CN114341336A - 用于样品分析的系统 - Google Patents

用于样品分析的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN114341336A
CN114341336A CN202080058238.3A CN202080058238A CN114341336A CN 114341336 A CN114341336 A CN 114341336A CN 202080058238 A CN202080058238 A CN 202080058238A CN 114341336 A CN114341336 A CN 114341336A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sample
conduit
assay
fluid flow
chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080058238.3A
Other languages
English (en)
Inventor
马克·德约翰
克里斯多佛·考克斯
汤姆·威尔士
卢克·加里
亚历克西娅·奎因
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Biomeme Inc
Original Assignee
Biomeme Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Biomeme Inc filed Critical Biomeme Inc
Publication of CN114341336A publication Critical patent/CN114341336A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502715—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by interfacing components, e.g. fluidic, electrical, optical or mechanical interfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/508—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above
    • B01L3/5085—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates
    • B01L3/50851—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes rigid containers not provided for above for multiple samples, e.g. microtitration plates specially adapted for heating or cooling samples
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/52—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent
    • B01L3/527—Containers specially adapted for storing or dispensing a reagent for a plurality of reagents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L9/00—Supporting devices; Holding devices
    • B01L9/06—Test-tube stands; Test-tube holders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N1/00—Sampling; Preparing specimens for investigation
    • G01N1/28—Preparing specimens for investigation including physical details of (bio-)chemical methods covered elsewhere, e.g. G01N33/50, C12Q
    • G01N1/44—Sample treatment involving radiation, e.g. heat
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0621—Control of the sequence of chambers filled or emptied
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B01L2200/143—Quality control, feedback systems
    • B01L2200/147—Employing temperature sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/18—Transport of container or devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/023—Sending and receiving of information, e.g. using bluetooth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/04—Closures and closing means
    • B01L2300/046—Function or devices integrated in the closure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0609—Holders integrated in container to position an object
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0627—Sensor or part of a sensor is integrated
    • B01L2300/0654—Lenses; Optical fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/06—Auxiliary integrated devices, integrated components
    • B01L2300/0681—Filter
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0832—Geometry, shape and general structure cylindrical, tube shaped
