CN107430138A

CN107430138A - 用于对流体盒执行诊断测试的仪器

Info

Publication number: CN107430138A
Application number: CN201680015238.9A
Authority: CN
Inventors: B·阿莱特; T·爱德华兹
Original assignee: Atlas Genetics Ltd
Current assignee: Binx Health Ltd
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2016-02-02
Publication date: 2017-12-01
Also published as: US20180015474A1; US11666919B2; US10751719B2; WO2016124905A1; EP4102230A1; US20210138472A1; GB201501704D0; EP3254117B1; EP3254117A1; US20230390777A1; GB2531615A; GB2531615B

Abstract

一种盒读取器被配置来对流体盒中所包含的流体样品进行诊断测试。所述盒包括第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩，所述可塌缩泡罩包含用于在所述诊断测试中使用的至少一种试剂。所述盒读取器包括上夹具，其相对于所述读取器占据固定位置；以及下夹具，其可相对于所述上夹具移动，并且其中所述上夹具和所述下夹具被配置成将流体盒接收并保持在它们之间；第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器安装在所述上夹具上，以便与插入所述读取器中的流体盒的第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩对齐。所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器可相对于所述上夹具在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述泡罩致动器与接收在所述上夹具与所述下夹具之间的所述流体盒上所包括的所述可塌缩泡罩间隔开；在第二位置中，所述泡罩致动器压下所述可塌缩泡罩，由此使所述泡罩塌缩并且将其中包含的所述试剂喷射到所述微流体盒中的通道中。

Description

用于对流体盒执行诊断测试的仪器

领域

本发明涉及一种盒读取器，其用于对包含在流体盒中的流体样品进行诊断测试并且从所述流体盒读取结果。

发明背景

样品制备和分析提出了许多后勤问题。常规地，在局部手术中，向医生(例如，全科医生(GP)或主要护理医师(PCP))提供许多医疗样品(诸如血液、唾液、尿液和拭子洗脱液)而没有对样品进行分析所必需的仪器。因此，必须将样品送到对样品进行分析的实验室。然后必须将测试结果整理并归还给GP，以便对结果进行分析并作出诊断。这种方法是不够的。首先，存在一个显著的风险，即样品运输中丢失或与错误的患者错配。此外，虽然技术的最新发展减少了进行测试所花费的整体时间，但将样品送到实验室所涉及的延迟是不能令人满意的。

然而，实验室中发现的这种分析系统是复杂的，并且通常难以从源样品提供足够量的纯目标物以便可靠地执行下游分析测定。这通常禁止局部GP手术能够在现场进行这种测试。

然而，近年来，已经做出了努力来减小分析系统的规模，以便使测试更快且更简单地运行并且需要更少量的样品。例如，“芯片上实验室”(LOC)装置(微流体装置的一个子集)将医院中执行的几乎所有医疗测试或诊断操作集成在单个微流体芯片上。形成这种微流体装置的通道处理小流体容积并且连接在一起以便实现期望的功能，诸如使样品混合、使样品移动通过装置、使样品与不同的试剂反应等。这些芯片可以插入机器中以便控制测试的性能并且测量结果。

然而，已经发现在微流体装置中处理样品可能是非常困难的。特别地，难以接口连接到小通道、以及将样品从一个部位移动到另一个部位以便对样品执行不同动作所需的其他特征。对于纯粹使用毛细管作用来操作的LOC装置的复杂性也是有限制的。此外，由于LOC的小样品量，因此装置的灵敏度降低并且从而样品中存在目标物的概率降低。

替代性方法是使用流体盒。流体盒的部件规模大于微流体装置的部件规模，并且因此可以将样品移动通过各种不同的部位以便对其执行不同的动作。这使得可以执行比使用典型的LOC装置可能进行的测试更复杂的测试，同时仍然提供在局部GP手术中具有潜在使用性的分析系统。

流体盒通常插入盒读取器中，所述盒读取器被配置来启动和控制将要进行的测试的至少一些步骤。例如，盒读取器可以通过检测盒的存在并且将样品移动通过盒中的各种通道来启动测试。读取器可以启动将所需试剂引入盒中并且控制变量(诸如在整个测试持续时间中的样品温度)。最后，读取器可以被配置成一旦已经进行所需的测试，就读取结果并且向用户显示结果。

越来越多的用于医学诊断的科学测定涉及生化程序，诸如聚合酶链反应(“PCR”)。PCR测定提供了一种用于测定已定义的核酸区段的存在的特别灵敏的方法。因此，期望在流体盒上执行PCR测定，并且提供适于在医生办公室的局部手术中使用、能够进行和/或控制PCR测定的盒读取器。PCR的使用需要对盒进行快速且可靠的热控制，

对于便携式检测技术和高通量分析系统来说，将PCR降低到微芯片级别是重要的。方法可用于针对对特定病原体(诸如沙眼衣原体细菌、HIV或任何其他致病微生物)有特异性的核酸的存在而测定体液。

引入商业上可获得的自动化DNA扩增测定法已经允许更多的实验室引入这些技术以用于标本的常规测试。然而，需要改进用于此目的的盒和盒读取器。

电化学信令可用于指示样品中的遗传或免疫组织化学目标物的存在。对样品进行处理以便形成电解质，所述电解质实际上可以保持在包括一组检测电极的电池中。当跨电池中的电极施加电势差时，电解质中的一些化合物将具有迁移到电极并且交换电子的自然趋势，从而导致微小的电流。所有可溶性化合物的组合具有某种电化学活性，并且这种活性发生的速率使得能够测量那些化合物的量。从而，可以通过搜索样品中的不同化合物的氧化还原电化学特征要素来测量样品中的不同化合物存在。特别地，样品可以被处理以便包括标记物：当且仅当样品包含目标分子时存在的所选择的化合物。

用于测量电化学活性的回路是恒电势器，其具有三个电极-工作电极、对电极和参考电极。跨工作电极和对电极施加电势差，并且因此，指示目标DNA的存在的标记物在工作电极上氧化并且电流从工作电极流向对电极。此电流取决于两个电极处的电活性(电极与电解质之间的自然反应性)，并且为了仅测量工作电极电化学效应，针对所述对电极的电活性，所施加的电势差被校正到由参考电极确定的量，所述参考电极被选为相对没有被局部化学效应改变的‘标准电极’。

在任何给定从而校正的电势差下流动的电流被测量，并且提供指示样品中的标记化合物的信号。常规地，对电极是极大的，使得在此电极处的反应不限制由于工作电极(其作为感兴趣的电极)的反应而流动的电流。

然而，在如上所述的盒和盒读取器的开发期间，发明人发现由常规设计的恒电势器生成的信号是不能令人满意的，并且从而需要一种生成更好信号的改进布置。

发明概述

在第一方面中，本发明提供一种盒读取器，其被配置来对流体盒内所包含的流体样品进行诊断测试，其中所述盒包括第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩，所述可塌缩泡罩包含用于在所述诊断测试中使用的至少一种试剂，所述盒读取器包括：

上夹具，其相对于所述读取器占据固定位置；以及下夹具，其可相对于所述上夹具移动，并且其中所述上夹具和所述下夹具被配置成将流体盒接收并保持在它们之间；

第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器，其安装在所述上夹具上，并且用于与插入所述读取器中的流体盒的第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩对齐，其中所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器可相对于所述上夹具在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述泡罩致动器与接收在所述上夹具与所述下夹具之间的所述流体盒上所包括的所述可塌缩泡罩间隔开；在第二位置中，所述泡罩致动器按下所述可塌缩泡罩，由此使所述泡罩塌缩并且将其中包含的所述试剂喷射到所述微流体盒中的通道中。

优选地，所述盒还包括凹陷，所述凹陷包括用于使所述盒区域减压的机械阀，所述阀具有第一阀座和第二阀座，其中所述第一阀座包括一个端口并且所述第二阀座包括两个端口；以及第一阀膜部分和第二阀膜部分，其被配置成在致动时分别密封所述第一阀座和所述第二阀座，并且其中所述上夹具还包括用于致动所述第一阀膜部分和所述第二阀膜部分的机械阀致动组件，所述机械阀致动组件包括：

用于致动所述第一阀膜部分的第一致动器机构、以及用于致动所述第二阀膜部分的第二致动器机构；

其中所述第一致动器机构安装到所述上夹具并且可相对于所述上夹具在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述第一致动器机构与所述第一阀膜部分间隔开；在所述第二位置中，所述第一致动器机构致动所述第一阀膜部分；并且

其中所述第二致动器机构通过弹性偏置装置安装到所述第一致动器机构并且可相对于所述第一致动器机构移动，使得所述第二致动器机构被配置成在所述第一致动器机构移动到其第二位置之前致动所述第二阀膜部分。

优选地，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的每一个包括外壳部分，杆部分从所述外壳部分延伸，在所述杆部分的端部上安装有用于接触所述可塌缩泡罩的尖端部分，其中所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的一个或多个的所述尖端部分具有向外延伸的弯曲轮廓。

优选地，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的一个或多个的所述尖端部分具有基本上平坦的轮廓。

优选地，所述第一泡罩致动器和所述第二泡罩致动器具有向外延伸的弯曲轮廓，并且所述第三泡罩致动器具有基本上平坦的轮廓。

优选地，所述读取器还包括致动器控制器，并且其中所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的每一个是由步进电动机驱动的线性致动器，所述致动器控制器联接到每个步进电动机并且被配置成在致动时使所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的每一个维持在其第二位置持续至少2秒、优选至少5秒、优选至少8秒、优选至少10秒，以便使所述泡罩塌缩并且喷射其中包含的所述试剂。

优选地，每个泡罩致动器在其第一位置与第二位置之间具有20mm与70mm之间的行程，优选40mm与50mm之间，优选地为44mm。

优选地，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的一个或多个包括弹簧，所述弹簧围绕所述杆部分安装、位于所述外壳部分与所述尖端部分之间以便提供阻尼。

本发明还提供一种流体盒，其用于对其中所包含的样品进行诊断测试，所述盒包括：第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩，其包含用于在所述诊断测试中使用的至少一种试剂；以及机械阀，其用于使所述样品与所述盒隔离，并且所述盒被配置成用于与根据权利要求2至8中任一项所述的盒读取器一起使用，所述第一可塌缩泡罩、所述第二可塌缩泡罩和所述第三可折叠塌缩泡罩被配置成分别由所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器折叠塌缩，并且所述机械阀被配置成通过所述机械阀致动组件从打开位置移动到闭合位置。

在第二方面中，本发明提供一种盒读取器，其用于对所述盒读取器中的流体盒中所包含的流体样品执行进行诊断测试，所述流体盒包括用于使所述流体样品沿着通道网络移动的波纹管、所述通道网络中的多个气动致动阀以及气动接口，所述盒读取器包括：

气动系统，所述气动系统包括：

气动接口，其包括多个气动接口端口，被配置成联接到所述流体盒上的所述气动接口；

正压子系统，其包括第一正压储存器和第二正压储存器以及第一泵，所述第一泵被配置成提供正压供应以便将所述第一正压储存器和所述第二正压储存器分别维持在第一正压和第二正压，其中所述第一正压和所述第二正压是不同的；以及

负压子系统，其包括负压储存器以及第二泵，所述第二泵被配置成提供负压供应以便将所述负压储存器维持在负压；

阀系统，其包括多个螺线管阀，所述多个螺线管阀各自连接到气动接口端口并且被配置成在以下各项中的至少一项处联接到所述气动接口端口：所述第一正压储存器和所述第二正压储存器以及所述负压储存器；以及

处理装置，其被配置成使所述第一泵和所述第二泵以及所述多个螺线管阀在所述诊断测试期间根据预定循环操作，使得在所述循环期间：

气动接口端口的第一子集选择性地联接到所述第一正压储存器或所述负压储存器以用于致动所述盒上的所述波纹管和所述气动阀；并且

气动接口端口的第二子集联接到所述第二正压储存器以用于从所述流体盒中的所述通道网络的至少一部分排空多余的流体。

优选地，所述正压子系统还包括压力调节器，所述压力调节器连接在所述第二正压储存器与参考压力螺线管阀之间，并且其中所述处理装置被配置成操作所述参考压力螺线管阀，使得参考压力气动接口端口通过所述压力调节器联接到所述第二正压储存器，以用于向所述流体盒提供参考压力。

优选地，所述第一正压为1巴的正表压。

优选地，所述负压为0.5巴的负表压。

优选地，所述参考压力是在0巴与1巴之间的表压，并且所述压力调节器被配置成将所述参考压力维持在0.5％的满刻度准确度。

优选地，所述正压子系统还包括一个或多个流体圈闭，所述一个或多个流体圈闭位于对应的一个或多个气动接口端口与其相应的螺线管阀之间。

优选地，所述一个或多个流体圈闭包括位于所述气动接口端口的第二子集中的每一个与其相应的螺线管阀之间的流体圈闭。

优选地，所述一个或多个流体圈闭包括位于所述参考压力螺线管阀与所述参考压力气动接口端口之间的流体圈闭。

优选地，所述气动接口包括在第一行和第二行中对齐的十一个气动接口端口，所述第一行和所述第二行分别由五个气动接口端口和四个气动接口端口组成，其中所述第一行和所述第二行的所述气动接口端口彼此偏移。

优选地，气动接口端口号1位于所述第一行的一端处，并且每个随后编号的端口邻近所述相对行的前一个端口。

优选地，所述气动接口端口的第一子集由端口号1、2、3、4、6、8、10和11组成。

优选地，所述气动接口端口的第二子集由端口号5和7组成。

优选地，所述参考压力气动接口端口是端口号9。

优选地，所述正压子系统、所述负压子系统和所述阀系统设置在气动块上，并且所述气动接口端口设置在通过多个气动管连接到所述气动块的气动接口歧管上。

优选地，所述读取器包括固定的上夹具和可移动的下夹具，其被配置成将盒保持在所述盒读取器内，并且其中所述气动接口歧管通过一个或多个弹簧安装到所述上夹具。

优选地，所述一个或多个弹簧被配置成施加30N与60N之间、优选40N与50N之间、优选为45N的偏置力。

本发明还提供一种流体盒，其用于对其中所包含的流体样品进行诊断测试，所述盒包括用于使所述流体样品沿着通道网络移动的波纹管、所述通道网络中的多个气动致动阀以及气动接口，并且所述盒被配置成用于与根据权利要求10至24中任一项所述的盒读取器一起使用，所述盒上的所述气动接口被配置成与所述读取器上的所述气动接口联接，使得所述读取器能够致动所述盒上的所述波纹管和所述气动阀，并且从所述流体盒中的所述通道网络的至少一部分排空多余的流体。

附图简述

图1是在其中可以提供本发明的示例性流体盒的示意图。

图2是在其中可以提供本发明的示例性流体盒的顶视图。

图3是图2的示例性流体盒的分解图。

图4是图2的示例性流体盒的外壳的透视图。

图5是图2的示例性流体盒的泡罩子组件的透视图。

图6A是图2的示例性流体盒的气动层的顶视图。

图6B是图2的示例性流体盒的气动层的底视图。

图7是图2的示例性流体盒的气动箔片的顶视图。

图8A是图2的示例性流体盒的流体层的顶视图。

图8B是图2的示例性流体盒的流体层的底视图。

图9是图2的示例性流体盒的流体箔片的顶视图。

图10是图2的示例性流体盒的电极层的顶视图。

图11a和图11b示出示例性读取器的前视图。

图12a和图12b示出图11a和图11b所示的读取器的外壳的分解图。

图13示出图11a和图11b所示的读取器的底座的底视图。

图14示出包括在示例性读取器中的主要子系统的示意图。

图15示出组织到六个板上的示例性读取器的内部部件的示意图。

图16示出图11a和图11b的读取器的横截面。

图17a和图17b示出示例性读取器的抽屉。

图18a和图18b示出可滑动地安装在读取器的上夹具中的图17a和图17b的抽屉。

图19示出读取器的抽屉闭锁机构。

图20示出插入读取器中的示例性盒的横截面。

图21a和图21b分别示出上夹具和下夹具的平面图。

图22示出示例性读取器的夹持组件的横截面。

图23示出读取器在测试循环期间执行的步骤的示意图。

图24示出包括在上夹具中的隔离阀闭锁机构。

图25是示出布置在示例性读取器的下夹具上的第一热堆叠、第二热堆叠和第三热堆叠的平面图。

图26a-c示出包括在示例性读取器中的热堆叠。

图27示出设置在图26的热堆叠中的铝分流板。

图28示出具有由图25中的热堆叠加热和/或冷却的第一区、第二区和第三区的示例性盒的平面图。

图29是上夹具的平面图，所述上夹具包括第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器以及机械阀致动器。

