CN113164955B - 改进的微流体设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微流体设备，诸如用于诊断的盒，其允许盒上式处理，包括通过聚合酶链式反应(PCR)的扩增，以及涉及使用该微流体设备的系统和方法，其中微流体盒在设备的扩增/PCR区段中的所述样品中的核酸扩增之前被加压。

Description

改进的微流体设备、系统和方法
技术领域
本发明涉及微流体设备，诸如用于诊断的盒，其允许盒上式处理，包括通过聚合酶链式反应(PCR)的扩增，以及涉及使用该微流体设备的系统和方法，其中微流体盒在设备的扩增/PCR区段中的所述样品中的核酸扩增之前被加压。
背景
近年来，一直在努力开发和制造能够在设备上进行各种化学和生物化学分析和合成的微流体设备，诸如盒。目标是提供设备，使得允许以前的基于实验室的活动能够在护理点(POC)以及时有效的方式被执行。此类微流体设备可适于与自动化系统一起使用，从而提供附加的益处，诸如降低成本和减少操作员错误。
在许多情况下，期望此类微流体设备能够执行包括核酸扩增在内的分子技术。通过聚合酶链式反应(PCR)扩增DNA，需要反应混合物在移动通过存在于盒上的微流体通道时经受反复多回合的加热和冷却(热循环)，这可包括将反应混合物保持在存在于盒上的一个或更多个静态室中。因此，盒内反应混合物的温度必须在PCR循环内变化，并且实际上在PCR实验中必须变化多次，PCR实验通常需要相对较高的循环数才能从样品中获得合适的核酸扩增。盒内温度的变化确实带来了技术挑战。例如，DNA的变性通常在大于90摄氏度，并且通常在接近98摄氏度时发生。然后，温度需要下降，因为将引物退火到变性DNA通常在约45摄氏度至70摄氏度执行。最后，温度再次升高，因为用聚合酶延伸退火的引物的步骤通常在约70摄氏度至75摄氏度执行。已描述了允许这种情况的各种机制，其中使用了采用加热区的系统，或者使用了使所采用的微流体通道内的温度快速变化的装置。此类设备和系统是已知的。
与温度的快速循环相关联的一个挑战是，特别是在较高的温度时，从样品流体中冒出的气泡会降低PCR效率，并使样品的准确定位更加不可预测。
消除或减轻与现有技术相关联的问题中的一些将是有益的。
术语“穿梭流(Shuttle flow)”或“穿梭PCR”是指通过使PCR混合物的小栓塞(small plugs)在温度区之间来回穿梭来执行热循环的技术。这样，温度变化在空间上发生。
在整个文件中，提及“微流体”意指具有至少一个小于1毫米的尺寸和/或能够以微升或更少的量来处理的流体部分。
在整个文件中，对“盒”或“芯片”的引用意指包括一个或更多个基材的组装单元，其中具有流体可流动的通道或室。此类盒可包括不同区域或区，在这些不同区域或区中可发生诸如样品混合、过滤、PCR扩增、鉴定和/或可视化的活动，并且可包括板载试剂。盒通常被设计成由诸如护理点(POC)仪器的诊断仪器接收，该仪器结合了附加功能以允许诊断测试或此类测试的一部分被自动化。
发明概述
根据本发明的第一方面，提供了一种微流体设备，该微流体设备包括：
流体通道，其具有聚合酶链式反应(PCR)区段，所述PCR区段被配置为允许在其中发生聚合酶链式反应(PCR)所需的温度变化，
设备的流体可隔离部分(或流体通道的一部分)，其至少包括流体通道的具有PCR区段的部分，
至少一个关闭装置，其可被致动以将流体可隔离部分与外部环境流体地隔离，以及
在所述可隔离部分被隔离时用于增加所述可隔离部分中的压力的至少一个装置。
