CN109154599A - 一次性射流卡盘及组件 - Google Patents

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仰凯
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拉杰·克里希南
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Abstract

公开了用于从生物样品中离析分析物的卡盘组件、卡盘、系统和方法。在各个方面，卡盘组件、卡盘、系统和方法可以允许需要来自复杂流体的最少量材料的快速工序。

Description

一次性射流卡盘及组件
交叉引用
本申请要求于2016年3月24日提交的美国临时专利申请号62/313,120的优先权权益，该申请通过引用整体并入本文。
背景技术
抗原、分析物或其他微粒物的检测和定量对于诊断和治疗许多损害人类健康的病症至关重要。分析物与生物样品中存在的其他材料的分离是生物分析物材料的纯化中的一个重要步骤，且是后续诊断或生物表征所需的。仍然需要能够检测来自复杂生物样品的分析物的产品和方法。
发明内容
在一些情况下，本发明满足了对生物样品分析和处理的改进方法的需求。本文提供的某些方面的特定属性包括卡盘组件，诸如气泡捕捉器(bubble trap)，其使得射流卡盘(fluidic cartridge)不需要表面处理。另外，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法允许完全封闭的射流卡盘，其有助于安全处理和处置已用于处理例如生物和环境样品的射流卡盘。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可用于离析细胞和纳米级分析物。在其他实施方式中，所述卡盘组件、卡盘、系统和方法适用于多路复用和高通量的操作。在其他实施方式中，本文公开的卡盘组件、卡盘、系统和方法能够便携和例如作为照护点(point of care)测定使用。
在一些实施方式中，本文公开了一种射流卡盘组件，包括：气泡捕捉器，所述气泡捕捉器包括用于捕捉一个或多个液体保持贮液器下游的空气的贮液器，其中所述气泡捕捉器通过流体通道流体连接至所述液体保持贮液器；其中所述贮液器捕捉气泡，但允许流体通过所述气泡捕捉器向下游到达为所述气泡捕捉器提供入口和出口的流体通道。在一些实施方式中，所述射流卡盘组件不需要表面处理来获得功能性样品检测。在一些实施方式中，一个气泡捕捉器通过流体通道连接至第二气泡捕捉器组件，并且可选地通过流体通道连接至第三气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器呈正方形、矩形或椭圆形。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少3mm x 3mm x 1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少3mm x 5mm x 1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少5mm x 8mm x 3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少7mm x 10mm x 5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多10mm x 10mm x 5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多7mm x10mm x 5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多5mm x 8mm x 3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多5mm x 5mm x 3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器是圆柱体或球体。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少3mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少5mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少7mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少10mm的直径。
本文还提供了射流卡盘组件，包括：流体通道；和气泡捕捉器，其中所述气泡捕捉器包括用于捕捉一个或多个液体保持贮液器下游的气泡的贮液器，其中所述流体通道为所述气泡捕捉器提供入口和出口，从而将所述气泡捕捉器与一个或多个液体保持贮液器连接，并且其中所述气泡捕捉器捕捉所述贮液器中的气泡，但允许流体通过所述流体通道。在一些实施方式中，样品贮液器和试剂贮液器中的任何液体都停留在所述样品贮液器或所述试剂贮液器内，直到向所述入口施加正压力。在一些实施方式中，一个气泡捕捉器通过流体通道连接至第二气泡捕捉器组件，并且可选地通过流体通道连接至第三气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器呈正方形、矩形或椭圆形。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少3mm并且高度为至少1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少5mm并且高度为至少1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少5mm、宽度为至少8mm并且高度为至少3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少7mm、宽度为至少10mm并且高度为至少5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多10mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多7mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多5mm、宽度为至多8mm并且高度为至多3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多5mm、宽度为至多5mm并且高度为至多3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器是圆柱体或球体。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少3mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少5mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少7mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少10mm的直径。
在另一方面，在一些实施方式中，本文公开了一种射流卡盘组件，包括：一个或多个入口/出口、贮液器、过滤器和自密封聚合物；其中所述自密封聚合物在与液体接触时被激活。在一些实施方式中，空气入口/出口还包括空气入口/出口端口，所述端口包括小于所述贮液器本身的开口。在一些实施方式中，所述过滤器为多孔聚氨酯过滤器。在一些实施方式中，所述自密封聚合物包括附接至多孔基底的孔壁的水凝胶。在一些实施方式中，所述多孔基底包括有机聚合物，诸如丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚氨酯。在一些实施方式中，所述多孔基底包括超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。在一些实施方式中，聚合物的自密封水凝胶包括亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。在一些实施方式中，未激活的自密封聚合物是透气的，而所述激活的自密封聚合物是不透气的。在一些实施方式中，所述激活的自密封聚合物不允许液体从所述射流卡盘组件渗漏。在一些实施方式中，所述激活的自密封聚合物创建自包含的、一次性射流卡盘。
本文还提供了射流卡盘组件，包括：一个或多个入口和一个或多个出口，其中所述入口和出口包括端口、过滤器和自密封聚合物；其中所述自密封聚合物在与液体接触时被激活。在一些实施方式中，所述端口包括小于所述贮液器本身的开口。在一些实施方式中，所述过滤器为多孔聚氨酯过滤器。在一些实施方式中，所述自密封聚合物包括附接至多孔基底的孔壁的水凝胶。在一些实施方式中，所述多孔基底包括有机聚合物，诸如丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料)。在一些实施方式中，所述多孔基底包括超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。在一些实施方式中，所述水凝胶包括亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。在一些实施方式中，未激活的自密封聚合物是透气的，而所述激活的自密封聚合物是不透气的。在一些实施方式中，所述激活的自密封聚合物不允许液体从所述射流卡盘组件渗漏。在一些实施方式中，所述激活的自密封聚合物创建自包含的、一次性射流卡盘。
在另一方面，在一些实施方式中，本文公开了用于测定分析物或其他微粒物的射流卡盘，包括：塑料外壳；空气入口、空气入口端口、过滤器和自密封聚合物；样品贮液器、试剂贮液器、气泡捕捉器、检测窗口；和包括空气出口的废物贮液器，所述空气出口包括：空气出口端口、过滤器和自密封聚合物，其中所述样品贮液器和所述试剂贮液器具有密封的、不透气的橡胶盖，并且其中所述空气入口、试剂贮液器、样品贮液器、气泡捕捉器、检测窗口和废物贮液器通过连续的流体通道连接。在一些实施方式中，所述射流卡盘包含至少一个气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述射流卡盘包含至少两个气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述射流卡盘包含至少三个气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器通过所述连续的流体通道顺序连接。在一些实施方式中，所述塑料外壳是注塑成型的PMMA(丙烯酸)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)或聚碳酸酯(PC)。在一些实施方式中，选择所述塑料外壳材料以获得高水平的光学透明度、低自发荧光、低水/流体吸收、良好的机械性质(包括压缩、拉伸和弯曲强度、杨氏模量)和生物相容性。在一些实施方式中，所述样品、试剂、气泡捕捉器、检测窗口和流体通道不需要表面处理来获得功能性样品检测。在一些实施方式中，所述射流卡盘过滤器是多孔聚氨酯过滤器。在一些实施方式中，所述射流卡盘多孔聚氨酯过滤器涂覆有自密封聚合物。在一些实施方式中，所述自密封聚合物包括附接至多孔基底的孔壁的水凝胶。在一些实施方式中，所述多孔基底包括有机聚合物，诸如丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯或聚氨酯。在一些实施方式中，所述多孔基底包括超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。在一些实施方式中，聚合物的自密封水凝胶包括亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。在一些实施方式中，所述样品是液体。在一些实施方式中，所述自密封聚合物在与液体接触时被激活。在一些实施方式中，未激活的自密封聚合物是透气的，而所述激活的自密封聚合物是不透气的。在一些实施方式中，压力被递送至所述入口端口，所述压力经由流体通道驱动空气进入所述试剂贮液器和所述样品贮液器中。在一些实施方式中，存在通过所述流体通道的单向流动。在一些实施方式中，所述流体通道抵抗回流压力。在一些实施方式中，经由与形成在所述射流卡盘中的气泡捕捉器的相互作用来移除本文公开的装置和方法的流体通道中的一个或多个气隙。在一些实施方式中，一旦装载，贮液器之间的气隙非常小(例如，小于5μl)而所述气泡捕捉器之间的气隙会较大(例如，约40μl)。基本上，阈值是所述气泡捕捉器的横截面积大于可能到达所述捕捉器的气泡的预期横截面积。一旦所述捕捉器中的空气的量足够大以使得气泡可以填充所述捕捉器的横截面积，则所述空气随后会随着流体运动而移动并且能够离开所述捕捉器。在此考虑，入口通道的横截面积为约0.25mm2，并且所述气泡捕捉器的横截面积为约8mm2。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的横截面积是所述入口通道的横截面积的至少两倍。
在一些实施方式中，所述气泡捕捉器大于所述气隙本身。在一些实施方式中，所述试剂贮液器是敞开的以接收试剂。在一些实施方式中，所述样品贮液器是敞开的以接收试剂。在一些实施方式中，所述样品贮液器是敞开的以接收样品。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器呈正方形、矩形或椭圆形。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少3mm x3mm x1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少3mm x 5mm x 1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少5mm x 8mm x 3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至少7mm x10mm x 5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多10mm x 10mm x 5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多7mm x 10mm x 5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多5mm x 8mm x 3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器为至多5mm x 5mm x 3mm。在一些实施方式中，该气泡捕捉器呈圆形。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器是圆柱体或球体。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少3mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少5mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少7mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少10mm的直径。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少1mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少2mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少3mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少4mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少5mm的高度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少3mm的长度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少4mm的长度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少5mm的长度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少6mm的长度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少7mm的长度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少8mm的长度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少10mm的长度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少3mm的宽度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少4mm的宽度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少5mm的宽度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少6mm的宽度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少7mm的宽度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少8mm的宽度。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少10mm的宽度。在一些实施方式中，所述检测窗口保持至少0.5微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持至少1微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持至少2微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持至少3微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持至少4微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持至少5微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持至少10微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于0.5微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于1微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于2微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于3微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于4微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于5微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于10微升。在一些实施方式中，所述检测窗口保持不多于50微升。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少50微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少100微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少200微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少300微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少400微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为250微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度不多于50微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度不多于100微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度不多于300微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度不多于400微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度不多于500微米。