图30示出来自图29的第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器的尖端几何形状。

图31a示出来自图29的机械致动器的尖端几何形状。

图31b示出包括在示例性盒中的机械阀的阀腔。

图32是包括在读取器中的气动块的透视图。

图33是图32的气动块的顶视图。

图34是图32的气动块的侧视图。

图35示出来自气动块的气动管连接到的歧管上的接口。

图36示出歧管上的接口，其被配置成联接到盒上的对应接口。

图37示出位于上夹具上的气动接口。

图38示出气动块的气动回路图。

图39示出其中实现本发明的示例性盒的外壳的一部分。

图40示出包含电极的示例性回路。

图41示出使用差分脉冲伏安法或方波脉冲伏安法进行的测试的结果。

图42示出缓冲液中的二茂铁的正向电流和反向电流。

图43是示例性阀的剖视图。

图44是处于打开位置的另一个示例性阀的剖视图。

图45是处于中间位置的图44的阀的剖视图。

图46是处于闭合位置的图44的阀的剖视图。

图47是示例性阀系统的示意图。

详细描述

现在将在用于读取示例性盒的示例性盒读取器的上下文中描述本发明的实施方案。虽然对理解本发明不是必需的，但提供盒的结构、制造、功能和用途的原理以及执行测试的相关方法的概述是有益的。

被选择以说明本发明的示例性盒和盒读取器以及相关方法用于使用核酸提取过程、随后进行PCR扩增和电化学检测的致病细菌检测。然而，本领域技术人员将理解，本发明不限于示例性读取器和相关方法，并且适于多种样品分析技术或生物测定；例如，液体样品中的任何目标核酸序列的测定。

本领域技术人员应当理解文中描述的并用附图示出的本发明的装置和方法均为非限制的示例性实施方案，并且本发明的范围仅由权利要求书限定。结合一个示例性实施方案来示出或描述的特征可以与其他实施方案的特征进行组合。这些修改和变化包括在本公开的范围之内。

示例性盒读取器旨在用于与示例性流体盒一起使用，所述流体盒包括：流体部分，样品流过所述流体部分并且在其中进行核酸提取、扩增和检测；气动部分，其控制通过流体部分的流动；样品处理区域，其用于对样品上的核酸执行PCR；以及至少两个电极，其为扩增的感兴趣核酸的检测提供了电势差。流体部分和气动部分可以由流体层、流体箔片、气动层和气动箔片构成，诸如以下关于示例性盒所描述的那些。然而，流体部分未必仅由流体层和流体箔片组成，并且气动部分未必仅由气动层和气动箔片组成。相反，层可以交互以便产生流体部分和气动部分，使得所有或一些层的部分组成每个部分。并非指盒的特定层，流体部分是指盒的提供允许受控样品流动功能的特定区域，并且气动部分是指盒的提供控制通过流体部分的流动功能的特定区域。

外壳、流体部分和气动部分由塑料制成。塑料是指可以在软化时成形并且然后硬化的合成或天然的有机材料，包括树脂、树脂状物、聚合物、纤维素衍生物、酪蛋白材料和蛋白质塑料。可以构成盒的塑料的实例包括但不限于热塑性塑料，例如聚碳酸酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环烯烃共聚物(诸如Topaz)、丙烯腈丁二烯苯乙烯和热塑性弹性体(例如聚丙烯)。塑料外壳、流体部分和气动部分可以包括不由塑料制成的部件(例如，由金属箔片制成的泡罩、在样品入口处的金属插入件)，但它们主要由塑料形成。塑料材料的使用有助于盒的经济性制造。

虽然气动箔片和流体箔片可以由金属箔片制成，但优选的材料是包括上述那些的塑料。特别地，优选箔片是聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚丙烯复合材料，其中聚丙烯与流体样品接触

目标核酸序列是样品中有待检测的任何核酸。在盒中有待扩增和检测的目标核酸通常将是DNA，但是也可以扩增和检测RNA。在一些实施方案中，盒可以容许DNA和RNA目标的扩增和/或检测。

液体样品是被引入盒中以便确定是否存在感兴趣的目标核酸的组合物。样品可以是怀疑其中存在有待检测的核酸的组合物(例如，用于临床诊断)，或者可以是其中潜在地存在有待检测的核酸的组合物(例如，用于污染测试)。

液体样品可以具有各种来源。例如，样品可以是从动物或植物获得的材料(例如，用于感染诊断或用于基因分型)。此类样品可以最小侵入性或非侵入性地获得，例如可以使用拭子从动物获得样品，或者样品可以是体液。作为替代方案，样品可以是从食物或水获得的材料(例如，用于污染测试)。样品将通常包括细胞，并且可以从盒内的这些细胞提取目标核酸(如果存在的话)。本领域技术人员将理解，样品可以在引入盒中之前被稀释或以其他方式处理，但是优选的是，盒可以用这种方式处理未被预处理的材料。

从其获得样品的动物可以是脊椎动物或非脊椎动物。脊椎动物可能是哺乳动物。哺乳动物的实例包括但不限于小鼠、大鼠、猪、狗、猫、兔、灵长类动物等。动物可以是灵长类，并且优选是人。因此，盒可用于人类样品的临床诊断。

除了对样品进行分析之外，盒可以对阳性对照和/或阴性对照进行分析以便提供盒正按预期运行的确认。对照可以由用户引入盒中，或者可以在使用之前包括在盒中。

因为核酸扩增已经不成功(无效结果)，所以包含阳性内部对照核酸允许用户识别是否已经获得样品的阴性结果。如果在检测室中无法检测到阳性对照核酸(尽管其存在于扩增室中)，则用户将能够将测试识别为无效结果，并且可以执行另一次测试。

阳性对照核酸可以是在盒中使用的样品中将不会发现的任何核酸。内部对照DNA可以取自细菌，其对动物不致病并且其含有对细菌高度特异性的核酸。用于动物样品的对照核酸可取自的可能细菌的一个实例是黑胫病(Pectobacterium atrosepticum)，但是可以使用将不存在于样品中的任何对照核酸。

盒的流体部分包括样品流过的通道和室。以两种方式控制样品通过盒的流动。首先，流体部分具有气体入口。气体入口连接到气体供应装置，并且通过这个入口将气体注入流体部分中允许将样品推向下游通过盒、朝向检测室。气体供应装置可由读取器提供。作为替代方案，气体供应装置可以是自带气体供应装置。优选地，气体供应装置由外部源提供，并且气体入口连接到气动回路，使得通过盒上的气动入口提供气体供应。其次，至少一个气动控制阀控制样品通过流体部分的局部移动。可以独立于其他气动控制阀来控制气动控制阀，并且可以独立于通常引起样品通过气体入口的下游移动的气体供应装置来控制所述气动控制阀。气体入口和气动控制阀还容许通过流体部分冲洗样品，例如以便排出过量容积的材料。流体部分还具有排气装置，其允许空气和废料离开流体部分的通道和室而不在盒中发生压力积聚。优选地，排气装置包括废物室和/或废物排放口。

盒的流体部分包括用于细胞裂解和核酸分离的试剂和/或物理成分。这些可以是能够裂解细胞并且将核酸与细胞碎片和其他细胞成分分离的任何试剂或物理成分。例如，它们可以包括：(i)能够引起样品中可能存在的目标细胞裂解的裂解缓冲液，例如，包括诸如壬基苯氧基聚乙氧基乙醇(可作为NP-40获得)或乙基苯基聚乙二醇(可作为Triton X100获得)的洗涤剂的缓冲液、或者包括硫氰酸胍的缓冲液，和/或(ii)特异性结合核酸但不结合其他不期望的细胞成分(例如，蛋白质和脂质)的捕获支持体或捕获柱。捕获柱包括捕获过滤器，并且附加地可以包括深度过滤器。过滤器可以由玻璃纤维(可作为Whatman过滤器获得)制成、或者可以由二氧化硅制成，但是可以使用能够将核酸与其他细胞成分分离的任何柱或支持体。可以进行以下操作：使用洗涤缓冲液来洗脱以便移除细胞碎片和其他细胞成分，然后使用洗脱缓冲液来洗脱以便洗脱来自捕获支持体或捕获柱的已分离核酸，使得捕获柱可以将核酸与细胞碎片和其他细胞成分分离。

样品流过的通道将样品入口流体地连接到可以进行核酸扩增的至少一个扩增室。扩增室的目的是容许扩增样品中存在的任何感兴趣的目标核酸(以及在存在的情况下，任何阳性对照核酸)。可以使用任何核酸扩增方法，并且以下关于示例性盒更详细地描述这些方法。不同核酸扩增方法所需的不同核酸扩增试剂是本领域中众所周知的。这些试剂设置在扩增室中或其上游，使得样品(和任何阳性对照)一旦到达扩增室就包括用于核酸扩增的所有必需试剂。根据有待检测的目标核酸应用核酸扩增方法也是本领域中众所周知的(例如，引物的设计)。因此，技术人员将能够相应地适配用于核酸扩增的试剂。术语“室”不表示任何特定的大小或几何形状，而是其意味着流体部分内被设计成容许发生核酸扩增的区域。因此，例如，室可以是样品可以被流体地隔离(例如，通过使用气动控制阀)同时发生了核酸扩增所需的步骤(例如，热循环等)的区域，并且室可以位于盒内使得它在所需的任何外部资源附近(例如，在盒读取器内的热源旁边，由此容许发生热循环)。

盒中可以包括多个测试扩增通道和/或室。不同的测试扩增通道和/或室可以包括扩增感兴趣的不同核酸所需的试剂。因此，使用多个扩增测试通道和/或室允许同时(包括任何对照)在单个盒上执行多次测试。作为替代方案，用于扩增多种不同核酸的试剂可以存在于单个扩增室中，并且可以在同一扩增室中同时扩增不同的核酸(无论多种目标核酸、还是一种目标核酸和对照核酸)。

样品在核酸扩增之后流过的另一个通道将至少一个扩增室流体地连接到其中可检测核酸扩增结果的至少一个检测室。用于核酸检测的试剂位于检测室中或其上游，使得样品一旦到达检测室时就包括用于检测的所有必需试剂。用于核酸检测的试剂对于特定目标核酸可以是特异性的，即它们可以允许检测特异性核酸序列的存在。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。如果在检测之前移除目标核酸以外的所有核酸，则可以使用这种通用试剂。例如，这可以通过提供能够水解样品中除目标核酸以外存在的所有核酸的核酸酶来实现。扩增的目标核酸可以被保护免于水解，例如通过在引物中包括化学修饰，其被掺入扩增产物中并且不能被水解。下面关于示例性盒来描述用于核酸检测的试剂，但所述试剂通常包括探针(其包括电化学标记物)。探针能够与扩增室中已经扩增的扩增核酸杂交。在探针与扩增核酸杂交之后，可以通过来自标记物的信号的可检测变化来进行核酸的检测。实际上，这涉及三个阶段：将探针与目标DNA结合，通过T7从探针中切下标记物，然后检测来自标记物的信号。在一些实施方案中，变化可能是由探针的水解导致的。当探针水解时，通常使用双链特异性核酸酶来实现水解，所述双链特异性核酸酶可以是外切核酸酶或内切核酸酶。优选地，核酸酶是T7内切核酸酶。来自标记物的信号能够在探针水解之后经历变化。这是由于当标记物从结合到探针的其余部分移动到从探针的其余部分脱离或结合到探针的单核苷酸或短部分时，标记物的环境发生改变。可以在Hillier等人的生物电化学，63(2004)，307-310中发现可使用的探针类型和检测方法的另外细节。作为替代方案，可以使用用于引起来自标记物的信号的可检测变化的方法(其不依赖于探针水解)，例如Ihara等人的核酸研究，1996，第24卷，No.21 4273-4280。标记物环境的这种变化导致来自标记物的信号的变化。可以检测来自标记物的信号的改变以便检测感兴趣的核酸的存在。

在使用阳性对照核酸的情况下，用于核酸检测的试剂将附加地包括阳性对照探针，所述阳性对照探针包括标记物。阳性对照探针能够与扩增的对照核酸杂交。阳性对照探针和目标探针的标记物所提供的信号可以是相同的，但存在于单独的检测室中，使得可以区分对应于对照核酸和测试核酸的信号。作为替代方案，对照探针和目标探针的标记物所提供的信号可以在不同的电压下氧化，使得即使探针存在于同一检测室中，信号也可彼此区分。

盒中可以包括多个测试检测通道和/或室。不同的测试检测通道和/或室可以包括检测感兴趣的不同核酸所需的试剂。因此，使用多个检测测试通道和/或室允许同时在单个盒上执行多次测试。作为替代方案，用于检测多种不同核酸的试剂可以存在于单个检测室中，并且可以在同一检测室中同时检测不同的核酸(无论多种目标核酸、还是一种目标核酸和对照核酸)。

标记物可以通过使用盒的电极来检测，并且因此标记物将通常是电化学标记物，诸如二茂铁。可以在WO03/074731、WO2012/085591和PCT/GB2013/051643中发现可使用的标记物的实例。标记物所发出的信号可以由盒读取器检测。

盒的气动部分包括至少一个气动回路，其各自控制至少一个气动控制阀。气动部分通过打开和闭合气动控制阀来控制样品通过盒的流动。阀的打开和闭合由气动回路中通过气动压力入口施加的气动压力的变化来控制。通常，盒包含许多气动控制阀。气动控制阀可以由单独的气动压力入口控制。这些阀可用于防止样品通过流体部分向下游移动，直到必要的步骤已经被执行和/或以便防止不想要的样品向上游的反向移动。例如，阀可以设置在至少一个扩增室的上游，以便防止向下游移动到至少一个扩增室中，直到已经进行细胞裂解和核酸分离。在细胞裂解和核酸分离之后，可以打开至少一个扩增室上游的阀以便允许向下游流动。然后可以再次闭合所述阀，以便防止回流到室外返回样品入口。

盒包括至少两个电极，其可以提供跨至少一个检测室的电势差。电势差导致电流流过至少一个检测室，由此容许检测来自电化学活性标记物的信号。

盒读取器通常包括：盒接收区域，包含样品的盒可以插入其中；第一夹具和第二夹具，在测试循环期间盒保持在其间；气动组件，其用于联接到示例性盒上的气动端口并且致动包括在示例性盒内的一个或多个气动阀；热模块，其包括用于对流体盒中的各种样品处理区进行加热的一个或多个热堆叠；电子接口，其被配置成联接到至少两个电极并且从其接收电信号；以及控制单元，其包括控制测试并从其读取结果所需的处理装置。示例性盒读取器还可以包括：一个或多个机械致动器，其用于致动设置在流体盒上的一个或多个可塌缩泡罩，并且被配置成将包含在泡罩中的流体喷射到流体装置中的通道网络中；机械阀致动器，其用于致动包括在盒内的机械阀；隔离致动器，其被配置成在故障、功率损失的情况下或测试结束时致动包括在流体盒上的隔离阀。盒读取器还可以包括用于识别插入读取器中的盒的装置，例如像用于从附着到盒的条形码标记读取信息的条形码读取器。

1.示例性盒

1.1概述

以下描述的示例性盒旨在是用于对引入盒中的样品执行测试的单次使用的一次性盒。示例性盒是具有适当规模的通道的流体盒(如下文详细描述的)。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，则优选的是丢弃盒。然而，如果期望的话，则盒可以被发送以用于重新处理，以便使其能够被再次使用。

优选的是，盒包括进行选择测试所必需的所有生物试剂。例如，示例性盒用于检测感兴趣的病原体的存在、不存在或数量。可检测任何病原体。可以被盒检测的病原体实例是沙眼衣原体、阴道毛滴虫、淋病奈瑟氏球菌，生殖支原体和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌。为此，盒包括用于裂解细菌从而洗涤要废弃的碎片的缓冲液、以及用于使目标DNA重新悬浮的干净缓冲液。盒还包括用于核酸扩增的干试剂。可以使用任何核酸扩增方法来执行核酸扩增。核酸扩增方法可以是热循环方法，其中执行方法的温度是变化的，使得扩增的不同步骤能够在循环内的不同温度下进行。例如，熔融、引物的退火和延伸可以分别在不同的温度下执行。通过循环通过温度，可以控制方法的每个步骤的时序。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中，在核酸扩增期间控制温度。

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、基于核酸序列的扩增(NASBA)、解旋酶依赖性扩增和环介导等温扩增。用于核酸扩增的试剂将取决于所使用的核酸扩增方法而变化，但包括聚合酶和核苷三磷酸。