通道的PCR区段是通道的被配置为允许穿过其中的样品发生热循环的部分。通道的PCR区段特别适于允许以循环方式将通过该区段行进的液体样品加热和冷却到允许DNA变性、DNA退火和DNA扩增的温度。通道的PCR区段可通过通道内的集成热源或设备的壁进行加热，或者更典型地通过接近外部热源加热，该外部热源以允许热量传递到通道的PCR区段的方式向微流体设备(诸如微流体盒)施加热量。
重要的是，用于增加压力的至少一个装置适于在通过PCR区段内的热循环扩增样品之前增加通道的PCR区段内的压力。
微流体设备适于接收液体样品。优选地，它是用于插入护理点(POC)诊断仪器中的微流体盒。
流体通道用于输送所述液体样品，并具有彼此流体连通的入口端和至少一个第二端。
优选地，流体通道是微流体通道。
最优选地，通道的圆周是流体密封的。
在整个文件中，术语“流体密封”意指即使在压力下(在预定限度内)也能防止诸如水等液体和/或气体，特别是空气通过的密封。例如，在滑动紧固件的内侧和外侧之间的压力差高达大约2bar时该密封将保持完整。
任选地，微通道的至少一部分具有蛇形构型(serpentine configuration)。
有利地，蛇形构型可在相对较小的占地面积内允许较长的流体流动，这意指通过增加表面与体积的比率进行有效的热传递。
在一些实施例中，蛇形构型可用于允许流体在弯曲以重复该过程之前行进通过多个不同的温度区(例如，不同的加热板)上。在其他实施例中，蛇形构型可与流体在温度区之间来回穿梭的方法(即，穿梭流(穿梭PCR)一起使用或者
可隔离部分可为设备上存在的整个流体通道。在一个实施例中，存在于盒上的基本上所有的微流体通道均是可隔离部分。在该实施例中，这意指一旦将样品注入盒中，即注入微流体通道的起点，就将通道密封，并增加压力。
有利地，在诸如盒的设备内的其他微流体通道以及PCR区段中使用正压(即在重要的进一步活动之前在微流体通道中引入正压)有助于最小化流体(液体)-栓塞的破裂(即样品流体栓塞的破裂)而不是将其维持为流体的单个栓塞(样品栓塞在移动通过盒时可以结合附加的试剂)。具有正压用于保持弯液面“紧密(tight)”并防止流体沿壁“蠕变(creep)”，沿壁“蠕变”的流体然后可能在主栓塞的上/下游之处聚结，产生具有中间空气/气泡的两个栓塞(这在PCR区段是一个特别的问题，因为中间空气/气泡不是通过脱气生成的，而是由于样品栓塞经受的较高温度而可能发生在PCR区域)。
优选地，至少一个关闭装置是至少一个气密阀或密封装置，其可被致动以流体地隔离流体可隔离部分。
优选地，用于增加压力的装置是正排量泵。
优选地，用于增加压力的装置可以被致动到第一位置以向可隔离部分施加第一压力，以及可以被致动到第二位置以向可隔离部分施加第二压力。
优选地，用于增加压力的装置是波纹管泵(bellows pump)。
波纹管泵是具有内部腔的基本上半球形的可压缩材料。波纹管泵与微流体通道的入口相关联。当向波纹管泵的外表面施加压力时，材料被压缩，使得内部腔的体积减小，并且内部腔中的任何流体被推动。
波纹管泵被弹性偏置以返回到膨胀位置。
任选地，用于增加压力的装置是与注射器泵相关联的阀。
任选地，用于增加压力的装置是气动压力施加器。
任选地，用于增加压力的装置可与外部压力源相关联。
任选地，用于增加压力的装置是盒上式蠕动泵。
外部压力源，例如机械的、气动的或液压的压力源可以由外部主机仪器施加。
优选地，存在多个用于增加压力的装置。
优选地，多个用于增加压力的装置包括多个正排量泵，其中每个泵流体地连接到设备的流体可隔离部分。在优选实施例中，存在两个波纹管泵。
有利地，通过使用多个用于增加压力的装置，例如两个或更多个正排量泵，这允许微通道的包括扩增区的部分中的压力增加而不会泄漏。
最优选地，多个用于增加压力的装置可被同时地或并行地致动以增加可隔离部分中的压力。
