CN109661273B - 用于核酸提取的装置和方法 - Google Patents

Abstract

本文公开了用于从生物样品制备核酸分子样品的方法和装置。所述方法和装置可以类似于或优于标准样品制备方法进行。使用本文提供的方法和装置制备的核酸分子可用于包含聚合酶链式反应(PCR)的下游应用。

Description

用于核酸提取的装置和方法

交叉引用

本申请要求于2016年6月30日提交的美国临时申请号62/357,306的权益，该申请通过引用并入本文。

发明背景

本文描述的实施方案涉及用于分子诊断测试的方法和装置。更具体地，本文描述的实施方案涉及用于分子诊断测试的一次性的(disposable)独立装置和方法。本文描述的具体实施方案涉及用于纯化、逆转录和检测核酸的一次性的独立装置和方法。

美国每年有超过10亿人感染，其中许多由于不准确的或延迟的诊断结果而被错误治疗。许多已知的即时(Point of Care，POC)测试的灵敏度较低(30-70％)，而更高灵敏度的测试，如涉及特定核酸检测或与致病目标相关的分子测试，仅在实验室可用。因此，目前大约90％的分子诊断测试在中心化实验室中进行。然而，用于进行基于实验室的分子诊断测试的已知装置和方法需要训练有素的人员、规范的基础设施和昂贵的高通量仪器。已知的实验室仪器通常作为资本投资购买，并且定期供应消耗品测试或墨盒。已知的高通量实验室设备通常一次处理许多(96至384个和更多个)样品，因此分批进行中心实验室测试。已知的处理方法通常包括在一次收集样品后周转时间为数小时至数天的大型运行期间(例如，一天)处理收集的所有样品。此外，这种已知的仪器和方法被设计为在添加试剂、监督处理并逐步移动样品的技术人员的指导下执行某些操作，该技术人员。因此，尽管已知的实验室测试和方法非常准确，但它们通常需要相当长的时间且非常昂贵。

可供在即时(“POC”)或实验室外的其他位置进行的测试的测试选项有限。已知的POC测试选项往往是低分析质量的单一分析物测试。这些测试与临床算法一起用于辅助诊断，但经常通过用于明确诊断的更高质量的实验室测试验证。因此，消费者和医生无法在一次就诊中的“测试和治疗”所需的时间范围内获得快速、准确的测试结果。因此，医生和患者在他们知道诊断之前通常会确定一个疗程。这有很大的影响：在需要时不开具抗生素从而导致感染；或者在不需要时开具抗生素，从而导致群落出现新的耐抗生素菌株。此外，已知的系统和方法经常导致诸如H1N1猪流感的严重的病毒感染的诊断太晚，从而限制了遏制措施。此外，患者在不必要的反复的就诊中花费了很多时间。

因此，需要改善用于分子诊断测试的装置和方法。特别地，需要将允许医疗服务提供者和患者在家中准确且快速地诊断感染以便他们做出更好的医疗决定的经济实惠易于使用的测试。

发明内容

在一个方面，分子诊断测试装置包括壳体、逆转录模块、扩增模块和检测模块。所述逆转录酶模块被配置为接收输入样品并包含加热器，使得所述逆转录模块可以对所述输入样品进行逆转录酶聚合酶链式反应(RT-PCR)。所述扩增模块被配置为从所述逆转录模块接收cDNA样品。所述扩增模块包含加热器，使得所述扩增模块可以对所述输入样品进行聚合酶链式反应(PCR)。所述检测模块被配置为接收来自所述扩增模块的输出和被配制用于产生指示所述输入样品内存在目标扩增子的信号的试剂。将逆转录模块、扩增模块和所述检测模块集成在所述壳体内，使得所述分子诊断测试装置为手持式装置。

在一些情况下，所述信号是非荧光信号。在一些情况下，所述信号是以与存在所述目标扩增子相关的颜色为特征的可见信号；并且所述检测模块包含产生可见信号的检测表面，所述检测表面经由由壳体限定的检测开口可见。在一些情况下，所述信号是以与存在所述目标扩增子相关的颜色为特征的可见信号，所述配制的试剂使可见信号保持存在至少约30分钟。

在一些情况下，所述分子诊断测试装置进一步包括安置在所述壳体内并被配置为向所述扩增模块供电的电源，所述电源包含标称电压为约9V的DC电池，所述电源容量小于约1200mAh。

在一些情况下，所述分子诊断测试装置进一步包括安置在所述壳体内的电源；以及安置在所述壳体内的试剂模块，所述试剂模块包含含有所述试剂的密封容积，所述试剂模块包含试剂致动器，所述试剂致动器被配置为当试剂致动器从第一位置移动到第二位置时，将所述试剂传送到与所述检测模块流体耦合的保持室中，当所述试剂致动器处于所述第一位置时，所述电源与所述扩增模块电隔离，当所述试剂致动器处于所述第二位置时，所述电源与处理器或所述扩增模块中的至少一个电耦合。在一些情况下，所述分子诊断测试装置进一步包括安置在所述壳体内的样品输入模块，所述样品输入模块包含入口端口、出口端口，所述入口端口被配置为接收所述输入样品；以及样品致动器，其被配置为当所述样品致动器从第一位置移动到第二位置时，传送所述输入样品经由出口端口和通过过滤器组件，所述样品致动器被配置为在所述第二位置保持锁定。在一些情况下，当所述样品致动器处于第二位置时，所述样品致动器相对于所述扩增模块或检测模块中的至少一个处于固定位置。在一些情况下，所述样品致动器是被配置为从所述第一位置不可逆地移动到第所述二位置的非电子致动器。在一些情况下，所述分子诊断测试装置被配置为只使用一次，并且是一次性的。

在另一方面，设备包括限定检测开口的壳体；安置在所述壳体内的逆转录模块，所述逆转录模块包含流动部件和加热器，所述流动部件限定具有被配置为接收样品的入口部分的逆转录流动路径，所述加热器固定地耦合至流动部件，使得所述加热器和所述扩增流动路径在多个位置相交；安置在所述壳体内的扩增模块，所述扩增模块包含流动部件和加热器，所述流动部件限定具有被配置为接收样品的入口部分的扩增流动路径，所述加热器固定地耦合至所述流动部件，使得所述加热器和所述扩增流动路径在多个位置相交；安置在所述壳体内的试剂模块，所述试剂模块包含被配制为通过与目标扩增子相关的信号分子来催化产生信号的基质；以及限定与所述扩增流动路径和所述试剂模块的出口部分流体连通的检测通道的检测模块，所述检测模块包含所述检测通道内的检测表面，所述检测表面被配置为保持目标扩增子，将所述检测模块安置在所述壳体内，使得所述检测表面经由所述壳体的所述检测开口可见。在一些情况下，所述扩增和/或逆转录流动路径是蛇形流动路径，并且所述加热器是不可逆地耦合至所述流动部件的线性加热器。在一些情况下，所述扩增和/或逆转录流动路径是蛇形流动路径；加热器是加热器组件，其包含耦合至所述流动部件的第一端部的第一线性加热器、耦合至所述流动部件的第二端部的第二线性加热器、耦合至所述流动部件的中心部分的第三线性加热器，所述加热器组件经由粘合剂与所述流动部件的第一侧耦合。

在一些情况下，所述设备进一步包括安置在所述壳体内并被配置为向所述加热器供电的电源，所述电源的标称电压为约9VDC且容量小于约1200mAh。在一些情况下，所述设备进一步包括可拆卸地耦合至所述壳体的功率模块，所述功率模块包含标称电压为约9VDC且容量小于约1200mAh的电源，当所述功率模块耦合至壳体时，所述功率模块包含电耦合至所述加热器的电子电路。

在一些情况下，所述设备进一步包括标称电压为约9VDC和容量小于约1200mAh的电源；以及可拆卸地耦合至所述壳体的隔离部件，当所述隔离部件耦合至壳体时，所述电源与所述加热器电隔离，当所述隔离部件从所述壳体移除时，所述电源与电耦合加热器电耦合。

包含试剂致动器的所述试剂模块，所述试剂致动器被配置为当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时，将所述基质释放到保持室中，当所述试剂致动器处于第一位置时，所述隔离部件的移动受到限制。

在一些情况下，所述设备进一步包括安置在所述壳体内的电源，所述试剂模块包含试剂致动器，其被配置为当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时，将所述基质释放到保持室中，当所述试剂致动器处于第一位置时，所述电源与所述加热器电隔离，当所述试剂致动器处于第二位置时，所述电源与所述加热器电耦合。在一些情况下，所述装备进一步包括安置在所述壳体内的控制器，在存储器或处理器中的至少一个中实现所述控制器，所述控制器包含被配置为产生热控制信号以调节加热器的输出的热控制模块。

在一些情况下，所述信号是以与存在所述目标扩增子相关的颜色为特征的可见信号；并且检测通道的宽度至少为约4mm。在一些情况下，所述壳体包含被配置为围绕所述检测开口的至少一部分的掩模部分，所述掩模部分被配置为通过检测开口来增强所述检测表面的可见性。

在一些情况下，所述试剂模块包含被配制用于产生信号的试剂；并且所述信号是以与存在所述目标扩增子相关的颜色为特征的非荧光可见信号，所述配制的试剂使得所述可见信号保持存在至少约30分钟。

在另一方面，设备包含壳体；被安置在所述壳体内并被配置为接收输入样品的样品制备模块，所述样品制备模块包含过滤器组件；被安置在所述壳体内并被配置为接收来自所述样品制备模块的输出的逆转录模块，所述逆转录模块包含流动部件和加热器，所述流动部件限定具有被配置为接收样品的入口部分的逆转录流动路径，所述加热器固定地耦合至所述流动部件，使得所述加热器和扩增流动路径在多个位置相交；被安置在所述壳体内并被配置为接收来自所述逆转录模块的输出的扩增模块，所述扩增模块包含流动部件和加热器，所述流动部件限定蛇形流动路径，所述加热器与所述流动部件耦合，所述扩增模块被配置为对所述样品制备模块的输出进行聚合酶链式反应(PCR)；以及被安置在所述壳体内并被配置用于接收来自所述扩增模块的输出的检测模块，其中所述装置被配置为一次性使用。在一些情况下，检测模块被配置为接收被配制用于产生所述指示输入样品中存在目标生物的比色信号的试剂。在一些情况下，所述设备进一步包括样品致动器，当所述样品致动器从第一位置移动到第二位置时，所述样品致动器被配置为产生将所述输入样品传送通过所述过滤器组件的力，所述样品致动器被配置为在第二位置保持锁定，所述样品致动器包含被配置为配合地接合壳体的一部分以使所述样品致动器保持在第二位置的锁定肩部。在一些情况下，所述样品制备模块固定耦合在所述壳体内。在一些情况下，所述检测模块固定耦合在所述壳体内并包含产生指示所述输入样品中存在目标生物的比色信号的检测表面，所述检测表面经由由所述壳体限定的检测开口可见。

在一些情况下，所述设备进一步包括安置在所述壳体内的流体传输模块，该装置流体传输模块限定内部容积，当致动所述传输模块被时，所述样品制备模块的输出在所述内部容积内流动，所述流体传输模块被配置为使样品制备模块的输出从所述内部容积传送到所述扩增模块，所述流体传输模块固定地且流体地耦合至所述样品制备模块。在一些情况下，所述流体传输模块包含可移动地安置在所述内部容积内的柱塞，使得所述柱塞的移动将所述样品制备模块的输出从所述内部容积传送到所述扩增模块。在一些情况下，所述设备进一步包括安置在所述壳体内并被配置为向所述扩增模块供电的电源，所述电源的容量小于约1200mAh。在一些情况下，所述样品制备模块包含含有气体洗涤(gas wash)和液体洗涤(liquid wash)的洗涤容器，所述样品制备组件被配置为按顺序将所述气体洗涤和所述液体洗涤传送通过过滤器组件，所述设备进一步包括：洗涤致动器，其被配置为当所述洗涤致动器从第一位置移动到第二位置时产生力，使得在第一时间将所述气体洗涤传送通过所述过滤器组件，并且在第二时间将所述液体洗涤传送通过所述过滤器组件。

在一些情况下，所述加热元件可以将所述混合室中的液体加热至20℃至100℃的温度。在一些情况下，加热元件可以将混合室中的液体加热到20℃至50℃的温度。在一些情况下，加热元件可以将混合室中的液体加热到85℃至95℃的温度。在一些情况下，所述加热元件可以在20℃至50℃的恒温下将液体保持在所述混合室中。在一些情况下，所述加热元件可以在85℃至95℃的恒温下将液体保持在所述混合室中。在一些情况下，所述加热元件可以在恒温下将液体在所述混合室中保持0.1至24小时的时间。在一些情况下，所述加热元件可以在恒温下将液体在所述混合室中保持0.1至1小时的时间。在一些情况下，所述加热元件可以在恒温下将液体在所述混合室中保持1秒至30分钟的时间。在一些情况下，所述加热元件可以在恒温下将液体在所述混合室中保持1秒至10分钟的时间。在一些情况下，步骤(b)的逆转录室进一步包括混合室和蛇形通道。在一些情况下，所述混合室可容纳10ul至10ml的体积。在一些情况下，所述混合室可容纳10ul至1ml的体积。在一些情况下，所述混合室可容纳300ul的体积。在一些情况下，蛇形通道被设计为具有有使与加热器接触的面积最大从而允许与所述流体进行有效的热耦合的纵横比(通道高度比宽度)的横截面。在一些情况下，所述装置被设计用于进行和分析多重PCR。在一些情况下，所述逆转录模块进一步包括包含逆转录酶和试剂的冻干颗粒。在一些情况下，所述逆转录模块包含含有逆转录酶和逆转录酶聚合酶链式反应所需试剂的试剂室。在一些情况下，所述逆转录酶和试剂以冻干颗粒形式存在。在一些情况下，所述逆转录酶和试剂与DNA聚合酶和PCR试剂一起存在。

另一方面，用于DNA制备的方法包括获得包含一个或多个包含RNA的生物实体的生物样品；在过滤器上捕获所述一个或多个生物实体；从所述过滤器洗脱所述一个或多个生物实体；以及裂解所述一个或多个生物实体，将所述裂解的生物实体与逆转录酶和足够的试剂一起温育，以进行逆转录反应，从而制备多个DNA分子，其中所述方法在10分钟或更短时间内从所述一个或多个生物实体制备所述DNA分子，其质量足以成功进行聚合酶链式反应(PCR)。

在一些情况下，所述方法进一步包括由两个过滤膜，第一过滤膜和孔径小于所述第一过滤膜的第二过滤膜组成的过滤器。

在一些情况下，所述方法进一步包括洗涤步骤，由此一旦在过滤器上捕获所述生物实体，则用空气洗涤所述过滤器和生物实体。

在另一方面，用于DNA制备的方法包括获得包含一个或多个生物实体的生物样品，其中所述生物实体包含RNA；裂解所述一个或多个生物实体，从而从中释放多个RNA分子；以及对所述释放的RNA分子进行逆转录酶反应，以产生多个DNA分子，其中所述方法在5分钟或更短时间内从所述一个或多个生物实体提取所述核酸分子，其质量足以成功进行聚合酶链式反应(PCR)。在一些情况下，通过手持装置进行所述方法。在一些情况下，足以成功进行聚合酶链式反应的质量包括通过qPCR标准曲线确定的以至少70％的效率扩增的核酸分子。在一些情况下，所述方法产生至少100μL含有核酸分子的溶液。在一些情况下，所述方法产生至少300μL含有核酸分子的溶液。在一些情况下，所述方法产生至少500μL含有核酸分子的溶液。在一些情况下，所述方法进一步包括在过滤器上捕获生物实体，并使所述生物实体和过滤器经过空气洗涤。在一些情况下，用足以干燥所述过滤器的一定体积的空气洗涤所述生物实体。在一些情况下，用至少约1.5mL的空气洗涤所述生物实体。

在另一方面，被配置为进行如本文所述的方法的装置，其中所述装置包括输入端口，其被配置为接收包含一个或多个生物实体的所述生物样品；存储槽，其可操作地耦合至所述输入端口，失活部分，并包含加热元件；以及输出端口。在一些情况下，所述装置进一步包括永久通风口。在一些情况下，所述存储槽进一步包括可以感测所述存储槽中存在液体的电探针。在一些情况下，失活室包含蛇形路径。

另一方面，DNA制备的方法包括将包含RNA的生物样品传送到分子诊断测试装置的样品输入模块中；以及致动分子诊断测试装置以：在裂解模块中裂解所述生物样品，将所述生物样品从所述裂解模块传送到所述逆转录模块，所述逆转录模块包含加热器并限定第一反应体积(reaction volume)和第二反应体积，并进一步包括用于逆转录反应的冻干试剂；在第一反应模块内保持含有所述生物样品和所述逆转录试剂的输入溶液，以逆转录至少一部分所述生物样品，从而产生多个DNA分子；激活所述加热器以加热所述裂解模块的一部分，以在所述第二反应体积内产生失活温度区；以及在所述第二反应体积内产生所述输入溶液的流动，使得一定体积的所述输入溶液在所述失活温度区域内加热，以使所述输入溶液中的酶失活。在一些情况下，所述一定体积的所述输入溶液至少为10μl。在一些情况下，所述体积的输入溶液在5分钟或更短时间内产生。在一些情况下，所述第二反应体积是蛇形流动路径。在一些情况下，限定所述第二反应体积的裂解模块的壁具有表面积，所述表面积与所述第二反应体积的比率大于约10cm^-1。在一些情况下，将所述体积的所述输入溶液加热至约57摄氏度至约100摄氏度的失活温度约15秒的时间。在一些情况下，所述输入溶液的所述流动使所述体积的所述输入溶液被加热至约92摄氏度至约98摄氏度的失活温度至少约25秒的时间。在一些情况下，所述第一反应体积与所述第二反应体积流体连通；并且所述逆转录模块限定通向所述第一反应体积的通风口。在一些情况下，将所述体积的所述输入溶液加热到至少约95摄氏度的失活温度；并且所述第一反应模块内的所述输入溶液含有至少一种被配制为提高所述输入溶液沸点的盐或糖。在一些情况下，所述逆转录模块的部分是第二部分，所述致动所述分子诊断测试装置进一步使所述分子诊断测试装置：加热所述裂解模块的第一部分，以在所述第二反应内体积中产生裂解温度区域，所述第二反应体积内的所述输入溶液流动使所述体积的所述输入溶液在所述裂解温度区域内被加热，以裂解所述体积的输入溶液内的生物实体。在一些情况下，所述致动所述分子诊断测试装置使所述分子诊断测试装置：将所述生物样品从所述样品输入模块传送通过过滤器，以将生物实体和所述生物样品保留在所述过滤器上；并且通过所述过滤器产生洗脱缓冲液的流动，以产生所述输入溶液并将所述输入溶液输送到所述裂解模块。在一些情况下，所述致动所述分子诊断测试装置包括移动样品致动器，以在所述样品输入模块内产生压力，以将所述生物样品从所述样品输入模块传送到所述裂解模块。在一些情况下，所述样品致动器是非电子致动器。在一些情况下，所述致动所述分子诊断测试装置进一步使所述分子诊断测试装置：接收来自所述逆转录模块内的传感器的电子信号，所述电子信号指示所述第一反应模块内存在所述输入溶液；并且激活响应于所述电子信号的加热器。在一些情况下，所述致动所述分子诊断测试装置进一步使分子诊断测试装置：加热所述分子诊断测试装置内的扩增模块的一部分，以从多个核酸分子扩增核酸以产生含有目标扩增子的输出；并且将所述输出传送到所述分子诊断测试装置的检测模块。在一些情况下，所述方法进一步包括观察指示存在所述目标扩增子的可见信号；并且在所述观察之后丢弃所述分子诊断测试装置。

在另一方面，装置包括壳体；样品输入模块，其限定被配置为接收生物样品的输入储器，所述生物样品含有生物实体；安置在所述壳体内的裂解模块，所述裂解模块包含加热器和第一流动部件，所述第一流动部件限定第一体积(volume)和第二体积，所述第一体积被配置为接收至少含有所述生物样品的输入溶液和裂解缓冲液，所述加热器耦合至所述第一流动部件并被配置为将热能传送到第二体积中，以A)裂解至少一部分的所述生物样品，从而释放多个核酸分子，并且B)当所述输入溶液的体积流过所述第二个体积时，使所述输入溶液内的酶失活；安置在所述壳体内的逆转录模块，所述逆转录模块包含加热器和第一流动部件，所述第一流动部件限定第一体积和第二体积，所述第一体积被配置为接收至少包含所述生物样品的输入溶液和裂解缓冲液，所述第一体积进一步含有用于逆转录反应的冻干试剂，所述加热器耦合至所述第一流动部件并被配置为将热能传送到所述第二体积，以A)逆转录所述生物样品的至少一部分，从而释放多个核酸分子，当一定体积的输入溶液流过第二体积时，并且B)当所述输入溶液的体积流过所述第二体积时，使所述输入溶液内或所述冻干的逆转录试剂内的酶失活；以及安置在所述壳体内的扩增模块，所述扩增模块包含被配置为从所述裂解模块接收所述体积的所述输入溶液的第二流动部件，所述扩增模块被配置为在所述体积的所述输入溶液内从所述多个核酸分子扩增核酸分子，以产生含有目标扩增子的输出。在一些情况下，所述逆转录模块的所述第二体积是蛇形流动路径。在一些情况下，限定所述第二体积的逆转录模块的壁具有表面积，所述表面积与所述第二反应体积的比率大于约10cm^-1。在一些情况下，所述第一体积与所述第二反应体积流体连通；并且所述逆转录模块限定通向所述第一体积的通风口。在一些情况下，所述裂解模块包含安置在所述第一体积内的传感器，所述传感器被配置为产生在所述第一模块内指示存在所述输入溶液的电子信号，所述加热器响应于所述电子信号而被激活。在一些情况下，所述加热器是第一加热器；所述第二流动部件限定扩增流动路径；并且所述扩增模块包含与所述第一加热器不同的第二加热器，所述第二加热器耦合至第二流动部件并被配置为将热能传送到所述扩增流动路径，以从所述多个核酸分子扩增所述核酸分子。在一些情况下，所述装置进一步包括非电子样品致动器，以在所述样品输入模块内产生压力，以将所述生物样品从样品输入模块传送到所述裂解模块；以及安置在所述壳体内的流体泵，所述流体泵被配置为产生从所述裂解模块到所述扩增模块的所述输入溶液的流动。在一些情况下，所述输入溶液从所述裂解模块到所述扩增模块的所述流动处于第一方向；并且所述裂解模块包含止回阀，所述止回阀被配置为防止所述输入溶液在第二方向流动。装置包括存储槽，所述存储槽包含两个可用于确定所述存储槽内所述流体的电阻从而确定液体是否已进入所述存储槽的电探针。

