CN107604040B - 使用工程转导粒子检测细胞的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本文中描述了使用工程转导粒子检测和/或识别靶细胞(例如，细菌)的系统和方法。在一些实施例中，一种方法包括在样本内混合一定数量的转导粒子。转导粒子与靶细胞相关联。转导粒子为非复制性的，并且被工程处理成包括配制为致使靶细胞产生一系列报告分子的核酸分子。保持样本和转导粒子，以便在样本中存在靶细胞时表达一系列报告分子。接收与报告分子的数量相关联的信号。在一些实施例中，信号的幅值与转导粒子的在预定数量以上的数量无关。
Description
本申请是发明名称为“使用工程转导粒子检测细胞的系统和方法”、国际申请日为2014年3月11日、国际申请号为PCT/US2014/023422、国家申请号为201480027340.1的发明专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月13日提交的、名称为“使用工程转导粒子检测细胞的系统和方法(Systems and Methods for Detection of Cells using Engineered TransductionParticles)”、申请号为13/802,416的美国专利申请的优先权，上述申请要求2013年3月13日提交的、名称为“非复制性转导粒子和基于转导粒子的报告系统(Non-ReplicativeTransduction Particles and Transduction Particle-Based Reporter Systems)”、申请号为61/779,177的美国临时申请的优先权，通过全文引用将上述每一件申请的内容并入本文。
技术领域
本文所述的实施例涉及使用工程转导粒子检测细胞的系统和方法。更特别地，本文所述的实施例涉及使用复制缺陷的转导粒子作为报告系统来检测细菌的方法。本文所述的实施例还涉及容器和仪器，在所述容器和仪器中，能够在具有无人值守功能的一体、封闭的系统中执行细菌的检测。
背景技术
细菌(尤其是耐药菌株)的检测是在诊断细菌感染并限制细菌感染的传播中的关键步骤。例如，MRSA是由美国人口中的相当大的一部分所携带的常见的金黄色葡萄球菌的一种耐药变体。MRSA的多数感染发生在医院中，并且可以具有高死亡率(在美国每年因MRSA感染而死亡约19,000人)。因此，需要对导致感染的细菌菌株(包括它们的表型和/或基因型以及其它的分子靶点)例如MRSA进行高效、精确和快速的识别。特别重要的是要能够从各种不同的样本(例如，人类样本、环境样本、植物样本、动物样本、食物样本等)中识别出细菌的表型和/或基因型以及其它的分子靶点，从而能够及时地开始适当的治疗和控制方案。
用于识别细菌的一种已知方法包括细菌培养。培养是高度敏感的，但常常需要两到三天(甚至更长)才能得到结果，并且因此不适合用于快速诊断或用于高效筛查目的。已知的培养方法常使用需要经过高水平培训的人员实施测定的系统来执行，因此不适合用于在各种不同的环境中使用。已知的培养方法也容易出现污染，这会导致假阳性和/或细菌的错误识别。而且，已知的培养方法使用专门定制的培养操作指南以用于识别各种细菌种属，因此测试广谱的细菌范围会迅速提高成本。
直接细菌免疫检测(也就是利用抗体抗原反应进行的检测)是用于细菌检测的另一种方法。免疫检测的已知方法能够比培养更快速并且以更低的成本得到结果，但是常常受到用于感兴趣的细菌菌株的选择性抗体的可用性的限制并且可用的抗体容易产生交叉反应性。这样的已知方法也没有培养那么敏感，因此仍然常常需要细菌扩增，这会延长测定时间。
用于检测细菌细胞的其它已知方法包括核酸(例如DNA或RNA)的分离和分析。用于从样本分离核酸的已知方法常常包括需要昂贵的和专门的设备的、若干严格的样本制备步骤。特别地，这样的步骤包括：1)通过加入蛋白酶来去除含细菌或细胞的样本中的蛋白质；2)破坏剩余大块样本以暴露包含在其中的核酸(也称为细胞裂解)；3)沉淀来自样本的核酸；4)洗涤和/或以另外的方式制备核酸以用于进一步分析；5)分析核酸以识别种属。在制备样本之后，已知的分析方法可以包括：聚合酶链式反应(PCR)、基因测序、基因指纹分析、荧光、免疫测定、电化学免疫测定、微阵列、任何其它合适的技术或其组合。PCR得到了广泛的商业应用，但是常常需要涉及昂贵的试剂和仪器的多个步骤。涉及PCR的许多已知方法不适合用于小规模测试(bench top testing)(例如，它们需要相对熟练的人员)。而且，已知的PCR方法使用热循环和/或高温度，这会增加分析的成本、时间和/或复杂性。最后，由于用于检测DNA序列的PCR方法裂解样本细胞，因此这样的方法不能在活细胞和死细胞之间进行区分。
用于细胞识别的一些已知的系统和方法包括使用细菌噬菌体来识别和/或检测某些细菌。在一些已知的方法中，用报告分子(reporter molecule)标记的噬菌体可以用于靶向和感染特定的细菌菌株。在感染之后，噬菌体会经历裂解周期(即，破坏细胞壁杀死靶细菌)和/或溶原周期(即，噬菌体与细菌一起复制而不杀死细菌)，随后检测扩增的子代噬菌体。这样的依赖于噬菌体检测的已知方法通常包括限制性的或者复杂的步骤。例如，一些已知的基于噬菌体检测的识别方法依赖于噬菌体复制(在此期间细菌可以裂解)，并且典型地需要细胞培养以便促进该过程。一些已知的基于噬菌体检测的方法需要使用仔细计量和/或pH受控的试剂从样本中移除或“释放(unbinding)”特异性结合的噬菌体。而且，一些已知的基于噬菌体检测的方法依赖于仔细计量噬菌体的加入量和/或包括反应室的打开或闭合以便加入/移除试剂，这会导致污染和/或试剂的过早混合，从而导致错误的结果并且实质上使测定复杂化。
其它的基于噬菌体的方法使用细菌噬菌体，所述细菌噬菌体被工程处理以将可以包括报告基因的核苷酸递送到靶细菌中，这导致靶细菌表达报告分子。一些已知的方法包括在测定期间复制噬菌体，然而这会导致将在其中产生报告分子的细胞的非期望裂解。其它的基于噬菌体的已知方法使用在测定条件期间复制功能受到抑制的细菌噬菌体。然而，由于保持复制功能受到抑制的条件(例如，温度条件)的严格范围，这样的已知方法难以实现。这样的方法不容易控制，因此会导致裂解活性。另外的其它方法建议使用经历溶原周期而不是裂解周期的温和噬菌体。然而，这样的已知方法也易受偶发的裂解活性的影响。由于可能被噬菌体溶原化的靶细胞产生超感染免疫性，加入的自然噬菌体的生命周期也可能导致对报告噬菌体的宿主范围的限制。因此，尽管该类型的已知方法已在学术环境中实施，但是它们并未应用于临床环境中。
除了关于使用基于噬菌体的方法的上述缺点以外，已知的方法未采用能够实现“无人值守”的细菌噬菌体识别系统的自动化装置或仪器。例如，许多已知的系统不包含封闭系统操作和/或由某些报告分子产生的信号(例如闪光发光反应)的测量。因此，已知的系统和方法需要熟练人员和样本的熟练操作，否则会增加假阳性或者假阴性的可能性。
因此，需要改进的用于临床样本中的细菌种属的快速、成本效益高且容易检测和识别的装置和方法。
发明内容
本文中描述了使用工程病毒载体和/或转导粒子来检测和/或识别靶细胞(例如细菌)的系统和方法。在一些实施例中，一种方法包括在样本内混合一定数量的转导粒子。转导粒子与靶细胞相关联。转导粒子为非复制性的，并且被工程处理成包括配制为致使靶细胞产生一系列报告分子的核酸分子。样本和转导粒子被保持，以便在样本中存在靶细胞时表达这一系列的报告分子。接收与报告分子的数量相关联的信号。在一些实施例中，信号的幅值与转导粒子的在预定数量以上的数量无关。
在一些实施例中，一种容器包括外壳、输送构件和致动器。能够可移除地联接到反应室的外壳限定了试剂体积。当外壳联接到反应室时，输送构件联接到外壳并限定试剂体积和反应室之间的路径。输送构件的第一端部部分布置在试剂体积内并且输送构件的第二端部部分布置在试剂体积的外部。致动器具有布置在试剂体积内的柱塞部分，所述柱塞部分能够在试剂体积内沿着外壳的纵向轴线移动以产生从试剂体积经由所述路径的试剂的流动。输送构件配置成在不平行于外壳的纵向轴线的出口方向上引导离开输送构件的第二端部部分的试剂的流动。
在一些实施例中，一种仪器包括保持组件、启动组件和致动器。保持组件包括第一夹持器、第二夹持器和偏压构件。第一夹持器和第二夹持器配置成接触样本容器的第一部分以限制样本容器的移动。样本容器限定反应体积和试剂体积。启动构件可移动地联接到保持组件，并且配置成接合样本容器的第二部分以将试剂从试剂体积传送到反应体积中。致动器配置成相对于保持组件在第一位置和第二位置之间移动启动构件。在第一位置，启动构件的表面与保持组件的表面相接触以保持第一夹持器和第二夹持器处于打开配置。在第二位置，启动构件的表面与保持组件的表面间隔开，以使得偏压构件将第一夹持器和第二夹持器推压成闭合配置。当启动构件朝着第二位置移动时，启动构件的柱塞部分配置成在试剂体积内移动。
附图说明
图1是根据实施例的用于细菌识别的系统的框图。
图2和3是根据实施例的盒处于第一配置和第二配置的示意图。
图4示出根据实施例的用于检测样本中靶细胞的方法的流程图。
图5是根据实施例的转导粒子和包含在其中的工程核酸分子的示意图。
图6显示根据实施例的用于识别靶细胞的方法的示意图。
图7A和7B显示根据实施例的转导粒子在第一时间(图7A)和第二时间(图7B)与靶细胞相互作用的示意图。
图8示出根据实施例的用于识别活靶细胞的方法的流程图。
图9是根据实施例的工程核酸的配制的示意图。
图10示出根据实施例的用于靶细胞的基因型识别方法的流程图。
图11显示根据实施例的用于识别靶细胞的基因型方法的示意图。
图12-14是分别处于第一配置、第二配置和第三配置的根据实施例的样本容器的横截面示意图。
图15-17是分别处于第一配置、第二配置和第三配置的根据实施例的容器组件的侧视图。
图18是根据实施例的容器组件的透视图。
图19显示图18的容器组件的分解图。
图20显示包括在图19的容器组件中的外壳的俯视图。
图21显示包括在图19的容器组件中的外壳的透视仰视图。
图22显示根据实施例的包括在图19的容器组件中的试剂容器的透视图。
图23-25是分别处于第一配置、第二配置和第三配置的图19的容器的一部分的侧视横截面图。
图26显示根据实施例的容器组件的透视图。
图27显示包括在图26的容器组件中的外壳的透视仰视图。
图28显示图26的容器组件的侧视横截面图。
图29是根据实施例的容器组件的侧视横截面图。
图30-32是分别处于第一配置、第二配置和第三配置的根据实施例的容器组件的侧视横截面图。
图33显示根据实施例的容器组件的分解侧视横截面图。
图34-36是分别处于第一配置、第二配置和第三配置的图33的容器组件的侧视横截面图。
图37和38是分别处于第一配置和第二配置的根据实施例的容器组件的侧视横截面示意图。
图39和40是分别处于第一配置和第二配置的根据实施例的容器组件的侧视横截面示意图。
图41是根据实施例的容器组件的侧视横截面示意图。
图42示出根据实施例的信号检测的方法的流程图。
图43-45是分别处于第一配置、第二配置和第三配置的根据实施例的仪器的一部分的侧视示意图。
图46-48是分别处于第一配置、第二配置和第三配置的根据实施例的仪器的一部分的侧视示意图。
图49和50是分别处于第一配置和第二配置的根据实施例的仪器的检测部分的侧视横截面示意图。
图51显示根据实施例的仪器的透视图。
图52显示图51的仪器的倾斜前视图，其中盖已被打开。
图53显示包括在图51的仪器中的外壳的倾斜前视图。
图54显示图53中所示的外壳的后视图。
图55-57显示图51的仪器的内部部件和子组件的一部分的透视图，其中为了清楚起见而移除外壳。
图58显示包括在图51的仪器中的电源的透视图。
图59显示包括在图51的仪器的处理器的透视图。
图60显示包括在图51的仪器中的通信模块的透视图。
图61显示处于第一配置的图51的仪器的透视图。
图62显示包括在图51的仪器中的盒的透视图。
图63显示包括在图51的仪器中的盒接收器的透视图。
图64是处于联接配置的图62的盒和图63的盒接收器的侧视图。
图65显示包括在图51的仪器中的加热器组件的透视图。
图66是图65的加热器组件的部分分解图。
图67显示图65的加热器组件的后视图。
图68是根据实施例的包括在图51的仪器中的驱动组件的透视图。
图69显示图68的驱动组件的前视图。
图70和图71示出了分别处于第一配置和第二配置的图68中的驱动组件。
图72显示用于控制包括在图51的仪器中的驱动组件的电子电路系统的透视图。
图73显示包括在图51的仪器中的根据实施例的操纵器组件的透视图。
图74显示图73的操纵器组件的分解图。
图75显示处于第一(或“打开夹持”)配置的图73的操纵器组件的侧视图。
图76显示处于第二(或“闭合夹持”)配置的图73的操纵器组件的侧视图。
图77显示处于第二(“闭合夹持”)配置并且输送容器的图73的操纵器组件的透视图。
图78和79示出处于第一(“打开夹持”)配置并且接合容器的图73的操纵器组件的侧视图。
图80显示处于打开配置并且在“第一顶入”操作中接合容器的图78的操纵器组件的侧视横截面图。
图81显示处于第二(“闭合夹持”)配置的图73的操纵器组件的侧视横截面图。
图82和83分别是处于在“第二顶入”操作中接合容器的第三配置(“闭合夹持”)配置的图73的操纵器组件的侧视图和透视图。
图84显示图82的操纵器组件的侧视横截面图。
图85显示包括在图51的仪器中的根据实施例的检测器组件的透视图。
图86显示图85的检测器组件的一部分的俯视图。
图87显示图85的检测器组件的透视图，其中外壳被去除。
图88显示图85的检测器组件的分解图，其中外壳被去除。
图89显示根据实施例的包括在图85的检测器组件中的闸门的透视图。
图90显示图89的闸门的侧视横截面图。
图91-94是分别处于第一配置，第二配置、第三配置和第四配置的图85的检测器组件的侧视横截面图。
图95显示根据实施例的用于控制图85的检测器组件的、包括在图51的仪器中的电路的透视图。
图96示出根据实施例的用于接收信号的方法的流程图。
图97示出根据实施例的用于操纵容器的方法的流程图。
具体实施方式
本文中描述使用工程病毒载体和/或转导粒子检测和/或识别靶细胞(例如，细菌)的系统和方法。在一些实施例中，一种方法包括在样本内混合一定数量的转导粒子。转导粒子与靶细胞相关联。也就是说，转导粒子配制成结合到并且将核酸分子递送到靶细胞中。转导粒子为非复制性的，并且被工程处理成包括配制为致使靶细胞产生一系列报告分子的核酸分子。保持样本和转导粒子以便在样本中存在靶细胞时表达一系列报告分子。接收与报告分子的数量相关联的信号。在一些实施例中，信号的幅值与转导粒子的在预定数量以上的数量无关。
在一些实施例中，一种用于检测靶细胞的方法包括将与靶细胞相关联的一系列转导粒子与样本混合。转导粒子被工程处理成包括配制为致使靶细胞产生一系列报告分子的核酸分子。转导粒子缺乏能够表现出与从中衍生出这一系列转导粒子的病毒相关联的野生型病毒功能的野生型DNA。保持样本和这一系列转导粒子，以使得当样本中存在靶细胞时仅表达这一系列的报告分子。然后接收与报告分子的数量相关联的信号。在一些实施例中，信号的幅值与这一系列转导粒子的在预定数量以上的数量无关。也就是说，在一些实施例中，信号的强度与这一系列转导粒子的数量基本无关。
在一些实施例中，一种用于检测靶细胞的方法包括在样本内混合与靶细胞相关联的一系列转导粒子。这一系列转导粒子被工程处理成不能溶原复制并且包括配制成致使靶细胞产生一系列报告分子的核酸分子。保持样本和这一系列的转导粒子，以便在样本包括靶细胞时表达这一系列的报告分子。所述方法也包括接收与这一系列报告分子的数量相关联的信号。
在一些实施例中，一种容器包括外壳、第一致动器和第二致动器。外壳配置成可移除地联接到反应室(例如，其中能够包含包括靶细胞的样本)。外壳限定第一试剂体积和第二试剂体积，并且包括限定第一试剂体积和反应室之间的第一路径以及第二试剂体积和反应室之间的第二路径的输送部分。第一致动器具有布置在第一试剂体积内的柱塞部分和配置成被操纵以在第一试剂体积内移动柱塞部分的接合部分。第二致动器具有布置在第二试剂体积内的柱塞部分，并且第二致动器的接合部分配置成被操纵以在第二试剂体积内移动柱塞部分。第二致动器的接合部分至少部分地围绕第一致动器的接合部分。
在一些实施例中，一种容器包括外壳、输送构件和致动器。能够可移除地联接到反应室的外壳(例如，其包含靶细胞)限定试剂体积。当外壳联接到反应室时，输送构件联接到外壳并限定试剂体积和反应室之间的路径。输送构件的第一端部部分布置在试剂体积内并且输送构件的第二端部部分布置在试剂体积的外部。致动器具有布置在试剂体积内的柱塞部分，所述柱塞部分可以在试剂体积内沿着外壳的纵向轴线移动以产生从试剂体积经由所述路径的试剂的流动。输送构件配置成在不平行于外壳的纵向轴线的出口方向上引导试剂离开输送构件的第二端部部分的流动。
在一些实施例中，一种容器包括外壳、输送构件和致动器。外壳限定试剂体积并且能够可移除地联接到反应室。当外壳联接到反应室时，输送构件联接到外壳并且限定试剂体积和反应室之间的路径。输送构件的第一端部部分布置在试剂体积内并限定路径的第一部分。输送构件的第二端部部分布置在外壳的外部并限定路径的第二部分。路径的第二部分的中心线从路径的第一部分的中心线成角度地偏移。致动器具有布置在试剂体积内的柱塞部分并且配置成在试剂室内沿着外壳的纵向轴线移动以产生从试剂体积经由所述路径的试剂的流动。
在一些实施例中，一种用于检测靶细胞的方法包括将包含样本和一系列报告分子的反应室安置成与检测器可操作地连通。经由输送构件将试剂传送到反应室中，以使得试剂沿着反应室的表面流动到样本中。以该方式，样本和试剂的曝气和/或样本内的气泡的产生被最小化。试剂配制成与一系列报告分子反应以实现和/或增强与一系列报告分子的数量相关联的信号的产生。由检测器接收所述信号。
在一些实施例中，一种仪器包括保持构件、启动构件和致动器。保持构件配置成接触限定反应体积和试剂体积的样本容器的第一部分，从而限制样本容器的移动。启动构件联接到保持构件，并且配置成接合样本容器的第二部分，从而将来自试剂体积的试剂传送到反应体积中。致动器配置成相对于保持构件在第一位置、第二位置和第三位置之间移动启动构件。在第一位置，保持构件配置成与样本容器的第一部分间隔开。在第二位置，启动构件配置成与样本容器的第二部分间隔开并且保持构件配置成接触样本容器的第一部分。在第三位置，启动构件配置成与样本容器的第二部分接合以传送试剂，从而使得保持构件与样本容器的第一部分相接触。
在一些实施例中，一种仪器包括保持组件、启动组件和致动器。保持组件包括第一夹持器、第二夹持器和偏压构件。第一夹持器和第二夹持器配置成接触样本容器的第一部分以限制样本容器的移动。样本容器限定反应体积和试剂体积。启动构件可移动地联接到保持组件，并且配置成接合样本容器的第二部分以将来自试剂体积的试剂传送到反应体积中。致动器配置成相对于保持组件在第一位置和第二位置之间移动启动构件。在第一位置，启动构件的表面与保持组件的表面相接触以保持第一夹持器和第二夹持器处于打开配置。在第二位置，启动构件的表面与保持组件的表面间隔开，以使得偏压构件将第一夹持器和第二夹持器推压成闭合配置。当启动构件朝着第二位置移动时，启动构件的柱塞部分配置成在试剂体积内移动。
在一些实施例中，一种仪器包括外壳和闸门，所述闸门具有在外壳内可移动地布置在第一闸门位置和第二闸门位置之间的部分。外壳限定配置成接收样本容器的通道，并且还限定配置成将通道安置为与检测器连通的检测体积。外壳包括第一密封表面和第二密封表面。当样本容器的第二部分(例如，远端部分)布置在检测体积内时，样本容器的第一部分和第一密封表面配置成将检测体积与外壳外部的体积隔离。当闸门处于第一闸门位置时，闸门的密封表面和外壳的第二密封表面配置成将检测体积与外壳的通道隔离。当闸门处于第二闸门位置时，外壳的通道与检测体积连通。
在一些实施例中，一种仪器包括外壳和闸门，所述闸门具有在外壳内可移动地布置在第一闸门位置和第二闸门位置之间的部分。外壳限定配置成接收样本容器的通道，并且也限定配置成将通道安置为与检测器连通的检测体积。当容器的远端部分朝着检测体积移动时，闸门的致动部分配置成接合样本容器的远端部分以将闸门从第一闸门位置移动到第二闸门位置。当闸门处于第一闸门位置时，闸门的密封表面和外壳的密封表面配置成将检测体积与外壳的通道隔离。当闸门处于第二闸门位置时，外壳的通道与检测体积连通。
在一些实施例中，一种仪器包括外壳和闸门，所述闸门在外壳内布置在第一闸门位置和第二开闭位置之间。外壳限定配置成接收样本容器的通道，并且也限定配置成将通道安置为与检测器连通的检测体积。闸门限定配置成接收校准光源(例如，LED)的校准端口。当闸门处于第一闸门位置时，闸门的密封表面和外壳的相应密封表面配置成将检测体积与外壳的通道隔离。当闸门处于第一闸门位置时，校准端口与检测体积连通。当闸门处于第二闸门位置时，外壳的通道与检测体积连通并且校准端口与检测体积隔离。
在一些实施例中，一种用于接收信号的方法包括：在第一时间接收与检测体积中的光发射的幅值相关联的第一信号。检测体积通过处于第一位置的可移动闸门与通道光学地隔离。所述方法还包括将力施加到至少部分地布置在通道内的样本容器，以使得样本容器的远端部分将闸门从第一位置移动到第二位置，并且使得样本容器的远端部分布置在检测体积内。在该配置中，通道与检测体积光学连通。所述方法还包括：当样本容器的远端部分处于检测体积中时，在第二时间接收与检测体积中的光发射的幅值相关联的第二信号。
如本文中所述，术语“基因”、“DNA”和“核苷酸”表示靶细菌或载体的基因序列的整体或一部分。
如本文中所述，术语“质粒”表示包含在载体内的工程基因、序列和/或分子，其包括调节元件、与靶基因同源的核酸序列、以及各种报告结构，用于导致活细胞内的报告分子的表达和/或此时在靶细胞内存在细胞内分子的表达。
用于检测和识别靶细胞(例如，细菌)的系统、设备和方法可以包括能够识别和结合到靶细胞并且将工程核苷酸递送到靶细胞中的转导粒子。如图1的框图中所示，在一些实施例中，系统100包括遗传工程转导粒子110、容器120、报告体130和检测仪器140。如本文中详细地所述，系统100配置成操纵、操作和/或致动容器120和/或检测仪器140，以使得当与包含特定靶的样本S混合时转导粒子110能够产生报告体130。以该方式，系统100以及与之相关联的方法能够被认为是“可切换的”测定，这就意味着直到满足产生报告体130的条件(例如，靶细胞的存在)之前，在样本中都不存在报告体130。
转导粒子110可以是能够经由转导非病毒DNA和/或RNA递送到靶细胞中的任何合适的粒子。例如，在一些实施例中，转导粒子可以从细菌噬菌体衍生，或者可以是能够将核酸分子导入样本S中的靶细菌中的、非生物衍生的载体。转导粒子110被进一步工程处理和/或配置成携带工程分子，例如，重组DNA、RNA、核苷酸、质粒、核酶、适体和/或蛋白质。在一些实施例中，转导粒子110不包含任何来自于曾衍生出它的病毒载体(例如细菌噬菌体)的DNA。也就是说，在一些实施例中，转导粒子是缺乏野生型DNA的病毒载体，所述野生型DNA能够表现出与从中衍生出病毒载体的病毒相关联的野生型病毒功能。在一些实施例中，转导粒子包括本文中所述的任何转导粒子。
在一些实施例中，转导粒子110不能够经由裂解或溶原周期复制。通过消除从转导粒子复制的所有形式，靶细胞将在报告分子的产生期间被保持(即，不被破坏、杀死或裂解)，由此改善与之一起使用的方法的准确性和可靠性。以该方式，本文中所述的测定降低和/或消除了假阴性的可能性，使方法适用于临床环境。特别地，由于病毒粒子的野生型病毒功能能够表现为溶原复制并且需要裂解复制的能力，因此试图抑制复制功能(例如，裂解周期)可能无法提供在测定的一些群体中不导致裂解周期的足够确定性。为了说明使用复制能力被消除的转导粒子的优点，经由噬斑测定检查十个MRSA临床分离菌上的两种温和金黄色葡萄球菌噬菌体的裂解活性。如表1所示，噬菌体phil1在十个临床MRSA分离菌的每一个上表现裂解活性，并且噬菌体phi80alpha在十个临床MRSA分离菌中的六个上表现裂解活性。如表所示，依赖于噬菌体(例如，测试的温和噬菌体)的自然溶原周期的测定可以预期为偶发地表现裂解活性。因此，在一些实施例中，转导粒子110和本文中所述的其它转导粒子被工程处理成非复制性的或复制缺陷的(即，不能复制)。
表1
转导粒子110的特征在于与一个或多个靶细胞相关联和/或是特异性的。也就是说，转导粒子110配制成结合到并且将核酸分子递送到靶细胞中。例如，转导粒子可以被选择、工程处理和/或产生以结合到任何细菌，例如埃希氏菌，分支杆菌，葡萄球菌，李斯特菌，梭菌，肠球菌，链球菌，螺杆菌，立克次氏菌，嗜血杆菌，致病杆菌，不动杆菌，博德特氏菌，假单胞菌，气单胞菌，放线杆菌，巴氏杆菌，弧菌，军团菌，芽孢杆菌，眉蓝菌，甲烷球菌，寡养单胞菌，披衣菌，奈瑟氏菌，沙门氏菌，志贺氏菌，弯曲杆菌和耶尔森氏菌。
在一些实施例中，非复制性转导粒子110以及本文中所述的任何非复制性的转导粒子均可通过将核酸包装到病毒和/或细菌噬菌体的结构部分中而形成，其中包装的核酸不表现自然病毒和/或细菌噬菌体功能，所述功能允许病毒和/或细菌噬菌体进行复制(经由裂解或溶原途径的复制)。
在一个实施例中，可以形成质粒包装系统，其中包含pac型原噬菌体的pac位点的小末端酶基因被删除并且随后经由质粒补充。当引起溶原噬菌体的裂解周期时，细菌噬菌体包装系统将质粒DNA包装到子代细菌噬菌体的结构部分中，而不是包装天然细菌噬菌体DNA。包装系统因此产生携带质粒DNA的非复制性转导粒子。
在另一个实施例中，可以采用基因组岛(GI)包装系统使得外源核酸序列是由细菌噬菌体包装。这可以通过将这样的外源核酸序列包含到GI中而实现。天然GI包装系统导致非复制性含GI转导粒子以及天然复制噬菌体，因此为了消除来自该过程的天然噬菌体，原噬菌体的小末端酶基因被删除。小末端酶基因序列包含天然噬菌体的pac位点序列并且因此该删除具有防止包装天然噬菌体DNA的效果。如果与此同时待包装的GI包括其自身的pac位点和表达合适的小末端酶蛋白的小末端酶基因，则仅GI DNA适合用于包装在该系统中。通过将外源DNA包含到该系统中，可以产生包含GI DNA和外源DNA的非复制性转导粒子。
转导粒子110可以进一步产生和/或进行工程处理以包含基因和/或核酸分子以便表达能被检测(例如，经由仪器140检测)的报告体130。报告体130可以是以下的任何一种：细菌荧光素酶，真核荧光素酶，荧光蛋白(例如GFP等)，适用于比色检测的酶(例如，辣根过氧化物酶)，适用于免疫检测的蛋白质(例如，蛋白质A等)，适用于免疫检测的肽或肽标签(例如，3X FLAG等)，和/或用作适体或表现酶活性的核酸。更特别地，转导粒子110不自主地产生报告体130和/或不包括报告体130。而是，转导粒子110配置成将包含在其中的工程核酸分子传到靶细胞(例如，细菌)中，使得工程核酸分子使用细菌DNA的天然转录和翻译功能来产生报告体130。因此，报告体130能够被认为是“可切换”报告体，这就意味着直到满足产生报告体130的条件(例如，靶细胞的存在)之前，在样本中都不存在报告体130。以该方式，本文中所述的方法不包括洗涤未结合报告体130，不包括信号减法以解释报告体的初始量等。因此，系统100和与之相关联的方法允许同源测定的形成。此外，不需要温度循环，并且在低温(例如37摄氏度)下短时间加热就已经足够。
