长期存储。在一些实施例中，分子诊断测试装置6000被配置成存储高达约36个月、高达约32个月、高达约26个月、高达约24个月、高达约20个月、高达约18个月，或在其之间的任何值。
根据本文所述的方法(例如包括上文关于图8所述的酶反应)中的任一个，测试装置6000被配置成操控输入样品S1以产生与靶细胞相关联的一个或多个输出信号OP1、OP2、OP3(参见图66)。图10和图11示出分子诊断测试装置6000的透视图。诊断测试装置6000包括外壳(包括顶部部分6010和底部部分6030)，在其内包含各种模块。具体地说，装置6000包括样品制备模块6200、灭活模块6300、流体驱动(或流体传递)模块6400、混合室6500、扩增模块6600、检测模块6800、试剂存储模块6700、旋转排放阀6340，以及电力和控制模块6900。每个模块和/或子系统的描述如下。
图14示出了其中移除顶部外壳6010使得可看到模块的放置的装置6000。图15示出了其中移除顶部外壳6010、致动按钮、扩增模块6600和检测模块6800使得可看到在下面的模块的装置6000。如图12和图13所示，装置6000包括顶部外壳6010、下部外壳6030和底板6031。顶部外壳6010包括对应于由下部外壳6030限定的凹槽、缝隙和或开口的连接突起6018、6019，以有助于外壳和/或装置的组装。顶部外壳进一步限定一系列检测(或“状态”)开口，其允许用户以肉眼观测由装置6000产生的(一个或多个)输出信号。具体地说，顶部外壳6010限定第一检测开口6011、第二检测开口6012、第三检测开口6013、第四检测开口6014和第五检测开口6015。当顶部外壳6010耦合到下部外壳6030时，检测开口与检测模块6800的相对应的检测表面对齐，使得由每个检测表面产生和/或在其上产生的信号通过相对应的检测开口可见。具体地说，第一检测开口6011对应于第一检测表面6821(参见图49)，第二检测开口6012对应于第二检测表面6822，第三检测开口6013对应于第三检测表面6823，第四检测开口6014对应于第四检测表面6824，并且第五检测开口6015对应于第五检测表面6825。
在一些实施例中，顶部外壳6010和/或围绕检测开口的顶部外壳6010的部分不透光(或半不透光)，由此“成框”或突出检测开口。在一些实施例中，例如，顶部外壳6010可包括标记(例如粗线、颜色等)以突显检测开口。举例来说，在一些实施例中，顶部外壳6010可包括识别对特定疾病(例如沙眼衣原体(CT)、淋病奈瑟菌(NG)和阴道毛滴虫病(TV))或对照的检测开口的标志。在其它实施例中，顶部外壳6010可包括具有与可能由信号OP1、OP2、OP3、CTL 1、和/或CTL 2产生的颜色范围相关联的颜色范围的一系列颜色斑点，以辅助用户确定测试的结果。以此方式，外壳设计可有助于降低精确读取测试所需的用户判断的量。
下部外壳6030限定在其内安置装置6000的模块和或组件的体积6032。如图13所示，下部外壳6030包括样品输入部分6160、样品制备部分6023、洗涤部分6025和洗脱/试剂部分6029。如图62所示，样品输入部分6160限定接收体积6164，并且包括可移动顶盖6152和输入构件6162。可移动顶盖6152可绕下部外壳6030旋转以提供输入构件6162和/或接收体积6164的进入。顶盖6152可包括密封件或其它锁定构件，使得在递送样品到其中之后，所述顶盖6152可安全地紧固到下部外壳6030和/或在运送期间关闭等。在一些实施例中，输入端口顶盖6152可包括不可逆的锁定以阻止再使用装置6000和/或添加补充样品流体。以此方式，装置6000可由未经培训的个人适当地使用。
输入构件6162限定通过其样品传送到接收体积6164中的通路。如图所示，输入构件6162具有漏斗形状并且被配置成当将样品从传递装置6110(下文所述)传递到接收体积6164中时最小化飞溅。在一些实施例中，样品输入构件6162可包括过滤器、筛网等。
样品制备部分6023至少接收样品输入模块6170的一部分。如本文更详细地描述，样品输入模块6170通过样品致动器(或按钮)6050致动。在已移动致动器6050以开始样品制备操作之后，样品制备部分6023限定接收样品致动器6050的锁定片6057的凹槽或开口6033(参见例如图20和图21)。以此方式，样品致动器6050被配置成阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置。
洗涤部分6025至少接收洗涤模块6210的一部分。洗涤模块6210通过洗涤致动器(或按钮)6060致动。在已移动致动器6060以开始洗涤操作之后，洗涤部分6025限定接收致洗涤动器6060的锁定片6067的凹槽或开口6035(参见例如图64)。以此方式，洗涤致动器6060被配置成阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置。
洗脱/试剂部分6029至少接收洗脱模块6260的一部分和试剂模块6700的一部分。在已移动致动器6080以开始洗脱和/或试剂开口操作之后，洗脱/试剂部分6029限定接收试剂致动器6080的锁定片6087的凹槽或开口6039(参见例如图65)。以此方式，试剂致动器6080被配置成阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置。通过包括此类锁定机构，装置6000具体地被配置成用于单次使用操作，并且造成有限的误用风险。
装置6000的下部外壳6030包括安装结构和特征以保持其中安置的模块。举例来说，下部外壳6030包括用于保留流体传递模块6400的安装结构6046。下部外壳6030还包括在其内存储废产物和/或废料流的废料贮存器6205。
样品传递装置
在一些实施例中，诊断测试装置6000可包括被配置成将样品提供到装置6000和/或样品制备模块6200中的样品输送装置6110(参见图62)和/或连同其包装。如图62所示，样品传递装置6110包括远侧端部部分6112和近侧端部部分6113，并且可用于从样品杯、容器等抽吸或抽出样品，并且随后将需要量的样品递送到装置6000的输入部分6160。具体地说，远侧端部部分6112包括限定具有所需体积的贮存器6115的汲取管部分。近侧端部部分6113包括可由用户操控以将样品抽到贮存器6115中的致动器6117或挤压球。样品输送装置6110包括在抽吸步骤期间接收样品的过量流动的溢出贮存器6116。溢出贮存器6116包括阀构件，其阻止当操控致动器6117以将样品沉积到装置6000的输入部分6160时溢出量被传送出传递装置6110。此布置确保所需样品体积递送到装置6000。此外，通过包括“阀”溢出贮存器6116，限制在样品输入期间误用的可能性。此布置还需要恰当地将样品递送到装置中的用户的最小(或无)科学培训和/或极少判断。
在一些实施例中，样品传递装置6110，或本文的任何其它样品传递装置可用于从还包括为在其内包括装置6000的试剂盒的一部分的传递管或杯抽吸流体。在一些实施例中，样品传递装置6110可为任何合适的可商购的输送滴管。举例来说，在一些实施例中，样品传递装置6110可包括英国阿尔法工业(Alpha Industries,UK)250μl Dual BulbPastette LW4790(巴斯德滴管)，其传递250μl+/-10％的样品体积。测试系统6000被配置成适应吸取的体积的此类变化(例如+/-10％)。保持和/或递送500μl和1000μl的传递移液管也可与装置6000一起使用。在一些实施例中，样品传递装置6110(或本文所述的样品传递装置中的任一个)可递送在约250μl和约500μl之间的样品体积。
在一些实施例中，样品传递装置6110可包括状态窗口或开口，通过其用户可以肉眼检查以看到已抽吸足够的体积。
虽然示出为用于与外部样品传递装置(即，样品传递装置6110)结合和/或与其一起包装，但是在其它实施例中，装置6000可包括集成样品传递部分或装置。
样品制备模块
样品制备模块6200至少部分安置在样品制备部分6023下部外壳6030内，并且被配置成接收来自样品输入部分6160的接收体积6164的输入样品S1。如本文所述，样品制备模块6200被配置成处理样品S1以有助于检测其中与疾病相关联的有机体。通过消除对于外部样品制备和繁琐的仪器的需要，装置6000适合在床边环境(例如医生的办公室、药店等)内或在用户的家里使用，并且可接收任何合适的样品S1。样品S1(和本文所述的输入样品中的任一种)可为例如使用可商购的样品收集试剂盒采集的血液、尿、男性尿道试样、阴道试样、子宫颈拭子试样和/或鼻拭子试样。
在一些实施例中，样品制备模块6200被配置成接受并且允许防溅出容纳来自样品输入部分6160的液体体积。如下所述，样品制备模块6200被配置成用于机载存储洗涤溶液、洗脱溶液和/或阳性对照(例如费氏弧菌(Aliivibrio fischeri)、微黄奈瑟球菌(N.subflava)，或任何其它合适的有机体)。阳性对照可在洗涤溶液中以液体形式存储或存储为随后通过洗涤溶液水合的冻干珠粒。在一些实施例中，样品制备模块6200被配置成用于通过过滤器分配大部分样品液体(例如约80％)，并且以安全方式(即，在废料贮存器6205内)存储产生的废料。在一些实施例中，样品制备模块6200被配置成用于在样品分配操作之后进行洗涤分配操作，由此分配大批存储的液体(例如约80％)。在一些实施例中，样品制备模块6200被配置成用于回流洗脱以出现从过滤器隔膜移除所需靶粒子并且将大批(例如约80％)的洗脱的体积递送到靶目的地(例如灭活模块6300、扩增模块6600等)。在一些实施例中，配置样品制备模块6200以便不引起输出溶液被先前的试剂(例如像样品或洗涤剂)污染。在一些实施例中，样品制备模块6200被配置成用于易于由外行用户操作，需要很少的、简单的、非经验步骤，和少量的致动力。
样品制备模块6200包括样品输入模块6170(图16到图21)、洗涤模块6210(图22到图24)、洗脱模块6260(图25到图28)、过滤器组合件6230(图32到图35)，和连接各个组件的各种流体导管(例如管道、管线、阀等)。参看图16到图21，样品输入模块6170包括限定样品体积6174的外壳6172，和在样品体积6174内可移动地安置的活塞6180。外壳6172进一步限定样品输入端口6175、样品输出端口6177和洗涤输入端口6176。在使用时，输入样品经由样品输入端口6175从样品输入部分6160传送到样品体积6174中。样品可通过重力供给或任何其它合适的机构传送。如图所示，样品输入端口6175朝向样品体积6174的顶部安置使得在活塞6180向下移动以移动样品之后，阻塞样品输入端口6175以阻止样品朝向样品输入部分6160往回回流和/或进入输入部分6160。在其它实施例中，样品输入端口6175可包括任何合适的流动控制装置，如止回阀、鸭嘴阀等。
如图21所示，当活塞6180在样品体积6174内向下移动时，在样品体积6174内的样品经由样品输出端口6177朝向过滤器组合件6230传送。输入样品朝向过滤器组合件6230的流动通过在图9中箭头S2示出。样品输出端口6177可包括任何合适的流动控制装置，如止回阀、鸭嘴阀等，以阻止从过滤器往回流动进入样品体积6174和/或朝向样品体积6174流动。
样品输入模块6170通过样品致动器(或按钮)6050致动。样品致动器6050可移动地耦合到外壳6030的样品制备部分6023，并且包括限定可接收样品输入模块6170的一部分的内体积6055的侧壁6054。样品致动器6050包括与活塞6180对齐并且当致动样品输入模块6170时可移动所述活塞6180的突起6056。样品致动器6050进一步包括锁定片6057，其固定地接收在凹槽或开口6033内以将样品致动器6050固定在其第二或“致动”位置中，如上所述。
在使用时，在输入样品S1已放置到样品输入部分6160中并且样品的所需部分已传送到体积6174中之后，样品输入操作可通过样品致动器6050相对于下部外壳6030的向下移动(这在图63中通过箭头PP示出；此外参见图21)开始。在体积6174内活塞6180的移动提高内部压力，并且因此引起其中的样品朝向过滤器组合件6230流动通过输出端口6177。样品致动器6050通过在锁定片6057和凹槽6033之间的接口保持锁定在其第二或“致动”位置中。当样品致动器6050处于锁定位置时，活塞6180与限定样品体积6174的底表面隔开以允许洗涤组合物可流动通过其的一些量的“死体积”。
参考图22到图23，洗涤模块6210包括活塞6220和限定洗涤体积6214的外壳6212。如在图23中通过虚线所示，洗涤体积6214含有第一洗涤组合物W1和第二洗涤组合物W2。更具体地说，第一洗涤组合物W1为气体(例如氮气、空气，或另一种惰性气体)，并且第二洗涤组合物W2为液体洗涤剂。以此方式，洗涤操作可包括过滤器组合件6230的“空气吹扫”，如本文更详细描述。
活塞6220在样品洗涤体积6214内可移动地安置，并且限定洗涤输出端口6216。洗涤输出端口6216流体地耦合到样品输入模块6170的洗涤输入端口6176。此外，洗涤输出端口6216可包括任何合适的流动控制装置，如止回阀、鸭嘴阀等，以阻止朝向和/或进入洗涤体积6214回流。洗涤输出端口6216的布置允许当致动洗涤致动器6060时洗涤组合物(例如W1和W2)从洗涤体积6174传送到样品体积6174剩余的“死体积”中，并且朝向过滤器组合件6230。更具体地说，通过包括在活塞6220上的洗涤输出端口6216，活塞6220的向下移动将产生第一洗涤组合物W1随后第二洗涤组合物W2的一系列流动。通过首先包括气体(或空气)洗涤剂(第一洗涤组合物W1)，可减小来自已传送到过滤器组合件6230的输入样品(在图9中通过流动S2指示)的液体组分的量。换句话说，在通过致动样品输入模块6170将输入样品递送到过滤器组合件6230之后，过滤器组合件6230将保留所需样品细胞和一些量的残余液体。通过迫使第一气态洗涤组合物W1通过过滤器(即，“空气洗涤剂”)，可最小化残余液体的量。此布置可降低足够制备样品粒子需要的液体洗涤剂(例如第二洗涤组合物W2)的量。降低液体体积有助于减小装置6000的尺寸，并且还降低当液体洗涤剂W2流动通过过滤器组合件时潜在有害的剪切应力的可能性。
洗涤模块6210通过洗涤致动器(或按钮)6060致动。洗涤致动器6060可移动地耦合到下部外壳6030的洗涤部分6025，并且包括限定可接收洗涤模块6210的一部分的内体积6065的侧壁6064。洗涤致动器6060包括与活塞6220对齐并且当致动洗涤模块6210时可移动活塞6220的突起6066。洗涤致动器6060进一步包括锁定片6067，其固定地接收在凹槽或开口6035内以将洗涤致动器6060固定在其第二或“致动”位置中，如上所述。
在使用时，在输入样品S1已从样品输入模块6170传送到过滤器组合件之后(通过箭头S2指示)，洗涤操作可通过洗涤致动器6060相对于下部外壳6030的向下移动(这在图64中通过箭头QQ示出)开始。在体积6214内活塞6220的移动提高内部压力，并且因此引起第一洗涤组合物W1和第二洗涤组合物W2朝向样品输入模块6170流动通过输出端口6216，如在图9中通过箭头S3指示。洗涤致动器6060通过在锁定片6067和凹槽6035之间的接口保持锁定在其第二或“致动”位置中。
如上所述，在活塞6220向下移动时，第一洗涤组合物W1(即，空气洗涤剂)通过样品输出端口6177，并且朝向过滤器组合件6230流动通过在样品输入模块6170中剩余的“死体积”。第二洗涤组合物W2(即，液体洗涤剂)随后通过样品输出端口6177，并且朝向过滤器组合件6230流动通过在样品输入模块6170中剩余的“死体积”。第一洗涤剂和第二洗涤剂的流动在图9中由通过过滤器组合件6230示出的箭头S3示出。穿过过滤器组合件6230的第一洗涤组合物W1、第二洗涤组合物W2和任何其它废产物传送到废料贮存器6205。如下文更详细地描述，过滤器组合件6230包括控制样品的流动和通过过滤器组合件6230的洗涤剂的阀6280。
在一些实施例中，洗涤致动器6060和/或样品致动器6050可互连或可另外包括限制发生故障的致动器移动的锁定特征结构。举例来说，在一些实施例中，样品致动器6050可包括接触洗涤致动器6060的锁定突起6067的一部分的突起，由此阻止当样品致动器6050处于其第一位置时锁定致动器6060移动。以此方式，致动器可以被配置成降低发生故障致动的可能性。
虽然示出并且描述为包括第一洗涤组合物W1(即，气体)和第二洗涤组合物W2(即，液体)，但是在其它实施例中，洗涤模块6210可仅包括单个洗涤组合物。
过滤器组合件6230在图14、图15和图32到图35中示出。过滤器组合件6230包括过滤器外壳组合件6250、第一阀板6233、第二阀板6243和阀主体6290。如本文所述，过滤器组合件6230被配置成过滤并且制备输入样品(经由样品输入操作和样品洗涤操作)，并且允许回流洗脱操作以从过滤器隔膜6254递送捕获的粒子并且将洗脱的体积递送到靶目的地(例如朝向扩增模块6600)。
过滤器外壳组合件6250包括第一板6251、第二板6252和过滤器隔膜6254。第一板6251限定输入/输出端口6255，样品和洗涤溶液流动(朝向废料贮存器6205)通过所述输入/输出端口6255，如在图32中通过箭头EE指示，并且洗脱溶液和样品粒子流动(朝向灭活室6300)通过所述输入/输出端口6255，如在图34中通过箭头FF指示。选择性地放置输入/输出端口6255与阀开口6237和阀开口6238流体连通以控制通过其的流动。第二板6252限定输入/输出端口6256，样品和洗涤溶液流动(朝向废料贮存器6205)通过所述输入/输出端口6256，如在图32中通过箭头EE指示，并且洗脱溶液和样品粒子流动(朝向灭活室6300)通过所述输入/输出端口6256，如在图34中通过箭头FF指示。选择性地放置输入/输出端口6256与阀开口6247和阀开口6248流体连通以控制通过其的流动。