在另一方面，装置包括安置在分子诊断测试装置内的逆转录模块，所述逆转录模块包含加热器和流动部件，所述流动部件限定第一体积和第二体积，所述第一体积包含冻干的逆转录酶并被配置为接收含有至少一种生物样品的输入溶液，所述加热器耦合至所述流动部件并被配置为将热能传递到所述逆转录模块以在当一定体积的所述输入溶液流过所述第二体积时，促进输入溶液的热反应；以及至少部分安置在所述第一体积内的传感器，所述传感器被配置为当所述输入溶液在所述第一体积内时产生信号时，所述分子诊断测试装置的一部分响应于所述信号而被致动。在一些情况下，所述传感器包括第一电极和第二电极，所述第一电极被安置在第一体积内，所述第二电极与所述第一电极间隔开被安置在第二体积内，所述传感器被配置为确定所述第一电极与所述第二电极之间输入溶液的电阻，并产生与电阻相关的信号。在一些情况下，所述加热器响应于信号而被致动。在一些情况下，所述装置进一步包括安置在所述壳体内的扩增模块，所述扩增模块包括被配置为从所述逆转录模块接收所述体积的所述输入溶液的扩增流动部件，所述扩增模块被配置为在所述体积的所述输入溶液内扩增来自所述多个核酸分子的核酸分子，以产生含有目标扩增子的输出，所述扩增模块响应于所述信号而被致动。另一方面，用于提高液体中生物实体的浓度的方法包括获得用所述生物实体的亲和诱饵功能化的多个水凝胶颗粒；将含有所述生物实体的第一体积液体与所述水凝胶颗粒一起温育；使含有所述生物实体和所述水凝胶颗粒的液体流过过滤器，所述过滤器的孔径大小不能使所述水凝胶颗粒通过所述过滤器；以及从第二体积的液体中的所述过滤器洗脱所述水凝胶颗粒和结合的生物实体，其中液体的第二体积小于液体的第一体积，从而增加所述液体中所述生物实体的浓度。

援引并入

本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请均通过引用并入本文，其程度如同具体地且单独地指明每个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。

附图说明

本发明的新颖特征在所附权利要求书中有具体阐述。通过参考以下对利用本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述和附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解；在这些附图中：

图1示出了利用本文提供的方法对从临床样品提取的DNA进行实时PCR反应产生的数据。

图2示出了利用标准DNA提取方法对从临床样品提取的DNA进行实时PCR反应产生的数据。

图3示出了利用本文提供的方法与标准DNA提取方法从淋病奈瑟氏菌(N.gonorrhoeae)和沙眼衣原体(C.trachomatis)阳性的临床样品(样品122)与淋病奈瑟氏菌阳性的临床样品(样品117)提取的DNA进行实时PCR反应产生的数据的比较。

图4示出了利用本文提供的方法与标准DNA提取方法从淋病奈瑟氏菌和沙眼衣原体阳性的临床样品(样品122)与淋病奈瑟氏菌阳性的临床样品(样品117)提取的DNA进行实时PCR反应产生的数据的比较。

图5示出了利用本文提供的方法与标准DNA提取方法从淋病奈瑟氏菌和沙眼衣原体阳性的临床样品(样品122)与沙眼衣原体的阳性临床样品(样品101和108)提取的DNA进行实时PCR反应产生数据的比较。

图6示出了利用本文提供的方法与标准DNA提取方法从淋病奈瑟氏菌和沙眼衣原体阳性的临床样品(样品122)与沙眼衣原体的阳性临床样品(样品101和108)提取的DNA进行实时PCR反应产生数据的比较。

图7示出了利用不同引物组对由淋病奈瑟氏菌DNA进行实时PCR反应产生的数据的比较。

图8示出了利用不同引物组对沙眼衣原体DNA进行实时PCR反应产生的数据的比较。

图9示出了对掺入样品的淋病奈瑟氏菌DNA和PCR混合物进行实时PCR反应产生的数据，以测试样品抑制。

图10是根据实施方案的可以进行本文所述的方法的分子诊断测试装置的示意图。

图11是根据实施方案的可以进行本文所述的方法的分子诊断测试装置的分解图。

图12示出了适于进行如本文所述的方法的样品制备装置的实例。

图13是根据实施方案的适于进行如本文所述的方法的裂解模块的透视图。

图14是图13所示的裂解模块的分解图。

图15是图13所示的裂解模块的一部分的俯视图。

图16是图13所示的裂解模块的横截面图。

图17和图18是根据实施方案的可以进行本文所述的任何方法的裂解模块的透视图。

图19是图17和图18所示的裂解模块的仰视图。

图20是如图17和图18所示的裂解模块沿图19中X₁-X₁线截取的横截面视图。

图21是如图17和图18所示的裂解模块沿图19中X₂-X₂线截取的横截面视图。

图22是图17和图18所示的裂解模块的一部分的透视图。

图23是根据实施方案的可以进行本文所述的方法的分子诊断测试装置的一部分的示意图。

图24是根据实施方案的可以进行本文所述的方法的分子诊断测试装置的示意图。

图25示出了对使用本公开内容提取的DNA进行PCR反应的结果。

图26示出了对使用本公开内容提取的DNA进行PCR反应的结果。

图27示出了对使用本公开内容提取的DNA进行PCR反应的结果。

图28示出了包括逆转录模块的装置的框图。

图29示出了逆转录模块中的温度曲线。

图30示出了用于逆转录模块的可能的室设计。

图31示出了用于逆转录模块可能的室设计的仰视图。

图32示出了功能化的纳米颗粒的实例。

图33示出了与病毒结合的功能化的纳米颗粒的建议模型。

图34示出了包括逆转录模块的装置的框图。

图35是根据实施方案的可以进行本文所述的方法的分子诊断测试装置的一部分的示意图。

图36示出了用亲和颗粒捕获病毒核酸。

图37示出了用亲和颗粒捕获感染性病毒颗粒。

具体实施方式

本文公开了用于制备用于下游应用的核酸分子的装置和方法。在一些情况下，该装置和方法用于从生物样品提取核酸分子。在一些情况下，该装置和方法用于从生物样品纯化核酸分子。在一些情况下，该装置和方法用于产生和检测来自生物样品中分离的RNA的cDNA。本文所述的装置可以包括独立的手持式装置。本文所述的装置可包括一个或多个有助于提取、纯化和/或处理生物样品及其所含核酸的组件。在一些情况下，该方法包括使用包括一个或多个有助于提取、纯化和/或处理生物样品及其所含核酸的组件的装置。在一些情况下，生物样品的处理可包括可通过逆转录酶实现的逆转录步骤。

在一个方面，提供了应用核酸提取方法。该方法可包括一个或多个步骤，该步骤包括：(a)获得包含一个或多个生物实体的生物样品；(b)捕获过滤器上的一个或多个生物实体；(b)用洗涤溶液和/或空气洗涤过滤器；(c)从过滤器洗脱一个或多个生物实体；以及(d)裂解一个或多个生物实体，从而从中释放多个核酸分子。在一些情况下，洗涤溶液包含牛血清白蛋白和/或洗涤剂。在一些情况下，洗涤溶液包含约0.1％至5％的牛血清白蛋白。在一些情况下，洗涤溶液包含约0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％或5％的牛血清白蛋白。在一些情况下，洗涤溶液包含约0.1％至20％的洗涤剂。在一些情况下，洗涤溶液包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％的洗涤剂。在一些情况下，洗涤剂是Tween-20。在一些实施方案中，该方法可以不需要使用过滤器。在其他实施方案中，该方法可以使用过滤器但不需要洗涤溶液。在一些情况下，该方法进一步包括逆转录RNA分子以产生cDNA分子的步骤。在一些其他情况下，该方法包括用于增加样品中一个或多个生物实体浓度的预备步骤。该步骤可涉及使用被设计用于结合样品中的病原体或分析物的亲和珠。该亲和珠可以是纳米颗粒或微粒(功能化的纳米颗粒或功能化的微粒)。

在一些情况下，该方法涉及获得或提供生物样品。生物样品可以衍生自包含多核苷酸(例如，病毒)的非细胞实体或衍生自基于细胞的生物体(例如，古菌域、细菌域或真核域的成员)。

通常，生物样品将含有一个或多个包含一个或多个多核苷酸或核酸分子生物实体。除非另有说明，否则“核酸分子”、“核酸”或“多核苷酸”可以在全文中互换使用，并且可指包括已知类似物或其组合的脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)。本文将描述的核酸分子可以从任何核酸来源获得。核酸分子可以是单链或双链的。在一些情况下，核酸分子是RNA。RNA可包括但不限于mRNA、tRNA、snRNA、rRNA、逆转录病毒、小的非编码RNA、微小RNA、多核RNA、前mRNA、内含子RNA、病毒RNA、无细胞RNA及其片段。非编码RNA或ncRNA可包括snoRNA、微小RNA、siRNA、piRNA和长的非编码RNA。在一些情况下，核酸分子是DNA。DNA可以是线粒体DNA、互补DNA(cDNA)或基因组DNA。在一些情况下，核酸分子是基因组DNA(gDNA)。DNA可以是质粒DNA、粘粒DNA、细菌人工染色体(BAC)或酵母人工染色体(YAC)。DNA可以来源于一个或多个染色体。例如，如果DNA来自人，则DNA可以来源于染色体1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、X或Y中的一个或多个。用于本文所述方法和组合物的核酸来源可以是包含核酸的样品。

浓缩样品中的一个或多个生物实体

在一些方面，该方法涉及用捕获颗粒或亲和珠捕获一个或多个生物细胞或生物实体(例如，病毒)。可使用多种方法从生物流体(例如，血液、血浆、均质组织、尿液)捕获和浓缩病原体。捕获方法可以是通用的，并且与样品中的任何细胞或生物实体结合，或者可以特异于生物实体的类别或类型。在其他情况下，捕获方法可以特异于病原体家族，例如细菌或病毒家族。在一些情况下，捕获方法可以特意于单一物种的病原体，例如单一物种的细菌或病毒。在一些情况下，捕获方法可以被设计为与几种相关或不相关的病原体结合。例如，捕获方法可被设计为与以下一种或多种病原体结合：埃博拉病毒、苏丹病毒、塔伊森林病毒、本迪布焦病毒、鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis)、寨卡病毒、恶性疟原虫(Plasmodiumfalciparum)、问号钩端螺旋体(Leptospira interrogans)、登革热病毒、切昆贡亚病毒、克里米亚-刚果出血热病毒和拉沙病毒。

在一些情况下，通过使用生物实体粘附的颗粒来实现生物实体的捕获和浓缩。该颗粒可以由任何物质制成。在一些实施方案中，颗粒是水凝胶颗粒。在一些实例中，颗粒是基于交联的N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)的水凝胶颗粒。颗粒可包含具有多孔涂层的核。这样的颗粒的实例如图33所示。在一些情况下，颗粒可具有进行尺寸排阻功能的多孔涂层，限制可结合颗粒的生物实体。

可以用多种亲和诱饵使颗粒功能化，以促进生物靶标的结合和保留。在一些情况下，功能化的颗粒可以由被筛分壳包围的含有高亲和力芳香族诱饵的核组成。芳香诱饵的实例包括：汽巴蓝(Cibacron Blue)、烯丙胺和甲基丙烯酸酯。外壳可被定制用于主动排除高丰度蛋白质。例如，外壳可含有乙烯基磺酸以供高丰度蛋白质的活性分子筛分。可以定制功能化颗粒以从多种复杂的生物基质(变化血液、血清、血浆、唾液和鼻咽液)中捕获目标分析物。目标分析物可以是蛋白质、核酸、病毒或细菌。功能化的颗粒可以捕获活细菌和完整病毒，而不造成损害。

功能化的颗粒可以是纳米颗粒。在一些情况下，功能化的纳米颗粒的平均直径为约10-100nm、20-40nm、30-50nm或20-30nm。在一些实施方案中，功能化的纳米颗粒可具有约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50nm或大于50nm的直径。在一些实施方案中，功能化的颗粒可以是微粒。在一些情况下，功能化的微粒的平均直径为约10-100μm、20-40μm、30-50μm或20-30μm。

在一些情况下，可以通过将一个或多个功能化的纳米颗粒与较大颗粒附接来生成功能化的微粒。较大颗粒可具有约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50μm或大于50μm的直径。在一些情况下，较大的颗粒可具有约1至10μm、1至5μm、5至10μm、3至8μm、或2至7μm的直径。较大颗粒可以是水凝胶颗粒或不同类型的颗粒。在一些情况下，较大颗粒是聚苯乙烯颗粒。较大颗粒可以与平均1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20，30、40、50个或超过50个功能化的纳米颗粒结合。功能化的纳米颗粒可以与较大颗粒共价结合。在一些情况下，功能化的纳米颗粒化学可以将含胺单体掺入水凝胶基质中。

为了将生物实体浓缩在样品中，可以将一种或多种功能化的纳米颗粒或功能化的微粒设计用于与可添加至样品中的所述生物实体结合。在将功能化的纳米颗粒或功能化的微粒在样品中以合适的温度温育足够时间，使其与生物实体结合后，从样品中提取功能化的纳米颗粒或功能化的微粒。在一些情况下，通过使样品流过孔径小于颗粒尺寸的过滤器来提取功能化的纳米颗粒或功能化的微粒。可以随后从过滤器洗掉功能化的纳米颗粒或功能化的微粒和相关的生物实体，并通过裂解释放核酸。在一些实施方案中，在通过本文所述装置的方法处理样品之前，将功能化的纳米颗粒或功能化的微粒添加到样品中。在一些实施方案中，功能化的微粒将被冻干并放入样品收集管中，因此在将样品收集到管中时，功能化的微粒将水合并主动捕获相关的生物实体。样品和功能化的微粒混合物可以直接用于本文所述的方法和装置中。

用于功能化的微粒和生物实体的温育步骤可以为至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55或60分钟。在一些情况下，温育步骤为1至60分钟、1至30分钟、1至20分钟、1至15分钟、1至10或1至5分钟。在一些情况下，温育步骤小于1分钟。在一些情况下，温育步骤在室温下进行。在一些情况下，温育步骤在约15至80℃、20至40℃、20至30℃、20至25℃或25至30℃的温度进行。

功能化的纳米颗粒或功能化的微粒可以使溶液中的生物实体富集约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30倍或超过30倍。与不使用功能化的微粒的相同方法或装置相比，如本文所述的使用功能化的微粒的方法或装置可以导致提取或制备的核酸量增加约2、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30倍或超过30倍。

过滤器

在一些方面，该方法涉及在过滤膜上捕获生物样品中存在的一个或多个生物细胞或生物实体(例如，病毒或带有被捕获病毒颗粒的功能化的微粒)。过滤膜可以是任何合适的材料，其非限制性实例包括尼龙、纤维素、聚醚砜(PES)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚碳酸酯、硼硅玻璃纤维等。在一些实例中，过滤膜是尼龙。在一些情况下，过滤膜的平均孔径为约0.2μm至约20μm。例如，过滤膜的平均孔径可以为约0.2μm、约0.5μm、约1μm、约2μm、约3μm、约4μm、约5μm、约6μm、约7μm、约8μm、约9μm、约10μm、约11μm、约12μm、约13μm、约14μm、约15μm、约16μm、约17μm、约18μm、约19μm、约20μm或大于20μm。在一些实例中，可以对过滤膜的表面进行化学处理或涂覆，以这样的方式改善生物细胞或实体与膜的结合。例如，但不限于，可以用聚磷酸盐处理过滤膜。

临床拭子样品可含有可导致样品制备中使用的过滤器堵塞的粘液(或其他物质)。如果过滤器堵塞，则压力可累积，这可能导致样品制备装置的流体路径中的泄漏和/或捕获过滤器本身的撕裂或断裂。在一些实例中，可提供位于第一过滤器旁的第二过滤器。例如，可将网筛放置在5μm尼龙过滤器的输入侧。这可以减少来自粘液样品的压力，还可以防止5μm尼龙过滤器断裂。也可将网筛放置在5μm尼龙过滤器的出口侧，这也会防止5μm尼龙过滤器断裂，但是这可能不会降低推动样品(粘液)通过所需的压力。

网筛可以由任何塑料材料制成，并且可以含有1μm至1000μm的孔径。在一些实施方案中，网筛可以是具有100μm孔的编织尼龙网。将网筛组装到还包含5微米尼龙过滤器壳体中。第二过滤器可具有比第一过滤器大得多的孔径，并防止第一过滤器堵塞。例如，第一过滤器的孔径可为约0.1-20μm、1-15μm、1-10μm、5-10μm、1-5μm或0.1-1μm，而第二过滤器的孔径为约10-1000μm、50-500μm、100-500μm、50-100μm或100-200μm。在一个实例中，第一过滤器的孔径为5μm，且第二过滤器的孔径为100μm。网状过滤器也可以由非织造聚丙烯制成。网筛的厚度可为约150μm、200μm或大于200μm。在过滤膜上捕获生物细胞或生物实体后，可用一个或多个洗涤步骤任选洗涤过滤膜。洗涤步骤可用于，例如，从膜上去除任何不需要的物质。在一些情况下，洗涤步骤可涉及推动或迫使流体溶液在膜上或通过膜(例如，缓冲液)。洗涤溶液的体积可以为约10μL至约50mL。例如，洗涤溶液的体积可以是约10μL、约50μL、约100μL、约200μL、约300μL、约400μL、约500μL、约600μL、约700μL、约800μL、约900μL、约1mL、约5mL、约10mL、约15mL、约20mL、约25mL、约30mL、约35mL、约40mL、约45mL、约50mL或大于50mL。在其他情况下，洗涤步骤可涉及推动或迫使空气在膜上或通过膜。该步骤可有利于减少被带入裂解缓冲液的样品缓冲液的体积。空气洗涤的体积可以为约0.1μL至约100L或约10μL至约50mL。例如、空气洗涤的体积可以是约10μL、约50μL、约100μL、约200μL、约300μL、约400μL、约500μL、约600μL、约700μL、约800μL、约900μL、约1mL、约5mL、约10mL、约15mL、约20mL、约25mL、约30mL、约35mL、约40mL、约45mL、约50mL或大于50mL。在一些情况下，可优选约1-5mL的空气洗涤体积。例如，空气洗涤体积可为约1.5mL。在使用空气洗涤的情况下，随后的液体洗涤可以比没有使用空气洗涤更有效和/或最终洗脱的样品可以比没有使用空气洗涤更干净。在一些情况下，洗涤步骤涉及以任意顺序进行的流体洗涤步骤和空气洗涤步骤。在一些情况下，洗涤溶液包含牛血清白蛋白和/或洗涤剂。在一些情况下，洗涤溶液包含约0.1％至5％的牛血清白蛋白。在一些情况下，洗涤溶液包含约0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％或5％的牛血清白蛋白。在一些情况下，洗涤溶液包含约0.1％至20％的洗涤剂。在一些情况下，洗涤溶液包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％的洗涤剂。在一些情况下，洗涤剂是Tween-20。在一些实施方案中，与缺少牛血清白蛋白和洗涤剂之一或二者都缺少的洗涤溶液相比，牛血清白蛋白和/或洗涤剂以增加洗涤步骤期间与洗涤溶液接触的过滤器表面积的方式增加洗涤溶液的粘度。

洗涤膜之后，在膜上捕获的生物细胞或实体可以被裂解或以其他方式破坏，以释放其中含有的多个核酸分子。本公开内容的方法和装置可以使用化学、酶和/或热方法来裂解样品。在一些实施方案中，本公开内容的方法和装置不使用超声来裂解样品。在一些情况下，可以通过加热样品来裂解细胞。例如，可以将样品加热至高于约90℃超过约10秒。在一些实例中，认为将样品加热至约95℃约20秒足以裂解样品。

在一些情况下，裂解涉及使裂解缓冲液流过在膜上捕获的生物细胞或实体。在一些情况下，裂解缓冲液流过过滤膜。在其他情况下，裂解缓冲液回流通过过滤膜。裂解缓冲液可以是渗透不平衡的，以迫使流体进入细胞以使细胞膜破裂。在一些情况下，裂解缓冲液可包含一种或多种表面活性剂或洗涤剂。可以使用的表面活性剂或洗涤剂的非限制实例包括：非离子表面活性剂其包含聚氧乙烯乙二醇烷基醚(作为包含

58、

52、

L4和

L23的

系列洗涤剂出售的)、八乙二醇单十二烷基醚、五乙二醇单十二烷基醚、聚氧丙烯乙二醇烷基醚、葡糖苷烷基醚(例如，癸基葡糖苷、月桂基葡糖苷、辛基葡糖苷)、聚氧乙烯乙二醇辛基酚醚(例如、Triton X-100)、聚氧乙烯乙二醇烷基酚醚(例如、壬苯醇醚-9)、甘油烷基酯(例如，甘油基月桂酸酯)、聚氧乙烯乙二醇脱水山梨糖醇烷基酯(例如，聚氧乙烯乙二醇(20)脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯乙二醇(40)脱水山梨糖醇单月桂酸酯、聚氧乙烯乙二醇(20)脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、聚氧乙烯乙二醇(20)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯乙二醇(4)脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、聚氧乙烯乙二醇(20)脱水山梨糖醇三硬脂酸酯、聚氧乙烯乙二醇(20)脱水山梨糖醇单油酸酯)、脱水山梨糖醇烷基酯(例如，脱水山梨糖醇单月桂酸酯、脱水山梨糖醇单棕榈酸酯、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、脱水山梨糖醇单油酸酯、脱水山梨糖醇倍半油酸酯、脱水山梨糖醇三油酸酯、脱水山梨糖醇异硬脂酸酯)、椰油酰胺单乙醇胺、椰油酰胺二乙醇胺、十二烷基二甲基氧化胺、泊洛沙姆，其包含以