配制成导致报告体130的表达的报告系统和本文中公开的任何报告系统可以被形成为用于通过在启动子的控制下将报告分子包含到非复制性的转导粒子110(或本文所公开的任何其它转导粒子)中报告活细菌和/或靶细胞的存在。当该转导粒子110将报告系统导入转导粒子110的宿主范围内的细胞中时，启动子能够驱动报告分子的表达。
在一个实施例中，可以使用如本文中所述的任何合适的系统(例如，系统1000)形成和/或执行MSSA/MRSA报告测定。在这样的实施例中，非复制性转导粒子(例如，转导粒子110，转导粒子160等)由金黄色葡萄球菌特异性细菌噬菌体形成并且包含在组成型启动子控制下的细菌荧光素酶基因luxAB。当该转导粒子将报告系统导入金黄色葡萄球菌中时，组成型启动子能够表达适用于报告活的金黄色葡萄球菌存在的luxAB。另外，如果在将转导粒子与金黄色葡萄球菌细胞混合之前或同时也加入抗生素头孢西丁或类似的抗生素，则在细胞不包含和表达mecA基因的情况下，在测定中就不表达luxAB，因此指示细胞是MSSA(即，对头孢西丁产生的抑制敏感)。然而，如果细胞包含和表达mecA基因，则将在测定中表达luxAB，因此指示细胞是MRSA(即，对头孢西丁产生的抑制有抵抗)。
尽管描述为被形成用于报告活细菌的存在，但是在其它实施例中，报告体130和任何适用的报告系统(例如，报告体630)可以被形成用于报告靶细菌内的靶基因的存在。在该系统中无启动子报告基因放置在与靶基因序列同源的核酸序列的下游并且该报告结构包含到非复制性转导粒子中。当转导粒子将报告结构导入靶细胞中时，将不表达报告基因，除非靶细胞包含靶基因并且同源重组事件将报告基因整合在靶细胞中的靶基因位点内使得报告基因变为可操作地连接到靶细胞内的靶基因启动子。
在一个这样的实施例中，可以通过将由核酸序列组成的报告结构包含到金黄色葡萄球菌特异性非复制性转导粒子(例如，转导粒子110，转导粒子160等)中形成MRSA报告系统，所述核酸序列与在无启动子细菌荧光素酶基因luxAB的上游的mecA基因同源。当转导粒子将报告结构导入金黄色葡萄球菌靶细胞中时，将不表达报告基因，除非靶细胞包含mecA靶基因并且同源重组事件将luxAB基因整合在靶细胞中的mecA基因位点内使得报告基因变为可操作地连接到靶细胞内的mecA基因启动子。
在一些实施例中，转导粒子110、包含在转导粒子110内的核酸分子和/或与之相关联的报告系统可以包括在2008年4月18日作为国际专利申请提交的、名称为“微生物检测方法和装置”的美国专利公告No.2010/0112549中显示和描述的重组细菌噬菌体的部分的任何一个，上述专利通过引用完整地合并于本文中。
样本S可以是可能包含靶细菌的任何样本，例如，人鼻拭物、血液、尿液、动物样本、食物样本和/或环境样本。在一些实施例中，样本S可以是从不需要任何制备(例如，不需要任何分离或洗涤步骤)的来源获得的原始样本。因此，系统100和与之相关联的方法是同源的。在一些实施例中，样本S可以包括靶细胞的低负荷(例如，用于MRSA检测的鼻拭物)。当与这样的样本一起使用时，系统100和与之相关联的方法可以包括加热和/或培育期以促进细胞复制，这导致例如报告分子130的更高产生以生成大于最小信号阈值的信号。
在其它实施例中，样本S可以具有靶细胞的更高负荷(例如，阳性细菌血液培养)。在这样的情况下，不需要细胞复制以产生足以识别靶细胞的正信号。在一些这样的实施例中，样本可以保持在特定条件下，例如，保持在大于或等于大约室温、25摄氏度或37摄氏度的温度下持续预定时期(例如，小于约4小时)。在这样的实施例中，样本S被保持的温度和时期使得产生的报告分子130的量足以生成可测量信号，与细胞复制无关。在这样的实施例中，样本可以保持在预定温度下持续较长时期，例如，6小时，8小时，长达18小时，甚至更长的时间。
在一些实施例中，容器120可以包含第一试剂，例如细菌营养物或生长培养基(例如，基本必需培养基)和/或合适的缓冲液(例如，Amies，PBS，TRIS，HEPES等)以便将靶细胞保持在活的状态、促进细菌细胞生长等。在一些实施例中，例如当打算进行活细胞测定时，抗生素(例如，头孢西丁)也可以包括在第一试剂中。包含靶细胞的样本S可以被加入样本容器120，随后根据任何方法并且使用本文中所述的任何仪器将转导粒子110加入到样本容器120。如果靶细胞存在，则转导粒子110将包含在其中的核酸序列转移到靶细胞中，使得包含在转导粒子110中的核苷酸与靶细胞(例如，宿主细菌)的基因整合。在一些实施例中，容器120配置成将样本S与容器120的外部的区域流体隔离。在这样的实施例中，在转导粒子110在其中混合之前转导粒子110保持与样本S流体隔离。在一些实施例中，保持可以包括保持样本S持续一定时期使得足以产生信号的多个报告分子130的量与靶细胞复制无关地产生。如本文中所述，混合包括将转导粒子110布置到样本S中，同时保持该区域和容器120之间的隔离。
在一些实施例中，容器120可以配置成包括任何附加试剂，其配制成与报告分子130反应以产生、催化和/或增强信号的产生。例如，报告分子130可以是荧光素酶并且容器120可以配置成包含醛试剂，其配制成触发、启动和/或催化可以由信号的产生检测的发光反应。在一些实施例中，试剂可以包括6-碳醛(己醛)，13-碳醛(十三醛)和/或14-碳醛(十四醛)，包括在其间的所有变化碳链长度醛。在一些实施例中，容器120可以配置成在布置到样本S中之前保持附加试剂与样本S流体隔离。以该方式，可以控制附加试剂输送到样本S中的定时。在一些实施例中，系统100可以包括用于在任何合适的时间和/或以任何合适的方式加入附加试剂以引起可检测信号的机构。例如，如本文中更详细地所述，在一些实施例中，系统100和/或容器120可以包括用于以预定速度(或流速)将附加试剂传送到样本S中以促进期望的混合水平的机构。
仪器140可以是任何适当的仪器以检测报告分子130和/或由报告分子130催化的反应。例如，仪器140可以包括光学检测装置(例如，光电倍增管，荧光计，光谱仪，侧流测定比色检测，基于成像的检测，CCD，用于检测生物发光的发光检测器，比色或荧光微阵列)和/或电检测装置(例如，电化学电流测量、电位测量、电导率测量、阻抗测量和/或任何其它电化学传感器)。
在一些实施例中，系统100和/或与之相关联的方法可以配置为不需要靶细胞的任何扩增的快速测试。使用本文中所述的系统100和方法，包含来自转导粒子110的核酸序列的靶细胞可以需要相对较小的时间(例如，1小时，2小时，3小时或4小时，长达18小时)以产生可以被检测的报告分子130的足够量。在一些实施例中，系统100可以在收集样本S和/或加入转导粒子110之后配置为封闭系统。换句话说，在一些实施例中，在加入样本S之后容器保持与外部环境流体隔离。例如，这可以减小污染的机会。如上所述，由于系统100可以容纳原始样本，因此系统100和与之相关联的方法不需要远离样本S的任何洗涤或流体转移步骤。因此系统100可以易于操作、快速、廉价并且容易自动化。在一些实施例中，系统100可以是平台系统，其可以配置成以各种方式操作，例如，活细胞报告，基因报告，测量细菌对抗生素的耐药性和/或敏感性，和/或细菌毒素检测等。进一步描述与系统100相关联和/或互补的部件和方法的附加例子。
图2和图3是根据实施例的系统1000的示意图。系统1000配置成通信地联接到任何合适的实验室信息系统(LIS)1900，并且包括配置成操作和/或接收容器1700的仪器1100。系统1000可以用于根据任何合适的方法(例如本文中所述的任何方法)在临床环境中识别靶细胞。
容器1700可以是任何合适的容器，其可以由仪器1100或本文中所述的任何其它仪器操纵和/或致动。容器1700限定样本S可以布置在其中的内部体积，如箭头AA所示。在一些实施例中，容器1700可以包括布置在容器1700的内部体积中以便与样本S相互作用的溶液1702。溶液1702可以预先布置在由容器1700限定的内部体积中或者在样本S传送到容器1700中之后被加入。例如，溶液1702可以包括使细菌能够生长和繁殖的细菌营养物和/或生长培养基(例如，不确定成分培养基，确定成分培养基，鉴别培养基，基本培养基，选择培养基等)，保持pH的缓冲液(例如，Amies，PBS，HEPES，TRIS，TAPSO，Bicine，MES，MOPS，Tricine，PIPES，SSC，琥珀酸等)，和/或表面活性剂(例如，Tween20，Tween 80，TritonX，X-114，CHAPS，DOC，NP-40，CTAB，SDS等)。在一些实施例中，溶液1702也可以包括抗生素(例如，头孢西丁，苯唑西林，头孢替坦，阿莫西林，青霉素，红霉素，阿奇霉素，头孢菌素类，碳青霉烯类，氨基糖甙类，磺胺类，喹诺酮类，恶唑烷酮类等)。例如，在本文中所示和所述类型的细菌细胞活性和/或敏感性测定中，抗生素的包括可以杀死或以其它方式防止来自所有药物敏感细菌的报告分子的信号的表达和/或生成。
在一些实施例中，溶液1702可以专用于增强生长、缩短迟缓期、维持和/或攻击特定靶细胞(例如，细菌)。在一些实施例中，溶液1702的特定型式可以用于特定靶细胞和/或样本。例如，溶液1702的第一制备可以专用于包含MRSA的鼻拭物样本，溶液1702的第二制备可以专用于包含大肠杆菌的尿液样本，溶液1702的第三制备可以专用于包含梭状芽胞杆菌的粪便样本，等等。
容器1700可以配置成接收包含转导粒子和/或工程病毒载体的第一试剂1710，如箭头BB(图2)所示。在一些实施例中，容器1700还可以接收与本文中所述的任何方法的实施有关的任何其它试剂。在一些实施例中，转导粒子1710和/或任何其它试剂可以预先布置在容器1700中，使得样本S放置在其中之后例如载体1710或任何其它试剂不需要单独加入容器1700。例如，在一些实施例中，转导粒子1710可以布置在容器1700的盖或独立部分(未显示)中，使得相应的溶液(例如，溶液1702、样本S和转导粒子1710)可以在运输、初始处理等期间保持隔离。容器1700还可以配置成在合适的时间将相应的溶液传送到容器1700的内部体积中。例如，在一些实施例中，盖可以具有易碎部分，所述易碎部分可以由仪器1100和/或用户在期望时间被打破。例如，易碎部分可以使用柱塞、手动压碎或任何其它合适的机构打破。在一些实施例中，容器1700可以是多部分容器，使得例如容器1700可以具有多个易碎部分，每个部分包含分离流体。容器1700可以配置成使得当流体预先布置在容器1700中并且在特定时间被促使混合时，容器1700不包含任何流体转移路径、流体转移机制(例如，电泳转移、动电转移、泵等)、阀门和/或任何复杂的流体输送方案。
容器1700可以是任何合适的容器，其用于以允许监测、识别和/或检测样本S内的靶细胞(例如，细菌)的方式包含样本。在一些实施例中，容器1700的至少一部分可以是基本上透明的，从而例如允许包含在其中的内容的查看和/或光学监测。容器1700可以是任何合适的尺寸或形状，例如，正方圆柱形、矩形、椭圆形、圆锥形等。容器1700可以由任何合适的材料构造，例如，玻璃、塑料、丙烯酸等。在一些实施例中，容器1700可以是商业上可获得的容器，例如离心管，
管，玻璃小瓶，平底小瓶/管，圆底小瓶/管或任何其它合适的容器。在一些实施例中，容器1700也可以包括附加组件，例如，用于收集患者样本的拭子，保护容器1700免于大气和/或包含测定试剂的盖，用于识别的标签，条形码，RFID标签等。
样本S和本文中所述的任何其它样本可以是可能包含靶细胞(例如，细菌)的任何合适的样本S。例如样本S可以是人体样本(例如，鼻拭物，粘膜拭子，唾液样本，血液样本，尿液样本，粪便样本，组织活检，骨髓和/或脑脊液)，动物样本，食物样本，植物样本，和/或环境样本。在一些实施例中，样本S可以是原始的和基本上未处理的样本。在这样的实施例中，系统1000(包括容器1700和/或仪器1100)配置成使得不需要修改样本以运行结合系统1000所述的相关联方法。然而在其它实施例中，样本S可以受到轻微的处理，例如，过滤、沉淀或需要产生合适样本的任何其它过程。这样的处理可以由仪器1100的任何合适的机构执行。
转导粒子和/或工程病毒载体1710和本文中公开的任何转导粒子和/或载体可以是可以特定地识别和结合到靶细胞并且执行本文中所述的功能的任何合适的转导粒子。在一些实施例中，转导粒子1710可以从细菌噬菌体衍生。合适的转导粒子1710的例子可以包括从以下生物衍生的载体，例如，T2，T4，T7，T12，R17，M13，MS2，G4，p1，肠杆菌噬菌体P4，PhiX 174，N4，假单胞菌噬菌体，λ噬菌体，和/或任何其它载体。在一些实施例中，转导粒子1710包括来自载体1710从其衍生的噬菌体的改性DNA。在一些实施例中，生物衍生转导粒子1710不包括与它从其衍生的噬菌体相关联的任何DNA。换句话说，转导粒子1710(例如，载体)缺乏野生型DNA，其能够表现与转导粒子1710从其衍生的病毒相关联的野生型病毒功能。在一些实施例中，任何噬菌体DNA的缺乏消除转导粒子1710繁殖、复制或增殖的能力。换句话说，在感染细菌之后，转导粒子1710和/或靶细菌的裂解周期和溶原周期都不会导致转导粒子1710增殖或扩增。也就是说，在一些实施例中，转导粒子和/或工程病毒载体1710为非复制性的，即，不能经历裂解或溶原复制。
在一些实施例中，转导粒子和/或工程病毒载体1710可以被配制、选择和/或工程处理以包括和/或携带工程分子，例如，重组DNA，RNA，核酸序列，核苷酸，质粒，核酶，适体和/或蛋白质。在一些实施例中，转导粒子1710可以配置成特定地识别和检测活靶细菌的存在，例如，埃希氏菌，分支杆菌，葡萄球菌，李斯特菌，梭菌，肠球菌，链球菌，螺杆菌，立克次氏菌，嗜血杆菌，致病杆菌，不动杆菌，博德特氏菌，假单胞菌，气单胞菌，放线杆菌，巴氏杆菌，弧菌，军团菌，芽孢杆菌，眉蓝菌，甲烷球菌，寡养单胞菌，披衣菌，奈瑟氏菌，沙门氏菌，志贺氏菌，弯曲杆菌和耶尔森氏菌。在一些实施例中，转导粒子1710可以配置成特定地识别细菌表型，所述细菌表型包括指示细菌的基因型和/或表型的特定基因靶和其它分子靶，例如，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，大肠杆菌，沙门氏菌，梭状芽胞杆菌，耐万古霉素肠球菌(VRE)，或任何其它细菌。在一个这样的实施例中，质粒可以包括核酸分子，其对于与靶细菌的DNA相关联的特定基因序列是同源的。例如，转导粒子1710可以被工程处理和/或配置成包括质粒，所述质粒包含与在MRSA中发现的mecA基因同源的核酸序列，例如在用于检测MRSA的测定中(如上所述)。
转导粒子1710还可以配置成包含用于表达可检测的报告分子1730的基因和/或核酸分子。报告分子1730可以是以下的任何一种：细菌荧光素酶，真核荧光素酶，荧光蛋白，适用于比色检测的酶，适用于免疫检测的蛋白质，适于免疫检测的肽，或用作适体或表现酶活性的核酸。在一些实施例中，试剂(或底物，未在图2和3中显示)可以加入溶液1702以促使报告分子1730产生可检测信号。例如，在一些实施例中，十三醛可以被加入以允许荧光素酶催化可以被检测的发光反应。在一些实施例中，特定朝向两个独立靶细胞的两个或更多个转导粒子1710可以在相同试剂中一起使用，从而例如同时检测多种细菌。
仪器1100包括检测器1200，并且配置成接收、操纵和/或操作容器1700以传送、混合和/或加入样本S、溶液1702和/或转导的粒子1710，并且检测和/或识别样本S内的组成。特别地，仪器1100可以包括用于操作/操纵容器1700的任何合适的系统/机构(未在图2和3中显示)。例如，仪器1100可以包括插口，机架，虎钳，夹爪，夹持器或用于可移除地接收容器1700的任何其它合适的机构。在一些实施例中，仪器1100可以包括用于操纵和/或改变在容器1700的配置的机构。例如，仪器1100可以包括柱塞，传送带，步进马达(例如，在X/Y/Z平面中移动和定位容器1700)，辊，摇动器，夹具，X/Y可移动台，编码器，用于定位或操纵容器1700的任何其它仪器，或它们的组合。例如，容器1700可以布置在包括在仪器1100中的插口中，其可以经由传送带将容器1700输送到仪器1100中的位置(例如，参见图3)，在该处检测器1200可以与容器1700接口并且检测由报告分子1730产生的信号，所述信号指示靶细胞(例如，细菌)的存在。在一些实施例中，仪器1100可以包括夹持器和致动器机构，其配置成使得当信号正由检测器1200检测时夹持器防止和/或限制容器1700的移动。以该方式，仪器1100可以通过将容器1700保持和维持在离检测器1200预定距离处最小化信号噪声。而且，当致动器致动容器1700从而例如将流体从容器1700的一部分传送到另一部分时这样的机构可以保证保持容器1700的位置。
在一些实施例中，容器1700和/或仪器1100也可以包括光密封机构(例如，闸门)以光密封容器1700。以该方式，仪器可以限制和/或防止环境光干扰由报告体1730产生的信号。这样的系统也可以限制和/或防止信号检测期间的容器1700的任何非期望移动。在一些实施例中，容器1700和仪器1100配置成使得包括容器1700的装载、由仪器1100进行的容器1700的操作/操纵和由检测器1200进行的信号检测的整个过程在封闭过程中发生。换句话说，可以在不打开容器1700的情况下执行由仪器1100进行的容器1700中的细菌的检测，不需要仪器中的流体操作器或任何试剂，并且不需要任何样本操纵。
尽管在图2和图3中仅仅显示一个容器1700，但是在其它实施例中仪器1100可以被配置成接收一系列容器1700。例如，该仪器1100可以包括一个容器架或盒，用户可以将可以包含用于分析的多个样本S的多个容器1700可移除地布置在其内。在一些实施例中，容器1700可以在分批过程中装载在仪器1100上。在其它实施例中，容器1700可以在“流过”过程中输送到仪器1100。例如，容器1700可以布置在传送带上，所述传送带可以将多个容器1700顺序地输送到仪器1100的读取器。在一些实施例中，仪器1100可以自动化并且配置成用于“无人值守”分析。例如，用户可以将用于分析的多个容器1700装载在在仪器1100上并且走开。仪器1100可以对所有容器1700自动地执行容器1700操纵和检测。
检测器1200可以是能检测由报告分子1730产生的信号的任何合适的检测器。例如，检测器1200可以是光学检测器，例如，荧光检测器(例如，检测诸如GFP的荧光报告分子等)，发光检测器(例如，检测由诸如荧光素酶的报告分子产生生物发光)，颜色检测器(例如，检测由诸如HRP的报告酶产生的有色沉淀剂)，分光计，和/或图像捕获装置。在一些实施例中，检测器1200还可以包括与用于检测的机构相关联的光源。尽管描述为主要基于光学检测，但是在一些实施例中，检测器1200可以是电化学检测器。例如，检测器1200可以包括电流检测器，电位检测器，电导率检测器，和/或阻抗检测器，其配置成检测由报告分子1730产生的电流、电压或电导率、电阻/阻抗变化。在使用电化学检测的一些实施例中，检测器1200可以配置成与包含样本S、溶液1702、转导粒子1710、报告分子1730和/或从报告分子引起信号所必需的任何其它底物的样本溶液1706(图3)物理接触。
在一些实施例中，检测器1200可以使用其它检测方法，例如，表面声波，表面等离子体共振，拉曼光谱，磁传感器，和/或本领域中已知的任何其它合适的检测方法。在一些实施例中，检测器1200可以仅仅提供定性回答，例如，对靶细胞的存在的是/否回答。然而在其它实施例中，检测器1200可以量化靶细胞，例如，根据本文中所述的任何方法确定样本S中的靶细菌的cfu/ml。在一些实施例中，检测器1200可以包括端部读取系统，从而例如允许标签灵活放置在容器1700上。在一些实施例中，端部读取系统包括容器1700的透明端部与检测器的直接接触，从而例如最小化光学仪器和/或背景信号干扰。在一些实施例中，检测器1200缺乏入射光源。换句话说，不需要外部光用于来自由布置在容器1700中的靶细胞产生的报告分子1730的信号检测。
在一些实施例中，系统100、1000或本文中描述的任何其它系统可以用于识别和/或检测靶细胞，例如细菌。特别地，在一些实施例中，系统1000可以用于与复制缺陷型转导粒子一起使用以识别和/或检测靶细胞。通过使用复制型缺陷型转导粒子，假阴性(例如，由来自裂解周期的细胞破坏导致)的可能性被最小化和/或消除，由此产生在临床环境中合适的结果。这样的方法例如可以用作医院中的筛查工具。特别地，图4是根据实施例的方法150的流程图。
如图4中所示，方法150包括将包括与靶细胞相关联的转导粒子的物质与样本混合的步骤152。也就是说，转导粒子配制成结合到并且将核酸分子递送到靶细胞中。转导粒子被工程处理成包括配制为致使靶细胞产生一系列报告分子的核酸分子。一系列转导粒子为非复制性的。也就是说，转导粒子可以被配制和/或工程处理成不能溶原或裂解复制。以该方式，靶细胞将在报告分子的产生期间被保持(即，不被破坏、杀死或裂解)。因此，方法150减少和/或消除当靶细胞裂解时可以导致的假阴性的可能性，从而防止和/或减小报告分子的产生。
转导粒子可以是本文中所示和所述的类型的任何合适的转导粒子。例如，在一些实施例中，转导粒子可以是缺乏野生型DNA的工程病毒载体，所述野生型DNA能够表现与病毒载体从其衍生的病毒相关联的野生型病毒功能。在一些实施例中，转导粒子可以被工程处理以从细菌噬菌体衍生。例如，在一些实施例中，转导粒子可以通过将核酸包装到病毒和/或细菌噬菌体的结构部分中而形成，其中包装的核酸不表现自然病毒和/或细菌噬菌体功能，所述功能允许病毒和/或细菌噬菌体复制，无论复制经由裂解还是溶原途径。
在一个实施例中，可以形成质粒包装系统，其中包含pac型原噬菌体的pac位点的小末端酶基因被删除并且然后经由质粒补充。当引起溶原噬菌体的裂解周期时，细菌噬菌体包装系统将质粒DNA包装到子代细菌噬菌体的结构部分中，而不是包装天然细菌噬菌体DNA。包装系统因此产生携带质粒DNA的非复制性转导粒子。
在另一实施例中，可以采用基因组岛(GI)包装系统使得外源核酸序列是由细菌噬菌体包装。这可以通过将这样的外源核酸序列包含到GI中而实现。天然GI包装系统导致非复制性含GI转导粒子以及天然复制噬菌体，因此为了消除来自该过程的天然噬菌体，原噬菌体的小末端酶基因被删除。小末端酶基因序列包含天然噬菌体的pac位点序列并且因此该删除具有防止天然噬菌体DNA包装的效果。如果同时待包装的GI包括其自身的pac位点和表达合适的小末端酶蛋白的小末端酶基因，则仅仅GI DNA将适合用于在该系统中包装。通过将外源DNA包含到该系统中，可以产生包含GI DNA和外源DNA的非复制性转导粒子。
在一些实施例中，转导粒子可以被选择、工程处理和/或配制以特异性地结合到并且将包含在其中的核酸分子转移到活细胞中。例如，转导粒子可以被选择、工程处理和/或产生以结合到并且将核酸分子递送到任何细菌中，例如埃希氏菌，分支杆菌，葡萄球菌，李斯特菌，梭菌，肠球菌，链球菌，螺杆菌，立克次氏菌，嗜血杆菌，致病杆菌，不动杆菌，博德特氏菌，假单胞菌，气单胞菌，放线杆菌，巴氏杆菌，弧菌，军团菌，芽孢杆菌，眉蓝菌，甲烷球菌，寡养单胞菌，披衣菌，奈瑟氏菌，沙门氏菌，志贺氏菌，弯曲杆菌和耶尔森氏菌。
保持样本和一系列转导粒子，以使得当样本包括靶细胞时产生一系列报告分子的步骤154。也就是说，样本和一系列转导粒子被保持从而当样本中存在靶细胞时表达多个报告分子。以该方式，报告分子的产生及其检测指示样本中存在靶细胞。更特别地，转导粒子不自主地产生报告分子和/或不包括报告分子。而是，转导粒子被工程处理、配置和/或配制成将包含在其中的核酸分子(即，工程质粒)传到靶细胞中。当递送到靶细胞中时，使用靶细胞的天然转录和翻译功能并且经由可操作地连接到包括在核酸分子中的启动子的报告基因的表达产生报告分子。因此，方法150使用“可切换”报告体，这就意味着直到满足产生报告体分子的条件(例如，靶细胞的存在)之前，在样本中都不存在报告体分子。值得注意的是，由于方法150使用“可切换”报告分子，因此转导粒子和/或样本内的其它组分的洗涤和/或去除内不是必要的。报告分子可以是以下的任何一种：细菌荧光素酶，真核荧光素酶，荧光蛋白，适用于比色检测的酶，适用于免疫检测的蛋白质，适于免疫检测的肽，或用作适体或表现酶活性的核酸。
在一些实施例中，方法150可以用作活细胞报告测定。当方法150用作活细胞报告测定时，在一些实施例中，抗生素(例如，头孢西丁)可以加入和/或与样本混合以杀死和/或消除所有药物敏感靶细胞(例如，在细菌中)，由此允许方法150用于识别样本内的特定靶细胞耐药表型(例如，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)，耐沙门氏菌万古霉素肠球菌(VRE))。
例如，在一些实施例中，可以根据方法150形成MSSA/MRSA报告测定。在这样的实施例中，非复制性转导粒子(例如，转导粒子110，转导粒子160等)由金黄色葡萄球菌特异性细菌噬菌体形成并且包含在组成型启动子的控制下的细菌荧光素酶基因luxAB。当该转导粒子与样本混合(操作152)因此将报告系统导入金黄色葡萄球菌中时，组成型启动子可以表达适用于报告活金黄色葡萄球菌的存在的luxAB，如下面参考操作154和158所述。如果另外在将转导粒子与金黄色葡萄球菌细胞混合之前或同时也加入抗生素头孢西丁，如果细胞不包含和表达mecA基因，则将在测定中不表达luxAB，因此指示细胞是MSSA。然而，如果细胞包含和表达mecA基因，则将在测定中表达luxAB，因此指示细胞是MRSA。
在其它实施例中，核酸分子可以配制成导致靶细胞产生一系列报告分子仅仅当靶细胞包括特定靶基因(例如，耐药基因，药物敏感基因，毒素，或种属特异性基因)。例如，在一些实施例中，方法150可以与转导粒子和/或报告系统结合被执行，其中无启动子报告基因放置在与靶基因序列同源的核酸序列的下游并且该报告结构包含到非复制性转导粒子中。当转导粒子将报告结构导入靶细胞中时，将不表达报告基因，除非靶细胞包含靶基因并且同源重组事件将报告基因整合在靶细胞中的靶基因位点内使得报告基因变为可操作地连接到靶细胞内的靶基因启动子，允许由靶基因启动子驱动的报告基因的表达。
在一个这样的实施例中，可以通过将由核酸序列组成的报告结构包含到金黄色葡萄球菌特异性非复制性转导粒子(例如，转导粒子110，转导粒子160等)中形成MRSA报告系统，所述核酸序列与在无启动子细菌荧光素酶基因luxAB的上游的mecA基因同源。当转导粒子将报告结构导入金黄色葡萄球菌靶细胞中时，将不表达报告基因，除非靶细胞包含mecA靶基因并且同源重组事件将luxAB基因整合在靶细胞中的mecA基因位点内使得报告基因变为可操作地连接到靶细胞内的mecA基因启动子，允许由mecA基因启动子驱动的luxAB的表达。
具有混合在其中的转导粒子的样本可以保持在任何合适的温度下并且持续任何合适的时间以促进报告分子的产生和/或样本内的靶细胞的生长。例如，在一些实施例中样本和转导粒子保持在大于或等于室温、25摄氏度或37摄氏度的温度下并且持续小于2小时、2小时、3小时、4小时、6小时，长达18小时乃至更长时间的预定时期(包括其间的任何范围)。以该方式，样本保持在预定温度下持续预定时期足以生成足以产生可测量信号的一系列报告分子的数量。在一些实施例中，保持仅仅需要足以促进初始存在于样本中的靶细胞中的报告分子的产生。换句话说，在一些实施例中，在检测操作之前保持样本的条件(例如，温度和/或持续时间)不需要足以促进可重复靶细胞复制。