过滤器隔膜6254捕获靶有机体/实体，同时使在样品内的大批液体、第一洗涤组合物W1和第二洗涤组合物W2流动通过到废料箱6230中。过滤器隔膜6254(和本文所述的过滤器隔膜中的任一个)可为任何合适的隔膜和或隔膜的组合。举例来说，在一些实施例中，过滤器隔膜6254为具有在第一板6251和第二板6252之间包封的约1μm(例如0.8μm、1.0μm、1.2μm)孔径使得存在最小死体积的织造尼龙过滤器隔膜。在此类实施例中，粒子捕获可主要通过结合事件实现。此类孔径和过滤器构造可导致在样品递送、洗涤和洗脱操作期间降低流体压力。然而，此类设计还可使靶生物流动通过过滤器隔膜6254，潜在地导致较低的捕获效率。此外，由于结合的性质，靶有机体可更难以在洗脱步骤(例如回洗)移除。然而，所得洗脱液溶液为“清洁剂”，因为更多的不需要的材料通过过滤器隔膜6254被洗掉。因此，可选择过滤器构件6254和其尺寸以与靶有机体互补和/或与其一致。举例来说，可构造和/或调配过滤器隔膜6254以通过尺寸排阻(其中小于靶有机体的任何东西允许流动通过隔膜)或经由通过化学相互作用将靶结合到过滤器隔膜(并且稍后用洗脱溶液将靶从隔膜移除)捕获靶试样。
举例来说，在一些实施例中，过滤器隔膜6254可为具有大约0.35μm的孔径的醋酸纤维素过滤器，并且可被构造以通过尺寸排阻实现粒子捕获。然而，此类过滤器构造可趋于更容易堵塞，因此在样品递送、洗涤和洗脱操作期间产生更高的压力。在一些实施例中，内部压力可通过改变过滤器隔膜6254的直径和/或减小通过过滤器组合件6230传送的样品的总体积来减小。
第一阀板6233限定与输入/输出端口6255流体连通的阀缝隙6234。因此，第一阀板6233提供过滤器隔膜6254的流体进入(经由阀主体6290)。第二阀板6243限定与输入/输出端口6256流体连通的阀缝隙6244。因此，第二阀板6244提供过滤器隔膜6254的流体进入(经由阀主体6290)。
阀主体6290包括致动部分6291、第一阀支腿6232和第二阀支腿6242。第一阀支腿6232和第二阀支腿6242耦合到致动部分6291，使得致动部分6291的滑动移动引起第一阀支腿6232在缝隙6243内滑动并且第二阀支腿6242在缝隙6244内滑动。第一阀支腿6232包括阀开口6237和阀开口6238，以及包围开口中的每个密封的一对O形环(未示出)。第二阀支腿6242包括阀开口6247和阀开口6248，以及包围开口中的每个密封的一对O形环6253。因此，根据阀主体6290在缝隙6234、缝隙6244内的位置，一对开口可选择性地与第二板6251的开口6255和第二板6252的开口6256对齐，以阻断特定流动路径或允许流体流动通过其。以此方式，阀组合件6230可在样品流动、洗涤流动和洗脱流动操作期间控制流体流动。
图32示出了在其第一(或“样品洗涤”)配置中的过滤器组合件6230。当在第一配置中时，阀开口6237和阀开口6247都与输入/输出端口6255和输入/输出端口6256对齐。阀开口6237接收来自样品输出端口6177的样品流动，并且阀开口6247流体地耦合到废料贮存器6205。因此，当过滤器组合件6230处于其第一配置时，样品S2可如通过箭头EE所示传送通过过滤器隔膜6254(其中废料部分转至废料贮存器6205)。另外，洗涤组合物S3可如通过箭头EE所示传送通过过滤器隔膜6254(其中废料部分转至废料贮存器6205)。此外，阻止样品和或洗涤剂流动(分别为S2和S3)流动通过过滤器隔膜6254并且朝向洗脱模块6260流动，因为阀开口6248用第二阀支腿6242密封。这在图32中通过箭头FF描绘。此外阻止样品和或洗涤剂流动(分别为S2和S3)绕过过滤器隔膜6254并且朝向灭活室6300流动，因为阀开口6238用第一阀支腿6232密封。
图34示出了在其第二(或“洗脱”)配置中的过滤器组合件6230。当在第二配置中时，阀开口6238和阀开口6248都与输入/输出端口6255和输入/输出端口6256对齐。阀开口6248接收来自洗脱模块6260(下文描述)的洗脱流动，并且阀开口6238流体地耦合到灭活室6300。因此，当过滤器组合件6230处于其第二配置时，洗脱流动(在图9中通过箭头S4指示)可如通过箭头FF所示传送回通过过滤器隔膜6254。此外，阻止洗脱流动S4流动通过过滤器隔膜6254并且朝向样品输入模块6170流动，因为阀开口6237用第一阀支腿6232密封。这在图34中通过箭头EE描绘。此外阻止洗脱流动S4绕过过滤器隔膜6254并且朝向废料贮存器6205流动，因为阀开口6247用第二阀支腿6242密封。
如下所述，阀主体6290通过试剂致动器6080的移动致动。具体来说，由试剂致动器6080的突起6086限定的斜面6088接触致动部分6291并且如在图34中通过箭头GG所示向内移动阀主体6290，以将过滤器组合件6230从其第一配置(图32)移动到其第二配置(图34)。
样品制备模块6200的洗脱模块(或组合件)6260在图25到图28中示出。洗脱模块6260连同试剂模块6700包含在外壳的试剂部分6029中。此外，洗脱模块6260和试剂模块6700的初始致动都通过移动单个、手动致动器(试剂致动器6080)致动。下文紧接着描述洗脱模块6260，而试剂模块6700下文进一步更详细地描述。
洗脱模块6260包含在试剂外壳6740(还被称作“箱主体”或“试剂主体”)内，并且包括活塞6270(参见图28)。试剂外壳6740限定在其内存储洗脱组合物的洗脱体积6264。洗脱组合物可包括蛋白酶K，允许任何结合细胞和/或DNA从过滤器隔膜6254释放。试剂外壳6740进一步限定输入(或填充)端口6265和洗脱输出端口6266。洗脱输出端口6266流体地耦合到第二阀支腿6242的阀开口6248，并且可选择性地放置与过滤器组合件6230流体连通，如上所述。洗脱输出端口6266可包括任何合适的流动控制装置，如止回阀、鸭嘴阀等，以阻止朝向洗脱体积6264回流和/或进入洗脱体积6264。
洗脱模块6210通过试剂致动器(或按钮)6080(参见图30)致动。试剂致动器6080可移动地耦合到下部外壳6030的试剂部分6029，并且包括限定可接收洗脱模块6260的一部分的内体积6065的侧壁6084。内体积6065还接收试剂模块6700的顶部构件6735，所述顶部构件6735包括与活塞6270对齐并且当移动试剂致动器6080时可移动活塞6270的突起。试剂致动器6080进一步包括锁定片6087，其固定地接收在凹槽或开口6039内以将试剂致动器6080固定在其第二或“致动”位置中，如上所述。
在使用时，过滤器组合件6230以一定效率从给定起动体积回收靶有机体。随后洗涤操作移除不需要的材料，而不移除靶有机体(其保持存在于过滤器隔膜6254上)。随后洗脱操作从过滤器隔膜6254移除靶有机体，在洗脱溶液的体积中稀释捕获的有机体的总量，因此包含洗脱液。通过改变总洗脱液的输出体积，可实现靶有机体和任何潜在抑制物质两者的较高或较低浓度。在一些实施例中，如果需要，那么可在初始样品制备之后通过将洗脱液溶液与另一种试剂混合实现进一步稀释。给定已知洗脱液的体积和已知稀释剂的体积，可实现恰当的稀释系数，直到避免维持系统非常高稀释因子的可靠性。
试剂模块
如本文所述，检测方法包括在装置6000内依次递送检测试剂(试剂R3到R6)和其它物质。另外，装置6000被配置成用于在床边位置(或其它分散型位置)中使用的“现成的”产物，并且因此被配置成用于长期存储。在一些实施例中，分子诊断测试装置6000被配置成存储高达约36个月、高达约32个月、高达约26个月、高达约24个月、高达约20个月、高达约18个月，或在其之间的任何值。因此，试剂存储模块6700被配置成用于对于用户从其长期存储容器取出试剂的简单、非经验步骤，并且用于使用单个用户动作从其存储容器取出所有试剂。在一些实施例中，试剂存储模块6700和旋转选择阀6340(下文描述)被配置成用于在没有用户干预的情况下使试剂一次一个地用于检测模块6800。
具体地说，配置装置6000使得初始用户操作的最后一个步骤(即，按压试剂致动器6080)导致分配存储的试剂。如下所述，此作用粉碎和/或打开存在于组合件中的密封试剂容器并且重定位用于递送的液体。旋转排放选择器阀6340(参见图50到图62)使所有的试剂模块6700对于此步骤排放，并且因此使试剂容器打开，但是一旦此处理结束关闭箱的排放口。试剂保持在试剂模块6700中直到在检测模块6800中需要。当需要特定试剂时，旋转阀6340打开到试剂模块6700的适当排放路径，并且流体驱动模块6400对试剂模块6700的输出端口施加真空(经由检测模块6800)，因此从试剂模块6700传送试剂。
如图9(示意性地)和图25到图31所示，试剂存储模块6700存储包装试剂，本文识别为试剂R3(第一洗涤溶液)、试剂R4(酶试剂)、试剂R5(第二洗涤溶液)和试剂R6(底物)，并且允许这些试剂在检测模块6800中的易于解包装和使用。如图15到图17所示，试剂存储模块6700包括第一试剂罐6701(含有第一试剂R3)、第二试剂罐6702(含有第二试剂R4)，和第四试剂罐6704(含有第四试剂R6)、试剂外壳(或箱)6740、顶部构件(或盖)6735，和底部(或出口)构件6780。如上所述，试剂外壳6740还含有和/或形成洗脱模块6260的一部分。
试剂罐中的每个在其上端和下端上包括易碎密封件以限定适合于其中长期存储物质的密封容器。举例来说，参考图29，第二试剂罐6702包括第一(或顶部)易碎密封件6718和第二(或下部)易碎密封件6717。如下所述，在试剂模块6700致动以使在每个罐内的试剂配置或“准备好”用于在检测模块6800内使用时，刺穿易碎密封件。易碎密封件可为例如热密封BOPP膜(或任何其它合适的热塑性膜)。此类膜具有极佳阻隔特性，其阻止在罐内的流体和外部湿度之间的相互作用，而且还具有弱结构特性，使膜在需要时容易断裂。当试剂罐被推成压扁特征或穿孔器时，如下所述，BOPP膜断裂，使当排放时在罐内的液体流动。试剂罐中的每个还包括流体地隔离在罐的试剂外壳6740的孔内的罐的两个O形环密封件。举例来说，如图29中所示，第二试剂罐6702包括第一(或上部)O形环6716和第二(或下部)O形环6719。这些O形环密封在试剂外壳6740的孔6746内的第二试剂罐6702。
试剂外壳6740限定一组圆柱形孔，在其内可移动地包含相对应的试剂罐。如图27所示，第一孔含有第一试剂罐6701、第二孔(其在图29中被标识为孔6746)含有第二试剂罐6702，第三孔含有第三试剂罐6703，并且第四孔含有第四试剂罐6704。试剂外壳6740包括在每个孔的底部部分中的穿孔器，其被配置成当罐在试剂外壳6740内向下移动时捅破相应的罐的第二易碎密封件。类似地陈述，试剂外壳6740包括一组穿孔器，当致动试剂模块6700时，各个捅破相对应的易碎密封件以打开试剂罐。另外，每个穿孔器限定在刺穿易碎密封件之后放置试剂罐的内部体积与试剂模块6700的出口端口流体连通的流动路径。举例来说，参考图29和图31，第二孔6746包括穿孔器6747，其限定穿孔器流动路径6748。穿孔器流动路径6748经由通路6782与第二出口端口6792流体连通。
试剂外壳6740还限定洗脱体积6264(上文所述)和导引孔6706。导引孔6706接收相对应的顶部构件6735的销或突起6737以导引顶部构件6735相对于试剂外壳6740移动。
底部构件6780耦合到试剂外壳6740的底部部分并且限定与试剂孔中的每个流体连通的试剂出口端口。具体地说，底部构件6780限定与第一孔流体连通并且第一试剂R3可流动通过的第一出口端口6791。底部构件6780限定与第二孔6746流体连通并且第二试剂R4可流动通过(经由穿孔器流动路径6748和通路6782，如图29所示)的第二出口端口6792。底部构件6780限定与第三孔流体连通并且第三试剂R5可流动通过的第三出口端口6793。底部构件6780限定与第四孔流体连通并且第四试剂R6可流动通过的第四出口端口6794。
顶部构件6735被配置成当致动试剂模块6700时相对于试剂外壳6740移动。顶部构件6735包括一组肩部，每个包括穿孔器，并且其中的每个对应于试剂罐中的一个。类似地陈述，顶部构件6735包括一组肩部，每个包括穿孔器，并且其中的每个与由试剂外壳6740限定的相对应的孔对齐并且被配置成在由所述试剂外壳6740限定的相对应的孔内至少部分移动。参考图29和图31，例如，顶部构件6735包括对应于第一试剂罐6701(和第一孔)的第一肩部6762和对应于第二试剂罐6702(和第二孔6746)的第二肩部6767。第一肩部6762包括第一穿孔器6761，并且第二肩部6767包括第二穿孔器6766。另外，顶部构件6735的每个穿孔器限定在刺穿顶部易碎密封件之后放置试剂罐的内部体积与试剂模块6700的排放端口流体连通的流动路径。举例来说，参考图29和图31，第二穿孔器6766限定充当排放端口6732(参见在图26中的出口排放端口)的穿孔器流动路径6732。具体地说，第一罐6701和/或第一孔经由第一排放端口6731排放，第二罐6702和/或第二孔6746经由第二排放端口6732排放，第三罐6703和/或第三孔经由第三排放端口6733排放，并且第四罐6704和/或第四孔经由第四排放端口6734排放。如下所述，排放端口中的每个流体地耦合到旋转阀6340以允许每个罐选择性和/或依次排放以控制试剂到检测模块6800的流动。
当致动试剂模块6700(和洗脱模块6260)时，顶部构件6735的排放部分6736还被配置成与开关6906接合以致动电力和控制模块6900。顶部构件6735进一步包括在使用期间在试剂外壳6740的导引孔6706内移动的导引销(或突起)6737。
当试剂模块6700处于其第一(或存储)配置(例如图29)时，易碎密封件6717、易碎密封件6718流体地隔离第二罐6702的内部容积，因此维持试剂R2处于存储条件。当顶部构件6735从其第一位置(图29)向下移动到其第二位置(图31)时，致动试剂模块6700。具体地说，通过试剂致动器(或按钮)6080(参见图30)致动试剂模块6700连同洗脱模块6210。试剂致动器6080允许用户通过向下(参见在图65中箭头RR)按压致动器6080手动致动系统。
在试剂致动器6080和顶部构件6735相对于试剂外壳6740向下移动时，顶部穿孔器捅破试剂容器中的每个的顶部易碎密封件。具体地说，如图31所示，第二穿孔器6768刺破顶部易碎密封件6718，由此放置第二试剂罐6702的内部容积与排放端口6732流体连通。顶部构件6735的进一步向下移动引起顶部构件6735的肩部接合每个相应的罐并且将罐在其相应的孔中向下移动。这引起(试剂外壳6740的)下部穿孔器捅破下部易碎密封件。具体地说，如图31所示，肩部6767将第二罐6702在孔6746内向下推，因此引起穿孔器6747刺破下部易碎密封件6717。这放置第二试剂罐6702的内部容积与出口端口6792流体连通。
当试剂模块6700处于第二配置时，试剂对于使用“准备好”(即，它们从密封罐释放)。然而试剂保持在其相应的罐和/或孔内直到在通过旋转阀组合件6340的操作致动所述试剂的此类时间，所述操作选择性地打开排放端口6731、排放端口6732、排放端口6733和排放端口6734以允许试剂经由出口端口6791、出口端口6792、出口端口6793和出口端口6794流出试剂组合件6700。
试剂模块6700和旋转阀6340允许制备试剂并且以简单方式依次传送到检测模块6800中，并且由具有最小(或无)科学培训的用户根据需要极少判断的方法进行。更具体地说，制备试剂仅需要手动按压按钮(试剂致动器6080)。依次添加试剂通过旋转阀6340自动控制。此布置有助于装置6000为CLIA-免除装置和/或根据为CLIA免除的方法可操作。
灭活室
如在图9中通过箭头S4所示，洗脱溶液和捕获的细胞和/或有机体在洗脱操作期间传送返回通过过滤器组合件6230，并且到灭活模块(或“室”)6300。灭活模块6300被配置成流体地耦合到样品制备模块6200并且接收来自样品制备模块6200的洗脱样品S4。在一些实施例中，灭活模块6300被配置成用于溶解所接收的输入流体。在一些实施例中，灭活模块6300被配置成用于在发生溶解之后使存在于输入流体中的酶失活。在一些实施例中，灭活模块6300被配置成用于阻止在输出流体和输入流体之间交叉污染。
参考图36和图37，灭活模块6280包括外壳6310、盖6318、加热器6330，以及与其它模块的流体和电互连件(未示出)。外壳6310限定灭活室6311、输入端口6212、输出端口6313和排放口6314。如图37所示，构造灭活室6311以允许用来自样品制备模块6200的样品填充，随后加热接收的全部液体。这通过使输入端口6212和输出端口6313具有比排放端口6314更险峻和/或弯曲的流动路径实现。以此方式，当操控液体时，或当液体由于被加热膨胀时，液体的流动朝向或远离排放端口63214，而不是进入连接到输入端口6212和/或输出端口6313的导管中的任一个。
如图37所示，盖6318(或盖罩)通过粘合剂层6319耦合到外壳6310。在其它实施例中，可使用任何合适的机构构造灭活模块6300。
加热器组合件6330可为任何合适的加热器构造，并且可包括电连接6332以将加热器6330电耦合到控制器6950、电源6905等。在一些实施例中，加热器6330可集成简单热散播器和具有集成温度传感器(未示出)的电阻加热器层。外壳6310的盖6318由薄塑料隔膜构造，并且加热器组合件6330可通过任何合适的机构附接到其。此直接耦合布置允许从加热器组合件6330进入在灭活室6311内的液体的良好热传导。通过电子设备模块(例如电子控制器6950，或任何其它合适的控制器)控制加热器6330以控制和/或维持加热器6330在一定的温度。通过模块的表征，由此控制温度的偏移发展成在灭活室6311内的液体的温度。