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1822—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using Peltier elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks
    • B01L2300/1827—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks using resistive heater
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1838—Means for temperature control using fluid heat transfer medium
    • B01L2300/1844—Means for temperature control using fluid heat transfer medium using fans
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0487—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure fluid pressure, pneumatics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts
    • B01L2400/0655—Valves, specific forms thereof with moving parts pinch valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts
    • B01L2400/0661—Valves, specific forms thereof with moving parts shape memory polymer valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts
    • B01L2400/0666—Solenoid valves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N2021/6439—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" with indicators, stains, dyes, tags, labels, marks
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/02—Mechanical
    • G01N2201/021—Special mounting in general

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本公开内容提供了用于处理和/或分析生物样品的装置、系统、方法。用于处理和/或分析生物样品的分析装置可以包括移动托架。分析装置可以是便携式的。分析装置可以从分析装置的壳体外部的移动电子设备接收用于执行测定的指令。

Description

用于样品分析的系统
交叉引用
本申请要求于2019年6月18日提交的美国临时专利申请号62/862,938的权益，其通过引用以其全文并入本文。
背景技术
基于核酸的扩增反应现已广泛在研究和临床实验室中用于检测遗传和感染性疾病。然而，用于执行这些扩增反应的装置和系统可能是庞大的。这可能限制其便携性以及在实地的使用。此外，需要将样品运送到实验室进行分析，可能导致来自处理过程的污染、样品降解，以及获得测定结果的延迟。而且，一些测定可能需要人工进行样品制备。样品制备可以包括移除容纳样品或试剂的容器的帽，确定处理样品所需试剂的类型或测量处理样品所需试剂的量，以及将一种或多种试剂移液到一起。
发明内容
本文认识到需要用于分析生物样品的便携式分析装置。本公开内容提供了用于在基本上无实验室的环境中扩增和/或检测来自样品的分析物的便携式分析装置和方法。这样的测定的结果可以针对用户，诸如受试者。然后，用户可以将测定结果用于各种目的，包括鉴定疾病(例如，感染性疾病或污染)。
本文还认识到与一些样品制备方法相关的各种局限性。样品制备可能是劳动密集型的，需要多个步骤和操作人员的参与。一些劳动密集型步骤可能因测定的不同而有所不同，从而导致操作人员出错，并可能导致操作人员污染样品。人工处理样品可能给操作人员带来暴露于潜在危险的生物化学品的风险。
鉴于目前样品制备方法的某些局限性，本文认识到需要能够自动操作分析程序的样品处理和样品制备过程的系统。
在一个方面，本公开内容提供了一种用于处理生物样品的便携式分析装置，包括：体积小于约1500立方厘米的壳体；在壳体内的至少一个整体式加热块，其中该至少一个整体式加热块包括多个凹部，该多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中该多个测定管中的测定管包含生物样品；与该至少一个整体式加热块热连通的至少一个加热单元，该至少一个加热单元通过至少一个整体式加热块向测定管提供热能；包括激发滤光器和发射滤光器的至少一个光路，其中该至少一个光路被配置用于将激发能从激发源提供至测定管；以及安设在壳体内的电源，该电源被配置用于向至少一个加热单元和激发源提供电力。
在一些实施方案中，便携式分析装置还包括处理单元，该处理单元包括在壳体内的电路，其中该处理单元被配置用于引导激发源以提供激发能。在一些实施方案中，处理单元可操作地耦合到至少一个加热单元和激发源，并且其中该处理单元被配置用于与壳体外部的移动电子设备通信。在一些实施方案中，处理单元被配置用于：从壳体外部的移动电子设备接收指令，以处理两个或更多个测定管中的至少一个中的生物样品；以及响应于指令，(i)引导至少一个加热单元向至少一个整体式加热块提供热能以向测定管提供热量，和(ii)引导激发源以提供激发能。在一些实施方案中，指令包括至少一个加热单元的温度和/或将至少一个加热单元保持在该温度的持续时间。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括通信单元，该通信单元提供处理单元与移动电子设备之间的无线通信。在一些实施方案中，至少一个整体式加热块包括多个加热子单元，每个加热子单元包括多个凹部中的一个凹部，其中该多个加热子单元中的加热子单元包括安设在加热子单元的第一侧上的第一开口，用于允许将激发能传递到测定管内的生物样品，以及位于加热子单元的第二侧上的第二开口，以允许对来自测定管内的生物样品的发射能进行光学检测。在一些实施方案中，至少一个整体式加热块包含在25摄氏度下的比热容小于约0.5焦耳/(克×摄氏度)的材料。在一些实施方案中，该材料选自铝、玻璃、铁、镍、锌、铜、黄铜、银及其任何组合。在一些实施方案中，用于构造至少一个整体式加热块的材料的体积小于约0.5立方厘米。在一些实施方案中，至少一个加热单元包括电阻加热器。在一些实施方案中，至少一个加热单元被(i)热固化到至少一个整体式加热块，或者(ii)焊接到至少一个整体式加热块。