有利地，通过使用多个用于增加压力的装置，例如两个或更多个正排量泵，使微通道的包括扩增区的部分中的压力被同时增加，这允许增加微通道的包括扩增区的部分中的压力，并且然后用于增加压力的装置还可用于移动微通道内的液体样品，而不会对系统施加进一步的压力负荷。
优选地，用于增加压力的装置可被致动到第一压缩位置和第二压缩位置。
更优选地，第二压缩位置比第一位置被进一步压缩(因此在其中具有更小的体积)。
优选地，用于增加压力的装置适于增加可隔离部分中的压力。
PCR区段是可加热的。
外部热源可以通过外部仪器施加。
优选地，用于增加可隔离部分中的压力的装置引起的压力高于大气压。
优选地，用于增加可隔离部分中的压力的装置引起的压力为1.6bar或更高。
任选地，用于增加可隔离部分中的压力的装置引起的压力为1.2bar或更高。
有利地，增加压力降低了可隔离部分内的流体的沸点。这在允许在包括高海拔在内的不同位置范围内使用该系统方面可能是有利的。
优选地，微流体设备包括用于执行至少一个诊断测定的板载试剂。
根据本发明的另一方面，提供了一种诊断系统，该诊断系统包括第一方面的微流体设备以及能够接收所述微流体设备的主机仪器。
任选地，主机仪器包括接口，该接口能够将压力从所述主机仪器传递到所述微流体设备上的所述用于增加压力的装置。
任选地，主机仪器包括气动接口，该气动接口能够将气动压力从所述主机仪器传递到所述微流体设备上的所述用于增加压力的装置。
任选地，主机仪器包括机械接口，该机械接口能够将机械压力从所述主机仪器传递到所述微流体设备上的所述用于增加压力的装置。
优选地，主机仪器适于在盒的可隔离部分被隔离时和在通过PCR区段内的热循环扩增样品之前，使盒的可隔离部分中的增加的压力被致动。
优选地，主机仪器包括微处理器。
微处理器控制主机仪器与微流体设备之间的相互作用。
任选地，主机仪器包括用于加热或向设备的PCR区段的至少一部分施加热量的装置。
优选地，用于加热的装置是被配置为提供至少一个温度区的一个或更多个温度控制元件。
根据本发明的另一方面，存在一种扩增来自样品的核酸的方法，该方法包括：
提供上述方面的设备或系统，
致动至少一个关闭装置并流体地隔离设备的至少一部分，更具体地，流体地隔离微流体通道的至少包括PCR区段的部分，
增加隔离部分内的压力，
以及在隔离部分内的压力增加后，在隔离部分内进行聚合酶链式反应(PCR)扩增步骤，以扩增样品内的核酸。
优选地，在至少流体地隔离设备的至少包括PCR区段的部分的步骤之前，将样品注入设备中。
任选地，整个设备是流体地隔离的。
通过为设备设置流体密封，且特别是气密的可隔离部分，该盒可以在聚合酶链式反应(PCR)热循环发生之前被预加压。
可选地，仅微流体通道的一部分是流体地隔离的。
通过仅隔离微流体通道的包括PCR区的部分，通道的其他分支(包括通向贮存器的分支等)可以是关闭的，以防止有害于PCR反应的物质进入或减小被施加压力的体积。
任选地，一个或更多个流体密封阀用于流体地隔离该系统。
阀可以位于通道内或形成入口(或出口，如果存在)。
使诸如微流体盒或其一部分的设备气密，则允许压力增加。
优选地，增加压力的步骤包括致动用于增加压力的多个装置。
优选地，增加压力的步骤包括压缩多个正排量泵。
有利地，通过使用用于增加压力的多个装置，例如两个或更多个正排量泵，这允许微通道的包括扩增区的部分中的压力增加而不会泄漏。
优选地，增加压力的步骤包括同时地或并行地压缩多个正排量泵，以增加可隔离部分中的压力。
优选地，增加压力的步骤包括将多个正排量泵压缩到第一位置，其中正排量泵仍可进一步被压缩到至少第二位置。
任选地，增加压力的步骤将隔离部分中的压力增加到大于1.2bar，更优选地增加到大于1.4bar，而更优选地增加到大于1.6bar。
任选地，增加压力的步骤将隔离部分中的压力增加到1.5bar至2bar之间。