在使用时，样品沉积在灭活室6311中/经由输入端口6312从样品制备模块6200传递到灭活室6311，如通过箭头HH所示。在一些实施例中，永久地打开疏水性的排放端口6314使灭活室6311被动地填充；即，而不需要来自用户(例如手动操作)或控制模块(例如激活添加活塞泵)的干预。一旦完成填充并且灭活模块6300通电，加热器组合件6330使在灭活室6311中的液体升温以允许包含在洗脱液中的溶解试剂在峰值效率处起作用。此处理溶解在样品制备模块6200中捕获的靶有机体细胞并且释放存在于靶中的DNA。在一些实施例中，样品可加热到约56C维持约1分钟。在分派的时间量之后，加热器6330将液体加热到高温以使溶解酶以及存在的任何其它酶失活。在一些实施例中，样品可加热到约95C维持约3分钟。随后液体保持在灭活室6311中直到通过流体驱动模块6400移动。
混合模块
如图9(示意性地)、图38和图39所示，混合模块(也简单地被称作混合室)6500将灭活模块6300的输出与试剂(例如R1和R2)混合以进行成功的PCR反应。类似地陈述，混合模块6500被配置成复原在给定输入体积中的两种试剂R1和R2，同时保证在全部体积中试剂的均匀局部浓度。在一些实施例中，混合室模块6500被配置成产生和/或传送对于扩增模块6600的足够的液体的体积以将足够的体积输出提供到检测模块6800。
混合模块6500包括第一外壳6520、第二外壳(或盖罩)6570和含有两种试剂(被标识为试剂R1和R2)的冻干试剂珠粒。混合模块6500还包括管、将混合模块6500耦合到灭活室6300的互连件和其它组件、流体驱动模块6400和旋转阀组合件6340。第一外壳6520限定混合贮存器6530、入口端口6540、出口端口6550和排放端口6556。第一外壳6520还限定在其内可安置连接销6522以将第一外壳6520耦合到第二外壳6570的开口6523。
输入(或填充)端口6540流体地耦合到灭活模块6300的出口端口6313，并且被配置成接收来自灭活模块6300的流动，如在图38中通过箭头JJ所示。出口端口6550流体地耦合到流体传递模块6400，并且被配置成产生到流体驱动模块6400(并且到扩增模块6600上)的流动，如在图38中通过箭KK所示。输入端口6540和出口端口6550可包括任何合适的流动控制装置，如止回阀、鸭嘴阀等，以控制进入和/或离开混合贮存器6530的流动。虽然混合模块6500示出为安置在流体传递模块6400的上游，但是在其它实施例中，混合模块6500可安置在流体传递模块6400和扩增模块6500之间(即，混合模块6500可在流体传递模块6400的下游)。
第二外壳6570限定混合贮存器6530的一部分，并且通过销6522和任何其它密封机构(如层合物6524)耦合到第一外壳6520。因此，第一外壳6520和第二外壳6570一起限定具有所需几何结构以促进流体混合的混合贮存器6530，如本文所述。具体地说，混合贮存器6530和/或混合模块6500的其它部分被配置成通过提高在具有低和高局部试剂浓度的区域的液体的段之间的总接触面积提高液体扩散的影响。这通过使初始部分液体进入室以接触液体和/或结构的其它部分的背面，并且随后将液体在混合贮存器6530中维持用于扩散以平均浓度的足够的时间实现。在一些实施例中，第一外壳6520和/或第二外壳6570可包括被配置成影响、冲击和/或改变在混合贮存器6520内的流体流动的一个或多个流动结构、叶片等(未示出)。此类流动结构并且产生再循环的区域、扰流区域。
虽然混合模块6500示出为无源模块(即，单独依靠流体流动以实现所需的混合和扩散)，但是在其它实施例中，混合模块可包括有源混合途径。举例来说，在一些实施例中，混合模块可包括搅拌棒或振动混合器。
在使用时，当流体从灭活室6300(由于致动流体传递模块6400)流动时，被吸入混合贮存器6530中的液体的初始(或第一部分)复原进入混合贮存器6530的总体积的冻干珠粒R1、R2。在一些实施例中，混合贮存器可包括限制流体流动离开混合贮存器6530维持一段时间直到它被完全填充的结构。以此方式，可在样品传送到扩增模块6600之前实现和/或维持总体浓度。混合贮存器6530的结构特征与控制停止/起动来自流体传递模块6400的流动组合允许在液体流动离开混合室进入扩增模块6600之前实现恰当的局部浓度。
试剂R1和试剂R2各自为具有基本上半球形形状的冻干团粒，并且在混合贮存器6530的球形部分中安置在一起。当来自灭活室6300的溶液的流动接收在混合贮存器6530内时，此布置使两种团粒水合在一起和/或与基本上同时水合。类似地陈述，成形两种冻干团粒以在混合贮存器6530内匹配地适配在一起。然而，在其它实施例中，两种冻干团粒可各自球形地成形，并且可放置在混合贮存器6530内。
混合模块6500还为用于两种冻干珠粒R1、R2的存储位置，所述两种冻干珠粒R1、R2一旦复原并且混合，就形成用于后续扩增步骤的主混合物。试剂R1和R2可为任何合适的PCR试剂，如引物、核苷酸(例如dNTP)和DNA聚合酶。在一些实施例中，试剂R1和/或试剂R2可包括KAPA2G快速DNA聚合酶，其包括热起动作用。此布置允许非常快速热循环和极少引物二聚体形成。在一些实施例中，试剂R1和/或试剂R2可包括被设计成靶沙眼衣原体(CT)、淋病奈瑟菌(NG)和阴道毛滴虫病(TV)的PCR引物。此外，试剂R1和/或试剂R2可包括用于非靶革兰氏阴性有机体(费氏弧菌)以充当阳性对照有机体的引物组。所有的引物被设计具有大约60℃的Tm值。以此方式，通过装置进行的PCR反应为含有引物的所有四个组的多重反应。具体地说，在一些实施例中，用于沙眼衣原体(C.trachomatis)的引物组靶向7.5kb内源性质粒并且产生101bp扩增子。在一些实施例中，用于淋病奈瑟球菌(N.gonorrhoeae)的引物组靶向opa基因并且产生70bp扩增子。在一些实施例中，用于阴道毛滴虫病(T.vaginalis)的引物组靶向在基因组中的重复DNA片段并且产生65bp扩增子。在一些实施例中，用于费氏弧菌(A.fischeri)的引物组靶向hvnC基因座并且产生107bp扩增子。
在一些实施例中，试剂R1可含有用于反应的引物和原始碱基对，并且试剂R2可包括对于PCR扩增必需的酶。此外，因为装置6000可被配置成用于在床边环境中单次使用，所以试剂R1和R2可被调配用于混合模块6500和/或在混合模块6500内包装以提高长期存储。因此，在一些实施例中，试剂R1和R2和/或装置6000可以被配置成具有高达约36个月、高达约32个月、高达约26个月、高达约24个月、高达约20个月、高达约18个月，或其间的任何值的存放期。
举例来说，通过分离主混合物溶液的两种主要组分(引物和酶)可实现高存放期和试剂稳定性。然而，在其它实施例中，混合模块6500可包括任何数目的冻干团粒或珠粒，每个含有用于PCR反应的任何合适的试剂。此外，第一外壳限定排放端口6556，其流体地耦合到装置的脱水区域，并且其耦合到旋转阀组合件6340的排放管线6356。以此方式，水分可在存储和运送期间从试剂R1、R2吸走。具体地说，如下文更详细地描述，当旋转阀组合件6340处于“运送”条件时，排放端口6556通向大气，并且干燥剂在排放端口6556和阀组合件6340之间的管线中。在使用期间，阀组合件6340关闭排放端口6556以确保恰当流体流动和混合，如上所述。
流体驱动模块
图40到图42示出流体驱动模块6400(也被称作流体传递模块6400)。流体传递模块6400可为用于在装置6000内操控样品的任何合适的模块。类似地陈述，流体传递模块6400被配置成产生流体压力、流体流动和/或以其它方式传送输入样品S1和所有试剂通过装置6000的各种模块。如下所述，流体传递模块6400被配置成接触和/或接收其中的样品流动。因此，在一些实施例中，装置6000具体地被配置成用于单次使用以消除流体传递模块6400和/或样品制备模块6200的污染物将受到先前的运行污染的可能性，由此不利地冲击结果的精确性。
如本文所述，流体传递模块6400被配置成以具有以小、轻量、简单地构造的极其高的精确性和精密度的恒定速率并且以低成本制造格式抽吸和分配。此外，流体传递模块6400被设计成在单次使用之后丢弃，并且允许所有的组件在全世界普通废料流中弃置而不需要拆卸和移除用于在使用之后特别处理的特定组件。基础设计采用一系列单独的活塞泵，每个具有柱塞和筒体组合件，通过由框架、马达和丝杠构成的常见致动器驱动，以将流体移动到在诊断测试药筒内的不同模块。每个冲程，无论抽吸或分配，与无源阀元件(如挡板、顶罩或鸭嘴类型的止回阀)的靶向定位组合，移动流体使得无致动器动作变成未使用的。
通过选择性地排放特定流体路径，在做功冲程期间实现对所有流体移动的总控制。通过使用多个活塞提供的优点包括解决大范围流体体积的能力、使用单个冲程长度用于传送大范围流体体积、使用单个致动器驱动多个活塞、同时经由多个流体路径提供流动的能力、减少在流体路径之间的阀、在单个流体回路内产生复杂差动和可调谐的压力梯度的能力(例如通过放置多个活塞与每个回路流体连通)。
如图14所示，流体传递模块6400安置于外壳6030内并且被配置成操控样品和本文所述的试剂中的任一种以传送、混合和以其它方式传递在装置6000内的流体，如本文所述。参考图40，流体传递模块6400包括外壳6405，所述外壳6405包括第一筒体部分6410和第二筒体部分6440。流体传递模块6400还包括单个驱动马达6910和被配置成致动两个筒体部分的丝杠6480。流体传递模块6400还包括将流体传递模块6400连接到混合模块6500、扩增模块6600、检测模块6800和在装置6000内的任何其它组件的各种流体导管(例如管道、管线、阀等)。
外壳6405充当用于流体传递模块6400的总体框架以将其中所有的组件锚定到外壳6030。外壳6405(或框架)的设计为“U”形，并且包括与第二筒体部分6440隔开安置的第一筒体部分6410，其中驱动马达6910位于其间。外壳6405包括在“U”形的中心中的安装部分6406，所述“U”形包括用于安放支承组合件(未示出)的调节装置和用于安装驱动马达6910的一组安装孔。安装部分6406还限定为丝杠6480提供通道的开口。外壳6405可由提供柔性和顺从性同时能够保持紧公差并且维持刚性的材料构成。此外，因为外壳6405限定至少一个孔(例如腔6441，在传递期间在其内包含样品，外壳6405还由生物兼容性材料构成。举例来说，在一些实施例中，外壳6405可由聚碳酸酯、环烯烃共聚物(COC)，或一定等级的聚丙烯构成。
第一筒体部分6410(也被称作第一筒体组合件)包括第一端部部分6413和第二端部部分6414并且限定其中的腔6411(或孔)。孔6411具有限定长度和限定直径的内表面，并且因此可限定用于控制样品和/或试剂的流动的“活塞排量”。孔6411的第二端部部分6414具有减小的直径部分，并且与入口端口6420和出口端口6430流体连通。孔6411的相对端部接收第一活塞柱塞6415的密封部分6417。当第一活塞柱塞6415插入到圆筒中时，按照下式形成可变体积的内部室：
V(z)＝πr2z
其中z为由第一活塞柱塞6415行进的直线距离，并且r为孔6411的半径。
第一筒体部分6410的第二端部部分6414包括入口端口6420和出口端口6430。入口端口6420包括配件6422、阀6424和O形环或密封件。入口端口6420被配置成接收流体流动到孔6411(例如来自混合模块6500)，如在图40中通过箭头LL所示。阀6424可为任何合适的阀(例如鸭嘴阀、止回阀等)，其当第一活塞柱塞6415移动离开孔6411时(负压循环，如图40所示)允许入口流动，但是当第一活塞柱塞6415移动到孔6411中时(正压循环)，阻止流体流出。出口端口6430包括配件6432、阀6434和O形环或密封件。出口端口6430被配置成传送流体流动离开孔6411(例如到扩增模块6600)，如在图40中通过箭头MM所示(还参见在图9中箭头CC，示出到扩增模块6600的流动)。阀6434可为任何合适的阀(例如鸭嘴阀、止回阀等)，其当第一活塞柱塞6415移动离开孔6411时(负压循环，如图40所示)，阻止任何进入(或反向)流动，但是当第一活塞柱塞6415移动到孔6411中时(正压循环)，允许流体流出。
虽然输入端口和输出端口示出为两个分开的端口，但是在其它实施例中，第一筒体组合件6410可配备有集成流动控制模块。无论作为分开的端口(如图所示)或作为集成单元，流动控制(例如入口端口6420和出口端口6430)被配置在负或正压循环期间引导和/或控制流体流动方向。入口端口6420和出口端口6430的次要功能为通过减少捕获的空气限制死体积。因为在阀元件的一侧上压力相对于相对侧提高或降低，所以使流体穿过元件或保持在元件的指定侧上。根据阀元件的取向和其在入口端口6420或出口端口6430中的位置，它可充当在压力冲程期间的停止流动阀或穿过孔口。
第一筒体部分6410包括可移动安置于孔6411内的第一活塞柱塞6415。第一活塞柱塞6415具有长圆柱形形状，并且包括第一端部部分(或“头”)6416、中心部分(或“轴”)和第二端部部分(或“密封尖”)6417。基础主体结构可由具有适当刚性的任何可成形的材料(如塑料或金属)制成。第一端部部分6416耦合到驱动板6472，其继而附接到丝杠6480和/或由其驱动。在一些实施例中，第一端部部分6416具有比轴和第二端部部分6417的直径较大的直径。轴的直径比密封尖较小并且尺寸比孔6411的内径较小，以允许不受通道限制。轴直径与活塞筒体的适配为在操作期间用于恰当地导引柱塞组合件的重要参数。密封尖6417与头6416相对定位，并且负责平滑地穿越轻微偏斜的孔6411的内径同时维持密封件能够承受通过其全冲程的负压和正压条件两者。密封尖6417包括弹性体材料并且具有接触孔6411的内径以形成密封的一个或多个表面。密封尖6417的形状设计成与第一筒体组合件6410的内表面配合以在冲程结束处提供最小死体积。
第二筒体部分6440(也被称作第二筒体组合件)包括第一端部部分6443和第二端部部分6444并且限定其中的腔6441(或孔)。孔6441具有限定长度和限定直径的内表面，并且因此可限定用于控制空气、样品和/或试剂的流动的“活塞排量”。孔6441的第二端部部分6444具有减小的直径部分，并且与流动端口6450流体连通。孔6441的相对端部接收第二活塞柱塞6445的密封部分6447。当第二活塞柱塞6445插入到孔6441中时，按照下式形成可变体积的内部室：
V(z)＝πr2z
其中z为由第二活塞柱塞6445行进的直线距离，并且r为孔6441的半径。
第二筒体部分6440的第二端部部分6444包括流动端口6450。流动端口6450包括配件6452和O形环或密封件，并且被配置成接收流体流动到孔6441并且传送流体流动离开所述孔6441(例如在检测模块6800内产生真空)。在一些实施例中，流动端口6450可包括任何合适的阀(例如鸭嘴阀、止回阀等)，其当第二活塞柱塞6445移动离开孔6441时(负压循环，如图40所示)控制入口流动，但是当第二活塞柱塞6445移动到孔6441中时(正压循环)，控制出口流体流出。
此外，入口流动可通过排放管线6355控制，所述排放管线6355可选择性地放置经由旋转阀组合件6340与大气流体连通，如下所述。具体来说，可打开排放口6355由此使在正压循环期间在孔6441内任何空气或流体排出到大气，而不是流动通过检测模块6800。在负压循环期间可关闭排放口6355以通过检测模块6800抽真空，如在图9中箭头DD所示。
第二筒体部分6440包括可移动安置于孔6441内的第二活塞柱塞6445。第二活塞柱塞6445具有长圆柱形形状，并且包括第一端部部分(或“头”)6446、中心部分(或“轴”)和第二端部部分(或“密封尖”)6447。基础主体结构可由具有适当刚性的任何可成形的材料(如塑料或金属)制成。第一端部部分6446耦合到驱动板6472，其继而附接到丝杠6480和/或通过丝杠6480驱动。在一些实施例中，第一端部部分6446具有比轴和第二端部部分6447的直径较大的直径。轴的直径比密封尖较小，并且其尺寸比孔6441的内径较小，以允许不受通道限制。轴直径与活塞筒体的适配为在操作期间用于恰当地导引柱塞组合件的重要参数。密封尖6447与头6446相对定位，并且负责平滑地穿越轻微偏斜的孔6441的内径同时维持密封件能够承受通过其全冲程的负压和正压条件两者。密封尖6447包括弹性体材料并且具有接触孔6441的内径以形成密封的一个或多个表面。密封尖6447的形状设计成与第一筒体组合件6440的内表面配合以在冲程结束处提供最小死体积。
驱动板6472将丝杠6480连结到第一活塞柱塞6415和第二活塞柱塞6445。在一些实施例中，驱动板6572可包括与丝杠6480接合的螺纹孔或栓住驱动螺母(未示出)。以此方式，螺纹孔或栓住驱动螺母可将丝杠6480的旋转运动转化成线性运动。驱动板6472和其中的任何螺纹部分或驱动螺母可由以在其运输期间最小化摩擦和结合的方式的材料构成和/或加工到以在其运输期间最小化摩擦和结合的方式的公差。在一些实施例中，栓住驱动螺母(未示出)可被配置成用于一些旋转(或非轴向)运动以克服在衍生自在操作期间两个活塞的不均匀负载的不对称力下结合的倾向。
丝杠6480递送需要的推力以平移驱动板6472并且位移第一活塞柱塞6415和第二活塞柱塞6445。丝杠固定到马达6910或马达6910的一部分。在一些实施例中，丝杠6480的远侧端部可包括与螺钉的纵向轴线同心的配合特征并且被设计成在轴向和径向两个方向上提供约束。在丝杠上的此类配合特征可与支承组合件(未示出)协作起作用。多种材料可用于制备丝杠，包括塑料和具有填料材料以改变支承特性的塑料以及各种金属。预定螺距并且设定流体传递模块6400的流体流量。
在一些实施例中，根据包括多个部分的规定方案，流体传递模块6400在整个装置6000中传送流体。当开始时，方案的第一部分(“混合方法”)发信号通知马达6910在第一方向上移动，这引起第一筒体组合件6410在入口端口6420中产生负压，由此从处于大气压的灭活室6300吸入流体，并且朝向混合模块6500。样品在混合模块6500内的流量和/或停留时间可通过改变马达6910的转速和/或包括在马达6910的移动期间的停留时间段控制。以此方式，可建立或维持在混合模块6500内的所需流体流动特征以确保所需混合。混合方法包括在第一方向上继续移动马达6910，由此从混合模块6500吸入流体，通过入口端口6420，并且进入第一筒体组合件6410的孔6411。流体传送继续进入孔6411直到它已如规定的填充。一旦填充，控制模块6950就发信号通知马达6910反向旋转方向，引起在孔6411内产生正压(“流体递送方法”)。正压作用于阀6424，实际上关闭入口端口6420。在构建正压时，流体流动通过出口端口6430，通过管并且随后向前到扩增模块6600。这在图9中通过箭头CC示意性地示出。在第二方向上继续移动马达6910以所需的流量推动样品通过扩增模块6600并且进入检测模块6800。在方案的此第一部分(即，混合方法和流体递送方法)期间，在第二筒体组合件6440内的孔6441经由排放管线6355维持在大气压，这通过由控制模块6950开始并且由旋转排放阀6340进行的一系列排放动作控制。