在一些实施方案中，至少一个光路包括一个或多个光管，以将激发能从激发源传送到测定管。在一些实施方案中，一个或多个光管包括：包括单个管的第一端；包括两个或更多个管的第二端，以及在其间的分支部分。在一些实施方案中，激发源包括一个或多个发光二极管(LED)。在一些实施方案中，一个或多个LED包括单色LED。在一些实施方案中，一个或多个LED包括多个LED，并且多个LED中的每一个被配置用于发射不同波长的激发能。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括安设在壳体内的冷却单元，该冷却单元减少来自测定管的热能。在一些实施方案中，冷却单元包括一个或多个风扇，其中该一个或多个风扇被配置用于邻近于测定管产生负压，以将邻近于测定管的热量排到壳体的外部。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括安设在壳体内的光学检测器，该光学检测器被配置用于检测来自测定管内的生物样品的发射能。在一些实施方案中，该材料的热导率为至少约100瓦特每米每开尔文。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于处理生物样品的便携式分析装置，包括：壳体；在壳体内的至少一个整体式加热块，其中该至少一个整体式加热块包括多个凹部，该多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中该多个测定管中的测定管包含生物样品；与该至少一个加热块热连通的至少一个加热单元，该至少一个加热单元通过至少一个整体式加热块向测定管提供热能；包括光学滤光器的可移动托架，其中该可移动托架被配置用于平移以使该光学滤光器与从激发源向测定管提供激发能的光路对准；以及安设在壳体内的电源，该电源被配置用于向至少一个加热单元、可移动托架和激发源提供电力。
在一些实施方案中，便携式分析装置还包括处理单元，该处理单元包括在壳体内的电路，其中该处理单元被配置用于(i)引导可移动托架以平移，和/或(ii)引导激发源以提供激发能。在一些实施方案中，处理单元可操作地耦合到至少一个加热单元和/或激发源，并且其中该处理单元被配置用于与壳体外部的移动电子设备通信。在一些实施方案中，处理单元被配置用于：从壳体外部的移动电子设备接收指令以处理测定管中的生物样品；以及响应于指令，(i)引导至少一个加热单元向至少一个整体式加热块提供热能以向测定管提供热量，和(ii)引导激发源以将测定管暴露于激发能。在一些实施方案中，指令包括至少一个加热单元的温度和/或将至少一个加热单元保持在该温度的持续时间。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括通信单元，该通信单元提供处理单元与移动电子设备之间的无线通信。在一些实施方案中，致动器包括电机。在一些实施方案中，一个或多个光路中的每一个包括一个或多个光管，以将激发能从激发源传送到测定管。在一些实施方案中，一个或多个光管包括：包括单个管的第一端；包括两个或更多个管的第二端，以及在其间的分支部分。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括安设在壳体内的冷却单元，该冷却单元减少来自测定管的热能。在一些实施方案中，冷却单元包括一个或多个风扇，其中该一个或多个风扇被配置用于邻近于测定管产生负压，以将邻近于测定管的热量排到壳体的外部。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括安设在壳体内的光学检测器，该光学检测器被配置用于检测来自测定管内的生物样品的发射能。在一些实施方案中，光学滤光器是发射滤光器。在一些实施方案中，光学滤光器是激发滤光器。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括发射滤光器。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于分析生物样品的方法，包括：(a)启动便携式分析装置，该便携式分析装置包括：(i)体积小于约1.500立方厘米的壳体；(ii)在壳体内的至少一个整体式加热块，其中该至少一个整体式加热块包括多个凹部，该多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中该多个测定管中的测定管包含生物样品；(iii)与该至少一个整体式加热块热连通的至少一个加热单元，该至少一个加热单元通过至少一个整体式加热块向测定管提供热能；(iv)包括激发滤光器和发射滤光器的至少一个光路，其中该至少一个光路被配置用于将激发能从激发源提供至测定管；以及(v)安设在壳体内的电源，该电源被配置用于向至少一个加热单元和激发源提供电力；(b)由处理单元从壳体外部的移动电子设备接收指令，以处理测定管中的生物样品；(c)响应于指令，引导至少一个加热单元向整体式加热块提供热能，以向测定管内的生物样品提供热量；以及(d)在将可移动托架移动到对应于测定管的第一位置后，引导激发源以将测定管内的生物样品暴露于通过光路的激发能。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于分析生物样品的方法，包括：(a)启动便携式分析装置，该便携式分析装置包括：(i)壳体；(ii)在壳体内的至少一个整体式加热块，其中该至少一个整体式加热块包括多个凹部，该多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中该多个测定管中的测定管包含生物样品；(iii)与该至少一个整体式加热块热连通的至少一个加热单元，该至少一个加热单元通过整体式加热块向测定管提供热能；(iv)被配置用于提供激发能的激发源；(v)包括激发滤光器和发射滤光器的可移动托架，其中该可移动托架被配置用于平移以将激发滤光器和发射滤光器带到与从激发源向测定管提供激发能的光路对准的第一位置；(vi)安设在壳体内的电源，该电源被配置用于向至少一个加热单元、可移动托架和激发源提供电力；和(vii)处理单元，该处理单元包括在壳体内的电路，其中该处理单元被配置用于与壳体外部的移动电子设备通信；(b)由处理单元从壳体外部的移动电子设备接收指令，以处理测定管中的生物样品；(c)响应于指令，引导至少一个加热单元向整体式加热块提供热能，以向测定管内的生物样品提供热量；以及(d)在将可移动托架移动到对应于测定管的第一位置时，引导激发源以将测定管内的生物样品暴露于通过光路的激发能。