优选地，增加压力的步骤将隔离部分中的压力增加到1.6bar。
在整个文件中，提及“微流体”意指具有至少一个小于1毫米的尺寸和/或能够以微升或更少的量来处理的流体部分。
在权利要求中定义了本发明的各种其他特征和方面。
附图简述
现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施例，在附图中，类似的部件设置有一致的附图标记，并且其中：
图1A提供了根据本发明的一个方面的微流体盒的透视图，该视图示出了外表面；图1B提供了从另一侧示出的类似微流体盒的分解透视图，其中各种内部特征可见。
图2中的A、B、C是示出使用两个波纹管泵对盒的密封区域加压的简化图，其中第一个波纹管泵施加压力，而第二个波纹管泵充当贮存器；以及
图3中的A、B、C是示出使用被同时地致动的两个波纹管泵以对盒的密封区域加压的简化图。图3B示出了加压步骤，而图3C示出了在保持盒的可售部分中的压力的同时移动样品的往复模式。
详细描述
根据本发明的第一方面，并且如图1A和1B中大体描绘的，提供了具有微通道2的微流体盒1，更一般地称为“设备”，其中微通道2允许流体根据需要连续流过。如在图1B中最清楚地示出的，其示出了类似配置的盒的内部工作方式，微通道2以期望的长度和形状形成在微流体盒1的内部，以允许样品(通常是液体形式的生物样品)和/或试剂(其中一些可能在流通过程中结合在盒上)，沿流体流动路径通过并经过允许不同活动发生(包括通过聚合酶链式反应(PCR)从样品中扩增DNA)的各种区或区域。通道7的PCR区段是通道的一部分，该部分已被配置为允许穿过其中的样品发生热循环。通道(和盒)的PCR区段7特别适于允许以循环方式将通过该区段行进的液体样品加热和冷却到允许DNA变性、DNA退火和DNA扩增的温度。通道的PCR区段7可通过通道内的集成热源或设备的壁进行加热，或者更典型地通过接近外部热源加热，外部热源以允许热量传递到通道的PCR区段的方式向微流体设备(诸如微流体盒)施加热量。
可使用各种阀和流体互通支路，诸如附加通道、贮存器或室，以允许根据诊断或生化测定的需要，在其中以自动或半自动的方式进行混合、洗涤、去除和其他操作。测定通常通过允许样品在一个或更多个步骤中与一种或更多种试剂相互作用和/或反应来进行；通常在设备的一个或更多个通道或室中，对于能够有效形成可检测产品的时间和温度，以指示样品中存在或不存在被分析物。通道2形成在第一基材3的第一表面中，该第一基材通常是基本上平坦的、基本上刚性的基材，在该实施例中，该基材是聚丙烯。第一基材3覆盖有第二基材4，在该实施例中，第二基材4是聚丙烯膜。通过例如使用激光焊接将第一基材材料3与膜4结合，提供了基本上封闭通道2(可以根据需要包括入口和出口)。应理解，如果第一基材3是具有上表面和下表面的平面元件，则微通道2的大部分可以形成在上表面或下表面中。然而，通常期望第二基材，即膜4，在使用中形成微通道2的上壁。利用激光焊接确保在微通道周围形成流体密封，并且更具体地说形成气密密封，使得空气不会在第一基材和第二基材之间逸出或泄漏。应理解，可使用除激光焊接以外的方法，并且通常将基于基材材料本身来选择方法。密封或焊接足够坚固，足以承受盒内的与盒的外部相比增高的压力水平。通常，它足够坚固，以承受至少2bar的内部表压。
可选地，应理解，尽管该实施例具有作为膜4的第二基材，但是第二基材可为另一种材料，并且其本身可具有形成在其表面上的凹槽或通道，该凹槽或通道可以与第一基材的通道对准。通过将基材3、4结合在一起，提供了封闭通道2(同样，根据需要可包括入口和出口)。
盒子通常是消耗品；也就是说，它们被使用一次，然后被丢弃；并且含有一种或更多种待进行的测定所需的全部或许多试剂。这些试剂可以被保持在贮存器或类似物中的盒子上。