流体传递方案的第二部分(“检测方法”)通过旋转排放阀6340的前进开始，这实际上交换对流体从第一筒体组合件6410移动到第二筒体组合件6440的控制。“检测方法”方案再次反向马达方向(即，马达6910开始在第一方向上旋转)。这引起驱动板6472并且因此，第二活塞柱塞6445回缩，致使在第二筒体组合件6440的室内产生负压(因为排放管线6355关闭)。在检测模块6800和孔6441之间产生的压降导致在检测模块6800的入口侧上更高的压力随后在检测模块6800的出口侧上产生流入第二筒体组合件6440的孔6441的优选的方向。这在图9中通过箭头DD示意性地示出。在样品已从扩增模块6600传送通过检测模块6800之后，可使用第二活塞柱塞6445的继续回缩，与阀组合件6340结合，以依次使检测试剂流动通过检测模块6800。下文描述阀组合件6340的操作。
马达6910可为任何合适的可变方向马达以足以驱动丝杠6480的扭矩为流体传递模块6400提供电力。还确定丝杠6480的螺距以提供所需精确性和流量。存在许多需要考虑的因子和参数并且控制以在扩展和压缩循环期间维持平衡负载，并且维持所需精密度和精确性。驱动系周围的平衡负载对于具有单个驱动马达(例如马达6910)的多活塞系统存在相当大挑战，因为由于在流体流动通过回路的元件时改变头部压力(正或负)存在持续改变负荷。为了实现负荷的平衡，必须控制在活塞筒体内的密封尖的压缩，连同由于压缩与筒体接触的表面积的量。此外，在制造活塞筒体时必须考虑到锥度或斜度的量，因为在提高和降低压缩条件下小和大直径密封件表现不同。未能考虑负载均衡的问题导致不均匀流速分布，这继而将导致在扩增期间低效率和在检测期间不一致。
对于在双活塞流体传递模块系统中的流量控制和室体积的组件大小在下表1到表5中展示。根据在表中的计算，确定用于马达的规格和用于马达6910的控制需要。举例来说，在一些实施例中，考虑第一筒体组合件6410(在下表1中也被称作“扩增活塞”)具有以在0.3μl/sec和0.5μl/sec之间的速率递送流体的需要。给定用于第一孔6411的4.65mm的标称直径、60mm的全冲程，和0.5mm/rev的丝杠螺距，需要马达6910以在约2.12rpm和约6.53rpm之间的足够的扭矩操作。第二筒体组合件6440(在下表1中也被称作“检测活塞”)具有以在15μl/sec和60μl/sec之间的速率递送流体的需要。给定用于第二孔6441的8.5mm的标称直径、60mm的全冲程，和0.5mm/rev的丝杠螺距，需要马达6910以在约61.7rpm和约63.44rpm之间的足够的扭矩操作。用于马达6910满足指定需要的速度的总范围因此为约2rpm到约64rpm，其中足够的扭矩克服来自流体的背压和由于活塞密封的阻力两者。
Figure BDA0001389160250000611
Figure BDA0001389160250000621
表1
可通过在压缩和扩展第一活塞柱塞6415和第二活塞柱塞6445需要的线性力的重复测量期间评估列表数据确定足以实现所需要流量的扭矩的量，如下文在表2到表4中指示。
Figure BDA0001389160250000622
表2
Figure BDA0001389160250000631
表3
Figure BDA0001389160250000632
表4
在丝杠6480耦合系统中实现特定线性驱动力需要的马达扭矩为包括丝杠螺距和丝杠效率的参数的函数。丝杠效率自身为许多因子的函数，包括旋转速度和选择用于驱动板6472的螺纹部分(和其中任何驱动螺母)和丝杠6480两者的材料。需要的马达扭矩可使用下式表示：
τ(F)＝F(p/2πη)
在式中，τ(F)为作为力的函数的扭矩，F为测量的力，P为丝杠螺距，π为常数“π”，并且η为丝杠效率。根据列表数据，可确定进行流体传递作用需要的最大扭矩。此外，这些计算值用于指定马达6910，使得它可处置将在流体传递模块6400的压缩和扩展冲程两者期间经历的负荷需要的最大值。举例来说，在流体传递期间经历的最大扭矩发生在合并双活塞的压缩冲程期间并且其价值为0.211盎司英寸(在表5中示出)。
Figure BDA0001389160250000641
表5
任何合适的马达可用于驱动流体传递模块以实现如本文所述的所需流量和功率消耗目标。举例来说，基于用于检验的最大和最小流量，可选择丝杠6480螺距并且计算最大所需扭矩。在实施例中，马达6910可为Pololu物品#1596(来源：https://www.pololu.com/category/60/micro-metal-gearmotors)。此马达6910可递送所需性能(14RPM，70盎司英寸失速扭矩，986.41:1齿轮比)。
扩增模块
如图9(示意性地)和图43到图45所示，扩增模块6600被配置成对与所需试剂(来自混合模块6500，上文所述)混合的靶DNA的输入执行PCR反应。在一些实施例中，扩增模块6600被配置成进行输入靶的快速PCR扩增。在一些实施例中，扩增模块6600被配置成产生达到或超出检测模块6800的敏感性的阈值的输出拷贝数。
扩增模块6600包括流动构件6610、底物6614和盖(或盖罩)6615。如图45所示，扩增模块还包括加热器组合件6630和将扩增模块6600连接到周围模块的电互连件(未示出)。扩增模块6600的组件可通过任何合适的方式，如例如通过夹具、螺钉、粘合剂等耦合到一起。在一些实施例中，流动构件6610固定地耦合到加热器组合件6630。换句话说，在一些实施例中，流动构件6610不被设计成在正常使用期间从加热器组合件6630移除和/或解耦。举例来说，在一些实施例中，加热器组合件6630通过一系列夹具、紧固件和灌封材料耦合到流动构件6610。在其它实施例中，加热器组合件6630通过粘合剂粘结而耦合到流动构件6610。此布置有助于单次使用、一次性装置6000。
流动构件6610包括入口端口6611和出口端口6612，并且限定扩增流动路径(或槽)6618。如图所示，扩增流动路径具有弧形、回切或蜿蜒图案。更具体地说，流动构件(或芯片)6610具有模制成它的两个蜿蜒图案-扩增图案和热起动图案6621。扩增图案允许PCR出现同时热起动图案6621适应PCR酶的热起动条件。
蜿蜒布置提供高流动长度同时维持装置的总体尺寸在所需限制内。此外，蜿蜒形状允许流动路径6618与加热器组合件6630在多个位置处相交。此布置可在整个流动路径6618中产生相异的“加热区域”，使得当样品流动通过多个不同温度区时扩增模块6600可执行“流动通过”PCR。具体地说，如图44所示，加热器组合件6630耦合到流动构件6610以建立通过虚线识别的三个温度区域：第一温度区域6622、第二(或中心)温度区域6623，和第三温度区域6624。在使用时，第一温度区域6622和第三温度区域6624可维持在约60摄氏度的温度(和/或在使得流动通过其的流体达到约60摄氏度的温度的表面温度)。第二温度区域6623可维持在约90摄氏度的温度(和/或在使得流动通过其的流体达到约90摄氏度的温度的表面温度)。
如图所示，蜿蜒图案建立“冷到热到冷”的40个不同区域；或40个扩增循环。然而，在其它实施例中，流动构件6610(或本文所述的其它流动构件中的任一个)可限定任何合适数目的回切或扩增循环以确保所需测试敏感性。在一些实施例中，流动构件可限定至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环，或至少40个循环。
在流动构件6610中的流动槽6618的尺寸确定PCR的温度条件并且指示芯片的整体尺寸，并且因此冲击总体功率消耗。举例来说，更深、更窄的槽将产生从最接近于盖6615的侧到底部温度的较大梯度(导致较低的PCR效率)。然而，此布置需要较少总体空间，因为槽将占用较少面向加热器组合件6630的总表面积(并且因此需要较少能量加热)。相反的情况适用于宽并且浅的槽。在一些实施例中，流动槽6618的深度为约0.15mm并且流动槽6618的宽度在约1.1mm和约1.3mm之间。更具体地说，在一些实施例中，流动槽6618的宽度在其“窄”段为约1.1mm(其在第一温度区域6622和第三温度区域6624内)并且在其“宽”段为约1.3mm(其落在第二温度区域6623内)。在一些实施例中，总路径长度为约960mm(包括扩增部分和热起动部分6621两者)。在此类实施例中，扩增部分的总路径长度为约900mm。这产生约160μl(包括热起动部分6621)和约150μl(不含热起动部分6621)的流动槽6618的总体积。在一些实施例中，在每个平行路径之间的间隔在约0.4mm和约0.6mm之间。
在流体穿过蜿蜒流动槽6618时，由于在图案中的“u转弯”流体本身混合。接近槽6618壁的外侧的液体花费长行进路径，而在转弯的内侧上的液体花费较短路径。在流动朝向槽6618的直线段移动时，此前不相邻的两个区域的流体变为混合。这阻止试剂的局域化消耗以及均匀化靶DNA的浓度。如果剩余完全非受管，那么此影响还可引起液体的一部分具有减少的冷停留时间-在较短路径上的液体不耗费与在冷区域中一样多的时间。
产生甚至允许内侧路径维持最小冷停留的冷区域停留为此问题的一个解决方案。另一个为“夹紧”转弯区域试图迫使所有的液体具有相同的行进距离，因此迫使所有的液体具有相同的冷停留时间。
流动构件6610可由任何合适的材料构成，并且可具有任何合适的厚度。举例来说，在一些实施例中，流动构件6610(和本文所述的流动构件中的任一个)可由COC(环烯烃共聚物)塑料模制，其具有固有阻隔特性和低化学交互性。在其它实施例中，流动构件6610(和本文所述的流动构件中的任一个)可由石墨基材料构成(用于改善的热特性)。流动构件6610的总厚度可小于约0.5mm、小于约0.4mm、小于约0.3mm或小于约0.2mm。
流动构件6610盖有薄塑料盖6615和底物6614，其与压敏粘合剂(在图中未识别)附接。盖6615允许来自加热器组合件6630的热能的易于流动。在一些实施例中，流动构件6610还含有允许组合件(例如加热器组合件6630)的其它部分与在流动构件6610上的特征恰当地对齐的特征，以及允许流体连接恰当地结合的特征。用于附接盖6615的粘合剂选择为“PCR-安全”并且调配成在PCR反应中不耗尽试剂或靶有机体浓度。
在一些实施例中，来自扩增模块6600的输出体积足以完全填充在检测模块6800中的检测室。
加热器6630(和本文所述的加热器中的任一个)可具有任何合适的设计。举例来说，在一些实施例中，加热器6630可为电阻加热器、热电装置(例如Peltier装置)等。在一些实施例中，加热器组合件6630可包括一个或多个线性“带加热器”，其被布置成使得流动路径6618在多个不同点处与加热器交叉以限定如上所述的温度区域。
在一些实施例中，加热器组合件6630可包括多个不同加热器/传感器/热散播器构造(未示出)。这些的配置和配合对齐确定在流动构件6610上温度区域6622、6623和6624的面积。单独的加热器构造(或带加热器)可通过电子设备模块1950控制到预定设定点。在一些实施例中，每个构造可包括具有集成传感器元件的电阻加热器，其当连接到电子设备模块1950时，允许附接的热散播器的温度调整到恰当的设定点。
在一些实施例中，扩增模块6800被配置成消耗最小电力，因此使装置6000通过电源6905(例如通过9V电池)电池供电。在一些实施例中，例如电源6905为标称电压为约9VDC并且容量小于约1200mAh的电池。
在使用时，流体通过如上所述的流体传递模块6400传送到扩增模块6600中。扩增是通过流体移动通过与加热器组合件6630保持接触的蜿蜒流动路径6618实现，在此期间芯片内侧的流体穿过交替的温度区域。区域的流量和温度以及扩增流动路径6618的布局可确定各种温度条件的强度和持续时间以及PCR循环的总数。在流动路径6618填满液体之后，从输出侧出来的任何液体已进行PCR(只要从输出收集的液体的总体积低于或等于“输出”体积)。模块的输出直接流动到检测模块6800中。在一些实施例中，例如，通过扩增路径6618的流量可为约0.35μl/秒，并且温度区域可波动在约95C和约60C之间的温度。长度和/或流动区域可为使得样品维持在约95C持续约1.5秒，并且可维持在约60C持续约7秒。在其它实施例中，通过扩增路径6618的流量可为至少0.1微升/秒。在另外其它实施例中，通过扩增路径6618的流量可为至少0.2微升/秒。
检测模块
如图9(示意性地)和图46到图49所示，检测模块6800被配置成接收来自扩增模块6600的输出和来自试剂模块6700的试剂以产生指示在初始输入样品中存在或不存在靶有机体的比色改变。检测模块6800还产生指示测试的一般恰当的操作的比色信号(阳性对照和阴性对照)。如本文所述，检测模块6800被配置成用于导致在检测室中比色改变的酶联检测反应。因此，输出(例如在图66中示出的OP1、OP2、OP3)为非荧光信号。此布置使装置6000不含光源(例如激光、发光二极管等)和/或任何光检测器(光电倍增管、光电二极管、CCD装置等)以检测和/或扩增通过检测模块产生的输出。在一些实施例中，通过反应诱导的颜色改变易于读取并且为二进制，而不需要解释阴暗或色调。
在一些实施例中，检测模块6800的读出器易于读取并且保持如此持续足够的时间。举例来说，在一些实施例中，在图66中示出的输出信号OP1、OP2和/或OP3可保持存在至少约30分钟。此外，在一些实施例中，装置6000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从接收样品S1时小于约25分钟的时间中产生信号OP1、OP2和/或OP3。在其它实施例中，装置6000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从输入样品S1时小于约20分钟、从输入样品S1时小于约18分钟、从输入样品S1时小于约16分钟、从输入样品S1时小于约14分钟，和其间的所有范围的时间内产生信号OP1、OP2和/或OP3。
检测模块6600包括检测流动池(或“外壳”)6810、观察窗口(或盖)6802、加热器/传感器组合件6840和流体和电互连件(未示出)。检测流动池6810限定具有第一入口部分6813、第二入口部分6817、检测部分6820和出口部分6828的检测室/槽6812。第一入口部分6813包括第一入口端口6814、第二入口端口6815和第三入口端口6815。第一入口端口6814流体地耦合到扩增模块6600的出口并且接收扩增样品(在图47中通过箭头S7指示)。第二入口端口6815流体地耦合到试剂模块6700并且接收为第一洗涤剂的第一试剂(在图47中通过箭头R3指示)。第三入口端口6816流体地耦合到试剂模块6700并且接收可为例如具有抗生蛋白链菌素连接子的辣根过氧化酶(HRP)酶的第二试剂(在图47中通过箭头R4指示)。
第二入口部分6817包括第四入口端口6818和第五入口端口6819。第四入口端口6818流体地耦合到试剂模块6700并且接收为第二洗涤剂的第三试剂(在图47中通过箭头R5指示)。第五入口端口6819流体地耦合到试剂模块6700并且接收可为例如调配成提高、催化和/或促进从检测试剂R4产生信号的底物的第四试剂(在图47中通过箭头R6指示)。在一些实施例中，例如，试剂R4可为四甲基联苯胺(TMB)底物。第二入口部分6817与第一入口部分6813分离以确保在路径6810内的底物(试剂R6)可流动进入的任何下游区域已彻底洗涤酶(试剂R4)。类似地陈述，第二入口部分6817与第一入口部分6813分离以最小化在底物和酶之间的相互作用。不希望的相互作用可引起颜色改变和潜在假阳性结果。
检测槽6812的检测部分(或“读取泳道”)6820至少部分通过检测表面限定和/或包括检测表面。具体地说，检测部分6820包括第一检测表面(或斑点)6821、第二检测表面(或斑点)6822、第三检测表面(或斑点)6823、第四检测表面(或斑点)6824和第五检测表面(或斑点)6825。化学改性检测表面中的每个以含有杂交探针(即，捕获靶核酸的互补链的单链核酸序列)以捕获扩增核酸的互补链。第一检测表面6821包括特定于淋病奈瑟菌(NG)的杂交探针。第二检测表面6822包括特定于沙眼衣原体(CT)的杂交探针。第三检测表面6823包括特定于阴道毛滴虫病(TV)的杂交探针。第四检测表面6824包括用于阳性对照(费氏弧菌、微黄奈瑟球菌等)的杂交探针。第五检测表面6825包括用于阴性对照的非靶探针。
阳性对照表面6824包括任何合适的有机体，如例如费氏弧菌。此有机体为合适的因为它为革兰氏阴性、非病原性、生物安全1级、不对环境有害，并且极其不可能在人类上找到。阳性对照表面6824含有用于对照有机体(例如费氏弧菌)以及靶有机体中的每种两者的捕获探针。此布置确保无论装置是否恰当地起作用阳性对照表面6824始终产生颜色。如果仅对照有机体存在，那么对于靶有机体中的一种的非常强的阳性可“淹没”或“胜过”在PCR期间对照有机体的扩增。在此类情形下，阳性对照斑点将不产生对于用户将混淆的颜色改变。此布置有助于由具有最小(或无)科学培训的用户根据需要极少判断的方法操作的检测方法和装置6000。
检验的阳性对照部分被设计成对抑制敏感。更具体地说，这通过优化添加到系统(例如经由冻干试剂或其它合适的递送媒剂)的对照有机体的数目，以及用于扩增对照有机体的引物的浓度实现。以此方式，如果存在足以阻止靶有机体扩增的PCR抑制，那么对照有机体应不扩增。如果对于靶有机体中的一种的弱阳性信号已被抑制，那么系统应登记“无效”运行(由于无来自阳性对照斑点的信号)而不是读取为假阴性。捕获探针表面的次序确保阳性对照信号为有效的，因为靶斑点必须首先已经曝露于相同的试剂。