在一些实施方案中，将可移动托架移动到对应于测定管的第一位置包括使光路与测定管对准。在一些实施方案中，光学滤光器包括发射滤光器。在一些实施方案中，光学滤光器包括激发滤光器。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括发射滤光器。在一些实施方案中，该方法还包括，在(d)之后，检测来自测定管内生物样品的发射，该发射指示生物样品内靶分子的存在或不存在或者相对量。在一些实施方案中，可移动托架包括多个光路。在一些实施方案中，便携式分析装置还包括用于将可移动托架从第一位置移动到第二位置的致动器。在一些实施方案中，在第一位置中，光路与测定管对准，并且能够引导激发源以将测定管内的生物样品暴露于第一激发能；并且在第二位置中，多个光路中的第二光路与测定管对准，并且能够引导激发源以将测定管内的生物样品暴露于第二激发能。在一些实施方案中，第一激发能具有第一波长，并且第二激发能具有第二波长。在一些实施方案中，方法还包括在处理单元处从移动电子设备接收指令，该指令包括至少一个整体式加热块所维持的至少一个温度。在一些实施方案中，方法还包括从生物样品提取一种或多种核酸。在一些实施方案中，生物样品包括选自血液样品、植物样品、水样品、土壤样品和组织样品的一个或多个成员。在一些实施方案中，生物样品含有或疑似含有靶核酸分子，并且其中指令包括在足以产生指示靶核酸分子的存在或相对量的扩增产物的条件下，用于对靶核酸分子进行核酸扩增反应的靶温度以及加热和冷却循环数。在一些实施方案中，方法还包括与移动电子设备通信的数据交换单元，其中该数据交换单元(i)从移动电子设备接收指令，或者(ii)在处理生物样品后向移动电子设备提供结果。
在另一方面，本公开内容提供了一种样品处理系统，包括：第一流体流动路径；至少两个多向泵，该至少两个多向泵包括与该第一流体流动路径流体连通的第一泵和第二泵，并且其中该第一泵和第二泵被配置用于使第一流体流动路径中的流体沿着第一方向和第二方向流动，该第二方向不同于该第一方向；底座，该底座被配置用于与盒可逆接合，该盒包括与一种或多种试剂流体连通的第二流体流动路径，其中该底座被配置用于在与该盒接合之后使第一流体路径与第二流体流动路径流体连通；以及与该盒流体连通的第三泵，该第三泵被配置用于干燥该盒内的至少一个腔室。
在一些实施方案中，第三泵是隔膜泵。在一些实施方案中，第三泵是单向泵。在一些实施方案中，第一流体流动路径不包括任何阀门。在一些实施方案中，样品处理系统还包括可操作地耦合到至少两个多向泵的控制器，其中该控制器被配置用于引导至少两个多向泵以使第一流体流动路径中的流体沿着第一方向和第二方向流动。在一些实施方案中，样品处理系统还包括盖，该盖包括主体，该主体被配置用于当底座已经与盒可逆接合时与盒接触，其中该盖耦合到包括第一流体流动路径和至少两个多向泵的壳体上，并且其中该盖被配置用于朝向壳体从(i)第一位置移动到(ii)第二位置，在该第一位置处主体与盒接触，在该第二位置处第一流体路径与第二流体流动路径流体连通。在一些实施方案中，盖被配置用于相对于壳体旋转。在一些实施方案中，至少两个多向泵中的每一个被配置用于在第一流体流动路径中提供正压和负压。在一些实施方案中，至少两个多向泵中的每一个被配置用于使第一流体流动路径中的流体沿着第一方向和第二方向流动。在一些实施方案中，样品处理系统还包括第四泵，该第四泵被配置用于当底座已经与盒可逆接合时与第二流体流动路径流体连通。在一些实施方案中，第四泵是蠕动泵。在一些实施方案中，至少两个多向泵中的每一个均是蠕动泵。在一些实施方案中，第三泵是蠕动泵。在一些实施方案中，至少一个腔室是废物室。在一些实施方案中，样品处理系统还包括连接至少一个腔室和第三泵的导管，其中该导管包括阀门。在一些实施方案中，该导管包括或耦合到压力传感器，以监测第三泵的压力。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于处理样品的方法，包括：启动系统，该系统包括(i)第一流体流动路径，(ii)至少两个多向泵，该至少两个多向泵包括与该第一流体流动路径流体连通的第一泵和第二泵，并且其中该第一泵和第二泵被配置用于使第一流体流动路径中的流体沿着第一方向和第二方向流动，该第二方向不同于第一方向，(iii)底座，该底座被配置用于与盒可逆接合，和(iv)与该盒流体连通的第三泵，该第三泵被配置用于干燥该盒内的至少一个腔室；该底座与盒接合，该盒包括与一种或多种试剂流体连通的第二流体流动路径，其中在底座与盒接合之后，第一流体路径与第二流体流动路径流体连通；以及使用该系统和一种或多种试剂来处理样品。
在一些实施方案中，该方法还包括在处理样品之后，从底座中取出盒。在一些实施方案中，样品是生物样品。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于样品处理的系统，包括：包括过滤器的样品室，该过滤器被配置用于从样品室中的样品捕获一种或多种核酸分子；位于样品室内的漏斗，该漏斗被配置用于防止样品从样品室转移到样品室外部的环境中；通过第一导管与样品室流体耦合的孔，该孔被配置用于容纳试剂；与第一导管流体连通的流体流动单元，其中该流体流动单元被配置用于使试剂从孔流向样品室；一个或多个测定管，其中一个或多个测定管中的测定管通过第二导管与样品室流体耦合；以及耦合到流体流动单元的控制器，其中该控制器被配置用于从移动电子设备接收指令，以处理样品，并且按照指令，(i)引导流体流动单元使试剂从孔沿着第一导管流向样品室，以在样品室中提供包含试剂和一种或多种核酸分子的溶液，和(ii)引导流体流动单元使溶液从样品室沿着第二导管流向一个或多个测定管，使得测定管接收至少一部分溶液。
在一些实施方案中，漏斗被配置用于防止液体从样品室溅出。在一些实施方案中，漏斗被配置用于允许试剂流经漏斗并进入样品室。在一些实施方案中，该系统还包括第二流体流动单元，该第二流体流动单元与一个或多个测定管流体耦合并被安设在其下游。在一些实施方案中，第二流体流动单元通过第三导管与一个或多个测定管流体连接。在一些实施方案中，测定管包括帽，并且其中测定管和第二流体流动单元之间的第三导管被安设在帽中。在一些实施方案中，第二流体流动单元被配置用于提供负压以将流体从样品室抽吸到一个或多个测定管中的至少一个。在一些实施方案中，第二流体流动单元被配置用于向样品室提供正压以在样品中产生气泡，从而使样品混合。在一些实施方案中，第二流体流动单元与大气流体耦合。在一些实施方案中，该系统还包括通过第四导管流体耦合到样品室的废物室。在一些实施方案中，该系统还包括沿着第四导管安设在废物室和样品室之间的第三流体流动单元。在一些实施方案中，第三流体流动单元被配置用于将样品从样品室抽吸到废物室。在一些实施方案中，将样品通过过滤器从样品室抽吸到废物室，从而在过滤器中捕获来自样品的一种或多种核酸。在一些实施方案中，废物室包括排气塞，该排气塞在与液体接触时膨胀并密封废物室。在一些实施方案中，样品室还包括样品室帽。在一些实施方案中，样品室帽包括排气塞，该排气塞在与液体接触时膨胀并密封样品室。在一些实施方案中，该系统还包括沿着第一导管安设在孔和样品室之间的阀门。在一些实施方案中，将阀门沿着第一导管安设在流体流动单元的上游。在一些实施方案中，该系统还包含多个孔，其包括该孔。在一些实施方案中，该系统还包括多个阀门，其中将多个阀门中的阀门沿着第一导管安设在多个孔和样品室之间。在一些实施方案中，试剂是缓冲液，该缓冲液选自裂解缓冲液、洗涤缓冲液、干燥剂和洗脱缓冲液。在一些实施方案中，样品室、孔和废物室中的至少一个包括密封件。在一些实施方案中，密封件包括至少一层。在一些实施方案中，该至少一层包括聚丙烯、粘合剂或铝。在一些实施方案中，测定管包括帽，并且在样品室和测定管之间的第二导管的至少一部分安设在该帽中。在一些实施方案中，沿着该帽的内表面的第二导管的端部包括尖端。在一些实施方案中，第二导管的至少一部分安设在尖端中。在一些实施方案中，第二导管的横截面积沿着尖端的轴向长度减小。在一些实施方案中，一个或多个测定管包括多个测定管，并且其中在多个测定管中的至少两个中，尖端中的第二导管的一部分的横截面积是不同的。在一些实施方案中，沿着帽的内表面的第三导管的端部包括分子筛。