必要时，第一基材3和第二基材4可在结合之前对准。通道2的长度和横截面形状可为任何适当的形状，以允许期望的样品和/或试剂的运输和处理。此类微流体系统“芯片实验室”类型的系统在本领域中是众所周知的。
盒1设置有用于将样品接收到微流体通道中的入口5。入口5设置有可插入盖6形式的气密密封。为了便于使用，可插入盖6铰接到盒的表面。盖6的尺寸设置为适于容纳在入口的孔中，并设置有可弹性变形的套环，该套环用于在样品被注入之后且当盖6关闭时在入口中形成气密密封。
在该实施例中，微通道2的与入口5相对的另一端是永久性密封的，因为它是一次性盒。然而，如果存在出口，可使用类似于入口上的盖来关闭出口。在替代实施例中，如果需要，可使用位于微通道内远离入口的阀来产生较小体积的气密区域(仍含有PCR扩增区或PCR区段7)。例如，第一气密阀可以设置在扩增区7的附近和上游，并且第二气密阀可以设置在扩增区7的附近和上游。一旦样品在两个阀之间，则这些阀可被关闭，并且如在其他实施例中那样，微通道2中的包含在两个阀之间的扩增区7压力升高。
微通道2是连续的流动通道，并且在该实施例中，它包括扩增区或PCR区段7，扩增区或PCR区段包括通道的可加热到不同温度以允许温度热循环的三个部分。在该实施例中，通道的在PCR区段7中的部分被加热到90摄氏度至98摄氏度的温度。通道的在PCR区段7中的另一部分被加热到约45摄氏度至70摄氏度的温度。通道的在PCR区段7中的又一部分被加热到约70摄氏度至75摄氏度的温度。在该实施例中，当外部加热器源靠近盒1时，通道的加热发生，使得热交换通过盒的壁进入微通道的相关部分。扩增区或PCR区段7中的微通道是蛇形形状的，使得样品在沿蛇形形状的每个区段行进时将穿过不同的温度区行进。在该实施例中，加热器设置在单独的主机仪器中，该主机仪器将盒容纳在其中但是理论上加热器可形成为盒的一部分，例如定位在通道自身内。在通道的相关部分之内或附近还定位有温度传感器，以允许读取通道中的温度，并在必要时进行控制。尽管在该实施例中，在PCR区段7中使用蛇形形状的微通道2，以确保移动通过该通道的样品周期性地通过发生PCR反应所需的不同温度，但是应理解，可使用其他布局来使样品热循环地通过微流体盒中的不同温度。例如，穿梭流系统可用来代替蛇形形状。在穿梭流变体中，样品在微通道的两个或更多个区段之间来回穿梭(与在蛇形变体中连续向前移动相反)，每个区段均保持在发生PCR反应所需的温度中的一个温度。
微通道包括与微通道2流体连通的第一波纹管泵8A(经由波纹管入口10A)。第一波纹管泵8A是正排量泵，其包括半球形可压缩波纹管，该半球形可压缩波纹管被弹性地偏置以返回其膨胀形状。半球形波纹管的内部尺寸可通过对其外表面c施加压力来改变。在本实施例中，建立在主机仪器(盒被放置在该主机仪器中)上的机械致动器在微处理器的控制下起作用，以通过对该波纹管泵的压缩、部分压缩、部分解压缩或解压缩来致动波纹管泵。然而，从理论上讲，可将致动器结合到盒上。
微通道还包括与微通道2流体连通的第二波纹管泵8B(经由波纹管入口10B)。第二波纹管泵8B也是正排量泵，在该示例中同样包括半球形可压缩波纹管，该半球形可压缩波纹管被弹性地偏置以返回其膨胀形状。第二波纹管泵8B可被部分压缩或解压缩，也可完全压缩或解压缩。
微通道2还包括进行分子测定所需的各种其他贮存器、分支和室(例如，诸如捕获室和观察室)。如果存在主机仪器，则主机仪器将包括诸如致动器、加热器和光学元件的元件。
尽管该示例描述了具有半球形波纹管的波纹管泵，但是本领域技术人员应理解，可使用其他波纹管结构，或者实际上可使用替代类型的正排量泵。例如，另一种类型的正排量泵是注射器泵，其中注射器的注射器筒内的活塞的位移导致流体被吸入或压出注射器出口。