阴性对照表面6825包括非靶探针并且应始终出现白色(无颜色)。放置阴性对照表面6825作为最后一个斑点为优选的，因为此布置示出了试剂体积、流体移动和洗涤步骤是否正确地工作。
基于易于操控选择在检测表面上的斑点区域(并且因此在流动槽6812内的检测表面的宽度)，因为所述区域对斑点的可见性具有极小影响(到产生斑点成为问题的一定下限)。然而，在斑点上方的液体体积(即，流动槽6812的深度)的确影响产生的颜色的强度。较大的体积(或深度)将产生较深的颜色，而较小的体积将产生较浅的颜色。在样品和试剂流动之后，可进行扩散，并且来自斑点的颜色可迁移到指定斑点外部的区域。对于颜色从一个斑点迁移并且使邻近斑点出现阳性所需的时间的总量影响测试最大读取时间段。具有更强烈颜色的较大体积流动池还使迁移颜色更强烈。因为较大体积还使扩增模块采用更多时间完成其处理，优选较小体积流动槽。在一些实施例中，检测部分6820的深度在约0.135mm和约0.165mm之间。
盖(或“观察窗口”)6802使在流动槽6812内的斑点位置通过装置6000的主外壳6010看到。具体地说，如图66所示，检测表面中的每个与相对应的检测开口对齐和/或通过相对应的检测开口可观察，所述相对应的检测开口由顶部外壳构件6010限定。观察窗口6802为简单着色的塑料片，其提供与在检测表面上的斑点位置的对比并且使在检测槽6812中的任何非斑点位置模糊。观察窗口6820可具有简单模制的塑料光学件，使观察者从任何角度看到斑点，并且使结果更易于读取。
流动池6810可由任何适合的材料构成。举例来说，在一些实施例中，流动池6810可以COC塑料模制，随后耦合到盖6802以形成流动槽6812。COC塑料由于其阻隔和化学特性用于构造检测流动池。阻隔特性为维持化学性质随时间存储在部件的表面上所必需的。COC塑料为足够化学活性以接受点样检测区域所必需的化学改性，而非足以诱导试剂的非特异性结合的活性。在一些实施例中，模制流动池6810可包括闪光捕获剂或其它几何构造以有助于将盖6802安装到流动池6810(参见例如图48)。此外，成形检测槽6812以使液体均匀填充所述检测槽6812而不在将液体引入到室时形成气泡。
加热器构造6840为具有集成传感器的电阻加热器。加热器6840附接到检测流动池6810以允许热能易于流动到包含于槽6812中的流体中。加热器6840电连接到电子设备模块以使其控制到所需的设定温度。
在使用时，后扩增溶液从扩增模块6600流动到检测流动池6810中。在样品在流动池6810中之后，在后扩增溶液中的DNA链结合到在检测表面6821、6822、6823、6824和6825上的互补预点样区域。配置和/或调配预点样区域以仅结合其特定DNA靶，其基于区域表示的靶有机体对于每个区域不同。一旦已经过足够量的时间，扩增子溶液用洗涤溶液(试剂R3)从流动池6810冲洗，并且酶溶液(试剂R4)流动到流动槽6812中并且维持在其内。在停留时间期间，结合到任何DNA链的酶仍留在流动池(其现在附接到特定检测表面6821、6822、6823、6824和6825)。在已发生酶结合之后，流动池6810用第二洗涤剂(试剂R5)冲洗，并且随后用底物溶液(试剂R6)再填充。酶(也附接到特定检测表面6821、6822、6823、6824和6825)与底物相互作用，这致使底物改变颜色。因为酶局部结合到仅一些区域，颜色改变也对特定检测表面6821、6822、6823、6824和6825局域化。顶部外壳6010的观察窗口6802和/或检测开口限制用户的视野以仅示出突出测试结果的特定检测表面6821、6822、6823、6824和6825。加热器构造6840调节在流动池中的温度以允许较高酶活性水平，并且因此较少必需的停留时间。
旋转阀
如本文所述，检测方法包括在装置6000内依次递送检测试剂(试剂R3到R6)和其它物质。另外，装置6000被配置成用于在床边位置(或其它分散型位置)中使用的“现成的”产物，并且因此被配置成用于长期存储。在一些实施例中，分子诊断测试装置6000被配置成存储高达约36个月、高达约32个月、高达约26个月、高达约24个月、高达约20个月、高达约18个月，或在其之间的任何值。因此，试剂存储模块6700被配置成用于对于用户从其长期存储容器取出试剂的简单、非经验步骤，并且用于使用单个用户动作从其存储容器取出所有试剂。在一些实施例中，试剂存储模块6700被配置成用于在没有用户干预的情况下使试剂一次一个地用于检测模块。
通过旋转排放阀6340自动控制依次添加检测试剂和/或洗涤剂(包括每种相应的试剂的量和添加每种试剂的时序)。以此方式，检测方法和装置6000可由具有最小(或无)科学培训的用户根据需要极少判断的方法操作。
旋转排放阀6340在图9(示意性地)和图50到图53中示出。图54到图61示出在八个不同操作配置中的每个中的旋转排放阀6340。旋转排放阀6340包括排放外壳6342、阀主体(或圆盘)6343、驱动构件6344、保持器6345和马达6930。排放外壳6342限定在其内可旋转地安置阀圆盘6343的阀套6358。排放外壳6342包括限定七个排放流动路径的流动路径部分6360。示出流动路径部分6360，其中移除端盖使得可容易地看到排放路径中的每个。每个排放路径的描述如下：排放路径6357流体地耦合到大气)。排放路径6356流体地耦合到混合模块6500的排放端口6556。排放路径6355流体地耦合到检测模块6800的出口端口6828和/或流体传递模块6400的出口端口6450。排放路径6354与第四试剂R6相关联，并且流体地耦合到试剂模块6700的试剂排放端口6734。排放路径6353与第三试剂R5相关联，并且流体地耦合到试剂模块6700的试剂排放端口6733。排放路径6352与第二试剂R4相关联，并且流体地耦合到试剂模块6700的试剂排放端口6732。排放路径6351与第一试剂R3相关联，并且流体地耦合到试剂模块6700的试剂排放端口6731。如图51所示，排放外壳6342包括流动路径部分6350，其包括连接部分，其中排放路径中的每个可经由管、互连件等(未示出)耦合到相应的模块。
如图53所示，上文所述排放口端口中的每个通向阀套6358。具体地说，排放端口中的每个具有在阀套6358内的开口，其通过特定半径与阀套6358的中心隔开并且还处于不同角位。具体地说，排放路径6357(到大气)位于中心。以此方式，当阀主体6343绕阀套6358的中心旋转时(如通过箭头NN所示)，阀主体6343的缝隙槽6370可根据其径向和角位将中心端口，大气排放路径6357连接到其它端口。根据配置使用多个半径不仅允许单个端口，而且允许多个端口一次排放。
阀主体6343包括缝隙槽6370和一系列密封件6372。缝隙槽6370为锥形，并且因此具有宽角公差，使阀以低精密度方案操作。密封件6372与在阀套6358内的排放路径开口对齐以当未选择那些排放口时维持密封。通过保持器6346将阀主体6343压到阀套6358中，并且阀主体6343通过包括一系列凸耳6345的驱动构件6344耦合到驱动马达6930。
根据阀主体6343在阀套6358内的角位，阀组合件6340可在八个不同配置之间移动。图54示出了在第一配置中(其中阀主体6343在“位置0”中)的组合件。在第零配置中，无排放口打开，并且阀主体6343停靠在硬止挡件。第零配置仅用于将阀复位。图55示出了在第一配置中(其中阀主体6343在“位置1”中)的组合件。在第一配置中，所有排放口打开，并且因此，可手动地按压试剂致动器6080使试剂罐被刺穿，如上所述。第一配置还允许干燥试剂(例如在混合室6500内的试剂R1和R2)恰当地脱水。第一配置为“运送”和存储配置。
在通过开关6906致动将装置6000通电之后，当按压试剂致动器6080时，电力和控制模块6900可逐渐地移动阀主体6343。图56示出了在第二配置中(其中阀主体6343在“位置2”中)的组合件。在第二配置中，打开排放口6355(到检测模块6800的出口端口6828和/或流体传递模块6400的出口端口6450)。另外，关闭到混合模块6500的排放口6356。因此，可清空灭活室6311和混合模块6500并且如上所述填充。样品还可经由流体传递模块6400传送到PCR模块6600中。图57示出了在第三配置中(其中阀主体6343在“位置3”中)的组合件。在第三配置中，打开排放口6351(对第一试剂R3)。因此，当流体传递模块6400通过检测模块6800产生真空时，当组合件处于第三配置时第一试剂R3(洗涤剂)可自由移动通过检测模块6800。因为密封其它试剂排放端口，所以当阀组合件6340处于第三配置时，剩余的试剂R4、R5和R6不传送通过检测模块6800。
图58示出了在第四配置中(其中阀主体6343在“位置4”中)的组合件。在第四配置中，打开排放口6352(对第二试剂R4)。因此，当流体传递模块6400通过检测模块6800产生真空时，当组合件处于第四配置时第二试剂R4(酶)可自由移动通过检测模块6800。因为密封其它试剂排放端口，所以当阀组合件6340处于第四配置时，剩余的试剂R3、R5和R6不传送通过检测模块6800。
图59示出了在第五配置中(其中阀主体6343在“位置5”中)的组合件。在第五配置中，打开排放口6352(对第三试剂R5)。因此，当流体传递模块6400通过检测模块6800产生真空时，当组合件处于第五配置时第三试剂R5(第二洗涤剂)可自由移动通过检测模块6800。因为密封其它试剂排放端口，所以当阀组合件6340处于第五配置时，剩余的试剂R3、R4和R6不传送通过检测模块6800。
图60示出了在第六配置中(其中阀主体6343在“位置6”中)的组合件。在第六配置中，打开排放口6352(对第四试剂R6)。因此，当流体传递模块6400通过检测模块6800产生真空时，当组合件处于第六配置时第四试剂R6(底物)可自由移动通过检测模块6800。因为密封其它试剂排放端口，所以当阀组合件6340处于第六配置时，剩余的试剂R3、R4和R5不传送通过检测模块6800。
图61示出了在第七配置中(其中阀主体6343在“位置7”中)的组合件。在第七配置中，关闭所有排放口。这为弃置配置。
通过包括控制试剂流动的排放阀，最小化移动部件的数目，并且因此改善装置6000的简单性。此外，此途径消除阀污染的可能，因为仅空气并且无流体一直穿过阀。
电力管理和控制
系统6000(或本文示出并且描述的任何其它系统)包括控制模块6900(其包括电源6905)、处理器(其可类似于上文示出并且描述的处理器4950)和电子电路系统。电子电路系统(未示出)可包括任何合适的电子元件，如例如以如本文所述控制装置6000的操作的方式布置的印刷电路板、交换机、电阻、电容器、二极管、存储器芯片等。
电源6905可为任何合适的电源，其为电子电路系统(包括处理器)和在装置6000内的模块(例如加热器、马达等)中的任一个提供电力。具体地说，电源6905可为扩增模块6600和/或加热器6630提供电力以有助于对输入样品S1完成PCR。在一些实施例中，电源6905可为一个或多个DC电池如例如多个1.5VDC电池(例如AAA或AA碱性电池)。在其它实施例中，电源6905可为容量小于约1200mAh的9VDC电池。在一些实施例中，电源6905可为碱性电池(例如9VDC碱性电池)，其以低成本呈现高能量密度。此布置有助于装置6000为手持型、一次性单次使用诊断测试。当终端电压降到低于5V(常见逻辑电平电压)时，这些能源视为耗尽。通过调节直接来自电池的数字控制器信号，在电池的整个寿命中稳定控制电压为可以的。
在系统6000中的主要消耗者将为上文示出并且描述的电阻加热器(例如用于灭活模块6300、扩增模块6600和检测模块6800)。通过指定灭活加热器和检测加热器的电阻足够低使得所需功率密度可从几乎耗尽的电池获得，这些加热器可由未经调节的电池来源提供电力。
用于控制装置6000的处理器(和本文示出的处理器中的任一个)可为专用于执行一个或多个特定任务的市售处理装置。举例来说，在一些实施例中，装置6000可包括8位PIC微控制器并且由其控制，其将控制递送到系统的各个组件的电力。此微控制器还可含有用于和/或被配置成最小化电池需要的瞬时电力的代码。当扩增加热器6630、灭活加热器6330和检测加热器6840升高到温度时，出现最高电力消耗。通过在的低电力消耗时间段期间调度这些加温时间，以提高能量消耗为代价降低电池6905需要的电力。在碱性电池的高能量密度的情况下，这为有利的折衷。当多个负荷同时需要电力时，控制器含有用于和/或被配置成确保每个负荷接收必需平均电力同时最小化其中同时为多个负荷提供电力的时间的代码。这通过交错到每个负荷的PWM信号使得其中两个信号处于打开状态的时间段保持到最小来实现。
举例来说，在一些实施例中，控制和电力模块6900可调节在装置6000内的模块在足以允许装置通过电源6905提供电力的电力预算内执行，所述电源6905为容量为约1200mAh的9VDC电池。图67示出根据一实施例作为用于装置6000运行测试方案的历时时间的函数的电力预算的曲线。如图所示，被标识为6990的线表明以mW计电源6905(即，9VDC电池)的功率输出。被标识为6991的线表明电池6905的最小可允许的电压(以mV计)的阈值。被标识为6992的线表明在三个测试运行期间汲取的电压(以mV计)。如图所示，因为汲取的电压未降到低于最小可允许的电压(线6991)，所以使用9VDC电池作为电源6905成功地完成测试。
在一些实施例中，由一个循环的操作消耗的总电荷可为约550mAh。在此类实施例中，装置6000可包括容量小于约1200mAh的9VDC电池作为电源6905，其可允许约650mAh的安全边际。具体来说，表6列举对于在检测程序中每个主要操作的粗略估计电荷消耗。
模块/操作 粗略估计消耗的电荷(mAh)
样品制备 100
扩增 300
检测 50
马达/微控制器 100
总计 550
表6
虽然系统6000示出并且描述为包括9伏特碱性电池6905，但是在其它实施例中，装置6000可包括多种电源和/或能量存储装置。举例来说，电力和控制模块6900可包括与电池6905并联以递送附加电力的超级电容器。在此类实施例中，电容器将在低电力消耗的时间段期间持续充电并且将辅助电池6905在整个运行中递送电力。提高此电容提高存储的能量，并且从而增加在此期间系统可以提高的电力电平操作的时间。超级电容器需要大的涌入电流，因此此电容器将为限于阻止电池电压降到低于所需逻辑电平电压的电流同时电容器充电，导致微控制器的重置。
如上所述，系统6000需要控制有刷DC马达6910和6930，在一些实施例中，这可使用旋转代码器(未示出)实现。在其它实施例中，处理器可包括代码以和/或被配置成实施通过监测马达6910和6930的电流汲取追踪马达位置的封闭回路方法。更具体地说，由于马达线圈的反应性性质，通过有刷DC马达的电流汲取不是常数。通过监测通过低阻分流电阻器的电流，处理器可检测与AC分量叠加的DC分量。DC分量表示在其电流负载下致动马达所需的电力，并且AC分量为由于每个马达线圈的自感、在马达线圈之间的互感和在旋转期间在毛刷在电枢绕组上移动时转子绕组的改变电阻引起的。此改变电阻为此交流电的主要促成者，并且与马达的角位直接相关。
在一些实施例中，电子电路系统和/或处理器可确定并且分离此小AC分量、过滤此分量，并且随后将其扩增到逻辑电平信号。处理器可包括保持跟踪在每个脉冲之间的时间的马达控制模块。可过滤这些时间值(例如使用单极IIR数字滤波器)并且随后用作用于在马达控制模块内的PID控制器的输入。PID控制器控制到马达的输入电力，调节电力使得在马达脉冲之间的时间保持基于所需流量的预定值。通过计数来自此反馈电路的脉冲的数目，有刷DC马达可抽吸或分配来自驱动注射器的已知体积或将旋转阀移动到已知位置。
如本文所述，装置6000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从接收样品S1时小于约25分钟的时间中产生信号OP1、OP2和/或OP3。在其它实施例中，装置6000(和本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可被配置成在从输入样品S1时小于约20分钟、从输入样品S1时小于约18分钟、从输入样品S1时小于约16分钟、从输入样品S1时小于约14分钟，和其间的所有范围的时间内产生信号OP1、OP2和/或OP3。
更具体地说，装置6000、控制模块6900和在装置6000内的其它模块共同被配置成以实现本文阐述的电力消耗和递送时间规格的量和方式产生样品流量和总样品体积。以此方式，装置6000可以足够简单的方式操作，并且可产生具有足够的精确性的结果以造成有限的误用可能性和/或以造成如果不恰当地使用的话有限的损害风险。举例来说，在一些实施例中，装置6000被配置成在每个操作处产生体积，如在下表6中阐述。用于每个操作的标称时间此外包括在表7中。
Figure BDA0001389160250000791
Figure BDA0001389160250000801
表7
使用方法
图68A到图68C示出根据一实施例用于诊断测试的方法6000'的详细工艺流程图，如通过诊断测试装置6000(或本文所述的任何其它系统)实行/运行的工艺流程图。在步骤6010'，方法6000'包括将样品分配到测试系统的输入端口中。在步骤6020'，加盖输入端口并且样品被推动通过过滤器，随后通过洗涤缓冲液。在一些实施例中，在步骤6030'，作为最后一个动作，此按钮打开阀以允许洗脱来自过滤器的样品。在步骤6040'，洗脱溶解缓冲液被推动通过过滤器以反冲洗离开过滤器填充灭活室的内容物。在一些实施例中，方法6000'进一步包括在步骤6040'，打开用于稍后在所述方法中使用的一系列试剂箱。在步骤6050'，方法包括通电/激活在测试系统内包含的电子设备和加热器，如例如，通过操作员将电池包附接到测试系统。在一些实施例中，通电操作可自动和/或与试剂打开步骤(例如操作6040')一起执行。另选地，如果电池存储在药筒/系统内，那么在一些实施例中，操作员可推动电力按钮以起动包含在测试系统中的电子设备和加热器。在一些实施例中，在测试系统上的灯指示器发光以通知操作员测试正在操作。