在一些实施方案中，分子筛是多孔的。在一些实施方案中，分子筛可透过气体。在一些实施方案中，分子筛是疏水的。在一些实施方案中，帽延伸至测定管内。在一些实施方案中，帽延伸至测定管内一定深度，该深度决定了测定管的最大工作容积。在一些实施方案中，该帽的深度不同于延伸至一个或多个测定管中的另一个测定管内的另一个帽的另一深度。在一些实施方案中，帽可拆卸地耦合到测定管上。在一些实施方案中，测定管包括一对或多对引物，用于进行测定以检测靶核酸分子。在一些实施方案中，该测定是聚合酶链反应。在一些实施方案中，该系统还包括与样品室热连通的加热器，其中该加热器被配置用于对测定管中的样品进行加热。在一些实施方案中，该加热器被配置用于作为一个或多个加热和冷却循环的一部分对样品进行加热。在一些实施方案中，流体流动单元是泵或压缩机。在一些实施方案中，流体流动单元包括一个或多个泵。在一些实施方案中，一个或多个泵包括第一泵和第二泵，其中该第一泵被配置用于使试剂从孔流向样品室，并且其中该第二泵被配置用于使溶液从样品室流向一个或多个测定管。在一些实施方案中，流体流动单元包括一个或多个压缩机。在一些实施方案中，该系统还包括样品处理单元，该样品处理单元包括底座，其中该样品处理单元包括流体流动单元，其中孔和样品室被包括在样品处理盒中，并且其中底座被配置用于接收盒，以使孔和样品室与流体流动单元流体连通。在一些实施方案中，控制器被配置用于与移动电子设备无线通信。在一些实施方案中，流体流动单元包括或耦合到压力传感器。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于样品处理的系统，包括：包括过滤器的样品室，该过滤器被配置用于从样品室中的样品捕获一种或多种核酸分子；通过第一导管与样品室流体耦合的孔，其中第一导管与位于孔内的针头连接，并且其中该孔被配置用于容纳试剂；与第一导管流体连通的流体流动单元，其中该流体流动单元被配置用于使试剂从孔流向样品室；一个或多个测定管，其中一个或多个测定管中的测定管通过第二导管与样品室流体耦合；以及耦合到流体流动单元的控制器，其中该控制器被配置用于从移动电子设备接收指令，以处理样品，并且按照指令，(i)引导流体流动单元使试剂从孔沿着第一导管流向样品室，以在样品室中提供包含试剂和一种或多种核酸分子的溶液，和(ii)引导流体流动单元使溶液从样品室沿着第二导管流向一个或多个测定管，使得测定管接收至少一部分溶液。
在一些实施方案中，该针头包括槽，该槽被配置用于排出试剂。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于处理和分析化学或生物样品的系统，包括：样品制备单元，其被配置用于可逆地接收样品制备盒并在样品制备盒内处理化学或生物样品；分析单元，其被配置用于分析由样品制备盒处理的化学或生物样品内的至少一种分析物；和控制器，其可操作地耦合到样品制备单元和分析单元，其中该控制器被配置用于从移动电子设备接收一个或多个指令，用于：(i)使用样品制备单元处理化学或生物样品，或者分析由样品制备盒处理的化学或生物样品内的至少一种分析物，以及(ii)响应于一个或多个指令，(1)引导样品制备单元来处理化学或生物样品，或(2)引导分析单元来分析至少一种分析物。在一些实施方案中，样品制备单元和分析单元位于同一壳体中。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于样品处理的系统，包括：样品室，其被配置用于保留溶液；一个或多个测定管，其中一个或多个测定管中的测定管通过导管与样品室流体耦合，并且其中该导管包含可膨胀颗粒；与该导管流体连通的流体流动单元；以及耦合到该流体流动单元的控制器，其中该控制器被配置用于引导流体流动单元使溶液从样品室沿着导管流向一个或多个测定管，使得测定管接收至少一部分溶液，并且可膨胀颗粒在导管内膨胀。
在一些实施方案中，样品室包括过滤器，该过滤器被配置用于从样品室中的样品捕获一种或多种核酸分子。在一些实施方案中，该系统还包括通过附加导管流体耦合到样品室的孔，其中该孔被配置用于容纳试剂。在一些实施方案中，流体流动单元与附加导管流体连通，并且其中该流体流动单元被配置用于使试剂从孔流向样品室。在一些实施方案中，控制器还被配置用于引导流体流动单元使试剂从孔沿着附加导管流向样品室，以在样品室中提供包含试剂和一种或多种核酸分子的溶液。在一些实施方案中，控制器被配置用于从移动电子设备接收指令。在一些实施方案中，测定管包括帽，并且在样品室和测定管之间的导管的至少一部分被安设在该帽中。在一些实施方案中，该导管的至少一部分包括可膨胀颗粒。在一些实施方案中，可膨胀颗粒具有第一横截面，并且其中在测定管接收溶液的至少部分之后，可膨胀颗粒膨胀至第二横截面。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第一横截面小于导管的横截面。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第一横截面为至少约0.2毫米。在一些实施方案中，导管的横截面为至少约0.5毫米。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第二横截面是可膨胀颗粒的第一横截面的至少约2倍。在一些实施方案中，可膨胀颗粒由导管的内表面支撑。在一些实施方案中，导管还包括位于可膨胀颗粒和导管内表面之间的支撑物，并且其中可膨胀颗粒由该支撑物支撑。在一些实施方案中，可膨胀颗粒被配置用于膨胀以密封导管，从而阻断导管中的流体流动。在一些实施方案中，可膨胀颗粒为水凝胶颗粒。在一些实施方案中，水凝胶颗粒包含聚合物材料。在一些实施方案中，聚合物材料是聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或其官能化衍生物。
在另一方面，本公开内容提供了一种用于样品处理的方法，包括：(a)提供(i)包含溶液的样品室和(ii)通过导管与样品室流体耦合的一个或多个测定管，其中该导管包含可膨胀颗粒；以及(b)使用流体流动单元使溶液从样品室沿着导管流向一个或多个测定管，使得测定管接收溶液的至少一部分，并且可膨胀颗粒在导管内膨胀。
在一些实施方案中，样品室和一个或多个测定管被包括在样品制备盒中。在一些实施方案中，样品制备盒还包括通过附加导管与样品室流体耦合的孔，其中该孔容纳试剂。在一些实施方案中，流体流动单元与附加导管流体连通。在一些实施方案中，该方法还包括在(b)之前，使用流体流动单元使试剂从孔流向样品室。在一些实施方案中，测定管包括帽，并且在样品室和测定管之间的导管的至少一部分被安设在该帽中。在一些实施方案中，该导管的至少一部分包括可膨胀颗粒。在一些实施方案中，可膨胀颗粒具有第一横截面，并且其中在测定管接收至少该部分溶液之后，可膨胀颗粒膨胀至第二横截面。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第一横截面小于导管的横截面。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第一横截面为至少约0.2毫米。在一些实施方案中，导管的横截面为至少约0.5毫米。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第二横截面是可膨胀颗粒的第一横截面的至少约2倍。在一些实施方案中，可膨胀颗粒由导管的内表面支撑。在一些实施方案中，导管还包括位于可膨胀颗粒和导管内表面之间的支撑物，并且其中可膨胀颗粒由该支撑物支撑。在一些实施方案中，可膨胀颗粒膨胀以密封导管，从而阻断导管中的流体流动。在一些实施方案中，可膨胀颗粒为水凝胶颗粒。在一些实施方案中，水凝胶颗粒包含聚合物材料。在一些实施方案中，聚合物材料是聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或其官能化衍生物。