在一些实施例中，该方法可选地包括将第二物质布置到样本中156。第二物质可以配制成与一系列报告分子反应以催化、增强可测量信号的产生和/或产生可测量的信号，例如，发光信号，荧光信号，基于颜色的信号，化学信号或电化学信号。例如，在一些实施例中，核酸分子可以包括luxA/luxB序列使得产生的报告分子可以是荧光素酶。在这样的实施例中，第二物质(或试剂)可以是醛试剂(例如，十三醛)。十三醛促使荧光素酶产生可以被测量的发光。在一些实施例中，试剂可以包括6-碳醛(己醛)，13-碳醛(十三醛)和/或14-碳醛(十四醛)，包括在其间的所有变化碳链长度醛。在一些实施例中，试剂制剂也可以包括保持培养基和/或缓冲液，例如，TSB肉汤，柠檬酸盐缓冲液等，表面活性剂，例如Tween 20，并且调节到预定pH，例如pH 3。
通过接收与一系列报告分子的数量相关联的信号执行靶细胞的识别158。可以使用如本文中所述的任何合适的检测器(例如，上述的仪器1100的检测器1200，下述的仪器11000的检测器11200等)测量信号。在一些实施例中，信号的幅值和与样本混合的转导粒子的量无关。更特别地，由于转导粒子未“标记”有报告分子(即，它们不包括报告分子)，因此信号的强度不取决于转导报告体的初始量，而是取决于由靶细胞产生报告分子。因此，信号与转导粒子的量无关(当该量高于某个最低量或下限阈值)。
可以使用本文中所述的任何容器和/或仪器执行方法150的任何步骤。例如，可以使用容器1700、2700、3700、4700等和仪器1100、11000等执行方法150。例如，在一些实施例中，样本可以布置在与容器外部的区域流体隔离的容器的一部分内。例如，样本可以布置或保持在经由试剂模块(例如，试剂模块3740或4740)密封和/或闭合的反应室(例如，容器组件3700和4700的相应反应室3732或4732)中。在一些实施例中，转导粒子也可以在例如在容器组件(例如，如试剂模块3740或4740)的内部体积中混合之前保持与样本流体隔离。在一些实施例中，混合包括将转导粒子布置到样本中，同时保持容器和外部区域之间的流体隔离。以该方式，可以在封闭系统和/或同源测定中执行该方法。在一些实施例中，试剂也可以在布置、例如储存在容器的内部体积中之前保持与样本流体隔离。在一些实施例中，试剂也可以布置到样本中，同时保持容器和外部区域之间的流体隔离。
在一些实施例中，系统1000和/或方法150(或本文中描述的任何其它系统和方法)可以用于识别和/或检测细菌的耐药菌株。在一些实施例中，根据实施例的方法可以使用与特定靶细菌相关联的病毒载体和/或转导粒子使用细菌活性作为识别的方法。更特别地，在一些实施例中，转导粒子可以是工程处理、选择和/或配制成执行检测功能的生物衍生病毒载体。例如，如图5中所示，在一些实施例中，转导粒子160可以根据本文中所述的任何方法和描述从细菌噬菌体衍生。也就是说，转导粒子160可以包括来自细菌噬菌体的结构蛋白和/或被膜。特别地，转导粒子160可以被工程处理成包括噬菌体的衣壳162，所述衣壳被工程处理成保持结合到靶细菌的能力，例如经由鞘164、尾丝166和/或基板168。以该方式，转导粒子160可以选择性地识别、结合到并且将核酸分子170递送到期望靶细菌中。
如图5中所示，转导粒子160包含配制成导致靶细胞产生多个报告分子的核酸分子170。在一些实施例中，转导粒子160和/或核酸分子170是基本上缺乏从转导粒子160从其衍生的噬菌体的天然DNA。也就是说，转导粒子160从其衍生的噬菌体的DNA由工程质粒或核酸分子170替换。换句话说，转导粒子160基本上缺乏能够表现与转导粒子160从其衍生的噬菌体相关联的野生型病毒功能(例如复制功能)的野生型DNA。因此，在这样的实施例中，转导粒子160是“复制缺陷的”或不能通过任何手段(例如，通过溶原和/或裂解复制)繁殖或复制。
如图5所示，转导粒子160中的工程核酸分子170包含报告序列174，所述报告序列为靶细菌提供指令以表达报告分子。例如，报告序列174可以包括用于表达荧光素酶的无启动子序列luxA/luxB，其不能由转导粒子160自主表达。而在luxA/luxB序列通过转导粒子160插入靶细菌中并且与靶细菌DNA可操作地耦联之后，靶细菌的天然转录机制用于表达报告分子，即荧光素酶。在其它实施例中，报告序列174也可以包括含启动子luxA/luxB序列。在这样的实施例中，在启动子耦联luxA/luxB序列通过转导粒子160插入靶细菌中之后，启动子耦联luxA/luxB序列可以表达荧光素酶而不与靶细菌DNA耦联。
如本文中所述，在一些实施例中，转导粒子160可以被工程处理成用于报告活细菌的存在。在这样的实施例中，转导粒子160被工程处理成识别和/或鉴别靶细菌，附连到其上并且将工程核酸170传到靶细菌中。当被输送到靶细菌中时，由于可操作地连接到报告基因(例如，如前面在本文中所述的报告序列luxA/luxB)的启动子包含到工程核酸内，工程核酸170可以产生报告分子。工程核酸170然后导致靶细菌使用靶细菌的天然转录和翻译系统产生报告分子。在这样的活细胞报告实施例中，进一步的特异性可以通过消除所有其它表型来实现。例如，在一些实施例中，可以在细胞活性测定中通过使用抗生素切断或者以其它方式抑制从样本内的所有非耐药表型的信号生成来识别MRSA。
如图6中示意性地所示，转导粒子160可以用于检测任何样本S中的靶细菌180。在第一操作(由示意图192指示)，使转导粒子160与包含靶细菌180的样本S接触和/或混合。转导粒子160可以使用如本文中所述的任何合适的方法或机制与样本S混合和/或导入样本S中。转导粒子160被选择、配制和/或工程处理以特异性地识别和结合到靶细菌180的细胞壁，如箭头A所示。在操作194中，转导粒子160将包含在其中的工程核酸170传到靶细菌180的细胞质中，如箭头B所示。在一些实施例中，当执行活细胞报告时，工程核酸170可以包括报告序列174(例如，luxA/luxB)，其耦联到启动子并且配置成导致靶细胞180中的报告分子的产生，如操作196中所示。
报告分子130的存在指示靶细菌180存在于样本S中。因此，报告分子130是“可切换的”(即，仅仅在某些条件下存在)。而且，由于在一些实施例中转导粒子160为非复制性的(即，不能裂解或溶原复制)，因此靶细菌180在测定期间保持存活或以另外方式未受抑制。所以，本文中所述的系统和方法可以用于检测活细菌。此外，尽管未在图6中显示，抗生素(例如，头孢西丁)可以加入到样本S，例如，在加入转导粒子160之前。抗生素可以消除或以另外方式抑制所有非耐抗生素细菌(例如，MSSA)使得仅仅耐抗生素菌株(例如，MRSA)在样本中S中保持存活。以该方式，仅仅耐抗生素细菌(例如，靶细菌180)能够产生可检测信号。
在一些实施例中，由报告分子130产生的信号和与样本混合的转导粒子160的量无关(当该量高于某个最低值或预定量)。这由图7A和7B示出。图7A显示包含靶细菌180的样本S的示意图，其已与一系列转导粒子160混合。转导粒子160的一部分结合到样本S中的靶菌体180，使得工程核酸170输送到靶细菌细胞180中，如上所述。工程核酸170然后可以报告报告分子的产生(例如，经由活细胞报告方法或基因报告方法)。在第一时期T1之后，报告分子130的第一量由靶细菌180产生。如图7B中所示，在大于第一时期的第二时期T2之后，报告分子130的数量增到大于第一量的第二量。由于报告分子130不标记和/或包含在转导粒子160内，因此报告分子的数量与初始与样本S混合的转导粒子160的量基本上无关。而且，如图7B中所示，转导粒子160为非复制性的，并且在第一时期T1和第二时期T2之间没有转导粒子160的量的增加。由于转导粒子160不能裂解复制，因此没有靶细菌的量的减少。
图8是根据实施例的识别生物样本中的活细菌的方法200的流程图。可以使用本文中所述的任何容器(例如，容器1700、2700、3700、4700等)以及本文中所示和所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或任何部件执行方法200。也可以使用本文中所述的任何转导粒子和/或病毒载体(例如，转导粒子160)执行方法200。更特别地，下面描述的方法200的操作可以在容器中执行而不将样本和/或试剂暴露于外部条件。为了描述的目的，方法200被描述为与上面参考图2-3所示和所述的容器1700和仪器1100一起执行。
方法200包括将可以包含靶细菌的收集样本(例如患者鼻拭物)传到容器202。在一些实施例中，该操作能是可选的。例如，在一些实施例中，能在样本预先布置于其中的情况下由用户接收容器。容器可以是任何合适的容器，例如，容器1700或本文中所述的任何其它容器。容器可以具有布置在容器的内部区域中的溶液。溶液例如可以包括细菌营养培养基、缓冲液、表面活性剂或任何其它成分以促进靶细菌的生长、靶细菌内的报告分子的产生、细菌的检测等。在一些实施例中，可以在样本输送到容器中之后加入溶液。在一些实施例中，溶液可以预先布置在容器中，与样本隔离，例如在容器中的独立隔室或容器的盖中，使得它可以在需要时和/或在封闭系统环境中传到样本。
然后例如用盖、试剂模块等密封容器204。在一些实施例中，密封可以由试剂模块(例如参见下面所述的试剂模块3740和4740)形成，所述试剂模块可以包括隔室、易碎部分、试剂、致动器和/或喷嘴。在一些实施例中，一种抗生素或一系列抗生素可选地加入布置在容器中的样本206。抗生素可以选择和/或配制成杀死其它非靶细菌菌株，例如，非耐药菌株，使得仅仅耐药菌株存活。以该方式，所产生的报告分子必然由剩余、靶细菌菌株产生。在一些实施例中，抗生素/抗生素系列可以预先布置在容器中(例如，在溶液中)。在其它实施例中，抗生素/抗生素系列可以布置在独立隔室中(例如，在容器组件的主体或盖中)，并且可以在需要时或在预定时间传到样本溶液中。
包含转导粒子的第一试剂或物质传到样本208中和/或与其混合。转导粒子可以是本文中所述的任何转导粒子，例如转导粒子160。特别地，转导粒子包括包含报告序列的核酸分子，所述报告序列为靶细菌提供指令以表达报告分子。在一些实施例中，转导粒子不需要加入到溶液，而是预先布置在溶液中。在这样的实施例中，转导粒子与样本混合以允许通过转导粒子识别靶细菌。在一些实施例中，例如，转导粒子布置在容器的盖的独立隔室中，并且在需要时或在预定时间被释放和/或与样本混合。
在一些实施例中，可以可选地搅动容器溶液210，从而有效地混合转导粒子和溶液以便于相互作用。混合的方法可以包括涡动，手动摇动，搅拌等，自动搅动(例如，经由振动台)，或任何其它合适的搅动方法。然后将容器放置在仪器或仪器的一部分中212，并且保持持续预定时间和/或在预定温度下214。这样的条件可以包括在例如小于或等于大约37摄氏度的温度下，保持样本例如持续小于2小时，大约2小时，4小时，6小时，8小时，长达18小时，甚至更长的时间。保持样本的条件被限定为允许转导粒子结合到靶细菌并且将工程核酸传到靶细菌，并且促进报告分子(例如，荧光素酶)的表达。在活菌报告实施例中，工程核酸可以导入到所有靶细菌，与例如细菌中赋予耐药性的基因的存在无关。例如通过消除由特定基因型赋予所有其它表型，例如通过如上面参考操作206所述将抗生物加入到样本，并且由此而消除或以另外方式防止从缺乏耐药基因和/或表达耐药基因型的细胞生成信号，可以获得进一步的特异性。
在一些实施例中，试剂然后传到样本中以增强、催化和/或促进从报告分子产生信号216。例如，试剂可以是配制成由报告分子催化光信号的产生的底物。这样的底物可以包括活性成分(例如，十三醛)，其可以与报告分子相互作用以产生可检测信号(例如，发光)。在一些实施例中，底物可以包括6-碳醛(己醛)，13-碳醛(十三醛)和/或14-碳醛(十四醛)，包括在其间的所有变化碳链长度醛。在一些实施例中，试剂可以配制成包括Tween 20或其它表面活性剂，十三醛或其它醛，并且调节到特定pH。在一些实施例中，底物可以储存在容器中，例如，在容器盖中的隔离隔室中，并且可以在需要时或在预定时间输送到样本。
使用任何合适的检测器检测信号218。检测器可以是例如布置在仪器1100中的检测器1200或下面所示和所述的检测器(PMT)11200。如果检测到可测量信号，则靶细菌存在于样本中220。如果未检测到信号，则样本没有靶细菌222。
尽管上面所示和所述的方法200可以用于检测活细菌和识别(例如，通过可选地包括抗生素以消除非靶菌株)，但是在其它实施例中，方法可以包括可以通过基因型选择性地识别和/或鉴别细菌的转导粒子和/或工程病毒载体。换句话说，转导粒子只能在鉴别和/或识别靶细菌中的基因序列之后有条件地产生报告分子，如下所述。
转导粒子可以被工程处理成将工程核酸分子(例如核酸分子170)包封和递送到靶细菌中。在一些实施例中，核酸分子被工程处理和/或配制成包括与靶基因、报告基因和任何其它合适的调节基因同源的核酸序列。识别基因可以例如与靶细菌基因的一部分同源，并且配置成探测和识别细菌基因的部分，并且将自身可操作地耦联到细菌基因并导致报告基因整合到靶基因位点内，例如，使用同源重组。在一些实施例中，报告基因可以是无启动子的基因，并且因此只有在将报告基因插入靶基因位点中之后它变成可操作地连接到靶基因启动子时才表达它。
在一些实施例中，工程核酸分子可以配制和/或配置成在存在于和/或特定于特定耐药细菌基因型的靶基因存在的情况下有条件地重组。例如，图9是根据实施例的工程核酸分子570和/或特定于MRSA的质粒的制剂的示意图。工程核酸序列500包括质粒调节元件576(例如，复制的起点等)，mecA基因片段572，luxA基因574a，luxB基因574b，和可选择标记(例如抗四环素基因等)(未显示)。质粒调节元件576可以是本领域中已知的任何质粒调节元件。mecA基因片段572与mecA基因的片段同源。一旦在细菌内部，mecA基因片段572可以探测和/或识别MRSA基因上的mecA基因序列，并且经由同源重组以将mecA基因启动子可操作地连接到luxAB基因的方式报告报告基因整合到mecA基因位点中。在一些实施例中，工程核酸500可以包括任何其它识别序列，例如，tcdB，vanA等，其特定用于任何其它细菌上的任何基因序列，例如，大肠杆菌，沙门氏菌，梭状芽胞杆菌，VRE等。luxA 574a和luxB 574b基因一起用作报告基因，其可以由天然细菌转录和翻译周期控制以表达该报告分子荧光素酶。在一些实施例中，任何其它报告基因可以用于例如用于表达的酶(例如，葡萄糖氧化酶，辣根过氧化物酶)或荧光蛋白(例如，绿色荧光蛋白等)的基因。
图10是使用包含工程核酸分子(例如，核酸分子570)的转导粒子和/或工程病毒载体(例如，转导粒子160)基因型识别细菌的方法300的流程图。可以使用本文中所述的任何容器(例如，容器1700、2700、3700、4700等)以及本文中所述的任何仪器及其部件(例如仪器1100和11000)执行方法300。
方法300包括将转导粒子加入到可以包含靶细菌基因型的样本(例如患者鼻拭物)的步骤302。样本可以布置在容器(例如，容器1700)中，并且还可以包括溶液，例如，细菌营养培养基、缓冲液和/或表面活性剂。在一些实施例中，转导粒子可以在加入样本前包括在溶液中并且布置在容器中。转导粒子和溶液保持在条件下使得转导粒子识别和结合于到存在于样本中的靶细菌的步骤304。转导粒子然后将工程质粒或工程核酸分子插入靶细菌中的步骤306。
如本文中所述，工程核酸分子的基因识别部分(例如，mecA基因片段)然后针对同源序列探测细菌DNA的步骤308。如果同源序列存在，则工程核酸分子插入并且将报告基因序列与靶基因的内源启动子可操作地耦联的步骤310。以该方式，靶细菌通过它的天然转录/翻译过程表达报告分子(例如荧光素酶)的步骤312。
然后是将样本保持持续预定时间和/或保持在预定温度下的步骤314。这样的条件可以包括在例如小于或等于大约37摄氏度的温度下，例如保持样本持续小于2小时，大约2小时，4小时，6小时，8小时，长达18小时，甚至更长的时间。保持样本的条件被限定为允许转导粒子结合到靶细菌并且将工程核酸传到靶细菌，并且促进报告分子(例如，荧光素酶)的表达。
在一些实施例中，试剂然后传到样本中以增强、催化和/或促进从报告分子产生信号316。例如，试剂可以是配制成由报告分子触发光信号的产生的底物。这样的底物可以是本文中所示和所述的类型的任何合适的底物。用任何合适的仪器检测信号318。如果样本包含任何其它细菌基因型，则与识别基因同源的基因序列将不存在于细菌DNA中。因此，将没有转导粒子DNA与细菌DNA的同源重组并且将不产生报告分子。因此将底物加入到样本溶液316将不产生指示样本不包含靶细菌基因型的任何可检测信号。
图11显示用于靶细菌的基因型识别和检测的方法300的部分的示意图。如图11中所示，转导粒子660加入到样本S和/或与其混合以检测可能存在于样本S中的靶细菌680的特定基因型。在第一操作(由示意图692指示)，使转导粒子660与包含靶细菌680的样本S接触。转导粒子660可以特定地识别并且结合到靶细菌680的细胞壁，如箭头C所示。转导粒子660然后将包含在其中的工程核酸或质粒670传到靶细菌680的细胞质中，如箭头D所示(参见操作694)。
工程核酸670可以是本文所述的任何工程核酸分子例如核酸分子570。特别地，工程核酸分子670包括工程处理和/或配制成识别靶细菌680的DNA 682中的靶基因684的识别序列672。工程核酸也包括报告基因序列674(例如，报告序列luxA/luxB)。如果靶细菌680包含靶基因684，则工程核酸670将识别该靶基因684并且以将报告基因序列674与靶基因682的启动子可操作地连接的方式将报告基因序列674插入靶基因位点中(参见操作696)。例如，工程核酸670可以包括特定用于MRSA DNA上的mecA序列的识别序列672。在最后操作中(参见示意图698)，靶细菌680的转录和翻译机制读取编码报告序列674的基因并且产生报告分子630。如果靶基因684不存在，则重组不会发生并且不表达报告分子630。所以，报告分子630的存在指示靶基因存在于样本S中的活细菌680中。由于转导粒子660为非复制性的并且不能裂解或溶原复制，因此靶细菌680在测定期间保持存活。所以，本文中所述的系统和方法可以用于检测活细菌内的基因。
在一些实施例中，系统1000和/或本文中公开的任何方法可以包括容器和/或用容器执行，所述容器配置成便于将溶液(例如，营养培养基，缓冲液，表面活性剂)、转导粒子、生物载体(例如，工程病毒载体，由聚合物、脂质体或病毒样粒子组成的非生物载体)和/或试剂(例如，底物，抗生素等)传入样本中。例如，图12-14显示分别处于第一配置、第二配置和第三配置的根据实施例的容器组件1700。一个或多个容器组件1700可以布置在本文中公开的类型的任何合适的仪器(例如参见下面所述的仪器11000)中，所述仪器配置成操纵、致动和/或与容器组件1700相互作用以执行本文中所述的与靶细胞的识别相关联的方法。容器组件1700通过限制测定期间样本操作的量允许样本的有效和精确诊断测试。而且，容器部件(例如，反应室1732和试剂模块1740)的模块化布置允许任何数量的不同试剂模块1740，每个包含可互换地用于检测不同类型的靶细胞的不同试剂和/或制剂。该布置也允许转导粒子和试剂独立地储存并且在需要时传到样本，如下所述。例如，如果包括在试剂模块1740内的试剂具有不同于包括在反应室1732内的试剂、溶液和/或样本的储存要求(例如，有效日期，冻干要求，储存温度限制等)，独立储存会是有用的。
如图所示，容器组件包括反应室1732和试剂模块1740。反应室1732可以联接到试剂模块1740以形成整合组件。反应室1732可以由任何合适的材料形成，例如，重量轻、刚性和惰性材料(例如，塑料)。反应室1732的至少一部分可以是至少部分透明的以允许查看和/或检测反应室1732的内部体积(例如，以便查看反应室1732中的发光)。在一些实施例中，反应室1732可以成形为具有圆形底部或平坦底部的圆筒。在其它实施例中，反应室1732可以具有任何其它合适的形状，例如，方形，矩形，卵形，多边形等。在一些实施例中，反应室1732可以具有12mm的直径和75mm的高度。在一些实施例中，反应室1732的直径可以尺寸确定成最佳地匹配的检测器(例如，检测器1200，或包括在仪器11000的11212，或任何其它检测器)的横截面。在一些实施例中，容器组件1700可以带有预先布置在反应室1732的、如本文中所示和所述的类型的一种或多种溶液和/或试剂(例如，细菌营养溶液，缓冲液，表面活性剂，转导粒子，和/或抗生素)。
容器1700的试剂模块1740包括外壳1741，第一致动器1750和第二致动器1760。外壳1741配置成通过任何合适的机构可移除地联接到反应室1732。例如，在一些实施例中，外壳1741可以通过螺纹联接、干涉配合、卡扣配合等联接到反应室1732。在一些实施例中，外壳1741和反应室1732限定基本不透流体的密封。
外壳1741限定第一试剂体积1742和第二试剂体积1744。第一试剂体积1742和第二试剂的体积1744可以由侧壁1746分离。在一些实施例中，第一试剂体积1742包含生物或非生物载体，转导粒子和/或病毒载体(例如，转导粒子110、160或本文中所述的任何其它转导粒子)，其包括配制成导致靶细胞(例如，细菌)产生一系列报告分子(例如，荧光素酶)的工程核酸分子(例如，工程核酸170)。在一些实施例中转导粒子配制成为非复制性的(即，不能复制)，如本文中所述。在一些实施例中，第二试剂体积1744可以包含试剂，所述试剂配制成与报告分子相互作用以催化、增强产生和/或产生可测量信号，例如光信号。在一些实施例中，试剂是本文中所示和所述类型的荧光素酶底物，例如，包括十三醛的组合物。尽管转导粒子和试剂显示为分别直接布置在第一试剂体积1742和第二试剂体积1744内，但是在其它实施例中，转导粒子和/或试剂可以布置在试剂容器(未示出)的内部，所述试剂容器成形为并且尺寸确定成基本上布置在第一试剂体积1742和/或第二试剂体积1744的内部。
在一些实施例中，外壳1741和/或其中的任何试剂容器(未显示)可以包括配置成当致动或压缩(例如，通过第一致动器1750和/或第二致动器1760)时破裂的易碎部分。以该方式，试剂和组分可以隔离储存并且在致动时释放。在一些实施例中，外壳1741、第一致动器1750、第二致动器1760和/或这样的试剂容器可以包括特征以便于可重复输送，例如，弯曲边缘，平坦底部，波纹状壁，或任何其它合适的特征。在一些实施例中，例如，外壳1741可以包括一个穿刺器或一系列穿刺器(未显示)，其布置在第一试剂体积1742内，当第一致动器1750的柱塞部分1754在第一试剂体积1742内移动时配置成穿刺试剂容器的一部分。在一些实施例中，穿刺器也可以布置在第二试剂体积1744内。
第一试剂体积1742和第二试剂的体积1744可以具有任何合适的形状、取向和/或尺寸。在一些实施例中，如图12-14中所示，第一试剂体积1742和第二试剂的体积1744可以是同心的。在其它实施例中，第一试剂体积1742和第二试剂的体积1744可以彼此平行地定位。尽管显示为具有基本恒定的横截面面积，但是在一些实施例中，外壳1741和/或第一试剂体积1742和第二试剂的体积1744的横截面尺寸(例如，直径或面积)可以改变以增加/减少包含在其中的试剂的体积。以该方式，外壳1741可以配置成提供将输送到反应室1732中的试剂的期望量和/或流速。
外壳1741包括输送部分1770，当外壳1741联接到反应室1732时，所述输送部分限定第一试剂体积1742和反应室1732之间的第一流体路径1772a，以及第二试剂体积1744和反应室1732之间的第二流体路径1772b。如图所示，第一流体路径1772a和第二流体路径1772b彼此独立。第一流体路径1772a和第二流体路径1772b分别包括均通向反应室1732的第一出口1774a和第二出口1774b。第一流体路径1772a和第二流体路径1772b提供分别布置在第一试剂体积1742和/或第二试剂体积1744中的、用于转导粒子和试剂的、连通到反应室1732中的路径。
输送部分1770可以配置成提供任何合适的路径和/或机构以便将布置在第一试剂体积1742和/或第二试剂体积1744中的转导粒子和试剂输送到反应室1732中。例如，在一些实施例中，输送部分1770可以包括单个流体路径以便将来自第一试剂体积1742和第二试剂的体积1744的流体传到反应室1732中。在一些实施例中，输送部分1770可以配置成以促进混合和/或最小化曝气、过喷和/或非期望湍流的方式将来自第一试剂体积1742和/或第二试剂体积1744的试剂输送到反应室1732中。在一些实施例中，第一流体路径1772a和/或第二流体路径1772b可以具有变化的横截面(或流动)面积(例如，路径可以类似喷嘴)以产生流动通过其中的物质的控制流速。在一些实施例中，转导粒子和/或试剂的流速可以为1ml/sec(毫升/秒)，2ml/sec，3ml/sec，4ml/sec，5ml/sec，或任何合适的流速，从而充分混合物质和/或最小化曝气。
试剂模块1740包括至少部分地布置在外壳1741中的第一致动器1750。第一致动器1750包括接合部分1752和布置在第一试剂体积1742内的柱塞部分1754。第一致动器1750的接合部分1752配置成被操纵(例如，通过本文中所示和所述的任何仪器，例如仪器11000)以在第一试剂体积1742内移动柱塞部分1754。在一些实施例中，第一致动器1750的柱塞部分1754和外壳1741的一部分限定和/或包括密封件以将第一试剂体积1742与在外壳1741外部的体积流体隔离。在一些实施例中，密封件可以是例如垫圈，O形环，橡胶密封件，或任何合适的密封件。如图所示，第一致动器1750的接合部分1752和柱塞部分1754可以有不同的横截面尺寸(例如，直径)。然而在其它实施例中，接合部分1752和第一致动器1750的柱塞部分1754可以具有相同的横截面尺寸(例如，直径)。在一些实施例中，接合部分1752可以从柱塞部分1754偏移(例如，非同轴)。
试剂模块1740包括至少部分地布置在外壳1741中的第二致动器1760。第二致动器1760包括接合部分1762和可移动地布置在第二试剂体积1744内的柱塞部分1764。第二致动器1760的接合部分1762配置成被操纵(例如，通过本文中所示和所述的任何仪器，例如仪器11000)以在第二试剂体积1744内移动的第二致动器1760的柱塞部分1764。在一些实施例中，第二致动器1760的柱塞部分1764和外壳1741的一部分限定和/或包括密封件以将第二试剂体积1742与在外壳1741外部的体积流体隔离。在一些实施例中，密封件可以是例如，垫圈，O形环，橡胶密封件，或任何合适的密封件，并且可以基本上类似于第一致动器1750的密封件。如图所示，第二致动器1760的接合部分1762和柱塞部分1764可以具有不同的横截面尺寸(例如，直径)。然而在其它实施例中，第二致动器1760的接合部分1762和柱塞部分1764可以具有相同的横截面尺寸(例如，直径)。在一些实施例中，接合部分1762可以从柱塞部分1764偏移(例如，非同轴)。
如图所示，第二致动器1760的接合部分1762至少部分地围绕第一致动器1750的接合部分1752。也就是说，第一致动器1750的至少一部分和第二致动器1760的一部分同心地布置在外壳1741中。以该方式，试剂模块1740能够以围绕容器组件1700的纵向轴线的任何角取向联接到反应室1732和/或布置在仪器中。该布置允许单个致动器组件操纵第一致动器1750和第二致动器1760两者。