如以下所解释的，盒还包括检测试剂，其能够检测作为核酸扩增方法产物的扩增核酸的存在或不存在。用于核酸检测的试剂包括能够与扩增核酸杂交的探针。探针包括二茂铁标记物。在探针与扩增核酸杂交之后，通过来自标记物的信号的可检测变化来进行核酸的检测。所述变化是由使用双链特异性核酸酶而实现的探针水解引起的。核酸酶是T7内切核酸酶。当二茂铁是探针的一部分时或当其仅附接到单核苷酸时，二茂铁给出不同的电化学信号，并且因此容易检测到水解。因此，来自标记物的信号的变化容许检测感兴趣的核酸的存在。

电极允许检测来自标记物的信号的可检测变化，其在目标核酸的存在下发生。

盒被配置成用于与盒读取器(未示出)一起使用。盒包括许多气动、机械、热和电接口(以下更详细地描述)，读取器通过所述接口与盒进行交互以便执行测试。因此，在使用中，盒将被插入读取器中，并且读取器将被激活以便开始通过接口与盒进行交互以执行测试。为了理解本发明的目的，没有必要准确地描述盒如何与读取器交互以进行特定测试并提供测试结果，但是下文提供了盒的示例性操作的概述。

1.2示例性盒的示意图

在详细解释示例性流体盒的部件的结构和布置之前，参考图1所示的原理图来描述高级别的示例性盒的布局是有帮助的。

根据液体(包括液体样品)通过盒的流动来考虑盒的总体布局是方便的。除非下文另外规定，包括液体样品和液体缓冲液的液体的通道被称为具有上游端和下游端的‘流体路径’。除非下文另外规定，‘下游’通常指液体的流动方向，而‘上游’是指与流动方向相反的方向。示例性盒中的流体路径可以具有不同的分支(并且从而形成不同的流体路径)，但是所有路径具有可识别的流动方向，其容许本领域技术人员识别上游方向和下游方向。然而，对于此一般定义有一个例外，即当液体样品在混合室10与波纹管20之间泵送时。在这种情况下，流体沿着与其下游的大致流体流动方向相反的方向被间歇地泵送回上游。这种混合用于使裂解缓冲液和样品混合并且使内部对照物再水化。

液体样品通过进入端口在样品混合室10处引入盒中。优选进入端口的特定布置本身可以形成盒的孤立发明方面，如以下在第3节中进一步描述的。样品指示器12流体地联接到样品混合室10，使得被引入样品混合室10中的样品在样品指示器12中是可见的。包含裂解缓冲液的泡罩14也连接到样品混合室10。裂解缓冲液包括硫氰酸胍。一旦样品已经被引入样品混合室10中并且开始测试，裂解泡罩14就塌缩以便将裂解缓冲液排出到样品混合室10中，在所述样品混合室10中所述裂解缓冲液与引入其中的液体样品混合。

沿着主通道16，粗过滤器18位于样品混合室10的下游。当液体样品穿过主通道16时，粗过滤器18过滤出液体样品中的任何大碎片，诸如皮肤或身体毛发。

沿着主通道16，波纹管20位于粗过滤器18的下游，所述波纹管20具有上游波纹管阀22a和下游波纹管阀22b。如以下更详细地描述的，波纹管20与其上游阀和下游阀22a-b一起能够将液体样品从流体路径的上游端(即，从样品混合室10)泵送到下游端。总而言之，这是借助于波纹管20内的柔性膜以及上游和下游波纹管阀22a-b来实现的，所述上游和下游波纹管阀22a-b致动以产生局部压力差，以便一方面将液体样品从样品混合室10吸入波纹管20中，并且另一方面使液体样品从波纹管20进一步向下游通过主通道16。这是通过阀中柔性膜的仔细精心设计的气动致动来实现的。优选阀的特定布置本身可以形成盒的孤立发明方面，如以下在第3节中进一步描述的。

沿着主通道16，捕获柱24位于波纹管的下游。捕获柱24的目的是将核酸与细胞碎片和其他细胞成分分离。捕获柱包括都由玻璃纤维制成的捕获过滤器和深度过滤器。优选捕获柱的特定布置本身可以形成盒的孤立发明方面，如以下在第3节中进一步描述的。

两个分支通道26、28在下游波纹管阀22b与捕获柱24之间接合主通道16。分支通道的目的是引入执行期望的测试所需的液体缓冲液。例如，通过由示例性盒进行的测试，一旦样品已经穿过就必须将洗脱缓冲液和洗涤缓冲液引入主通道中。洗涤缓冲液包含在洗涤缓冲液泡罩30中，并且洗脱缓冲液包含在洗脱缓冲液泡罩32中。将洗涤缓冲液和洗脱缓冲液引入主通道16中分别由洗涤缓冲液阀34和洗脱缓冲液阀36控制。在测试中的适当点处，洗涤缓冲液泡罩30和洗脱缓冲液泡罩32塌缩，以便将洗涤缓冲液和洗脱缓冲液排出到分支通道26、28中，并且从那里通过洗涤缓冲液阀34和洗脱缓冲液阀36进入主通道16。

沿着主通道16的废物分支16a，废物室38位于捕获柱24的下游。优选废物室的特定布置本身可以形成盒的孤立发明方面，如以下在第3节中进一步描述的。废物室38的目的是收集除核酸以外的细胞碎片和细胞成分并且包含它们，由此防止它们进入测试通道54a或控制通道54b。废物室38通过废物排放口40来排放到大气中，并且气溶胶冲击器42设置在废物室38与废物排放口40之间以便防止颗粒物质从废物室38逸出到大气中。在主通道16的主通道废物分支16a中的废物室阀44在测试期间的适当点处容许和防止流体穿过进入废物室38。

沿着主通道16的洗脱分支16b，洗脱室46位于捕获柱24的下游。洗脱室46的目的是允许样品制备物沉降，并且允许气泡在样品进入扩增室之前分散。在主通道16的洗脱分支16b中的洗脱室阀48在测试期间的适当点处容许和防止流体穿过进入洗脱室46。

回旋混合通道52位于洗脱室46的下游。这里，使制备的样品在穿过隔离阀50之前混合。

在本申请中，隔离阀50上游的部件被称为被包括在盒的‘前端’中，而隔离阀50下游的部件被称为被包括在盒的‘后端’中。广义上说，在盒前端中制备液体样品以用于分析，并且在盒后端中对样品进行分析。

隔离阀50打开以便容许制备的液体样品从盒的前端传递到后端。在测试的适当点处，在液体样品已经被制备并且位于盒后端内以用于分析之后，隔离阀50闭合以便防止任何样品重新进入前端。一旦隔离阀50闭合，它就不能再次打开。隔离阀50在电源故障的情况下也用作保护装置，其中读取器闭合隔离阀50以便防止泄漏。

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-b中的每一个包括具有扩增室入口阀58a-b和扩增室出口阀60a-b的扩增室56a-b。可以在核酸扩增室中执行任何核酸扩增方法。如果使用PCR，则核酸扩增室包含热稳定DNA聚合酶、dNTP、能够与有待扩增的核酸杂交的一对引物。任选地，核酸扩增室可以附加地包含缓冲盐、MgCl₂、钝化剂、尿嘧啶N-糖基化酶和dUTP。可以使用的热稳定DNA聚合酶的实例是来自水生栖热菌的Taq聚合酶。

示例性盒中的每个核酸扩增室包括呈流体层中形成的第一浅阱和第二浅阱形式的试剂容纳特征部。将有待在盒中使用的试剂点滴在阱中。在示例性盒中，测试特异性试剂和通用试剂通过将其各自点滴在不同阱中来彼此分离。因此，将测试特异性试剂点滴在室中的第一阱中，并且将通用试剂点滴在室中的第二阱中。通过分别点滴试剂，对于一组不同的测试特异性试剂，在制造期间更容易交换测试特异性试剂，以便执行不同的测试，同时使通用试剂保持原样。

在示例性盒中，核酸扩增室与检测室的比率为1:2。制备的样品在隔离阀50处进入盒后端，并且被分流到两个核酸扩增室中。在处理之后，来自核酸扩增室的两份经处理测量的样品中的每一者被分流到两个检测室中。因此，对于引入示例性盒中的每种样品，可以从两个核酸扩增室填充四个检测室，从而促进双重扩增和4-路检测。

然而，应当理解，可以提供一个或三个或更多个核酸扩增室以便提供所期望的任何复用水平，并且可以相应地调整所提供的检测室的数量以便将核酸扩增室与检测室的比率维持在1:2。

比率1：2对于示例性盒是优选的，这是因为与检测室中的检测所需的不同标记物的数量相比，这种比率允许测定两倍数量的目标核酸。然而，应当理解，比率可以取决于液体样品的标记物和PCR目标的数量而改变。例如，比率可以是1:1、1:3或1:n，使得当针对标记物数量存在n倍的复用PCR目标时，存在从每个流体路径的主通道分支的n个检测室。

在扩增测试通道中的扩增室中，对沙眼衣原体有特异性的PCR引物连同核酸扩增所需的其他试剂一起被干燥。在扩增对照通道中的扩增室中，对阳性对照核酸有特异性的PCR引物连同核酸扩增所需的其他试剂一起被干燥。还在扩增对照通道中的扩增室中提供阳性对照核酸，其取自黑胫病。已干燥的试剂在液体样品到达其时重构。

在扩增室出口阀60a-b的下游，扩增通道54a-b中的每一个分成两个另外的检测通道，从而导致对于每个扩增室存在两个检测室，总共给出一共四个检测室62a-d。用于核酸检测的试剂(包括目标探针)在测试扩增室56a或56b下游的检测室62a-d中被干燥。用于核酸检测的试剂(包括对照探针)在对照扩增室56a或56b(无论哪个都不是上述测试室)下游的检测室中被干燥。每个检测室62a-d设置有其自己的气体弹簧64a-d，所述气体弹簧64a-d在流体路径的下游端处形成死端。

在检测室中提供用于核酸检测的试剂。用于核酸检测的试剂包括具有二茂铁标记物的探针。这些探针能够与扩增的核酸杂交。在将探针与扩增的核酸杂交后，探针被双链特异性核酸酶¹水解，这致使标记物从探针其余部分脱离。如上所解释的，标记物从探针其余部分的脱离引起来自标记物的信号的可检测变化。对照探针设置在与目标探针分开的检测室中，并且目标核酸和对照核酸的检测在不同的检测室中进行，使得信号可以彼此区分开。

在扩增出口阀60a-b的下游，但是在产生四个检测通道的叉的上游，两个旁路通道66a-b分别接合两个扩增通道54a-b。旁路通道66a-b

的目的是在液体样品进入检测室62a-d之前移除扩增通道54a-b内的过量的液体样品。旁路通道66a-b连接到旁路阀68，所述旁路阀68在通道分成扩增通道54a和54b之前，也在隔离阀50的下游流体地联接到主通道16的洗脱室分支16b。

盒中优选室的特定布置(诸如第一扩增室和第二扩增室或第一检测室至第四检测室)本身可以形成盒的孤立发明方面，如以下在第3节中进一步描述的。

应当理解，示例性盒中的扩增室数量和检测室数量可以取决于优选实现方式而变化。此外，在不脱离如权利要求书所限定的本发明范围的情况下，通道、室、阀等的其他配置是可能的。

现在将参照图2至图10解释以上引入的示例性盒的各种部件的物理结构和操作。

1.3示例性盒的物理结构

1.3.1示例性盒的概述和外部特征

在图2中示出示例性盒。如上所述，读取器通过多个接口与盒进行交互。示例性盒100中所示的接口是：气动接口101；电接口102；旁路阀接口103；以及隔离阀接口104。这些接口中的每一个在以下更详细地描述。应当理解，可以取决于优选实现方式而提供更多或更少的接口。

热接口也设置在盒中，但未示出。热接口允许调节扩增室的温度，以便允许进行核酸扩增。

图2所示的示例性盒100包括用于插入读取器中的插入端105和非插入端106。用于将样品引入样品混合室10中的样品入口107接近非插入端106。在示例性盒中，样品通常将包括细胞，并且可以从这些细胞提取目标核酸(如果存在的话)，但在其他实现方式中也可以使用其他流体样品，诸如拭子洗脱液、尿液、精液、血液、唾液、粪便汗液和眼泪。例如，可以使用移液管通过样品入口107将样品引入样品混合室10中。

示例性盒100和读取器被配置成使得当盒插入读取器中时，所有上述接口可以被读取器致动。另一方面，样品入口107保持在读取器的外部，使得样品可以在盒插入读取器中时被引入样品混合室10中。

图2所示的示例性盒100还包括样品指示器窗口109，样品指示器12通过所述指示器窗口109是可见的以便确定样品是否已经引入样品混合室10中。

示例性盒100中的所有气动、机械和电接口位于盒的相同面(在这种情况下是顶面110)上。热接口(未示出)设置在盒的底面上。这简化了读取器的设计，所述设计可以在读取器的相同区域中提供与那些接口交互的相关气动、机械和电气部分，由此充分利用空间。所述设计还使得读取器的热部分能够被设置成远离气动、机械和电气部分。

1.3.2盒的内部部件

图2所示的示例性盒100由现在将要描述的各种部件形成。图3示出图2的示例性盒100的分解图。盒100从顶部到底部包括：外壳111、泡罩子组件112、气动箔片113、气动层114、流体层115和流体箔片116。图3中还示出将在以下更详细地描述的电极层117、两个过滤器118和多个吸收垫119。

外壳111是由丙烯腈丁二烯苯乙烯制造的。气动箔片113和流体箔片116是由聚对苯二甲酸乙二醇酯/聚丙烯复合材料制造的。气动层114和流体层115是由聚丙烯制造的。

除了外壳111、过滤器118和垫119之外，前面段落中提及的每个部件都粘附到其相邻的一个或多个部件。因此，泡罩子组件112粘附到气动箔片113，所述气动箔片113粘附到气动层114，所述气动层114粘附到流体层115，所述流体层115粘附到流体箔片116。电极层117也粘附到流体层115。

层的彼此粘附在盒中提供了一系列流体密封通道、以及相关的室、阀、泵、波纹管和其他部件。使液体样品从其中穿过的通道是液密的，并且使气体从其中穿过的通道是气密的。任选地，所有部件都是液密的和气密的。例如，气动层和流体层的一侧或两侧中形成的凹陷和开口当夹在一起并粘附到气动箔片和流体箔片时，分别产生提供前述通道、室、阀、泵、波纹管和其他部件所必需的形状。

现在将更详细地描述图3中的以上提及的每个部件。

1.3.3外壳111

图4更详细地示出外壳111。如图所示，外壳111包括大致矩形的上表面120和在所有四个侧面上从其悬垂的壁121(所述壁中的两个在图4中可见)。外壳111的主要目的是保护盒的某些部件，最值得注意的是泡罩子组件112和隔离阀接口104。因此应注意的是，外壳111比气动层114和流体层115更短，使得它在盒100被组装时仅覆盖那些层的一部分。在示例性盒100中，气动接口101、电子接口102和旁路阀接口103不被外壳111覆盖以便使读取器容易接入。

外壳111的上表面120在其中具有三个孔口122a-c，其各自具有从孔口周边悬垂的壁，以便在盒被组装时形成三个凹陷。凹陷的目的是容纳泡罩子组件112的泡罩，使得泡罩可以被读取器接入和按压，但是另外被保护免于意外冲击。当然，由于示例性盒包括三个泡罩，因此外壳111包括形成三个对应凹陷的三个对应孔口122a-c。应当理解，可以取决于优选实现方式而提供更多或更少的泡罩、孔口和凹陷。可替代地，外壳111可以包括形成容纳所有可用泡罩的单个凹陷的单个孔口。

外壳111的沿着外壳111的长度在盒100的插入端105与非插入端106之间延伸的侧壁121包括沿其下边缘的至少一部分的凸缘123。凸缘123的目的是双重的。首先，凸缘包括一个或多个窗口124a-b，其用于接收在气动层114中形成的对应数量的突片以便将盒100保持在一起。其次，凸缘123的尺寸被设置成在盒被组装时突出超过流体箔片116的下表面，使得流体箔片116悬挂在盒100被放置在其上的平坦表面的上方。这防止对流体箔片116的否则可能导致的意外损坏。

尽管在图4所描绘的示例性盒中，凸缘123基本上沿着盒的两个相对侧面的长度设置，但应当理解，凸缘可以沿着盒的三个或四个边缘设置并且仍然使箔片悬挂在盒被放置在其上的平坦表面的上方。类似地，尽管图4所描绘的盒示出基本上沿着边缘的整个长度延伸的凸缘123，但是可以提供仅部分地沿着边缘延伸的凸缘，或者可以沿着每个边缘提供多个凸缘。