本文还提供了用于测定分析物或其他微粒物的射流卡盘，包括：至少一个入口，每个入口包括：入口端口；过滤器；和自密封聚合物；至少一个样品贮液器；至少一个试剂贮液器；至少一个气泡捕捉器；至少一个检测窗口；和至少一个废物贮液器，包括：至少一个出口，每个出口包括：出口端口；过滤器；和自密封聚合物；其中所述样品贮液器和所述试剂贮液器具有密封的、不透气的、可移动的橡胶盖，并且其中所述至少一个入口、试剂贮液器、样品贮液器、气泡捕捉器、检测窗口和废物贮液器通过连续的流体通道连接。在一些实施方式中，所述射流卡盘还包括至少两个气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述射流卡盘还包括至少三个气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器通过所述连续的流体通道顺序连接。在一些实施方式中，所述塑料外壳是注塑成型的PMMA(丙烯酸)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)或聚碳酸酯(PC)。在一些实施方式中，所述丙烯酸是注塑成型的PMMA(丙烯酸)。在一些实施方式中，进出所述样品贮液器的流体通道和进出所述试剂贮液器的流体通道的横截面积的大小提供足够的流体阻力以防止所述样品贮液器或所述试剂贮液器中的流体在没有正压力施加至所述入口的情况下离开所述贮液器。在一些实施方式中，所述过滤器为多孔聚氨酯过滤器。在一些实施方式中，所述多孔聚氨酯过滤器涂覆有自密封聚合物。在一些实施方式中，所述自密封聚合物包括附接至多孔基底的孔壁的水凝胶。在一些实施方式中，所述多孔基底包括有机聚合物，诸如丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。在一些实施方式中，所述多孔基底包括超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。在一些实施方式中，所述水凝胶包括亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。在一些实施方式中，所述样品是液体。在一些实施方式中，所述自密封聚合物在与液体接触时被激活。在一些实施方式中，未激活的自密封聚合物是透气的，而所述激活的自密封聚合物是不透气的。在一些实施方式中，递送至所述入口端口的压力经由流体通道驱动空气进入所述试剂贮液器和所述样品贮液器中。在一些实施方式中，存在通过所述流体通道的单向流动。在一些实施方式中，所述流体通道抵抗回流压力。在一些实施方式中，气隙小于5μl。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器大于所述气隙本身。在一些实施方式中，所述流体通道的横截面积为约0.25mm2。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的横截面积为约8mm2。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的横截面积是所述流体通道的横截面积的至少两倍。在一些实施方式中，所述试剂贮液器是敞开的以接收试剂。在一些实施方式中，所述样品贮液器是敞开的以接收试剂。在一些实施方式中，所述样品贮液器是敞开的以接收样品。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器呈正方形、矩形或椭圆形。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少5mm并且高度为至少1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少5mm并且高度为至少1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少5mm、宽度为至少8mm并且高度为至少3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少7mm、宽度为至少10mm并且高度为至少5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多10mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多7mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多7mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多5mm、宽度为至多5mm并且高度为至多3mm。在一些实施方式中，该气泡捕捉器呈圆形。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器是圆柱体或球体。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少3mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少5mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少7mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器具有至少10mm的直径。在一些实施方式中，所述检测窗口保持1微升的最小值。在一些实施方式中，所述检测窗口保持1微升的最大值。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少100微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少200微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为250微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于300微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于400微米。
在另一方面，在一些实施方式中，本文公开了一种用于测定分析物或其他微粒物的方法，包括：将样品引入样品贮液器中；向空气入口端口处施加压力以驱动所述样品通过流体通道与试剂混合或驱动所述试剂与所述样品混合；施加进一步的压力以驱动所述样品通过所述流体通道进入气泡捕捉器；在所述气泡捕捉器中捕捉气泡；使所述样品通过检测窗口；并且进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；其中所述流体通道的高度控制混合速率。在一些实施方式中，所述方法还包括监测所述受试者存在或不存在生物材料。在一些实施方式中，所述生物材料的存在表明所述受试者患有疾病的风险增加。在一些实施方式中，所述疾病是心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、自身免疫疾病、炎性疾病、癌症、代谢疾病朊病毒疾病或病原性疾病。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少100微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少200微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为250微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于300微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于400微米。
在另一方面，在一些实施方式中，本文公开了一种测试受试者存在或不存在生物材料的方法，包括：将样品引入样品贮液器中；向空气入口端口处施加压力以驱动所述样品通过流体通道与试剂混合或驱动所述试剂与所述样品混合；施加进一步的压力以驱动所述样品通过所述流体通道进入气泡捕捉器；在所述气泡捕捉器中捕捉气泡；使所述样品通过检测窗口；并且进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；其中所述流体通道的高度控制混合速率。在一些实施方式中，所述方法还包括监测所述受试者存在或不存在所述生物材料。在一些实施方式中，所述生物材料的存在表明所述受试者患有疾病的风险增加。在一些实施方式中，所述疾病是心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、自身免疫疾病、炎性疾病、癌症、代谢疾病朊病毒疾病或病原性疾病。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少100微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少200微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为250微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于300微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于400微米。
在另一方面，在一些实施方式中，本文公开了一种诊断受试者的疾病的方法，所述方法包括：将样品引入样品贮液器中；向空气入口端口处施加压力以驱动所述样品通过流体通道与试剂混合或驱动所述试剂与所述样品混合；施加进一步的压力以驱动所述样品通过所述流体通道进入气泡捕捉器；在所述气泡捕捉器中捕捉气泡；使所述样品通过检测窗口；并且进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；其中所述流体通道的高度控制混合速率。在一些实施方式中，所述方法还包括监测所述受试者存在或不存在所述生物材料。在一些实施方式中，所述生物材料的存在表明所述受试者患有疾病的风险增加。在一些实施方式中，所述疾病是心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、自身免疫疾病、炎性疾病、癌症、代谢疾病朊病毒疾病或病原性疾病。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少100微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少200微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为250微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于300微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于400微米。
本文还提供了用于测定射流卡盘中的分析物或其他微粒物的方法，所述方法包括：将样品引入样品贮液器；在入口端口处施加压力以驱动样品通过流体通道至试剂贮液器，从而将所述样品与试剂混合以形成样品-试剂混合物；施加进一步的压力以驱动所述样品-试剂混合物通过所述流体通道并且进入气泡捕捉器；如果所述气泡捕捉器中存在气泡则捕捉气泡；使所述样品-试剂混合物通过检测窗口；并且进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；其中所述流体通道的高度控制所述样品与殴试剂的混合速率。
本文还提供了用于测定射流卡盘中的分析物或其他微粒物的方法，所述方法包括：将样品引入如上述要求中任一项所述的射流卡盘，其中所述流体通道的高度控制混合速率。
本文还提供了测试受试者存在或不存在生物材料的方法，所述方法包括：将样品引入样品贮液器；在入口处施加压力以驱动样品通过流体通道并进入试剂贮液器，从而将所述样品与试剂混合以形成样品-试剂混合物；施加进一步的压力以驱动所述样品-试剂混合物通过所述流体通道并且进入气泡捕捉器；如果所述气泡捕捉器中存在气泡则捕捉气泡；使所述样品-试剂混合物通过检测窗口；并且进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；其中所述流体通道的高度控制所述样品与所述试剂的混合速率。
本文还提供了诊断受试者的疾病的方法，所述方法包括：将样品引入样品贮液器；在入口处施加压力以驱动样品通过流体通道进入试剂贮液器，从而将所述样品与试剂混合以形成样品-试剂混合物；施加进一步的压力以驱动所述样品-试剂混合物通过所述流体通道并进入气泡捕捉器；如果所述气泡捕捉器中存在气泡则捕捉气泡；使所述样品-试剂混合物通过检测窗口；并且进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；其中所述流体通道的高度控制所述样品与所述试剂的混合速率。在一些实施方式中，所述方法还包括监测所述受试者存在或不存在所述生物材料。在一些实施方式中，所述生物材料的存在表明所述受试者患有疾病的风险增加。在一些实施方式中，所述疾病是心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、自身免疫疾病、炎性疾病、癌症、代谢疾病朊病毒疾病或病原性疾病。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少100微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为至少200微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度为250微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于300微米。在一些实施方式中，所述流体通道的深度小于400微米。
本文还提供了用于离析样品中的纳米级分析物的紧凑型装置，所述紧凑型装置包括：a)外壳，b)至少一个流体通道，c)射流卡盘，所述射流卡盘包括样品贮液器、试剂贮液器和废物贮液器以及被配置用于选择性地通电以建立介电泳(DEP)高场区域和介电泳(DEP)低场区域的多个交流(AC)电极，其中AC动电效应提供纳米级分析物与较大实体的分离，其中所述紧凑型装置由移动计算装置控制并且所述紧凑型装置的功率需求小于5瓦。在一些实施方式中，所述方法还包括移动计算装置，其中所述移动计算装置是智能电话、平板计算机或膝上型计算机。在一些实施方式中，所述移动计算装置包括经由便携式计算装置的充电端口、USB端口或耳机端口连接至所述紧凑型装置的连接端口。在一些实施方式中，所述紧凑型装置由所述移动计算装置供电。在一些实施方式中，所述紧凑型装置由电池、太阳能电池板或壁式插座供电。在一些实施方式中，所述紧凑型装置包括泵，其中所述泵是注射器、蠕动泵或压电泵。在一些实施方式中，所述紧凑型装置包括用于检测所述分析物的光学路径。在一些实施方式中，用所述移动计算装置上的相机检测所述分析物。在一些实施方式中，所述相机产生图像，所述图像由所述移动计算装置分析。在一些实施方式中，所述射流卡盘是本文任一实施方式的射流卡盘。在一些实施方式中，所述射流卡盘通过铰链连接至所述紧凑型装置。在一些实施方式中，将所述射流卡盘插入紧凑型装置的狭槽中。在一些实施方式中，所述射流卡盘包括气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述射流卡盘包括至少一个样品贮液器和至少一个对照溶液贮液器。在一些实施方式中，所述射流卡盘包括密封所述样品贮液器的滑块。在一些实施方式中，所述紧凑型装置包括可互换的顶板，以允许所述装置连接至各种移动计算装置。在一些实施方式中，所述样品包含血液、唾液、泪液、汗液、痰液或其组合。在一些实施方式中，所述样品包括环境样品。在一些实施方式中，所述紧凑型装置包括平顶板，使得所述移动计算装置搁置在所述紧凑型装置的平顶板上。
本文还提供了射流卡盘，包括：至少一个入口；样品室；试剂室；至少一个气泡捕捉器；检测窗口；和包括至少一个出口的废物贮液器，其中所述样品室和赋形剂室包括密封的、不透气的、可移动的盖，并且其中所述至少一个入口、赋形剂室、样品室、气泡捕捉器、检测窗口和废物贮液器通过连续的流体通道连接。在一些实施方式中，所述样品室和所述赋形剂室中的任何液体都保持在所述样品室或所述赋形剂室内，直到向所述入口施加正压力。在一些实施方式中，所述至少一个入口和所述至少一个出口各自包括：端口、过滤器和自密封聚合物。在一些实施方式中，所述端口是小于所述入口或出口本身的开口，所述过滤器是多孔聚氨酯过滤器，并且其中所述自密封聚合物在与液体接触时被激活。在一些实施方式中，所述自密封聚合物包括亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器包括通过连续流体通道连接的在所述样品室和所述试剂室下游的室，其中所述流体通道为所述气泡捕捉器提供入口和出口。在一些实施方式中，所述射流卡盘还包括两个或更多个气泡捕捉器。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器通过所述连续的流体通道顺序连接。在一些实施方式中，进出所述样品室的流体通道和进出所述赋形剂室的流体通道的横截面积的大小提供足够的流体阻力以防止所述样品室或所述赋形剂室中的流体在没有正压力施加至所述入口的情况下离开所述室。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的横截面积是所述流体通道的横截面积的至少两倍。在一些实施方式中，所述流体通道的横截面积为约0.25mm2，并且所述气泡捕捉器的横截面积为约8mm2。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少3mm并且高度为至少1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少5mm并且高度为至少1mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器的长度为至多7mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。