在步骤6060A'，一旦测试通电，灭活和/或溶解加热器被提供电力并且允许上升到其设定点温度。通过数字电路(例如类似于上文所述电子控制模块6900)控制此加热器以确保设定点温度或多个温度保持在公差内，在步骤6070'。基本上同时，在步骤6060B'，控制电子设备持续监测测试系统以确保尚未出现故障条件。故障条件可包括例如超出温度条件、超出电压条件、超出压力条件等。如果在步骤6080'检测故障条件，那么在一些实施例中，指示灯改变状态以通知操作员，并且方法进行到步骤6300'(稍后描述)。在一些实施例中，存在故障条件将使得装置不可操作(例如将引起药筒/系统停止操作)，由此最小化用户将接收不精确的结果的风险。
一旦已实现(一个或多个)灭活室温度设定点，就在步骤6090'培育洗脱溶解体积(其现在已进行细胞溶解)以使PK酶/溶解试剂失活。在一些实施例中，此培育时间数量级可为约5分钟。一旦已完成此培育，就在6100'断开灭活加热器，并且在6110'激活注射泵以抽吸准备好分配到混合室的洗脱液。在步骤6120'，致动旋转阀以排放PCR流体回路和检测流动槽。以此方式，制备流体路径以允许传递所需流体通过其，如下所述。在步骤6130A'，注射泵反向方向以将洗脱液分配到混合室中，其中混合室水合保持PCR所必需的引物和酶的冻干团粒/珠粒。在一些实施例中，此水合出现高于约2分钟以允许试剂的完全混合。在一些实施例中，混合操作可出现在注射泵之前和/或其上游。
在步骤6130B'，接通PCR加热器并且升高到其设定点温度。在一些实施例中，PCR加热器可在与当注射泵将洗脱液分配到混合室中时大体上相同的时间激活。在步骤6140'，控制电子设备确保将PCR加热器控制到在其设定点公差内。在步骤6150A'和6160'，接通检测加热器并且使其升温用于后续使用。基本上同时，在步骤6150B'，注射泵继续推动来自混合室的流体到PCR流体回路，其中混合的溶解样品和聚合酶在约59℃和约95℃之间热循环40个循环。当产生所需的扩增体积时，在步骤6170关闭加热器以节约电力。注射泵继续推动来自PCR模块的流体到检测模块。在步骤6180'，扩增子在流动槽中培育约6分钟到5分钟以执行扩增子杂交。对于此培育步骤将流动槽加热到约65℃。在步骤6190'，断开检测加热器。
在步骤6200'，将测试系统的旋转阀致动到第一洗涤位置。旋转阀可为任何合适的旋转阀，如本文所述的那些。注射泵反向方向并且对洗涤试剂抽真空，并且在步骤6210'，未结合的扩增子跟随空气的体积从槽洗涤。在步骤6220'，将旋转阀致动到HRP酶位置。在步骤6230'，HRP酶在流动槽内传送，并且在步骤6240，培育6分钟到5分钟。酶跟随空气段塞移除。在步骤6250'，将旋转阀致动到洗涤剂2位置。在步骤6260'，经流动槽抽洗涤缓冲液以跟随空气的体积洗掉未结合酶。在步骤6270'，将旋转阀致动到底物位置。在步骤6280'，将底物抽到流动槽中并且停放。在步骤6290'，将旋转阀致动到“所有端口关闭”位置。在一些实施例中，灯指示器照射以通知操作员测试结果准备好。在步骤6300'，停止和/或关闭所有加热器和马达。
在步骤6310'，确定是否检测到错误，如例如在步骤6080'是否出现故障。如果检测到故障，那么在6320'在测试系统的错误LED上指示适当的错误代码。如果未检测到错误，那么在步骤6330，在大约20分钟之后当读取框到期时，关闭“测试准备好”灯指示器以指示在步骤6340'读取框已消逝并且完成测试。
上文所述的操作可通过诊断测试系统6000(或本文所述的任何其它系统)执行。在一些实施例中，测试系统(或单元)可包括被配置成与其它模块相互作用以操控样品产生诊断测试的一系列模块。
图69为根据一实施例的分子诊断测试的方法10的流程图。方法10可在装置6000或本文示出并且描述的任何其它装置和/或系统上进行。方法包括在12，将样品传送到安置在诊断装置的外壳内的样品制备模块中。样品可为如本文所述的任何样品，并且可使用如本文所述的任何方法传送到装置中(例如使用传递装置如装置6100)。所述方法随后包括在14致动装置，以：A)在样品制备模块内提取靶分子(在15)；B)使含有靶分子的溶液在由扩增模块限定的扩增流动路径内流动，使得溶液通过耦合到扩增模块的加热器热循环(在16)；C)将来自扩增模块的出口的溶液传送到检测模块的检测槽中，检测模块包括在检测槽内的检测表面，检测表面被配置成保留靶分子(在17)；和D)将试剂传送到检测槽中，使得当试剂和与靶扩增子相关联的信号分子反应时，产生与检测表面相关联的可见光学信号(在18)。方法包括在19经由外壳的检测开口观察检测表面。
应用
诊断测试/测试系统6000(和本文所述的所有其它装置和系统)为用于检测来自生物流体的传染病的平台。在一些实施例中，诊断系统通过改变在可消耗性平台内的引物的类型以扩增并且检测所关注的所需核酸序列来检测靶向传染剂(例如细菌和病毒)。虽然诊断系统6000已被设计用于尿或拭子样品任一者的样品集合和4-重STI面板(即，3-重加阳性对照)的检测，但是在其它实施例中，诊断系统6000(或本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可容易地延伸到其它诊断面板。举例来说，考虑尿道感染面板，其允许检测大肠杆菌(E.coli)、腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)、粪肠球菌(Enterococcusfaecalis)、肺炎克雷伯氏杆菌(Klebsiella pneumoniae)、变形杆菌(Proteus)和绿脓杆菌(P.aeruginosa)。样品制备模块已示出分离所需病原体并且用添加试剂(例如溶菌酶和蛋白酶K)和热量溶解这些有机体。随后，病原体特异性引物将需要被添加到混合室以允许扩增这些靶病原体基因序列。最后，结合到在检测模块中的读取泳道的杂交探针将需要改变以结合这些新特定扩增靶。测试药筒的所有其它方面可保持不变。
在一些实施例中，装置(如装置6000，或本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可以被配置成检测通用试剂免疫吸附检验(URI)。在一些实施例中，装置(如装置6000，或本文示出并且描述的其它装置中的任一个)可以被配置成检测血凝抑制测试(HAI)。
对于病毒靶，样品制备模块6200(和本文所述的样品制备模块中的任一个)可以任何合适方式修改。举例来说，在一些实施例中，样品制备模块可被配置成使用具有有益于病毒粒子流动和捕获的孔径的固相材料(如特定化学吸附剂材料的过滤器)从生物流体分离病毒。洗涤捕获的病毒粒子并且从过滤器洗脱进入加热室，其中溶解病毒粒子并且中和任何PCR抑制剂。将病原体特异性引物和主混合物添加到用于扩增的病毒核酸。对于病毒RNA靶，在PCR)之前，在加热室中进行逆转录。在PCR扩增之后，扩增子在用于检测的读取泳道中由序列特定杂交探针捕获。
虽然分子诊断系统6000在上文示出并且描述为包括在特定布置中安置于外壳内的某些模块，但是在其它实施例中，装置不必包括在装置6000中识别的所有模块。此外，在一些实施例中，描述为通过两个模块执行的功能可通过单个装置和/或结构执行。举例来说，在一些实施例中，装置不必包括分开的混合模块，但是相反可在另一个模块(如灭活模块或流体传递模块)内执行上文关于混合模块6500所述的混合操作。此外，在其它实施例中，装置可包括以任何合适的布置安置于外壳内的模块。举例来说，图70到图72示出根据一实施例的分子诊断测试装置7000的透视图。诊断测试装置7000包括外壳(包括顶部部分7010和底部部分7030)，在其内包含多个模块。具体地说，装置7000包括样品制备模块7200、灭活模块7300、流体驱动(或流体传递)模块7400、混合室7500、扩增模块7600、检测模块7800、试剂存储模块7700、旋转排放阀7340和电力和控制模块7900。装置7000可类似于装置6000，并且因此内部组件和功能性不在本文详细地描述。
图71示出了其中移除顶部外壳7010使得可看到模块的放置的装置7000。图72示出了其中移除顶部外壳7010、致动按钮、扩增模块7600和检测模块7800使得可看到在下面的模块的装置7000。如图所示，装置7000包括顶部外壳7010和下部外壳7030。顶部外壳7010限定检测(或“状态”)开口7011，其允许用户以肉眼观测由装置7000产生的(一个或多个)输出信号。当顶部外壳7010耦合到下部外壳7030时，检测开口7011与检测模块7800的相对应的检测表面对齐，使得通过每个检测表面和/或在其上产生的信号通过相对应的检测开口可见。
在一些实施例中，顶部外壳7010和/或围绕检测开口7011的顶部外壳7010的部分不透光(或半不透光)，由此“成框”或突出检测开口。在一些实施例中，例如，顶部外壳7010可包括标记(例如粗线、颜色等)以突显检测开口。举例来说，在一些实施例中，顶部外壳7010可包括识别对特定疾病(例如沙眼衣原体(CT)、淋病奈瑟菌(NG)和阴道毛滴虫病(TV))或对照的检测开口的标志。
下部外壳7030限定在其内安置装置7000的模块和或组件的体积。举例来说，样品制备部分至少接收样品输入模块7170的一部分。样品输入模块7170通过样品致动器(或按钮)7050致动。在已移动致动器7050以开始样品制备操作之后，外壳限定接收样品致动器7050的锁定片7057的凹槽或开口7033。以此方式，样品致动器7050被配置成阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置。
外壳的洗涤部分至少接收洗涤模块7210的一部分。洗涤模块7210通过洗涤致动器(或按钮)7060致动。在已移动致动器7060以开始洗涤操作之后，外壳限定接收洗涤致动器7060的锁定片7067的凹槽或开口7035。以此方式，洗涤致动器7060被配置成阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置。
外壳的洗脱部分至少接收洗脱模块7260的一部分。洗脱模块7260通过洗脱致动器(或按钮)7070致动。在已移动致动器7070以开始洗涤操作之后，外壳限定接收洗脱致动器7070的锁定片7077的凹槽或开口7037。以此方式，洗脱致动器7070被配置成阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置。
外壳的试剂部分至少接收试剂模块7700的一部分。在已移动致动器7080以开始试剂开口操作之后，外壳限定接收试剂致动器7080的锁定片7087的凹槽或开口7039。以此方式，试剂致动器7080被配置成阻止用户在已尝试和/或完成初始使用之后再使用装置。通过包括此类锁定机构，装置7000具体地被配置成用于单次使用操作，并且造成有限的误用风险。
如图73和图74所示，试剂模块7700可包括保持箱7740，其限定在其内存储试剂罐的一系列孔7741，并且还包括在致动时试剂流动到的一系列保持贮存器7761。试剂模块包括顶部构件7735，其包括类似于上文关于试剂模块6700所述排放端口起作用的一系列排放端口。
图75到图82示出了用于诊断测试的设备8000的实施例，其可结构上和/或功能上类似于设备6000和/或设备7000。如在图75中最好地示出，设备8000包括外壳8010、样品输入端口8020(包括顶盖)、三个柱塞8030/4040/4050、拉片8060、状态指示器/灯8070、读取泳道(和/或检测开口)8080、电池外壳8090和标识8110。
如图76所示，在一些实施例中，在正视图中设备8000的整体尺寸可为约101mm(尺寸A')×约73mm(尺寸B')，或任何适当地缩放的值。柱塞8030、8040、8050和片8060的一个尺寸可为约22mm(尺寸C')，或相对于设备8000的其余部分任何合适的缩放的值。如在图77中最好地示出，在一些实施例中，在侧视图中设备8000的尺寸可为约82mm(尺寸D')×约26mm(尺寸E')，或任何适当地缩放的值。在一些实施例中，外壳8010包括易于用户观察的透明顶表面。在一些实施例中(未示出)，外壳8010可包括制备模块和读取模块。制备模块(未示出)被配置成直观地导引用户制备用于分析/测试的样品，而读取模块(未示出)被配置成直观地导引用户读出测试结果。
在一些实施例中，如图所示，输入端口8020、柱塞8030/4040/4050和拉片8060具有指示器“1”、“2”等，以导引用户对于使用设备8000的恰当的步骤序列。在一些实施例中，在使用期间，样品输入端口8020被配置成接收样品如患者样品(参见图78)。在一些实施例中，顶盖系到端口和/或设备8000的任何其它部件以阻止它错位。在一些实施例中，端口8020被配置成用于与标准移液管一起使用。在一些实施例中，端口8020可保持高达约700μL的样品。在一些实施例中，端口和顶盖结构可经受高达50psi的压力。在一些实施例中(未示出)，端口8020包括一个或多个视觉指示器(例如LED)以验证已分配恰当的体积。
在一些实施例中，如在图79中最好地示出，柱塞8030被配置成将在端口8020中的样品推动通过过滤器，类似于前面描述的样品制备模块6200的操作。柱塞8030还被配置成传送空气的体积随后传送洗涤缓冲液通过过滤器。在一些实施例中，一旦用户基本上完全按下柱塞8030，柱塞8030锁定到适当位置。在一些实施例中，柱塞8030的锁定不可逆。
在一些实施例中，柱塞8040被配置成用洗脱液冲洗过滤器，类似于前面描述的样品制备模块1200的操作。柱塞8040还被配置成推动洗脱液进入灭活室。在一些实施例中，一旦用户基本上完全按下柱塞8040，柱塞8040锁定到适当位置。在一些实施例中，柱塞8040的锁定不可逆。
在一些实施例中，柱塞8050“爆破”试剂箱，或从试剂箱释放试剂，类似于前面描述的试剂模块6700的操作。在一些实施例中，一旦用户基本上完全按下柱塞8050，柱塞8050锁定到适当位置。在一些实施例中，柱塞8060的锁定不可逆。
在一些实施例中，如在图80中最好地示出，片8060被配置成使得当由用户拉时，完成内部电路，其开始对样品的一个或多个诊断测试，如通过例如引发扩增模块(这可类似于扩增模块6600)的操作。在一些实施例中，片8060为可拆卸并且一次性的，使得用户可在从设备8000移除之后弃置片8060。
在一些实施例中，输入端口8020、柱塞8030/4040/4050和拉片8060被配置成用于不可逆操作。换句话说这些元件中的每个被配置成一旦由用户恰当地展开就“锁定”和/或停用反向。以此方式，阻止用户不恰当地使用装置。在一些实施例中，输入端口8020、柱塞8030/4040/4050和拉片8060包括一个或多个锁定机构以阻止用户完成步骤/使用发生故障的设备8000。
在一些实施例中，状态灯8070为视觉指示器，如LED灯，其被配置成用于为用户提供设备8000的一个或多个状态的反馈，所述状态包括但不限于，当移除片8060时、当处理诊断测试时(在拉片8060之后)、当诊断测试准备好用户复查时、当存在错误状态时等等。举例来说，在一些实施例中，可以采用点亮LED的数目、LED的灯光图案、LED的灯光持续时间和/或点亮LED的颜色的一些变化以表示设备8000的每个状态。
在一些实施例中，读取泳道和/或检测开口8080被配置成准许由用户解释测试结果。在一些实施例中，根据本文所述的方法(例如上文参考图8所述酶反应)，读取泳道8080包括产生颜色指示器的底物。在其它实施例中，读取泳道8080包括被配置成产生与靶相关联的比色输出的颜色带或吸收纸。在一些实施例中，外壳8010部分遮蔽读取泳道8080。以此方式外壳8010可出于用户的便利性标识。在一些实施例中，如在图75中所见，读取泳道8080可包括一个或多个点或“斑点”。在一些实施例中，一些点被配置成指示测试结果，而一些点被配置成指示对照结果。图75示出其中三个点作为测试面板并且两个点作为用于用户分析的对照面板的实例情形。
如在图75和图81中最好地示出，电池外壳8090被配置成保持电池源，如例如9V电池，用于为设备8000供电。按钮8100被配置成准许用户可移去地拆卸附接的电池，如例如，用于替换和/或弃置。如在图82中最好地示出，在一些实施例中，设备8000可被配置成用于与可再充电电池单元8120一起使用。以此方式，在使用之后，不是弃置全部设备8000，用户保持电池单元8120用于再充电和再使用新药筒(即，其中出于本实例实施例的目的，“药筒”为不含电池单元8120的设备8000)。
在其它实施例中，在本文示出并且描述的装置中的任一个中的电源可为任何合适的能量存储/转化构件，如电容器磁存储系统、燃料电池等。在另外其它实施例中，包括装置6000的本文示出并且描述的装置中的任一个可以被配置成在AC电力上操作。因此，在一些实施例中，装置可包括被配置成安置于AC出口内的插头。在此类实施例中，电力和控制模块(例如模块6900)可包括将适当电力供应到其中模块中的每个的必需电压和/或电力转换器。在一些实施例中，AC插头还可充当确保装置在使用期间恰当地取向(例如在水平并且平坦取向上)的机构。
虽然装置6000示出为包括分开的流体传递装置6110，但是在其它实施例中，装置可包括与总外壳接合和/或可移去地耦合到总外壳的样品传递装置。举例来说，图83到图87示出根据一实施例的分子诊断测试装置9000。诊断测试装置9000包含有外壳9010，并且包括多个模块。具体地说，装置9000包括样品制备模块(类似于样品制备模块6200)、灭活模块(类似于灭活模块6300)、流体驱动(或流体传递)模块(类似于流体传递模块6400)、混合室(类似于混合模块6500)、扩增模块(类似于扩增模块6600)、检测模块(类似于检测模块6800)、试剂存储模块(类似于试剂模块6700)、阀模块(类似于阀模块6340)，以及电力和控制模块(类似于电力和控制模块6900)。装置9000可类似于装置6000，并且因此内部组件和功能性不在本文详细地描述。然而，装置9000不同于装置6000在于装置9000包括互锁传递构件9110，如下所述。