外壳111在非插入端106处还包括握把125，所述握把125有助于通过手将盒插入读取器中以及从读取器移除盒100。握把125包括在外壳111中形成的一系列脊和凹槽，但是用于增加摩擦力的替代性结构(诸如滚花)也是可以的。

外壳111还包括样品入口孔口126，例如可以使用移液管通过所述入口孔口126将样品引入盒100的样品混合室10中。凹陷到外壳111的上表面120中的盆状物127围绕给定直径的入口孔口126，以便容纳一定溢出量的液体样品。虽然示例性实施方案的盆状物127基本上是平坦的，但是它可以朝向入口孔口126倾斜，使得任何溢出物通过入口孔口126排出。

示例性外壳111还包括多个切口：形成样品窗口109的第一切口128、以及用于提供对隔离阀接口104的接入的第二切口129。与保护泡罩的凹陷一样，通过仅经由外壳111中的切口129提供对隔离阀接口104的接入，隔离阀接口104在一定程度上被保护免于意外冲击，所述意外冲击可以致动隔离阀并且使得盒是不可操作的。

1.3.4泡罩子组件112

图5更详细地示出泡罩子组件112。泡罩子组件112可以单独制造，在此期间泡罩预先填充有进行优选测试所必需的液体试剂，并且随后粘附到气动箔片113。

泡罩子组件(或‘泡罩包装’)是技术人员熟悉的。泡罩是用于包含液体的可塌缩室，所述液体可以通过在泡罩上进行按压并且由此使泡罩塌缩而从泡罩排出。在典型的泡罩包装中，泡罩室被箔片或其他易碎层密封，一旦室内压力达到泡罩塌缩时的特定量值，所述箔片或其他易碎层就会破裂。

在示例性盒中，泡罩子组件112包括三个泡罩130a-c。这些泡罩分别包含：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。

示例性泡罩子组件112包括基底131，上述泡罩130a-c由可变形聚合物层形成到所述基底131上，所述可变形聚合物层成形以便提供所述室。对应于三个泡罩130a-c的三个孔口132a-c穿过基底132。每个孔口被形成室的可变形聚合物层覆盖，这由此使孔口连接到室(若没有相应孔口132a-c与室之间的密封件133a-c)。当在泡罩130a-c上施加合适的压力时，密封件133a-c断裂，由此致使泡罩的液体内容物从泡罩中喷射出并且通过基底131中的孔口132a-c流到泡罩子组件之外。

如图所示，密封件133a-c至少部分地围绕室的周边，在所述周边中它们与基底131会合。在每个密封件133a-c中的被设计成断裂(由此形成孔口132a-c与室之间的液体通路)的点处，密封件133a-c可以比周边的其余部分更弱。这确保当施加合适的压力时，密封件133a-c的正确部分断裂。

当盒插入读取器中时，读取器可能使泡罩塌缩。一个或多个机械致动器(诸如支脚)可以由读取器施加到凹陷中以便使泡罩塌缩。

泡罩子组件112还包括两个参考孔134a-b，其被配置成容许组件固定装置提供参考以便有助于在制造期间对组件进行定位。

1.3.5气动层114

图6A和图6B更详细地示出气动层114。图6A是气动层的顶视图并且图6B是底视图。气动层114由刚性塑料层135组成，当盒被组装时，所述刚性塑料层135在某些地方通过多个柔性膜来包覆模制以便形成某些部件。柔性膜是由热塑性弹性体制造的。

刚性塑料层135具有位于其中的多个不同形状的凹陷以及从其中穿过的孔口。与流体层115组合，刚性塑料层135内的某些凹陷和/或穿过刚性塑料层135的孔口形成多个部件，包括：样品混合室136；废物室137；捕获柱138；洗脱室139；第一扩增室和第二扩增室140a-b；以及第一检测室至第四检测室141a-d。还提供孔口142以便给予对电极层117的接入。

与包覆模制的柔性膜和气动箔片113组合，穿过刚性塑料层的某些其他孔口形成多个其他部件，包括：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146；洗涤缓冲液空气入口阀146a；洗脱缓冲液入口阀147；洗脱缓冲液空气入口阀147a；废物室阀148；洗脱室阀149；隔离阀150；第一扩增室入口阀和第二扩增室入口阀151a-b；以及第一扩增室出口阀和第二扩增室出口阀152a-b。与包覆模制的柔性膜(但不是气动箔片)组合，另一个孔口形成旁路阀153。

除了隔离阀150和旁路阀153之外，在气动层中形成的阀是可气动操作的阀。也就是说，每个阀可操作来打开和闭合所述阀位于其中的流体通道，并且通过向联接到阀的气动控制线路施加特定压力来致动这个阀。气动控制线路联接到气动接口144，读取器在盒100插入其中时接入所述气动接口144。因此，为了致动给定的气动阀，读取器仅向与所述阀相关联的气动控制线路施加适当的压力以便打开或闭合阀。

隔离阀150和旁路阀153也由读取器致动(但机械地)。再次，每个阀可操作来打开和闭合所述阀位于其中的流体通道，但是通过将一个或多个机械致动器(诸如支脚)施加到阀来致动阀。

气动层还包括两个参考孔154a-b，其被配置成容许组件固定装置提供参考以便有助于在制造期间对层进行定位。当盒被组装时，气动层中的参考孔154a-b与泡罩子组件中的参考孔134a-b对齐。

气动层还包括孔口155a-c，其在盒被组装时与穿过泡罩子组件的基底131(穿过气动箔片，如下所述)的孔口132a-c对准。

1.3.6气动箔片113

图7更详细地示出气动箔片113。如上所解释的，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、室、阀、泵、波纹管和其中形成的其他部件。因此，对于大部分来说，气动箔片113是大致矩形且平面的箔片材以便提供有效的密封。有利的是，气动箔片113是惰性的，使得不与移动通过气动层114的试剂进行反应。

然而，气动箔片113不覆盖整个气动层114。特别地，气动箔片113不覆盖盒100的非插入端106处的样品混合室136或废物室137、或插入端105处的旁路阀153。此外，气动箔片113包括切口156、157，使得其不分别覆盖隔离阀150或气动接口144。

气动箔片113还包括三个孔口158a-c，其在盒100被组装时与穿过泡罩子组件的基底131的孔口132a-c和穿过气动层114的孔口155a-c对准。孔口158a-c容许泡罩内的液体试剂传递到气动层114，并且从那里通过孔口155a-c去往流体层115。

气动箔片113还包括两个参考孔159a-b，其被配置成容许组件固定装置提供参考以便有助于在制造期间对层进行定位。当盒被组装时，气动箔片中的参考孔159a-b与其他层中的参考孔对齐。

气动箔片是由聚对苯二甲酸乙二醇酯层制造的复合箔片以便提供强度，其中聚丙烯层位于顶部上以便提供用于使液体样品和缓冲液接触的惰性材料，并且还使得箔片能够被热密封到气动层(也是由聚丙烯制造的)。

1.3.7流体层115

图8A和图8B更详细地示出流体层115。图8A是气动层的顶视图并且图8B是底视图。流体层115由刚性塑料层160组成。如先前所解释的，流体层115的顶侧(未示出)粘附到气动层113的底侧(见图5B)，使得由气动层和流体层的组合形成的各种通道、室、阀、泵、波纹管和其他部件对齐。

与气动层113的刚性塑料层135一样，流体层115的刚性塑料层160具有位于其中的多个不同形状的凹陷以及从其中穿过的孔口。与气动层113和流体箔片116组合，刚性塑料层160内的某些凹陷和/或穿过刚性塑料层160的孔口形成某些部件，包括：样品入口室136；捕获柱138；洗脱室139；第一扩增室和第二扩增室140a-b；以及第一检测室至第四检测室141a-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146；洗涤缓冲液空气入口阀146a；洗脱缓冲液入口阀147；洗脱缓冲液空气入口阀147a；废物室阀148；洗脱室阀149；隔离阀150；第一扩增室入口阀和第二扩增室入口阀151a-b；以及第一扩增室出口阀和第二扩增室出口阀152a-b。还提供孔口161以便给予对电极层117的接入。

此外，与流体箔片116(但不是气动层114)组合，流体层115中的凹陷还提供粗过滤器162、回旋混合通道163和多个通道，所述多个通道在盒被组装时将上述部件连接在一起，以使得液体样品和液体试剂能够穿过盒，并且促进阀、泵、波纹管和其他部件的气动致动。

流体层包括两个参考孔164a-b，其被配置成容许组件固定装置提供参考以便有助于在制造期间对层进行定位。当盒被组装时，流体层中的参考孔164a-b与其他层中的参考孔对齐。

如以上所提及的，在气动接口与上述各种阀和波纹管之间形成通道。在示例性盒中，气动接口包括11个端口，其如下连接到各种部件。

端口1：波纹管

端口2：上游波纹管阀

第一扩增室入口阀和第二扩增室入口阀

第一扩增室出口阀和第二扩增室出口阀

端口3：下游波纹管阀

端口4：洗涤缓冲液入口阀

端口5：洗涤缓冲液空气入口

端口6：洗涤缓冲液空气入口阀

洗脱缓冲液入口阀

端口7：洗脱缓冲液空气入口

端口8：洗脱缓冲液入口阀

端口9：参考压力线路

端口10：洗脱室阀

端口11：废物室阀

应当理解，尽管示例性盒的各种发明方面可以使用以上列出的连接中的特定连接来实现(特别地，第一扩增室入口和出口阀和第二扩增室入口和出口阀连接到单个端口；并且洗涤和洗脱缓冲液空气入口连接到单个端口)；但以上列出的精确配置不是必要的。

1.3.8流体箔片

图9更详细地示出流体箔片116。如上所解释的，流体箔片116粘附到流体层115的下表面，由此流体地密封通道、室、阀、泵、波纹管和其中形成的其他部件。因此，对于大部分来说，流体箔片116是大致矩形且平面的箔片材以便提供有效的密封。有利的是，箔片116是惰性的，使得不与在气动层中移动的试剂进行反应。

然而，流体箔片116不覆盖整个流体层115。特别地，流体箔片116不覆盖插入端105处的检测室141a-d。

流体箔片116还包括两个参考孔165a-b，其被配置成容许组件固定装置提供参考以便有助于在制造期间对层进行定位。当盒被组装时，流体箔片中的参考孔165a-b与其他层中的参考孔对齐。

流体箔片是由聚对苯二甲酸乙二醇酯层制造的复合箔片以便提供强度，其中聚丙烯层位于顶部上以便提供用于使液体样品和缓冲液接触的惰性材料，并且还使得箔片能够被热密封到流体层(也是由聚丙烯制造的)。

1.3.9电极层117

最后，图10更详细地示出电极层117。如上所解释的，电极层117粘附到流体层115。电极层117包括四组检测电极166a-d。每组检测电极166a-d包括第一电触点至第三电触点168a-d，其在盒插入读取器中时与读取器中的对应电触点联接。优选地，电触点由银制成以便优化电连接。优选地，作为镀有氯化银的银的电极用于确保最佳电行为。

每组检测电极166a-d包括工作电极169a-d；对电极170a-d和参考电极171a-d。每个电极联接到相应的电触点。每组检测电极166a-d还包括覆盖电极与相应电触点之间的接口的电介质172a-d。

电化学信令可用于指示样品中的遗传或免疫组织化学目标物的存在。对样品进行处理以便形成电解质，所述电解质实际上可以保持在包括一组检测电极的电池中。当跨电池中的工作电极169a-d和对电极170a-d施加电势差时，电解质中的一些化合物将具有迁移到电极并且交换电子的自然趋势，从而导致微小的电流。所有可溶性化合物的组合具有某种电化学活性，并且这种活性发生的速率使得能够测量那些化合物的量。从而，可以通过搜索样品中的不同化合物的氧化还原电化学特征要素来测量样品中的不同化合物存在。特别地，样品可以被处理以便包括标记物，所述标记物是当且仅当样品包含目标分子时存在的所选择的化合物。

在示例性盒中，电极166a-d被布置成使得第一检测室至第四检测室141a-d内的液体样品与第一组电极至第四组电极166a-d进行接触。

通过读取器在工作电极169a-d与对电极170a-d之间施加电压扫描。

1.3.10旁路阀(机械阀)

图43示出示例性流体盒的阀D100的第一实施方案。出于将变得明显的原因，阀在以上被提及为旁路阀。阀在本文中也被称为机械阀。

阀D100包括阀腔D101、以及设置在阀腔D101内的柔性阀膜D105。阀腔D101可在单个聚合物层中形成，或者可由多个层(诸如示例性盒100的外壳111、气动层114和流体层115)组成。如以上所解释的，阀膜D105在阀腔D101内形成，并且可以被包覆模制到气动层上。

阀室D101具有侧壁D130、底板D132，并且在顶部处是开放的。阀室D101在底板D132中包括第一开口D102和第二开口D103，其连接到在流体层115中形成的第一通路D112和第二通路D113。第一开口D102和第二开口D103可以位于阀室D101的第一凸起部分和第二凸起部分上，以便形成第一阀座和第二阀座。

在柔性膜D105与阀腔D101的底板D132之间，限定了阀室D115。因此，阀室流体地连接到第一开口D102和第二开口D103。

阀膜D105包括第一阀膜部分D122和第二阀膜部分D123。

第一阀膜部分D122可以在打开位置与闭合位置之间移动，在打开位置中，所述第一阀膜部分D122与第一开口D102间隔开并且容许流体在第一通路D112与阀室D115之间流动；在闭合位置中，所述第一阀膜部分D122密封抵靠第一开口D102并且防止在第一通路D112与阀室D115之间的任何流体流动。

类似地，第二阀膜部分D123可以在打开位置与闭合位置之间移动，在打开位置中，所述第二阀膜部分D123与第二开口D103间隔开并且容许流体在第二通路D113与阀室D115之间流动；在闭合位置中，所述第二阀膜部分D123密封抵靠第二开口D102并且防止在第二通路D113与阀室D115之间的任何流体流动。

因此应当理解，阀室D115具有：当第一阀部分和第二阀部分处于其打开位置时的第一容积V1；当第一阀部分和第二阀部分中的一个处于其打开位置并且另一个处于其闭合位置时的第二容积V2；以及当第一阀部分和第二阀部分处于其闭合位置时的第三容积V3。应当理解，V1>V2>V3。容积V3理想地尽可能接近零。

第一阀膜部分D122和第二阀膜部分D123可以彼此独立地致动。例如，当在示例性盒中使用阀时并且当盒插入读取器中时，读取器可以应用第一机械致动器和第二机械致动器(诸如支脚)，以便独立地致动第一阀膜部分D122和第二阀膜部分D123。这在密封系统中是有利的，诸如在阀的一侧上要维持临界压力的示例性盒的后端。在这种情况下，可以首先致动对应于第一通道和第二通道的阀座，同时保持阀腔向旁路通道开放，以便避免对第一通道和第二通道加压或使液体在其中移位。

现在参考图44，示出阀D200的第二实施方案。第二实施方案与第一实施方案相同(并且相似的参考数字指代类似的特征部)，除了以下情况之外：除了第一开口D202和第二开口D203之外，第三开口D204设置在阀腔的底板中。第三开口D204连接到第三通路D214，并且适于被第二阀膜部分D223密封，以便防止流体在第三通路D214与阀室D250之间移动。

在图44所示的实施方案中，第二开口D203和第三开口D204位于第二凸起部分D243和第三凸起部分D244上。然而，应当理解，第二开口和第三开口可以位于单个凸起部分D343上，或者它们可以位于与阀腔底板的其余部分基本上齐平的区域上。

如图所示，第二开口D203和第三开口D204间隔开距离b。第一开口D202与第二开口D203间隔开距离a。第一开口D202与第二开口D203之间的距离a大于第二开口D203与第三开口D204之间的距离b。这容易使得第二开口D203和第三开口D204能够被第二膜部分D223密封，并且第一开口D202能够被第一膜部分D222密封。

尽管在图43和图44所示的第一实施方案和第二实施方案中，阀被示为具有两个或三个开口，但是应当理解可以设置四个或更多个开口。取决于优选实现方式，开口可以任何方式分组以便由第一膜部分或第二膜部分密封。还应当理解，尽管在附图所示的实施方案中，阀膜被示为具有第一阀膜部分和第二阀膜部分，但可能的是，阀膜可具有三个或更多个部分，每个部分适于密封一个或多个开口并且每个部分适于可独立地致动。