根据要求1所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至多5mm、宽度为至多8mm并且高度为至多3mm。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器是圆柱体或球体，所述圆柱体或球体具有至少3mm的直径。在一些实施方式中，所述气泡捕捉器是圆柱体或球体，所述圆柱体或球体具有至少5mm的直径。
本文还提供了用于离析样品中纳米级分析物的紧凑型装置，所述紧凑型装置包括：外壳；光学路径；流体移动机构；电子芯片；和本文公开的任何射流卡盘；其中所述紧凑型装置由便携式计算装置控制，并且所述装置的功率需求小于5瓦。在一些实施方式中，用所述移动计算装置上的相机检测样品中的所述分析物，并且所述相机产生图像，所述图像由所述移动计算装置分析。在一些实施方式中，所述流体移动机构包括泵，其中所述泵是注射器、蠕动泵或压电泵。在一些实施方式中，所述电子芯片被配置用于控制所述射流卡盘以及向所述样品施加电流。在一些实施方式中，所述射流卡盘还包括被配置用于选择性地通电以建立介电泳(DEP)高场区域和介电泳低场区域的多个交流(AC)电极，其中AC动电效应将纳米级分析物与较大实体分离。在一些实施方式中，将所述射流卡盘插入所述紧凑型装置的射流卡盘狭槽中。
本文还提供了用于测定射流卡盘中的分析物或其他微粒物的方法，所述方法包括：将样品引入样品室；在入口端口处施加压力以驱动所述样品通过流体通道并进入试剂室，将所述样品与赋形剂试剂混合以形成样品-试剂混合物；施加进一步的压力以驱动所述样品-试剂混合物通过所述流体通道进入气泡捕捉器；如果所述气泡捕捉器中存在气泡则捕捉气泡；使所述样品-试剂混合物通过检测窗口；获得一个或多个图像，其中所述图像用于测定分析；并且将样品-试剂混合物传送到废物室中，所述废物室具有用于排放的出口。在一些实施方式中，所述流体通道的高度控制所述样品与所述试剂的混合速率。
本文还提供了用于检测样品中的分析物或其他微粒的系统，所述系统包括：紧凑型装置，包括：外壳、光学路径、流体移动机构和电子芯片，其中所述紧凑型装置被配置用于接收移动计算装置和射流卡盘；移动计算装置，包括：至少一个处理器、存储器以及被配置用于执行可执行指令的操作系统；以及射流卡盘，其中所述紧凑型装置将所述移动计算装置和所述射流卡盘相对于彼此定位，以检测所述样品中的分析物或其他微粒物。在一些实施方式中，所述移动计算装置是智能电话、平板计算机或膝上型计算机。在一些实施方式中，所述移动计算装置包括经由所述移动计算装置的充电端口、USB端口或耳机端口连接至所述紧凑型装置的连接端口。在一些实施方式中，所述紧凑型装置由所述移动计算装置、电池、太阳能电池板或壁式插座供电。在一些实施方式中，用所述移动计算装置上的相机检测所述样品中的分析物或其他微粒物。援引并入
本说明书中所提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入于此，其程度等同于具体和个别地指出通过引用而并入每一个单独的出版物、专利或专利申请。
附图说明
利用所附权利要求中的特殊性特征阐述了本发明的新颖特征。通过参考阐述了说明性实施方式的以下详细描述以及附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，其中说明性实施方式中利用了本发明的原理，在附图中：
图1示出了射流卡盘的8通道版本的图，其包括入口端口、试剂贮液器、样品贮液器、气泡捕捉器、流动池、废物贮液器和出口端口。
图2示出了卡盘的入口侧的横截面图。自密封玻璃料直接密封在入口端口下方，允许空气通过(并因此允许操纵卡盘内的压力)以进行流体运动控制。试剂贮液器和样品贮液器最初向大气敞开，从而允许用户插入所述试剂和样品，并且用户在插入之后用合适的橡胶、塑料、粘合剂或类似物密封贮液器。一旦这些贮液器被密封，流体运动控制是可能的，并且自密封玻璃料防止任何液体(特别是生物危害样品)离开该装置。
图3示出了示例性气泡捕捉器。进出气泡捕捉器的流体通道通常为约1mm宽且约0.25mm深。气泡捕捉器通常是约4mm宽且约2mm深。气泡捕捉器的两个重要设计特点是：1)有意增加横截面积(我们的设计在约0.25mm2到约8mm2，以及2)有意设计使得气泡捕捉器在z方向上升高，以使得流体通道中的空气将自然地在气泡捕捉器中上升(浮力)，从而允许其余的流体容易地从下方通过。
图4示出了卡盘的出口侧的横截面图。自密封玻璃料直接密封在出口端口下方，允许空气通过(并因此允许操纵卡盘内的压力)以进行流体运动控制。废物贮液器在流体通过流动池后为流体提供停留的空间，但如果流体到达了出口端口(用户取出卡盘并将其摇动等)，自密封玻璃料可防止任何液体(特别是生物危害样品)离开该装置。
图5示出了示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图，该紧凑型装置经由智能电话的USB端口连接至电话。
图6A示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的俯视图。
图6B示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的侧视图。
图6C示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的侧视图。
图7A示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的俯视图。
图7B示出了没有连接至智能电话的示例性紧凑型装置的俯视图。
图8A示出了包括USB电话底座和智能电话的示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图。
图8B示出了具有连接至USB底座的智能电话的示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图。
图9A示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的俯视图，具有敞开的卡盘门和适配该卡盘门的紧凑型卡盘。
图9B示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的俯视图，其中卡盘装载在敞开的卡盘门中。
图10A示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图，其中卡盘装载在打开成一定角度的敞开的卡盘门中。
图10B示出了连接至智能电话的示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图，具有打开一定角度的敞开的卡盘门和适配该卡盘门的紧凑型卡盘。
图11A示出了示例性紧凑型卡盘的俯视图，其包括滑块组件。
图11B示出了示例性紧凑型卡盘的侧视图。
图11C示出了示例性紧凑型卡盘的侧视图。
图12示出了没有滑块组件的示例性紧凑型卡盘的俯视图。示例性紧凑型卡盘具有血液输入端口、血液贮液器端口、废物贮液器端口、试剂贮液器端口和泵接口位置、血液贮液器、试剂贮液器、废物贮液器、气泡捕捉器、芯片、对照溶液室和测试室。
图13A示出了示例性紧凑型卡盘的俯视图，其中滑块处于初始位置。
图13B示出了示例性紧凑型卡盘的俯视图，其中滑块处于最终位置。一旦样品装载至卡盘中，滑块用于覆盖血液输入端口和血液贮液器端口。通过移动滑块，用户打开废液贮液器端口和试剂贮液器端口并允许泵接口连接。在将卡盘放入系统之前，必须将滑块移动到最终位置。
图14A示出了示例性紧凑型装置的俯视图，其具有智能电话和插入狭槽中的卡盘。
图14B示出了示例性紧凑型装置的侧视图，其具有智能电话和插入狭槽中的卡盘。
图14C示出了具有智能电话的示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图。
图14D示出了具有智能电话的示例性紧凑型装置的侧视图。
图15A示出了示例性紧凑型装置的俯视图，其中智能电话连接至USB适配器，卡盘插入至狭槽中。
图15B示出了示例性紧凑型装置的侧视图，其中智能电话连接至USB适配器，卡盘插入至狭槽中。
图15C示出了示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图，其中智能电话连接至USB适配器。
图15D示出了示例性紧凑型装置的侧视图，其中智能电话连接至USB适配器。
图16A示出了示例性紧凑型装置的倾斜的俯视图，其中智能电话连接至USB适配器，卡盘待插入至狭槽中。
图16B示出了示例性紧凑型装置的侧视图，其中智能电话连接至USB适配器，卡盘待插入至狭槽中。
图16C示出了示例性紧凑型装置的侧视图，其中智能电话连接至USB适配器，卡盘插入至狭槽中。
图17示意性地图示了计算机控制系统，其被编程或以其他方式配置用于实现本文提供的方法。
具体实施方式
在一些情况下，本领域中的射流卡盘会经历堵塞，这导致在使用射流卡盘时出现问题。在一些情况下，这些堵塞是由在使用期间进入射流卡盘的气泡引起的。本文描述了适合于从复杂样品中离析或分离分析物的卡盘组件、卡盘、方法和系统。在特定实施方式中，本文提供了用于从包括其他颗粒材料的样品中离析或分离分析物的卡盘组件、卡盘、方法和系统。在一些方面，该卡盘组件、卡盘、方法和系统可以允许样品中的颗粒与分析物的快速分离。在其他方面，该卡盘组件、卡盘、方法和系统可以允许分析物与样品中的颗粒的快速离析。在各个方面，该卡盘组件、卡盘、方法和系统可以允许需要最少量材料和/或产生从诸如血液或环境样品等复杂流体中离析的高度纯化的分析物的快速工序。
在某些实施方式中，本文提供了用于从样品中离析或分离分析物的卡盘组件、卡盘、方法和系统，该卡盘组件、卡盘、方法和系统允许分析流体样品。在一些实施方式中，可以使用包括能够生成AC动电力(例如，当电极阵列通电时)的电极阵列的装置来分析分析物。AC动电学(ACE)捕获是介电泳力(FDEP)和来源于AC电热(ACET)与AC电渗(ACEO)流的结合的流动力(FFLOW)之间的函数关系。在一些实施方式中，所生成的介电泳(DEP)场是AC动电力效应的分量。在其他实施方式中，AC动电力效应的分量是AC电渗或AC电热效应。在一些实施方式中，包括介电泳场的AC动电力包括高场区域(正DEP，即，由于非均匀电场而具有强浓度电场线的区域)和/或低场区域(负DEP，即，由于非均匀电场而具有弱浓度电场线的区域)。
在特定情况下，在介电泳场的场区域(例如，高场区域)中离析(例如，从颗粒材料中离析或分离)分析物(例如，核酸)。在一些实施方式中，卡盘组件、卡盘、方法和系统包括在高场DEP区域中离析和浓缩分析物。在一些实施方式中，卡盘组件、卡盘、方法和系统包括在低场DEP区域中离析和浓缩分析物。本文公开的方法还可选地包括能够辅助以下步骤中的一个或多个步骤的卡盘组件和卡盘：从分析物中洗涤或以其他方式去除残留(例如，细胞或蛋白质)材料(例如，利用水或试剂漂洗阵列，而在阵列的高场DEP区域内浓缩和维持分析物)，降解残留蛋白(例如，根据诸如利用热、蛋白酶(protease)或化学等任何合适的机制而发生降解)，从分析物中冲洗经降解的蛋白质，并且收集分析物。在一些实施方式中，本文描述的方法的结果是所离析的分析物，可选地，是合适的量和纯度的分析物，以用于例如在酶测定法(例如PCR测定)中进行进一步分析或表征。
在一些实施方式中，按质量计，所离析的分析物包括小于约10％的非分析物。在一些实施方式中，本文公开的方法在小于10分钟内完成。在一些实施方式中，该方法还包括降解阵列上残留的蛋白质。在一些实施方式中，利用一种或多种化学降解剂或酶降解剂来降解残留的蛋白质。在一些实施方式中，通过蛋白水解酶(Proteinase)K来降解残留的蛋白质。
在一些实施方式中，分析物是核酸。在其他实施方式中，通过聚合酶链反应而进一步扩增核酸。在一些实施方式中，核酸包括DNA、RNA或它们的任何组合。在一些实施方式中，按质量计，所离析的核酸包括小于约80％、小于约70％、小于约60％、小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约20％、小于约10％、小于约5％或小于约2％的非核酸的细胞材料和/或蛋白质。在一些实施方式中，按质量计，所离析的核酸包括大于约99％、大于约98％、大于约95％、大于约90％、大于约80％、大于约70％、大于约60％、大于约50％、大于约40％、大于约30％、大于约20％或大于约10％的核酸。在一些实施方式中，本文公开的方法可以在小于约1小时内完成。在一些实施方式中，不使用离心分离。在一些实施方式中，通过化学降解剂或酶降解剂中的一种或多种来降解残留的蛋白质。在一些实施方式中，通过蛋白水解酶K来降解残留的蛋白质。在一些实施方式中，通过酶来降解残留的蛋白质，该方法还包括在蛋白质的降解之后灭活所述酶。在一些实施方式中，通过热(例如，50至95℃，持续5-15分钟)来灭活酶。在一些实施方式中，在单独的或并发的步骤中冲洗残留材料和经降解的蛋白质。在一些实施方式中，以适合于测序的形式离析分析物。在一些实施方式中，以适合于鸟枪法测序的碎片形式离析分析物。
装置和系统
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可用作装置中的组件，用于从样品中离析、纯化和收集分析物。在一个方面，本文描述了用于从复杂样品中离析、纯化和收集或洗脱其他颗粒材料(包括细胞等)的卡盘组件、卡盘、系统和方法。在其他方面，本文公开的卡盘组件、卡盘、系统和方法能够从包括细胞或蛋白质材料的样品中离析、纯化、收集和/或洗脱分析物。在另一些方面，本文公开的卡盘组件、卡盘、系统和方法能够从包括有机和无机材料的复杂混合物的样品中离析、纯化、收集和/或洗脱分析物。在一些方面，本文公开的卡盘组件、卡盘、系统和方法能够从包括有机材料的样品中离析、纯化、收集和/或洗脱分析物。在另一些方面，本文公开的装置能够从包括无机材料的样品中离析、纯化、收集和/或洗脱分析物。
因此，本文提供的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与包括多个交流(AC)电极的系统和装置相结合地使用，其中AC电极配置用于选择性地通电以建立介电泳(DEP)场区域。在一些方面，AC电极可以配置用于选择性地通电以建立多个介电泳(DEP)场区域，包括介电泳(DEP)高场区域和介电泳(DEP)低场区域。在一些情况下，AC动电效应提供给低场区域中的较大颗粒材料的浓缩和/或DEP场的高场区域中的分析物(例如，诸如核酸的大分子)的浓缩(或者收集或离析)。例如，对电极和DEP场中的细胞的浓度的进一步描述可见于PCT专利公开WO 2009/146143A2中，将这些公开内容并入于此。或者，采用本文提供的卡盘组件、卡盘、系统和方法的系统和装置使用直流(DC)电极。在一些实施方式中，多个DC电极包括遍布整个阵列的至少两个矩形电极。在一些实施方式中，DC电极穿插在AC电极之间。
DEP是当电介质颗粒经受非均匀电场时，对电介质颗粒施加力的现象。根据本文所述的方法的步骤，本文的各个实施方式中的电介质颗粒是生物分析物，如核酸分子。在装置中生成的介电泳力不需要该颗粒是带电荷的。在一些情况下，力的强度取决于介质，和颗粒的具体电性质、形状和大小，以及电场的频率。在一些情况下，特定频率的场选择性地操纵颗粒。在本文所述的某些方面，这些过程允许从诸如细胞和蛋白质材料的其他组分中分离包括核酸分子在内的分析物。
在一些实施方式中，卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与用于离析样品中的分析物的装置相结合地使用，该装置包括：(1)外壳；(2)所述外壳内如本文公开的多个交流(AC)电极，AC电极配置用于选择性地通电以便建立AC动电高场区域和AC动电低场区域，从而AC动电效应提供给该装置的动电场区域中的分析物细胞的浓缩。在一些实施方式中，多个电极配置用于选择性地通电以建立介电泳高场区域和介电泳低场区域。
在一些实施方式中，卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与用于离析样品中的分析物的装置相结合地使用，该装置包括：(1)如本文公开的多个交流(AC)电极，其中AC电极配置用于选择性地通电以建立AC动电高场区域和AC动电低场区域；以及(2)能够进行诸如聚合酶链反应(PCR)或其他酶促反应的酶促反应的模块。在一些实施方式中，多个电极配置用于选择性地通电以建立介电泳高场区域和介电泳低场区域。在一些实施方式中，该装置能够从样品中离析分析物，收集或洗脱分析物，以及对分析物进一步进行酶促反应。在一些实施方式中，在与离析和洗脱阶段相同的贮液器中进行酶促反应。在一些实施方式中，在与离析和洗脱阶段不同的另一贮液器中进行酶促反应。在另一些实施方式中，在多个贮液器中离析分析物以及进行酶促反应。
在各个实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与以下范围内操作的装置和系统相结合地使用：1,000Hz至100MHz的AC频率范围、大约1伏至2000伏峰峰值的电压；1伏至1000伏的DC电压、每分钟10微升至每分钟10毫升的流速，以及1℃至120℃的温度范围。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在约3kHz至约15kHz的AC频率范围内操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在5-25伏峰峰值的电压下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在约1伏/cm至约50伏/cm的电压下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在约1伏至约5伏的DC电压下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在约每分钟10微升至约每分钟500微升的流速下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在约20℃至约60℃的温度范围内操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1,000Hz至10MHz的AC频率范围下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1,000Hz至100kHz的AC频率范围下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1,000Hz至10kHz的AC频率范围下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在10kHz至100kHz的AC频率范围下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在100kHz至1MHz的AC频率范围下操作的装置和系统相结合地使用。