在另一方面，本公开内容提供了一种装置，包括：测定管；以及被配置用于插入测定管的帽，其中该帽包括第一导管和第二导管，该第一导管和第二导管被配置用于当帽插入测定管时与测定管流体连通，其中该第一导管被配置用于将溶液供应到测定管内，并且该第二导管被配置用于允许测定管内的气体排出测定管，并且其中该第一导管包括可膨胀颗粒，该可膨胀颗粒被配置用于在第一导管将溶液供应到测定管内时膨胀。
在一些实施方案中，第二导管包括多孔介质，该多孔介质被配置用于防止溶液进入第二导管。在一些实施方案中，多孔介质是分子筛。在一些实施方案中，可膨胀颗粒具有第一横截面，并且其中该可膨胀颗粒被配置用于膨胀至第二横截面。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第一横截面小于第一导管的横截面。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第一横截面为至少约0.2毫米。在一些实施方案中，第一导管的横截面为至少约0.5毫米。在一些实施方案中，可膨胀颗粒的第二横截面是可膨胀颗粒的第一横截面的至少约2倍。在一些实施方案中，可膨胀颗粒由第一导管的内表面支撑。在一些实施方案中，第一导管还包括位于可膨胀颗粒和第一导管内表面之间的支撑物，并且其中可膨胀颗粒由该支撑物支撑。在一些实施方案中，可膨胀颗粒被配置用于膨胀以密封第一导管，从而阻断第一导管中的流体流动。在一些实施方案中，可膨胀颗粒为水凝胶颗粒。在一些实施方案中，水凝胶颗粒包含聚合物材料。在一些实施方案中，聚合物材料是聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或其官能化衍生物。
本公开内容的另一方面提供了包含机器可执行代码的非暂时性计算机可读介质，该机器可执行代码在由一个或多个计算机处理器执行时实现上述或本文其他地方的任何方法。
本公开内容的另一方面提供了包含一个或多个计算机处理器和与之耦合的计算机存储器的系统。该计算机存储器包含机器可执行代码，该机器可执行代码在由一个或多个计算机处理器执行时实现上述或本文其他地方的任何方法。
通过以下在其中仅示出和描述了本公开内容的说明性实施方案的详细描述，本公开内容的其他方面和优点对于本领域技术人员将变得显而易见。将会认识到，本公开内容能够具有其他和不同的实施方案，并且其若干细节能够在各种显而易见的方面进行修改，所有这些均不背离本公开内容。因此，附图和说明书本质上将被认为是说明性的而非限制性的。
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，其程度如同特别地且单独地指出每个单独的出版物、专利或专利申请均通过引用而并入。在通过引用并入的出版物和专利或专利申请与本说明书中包含的公开内容相抵触的程度上，本说明书旨在取代和/或优先于任何此类矛盾的材料。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求中具体阐述。通过参考以下对其中利用到本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述以及附图(本文也称为“图”)，将获得对本发明特征和优点的更好理解，在这些附图中：
图1A-图1B示出了用于分析生物样品的便携式分析装置的壳体的各种视图。图1C示出了用于便携式分析装置的壳体的盖，该盖具有能够向插入分析装置中的测定管施加压力和/或热量的可弯曲梳子。图1D示出了盖打开的便携式分析装置的壳体的实例。
图2示出了用于分析生物样品的便携式分析装置的内部机构的透视图。
图3A-图3B示出了用于便携式分析装置中的各种加热块。
图4示出了便携式分析装置的内部机构的后视图，其中移除了电路板，从而暴露内部机构的风扇。
图5A示出了便携式分析装置的内部机构的后视图，其中移除了电路板和风扇，从而暴露内部机构的移动托架。图5B示出了内部机构的移动托架的解构图。图5C示出了内部机构的移动托架的前视图，该移动托架具有多个光路。
图6A示出了内部机构的移动托架的仰视图，该移动托架的底部具有可以彼此偏移的多个滤光器。图6B示出了具有多个激发源(例如，LED)的电路板，这些激发源间隔开以对应于图6A所示的滤光器的偏移。
图7示出了移动托架的另一个实例，其具有使用小齿轮机构旋转的光学组件(例如，发射滤光器、激发滤光器、LED和/或二向色分束器)。
图8示出了用于分析生物样品的便携式分析装置的内部机构的后视图。
图9示出了具有多个加热块和插入到加热块中的测定管的示例性便携式分析装置。
图10示出了使用本公开内容的便携式分析装置(诸如图2A的装置)分析生物样品的示例性方法的流程图。
图11示出了被编程或以其他方式配置用于实现本文提供的方法的计算机系统。
图12A示出了可插入到分析装置中以供样品测试的示例性盒。盒可以包含一种或多种待用于核酸扩增(例如，聚合酶链反应(PCR))的试剂。图12B示出了插入到分析装置的壳体中的示例性盒。
图13示出了具有多个加热块和插入到加热块中的测定管的示例性便携式分析装置。
图14A示出了示例性便携式装置内部的可移动托架的前视图。图14B示出了示例性便携式装置的侧视图。图14C示出了便携式装置内部的示例性可移动托架的另外的前视图。图14D示出了示例性可移动托架的后视图。
图15示出了具有圆形(或轮状)组件的示例性可移动托架的放大视图。
图16示出了便携式分析装置内部的示例性可移动托架的内部机构的侧视图。
图17示出了便携式分析装置内部的示例性可移动托架的内部机构的侧视图。
图18示出了可移动托架的示例性光学系统的放大视图。
图19A示出了光学系统的可选配置。图19B示出了光学系统的另一可选配置。
图20A示出了安装在分析装置的电路板上的多个单独加热块(例如，未连接块或单个块)。图20B示出了多个单独加热块(例如，未连接块或单个块)。图20C示出了整体式加热块，其具有安装在分析装置的电路板上的多个连接的加热块。图20D示出了具有多个连接的加热块的整体式加热块。
图21A示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的峰值加热速率的示例性数据。图21B示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的峰值冷却速率的示例性数据。图21C示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的加热均匀性的示例性数据。图21D示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的冷却均匀性的示例性数据。图21E示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的高温均匀性的示例性数据。图21F示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的低温均匀性的示例性数据。图21G示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的高温准确度的示例性数据。图21H示出了比较单个块配置和整体式配置中加热块的低温准确度的示例性数据。