更特别地，第二致动器1760限定通道1766，当第一致动器1750被操纵以移动柱塞部分1754时第一致动器1750的接合部分1752可以在所述通道内移动。在一些实施例中第二致动器1760的接合部分1762可以限定开口，第一致动器1750的接合部分1752可以基本上布置在所述开口内。尽管第一致动器1750的柱塞部分1754的纵向轴线显示为与第二致动器1760的柱塞部分1764的纵向轴线同心，但是在其它实施例中，柱塞部分1754的纵向轴线可以从柱塞部分1764的纵向轴线偏移和/或非同心。在一些实施例中，例如，第一致动器1750和第二致动器1760可以相邻地布置，但是不彼此同心。在一些实施例中，第一致动器1750和第二致动器1760可以彼此平行地布置。在一些实施例中接合部分1752和/或接合部分1762可以在外壳1741中凹陷，从而例如防止意外致动。
第一致动器1750和第二致动器1760能够以任何合适的方式移动以执行本文中所述的功能。例如，在一些实施例中，第一致动器1750的柱塞部分1754可以独立于第二致动器1760的柱塞部分1764的移动而移动。在一些实施例中，第一致动器1750和第二致动器1760可以具有相同的冲程长度。在其它实施例中，第一致动器1750和第二致动器1760可以具有不同的冲程长度。以该方式，能够将不同体积(和/或不同流速)的转导粒子或试剂输送到反应室1732中。
在使用中，容器组件1700配置成被操纵以执行本文中所描述的方法和/或测定，同时保持反应室1732的流体隔离。也就是说，容器组件1700的反应室1732和试剂模块1740可以共同限定可以在其中执行靶细胞识别的封闭系统(即，不从反应室1732断开试剂模块1740)。特别地，容器组件1700可以在第一配置(图12)输送到用户，其中第一致动器1750和第二致动器1760均处于它们相应的第一位置。尽管试剂模块1740在图12中显示为联接到反应室1732，但是试剂模块1740初始可以从反应室1732断开以允许包含靶细胞(例如，细菌)的样本布置在由反应室1732限定的内部体积中。试剂模块1740可以联接到反应室1732以限定不透流体密封。
为了将容器组件1700和/或试剂模块1740移动到第二配置(图13)，第一致动器的接合部分1752被操纵以在通道1766内移动。以该方式，第一致动器1750的柱塞部分1754在第一试剂体积1742内移动以将试剂(例如，转导粒子)从第一试剂体积1742通过第一流体路径1742a和第一出口1744a传送和/或排出到反应室1732中，如箭头EE所示。在一些实施例中，试剂包括转导粒子，所述转导粒子根据本文中所述的任何方法与包含在样本中的靶细胞相互作用使得靶细胞产生一系列报告分子。容器组件1700(和包含在其中的样本)的操纵和/或保持可以由如本文中所述的仪器1100和/或11000和/或本文中所述的任何其它仪器或部件执行。
为了将容器组件1700和/或试剂模块1740移动到第三配置(图14)，第二致动器1760的接合部分1762被操纵以至少部分地围绕第一致动器1750移动。接合部分1762的移动将第二致动器1760的柱塞部分1764从第一位置移动到第二试剂体积1744内的第二位置。柱塞部分1764的位移将试剂(例如，诸如十三醛的底物)从第二试剂体积1744通过第二流体路径1772b和第二出口1774b传送和/或排出到反应室1732中，如箭头FF所示。在一些实施例中，试剂是底物，其可以与产生的报告分子相互作用以促进、催化和/或增强报告分子例如经由发光反应产生信号。
在一些实施例中，容器组件可以包括用于将样本收集和/或布置到容器组件中的机构。例如，在一些实施例中，可以使用拭子收集样本，然后将所述拭子布置到容器的反应室中。图15-17显示分别处于第一配置、第二配置和第三配置的容器组件2700。容器组件2700包括反应室2732和临时盖2739。容器组件2700的反应室2732可以可联接到任何试剂模块，例如，如上所述的试剂模块1740，或本文中所述的任何其它试剂模块。
包含靶细胞的样本S可以收集在拭子2734中，所述拭子可以是鼻拭物，唾液拭子，环境拭子等。在一些实施例中，在收集样本S之后，鼻拭物2734在拭子2734的预定位置和/或长度处被破坏，如线GG(图15)所示。反应室2732可以包含溶液2702，例如，营养培养基，缓冲液，表面活性剂，和/或配制成保持靶细胞、促进报告分子的产生等的任何其它试剂。拭子2734插入反应室2732中，如箭头HH所示，直到它浸没在溶液2702中。
临时盖2736然后可以联接到反应室2732以将容器组件2700安置成第二配置(图16)。在一些实施例中，临时盖2736在联接到反应室2732时可以限定基本上不透流体的密封。以该方式，容器组件2700可以被搅动(例如，涡动或摇动)以允许包含靶细胞的样本S的相当大部分从拭子2734传到溶液2702中。在一些实施例中，拭子2734和样本收集指南可以被限定成使得收集靶细胞的多达50％、60％和高达70％以及其间的任何量乃至更高转移到溶液2702中。
在一些实施例中，拭子2734可以被去除以便测试。在某些情况下，拭子的去除可以限制干扰样本测量。因此，在一些实施例中，临时盖2736可以包括夹持机构，例如，凹口，凹槽，套筒，或用于夹持拭子2734的任何其它特征。在这样的实施例中，当临时盖2736从反应室2732去除时，如在第三配置中由箭头II(图17)所示，拭子2734也随着它被去除。在一些实施例中，反应室2732可以包括布置在反应室2732的外表面上的一个或多个标签2738。标签2738可以包括与容器组件2700相关联的信息，例如，靶细胞，序列号，批号，有效日期和/或警告信息。在一些实施例中，容器2700也可以包括跟踪机构2739，例如，标签上的条形码和/或RFID标签。
图18-25显示根据实施例的容器组件3700，其包括反应室3732和可联接到反应室的试剂模块3740。容器组件3700可以与本文中所述的任何仪器(例如，仪器11000)和/或本文中所述的任何部件一起使用并且由其操纵。容器组件3700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，上述的方法150、200和300。
反应室3732配置成包含样本和/或其它试剂，并且可以由重量轻、刚性和惰性材料形成。反应室3732的至少一部分(例如，前端部)可以是至少部分透明的，从而允许查看、光进入和/或检测反应室3732的内部体积。尽管显示为成形为具有圆形底部的圆筒，但是在其它实施例中，反应室3732可以具有任何其它合适的形状，例如，方形，矩形，卵形，多边形等。在一些实施例中，反应室3732可以具有12mm的直径和75mm的高度。在一些实施例中，容器组件3700可以带有预先布置在反应室3732内的一种或多种溶液/试剂(例如，细菌营养溶液，缓冲液，表面活性剂，转导粒子，和/或抗生素)。
试剂模块3740包括外壳3741，第一致动器3750，第二致动器3760，输送部分3770，第一试剂容器3780a和第二试剂容器3780b。如图18中所示，外壳3741配置成通过任何合适的机构可移除地联接到反应室3732。例如，在一些实施例中，外壳3741可以通过螺纹联接、干涉配合等联接到反应室3732。在一些实施例中，外壳3741和反应室3732限定基本上不透流体的密封。
图20显示外壳3741的俯视图。外壳3740限定可以由侧壁3746分离的第一试剂体积3742和第二试剂体积3744。外壳3741可以由重量轻和刚性的材料(例如，注射模制塑料)形成。在一些实施例中，外壳3741可以具有大约24mm的直径。在一些实施例中，外壳3741的直径可以变化以增加或减小第一试剂体积3742和第二试剂体积3744的容量。在一些实施例中，第一试剂体积3742和/或第二试剂体积3744的直径可以变化(即，不彼此相等)。
如图20中的外壳3741的俯视图和图21中所示的外壳3741的倾斜仰视图中所示，外壳3741包括输送部分3770，当外壳3741联接到反应室3732时，所述输送部分限定第一试剂体积3742和反应室3732之间的第一流体路径3772a以及第二试剂体积3744和反应室3732之间的第二流体路径3772b。第一流体路径3772a和第二流体路径3772b分别包括当反应室3732联接到外壳3741时通向反应室3732的第一出口3774a和第二出口3774b。第一流体路径3772a(和出口3774a)和第二流体路径3772b(和出口3774b)提供布置在第一试剂体积3742和第二试剂体积3744中的试剂将传到反应室3732中的路径。尽管第一流体路径3772a和第二流体路径3772b显示为彼此分离，但是在其它实施例中，第一流体路径3772a和第二流体路径3772b可以包括共同边界和/或彼此流体连通。
输送部分3770配置成提供任何合适的路径和/或机构以便将布置在第一试剂体积3742和/或第二试剂体积3744中的转导的粒子和试剂输送到反应室3732中。例如，在一些实施例中，第一流体路径3772a和第二流体路径3772b可以配置成以促进混合和/或最小化曝气、过喷和/或非期望湍流的方式将来自第一试剂体积3742和第二试剂体积3744的试剂输送到反应室3732中。第一流体路径3772a和第二流体路径3772b可以适应任何合适的流速，例如，1ml/sec，2ml/sec，3ml/sec，4ml/sec，5ml/sec。在一些实施例中，当外壳3741联接到反应室3732时输送部分3770的至少一部分可以布置在反应室3732内。
如图19和图23中所示的容器的侧横截面中所示，试剂模块3740包括布置在外壳3741中的第一致动器3750。第一致动器3740包括接合部分3752和可移动地布置在第一试剂体积3742内的柱塞部分3754。当致动时，第一致动器3750的接合部分3752在第一试剂体积3742内移动柱塞部分3754。如图所示，第一致动器3750的柱塞部分3754包括密封件3769a以将第一试剂体积3742与在外壳3741外部的体积流体隔离。在一些实施例中，密封件3769a可以是例如垫圈，O形环，橡胶密封件，或任何合适的密封件。
试剂模块3740包括第二致动器3760。第二致动器3760包括接合部分3762和可移动地布置的第二试剂体积3744内的柱塞部分3764。当致动时，第二致动器3760的接合部分3762在第二试剂体积3744内移动第二致动器3760的柱塞部分3764。第二致动器3760的柱塞部分3764包括密封件3769b以流体隔离和/或防止包含在第二试剂体积3744中的任何试剂的泄漏。
第一致动器3750和第二致动器3760能够以嵌套配置布置在外壳3741中。换句话说，第一致动器3750和第二致动器3760可以同心地布置成使得第一致动器3750嵌套在第二致动器3760内。以该方式，试剂模块3740可以联接到反应室3732和/或以围绕容器组件3700的纵向轴线的任何角取向布置在仪器中。更特别地，第二致动器3760限定通道3766，当第一致动器3750被操纵以移动柱塞部分3754时第一致动器3750的接合部分3752可以在所述通道内移动。此外，第二致动器3760的接合部分3762限定开口3767，第一致动器3750的接合部分3752基本上布置在所述开口内(当试剂模块3740处于第一配置或第三配置时)。第一致动器3750的柱塞部分3754的纵向轴线从第二致动器3760的柱塞部分3764的纵向轴线偏移(即，非同轴)。第一致动器3750的柱塞部3754可以独立于第二致动器3760的柱塞部分3764的移动而移动。此外，第一致动器3750和第二致动器3760可以在外壳的内部凹陷，从而例如防止第一致动器3750和第二致动器3760的意外致动。
第一试剂体积3742可以包括第一试剂容器3780a并且第二试剂体积3744可以包含第二试剂容器3780b。如图22(为了清楚起见其仅仅第一试剂容器3780a)中所示，第一试剂容器3780a(和第二试剂容器3780b)包括一起限定内部体积3786a的侧壁3782a和易碎构件3784a。在一些实施例中，侧壁3782a也可以是易碎的。内部体积3786a可以完全或部分地填充有试剂。例如，在一些实施例中，第一试剂容器3780a可以包含转导粒子(例如，转导粒子110、160或本文中所述的任何其它转导粒子)，其包括配制成导致靶细胞(例如，细菌)产生多个报告分子的工程核酸(例如，工程核酸170)。第二试剂容器3780b可以包含配制成与报告分子反应以增强信号的产生的第二试剂。例如，在一些实施例中，试剂是底物(例如，十三醛)，其可以与报告分子(例如，荧光素酶)相互作用以例如经由发光反应产生可测量信号。
试剂容器可以成形为并且尺寸确定成基本上布置在第一试剂体积3742和第二试剂的体积3744内。外壳3741包括分别布置在第一试剂体积3742和第二试剂的体积3744内的第一穿刺器3792a和第二穿刺器3792b。当柱塞部分3754和柱塞部分3764分别布置在第一试剂体积3742和第二试剂的体积3744内时穿刺器配置成刺破第一试剂容器3780a和第二试剂容器3780b的相应易碎部分。在一些实施例中，试剂容器可以包括弯曲边缘(例如参见弯曲边缘3789a)和可以是大致平坦的底部分(例如参见底部分3788a)。平坦底部分和弯曲边缘可以允许分散由第一致动器3750和第二致动器3760分别施加在第一试剂容器3780a和第二试剂容器3780b上的压缩力以保证可重复输送。
试剂容器可以由对于包含在其中的物质(例如，转导粒子，底物，抗生素，缓冲液，表面活性剂，或可以需要检测测定的任何其它试剂)基本上不可渗透和/或基本上化学惰性的材料构造。以该方式，试剂可以长时间储存在试剂容器中。例如，试剂容器3780a的侧壁3782a可以由挠性和惰性材料形成，例如，泡罩塑料，铝箔，铝层压件或任何其它合适的材料。而且，在一些实施例中，易碎构件3784a可以由具有某些温度特性的材料构造使得在某个温度之上保持易碎部件3784a的期望性质和完整性。例如，在一些实施例中，在冷藏条件下储存包含试剂或底物的试剂容器3780a会是期望的。在一些实施例中，易碎构件3784a可以由聚合物膜(例如，任何形式的聚丙烯)构造。在一些实施例中，易碎构件3784a可以由双向拉伸聚丙烯(BOP)构造。在一些实施例中，易碎构件3784a可以由铝构造。
容器组件3700的反应室3732和试剂模块3740可以共同限定可以在其中执行靶细胞识别的封闭系统(即，不从反应室3732断开试剂模块3740)。容器组件3700和/或试剂模块3740可以在多个不同的配置之间移动以转移来自第一试剂室3742和第二试剂室3744的试剂和/或物质。特别地，图23-25显示分别处于第一配置、第二配置和第三配置的试剂模块3740。为了清楚起见未显示反应室3732。
容器组件3700可以在第一配置(图23)中交付给用户，其中第一致动器3750处于第一位置并且第二致动器3760处于第一位置。第一试剂体积3742包括包含试剂(例如，转导粒子)的试剂容器3780a，并且第二试剂体积3744包含第二试剂容器3780b，其包括试剂(例如，配制成与报告分子反应的十三醛)。
为了将容器组件3700移动到第二配置(图24)，第一致动器3750的接合部分3752被操纵以将第一试剂体积3742内的第一致动器3750的柱塞部分3754从第一位置移动到第二位置。也就是说，接合部分3752在第二致动器3760的通道3766和/或开口3767内朝远侧移动。以该方式，第一致动器3750的柱塞部分3754将力施加到第一试剂容器3780a的底部分3788a。这抵靠穿刺器3769a推压第一试剂容器3780a的易碎部分3784a，直到易碎部分3784a破裂，将包含在其中的试剂(例如，转导粒子)释放到第一试剂体积3742中。第一致动器3750的柱塞部分3754朝着第二位置的进一步位移减小试剂容器3780a的内部体积3786a和第一试剂体积3742。这将试剂(例如，转导粒子)从第一试剂体积3742通过输送部分3770的第一流体路径3772a和第一出口3774a传到反应室3732中。如图所示，第一致动器3750包括配置成接收穿刺器3792a的一部分的凹陷3758以防止穿刺器损坏第一致动器3750和/或限制第一致动器3750朝着第二位置的行程。在一些实施例中，试剂(例如，转导粒子)可以与包含在样本中的靶细胞相互作用并且促使靶细胞产生报告分子，如本文中所述。
为了将容器组件3700移动到第三配置(图25)，第二致动器3760的接合部分3762被操纵以将第二致动器3760的柱塞部分3764从第一位置移动到第二试剂体积3744内的第二位置。类似于第二配置，第二致动器3760的位移导致穿刺器3792b刺破第二试剂容器3780b的易碎部分3784b并且将包含在其中的底物(例如，十三醛)通过第二流体路径3772b和第二出口3774b传到反应室3732中。底物可以与报告分子相互作用并且促进、增强和/或催化报告分子例如经由发光反应产生信号。如图所示，第二致动器3760包括配置成接收穿刺器3792b的一部分的凹陷3768以防止穿刺器损坏第二致动器3760和/或限制第二致动器3760朝着第二位置的行程。在一些实施例中，试剂(例如，转导粒子)可以与包含在样本中的靶细胞相互作用并且促使靶细胞产生报告分子，如本文中所述。
尽管第一流体路径3772a和第二流体路径3772b的出口部分显示为大致线性的，并且具有一个基本上恒定的流动面积，但是在其它实施例中，输送部分可以限定试剂、物质、转导粒子等可以输送通过其中的任何合适的流动路径。例如，在一些实施例中，输送部分可以配置成以促进混合、最小化曝气、过喷和/或非期望湍流的方式将一种或多种试剂输送到反应室中。
例如，在一些实施例中，试剂模块可以配置成以有效地混合转导粒子和样本的方式将包含本文中所示和所述的类型的转导粒子的物质输送到反应室中。例如，在拭子(例如拭子2734)保持在反应室内的那些实施例中，试剂模块可以包括输送喷嘴或用于输送转导粒子的其它机构，其增强从拭子去除样本的部分。以该方式，输送的机构可以通过改善样本和转导粒子的混合增强测定的表现。这样的机构可以包括例如高压喷射喷嘴，成角喷嘴，从单个试剂室进入反应室的多条流动路径等。
在其它实施例中，试剂模块可以配置成以增强光信号的测量的方式将配制成增强、催化或触发光信号的产生的试剂(例如，本文中所示和所述类型的底物)输送到反应室中。例如，在一些实施例中，检测报告分子的方法包括检测通过将底物加入已表达报告分子的样本中触发的发光反应的烈度(或强度)。更特别地，在一些实施例中，表达的报告分子和底物共同配制成响应将底物加入样本而产生闪光反应。闪光反应是发光反应，其中在加入底物之后很快地(例如，基本上瞬间，几秒和/或小于一分钟内)发生明显的峰强度。尽管闪光反应会产生很灵敏的结果(这有利于小量的检测等)，但是这样的瞬时反应的精确测量可能是具有挑战性的。与此相反，辉光反应是更持久的发光反应，其特征在于稳定信号可以保持长达一小时或更长时间。尽管没有闪光反应灵敏，但是辉光反应可以允许在检测到信号之前完成额外样本操作(例如，混合、输送等)的时间。
在一些实施例中，试剂模块可以配置成以增强光信号的测量的方式将底物输送到反应室中。更特别地，在一些实施例中，试剂模块可以配置成以允许底物与样本充分混合的方式输送底物，同时也最小化样本的曝气、气泡的产生、过度飞溅等，所有这些都不利于在输送底物之后数秒内完成光检测。例如，在一些实施例中，试剂模块可以限定流体路径，所述流体路径相对于反应室的纵向轴线成角，使得试剂和/或底物输送到反应室的侧壁并且然后进入样本溶液。在其它实施例中，试剂模块可以限定流体路径，所述流体路径相对于反应室的纵向轴线基本上平行，但是包括出口开口，所述出口开口定位成使得试剂和/或底物输送到反应室的侧壁。在另外的其它实施例中，试剂模块可以限定具有弯曲、弧形和/或螺旋形的形状的流体路径。在另外的其它实施例中，试剂模块可以限定流体路径，所述流体路径包括凹槽，肋，狭槽，或任何其它流动调节特征，从而最大化混合和/或最小化曝气。
作为另一例子，图26-28显示包括反应室4732和试剂模块4740的容器组件4700。容器组件4700可以由本文中所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或本文中所述的任何部件使用和/或操纵。容器组件4700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法200和/或300。
试剂模块4740包括外壳4741，第一致动器4750，第二致动器4760，第一输送构件4772a和第二输送构件4772b。如图28的侧视横截面图中所示，外壳4741限定第一试剂体积4742和第二试剂体积4744。外壳4741也可以包括输送部分4770。第一试剂体积4742可以包括包含第一试剂(例如，转导粒子)的第一试剂容器4780a。第二试剂体积4744可以包括包含第二试剂(例如，底物)的第二试剂容器4780b。容器组件4700的外壳4741可以基本上类似于前面所述的容器组件3700的外壳3741，并因此不在本文中进一步详细描述。第一试剂容器4780a和第二试剂容器4780b也基本上分别类似于容器组件3700的第一试剂容器3780a和第二试剂容器3780b并且因此不在本文中详细地描述。
第一致动器4750包括接合部分4752和柱塞部分4754。第二致动器4760包括接合部分4762和柱塞部分4764。第一致动器4750和第二致动器4760在结构和功能上基本上分别类似于如前面所述的容器组件3700的第一致动器3750和第二致动器3760，并且因此不在本文中进一步描述。
如图27中的试剂模块4740的仰视图和图28中的容器组件4700的侧横截面图中所示，外壳4741的输送部分4770包括第一输送构件4772a，其提供试剂(例如，转导粒子)从第一试剂体积4742通过第一出口4774a到达反应室4732的流体连通的管路。外壳4741的输送部分4770包括第二输送构件4772b，其提供试剂(例如，底物)从第二试剂体积4742通过第二出口4774a到达反应室4732的流体连通的管路。
如图28中所示，第一输送构件4772a包括第一部分4775a和第二部分4776a。第一部分4775a至少部分地布置在第一试剂体积4742的内部。第二部分4776a至少部分地布置在反应室4732的内部。第一部分4775a限定的纵向轴线基本上平行于由试剂模块4740和/或反应室4732限定的纵向轴线。第二部分4776a从第一部分4775a的中心线成角度地偏移，使得出口4774a指向反应室4732的侧壁。也就是说，第二部分4776a不平行于由试剂模块4740和/或该反应室4732限定的纵向轴线。在一些实施例中，该角可以在纵向轴线和第二部分4776a之间，可以为大约15-45度，包括其间的所有角。在这样的实施例中，从第一试剂体积4742传送到反应室4732中的试剂和/或转导的粒子不直接撞击样本的表面，而是被推压到反应室的侧壁上或沿着该侧壁，使得它能够以受控的速度流动到样本溶液中。
如图28中所示，第二输送构件4772b包括第一部分4775b和第二部分4776b。第一部分4775b至少部分地布置在第二试剂体积4744的内部。第二部分4776b至少部分地布置在反应室4732的内部。第一部分4775b限定的纵向轴线基本上平行于由试剂模块4740和/或反应室4732限定的纵向轴线。第二部分4776b从第一部分4775b的中心线成角度地偏移，使得出口4774b指向反应室4732的侧壁。也就是说，第二部分4776b不平行于由试剂模块4740和/或该反应室4732限定的纵向轴线。在一些实施例中，该角可以在纵向轴线和第二部分4776b之间，可以为大约15-45度，包括其间的所有角。在这样的实施例中，从第二试剂体积4744输送到反应室4732中的试剂和/或底物不直接撞击样本的表面，而是被推压到反应室的侧壁上或沿着该侧壁，其中它能够以受控的速度流动到样本溶液中。
输送构件4772a、4772b的每一个的第一部分4775a、4775b包括在其端部部分处的穿刺器4792a、4792b(相应地)。以该方式，穿刺器4792a突出到第一试剂体积4742中，并且穿刺器4792b突出到第二试剂体积4744中。特别地，输送构件的流体路径的端部可以为锥形或倒角以产生用作穿刺器的尖锐边缘。穿刺器4792a和穿刺器4792b可以分别用于穿刺试剂容器的易碎部分4784a和易碎部分4784b以释放包含在其中的试剂、转导粒子或其它物质。尽管输送构件4772a和输送构件4772b显示为从外壳4741独立地构造，但是在一些实施例中，输送构件可以与输送部分4770一体地形成，例如，在单个制造步骤中制造。在一些实施例中，输送构件4772a和/或输送构件4772b可以独立地制造，然后分别布置在输送部分4770的腔4778a和腔4778b中。
在一些实施例中，容器的试剂模块可以包括或限定流体路径，所述流体路径配置成将试剂直接传到样本溶液中，并且具有在容器内的任何合适的距离处的出口点。例如，图29显示根据实施例的容器组件5700的侧视横截面图。容器组件5700包括反应室5732和试剂模块5740。试剂模块包括外壳5741，所述外壳限定第一试剂体积5742和第二试剂体积5744。外壳5741包含第一致动器5750和第二致动器5760。外壳5741也包括输送部分5770。容器组件5700可以由本文中所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或本文中所述的任何部件使用和/或操纵。容器组件5700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法200和/或300。
第一试剂体积5742包括第一试剂容器5780a，其可以包含第一试剂(例如，本文中所示和所述的类型的转导粒子)。第二试剂体积5744包括第二试剂容器5780b，其可以包含第二试剂(例如，本文中所示和所述的类型的底物)。容器组件5700的外壳5741可以基本上类似于容器组件3700的外壳3741，并且因此不进一步详细地描述。试剂容器5780a、5780b基本上类似于容器组件3700的试剂容器3780、3780b并且因此不在本文中详细地描述。第一致动器5750包括接合部分和柱塞部分。第二致动器5760包括接合部分和柱塞部分。第一致动器5750和第二致动器5760基本上类似于容器组件3700的第一致动器3750和第二致动器3760，并且因此不在本文中进一步描述。
外壳5741的输送部分5770限定第一流体路径5772a，其提供第一试剂(例如，转导粒子)从第一试剂体积5742通过第一出口5774a到达反应室5732的流体连通的管路。外壳5741的输送部分5770也包括第二流体路径5772b，其提供第二试剂(例如，底物)从第二试剂体积5744通过第二出口5774b到达反应室5732的流体连通的管路。
如图所示，流体路径5772a、5772b限定的纵向轴线平行于由反应室5732限定的纵向轴线。该布置可以允许试剂从第一试剂体积5742和第二试剂的体积5744分别通过出口5774a和出口577b直接流动到布置在反应室5732中的样本溶液中。在一些实施例中，流体路径5772a和/或流体路径5772b在相应的出口5774a和5774b处的直径可以小于流体路径5772a和/或流体路径5772b与第一试剂体积5742和第二试剂体积5744的相应界面处的直径。以该方式，流体路径5772a、5772b基本上用作喷嘴以加速转导粒子、试剂等的流动。在一些实施例中，横截面可以配置成使得试剂以预定流速从出口5774a和/或出口5774b排出，例如，1ml/sec，2ml/sec，3ml/sec，4ml/sec，5ml/sec，或任何其它合适的流速，从而例如保证快速和完全混合和/或最小化曝气。在一些实施例中，流体路径5772a和/或流体路径5772b可以配置成使得出口5774a和/或出口5774b布置在反应室5732内的样本的表面之下。