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1伏至1000伏的DC电压下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1伏至500伏的DC电压下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1伏至250伏的DC电压下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1伏至100伏的DC电压下操作的装置和系统相结合地使用。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与在1伏至50伏的DC电压下操作的装置和系统相结合地使用。
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与生成交流电介质电泳场区域的装置和系统相结合地使用。交流电具有适合于浓缩细胞的任何电流强度、电压、频率等。在一些实施方式中，使用具有以下的交流电来产生介电泳场：0.1微安-10安培的电流强度；峰峰值为1-2000伏的电压；和/或1-100,000,000Hz的频率。在一些实施方式中，使用具有5-25伏峰峰值的电压的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有3-15kHz的频率的交流电来产生DEP场区域。
在一些实施方式中，使用具有100毫安到5安培的电流强度的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有0.5安培-1安培的电流强度的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有0.5安培-5安培的电流强度的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有100毫安-1安培的电流强度的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有500毫安-2.5安培的电流强度的交流电来产生DEP场区域。
在一些实施方式中，使用具有1-25伏峰峰值的电压的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有1-10伏峰峰值的电压的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有25-50伏峰峰值的电压的交流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用10-1,000,000Hz的频率来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用100-100,000Hz的频率来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用100-10,000Hz的频率来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用10,000-100,000Hz的频率来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用100,000-1,000,000Hz的频率来产生DEP场区域。
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与生成直流电介质电泳场区域的装置和系统相结合地使用。直流电具有适合于浓缩细胞的任何电流强度、电压、频率等。在一些实施方式中，使用具有以下的直流电来产生第一介电泳场区域：0.1毫安-1安培的电流强度；10毫伏-10伏的电压；和/或1毫秒-1000秒的脉冲宽度以及0.001-1000Hz的脉冲频率。在一些实施方式中，使用具有1微安-1安培的电流强度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有100微安-500毫安的电流强度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有1毫安-1安培的电流强度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有1微安-1毫安的电流强度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有500毫秒-500秒的脉冲宽度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有500毫秒-100秒的脉冲宽度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有1秒-1000秒的脉冲宽度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用具有500毫秒-1秒的脉冲宽度的直流电来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用0.01-1000Hz的脉冲频率来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用0.1-100Hz的脉冲频率来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用1-100Hz的脉冲频率来产生DEP场区域。在一些实施方式中，使用100-1000Hz的脉冲频率来产生DEP场区域。
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与用于分析可能包含细胞类型的混合物的样品的装置和系统相结合地使用。例如，血液包括红细胞和白细胞。环境样品包括在宽浓度范围内的许多类型的细胞和其他颗粒材料。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与用以浓缩一种细胞类型(或小于包含样品的细胞类型总数的任何数目的细胞类型)的装置和系统相结合地使用。在另一个非限制性示例中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与用于特定地浓缩病毒而不是细胞的装置和系统(例如，在电导率大于300mS/m的流体中，病毒浓缩在DEP高场区域中，而较大的细胞浓缩在DEP低场区域中)相结合地使用。
因此，在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与适于离析或分离特定细胞类型的装置和系统相结合地使用，以便能够有效离析和收集分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与用以提供多于一个场区域(其中离析或浓缩多于一种类型的细胞)的装置和系统相结合地使用。
紧凑型装置和系统
本文还提供了紧凑型装置和系统，可选地用于本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法，该紧凑型装置和系统足够小以易于携带或运输并且具有低功率需求。本文的紧凑型装置可选地与诸如电话、平板计算机或膝上型计算机等移动计算装置一起使用。
功率
本文所述的紧凑型装置具有以低功率(例如由USB或微型USB端口提供的功率)运行的特征。在一些情况下，该功率由移动计算装置提供。在一些情况下，该功率由电池组提供。在一些情况下，该功率由太阳能充电器提供。在一些情况下，该功率由壁式插座提供。在一些情况下，该功率由耳机接口提供。在一些实施方式中，设想本文的紧凑型装置被配置成使用多种电源，取决于当时可用的电源。
由USB端口提供的功率通常被理解为约5伏。建议从USB端口汲取的最大电流为约1000mA。USB端口生成的最大功率负载为5瓦。因此，在一些实施方式中，本文所述的紧凑型装置具有低于5伏、低于1000mA或低于5瓦的功率需求。在一些实施方式中，紧凑型装置需要不超过约1-10伏。在一些实施方式中，紧凑型装置需要不超过约1伏、2伏、3伏、4伏、5伏、6伏、7伏、8伏、9伏或10伏。在一些实施方式中，紧凑型装置需要不超过约500mA至约1500mA。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置需要不超过约500mA、600mA、700mA、800mA、900mA、1000mA、1100mA、1200mA、1300mA、1400mA或1500mA。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置由电池组或壁式插座供电，并且具有较大的功率需求，例如约2.5瓦至约10瓦。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置具有小于0.01瓦至10瓦的功率需求。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置需要不超过约10瓦、9.5瓦、9.0瓦、8.5瓦、8.0瓦、7.5瓦、7.0瓦、6.5瓦、6.0瓦、5.9瓦、5.8瓦、5.7瓦、5.6瓦、5.5瓦、5.4瓦、5.3瓦、5.2瓦、5.1瓦、5.0瓦、4.9瓦、4.8瓦、4.7瓦、4.6瓦、4.5瓦、4.4瓦、4.3瓦、4.2瓦、4.1瓦、4.0瓦、3.9瓦、3.8瓦、3.7瓦、3.6瓦、3.5瓦、3.4瓦、3.3瓦、3.2瓦、3.1瓦、3.0瓦、2.9瓦、2.8瓦、2.7瓦、2.6瓦、2.5瓦、2.4瓦、2.3瓦、2.2瓦、2.1瓦、2.0瓦、1.9瓦、1.8瓦、1.7瓦、1.6瓦、1.5瓦、1.4瓦、1.3瓦、1.2瓦、1.1瓦、1.0瓦、0.9瓦、0.8瓦、0.7瓦、0.6瓦、0.5瓦、0.4瓦、0.3瓦、0.2瓦、0.1瓦、0.09瓦、0.08瓦、0.07瓦、0.06瓦、0.05瓦、0.04瓦、0.03瓦、0.02瓦或0.01瓦。
设想本文的紧凑型装置经由连接端口(诸如USB连接端口或微型USB连接端口)耦合至移动计算装置。在一些实施方式中，紧凑型装置与移动计算装置的连接允许紧凑型装置汲取功率并且还允许移动计算装置控制紧凑型装置。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置包括超过一个连接端口。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置包括允许用户将不同的移动计算装置连接至紧凑型装置的连接端口适配器。
数字处理装置
在各个实施方式中，本文所述的主题包括数字处理装置或其使用。图17示出了被编程或以其他方式配置用于执行可执行指令的数字处理装置1710。数字处理装置可以被编程用于处理和分析所测定的生物样品的一个或多个信号以生成结果。数字处理装置可以被编程有经训练的算法，用于分析信号以生成结果。数字处理装置可以调节本公开内容的方法的各个方面，诸如，例如，用一组样品的信号来训练算法以生成经训练的算法。数字处理装置可以通过利用算法分析一组独立的样品并将算法生成的预测结果与证实的结果进行比较来确定经训练算法的正预测值。数字处理装置可以是用户的电子装置或者是可以相对于电子装置远程定位的计算机系统(例如，远程服务器)。数字处理装置可以是移动计算装置。在进一步的实施方式中，数字处理装置包括执行装置功能的一个或多个硬件中央处理单元(CPU)1720。在更进一步的实施方式中，数字处理装置还包括被配置用于执行可执行指令的操作系统和/或应用程序1760。操作系统或应用程序1760可以包括被配置用于执行可执行指令的一个或多个软件模块1790(例如，数据分析模块)。在一些实施方式中，数字处理装置可选地连接至计算机网络1780。在进一步的实施方式中，数字处理装置可选地连接至因特网以使得它访问万维网。在更进一步的实施方式中，数字处理装置可选地连接至云计算基础设施。在其他实施方式中，数字处理装置可选地连接至内联网。在其他实施方式中，数字处理装置可选地连接至数据存储装置。
根据本文的描述，作为非限制性示例，合适的数字处理装置包括服务器计算机、台式计算机、膝上型计算机、笔记本计算机、亚笔记本计算机、上网本计算机、上网平板计算机、机顶盒计算机、手持式计算机、因特网装置、移动智能电话、平板计算机、个人数字助理、视频游戏机和载具。本领域技术人员将认识到，许多智能电话适用于本文所述的系统。本领域技术人员还将认识到，具有可选计算机网络连接的选择电视、视频播放器和数字音乐播放器适用于本文所述的系统。合适的平板计算机包括具有本领域技术人员已知的小册子、平板和可转换配置的那些平板计算机。
在一些实施方式中，数字处理装置包括被配置用于执行可执行指令的操作系统。该操作系统是例如包括程序和数据的软件，其管理装置的硬件并提供用于执行应用程序的服务。本领域技术人员将认识到，作为非限制性示例，合适的服务器操作系统包括FreeBSD、OpenBSD、Linux、 Mac OS X Windows 和本领域技术人员将认识到，作为非限制性示例，合适的个人计算机操作系统包括 Mac OS和类似UNIX的操作系统，诸如GNU/在一些实施方式中，操作系统由云计算提供。
在一些实施方式中，该装置包括存储器1730和/或存储器装置1750。存储器和/或存储装置是用于临时或永久地存储数据或程序的一个或多个物理设备。在一些实施方式中，该装置是易失性存储器并且需要电力来维持所存储的信息。在一些实施方式中，该装置是非易失性存储器，并且在数字处理装置未通电时保留所存储的信息。在进一步的实施方式中，非易失性存储器包括闪存。在一些实施方式中，非易失性存储器包括动态随机存取存储器(DRAM)。在一些实施方式中，非易失性存储器包括铁电随机存取存储器(FRAM)。在一些实施方式中，非易失性存储器包括相变随机存取存储器(PRAM)。在其他实施方式中，作为非限制性示例，该装置是存储装置，包括CD-ROM、DVD、闪存装置、磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器和基于云计算的存储。在进一步的实施方式中，存储和/或存储器装置是诸如本文公开的那些装置的组合。
在一些实施方式中，数字处理装置包括显示器1740以向用户发送视觉信息。在一些实施方式中，该显示器是阴极射线管(CRT)。在一些实施方式中，该显示器是液晶显示器(LCD)。在进一步的实施方式中，该显示器是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。在一些实施方式中，该显示器是有机发光二极管(OLED)显示器。在各种进一个的实施方式中，OLED显示器上是无源矩阵OLED(PMOLED)或有源矩阵OLED(AMOLED)显示器。在一些实施方式中，该显示器是等离子显示器。在其他实施方式中，该显示器是视频投影仪。在一些实施方式中，该显示器是触摸屏。在更进一步的实施方式中，该显示器是诸如本文公开的那些装置的组合。
在一些实施方式中，数字处理装置包括用于与用户交互和/或从用户接收信息的接口1770。在一些实施方式中，该接口包括触摸屏。在一些实施方式中，该接口包括输入装置。在一些实施方式中，该输入装置是键盘。在一些实施方式中，作为非限制性示例，该输入装置是定点装置，包括鼠标、追踪球、追踪板、操纵杆、游戏控制器或触控笔。在一些实施方式中，该输入装置是触摸屏或多点触控屏。在其他实施方式中，该输入装置是用于捕获语音或其他声音输入的麦克风。在其他实施方式中，该输入装置是用于捕获运动或视觉输入的相机或摄像机。在更进一步的实施方式中，该输入装置是诸如本文所公开的那些装置的组合。
通信
在各个实施方式中，本文公开的主题包括通信接口。在一些实施方式中，通信接口嵌入在数字处理装置中。在一些实施方式中，通信接口运行以下传输技术中的一种或多种：3G通信协议、4G通信协议、IEEE802.11标准、蓝牙协议、短程、RF通信、卫星通信、可见光通信和红外通信。
在一些实施方式中，通信接口包括有线通信接口。示例包括USB、RJ45、串行端口和并行端口。
非暂时性计算机可读存储介质
在各个实施方式中，本文公开的主题包括利用程序进行编码的一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，该程序包括由可选地联网的数字处装置的操作系统可执行的指令。在进一步的实施方式中，计算机可读存储介质是数字处理装置的有形组件。在更进一步的实施方式中，计算机可读存储介质可选地可从数字处理装置移除。在一些实施方式中，作为非限制性示例，计算机可读存储介质包括CD-ROM、DVD、闪存装置、固态存储器、磁盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、云计算系统和服务等。在一些情况下，程序和指令被永久地、基本上永久地、半永久地或非暂时地编码在介质上。
光学器件
本文的紧凑型装置能够依赖移动计算装置的相机(诸如电话、平板计算机或膝上型计算机上的相机)以获得测量。设想本文所述的紧凑型装置包括至少一个光学路径，移动计算装置的相机可通过该光学路径获得图像。在一些实施方式中，移动计算装置上的相机(诸如电话、平板计算机或膝上型计算机上的相机)被集成到移动计算装置上。在一些实施方式中，外部镜头可以适配在移动计算装置的相机上，以使得相机能够获得更好的图像。在一些实施方式中，相机是1200万像素相机。在一些实施方式中，相机是1000万、900万、800万、700万、600万、500万、400万或300万像素相机。
本文的紧凑型装置包括光学路径，移动计算装置上的相机能够通过该光学路径获得图像。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置中的光学路径包括本领域技术人员已知的典型落射-荧光光学路径，其经由移动计算装置中的相机传感器或外部CMOS或CCD传感器来检测荧光信号以确定样品中一定量的感兴趣的分析物。在一些实施方式中，该光学路径包括显微镜物镜。在一些实施方式中，该光学路径包括内窥镜物镜。射流
本文的紧凑型装置能够使用各种机构(包括注射器、蠕动泵或压电泵)来使流体移动通过装置。使用射流卡盘的紧凑型射流贮液器，使流体穿过该装置。本文描述了示例性的射流卡盘，并且在紧凑型装置的情况下，射流卡盘的被大小和形状设计成适配在紧凑型装置的内部或与紧凑型装置对接。在一些实施方式中，将射流卡盘插入紧凑型装置。在一些实施方式中，射流卡盘通过铰链连接至紧凑型装置。在一些实施方式中，射流卡盘包括用于覆盖样品输入端口的滑块。在一些实施方式中，射流卡盘包括贮液器，例如样品贮液器、试剂贮液器和废物贮液器。在一些实施方式中，射流卡盘包括至少两个测定室，例如测试室和对照溶液室。在一些实施方式中，射流卡盘包括端口，例如，样品输入端口、样品贮液器端口、废物贮液器端口和试剂贮液器端口。在一些实施方式中，试剂贮液器端口还包括泵接口位置。在一些实施方式中，射流卡盘包括芯片。
电子器件
在各个实施方式中，本文公开的紧凑型装置包括用于控制紧凑型装置的电子芯片。在一些实施方式中，电子芯片包括信号放大器。在一些设计中，电子芯片包括差分放大器。
在各个实施方式中，电子芯片被配置用于控制卡盘以接收生物样品。在进一步的实施方式中，电子芯片被配置用于控制卡盘以测定生物样品。
在一些实施方式中，电子芯片被配置用于给生物样品通电。在进一步的实施方式中，给生物样品通电包括使生物样品离子化。在其他实施方式中，该方法还包括向生物样品施加电流。
在一些实施方式中，电子芯片被配置用于从所测定的生物样品获取信号。信号的示例包括但不限于荧光、非荧光、电、化学、离子电流、带电荷分子的电流、压力、温度、光强度、颜色强度、电导水平、阻抗水平、浓度水平(例如，离子浓度)和动力学信号。
在某些实施方式中，信号包含交流(AC)动电学信号。在一些情况下，信号包括一个或多个AC动电高场区域和一个或多个AC动电低场区域。
计算机程序
在各个实施方式中，本文公开的主题包括至少一个计算机程序或其使用。计算机程序包括在数字处理装置的CPU中可执行的指令序列，其被编写用于执行指定的任务。计算机可读指令可以被实现为执行特定任务或实现特定抽象数据类型的程序模块，诸如函数、对象、应用程序编程接口(API)、数据结构等。鉴于本文提供的公开内容，本领域技术人员将认识到，计算机程序可以用各种语言的各种版本来编写。