如上所述，第一阀膜部分D222和第二阀膜部分D223可以由第一机械致动器D232和第二机械致动器D233机械地致动，所述机械致动器可以例如设置在读取器(未示出)中。第一机械致动器D232被配置成可以从第一位置移动到第二位置，在第一位置中，所述第一机械致动器D232与第一阀膜部分D222间隔开；在第二位置中，所述第一机械致动器D232将第一阀膜部分压靠在开口D202上，由此密封开口。类似地，第二机械致动器D232被配置成可从第一位置移动到第二位置，在第一位置中，所述第二机械致动器D232与第二阀膜部分D223间隔开；在第二位置中，所述第二机械致动器D232将第二阀膜部分D233压靠在第二开口D203和第三开口D204上。

阀可以被配置成使得机械致动器D232和D233可以基本上接触所有的阀膜D205。可替代地，阀可以被配置成使得机械致动器D232和D233可以仅接触阀膜D105的一部分。

现在参考图44和图45，可以看出，通过将第二开口和第三开口相对靠近地定位在一起，第二阀膜部分D223可以被致动以便有效地密封第二开口D203和第三开口D204，而不需要大表面积以接触阀膜D205。相比之下，第二开口D202与第一开口D203之间的相对较大距离允许第二阀膜D223部分被第二偏置装置压下，而不显着地压下第一阀膜部分D222。

优选地，阀膜D205由可弹性变形的聚合物形成，使得阀被偏置到第一位置中。优选地，阀膜D205具有至少0.25mm的厚度，最优选地为约1mm的厚度。这确保阀膜是足够厚的以便为开口上方的有效密封提供顺应性。通过将偏置装置D232、D233从第二位置移动到第一位置，偏置装置D232、D233不再将阀膜D105压靠在开口D202、D203、D204上并且阀返回打开位置。

将参考图46解释阀D200的实现方式。特别地，阀D200用作以上讨论的示例性流体盒100的后端中的旁路阀68。

图47示出示例性盒100的以下特征：主通道16的洗脱分支16b；隔离阀50；混合通道52；第一PCR通道54a和第二PCR通道54b；以及第一旁路通道66a和第二旁路通道66b。为了清楚起见，从图47省略了示例性盒100中存在的某些特征部。

如图46所示，第一旁路通道66a和第二旁路通道66b分别连接到旁路阀D200的第二开口D203和第三开口D204。第一开口202和第一通路D212在隔离阀的下游联接到主通道16的洗脱分支16b。

如上所述，当隔离阀50闭合时，示例性流体盒的后端形成闭合系统。因此，在图47所示的阀系统D500中使用旁路阀D200的第一优点是：旁路阀D200可以用于在测试完成之后使后端减压。这可以如下发生。一旦液体样品已经被泵送到示例性盒100的检测室(未示出)中，隔离阀就可以闭合以便在后端中形成闭合系统。然而，在隔离阀50闭合之前的合适点处，第一柔性膜部分D222以及优选第二柔性膜部分D223可以被机械致动器推动到其闭合位置，由此减小阀室D250内的容积。

当阀室D250的容积低于其最大值时(例如当柔性膜部分D222、D223中的一个或两个处于其闭合位置时)，隔离阀可以闭合，由此在后端中形成密封系统。一旦隔离阀闭合，柔性膜部分D222、D223可以返回其打开位置，由此使阀室D250的容积增加到其最大值。

在一个实例中，当阀D200处于打开位置并且阀膜D205与开口D203、D204间隔开时(如图44所示)，阀室D250的容积为V。当阀D200处于闭合位置时(如图46所示)，阀腔D250的容积基本上为零。

因此，当阀D200处于打开位置时，阀系统D500的容积为：

V打开＝V空腔+V网络。

当阀D200处于闭合位置时，阀系统D500的容积为：

V闭合＝V网络。

假如隔离阀在阀D200闭合时是打开的，则等于V空腔的流体量将移位到通道网络之外(隔离阀的上游)，并且在通道网络中(隔离阀的下游)将留有等于V网络的流体量。

当隔离阀50闭合时，系统变为闭合系统并且所述系统中的流体量是固定的。然后，当阀D200在隔离阀已经闭合之后重新打开时，系统的容积返回V打开。由于V打开>V闭合，因此系统中产生负压。这种负压降低了盒泄漏的风险。应当理解，如果这种压力降低是足够大的，则可以在系统中产生负压，甚至在系统最初被稍微加压的情况下。

通过闭合阀D200以便减小系统容积、闭合隔离阀以便闭合系统、并且然后打开阀D200以便增加系统容积，可以在示例性盒的后端内实现负压。优选地，阀腔D250的容积变化是足够大的以便在流体网络中实现显著的压力变化。虽然在附图所示的实施方案中，阀室被示为具有两个或三个开口，但应当理解使系统减压的这种方法将与任何数量的开口一起工作。

如上所述，第一旁路通道66a和第二旁路通道66b可以用于通过第一PCR通道54a和第二PCR通道54b从第一流体路径和第二流体路径移除过量的流体样品。从而，第一旁路通道66a联接到第一PCR通道54a中的第一流体路径，并且第二旁路通道66b联接到第二PCR通道54b中的第二流体路径。

在测试中的适当点处，必须闭合旁路阀D200。然而，当闭合旁路阀时，存在以下风险：密封抵靠第二开口D203和第三开口D204的膜所导致的压力变化将推动旁路通道66a、66b中的流体返回到PCR通道66a、66b，特别是在流体不能逃离到系统中的其他地方的情况下。这是不令人希望的。因此，在图47所示的阀系统D500中使用旁路阀D200的第二个优点是：可以减轻导致这种回流的压力变化。

通过使用阀D200，可以进行向第二阀膜部分施加力的第一步骤，以便使第二阀膜部分密封抵靠阀室的第二开口和第三开口。图45示出处于中间位置的阀D200，其中第二开口和第三开口由第二阀膜部分D223密封，同时第一开口D202保持打开。然后执行第二步骤，所述第二步骤包括向第一阀膜部分D222施加力，以便使第一阀膜部分D222密封抵靠阀室D101中的第一开口D202。

通过在闭合阀室中的第一开口之前闭合第二开口和第三开口，可以避免对第二通路和第三通路过度加压，并且实际上使进入第一旁路通道和第二旁路通道的回流最小化。

虽然上述方法是指具有第一开口、第二开口和第三开口的阀，但应当理解，这种方法可以适用于具有布置成两组的两个或四个或更多个阀的阀，其中第一组阀被第一阀膜部分密封，并且第二组阀可以被第二阀膜部分密封。在这种上下文中，旨在一组是指一个或多个阀。

优选地，在具有四个或更多个开口的实施方案中，第一阀膜部分被配置成密封第一开口，并且第二阀膜部分适于密封任何随后的开口。此外，阀室的开口可以位于阀室的凸起部分上以便产生凸起的阀座。每个凸起部分可以包括多个开口，或者每个开口可以设置有其自己的凸起部分。可替代地，一些或所有开口可以都不位于凸起部分上。

现在将简要解释以上引入的示例性盒的方法操作。

1.4示例性筒的操作方法

1.4.1前端

如上所述，使用移液管将流体样品(诸如尿样)引入样品混合室10中。样品的一部分传递到样品指示器12以便说明样品存在于样品混合室中。

一旦将具有混合室10中的样品的盒100插入读取器中，并且激活读取器，测试就可以开始。首先，读取器将应用机械致动器(诸如支脚)以便使裂解缓冲液泡罩14塌缩。在这样做时，裂解缓冲液将被排出到样品混合室10中，在所述样品混合室10中裂解缓冲液将与样品混合。

然后，波纹管20及其阀22a-b将液体样品和裂解缓冲液来回移动到样品混合室10中，以便使裂解缓冲液和样品混合并且使内部对照物再水化。在混合步骤之后，发生样品和裂解缓冲液的温育以便允许发生细胞裂解。

然后，波纹管20及其阀22a-b将开始操作以便将样品从样品混合室10泵送到主通道16中、通过粗过滤器18并且朝向捕获柱24。在捕获柱24内，核酸基于其大小和电荷而特异性地结合到捕获柱中的过滤器。不想要的液体样品传递到废物室38。

一旦不想要的液体样品已经传递到废物室38，从而使核酸结合到捕获柱24，则读取器应用机械致动器(诸如支脚)以便使洗涤缓冲液泡罩30塌缩。在这样做时，洗涤缓冲液将被排出到第一分支通道26中，并且从那里进入主通道16。将要使用来自洗涤和/或洗脱缓冲液空气入口的空气将洗涤缓冲液冲入废物室中。

一旦洗涤样品已经传递到废物室38，从而仅将结合和纯化的核酸留在捕获柱24中，则读取器应用机械致动器(诸如支脚)以便使洗脱缓冲液泡罩32塌缩。在这样做时，洗脱缓冲液将被排出到第二分支通道28中，并且从那里进入主通道16中，通过捕获柱24以便洗脱来自捕获柱的核酸，去往洗脱室46。

样品在洗脱室46中沉降，从而允许气泡在进入扩增室之前分散。

1.4.2后端

施加受控压力以便将来自洗脱室的流体通过隔离阀59转移到扩增室56a-b。可以通过旁路通道68从流体路径移除任何过量的液体样品。在核酸扩增室56a-d中，感兴趣的一种或多种(如果存在的话)核酸被扩增，使得其以可检测水平存在。对照核酸也被扩增，使得其以可检测水平存在。如上所述，可以使用任何核酸扩增方法。在使用PCR的情况下，引物与感兴趣的核酸特异性杂交，并且通过将dNTP添加到每个引物的3'末端而被诸如Taq聚合酶的热稳定聚合酶延伸。在PCR开始之前，PCR室的入口和出口处的阀闭合，从而使样品隔离，并且检测室通过机械阀排放回洗脱室，所述洗脱室现在被排放到大气。

施加受控的压力以便将流体从扩增室转移到检测室。在检测室中，目标探针与感兴趣的目标扩增核酸特异性杂交，并且对照探针与扩增的对照核酸特异性杂交。核酸酶在将探针与扩增核酸杂交之后水解目标探针和对照探针。目标探针和对照探针的水解使标记物从探针脱离，从而导致来自标记物的信号发生可检测变化。

一旦液体样品占据检测室，读取器就将机械致动器应用于隔离阀50以便闭合阀并且将液体样品隔离在装置的后端中。

电极提供跨至少一个检测室的电势差。取决于标记物的状态(即它附接到全长的探针还是探针已经被水解，以及它是脱离的还是附接到探针的单个核苷酸或短部分)，对于电极的扩散速率将不同，因此能够流过检测室的电流将不同。因此，电极允许读取器检测来自标记物的信号的变化，所述变化由杂交探针的水解引起。

2.示例性盒读取器

2.1概述

示例性盒读取器包括外壳，包含：抽屉，其用于将盒插入读取器中；第一夹具和第二夹具，其适于将示意性盒接收和保持在所述第一夹具与所述第二夹具之间；三个泡罩致动器，其用于致动包括在示例性盒中的三个可塌缩泡罩；气动模块，其包括用于与示例性盒上的气动端口接口连接的气动接口、以及用于向气动接口提供适当压力的至少一个泵；热模块，其包括用于控制示例性盒内的三个区的温度的三个热堆叠；电接口，其用于电连接到包括在示例性盒中的电极；隔离阀闭合机构，其用于致动示例性盒中的闭锁隔离阀；以及机械阀致动器，其用于致动包括在示例性盒中的旁路阀。

2.2总体布置和热区

图11a和图11b示出其中可以实现本发明的盒读取器200的外视图。盒读取器200包括：外部外壳201、盒抽屉202、触摸屏显示器203和电源按钮204。

外壳采用三角柱的形式，所述三角柱具有前面205；后面206以及与第一侧面206a和第二侧面206b侧接的底座(未示出)。外壳的前面和后面在顶边缘207处会合。

排放口设置在外壳中以用于散热，并且包括：第一排放口208，其位于后面206中、接近顶边缘207；第二排放口209a、209b，其位于底座中、沿着外壳的底边缘，更具体地位于底座与侧面之间(即，第一侧面206a和第二侧面206b与底座会合的位置)；以及第三排放口210a、210b，其位于第一侧面206a和第二侧面206b中，更具体地位于第一侧面206a和第二侧面206b与后面206和底座中的每个之间(即，第一侧面206a和第二侧面206b与底座和后面会合的位置)。

图12a和图12b是图11a和图11b的外壳的分解图。图12a示出外壳的形成底座211和后表面206的部分，其是(例如)通过注射模制形成的整体件。如图所示，支撑结构212a、212b位于外壳内，所述支撑结构212a、212b提供对外壳的内部部件的支撑，并且还有助于外壳内的热管理，如以下更详细地描述的。

图12b示出外壳的形成前面204以及第一侧面和第二侧面的部分。这些部分中的每一个单独形成，并且使用诸如螺杆的合适固定装置来安装到外壳的其余部件。

图13示出外壳的底座211的底部；第二排放口209a、209b和第三排放口210a、210b是清晰可见的。

接入面板214设置在读取器200的底座中。使用合适的固定装置(诸如螺杆)将接入面板固定到底座211上，以便容易接入读取器200的内部部件，如以下更详细地描述的。

图14示出读取器200的一些主要子系统。特别地，读取器包括：功率控制模块215，其用于从外部电源接收功率并且在读取器的部件中分配功率；电子控制模块216，其用于管理盒内的样品的电化学检测和分析；热模块217，其用于管理在测试期间供应给盒的热能；气动块218，其用于管理在测试期间对盒的流体压力递送；以及盒处理模块219，其用于接收盒并且将其夹持在外壳内。所示的其他部件包括触摸屏和盒100。图中未示出的读取器200的其他主要子系统是泡罩致动器系统和机械阀致动器系统。

图15示出组织到六个板上的读取器的内部部件-主板220、热板221、功率板222、恒电势器伸缩针板223、连接器板224和传感器板225。

主板220提供对读取器的整体控制。主板包括CPU模块225，其用于处理并生成用于控制读取器的其余部件的指令。主板220还包括：四个信令LED 227和蜂鸣器228，其用于在视觉上和听觉上指示装置的状态；I/O端口，其包括以太网端口229和三个USB端口230；传感器，其包括三个光学传感器231和四个压力传感器232。主板还联接到LCD触摸屏233，其为CPU提供用户输入。

热板221包括恒电势器回路234，其用于在盒中的检测室中施加电压并检测电流。恒电势器回路234通过ADC 235a联接到主板。恒电势器回路234还联接到恒电势器伸缩针板223，其包括用于联接到盒上的电触点的十二个伸缩针236。

热板还包括珀尔帖驱动器237，其驱动连接器板224上的珀耳帖装置以用于将热能施加到盒。珀耳帖驱动器237通过ADC 235b联接到主板和传感器板。

功率板包括到7个步进电动机、18个阀、2个泵、1个螺线管和1个电磁铁的连接器。功率板还联接到条形码引擎238。

连接器板包括连接到三个珀耳帖装置和三个风扇的连接器。传感器板包括通过ADC 235c连接到热板的六个珀耳帖温度传感器。

239中的直流功率设置在热板221上，并且其从散热板跨24v电源线240a-c分配到主板、功率板、连接器板和传感器板。信号线241a、241b将主板与热板和功率板互连，而信号线241c、241d将主板与热板和功率板互连。

图16示出读取器200的横截面。如可以看出的，读取器通过热绝缘壁245分割成三个热区。第一区242设置在读取器的底座处朝向前面205。第一区包含热模块217，由此防止从热模块耗散的热量进入第二区或第三区。特别地，第一区包括连接到连接器板的三个珀耳帖、三个风扇和六个珀耳帖温度传感器。

第二区243包含功率控制模块215、电子控制模块216、气动块218和盒处理模块219、以及泡罩致动器系统和机械阀致动器系统。

第三区244被设置成朝向后面并且升高到高于底座，但与读取器的顶部间隔开。作为最冷区的第三区包括主板。

第一区、第二区和第三区中的每一个包括风扇，其用于在空气从排放口排出之前将空气吸入所述区中。

2.3盒处理

图17a和图17b更详细地示出盒读取器的抽屉202。如图17a和b所示，抽屉202包括前部250、后部251以及第一侧部252a和第二侧部252b。第一侧部和第二侧部连接前部和后部，由此限定盒接收托盘253的周边。切口254设置在托盘253中，使得插入托盘中的盒被托盘253围绕其周边支撑，而盒100的基本上所有下表面可通过切口254来接入。垂直肋256沿着第一侧部252a和第二侧部252b中的一个延伸。使抽屉相对于上夹具偏置到打开位置的抽屉弹簧258设置在第一侧部252a和第二侧部252b中的一个的上方朝向抽屉202的后部。如图17a所示，盒100和盒接收托盘253包括不对称设计，使得盒100只可能以图17a所示的取向放置在抽屉202中。在上述示例性盒的情况下，这意味着样品入口端口位于抽屉202的前部处，而检测室和样品处理室位于抽屉202的后部处。