和

商品名出售的以及聚乙氧基化牛油胺(POEA)；阴离子表面活性剂，其包含月桂基硫酸铵、全氟壬酸铵、多库酯钠、全氟丁烷磺酸、全氟壬酸、全氟辛烷磺酸、全氟辛酸、月桂基硫酸钾、烷基硫酸钠、月桂基硫酸钠、月桂基苯磺酸钠、月桂酸钠、月桂基醚硫酸钠、月桂酰肌氨酸钠、肉豆蔻醇聚醚硫酸钠、醇聚醚硫酸钠、硬脂酸钠；阳离子表面活性剂，其包含苯扎氯铵、苄索氯铵、bronidox、西曲溴铵、西曲氯铵、二硬脂基二甲基氯化铵、月桂基甲基葡萄糖-10-羟丙基二甲基氯化铵、奥替尼啶二盐酸盐、奥拉氟和氢氧化四甲砷；以及两性表面活性剂，其包含CHAPS洗涤剂、椰油酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟基磺基甜菜碱、二棕榈酰磷脂酰胆碱、卵磷脂、羟基磺基甜菜碱和月桂酰两性乙酸钠。

在一些情况下，裂解缓冲液可含有用于防止或使起泡最小化的消泡剂。消泡剂的非限制性实例包括消泡剂SE-15、消泡剂204、消泡剂Y-30。在一些情况下，裂解缓冲液可含有防腐剂，例如抗菌剂。抗菌剂的非限制性实例可包括ProClin^TM 150、ProClin^TM 200、ProClin^TM 300和ProClin^TM 950。

在期望的核酸分子是RNA的情况下，裂解缓冲液可以包含一种或多种阻止RNA降解的药剂，例如RNAse抑制剂。流过膜的裂解缓冲液体积可为约10μL至约50mL。例如，裂解缓冲液的体积可以是约10μL、约50μL、约100μL、约200μL、约300μL、约400μL、约500μL、约600μL、约700μL、约800μL、约900μL、约1mL、约5mL、约10mL、约15mL、约20mL、约25mL、约30mL、约35mL、约40mL、约45mL、约50mL或大于50mL。

在一些情况下，裂解缓冲液含有一种或多种酶。在一些情况下，一种或多种酶包含蛋白酶K。蛋白酶K可以以约0.001mg/mL至约10mg/mL的浓度存在于裂解缓冲液中。例如，裂解缓冲液中蛋白酶K的浓度可以是约0.001mg/mL、约0.005mg/mL、约0.01mg/mL、约0.05mg/mL、约0.1mg/mL、约0.5mg/mL、约1mg/mL、约2mg/mL、约3mg/mL、约4mg/mL、约5mg/mL、约6mg/mL、约7mg/mL、约8mg/mL、约9mg/mL、约10mg/mL或大于约10mg/mL。在一些情况下，一种或多种酶包含溶解酵素以处理革兰氏阳性生物体。溶解酵素可以以约0.001mg/mL至约10mg/mL的浓度存在于裂解缓冲液中。例如，裂解缓冲液溶解酵素中的浓度可为约0.001mg/mL、约0.005mg/mL、约0.01mg/mL、约0.05mg/mL、约0.1mg/mL、约0.5mg/mL、约1mg/mL、约2mg/mL、约3mg/mL、约4mg/mL、约5mg/mL、约6mg/mL、约7mg/mL、约8mg/mL、约9mg/mL、约10mg/mL或大于约10mg/mL。在一些情况下，一种或多种酶包含酶解酶以处理酵母。消解酶可以以约0.001mg/mL至约10mg/mL的浓度存在于裂解缓冲液中。例如，裂解缓冲液中的消解酶浓度可为约0.001mg/mL、约0.005mg/mL、约0.01mg/mL、约0.05mg/mL、约0.1mg/mL、约0.5mg/mL、约1mg/mL、约2mg/mL、约3mg/mL、约4mg/mL、约5mg/mL、约6mg/mL、约7mg/mL、约8mg/mL、约9mg/mL、约10mg/mL或大于约10mg/mL。可以使用的额外的酶包括但不限于溶细胞酶、几丁质酶或蜗牛酶，例如从酵母中提取核酸。在一些实例中，如果使用多于一种裂解酶，则可以依次添加酶。例如，可以首先添加溶解酵素，随后是培养期，并然后随后是添加蛋白酶K和额外的培养期。在一些情况下，裂解缓冲液不含任何酶。

在一些方面，该方法可涉及一个或多个温育步骤。可以在裂解缓冲液中进行所述一个或多个温育步骤，以确保生物细胞或实体的完全裂解或分裂和/或破坏可能存在的任何抑制性蛋白质。温育步骤可涉及将生物细胞或实体在裂解缓冲液中保持一段时间。在一些情况下，温育步骤涉及在特定温度下将生物细胞或实体在裂解缓冲液中保持一定时间。在非限制性实例中，将生物细胞或实体在裂解缓冲液中温育约0.01秒至约48小时。例如，将生物细胞或实体在裂解缓冲液中温育约0.01秒、约0.05秒、约1秒、约10秒、约30秒、约1分钟、约5分钟、约10分钟、约30分钟、约1小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时、约10小时、约11小时、约12小时、约13小时、约14小时、约15小时、约16小时、约17小时、约18小时、约19小时、约20小时、约21小时、约22小时、约23小时、约24小时、约48小时或超过48小时。在一些实例中，在特定温度下，例如，从约4℃至约75℃将生物细胞或实体在裂解缓冲液中温育。例如，在约4℃、约10℃、约15℃、约20℃、约25℃、约30℃、约40℃、约45℃、约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃或高于75℃的温度下将生物细胞或实体在裂解缓冲液中温育。通常，将选择促进生物细胞或实体的破坏的温度条件。例如，如果裂解缓冲液含有酶(例如，蛋白酶K)，则可以选择使酶保持催化活性的温度。在一些情况下，可以选择温度以获得裂解酶的最佳催化活性。还可以选择中和样品中的任何抑制性蛋白质，但不应毁坏或破坏从中释放的核酸分子的完整性的温度。在一些情况下，裂解缓冲液不含任何酶。

存在于裂解缓冲液中一种或多种组分(例如，蛋白酶K)可能影响或干扰下游应用。在一些情况下，可以进行额外的温育步骤，例如，毁坏裂解步骤中使用的一种或多种干扰组分(例如，蛋白酶K)或使其失活。随后的温育步骤可以是约0.01秒至约48小时。例如，将生物细胞或实体在裂解缓冲液中温育约0.01秒、约0.05秒、约1秒、约10秒、约30秒、约1分钟、约5分钟、约10分钟、约30分钟、约1小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时、约10小时、约11小时、约12小时、约13小时、约14小时、约15小时、约16小时、约17小时、约18小时、约19小时、约20小时、约21小时、约22小时、约23小时、约24小时、约48小时或超过48小时。在一些实例中，额外的温育步骤可以发生在约57℃至约100℃的温度下。例如，额外的温育步骤可以发生在约57℃、约58℃、约59℃、约60℃、约61℃、约62℃、约63℃、约64℃、约65℃、约66℃、约67℃、约68℃、约69℃、约70℃、约71℃、约72℃、约73℃、约74℃、约75℃、约76℃、约77℃、约78℃、约79℃、约80℃、约81℃、约82℃、约83℃、约84℃、约85℃、约86℃、约87℃、约88℃、约89℃、约90℃、约91℃、约92℃、约93℃、约94℃、约95℃、约96℃约97℃、约98℃、约99℃、约100℃或大于100℃的温度下。

在一些方面，提取的核酸可以在该阶段用于任何下游过程，而无需任何纯化步骤。在一些情况下，提取的核酸分子可用于一个或多个扩增反应。例如，提取的核酸分子可用于一个或多个聚合酶链式反应(PCR)。可以使用本文提供的提取的核酸分子进行任何已知的PCR方法。

在一些情况下，当提取RNA时，可以在进行下游应用之前对RNA进行逆转录(即，使用逆转录酶)。简言之，这可如图28中的图中所示发生，在样品前制备阶段处理样品，该阶段可包括样品的浓缩、纯化和裂解，然后将样品移至RT-PCR步骤，其中RNA分子被逆转录为DNA分子，将这些DNA分子移至混合室，并然后移至PCR模块和检测模块。可选地，这可如图34所示发生，其包括在样品前制备阶段与RT-PCR步骤之间的额外步骤，所述额外步骤中样品与试剂混合，以进行逆转录酶反应。在一些实施方案中，逆转录和PCR的步骤可以在相同的模块(在这种情况下为扩增模块)中发生。可以在合适的温度下将提取的RNA分子与一种或多种逆转录酶一起温育用于发生逆转录。可以单独提供或与适合逆转录酶反应的缓冲液一起提供逆转录酶。可以向逆转录酶提供设计用于调节提取的核酸溶液的条件的浓缩缓冲液。在其他情况下，不提供额外的组分，并且裂解缓冲液适合逆转录酶。温育步骤可包括将生物细胞或实体在缓冲液中保持一段时间。在一些情况下，温育步骤包括在指定温度下将RNA分子在缓冲液中保持一段时间。在非限制性实例中，将RNA分子在缓冲液中温育约0.01秒至约48小时。例如，将RNA分子在缓冲液中温育约0.01秒、约0.05秒、约1秒、约10秒、约30秒、约1分钟、约5分钟、约10分钟、约30分钟、约1小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时、约10小时、约11小时、约12小时、约13小时、约14小时、约15小时、约16小时、约17小时、约18小时、约19小时、约20小时、约21小时、约22小时、约23小时、约24小时、约48小时或超过48小时。在一些实例中，在指定温度下，例如，约4℃至约75℃，将RNA分子在缓冲液中温育。例如，在约4℃、约10℃、约15℃、约20℃、约25℃、约30℃、约37℃、约40℃、约45℃、约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃或高于75℃的温度下将RNA分子在缓冲液中温育。通常，选择促进逆转录酶的活性的温度条件。图29示出了逆转录反应和失活步骤的温度曲线的实例。将含RNA的样品的温度加热至适合RT反应(T_RT)的温度。温度T_RT第一次达到(t₁)，并保持一段适合完成反应的时间(t₁至t₂)。在从时间t₂到时间t₃的下一阶段中，将样品加热到足以使RT酶(T_失活)失活的温度。从时间t3到时间t4将样品保持在该温度，这在T_失活温度下提供了使RT酶失活的时间的合适量。

缓冲液中逆转录酶的存在可能影响或干扰下游应用。在一些情况下，可以进行额外的温育步骤，例如毁坏逆转录酶或使其失活。随后的温育步骤可以为约0.01秒至约48小时。例如，将通过逆转录酶步骤产生的RNA与DNA分子的混合物温育约0.01秒、约0.05秒、约1秒、约10秒、约30秒、约1分钟、约5分钟、约10分钟、约30分钟、约1小时、约2小时、约3小时、约4小时、约5小时、约6小时、约7小时、约8小时、约9小时、约10小时、约11小时、约12小时、约13小时、约14小时、约15小时、约16小时、约17小时、约18小时、约19小时、约20小时、约21小时、约22小时、约23小时、约24小时、约48小时或大于48小时。在一些实例中，额外的温育步骤可以在约57℃至约100℃的温度下进行。例如，额外的温育步骤可以在约57℃、约58℃、约59℃、约60℃、约61℃、约62℃、约63℃、约64℃、约65℃、约66℃、约67℃、约68℃、约69℃、约70℃、约71℃、约72℃、约73℃、约74℃、约75℃、约76℃、约77℃、约78℃、约79℃、约80℃、约81℃、约82℃、约83℃、约84℃、约85℃、约86℃、约87℃、约88℃、约89℃、约90℃、约91℃、约92℃、约93℃、约94℃、约95℃、约96℃、约97℃、约98℃、约99℃、约100℃或高于100℃的温度下进行。

生物样品

在一些情况下，生物样品可以是组织样品。在一些情况下，组织样品是血液样品。在一些情况下，生物样品包含取自受试者的体液。在一些情况下，体液包含一个或多个包含核酸的细胞。在一些情况下，一个或多个细胞包含一个或多个微生物细胞，其包括但不限于细菌、古菌、原生生物和真菌。在一些情况下，生物样品包含一个或多个病毒颗粒。在一些情况下，生物样品包含一个或多个基于RNA的病毒颗粒。在一些情况下，生物样品包含一种或多种导致性传播疾病的微生物。样品可包含来自受试者的样品，如全血；血液制品；红细胞；白血细胞；暗黄覆盖层；拭子；尿；痰；唾液；精液；淋巴液；内淋巴；外淋巴；胃液；胆汁；粘液；皮脂；汗；眼泪；阴道分泌物；呕吐物；粪便；母乳；耳垢；羊水；脑脊液；腹膜积液；胸腔积液；活组织检查样品；囊肿液体；滑液；玻璃体液；房水；囊液；眼洗涤液；眼吸入物；血浆；血清；肺灌洗；肺吸入物；包括人的动物、包括但不限于，肝、脾、肾、肺、肠、脑、心脏、肌肉、胰腺、细胞培养物的组织以及从上述样品中获得的裂解物、提取物或材料和级分或可能存在于样品上或样品中的任何细胞和微生物和病毒。样品可包含原代培养物或细胞系的细胞。细胞系的实例包括但不限于293-T人肾细胞、A2870人卵巢细胞、A431人上皮细胞、B35大鼠成神经细胞瘤细胞、BHK-21仓鼠肾细胞、BR293人乳腺细胞、CHO中国仓鼠卵巢细胞、CORL23人肺细胞、HeLa细胞或Jurkat细胞。样品可包含均匀或混合的微生物群，其包含病毒、细菌、原生生物、原核生物界、囊泡藻界、古菌或真菌中的一种或多种。生物样品可以是尿液样品、阴道拭子、宫颈拭子、肛门拭子或面颊拭子。生物样品可以从医院、实验室、临床或医学实验室获得。样品可以从受试者获得。

非限制性样品来源的实例包括环境来源、工业来源、一个或多个受试者以及一个或多个微生物群。环境来源的实例包括但不限于农田、湖泊、河流、水库、通风口、墙壁、屋顶、土壤样品、植物和游泳池。工业来源的实例包括但不限于洁净室、医院、食品处理区、食品生产区、食品、医学实验室、药房和药物配制中心。多核苷酸可被分离的受试者的实例包括多细胞生物，如鱼、两栖动物、爬行动物、禽和哺乳动物。哺乳动物的实例包括灵长类动物(例如，猿、猴、大猩猩)、啮齿动物(例如，小鼠、大鼠)、牛、猪、绵羊、马、狗、猫或兔。在一些实例中，哺乳动物是人。在一些情况下，样品来自个体受试者。

在一些情况下，在样品缓冲液中提供生物样品。在一些情况下，样品缓冲液包含牛血清白蛋白和/或洗涤剂。在一些情况下，样品缓冲液包含约0.1％至5％的牛血清白蛋白。在一些情况下，样品缓冲液包含约0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％或5％的牛血清白蛋白。在一些情况下，样品缓冲液包含约0.1％至20％的洗涤剂。在一些情况下，样品缓冲液包含约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％的洗涤剂。在一些情况下，洗涤剂是Tween-20。待使用的样品缓冲液的选择可取决于预期的方法。例如，当使用洗涤步骤时，样品缓冲液的选择可能与不使用洗涤步骤时不同。如果不使用洗涤步骤，则样品缓冲液可以是适合裂解和随后的PCR反应的缓冲液。

一些商业收集介质或样品缓冲液含有用于保存微生物以供将来生长的化学物质，或裂解目标生物如硫氰酸胍的化学物质。因此，这些收集介质对DNA聚合酶有抑制作用，并且必须在PCR前经由过滤或类似方法从样品中洗涤。本文所述的方法可以不要求目标生物保持活力状态或样品缓冲液能够裂解细胞。可在样品缓冲液中发现适合与在本公开内容的方法和装置一起使用的一些组分包括：Tris HCL、Tween-80、BSA、Proclin和消泡剂SE-15。在一个实施方案中，样品缓冲液的组成可为：50mM Tris pH 8.4、2％(w/v)的Tween-80、0.25％(w/v)的BSA、0.03％(w/v)的Proclin 300和0.002％(v/v)的由纯净水组成的消泡剂SE-15。

Tris HCL是用于PCR的常见缓冲液。当在热循环期间被加热时，pH可能下降，例如在25℃的温度下，pH为8.4的Tris缓冲液在加热至约95℃时，pH可降至约～7.4。浓度范围可以是0.1mM至1M。pH范围可以是6至10。可以使用任何其他PCR兼容的缓冲液，例如HEPES。

Tween-80是可以帮助洗脱拭子上的目标生物的非离子表面活性剂和乳化剂。浓度范围可以是0.01％(w/v)至20％(w/v)。可以使用任何其他PCR兼容的表面活性剂和/或乳化剂。

Proclin 300是用作防腐剂以确保收集介质的长保质期的广谱抗菌剂。可以使用0.01％(w/v)至0.1％(w/v)的Proclin 300。许多其他抗菌剂是本领域已知的并且可以用于样品缓冲液中。

采用消泡剂SE-15以减少制造和通过该装置的流体运动期间的泡沫。可以使用0.001％(v/v)至1％(v/v)的消泡剂SE-15。也可以使用任何其他消泡剂，例如消泡剂204、消泡剂A、消泡剂B、消泡剂C或消泡剂Y-30。

本文提供的装置和方法可用于制备用于下游应用的核酸。下游应用可用于，例如，检测样品中是否存在核酸序列。在一些情况下，该装置和方法可用于检测生物样品中是否存在一种或多种微生物。在一些情况下，该一种或多种微生物是病原体(即疾病致病因子)。在一些情况下，该一种或多种微生物具有感染性。在一些情况下，该一种或多种微生物在受试者中引起疾病。在一些情况下，该疾病是性传播疾病。

在一些方面，所述装置和方法可用于检测与生物样品中的一种或多种细菌细胞相关的核酸是否存在。在一些情况下，该一种或多种细菌细胞是病原体。在一些情况下，该一种或多种细菌细胞具有感染性。可以检测的细菌病原体的非限制性实例包括分枝杆菌属(Mycobacteria)(例如结核分枝杆菌(M.tuberculosis)、牛分枝杆菌(M.bovis)、鸟分枝杆菌(M.avium)、麻风分枝杆菌(M.leprae)和非洲分枝杆菌(M.africanum))、立克次氏体属(rickettsia)、支原体属(mycoplasma)、衣原体属(chlamydia)和军团菌属(legionella)。细菌感染的一些实例包括，但不限于，由革兰氏阳性杆菌(Gram positive bacillus)引起的感染(例如，李斯特菌属(Listeria)、芽孢杆菌属(Bacillus)如炭疽芽孢杆菌(Bacillusanthracis)、丹毒丝菌(Erysipelothrix species))、革兰氏阴性杆菌(Gram negativebacillus)(例如，巴尔通体属(Bartonella)、布鲁氏菌属(Brucella)、弯曲杆菌属(Campylobacter)、肠杆菌属(Enterobacter)、埃希氏菌属(Escherichia)、弗朗西斯菌属(Francisella)、嗜血杆菌属(Hemophilus)、克雷白氏杆菌属(Klebsiella)、摩根氏菌属(Morganella)、变形杆菌属(Proteus)、普罗威登斯菌属(Providencia)、假单胞菌属(Pseudomonas)、沙门菌属(Salmonella)、沙雷菌属(Serratia)、志贺菌属(Shigella)、弧菌属(Vibrio)和耶尔森菌(Yersinia species)、螺旋菌(spirochete bacteria)(如Borrelia(Borrelia species)，其包括导致莱姆病(Lyme disease)的博氏疏螺旋体(Borreliaburgdorferi))、厌氧细菌(anaerobic bacteria)(如放线菌属(Actinomyces)和梭菌属(Clostridium species))、革兰氏阳性和阴性球菌(Gram positive and negative coccalbacteria)、肠球菌属(Enterococcus species)、链球菌属(Streptococcus species)、肺炎球菌属(Pneumococcus species)、葡萄球菌属(Staphylococcus species)和奈瑟氏球菌属(Neisseria species)。感染性细菌的具体实例包括，但不限于：幽门螺杆菌(Helicobacterpyloris)、嗜肺军团菌(Legionella pneumophilia)、结核分枝杆菌(Mycobacteriumtuberculosis)、鸟分枝杆菌(Mycobacterium avium)、胞内分枝杆菌(Mycobacteriumintracellulare)、关节霉分枝杆菌(Mycobacterium kansaii)、结核分枝杆菌(Mycobacterium gordonae)、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae)、脑膜炎奈瑟菌(Neisseria meningitidis)、单核细胞增生李斯特菌(Listeria monocytogenes)、酿脓链球菌(Streptococcus pyogenes)(A族链球菌(Streptococcus))、无乳链球菌(Streptococcus agalactiae)(B族链球菌(Streptococcus))、草绿色链球菌(Streptococcus viridans)、粪链球菌(Streptococcusfaecalis)、牛链球菌(Streptococcus bovis)、肺炎链球菌(Streptococcus pneumoniae)、流感嗜血杆菌(Haemophilus influenzae)、抗坏血酸杆菌(Bacillus antracis)、Erysipelothrix rhusiopathiae、破伤风梭菌(Clostridium tetani)、产气肠杆菌(Enterobacter aerogenes)、肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)、多杀性疟原虫(Pasturella multocida)、核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)、念珠状链杆菌(Streptobacillus moniliformis)、梅毒螺旋体(Treponema pallidium)、密螺旋体(Treponema pertenue)、钩端螺旋体(Leptospira)、立克次氏体属(Rickettsia)和以色列放线菌(Actinomyces israelii)、不动杆菌属(Acinetobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)、博德特氏菌属(Bordetella)、疏螺旋体属(Borrelia)、布鲁氏菌属(Brucella)、弯曲杆菌属(Campylobacter)、衣原体属(Chlamydia)、Chlamydophila、梭状芽孢杆菌属(Clostridium)、棒状杆菌属(Corynebacterium)、肠球菌属(Enterococcus)、嗜血杆菌属(Haemophilus)、螺旋杆菌属(Helicobacter)、分枝杆菌属(Mycobacterium)、支原体属(Mycoplasma)、促狭窄单胞菌属(Stenotrophomonas)、螺旋体属(Treponema)、弧菌属(Vibrio)、耶尔森菌属(Yersinia)、鲍曼不动杆菌(Acinetobacter baumanii)、百日咳博德特氏菌(Bordetella pertussis)、流产布鲁氏菌(Brucella abortus)、犬布鲁氏菌(Brucella canis)、马尔他布鲁氏杆菌(Brucella melitensis)、猪布鲁氏杆菌(Brucellasuis)、空肠弯曲杆菌(Campylobacter jejuni)、肺炎衣原体(Chlamydia pneumoniae)、沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis)、鹦鹉热衣原体(Chlamydophila psittaci)、肉毒杆菌(Clostridium botulinum)、艰难梭菌(Clostridium difficile)、产气荚膜梭菌(Clostridium perfringens)、白喉棒状杆菌(Corynebacterium diphtheriae)、沙门氏菌(Enterobacter sazakii)、成团肠杆菌(Enterobacter agglomerans)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、粪肠球菌(Enterococcus faecalis)、屎肠球菌(Enterococcusfaecium)、大肠杆菌(Escherichia coli)、土拉弗朗西斯菌(Francisella tularensis)、幽门螺杆菌(Helicobacter pylori)、嗜肺军团菌(Legionella pneumophila)、问号钩端螺旋体(Leptospira interrogans)、麻风分枝杆菌(Mycobacterium leprae)、结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)、溃疡分枝杆菌(Mycobacterium ulcerans)、肺炎支原体(Mycoplasma pneumoniae)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、立氏立克次体(Rickettsia rickettsii)、伤寒沙门氏菌(Salmonella typhi)、鼠伤寒沙门氏菌(Salmonella typhimurium)、肠沙门氏菌(Salmonella enterica)、宋内志贺氏菌(Shigella sonnei)、表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)、腐生葡萄球菌(Staphylococcus saprophyticus)、嗜麦芽寡养单胞菌(Stenotrophomonasmaltophilia)、霍乱弧菌(Vibrio cholerae)、鼠疫耶尔森氏菌(Yersinia pestis)等。在一些情况下，感染性细菌是淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae)或沙眼衣原体(Chlamydiatrachomatis)。