图83示出了装置9000的俯视图，并且示出外壳9010和耦合到外壳9010和/或安置于外壳9010内的样品传递装置9110。外壳9010限定检测(或“状态”)开口9011，其允许用户以肉眼观测由装置9000产生的(一个或多个)输出信号。开口9011与包含于其中的检测模块的五个检测表面对齐并且允许观察所述五个检测表面。具体来说，开口9011允许观察通过第一检测表面9821、第二检测表面9822、第三检测表面9823、第四检测表面9824和第五检测表面9825产生的信号。这些检测表面可产生用于以如上关于检测模块6800描述的类似方式检测疾病的信号。
外壳9010和/或围绕检测开口9011的外壳9010的部分不透光(或半不透光)，由此“成框”或突出检测开口。在一些实施例中，外壳9010可包括标记(例如粗线、颜色等)以突显检测开口。此外，外壳9010可包括识别对特定疾病(例如沙眼衣原体(CT)、淋病奈瑟菌(NG)和阴道毛滴虫病(TV))或对照的检测开口的标志9017。外壳9010还包括条码9017'。
连同和/或包括被配置成将样品S1传送到装置9000和/或其中的样品制备模块中的样品输送装置9110包装装置9000。如图84所示，样品传递装置9110包括远侧端部部分9112和近侧端部部分9113，并且可用于从样品杯9101抽吸或抽出样品S1。样品传递装置9110随后将所需量的样品S1递送到装置9000的输入部分9160。具体地说，远侧端部部分9112包括汲取管部分，并且在一些实施例中，可限定具有所需和/或预定体积的贮存器。
近侧端部部分9113包括外壳9130和致动器9117。致动器9117可由用户操控以将样品抽入远侧端部部分9112。外壳9130包括状态窗口9131或开口，通过其用户可以肉眼检查看到已抽吸足够的体积。在一些实施例中，样品输送装置9110包括在抽吸步骤期间接收样品的过量流动的溢出贮存器。溢出贮存器包括阀构件，其当操控致动器9117以将样品沉积到装置9000的输入部分9160时阻止溢出量传送出传递装置9110。此布置确保所需样品体积递送到装置9000。此外，通过包括“阀”样品传递装置9110，限制在样品输入期间误用的可能性。此布置还需要恰当地将样品递送到装置中的用户的最小(或无)科学培训和/或极少判断。
在使用时，从外壳9010移除样品传递装置9110并且将远侧端部部分9112安置于样品杯9101内。操控致动器9117以将样品S1的一部分抽出到样品传递装置9110中。在使用期间，操作员可观测状态窗口9131以确保样品S1可见，由此表明样品抽吸操作成功。如图86所示，样品传递装置9110随后放置到外壳9010的接收部分9160，如通过箭头SS指示。在一些实施例中，样品传递装置9110、外壳9130和/或外壳9010可包括锁定机构，如配合突出、凹部等，其在它已锁定在适当的位置之后阻止移除样品传递装置9110。
为了引发测试，致动器9117如在图87中通过箭头TT所示移动以将样品推入装置9000的样品制备模块。
虽然装置6000示出为包括洗涤模块6210，其包括在外壳内并且与样品传递装置6110分离，但是在其它实施例中，装置可包括其中包括洗涤剂的样品传递装置。在此类实施例中，移动致动器以递送样品(例如以传送样品通过在装置内的过滤器)还可用于传送包含在样品传递装置内的洗涤溶液(包括空气洗涤剂)通过过滤器。举例来说，图88和图89为根据一实施例的样品传递装置9110'的示意图。样品传递装置9110'可与本文示出并且描述的分子诊断测试装置中的任一个结合使用。
样品传递装置9110'包括具有远侧端部部分和近侧端部部分的外壳9130'，并且可用于从样品杯抽吸或抽出样品(未示出)。样品传递装置9110'随后将所需量的样品递送到本文示出并且描述的类型的分子诊断测试装置的输入部分。外壳9130'限定样品贮存器9115'(用于接收样品)和洗涤贮存器9214'(含有洗涤溶液)。样品贮存器9115'和洗涤贮存器9214'通过隔片(或弹性体止挡件)9132'分隔开(和或彼此流体地隔离)。
外壳的远侧端部部分包括汲取管9112'。外壳的近侧端部部分包括致动器9117'。在使用时，致动器9117'由用户移动和/或操控以抽取样品通过汲取管9112'并且进入样品贮存器9115'。为了将样品传递到装置(未示出)，汲取管9112'和/或外壳9130'的一部分放置到装置中和/或与其相邻，并且致动器9117'向远侧移动(如在图89中通过箭头指示)。致动器9117'的移动推动样品离开汲取管9112'，并且还向下朝向穿孔9133'移动隔片9132'。在已分配样品之后，穿孔9133'刺破隔片9132'由此使洗涤溶液从洗涤贮存器9214'流动到样品贮存器9115'和/或离开汲取管9112'。
虽然装置6000示出并且描述为包括洗涤模块6210，其与洗脱模块6260分离(和/或与其在不同外壳中)，但是在其它实施例中，本文所述的样品传递、样品输入、洗涤和/或洗脱模块中的任一个可作为集成单元构造在一起，或维持为相异组件。类似地陈述，在本文所述的样品制备模块中的任一个中的组件中的任一个可呈任何合适的形式。举例来说，在一些实施例中，单独的组件可包括修改和改变。举例来说，在一些实施例中样品制备模块可在常见外壳内包括样品递送部分、洗涤部分、洗脱部分和过滤部分e(包括流动阀组合件)。图90到图92示出根据一实施例的样品制备模块10200。如图90所示，样品制备模块10200被配置成与任何合适的装置(如诊断测试装置6000、7000、8000、9000或本文示出并且描述的任何其它装置)结合接收输入样品，并且处理样品用于后续模块。样品制备模块10200包括用于接收并且含有样品的贮存器10210、过滤器组合件10220、废料箱10230、常闭阀10240、两个存储和分配组合件(10250和10260，也分别参见图91和92)和连接各个组件的各种流体导管(例如输出导管10241)。
在一些实施例中，样品制备模块10200被配置成接受并且允许防溅出容纳来自样品传递模块(未示出)的液体体积。在一些实施例中，样品制备模块10200被配置成用于机载存储洗涤溶液、洗脱溶液和阳性对照。阳性对照可在洗涤溶液中以液体形式存储或存储为随后通过洗涤溶液水合的冻干珠粒。在一些实施例中，样品制备模块10200被配置成用于分配大批样品液体(约80％)通过过滤器，同时以安全方式存储产生的废料。在一些实施例中，样品制备模块10200被配置成用于在样品分配之后进行洗涤剂分配，由此分配大批的存储液体(例如约80％)。在一些实施例中，样品制备模块10200被配置成用于回流洗脱以出现离开过滤器隔膜并且递送大批(例如约80％)的洗脱体积到靶目的地。在一些实施例中，配置样品制备模块10200以便不引起输出溶液被先前的试剂(例如像样品或洗涤剂)污染。在一些实施例中，样品制备模块10200被配置成用于易于由外行用户操作，需要很少的、简单的、非经验步骤，和少量的致动力。
样品制备模块10200首先接受通过输入端口10211的输入样品。样品输入端口顶盖10212放置在输入端口10211上以在其贮存器10210中含有样品，以不允许溅出，并且允许精确操控。在一些实施例中，输入端口顶盖10212可包括不可逆锁定以阻止再使用装置和/或附加补充样品流体。以此方式，样品制备模块10200和/或在其内包括模块的装置可适当地由未经培训的个人使用。
为了致动样品制备模块10200，最终用户向下推动手柄10251，所述手柄10251为洗涤试剂存储和分配组合件10250的一部分。组合件10250朝向样品贮存器10210的底部移动全部柱塞组合件并且因此迫使样品通过一系列导管进入过滤器组合件10220。过滤器隔膜10221捕获靶有机体/实体同时使剩余的液体流动通过进入废料箱10230。一旦大体上所有样品从样品贮存器10210清空，洗涤溶液就通过存储和分配组合件10250的持续运动流动通过过滤器组合件10220。洗涤溶液尽可能地从过滤器隔膜10221移除剩余的非靶材料并且流入废料箱10230。在完成洗涤之后，致动推动阀10240以打开输出导管10241。第二存储和分配组合件10260随后使用手柄10261致动。初始运动关闭将过滤器组合件10220连接到废料箱10230的导管，并且持续运动使洗脱溶液流动通过过滤器10220并且从过滤器隔膜10221移除靶有机体，将溶液输出到连接到后续模块(例如灭活模块，未示出)的输出导管10241中。
参考图90和图91，在一些实施例中，洗涤试剂存储和分配组合件10250包括容纳在圆柱形孔10252中的两个密封圆盘10253(顶部密封圆盘)、10254(底部密封圆盘)以形成密封贮存器。形成为在两个密封件之间的孔的侧中的填充端口10255的开口允许贮存器被填充。在填充贮存器之后，开口/端口10255用热密封膜(未示出)密封。形成为在密封圆盘10253、10254下方的输出端口10257的另一个开口充当用于存储试剂的输出。手柄10251放置在顶部密封圆盘10253的顶部上，使得当手柄10251向下致动时，密封件10253、10254两者(和在它们之间捕获的液体)由于液体的不可压缩性在孔10252中向下移动。然而，一旦底部密封圆盘10254移动超过输出端口10257，打开用于液体流出的新路径，而不是全部组合件向下移动，移动顶部密封圆盘10253，因此压缩液体贮存器，并且迫使液体进入输出端口10257。
参考图90和图92，洗脱液试剂存储和分配组合件10260至少含有一些与洗涤试剂存储和分配组合件10250相同的组件，但是至少在组合件10260存储过滤器组合件10220的下游的洗脱液试剂的意义上不同。在组合件10260的洗脱侧上的下部圆盘密封件(10254'也充当用于过滤器到废料流体导管的常开阀。一旦此下部密封件移动超过在其孔10252'中的输出端口10241'，它用以分离在另外在孔中的输出导管和废料位置之间的流体路径。
通过操控圆盘密封件(10253'、10254')的初始起始位置，可修改试剂贮存器中的每个的总体积。操控试剂中的每种的填充体积和通过样品制备模块传递的体积还可允许最小化或最大化在贮存器中的空气的体积。在操作期间与模块的取向组合，这可用于在任何所需步骤建立过滤器10221的“空气吹扫”，或用于基本上消除与过滤器10221的空气相互作用。
在一些实施例中，模块10200可用面向上的填充开口/样品输入端口10211操作，使得当操作模块时在样品输入贮存器10210中剩余的任何空气在输入腔的顶部中捕获。可校准分配到存储贮存器中的试剂的体积以在那些室中留下尽可能少的空气体积。以此方式，样品制备模块10200可以最小化空气体积的方式使用。
在其它实施例中(例如那些涉及最大化空气体积)，模块10200可以与面向上操作手柄10251一起使用(样品可仍然从任何取向输入)。在涉及体积的情况下，这将迫使空气到试剂贮存器中的每个的顶部，并且因此允许大体上所有的待分配试剂首先在空气段塞之前将被推动通过。对于存储的试剂，将调节填充体积以在贮存器中留下适当的空气体积的量。
参考图90过滤器组合件10220包括任何合适的隔膜10221。隔膜可为任何合适的隔膜材料，并且可以如这里所述的任何方式构造。在一些实施例中，外壳10222、10223可超声波焊接在一起以恰当地拉伸过滤器隔膜10221。外壳10222、10223还被配置成在过滤器隔膜10221的全部区域上扩散出液体，而不是使液体直接流动通过中心。上部外壳10223包括导管(未示出)以使液体在穿过过滤器隔膜10221时返回下部外壳的平面。
虽然扩增模块6600的加热器组合件6630在上文描述为包括单个构件或构造(其可如上所述包括任何数目加热元件以产生所需加热区域)，但是在其它实施例中，加热器组合件可由多个加热器、夹具、热散播器、紧固件等构成。举例来说，图93到图95示出根据一实施例的扩增模块10600。扩增模块10600可结合任何合适的装置(如诊断测试装置6000、7000、8000、9000或本文示出并且描述的任何其它装置)接收输入样品，并且扩增样品用于后续模块。
如图93到图95所示，扩增模块10600被配置成对与所需试剂混合的靶DNA的输入执行PCR反应。扩增模块10600包括蜿蜒图案流体芯片10610、热板构造10620、散热片构造10630、安装所有组件的支撑和夹持结构10640以及连接到周围模块的流体和电互连件(未示出)。
在一些实施例中，扩增模块10600被配置成进行输入靶的快速PCR扩增。在一些实施例中，扩增模块10500被配置成产生达到或超出检测模块10600的敏感性的阈值的输出拷贝数，如本文所述。在一些实施例中，输出体积足以完全填充在检测模块10600中的检测室。在一些实施例中，扩增模块10600采用恒定设定点控制方案-例如，加热器通电以控制到设定点并且设定点不通过所述方法改变。只要存在试剂并且输入流量恰当就进行扩增。在一些实施例中，扩增模块10600消耗最小电力，使总装置10000电池供电(例如通过9V电池)，类似于上文所述的装置6000。
在使用时，扩增是通过流体移动通过与热板构造10620保持接触的蜿蜒流体芯片10610实现，在此期间芯片内侧的流体穿过交替的温度区域。在一些实施例中，蜿蜒流体芯片10610与热板构造10620固定地接触，而在其它实施例中，蜿蜒流体芯片10610与热板构造10620可移除地接触。
热板构造10620将区域加热到恰当的温度，而散热片构造10630汲取热能远离紧靠着热区域的面积，因此在离开时使液体冷却。一旦芯片10610填满液体，从输出侧出来的任何液体已进行PCR(只要从输出收集的液体的总体积低于或等于“输出”体积)。模块的输出直接流动到检测模块(例如上文所述的检测模块6800)中。
如同上文所述的流动构件6610，蜿蜒流体芯片10610具有模制成它的两个蜿蜒图案-扩增图案和热起动图案。芯片10610盖有薄塑料盖10613(“蜿蜒芯片盖”)，其与压敏粘合剂(在图中未识别)附接。盖10613允许来自热板10620的热能的易于流动。芯片10610还含有允许组合件的其它部件(像热板)与在芯片上的特征恰当地对齐的特征，以及允许流体连接恰当地结合的特征。
热板组合件10620由四个不同加热器/传感器/热散播器构造10621(一个构造)、10622(一个构造)、10623(两个构造)组成。这些的配置和配合对齐确定在流体芯片10610上的温度区域的面积。通过电子设备模块将单独的加热器构造控制到预定设定点。每个构造具有带有集成传感器元件的电阻加热器，其当连接到电子设备模块时，允许附接的热散播器的温度调整到恰当的设定点。存在两个“热”构造-热起动区域构造10621和中心区域构造10622，和两个“冷”构造-两个相同侧面区域构造10623。
散热片构造10630包括粘结到与热板相对的蜿蜒芯片的侧的导电材料片。如在图94的示意图中最好地示出，这些允许液体从中心热区域携带的热能中的一些耗散，因此使在“侧冷”区域中的温度被调整。
虽然流体传递模块6400在上文示出并且描述为在单片构造外壳内包括两个筒体部分，但是在其它实施例中，流体传递模块可包括经由框架构件耦合到一起的两个分别构造的筒体组合件。在另外其它实施例中，流体传递模块可包括单个筒体设计，其中单个筒体用于移动样品通过混合和扩增模块，并且还用于通过检测模块抽真空(如上所述)。举例来说，图96到图99示出根据一实施例的流体传递模块11400。操作流体传递模块11400以抽吸流体样品，在加热培育时间段期间存储流体，从注射筒体移除残余气体，并且随后针对改变的头部压力以恒定速率分配流体(例如到扩增模块)。
在使用时，线性致动器连接到柱塞11415或边缘11462以驱动“活塞”在筒体11410中和离开筒体11410。用于使用装置的动作的序列如下：首先，将活塞11415安置到注射筒体11410。当活塞11415回缩时，在注射筒体11410内产生真空引起流体从混合室、灭活室、过滤器或样品制备模块的任何其它上游部分通过样品入口端口11420进入。一旦活塞11415完全回缩(参见图98)并且筒体11410填充有样品，就停止运动。在一些实施例中，室加热器11495使样品到实际上使溶解酶失活的95C。在培育之后，断开热量并且线性致动器(未示出)改变方向并且活塞11415移动回到注射筒体11410中。柱塞头11417推动在筒体11410中的流体，并且迫使其中任何捕获的气体通过低开裂压力挡板类型止回阀11491并且通过安装在过滤器阀外壳11464中的疏水性排放过滤器11492离开。流体一进入过滤器11492，材料疏水性就阻止液体通过，而实际上变得阻塞。因为活塞11415被另外驱动到筒体11410中(参见图99)，所以在样品内的所有的气体被推出，并且现在迫使液体样品通过安装在柱塞头11417内的更高开裂压力鸭嘴止回阀11424，并且通过中空的活塞驱动轴11415离开注射器并且到PCR管连接器11430中和到扩增模块(未示出)上。
按照PCR分配循环，流体传递模块11400以如上所述类似的方式再次用于产生引导移动流体通过检测模块(未示出)的真空。为了重引导真空到检测模块，在真空入口端口11450处打开常闭狗骨滑动阀11454。此端口保持打开维持测试的剩余部分。如上所述，阀系统(例如阀系统6340)可依次施加真空到试剂以产生通过检测模块所需的流动。
虽然上文已描述了各种实施例，但应理解，所述各种实施例只是举例提出的，并不是作为限制。在上文所述方法和/或示意图指示某些事件和/或流动图案以一定顺序发生的情况下，可修改某些事件和/或流动图案的顺序。虽然已具体地示出和描述实施例，但将理解可在形式和细节中做各种变化。
本文所述的装置和方法不限于对人类样品执行分子诊断测试。在一些实施例中，本文所述的装置和方法中的任一个可以与家畜样品、食品样品和/或环境样品一起使用。
虽然流体传递组合件在本文示出并且描述为包括活塞泵(或注射器)，但是在其它实施例中，可使用任何合适的泵。举例来说，在一些实施例中，本文所述的流体传递组合件中的任一个可包括任何合适的正排量流体传递装置，如齿轮泵、叶片泵等等。
虽然上文示出并且描述的过滤器组合件6230包括集成控制阀(例如包括阀臂6290)，但是在其它实施例中，装置可包括分别构造和/或隔开的过滤器组合件和阀组合件。