现在参考图18a和图18b，抽屉202可滑动地安装在上夹具260中。垂直肋256接合设置在上夹具260中的凹槽262，由此限制抽屉202相对于上夹具260沿第一方向的移动。凹槽262朝向后部(例如，在抽屉闭合件的最后20mm中)变窄，由此使抽屉202紧紧地对齐在上夹具260内。邻近肋256，抽屉202还包括标志特征(未示出)，其被刚性地附接到上夹具260的两个光学传感器(未示出)观察到。这些传感器提供通知读取器的控制系统抽屉202是打开还是闭合的信号。

抽屉闭锁机构设置在抽屉202与上夹具260之间。转向图19，抽屉闭锁机构包括设置在上夹具260中的闭锁销264，其在抽屉闭合时与设置在抽屉260中的凹陷266对齐。偏置装置(未示出)使闭锁销264偏置到其接合闭锁凹陷266的位置。螺线管(未示出)设置在上夹具260中，所述螺线管可以被选择性地激活以便接合闭锁销264。

图19所示的闭锁机构在读取器200执行的测试期间、以及附加地在读取器处于其不工作状态的同时保持抽屉202闭合。在测试循环期间的适当点处(即当要插入或移除示例性盒100时)，读取器200将暂时激活螺线管，由此使闭锁销264从凹陷266缩回。一旦闭锁销264已经从凹陷266中退出，抽屉260就在抽屉弹簧258的影响下自动打开。斜坡270设置在抽屉202的后部处邻近凹陷266。当用户将抽屉202推动成闭合时，闭锁销264越过斜坡270并且重新接合凹陷266，由此重置抽屉闭锁机构并且使抽屉闭锁在其闭合位置。

现在转到图20，抽屉202和上夹具250被定位成相对于读取器放置在其上的表面所限定的水平线成5度的角度。在实践中，这意味着对于插入读取器中的示例性盒100，样品入口位于检测室和样品处理室的上方。

图21a和图21b分别示出上夹具260和下夹具288的示意图。如这些图所示，夹具包含多个螺纹插入件，其为配合部分提供固定点。为了防止插入件拉出的风险，设计使用从固定相对侧拧入的系留插入件。

现在参考图21a，上夹具260固定地安装在盒读取器200内，所述盒读取器包括盒接收区域271、后部272a和两个延伸侧部272b-c。盒接收区域272包括：气动接口274；电接口276；第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器278a-c；机械阀致动器280；以及隔离阀致动器282。第一夹具致动器、第二夹具致动器和第三夹具致动器284a-c固定在上夹具260的后部和侧部中。每个夹具致动器包括由步进电动机(未示出)驱动的导螺杆291a-c。邻近每个夹具致动器284a-c，上夹具260包括至少一个硬止动件286。

现在参考图21b，下夹具288可相对于上夹具在盒读取器内移动，并且包括中心凸起部分289、后部290a、延伸到中心凸起部分289的任一侧的两个侧部290b-c。凸起中心部分289的尺寸被设计成适合通过设置在抽屉202中的切口254。第一夹具致动器螺母、第二夹具致动器螺母和第三夹具致动器螺母292a-c分别安装在下夹具288的后部以及第一侧部和第二侧部中。三个夹具致动器螺母292a-c中的每一个与安装在上夹具260中的对应夹具致动器284a-c螺纹接合。除了上述之外，下夹具288包括第一热堆叠、第二热堆叠和第三热堆叠287a-c，其将在下问中更详细地描述。

图22示出夹持在上夹具与下夹具之间的盒100的横截面。

清楚地示出将上夹具260连接到下夹具288的三个夹具致动器284a-c。

两个静态对齐轴294a-b固定地连接到下夹具288，并且穿过上夹具260的第一侧部和第二侧部上的两个对应孔口296。然而，技术人员将理解可以设置多于两个对齐轴。机架298固定地连接在上夹具260上方的两个对齐轴296之间。第一起动弹簧和第二起动弹簧300a-b设置在上夹具260与机架298之间，优选围绕每个静态对齐轴294。两个定位销302从上夹具260的下表面突出，以用于与插入读取器中的示例性盒100中的两个对应凹陷对齐。

下夹具288中的固定衬套304确保对齐轴294保持垂直于下夹具288，同时夹具致动器螺母292a-c被允许浮在下夹具288与其支撑托架306之间的捕获空间中。下夹具288中的至少一个模制止动件特征部(未示出)防止夹具致动器螺母292a-c的旋转，并且设计确保了螺母292a-c仅经历垂直力，而不经历可切断柱308的旋转力。

在测试期间，夹具致动器284a-c使下夹具288在三个位置之间移动：完全打开位置，其中三个夹具致动器284a-c中的每一个使包括在上夹具260中的硬止动件特征286a-c停滞；以及完全闭合位置，其中上夹具260的至少一部分邻接上夹具260的至少一部分。在完全闭合位置中，盒100牢固地保持抵靠上夹具260，由此将包括在上夹具中的气动接口和电接口与设置在示例性盒上的对应接口接合。优选地，经由下夹具288，盒通过由夹具致动器284a-c提供的至少100N(更优选至少150N、以及最优选至少200N)的力来保持抵靠上夹具。

现在将参考图23描述在整个示例性测试循环中下夹具相对于上夹具的移动，所述图23示出在示例性测试循环中涉及的步骤的示意图。

用户通过请求测试来启动测试循环。在启动之后，三个夹具致动器284a-c将下夹具288移动到完全打开位置，所述完全打开位置由三个夹具致动器284a-c中的每一个使其对应硬止动件286a-c停滞的点限定。一旦所有夹具致动器284a-c已经使硬止动件286a-c停滞，则下夹具288平行于上夹具260对齐并且隔离阀闭锁机构是起动的。在下文中将更详细地描述隔离阀闭锁机构。

下夹具288然后移动到中间的‘原始’位置。在原始位置中，下夹具288与上夹具260间隔开，并且下夹具288的凸起中心部分289位于抽屉202的切口254下方。当下夹具288到达原始位置时，读取器激活所述的抽屉解闭锁机构，在抽屉202上方自动打开。一旦用户已经插入盒100并且闭合抽屉202，下夹具288就移动到完全闭合位置。

在完全闭合位置中，下夹具288的凸起中心部分289突出通过抽屉托盘253中的切口254，由此将盒100从抽屉202中提出并且保持其与上夹具260的牢固接触。这接合上夹具和示例性盒上的气动接口和电接口，并且将机械致动器与盒100上的其对应物对齐。

一旦测试已经完成，夹具致动器284a-c就使下夹具288返回到原始位置，将盒100降低到抽屉托盘253中，并且抽屉202自动打开以用于使用户移除和处置所使用的盒100。

上述夹具致动器系统是开环的，并且依赖由包括在上夹具260中的硬止动件286限定的下夹具的位置控制以用于使致动器停滞。这种技术确保了下夹具288在夹持过程开始时总是平行于上夹具260，并且完全打开位置被很好地限定。然而，技术人员将理解可以提供停止夹具致动器284a-c的替代性方法。例如，电动机可以被单独致动，直到夹具到达所需位置处的光学传感器(未示出)。

如图23所示，在一个实施方案中，示例性读取器200可以在测试已经完成之后并且在下夹具288返回其原始位置之前将下夹具288移动到完全打开位置，并且抽屉202打开以用于移除盒。这允许在移除所使用的盒100之前，将下文中进一步详细描述的隔离阀闭锁机构重置成准备好进行下一次测试。

在上述示例性实施方案中，上夹具和下夹具的大小被设计成使得下夹具的上表面与上夹具的下表面之间的距离D在下夹具处于其完全闭合位置时约为0mm，在下夹具处于其原始位置时约为7.8mm，并且在下夹具处于完全打开位置时约为14.5mm。然而，本领域技术人员将理解可以基于许多因素来决定上夹具与下夹具之间的距离D。例如，可以针对不同的盒大小或针对不同的夹具几何形状来调整距离D。此外，技术人员将理解可以设置两个夹具致动器、或者四个或更多个夹具致动器。

在本文所述的示例性读取器中，上夹具和下夹具优选地由玻璃纤维增强型PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)形成，其各自通过不锈钢支架来增强。然而，技术人员将理解其他材料可以用于上夹具和下夹具。例如，可以使用PPS(聚苯硫醚)或PC(聚碳酸酯)。

2.4隔离阀致动器

图24更详细地示出隔离阀致动机构。如图24所示的，上夹具包括致动组件310。致动组件310包括：在上夹具260上方包括的电枢312，所述电枢312可以由铁磁材料形成；以及上夹具260下方包括的第二部分316，其位于上夹具260的盒接收区域271中。轴314穿过设置在上夹具260中的开口318并且连接电枢312和第二部分316。安装在第二部分316上的柱塞320与设置在示例性盒100中的凹陷对齐，隔离阀50位于其所述凹陷中。柱塞可以包括任何形状，但优选地包括被配置成接触隔离阀的阀致动器的平坦端部。

致动弹簧322被限制在第二部分316的上表面与设置在上夹具260上的支承表面324之间，使得致动组件310相对于上夹具260向下偏置并且进入柱塞320致动示例性筒100上的隔离阀50的位置。电磁体326安装在上夹具上方的机架298上，与下面的致动组件290的第一部分对齐。优选地，安装弹簧328将电磁体326连接到机架298。

图24所示的隔离阀激活系统被设计成闭合盒100上的隔离阀50以便减少扩增的测试材料的逸出。其在测试结束或电源发生故障时闭合阀。

在测试开始时，隔离阀激活机构通过将下夹具288移动到其完全打开位置来起动。

当下夹具288在测试过程开始时移动到完全打开位置时，夹具致动器284a-c压缩设置在两个对齐轴294周围的两个起动弹簧300a-b并且在所述弹簧300a-b中储存能量。弹簧300a-b通过对齐轴294压缩在上夹具260与附着到下夹具288的机架298之间。当下夹具260移动到其完全打开位置时，机架298下降到附接到机架298的电磁体326在致动组件310的电枢312上触底的点处。如果电磁体326弹簧安装在机架298上，则电磁铁将在下夹具到达其完全打开位置之前接触电枢312。当下夹具288移动到完全打开位置时，安装弹簧328被压缩。

电磁体326被激活以便接合电枢312，使得它在下夹具288升高到其原始位置时将致动组件310向上拉动，从而压缩致动弹簧322。当隔离阀激活机构是起动的并且下夹具288处于其原始位置时，柱塞320离开设置在示例性盒100中的凹陷。

优选地，由两个起动弹簧300a-b提供的垂直力超过压缩致动器弹簧所需的力。然而，技术人员将理解，可以不设置起动弹簧，或者由两个起动弹簧300a-b提供的垂直力可以等于或小于压缩致动器弹簧所需的力，并且夹具致动器可以被配置成在下夹具288移动到其夹持位置时提供克服致动弹簧所需的力。

在本文所述的示例性读取器中，当下夹具到达其完全打开位置时，电磁体326被激活。然而，本领域技术人员将理解，电磁体326可以在下夹具288到达完全打开位置稍微之前或之后被激活。一旦隔离阀致动机构已经是起动的，就可以将盒100插入读取器200中并且执行测试。

在测试结束时(或在功率损失的情况下)，读取器200使电磁体326断开，从而致使致动弹簧322通过足以闭合下面的盒100中的隔离阀50的力将柱塞320强加到隔离阀50上。一旦读取器已经致动隔离阀，阀就保持闭锁闭合的。

由于几何约束，在示例性读取器200中，柱塞320的中心轴线不与电磁体396的中心轴线共线；然而机构的几何形状通过确保从电磁体396(在起动期间)以及隔离阀50上(在激活期间)沿着致动组件310作用的力在致动弹簧322的直径内来防止柱塞320的任何卡住。显然，可以提供根据本发明的读取器，其中电磁体、致动组件和柱塞的中心轴线基本上相同。

2.5热堆叠

再次参考图21b，下夹具288包括三个热堆叠287a-c。

图25示出包括三个热堆叠287a-c的下夹具288的凸起中心部分289的平面图。第一热堆叠287a设置在凸起部分289的前部处，并且被定位成与插入读取器中的示例性盒的样品制备区域对齐。第二热堆叠和第三热堆叠287b-c被设置成在凸起部分289的后部处彼此邻近。第二热堆叠和第三热堆叠287b-c被定位成分别与示例性盒的样品处理区域(例如一个或多个PCR室)和盒的检测区域对齐。第一热堆叠、第二热堆叠和第三热堆叠287a-c中的每一个与下夹具288中的开口(图21b所示)对齐，并且被配置成在所述热堆叠与其对齐的盒区域中与流体箔片接触和交换热量。

在使用中，热堆叠287a-c用于与流体箔片(所述流体箔片与样品制备区域、样品处理室和检测室毗接)接触和交换热量，由此控制样品在样品制备区域、样品处理室和检测室内的温度。图28示出每个热堆叠被配置成接触的示例性流体盒区域。第一热堆叠在第一区域362中与流体箔片对齐并且被配置成接触所述流体箔片，所述第一区域362覆盖样品混合室136和粗过滤器162的区域。第二热堆叠在第二区域364中与流体箔片对齐并且被配置成接触所述流体箔片，所述第二区域364覆盖样品处理室，例如PCR室56a-b。第三热堆叠被配置成在第三区域中与流体箔片对齐并且接触所述流体箔片，所述第三区域覆盖检测室62a-d。如图25所示，在配置成用于与上述示例性盒一起使用的示例性读取器中，第一热堆叠被配置成在约43mm×22mm的区域上接触箔片；第二热堆叠287b被配置成在约20mm×20mm的区域上接触箔片；并且第三热堆叠被配置成在28mm×20mm的区域上接触箔片。第一热堆叠与第二热堆叠和第三热堆叠之间的距离D约为50mm。技术人员将理解，这些大小对应于被设计成用于与示例性盒一起使用的读取器，并且可以相应地修改第一热堆叠和第二热堆叠的大小和位置以便与替代性流体盒的所需区域对齐和接触。

现在转到图26a-c，第一热堆叠、第二热堆叠和第三热堆叠287a-c中的每一个包括分流板330、储存器块338、散热器340和风扇342。具有第一侧334和第二侧336的珀耳帖装置332设置在分流板330与储存器块332之间。珀耳帖装置332的第一侧334与分流板330热接触，而珀耳帖装置的第二侧336与储存器块338热接触。这种珀耳帖装置通常是为了高功率和热循环目的而优化的Marlow装置。

一个或多个温度传感器(未示出)安装在分流板330和储存器块338中。通常，温度传感器被嵌入在机加工凹陷(所述机加工凹陷设置在分流板330和储存器块338中的每一个中)中，并且设置在环氧树脂中。然而，技术人员将认识到，可以在每个分流板330和每个储存器块338中设置多于一个的温度传感器。通常，储存器块338由铝形成，而散热器340由铜形成，但是技术人员将认识到可以使用其他导热材料。

在示例性读取器中，第一热堆叠287a和第三热堆叠287c被设计成提供静态受控温度，而第二堆叠287b被设计成尽可能快地改变第二加热器的表面温度。这是通过修改第二堆叠287b的分流板330b以使其质量最小化来实现的。

图27更详细地示出第二热堆叠287b的分流板330b。分流板330b具有第一面356和第二面(未示出)，并且优选地由铝组成。第一面356包括用于接触示例性盒的流体箔片的基本上平坦的中心部分349，而第二面包括用于接触珀耳帖装置332的第一侧334的基本上平坦的中心部分。如图27所示，分流板330b具有基本上矩形的覆盖区，从而具有沿其长度的长边344和沿其宽度的短边346。固定点348设置在分流板330b的每个拐角处。优选地，固定点348是可以通过其插入螺杆的凹陷孔口。

分流板330b具有第一切口和第二切口350a-b，其在邻近的固定点348之间沿着所述分流板330b的每个短边延伸。在其每个短边346的周边处，分流板330b包括具有减缩厚度351a-c的至少一个区域。在图27所示的示例性实施方案中，分流板330b包括沿着一个短边的具有减缩厚度351a的第一区域、以及在另一个短边上的被脊352分开的具有减缩厚度351b-c的两个另外区域。还设置了具有减缩厚度354a-b的一个或多个区域，其在邻近的固定点348之间沿所述分流板的每个长边延伸。优选地，沿着每个长边延伸的厚度减小354a-b的区域被设置为沿着每个长边延伸的细长凹陷，使得脊358毗接长边344的外边缘。然而，技术人员将会理解，可以提供厚度减小的一个或多个区域，其沿着分流板的每个长边延伸。