在各种环境中，可以根据需要而组合或分配计算机可读指令的功能性。在一些实施方式中，计算机程序包括一个指令序列。在一些实施方式中，计算机程序包括多个指令序列。在一些实施方式中，从一个位置提供计算机程序。在其他实施方式中，从多个位置提供计算机程序。在各个实施方式中，计算机程序包括一个或多个软件模块。在各个实施方式中，计算机程序部分或全部包括一个或多个网络应用程序、一个或多个移动应用程序、一个或多个独立式应用程序、一个或多个网络浏览器插件、扩展、加载项或附加项或其组合。
在一些实现方式中，本文的紧凑型装置由用户使用移动计算装置(诸如电话、平板计算机或膝上型计算机)上的计算机程序来控制。用于紧凑型装置的计算机程序也能够执行输出数据的分析。
在一些实施方式中，计算机程序包括被配置用于分析所测定的生物样品的信号的数据分析模块。在进一步的实施方式中，对信号进行分析包括使用统计分析。在一些情况下，分析该信号包括将该信号与信号模板进行比较。存在各种分析，它们可以组合以组装成计算机程序中的分析模块。对信号进行分析的示例包括：分析信号的强度、分析信号的频率、鉴定信号的空间分布模式、鉴定一个或多个信号的时间模式、检测对应于化学反应事件的信号中的离散波动、推断压力水平、推断温度水平、推断光强度、推断颜色强度、推断电导水平、推断阻抗水平、推断离子浓度、分析一个或多个AC动电高场区域和一个或多个AC动电低场区域的模式，以及分析化学反应事件。在更进一步的实施方式中，化学反应事件包括以下一种或多种：分子合成、分子破坏、分子分解、分子插入、分子分离、分子旋转、分子转动、分子延伸、分子杂交、分子转录、测序反应和热循环。
在一些实施方式中，数据分析模块被配置用于检测所测定的生物样品的信号。信号可包括从测定的生物样品获取的一个或多个图像。一个或多个图像可包括像素图像数据。可以接收一个或多个图像作为原始图像数据。数据检测模块可以被配置用于从移动计算装置接收像素图像数据。像素图像数据可以来自由移动计算装置上的相机捕获的图像。在各个实施方式中，数据分析模块对像素图像数据执行图像处理。图像中的像素可以由是测定样品产生的光子和背景信号的组合的信号产生。背景信号可以来自外部光源发射或反射的光子。在一些情况下，某些自发荧光材料可能干扰基于荧光的测定。因此，使用未处理的像素测量光学信号可能会过高估计测定的信号。图像处理可用于降低噪声或过滤图像。图像处理可用于改善信号质量。在各个实施方式中，数据分析模块执行校准以便使用参考信号(例如，空样品)校正背景噪声水平。在各个实施方式中，数据分析模块处理图像以将对比度和/或亮度标准化。数据分析模块可以执行γ校正。在一些实施方式中，数据分析模块将图像转换为灰度、RGB或LAB颜色空间。
在各个实施方式中，数据分析模块使用数据处理算法处理像素图像数据，以将数据转换为基于信号强度的数值分布。像素图像数据可包括每个像素的空间信息和强度。在各个实施方式中，数据分析模块选择图像内的一个或多个子场以用于确定结果。在一些情况下，此过程可能是必要的。例如，被检测的信号可能不会填满相机的整个视野，或者由于相机镜头与测定的生物样品之间的未对准而可能错位(例如，样品可能偏离相机视野的中心)。可以基于数值的分布来选择一个或多个子场。例如，可以基于具有最高数值的分布来选择一个或多个子场。在一些实施方式中，数据分析模块将图像分成多个子场，并且选择一个或多个子场用于确定结果(例如，无细胞循环肿瘤DNA的阳性或阴性检测)。数据分析模块可以使用算法来定位具有包括表示多个可能子场中的最高信号强度的数值分布的区域的子场。作为说明性示例，利用荧光染料来检测分析物的测定可以产生特定频率或特定颜色的荧光信号。随后，数据分析模块将图像分成子场并定位具有最高信号强度的子场。随后可以使用具有最高信号强度的子场来计算其结果对于分析物的存在是阳性的还是阴性的。在各个实施方式中，基于位于子场内的所有像素的信号强度的平均值、中值或模式来计算子场的信号强度。可以通过移动计算装置上的相机将信号的空间强度捕获为图像。可以将图像转换为基于信号强度的数值分布。在各个实施方式中，数据分析模块对像素图像集进行标准化。在各个实施方式中，数据分析模块接收所测定的生物样品的多个图像或对应于所述多个图像的像素图像数据集。数据分析模块可以分析多个图像以生成比分析单个图像更准确的结果。在一些实施方式中，数据分析模块分析所测定的生物样品的至少2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、15个、20个、30个、40个或50个图像。
在一些实施方式中，数据分析模块使用特征提取算法执行特征提取，以获得关于信号的相关信息，同时省去不相关的信息。特征提取算法的一些示例包括定向梯度直方图(HOG)、尺度不变特征变换(SIFT)和加速鲁棒特征(SURF)。特征提取算法可以用于图像处理以进行阈值检测(阈值化)、边缘检测、角点检测、斑点检测和脊线检测。鉴于本文提供的公开内容，本领域技术人员将认识到许多算法可用于执行特征提取。
在一些实施方式中，数据分析模块使用经训练的算法来确定样品的结果(例如，分析物或微粒物的阳性或阴性检测)。如本文所述的本公开内容的经训练算法可包括一个特征空间。如本文所述的本公开内容的经训练算法可包括两个或更多个特征空间。两个或更多个特征空间可以彼此不同。每个特征空间可以包括关于样品的信息类型，诸如存在核酸、蛋白质、碳水化合物、脂质或其他大分子。可以从包括主成分分析、偏最小二乘回归和独立成分分析在内的一组非限制性算法中选择算法。算法可以包括直接分析多个变量的方法，并且从包括基于机器学习过程的方法在内的一组非限制性算法中选择。机器学习过程可以包括随机森林算法、装袋技术、提升方法或其任何组合。算法可以利用统计方法，诸如惩罚逻辑回归、微阵列的预测分析、基于收缩质心(shrunken centroid)的方法、支持向量机器分析或正规化线性判别分析。可以利用从各个受试者获得的一组样品数据(例如，图像或像素图像数据)来训练算法。样品数据可以从本文所述的数据库(诸如例如，存储分析物分析结果的在线数据库)中获得。一组样品可包括来自至少10个、20个、30个、40个、50个、60个、70个、80个、90个、100个、150个、200个、250个、300个、350个、400个、450个、500个、600个、700个、800个、900个或1000个或更多个受试者的样品。可以使用独立样品来测试经训练的算法以确定其准确度、特异性、灵敏度、阳性预测值、阴性预测值或其任何组合。对于一组至少100个独立样品，经训练的算法可以具有至少80％、90％、95％或99％的准确度。对于一组至少100个独立样品，训练的算法可以具有至少80％、90％、95％或99％的阳性预测值。对于一组至少100个独立样品，训练的算法可以具有至少80％、90％、95％或99％的特异性。
数据库
在各个实施方式中，本文公开的主题包括一个或多个数据库，或其用于存储信号和模板信号的使用。鉴于本文提供的公开内容，本领域技术人员将认识到许多数据库适合于存储和检索序列信息。在各个实施方式中，作为非限制性示例，合适的数据库包括关系数据库、非关系数据库、面向对象的数据库、对象数据库、实体关系模型数据库、关联数据库和XML数据库。在一些实施方式中，数据库是基于互联网的。在进一步的实施方式中，数据库是基于网络的。在更进一步的实施方式中，数据库是基于云计算的。在其他实施方式中，数据库基于一个或多个本地计算机存储装置。
大小
本文的紧凑型装置被大小设计成普通人用一只手容易携带。装置的大小和形状可根据要使用的移动计算装置的类型而变化。在一些实施方式中，紧凑型装置包括用于保持移动计算装置的外壳框架、至少一个流体通道和射流卡盘。在一些实施方式中，通过长度、宽度和高度来衡量紧凑型装置。本文的长度是沿着平行于装置所在表面的、在装置一侧的量度。本文的宽度是沿着平行于装置所在表面的、在装置一侧的量度。在一些实施方式中，长度大于宽度。在一些实施方式中，宽度大于长度。本文的高度是垂直于装置所在表面的、沿着装置的长度或宽度取得的量度。在一些实施方式中，高度与深度是同一量度。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置具有约130mm至约320mm的高度，例如约130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm、230mm、240mm、250mm、260mm、270mm、280mm、290mm、300mm、310mm或320mm。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置具有约60mm到约230mm的宽度，例如约60mm、70mm、80mm、90mm、100mm、110mm、120mm、130mm、140mm、150mm、160mm、170mm、180mm、190mm、200mm、210mm、220mm或230mm。在一些实施方式中，本文的紧凑型装置具有约20mm至约100mm的深度，例如约20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。
样品
在一方面，本文描述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可用于从样品中离析分析物。在一些实施方式中，所述样品包括流体。在一方面，样品包括细胞或其他颗粒材料和分析物。在一些实施方式中，样品不包括细胞。
在一些实施方式中，样品是液体，可选地是水或水溶液或水分散体。在一些实施方式中，样品是体液。示例性体液包括血液、血清、血浆、胆汁、乳汁、脑脊液、胃液、前列腺液、粘液、腹膜液、唾液、汗液、泪液、尿液、滑液等。在一些实施方式中，使用本文描述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从体液中离析分析物，作为医疗治疗或诊断过程、装置或系统的一部分。在一些实施方式中，样品是溶解和/或分散在流体介质中的组织和/或细胞。例如，组织可以是癌性肿瘤，可以使用本文描述的方法、装置或系统从其中离析诸如核酸的分析物。
在一些实施方式中，样品是环境样品。在一些实施方式中，测定或监测环境样品中是否存在指示某种污染、侵染发生等的特定核酸序列。环境样品还可以用于使用本文描述的方法、装置或系统来确定某些污染、侵染发生等的来源。示例性环境样品包括城市废水、工业废水、各种制造过程所使用的或产生的水或流体、湖泊、河流、海洋、含水层、地下水、暴雨水、植物或植物的部分、动物或动物的部分、昆虫、城市供水等。
在一些实施方式中，样品是食品或饮料。可以测定或监测食品或饮料中的指示某种污染、侵染发生等的特定分析物的存在。食品或饮料还可以用于使用本文描述的方法、装置或系统来确定某些污染、侵染发生等的来源。在各个实施方式中，本文描述的方法、装置和系统可以与体液、环境样品以及食品和饮料中的一种或多种一起使用，以便监测公共健康或响应不利的公共健康事件。
在一些实施方式中，样品是生长培养基。生长培养基可以是适合于培养细胞的任何培养基，例如用于培养大肠杆菌的溶菌肉汤(LB)、用于培养哺乳动物细胞的Ham's组织培养基，等等。培养基可以是丰富培养基、基本培养基、选择性培养基等。在一些实施方式中，培养基包括多个克隆细胞或基本上由多个克隆细胞构成。在一些实施方式中，培养基包括至少两个种类的混合物。在一些实施方式中，细胞包含克隆细胞、病原体细胞、细菌细胞、病毒、植物细胞、动物细胞、昆虫细胞和/或其组合。
在一些实施方式中，样品是水。
在一些实施方式中，样品还可以包括其他颗粒材料。例如，此类颗粒材料可以是包含体(例如，蜡样质或马洛里小体)、细胞管型(例如，粒性管型、透明管型、细胞管型、蜡样管型和伪管型)、皮克氏体、路易氏小体、纤维缠结、纤维形成、细胞碎片和其他颗粒材料。在一些实施方式中，颗粒材料是凝聚蛋白(例如，β-淀粉样蛋白)。
样品可以具有包括高电导率或低电导率的任何电导率。在一些实施方式中，电导率介于约1μS/m至约10mS/m之间。在一些实施方式中，电导率介于约10μS/m至约10mS/m之间。在其他实施方式中，电导率介于约50μS/m至约10mS/m之间。在另一些实施方式中，电导率介于约100μS/m至约10mS/m之间、约100μS/m至约8mS/m之间、约100μS/m至约6mS/m之间、约100μS/m至约5mS/m之间、约100μS/m至约4mS/m之间、约100μS/m至约3mS/m之间、约100μS/m至约2mS/m之间或约100μS/m至约1mS/m之间。
在一些实施方式中，电导率是约1μS/m。在一些实施方式中，电导率是约10μS/m。在一些实施方式中，电导率是约100μS/m。在一些实施方式中，电导率是约1mS/m。在其他实施方式中，电导率是约2mS/m。在一些实施方式中，电导率是约3mS/m。在另一些实施方式中，电导率是约4mS/m。在一些实施方式中，电导率是约5mS/m。在一些实施方式中，电导率是约10mS/m。在又一些实施方式中，电导率是约100mS/m。在一些实施方式中，电导率是约1S/m。在其他实施方式中，电导率是约10S/m。
在一些实施方式中，电导率是至少1μS/m。在另一些实施方式中，电导率是至少10μS/m。在一些实施方式中，电导率是至少100μS/m。在一些实施方式中，电导率是至少1mS/m。在附加的实施方式中，电导率是至少10mS/m。在另一些实施方式中，电导率是至少100mS/m。在一些实施方式中，电导率是至少1S/m。在一些实施方式中，电导率是至少10S/m。在一些实施方式中，电导率是至多1μS/m。在一些实施方式中，电导率是至多10μS/m。在其他实施方式中，电导率是至多100μS/m。在一些实施方式中，电导率是至多1mS/m。在一些实施方式中，电导率是至多10mS/m。在一些实施方式中，电导率是至多100mS/m。在另一些实施方式中，电导率是至多1S/m。在一些实施方式中，电导率是至多10S/m。
在一些实施方式中，样品是小体积的液体，所述体积包括小于10ml。在一些实施方式中，样品小于8ml。在一些实施方式中，样品小于5ml。在一些实施方式中，样品小于2ml。在一些实施方式中，样品小于1ml。在一些实施方式中，样品小于500μl。在一些实施方式中，样品小于200μl。在一些实施方式中，样品小于100μl。在一些实施方式中，样品小于50μl。在一些实施方式中，样品小于10μl。在一些实施方式中，样品小于5μl。在一些实施方式中，样品小于1μl。
在一些实施方式中，施加到装置或者在方法中使用的样品的量包括小于约100,000,000个细胞。在一些实施方式中，样品包括小于约10,000,000个细胞。在一些实施方式中，样品包括小于约1,000,000个细胞。在一些实施方式中，样品包括小于约100,000个细胞。在一些实施方式中，样品包括小于约10,000个细胞。在一些实施方式中，样品包括小于约1,000个细胞。
在一些实施方式中，利用本文描述的装置、系统和方法从样品中离析分析物需要小于约30分钟、小于约20分钟、小于约15分钟、小于约10分钟、小于约5分钟或小于约1分钟。在其他实施方式中，利用本文描述的装置、系统和方法从样品中离析分析物需要不多于约30分钟、不多于约20分钟、不多于约15分钟、不多于约10分钟、不多于约5分钟、不多于约2分钟或不多于约1分钟。在附加的实施方式中，利用本文描述的装置、系统和方法从样品中离析分析物需要小于约15分钟、优选地小于约10分钟或小于约5分钟。
在一方面，本文描述了用于从样品中离析纳米级分析物的方法。在一些实施方式中，纳米级分析物的直径小于1000nm。在其他实施方式中，纳米级分析物的直径小于500nm。在一些实施方式中，纳米级分析物的直径小于250nm。在一些实施方式中，纳米级分析物的直径在约100nm至约1000nm之间。在其他实施方式中，纳米级分析物的直径在约250nm至约800nm之间。在另一些实施方式中，纳米级分析物的直径在约300nm至约500nm之间。
在一些实施方式中，纳米级分析物的直径小于1000μm。在其他实施方式中，纳米级分析物的直径小于500μm。在一些实施方式中，纳米级分析物的直径小于250μm。在一些实施方式中，纳米级分析物的直径在约100μm至约1000μm之间。在其他实施方式中，纳米级分析物的直径在约250μm至约800μm之间。在另一些实施方式中，纳米级分析物的直径在约300μm至约500μm之间。
在一些实施方式中，分析物不是纳米级的，并且包括这样的的材料，包括但不限于大细胞碎片、聚集的蛋白质、亚细胞组分，诸如外来体、线粒体、细胞核、核片段、核小体、内质网、溶酶体、大溶酶体、脂质双层囊泡、脂质单层囊泡、细胞膜、细胞膜片段、与细胞膜复合的细胞表面蛋白、染色质片段、组蛋白复合物、外来体和具有亚组分(例如蛋白质、单链和双链核酸，包括mRNA、miRNA、siRNA和DNA)的外来体。
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法被用于获得、离析或分离任何期望的分析物。在一些实施方式中，分析物是核酸。在其他实施方式中，通过本文所述的方法、装置和系统离析的核酸包括DNA(脱氧核糖核酸)、RNA(核糖核酸)及其组合。在一些实施方式中，分析物是蛋白质碎片。在一些实施方式中，以适合于对核酸进行测序或进一步操作(包括扩增、连接或克隆)的形式来离析核酸。
在各个实施方式中，所离析或分离的分析物是包括分析物的组合物，其中所述分析物不含至少99％(质量)的其他材料、不含至少99％(质量)的残留细胞材料、不含至少98％(质量)的其他材料、不含至少98％(质量)的残留细胞材料、不含至少95％(质量)的其他材料、不含至少95％(质量)的残留细胞材料、不含至少90％(质量)的其他材料、不含至少90％(质量)的残留细胞材料、不含至少80％(质量)的其他材料、不含至少80％(质量)的残留细胞材料、不含至少70％(质量)的其他材料、不含至少70％(质量)的残留细胞材料、不含至少60％(质量)的其他材料、不含至少60％(质量)的残留细胞材料、不含至少50％(质量)的其他材料、不含至少50％(质量)的残留细胞材料、不含至少30％(质量)的其他材料、不含至少30％(质量)的残留细胞材料、不含至少10％(质量)的其他材料、不含至少10％(质量)的残留细胞材料、不含至少5％(质量)的其他材料或者不含至少5％(质量)的残留细胞材料。
在各个实施方式中，该分析物具有任何合适的纯度。例如，如果酶法测定需要具有约20％残留细胞材料的分析物样品，则将核酸离析至80％是合适的。在一些实施方式中，按质量计，所离析的分析物包括小于约80％、小于约70％、小于约60％、小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约20％、小于约10％、小于约5％或小于约2％的非分析物细胞材料和/或蛋白质。在一些实施方式中，按质量计，所离析的分析物包括大于约99％、大于约98％、大于约95％、大于约90％、大于约80％、大于约70％、大于约60％、大于约50％、大于约40％、大于约30％、大于约20％、或大于约10％的分析物。
以任何合适的形式来离析分析物，所述形式包括未修饰的、衍生的、碎片的、非碎片的等。在一些实施方式中，当分析物是核酸时，以适合于测序的形式来收集核酸。在一些实施方式中，以适合于鸟枪法测序、扩增或其他操作的碎片形式来收集核酸。可以在溶液中从装置中收集核酸，所述溶液包括用于在例如DNA测序工序中使用的试剂，所述试剂诸如通过合成方法测序中使用的核苷酸。
在一些实施方式中，本文所述的方法产生近似表示起始样品的分析物的经离析的分析物样品。在一些实施方式中，本文所述的装置和系统能够从近似表示起始样品的分析物的样品中离析分析物。也就是说，通过该方法收集的或者能够利用装置或系统收集的分析物的种群与流体中的细胞中存在的分析物的种群基本上成比例。在一些实施方式中，在流体是许多细胞类型的复杂混合物并且从业者需要基于分析物的过程来确定各种细胞类型的相对种群的应用中，该方面是有利的。