在使用中，将液体样品9引入到入口5中，入口5通向微流体通道2，并且盖6被关闭以形成气密密封。盒1被放置到主机仪器(未示出)中。在第一实施例中，如图2中的基本形式所示，在静止时，液体样品9的任一侧上的空气压力是相等的(见图2的A)。然后，半球形波纹管8A由主机仪器中存在的销致动，向下压波纹管外表面，从而减少波纹管和液体样品之间的可以由空气填充的体积。主机仪器的销或致动器可以设置有传感器，以检测波纹管的表面，以确保实现对压力的特定控制。由于盒现在是密封(气密)系统，空气无处可去，因此相同量的空气处于较小的体积中，因此空气的压力必定增加(见图2的B，其中样品左侧的压力增加，这将起到将样品9推向右侧的作用)。由于液体样品9后方的空气压力高于液体样品前方的空气压力，因此液体样品被向前推动，直到前方和后方的空气压力再次平衡(见图2的C-两侧再次具有相等的压力)。在该实施例中，第二波纹管8B充当压力“贮存器”，从而当压力的相对变化不那么大时抑制样品的一些移动，这意指样品仍然可以移动，但是通道内的压力可以保持在低于2bar(但与密封盒外部的空气压力相比仍会增加)。在该实施例中，在样品在扩增区中扩增之前，通道内的绝对压力增加到1.6bar。
值得注意的是，如果仅使用一个波纹管，仍然会施加压力，但样品的移动会更大。即使只有一个波纹管，也可通过使用更长的通道来避免这种过度的移动和压力(即减弱)，但是这需要盒上更大的占地面积，这通常是不期望的。
尽管以上示例描述了如何将第二波纹管用作贮存器，但是图3是本发明的优选变型，其示出了利用多个正排量泵，诸如波纹管或隔膜泵，其具有附加的益处。本发明的优选用途是包括至少两个波纹管泵(或其他正排量泵)，以在微通道2内引起压力增加到至少1.6bar。再次，在使用中，将液体样品9引入入口5，并进入微流体通道2；并且盖6关闭并形成气密密封。盒1被放置在主机仪器(未示出)中。在盒被盖6封闭之前，波纹管泵8A和波纹管泵8B均被完全解压缩。在上面的两个示例中，每当按压波纹管8A时，整个系统的体积均会发生变化。这需要在测定本身期间不断地改变盒内的压力，这使得微通道内的流体控制更加困难。因此，在该优选实施例中，为了增加微通道2的含有扩增区或PCR区段7的密封部分中的压力，第一波纹管8A和第二波纹管8B两者被同时致动以保持系统的总体积相等，并因此保持系统的整体压力相等。主机仪器对第一波纹管8A和第二波纹管8B两者的外表面施加推力，使得它们被压缩第一量(波纹管被压缩大约一半)，以将盒内的压力增加到大约1.6bar。这可在图3的B中看到，并且可看到，如果将波纹管泵8A置于样品的与波纹管泵8B相对的一侧上，即波纹管设置在样品的两侧(在这种情况下，样品最初注入的入口5的任一侧)处，并且事实上优选在扩增区的任一侧处，此时样品不移动。在该阶段，波纹管泵8A和8B可继续用于根据测定所需在通道内移动液体样品9。通过包括各种阀，并根据需要来致动阀的打开和关闭，这可使样品在微通道的各个区域内非常有效地移动，从而可进行不同的动作和反应。为了使液体样品9向右移动，波纹管泵8A可被进一步压缩第二量，并且波纹管B被允许再次充气(波纹管的弹性材料允许其恢复到其原始半球形形状)。利用这种并行地或同时地致动或压缩两个阀的机制--或者同时地使用两个正排量泵以在液体样品9被扩增之前升高微通道的含有扩增区7的部分中的压力(这需要加热和冷却到不同的温度)，意味着内部压力始终保持在1.6bar，并且液体样品9也可使用相同的正排量泵来回移动，而没有将微通道内的压力增加到诸如激光结合、阀或盖的结合会泄漏的点的危险。