本文所述的一些实施例涉及具有在其上具有用于执行各种计算机实施操作的指令或计算机代码的非瞬时性计算机可读媒体(也可被称作非瞬时性处理器可读媒体)的计算机存储产品。计算机可读媒体(或处理器可读媒体)在它不包括瞬时性传播信号本身(例如在传输媒体(如空间或电缆)上传播携带信息电磁波)的意义上为非瞬时性。媒体和计算机代码(也可被称作代码)可为出于特定目的或多个目的设计并且构造的那些。非瞬时性计算机可读媒体的实例包括(但不限于)：磁存储媒体如硬盘、软盘和磁带；光学存储媒体如压缩光盘/数字视频盘(CD/DVD)、压缩光盘只读存储器(CD-ROM)，和全息装置；磁光存储媒体如光盘；载波信号处理模块；和被特别配置成存储和实行程序代码的硬件装置，如专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑装置(PLD)、只读存储器(ROM)和随机存取存储器(RAM)装置。
计算机代码的实例包括(但不限于)微码或微指令、机器指令，如通过编译程序产生、用于产生网络服务的代码，和含有通过使用解释器的计算机实行的高级指令的文件。举例来说，实施例可使用必要的编程语言(例如C、Fortran等)、功能编程语言(Haskell、Erlang等)、逻辑编程语言(例如Prolog)、面向对象编程语言(例如Java、C++等)或其它合适的编程语言和/或开发工具实施。计算机代码的附加实例包括(但不限于)控制信号、加密的代码和压制代码。
阳性对照有机体可存储在本文示出并且描述的装置中的任一个的任何合适的部分。举例来说，参考装置6000，在一些实施例中，阳性对照有机体可为位于样品体积6174中并且再添加样品时再水合的冻干珠粒。在此类实施例中，对照有机体不用于验证样品适合性。相反地，样品适合性将通过用户验证在移液管1110中样品的体积来以肉眼检查，如上所述。在其它实施例中，阳性对照有机体团粒可位于在特定位置处引导离开样品体积6174的流体路径中。在此类实施例中，如果存在大于所需量的样品(例如约300μL)，那么样品的一部分将恰当地再水合对照团粒。然而，如果存在小于所需量的样品(例如约300μL)，那么对照团粒将不再水合，并且将在运行结束时导致无效信号(在阳性对照斑点上无颜色)(除非检测到靶有机体中的一种)。以此方式，对照有机体的位置可验证样品体积适合性。在另外其它实施例中，对照有机体团粒可以此方式位于样品传递装置(例如装置1100)中或如果传递小于所需量的样品(例如约300μL)，那么团粒将不充分再水合的位置。此布置也将在运行结束时导致无效信号(在阳性对照斑点上无颜色)(除非检测到靶有机体中的一种)
尽管已将各种实施例描述为具有特定特征结构和/或组件的组合，但是其它实施例可以具有来自如上文所论述的任何实施例的任何特征结构和/或组件的组合。
举例来说，本文示出并且描述的装置中的任一个可包括处理器(如上文示出并且描述的处理器4950)，并且可包括被配置成接收并且存储信息(如一系列指令、处理器可读代码、数字化信号等)的存储器装置。存储器装置可包括一种或多种类型的存储器。举例来说，存储器装置可包括只读存储器(ROM)组件和随机存取存储器(RAM)组件。存储器装置还可包括适合于以通过处理器可获取的形式存储数据的其它类型的存储器，例如电可编程只读存储器(EPROM)、可擦除电可编程只读存储(EEPROM)或闪存。
作为另一个实例，本文示出并且描述的装置中的任一个可包括指示灯，如上文关于装置8000示出并且描述的LED指示器灯。灯指示器可包括例如两个LED(绿色和红色)，其照亮以指示各种操作，包括成功“通电”事件、通知测试在处理中；通知测试完成和/或装置可读取；和/或错误信息。

Claims (40)

1.一种设备，其包含：
外壳，其具有限定检测开口的外表面；
扩增模块，其安置于所述外壳内并且被配置成接收输入样品，所述扩增模块限定反应体积并且包括加热器，使得所述扩增模块能扩增所述输入样品内的核酸以产生靶扩增子，所述反应体积是蜿蜒流动路径，所述加热器的第一加热部分在蜿蜒流动路径的第一部分内产生第一温度区，并且加热器的第二加热部分在所述蜿蜒流动路径的第二部分内产生第二温度区，所述第一温度区和所述第二温度区保持为使得输入样品在所述蜿蜒流动路径内的流动被热循环；
控制模块，所述控制模块在所述外壳内的处理器或存储器中的至少一个中实施，所述控制模块配置成控制所述扩增模块的加热器，以加热所述反应体积内的输入样品，从而扩增所述输入样品内的核酸，以产生包含所述靶扩增子的输出；
检测模块，所述检测模块位于所述外壳内，所述检测模块接收由所述扩增模块产生的所述输出，所述检测模块包括检测表面，所述检测表面被配置为保留所述靶扩增子，使得当所述检测模块包含配制成产生指示所述靶扩增子的存在的可视信号的试剂时，从所述检测表面产生可见信号，所述检测模块被定位成使得来自所述检测表面的所述可见信号能够被使用者经由所述外壳的所述检测开口查看；
安置于所述外壳内的试剂模块，所述试剂模块包括在其内包含所述试剂的密封体积，所述试剂模块包括试剂致动器，所述试剂致动器被配置成将所述试剂传送到流体地耦合到所述检测模块的保持室中；
安置于所述外壳内的样品输入模块，所述样品输入模块包括入口端口、出口端口，所述入口端口被配置成接收所述输入样品；和
设置在所述外壳内的流体泵，所述流体泵构造成在所述外壳内产生引起由所述扩增模块产生的输出的流动的力和在所述外壳内产生引起所述输入样品在所述蜿蜒流动路径内流动的力；
其中，所述设备是用于在不需要任何外部仪器的情况下检测核酸的手持型分子诊断测试装置。
2.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述手持型分子诊断测试装置是用于检测核酸的单次使用的、一次性装置。
3.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述手持型分子诊断测试装置具有小于大约260cm3的总尺寸。
4.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述可见信号是第一可见信号；
所述检测表面是第一检测表面，所述第一检测表面包括与所述靶扩增子相关联的第一捕获探针；并且
所述检测模块包括第二检测表面，所述第二检测表面经由所述外壳的所述检测开口可见，所述第二检测表面包括与对照扩增子相关联的第二捕获探针，使得当所述检测模块包含所述试剂时，从第二检测表面产生指示对照扩增子的存在的第二可见信号。
5.根据权利要求4所述的设备，还包括：
存储在由外壳封闭的样品输入模块内的对照有机体，当输入样品从样品输入模块传送到扩增模块时，对照有机体与输入样品混合，
所述扩增模块被配置为扩增所述对照有机体内的对照核酸以产生所述对照扩增子。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述检测模块包括限定检测通道的检测流动池，通过所述检测通道，所述扩增模块产生的输出流过所述检测表面。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述检测模块包括检测加热器，所述检测加热器联接到所述检测流动池的表面，使得所述检测表面位于所述检测加热器与所述外壳的所述外表面之间。
8.根据权利要求1所述的设备，其中所述检测模块包括经配制以接收由所述扩增模块产生的输出且产生所述可见信号的吸收构件。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述加热器不可逆地耦合到所述蜿蜒流动路径。
10.根据权利要求1所述的设备，其中所述外壳的外表面限定状态开口，所述设备还包括：
状态灯，其被配置为发出与所述手持型分子诊断测试装置的状态相关联的光信号，光信号经由状态开口可见。
11.根据权利要求1所述的设备，其中所述试剂被配制成使得所述可见信号是在首次产生之后经由所述检测开口保持可见至少约30分钟的非荧光信号。
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述试剂被配制成使得所述可见信号是在所述外壳内没有激发光源的情况下从所述检测表面产生的非荧光信号。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备没有位于所述外壳内的用以检测所述可见信号的任何光检测器。
14.根据权利要求8所述的设备，其中所述外壳、所述扩增模块、所述控制模块、所述检测模块和所述流体泵被共同地配置为一次且仅一次使用并且是可弃置的。
15.根据权利要求8所述的设备，其中所述流体泵包括在所述外壳内的马达，所述马达构造成产生所述力。
16.根据权利要求1所述的设备，其中，所述加热器是第一加热器，所述设备还包括：
设置在外壳内的失活模块，所述失活模块限定失活体积并且包括第二加热器，所述失活体积配置成接收输入样品，所述第二加热器构造成在输入样品被输送到扩增模块之前加热所述输入样品；和
可移动地联接到所述外壳的致动器，所述控制模块包括被配置为响应于所述致动器的移动而被致动的开关，所述控制模块被配置成当所述开关被致动时从电源向所述第二加热器提供电力。
17.根据权利要求1所述的设备，其中：
所述控制模块被配置为监测所述外壳内的温度、由所述扩增模块产生的所述输出的压力或者由电源输送的电压中的至少一者的状态，所述控制模块被配置成发出与所述状态相关联的光信号，所述光信号通过由外壳限定的状态开口可见。
18.一种分子诊断测试装置，其包含：
限定检测开口的外壳；
被配置成接收输入样品的扩增模块，所述扩增模块限定反应体积并且包括加热器，使得所述扩增模块能对所述输入样品执行聚合酶链反应，所述反应体积是蜿蜒流动路径，所述加热器的第一加热部分在蜿蜒流动路径的第一部分内产生第一温度区，并且所述加热器的第二加热部分在所述蜿蜒流动路径的第二部分内产生第二温度区，所述第一温度区和所述第二温度区保持为使得输入样品在所述蜿蜒流动路径内的流动被热循环；
控制模块，所述控制模块在所述外壳内的处理器或存储器中的至少一个中实施，所述控制模块配置成控制所述扩增模块的加热器，以加热所述反应体积内的输入样品，从而扩增所述输入样品内的核酸以产生包含靶扩增子的输出；和
被配置成接收来自所述扩增模块的所述输出和调配成产生表明在所述输入样品内存在所述靶扩增子的信号的试剂的检测模块，所述检测开口配置成提供对与所述信号相关联的结果的读取，
安置于所述外壳内的试剂模块，所述试剂模块包括在其内包含所述试剂的密封体积，所述试剂模块包括试剂致动器，所述试剂致动器被配置成将所述试剂传送到流体地耦合到所述检测模块的保持室中；
样品制备模块，安置于外壳内并且被配置成经由所述外壳的输入部分接收输入样品，处理的样品被传递到其它模块；
设置在所述外壳内的流体泵，所述流体泵构造成在所述外壳内产生引起由所述扩增模块产生的输出的流动的力和在所述外壳内产生引起所述输入样品在所述蜿蜒流动路径内流动的力；
其中所述扩增模块、所述控制模块和所述检测模块在所述外壳内集成，用于在不需要任何外部仪器的情况下检测核酸，其中所述分子诊断测试装置为手持型分子诊断测试装置。
19.根据权利要求18所述的分子诊断测试装置，其中所述信号为非荧光信号。
20.根据权利要求18所述的分子诊断测试装置，其中：
所述信号为可见信号，可见信号的特征在于与所述靶扩增子的存在相关联的颜色；并且
所述检测模块包括由其产生所述可见信号的检测表面，所述检测表面经由由所述外壳限定的所述检测开口可见。
21.根据权利要求18所述的分子诊断测试装置，其中所述信号为可见信号，可见信号的特征在于与所述靶扩增子的存在相关联的颜色，所述试剂调配成使得所述可见信号保持存在至少约30分钟。
22.根据权利要求18所述的分子诊断测试装置，其进一步包含：
安置于所述外壳内并且被配置成为所述扩增模块供电的电源，所述电源的容量小于约1200mAh。
23.根据权利要求22所述的分子诊断测试装置，其中所述电源为标称电压为约9VDC的DC电池。
24.根据权利要求18所述的分子诊断测试装置，其进一步包含：
可移除地耦合到所述外壳的电力模块，所述电力模块包括标称电压为约9VDC并且容量小于约1200mAh的电源，所述电力模块包括当所述电力模块耦合到所述外壳时电耦合到所述扩增模块的电子电路。
25.根据权利要求21所述的分子诊断测试装置，其进一步包含：
安置于所述外壳内的电源，所述电源的标称电压为约9VDC并且容量小于约1200mAh；和
所述试剂模块包括试剂致动器，所述试剂致动器被配置成当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时将所述试剂传送到流体地耦合到所述检测模块的保持室中，当所述试剂致动器处于所述第一位置时所述电源与所述扩增模块电隔离，当所述试剂致动器处于所述第二位置时，所述电源电耦合到所述处理器或所述扩增模块中的至少一个。
26.根据权利要求18所述的分子诊断测试装置，其进一步包含：
安置于所述外壳内的样品输入模块，所述样品输入模块包括入口端口、出口端口，所述入口端口被配置成接收所述输入样品；和
样品盖，所述样品盖与所述外壳耦合，所述样品盖配置成从第一位置移动到第二位置，当所述样品盖位于所述第一位置时，所述入口端口可进入，当所述样品盖位于所述第二位置时，所述入口端口被密封封闭，当所述样品盖移动到所述第二位置以将所述样品盖锁定在所述第二位置中时，所述样品盖配置成不可逆地接合所述外壳的一部分。
27.根据权利要求26所述的分子诊断测试装置，其中当所述样品盖处于所述第二位置时，所述样品盖处于相对于所述扩增模块或所述检测模块中的至少一个固定的位置。
28.根据权利要求25所述的分子诊断测试装置，其中所述试剂致动器为被配置成从所述第一位置不可逆地移动到所述第二位置的非电子致动器。
29.根据权利要求18所述的分子诊断测试装置，其中所述分子诊断测试装置被配置成用于一次并且仅一次使用并且为一次性的。
30.一种设备，其包含：
限定检测开口的外壳；
安置于所述外壳内的扩增模块，所述扩增模块包括流动构件和加热器，所述流动构件限定具有被配置成接收样品的入口部分的蜿蜒流动路径，所述加热器固定地耦合到所述流动构件，使得所述加热器和所述蜿蜒流动路径在多个位置处相交，所述加热器的第一加热部分在蜿蜒流动路径的第一部分内产生第一温度区，并且加热器的第二加热部分在所述蜿蜒流动路径的第二部分内产生第二温度区，所述第一温度区和所述第二温度区保持为使得输入样品在所述蜿蜒流动路径内的流动被热循环；
安置于所述外壳内的试剂模块，所述试剂模块含有调配成通过与靶扩增子相关联的信号分子催化信号的产生的底物，所述试剂模块包括在其内包含试剂的密封体积；
控制模块，所述控制模块在所述外壳内的处理器或存储器中的至少一个中实施，所述控制模块配置成控制所述扩增模块的加热器，以加热所述蜿蜒流动路径内的样品，从而扩增所述样品内的核酸以产生包含所述靶扩增子的输出；和
限定与所述蜿蜒流动路径的出口部分和所述试剂模块流体连通的检测槽的检测模块，所述检测模块包括在所述检测槽内的检测表面，所述检测表面被配置成保留所述靶扩增子，所述检测模块安置于所述外壳内，使得所述检测表面经由所述外壳的所述检测开口可见，
设置在所述外壳内的流体泵，所述流体泵构造成在所述外壳内产生引起由所述扩增模块产生的输出的流动的力和在所述外壳内产生引起所述输入样品在所述蜿蜒流动路径内流动的力；
其中，所述设备是用于在不需要任何外部仪器的情况下检测核酸的手持型分子诊断测试装置。
31.根据权利要求30所述的设备，其中所述加热器为不可逆地耦合到所述流动构件的线性加热器。
32.根据权利要求30所述的设备，其中：
所述加热器为包括耦合到所述流动构件的第一端部部分的第一线性加热器、耦合到所述流动构件的第二端部部分的第二线性加热器、耦合到所述流动构件的中心部分的第三线性加热器的加热器组合件，所述加热器组合件经由粘合剂粘结而耦合到所述流动构件的第一侧。
33.根据权利要求30所述的设备，其进一步包含：
安置于所述外壳内并且被配置成为所述加热器供电的电源，所述电源的标称电压为约9VDC并且容量小于约1200mAh。
34.根据权利要求30所述的设备，其进一步包含：
可移除地耦合到所述外壳的电力模块，所述电力模块包括标称电压为约9VDC并且容量小于约1200mAh的电源，所述电力模块包括当所述电力模块耦合到所述外壳时电耦合到所述加热器的电子电路。
35.根据权利要求30所述的设备，其进一步包含：
标称电压为约9VDC并且容量小于约1200mAh的电源；
可移除地耦合到所述外壳的隔离构件，当所述隔离构件耦合到所述外壳时，所述电源与所述加热器电隔离，当从所述外壳移除所述隔离构件时，所述电源电耦合到所述加热器。
36.根据权利要求35所述的设备，其中所述试剂模块包括试剂致动器，所述试剂致动器被配置成当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时将所述底物释放到保持室中，当所述试剂致动器处于所述第一位置时限制所述隔离构件的移动。
37.根据权利要求30所述的设备，其进一步包含：
安置于所述外壳内的电源，所述试剂模块包括试剂致动器，所述试剂致动器被配置成当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时将所述底物释放到保持室中，当所述试剂致动器处于所述第一位置时，所述电源与所述加热器电隔离，当所述试剂致动器处于所述第二位置时，所述电源电耦合到所述加热器。
38.根据权利要求30所述的设备，其中：
所述信号为可见信号，可见信号的特征在于与所述靶扩增子的存在相关联的颜色；并且
所述检测槽的宽度为至少约4mm。
39.根据权利要求30所述的设备，其中所述外壳包括被配置成包围所述检测开口的至少一部分的掩模部分，所述掩模部分被配置成提高所述检测表面通过所述检测开口的可见性。
40.根据权利要求30所述的设备，其中：
所述试剂模块包括调配成产生所述信号的试剂；并且
所述信号为非荧光可见信号，非荧光可见信号的特征在于与所述靶扩增子的存在相关联的颜色，所述试剂调配成使得所述可见信号保持存在至少约30分钟。
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