在一些实施例中，外壳5741可以包括分别位于第一试剂体积5742和第二试剂体积5744的基部的一系列穿刺器5792a、5792b。一系列穿刺器可以配置成在多个位置刺破试剂容器5780a、5780b的相应易碎部分5784a、5784b，从而例如保证包含在其中的试剂的有效排出。
在一些实施例中，容器的试剂模块可以包括单个致动器和单个试剂体积。图30-32显示分别处于第一配置、第二配置和第三配置的根据实施例的容器组件6700的侧视横截面图。容器组件6700包括可逆地可联接到试剂模块6740的反应室6732。试剂模块6740包括外壳6741，所述外壳限定包含第一试剂容器6780a和第二试剂容器6780b的试剂体积6742。外壳也包括布置在试剂体积6742中的致动器6750，和输送部分6770。容器组件6700可以由本文中所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或本文中所述的任何部件使用和/或操纵。容器组件6700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法200和/或300。
在一些实施例中，致动器6750可以包括接合部分6752和柱塞部分6754。致动器6750的接合部分6752可以配置成在试剂体积6742内移动柱塞部分6754。在一些实施例中，致动器6750的柱塞部分6754包括不透流体密封件6769以将试剂体积6742与在外壳6741外部的体积流体隔离。在一些实施例中，密封件6769可以是例如垫圈，O形环，橡胶密封件，或任何合适的密封件。
在一些实施例中，试剂容器6780a、6780b可以布置在试剂体积6742中，使得第一试剂容器6780a邻近外壳6741的输送部分6770。特别地，第一试剂容器6780a布置在输送部分6770和第二试剂容器6780b之间。第一试剂容器可以包含第一试剂，例如，转导粒子。第二试剂容器6780b可以布置在第一试剂容器6780a的顶部上，使得第二试剂容器6780b的易碎部分6784b邻接第一试剂容器6780a的底部分6788a，并且第二试剂容器6780b的底部分6788b邻接致动器6750的柱塞部分6754。第二试剂容器6780b可以包含第二试剂，例如，诸如十三醛的底物。试剂体积6742也可以包括布置在试剂体积6742中的一系列穿刺器6792，所述穿刺器配置成穿刺试剂容器6780a的易碎部分6784a，以及试剂容器6780b的易碎部分6784b。
输送部分6770限定流体路径6772，其限定的纵向轴线可以平行于由反应室6732限定的纵向轴线。在一些实施例中，流体路径6772在出口6774处的可以直径小于流体路径6772在试剂体积6742的界面处的直径，使得流体路径6772基本上类似和/或用作喷嘴。在一些实施例中，流体路径可以配置成使得试剂以预定流速从出口6774排出，例如，1ml/sec，2ml/sec，3ml/sec，4ml/sec，5ml/sec，或任何其它合适的流速，从而例如保证快速和完全混合和/或最小化曝气。
在操作中，任何合适的仪器可以操纵致动器6750的接合部分6752，使得柱塞部分6754从如第一配置(图30)中所示的第一位置移动到试剂体积6742内的如第二配置(图31)中所示的第二位置。柱塞部分6754将力施加到第二试剂容器6780b的底部分6788b，将第二试剂容器6780b从第一位置移动到第二位置。第二试剂容器6780b将由柱塞部分6754施加的压力通过易碎部分6784b传到第一试剂容器6780a的底部分6788a。力导致第一试剂容器6780a的易碎部分6784a压靠在一系列穿刺器6792上，使得易碎部分6784a破裂并且包含在其中的试剂通过流体路径6772的出口6774传到反应室6732中。
在第三配置(图31)中，致动器的接合部分6752进一步被操纵使得柱塞部分6754从第二位置移动到试剂体积6742内的第三位置。柱塞部分6754到第三位置的位移也将第二试剂容器6780b从第二位置移动到第三位置。在该配置中，第一试剂容器6780a被清空包含在其中的内容物并且处于塌缩状态，使得穿刺器6792穿刺通过所述第一试剂容器6780a的底部分6788a并且刺破所述第二试剂容器6780b的易碎部分6784b。因此第二试剂容器6780b被安置成与流体路径6772流体连通并且将包含在其中的试剂(例如，底物)通过出口6774传到反应室6732中。
在一些实施例中，容器可以包括具有分段致动的单个致动器以便在不同的致动阶段输送第一试剂(例如，生物或非生物载体，转导粒子和/或工程病毒载体)和第二试剂(例如，底物)。图33显示包括反应室7732和试剂模块7740的容器组件7700的分解图。图34-36显示分别处于第一配置、第二配置和第三配置的容器组件7700。反应室7732可以能够可移除地联接到试剂模块7740。容器组件7700可以由本文中所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或本文中所述的任何部件使用和/或操纵。容器组件7700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法200和300。
反应室7732可以由重量轻、刚性和惰性的材料(例如，塑料)形成。反应室7732的至少一部分可以是部分透明的，从而例如允许检测和/或查看反应室7732的内部体积，从而例如检测在其中发生的发光反应。在一些实施例中，反应室7732可以成形为具有圆形底部或平坦底部的圆筒。在一些实施例中，反应室7732可以具有任何其它合适的形状，例如，方形，矩形，卵形，多边形等。在一些实施例中，反应室7732可以具有12mm的直径和75mm的高度。在一些实施例中，容器组件7700可以包括预先布置在反应室7732内的一种或多种溶液/试剂(例如，细菌营养溶液，缓冲液，表面活性剂，转导粒子，和/或抗生素)。反应室7732可以包括用于与试剂模块7740可移除地联接的螺纹7745。在一些实施例中，反应室7732可以通过卡扣配合、摩擦配合或任何其它合适的机构可移除地连接到试剂模块7740。
如图33中所示，试剂模块7740可以包括外壳7741。外壳7741可以由重量轻和刚性材料(例如，注射模制塑料)形成。外壳7741包括第一压缩支撑件7748a和第二压缩支撑件7748b。压缩支撑件7748a、7748b配置成固定地或可移除地分别安装第一试剂容器7780a和第二试剂容器7780b，在压缩期间为第一试剂容器7780a和第二试剂容器7780b提供刚性支撑，如下面进一步所述。压缩支撑件7748a、7748b可以包括用于将试剂容器7780a、7780b安装于此的特征。这样的安装特征可包括例如凹口，凹槽，棘爪，凹痕，狭槽，和/或粘合剂表面。相应的试剂容器7780a、7780b安装在其上的压缩支撑件7748a、7748b的每一个的表面相对于由外壳7741和/或反应室7732限定的纵向轴线成角。成角表面可以是有益的，例如允许试剂和/或底物从试剂容器7780a、7780b进入反应室7732的平滑(例如，均匀和/或控制)流动并且具有小的死区体积。
试剂模块7740包括致动器7750，其配置成在由外壳7741限定的内部体积内滑动。致动器7750配置成使得致动器7750的侧壁和外壳7741的侧壁形成不透流体密封。因此，在使用中，致动器7750可以在外壳7741内移位，同时保持基本不透流体密封。如图34中所示，外壳7741和致动器7750可以配置成限定第一试剂体积7742和第二试剂体积7744，其至少部分地由侧壁7746(图34-36)并且至少部分地由压缩支撑件7748a、7748b的侧壁分离。致动器包括配置成由仪器(例如，仪器1100或本文中所示和所述的任何其它仪器)操纵的接合部分7752。
致动器7750包括第一压缩构件7754，其可以成形为类似于例如成角的夹子。第一压缩构件7754可以是可以由刚性材料(例如，铝，钢，不锈钢，或塑料)形成的独立部件。第一压缩构件7754具有接合部分7755和压缩部分7756，所述压缩部分成一定的角远离由外壳7741限定的纵向轴线倾斜。特别地，该角基本上类似于由第一压缩支撑件7748a的成角表面限定的角。第一压缩构件7754也包括滑动部分7757，所述滑动部分邻接致动器7750的侧壁7746并且配置成在侧壁7746和第一压缩支撑件7748a之间的空间7747中滑动，如下面进一步所述。第一压缩构件7754的接合部分7755可以包括联接到接合部分7755的接合弹簧7758。接合弹簧7758可以是压缩弹簧，例如螺旋弹簧，盘簧，碟形弹簧，或锥形弹簧，并且可以包括用于安装在接合部分7755上的垫圈(未显示)。远离第一压缩构件7754的接合弹簧7758的端部可以连接到致动器7750，例如，安装在销、心轴等上，进一步配置成使得接合致动器7750，接合接合弹簧7758和第一压缩构件7754。
致动器7750也可以包括第二压缩构件7760，其可以是例如在相同注射模制过程中形成的致动器7750的一体部分。第二压缩构件7760可以成形为类似于远离由外壳7741限定的纵向轴线成角的倾斜平面。该角可以基本上类似于由第二压缩支撑件7748b的倾斜表面限定的角。在一些实施例中，第一压缩构件7754和/或第二压缩构件7760可包括一个或一系列穿刺器，例如，刺，倒钩，销，或任何其它合适的穿刺构件，从而穿刺试剂容器7780a、7780b的易碎部分，如本文所述。
外壳7741也可以包括第一流体出口7774a和第二流体出口7774b以便将来自第一试剂体积7742的试剂(例如，生物或非生物载体，转导粒子和/或工程病毒载体)和来自第二试剂的体积7744的试剂(例如，底物)传到反应室7732中。流体出口7774a、7774b可以是压缩支撑件7748a、7748b和外壳7741的侧壁之间的开口和/或空间。在一些实施例中，外壳7741可以包括流体路径，例如，喷嘴，成角喷嘴，管，和/或任何其它合适的流体管路，从而例如促进快速混合和/或最小化曝气，如本文中所述。
第一试剂容器7780a和第二试剂容器7780b可以分别布置在第一压缩支撑件7748a和第二压缩支撑7748b上，如前面所述。试剂容器7780a、7780b均可以包括共同限定内部体积的侧壁7782a、7782b和易碎构件7784a、7784b。试剂容器的内部体积可以完全或部分地填充有试剂，例如，第一试剂容器7780a可以包含转导粒子(例如，转导粒子160或本文中所述的任何其它转导粒子)，其可以包括配制成导致靶细胞(例如，细菌)产生多个报告分子(例如，荧光素酶)的工程核酸(例如，工程核酸170)。第二试剂容器7780b可以包含底物(例如，十三醛)，其可以例如经由发光反应与报告分子(例如，荧光素酶)相互作用以触发、催化、产生和/或增强产生可测量信号。
试剂容器7780a/b可以由对于包含在其中的物质(例如，转导粒子，底物，抗生素，缓冲液，表面活性剂，或可以需要检测测定的任何其它试剂)基本上不可渗透和/或基本上化学惰性的材料构造。以该方式，试剂可以长时间储存在试剂容器7780a/b中。例如，试剂容器7780a/b的侧壁7782a/b可以由挠性和惰性材料形成，例如，泡罩塑料，铝箔，铝层压件或任何其它合适的材料。而且，在一些实施例中，易碎构件7784a/b可以由具有某些温度特性的材料构造使得在某个温度之上保持易碎部件7784a/b的期望性质和完整性。例如，在一些实施例中，在冷藏条件下储存包含试剂或底物的试剂容器7780a/b会是期望的，或者通过热层压易碎构件7784a/b制造试剂容器7780a/b会是期望的。在这样的实施例中，可以选择易碎构件7784a/b使得冷藏条件和/或热层压条件基本上不降低用于预期应用的易碎构件7784a/b的期望性质和完整性。在一些实施例中，易碎构件7784a/b可以由聚合物膜(例如，任何形式的聚丙烯)构造。在一些实施例中，易碎构件7784a/b可以由双向拉伸聚丙烯(BOP)构造。在一些实施例中，易碎构件7784a/b可以由铝构造。试剂容器的易碎部分7784a/b可以配置成当例如由致动器7750的压缩构件7754/7760压缩时破裂，如下面进一步所述，并且释放包含在其中的试剂。
如图34中所示，容器组件7700可以初始保持在第一配置，其中试剂模块7740联接到反应室7732，并且致动器7750处于第一位置。第一压缩构件7754处于第一位置，其中接合部分7756与第一试剂容器7780a的易碎部分7784a相接触，但是不施加任何压缩力，并且接合弹簧7758完全解压缩。第二压缩构件7760也处于第一位置，其中第二压缩构件不接触第二试剂容器7780b的易碎部分7784b。
在第二配置(图35)中，第一致动器7750的接合部分7752被操纵以将外壳7741内的致动器7750从第一位置移动到第二位置。致动器7750的位移促使接合弹簧7758压缩并将力施加到第一压缩构件7754。力将第一压缩构件7754从第一位置移动到第二位置，如图35所示，其中第一压缩构件7754的滑动部分7757与侧壁7746滑动到第一和第二压缩支撑件7748a、7748b之间的开口7747中。第一压缩构件7754的接合部分7756将压缩力施加到第一试剂容器7780a的易碎部分7784a，使易碎部分7784a破裂，将其内容物(例如，转导粒子)释放到第一试剂体积7742中。试剂然后流动通过第一出口7774a并且进入反应室7732中的溶液(例如，包含靶细胞的患者样本)中。第二压缩构件7760也从第一位置移动到第二位置，其中它靠近第二试剂容器7780b的易碎部分7784b和/或接触易碎部分7784b而不刺破它。
在第三配置(图36)中，致动器7750的接合部分7752被操纵以在外壳7741内从第二位置移动到第三位置。致动器7750的位移进一步促使接合弹簧7758压缩并且将力施加到第一压缩构件7754。在该位置第一压缩构件7754的进一步位移由第一压缩支撑件7748a防止，并且接合弹簧7758基本上被压缩。第二压缩构件7760也从第二位置移动到第三位置，其中第二压缩构件7760将压缩力施加到第二试剂容器7780b的易碎部分7784b。这导致易碎部分7784b破裂并且将其内容物(例如，底物)释放到第二试剂体积7744中。试剂然后流动通过第二出口7774b并且进入反应室7732中的溶液(例如，包含靶细胞和由靶细胞产生的报告分子的样本)中。
如上所述，在一些实施例中，输送部分可以配置成以促进混合、最小化曝气、过喷和/或非期望湍流的方式将一种或多种试剂输送到反应室中。例如，在一些实施例中，容器的试剂模块可以包括相对于试剂模块和/或反应室的纵向轴线倾斜和/或成角偏移的输送部分。这样的布置能够以改善混合、检测等的方式引导试剂(例如，转导粒子，底物等)的流动。特别地，图37-38显示分别处于第一配置和第二配置的根据实施例的容器组件8700的侧视横截面示意图。容器组件8700可以由本文中所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或本文中所述的任何部件使用和/或操纵。容器组件8700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法150、200和300。
容器组件8700包括能够可逆地联接到试剂模块8740的反应室8732。反应室8732可以具有布置在其中的样本S，例如，包括患者样本、靶细胞、转导粒子和/或报告分子的样本溶液。在使用中，容器组件8700可以操作地联接到检测器1200使得反应室8732与检测器1200连通(例如，光连通)。尽管本文所述的实施例已显示为光耦合到检测器1200，但是可以使用本文中所述的任何其它检测器。
试剂模块8740包括外壳8741，输送构件8770和致动器8750。外壳8741限定可以包含布置在其中的试剂的试剂体积8742。试剂可以是任何合适的试剂，如本文中所述的任何底物。
致动器8750包括配置成与布置在试剂体积8742中的试剂流体连通的柱塞部分8754。致动器8750可以配置成将来自试剂体积8742的试剂通过输送构件8770传送到反应室8732中(例如，经由流体路径8772)。输送构件8770包括基本上布置在试剂体积8742的内部并且邻近柱塞的第一部分8774。当反应室8732联接到试剂模块8740时，输送构件8770也包括基本上布置在反应室8732的内部的第二部分8776。
输送构件8770相对于试剂模块8740和/或该反应室8732的纵向轴线成角度地偏移。更特别地，如图37中所示，限定输送构件8770的轴线的流体路径的中心线远离纵向轴线成角θ定向。在一些实施例中，角θ可以为大约30度。在一些实施例中，角θ可以在大约15-45度之间。
在操作中，可以通过例如使用仪器1100的操纵机构如图38中的箭头AA所示将力施加到致动器8750而操纵致动器8750。这促使柱塞部分8754在试剂体积8742内从如第一配置(图37)中所示的第一位置移动到如第二配置(图38)中所示的第二位置。柱塞部分8754通过流体路径8772传送和/或排出包含在试剂体积8742中的试剂(例如，底物)。也就是说，柱塞部分8754在试剂体积沿着纵向轴线移动以产生从试剂体积经由流体路径8772的试剂的流动。
如图38中所示，输送部分8770的倾斜取向导致排出试剂沿着倾斜路径，如箭头BB(图38)所示，使得试剂流撞击在反应室8732上。试剂流然后沿反应室8732的侧壁向下流动，如箭头CC(图38)所示，并且以较低的流体速度与样本S混合，由此最小化和/或消除曝气和/或样本内的气泡的产生。最小化曝气可以使试剂能够与样本S混合，并且增加由检测器1200检测的信号的质量。例如，在一些实施例中，容器组件8700可以与报告系统和试剂(例如，底物)结合使用，其共同配制成响应将底物加入在其中已表达报告分子的样本而产生闪光反应。在这样的实施例中，输送构件8770的布置可以允许底物与样本充分地混合，同时也最小化样本的曝气、气泡的产生、过度飞溅等，所有这些都会对在输送底物之后短时期(例如，在数秒内)完成光检测有害。
尽管试剂模块8740在上面显示和描述为包括沿着反应室8732的侧壁的一部分引导试剂的流动的单个输送构件，但是在其它实施例中，试剂模块8740可以包括多个不同的输送构件和/或具有多个出口点的输送构件以便于其中的试剂的快速输送，同时也最小化曝气、气泡的产生等。在一些实施例中，容器的试剂模块可以包括配置成产生布置在试剂模块中的试剂的环形流动的输送构件，使得试剂基本上圆周地围绕反应室的侧壁流动。例如，图39-40显示处于第一配置和第二配置的根据实施例的容器组件9700的侧视横截面图。容器组件9700包括可逆地可联接到试剂模块9740的反应室9732。容器组件9700联接到检测器1200使得反应室9732与检测器1200光连通。容器组件9700可以由本文中所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或本文中所述的任何部件使用和/或操纵。容器组件9700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法150、200和/或300。在一些实施例中，容器组件9700可以用于检测由闪光发光反应产生的信号。尽管本文所述的实施例已显示为光耦合到检测器1200，但是可以使用本文中所述的任何其它检测器。
反应室9732可以具有布置在其中的样本S，例如，包括患者样本、靶细胞、转导粒子和/或报告分子的样本溶液。反应室9732可以类似于本文中所述的任何反应室，并且因此不详细地进行描述。
试剂模块9740包括限定试剂体积9742的外壳9741，所述试剂体积可以具有布置在其中的试剂(例如，底物)。外壳9741也包括布置在试剂体积9742中的致动器9750。试剂模块9740包括易碎部分9784和输送构件9770。
致动器9750包括与布置在试剂体积9742中的试剂流体连通的柱塞部分9754。柱塞部分9754配置成在外壳9741内移动以将来自试剂体积9742的试剂通过易碎部分9784传送到反应室9732。
输送构件9770配置成限定穿刺部分9772和圆形和/或弯曲侧壁9774。在一些实施例中，侧壁9774可以为锥形、异形和/或包括渐变。尽管输送部分9770显示为基本上位于反应室9732的内部，但是在其它实施例中，输送构件9770的相当大部分可以布置在试剂模块9740内和/或联接到试剂模块。输送构件9770可以是反应室9732或试剂模块9740的一体部分。
如图所示，当试剂模块9740处于第一配置(图39)时，穿刺部分9772与易碎部分9784相接触，但是不将任何穿刺力施加到易碎构件9784。因此，试剂体积9742内的试剂保持与反应室9732流体隔离。当试剂模块9740移动到第二配置(图40)时，力在由箭头DD指示的方向上施加到致动器9750。这导致柱塞部分9754从第一位置移动到第二位置。柱塞部分9754的位移将力施加到易碎构件9784(经由试剂)。这导致易碎构件压靠在输送部分的穿刺部分9772上并且穿刺(图40)，由此穿刺易碎部分9784。输送构件9770的轮廓和/或形状产生围绕反应室9732的整个侧壁9774的试剂的环形流动，如箭头EE所示。然后试剂流可以沿着反应室9732的侧壁向下流动，由此最小化和/或消除曝气、气泡的产生等。
在一些实施例中，容器的试剂模块可以包括弯曲的输送部分或输送构件。图41显示根据实施例的容器组件10700的侧横截面。容器组件10700包括可逆地可联接到试剂模块10740的反应室10732。试剂模块10740包括限定试剂体积10742的外壳10741，所述试剂体积可以具有布置在其中的试剂(例如，底物)。外壳也包括布置在试剂体积10742中的致动器10750。容器组件10700包括输送构件10770。容器组件10700可以由本文中所述的任何仪器(例如，仪器1100、11000)和/或本文中所述的任何部件使用和/或操纵。容器组件10700也可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法150、200和/或300。在一些实施例中，容器组件10700可以用于检测由闪光发光反应产生的信号。
致动器10750包括与布置在试剂体积10742中的试剂(例如，底物)流体连通的柱塞部分。柱塞部分10754配置成在试剂体积10742内移位以将来自试剂体积10742的试剂通过输送部分10770传送到反应室10732。
输送构件10770成形为使得其限定弯曲流体路径10772。弯曲流体路径10772配置成使得试剂在涡旋移动中从流体路径分配。涡旋移动可以例如在试剂流中产生湍流，这可以例如增强试剂与包含在反应室10732中的样本的混合。在一些实施例中，弯曲流体路径10772可以导致试剂撞击在反应室的侧壁上。试剂然后能够以较低的速度沿着容器的侧壁流动以到达样本，从而例如最小化曝气。
容器组件4700或本文中所述的任何容器组件能够可操作地联接到任何合适类型的检测器以检测由报告分子(例如，荧光素酶)与底物(例如，十三醛)的相互作用产生和/或增强的信号。如上所述，在一些实施例中，检测的方法可以包括检测由闪光发光反应产生的信号。这样的方法可以包括例如以增强读取信号的精度的方式引导试剂(例如，底物)的流动。也就是说，这样的方法可以包括例如以最小化非期望湍流、曝气、气泡的产生等的方式引导试剂(例如，底物)的流动。例如，图42显示使用容器组件和检测器检测靶细胞的方法400。方法400可以与本文中所述的任何容器组件一起使用。检测器可以是检测器1200，检测器组件11200，或本文中所述的任何其它检测器。容器组件的反应室可以包括布置在其中的样本。样本可以是例如样本溶液，其包含患者样本靶细胞(例如，可能包含MRSA的鼻拭物)，生物或非生物载体，例如转导粒子(例如，本文中所述的任何转导粒子)，和根据本文中公开的任何报告系统产生的一系列报告分子。
所述方法包括将容器的反应室可操作地联接到检测器402。然后使用输送构件将试剂传到反应室中404。在一些实施例中，试剂可以是任何合适的底物。在一些实施例中，试剂可以包括6-碳醛(己醛)，13-碳醛(十三醛)和/或14-碳醛(十四醛)，包括在其间的所有变化碳链长度醛。在一些实施例中，试剂可以配制成包括Tween 20或任何其它表面活性剂、十三醛或其它醛，并且调节到特定pH。试剂可以布置在容器的试剂模块(例如，容器组件4700的试剂模块4740，或如本文中所述的任何其它试剂模块)中。
输送构件可以是例如输送部分3770、输送构件4770、或者限定试剂能被传送通过的流动路径的任何其它结构和/或机构。以沿着反应室的表面流动到样本中的方式传送试剂406。以该方式，如本文中所述，能够以增强读取信号的精度的方式执行将试剂输送到样本中。在一些实施例中，传送可以包括在不垂直于样本的表面的方向上传送试剂。在一些实施例中，以至少一毫升每秒的流速传送试剂。在一些实施例中，传送包括移动试剂体积内的某个方向上的柱塞，布置在试剂体积内的输送构件的第一端部部分和布置在反应室内的输送构件的第二端部部分。在一些实施例中，输送构件的移动在不平行于该方向的出口方向上传送构件，例如，输送部分4770。
在到达样本时，试剂与一系列报告分子反应并且产生信号408。报告分子的生产可以根据本文中所述的任何系统、组合物和方法。经由检测器接收信号410。信号可以用于例如确定活细胞和/或报告存在于样本中的靶细胞内的基因。在一些实施例中，在试剂的输送之后执行信号的接收小于60秒。
本文中所述的任何容器组件可以由任何合适的仪器操纵、操作和/或致动以根据本文中公开的任何方法执行包含在容器组件内的样本的识别和/或检测过程。例如，在一些实施例中，本文中所述的任何容器组件可以由仪器操纵和/或致动以使用本文中所示和所述的类型的生物或非生物载体(例如转导粒子)方法和/或报告系统执行样本内的靶细胞的活细胞报告和/或基因报告。以该方式，系统(例如，一个容器或一系列容器，转导粒子，试剂和其它组合物，和仪器)可以用于许多不同的测定，例如，MRSA、梭状芽胞杆菌、耐万古霉素肠球菌等的快速和/或自动检测。在一些实施例中仪器也可以配置成便于、产生、支持和/或促进包含在本文中所示和所述类型的一个容器和或一系列容器中的样本中的反应。这样的反应可以包括例如转导粒子(例如，本文中所述的任何转导粒子)与样本的相互作用和/或混合，报告分子(例如，荧光素酶)与底物(例如，十三醛)的相互作用和/或混合。这样的反应可以根据本文中所述的方法例如经由发光反应产生信号，所述信号可以由包括在本文中所述的仪器中的部件检测。
在一些实施例中，系统可以包括仪器，所述仪器包括各种子组件并且配置成操纵容器，致动容器的致动机构，保持容器和/或检测在容器中产生的信号。例如图43-45显示分别处于第一配置、第二配置和第三配置的仪器1100的一部分。仪器1100配置成接收可以包括布置在其中的样本的容器(例如，容器11700)，并且还可以配置成操纵容器11700检测例如经由发光反应在其中产生的信号。容器11732限定试剂体积11742和反应体积11732。仪器1100包括外壳1110，所述外壳限定包含和/或支撑检测器1212、保持构件1610、启动构件1636和致动器1652的内部体积。尽管显示为接收容器11700，但是仪器1100可以配置成接收本文中所述的任何容器组件，并且可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法150、200、300或400。
如图所示，保持构件1610配置成接触布置在仪器1100中的样本容器11700的第一部分11733以限制容器11700的移动。也就是说，保持构件1610配置成接触样本容器11700以限制样本容器11700相对于仪器1100的部分(例如，检测器1212)的横向移动和/或旋转。在一些实施例中，保持构件1610可以配置成限制样本容器11700的周期性移动(例如，振动)。