在一些实施方式中，通过本文所述的方法而离析的分析物具有至少0.5ng/mL的浓度。在一些实施方式中，通过本文所述的方法而离析的分析物具有至少1ng/mL的浓度。在一些实施方式中，通过本文所述的方法而离析的分析物具有至少5ng/mL的浓度。在一些实施方式中，通过本文所述的方法而离析的分析物具有至少10ng/ml的浓度。
在一些实施方式中，使用本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中离析约50微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少10微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少20微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从约5,000个细胞中产生至少50微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少75微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少100微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少200微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少300微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少400微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少500微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少1,000微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少10,000微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少20,000微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少30,000微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少40,000微微克的分析物。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法从包括约5,000个细胞的样品中产生至少50,000微微克的分析物。
当分析物是核酸时，使用本文所述的方法而离析的或能够通过本文所述的装置而离析的核酸是高质量的和/或适合于直接用于下游工序，诸如DNA测序、诸如PCR的核酸扩增、或诸如连接、克隆或进一步翻译或转化测定等其他核酸操作。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多0.01％的蛋白质。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多0.5％的蛋白质。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多0.1％的蛋白质。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多1％的蛋白质。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多2％的蛋白质。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多3％的蛋白质。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多4％的蛋白质。在一些实施方式中，收集的核酸包括至多5％的蛋白质。
当分析物是蛋白质或蛋白质片段时，使用本文所述的方法而离析的或能够通过本文所述的装置而离析的蛋白质或蛋白质片段是高质量的和/或适合直接用于下游工序。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多0.01％的非靶向蛋白质。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多0.5％的非靶向蛋白质。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多0.1％的非靶向蛋白质。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多1％的非靶向蛋白质。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多2％的非靶向蛋白质。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多3％的非靶向蛋白质。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多4％的非靶向蛋白质。在一些实施方式中，收集的蛋白质或蛋白质片段包括至多5％的非靶向蛋白质。
去除残留材料
在一些实施方式中，在离析分析物之后，方法包括可选地冲洗所离析的分析物中的残留材料。在一些实施方式中，本文描述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以可选地和/或包括贮液器，该贮液器包括适合于冲洗分析物中的残留材料的流体。“残留材料”是最初存在于样品中的、最初存在于细胞中的、在过程期间添加的、通过过程的任何步骤创建的任何材料，包括但不限于细胞(例如完整细胞或残留细胞材料)，等等。例如，残留材料包括完整细胞、细胞壁碎片、蛋白质、脂质、碳水化合物、矿物质、盐、缓冲液、血浆等。在一些实施方式中，利用残留材料来冲洗一定量的分析物。
在一些实施方式中，在任何合适的流体中冲洗残留材料，例如在水、TBE缓冲液等中。在一些实施方式中，利用任何合适体积的流体、冲洗持续任何合适的时间段、利用不止一种流体冲洗或任何其他变体来冲洗残留材料。在一些实施方式中，冲洗残留材料的方法与分析物的期望离析水平有关，其中较高纯度的分析物需要较严格的冲洗和/或洗涤。在其他实施方式中，冲洗残留材料的方法与特定起始材料及其组成有关。在一些情况下，高脂质的起始材料需要冲洗程序，所述冲洗程序涉及适合于溶解脂质的疏水流体。
在一些实施方式中，方法包括降解包括残留蛋白质的残留材料。在一些实施方式中，装置或系统能够降解包括残留蛋白质的残留材料。例如，通过化学降解(例如，酸水解)和酶降解中的一种或多种来降解蛋白质。在一些实施方式中，酶降解剂是蛋白酶。在其他实施方式中，蛋白质降解剂是蛋白水解酶K。持续任何合适的时间、在任何合适的温度下等等进行残留材料的降解的可选步骤。在一些实施方式中，从所离析的分析物中冲洗经降解的残留材料(包括经降解的蛋白质)。
在一些实施方式中，用于降解残留材料的试剂被灭活或降解。在一些实施方式中，装置或系统能够降解或灭活用于降解残留材料的试剂。在一些实施方式中，通过热(例如，50℃至95℃，持续5-15分钟)来灭活用于降解残留材料的酶。例如，使用热(通常为15分钟，70℃)来降解和/或灭活包括蛋白酶(例如，蛋白水解酶K)的酶。在其中通过酶来降解残留蛋白质的一些实施方式中，方法还包括在蛋白质的降解之后，灭活降解酶(例如，蛋白水解酶K)。在一些实施方式中，由装置中的加热模块来提供热(温度范围例如是30℃至95℃)。
方法的某些步骤的顺序和/或组合可以变化。在一些实施方式中，装置或方法能够以任何顺序或组合执行某些步骤。例如，在一些实施方式中，在单独或并发的步骤中冲洗残留材料和经降解的蛋白质。也就是，冲洗残留材料，随后降解残留蛋白质，再随后从所离析的分析物中冲洗经降解的蛋白质。在一些实施方式中，首先降解残留蛋白质，并且继而在组合步骤中从分析物中冲洗残留材料和经降解的蛋白质二者。
在一些实施方式中，分析物保留在装置中并且可选地用于进一步的工序，诸如PCR、酶测定或者分析、表征或扩增分析物的其他工序。
例如，在一些实施方式中，所离析的分析物是核酸，并且本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法能够对所离析的核酸进行PCR或其他可选的工序。在其他实施方式中，从装置中收集和/或洗脱核酸。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法能够允许从装置或系统中收集和/或洗脱核酸。在一些实施方式中，通过以下来收集所离析的核酸：(i)关闭第二介电泳场区域；以及(ii)在洗脱液中从阵列中洗脱核酸。示例性洗脱剂包括水、TE、TBE和L-组氨酸缓冲液。
测定和应用
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以允许进行酶促反应。在其他实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以允许进行聚合酶链反应(PCR)、等温扩增、连接反应、限制性分析、核酸克隆、转录或翻译测定或其他基于酶的分子生物学测定。
在一些实施方式中，在很短的时间量内执行本文所述的方法、在很短的时间量内操作该装置，以及在很短的时间量内操作该系统。在一些实施方式中，参照根据向装置添加流体到获得所离析的分析物之间的时间而测量的“工序时间”，时间段很短。在一些实施方式中，该工序时间小于3小时、小于2小时、小于1小时、小于30分钟、小于20分钟、小于10分钟或小于5分钟。在另一方面，参照作为人必须参加从向装置添加流体到获得所离析的分析物之间的时间的工序的时间累积量而测量的“动手时间”，时间段很短。在一些实施方式中，该动手时间小于20分钟、小于10分钟、小于5分钟、小于1分钟或小于30秒。
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以包括可选地通过聚合酶链反应(PCR)来扩增所离析的核酸。在一些实施方式中，PCR反应在电极阵列上或在电极阵列附近或在使用本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法的装置或系统中进行。在一些实施方式中，装置或系统包括适合于热循环的加热器和/或温度控制机构。
可选地，使用传统的热循环，通过将反应化学分析物放置在两种有效的热传导元件(例如，铝或银)之间并且使用TEC调节反应温度，来进行PCR。附加的设计可选地通过类似于玻璃或热聚合物的光学透明材料而使用红外加热。在一些情况下，设计使用智能聚合物或智能玻璃，其包括通过衬底联网的传导接线。这种传导接线支持材料的快速热传导性，并且(通过施加适当的DC电压)提供所需的温度变化和梯度以维持有效的PCR反应。在某些情况下，使用电阻式芯片加热器和其他电阻式元件来施加热量，所述电阻式芯片加热器和其他电阻式元件快速地、并且与通过电阻的电流的量成比例地改变温度。不过有其他方法不需要加热(等温反应)来充分扩增核酸模板。
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可以与传统荧光测定(ccd、pmt、其他光学检测器和光学滤波器)相结合地使用，实时地或每隔一定时间监测倍数扩增。在某些情况下，通过转化为AFU(用于分析翻倍而相关联的任意荧光单元)的光学检测来报告最终倍数扩增的定量，或者通过阻抗测量或其他电化学感测而将所述定量翻译为电信号。
在一些情况下，光递送方案用于提供针对倍数扩增的光学激发和/或发射和/或检测。在某些实施方式中，这包括使用流动池材料(热聚合物，类似于丙烯酸(PMMA)环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)等)作为光波导以消除使用外部组件的需要。此外，在一些情况下，光源-发光二极管-LED、垂直腔面发射激光器-VCSEL和其他照明方案直接集成在流动池内或直接构建于微电极阵列表面上，从而具有内部控制并供电的光源。微型PMT、CCD或CMOS检测器也可以内置在流动池中。这种最小化和小型化支持能够在减少类似的常规装置(即标准台式PCR/QPCR/荧光计)的占用面积的同时进行快速信号传递和检测的紧凑型装置。
能够以多种测定形式进一步使用本文公开的所离析的样品。例如，利用核酸探针或扩增子寻址的装置可以用于斑点印迹或反向斑点印迹分析、碱基堆积单核苷酸多态性(SNP)分析、具有电子严格性的SNP分析或STR分析。另外，能够以针对酶促核酸修改或蛋白质-核酸相互作用的形式而使用本文所述的此类卡盘组件、卡盘、系统和方法，例如，诸如，具有酶促报告的基因表达分析、锚定的核酸扩增或适合于固相形式的其他核酸修改，其包括限制性内切酶反应、内切酶或外切酶反应、小沟区结合蛋白测定、末端转移酶反应、多聚核苷酸激酶或磷酸酶反应、连接酶反应、拓扑异构酶反应以及其他核酸结合或修改蛋白质反应。
此外，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法可用于免疫测定。例如，在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法中的一些可以与抗原(例如，肽、蛋白质、碳水化合物、脂质、蛋白聚糖、糖蛋白等)一起使用，以便通过夹心式测定、竞争性测定或其他形式来测定体液样品中的抗体。备选地，可以利用抗体来寻址装置的位置，以便通过夹心式测定、竞争性测定或其他测定形式来检测样品中的抗原。在一些实施方式中，所离析的核酸对于免疫测定阵列或核酸阵列的使用是有用的。
射流卡盘
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法使用射流卡盘。在一些实施方式中，射流卡盘包括入口端口、试剂贮液器、样品容贮液器、气泡捕捉器、流动池、废物贮液器和出口端口，各自通过流体通道连接。在一些实施方式中，入口端口是开向射流卡盘的开口，向其施加压力以使样品移动通过射流卡盘。在一些实施方式中，出口端口是开向装置的开口，气体通过该开口逸出射流卡盘以允许样品移动通过射流卡盘。在一些实施方式中，射流卡盘包括用于将电子芯片与射流卡盘接口连接的芯片对准特征。在一些实施方式中，芯片对准特征被模制到射流卡盘中。在一些实施方式中，射流卡盘包括具有用于将电信号从紧凑型装置传递至电子芯片的开口的电接触窗。在一些实施方式中，电接触窗口是射流卡盘中的材料空缺处，其大小适配接触电子芯片的电触点。在一些实施方式中，射流卡盘包括滑块，其覆盖射流卡盘，从而允许进入入口端口、样品贮液器端口、废物贮液器端口和试剂贮液器端口中的至少一个。射流卡盘被配置用于接收压力，以便将样品移动到装置中以测定分析物。在一些实施方式中，将压力施加至入口端口。在一些实施方式中，将压力施加至试剂贮液器端口。在一些实施方式中，用泵施加压力。在一些实施方式中，泵是注射器、蠕动泵或压电泵。
在一些实施方式中，射流卡盘包括被大小设计用于防止流体在没有施加至端口之一的压力的情况下流动的流体通道。在一些实施方式中，通过宽度和高度衡量流体通道。本文的宽度是平行于射流卡盘所在的表面的流体通道内部的量度。本文的高度是垂直于射流卡盘所在表面的、在流体通道内部取得的量度。在一些实施方式中，高度与深度是同一量度。在一些实施方式中，流体通道具有约1mm的宽度。在一些实施方式中，流体通道具有约0.2mm的高度。在一些实施方式中，流体通道具有不大于1.5mm、1.4mm、1.3mm、1.2mm、1.1mm、1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm或0.05mm的宽度。在一些实施方式中，流体通道具有不大于1.5mm、1.4mm、1.3mm、1.2mm、1.1mm、1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm、0.5mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm或0.05mm的高度。在一些实施方式中，装载到试剂端口和样品端口中的流体被容纳直到在入口端口处引入外部压力，并且样品单向移动。在一些实施方式中，射流卡盘包括自密封玻璃料，用于防止液体从卡盘中逸出。在一些实施方式中，自密封玻璃料包括自密封聚合物，包括丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料、亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。
本文的射流卡盘由注塑成型的聚合物制成。在一些实施方式中，射流卡盘是注塑成型的PMMA(丙烯酸)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)或聚碳酸酯(PC)。在一些实施方式中，选择气泡捕捉器材料以获得高水平的光学透明度、低自发荧光、低水/流体吸收、良好的机械性质(包括压缩、拉伸和弯曲强度、杨氏模量)和生物相容性。
气泡捕捉器
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法是/包含气泡捕捉器。在其他实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法包含多个捕捉器。在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法包含至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个、至少10个、至少12个、至少15个、至少20个、至少25个、至少30个、至少35个、至少40个、至少45个或至少50个气泡捕捉器。在一些实施方式中，为使射流卡盘获得功能性样品检测，气泡捕捉器需要很少或不需要表面处理。在一些实施方式中，气泡捕捉器通过流体通道连接至其他卡盘组件。在其他实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法包含至少1个、至少2个、至少3个、至少4个、至少5个、至少6个、至少7个、至少8个、至少9个或至少10个通过流体通道相互顺序连接的气泡捕捉器。