在一些方面，所述装置和方法可用于检测与生物样品中的一种或多种病毒相关的核酸是否存在。病毒类型的非限制性实例包括双链DNA病毒、单链DNA病毒、双链RNA病毒或单链RNA病毒。单链RNA病毒可以直接复制，或者可以在其生命周期中包括DNA中间体。DNA病毒可以直接复制或通过RNA中间体复制。病毒的非限制性实例包括疱疹病毒(herpesvirus)(例如，人类巨细胞病毒(human cytomegalomous virus)(HCMV)、单纯疱疹病毒1(herpes simplex virus 1)(HSV-1)、单纯疱疹病毒2(herpes simplex virus 2)(HSV-2)、水痘带状疱疹病毒(varicella zoster virus)(VZV)、Epstein-Barr病毒(Epstein-Barrvirus))、甲型流感病毒和丙型肝炎病毒(HCV)或小核糖核酸病毒(picornavirus)如柯萨奇病毒B3(Coxsackievirus B3)(CVB3)。其他病毒可包括，但不限于，乙型肝炎病毒(hepatitis B virus)、HIV、痘病毒(poxvirus)、嗜肝DNA病毒(hepadavirus)、逆转录病毒(retrovirus)和RNA病毒，如黄病毒(flavivirus)、披膜病毒(togavirus)、冠状病毒(coronavirus)、丁型肝炎病毒(Hepatitis D virus)、正粘病毒(orthomyxovirus)、副粘病毒(paramyxovirus)、弹状病毒(rhabdovirus)、布尼亚病毒(bunyavirus)、丝状病毒(filovirus)、腺病毒(Adenovirus)、人疱疹病毒(Human herpesvirus)、8型、人乳头瘤病毒(Human papillomavirus)、BK病毒、JC病毒、天花(Smallpox)、乙型肝炎病毒(Hepatitis Bvirus)、人博卡病毒(Human bocavirus)、细小病毒B19(Parvovirus B19)、人星状病毒(Human astrovirus)、诺沃克病毒(Norwalk virus)、柯萨奇病毒(coxsackievirus)、甲型肝炎病毒(hepatitis A virus)、脊髓灰质炎病毒(poliovirus)、鼻病毒(rhinovirus)、严重急性呼吸综合征病毒(Severe acute respiratory syndrome virus)、丙型肝炎病毒(Hepatitis C virus)、黄热病病毒(yellow fever virus)、登革热病毒(dengue virus)、西尼罗河病毒(West Nile virus)、风疹病毒(Rubella virus)、戊型肝炎病毒(HepatitisE virus)和人类免疫缺陷病毒(HIV)。在一些情况下，病毒是一种有包膜的病毒。实例包括，但不限于，嗜肝DNA病毒(hepadnavirus)科、疱疹病毒(herpesvirus)科、虹膜病毒(iridovirus)科、痘病毒(poxvirus)科、黄病毒(flavivirus)科、外衣病毒(togavirus)科、逆转录病毒(retrovirus)科、冠状病毒(coronavirus)科、丝状病毒(filovirus)科、弹状病毒(rhabdovirus)科、布尼亚病毒(bunyavirus)科、正粘病毒(orthomyxovirus)科、副粘病毒(paramyxovirus)科和沙粒病毒(arenavirus)科的病毒。其他实例包括，但不限于，乙型肝炎病毒(Hepadnavirus hepatitis B virus)(HBV)、土拨鼠肝炎病毒(woodchuckhepatitis virus)、地松鼠(嗜肝DNA病毒)肝炎病毒(ground squirrel(Hepadnaviridae)hepatitis virus)、鸭乙型肝炎病毒(duck hepatitis B virus)、苍鹭乙型肝炎病毒(heron hepatitis B virus)、疱疹病毒单纯疱疹病毒(Herpesvirus herpes simplexvirus)(HSV)1型和2、水痘-带状疱疹病毒(varicella-zoster virus)、巨细胞病毒(cytomegalovirus)(CMV)、人巨细胞病毒(human cytomegalovirus)(HCMV)、小鼠巨细胞病毒(mouse cytomegalovirus)(MCMV)、豚鼠巨细胞病毒(guinea pig cytomegalovirus)(GPCMV)、爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-Barr virus)(EBV)、人疱疹病毒6(human herpesvirus 6)(HHV变体A和B)、人疱疹病毒7(human herpes virus 7)(HHV-7)、人疱疹病毒8(human herpes virus 8)(HHV-8)、卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒(Kaposi's sarcoma-associated herpes virus)(KSHV)、B病毒痘病毒痘苗病毒(B virus Poxvirus vacciniavirus)、天花病毒(variola virus)、天花病毒(smallpox virus)、猴痘病毒(monkeypoxvirus)、牛痘病毒(cowpox virus)、骆驼痘病毒(camelpox virus)、鼠痘病毒(ectromeliavirus)、鼠痘病毒(mousepox virus)、兔痘病毒(rabbitpox viruses)、浣熊痘病毒(raccoonpox viruses)、传染性软疣病毒(molluscum contagiosum virus)、口疮病毒(orfvirus)、副牛痘苗病毒(milker's nodes virus)、牛丘疹性口腔炎病毒(bovin papullarstomatitis virus)、绵羊痘病毒(sheeppox virus)、山羊痘病毒(goatpox virus)、块状皮病病毒(lumpy skin disease virus)、禽痘病毒(fowlpox virus)、金丝雀痘病毒(canarypox virus)、鸽痘病毒(pigeonpox virus)、麻雀痘病毒(sparrowpox virus)、粘液瘤病毒(myxoma virus)、兔纤维瘤病毒(hare fibroma virus)、兔纤维瘤病毒(rabbitfibroma virus)、松鼠纤维瘤病毒(squirrel fibroma viruses)、猪痘病毒(swinepoxvirus)、特纳河痘病毒(tanapox virus)、亚巴猴痘病毒(Yabapox virus)、黄病毒登革病毒(Flavivirus dengue virus)、丙型肝炎病毒(hepatitis C virus)(HCV)、GB肝炎病毒(GBhepatitis viruses)(GBV-A、GBV-B和GBV-C)、西尼罗河病毒(West Nile virus)、黄热病病毒(yellow fever virus)、圣路易斯脑炎病毒(St.Louis encephalitis virus)、日本脑炎病毒(Japanese encephalitis virus)、波瓦森病毒(Powassan virus)、蜱传脑炎病毒(tick-borne encephalitis virus)、科萨努尔森林病病毒(Kyasanur Forest diseasevirus)、外衣病毒(Togavirus)、委内瑞拉马脑炎(VEE)病毒(Venezuelan equineencephalitis(VEE)virus)、基孔肯雅病毒(chikungunya virus)、罗斯河病毒(Ross Rivervirus)、马亚罗病毒(Mayaro virus)、辛德比斯病毒(Sindbis virus)、风疹病毒(rubellavirus)、1型和2型逆转录病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)(Retrovirus humanimmunodeficiency virus(HIV)types 1and 2)、人类T细胞白血病病毒(human T cellleukemia virus)(HTLV)1、2和5型、小鼠乳腺肿瘤病毒(mouse mammary tumor virus)(MMTV)、劳氏肉瘤病毒(Rous sarcoma virus)(RSV)、慢病毒(lentiviruses)、冠状病毒(Coronavirus)、严重急性呼吸综合征(SARS)病毒(severe acute respiratory syndrome(SARS)virus)、丝状病毒埃博拉病毒(Filovirus Ebola virus)、马尔堡病毒(Marburgvirus)、变性肺病毒(Metapneumoviruses)(MPV)如人类偏肺病毒(humanmetapneumovirus)(HMPV)、弹状病毒狂犬病病毒(Rhabdovirus rabies virus)、水疱性口炎病毒(vesicular stomatitis virus)、布尼亚病毒(Bunyavirus)、克里米亚-刚果出血热病毒(Crimean-Congo hemorrhagic fever virus)、裂谷热病毒(Rift Valley fevervirus)、拉克罗斯病毒(La Crosse virus)、汉坦病毒(Hantaan virus)、正粘病毒(Orthomyxovirus)、流感病毒(influenza virus)(A、B和C型)、副粘病毒(Paramyxovirus)、副流感病毒(parainfluenza virus)(PIV 1、2和3型)、呼吸道合胞病毒(respiratorysyncytial virus)(A型和B型)、麻疹病毒(measles virus)、腮腺炎病毒(mumps virus)、沙粒病毒(Arenavirus)、淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(lymphocytic choriomeningitisvirus)、胡宁病毒(Junin virus)、马丘坡病毒(Machupo virus)、瓜纳瑞托病毒(Guanaritovirus)、拉沙病毒(Lassa virus)、阿姆巴里病毒(Ampari virus)、Flexal病毒(Flexalvirus)、伊派病毒(Ippy virus)、莫巴拉病毒(Mobala virus)、莫皮亚病毒(Mopeiavirus)、拉丁美洲砂粒样病毒(Latino virus)、巴拉那病毒(Parana virus)、Pichinde病毒(Pichinde virus)、庞塔托鲁病毒(Punta toro virus)(PTV)、Tacaribe病毒(Tacaribevirus)和塔米阿米病毒(Tamiami virus)。在一些实施方案中，病毒是无包膜病毒，其实例包括，但不限于，细小病毒(parvovirus)科、圆环病毒(circovirus)科、多瘤病毒(polyomavirus)科、乳头瘤病毒(papillomavirus)科、腺病毒(adenovirus)科、虹膜病毒(iridovirus)科、呼肠孤病毒(reovirus)科、双RNA病毒(birnavirus)科、杯状病毒(calicivirus)科和小核糖核酸病毒(picornavirus)科的成员。具体实例包括，但不限于，犬细小病毒(canine parvovirus)、细小病毒B19(parvovirus B19)、猪圆环病毒(porcinecircovirus)1型和2型、BFDV(喙和羽毛病病毒(Beak and Feather Disease virus)、鸡贫血病毒(chicken anaemia virus)、多瘤病毒(Polyomavirus)、猿猴病毒40(SV40)(simianvirus 40)、JC病毒、BK病毒、澳洲长尾小鹦鹉幼雏病病毒(Budgerigar fledgling diseasevirus)、人乳头瘤病毒(human papillomavirus)、牛乳头瘤病毒(bovine papillomavirus)(BPV)1型、棉尾兔乳头瘤病毒(cotton tail rabbit papillomavirus)、人腺病毒(humanadenovirus)(HAdV-A、HAdV-B、HAdV-C、HAdV-D、HAdV-E和HAdV-F)、禽腺病毒(fowladenovirus)A、牛腺病毒(bovine adenovirus)D、蛙腺病毒(frog adenovirus)、呼肠孤病毒(Reovirus)、人环状病毒(human orbivirus)、人类病毒(human coltivirus)、哺乳动物正呼肠病毒(mammalian orthoreovirus)、蓝舌病毒(bluetongue virus)、轮状病毒(rotavirus)A、轮状病毒(rotaviruses)(B组至G组)、科罗拉多蜱热病毒(Colorado tickfever virus)、水生呼肠孤病毒(aquareovirus)A型、质型多角体病毒(cypovirus)1型、斐济病病毒(Fiji disease virus)、水稻矮缩病毒(rice dwarf virus)、水稻粗糙特技病毒(rice ragged stunt virus)、虫源呼肠孤病毒(idnoreovirus)1型、真菌呼肠孤病毒(mycoreovirus)1型、双RNA病毒(Birnavirus)、法氏囊病病毒(bursal disease virus)、胰腺坏死病毒(pancreatic necrosis virus)、杯状病毒(Calicivirus)、猪水疱疹病毒(swine vesicular exanthema virus)、兔出血症病毒(rabbit hemorrhagic diseasevirus)、诺沃克病毒(Norwalk virus)、札幌病毒(Sapporo virus)、小核糖核酸病毒(Picornavirus)、人类脊髓灰质炎病毒(human polioviruses)(1-3)、人柯萨奇病毒(humancoxsackieviruses)Al-22、24(CA1-22和CA24、CA23(埃可病毒(echovirus)9))、人柯萨奇病毒(human coxsackieviruses)(Bl-6(CB1-6))、人埃可病毒(human echoviruses)1-7、9、11-27、29-33、vilyuish virus、猿猴肠道病毒(simian enteroviruses)1-18(SEV1-18)、猪肠道病毒(porcine enteroviruses)1-11(PEV1-11)、牛肠道病毒(bovine enteroviruses)1-2(BEV1-2)、甲型肝炎病毒(hepatitis A virus)、鼻病毒(rhinoviruses)、肝病毒(hepatoviruses)、心脏病毒(cardio viruses)、口蹄疫病毒(aphthoviruses)和埃可病毒(echoviruses)。病毒可能是噬菌体。噬菌体的实例包括，但不限于，T4、T5、λ噬菌体、T7噬菌体、G4、P1、

热变形泰纳克斯病毒1(Thermoproteus tenax virus 1)、M13、MS2、Qβ、

Φ29、PZA、Φ15、BS32、B103、M2Y(M2)、Nf、GA-1、FWLBc1、FWLBc2、FWLLm3、B4。在一些情况下，病毒选自黄病毒科(Flaviviridae)(例如，黄病毒属(Flavivirus)、瘟病毒属(Pestivirus)和庚型肝炎病毒属(Hepacivirus genera)的成员)，其包括丙型肝炎病毒(hepatitis C virus)、黄热病病毒(Yellow fever virus)；蜱虫病毒(Tick-borneviruses)，如加德格兹谷病毒(Gadgets Gully virus)、卡达姆病毒(Kadam virus)、科萨努尔森林病病毒(Kyasanur Forest disease virus)、兰加特病毒(Langat virus)、鄂木斯克出血热病毒(Omsk hemorrhagic fever virus)、波瓦桑病毒(Powassan virus)、皇家农场病毒(Royal Farm virus)、喀什病毒(Karshi virus)、蜱传脑炎病毒(tick-borneencephalitis virus)、Neudoerfl virus、Sofjin virus、娄平病毒(Louping ill virus)和Negishi virus；海鸟蜱传病毒(seabird tick-borne viruses)，如米班病毒(Meabanvirus)、索马里兹礁病毒(Saumarez Reef virus)和秋列尼病毒(Tyuleniy virus)；蚊媒病毒(mosquito-borne viruses)、如阿罗阿病毒(Aroa virus)、登革热病毒(dengue virus)、凯杜古病毒(Kedougou virus)、卡西帕科利病毒(Cacipacore virus)、库坦戈病毒(Koutango virus)、日本脑炎病毒(Japanese encephalitis virus)、墨累谷脑炎病毒(Murray Valley encephalitis virus)、圣路易斯脑炎病毒(St.Louis encephalitisvirus)、乌苏图病毒(Usutu virus)、西尼罗河病毒(West Nile virus)、雅温得病毒(Yaounde virus)、科科贝尔病毒(Kokobera virus)、巴格扎病毒(Bagaza virus)、伊列乌斯病毒(Ilheus virus)、以色列土耳其脑膜脑脊髓炎病毒(Israel turkeymeningoencephalo-myelitis virus)、恩塔亚病毒(Ntaya virus)、坦布苏病毒(Tembusuvirus)、寨卡病毒(Zika virus)、斑齐病毒(Banzi virus)、博博衣病毒(Bouboui virus)、埃杰山病毒(Edge Hill virus)、朱格拉病毒(Jugra virus)、萨博亚病毒(Saboya virus)、塞皮克病毒(Sepik virus)、乌干达S病毒(Uganda S virus)、韦塞尔斯布朗病毒(Wesselsbron virus)、黄色发烧病毒(yellow fever virus)；没有已知节肢动物载体的病毒，如恩德培蝙蝠病毒(Entebbe bat virus)、横须贺病毒(Yokose virus)、阿波依病毒(Apoi virus)、牛骨山脊病毒(Cowbone Ridge virus)、胡蒂亚帕病毒(Jutiapa virus)、摩多克病毒(Modoc virus)、萨尔别霍病毒(Sal Vieja virus)、圣帕利塔病毒(San Perlitavirus)、布卡拉沙蝙蝠病毒(Bukalasa bat virus)、凯里岛病毒(Carey Island virus)、达喀尔蝙蝠病毒(Dakar bat virus)、蒙大拿蝠白细胞脑炎病毒(Montana myotisleukoencephalitis virus)、粉判蝙蝠病毒(Phnom Penh bat virus)、里约布拉沃病毒(Rio Bravo virus)、塔玛纳蝙蝠病毒(Tamana bat virus)和细胞融合因子病毒科(Cellfusing agent virus)。在一些情况下，该病毒选自沙粒病毒(Arenaviridae)，其包括伊派病毒(Ippy virus)、拉沙病毒(Lassa virus)(例如，Josiah、LP或GA391株)、淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(lymphocytic choriomeningitis virus)(LCMV)、莫巴拉病毒(Mobalavirus)、莫皮亚病毒(Mopeia virus)、阿马帕里病毒(Amapari virus)、Flexal病毒(Flexalvirus)、瓜纳瑞托病毒(Guanarito virus)、胡宁病毒(Junin virus)、拉丁美洲砂粒样病毒(Latino virus)、马丘坡病毒(Machupo virus)、奥利弗洛斯病毒(Oliveros virus)、巴拉那病毒(Parana virus)、Pichinde病毒(Pichinde virus)、皮里陶病毒(Pirital virus)、沙比亚病毒(Sabia virus)、Tacaribe病毒(Tacaribe virus)、塔米阿米病毒(Tamiamivirus)、白水阿罗约病毒(Whitewater Arroyo virus)、查帕雷病毒(Chapare virus)和Lujo病毒(Lujo virus)。在一些情况下，该病毒选自布尼亚病毒科(Bunyaviridae)(例如，汉坦病毒属(Hantavirus)、内罗病毒属(Nairovirus)、正本雅病毒属(Orthobunyavirus)和白蛉病毒属(Phlebovirus genera)的成员)，其包括汉坦病毒(Hantaan virus)、辛努柏病毒(Sin Nombre virus)、道格比病毒(Dugbe virus)、本雅姆韦拉病毒(Bunyamweravirus)、裂谷谷热病毒(Rift Valley fever virus)、拉克罗斯病毒(La Crosse virus)、蓬托罗病毒(Punta Toro virus)(PTV)、加州脑炎病毒(California encephalitis virus)和克里米亚-刚果出血热(CCHF)病毒(Crimean-Congo hemorrhagic fever(CCHF)virus)。在一些情况下，该病毒选自纤丝病毒科(Filoviridae)，其中包括埃博拉病毒(Ebola virus)(例如，扎伊尔、苏丹、象牙海岸、雷斯顿和乌干达病毒株)和马尔堡病毒(Marburg virus)(例如，安哥拉、Ci67、Musoke、Popp、Ravn和维多利亚湖病毒株)；披膜病毒科(Togaviridae)的成员(例如，甲病毒属(Alphavirus genus)的成员)，其包括委内瑞拉马脑炎病毒(Venezuelan equine encephalitis virus)(VEE)、东部马脑炎病毒(Eastern equineencephalitis virus)(EEE)、西部马脑炎病毒(Western equine encephalitis virus)(WEE)、辛德毕斯病毒(Sindbis virus)、风疹病毒(rubella virus)、塞姆利基森林病毒(Semliki Forest virus)、罗斯河病毒(Ross River virus)、巴马森林病毒(BarmahForest virus)、O'nyong'nyong virus和基孔肯雅病毒(chikungunya virus)；痘病毒科(Poxyiridae)的成员(例如，正痘病毒属(Orthopoxvirus genus)的成员)，其包括天花病毒(smallpox virus)、猴痘病毒(monkeypox virus)和痘苗病毒(vaccinia virus)；疱疹病毒科(Herpesviridae)的成员，包括单纯疱疹病毒(herpes simplex virus)(HSV；1、2和6型)、人疱疹病毒(human herpes virus)(如7和8型)、巨细胞病毒(cytomegalovirus)(CMV)、爱泼斯坦-巴尔病毒(Epstein-Barr virus)(EBV)、水痘-带状疱疹病毒(Varicella-Zostervirus)和卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒(Kaposi's sarcoma associated-herpesvirus)(KSHV)；正粘病毒科(Orthomyxoviridae)的成员，包括流感病毒(A、B和C)，如H5N1禽流感病毒或H1N1猪流感；冠状病毒科(Coronaviridae)的成员，包括严重急性呼吸系统综合征(SARS)病毒(severe acute respiratory syndrome(SARS)virus)；弹状病毒科(Rhabdoviridae)的成员，包括狂犬病病毒(rabies virus)和水疱性口炎病毒(VSV)(vesicular stomatitis virus)；副粘病毒科(Paramyxoviridae)的成员，包括人呼吸道合胞病毒(RSV)(human respiratory syncytial virus)、鸡新城疫病毒(Newcastle diseasevirus)、亨德拉病毒(hendravirus)、尼帕病毒(nipahvirus)、麻疹病毒(measles virus)、牛瘟病毒(rinderpest virus)、犬瘟热病毒(canine distemper virus)、仙台病毒(Sendaivirus)、人副流感病毒(human parainfluenza virus)(例如，1、2、3和4)、鼻病毒(rhinovirus)和腮腺炎病毒(mumps virus)；小核糖核酸病毒科(Picornaviridae)的成员，包括脊髓灰质炎病毒(poliovirus)、人类肠道病毒(human enterovirus)(A、B、C和D)、甲型肝炎病毒(hepatitis A virus)和柯萨奇病毒(coxsackievirus)；肝DNA病毒科(Hepadnaviridae)的成员，包括乙型肝炎病毒(hepatitis B virus)；乳头状病毒科(Papillamoviridae)的成员，包括人乳头瘤病毒(human papilloma virus)；细小病毒科(Parvoviridae)的成员，包括腺相关病毒；星状病毒科(Astroviridae)的成员，其中包括星状病毒(astrovirus)；Polyomaviridae的成员，包括JC病毒、BK病毒和SV40病毒；杯状病毒科(Calciviridae)的成员，包括诺沃克病毒(Norwalk virus)；呼肠孤病毒科(Reoviridae)的成员，包括轮状病毒(rotavirus)；和逆转录病毒科(Retroviridae)的成员，包括人免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus)(HIV；例如1型和2型)和I型和II型人T淋巴细胞病毒(human T-lymphotropic virus)(分别为HTLV-1和HTLV-2)。