优选的是，在扩增区中发生热循环之前，将微通道的含有扩增区的部分中的压力增加到1.6bar，以获得减少气泡形成的益处，以及确保系统即使在高海拔下也能正常工作，同时不损坏或超过盒中存在的任何阀、盖或密封的极限。然而，压力也可提高到1.5bar至2bar之间，并且仍然可看到显著的有益效果。在一些实施例中，即使将压力升高到1.1bar或1.2bar或更高，与在扩增之前通常不会发生压力增加的标准系统相比，仍将允许的益处是系统在更高海拔处能够正常工作和在气泡形成方面的一定程度的减少。
在本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征和/或如此公开的任何方法或过程的所有步骤可以任何组合进行组合，除了至少一些此类特征和/或步骤相互排斥的组合。除非另有明确说明，否则本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可由用于相同、等同或类似目的的替代特征代替。因此，除非另有明确说明，否则所公开的每个特征仅是一系列等同或相似特征的示例。本发明不限于前述实施例(一个或更多个)的细节。本发明扩展到本说明书(包括任何所附权利要求、摘要和附图)中公开的特征的任何新颖的一个特征或任何新颖特征的组合，或者扩展到如此公开的任何方法或过程的步骤的任何新颖的一个步骤或任何新颖步骤的组合。
关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可根据情况和/或应用适当地将复数转换为单数和/或将单数转换为复数。为了清楚起见，各种单数/复数排列可在本文中明确地提出。
本领域技术人员将理解，一般而言，本文中使用的术语，并且尤其是所附权利要求书中使用的术语通常旨在作为“开放”术语(例如，术语“包括(including)”应解释为“包括但不限于”，术语“具有”应解释为“至少具有”，术语“包括(includes)”应解释为“包括但不限于”等)。本领域技术人员将进一步理解，如果介绍的权利要求陈述旨在特定数目，则此类意图将在权利要求中明确地陈述，并且在没有此类陈述的情况下，不存在此类意图。例如，为了帮助理解，下面的所附权利要求可含有对介绍性短语“至少一个”和“一个或更多个”的使用以介绍权利要求的陈述。然而，此类短语的使用不应解释为暗示由不定冠词“一(a)”或“一个(an)”介绍的权利要求陈述将任何含有该介绍的权利要求陈述的特定权利要求限制为仅含有一个此类陈述的实施例，即使当同一权利要求包括介绍性短语“一个或更多个”或“至少一个”以及不定冠词，例如“一”或“一个”(例如，“一”和/或“一个”应解释为意指“至少一个”或“一个或更多个”)；这同样适用于介绍权利要求陈述的定冠词的使用。另外，即使明确陈述了特定数目的介绍的权利要求陈述，本领域技术人员将认识到，此类陈述应被解释为至少意指所陈述的数目(例如，没有其他修饰语的“两个陈述物”的简单明了的陈述(barerecitation)，意指至少两个陈述物，或者两个或更多个陈述物)。
应理解，出于说明的目的，本文已描述了本公开的各种实施例，并且可在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。因此，本文所公开的各种实施例并非意图进行限制，真正的范围由所附权利要求指出。

Claims (17)

1.一种微流体设备，包括：
微流体的流体通道，其具有聚合酶链式反应区段，所述聚合酶链式反应区段被配置为允许在其中发生聚合酶链式反应所需的温度变化，
所述设备的流体可隔离部分，其至少包括所述流体通道的具有聚合酶链式反应区段的部分，
至少一个关闭装置，其能够被致动以将所述流体可隔离部分与外部环境流体地隔离，以及
在所述可隔离部分被隔离时用于增加所述可隔离部分中的压力的多个装置，