在一些实施方式中，气泡捕捉器是用于捕捉气泡的任何功能形状。在其他实施方式中，气泡捕捉器呈正方形、矩形、椭圆形、圆形、三角形、梯形、菱形、五边形、六边形、八边形、平行四边形或用于捕捉气泡功能的任何其他形状。在一些实施方式中，通过长度、宽度和高度衡量气泡捕捉器。本文的长度是平行于装置所在表面的、在流体运动方向上沿着气泡捕捉器一侧的量度。本文的宽度是平行于装置所在表面的、在横跨流体运动方向上沿着气泡捕捉器一侧的的量度。在一些实施方式中，长度大于宽度。在一些实施方式中，宽度大于长度。本文的高度是垂直于装置所在表面的、在气泡捕捉器内部取得的量度。在一些实施方式中，高度与深度的测量相同。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至少3mm x 3mm x1mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至少3mm x 5mm x 1mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至少5mm x 8mm x 3mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至少7mm x 10mm x 5mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至多10mm x 10mm x 5mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至多7mm x 10mmx 5mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至多5mm x 8mm x 3mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器为至多5mm x 5mm x 3mm(宽x长x高)。在一些实施方式中，该气泡捕捉器呈圆形。在一些实施方式中，当向下看射流卡盘的顶部时，该气泡捕捉器具有圆形形状。在一些实施方式中，气泡捕捉器具有圆柱体或球体的形状。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少3mm的直径。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少5mm的直径。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少7mm的直径。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少10mm的直径。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少1mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少2mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少3mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少4mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少5mm的高度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少3mm的长度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少4mm的长度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少5mm的长度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少6mm的长度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少7mm的长度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少8mm的长度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少10mm的长度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少3mm的宽度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少4mm的宽度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少5mm的宽度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少6mm的宽度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少7mm的宽度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少8mm的宽度。在一些实施方式中，该气泡捕捉器具有至少10mm的宽度。在其他实施方式中，气泡捕捉器是适合于捕捉气泡的任何其他尺寸。在其他实施方式中，一个气泡捕捉器的体积大于卡盘的固有气隙。在其他实施方式中，顺序连接的气泡捕捉器的总体积大于卡盘的固有气隙。
在一些实施方式中，气泡捕捉器由与射流卡盘的其余部分相同的材料制成。在一些实施方式中，气泡捕捉器是注塑成型的PMMA(丙烯酸)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)或聚碳酸酯(PC)。在一些实施方式中，选择气泡捕捉器材料以获得高水平的光学透明度、低自发荧光、低水/流体吸收、良好的机械性质(包括压缩、拉伸和弯曲强度、杨氏模量)和生物相容性。
基本上，阈值是气泡捕捉器的横截面积大于可能到达捕捉器的气泡的预期横截面积。一旦捕捉器中的空气量足够大以使得气泡可以填充捕捉器的横截面积时，则该空气随后会随着流体运动而移动并且能够离开该捕捉器。在此考虑，入口流体通道的横截面积为约0.25mm2，并且气泡捕捉器的横截面积为约8mm2。在一些实施方式中，入口流体通道的横截面积为约0.1mm2、0.15mm2、0.2mm2、0.25mm2、0.3mm2、0.35mm2、0.4mm2、0.45mm2、0.5mm2、0.55mm2、0.6mm2、0.65mm2、0.7mm2、0.75mm2、0.8mm2、0.85mm2、0.9mm2、0.95mm2、1mm2、1.05mm2、1.1mm2、1.2mm2、1.3mm2、1.4mm2、1.5mm2、1.6mm2、1.7mm2、1.8mm2、1.9mm2或2.0mm2。在一些实施方式中，气泡捕捉器的横截面积为约0.5mm2、1.0mm2、1.5mm2、2.0mm2、2.5mm2、3.0mm2、3.5mm2、4.0mm2、4.5mm2、5.0mm2、5.5mm2、6.0mm2、6.5mm2、7.0mm2、7.5mm2、8.0mm2、8.5mm2、9.0mm2、9.5mm2、10.0mm2或12.0mm2。在一些实施方式中，气泡捕捉器的横截面积是入口流体通道的横截面积的至少两倍。
封闭的卡盘系统
在一些实施方式中，本文所述的卡盘组件、卡盘、系统和方法利用封闭的卡盘系统。在其他实施方式中，本文所述的封闭的卡盘系统利用一个或多个空气入口/出口，包括至少一个贮液器、至少一个过滤器和自密封聚合物，其中所述自密封聚合物包含在所述至少一个贮液器内并在与液体接触时被激活。在一些实施方式中，自密封聚合物包括丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料、亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。在其他实施方式中，封闭的卡盘系统还包括空气入口/出口端口，该端口包括小于贮液器本身的开口。在封闭的卡盘系统的一些实施方式中，封闭的卡盘系统的过滤器是多孔聚氨酯过滤器。在一些实施方式中，封闭的卡盘系统的过滤器是多孔尼龙过滤器。在封闭的卡盘系统的一些实施方式中，未激活的自密封聚合物是透气的，而激活的自密封聚合物是不透气的。在其他实施方式中，激活的自密封聚合物不允许液体从射流卡盘组件渗漏。在封闭的卡盘系统的其他实施方式中，激活的自密封聚合物创建自包含的、一次性射流卡盘。在一些实施方式中，封闭的卡盘系统包括废物贮液器。在一些实施方式中，废物贮液器具有中和生物流体的流体。在一些实施方式中，中和生物流体的流体包括10％氯漂白剂。在一些实施方式中，中和生物流体的流体包括醇，诸如异丙醇或乙醇，诸如70％乙醇或70％异丙醇。在一些实施方式中，将中和流体掺入吸收垫中。
量度
在一些实施方式中，本文的量度被描述为长度、宽度和高度。本文的长度是平行于装置或卡盘所在表面的、在流体运动方向沿着特征的一侧的的量度。本文的宽度是当装置或卡盘平放在表面上时，平行于装置或卡盘所在表面的、横跨流体运动方向从一侧到另一侧的量度。例如，从图1中的从左到右的流体运动的角度来看，长度将是流体向前移动的距离，宽度将是从该角度的从左到右的距离。在一些实施方式中，长度大于宽度。在一些实施方式中，宽度大于长度。本文的高度是当装置或卡盘平放在表面上时，垂直于装置或卡盘所在表面的、沿着特征的长度或宽度取得的量度。在一些实施方式中，高度与深度是同一量度。在一些实施方式中，高度或深度小于宽度或长度。
实施例
虽然本文示出和描述了本发明的优选实施方式，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施方式仅以示例方式提供。本领域技术人员现将想到不偏离本发明的多种变化、改变和替换。应当理解，在实践本发明的过程中可以采用对本文所述发明的实施方式的各种替代方案。意在使以下权利要求限定本发明的范围，并且由此覆盖这些权利要求的范围内的方法和结构及其等同物。
实施例1：检测患者样品的DNA
血液样品取自个体并放置在样品输入端口上。通过毛细管力将样品吸入射流卡盘中。射流卡盘上的滑块从初始位置移动到最终位置，从而将样品输入端口相对于外部环境封闭。然后将射流卡盘插入紧凑型装置中进行测定。泵将样品移动至测试室中，在那里样品与来自试剂贮液器的试剂混合。射流中的气泡捕捉器可防止任何空气进入测试室。电子芯片以10kHz正弦波施加14伏峰峰值(Vp-p)持续一分钟，从而建立AC介电泳(DEP)高场区域和AC介电泳(DEP)低场区域，以便将纳米颗粒DNA分子从血液样品的较大颗粒中(诸如被移动至测试室的DEP低区域的细胞、聚集的蛋白质和外来体)离析到测试室的DEP高场区域。样品试剂中的检测试剂将样品中的DNA分子标记有对该DNA分子特异的SYBR Green标签。在一分钟结束时，使用连接至紧凑型装置的智能电话的相机，使用内窥镜镜头通过光学路径拍摄图像。智能电话上的应用程序控制紧凑型装置并处理图像，从而生成检测到的DNA的阳性结果。遵循美国HIPAA医疗隐私法将结果存储在个体和个体的医生可访问的在线数据库中。
实施例2：射流卡盘
图1示出了射流卡盘1的示例性实施方式的俯视图。射流卡盘1包括入口端口2、试剂贮液器3、样品贮液器4、气泡捕捉器5、流动池6、废物贮液器7和出口端口8，它们都通过流体通道9连接。图1的示例性射流卡盘还包括芯片对准特征10。样品被放入射流卡盘1中的样品贮液器4处。向入口端口2施加压力，该压力驱动来自试剂贮液器3的试剂(诸如缓冲液)以与样品混合。样品混合物行进通过连接入口端口2、试剂贮液器3、样品贮液器4、气泡捕捉器5、流动池6、废物贮液器7和出口端口8中的每一个的流体通道9。样品通过气泡捕捉器5，以除去来自射流卡盘1中任何陷入的空气，从而避免堵塞并允许在流动池检测窗口6中没有干扰气泡的情况下检测分析物。样品进入流动池6以测定分析物的存在。来自测定的废物保留在废物贮液器7中。出口端口8排出来自废物贮液器8的捕捉的空气。示例性射流卡盘1还具有芯片对准特征10，其允许硅芯片在射流卡盘中适当地对准。
图2示出了示例性射流卡盘1的部分的横截面图。在该视图中，存在入口端口2、试剂贮液器3和样品贮液器4，其通过流体通道9连接。自密封玻璃料12直接密封在入口端口2下方，允许空气通过(并因此操纵卡盘内的压力)以进行流体运动控制。试剂贮液器3和样品贮液器4最初向大气敞开，从而允许用户插入所述试剂和样品，并且用户在插入之后用合适的橡胶、塑料、粘合剂或类似物密封贮液器。一旦这些贮液器被密封，进行流体运动控制是可能的，并且自密封玻璃料12防止任何液体(例如，生物危害样品)离开该装置。
图3示出了示例性射流卡盘1的部分的横截面图。在该视图中，存在通过流体通道9连接至射流卡盘的其余部分的上游和下游的气泡捕捉器5。
图4示出了示例性射流卡盘1的部分的横截面图。在该视图中，存在由自密封玻璃料12密封的废物贮液器7以及用于从废物贮液器7排出捕捉的空气的出口端口8，出口端口8允许操纵射流卡盘1内部的压力。废物贮液器7在流体通过流动池后为流体提供停留的空间，但是如果流体到达了出口端口(例如，如果射流卡盘被摇动或掉落)，自密封玻璃料12会防止任何液体(例如，生物危害样品)离开该装置。流体通道9使得废物贮液器与射流卡盘的其余部分能够流体连通。
实施例3：紧凑型装置和系统
图5示出了示例性紧凑型装置101的倾斜的俯视图，其具有铰接的USB适配器102、示例性便携式计算系统或移动电话103、具有滑块105的卡盘104。该示例性紧凑型装置101具有凹形顶板110，其被大小和形状设定用于容纳移动电话103。铰接的USB适配器102连接至移动电话103的电源端口。
图6A示出了示例性紧凑型装置101的侧视图，其具有顶板110、具有滑块105的卡盘104。
图6B示出了示例性紧凑型装置101的侧视图，其具有被配置用于接收移动电话103的凹形顶板110。紧凑型装置101还具有卡盘104。
图6C示出了示例性紧凑型装置101的俯视图，其具有铰接的USB适配器102、被配置用于接收移动电话103的凹形顶板110以及具有滑块105的卡盘104。铰接的USB适配器102连接至移动电话103的电源端口。
图7A示出了紧凑型装置101的俯视图，其中移动电话103经由铰接的USB适配器102连接。紧凑型装置还具有带有滑块105的卡盘104。
图7B示出了没有智能电话的紧凑型装置的俯视图。该视图示出了具有USB连接器109的USB适配器102和凹形顶板110，凹形顶板110被配置用于接收移动电话且具有光路窗口106和LED照明窗口107。紧凑型装置101还具有带有滑块105的卡盘104。
图8A示出了紧凑型装置101的倾斜的俯视图，其具有带有USB连接器109的铰接的USB适配器102，USB连接器109被定位用于接收移动电话103。紧凑型装置101具有凹形顶板110，凹形顶板110具有光路窗口106和LED窗口107。紧凑型装置还具有带有滑块105的卡盘104。
图8B示出了紧凑型装置101的倾斜的俯视图，其具有连接至移动电话103的铰接的USB适配器102。紧凑型装置101具有凹形顶板110，凹形顶板110具有光路窗口106和LED窗口107。紧凑型装置还具有带有滑块105的卡盘104。
图9A示出了紧凑型装置101的俯视图，其具有连接至移动电话103的铰接的USB适配器102。紧凑型装置101具有被配置用于接收移动电话103的凹形顶板110。紧凑型装置101还具有带有铰链112的敞开的卡盘门111，卡盘门111被配置用于接收具有滑块105的卡盘104。
图9B示出了紧凑型装置101的俯视图，其具有连接至移动电话103的铰接的USB适配器102。紧凑型装置101具有被配置用于接收移动电话103的凹形顶板110。紧凑型装置101还具有带有铰链112的敞开的卡盘门111，卡盘门111接收具有滑块105的卡盘104。
图10A示出了紧凑型装置101的倾斜的俯视图，其具有连接至移动电话103的铰接的USB适配器102。紧凑型装置101具有被配置用于接收移动电话103的凹形顶板110。紧凑型装置101还带有铰链112的部分敞开的卡盘门111，卡盘门111接收具有滑块105的卡盘104。
图10B示出了紧凑型装置101的倾斜的俯视图，其具有连接至移动电话103的铰接的USB适配器102。紧凑型装置101具有被配置用于接收移动电话103的凹形顶板110。紧凑型装置101还具有带有铰链112的部分敞开的卡盘门111，卡盘门111接收被配置用于接收具有滑块105的卡盘104。
图11A示出了卡盘104的俯视图，其具有滑块105、芯片对准特征113、电接触窗口114、样品输入端口115和样品贮液器端口117。滑块105被配置成一旦样品已被放入卡盘104中就覆盖样品输入端口115和样品贮液器端口117。
图11B示出了具有滑块105的卡盘104的侧视图。
图11C示出了具有滑块105的卡盘104的侧视图。
实施例4：单个样品射流卡盘
图12示出了没有滑块的示例性单个样品射流卡盘200的俯视图，射流卡盘200具有样品输入端口201、样品贮液器端口202、废物贮液器端口203、作为泵接口位置的试剂贮液器端口204、试剂贮液器205、气泡捕捉器206、芯片207、对照溶液室208、测试室209、芯片对准特征212、样品贮液器210和流体通道211。在试剂贮液器204处的泵接口位置处施加的压力使样品移动通过射流卡盘200中的流体通道，从而允许在测试室209处测量分析物。在制造中将洗涤液/试剂装载到洗涤试剂室205中，在制造中将对照溶液/试剂装载到对照室208中，样品端口201和样品贮液器端口202向大气敞开，废物贮液器端口203和洗涤贮液器端口204关闭，样品由用户插入样品端口(201)，样品通过毛细管作用填充样品端口与样品贮液器(210)之间的射流管线，过量样品流入样品贮液器(210)，样品端口(201)和样品贮液器端口(202)关闭，废物贮液器端口(203)和洗涤贮液器端口(204)向大气敞开，卡盘装载到装置中以创建与洗涤贮液器端口(204)的射流接口和与芯片上的电触点(207)的电接口，废物贮液器端口(203)保持对大气敞开，压力被诱导至洗涤贮液器端口(204)，压力将洗涤试剂从试剂室(205)驱动到试剂室(205)与气泡捕捉器(206)之间的射流管线，通过洗涤试剂将先前装载到试剂室(205)与气泡捕捉器(206)之间的射流管线中的样品驱动到气泡捕捉器(206)，样品流过气泡捕捉器(206)以除去空气，样品流过流动池(209)，在此期间向芯片(207)施加电信号以捕获样品材料，样品流入废物贮液器(212)，洗涤试剂流过气泡捕捉器(206)以除去空气，洗涤试剂流过流动池(209)以洗涤所捕获的样品材料，洗涤试剂流入废物贮液器(212)，控制室(208)和流动池(209)同时成像以量化流动池(209)内收集的样品材料，移除并丢弃卡盘。
图13A示出了具有滑块303的示例性单个样品射流卡盘304的俯视图。在该视图中，滑块处于初始位置，并且样品输入端口301和样品贮液器端口302被暴露用于输入样品。该视图还示出了芯片对准特征305和电接触窗口306。
图13B示出了具有滑块303的示例性单个样品射流卡盘304的俯视图。在该视图中，滑块处于最终位置，并且废物贮液器端口307和试剂端口308暴露以允许泵接口连接。在将卡盘304放入紧凑型装置之前，滑块303必须处于最终位置。该视图还示出了芯片对准特征305和电接触窗口306。
实施例5：紧凑型装置和系统
图14A示出了紧凑型装置404的俯视图，其具有能够与诸如移动电话401等任何计算装置一起使用的平顶板403。紧凑型装置404还具有插入卡盘狭槽中的卡盘402。紧凑型装置404未连接至移动电话401。
图14B示出了紧凑型装置404的侧视图，其具有平顶板403、移动电话401和插入卡盘狭槽(未示出)中的卡盘402。紧凑型装置404未连接至移动电话401。
图14C示出了紧凑型装置404的侧视图，其具有平顶板403、移动电话401和USB端口405。紧凑型装置404未连接到移动电话401。
图14D示出了紧凑型装置404的倾斜的俯视图，其具有平顶板403、移动电话401和USB端口405。紧凑型装置404未连接至移动电话401。
图15A示出了紧凑型装置404的俯视图，其具有能够与诸如移动电话401等任何计算装置一起使用的平顶板403。紧凑型装置404还具有插入卡盘狭槽(未示出)中的卡盘402。紧凑型装置404通过USB线406连接至移动电话401。
图15B示出了紧凑型装置404的侧视图，其具有平顶板403、移动电话401和插入卡盘狭槽(未示出)中的卡盘402。紧凑型装置404通过USB线406连接至移动电话401。
图15C示出了紧凑型装置404的侧视图，其具有平顶板403、通过USB线406连接至紧凑型装置404的移动电话401。
图15D示出了紧凑型装置404的倾斜的俯视图，其具有平顶板403、通过USB线406连接至紧凑型装置404的移动电话401。
图16A示出了紧凑型装置404的倾斜的俯视图，其具有能够与诸如移动电话401等任何计算装置一起使用的平顶板403。紧凑型装置404还具有被配置用于接收卡盘402的卡盘狭槽407。紧凑型装置404通过USB线406连接至移动电话401。将卡盘插入卡盘狭槽中以测试样品。通过将卡盘402压入卡盘狭槽407并释放，将卡盘402从卡盘狭槽407中移除。
图16B示出了紧凑型装置404的侧视图，其具有平顶板403、通过USB线406连接至紧凑型装置404的移动电话401。示出了在插入卡盘狭槽之前的卡盘402。