在一些方面，所述装置和方法可用于检测与生物样品中的一种或多种真菌相关的核酸是否存在。感染性真菌病原体的实例包括，但不限于，曲霉属(Aspergillus)、芽生菌属(Blastomyces)、球孢子菌属(Coccidioides)、隐球菌属(Cryptococcus)、组织胞浆菌属(Histoplasma)、副球孢子菌属(Paracoccidioides)、孢子丝菌属(Sporothrix)和接合菌纲(Zygomycetes)的至少三个属。上述真菌以及许多其他真菌可在宠物和伴侣动物中引起疾病。目前的教导包括直接或间接接触动物的基质。在动物中引起疾病的生物体的实例包括粃糠状鳞斑霉(Malassezia furfur)、絮状表皮癣菌(Epidermophyton floccosur)、须发癣菌(Trichophyton mentagrophytes)、红色发癣菌(Trichophyton rubrum)、断发癣菌(Trichophyton tonsurans)、马发癣菌(Trichophyton equinum)、刚果嗜皮菌(Dermatophilus congolensis)、狗小孢霉(Microsporum canis)、头癣小孢霉(Microsporuaudouinii)、石膏状小孢霉(Microsporum gypseum)、Malassezia ovale、Pseudallescheria、帚霉属(Scopulariopsis)、足放线病菌属(Scedosporium)和白假丝酵母(Candida albicans)。真菌感染性病原体的进一步的实例包括，但不限于，曲霉属(Aspergillus)、Blastomyces dermatitidis、假丝酵母属(Candida)、粗球孢子菌(Coccidioides immitis)、新型隐球菌(Cryptococcus neoformans)、荚膜组织胞浆菌荚膜变种(Histoplasma capsulatum var.capsulatum)、巴西副球孢子菌(Paracoccidioidesbrasiliensis)、申克孢子丝菌(Sporothrix schenckii)、接合菌(Zygomycetes spp.)、伞状犁头霉(Absidia corymbifera)、微小根毛霉(Rhizomucor pusillus)或无根根霉菌(Rhizopus arrhizus)。

在一些方面，所述装置和方法可用于检测与生物样品中的一种或多种寄生虫相关的核酸是否存在。寄生虫的非限制性实例包括疟原虫(Plasmodium)、利什曼原虫(Leishmania)、巴贝虫(Babesia)、密螺旋体(Treponema)、包柔螺旋体属(Borrelia)、锥虫属(Trypanosoma)、刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)、镰状疟原虫(Plasmodiumfalciparum)、间日疟原虫(P.vivax)、卵形疟原虫(P.ovale)、三日疟原虫(P.malariae)、锥体虫(Trypanosoma spp.)或军团菌(Legionella spp.)。在一些情况下，寄生虫是阴道毛滴虫。

在一些情况下，生物样品可以是包含介质的环境样品，例如水、土壤、空气等。在一些情况下，生物样品可以是法医学样品(例如，头发、血液、精液、唾液等)。在一些情况下，生物样品可包含用于生物恐怖袭击的病原体(例如，流感、炭疽、天花)。

在一些方面，生物样品包含与性传播疾病(STD)或性传播感染(STI)相关的感染性病原体。可用本文提供的装置和方法检测的STD或STI和相关感染性病原体的非限制性实例可包括细菌性阴道病(Bacterial Vaginosis)；衣原体(Chlamydia)(沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis))；生殖器疱疹(Genital herpes)(疱疹病毒(herpes virus))；淋病(Gonorrhea)(淋病奈瑟菌(Neisseria gonorrhoeae))；乙型肝炎(乙型肝炎病毒)；丙型肝炎(丙型肝炎病毒)；生殖器疣、肛门疣、宫颈癌(人乳头瘤病毒(HumanPapillomavirus))；性病淋巴肉芽肿(Lymphogranuloma venereum)(沙眼衣原体(Chlamydia trachomatis))；梅毒(Syphilis)(梅毒螺旋体(Treponema pallidum))；滴虫病(Trichomoniasis)(阴道滴虫(Trichomonas vaginalis))；酵母感染(念珠菌(Candida))；和获得性免疫缺陷综合征(人类免疫缺陷病毒)。

性能

在一些情况下，与传统方法相比，本文所述的装置和方法可以表现出改进的性能。例如，在一些情况下，与其他方法相比，所述装置和方法可以在更短的时间内提取和制备适合用于聚合酶链式反应(PCR)的核酸分子。在一些情况下，所述装置和方法可以在20分钟或更短时间内提取和制备适用于PCR反应的核酸分子。例如，如本文所述的核酸分子的提取和制备可以在约20分钟、19分钟、18分钟、17分钟、16分钟、15分钟、14分钟、13分钟、12分钟、11分钟、10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、4分钟、3分钟、2分钟、1分钟或小于1分钟内完成。在一些情况下，如本文所述的核酸分子的提取和制备在约5分钟或更短时间内完成。在一些情况下，该方法在约5分钟或更短时间内提取质量足以成功进行聚合酶链式反应(PCR)的核酸分子。

足以进行聚合酶链式反应的提取或制备的核酸的质量是指提取或制备的核酸的量、核酸的纯度和核酸的剪切(核酸分子的平均长度)。足够的量的核酸可以指约0.001、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1μg。足够的量也可以指洗脱液中核酸的浓度。洗脱的核酸的浓度可以是约0.001、0.01、0.05、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1μg/μL。产生的核酸可包含平均长度为至少约100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000或大于1000个碱基对的核酸片段。

足以进行聚合酶链式反应的提取或制备的核酸的质量可以是通过qPCR标准曲线测定的产生至少70％效率的样品。PCR的效率可以在90-100％之间(-3.6≥斜率≥-3.3)。qPCR的效率可以通过计算样品与10倍稀释的样品之间的循环差来量化。例如，如果效率为100％，则10倍稀释的输入DNA的Ct值将相隔3.3个循环(对于Ct的每个变化具有2倍稀释度的变化)。

在一些情况下，与使用其他方法制备的核酸样品相比，使用本文所述的装置和方法提取或制备的核酸样品具有相似或改善的纯度。纯度可以测量为，例如，260nm和280nm处的吸光度之比(例如，A260/A280)。例如，使用所述装置和方法制备的包含DNA的核酸样品的A260/A280之比可为约1.5、约1.6、约1.7、约1.8、约1.9或约2.0。在一些情况下，提取或制备的核酸分子包含DNA，并且DNA的A260/A280之比为至少1.5。在另一个实例中，使用所述装置和方法制备的包含RNA的核酸样品的A260/A280之比可为约1.7、约1.8、约1.9、约2.0、约2.1或约2.2。在一些情况下，提取的核酸分子包含RNA，并且RNA的A260/A280之比为至少1.7。

下游过程如聚合酶链式反应(PCR)可能对样品中存在的某些分子敏感。例如，一种或多种裂解试剂(例如，蛋白酶K)的存在可能阻碍或抑制下游过程。在一些情况下，本文所述的核酸分子从一种或多种生物细胞或实体中提取，具有足以成功进行一个或多个下游过程的质量。在一些情况下，提取的核酸分子的质量可足以成功进行PCR。例如，提取的核酸分子的质量可足以对提取的核酸分子中存在的目标核酸分子进行扩增反应，以产生扩增的目标核酸分子。在一些情况下，可以使用阳性对照(例如，已知对目标分子呈阳性的生物细胞)以确认提取过程成功进行。本文所述的提取的核酸分子通常基本上不含抑制下游过程的分子(例如，蛋白酶K)。

在一些情况下，与使用其他方法从相同量的起始材料中制备的核酸样品相比，所述核酸样品可具有相似或改善的产率。例如，与使用其他核酸提取方法从相同量的起始材料中制备的核酸样品相比，使用本文所述的方法和装置制备的核酸样品可具有约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约30％、约35％、约40％、约45％、约50％、约55％、约60％、约65％、约70％、约75％、约80％、约85％、约90％、约95％、约99％或更高的产率。

标准核酸提取方法可包括使用离心机和真空装置。在一些情况下，本文的方法和装置不涉及使用离心机或真空装置。

装置

在一些方面，提供了用于进行本文描述的任何方法的装置。例如，图10是根据实施方案的分子诊断测试装置1000(也称为“测试装置”或“装置”)的示意图。示意图描述了如图11所示的测试装置1000的主要组件。测试装置1000是集成装置(即，模块包含在单个壳体内)，适用于在即时背景(例如，医生办公室、药房等)、分散测试设施、或在用户家中使用。在一些实施方案中，装置1000可以具有使其可以在用户手中携带、保持、使用和/或操纵(即，它可以是“手持”装置)的尺寸、形状和/或重量。手持装置可具有小于15cm×15cm×15cm、或小于15cm×15cm×10cm、或小于12cm×12cm×6cm的尺寸。在其他实施中方案，测试装置1000可以是独立的一次性装置。在一些实施方案中，测试装置1000可以配置为锁定装置或其他机制，以防止重用或试图重用该装置。

此外，在一些实施方案中，装置1000可以是CLIA放弃的装置和/或可以根据CLIA放弃的方法操作。类似地，在一些实施方案中，装置1000(以及本文示出和描述的任何其他装置)被配置为以足够简单的方式操作，并且可以以足够的准确度产生结果，以构成有限的误用可能性和/或如果使用不当，造成有限的伤害风险。在一些实施方案中，根据几乎不需要用户判断的方法，和/或其中某些操作步骤易于和/或自动控制，装置1000(以及本文所示和所述的任何其他装置)可以由最少(或没有)科学培训的用户操作，。在一些实施方案中，分子诊断测试装置1000可以被配置为以使用不当(试剂的损坏、试剂的过期、试剂的泄漏或类似情况)的可能性有限的方式长期存储。在一些实施方案中，分子诊断测试装置1000被配置为储存长达约36个月、长达约32个月、长达约26个月、长达约24个月、长达约20个月、长达约18个月，或其间的任何值。

测试装置1000被配置为操纵生物样品S1以产生与目标细胞相关联的一个或多个输出信号。具体地，装置1000包括样品制备模块1200、失活模块1300(也称为裂解模块)、流体驱动(或流体转移)模块1400、混合室1500、扩增模块、检测模块和电源和控制模块(未示出)。测试装置和其中的某些部件可以类似于本文示出和描述的任何分子测试装置，或在名称为“Devices and Methods for Molecular Diagnostic Testing(分子诊断测试的装置和方法)”的国际专利公开号WO2016/109691中，通过引用其全文并入本文。因此，这里未提供某些模块(例如，流体驱动模块1400)的详细描述。下面提供每个模块的描述。

图11示出了分子诊断测试装置1000的透视分解图。诊断测试装置1000包括壳体(包括顶部1010和底部1030)，其中包含本文所述的模块。类似地，壳体(包括顶部1010和/或底部1030)围绕和/或包围各模块。如图所示，顶部壳体1010限定了与检测模块1800对准的检测开口1011，使检测模块1800的每个检测表面和/或产生的信号通过检测开口1011可见。在一些实施方案中，顶部壳体1010和/或围绕检测开口1011的顶部壳体1010的部分是不透明的(或半透明的)，从而“框定”或突出检测开口。在一些实施方案中，例如，顶部壳体1010可包括标记(例如，粗线、颜色等)以突出检测开口1011。例如，在一些实施方案中，顶部壳体1010可包括标识特定疾病(例如，沙眼衣原体(CT)、淋病奈瑟菌(NG)和阴道毛滴虫(TV))或对照的检测开口的标记。在其他实施方案中，顶部壳体1010可包括一系列色斑，其具有与测试期间产生的信号可能产生的一系列颜色相关的一系列颜色。以这种方式，外壳设计可以有助于减少用户准确读取测试所需的判断量。

如图11所示，样品制备模块1200包括样品输入模块1170、洗涤模块1210、洗脱模块1260、过滤器组件1230，以及连接各种组件的各种流体导管(例如，管、管线、阀等)。装置1000还包括裂解模块1300(参见例如图13-图16中所示的裂解模块2300)，其与样品制备模块1200一起，根据本文所述的任何方法进行核酸提取。因此，尽管样品制备模块1200和失活模块1300被描述为两个单独的模块，但在其他实施方案中，样品制备模块1200的结构和功能可包括在失活模块1300内或由失活模块1300进行，反之亦然。类似地，本文所述的任何样品制备模块、失活模块和/或裂解模块可包括任何结构和/或进行其他模块的任何功能，以进行本文描述的样品制备或核酸提取的任何方法。通过消除对外部样品制备和繁琐的仪器的需要，装置1000适用于在即时背景(例如，医生办公室、药房等)或用户家中使用，并且可以接收任何合适的生物样品S1。生物样品S1(和本文所述的任何输入样品)可以是，例如，使用市售样品收集试剂盒收集的血液、尿液、男性尿道标本、阴道标本、宫颈拭子标本和/或鼻拭子标本。

样品输入模块1170设置在壳体1010内，并配置为接收包含生物实体的生物样品S1。生物样品S1可以是本文所述的任何样品类型，并且生物实体可以是本文所述的任何实体。样品输入模块1170定义了可被盖1152选择性覆盖的样品体积(sample volume)1174。盖1152可包括密封件或其他锁件，使其可牢固地固定到下壳体1030(或装置1000的其他部分)并且/或可以在运输期间、在将样品递送后或类似情况下关闭。在一些实施方案中，输入端口盖1152可包括不可逆锁，以防止装置1000的重用和/或添加补充样品流体。以这种方式，未经培训的个人可以适当使用装置1000。

洗涤模块1210包括壳体，该壳体限定了含有任何合适的洗涤组合物的洗涤体积。例如，在一些实施方案中，洗涤模块1210可包括气态第一洗涤组合物(例如，氮气、空气或另一种惰性气体)和液体第二洗涤组合物。以这种方式，洗涤操作可以包括过滤器组件1230的“空气吹扫”。具体地，当样品输入模块1170和/或洗涤模块1210被致动时，第一洗涤组合物(气体)的连续流动随后为第二洗涤组合物(液体)。通过首先包括气体(或空气)洗涤(即，第一洗涤组合物)，可以减少从输入样品输送到过滤器组件1230的液体成分的量(图10中流程S2所示)。换言之，在输入样品输送后，过滤器组件1230将保留所需的样品细胞(或生物体)和一定量的残余液体。通过迫使第一气态洗涤组合物通过过滤器(即“空气洗涤”)，可以尽量减少残留液体的量。这种布置可以减少充分制备样品颗粒所需的液体洗涤(例如，第二洗涤组合物)的量。减小液体体积有助于减小装置1000的尺寸，并且还降低了液体洗涤物流过过滤器组件1230时潜在有害的剪切应力的可能性。

样品输入模块1170(和本文所述的任何样品输入模块)和洗涤模块1210(和本文所述的任何洗涤模块)可以通过任何合适的机制致动，以向过滤器组件1230和/或裂解模块1300传送生物样品S1，以实现本文所述的核酸提取方法。例如，在所示的实施方案中，样品输入模块1170和洗涤模块1210由样品致动器(或按钮)1050致动。当样品输入模块1170被致动时，样品致动器1050可移动地耦合到壳体并与之对齐，并且可移动在样品体积1174内的活塞或柱塞(未示出)。因此，样品致动器1050是非电子致动器，其由用户手动按压以致动样品输入模块1170。然而，在其他实施方案中，样品致动器1050可以是电子致动器。在一些实施方案中，样品致动器1050可包括锁片(未示出)，其固定地接纳在壳体1010的凹口或开口内，以将样品致动器1050固定在其第二或“致动”位置，如上文所述。以这种方式，装置1000在初始致动之后不能重用。

当致动时，样品体积1174内的样品与洗涤溶液一起从洗涤模块1210向过滤器组件1230输送。生物样品S1向过滤器组件1230的流动如图10中箭头S2所示。过滤器组件1230被配置为过滤和制备生物样品S1(通过样品输入操作和样品洗涤操作)，并允许回流洗脱操作递送从过滤膜捕获的颗粒，并将洗脱后的体积递送至裂解模块1300。过滤器组件1230可以在两种配置之间切换，以允许生物样品S1和洗涤溶液沿第一方向(向废物贮存器1205)流动，然后沿第二方向反吹洗脱试剂和捕获的生物体(或细胞)(如箭头S3所示向裂解/失活模块1300)。切换机制可以是任何合适的机制，例如在名称为“Devices and Methods forMolecular Diagnostic Testing(分子诊断测试的装置和方法)”的国际专利公开号WO2016/109691中所示和描述的机制，通过引用其整体并入本文。

过滤器组件1230可包括任何合适的过滤膜，该过滤膜捕获目标生物体/实体，同时允许生物样品S1、第一洗涤组合物和第二洗涤组合物中的大部分液体流过其中并进入废物池1205。过滤膜1254(和本文所述的任何过滤膜)可以是如本文所述的任何合适的膜和/或膜的组合。例如，在一些实施方案中，过滤膜1254是编织尼龙过滤膜，其孔径为约1μm(例如，0.8μm、1.0μm、1.2μm)，封闭在过滤器组件1230的各个板之间，使得存在最小死体积。

样品制备模块1200的洗脱模块(或组件)1260包含在壳体内，并定义了洗脱组合物存储在其中的洗脱体积。洗脱组合物可以是本文所述的任何洗脱组合物。在一些实施方案中，洗脱组合物可包括蛋白酶K，其允许从过滤膜释放任何结合的细胞和/或核酸分子(例如，DNA)。当过滤器组件切换到其第二(或回流)配置时，洗脱模块1260的输出可选择性地放置成与过滤器组件1230流体连通。因此，洗脱模块1230可包括任何合适的流量控制装置，例如止回阀、鸭嘴阀等，以防止回流和/或流回洗脱体积。

洗脱模块1210由洗脱致动器(或按钮)1070致动(参见图11)。试剂致动器1070可移动地耦合到下壳体1030，并且可以在洗脱模块1210的活塞或其他部分施加力，以将洗脱组合物传送回过滤器，并朝向裂解模块1300，如箭头S3所示。在一些实施方案中，洗脱致动器1070进一步包括锁片或其他结构，其固定地接收在壳体的凹口或开口内，以将洗脱致动器1070固定在其第二或“致动”位置。以这种方式，装置1000在致动洗脱致动器后不能重新使用。

在使用中，过滤器组件1230从给定的起始体积以一定的效率回收目标生物。然后洗涤操作除去不需要的物质，而不去除目标生物(其留在过滤膜上)。然后洗脱操作从过滤膜上除去目标生物体，稀释洗脱溶液体积中捕获的生物体的总量，从而包含洗脱液。通过改变洗脱液的总输出体积，可以实现更高或更低浓度的目标生物体和任何潜在的抑制物质。在一些实施方案中，如果需要，通过在初始样品制备后将洗脱液与另一种试剂混合，可以实现进一步稀释。给定已知体积的洗脱液和已知体积的稀释剂，可以获得正确的稀释因子，通过保持系统的可靠性，避免了很高的稀释因子。

如图10中的箭头S3所示，洗脱溶液和捕获的细胞和/或生物体在洗脱操作期间通过过滤器组件1230传送回失活模块(或裂解模块)1300。在一些示例中，如图10中的箭头S3所示，洗脱步骤可以包括通过过滤器的核酸、细胞或生物实体。在其他示例中，洗脱步骤可以包括从过滤器中洗掉核酸、细胞或生物实体，使它们保持在过滤器的同一侧，而不通过过滤器。失活模块1300被配置为与样品制备模块1200流体耦合，并从样品制备模块1200接收洗脱的样品S3。在一些实施方案中，失活模块1300被配置为裂解所接收的输入流体。在一些实施方案中，失活模块1300配置为在裂解发生后使输入流体中存在的酶失活。在一些实施方案中，失活模块1300被配置为防止输出流体和输入流体之间的交叉污染。失活模块1300可包括如本文所述的任何失活(或裂解)模块，包括本文所述的裂解模块3300和裂解模块4300。