图22A示出了自动化样品制备系统的实例的示意图。图22B示出了自动化样品制备系统的实例的示意图。图22C示出了自动化样品制备系统的实例的示意图。图22D示出了自动化样品制备系统的实例的示意图。图22E示出了自动化样品制备系统的实例的示意图。
图23示出了样品制备盒的样品室的剖视图。
图24A示出了以逐滴方式填充从样品室中抽吸的样品的测定管的剖视图。图24B示出了填充有从样品室中抽吸的样品的测定管的剖视图。
图25A示出了具有不同长度(例如，沿着测定管的纵轴)的测定管帽条，每个帽包括通道，样品可以通过该通道被吸入测定管内。图25B示出了具有不同长度(例如，沿着测定管的纵轴)的测定管帽条，每个帽包括通道，样品通过该通道被吸入测定管内。
图26示出了使用本公开内容的样品制备装置或系统制备样品的示例性方法的流程图。
图27示出了与自动化样品制备装置对接的样品制备盒。
图28示出了样品制备盒，其具有对接到分析装置的测定管，该分析装置能够对测定管中的样品进行测定(例如，聚合酶链反应和/或靶核酸的检测)。
图29示出了样品制备盒的实例。
图30示出了样品制备盒的实例。
图31示出了连接到通气管的样品室的示例性剖视图。
图32A示出了示例性样品制备装置组件。图32B示出了示例性样品制备装置组件。图32C示出了示例性样品制备装置组件。
图33A示出了样品制备盒中针头的放大视图。图33B示出了示例性样品制备盒，其在样品制备盒的歧管表面上具有多个针头。
图34A示出了示例性样品制备盒，其具有样品室和该样品室内的漏斗。图34B示出了样品室和插入该样品室的漏斗的剖视图。
图35示出了安装有排气塞的示例性样品制备盒。
图36示出了示例性样品制备盒的歧管的俯视图。
图37A示出了示例性样品制备盒的剖面侧视图。
图37B示出了示例性样品制备盒的剖面侧视图。
图38示出了装载在流入导管内用于在液体填充后密封导管的可膨胀颗粒的示例性配置。
图39示出了装载有可膨胀颗粒的流入导管的两种不同的示例性配置。
图40A示出了示例性样品制备盒，其具有填充有液体样品的一排测定管，且在测定管底部附近有气泡(或空气泡)。
图40B示出了执行PCR或热循环后的图40A的同一样品制备盒的图像。
图41A示出了样品制备盒内样品的PCR结果。
图41B示出了样品制备盒内样品的PCR结果。
图42A示出了示例性样品制备盒，其具有填充有液体样品的一排测定管，且在测定管底部附近有气泡。
图42B示出了执行PCR或热循环后的图42A的同一样品制备盒的图像。
图43A示出了样品制备盒内样品的PCR结果。
图43B示出了样品制备盒内样品的PCR结果。
具体实施方式
尽管本文已经示出并描述了本发明的各种实施方案，但对于本领域技术人员将会显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。本领域技术人员在不背离本发明的情况下可以想到多种变化、改变和替代。应当理解，可以采用本文所述的本发明实施方案的各种替代方案。
本公开内容提供了用于样品处理和/或分析的装置、系统和方法。分析装置可以是便携式的，并且可以包括壳体、由被配置用于向包括样品的样品容器提供热能的加热单元加热的加热块以及从激发源向样品提供激发能的光路。分析装置可以被配置用于接受移动电子设备和/或与移动电子设备通信。分析装置还可以包括可移动托架，该可移动托架包括光学滤光器和激发源，并且被配置成平移以使光学滤光器与光路对准。由于可移动托架的一个或多个激发源、光学滤光器和光路可用于处理和/或分析包括多个样品的多个样品容器，因此包括可移动托架可以有助于产生更小和/或更便宜的分析装置。分析装置可以用于分析包括或疑似包括一种或多种核酸分子的生物样品，以确定一种或多种核酸分子的存在或量。
如本文所用的术语“整体式”，通常指的是单件的元件。在一些示例中，整体式加热块由单件(或整体)材料形成。
分析装置
本公开内容的分析装置可以用于处理和/或分析样品，诸如生物样品。本公开内容的分析装置可以是便携式的。例如，分析装置可以是手持式的。图1A-图1B示出了用于分析生物样品的便携式分析装置的壳体100的(A)透视图和(B)侧视图。壳体可以具有盖101、用于将盖固定在开放或闭合位置的固定单元102、和/或按钮或指示器103-106。壳体100可以包括用于对装置通电/断电的按钮103。壳体100可以包括用于重启装置的按钮104。壳体100可以包括用于通知用户电池电量低的指示器105和/或已经在分析装置与移动电子设备之间建立了无线连接(例如，蓝牙或近场通信连接)的指示器106。在一些情况下，本文描述的分析装置可以是用于样品处理和分析的系统内的分析单元。分析单元可以位于样品制备单元(例如，本文所述的样品制备装置)的同一壳体内。
分析装置可以包括至少一个按钮，该按钮能够在被致动时影响分析装置的可操作性(例如，对装置通电/断电或将分析装置连接到其他装置)。分析装置可以包括1、2、3、4、5个或更多个按钮。例如，分析装置可以包括4个按钮。每个按钮可以对应于分析装置的不同功能或特征。在一些情况下，成对的按钮可以对应于分析装置的相同功能或特征。例如，分析装置可以包括用于增加值、缩放水平、体积或其他特性的按钮以及用于减少相同的值、缩放水平、体积或其他特性的按钮。
按钮机构可以是物理机构。例如，按钮可以包括可压下的机构，诸如按钮或微型开关。可选地，按钮可以包括可滑动或可旋转的机构。对于包括两个或更多个按钮的分析装置，每个按钮可以单独地选自可压下机构、可滑动机构和可旋转机构。
按钮可以包括触敏特征或机构。例如，图1A和图1B的按钮103和104可以包括触敏特征或机构。触敏机构可以是触敏虚拟机构(例如，虚拟按钮)。这样的虚拟机构可以是虚拟可压下的、虚拟可滑动的或虚拟可旋转的，从而产生物理按钮的错觉。例如，分析装置可以包括或被配置用于接受用无线连接通信地耦合到分析装置的移动电子设备，并且移动电子设备可以包括一个或多个虚拟按钮。按下移动电子设备的虚拟按钮可以将信号从移动电子设备传输到分析装置，从而影响例如热循环程序或其他过程，如本文所述。分析装置与移动电子设备之间的连接可以包括单向或双向有线或无线连接，诸如WiFi连接、蓝牙连接、蓝牙LE连接、ANT+连接或Gazell连接。
分析装置可以包括一个或多个按钮，该按钮被安设在该分析装置的壳体的外表面上的任何地方。例如，按钮可以位于分析装置的壳体的正面、背面、右侧、左侧、顶侧或底侧。按钮可以被安设到在分析装置的操作期间不可用或隐藏的位置中(例如，在分析装置的壳体的底侧上)。在一些情况下，可以使用面板来覆盖或隐藏一个或多个按钮(例如，当分析装置未在使用中时和/或以防止按钮的意外致动)。
一个或多个按钮的致动或启动可以允许用户在多个不同的热循环程序之间循环。例如，按钮的致动可以引起分析装置从执行第一热循环程序切换到第二热循环程序。在另一个实例中，按钮的致动可以引起分析装置从“关闭”状态切换到执行第一热循环程序。第二次按钮的致动可以引起分析装置从执行第一热循环程序切换到“关闭”状态。应当理解，“关闭”状态可以指空闲状态(例如，其中分析装置可以开启但是热循环程序被暂停，或者其中分析装置处于最小功率状态)或掉电(powered-down)状态(例如，其中分析装置断电)。按钮的致动可能影响热循环程序的参数。例如，分析装置可以包括可压下机构，并且可压下机构的致动可以引起热循环程序从变性步骤切换到退火步骤。在另一个实例中，分析装置可以包括可旋转机构，并且可旋转机构的旋转可以引起热循环温度升高。在一些情况下，可能需要致动两个或更多个按钮来影响热循环程序。