图16C示出了紧凑型装置404的侧视图，其具有平顶板403、通过USB线406连接至紧凑型装置404的移动电话401。示出了插入至卡盘狭槽中的卡盘402。

Claims (106)

1.一种射流卡盘组件，包括：
a.流体通道；以及
b.气泡捕捉器，其中所述气泡捕捉器包括用于从一个或多个液体保持贮液器的下游捕捉气泡的贮液器，
其中所述流体通道为所述气泡捕捉器提供入口和出口，从而将所述气泡捕捉器与一个或多个液体保持贮液器连接，并且
其中所述气泡捕捉器捕捉所述贮液器中的气泡，但允许流体通过所述流体通道。
2.根据权利要求1所述的射流卡盘组件，其中所述样品贮液器和所述试剂贮液器中的任何液体都停留在所述样品贮液器或所述试剂贮液器内，直到向所述入口施加正压力。
3.根据权利要求1所述的射流卡盘组件，其中一个气泡捕捉器通过流体通道连接至第二气泡捕捉器组件，并且可选地通过流体通道连接至第三气泡捕捉器。
4.根据权利要求1所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器呈正方形、矩形或椭圆形。
5.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少3mm并且高度为至少1mm。
6.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少5mm并且高度为至少1mm。
7.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至少5mm、宽度为至少8mm并且高度为至少3mm。
8.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至少7mm、宽度为至少10mm并且高度为至少5mm。
9.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至多10mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。
10.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至多7mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。
11.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至多5mm、宽度为至多8mm并且高度为至多3mm。
12.根据权利要求4所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器的长度为至多5mm、宽度为至多5mm并且高度为至多3mm。
13.根据权利要求1所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器是圆柱体或球体。
14.根据权利要求13所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器具有至少3mm的直径。
15.根据权利要求13所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器具有至少5mm的直径。
16.根据权利要求13所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器具有至少7mm的直径。
17.根据权利要求13所述的射流卡盘组件，其中所述气泡捕捉器具有至少10mm的直径。
18.一种射流卡盘组件，包括：一个或多个入口和一个或多个出口，其中所述入口和所述出口包括端口、过滤器和自密封聚合物；
其中所述自密封聚合物在与液体接触时被激活。
19.根据权利要求18所述的射流卡盘组件，其中所述端口包括小于所述贮液器本身的开口。
20.根据权利要求18所述的射流卡盘组件，其中所述过滤器是多孔聚氨酯过滤器。
21.根据权利要求18所述的射流卡盘组件，其中所述自密封聚合物包括附接至多孔基底的孔壁的水凝胶。
22.根据权利要求21所述的射流卡盘组件，其中所述多孔基底包括有机聚合物，诸如丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。
23.根据权利要求21所述的射流卡盘组件，其中所述多孔基底包括超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。
24.根据权利要求21所述的射流卡盘组件，其中所述水凝胶包括亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。
25.根据权利要求18所述的射流卡盘组件，其中未激活的自密封聚合物是透气的，而所述激活的自密封聚合物是不透气的。
26.根据权利要求18所述的射流卡盘组件，其中所述激活的自密封聚合物不允许液体从所述射流卡盘组件渗漏。
27.根据权利要求18所述的射流卡盘组件，其中所述激活的自密封聚合物创建自包含的、一次性的射流卡盘。
28.一种用于测定分析物或其他微粒物的射流卡盘，包括：
a.至少一个入口，每个入口包括：
i.入口端口；
ii.过滤器；以及
iii.自密封聚合物；
b.至少一个样品贮液器；
c.至少一个试剂贮液器；
d.至少一个气泡捕捉器；
e.至少一个检测窗口；以及
f.至少一个废物贮液器，包括：
i.至少一个出口，每个出口包括；
1.出口端口；
2.过滤器；以及
3.自密封聚合物；
其中所述样品贮液器和所述试剂贮液器具有密封的、不透气的、可移除的橡胶盖，并且
其中所述至少一个入口、试剂贮液器、样品贮液器、气泡捕捉器、检测窗口和废物贮液器通过连续的流体通道连接。
29.根据权利要求28所述的射流卡盘，还包括至少两个气泡捕捉器。
30.根据权利要求28所述的射流卡盘，还包括至少三个气泡捕捉器。
31.根据权利要求28-30所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器通过所述连续的流体通道顺序连接。
32.根据上述权利要求中任一项所述的射流卡盘，其中所述塑料外壳是注塑成型的PMMA(丙烯酸)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)或聚碳酸酯(PC)。
33.根据上述权利要求中任一项所述的射流卡盘，其中所述丙烯酸是注塑成型的PMMA(丙烯酸)。
34.根据上述权利要求中任一项所述的射流卡盘，其中进出所述样品贮液器的流体通道和进出所述试剂贮液器的流体通道的横截面积的大小提供足够的流体阻力以防止所述样品贮液器或所述试剂贮液器中的流体在没有正压力施加至所述入口的情况下离开所述贮液器。
35.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述过滤器是多孔聚氨酯过滤器。
36.根据权利要求35所述的射流卡盘，其中所述多孔聚氨酯过滤器涂覆有自密封聚合物。
37.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述自密封聚合物包括附接至多孔基底的孔壁的水凝胶。
38.根据权利要求37所述的射流卡盘组件，其中所述多孔基底包括有机聚合物，诸如丙烯酸、聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚(酯砜)、聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯或超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。
39.根据权利要求37所述的射流卡盘组件，其中所述多孔基底包括超高分子量(UHMW)聚乙烯玻璃料。
40.根据权利要求37所述的射流卡盘组件，其中所述水凝胶包括亲水性聚氨酯、亲水性聚脲或亲水性聚脲氨酯。
41.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述样品是液体。
42.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述自密封聚合物在与液体接触时被激活。
43.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中未激活的自密封聚合物是透气的，而所述激活的自密封聚合物是不透气的。
44.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中递送至所述入口端口的压力经由流体通道驱动空气进入所述试剂贮液器和所述样品贮液器中。
45.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中存在通过所述流体通道的单向流动。
46.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述流体通道抵抗回流压力。
47.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中气隙小于5μl。
48.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器大于所述气隙本身。
49.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述流体通道的横截面积为约0.25mm2。
50.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的横截面积为约8mm2。
51.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的横截面积是所述流体通道的横截面积的至少两倍。
52.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述试剂贮液器是敞开的以接收试剂。
53.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述样品贮液器是敞开的以接收试剂。
54.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述样品贮液器是敞开的以接收样品。
55.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器呈正方形、矩形或椭圆形。
56.根据权利要求55所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少5mm并且高度为至少1mm。
57.根据权利要求55所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至少3mm、宽度为至少5mm并且高度为至少1mm。
58.根据权利要求55所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至少5mm、宽度为至少8mm并且高度为至少3mm。
59.根据权利要求55所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至少7mm、宽度为至少10mm并且高度为至少5mm。
60.根据权利要求55所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至多10mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。
61.根据权利要求55所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至多7mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。
62.根据权利要求55所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器的长度为至多7mm、宽度为至多10mm并且高度为至多5mm。
63.根据权利要求55所述的射流卡盘，所述气泡捕捉器的长度为至多5mm、宽度为至多5mm并且高度为至多3mm。
64.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器是圆柱体或球体。
65.根据权利要求64所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器具有至少3mm的直径。
66.根据权利要求64所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器具有至少5mm的直径。
67.根据权利要求64所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器具有至少7mm的直径。
68.根据权利要求64所述的射流卡盘，其中所述气泡捕捉器具有至少10mm的直径。
69.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述检测窗口保持1微升的最小值。
70.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述检测窗口保持1微升的最大值。
71.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述流体通道的深度为至少100微米。
72.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述流体通道的深度为至少200微米。
73.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述流体通道的深度为250微米。
74.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述流体通道的深度小于300微米。
75.根据权利要求28所述的射流卡盘，其中所述流体通道的深度小于400微米。
76.一种用于测定射流卡盘中的分析物或其他微粒物的方法，所述方法包括：
a.将样品引入样品贮液器；
b.在入口端口处施加压力以驱动样品通过流体通道至试剂贮液器，将所述样品与试剂混合以形成样品-试剂混合物；施加进一步的压力以驱动所述样品-试剂混合物通过所述流体通道并进入气泡捕捉器；
c.如果所述气泡捕捉器中存在气泡，则捕捉气泡；
d.使所述样品-试剂混合物通过检测窗口；并且
e.进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；
其中所述流体通道的高度控制所述样品与所述试剂的混合速率。
77.一种用于测定射流卡盘中的分析物或其他微粒物的方法，所述方法包括：将样品引入上述权利要求中任一项所述的射流卡盘，其中所述流体通道的高度控制混合速率。
78.一种测试受试者存在或不存在生物材料的方法，所述方法包括：
a.将样品引入样品贮液器；
b.在入口处施加压力以驱动样品通过流体通道并进入试剂贮液器，将所述样品与试剂混合以形成样品-试剂混合物；
c.施加进一步的压力以驱动所述样品-试剂混合物通过所述流体通道并进入气泡捕捉器；
d.如果所述气泡捕捉器中存在气泡则捕捉气泡；
e.使所述样品-试剂混合物通过检测窗口；并且
f.进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；
其中所述流体通道的高度控制所述样品与所述试剂的混合速率。
79.一种诊断受试者的疾病的方法，所述方法包括：
a.将样品引入样品贮液器；
b.在入口处施加压力以驱动样品通过流体通道并进入试剂贮液器，将所述样品与试剂混合以形成样品-试剂混合物；
c.施加进一步的压力以驱动所述样品-试剂混合物通过所述流体通道并进入气泡捕捉器；
d.如果所述气泡捕捉器中存在气泡，则捕捉气泡；
e.使所述样品-试剂混合物通过检测窗口；并且
f.进入废物贮液器，所述废物贮液器具有用于排放的出口端口；
其中所述流体通道的高度控制所述样品与所述试剂的混合速率。
80.权利要求79所述的方法，还包括监测所述受试者存在或不存在所述生物材料。
81.权利要求79所述的方法，其中所述生物材料的存在表明所述受试者患有疾病的风险增加。
82.权利要求81所述的方法，其中所述疾病是心血管疾病、神经退行性疾病、糖尿病、自身免疫疾病、炎性疾病、癌症、代谢疾病朊病毒疾病或病原性疾病。
83.根据权利要求76-82所述的方法，其中所述流体通道的深度为至少100微米。
84.根据权利要求76-82所述的方法，其中所述流体通道的深度为至少200微米。
85.根据权利要求76-82所述的方法，其中所述流体通道的深度为250微米。
86.根据权利要求76-82所述的方法，其中所述流体通道的深度小于300微米。
87.根据权利要求76-82所述的方法，其中所述流体通道的深度小于400微米。
88.一种用于离析样品中纳米级分析物的紧凑型装置，所述紧凑型装置包括：
a)外壳，
b)至少一个流体通道，
c)射流卡盘，所述射流卡盘包括样品贮液器、试剂贮液器和废物贮液器以及多个被配置用于选择性地通电以建立介电泳(DEP)高场区域和介电泳(DEP)低场区域的交流(AC)电极，其中AC动电效应提供纳米级分析物与较大实体的分离，
其中所述紧凑型装置由移动计算装置控制，并且所述紧凑型装置的功率需求小于5瓦。
89.根据权利要求88所述的紧凑型装置，还包括移动计算装置，其中所述移动计算装置是智能电话、平板计算机或膝上型计算机。
90.根据权利要求89所述的紧凑型装置，其中所述移动计算装置包括经由所述便携式计算装置的充电端口、USB端口或耳机端口连接至所述紧凑型装置的连接端口。
91.根据权利要求88至90中任一项所述的紧凑型装置，其中所述紧凑型装置由所述移动计算装置供电。
92.根据权利要求88至91中任一项所述的紧凑型装置，其中所述紧凑型装置由电池、太阳能电池板或壁式插座供电。
93.根据权利要求88至92中任一项所述的紧凑型装置，其中所述紧凑型装置包括泵，其中所述泵是注射器、蠕动泵或压电泵。
94.根据权利要求88至93中任一项所述的紧凑型装置，其中所述紧凑型装置包括用于检测所述分析物的光学路径。
95.根据权利要求88至94中任一项所述的紧凑型装置，其中利用所述移动计算装置上的相机检测所述分析物。
96.根据权利要求95所述的紧凑型装置，其中所述相机产生图像，所述图像由所述移动计算装置分析。
97.根据权利要求88至96中任一项所述的紧凑型装置，其中所述射流卡盘是如权利要求1至76中任一项所述的射流卡盘。
98.根据权利要求88至97中任一项所述的紧凑型装置，其中所述射流卡盘通过铰链连接至所述紧凑型装置。
99.根据权利要求88至97中任一项所述的紧凑型装置，其中所述射流卡盘插入所述紧凑型装置的狭槽中。
100.根据权利要求88至99中任一项所述的紧凑型装置，其中所述射流卡盘包括气泡捕捉器。
101.根据权利要求88至100中任一项所述的紧凑型装置，其中所述射流卡盘包括至少一个样品贮液器和至少一个对照溶液贮液器。
102.根据权利要求88至101中任一项所述的紧凑型装置，其中所述射流卡盘包括密封所述样品贮液器的滑块。
103.根据权利要求88至102中任一项所述的紧凑型装置，其中所述紧凑型装置包括可互换的顶板，以允许所述装置连接至各种移动计算装置。
104.根据权利要求88至103中任一项所述的紧凑型装置，其中所述样品包括血液、唾液、泪液、汗液、痰液或其组合。
105.根据权利要求88至104中任一项所述的紧凑型装置，其中所述样品包括环境样品。
106.根据权利要求88至105中任一项所述的紧凑型装置，其中所述紧凑型装置包括平顶板，使得所述移动计算装置搁置在所述紧凑型装置的所述平顶板上。
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