在一些实施方案中，样品从失活模块转移至逆转录模块1900。在一些实施方案中，逆转录模块配置为在适合逆转录酶的温度下温育样品，随后在足够高的温度下温育样品，以使逆转录酶失活。逆转录模块1900可包括本文所述的任何逆转录模块。

在一些实施方案中，逆转录模块1900从装置中省略，并且逆转录酶存在于扩增模块或混合模块中。在该实施方案中，选择逆转录酶是在扩增反应所需的条件下具有活性的酶。或者，可以选择DNA聚合酶在逆转录酶所需条件下的活性。扩增模块能够将溶液加热至逆转录酶和逆转录酶失活所需的温度，以及DNA聚合酶所需的温度。

混合模块(也简称为混合室)1500将失活模块1300的输出与试剂混合，以成功进行扩增反应。同样地，混合模块1500被配置为以预定的输入体积重构试剂，同时确保试剂在整个体积中局部浓度均匀。在一些实施方案中，混合室模块1500被配置为产生和/或传送足够体积的液体用于扩增模块1600，以向检测模块1800提供足够的体积输出。混合模块1500可以是任何合适的混合模块，如名称为“Devices and Methods for Molecular DiagnosticTesting(分子诊断测试的装置和方法)”的国际专利公开号WO2016/109691中所示和所述，其全部内容通过引用并入本文。

流体驱动(或传输)模块1400可以是泵或一系列泵，其配置为在诊断测试装置1000内产生溶液的压差和/或流量。同样地，流体传输模块1400被配置为产生流体压力、流体流动和/或以其他方式传送生物样品S1和试剂通过装置1000的各种模块。流体传输模块1400配置为接触和/或接收其中的样品流。因此，在一些实施方案中，装置1000被特别配置为单次使用，以消除流体转移模块1400和/或样品制备模块1200的污染将被以前运行污染的可能性，从而对结果准确性有不利影响。流体转移模块1500可以是任何合适的流体转移模块，如在名称为“Devices and Methods for Molecular Diagnostic Testing(分子诊断测试的装置和方法)”的国际专利公开号WO2016/109691中所示和所述，其通过引用整体并入本文。

在混合模块1500内混合之后，将制备的样品输送到扩增模块1600(如图10中的箭头CC所示)。扩增模块1600包括流动构件1610和加热器1630。流动构件1610可以是定义一定体积或一系列体积的任何合适的流动构件，制备的溶液S3可在其中流动和/或维持，以扩增溶液S3内的目标核酸分子。加热器1630可以是耦合到流动构件1610的任何合适的加热器或加热器组，其可以加热流动构件1610内制备的溶液，以进行如本文所述的任何扩增操作。例如，在一些实施方案中，扩增模块1600(或本文所述的任何扩增模块)可类似于美国专利申请号15/494,145中所示和所述的扩增模块，其名称为“Printed Circuit Board Heaterfor an Amplification Module(扩增模块的印刷电路板加热器)”，其全部内容通过引用并入本文。在其他实施方案中，扩增模块1600(或本文所述的任何扩增模块)可以类似于在名称为“Devices and Methods for Molecular Diagnostic Testing(分子诊断测试的装置和方法)”的国际专利公开号WO2016/109691中所示和所述的扩增模块，其全部内容通过引用并入本文。

在一些实施方案中，流动构件1610定义单个体积(single volume)，在该体积内保持并加热制备的溶液，以扩增制备的溶液内的核酸分子。在其他实施方案中，流动构件1610可以定义制备的溶液流过的“转向”或蛇形流动路径。类似地，流动构件1610定义了弯曲的流动路径，使流动路径在多个位置处与加热器1630相交。以这种方式，扩增模块1600可以进行“流过”扩增反应，其中制备的溶液流过多个不同的温度区域。

流动构件1610(和本文所述的任何流动构件)可以由任何合适的材料配置，并且可以具有任何合适的尺寸，以促进所需体积的样品的所需扩增性能。例如，在一些实施方案中，扩增模块1600(和本文所述的任何扩增模块)可以在少于15分钟的时间内进行1000倍或更大的扩增。例如，在一些实施方案中，流动构件1610(和本文所述的任何流动构件)由环烯烃共聚物或石墨基材料中的至少一种构成。这些材料有利于所需的传热性能进入流动路径。此外，在一些实施方案中，流动构件1610(以及本文所述的任何流动构件)可具有小于约0.5mm的厚度。在一些实施方案中，流动构件1610(以及本文所述的任何流动构件)可具有约150μL或更大的体积，并且流动至少可扩增10μL样品。在其他实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少20μL样品。在其他实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少30μL样品。在其他实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少50μL样品。

加热器1630可以是任何合适的加热器或加热器集合，其可以进行本文所述的功能以扩增制备的溶液。在一些实施方案中，加热器1630可以建立多个温度区域，制备的溶液流过该温度区域和/或可以定义期望数量的扩增循环，以确保期望的测试灵敏度(例如，至少30个循环、至少34个循环、至少36个循环、至少38个循环、或至少40个循环)。加热器1630(以及本文所述的任何加热器)可以是任何合适的设计。例如，在一些实施方案中，加热器1630可以是电阻加热器、热电装置(例如Peltier装置)等。在一些实施方案中，加热器1630可以是一个或多个线性“条带加热器”，其布置为使流动路径在多个不同点处穿过加热器。在其他实施方案中，加热器1630可以是一个或多个弯曲加热器，其几何形状对应于流动构件1610的几何形状，从而在流动路径中产生多个不同的温度区域。

虽然扩增模块1600通常被描述为对制备的溶液进行热循环操作，但在其他实施方案中，扩增模块1600可以进行任何合适的热反应以扩增溶液中的核酸。在一些实施方案中，扩增模块1600(和本文所述的任何扩增模块)可以进行任何合适类型的等温扩增过程，包括，例如，环介导的等温扩增(LAMP)、基于核酸序列的扩增(NASBA)，可用于检测目标RNA分子，链置换扩增(SDA)、多位移扩增(MDA)、分化扩增方法(RAM)或任何其他类型的等温过程

由装置1000实现的检测方法包括在装置1000内顺序递送检测试剂和其他物质。此外，装置1000被配置为“现成”产品，用于点护理位置(或其他分散位置)，因此配置为长期存储。因此，试剂存储模块1700被配置用于简单的非经验步骤，以便用户从其长期存储容器中移除试剂，并且使用单个用户操作从其存储容器中移除所有试剂。在一些实施方案中，试剂存储模块1700和旋转选择阀1340被配置为允许试剂在检测模块1800中使用，一次一个，而无需用户干预。

具体地，装置1000被配置为使初始用户操作的最后步骤(即，压下试剂致动器1080)导致分配所存储的试剂。该操作压碎和/或打开组件中存在的密封试剂容器，并重新定位液体以便输送。旋转排气选择阀1340允许试剂模块1700在该步骤中排气，因此允许打开试剂容器，但是一旦该过程结束就关闭容器的排气孔。因此，试剂保留在试剂模块1700中，直到检测模块1800需要为止。当需要所需试剂时，旋转阀1340打开到试剂模块1700的适当通气路径，并且流体驱动模块1400对试剂模块1700的输出端口(通过检测模块1800)施加真空，从而从试剂模块1700输送试剂。试剂模块1700和阀1340可以类似于国际专利公开号WO2016/109691，名称为“Devices and Methods for Molecular Diagnostic Testing(分子诊断测试的装置和方法)”所示和所述的试剂模块和阀门，全部内容通过引用并入本文。

检测模块1800配置为接收扩增模块1600的输出和试剂模块1700的试剂，以产生比色变化，指示初始输入样品中目标生物是否存在。检测模块1800还产生比色信号，以指示测试的一般正确操作(阳性对照和阴性对照)。在一些实施方案中，由反应诱导的颜色变化易于阅读和二元化，不需要解释阴影或色调。检测模块1800可以类似于国际专利公开号WO2016/109691，名称为“Devices and Methods for Molecular Diagnostic Testing(分子诊断测试的装置和方法)”所示和所述的试剂模块和阀门，全部内容通过引用并入本文。

在一方面，提供了一种装置，包括：(a)输入端口，配置为接收包含一种或多种生物细胞或生物实体的生物样品；(b)过滤器组件，包括配置为捕获一个或多个生物细胞或生物实体的过滤器，其中输入端口配置为将生物样品传递到过滤器组件；(c)一个或多个贮存器，其包括可操作地耦合到过滤器组件的洗涤溶液、裂解溶液或两者兼有；(d)废物室，可操作地耦合到过滤器组件并配置为从过滤器组件接收废物；(e)洗脱室，其可操作地耦合到过滤器组件并配置为从过滤器组件接收洗脱液。

例如，图12为可进行本文提供的方法的样品制备装置(或模块)2200的示例。样品制备模块2200可以包括在本文描述的任何分子诊断测试装置中，包括上述装置1000。应当理解，本发明不限于样品制备装置的特定布置或配置，并且可以使用任何合适的布置或配置。在一些情况下，样品制备装置2200包括输入端口2170。输入端口配置为接收样品(例如，生物样品)。例如，输入端口2170可以配置为接收约50μL至约20mL的液体样品。输入端口2170可包括用于容纳或存储样品的贮存器或腔室。输入端口2170可包括盖或盖子(类似于上述盖子1152)，其可放置在输入端口上，以将样品容纳在贮存器或腔室中。输入端口2170可以可操作地耦合到过滤器组件2230。在使用中，样品可以以本文所述的任何方式中继(例如，推动或流动)到过滤器组件2230。过滤器组件2230可包含一个或多个过滤膜，用于捕获过滤器上的生物细胞或实体。在一些情况下，过滤器组件2230(或本文所述的任何过滤器组件)包含至少两个过滤膜，一个具有较大的孔径，另一个具有较小的孔径。两个过滤膜可以布置为使样品首先穿过具有较大孔径的膜，然后穿过具有较小孔径的膜。过滤膜可以是如本文所述的任何合适的材料，非限制性示例包括尼龙、纤维素、聚醚砜(PES)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚碳酸酯、硼硅酸盐玻璃纤维等。在一些示例中，滤膜是尼龙。在一些情况下，过滤膜的平均孔径为约0.2μm至约20μm。例如，过滤膜的平均孔径可以为约0.2μm、约0.5μm、约1μm、约2μm、约3μm、约4μm、约5μm、约6μm、约7μm、约8μm、约9μm、约10μm、约11μm、约12μm、约13μm、约14μm、约15μm、约16μm、约17μm、约18μm、约19μm、约20μm或大于20μm。在一些示例中，过滤膜的表面进行化学处理或涂覆，可以改善生物细胞或实体与膜的结合。可以在膜上捕获生物细胞或实体，同时使大部分液体(“流过物”)流经过滤膜。在一些情况下，流过物基本上没有生物细胞或实体。在一些情况下，通过将流过物中继到可操作地耦合到过滤器组件的一个或多个废物室来处理流过物。在其他情况下，流过物被中继到收集室，以进行进一步的下游处理。

在一些方面，样品制备装置2200进一步包括一个或多个腔室2210或储存器，用于容纳洗涤溶液。容纳洗涤溶液的一个或多个腔室或贮存器(也称为洗涤模块)可以可操作地耦合到过滤器组件，使洗涤腔室或贮存器2210的致动将洗涤溶液中继到过滤器组件2230。在一些情况下，洗涤溶液作为位于腔室或贮存器内的冻干粉或珠粒提供。冻干粉或珠粒可以在一种或多种溶液中重构。洗涤溶液可以流过过滤器组件2230，并且大部分液体可以收集在一个或多个废物室2205中。以上描述了适用于样品制备装置的洗涤溶液的非限制性示例。

在某些方面，样品制备装置进一步包括一个或多个腔室或贮存器，用于容纳裂解溶液。容纳裂解溶液的腔室或贮存器可以可操作地耦合到过滤器组件，以使腔室或贮存器的致动将裂解溶液中继到过滤器组件。在一些情况下，裂解溶液可以流过过滤器组件。裂解溶液可导致过滤膜上的生物细胞或实体的裂解或破坏。在一些情况下，裂解溶液的试剂作为冻干粉或珠粒提供，其位于腔室或贮存器内(例如，在裂解模块内，类似于本文所述的裂解模块1300、3300和4300)。冻干粉或珠粒可以在一种或多种溶液中重构。在一些情况下，裂解酶作为冻干粉或珠粒单独储存在装置内。在一些情况下，冻干裂解酶可以在加入细胞之前在裂解缓冲液中重构。在其他情况下，细胞从过滤膜上洗脱，并转移到含有冻干裂解酶的洗脱室2260中，从而重构酶。在使用裂解酶的情况下，酶在环境温度下长时间稳定在装置中。例如，在环境温度下，酶可以在装置中稳定至少一天、至少两天、至少三天、至少四天、至少五天、至少六天、至少一周、至少两周、至少三周、至少四周、至少一个月、至少两个月、至少三个月、至少四个月、至少五个月、至少六个月、至少七个月、至少八个月、至少九个月、至少十个月、至少十一个月、至少一年、至少两年、至少三年、至少四年、至少五年、至少六年、至少七年、至少八年、至少九年、至少十年或更长时间。含有裂解细胞的裂解溶液(“洗脱液”)可以在洗脱室中收集。在一些情况下，裂解溶液可以回流通过过滤器组件。在这种情况下，过滤膜上的生物细胞或实体可以从膜上推动或洗涤，并用裂解溶液在洗脱室中收集。在裂解溶液中稀释的细胞或实体(或裂解的或以其他方式破坏的细胞或实体)可称为“洗脱液”。

在一些方面，样品制备装置2200进一步可包括一个或多个加热模块(未示出)。该一个或多个加热模块可以可操作地耦合到洗脱室2260。该一个或多个加热模块可将洗脱室加热到足以裂解生物细胞或实体的温度。在一些情况下，裂解溶液包含一种或多种酶(例如，蛋白酶K)。在一些情况下，一个或多个加热模块将洗脱室加热到足以使裂解酶达到最佳性能的温度。在一些示例中，加热模块将洗脱室(及其中所含的流体)加热至约4℃、约10℃、约15℃、约20℃、约25℃、约30℃、约40℃、约45℃、约50℃、约55℃、约60℃、约65℃、约70℃、约75℃或大于75℃的温度。

在一些方面，本文所述的样品制备装置2200和/或任何分子诊断装置进一步包含失活室(也称为失活模块或裂解模块)。失活室可以可操作地耦合到洗脱室。洗脱液可以从洗脱室中继到失活室。在一些情况下，洗脱室和失活室是相同的室并且耦合到加热元件，该加热元件可以加热室到最佳裂解温度，并且可以进一步加热室到最佳失活温度(例如，从约56℃至约95℃)。

例如，失活室3300的非限制性示例如图13至图16所示。在该示例中，失活室包括腔室主体3310、底盖3318和加热器3330。如图12所示，腔室主体3310可以定义输入端口3312、存储槽(或第一体积)3311、永久排气口3314、失活段(或第二体积)3321和输出端口3313。输入端口3312可以配置为从洗脱室接收洗脱液和/或直接从过滤器组件(例如，过滤器组件1230)接收洗脱液。在如本文所述的其他实施方案中，输入端口3312可以流体耦合到样品输入模块，而生物输入不通过过滤器传送。洗脱液可以流入失活室(或裂解模块3300)，并收集在存储槽3311中。存储槽可具有约1μL至约100mL、约100μL至约10mL、约300μL至1mL、或约300μL至约650μL的容量。存储槽可用于裂解样品。例如，在一些实施方案中，含有目标生物的洗脱液可以通过加热器3330加热，以将洗脱液保持在目标裂解温度或高于目标裂解温度。同样地，在一些实施方案中，加热器3330可以耦合到腔室主体3310和/或底盖3318，使加热器3330可以将热能输送到裂解模块3300中，以在存储槽(或第一体积)3311内产生裂解温度区。裂解温度区可以在本文所述的任何温度和任何时间段内保持。

通气口3314可以允许空气在进入或离开样品时流入或流出裂解模块3300(包括第一体积3311和第二体积3321)的孔。当加热洗脱液时，排气口3314还可以释放第一体积3311或第二体积3321之一内的压力。尽管描述为永久排气口(即，具有固定开口的排气口)，但在一些实施方案中，裂解模块3300(或本文所述的任何裂解模块)可具有主动排气口。例如，在一些实施方案中，裂解模块3300(或本文所述的任何裂解模块)可包括控制从裂解模块3300内排出压力和/或空气的阀。

洗脱液可以通过裂解模块3300的失活段从存储槽3311流过。更具体地，存储槽3311与失活段3321流体连通，当在输入端口3312和输出端口3313上施加压力梯度时，洗脱液可以从存储槽3311(第一体积)流过失活段3321(第二体积)。压力梯度可以通过任何合适的机制施加，例如泵(例如，流体驱动模块1400)。失活段3321可以是小的浅通道，其允许洗脱液在离开存储槽时高效快速加热。在非限制性示例中，失活段3321以蛇形模式配置。蛇形模式可以使洗脱液中的裂解酶快速失活。洗脱液在流过失活段后，可流入输出口3313以待收集。通过加热通道的液体体积可以是约1μL至约100mL、约10μL至约10mL、约100μL至约5mL、或约250μL至约750μL。

如上所述，失活模块3300可以与加热元件3330接触，加热元件3330可以是，例如，印刷电路板(PCB)加热器。加热元件3330可以在洗脱液流经失活段时，以足以使洗脱液中包含的一种或多种裂解酶失活的高温加热洗脱液。例如，加热元件可将洗脱液加热至约57℃、约58℃、约59℃、约60℃、约61℃、约62℃、约63℃、约64℃、约65℃、约66℃、约67℃、约68℃、约69℃、约70℃、约71℃、约72℃、约73℃、约74℃、约75℃、约76℃、约77℃、约78℃、约79℃、约80℃、约81℃、约82℃、约83℃、约84℃、约85℃、约86℃、约87℃、约88℃、约89℃、约90℃、约91℃、约92℃、约93℃、约94℃、约95℃、约96℃、约97℃、约98℃、约99℃、约100℃或大于100℃。通过将液体洗脱液加热至高温，裂解酶以及存在的任何其他酶可以失活。在一些实施方案中，可将样品加热至约95℃约3分钟。在一些实施方案中，蛇形路径3321之前可以有止回阀(未示出)，以保持背压，使流体在达到所需温度之前不会进入蛇形路径3321。在将流体抽吸通过蛇形通道之前，可以将蛇形区域预热到所需温度(50℃至99℃或更高)。如果流体在没有受控流动的情况下过早地流入蛇形通道，当加热器加热时，通道中可能形成大气泡，这可能导致部分流体在没有得到适当的温度处理的情况下通过通道。

在一些实施方案中，可以存在单向止回阀，其允许在失活室和混合室之间流动(并防止反向流动)。然而，在流动发生之前，必须达到一定量的“破裂压力”。如果失活室的存储槽从排气口排出良好，由于止回阀在蛇形通道出口处的破裂压力，进入存储槽的液体不会流入蛇形通道。破裂压力可以为0.05至50psi。在一些示例中，所使用的止回阀可具有约0.5psi的破裂压力。

如所描述的，将第二体积3321内的溶液快速加热至高达约100℃的温度。然而，裂解模块3300和/或输入溶液的制剂(例如洗脱液)可以共同降低输入溶液的液体部分在裂解/失活操作期间沸腾的可能性。这种沸腾会产生不希望出现的气泡和/或气穴，并会降低裂解和/或失活操作的重复性。此外，为了便于在各种不同海拔高度使用该装置，裂解模块3300和/或输入溶液的制剂可以共同降低输入溶液的液体部分在99℃或更高、98℃或更高、96℃或更高、94℃或更高、92℃或更高、90℃或更高、或88℃或更高的温度下沸腾的可能性。例如，在一些实施方案中，输入溶液可包括盐和/或糖，以提高输入溶液的沸点。在其他实施方案中，裂解模块3300可包括进入第一体积3311或第二体积3321或两者(以限制加热期间的压力积聚)的一个或多个排气口。

在裂解和失活操作后，裂解模块3300的输出可以传送到(例如，扩增模块1600或本文所述的任何其他扩增模块)中。同样地，包含提取的核酸分子的裂解模块3300的输出可以被传送到扩增模块。然后，扩增模块可以在含有目标核酸和所需试剂的制备溶液上进行热反应(例如，扩增反应)。在一些实施方案中，扩增模块被配置为进行输入目标的快速扩增。在一些实施方案中，扩增模块被配置为生成达到或超过相关检测模块(例如，检测模块1800)灵敏度阈值的输出拷贝数。

图17-图22为根据实施方案的裂解模块4300(也称为失活模块)的各种视图。裂解模块4300包括腔室主体4310、底盖4318、加热器4330和电极组件。腔室主体4310和底盖4318可称为流动构件。尽管流动构件显示为由耦合在一起的两个部件(主体4310和底部盖4318)配置，但在其他实施方案中，流动构件可以整体配置。腔室主体4310和底盖4318定义输入端口4312、第一(或保持)体积4311、排气口4314、第二(或失活)体积4321和输出端口4313。输入端口4312可从洗脱室和/或直接从过滤器组件(例如，过滤器组件1230)接收洗脱液。在如本文所述的其他实施方案中，输入端口4312可以流体耦合到样品输入模块，而生物输入不通过过滤器传送。在使用中，洗脱液可以流入裂解模块4300，并被收集在保持体积4311中。样品可以在保持体积4311内裂解。例如，在一些实施方案中，含有目标生物的洗脱液可以通过加热器4330将洗脱液保持在目标裂解温度或高于目标裂解温度。同样地，在一些实施方案中，加热器4330可以耦合到腔室主体4310和/或底盖4318，使加热器4330可以将热能输送到裂解模块4300中，以在保持体积4311内产生裂解温度区。裂解温度区可以在本文描述的任何温度和任何时间段内保持洗脱液。

排气口4314与第一体积4311流体连通，因此当样品被送入和/或出裂解模块4300时，允许空气流入或流出裂解模块4300(包括第一体积4311和第二体积4321)。当加热洗脱液时，排气口4314还可以释放第一体积4311或第二体积4321的压力。尽管显示为永久通气口(即，具有固定开口的通气口)，但在一些实施方案中，裂解模块4300(或本文所述的任何裂解模块)可具有主动通气口。例如，在一些实施方案中，裂解模块4300(或本文所述的任何裂解模块)可包括控制从裂解模块4300内排出压力和/或空气的阀。