通常，分流板330b的厚度约为3mm，除了在厚度约为1mm的厚度减小的区域中外。通过在图27所示的至少一个区域中减小分流板330的厚度，可以减小分流板的质量，同时维持承受在多个测试循环中重复施加的夹持力所需的刚度。

第一分流板330a和第三分流板330c优选地由铝形成并且通常具有比PCR更大、更简单的形状，这是因为它们的性能是较不重要的并且因此没有被优化。

再次参考图26a-c，为了确保与盒的良好热接触，每个热堆叠是相对于下夹具288弹簧安装的。通常，如图26a-c所示，两个弹簧360a-b设置在每个热堆叠287a-c的任一侧。优选地，每个热堆叠287a-c弹簧安装在下夹具288中，使得当弹簧360a-b未被压缩时，每个热堆叠287a-c的上表面对于下夹具凸出约1mm。

在测试开始时，当下夹具288朝向其完全闭合位置移动时，热堆叠287a-c在插入机器中的盒100的下侧上与流体箔片进行接触。当下夹具288移动到其完全闭合位置时，其上安装有热堆叠287a-c的弹簧360a-b被压缩。

取决于所需的热接触程度，第一热堆叠、第二热堆叠和第三热堆叠287a-c中的每一个以不同的力施加到盒的流体箔片。通常，第一热堆叠287a以第一力施加到流体箔片，第二热堆叠287b以第二力施加到流体箔片，并且第三热堆叠以第三力施加到流体箔片，其中第二力大于所述第一力，并且第三力大于所述第二力。理想情况下，第一个热堆叠以30N±10N的力施加到箔片；第二个热堆叠以45N±10N的力施加到箔片；并且第按热堆叠以25N±10N的力施加到箔片。

由第一热堆叠、第二热堆叠和第三热堆叠287a-c施加到流体箔片的力可以由弹簧360a-b的刚度确定，热堆叠287a-c中的每一个在所述弹簧360a-b上安装在下夹具288中。可替代地，每个堆叠突出的距离可以变化，使得弹簧360a-c中的每一个必须被压缩不同的量。

热堆叠287a-c中的每一个的表面温度由直接安装在主控制板220下方的热板221单独地控制。在图15中示出热板的示意图。其承载珀耳帖装置232a-c和三个直流风扇的驱动回路。这些回路通过连接器板224连接到珀耳帖装置和风扇。

在使用中，第一热堆叠、第二热堆叠和第三热堆叠中的每一个的表面温度由热传感器(未示出)监测并且由热板上的珀尔帖驱动器维持。温度传感器被配置成测量每个热堆叠287a-c的表面温度。此信息被反馈到热板，其基于来自每个热堆叠287a-c的表面处的温度传感器的信号，改变珀尔帖驱动器向每个珀耳帖装置232a-c供应的信号，以便在流体箔片处实现期望的温度。如本领域技术人员将理解的，每个珀耳帖器件的第一侧可根据需要被驱动作为流体箔片的每个部分的冷却器或加热器。

在测试期间，热板通常被配置成将第一热堆叠保持在35℃与40℃之间的恒定温度，优选约37℃。

第二热堆叠的设计(包括低质量的第二分流板)允许样品处理区域的快速循环。通常，第二热堆叠使样品处理区域的温度在约65℃与约95℃之间循环。由于低质量的分流板330b，7s与8.5s之间的循环时间是可能的(循环＝热堆叠表面从65℃-95℃以及从95℃-65℃所花费的时间)。优选地，一个循环是7s。通常，在单个测试序列中完成35至45个(优选40个)热循环。此后，将PCR堆叠保持在恒定温度以用于将样品移动到检测室。

优选地，第三热堆叠维持约20℃的表面温度。这防止了设置在检测室62a-d中的试剂过热。在实践中，由于样品处理区域邻近检测室并且被加热到高得多的温度，因此第三热堆叠被配置成在测试循环的至少一部分中作为检测室的冷却器。

在测试已经完成之后，下夹具返回到其原始位置，并且一旦盒已经下降到抽屉202中，热堆叠287a-c就移动成不与流体箔片接触。通过在下夹具的后部处设置第二热堆叠，即使在抽屉打开时，第二热堆叠(具有最高温度)是用户不可接入的。

2.6泡罩和阀致动

现在参考图29，上夹具260包括四个机械致动器；三个机械泡罩致动器278a-c和机械阀致动器280。每个泡罩致动器包括外壳395、线性致动器(未示出)、杆部分395和尖端部分370。每个线性致动器优选包括与花键轴(例如Haydon Kerk单元，型号25443-05-048)接合的步进电动机，但是技术人员将理解可以提供其他线性致动器。

在示例性盒中设置三个泡罩，其各自包含裂解缓冲液、洗涤缓冲液和洗脱缓冲液中的一种。然而，技术人员将认识到，本文所述的泡罩致动器可以用任何流体填充的泡罩子组件来实现。

图30示出各自包括杆395和尖端370的第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器278a-c的尖端几何形状。每个尖端包括直径D，并且其尺寸被设计成与插入上夹具与下夹具之间的盒100上的对应泡罩对齐并塌缩所述泡罩。优选地，被配置成致动示例性盒的裂解泡罩的致动器尖端具有约19.5mm的直径D_L；被配置成致动洗涤泡罩的泡罩尖端具有15.0mm的直径D_w；并且被配置成致动洗脱泡罩的致动器尖端具有其直径为约10.1mm的直径D_E，但是技术人员将理解每个致动器尖端的半径可以被改变以便反映要被致动的泡罩的尺寸。弹簧374(图20所示)可以设置在致动器外壳与泡罩致动器尖端370之间。

如图30所示，致动器尖端可以具有圆顶形致动表面，其被配置成接触包括在示例性盒中的可塌缩泡罩。在理想情况下，裂解致动器的圆顶表面的曲率半径R为17.3mm，洗涤致动器的曲率半径为15.1mm，并且洗脱致动器的曲率半径为11.5mm。在一个实施方案中，第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器中的至少一个包括用于接触对应泡罩的扁平尖端。通过设置具有基本平坦尖端的泡罩致动器，读取器可以基本上排出包含在可塌缩泡罩中的所有流体。

在使用中，读取器被配置成致动裂解泡罩，然后致动洗涤泡罩，并且然后致动洗脱泡罩。为了致动每个泡罩，读取器将致动器从第一位置移动到第二位置，在第一位置中，致动器尖端与其下方的泡罩间隔开；在第二位置中，泡罩致动器已经使所述可塌缩泡罩完全塌缩并且将内容物排出到盒中。优选地，在泡罩已经塌缩之后，读取器将泡罩致动器278a-c保持在其第二位置中持续时间T，由此防止泡罩的已排出内容物重新进入泡罩室。优选地，时间T至少为5s，更优选至少为7s，并且更优选约为10s。优选地，每个致动器尖端所行进的距离至少为30mm，更优选至少为40mm，并且更优选约为44mm。优选地，读取器将每个泡罩致动器维持在其完全致动位置中。此外，每个线性致动器被配置成使得不可能反向驱动尖端，由此防止泡罩内容物在致动之后重新进入泡罩。不能被反向驱动的合适线性致动器的实例可以是Haydon Kerk单元、型号25443-05-048。

现在参考图31a-b，上夹具还包括机械阀致动器280。机械阀致动器280与包括在插入读取器中的盒100中的机械阀对齐并且被配置成致动所述机械阀。

如图31b所示，包括在示例性盒中的机械阀优选地包括阀室400，其包含第一阀座和第二阀座。第一阀座包括第一开口402，而第二阀座包括第二开口403和第三开口404。第一开口与第二开口间隔开距离a，并且第二开口与第三开口间隔开距离b，其中a>b。阀膜密封阀室并且包括：第一部分，其用于密封抵靠第一阀座中的第一开口；以及第二部分，其用于密封第二阀座中的第二开口和第三开口。

图31a更详细地示出机械阀致动器280。机械阀致动器包括第一致动部分376、第二致动部分378。第一致动部分包括基本上长方形的主体，其具有用于接触第一阀膜部分的第一基本上平面部分380。基本上平面部分380包括长度L和宽度W，其中长度比宽度更长。通常，第一致动部分376的大小被设计成配合在示例性盒中包括的阀腔内，并且具有带圆角的互补覆盖区，其覆盖基本上所有的阀膜。第二致动器部分378包括基本上圆柱形的主体，其具有用于接触第二阀膜部分的第二基本上平面部分382，并且设置在第一致动构件的第一平面部分380上。第二部分的直径D等于或小于宽度W。优选地，D＝W＝7mm。第二致动器部分378被设置成朝向长度L的一端，以及相对于第一致动器部分376可移动地安装并且被弹簧277偏置成远离第一部分、朝向夹持在上夹具与下夹具之间的盒。第一致动部分的基本上长方形的主体包括第二致动部分配合到其中的凹陷，使得当弹簧277被压缩时，第一致动部分和第二致动部分的下表面是齐平的。任选地，固定装置406a-b可以设置在每个长边上。

读取器被配置成在连续移动的两个阶段中致动机械阀的，第一致动器部分将阀膜的第一部分密封抵靠第一开口，而第二致动器部分将阀膜的第二部分密封抵靠第二开口和第三开口。

在使用中，读取器通过密封第二开口和第三开口来闭合机械阀，然后密封第一开口。当阀打开时反之亦然，即打开第一阀开口，然后打开第二个阀开口和第三个阀开口。

为了闭合阀，读取器将第一致动器部分朝向夹持的盒移动，由此使第二致动器部分与阀膜的第二部分进行接触。第二致动器部分使第二阀膜部分变形，并且将其密封抵靠第二开口和第三开口。此时，第一致动器部分与第一阀膜部分间隔开。

当致动器继续将第一致动器朝向盒移动时，弹簧377被压缩在第二致动器部分与第一致动器部分之间。当第一致动器部分继续朝向夹持的盒移动时，第一致动器部分接触阀膜的第一部分，最终使阀膜变形并且将其密封抵靠第一开口。

为了打开阀，读取器将第一致动器部分朝着上夹具移开、远离夹持的盒。在这样做时，第一致动器部分移动到其不再将第一阀膜部分密封抵靠第一开口的位置，而第二致动器部分在弹簧377的影响下维持第二开口和第三开口上方的密封。当第一致动器部分从盒进一步移动时，弹簧377达到其完全延伸，并且第二致动器部分移动远离第二阀膜部分，由此打开第二开口和第三开口。

一旦测试已经完成，机械阀致动器280也可以与隔离阀致动器组合使用以便使滤盒的后端减压。为了使盒的后端减压，读取器将第一阀膜部分密封抵靠第一阀座和第二阀座，并且然后将第二阀膜部分密封抵靠第三阀座。在测试结束时，读取器致动隔离阀致动器，并且如上所述的闭合流体盒中的隔离阀。在闭合隔离阀时，读取器在盒的后端内创建闭合系统。在致动隔离阀之后，如上所述的打开致动阀，由此增加由隔离阀密封的闭合系统的容积。

2.7气动件

现在将参考图32至图38来描述气动系统。系统包括位于盒读取器外壳内的气动块，所述气动块连接到包括十一个气动端口的气动歧管，所述十一个气动端口形成连接到插入读取器中的盒上的气动接口的气动接口。

图32至图37示出由机加工铝和相关部件构成的气动块410。气动块包括使用‘气动逻辑’(以下进一步解释)来产生用于控制波纹管和阀的正压和负压、参考压力、或用于排空盒中通道的正‘鼓风机’压力所需的所有部件。其中这些部件包括：用于产生正压的泵(自此以后称为压力泵)；用于产生负压的泵(自此以后为真空泵)；三个压力储存器-两个正压储存器和一个负压储存器；以及多个螺线管阀，所述螺线管阀中的每个将一个气动端口连接到一个或多个压力储存器。

在气动块上设置有连接到气动管的十一个气动端口411，所述气动管进而连接到气动歧管。图35示出来自气动块的气动管连接到的歧管上的接口412。图36示出歧管上的接口413a，其被配置成联接到盒上的对应接口413b。

如图36所示，气动歧管上的气动端口分别布置成5个端口和4个端口的两行。端口彼此偏移，使得一行中的端口在另一行的两个端口之间等距离对齐。端口被编号，并且端口号1位于5个端口的行的一端处。每个后续端口号邻近上一个端口但位于另一行上。因此，5个端口的行包含奇编号的端口(数字1、3、5、7、9和11)；而4个端口的行包含偶编号的端口(数字2、4、6、8和10)。将在以下更详细地解释端口的编号。

图37示出位于上夹具上的气动接口。

图38示出气动块的气动回路图。回路包括正压子系统和负压子系统。十一个气动端口中的每一个联接到螺线管阀，所述十一个气动端口中的八个是‘3端口；2位置’螺线管阀，其联接到正压子系统和负压子系统的供应线(自此以后称为‘气动逻辑’螺线管阀)；所述十一个气动端口中的另外两个是‘2端口；2位置’螺线管阀，其仅联接到正压子系统的供应线(自此以后称为‘鼓风机’螺线管阀)；并且最后一个是‘3端口；2位置’螺线管阀，其仅联接到正压子系统的供应线(自此以后称为‘参考压力’螺线管阀)。

负压子系统包括联接到真空储存器的真空泵。泵被配置成在真空储存器中维持-0.5巴的表压。真空储存器联接到‘2端口；2位置’螺线管阀，其控制是否可以向八个‘气动逻辑’螺线管阀各自联接到的供应线施加真空。

正压子系统包括联接到第一压力储存器和第二压力储存器的压力泵。泵被配置成在第一压力储存器中维持1巴的表压，并且在第二压力储存器中维持1.5巴的表压。‘2端口；2位置’螺线管阀选择性地将泵联接到第一压力储存器和第二压力储存器。第一压力储存器向八个‘气动逻辑’螺线管阀各自联接到的第一供应线施加压力。

八个‘气动逻辑’螺线管阀各自具有联接到气动接口端口的输出端口、以及第一输入端口和第二输入端口。在默认情况下(即处于其正常的未致动位置)，阀被配置成将第一输入端口联接到输出端口，并且必须被致动以便将第二输入端口联接到输出端口。负压子组件的供应线联接到八个‘气动逻辑’螺线管阀的第一输入端口，而正压子组件的第一供应线联接到第二输入端口。因此，在默认情况下(并且假设负压子组件的‘2端口；2位置’螺线管阀打开)，八个‘气动逻辑’螺线管阀允许将负压施加到其对应的气动接口端口。当被单独或共同致动时，八个‘气动逻辑’螺线管阀允许将正压施加到其对应的气动接口端口。

第二压力储存器向两个‘鼓风机’螺线管阀和‘参考压力’螺线管阀各自联接到的第二供应线施加压力。更具体地，第二供应线分支成第一分支和第二分支，其中的第一分支联接到两个‘鼓风机’螺线管阀。第二供应线的第二分支通过压力调节器联接到‘参考压力’螺线管阀。

两个‘鼓风机’螺线管阀各自具有联接到气动接口端口的输出端口、以及联接到第二压力储存器的输入端口。在默认情况下(即处于其正常的未致动位置)，阀被闭合，使得输入端口从输出端口断开。当被致动时，两个‘鼓风机’螺线管阀允许将正压施加到其对应的气动接口端口。为此目的，第二压力储存器被配置成在1巴下供应至少1.5升/分钟的流速。

‘参考压力’螺线管阀具有联接到气动接口端口的输出端口、以及第一输入端口和第二输入端口。在默认情况下(即处于其正常的未致动位置)，阀被配置成将第一输入端口联接到输出端口，并且必须被致动以便将第二输入端口联接到输出端口。第一输入端口是连接到通常闭合但可能开放到大气的另外‘排放’螺线管阀的通道，而第二输入端口通过压力调节器联接到第二压力储存器。因此，在默认情况下，‘参考压力’螺线管阀密封对应的气动接口端口。当‘排放’螺线管被致动时，气动接口连接到大气。当‘参考压力’螺线管阀被致动时，它允许将调节的压力施加到对应的气动接口端口。

主板上的控制器控制压力泵、真空泵和所有螺线管阀的致动。因此，在测试期间，控制器可以根据预定的循环来操作泵和阀。

气动系统在流体盒上执行4个基本功能。第一基本功能是操作将流体样品泵送在盒周围的波纹管；第二基本功能是操作位于盒中的各种气动阀；第三基本功能是排空盒中的通道；并且第四基本功能是提供参考压力。