启动构件1636联接到致动器1652并且也可移动地联接到保持构件1610。启动构件1636配置成接合容器11700的第二部分11752，以便将来自试剂体积11742的试剂、例如底物(例如，十三醛)传送到反应体积11732中。致动器1652配置成在第一位置(图43)、第二位置(图44)和第三位置(图45)之间移动启动构件1636。也就是说，致动器1652配置成相对于仪器1100和/或保持构件1610来移动启动构件1636。
当启动构件1636处于第一位置时，保持构件1610与容器11700的第一部分11733间隔开并且启动构件1636与容器11700的第二部分11752间隔开。以该方式，容器11700可以相对于检测器1212移动(例如，定位容器等)。当启动构件1636处于第二位置(图44)时保持构件1610配置成接触容器11700的第一部分11733。以该方式，样本容器11700相对于仪器1100的部分(例如，检测器)的移动被限制。此外，启动构件1636在第二配置中保持与容器11700中的第二部分11752间隔开。如图45中所示，当组件移动到第二配置时，保持构件1610的接合表面1620与包括在启动构件1636中的相应表面1644相接触。表面1644成形/或配置成促使保持构件1610的接合表面1612接触容器11700的第一部分11733。
更特别地，如图44中所示，当组件移动到第二配置时，致动器1652在由容器11700的纵向轴线AL限定的第一方向(由箭头AA显示)上移动启动构件1636。保持构件1610的接合表面1620和启动构件1636的相应表面1644的接合导致保持构件1610在第二方向上移动，如图44中的箭头BB所示。也就是说，启动构件1636接合保持构件1610以在垂直于纵向轴线AL并且朝着容器11700的方向上移动保持构件1610。
如图44中所示，在第二配置(当启动构件1636处于第二位置时)，容器11700布置在外壳1110中和/或与外壳1110的一部分相接触使得容器11700与检测器1212分离距离d。距离d限定将在检测期间保持的信号路径长度(例如，光路长度)。而且，保持构件1610保持容器11700与外壳1110的一部分相接触，使得容器11700的横向移动、侧向摇摆或竖直移动被限制和/或消除(例如参见箭头CC)。保持一致的和可重复的信号路径长度可以导致在容器11700的反应体积中产生的信号的可重复和高品质的测量。在一些实施例中，仪器1100可以与本文中所述的任何方法结合使用以检测由闪光发光反应产生的信号。
当启动构件1636处于第三位置(对应于第三配置)时，启动构件1636与容器11700的第二部分11752接合以将来自试剂体积11742的试剂传送到反应体积11732，如图45中的箭头DD所示。在一些实施例中，启动构件1636可以柱塞部分，当启动构件1636从第一位置移动到第二位置时，所述柱塞部分配置成接合容器11700并且在容器11700的试剂体积11742内移动。更特别地，当移动到第三配置(图45)时，致动器1652进一步沿着由箭头AA显示的方向移动启动构件1636，使得启动构件1636的柱塞部分接触容器11700的接合部分11752并且然后移动到试剂体积11743中。当启动构件1636从其第二位置移动到其第三位置(即，在试剂体积11742内)时，它将包含在其中的试剂、例如底物(例如，十三醛)传送到反应体积11732中。试剂流动到样本S中并且与样本S相互作用以产生可以由检测器1212检测的信号。例如，试剂可以是与存在于样本溶液中的报告分子荧光素酶相互作用的十三醛。相互作用产生发光，所述发光可以由检测器1212(例如，光电检测器)检测。
当组件从第二配置移动到第三配置时，保持构件1610在第三配置中保持与容器11700的第一部分11733接触。以该方式，当容器相对于检测器1212处于固定位置时，可以是例如底物的试剂可以加入到样本。如上所述，该布置便于信号的可重复测量。
在一些实施例中，仪器1100也可以包括第二启动构件(未显示)，其可以配置成接合样本容器11700的第三部分，从而例如将来自第二试剂体积的第二试剂(例如，转导粒子)传送到反应体积中。当启动构件1636处于第一位置(即，组件处于第一配置)时，第二启动构件能够可移动地联接到第一启动构件1636，并且可以配置成接触容器11700的第三部分。因此，在这样的实施例中，当组件处于第一配置时第二启动构件可以移动(例如，通过第二致动器)以传送第二试剂。
在一些实施例中，第二启动构件的至少一部分能够可移动地布置在第一启动构件1636内。在一些实施例中，当启动构件1636从第一位置移动到第二位置时保持构件1610也可以配置成旋转。
在一些实施例中，仪器2100的一部分可以包括保持组件，所述保持组件可以包括一系列夹持器以操纵和/或致动本文中所示和所述类型的容器。例如，现在参考图46-48，仪器2100包括检测器2212，保持组件2610，仪器2100，启动构件2636和致动器2652。仪器2100包括在本文中参考图43-45描述的容器组件11700。然而仪器2100可以用于接收和/或操纵本文中所述的任何其它容器，并且可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法150、200、300或400。
如图43-45中所示，保持组件2610包括第一夹持器2612a和第二夹持器2612b，均配置成接触容器11700的第一部分11733以限制容器11700的移动。以该方式，保持组件除了其它功能以外可以便于可重复检测，如前面参考图43-45所述。每个夹持器联接到偏压构件2622(例如，弹簧)，所述偏压构件配置成将力施加到相应的夹持器2612a、2612b以朝着闭合配置推压夹持器。
启动构件2636可移动地联接到保持组件2610，并且可操作地联接到致动器2652。致动器2652配置成相对于保持组件2610和/或容器11700在第一位置和第二位置之间移动启动构件2636。启动构件包括第一表面2642，当启动构件2636处于第一位置时，所述第一表面配置成与保持组件2610的表面接触以保持第一夹持器2612a和第二夹持器2612b处于打开配置。例如，图46显示仪器2100处于第一配置使得启动构件2636处于第一位置并且启动构件2636的表面2642与保持组件2610相接触，由此保持夹持器2612a、2612b处于打开配置。
在第二位置，启动构件2636的第二表面2644配置成接触保持组件2610的表面，使得偏压构件2622将第一夹持器2612a和第二夹持器2612b推压成闭合配置。更特别地，当朝着第二配置(图47)移动时，致动器2652将启动构件2636沿着容器11700的纵向轴线的BL在由箭头FF显示的方向上从其第一位置移动到其第二位置。启动构件2636的该移动导致保持组件2610与启动构件2636的第二表面2644接触。在该位置，偏压构件2622推压夹持器2612a、2612b在如箭头EE所示的第二方向上移动使得夹持器2612a、2612b接触容器11700的第一部分11733。在一些实施例中，启动构件2636从第一位置到第二位置的移动也会导致夹持器朝着容器11700旋转。
启动构件2636配置成接合容器11700的第二部分11752并且将来自试剂体积11742的试剂、例如底物(例如，十三醛)传送到反应室11732中。更特别地，当朝着第三配置移动时，如图48中所示，致动器2652可以继续在由箭头FF显示的方向上移动启动构件2636，直到启动构件2636的柱塞部分2638接触容器11700的第二部分11752，并且从第一位置移动到容器11700的试剂体积11742内的第二位置。柱塞部分2638因此可以将布置在试剂体积中的试剂、例如底物(例如，十三醛)传到反应体积11732中。底物可以与包括在布置在反应体积11732中的样本S中的报告分子(例如，荧光素酶)反应以产生信号，例如，可以由检测器2212检测的发光。
如图所示，夹持器2612a、2612b在第三配置中保持接触或以另外方式接合、抓握、夹紧或固定容器11700。这防止容器11700的横向移动、侧向摇摆或竖直移动，如箭头GG所示，并且保持离检测器2212的一致的信号路径长度d，如上所述。如图所示，容器组件11700的保持和致动(例如，顶入)使用单个致动器实现，并且保持组件2610和启动构件2636协同地配置成使得试剂不能传送到样本容器11700中，除非样本容器11700处于用于检测操作的期望位置。
在一些实施例中，器械可以包括检测器组件，所述检测器组件可以包括用于接收样本容器的外壳和配置成最小化背景光、便于信号检测的校准等的闸门。例如，如图49-50中所示，仪器可以包括检测器组件3200。检测器组件3200包括外壳3202，检测器3212和闸门3230。检测器组件3200配置成接收容器12700以分析在其中产生的信号。这样的信号可以由本文中所述的任何方法产生，例如，由底物和报告分子的相互作用产生。在一些实施例中，信号可以由闪光发光反应产生。检测器组件3200可以配置成接收任何其它容器，例如，容器1700或本文中所述的任何其它容器，并且可以用于执行本文中所述的任何方法，例如，方法150、200、300或400。
如图所示，外壳3202限定通道3209和检测体积3234。通道3209配置成接收容器12700或任何其它容器。检测体积3234配置成将通道3209安置成与检测器3212连通。外壳3202还包括第一密封表面3206和第二密封表面3207。在使用中，当容器12700的第二部分12732布置在检测体积3234内时容器12700的第一部分12733和第一密封面12733将检测体积3234与在外壳3202外部的体积隔离(例如参见图50)。以该方式，当容器12700定位在通道3209内以便检测包含在其中的样本时，容器12700的第一部分12733和第一密封表面12733可以消除和/或限制检测体积3234内的背景噪声(例如，环境光)的量。
闸门3230布置在外壳3209内。闸门3230可以在第一闸门位置(图49)和第二闸门位置(图50)之间可移动。当闸门处于第一闸门位置(即，组件的第一配置)时，闸门3230处于第一位置使得外壳3202的第二密封表面3207和闸门的密封表面3231相接触并且将检测体积3234与通道3209隔离。在一些实施例中，第一密封表面3206可以是垫圈。以该方式，当处于第一配置时，没有背景信号(例如，光)可以进入检测体积3232。因此，当处于第一配置时，检测器3212可以被校准和/或背景信号可以被检测以便随后用于处理信号数据。
如图50中所示，闸门3230可以移动到第二闸门位置使得外壳3202的通道3209与检测体积3234连通。当闸门处于第二闸门位置时，外壳3202的通道3209与检测体积3234连通。更特别地，在一些实施例中，闸门3230包括启动表面，所述启动表面配置成由容器12700的第二部分12735接合使得当容器12700在通道3209内移动时闸门3230可从第一位置移动到第二位置(图50)。以该方式，当容器12700的第二部分12735被安置成与检测体积3234连通时，闸门3230移动。换句话说，在一些实施例中，当容器12700的第二端部部分12735在检测体积3234的外部的通道3209内时，闸门3230可以处于第一闸门位置，并且当容器12700的第二端部部分12735布置在检测体积3234内时，闸门3230可以处于第二闸门位置。
如图49中所示，容器12700可以从第一位置向下(或朝远侧)移动到通道3209中使得容器12700的第二端部部分12735接触闸门3230以将闸门3230从第一闸门位置推压到第二闸门位置，如箭头GG所示。在一些实施例中，闸门3230可以斜坡，当容器12700的第二部分12735在通道3209内朝着检测体积3234移动以朝着第二闸门位置移动闸门3230时所述斜坡配置成接合容器12700的第二部分12735。
在一些实施例中，闸门3230可以配置成在外壳3202内在偏离通道3209的纵向轴线的方向上平移。在一些实施例中，检测器组件2200也可以包括配置成朝着第一闸门位置推压闸门3230的偏压构件。
在一些实施例中，闸门3230可以限定校准端口(未显示)。当闸门3230处于第一位置时，校准端口可以对准和/或配置成将校准光源安置成与检测体积3234连通从而例如校准检测器3212。当闸门3230处于第二位置时，校准端口可以与检测体积3234隔离，由此防止从检测体积的任何信号泄漏和/或防止环境光进入检测体积。
在一些实施例中，检测器组件(例如，检测器组件3200或本文中所述的任何其它检测器组件)可以包括外壳，所述外壳限定配置成接收样本容器的通道。外壳也可以限定密封表面和配置成将通道安置为与检测器连通的检测体积。检测器组件还可以包括闸门(例如，闸门3230或本文中所述的任何其它闸门)，所述闸门具有在第一闸门位置和第二闸门位置之间可移动地布置在外壳内的一部分。闸门可以包括密封表面和致动部分，当容器的远端部分朝着检测体积移动时所述致动部分配置成接合样本容器的远端部分以将闸门从第一闸门位置移动到第二闸门位置。当闸门处于第一闸门位置时闸门的密封表面和外壳的密封表面可以配置成将检测体积与外壳的通道隔离，而当闸门处于第二闸门位置时外壳的通道可以与检测体积连通。
在一些实施例中，检测器组件(例如，检测器组件3200或本文中所述的任何其它检测器组件)可以包括外壳，所述外壳限定配置成接收样本容器的通道。外壳也限定配置成将通道安置为与检测器连通的检测体积，并且还包括密封表面。检测器组件也可以包括闸门(例如，闸门3230或本文中所述的任何其它闸门)，闸门限定配置成接收校准光源的校准端口。闸门可以在第一闸门位置和第二闸门位置之间可移动地布置在外壳内，使得当闸门处于第一闸门位置时闸门的密封表面和外壳的密封表面配置成将检测体积与外壳的通道隔离。此外，在第一闸门位置，校准端口可以与检测体积连通。闸门可以配置成使得当闸门处于第二闸门位置时外壳的通道可以与检测体积连通并且校准端口可以与检测体积隔离。
现在参考图51-95，仪器11000可以包括外壳11100，加热器组件11400，驱动组件11500，操纵器组件11600，和检测器组件11200。外壳11100配置成容纳、包含和/或提供安装如本文中所述的仪器11000的部件和/或组件的每一个。加热器组件11400配置成接收容器(例如，容器组件3700，如本文中所述)，并且加热包含在其中的样本。也就是说，加热器组件11400配置成将包含靶细胞的样本保持在预定温度下并且持续期望时期(例如，处于或高于室温、25摄氏度或37摄氏度，持续大约2小时或4小时，如本文中所述)。驱动组件11500配置成在外壳11100内的3维空间中驱动、转移和/或移动操纵器组件11600(和与其联接的容器组件3700)。换句话说，驱动组件11500可以在外壳11100内在X、Y和/或Z方向上移动操纵器组件11600。操纵器组件11600配置成操纵、夹持和/或致动外壳11100内的容器(例如，容器组件3700)。例如，操纵器组件11600配置成可释放地联接、接合、保持、锁定和/或固定容器组件3700以将容器从外壳11100内的第一位置转移到第二位置。也就是说，操纵器组件11600和操纵器组件11600共同配置成在第一子组件和另一组件之间转移容器组件3700，和/或致动容器组件3700的致动机构以将试剂和/或溶液从容器组件3700的一个部分转移到另一部分。检测器组件11200配置成检测来自容器组件3700的至少一部分内的信号(例如，发光)。被检测信号可以由在容器的反应室内发生的化学反应产生，例如，报告分子(例如，荧光素酶)和底物(例如，十三醛)的相互作用。下面进一步详细地描述这些组件的每一个，接着描述可以由仪器11000执行的各种方法。尽管仪器11000显示和描述为操纵和/或致动容器组件3700，但是仪器11000可以接收、操纵和/或致动本文中所述的任何容器组件。
如图51-54中所示，外壳11100限定内部体积以容纳、包含和/或安装仪器11000的子组件。外壳11100可以由任何合适的刚性、重量轻和结实的材料形成。示例性材料包括聚四氟乙烯，高密度聚乙烯，聚碳酸酯，其它塑料，丙烯酸树脂，诸如铝的金属板，任何其它合适的材料，或它们的组合。外壳可以是相对平滑的并且无锐缘。外壳包括侧壁11102，盖11104和前面板11106。盖11104可枢转地安装在侧壁11102上，并且可以围绕其枢轴安装件从外壳11100闭合的第一位置旋转到外壳11100打开的第二位置，从而例如允许接近布置在外壳11100内的子组件。前面板11106限定第一开口11108和第二开口11110。第一开口11108和第二开口11110配置成可移除地接收一系列盒11300(例如，1、2、3、4乃至更多；参见图52)，如本文所述。每个盒11300可以包含和/或保持一系列容器组件，例如，容器组件3700。第一开口11108可以配置成装载区域，即配置成可移除地接收具有布置在其中的一系列容器组件3700的一系列盒11300。一系列容器可以包括用于根据本文中所示和所述的方法分析的样本。特别地，容器可以包括筛查靶细胞(例如，MRSA)的存在的样本。第二开口11110配置成卸载区域，即配置成可去除接收具有布置在其中的容器的一系列盒11300，容器容纳已经由仪器分析的样本，例如，使用仪器11000的任何子组件和本文中所述的方法(例如，方法400)分析细菌的存在。
外壳11100包括位于外壳11100的后侧的接口11112。接口11112包括例如用于将电力传到仪器11000的电插头11122。接口11112也包括通信接口11124，从而例如允许经由局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或互联网与外部设备(例如，本地计算机、远程计算机和/或实验室信息系统1900)通信。通信接口11124可以是硬线接口，例如，DSL和/或RJ45。外壳11110也包括后壁上的通气口11114，其配置成允许排出空气，例如，由于通过仪器11000的子组件的操作生成的热加热的空气。在一些实施例中，通气口11114可以包括风扇以产生具有增加速度的废气从仪器11000的流动，从而例如允许仪器的快速冷却。外壳11100还包括在底表面上的一系列缓冲器(例如，四、五或六)，其配置成提供仪器11000缓冲就座在表面上。缓冲器可以由振动吸收和高摩擦材料(例如，橡胶)制造，并且可以配置成吸收仪器11000的任何振动(例如，由驱动组件11500的移动导致)，和/或防止仪器11000从在其所放置的表面上滑动。
图55-57从各种角度显示仪器11000的透视图，其中外壳11100被去除，从而更清楚地显示内部组件和子组件。仪器11000包括基板11118，所述基板配置成提供安装件以便联接仪器11000的部件和子组件。现在也参考图58，仪器包括安装在基板11118上的电源11120。电源11120可以是本领域中公知的任何商业上可获得的电源。电源11120配置成接收来自电插头11122的电力，例如，在60Hz下的110V或在50Hz下的220V，并且将其转换成仪器的子组件可使用的电力，例如，使电压降压，使电压升压，控制电流等。
现在也参考图59，仪器11000包括处理器11126，所述处理器例如经由拉链带联接到框架11127，并且经由框架11127布置在基板11118上。处理器11126可以配置成控制包括在仪器11000中的各种子组件的操作。例如，处理器11126可以是计算机，可编程逻辑芯片(PLC)，微处理器，ASIC芯片，ARM芯片，和/或它们的组合。在一些实施例中，处理器11126可以包括算法或软件，其可以包括用于操作仪器11000的子组件(例如，加热器组件11400，驱动组件11500，操纵器组件11600，检测器组件11200，和/或包括在仪器11000中的任何其它部件)的指令。在一些实施例中，处理器11126也可以是可编程的，例如，配置成接受来自用户的指令，例如仪器11000的操作参数。在一些实施例中，处理器11126也可以包括存储器，从而例如存储状态和/或任何其它信息(例如，被分析的容器，阳性样本，阴性样本)或指令。
现在也参考图60，仪器11000也包括通信模块11128，所述通信模块例如经由拉链带联接到安装件11129并且布置在基板11118上。通信模块11128配置成将信息从处理器11126传到外部设备，例如，实验室信息系统(LIS)，远程计算机，智能手机应用程序和/或远程服务器。在一些实施例中，通信模块11128也可以配置成接收指令以便于执行本文中所述的方法。通信模块11128可以使用标准通信协议和/或与其兼容，例如，USB，火线，ZigBee，
低功率
和/或任何其它通信设备。
如图61-63中所示，仪器11000包括安装在基板11118上的一系列盒接收器11350。每个盒接收器11350配置成可移除地接收盒11300。图55-57显示一系列盒11300处于第一配置，使得一系列盒11300联接到一系列盒接收器11350，并且基本上布置在仪器11000的外壳11100的内部。图61显示处于第二配置的一系列盒11300，其中一系列盒11300从相应的盒接收器11350断开，并且基本上布置在仪器11000的外壳11100的外部。尽管一系列盒11300可以包括“装载”和“卸载”盒11300，如图所示，但是盒11300基本上彼此类似并且可以可互换使用。在其它实施例中，仪器可以包括用于装载(例如，输入)容器组件和卸载(例如，输出)容器组件的不同盒。每个盒11300包括近端11302和远端11301。远端11301配置成接合并且可逆地联接到盒接收器11350。近端11302配置成允许用户操纵盒11300(例如，装载或卸载盒11300)，如本文中所述。
图62显示盒11300的透视图。盒11300可以由重量轻和刚性材料(例如，塑料)形成，并且可以具有平滑的和相对没有锐缘的表面。盒11300限定一系列的配置成可移除地接收容器的至少一部分(例如，容器组件3700的反应室3732，或本文中所述的任何其它容器)的接受器11304。如本文中所示，盒11300包括十二个接受器11304。然而在其它实施例中，盒11300可以包括1，2，4，6，8，10，14，16或更高数量的接受器11304。一系列接受器11304的每一个可以成形为和尺寸确定成以紧公差接收容器的反应室(例如，容器组件3700的反应室3732，或本文中所述的任何其它容器)。以该方式，盒11300和接受器11304可以限制容器的横向移动。此外，一系列接受器中的接受器11304可具有一定深度使得这样的试剂模块(例如，容器组件3700的试剂模块3740，或本文中所述的任何其它容器)基本上布置在接受器11304的外部。以该方式容器组件的至少一部分可以暴露和/或可接近以由操纵器组件11600操纵。
一系列接受器11304的每一个也包括沿着接受器11306的侧壁的至少一部分的狭槽11306。在一些实施例中，狭槽11306可以配置成允许用户接近布置在接受器11304内的容器的反应室(例如，反应腔室3732)的侧壁，从而例如便于从接受器11304去除容器。在其它实施例中，狭槽11306可以配置成允许接受器11304内的容器组件的光学监测和/或识别(例如，经由标签)。
盒11300的近端11302包括臂11308，所述臂配置成由使用者接合，从而例如便于从仪器11000装载/卸载盒11300。臂11308可以具有人体工学形状，从而例如最小化对操纵盒11300的用户的物理应力。
盒11300包括凹陷11310，所述凹陷沿着盒的整个长度从近端11302延伸到远端11301。凹陷可以成形为和尺寸确定成由盒接收器11350的导轨11352可滑动地接收，如本文中所述。盒11300的远端11301也包括突出部11312。突出部11312配置成从近端11312突出并且与盒接收器11350的传感器11362接口，如本文中所述。
图63显示包括在仪器11000中的盒接收器11350的透视图。盒接收器11350可以例如经由螺钉、螺栓、铆钉等牢固地安装在基板11118上。盒接收器可以由重量轻、刚性和耐磨材料(例如，诸如铝的金属)形成。盒接收器11350包括导轨11352，所述导轨配置成滑动到盒11300的凹陷11310中，使得盒11300可以由盒接收器11350可滑动地接收和/或联接到盒接收器。盒接收器11350包括闩锁11354，所述闩锁可以至少部分地布置在导轨11352中的开口中。闩锁11354包括第一部分11355，所述第一部分配置成接合包括在盒11300的凹陷11310中的槽口11314(图64)以将盒11300锁定、保持和/或固定到盒接收器11350。闩锁11354包括第二部分11356，所述第二部分安装在包括在盒接收器11350中的致动器11360的轴11361上。弹簧11358也安装在轴11361上。弹簧11358联接到闩锁11354并且可操作以推压闩锁11354以锁定和/或接合盒11300，如本文中所述。弹簧11358可以是例如张力弹簧，例如，螺旋张力弹簧。盒接收器11350包括传感器11362。传感器11362可以是任何合适的传感器，例如移动传感器，位置传感器，光学传感器，压电传感器，或任何其它合适的传感器。如上所述，传感器11362配置成与盒11300的突出部11312接口以确定和/或验证盒11300的位置，从而例如保证盒11300完全处于第二配置，并且完全联接到盒接收器11350。
图64显示处于第二配置的盒11300的侧横截面，使得盒11300与盒接收器11350完全联接。在第二配置中，盒接收器11350的导轨11352基本上布置到凹陷11310中，并且闩锁11354的第一部分11355插入包括在盒11300的凹陷11310中的槽口11314中。闩锁11354可枢转地安装在销11364上，使得闩锁11354可以围绕销11364从第一位置枢转到第二位置。在第一位置，闩锁11354的第一部分11355的至少一部分在槽口11314的内部。在第二位置第一部分11355在槽口11355的外部。弹簧11358联接到闩锁11354的第二部分11356，并且可操作以将闩锁11354推压到第一位置。
在使用中，通过沿着导轨11352滑动盒直到盒11300的近端11301接触闩锁11354的第一部分11355，盒11300可以装载到仪器11000中。闩锁11354的第一部分11355具有锥形表面，使得盒11300的近侧部分11301的边缘(例如，倒角或锥形边缘)沿着闩锁11354的第一部分11355的锥形表面滑动，推压闩锁11354从第一位置枢转到第二位置。当盒11300沿着导轨11352朝着第二配置进一步移动时，闩锁11354的第一部分11355遇到槽口11314。弹簧11358现在推压闩锁11354围绕销11364枢转并且向后移动到第一位置使得闩锁11354的第一部分11355在槽口11314的内部并且盒11300被锁定在第二配置。
在第二配置中，突出部11312接合传感器11362，如上所述。在一些实施例中，传感器11362产生指示盒11300完全联接到盒接收器11350的信号。传感器11362可以将验证盒11300的位置的信息传到处理器11126和/或用户，例如，使用音频(例如，哔哔声)、视觉(例如，指示灯)和/或触觉警报。致动器11360配置成将闩锁11354从第一位置推压到第二位置以释放盒11300以便从仪器去除。例如，用户可以致动致动器11360和/或致动器11360可以配置成在指定时期之后致动，使得轴11361朝着盒11300的近端11302延伸。这导致闩锁11354围绕销11364从第一位置枢转到第二位置，使盒11300不再由闩锁11354固定并且可以从盒接收器11350可滑动地去除。