第一体积4311与第二体积4322流体连通。通过这种方式，洗脱液可以从第一(或保持)体积4311流过裂解模块4300的第二(或失活)体积4321。具体地，当在输入端口4312和输出端口4313上施加压力梯度时，洗脱液可以从保持体积4311(第一体积)流过第二体积4322。压力梯度可以通过任何合适的机制施加，例如，泵(例如，流体驱动模块1400)。如图所示，第二体积4321是蛇形通道，其提供高表面积与体积比。这种排列允许洗脱液中裂解酶快速失活。洗脱液流过失活段后，可以流入输出端口4313，以待收集和/或传送到扩增模块(未示出)。

如上所述，流动构件与加热元件4330接触，加热元件4330可以是，例如，印刷电路板(PCB)加热器。当洗脱液流过第二体积4311时，加热元件4330在足以使洗脱液中包含的一种或多种裂解酶失活的高温下加热洗脱液。例如，加热元件可将洗脱液加热至约57℃、约58℃、约59℃、约60℃、约61℃、约62℃、约63℃、约64℃、约65℃、约66℃、约67℃、约68℃、约69℃、约70℃、约71℃、约72℃、约73℃、约74℃、约75℃、约76℃、约77℃、约78℃、约79℃、约80℃、约81℃、约82℃、约83℃、约84℃、约85℃、约86℃、约87℃、约88℃、约89℃、约90℃、约91℃、约92℃、约93℃、约94℃、约95℃、约96℃、约97℃、约98℃、约99℃、约100℃或高于100℃。通过将液体洗脱液加热到高温，裂解酶以及存在的任何其他酶可以失活。在一些实施方案中，样品可加热至约95℃约4分钟。

在一些实施方案中，PCB 4330上的加热器专门设计用于加热裂解模块4300的蛇形部分(即，第二体积4321)，同时不加热保持体积4311。由于裂解模块4300的盖子4318很厚，加热器表面可以加热到远高于所需的流体温度。由于电极1971、1972(下文更详细地描述)导热，并且与流体直接接触，围绕电极1971、1972的流体将与加热器表面的温度相同，这可能导致蒸发。为尽量减少保持体积4311的加热，可以在PCB 4330中切割槽(未示出)，以将加热器与邻近和/或与保持体积4311接触的PCB部分隔离。例如，在一些实施方案中，加热器4330可包括名称为“Printed Circuit Board Heater for an Amplification Module(扩增模块的印刷电路板加热器)”的美国专利申请号15/494,145中所述的一系列槽和/或开口，该专利申请的全部内容通过引用合并于此。此外，在一些实施方案中，加热器4330的加热元件位于内层，因此顶部铜浇注(未示出)可用作散热器，以使沿蛇形路径的温度变化最小化。焊接到PCB 4330的六根导线可以从周围区域移除热量，从而在加热器表面形成温度梯度。为了减少这种影响，可以在加热器表面的两侧焊接导线，使温度滚降对称。

在一些实施方案中，裂解模块4300可以确定第一体积4311和/或第二体积4321中是否存在液体。具体地，裂解模块4300包括用于确定第一体积内流体电阻的电探针。在一些实施方案中，分子诊断装置(例如，装置1000)可包括电子控制器，其配置为通过检测第一体积4311中存在液体来确定用户何时致动洗脱模块(例如，通过按压洗脱致动器，类似于上述按钮1070)。以这种方式，将液体引入第一体积4311可以触发装置的启动。

具体地，控制系统和/或裂解模块4300包括在第一体积4311内的两个电极4971、4972。电极4971、4972连接到检测两个电极4971、4972之间电阻变化的电路(例如，控制器，未示出)。由于电路的高增益，可以在电极4971、4972之间可靠地检测流体，这可以容易地区分开路状态(无流体)和电极4971、4972(检测到液体)间不可忽略的电阻。使用高盐浓度的样品基质增加了流体的电导率，这可以使流体即使在样品之间发生变化也可以容易检测到。

电极4971、4972和电路(未示出)设计成在不影响装置中发生的生物过程的情况下检测流体。例如，特别选择电极4971、4972以不抑制PCR反应。在一些实施方案中，电极4971、4972是镀金的。

DNA和细胞都带有净电荷，因此它们可以在电场存在下迁移。由于电极4971、4972之间的电阻变化通过测量电势的变化来确定，因此可以采取预防措施以尽量减小电动势的影响。例如，一旦检测到流体，就可以从电极4971、4972去除电压，并将其一起电短路。这确保了电极4971、4972之间没有电位差，并且带电粒子(DNA、细胞、盐等)不会与电极结合，从而阻止它们进入扩增模块(未示出)。

如前所述，将第二体积4321内的溶液快速加热至高达约100℃的温度。然而，裂解模块4300和/或输入溶液(例如洗脱液)的制剂可以共同降低输入溶液的液体部分在裂解/失活操作期间沸腾的可能性。这种沸腾会产生不希望出现的气泡和/或气穴，并且会降低裂解和/或失活操作的重复性。此外，为了便于使用该装置的各种不同高度，裂解模块4300和/或输入溶液的制剂可以共同减少这种可能性，即输入溶液的液体部分会在99℃或更高、98℃或更高、96℃或更高、94℃或更高、92℃或更高、90℃或更高、或88℃或更高的温度下沸腾。例如，在一些实施方案中，输入溶液可包括盐和/或糖以提高输入溶液的沸点。在其他实施方案中，裂解模块4300可包括进入第一体积4311或第二体积4321或两者的一个或多个排气口(以限制加热期间的压力积聚)。

逆转录模块由可以发生逆转录反应的温育室和将样品加热到足以使逆转录酶失活的温度的方法组成。在逆转录模块的温育室中，逆转录酶可以以冻干粉的形式存在。当样品进入1900时，冻干粉被样品重新水化，从而发生逆转录反应。冻干粉可含有合适的盐，以缓冲样品，确保逆转录酶的合适条件。在一些情况下，可以选择逆转录酶以在样品中具有活性而不需要额外的缓冲液。冻干粉还可含有添加剂化合物，以使酶在冻干状态下稳定，并在再水合后保持酶活性。冻干粉可含有逆转录酶的引物。引物可以是用于扩增特定序列RNA分子的特异性引物、随机引物如随机六聚体，或靶向常见序列的引物，如用于扩增具有poly-A尾的RNA分子的poly T引物，。

逆转录反应可以发生在逆转录模块1900的温育室中。温育室可以是

在裂解和失活操作之后，裂解模块4300的输出可以传送到(例如，扩增模块1600或本文所述的任何其他扩增模块)中。同样地，包含提取的核酸分子的裂解模块4300的输出可以被输送至扩增模块。然后，扩增模块可以对含有目标核酸与所需试剂的制备溶液进行热反应(例如扩增反应)。在一些实施方案中，扩增模块被配置为进行输入目标的快速扩增。在一些实施方案中，扩增模块被配置为生成达到或超过相关的检测模块(例如，检测模块1800)灵敏度阈值的输出拷贝数。

尽管图10所示的装置包括：过滤器组件，但在一些实施方案中，样品制备装置不需要包括过滤器或过滤器组件。例如，在一些实施方案中，样品输入可以直接连接到失活室，如图23所示。没有过滤器组件的装置的优点包括装置内的压力较低，没有破坏过滤器的风险，更少的部件，更少的试剂，临床样品基质中更高的目标生物回收以及目标生物体中的更高的DNA回收。图23和图35显示分子测试装置5000的一部分，其包括样品输入模块5170和失活(或裂解)模块5300。图35中的分子测试装置的一部分进一步包括逆转录模块5600。装置5000可以类似于上述装置1000，可以包括扩增模块、检测模块等。在这种情况下，装置5000与装置1000的不同之处在于样品从输入模块5170流入失活模块5300的存储槽中。样品可以在存储槽5311中或在失活段5321中裂解。在这种情况下，样品可以通过加热裂解，而不需要专门的裂解缓冲液或裂解酶。从样品细胞释放的任何蛋白酶或核酸酶通过加热失活。例如，样品可以流入存储槽，并保持至失活段5321达到设定温度(例如大于90℃)，然后流过失活段。在失活段中，将样品快速加热至95℃，导致样品中的细胞裂解，使细胞内的蛋白质失活。样品可以在逆转录室5611中逆转录，并且逆转录酶可以在失活段5621中失活。

另一个未通过过滤器传送样品的实施方案的示例，图24是根据实施方案的分子诊断测试装置6000(也称为“测试装置”或“装置”)的示意图。测试装置6000包括壳体6010、样品输入模块6170、裂解模块6300和扩增模块6600。壳体6010可以包含样品输入模块6170、裂解模块6300和扩增模块6600的任何结构。在一些实施方案中，测试装置6000可以具有的大小、形状和/或重量使装置可以在用户手中携带、把握、使用和/或操纵(即，它可以是“手持”装置)。在其他实施方案中，测试装置6000可以是本文所示和所述类型的独立、一次性装置(例如，装置1000)或名称为“Devices and Methods for Molecular Diagnostic Testing(分子诊断测试的装置和方法)”的国际专利公开号WO2016/109691，其全部内容通过引用并入本文。

样品输入模块6170设置在壳体6010内，并且配置为接收包含生物实体的生物样品S1。生物样品S1可以是本文所述的任何样品类型，生物实体可以是本文所述的任何实体。样品输入模块6170定义样品体积6174，并且包括可移动地设置在样品体积6174内的活塞6180。在使用中，生物样品S1可以通过任何合适的机制输送到样品体积6174中，例如，通过移液管、滴管等。在一些实施方案中，生物样品S1可以通过开口输送到样品体积6174中，其可以被阻塞，以防止样品回流出样品输入体积6174。例如，在一些实施方案中，样品输入模块6170可以包括任何合适的流量控制装置，例如止回阀、鸭嘴阀等，以控制装置6000内的生物样品S1的流动。

样品输入模块6170(以及本文所述的任何样品输入模块)可以通过任何合适的机制致动，以将生物样品S1输送到裂解模块6300，以实现本文所述的核酸提取方法。例如，在所示的实施方案中，样品输入模块6170由样品致动器(或按钮)6050致动。样品致动器6050可移动地耦合到壳体6010，并且当输入模块6170被致动时，样品对准并可移动活塞6180。样品致动器6050是非电子致动器，由用户手动按压以致动样品输入模块6170。然而，在其他实施方案中，样品致动器6050可以是电子致动器。在一些实施方案中，样品致动器6050可包括锁片(未示出)，其在壳体6010的凹口或开口内被固定接收，以将样品致动器6050固定在其第二或“致动”位置，如上所述。以这种方式，装置6000在初始致动后不能重新使用。当活塞6180在样品体积6174内向下移动时，如图箭头AA所示，样品体积6174内的样品向裂解模块6300输送。生物样品S1向裂解模块6300的流动如图24中的箭头S2所示。

裂解模块6300(也称为失活模块)可以是样品制备模块的一部分，其配置为处理生物样品S1，以便于检测其中与疾病相关的生物体。具体地，裂解模块6300被配置为浓缩和裂解生物样品S1中的细胞，从而允许随后提取核酸以促进扩增(例如，通过扩增模块6600)和/或检测(例如，通过检测模块，未示出)。如图所示，将处理/裂解的样品(例如，样品S3)从裂解模块6300推动和/或以其他方式转移到装置6000内的其他模块(例如，扩增模块6600)。通过消除对外部样品制备和繁琐的仪器的需要，装置6000适用于即时背景(例如，医生办公室、药房等)或用户家中，并且可以接收任何合适的生物样品S1。生物样品S1(和本文所述的任何输入样品)可以是，例如，使用市售样品收集试剂盒收集的血液、尿液、男性尿道标本、阴道标本、宫颈拭子标本和/或鼻拭子标本。

裂解模块包括流动构件6310和加热器6330。流动构件6310包括输入端口6312和输出端口6313，并定义第一体积6311和第二体积6321。如图所示，第一体积6311可以接收至少包含生物样品S1和裂解缓冲液的输入溶液(标识为S2)。裂解缓冲液可以是本文所述的任何裂解缓冲液。此外，裂解缓冲液可以与生物样品S1混合，以任何合适的方式或在装置6000内任何合适的位置形成输入溶液S2。例如，在一些实施方案中，裂解缓冲液可以存储在样品输入模块6170内，当生物样品S1被输送到体积6174时，可以与生物样品S1混合。在其他实施方案中，裂解缓冲液可以储存在试剂模块(未示出)中，并且当样品输入模块6170被致动(例如，通过致动器6050)时，可以与生物样品S1混合。在其他实施方案中，裂解缓冲液可以储存在裂解模块6300中(例如，第一体积6311)。

加热器6330耦合到流动构件6310并且配置为产生热能，该热能被输送到第一体积6311、第二体积6321或此两者中，以裂解生物样品S1和/或输入溶液S2中的生物体。以这种方式，裂解模块6300可以从生物样品S1和/或输入溶液S2中的细胞和/或生物体内释放一种或多种核酸分子。具体地，加热器6330和流动构件6310共同配置为在预定量的时间内将输入溶液S2保持在期望的裂解温度，以便于和/或促进其中生物体的裂解。例如，在一些实施方案中，第一体积6311和/或第二体积6321可以在约55℃和约600℃之间的温度下保持约25秒或更长时间。在其他实施方案中，第一体积6311和/或第二体积6321可以保持在约92℃和约98℃之间的温度。

除了裂解输入溶液S2中的生物体释放核酸分子之外，加热器6330和流动构件6310被配置为加热第一体积6311、第二体积6321或此两者，使生物样品S1和/或输入溶液S2中存在的酶失活。具体地，通过加热输入溶液S2，裂解模块6300可以使输入溶液S2中的某些蛋白质变性和/或使生物体内存在的某些酶失活。在一些情况下，此类蛋白质和/或酶可限制所需扩增操作的效率或有效性。因此，快速高效的失活可以提高分子诊断装置6000扩增和/或检测的重复性和准确性。在一些实施方案中，例如，加热器6330和流动构件6310可以共同产生失活温度区，其中输入溶液S2可以加热到所需的温度范围内和/或所需的时间段，以产生所需的失活。例如，在一些实施方案中，裂解模块6300内的输入溶液S2可以在约55℃和约600℃之间的温度下保持约25秒或更长时间。在其他实施方案中，裂解模块6300内的输入溶液S2可以保持在约92℃和约98℃之间的温度。

虽然描述为发生在两个单独的加热操作中，但裂解和失活可以通过单次加热操作进行。例如，在一些实施方案中，当输入溶液S2流过第一体积6311和/或第二体积6321时，可加热输入溶液S2至所需温度范围，以裂解生物体并使酶失活。换言之，在一些实施方案中，裂解模块6300可以进行“流过”失活和裂解操作。例如，在一些实施方案中，第一体积6311或第二体积6321(或两者)可以定义曲折的流动路径，输入溶液S2在裂解/失活操作期间流过该流动路径。以这种方式，第一体积6311和/或第二体积6321的表面积与体积比可以足够高，使当热量流过裂解模块时，其快速传递到输入溶液S2中。在一些实施方案中，例如，第一体积6311和/或第二体积6321可以定义蛇形流动路径。在一些实施方案中，第二体积6321的表面积与第二体积6321的体积比率为20cm^-1。

在一些实施方案中，流动构件6310(和本文所述的任何流动构件)可具有约650μL或更大的体积，并且流动可使至少60μL的输入溶液S2准备用于扩增(即，具有从中提取的核酸)。在其他实施方案中，制备至少20μL的输入溶液S2，用于本文所述的方法和装置进行扩增。在其他实施方案中，制备至少30μL的输入溶液S2，用于本文所述的方法和装置进行扩增。在其他实施方案中，制备至少50μL的输入溶液S2，用于本文所述的方法和装置进行扩增。

如上所述，在一些实施方案中，将输入溶液S2快速加热至高达约100℃的温度。然而，裂解模块6300和/或输入溶液S2的配方可以共同降低输入溶液S2的液体部分在裂解/失活操作期间沸腾的可能性。这种沸腾会产生不希望出现的气泡和/或气穴，并会降低裂解和/或失活操作的重复性。此外，为了便于使用该装置的各种不同高度，裂解模块6300和/或输入溶液S2的制剂可以共同减少这种可能性，即输入溶液S2的液体部分在99℃或更高、98℃或更高、96℃或更高、94℃或更高、92℃或更高、90℃或更高、或88℃或更高的温度下沸腾。例如，在一些实施方案中，输入溶液S2可包括盐和/或糖，以升高输入溶液S2的沸点。在其他实施方案中，裂解模块6300可包括进入第一体积6311或第二体积6321或此两者的排气口(以限制加热期间的压力积聚)。在这些实施方案中，排气口可以使在第一体积6311或第二体积6321内允许有限量的压力，以升高输入溶液S2的沸点。

在裂解和失活操作之后，裂解模块6300的输出可以输送到扩增模块6600中。同样地，裂解模块6300的输出被识别为已制备的溶液S3，并包含提取的核酸分子，其可以被传送到扩增模块6600。然后，扩增模块6600可以在含有目标核酸与所需试剂的制备溶液S3上进行热反应(例如，扩增反应)。在一些实施方案中，扩增模块6600被配置为进行输入目标的快速扩增。在一些实施方案中，扩增模块6600被配置为生成达到或超过相关的检测模块灵敏度阈值的输出拷贝数。

扩增模块6600包括流动构件6610和加热器6630。流动构件6610可以是定义体积或一系列体积的任何合适的流动构件，已制备的溶液S3可在其中流动和/或保持，以扩增溶液S3内的靶核酸分子。加热器6630可以是耦合到流动构件6610的任何合适的加热器或加热器组，其可以加热流动构件6610内的已制备溶液S3，以进行如本文所述的任何扩增操作。例如，在一些实施方案中，扩增模块6600(或本文所述的任何扩增模块)可类似于名称为“Printed Circuit Board Heater for an Amplification Module(扩增模块的印刷电路板加热器)”的美国专利申请号65/494,145中所示和所述的扩增模块。其全部内容通过引用并入本文。

在一些实施方案中，流动构件6610定义单个体积，在该体积内保持并加热已制备的溶液S3，以扩增已制备的溶液S3内的核酸分子。在其他实施方案中，流动构件6610可以定义“转向”或蛇形流动路径，已制备的溶液S3流过该流动路径。同样地，流动构件6610定义了弯曲的流动路径，使流动路径6618在多个位置处与加热器6630相交。以这种方式，扩增模块6600可以进行“流过”PCR，其中已制备的溶液S3流过多个不同的温度区域。

流动构件6610(和本文所述的任何流动构件)可以由任何合适的材料配置，并且可以具有任何合适的尺寸，以促进所需样品体积的所需扩增性能。例如，在一些实施方案中，扩增模块6600(和本文所述的任何扩增模块)可在小于65分钟的时间内进行6000X或更大的扩增。例如，在一些实施方案中，流动构件6610(和本文所述的任何流动构件)由环烯烃共聚物或石墨基材料中的至少一种构成。这种材料有利于将所需的传热性能引入流动路径6620。此外，在一些实施方案中，流动构件6610(和本文所述的任何流动构件)可具有小于约0.5mm的厚度。在一些实施方案中，流动构件6610(和本文所述的任何流动构件)可具有约150μL或更大的体积，并且流动可扩增至少10μL样品。在其他实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少20μL样品。在其他实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少30μL样品。在其他实施方案中，通过本文描述的方法和装置扩增至少50μL样品。

加热器6630可以是任何合适的加热器或加热器集合，其可以进行本文所述的功能以扩增已制备的溶液S3。在一些实施方案中，加热器6630可以建立多个温度区域，已制备的溶液S3流过该温度区域和/或可以定义期望数量的扩增循环，以确保所需的测试灵敏度(例如，至少30个循环、至少34个循环、在至少36个循环、至少38个循环、或至少40个循环)。加热器6630(以及本文所述的任何加热器)可以是任何合适的设计。例如，在一些实施方案中，加热器6630可以是电阻加热器、热电装置(例如Peltier装置)等。在一些实施方案中，加热器6630可以是一个或多个线性“条带加热器”，其布置成使流动路径在多个不同点处穿过加热器。在其他实施方案中，加热器6630可以是一个或多个弯曲加热器，其几何形状对应于流动构件6610的几何形状，从而在流动路径中产生多个不同的温度区域。

尽管扩增模块6600通常被描述为对已制备的溶液S3进行热循环操作，但在其他实施方案中，扩增模块6600可以进行任何合适的热反应以扩增溶液S3中的核酸。在一些实施方案中，扩增模块6600(和本文所述的任何扩增模块)可以进行任何合适类型的等温扩增过程，包括，例如，环介导的等温扩增(LAMP)、基于核酸序列的扩增(NASBA)，可用于检测目标RNA分子，链置换扩增(SDA)、多位移扩增(MDA)、分化扩增方法(RAM)或任何其他类型的等温过程。

在一些实施方案中，分子诊断测试装置包括逆转录(RT-PCR)模块，其可以位于裂解模块和扩增模块之间。

逆转录(RT)是将RNA转化为cDNA的过程。进行这种转化的主要原因之一是随后的cDNA可以在PCR中扩增。将RNA转化为cDNA的最佳方法是使用一种叫做逆转录酶的酶。然而，由于其温度和缓冲需要，该酶在PCR反应之前单独存在时最有效。然而，存在RT-PCR和PCR反应在相同管中进行的情况。这需要混合逆转录酶和DNA聚合酶。

在一些实施方案中，含有RNA或怀疑含有RNA的样品从样品制备子系统递送到含有干燥或冻干颗粒的室中。该颗粒含有干燥或冻干的逆转录酶、干燥或冻干的逆转录酶试剂以及创造用于RT-PCR的合适的缓冲环境可能需要的盐。颗粒溶解在含有RNA的溶液中并在恒定温度(介于20℃至50℃之间)下保持一段时间(0.1秒至24小时)。在该温育过程中，cDNA从洗脱样品中的RNA产生。