其中，用于增加压力的所述多个装置是多个波纹管泵，并且其中，所述多个波纹管泵能够被同时地致动到第一位置以向所述可隔离部分施加第一压力从而增加所述可隔离部分中的压力，且每个波纹管泵能够被致动到第二位置以移动所述流体通道内的液体样品。
2.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，用于增加压力的所述装置适于在通过所述聚合酶链式反应区段内的热循环扩增样品之前增加压力。
3.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，所述可隔离部分是所述微流体设备上存在的整个流体通道。
4.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，用于增加压力的所述装置能够被致动到第一位置以向所述可隔离部分施加第一压力，并且能够被致动到第二位置以向所述可隔离部分施加第二压力。
5.根据权利要求1所述的微流体设备，其中，用于增加压力的所述装置能够与外部压力源或致动器相关联。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的微流体设备，其中，用于增加所述可隔离部分中的压力的所述装置引起的压力高于大气压力。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的微流体设备，其中，用于增加所述可隔离部分中的压力的所述装置引起的压力为1.1bar或更高。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的微流体设备，其中，用于增加所述可隔离部分中的压力的所述装置引起的压力为1.6bar或更高。
9.一种诊断系统，包括根据前述权利要求中任一项所述的微流体设备和能够接收所述微流体设备的主机仪器。
10.根据权利要求9所述的诊断系统，其中，所述主机仪器包括接口，所述接口能够将压力从所述主机仪器传递到所述微流体设备上的用于增加压力的所述装置。
11.根据权利要求9至10中任一项所述的诊断系统，其中，所述主机仪器包括微处理器，所述微处理器控制所述主机仪器与所述微流体设备之间的相互作用。
12.一种从样品中扩增核酸的方法，包括：
提供根据权利要求1至8中任一项所述的微流体设备或根据权利要求9至11中任一项所述的诊断系统，
至少流体地隔离所述微流体设备的至少包括所述聚合酶链式反应区段的部分，
通过将多个波纹管泵压缩到第一位置以增加所述隔离部分内的压力，其中所述波纹管泵能够被进一步压缩到至少第二位置，
以及，在所述隔离部分内的压力增加后，进行聚合酶链式反应扩增步骤以扩增所述样品内的核酸。
13.根据权利要求12所述的扩增核酸的方法，其中，在至少流体地隔离所述微流体设备的至少包括所述聚合酶链式反应区段的部分的步骤之前，将所述样品注入所述微流体设备中。
14.根据权利要求12或13所述的扩增核酸的方法，其中，关闭一个或更多个流体密封阀从而流体地隔离整个微流体设备，或者仅流体地隔离所述流体通道的包含所述聚合酶链式反应区段的部分。
15.根据权利要求12所述的扩增核酸的方法，其中，所述增加压力的步骤包括同时地压缩所述多个波纹管泵以增加所述可隔离部分中的压力。
16.根据权利要求12所述的扩增核酸的方法，其中，所述增加压力的步骤将所述隔离部分中的压力增加到至少1.6bar。
17.根据权利要求12所述的扩增核酸的方法，其中，所述增加压力的步骤将所述隔离部分中的绝对压力增加到1.2bar至2bar之间。
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