如图55-57中所示，仪器11000包括加热器组件11400，其配置成接收一系列容器，例如，容器组件3700和/或本文中所述的任何其它容器。加热器组件11400配置成根据本文中所述的任何方法加热和/或保持其中的容器组件的温度。现在也参考图65-67，加热器组件11400包括配置成容纳一系列加热块11420的外壳11410。外壳11410由刚性和隔热材料(例如，厚不锈钢，其它金属，聚合物)形成。外壳11410可以包括耐热材料(例如，云母)的衬垫或任何其它隔热装置。外壳11410限定一系列腔11412，每个腔尺寸确定成和成形为以紧公差接收加热块11420。
加热块11420可以由导热、刚性和耐磨材料(例如，阳极氧化铝)形成。加热块11420限定一系列接受器11422，每个接受器成形为和尺寸确定成接收容器的至少一部分(例如，容器组件3700的反应室3732，或本文中所述的任何其它容器)。例如，容器可以由操纵器组件11600布置在一系列加热块11420中的任何一个的一系列接受器11422中的任何一个上，所述操纵器组件由驱动组件11500驱动和/或定位，如本文中所述。
每个加热块11420包括布置在加热块11420的底表面上的加热元件11424。在一些实施例中，加热元件11424可以是微型加热器，例如，陶瓷板加热器。在一些实施例中，加热元件11424可以是电线，其使电流通过加热块11420以使用电能加热(即，电阻加热)加热块11420。每个加热块11420也包括布置在加热块11420的主体内的温度传感器11426(例如，热电偶)。温度传感器11426直接地或通过仪器11000的处理单元(未显示)与加热元件11420电连通。以该方式，可以停用和/或控制加热元件11424以限制对加热块11420的加热，例如，当传感器的温度超过预定温度水平时。以该方式，可以根据本文中公开的方法控制加热块11424和布置在其中的样本的温度。
如图55-57中所示，仪器11000包括驱动组件11500，其配置成例如通过操纵器组件11600输送容器或与其联接的组件，如本文中所述。例如，操纵器组件11600可以联接到容器，并且驱动组件11500可以配置成允许容器从外壳11100内的第一位置输送到第二位置，例如，从装载盒11300输送到加热器组件11400，从加热器组件11400输送到检测器11200，从检测器11200输送到卸载盒11300，和/或其内的任何其它位置。
现在也参考图68-71，驱动组件11500包括驱动组件11500的部件安装在其上的支撑件11502，例如，框架或底盘。支撑件11502牢固地安装在基板11118，上并且可以配置成吸收由驱动组件11500的移动导致的任何振动。支撑件包括相对于仪器11000的X轴沿着X轴定向的第一部段11503a，如箭头XX所示，和相对于仪器11000沿着Y轴定向的第二部段11503b，如箭头YY所示。第二部段11503b可移动地布置在第一部段11503a上和/或经由第二引导块11520联接到第一部段。驱动组件11500包括布置在第一部段11503a上的第一致动器11504a，布置在第二部段11503b上的第二致动器11504b，和安装在框架11512上的第三致动器11504c。第一致动器11504a和第二致动器11504b配置成分别在X和Y方向上驱动框架11512和布置在安装件11514上的任何子组件(例如，操纵器组件11600)，如本文中所述。第三致动器11504c配置成相对于仪器11000在Z方向上驱动安装件11514和安装在其上的任何子组件(例如，操纵器组件11600)，如箭头ZZ所示。致动器可以基本上彼此类似，并且可以包括例如步进马达，其配置成每步(例如，致动器11504a、11504b和/或11504c的旋转的每个部分)驱动框架11512和/或安装件11514固定距离。
第一个致动器11504a和第二致动器11504b包括安装在致动器11504a、11504b的每一个上的第一圆盘11506。第二圆盘11508(图70)布置在支撑件11502的第一部段11503a和第二部段11503b的每一个上。皮带11510以拉紧方式环绕第一圆盘11506和第二圆盘11508，使得由致动器11504a/b导致的圆盘11506的旋转促使皮带11510沿其长度在第二圆盘11508上被驱动(或旋转)。皮带11510可以是例如橡胶皮带、塑料皮带或聚合物皮带，并且可以包括在接触圆盘11506和11508的表面上的凹槽，从而例如提供皮带的摩擦和/或无滑动平移。联接到第一致动器11504a的皮带11510可操作地联接到安装在第一导轨11518上的第一引导块11516。皮带11510配置成使得由第一致动器11504a导致的皮带11510的平移推压第一引导块11516和安装在其上的支撑件11502的第二部部段11503b沿着导轨11518在X方向上可滑动地平移。类似地，第二致动器11504b也包括布置在圆盘11506上的皮带11510，所述皮带联接到布置在框架11512上的第二圆盘11508。框架11512联接到第二引导块11520。第二引导块11520安装在第二导轨11522上。通过第二致动器11504b驱动皮带11510沿着第二导轨11522可滑动地驱动框架11512和第二引导块11520。以该方式，由第一致动器11504a的致动导致的沿着X轴的支撑件11502的第二部段11503的平移与由致动器11504b导致的沿着Y轴的框架11512的平移的组合可以将框架驱动到仪器11000内的X-Y平面中的任何位置。
框架11512联接到可滑动地布置在第一链条引导件11526a中的第一链条11524a，所述第一链条引导件布置在第一部段11503a上或者联接到第一部段。第二链条11524b也联接到框架11512，并且可滑动地布置在第二链条引导件11526b中，所述第二链条引导件布置在第二部段11503b上或者联接到第二部段。链条11524a/b配置成以对应于框架11512的X-Y位移的紧公差沿着链条引导件11526a/b滑动，使得链条防止框架11512的任何横向移动，从而例如保证框架11512的精确位移。
如本文中所述，第三致动器11504c布置在框架11512上并且包括联接到致动器11504c的第一圆盘11528a。皮带11530联接到第一圆盘11528，使得皮带11530环绕在第一圆盘11528a和第二圆盘11528b上。第二圆盘11528b联接到包括在框架11512中的导螺杆11532。皮带11530可以基本上类似于11510。导螺杆11532具有安装在导螺杆11532的螺纹上的螺母11534。螺母联接到安装件11514。第三致动器11504c配置成旋转第一圆盘11528a，所述第一圆盘推压皮带11530平移，因此旋转第二圆盘11528b。第二圆盘11528b的旋转使导螺杆11532旋转，所述导螺杆推压螺母11534沿着导螺杆11532的长度在Z方向上从第一位置(图70)移动到第二位置(图71)。螺母11534的位移也导致联接到螺母11534的安装件11514和安装在其上任何子组件(例如，操纵器组件11600)在Z方向上从第一位置移动到第二位置。安装件11514也联接到可滑动地安装在第三导轨11538上的第三引导块11536，使得安装件11514在Z方向上的位移由第三引导块11536和第三导轨11538引导，从而例如防止安装件11514围绕由导螺杆11512限定的纵向轴线的任何径向移动。
驱动组件11500包括安装在第一部段11503a、第二部段11503b和框架11512的每一个上的传感器11540。传感器11540可以是位置传感器，例如，光学传感器，移动传感器，压电传感器，或任何合适的传感器。传感器11540可以配置成检测第二部段11503b和框架11512的位置，从而例如防止会损坏驱动组件和/或导致增加磨损的超程。如图57和图72中所示，仪器11000也包括用于控制致动器11504a/b/c的电路11500。电路11500可以是用于控制致动器11504a/b/c的任何商业上可获得的电路，例如，步进马达控制器电路控制。
如图55-57中所示，仪器包括布置在包括在驱动组件11500中的安装件11514上的操纵器组件11600。操纵器组件11600配置成抓握、保持、夹紧、接触、接合和/或以另外方式固定容器(例如，容器组件3700)，如本文中所述。例如，操纵器组件11600可以配置成可释放地接合和/或夹持容器和/或接合包括在容器(例如，容器组件3700)中的一个或多个致动器。
现在参考图73-84，操纵器组件11600包括铰接子组件11610，柱塞子组件11630和致动器子组件11650。铰接子组件11610配置成可释放地接触、抓握或以另外方式固定容器(例如，容器组件3700)。例如，铰接子组件11610可以配置成固定或抓握布置在第一位置的容器(例如，装载盒11300)。铰接子组件11601可以在通过驱动组件11500从第一位置输送到仪器11000内的第二位置期间连续地固定容器。位置的这样的变化可以包括将容器组件从装载盒11300移动到加热器组件11400，从加热器组件11400移动到检测器组件11200和/或从检测器组件11200移动到卸载盒11300。柱塞子组件11630配置成接触、接合或以另外方式操纵容器中的一个或多个致动器(例如，包括在容器组件3700中的致动器3750和/或3760)促使一个致动器和/或多个致动器将来自试剂体积的试剂(例如，生物或非生物载体，例如本文中所示和所述类型的转导粒子)和/或底物(例如，十三醛)传到容器的反应室中，如本文中所述。致动器子组件11650配置成接合或操纵柱塞子组件11630，例如，操纵柱塞组件11630的内柱塞11632和/或外柱塞11636，如本文中所述。致动器子组件11650也可以配置成接合或操纵铰接子组件11610，从而例如操纵或以另外方式促使铰接子组件11610固定或释放容器(例如，容器组件3700)，如本文中所述。也就是说，致动器子组件11650可以用单个致动器导致操纵器组件11600夹持和/或固定容器，并且致动容器。
如图74-75中所示，铰接子组件11600包括联接或安装在一组夹持器基座11614上的一组夹持器11612。如图所示两个夹持器11612联接到单个夹持器基座11614。在一些实施例中，每个夹持器基座11614可以包括两个以上的夹持器11612，例如，三个或四个。夹持器11612配置为长形、销状构件，其可以由结实的和刚性的材料(例如，诸如不锈钢的金属)形成。在一些实施例中，夹持器11612可以包括表面，所述表面可以具有高摩擦以便接触、抓握或以另外方式固定容器(例如，容器组件3700)。例如，夹持器11612的表面可以包括凹槽，磨损，橡胶涂层，软塑料和/或橡胶化碳。每个夹持器基座11614限定凹槽(或通道)11615，其配置成允许包括在柱塞组件11630中的外柱塞11636的柱塞部分11637在凹槽11615之间的区域内移动，而不接触限定凹槽11615的侧壁。
每个夹持器基座11614通过任何合适的机构联接到侧板11616。侧板11616可枢转地联接到包括在致动器组件11650中的致动器安装件11654，如本文中所述。侧板配置成围绕它们的安装件相对于柱塞组件11630枢转或铰接以将铰接组件11610从第一配置推压到第二配置。在第一(或闭合)配置中一组夹持器11612处于闭合位置以选择性地接合、夹持、抓握或以另外方式固定容器(例如，容器组件3700)。在第二(或打开)配置中该组夹持器11612远离彼此，从而例如断开或释放容器。一组引导轮11620布置在该组侧板11616的每一个的侧壁上，例如安装在销、螺栓、螺钉等上。在某些条件下，该组引导轮11620配置成邻近但不接触或相接触包括在柱塞组件11630中的一组引导构件11640的侧壁的一部分，如本文中所述。引导构件11640配置成将侧板11616并且因此将铰接组件11610从第一配置推压到第二配置，如本文中所述。
侧板11616联接到一组压缩板11618。压缩板11618与经由销安装到致动器安装件11654的一组弹簧11622压力接触。该组压缩板11618配置成随着该组侧板11616的枢转移动成角度地移位，使得当铰接组件11610处于第二配置时该组压缩板11618接合该组弹簧11622，从而例如压缩弹簧11622。因此压缩板11618配置成将铰接组件11610从第二配置推压到第一配置，从而例如抓握或固定容器(例如，容器组件3700或本文中所述的任何其它容器)。弹簧11622配置成控制由夹持器11612施加到容器的力的大小，从而例如防止容器的破碎。该组侧板11616中的至少一个可以配置成接合位置传感器11662a，例如，光学传感器，移动传感器，压电传感器，或任何其它合适的传感器。传感器11662a联接到安装在致动器安装件11654的表面上的传感器安装件11664。传感器11662a可以配置成通知控制系统和/或用户关于铰接组件11610的位置，例如，铰接组件处于第一个配置(例如，固定、接合或抓握容器)或第二配置(即，断开或释放容器)。在一些实施例中，传感器11662a可以是自导传感器，其配置成识别铰接组件11610的原位置。
柱塞子组件11630包括内柱塞11632和外柱塞11636。如图所示，内柱塞11632也是致动器11652的导螺杆。因此，内柱塞11632可以围绕柱塞组件11630的纵向轴线旋转。内柱塞11632可以配置成接合或操纵容器的第一致动器，例如，如本文中所述的容器组件3700的致动器3750。内柱塞11632的外表面有螺纹，并且可以螺纹地布置在轴环11634内。轴环11634配置成在内柱塞11632的旋转期间沿着内柱塞11632的螺纹移动。轴环11634还联接到外柱塞11636的接合部分11637，使得内柱塞11632的旋转导致外柱塞11636的纵向位移。这可以例如允许控制外柱塞11636的速度，其可以用于控制底物输送到容器的反应室中，如本文中所述。外柱塞11636包括接合部分11638，所述接合部分可以配置成接合或操纵容器中的第二致动器(例如，容器组件3700的致动器3760)，如本文中所述。外柱塞11636也包括沿着外柱塞11636的纵向轴线通过其中限定的通道11639。内柱塞11632的至少一部分可以布置在通道11639中。
一组引导构件11640布置在外柱塞11636的侧壁上。该组引导构件11640的每一个包括具有第一宽度的第一部段11642，具有大于第一宽度的第二宽度的第二部段11644，以及相对于引导构件11640的纵向轴线成角并且将第一部段11642连接到第二部段11644的第三部段11643。柱塞组件11630的至少一部分(例如，轴环11634，外柱塞11636和引导构件11640)配置成沿着由内柱塞11632限定的纵向轴线移动。此外，柱塞组件11630配置成接合和或操纵容器(例如，容器组件3700)，所述容器由铰接组件11610接合、固定或以另外方式抓握，如本文中所述。柱塞组件11630也配置成操纵铰接组件11610，从而例如将铰接组件11610从第一配置推压到第二配置，在所述第一配置中铰接组件11610正接合、抓握或以另外方式固定容器，在所述第二配置中铰接组件断开或释放容器，如下所述。夹子11646也布置在引导构件11640中的一个上(图75)。夹子11646配置成选择性地接合传感器11662b以验证和/或确定柱塞组件11630的位置。传感器11662b可以是布置在致动器安装件11654上的任何合适的传感器，例如，位置传感器，移动传感器，光学传感器，压电传感器或任何其它合适的传感器。传感器11662b可以用于确定柱塞组件11630的位置，从而例如防止柱塞组件11630的超程。
致动器子组件11650包括布置在致动器安装件11654上的致动器11652，例如，步进马达。致动器安装件11652限定相应的凹陷11656a和11656b。凹陷11656a提供用于致动器11652的至少一部分的安装座。凹槽11656b限定开口，柱塞组件11630的至少一部分(例如，内柱塞11632，轴环11634和外柱塞)可以移动通过所述开口。致动器安装件11654还包括布置在致动器安装件11654的底表面上的一组对准销11658。对准销11658基本上平行于由柱塞组件11630限定的纵向轴线。每个对准销11658的至少一部分布置在包括在轴环11634中的相应通道11659和外柱塞11636的接合部分11637中。以该方式，例如由内柱塞11632的旋转导致的柱塞组件11630沿着由柱塞组件11630限定的纵向轴线的位移由对准销11658引导，从而例如防止柱塞组件11630的任何旋转或侧向移动。
如本文中所述，操纵器组件11600配置成可释放地接触、接合或以另外方式固定容器。图75显示处于第一配置的操纵器组件11600的侧视图，其中容器组件3700的外壳3741不由操纵器组件11600接触、抓握或以另外方式固定。图75显示处于第二配置的操纵器组件11600的侧视图，其中操纵器组件11600正固定或夹持容器组件3700。操纵器组件11600配置成使得夹持器11612仅仅从顶部分(即，试剂模块3740)固定容器组件3700。这可以允许由检测器11200或本文中所述的任何其它检测器进行的容器组件3700的底部读取。
如图75中所示，当处于第一配置时，致动器11652已旋转内柱塞11632以沿着内柱塞11632的长度在朝着致动器11652的方向上移动联接到内柱塞11632的轴环11634。以该方式，当处于第一配置时轴环11634、轴环11634的至少一部分和/或联接到轴环11634的外柱塞11636在由致动器安装件11654的凹陷11656b限定的开口内。而且，柱塞组件11630相对于致动器组件11650的位置(即，处于向上位置)使得引导构件11640接合铰接组件11610。如图75中所示的第一配置中所示，引导构件11640朝着致动器11652的位移将引导轮11620安置成与第二部段11644接触。在该配置中，该组侧板11616围绕它们的枢轴安装件相对于柱塞组件11630的纵向轴线枢转或铰接，使得夹持器基座11614和该组夹持器11612相对于柱塞组件11630的纵向轴线成角。相应夹持器11612的端部部分开第一距离，使得第一距离大于容器组件3700的外壳3741的直径。
在第一(或“打开夹持”)配置中，操纵器组件11600配置成断开或释放容器组件3700和/或准备好接收容器组件3700。例如，在一些实施例中，容器组件3700可以布置在盒11300中。操纵器组件11600可以由驱动组件11500驱动到容器组件3700所布置的位置，并且然后被推压到第一配置。操纵器组件11600然后可以沿着由操纵器组件11600限定的纵向轴线朝着容器组件3700移位，直到夹持器11612邻近外壳3741，并且内柱塞11632的底部分紧邻但不接触布置在容器组件3700的外壳3741中的内柱塞6750的接合部分6752(未在图75-76中显示)。
如图76中所示，铰接组件11610可以移动到第二配置以接合、夹持、抓握或以另外方式固定容器组件3700。例如，为了将铰接组件移动到第二配置，内柱塞11632由致动器11652旋转。这推压轴环11634沿着内柱塞11632的长度在远离致动器11652的方向上(例如，如图76中所示向下)移动。轴环11634的位移也推压外柱塞11636和与其联接的该组导引构件11640沿着由柱塞组件11630限定的纵向轴线远离致动器11650移动。这导致引导轮11620沿着引导构件11640的第二部段11644的侧壁骑跨到更窄的倾斜部段11643上。在该配置中，与该组压缩板11618压力接触的该组弹簧11622推压该组压缩板并且因此推压该组侧板11616相对于由柱塞组件11630限定的纵向轴线枢转。这也导致夹持器基座11614和与其联接的该组夹持器11612朝着容器组件3700的外壳3741移位，使得在第二配置中，该组夹持器11612正接触、接合或以另外方式固定容器组件3700。操纵器组件11600可以保持在第二配置以经由驱动组件11500将容器组件3700从仪器11000的外壳11100内的第一位置输送到第二位置，如图77中所示。
如本文中所述，操纵器组件也可以用于接合和或操纵容器组件3700，例如，布置在容器组件3700的外壳3741中的致动器3750和3760。图78和79显示处于第一配置(也称为“打开夹持”)的操纵器组件11600的侧视图并且图80显示图78中所示的操纵器组件11600的侧横截面。在该配置中，柱塞组件11630、铰接组件11610和致动器组件11650处于相同的相对位置，如上面关于图75所述。然而，操纵器组件11600相对于容器组件3700的定位是不同的。特别地，内柱塞11612接合致动器3750的接合部分3752，如下文中所述。
在该配置(即“内顶入”配置)中，容器组件3700可以布置在例如包括在加热器组件11400中的加热块11420的凹陷11412中，如本文中所述，使得该容器组件3700不能相对于操纵器组件11600的纵向轴线横向地移位。当铰接组件11610处于第一配置(“打开夹持”和“内顶入”)时，轴环11634和外柱塞11636的至少一部分位于由凹陷11656b限定的开口内，使得内柱塞11632的底部分正从外柱塞11636的通道11639的底部突出。而且，如上所述，该组引导轮11620正接触该组引导构件11640的表面11644并且该组压缩板11618正压缩该组弹簧11622以将夹持器保持就位。
为了执行“内顶入”操作，如图78-80中所示，驱动组件11500被致动以在由柱塞组件11630的纵向轴线限定的向下方向上移位操纵器组件11600，如箭头ZZ所示。操纵器组件11600的向下移动导致内柱塞11632向下移动，使得该内柱塞11632的底部分接触致动器3750的接合部分3752，在由外壳3741限定的内部体积3742内推压致动器3750的柱塞部分3754。柱塞部分3754可以从第一位置移动到第二位置，使得柱塞部分3754将布置在内部体积3742中的试剂传到容器组件3700中，如上所述。试剂可以是本文中所述的任何试剂或物质，例如本文中所述类型的生物或非生物载体或转导粒子。在第一致动器3750由操纵器组件11600致动之后，容器组件3700可以保持布置在加热器组件11400中持续预定时期并且处于预定温度。如上所述，在一些实施例中，保持容器组件将允许样本内的靶细胞表达足够量的报告分子，例如，荧光素酶或本文中所述的任何其它报告分子。
图81显示处于第二配置(也被称为“夹持器闭合”)的操纵器组件11600的侧横截面。在第二配置中，操纵器组件11600接触、接合、抓握的或以另外方式固定到容器组件3700，如本文中参考图76和77所述。在夹持器闭合配置中，内柱塞11632基本上布置在外柱塞11636内，使得内柱塞11632的底部分邻近但不接触布置在容器组件3700的外壳3741中的第一致动器3750的接合部分3752，如本文中所述。此外，该组引导轮11620接触该组引导构件11640的第三部段11643。夹持器闭合配置可以用于将容器组件3700例如从加热器组件11400输送到检测器组件11200。铰接组件116500也配置成防止超程。例如，如果处于闭合夹持配置，则该组引导轮接触该组引导构件11640的第二表面11644，这指示外柱塞11636已超程。在该情况下，安装在该组侧板11616中的一个上的销(未显示)触发位置传感器11662a，所述位置传感器能将超程信号(例如警报)发送到处理器11126或用户。
现在参考图82-84，图82和83显示处于第三配置(也称为“底物顶入”)的操纵器组件11600的侧视图并且图84显示图82中所示的视图的侧横截面。在底物顶入配置中，外柱塞接合致动器3760的接合部分3762，如下所述。在该配置中，容器组件3700可以布置在例如检测器组件11200中，如本文中所述，使得容器组件3700不能相对于操纵器组件11600的纵向轴线横向地移位。例如，在该配置中，容器组件3700的反应室3732可以布置在包括在检测器组件11200中的闸门11230的狭槽11234中，如下文中进一步所述。此外，当移动到第三配置时，铰接组件11610可以保持在接合、夹紧、抓握或以另外方式固定的配置。以该方式，容器组件3700可以在底物顶入期间保持由铰接组件11610固定。这可以例如保证外顶入的所有力仅仅传递到容器组件3700的第二致动器3760和/或保持容器组件3700与包括在检测器组件11200中的垫圈11206齐平以防止任何环境噪声(例如，光)进入检测器组件11200，如本文中所述。
为了从第二配置移动到第三(“底物顶入”)配置，内柱塞11632在与打开夹持配置相反的方向上旋转，例如，如图82中的箭头RR所示，使得轴环11634沿着由内柱塞11632限定的纵向轴线在远离致动器11652的方向上移位。柱塞的位移也在相同方向上移位外柱塞11636和与其附连的该组导引构件11640。由内柱塞11632的旋转实现的外柱塞11636的位移继续使得外柱塞11636的底部分接合第二致动器3760的接合部分3762，推压致动器3760的柱塞部分3764在由容器组件3700的外壳3741限定的内部体积3744内移位。柱塞部分3764可以从第一位置移动到第二位置，使得柱塞部分3764将布置在内部体积3742中的试剂通过输送部分3770传到包括在容器组件3700中的反应室3732中。例如，试剂可以是底物，例如，十三醛或本文中所述的任何其它底物，其可以配制成与存在于反应室3732中的报告分子(例如，荧光素酶或任何其它报告分子)反应，如上所述。底物与报告分子的反应可以产生信号，例如，发光或本文中所述的任何其它信号，其可以由检测器组件11200检测，如下文中进一步所述。由内柱塞11632的旋转移动实现的外柱塞11636的纵向位移可以允许例如更好地控制外柱塞11636的位移，并且因此更好地控制将来自内部体积3744的底物传到容器组件3700的反应室3732。
应当注意的是单个致动器11652由操纵器组件11600使用以执行一系列功能，包括：i)通过致动内柱塞11632操纵外柱塞11636以导致底物顶入和；ii)操纵联接到外柱塞11636的引导构件11640以将铰接组件11610从打开夹持推压到夹持器闭合配置。第二致动器(例如，包括在驱动子组件11500中的致动器11504c，如本文所述)可以用于在Z方向上移位操纵器组件11600。在一些实施例中，试剂顶入功能可以包括在致动器11652中，例如，致动器11652也可以是能够线性地移位内柱塞11632。
如图55-57中所示，仪器包括检测器组件11200。检测器组件11200配置成根据本文中所述的任何方法检测通过化学反应、例如报告分子(例如，荧光素酶)与底物(例如，十三醛)的相互作用产生的信号(例如，发光)。检测器组件11200配置成接收容器组件3700，并且检测在其中产生的信号。检测器组件11200可以包括可以检测由报告分子(例如，荧光素酶)产生的信号的任何合适的检测器。例如，如图所示，检测器是光学检测器。在一些实施例中检测器可以是荧光检测器(例如，检测诸如GFP的荧光报告分子等)，发光检测器(例如，检测由诸如荧光素酶的报告分子产生的生物发光)，颜色检测器(例如，检测由诸如HRP的报告酶产生的有色沉淀剂)，分光计，和/或图像捕获装置。在一些实施例中，检测器还可以包括光源。尽管描述为主要基于光检测，但是在一些实施例中，检测器可以是电化学检测器。例如，检测器可以包括电流检测器，电位检测器，电导率检测器和/或阻抗检测器，其配置成检测由报告体(例如，荧光素酶)产生的电流、电压、或电导率、电阻/阻抗变化。在使用电化学检测的一些实施例中，检测器可以配置成与可以包含样本的样本溶液物理接触。在一些实施例中，检测器11200可以使用其它检测方法，例如，表面声波，表面等离子体共振，拉曼光谱，磁传感器，和/或本领域中已知的任何其它合适的检测方法。