波纹管和阀的操作由八个‘气动逻辑’螺线管阀执行。所述阀能够向联接到那些阀的每个气动端口施加正压(1巴)或负压(-0.5巴)。盒的阀和波纹管在施加负压时是打开的，并且在施加正压时是闭合的。因此，可以控制盒的波纹管和气动阀。

将通过实例来描述波纹管的操作。阀被放置在波纹管的任一侧。通过打开波纹管(施加负压)将空气吸入波纹管中，同时打开上游阀(施加负压)并且闭合下游阀(施加正压)。然后，闭合上游阀(施加正压)，并且通过闭合波纹管(施加正压)将空气从波纹管排出同时打开下游阀(施加负压)。这个循环重复以便向下游泵送流体。

通过两个‘鼓风机’螺线管阀来执行盒中通道的排空。这些阀能够施加1.5巴的正压，并且在1巴的压力下实现至少1.5升/分钟的流速。每个阀排空并干燥盒的通道的不同部分。

应当理解，为了排空和干燥盒的通道，需要打开气动阀。由于读取器能够同时施加负压和正压(由于两个泵)，因此可以通过相应地操作适当‘气动逻辑’螺线管阀来打开盒上需要的气动阀，并且然后通过相应地操作‘鼓风机’螺线管阀来排空盒的通道。

在优选的情况下(对应于上述的示例性盒)，气动接口端口号1至4、6、8、10和11联接到‘气动逻辑’螺线管阀；气动接口端口号5和7联接到‘鼓风机’螺线管阀，并且气动接口端口号9联接到参考压力螺线管阀。

在两个‘鼓风机’螺线管阀和‘参考压力’螺线管阀中的每一个与其相应的气动接口端口之间设置了用于捕获从盒流入读取器中的任何流体的流体圈闭，从而防止这种流体损坏读取器。

每个气动接口端口的直径不应小于3mm，并且示例性盒的气动接口应被配置成接收直径不小于3mm的气动接口端口。

2.8电极和盒读取器的改进布置

如上所述，读取器包括电接口，其包括在上夹具中并且被配置成接触包含在盒中的电极。

通常，恒电势器中的对电极大于工作电极以便提供充足的多余电子供应。然而，已经发现反转这种惯例令人惊奇地为示例性盒提供更好的结果。对于在示例性盒中针对上述液体样品执行的电化学测试，已经发现具有大于对电极的工作电极通过增加灵敏度来提供更大的信号和改进的结果。换言之，具有从相对较大的工作电极到相对较小的对电极的电流提供了超过常规布置的改进。所述改进对于在含水缓冲液中检测包含改性二茂铁羧酸的标记物是特别有效的。

参考图10，优选地，每个工作电极169a-d形成为U形，并且每个对电极170a-d在相应的U形工作电极的两个叉指之间形成为直的细长形状。

在图10中，每个工作电极169a-d的总长度为8.1mm。每个电极由以下组成：长度为5.1mm的短叉指174a-d，其连接到被定向成相对于短叉指174a-d成90°的长度为1.3mm的互连部分176a-d；以及长度为8.1mm的长叉指178a-d，其被定向成相对于互连部分176a-d成90°与并且平行于和邻近短叉174a-d。工作电极的宽度沿其长度为0.74mm，这提供了10.2mm²的总表面积。

对电极170a-d中的每一个由长度为7.2mm和宽度为0.35mm的细长部分组成，这提供了2.5mm的总表面积。因此，对电极的表面积与工作电极的表面积的比率为1:4。已经发现，这个比率在提供可以有效测量的更大信号方面是特别有效的，这是因为增加的灵敏度。

如图10所示，电极组中的每个电极连接到电触点，以用于电连接到盒读取器中的对应的电触点。例如，每个工作电极169a-d连接到电触点180a-d；每个对电极170a-d连接到电触点184a-d；并且每个参考电极171a-d连接到电触点182a-d。对于具有四个检测室的盒，存在12个电触点180a-d、182a-d、184a-d。

图39示出其中实现本发明的示例性盒的外壳的一部分。图中可见的是图39所示的电接口102。电接口包括可通过外壳中的细长孔口186接入的12个电触点180a-d、182a-d、184a-d，由此在每个电触点180a-d、182a-d、184a-d上提供接触区域以用于电连接到读取器上的对应电接点。如图所示，每个电触点呈现2.7mm×1.5mm的接触面积。可以为每个电触点提供更小或更大的接触面积，例如，接触面积可以分别是至少0.5mm×0.5mm；优选至少1mm×0.5mm；更优选至少2mm×1mm，更优选至少2.7mm×1.5mm。

为了执行测试将示例性盒插入其中的读取器包括控制模块和电子接口(未示出)，所述电子接口具有对应于盒上12个电触点的12个电触点。读取器的电触点采取12个针的形式，所述针是装有弹簧的以便被偏置朝向插入读取器中的盒。当盒插入读取器中并且针接触盒的电触点时，针对电触点施加300mN与900mN之间的弹簧力(每根针)。针是镀金的以便提供盒与读取器之间的光电连接性。

为了对盒中的样品执行电化学测试，读取器的控制模块和电子接口跨过与插座的对电极、参考电极和工作电极(180a-d；184a-d)接触的针之间施加电势差。然后测量在这些电极之间流动的电流。在图10中示出用于施加这个电势差并测量所得电流的合适回路，以及回路中发生的情况的图解表示。综上所述，读取器的控制模块和电子接口中的信号发生器跨过工作电极和对电极施加针对参考电极上的活性而校正的电势差(V_施加)，并且通过电流测量装置I来测量从工作电极流向对电极的所得电流。在读取器所执行的给定测试中，跨过与接触盒的对电极和工作电极(180a-d；184a-d)接触的针施加的电势差根据电压扫描而变化，如下所述。

读取器中的与盒的参考电极(182a-d)接触的针联接到电压测量装置V。因此，图40所示的回路能够测量参考电极与工作电极之间的电压(V_控制)以及参考电极与对电极之间的电压(V_参考)。参考电极用作参考，使得所有其他电压被相对于该参考电极声明，并且因此仅涉及工作电极的活性。这是因为参考电极的电压很大程度上与氧化还原条件无关，并且因此意味着只有工作电极处的化学物质的氧化还原状态被测量。

读取器的控制模块和电子接口被配置成使用差分脉冲伏安法或方波脉冲伏安法来进行测试。

现在将参考图41描述使用差分脉冲伏安法的第一示例性测试。

在第一示例性测试中，跨过工作电极和控制电极施加缓慢增加的电压扫描(即V_施加)，其中在每个增量的开始处覆盖相对较大的步进脉冲。相对于参考电极的全扫描是从约-0.7伏至+1伏。这个范围在水的部分水解和DNA分子自身降解所限制的实际半电池范围内。

每个脉冲具有50mV的幅值并且扫描每脉冲增加3mV的步进增量。可以通过增加步进增量来缩短测试的持续时间，但这导致更粗糙的结果。因此，在1mV与5mV之间的步进增量是优选的，优选在2mV与4mV之间。

每个脉冲导致两个不同的电流流过样品-一个在脉冲的峰值期间并且一个在脉冲的谷值期间。在脉冲峰值期间流动的电流是正向电流(M1)，并且在脉冲谷值期间流动的电流是反向电流(M2)。这些电流被测量，并且可以针对V_施加(相对于V_参考)进行绘制。特别地，M1与M2之间的差分电流可以针对V_施加(相对于V_参考)进行绘制，如图42所示。根据这些可以识别与标记物的电化学活性相关联的峰值差分电流，从而提供指示样品中的标记物的信号。

技术人员将能够取决于情况以各种方式修改示例性盒，以便实现本文所描述的创造性方面。旨在本发明的范围由以下权利要求限定。

Claims

1.一种盒读取器，配置为对流体盒内包含的流体样品进行诊断测试，其中，所述盒包括包含在所述诊断测试中使用的至少一种试剂的第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩，所述盒读取器包括：

上夹具，相对于读取器占据固定位置；以及下夹具，能够相对于所述上夹具移动，并且其中，所述上夹具和所述下夹具配置为在两者之间接收并保持流体盒；

第一泡罩致动器、第二泡罩致动器和第三泡罩致动器，安装在所述上夹具上，并且用于与插入所述读取器中的流体盒的第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩对齐，其中，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器能够相对于所述上夹具在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，泡罩致动器与所述上夹具和所述下夹具之间接收的流体盒上所包括的可塌缩泡罩间隔开，并且在所述第二位置中，泡罩致动器按下所述可塌缩泡罩，由此使泡罩塌缩并且将泡罩中包含的试剂喷射到微流体盒中的通道中。

2.根据权利要求1所述的盒读取器，其中，所述盒还包括凹部，所述凹部包括用于使所述盒的区域减压的机械阀，所述阀具有：第一阀座和第二阀座，其中，所述第一阀座包括一个端口，并且所述第二阀座包括两个端口；以及第一阀膜部分和第二阀膜部分，配置为在致动时分别密封所述第一阀座和所述第二阀座，并且其中，所述上夹具还包括用于致动所述第一阀膜部分和所述第二阀膜部分的机械阀致动组件，所述机械阀致动组件包括：

用于致动所述第一阀膜部分的第一致动器机构和用于致动所述第二阀膜部分的第二致动器机构；

其中，所述第一致动器机构安装至所述上夹具并且能够相对于所述上夹具在第一位置与第二位置之间移动，在所述第一位置中，所述第一致动器机构与所述第一阀膜部分间隔开，并且在所述第二位置中，所述第一致动器机构致动所述第一阀膜部分；并且

其中，所述第二致动器机构通过弹性偏置装置安装至所述第一致动器机构并且能够相对于所述第一致动器机构移动，使得所述第二致动器机构配置为在所述第一致动器机构移动至其第二位置之前致动所述第二阀膜部分。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的盒读取器，其中，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器均包括壳体部分，杆部从所述壳体部分延伸，在所述杆部的端部上安装有用于接触所述可塌缩泡罩的尖端部分，其中，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的一个或多个的尖端部分具有向外延伸的弯曲轮廓。

4.根据权利要求3所述的盒读取器，其中，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的一个或多个的尖端部分具有基本上平坦的轮廓。

5.根据权利要求4所述的盒读取器，其中，所述第一泡罩致动器和所述第二泡罩致动器具有向外延伸的弯曲轮廓，并且所述第三泡罩致动器具有基本上平坦的轮廓。

6.根据前述任何权利要求所述的盒读取器，还包括致动器控制器，并且其中，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器均为由步进电动机驱动的线性致动器，所述致动器控制器联接至每个步进电动机并且配置为在致动时使所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器均维持在其第二位置持续至少2秒，优选地至少5秒、优选地至少8秒、优选地至少10秒，以便使泡罩塌缩并且喷射泡罩中包含的试剂。

7.根据前述任何权利要求所述的盒读取器，其中，每个泡罩致动器在其第一位置与第二位置之间都具有介于20mm与70mm之间的行程，优选地介于40mm与50mm之间，优选地为44mm。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的盒读取器，其中，所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器中的一个或多个包括弹簧，所述弹簧围绕所述杆部安装在所述壳体部分与所述尖端部分之间以提供阻尼。

9.一种流体盒，用于对其中包含的样品进行诊断测试，所述盒包括：第一可塌缩泡罩、第二可塌缩泡罩和第三可塌缩泡罩，包含在所述诊断测试中使用的至少一种试剂；以及机械阀，用于使所述样品与所述盒隔离，并且所述盒配置为用于与根据权利要求2至8中任一项所述的盒读取器一起使用，所述第一可塌缩泡罩、所述第二可塌缩泡罩和所述第三可塌缩泡罩配置为分别由所述第一泡罩致动器、所述第二泡罩致动器和所述第三泡罩致动器塌缩，并且所述机械阀配置为通过所述机械阀致动组件从打开位置移动至闭合位置。

10.一种盒读取器，用于对所述盒读取器中的流体盒中所包含的流体样品进行诊断测试，所述流体盒包括用于使所述流体样品沿着通道网络移动的波纹管、所述通道网络中的多个气动致动阀以及气动接口，所述盒读取器包括：

气动系统，所述气动系统包括：

气动接口，包括多个气动接口端口，配置为联接至所述流体盒上的气动接口；

正压子系统，包括第一正压储存器和第二正压储存器以及第一泵，所述第一泵配置为提供正压供应以便将所述第一正压储存器和所述第二正压储存器分别维持为第一正压和第二正压，其中，所述第一正压与所述第二正压不同；以及

负压子系统，包括负压储存器和第二泵，所述第二泵配置为提供负压供应以便将所述负压储存器维持为负压；

阀系统，包括多个螺线管阀，所述多个螺线管阀各自连接至气动接口端口并且配置为将以下各项中的至少一项联接至所述气动接口端口：所述第一正压储存器和所述第二正压储存器以及所述负压储存器；以及

处理装置，配置为在所述诊断测试期间根据预定循环操作所述第一泵和所述第二泵以及所述多个螺线管阀，使得在所述循环期间：

气动接口端口的第一子集选择性地联接至所述第一正压储存器或所述负压储存器，用于致动所述盒上的波纹管和气动阀；并且

气动接口端口的第二子集联接至所述第二正压储存器，用于从所述流体盒中的通道网络的至少一部分排出多余的流体。

11.根据权利要求10所述的盒读取器，其中，所述正压子系统还包括压力调节器，所述压力调节器连接在所述第二正压储存器与参考压力螺线管阀之间，并且其中，所述处理装置配置为操作所述参考压力螺线管阀，使得参考压力气动接口端口经由所述压力调节器联接至所述第二正压储存器，用于向所述流体盒提供参考压力。

12.根据权利要求10或11所述的盒读取器，其中，所述第一正压为1巴的正表压。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的盒读取器，其中，所述负压为0.5巴的负表压。

14.根据权利要求11至13中任一项所述的盒读取器，其中，所述参考压力为在0巴与1巴之间的表压，并且所述压力调节器配置为将所述参考压力维持在0.5％的满刻度准确度。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的盒读取器，其中，所述正压子系统还包括一个或多个流体圈闭，所述一个或多个流体圈闭位于对应的一个或多个气动接口端口与其相应的螺线管阀之间。

16.根据权利要求15所述的盒读取器，其中，所述一个或多个流体圈闭包括位于所述气动接口端口的第二子集中的每一个与其相应的螺线管阀之间的流体圈闭。

17.根据权利要求15所述的盒读取器，当从属于权利要求11时，其中，所述一个或多个流体圈闭包括位于所述参考压力螺线管阀与所述参考压力气动接口端口之间的流体圈闭。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的盒读取器，其中，所述气动接口包括在第一行和第二行中对齐的十一个气动接口端口，所述第一行和所述第二行分别由五个气动接口端口和四个气动接口端口组成，其中，所述第一行和所述第二行的气动接口端口彼此偏离。

19.根据权利要求18所述的盒读取器，其中，气动接口端口号1位于所述第一行的一端处，并且每个随后编号的端口邻近相对行的前一端口。

20.根据权利要求19所述的盒读取器，其中，所述气动接口端口的第一子集由编号为1、2、3、4、6、8、10和11的端口组成。

21.根据权利要求19或权利要求20所述的盒读取器，其中，所述气动接口端口的第二子集由编号为5和7的端口组成。

22.根据权利要求19至21中任一项所述的盒读取器，当从属于权利要求11时，其中，所述参考压力气动接口端口是编号为9的端口。

23.根据权利要求10至22中任一项所述的盒读取器，其中，所述正压子系统、所述负压子系统和所述阀系统设置在气动块上，并且所述气动接口端口设置在通过多个气动管连接至所述气动块的气动接口歧管上。

24.根据权利要求23所述的盒读取器，其中，所述读取器包括固定的上夹具和可移动的下夹具，配置为将盒保持在所述盒读取器内，并且其中，所述气动接口歧管通过一个或多个弹簧安装至所述上夹具。

25.根据权利要求24所述的盒读取器，其中，所述一个或多个弹簧配置为施加介于30N与60N之间、优选地介于40N与50N之间、优选地为45N的偏置力。

26.一种流体盒，用于对其中所包含的流体样品进行诊断测试，所述盒包括用于使所述流体样品沿着通道网络移动的波纹管、所述通道网络中的多个气动致动阀以及气动接口，并且所述盒配置为用于与根据权利要求10至24中任一项所述的盒读取器一起使用，所述盒上的气动接口配置为与所述读取器上的气动接口联接，使得所述读取器能够致动所述盒上的波纹管和气动阀，并且从所述流体盒中的通道网络的至少一部分排出多余的流体。

27.一种基本上如本文参考附图所述并且如附图中所示的盒读取器。