然后，随后的cDNA溶液可以在升高的温度(50℃至100℃)下加热一段时间(0.1秒至24小时)以使RT-PCR酶失活。混合后，溶液现在准备好用于PCR。该装置将使准备好的cDNA溶液流入含有用于PCR的试剂的混合室中，然后进行随后的PCR和检测，如本申请中其他地方所述。

在另一个实施方案中，RNA从样品制备子系统直接递送到混合室中，所述混合室含有用于一步RT-PCR的干燥或冻干的试剂。这种一步法RT-PCR反应可以是因为使用可以进行RT-PCR和常规PCR任务的特殊的酶，或者是通过RT和DNA聚合酶的混合物完成的。在混合(并且可能在30-60℃下温育0.1秒至1小时)之后，溶液现在准备好用于PCR。反应通过随后的PCR和检测处理。

注意，除了PCR之外的其他扩增方法如等温扩增，也可以与通过RT-PCR反应产生的cDNA溶液一起使用。

RT模块的一个可能的实施方案在图30和图31中示出。RNA洗脱体积可以进入端口1901并流入室1902，其设计成容纳大约300μl的流体。室1902保持由合适的RT-PCR试剂组成的冻干颗粒。加热器1904加热组件的底部，保温室(1903)和蛇形通道(1905)。将该室升温至20℃至50℃之间的温度T_RT，这对于RT反应是最优的。进入的流体使冻干颗粒水合。将室(1903)中的液体温育时间t₁(0.1至24小时)，然后将该室和蛇形流动通道升温至T_inact，适于灭活抑制剂的温度(85-95℃)。此时，流动由真空或正压力引起，以使流体从保温室(1902,1903)通过蛇形通道(1905)移动到端口1906，在端口1906流体离开到下一步骤。蛇形通道被设计成具有纵横比(通道高度与宽度之比)的横截面，以最大化与加热器接触的面积，从而实现与流体的有效热耦合。设定通道中的流速以实现能达到试剂失活的在通道中的最小停留时间。

在一些实施方案中，本文所述的RT模块可以与灭活模块相同。在一些实施方案中，本文所述的RT模块可以与灭活模块相同，期望存在冻干RT酶和RT反应所需的其他组分。在一些实施方案中，RT模块可以类似于图13-图24中所示的任何一种或多种灭活模块。

在一些实施方案中，RT模块和灭活模块可以是同一模块。灭活和RT模块可包含两个输出端口，第一输出端口通向含有冻干RT酶的室，然后连接回到模块的输入端口，以及第二输出端口，其通向混合室。第一输出端口可通过单向阀连接回到输入端口。

本文所述的装置可以包括和/或耦合到本文所示和所述类型的扩增模块或PCR模块，其中可以进行聚合酶链式反应。扩增模块可以经混合室继续进行，其中核酸与用于进行聚合酶链式反应的组分混合。聚合酶链式反应可能需要的组分的实例包括三磷酸核苷酸(nucleotide triphosphates)、聚合酶、核酸引物、钙离子和缓冲液。在一些实例中，反应混合物的所有组分可以存在于样品缓冲液中。在其他实例中，样品缓冲液可包含除可在混合室中提供的聚合酶之外的所有组分。聚合酶的选择可根据所用的纯化和裂解方案。在一些实例中，该装置还可包含检测模块，其能够检测在扩增模块中扩增的核酸。

本文所述的装置可以包含在壳体中。在一些情况下，该装置是独立的。在某些情况下，该装置是手持设备。在一些情况下，该装置被配置用于一次性使用(例如，一次性的)。在一些情况下，该装置可以产生核酸样品，其可以在进行一个或多个下游应用之前收集。例如，样品可以保持在装置的壳体内的室或储液器中，或者可以传递到位于装置的壳体外部的室或储液器。在其他实例中，该装置耦合到可以执行一个或多个下游应用的一个或多个另外的装置，例如，可以进行聚合酶链式反应(PCR)的装置。

实施例

所给出的以下实施例的目的是为了说明本发明的各种实施方案，而不意味着以任何方式限制本发明。本发明实施例以及本文所述的方法目前是优选实施方案的代表，是示例性的，而并非意在作为对本发明范围的限制。本领域技术人员将会想到包含在由权利要求范围所限定的本发明精神内的其中的变化以及其他用途。

实施例1.常规DNA提取方法与本文所述方法的实施方案的比较。

在该实施例中，使用标准DNA提取方案或使用本文所述方法的DNA提取方案从临床样品中提取DNA。获得对淋病奈瑟氏球菌和/或沙眼衣原体呈阳性的临床样品(样品101、105、108、117和122)并筛选该临床样品中是否存在这些细菌(参见表1)。利用两种不同的DNA提取方法处理这些样品。对于第一种方法，根据制造商关于从体液中分离细菌DNA的建议使用Qiagen

DNA Mini试剂盒从这些样品中的每个取500μL用于DNA提取(“标准方法”)。对于第二种方法，利用本文提供的方法的实施方案，从样品中的每个取500μL用于DNA提取。简言之，将500μL样品预装入干净的注射器中，并使1mL空气吸入相同注射器中。将包含样品和空气的注射器连接到过滤器壳体上，并推动全部容积(即，液体然后是空气)。向新注射器预装入600μL洗涤溶液，然后将洗涤溶液推过过滤器壳体。翻转过滤器的方向，并将一个母鲁尔接头附接到端头。使用新的注射器，将350μL的TT缓冲液(Tris酸、Tris碱、Tween 80、消泡剂SE-15、ProClin^TM300和分子级水)推过过滤器，以将样品从过滤器洗脱至1.5mL管。向该1.5mL管中预装入冻干蛋白酶K颗粒。在56℃下将管在加热块中温育1分钟，以获得最佳的蛋白酶K活性。通过将管置于95℃的加热块中10分钟来使蛋白酶K热失活。

表1.

将每个样品与PCR试剂混合。将被设计用于扩增来自几种不同生物体的序列的引物/探针组添加到每个样品中。将1μL的微黄奈瑟氏球菌(N.subflava)DNA(1,000个拷贝/反应)添加到指定用于NS检测的样品/PCR混合物中。将混合物分成

plate板上每个孔20μL的两个孔。将板装载到

实时PCR系统(Roche)上并在以下PCR条件下运行：

阶段1：95℃，20秒

阶段2：40个循环：95℃，1秒；60℃，6秒

图3和图4示出了对利用本文提供的方法与标准DNA提取方法从对淋病奈瑟氏球菌和沙眼衣原体均呈阳性的临床样品(样品122)和对淋病奈瑟氏球菌呈阳性的临床样品(样品117)中提取的DNA进行的实时PCR反应生成的数据的比较。如图3所示，引物组#1检测到使用任一方法制备的样品122中存在淋病奈瑟氏球菌。如图4所示，引物组#2检测到使用任一方法制备的样品122和样品117中存在淋病奈瑟氏球菌。标准方法(“Qiagen样品”)和新方法(“Click样品”)均产生～36的Ct值，终点信号小于5，从而指示样品具有低滴度的淋病奈瑟氏球菌。

图5和图6示出了对利用本文提供的方法与标准DNA提取方法从对淋病奈瑟氏球菌和沙眼衣原体均呈阳性的临床样品(样品122)和对沙眼衣原体呈阳性的临床样品(样品101和108)中提取的DNA进行的实时PCR反应产生的数据的比较。标准方法(“Qiagen样品”)和新方法(“Click样品”)的DNA提取物使用引物组#3或引物组#4均未检测到样品105中存在沙眼衣原体。引物组#3能够检测到使用任一样品制备方法的样品108、122和101中存在沙眼衣原体(图5)。引物组#4能够检测到用于两种样品制备方法的样品101、用于标准方法的仅样品122、用于新方法的仅样品108中存在沙眼衣原体(图6)。

图7和图8分别示出了对利用不同引物组对淋病奈瑟氏球菌阳性对照DNA或沙眼衣原体阳性对照DNA进行的实时PCR反应产生的数据的比较。

图9示出了对添加到样品和PCR混合物中的淋病奈瑟氏球菌DNA进行的实时PCR反应产生的数据，以测试样品抑制。

实施例2.未经过滤步骤的纯化样品的PCR扩增

在该实施例中，使用本文所述的无过滤方法从一系列样品中纯化DNA。简言之，样品流入失活模块的保持室，热处理的流体流过蛇形路径并进入含有PCR试剂的混合室。进行PCR并检测PCR产物。在该实施例中，使用实施例1的探针组使纯化的DNA经历PCR。

图25示出了对使用该方法从表2中所示的19个不同临床样品中分离出的DNA进行的成功的PCR扩增。

表2.图25中使用的样品

图26示出了对从表3中的样品中提取的DNA进行PCR扩增的结果。在缓冲液中纯化表2中的样品，所述缓冲液包含在纯化水中制成的50mM Tris pH 8.4、2％(w/v)的Tween-80、0.25％(w/v)的BSA、0.03％(w/v)的Proclin 300和0.002％(v/v)的消泡剂SE-15(TT缓冲液)。在每个样品中都观察到扩增，这指示PCR反应对抑制剂具有高耐受性。

表3.图26中使用的样品

图27示出了比较不同样品缓冲液的实验结果。使用的样品缓冲液是上述TT缓冲液、MSwab缓冲液(MS；Copan Diagnostics,CA)和液体Amies缓冲液(LA；CopanDiagnostics,CA)。在4％琼脂糖凝胶上运行PCR产物以确定PCR反应是否成功。按预期扩增在TT缓冲液中再水化的样品，与对照相同。另外两种介质MS和LA示出不同的结果，从而表明来自样品缓冲液的污染物对PCR的可变抑制。

实施例3亲和珠下拉病毒颗粒

用七种不同的亲和诱饵制备亲和纳米颗粒。将亲和纳米颗粒与含有裂谷热病毒(RVFV，1E+7pfu/ml)的病毒上清液一起在室温下温育30分钟并用水洗涤4次。用Ambion’sMagMax病毒RNA提取试剂盒从颗粒中提取病毒RNA，并通过qRT-PCR检测进行定量。如图36中的结果所示，所有七种亲和诱饵都下拉了病毒核酸。为了确定颗粒是从裂解的病毒颗粒中下拉的完整病毒颗粒而不是裸核酸，进行空斑形成测定。将病毒上清液与NT46、NT53和NT69一起在室温下温育30分钟并用水洗涤4次。没有将捕获的病毒从NanoTrap颗粒上洗脱，而是将样品稀释并在空斑测定过程中将其直接添加到Vero细胞(肾上皮细胞系)中。如图37所示，与没有病毒颗粒的对照样品(-RVFV)相比，所测试的所有三种亲和纳米颗粒能够下拉完整的感染性病毒颗粒并引起空斑。关于用亲和颗粒进行病毒下拉的进一步细节，如本实施例中的那些，可见于Shafagati N,等人(2013)The Use of NanoTrap Particles as aSample Enrichment Method to Enhance the Detection of Rift Valley FeverVirus.PLOS Neglected Tropical Diseases 7(7):e2296。

虽然本文已经显示和描述了本发明的优选实施方案，但是对于本领域技术人员而言将显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员现将想到许多变化、改变和替代。应当理解，本文所述的本发明实施方案的各种替代方案均可用于实施本发明。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并且由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同物。

本文所述的装置和方法不限于对人样品进行分子诊断测试。在一些实施方案中，本文所述的任何装置和方法可以与兽医样品、食物样品和/或环境样品一起使用。尽管本文示出和描述了包含活塞泵(或注射器)的流体输送组件，但在其他实施方案中，可以使用任何合适的泵。例如，在一些实施方案中，本文所述的任何流体输送组件可包含任何合适的容积式流体输送装置，如齿轮泵、叶片泵等。

Claims (44)

1.一种分子诊断测试装置，其包括：

a.壳体；

b.逆转录模块，其被配置为接收输入样品，且包含第一加热器，使得所述逆转录模块能够对所述输入样品进行逆转录酶反应以产生cDNA；

c.扩增模块，其被配置为从包括逆转录酶的所述逆转录模块接收cDNA，所述扩增模块包含第二加热器，使得所述扩增模块能够对来自所述逆转录模块的所述cDNA进行扩增；以及

d.检测模块，其被配置为接收来自所述扩增模块的输出和一试剂，该试剂被配制用于产生指示存在目标扩增子的信号，所述信号是非荧光可见信号，该可见信号以与所述目标扩增子的存在相关的颜色为特征，并且所述检测模块包含产生所述可见信号的检测表面并且所述检测表面经由由所述壳体限定的检测开口可见；

e.其中将所述逆转录模块、所述扩增模块和所述检测模块集成在所述壳体内，并且其中所述分子诊断测试装置是手持式的；以及

f.其中所述分子诊断测试装置被配置为只使用一次，并且是一次性的。

2.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其中，所述试剂被配制为使得所述可见信号保持存在至少30分钟。

3.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其进一步包括：安置在所述壳体内并被配置为向所述扩增模块供电的电源，所述电源包含标称电压为9V的DC电池，所述电源容量小于1200mAh。

4.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其进一步包括：

安置在所述壳体内的电源；以及

安置在所述壳体内的试剂模块，所述试剂模块包含含有所述试剂的密封容积，所述试剂模块包含试剂致动器，所述试剂致动器被配置为当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时将所述试剂传送到与所述检测模块流体耦合的保持室中，当所述试剂致动器处于所述第一位置时，所述电源与所述扩增模块电隔离，当所述试剂致动器处于所述第二位置时，所述电源与处理器和所述扩增模块中的至少一个电耦合。

5.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其进一步包括：

安置在所述壳体内的样品输入模块，所述样品输入模块包含入口端口、出口端口，所述入口端口被配置为接收所述输入样品；

裂解模块，用于从所述输入样品提取核酸；以及

样品致动器，其被配置为当所述样品致动器从第一位置移动到第二位置时，使所述输入样品经过出口端口朝向所述裂解模块传送，所述样品致动器被配置为在所述第二位置保持锁定。

6.如权利要求5所述的分子诊断测试装置，其中当所述样品致动器处于第二位置时，所述样品致动器相对于所述扩增模块和所述检测模块中的至少一个处于固定位置。

7.如权利要求5所述的分子诊断测试装置，其中所述样品致动器是被配置为从所述第一位置不可逆地移动到所述第二位置的非电子致动器。

8.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够将混合室中的液体加热到20℃至100℃的温度。

9.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够将所述混合室中的液体加热到20℃至50℃的温度。

10.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够将所述混合室中的液体加热到85℃至95℃的温度。

11.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够在20℃至50℃的恒温下将液体保持在所述混合室中。

12.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够在85℃至95℃的恒温下将液体保持在所述混合室中。

13.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够在恒温下将液体在所述混合室中保持0.1至24小时的时间。

14.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够在恒温下将液体在所述混合室中保持0.1至1小时的时间。

15.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够在恒温下将液体在所述混合室中保持1秒至30分钟的时间。

16.如权利要求8所述的分子诊断测试装置，其中所述第一加热器能够在恒温下将液体在所述混合室中保持1秒至10分钟的时间。

17.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其中所述逆转录模块进一步包括混合室和蛇形通道。

18.如权利要求17所述的分子诊断测试装置，其中所述混合室能够容纳10ul至10ml的体积。

19.如权利要求18所述的分子诊断测试装置，其中所述混合室能够容纳10ul至1ml的体积。

20.如权利要求19所述的分子诊断测试装置，其中所述混合室能够容纳300ul的体积。

21.如权利要求20所述的分子诊断测试装置，其中所述蛇形通道被设计为具有一横截面，该横截面具有使与所述第一加热器接触的面积最大从而允许与所述输入样品进行有效的热耦合的纵横比，其中，所述纵横比是指通道高度比宽度。

22.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其中所述分子诊断测试装置被设计用于进行和分析多重聚合酶链式反应。

23.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其中所述逆转录模块进一步包括包含逆转录酶和试剂的冻干颗粒。

24.如权利要求1所述的分子诊断测试装置，其中所述逆转录模块包含试剂室，该试剂室含有逆转录酶和逆转录酶聚合酶链式反应所需的试剂。

25.如权利要求24所述的分子诊断测试装置，其中所述逆转录酶和试剂以冻干颗粒形式存在。

26.一种用于分子诊断测试的设备，其包括：

限定检测开口的壳体；

安置在所述壳体内的逆转录模块，所述逆转录模块包含第一流动部件和第一加热器，所述第一流动部件限定逆转录流动路径，该逆转录流动路径具有被配置为接收样品的第一入口部分，所述第一加热器固定地耦合至所述第一流动部件，使得所述第一加热器和所述逆转录流动路径在多个位置相交；

安置在所述壳体内的扩增模块，所述扩增模块包含第二流动部件和第二加热器，所述第二流动部件限定扩增流动路径，该扩增流动路径具有被配置为接收所述样品的第二入口部分，所述第二加热器固定地耦合至所述第二流动部件，使得所述第二加热器和所述扩增流动路径在多个位置相交；

安置在所述壳体内的试剂模块，所述试剂模块包含基质，该基质被配置为通过与目标扩增子相关的信号分子来催化非荧光可见信号的产生，该非荧光可见信号以与存在所述目标扩增子相关的颜色为特征；以及

检测模块，该检测模块限定检测通道，该检测通道与所述扩增流动路径的出口部分和所述试剂模块流体连通，所述检测模块包含在所述检测通道内的检测表面，所述检测表面被配置为保持所述目标扩增子，所述检测模块安置在所述壳体内，使得所述检测表面经由所述壳体的所述检测开口可见；

其中将所述逆转录模块、所述扩增模块和所述检测模块集成在所述壳体内，并且其中所述设备是手持式的并且被配置为只使用一次且是一次性的。

27.如权利要求26所述的设备，其中所述扩增流动路径和/或所述逆转录流动路径是蛇形流动路径，并且所述第一加热器或所述第二加热器是不可逆地耦合至所述第二流动部件的线性加热器。

28.如权利要求26所述的设备，其中：

所述扩增流动路径和/或所述逆转录流动路径是蛇形流动路径；

所述第一加热器或所述第二加热器是加热器组件，其包含耦合至所述第一流动部件或所述第二流动部件的第一端部的第一线性加热器、耦合至所述第一流动部件或所述第二流动部件的第二端部的第二线性加热器、耦合至所述第一流动部件或所述第二流动部件的中心部分的第三线性加热器，所述加热器组件经由粘合剂与所述第一流动部件或所述第二流动部件的第一侧耦合。

29.如权利要求26所述的设备，进一步包括：

安置在所述壳体内并被配置为向所述第一加热器和所述第二加热器供电的电源，所述电源的标称电压为9VDC且容量小于1200mAh。

30.如权利要求26所述的设备，其进一步包括：

可拆卸地耦合至壳体的功率模块，所述功率模块包含标称电压为9VDC且容量小于1200mAh的电源，当所述功率模块耦合至壳体时，所述功率模块包含电耦合至所述第一加热器和所述第二加热器的电子电路。

31.如权利要求26所述的设备，其进一步包括：

标称电压为9VDC且容量小于1200mAh的电源；以及

可拆卸地耦合至所述壳体的隔离部件，当所述隔离部件耦合至所述壳体时，所述电源与所述第一加热器和所述第二加热器电隔离，当所述隔离部件从所述壳体移除时，所述电源与所述第一加热器和所述第二加热器电耦合，

包含试剂致动器的所述试剂模块，所述试剂致动器被配置为：当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时，将所述基质释放到保持室中，当所述试剂致动器处于所述第一位置时，所述隔离部件的移动受到限制。

32.如权利要求26所述的设备，其进一步包括：

安置在所述壳体内的电源，所述试剂模块包含试剂致动器，其被配置为当所述试剂致动器从第一位置移动到第二位置时，将所述基质释放到保持室中，当所述试剂致动器处于所述第一位置时，所述电源与所述第一加热器和所述第二加热器电隔离，当所述试剂致动器处于所述第二位置时，所述电源与所述第一加热器和所述第二加热器电耦合。

33.如权利要求26所述的设备，其进一步包括：

安置在所述壳体内的控制器，在存储器和处理器中的至少一个中实现所述控制器，所述控制器包含被配置为产生热控制信号以调节所述第一加热器和所述第二加热器的输出的热控制模块。

34.如权利要求26所述的设备，其中：

所述检测通道的宽度至少为4mm。

35.如权利要求26所述的设备，其中所述壳体包含被配置为围绕所述检测开口的至少一部分的掩模部分，所述掩模部分被配置为通过所述检测开口来增强所述检测表面的可见性。

36.如权利要求26所述的设备，其中：

所述试剂模块包含被配制用于产生所述非荧光可见信号的试剂；并且

配制的所述试剂使得所述非荧光可见信号保持存在至少30分钟。

37.一种用于DNA制备的方法，其包括：

(a)获得包含一个或多个生物实体的生物样品，其中所述生物实体包含RNA；

(b)裂解所述一个或多个生物实体，从而从中释放多个RNA分子；以及

(c)对所释放的多个RNA分子进行逆转录酶反应，以产生多个DNA分子，

其中所述方法在5分钟或更短时间内从所述一个或多个生物实体提取所述RNA，其质量足以成功进行聚合酶链式反应(PCR)，其中足以成功进行聚合酶链式反应的质量包括通过qPCR标准曲线确定的以至少70％的效率扩增的核酸分子，其中通过根据权利要求1所述的分子诊断测试装置进行所述方法。

38.如权利要求37所述的方法，其中所述方法产生至少100μL含有所述核酸分子的溶液。

39.如权利要求37所述的方法，其中所述方法产生至少300μL含有所述核酸分子的溶液。

40.如权利要求37所述的方法，其中所述方法产生至少500μL含有所述核酸分子的溶液。

41.如权利要求37所述的方法，其中致动所述分子诊断测试装置进一步使所述分子诊断测试装置：

加热所述分子诊断测试装置内的扩增模块的一部分，以从所述多个DNA分子扩增核酸以产生含有目标扩增子的输出；并且

将所述输出传送到所述分子诊断测试装置的检测模块。

42.如权利要求41所述的方法，其中用足以干燥过滤器的一定体积的空气洗涤所述生物实体。

43.如权利要求41所述的方法，其中用至少1.5mL的空气洗涤所述生物实体。

44.如权利要求41所述的方法，进一步包括：

观察指示存在所述目标扩增子的可见信号；并且

在所述观察之后丢弃所述分子诊断测试装置。

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