在一些实施例中，检测器组件11200只能提供定性答案，例如，对靶细胞的存在的是/否的答案。在一些实施例中，检测器11200可以量化靶细胞，例如，根据本文中所述的任何方法(例如，方法400)确定样本中的靶细菌的cfu/ml。在一些实施例中，检测器组件11200可以包括端部读取系统，从而例如允许标签灵活放置在容器(例如，容器组件3700)上。在一些实施例中，端读取系统包括容器(例如，容器组件3700)的透明端部与检测器11200的直接接触和/或近侧布置，从而例如最小化光学仪器和/或背景信号干扰。在一些实施例中，检测器组件11200缺乏入射光源。换句话说，根据由布置在容器(例如，容器组件3700)中的靶细胞(例如，细菌)产生的报告分子(例如，荧光素酶)而进行的信号检测不需要外部光。
现在也参考图85-94，检测器组件11200包括布置在外壳11202中的检测器11212和闸门11230。检测器组件11200配置成可移除地接收容器(例如，容器组件3700)，并且检测在其中产生的信号，例如，由报告分子(例如，荧光素酶)与底物(例如，十三醛)的化学相互作用产生的发光信号。
外壳11202可以由结实的、刚性的和基本上不透明的材料(例如，金属)形成。在一些实施例中，外壳可以涂暗色(例如，黑色)以最小化由于在布置在检测器组件中的容器(例如，容器组件3700)中产生的发光反应引起的内部反射和/或折射。外壳11202配置成防止外部光进入检测器组件11200，从而例如减少背景噪声和/或信号质量。外壳11202包括凹槽11203。接受器11204布置在凹槽11203中，其限定尺寸确定成和成形为可移除地接收容器(例如，容器组件3700)的开口11207。接受器11204可以例如经由螺钉、螺栓、铆钉、胶水、热焊接或卡扣配合到外壳11212的凹槽11203中固定地或可移除地联接到外壳11202。如图86中所示，接受器11204包括固定地布置在接受器11204中的垫圈11206。垫圈11206可以由刚性和抗压和/或耐磨材料(例如，高密度氯丁橡胶)形成。垫圈11206配置成使得当容器组件3700布置在接受器11204中时，垫圈11206和试剂模块3740的一部分形成不透光密封以防止任何外部光进入外壳11202的内部。在一些实施例中，接受器11204的高度可以变化，从而例如容纳各种长度的容器。这可以保证例如由于制造过程和/或用户偏好的变化引起的容器的长度的任何变化不改变容器的底端(例如，容器基部)离检测器11212的距离，从而例如增强信号质量和/或可重复性。外壳11202还限定通道11209，所述通道配置成接收容器的至少一部分(例如，容器组件3700的反应室3732)。外壳11202也包括配置成容纳闸门11230的内部体积11210，使得闸门11230自由被操纵和/或从第一位置移动到内部体积11210内的第二位置。外壳11202还包括布置在外壳11202的侧壁上的电路11208。电路配置成控制光源11246的操作，如下文中所述。
图87显示外壳11202被去除的检测器组件11200的内部组件并且图88显示检测器组件11200的部件的分解图。如本文中所示，检测器组件11200包括基板11211，所述基板配置成将检测器组件11200安装在仪器11000的基板11118上。基板11211也配置成提供用于安装检测器组件11200和外壳11202的组件的基座。
检测器组件11200包括布置在检测器壳体11214中的检测器11212。检测器11212可以是光学检测器，例如，光电倍增管(PMT)，光度计，分光光度计，荧光检测器，和或任何其他合适的光学检测器。检测器11212配置成检测由于容器(例如，容器组件3700)中的化学反应产生的光信号(例如，发光)，如本文中所述。在一些实施例中，检测器11212可以包括电流检测器，电位检测器，电导率检测器，和/或阻抗检测器，其配置成检测由报告体(例如，荧光素酶)产生的电流、电压、或电导率、电阻和/或阻抗变化。检测器壳体11214的底表面联接到布置在基板11211上的安装件11216。安装件11216可以由刚性但柔软的材料(例如，橡胶或泡沫垫)制造以为检测器壳体11214提供缓冲支撑。检测器壳体11214的顶表面联接到分离器11218，例如，螺钉连接、螺栓连接和/或铆接到分离器11218。分离器11218可以由结实、刚性和低摩擦材料、例如抛光金属板(例如，铝、不锈钢等)制造。分离器11218配置成提供检测器壳体11214和闸门11230之间的分离层，从而例如防止由于闸门11230的位移引起的检测器壳体11214的磨损，如本文中所述。分离器11218包括孔口11219，所述孔配置成使得当分离器11218联接到检测器11212时，孔口11219位于检测器11212的正上方并且提供无阻碍光接入检测器11212。孔口11219也包括布置在其中的窗口11220，例如，圆形玻璃或透明塑料片。窗口11220配置成保护检测器11212例如免于尘粒和/或由于由容器(例如，容器组件3700)的端部意外接触引起的物理损坏。容座11222也布置在孔口11219中，配置成固定地就座孔口11219中的窗口11220。容座11222也可以配置成接触检测器壳体11214的顶表面并且包围检测器11212，从而例如光密封检测器11212免于环境光。在一些实施例中，密封件11214可以由橡胶、塑料和/或聚合物形成，并且可以是O形环。密封11224(例如，橡胶密封件)也布置在分离器11224上。密封件11224可以配置成光密封外壳11202的内部体积11210(例如，容纳闸门11230的内部体积11210)免于环境光，从而例如减小背景噪声、增加信号质量和/或可重复性。
检测器组件11200也包括闸门11230，所述闸门可滑动地布置在分离器11218上并且配置成从第一闸门位置移动到第二闸门位置，在所述第一闸门位置闸门11230闭合和检测器11212与布置在检测器组件11200中的容器(例如，容器组件3700)光学地解耦，在所述第二闸门位置闸门11230打开并且检测器11212光学地耦合到容器。如图89-90中所示，闸门11230包括凹陷11232，所述凹陷包括狭槽11234和表面11236。狭槽11234成形为和尺寸确定成接收容器(例如，容器组件3700)的端部部分。表面11236构型(例如，弯曲)成与容器的底端的轮廓一致。表面11236成角度倾斜，从闸门11230的顶表面11236通向狭槽11234的顶部边缘。在一些实施例中，表面11236可以从闸门11230的顶部水平表面成30度、40度、45度、50度或60度的角倾斜。表面11230配置成由容器(例如，容器组件3700)的底端接合以将闸门11230从第一位置操纵到第二位置，如本文中所述。闸门11230包括具有布置在其中的弹簧11240的套筒11238。弹簧11240的第二端部布置在安装在销11242上的外壳11202(图85)中的槽口11241中。弹簧11240配置成将闸门11230从第二闸门位置推压到第一闸门位置，和/或固定、保持和/或防止容器(例如，布置在狭槽11234中的容器组件3700)的横向移动，如本文中所述。
闸门11230还包括通道11244，所述通道配置成限定用于电磁辐射(例如，由光源11246发射的发光)的光路。通道11244配置成使得仅仅当闸门处于第一位置时通道11244将光源11246光耦合到检测器11212。在一些实施例中，光源11246可以包括发光二极管(LED)或激光器，并且还可以包括光导(例如，光纤电缆)。光源11246可以配置成发射参考发光信号，例如，用于校准检测器11212的校准信号。
如本文中所述，闸门11230配置成从内部体积11210内的第一位置(其中闸门11230闭合)移动到第二位置(其中闸门11230打开)。图。图91-94显示处于第一配置、第二配置、第三配置和第四配置的检测器组件11200的侧横截面。在第一配置(图72)中，没有容器布置在检测器组件11200中。弹簧11240沿着闸门的水平轴线HA在由箭头AA显示的方向上将力施加到闸门11230以操纵和保持闸门11230处于第一闸门位置，使得闸门11230的狭槽11234不与孔口11219和检测器11212对准，使得没有环境光入射在检测器11212上。通道11244与检测器11212对准，使得光源11246光耦合到检测器11212。所以，在第一配置中，光源11246可以用于将参考信号发送到检测器11212，从而例如校准检测器11212。
在第二配置(图92)中，如前文中所述，容器组件3700布置在检测器组件11200中处于第一位置。容器组件3700包括反应室3732和试剂模块3740，如前文中所述。容器组件3700可以例如由操纵器组件11600布置在检测器组件11200。容器组件3700的反应室3732基本上布置在通道11209中，同时试剂模块3740的至少一部分布置在接受器11204中。反应室3732的端部部分3733与表面11236相接触。向下力例如由如本文中所述中的操纵器组件11600沿着如箭头F所示的检测器组件11200的竖直轴线VA施加到容器组件3700，所述检测器组件通过包括在容器组件3700中的反应室3732的端部部分3733连通到闸门11230的表面11236。由于表面11236是倾斜的，例如，相对于闸门11230的水平轴线成45度，因此容器组件3700的端部部分3733将角向力Fxy施加到表面11236，如图所示。力Fxy具有水平分量Fx和竖直分量Fy，如图92中所示。水平分量Fx推压闸门11230组件沿着水平轴线HA在由箭头Fx指示的方向上水平地移位，使得闸门11230的狭槽11234朝着检测器11212移位，如第三配置(图93)中所示。弹簧11240可以配置成将反作用力施加到反应室3732，但是不足够大以防止反应室3732操纵闸门11230。外壳11202的通道11209可以处于紧公差或仅仅稍大于反应室3732的直径，从而例如防止由弹簧11240施加的反作用力产生的容器组件3700的任何横向移动。
可以保持作用于容器组件3700的向下的力F，直到在第四配置中，闸门11230移位到第二位置使得狭槽11234与检测器11232对准并且反应室3732的端部部分3733布置在狭槽11234中，如图94中所示。反应室3732的端部部分3733可以邻近但不接触窗口11220，从而例如防止窗口的擦伤和/或磨损。在该配置中，弹簧11240将力施加到闸门11230，朝着第一闸门位置推压闸门11230。该力通过包括在闸门11230中的狭槽11234的侧壁传到反应室3732的端部部分3733的侧壁，这防止闸门11230滑动到第一闸门位置。在一些实施例中，狭槽11234可以限定检测体积，所述检测体积配置成限制在反应室3732中产生的任何信号，例如，由报告分子(例如，荧光素酶)与底物(例如，十三醛)的相互作用产生的发光，从而例如增加信号质量、灵敏度、可重复性和/或减小背景噪声。此外，包括在容器组件3700中的试剂模块3740的底表面3735靠置在垫圈11206上并且与垫圈齐平，使得没有环境光可以进入检测器组件11200的外壳11202。在一些实施例中，操纵器组件11600可以在第四配置中保持作用于容器组件3700的向下力F，从而例如保持包括在容器组件3700中的试剂模块3740的底表面3735和垫圈11206之间的强接触。
图95显示根据实施例的可以用于控制检测器组件11200的检测器电路11270。电路11270布置在安装在基板11118上的仪器11200的外壳11202中。在一些实施例中，电路11270可以包括光子检测器和/或用于处理光电信号的任何其它电路，这在本领域中是公知的。
在一些实施例中，试剂(例如，底物)可以在第四配置中传到反应室3732中使得化学反应在反应室3732中产生信号，所述信号可以由检测器11212检测。例如，包括在操纵器组件11600中的第二柱塞11636可以接合包括在容器组件3700的试剂模块3740中的致动器3760以将底物(例如，十三醛或本文中所述的任何其它底物)传到反应室3732中。底物可以与存在于布置在容器中的样本溶液中的报告分子相互作用，所述报告分子例如是报告分子荧光素酶或本文中所述的任何其它报告分子，其通过生物或非生物载体、例如转导粒子(例如，转导粒子160或本文中所述的任何其它转导粒子)与靶细胞(例如，诸如MRSA的细菌)的相互作用产生。底物和报告分子的相互作用可以产生信号，例如，由检测器11212检测的发光。在一些实施例中，底物和报告分子之间的反应可以是瞬时的(例如，闪光反应)，使得在将底物传到包括报告分子的样本溶液中之后立即产生信号。信号的检测指示布置在反应室3732中的样本包含靶细胞。
如本文中所述，检测器11212或本文中所述的任何其它检测器可以在进行信号测量之前进行校准。图96示出用于校准和用包括在仪器(例如，仪器11000)中的检测器(例如，检测器11212)进行信号测量的流程图。方法包括在第一时间接收与检测体积中的光发射的幅值相关联的第一信号702，使得检测体积通过布置在第一闸门位置的可移动闸门(例如，闸门11230)与通道光学地隔离。在一些实施例中，当闸门处于第一位置时光发射(例如，校准信号)可以经由由闸门限定的光通道传输到检测体积中。力施加到样本容器以将闸门移动到第二位置704。容器可以初始至少部分地布置在通道内使得将力施加到容器允许容器的远端部分将闸门从第一闸门位置移动到第二闸门位置。这允许容器的远端部分移动到检测体积中706，使得通道现在与检测体积光连通。在该位置与检测体积中的光发射相关联的第二信号可以被接收708。在一些实施例中，在接收第二信号之前，试剂(例如，底物)可传送到容器的前端部部分中。底物(例如，十三醛)可以配置成与例如存在于样本中的报告分子反应以产生光发射。在一些实施例中，检测器11212或本文中所述的任何其它检测器可以包括内部校准控制(例如，软件算法)，以使得不需要外部校准光源。
如本文中所述，仪器11000或本文中所述的任何其它仪器可以用于操纵容器(例如，容器组件3700或本文中所述的任何其它容器)，从而例如输送容器、将试剂传到容器的反应体积中和/或检测信号(例如，在容器内产生的发光)。图97示出用于操纵仪器内的容器的方法的流程图。可以具有布置在其中的、包含靶细胞(例如，细菌)的样本的容器可以装载到仪器的装载区域(例如，装载盒11300)中802。将容器输送到包括在仪器中的加热器804，例如通过操纵器组件11600经由驱动组件11500输送到加热器组件11400。将生物或非生物载体(例如转导粒子)传到到容器的反应体积中806，例如通过操纵器组件11600的内柱塞11632的操纵。通过加热器组件11400将容器保持在预定温度持续预定时间808，例如，在37摄氏度下持续4小时。转导粒子与包括在样本中的靶细胞相互作用，使得靶细胞产生一系列报告分子810。在一些实施例中，加热器组件11400可配置成将容器(例如，容器组件3700或本文中所述的任何其它容器)保持在一系列温度下持续预定时间。例如，容器和布置在其中的样本可以保持在37摄氏度下持续第一时间(例如，4小时)。例如通过转移到在第二温度下的加热块11422，然后可以将容器的温度降低到低于第一温度的第二温度(例如，30摄氏度)。容器可以例如保持在第二温度下直到检测。然后将容器输送到包括在仪器中的检测器(例如，检测器组件11200)812。例如，操纵器组件11600可以用于经由驱动组件11500输送容器。然后例如经由操纵操组件11600的外柱塞11636的操纵将底物传到容器中814。底物与报告分子相互作用以产生信号816，使用检测器检测信号818。然后将被分析容器输送到仪器820的卸载区域(例如，卸载盒11300)，并且可以从容器去除822。
在一些实施例中，仪器(例如，仪器11000或本文中所述的任何其它仪器)可以与实验室信息系统(LIS)(例如，如图2-3中所示的LIS 1900)通信。
尽管已在上面描述各种实施例，但是应当理解它们仅仅作为例子而非限制被提出。在上述的方法和/或示意图指示按照一定顺序发生的某些事件和/或流型的情况下，某些事件和/或流型的顺序可以被修改。另外某些事件可以在可能的情况下在并行过程中同时被执行，以及顺序地被执行。尽管已特别地显示和描述实施例，但是将理解可以在形式和细节上进行各种变化。
在一些实施例中，由任何试剂模块(例如，1740)限定的流体路径可以包括阀或任何其它流动控制机构。这样的机构包括瓣阀，膜阀，鸭嘴阀，伞阀，隔膜，或任何其它合适的阀机构，从而允许试剂在一个方向上流动。在一些实施例中，阀可以是压敏的，使得它们仅仅允许高于预定压力阈值的流体连通，从而例如防止试剂的意外连通。
在一些实施例中，本文中所述的任何系统和方法包括报告系统，其报告可以通过将可操作地连接到诱导型启动子(其控制靶细胞内的靶基因的表达)的报告基因包含到本文中所示和所述类型的非复制性转导粒子中形成的靶细胞内的诱导分子的存在。当报告载体导入表达靶基因启动子的诱导物的靶细胞中时，经由报告载体中的靶基因启动子的诱导，报告基因的表达是可能的。
在一个实施例中，可以为了检测耐万古霉素肠球菌(VRE)而形成VanR报告系统。可以存在于屎肠球菌中的Tn1546转座子可以包含vanR诱导基因和vanA靶基因。可以通过形成包含可操作地连接到启动子PH的报告基因的屎肠球菌靶向非复制性转导粒子而形成VRE报告系统，所述启动子控制包括vanA基因的vanHAX操纵子的表达。当转导粒子将PH控制报告基因递送到屎肠球菌细胞中时，将经由vanR的产物产生的PH启动子的诱导表达报告基因。
在另一实施例中，可以通过形成包含可操作地连接到tcdA基因启动子的报告基因的靶向梭状芽胞杆菌的非复制性转导粒子而形成用于检测TcdD(梭状芽胞杆菌的毒素A和B基因(相应地，tcdA和tcdB)的启动子的诱导物)的报告系统。梭状芽胞杆菌中的PaLoc转座子可以包含tcdD基因和tcdA靶基因。在天然细胞中，当tcdD基因被表达并且产生TcdD蛋白时，TcdD能够诱导PaLoc转座子中的PtcdA，因此导致tcdA基因的表达并且因此产生毒素A蛋白。通过将可操作地连接到tcdA基因启动子(PtcdA)的报告基因导入靶细胞中，TcdD然后也能够诱导控制报告基因的PtcdA，因此导致报告分子的表达。
通过形成使用需要用于信号生成的底物的报告体的、基于非复制性转导粒子的活细胞报告体并且通过锁定底物以使其不能经由报告体触发信号(除非底物经由与靶酶的相互作用被解锁)，可以形成用于报告靶细胞内酶的存在的报告系统。靶细胞暴露于转导粒子使得在靶细胞内表达报告体并且应用锁定底物。如果靶细胞包含靶酶，则靶酶和锁定底物之间的相互作用解锁底物，因此允许解锁底物从被表达报告分子触发信号。
在一个实施例中，待表达的报告分子可以是海肾荧光素酶并且锁定底物可以是海肾荧光素，其被锁定使得靶细胞的内源的β内酰胺酶能够从锁定荧光素分裂锁定化合物并且释放解锁荧光素。通过将这些组分包含到靶向可以包含β内酰胺酶的细胞的非复制性转导粒子中，可以形成靶细胞特异性β内酰胺酶报告系统。
可以通过将不发射信号除非它与细胞内靶分子接触的可切换报告分子包含到非复制性转导粒子中形成细胞内分子报告系统。
在一个实施例中，非复制性转导粒子可以设计成包含表达可切换适体的基因，其设计成当其结合到细胞内靶分子时经历构象变化。构象变化允许适体然后结合荧光团，当由适体结合时所述荧光团表现增强荧光。
通过如果靶转录物存在于细胞内则导致报告分子的表达，可以形成用于检测活细胞内的靶转录物的基于反义RNA的报告系统。在一般实施例中非复制性转导粒子包含编码与靶转录物(target)的区域互补的反义消息的DNA序列，并且使用编码融合到报告基因(reporter)的靶转录物(target*)的突变型式的序列。靶转录物的突变使得反义转录物比它结合到天然靶转录物更低的亲和力结合到突变靶转录物。反义序列由启动子序列(P)控制，并且连接到报告基因的突变靶序列由相同的启动子序列(P)控制。当报告系统被导入不包含内源靶转录物的细胞中时，被表达反义转录物抑制报告基因的翻译并且反义转录物和报告转录物在该过程中被消耗。然而，当载体插入包含内源靶转录物的细胞中时，被表达反义转录物优选地结合到天然靶转录物并且反义转录物和靶转录物在该过程中被消耗，使报告基因被翻译，因此产生可以被检测的报告蛋白。以该方式，当载体被导入包含靶转录物的靶细胞中时，该载体导致可检测信号的表达。
在一些实施例中，靶向金黄色葡萄球菌细胞非复制性转导粒子设计成报告mecA转录物的存在，因此导致MRSA检测系统。转导粒子递送编码与mecA转录物(mecA)的区域互补的反义消息的DNA序列，和编码融合到细菌荧光素酶基因luxA和luxB(luxAB)的mecA转录物(mecA*)的突变型式的序列。mecA*转录物的突变使得反义转录物以与比其结合到天然mecA转录物更低的亲和力结合到其转录物。mecA*-luxAB融合和反义mecA基因片段均可操作地连接到组成型表达启动子。当报告结构由转导粒子导入MRSA细胞中时，如果细胞不产生内源mecA基因转录物，则mecA基因的反义序列片段会仅仅结合到融合到luxAB基因的mecA基因的修饰片段的转录物的mecA序列。该结合事件然后防止luxAB基因的翻译，因此防止该细胞内的荧光素酶的产生。如果，在另一方面，细胞包含内源mecA转录物，则mecA基因的反义序列片段的转录物将在融合到luxAB基因的mecA基因的修饰片段的转录物上优先结合到内源mecA转录物，因此使该转录物可用于luxAB基因的翻译，由此产生荧光素酶。以该方式，mecA转录物报告载体可以报告细胞内的内源mecA转录物的存在。
尽管各种实施例已被描述为具有特定特征和/或部件的组合，但是具有来自如上所述的任何实施例的任意特征和/或部件的组合的其它实施例也是可行的。
Claims (16)
1.一种方法，包括：
将试剂模块(1740，3740)的外壳(1741，3741)联接至反应室(1732，3732)以形成限定了不透流体的密封的容器组件(1700，3700)，所述反应室(1732，3732)包含样本，所述试剂模块包括试剂体积(1742，2742)和至少部分地布置在所述外壳中的致动器(1760，3760)，所述试剂模块还包括底表面(3735)；
将所述容器组件(1700，3700)装载到一仪器(11000)中；并且
致动所述仪器，以便：
在所述容器组件上施加力，从而：(一)将所述反应室的端部部分(3733)移动到所述仪器的检测体积(11234)中，和(二)将所述底表面安置为与所述仪器的垫圈(11206)接触，以便与所述仪器的外壳(11202)一起形成不透光的密封；
当所述反应室的端部部分处于所述检测体积中时，致使所述仪器的检测器(11212)接收与所述检测体积中的光发射的幅值相关联的光信号；以及
在接收所述光信号期间，操纵所述试剂模块的所述致动器以将试剂从所述试剂体积传送到所述反应室中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述仪器配置成保持所述力以便保持所述底表面和所述垫圈之间的接触。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中：
所述力是由操纵器组件(11600)施加的向下的力；并且
由所述仪器操纵所述试剂模块的致动器包括通过所述操纵器组件使所述致动器从第一位置移动到第二位置。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的方法，其中，当所述反应室的端部部分移动到所述检测体积中时，所述仪器的闸门(11230)从第一闸门位置移动到第二闸门位置，当所述闸门处于所述第一闸门位置时，所述检测体积通过所述闸门与所述仪器的外壳的通道(11209)光学地隔离。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的方法，其中，试剂包括真核荧光素酶底物或细菌荧光素酶底物中的至少一种。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的方法，其中，试剂包括十三醛，所述光发射与闪光发光反应相关联。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的方法，其中，所述致动器是第二致动器，所述试剂是第二试剂，所述试剂体积是第二试剂体积，所述第二试剂包括十三醛，所述试剂模块还包含第一试剂，所述第一试剂包括抗生素或转导粒子中的至少一者，所述转导粒子被工程处理成包括配制为致使样本内的靶细胞产生多个报告分子的核酸分子，致动所述仪器进一步致使所述仪器在接收所述光信号之前操纵所述试剂模块的第一致动器(3750)以将所述第一试剂传送到所述反应室中。
8.根据权利要求1至6中的任意一项所述的方法，其中，所述试剂模块在第一反应体积中包括非复制性的、基于细菌噬菌体的转导粒子，该非复制性的、基于细菌噬菌体的转导粒子被配制为致使样本内的靶细胞产生报告分子，致动所述仪器进一步致使所述仪器在接收所述光信号之前操纵所述试剂模块的第一致动器(3750)以将转导粒子传送到所述反应室中。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其中，所述试剂模块包括输送构件(4776，8776)，所述输送构件限定的输送路径具有指向所述反应室的侧壁的中心线，以使得在向所述反应室中传送试剂时，试剂沿着所述侧壁被推压到所述反应室中。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的方法，其中：
所述试剂模块在反应体积中包括试剂容器(3780)，所述试剂容器包含试剂，
操纵所述试剂模块包括穿刺所述试剂容器以将试剂送入所述反应室中。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的方法，其中，所述光发射是从所述反应室通过所述反应室的平坦底部传送的发光。
12.根据权利要求1至11中的任意一项所述的方法，其中，样本包括抗生素或转导粒子中的至少一者，所述转导粒子被工程处理成包括配制为致使样本内的靶细胞产生多个报告分子的核酸分子。
13.根据权利要求1至12中的任意一项所述的方法，进一步包括在接收到所述光信号之后将联接至所述试剂模块的所述反应室从所述仪器移除。
14.根据权利要求1至13中的任意一项所述的方法，其中，所述仪器包括操纵器组件(11600)，所述操纵器组件配置成产生所述力以用于使所述反应室的端部部分移动以及用于操纵所述试剂模块的致动器(3760)。
15.根据权利要求1至14中的任意一项所述的方法，其中：
所述试剂模块包括非复制性的、基于细菌噬菌体的转导粒子，该非复制性的、基于细菌噬菌体的转导粒子被配制为致使样本内的靶细胞产生与发光反应相关联的报告分子；
致动所述仪器进一步致使所述仪器在接收所述光信号之前操纵所述试剂模块的第一致动器以将转导粒子传送到所述反应室中；并且
试剂包括被配制为催化所述发光反应的十三醛。
16.根据权利要求1至14中的任意一项所述的方法，其中：
所述试剂模块包括非复制性的、基于细菌噬菌体的转导粒子，该非复制性的、基于细菌噬菌体的转导粒子被配制为致使样本内的靶细胞产生与发光反应相关联的报告分子；并且
致动所述仪器进一步致使所述仪器：
在接收所述光信号之前操纵所述试剂模块的第一致动器(3750)以将转导粒子传送到所述反应室中；以及
在转导粒子处于所述反应室中之后，加热所述反应室的端部部分。
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