输入的程度可能影响热循环程序的状态。可以改变的输入程度的非限制性实例包括输入的数量(例如，按钮被连续致动和释放的次数)、输入的速度(例如，按钮被致动和/或释放的速度)、输入的持续时间(例如，按钮被致动的时间量)、为该输入施加的力(例如，按钮被致动的力)以及输入的方向。输入可以包括按钮的致动。在一个实例中，分析装置可以包括可压下机构，并且短暂的(例如，少于半秒)压下和随后释放该可压下机构可以暂停热循环程序。在另一个实例中，可以通过将可压下机构压下例如1-2秒来恢复暂停的热循环程序。
分析装置可以被配置用于接受包括样品的一个或多个容器。例如，分析装置可以被配置用于接受一个或多个测定管。用于与本公开内容的分析装置一起使用的测定管可以具有任何有用的大小和形状并且包括任何有用的材料。例如，测定管可以包括塑料、聚合物或玻璃。分析装置可以被配置用于接受具有基本为圆柱形、基本为矩形或具有任何其他形状(例如，星形)的横截面的测定管。分析装置可以被配置用于接受具有机械钥匙元件的测定管，该机械钥匙元件诸如安设在测定管的一端处或沿着测定管的尺寸的槽或突起，以促进测定管在分析装置中的放置。例如，测定管可以包括沿着其长度的基本上矩形的突起，并且分析装置可以包括被配置用于以特定取向接受测定管的相应的凹陷。分析装置可以被配置用于接受具有帽或盖的测定管。可选地，分析装置可以包括被配置用于当测定管被放置在分析装置中时覆盖测定管的开口的组件。分析装置可以被配置用于接受一个或多个测定管。例如，分析装置可以被配置用于接受1、2、3、4、5、6、7、8、9个或更多个测定管。
本文所述的装置可以具有表面或支撑物以接收试剂管或盒。盒可以是试剂盒(reagent cartridge)。表面或支撑物可以是凹入的表面或支撑物。表面可以是突出的表面或支撑物。表面可以是腔室。盒可以被装载到表面或支撑物上。在将盒装载到表面或支撑物上后，可以闭合盖以将盒卡入适当的位置。
如图1C所示，分析装置的壳体100的盖101的内表面可以包括一个或多个悬臂107，其能够向位于分析装置的加热块中的一个或多个测定管施加压力。悬臂可用于将包含样品的测定管抵靠加热块固定，从而提高加热块与测定管之间的能量转移效率。可以加热悬臂(例如，在等于加热块温度的温度下)以实现不与加热块接触的测定管的一部分的加热。悬臂可以加热到任何温度，并且悬臂的温度可以在整个热循环中改变。例如，悬臂的温度可以在整个热循环中根据加热块的温度被协调(例如，与之相同)。如图1D所示，分析装置的壳体100的盖101的内表面可以包括凹入的表面108以接收或容纳插入到装置中的盒。分析装置的壳体100的主体109的内表面可以包括突出的表面110以接收插入装置中的盒。
分析装置可以是便携式的。例如，包括壳体的分析装置可以能够被容易地携带或移动。壳体和/或其他组件的大小、重量和/或形状可能影响分析装置的便携性。分析装置的壳体的体积可以小于约100,000立方厘米、小于约50,000立方厘米、小于约10,000立方厘米、小于约9,000立方厘米、小于约8,000立方厘米、小于约7,000立方厘米、小于约6,000立方厘米、小于约5,000立方厘米、小于约4,500立方厘米、小于约4,000立方厘米、小于约3,500立方厘米、小于约3,000立方厘米、小于约2,500立方厘米、小于约2,000立方厘米、小于约1,500立方厘米、小于约1,400立方厘米、小于约1,300立方厘米、小于约1,200立方厘米、小于约1,100立方厘米、小于约1,000立方厘米、小于约900立方厘米、小于约800立方厘米、小于约700立方厘米、小于约600立方厘米或小于约500立方厘米。例如，分析装置的壳体的体积可以小于约1,500立方厘米。分析装置的壳体的体积可以落入范围内。例如，分析装置的壳体的体积可以在约500立方厘米至约1,500立方厘米之间。壳体的尺寸(例如，长度、宽度或高度)可以是至多约50厘米、至多约40厘米、至多约30厘米、至多约25厘米、至多约24厘米、至多约23厘米、至多约22厘米、至多约21厘米、至多约20厘米、至多约19厘米、至多约18厘米、至多约17厘米、至多约16厘米、至多约15厘米、至多约14厘米、至多约13厘米、至多约12厘米、至多约11厘米、至多约10厘米、至多约9厘米、至多约8厘米、至多约7厘米、至多约6厘米或至多约5厘米。
分析装置的重量(包括壳体)可以小于约25千克、小于约20千克、小于约15千克、小于约10千克、小于约5千克、小于约4.5千克、小于约4千克、小于约3.5千克、小于约3千克、小于约2.5千克、小于约2.4千克、小于约2.3千克、小于约2.2千克、小于约2.1千克、小于约2千克、小于约1.9千克、小于约1.8千克、小于约1.7千克、小于约1.6千克、小于约1.5千克、小于约1.4千克、小于约1.3千克、小于约1.2千克、小于约1.1千克、小于约1千克、小于约0.9千克、小于约0.8千克、小于约0.7千克、小于约0.6千克、小于约0.5千克、小于约0.4千克、小于约0.3千克、小于约0.2千克或小于约0.1千克。例如，分析装置的壳体的体积可以小于约1.5千克。分析装置的重量(包括壳体)可以落在重量范围内。例如，分析装置的重量(包括壳体)可以在约0.5千克至约1.5千克之间。
分析装置的壳体的形状也可以有助于分析装置的便携性。壳体的至少一个尺寸(例如，长度、宽度或高度)可以足够小以使得人的手可以容易地抓握壳体。分析装置可以具有人体工程学形状的壳体，其大小使得用户能够用一只手或两只手握住分析装置。壳体可以包括抓握区域，例如，当用户握住分析装置时用户抓握的壳体的那一部分。壳体的抓握区域可以成形为符合用户的手指，从而允许用户维持在壳体上牢固的抓握。分析装置的壳体的前表面在与抓握区域相关联的中间部分中可以比在前表面的顶部或底部部分处更窄。较窄的部分可以被用户方便且牢固地抓握，而相对较宽的顶部部分可以包括显示装置或其组件，诸如屏幕。壳体可以包括可伸缩的手柄，该手柄可以是人体工程学的形状。分析装置的壳体可以具有修圆的拐角和/或边缘的特征(例如，在垂直表面相交的地方)，使得当用户握住分析装置时，用户的手可能接触到修圆的拐角而不是尖锐的拐角。
图9示出了示例性便携式装置，该便携式装置具有插入到装置中用于样品分析的样品盒901。示出了内部机构200的透视图。图13示出了便携式装置1300的另一个实例，其具有插入到装置中用于样品分析的样品管1301。
热循环
分析装置可以被配置用于加热或冷却测定管内的样品。如图2所示，分析装置200可以包括一个或多个加热块201，在加热块201内放置有包含样品的测定管。分析装置可以被配置用于使用加热器202(例如，电阻加热器)以不连续的步骤来升高或降低加热块的温度。
在一些情况下，加热块可以通过电阻加热或焦耳加热的过程将电能转化为热量。加热块可以是电阻加热器。加热块可以具有功率电阻器(例如，热敏电阻)、热环氧树脂以与样品室热连通。加热块可以是水平且均匀的。加热块的冷却可以通过风扇实现或控制。例如，图4示出了便携式分析装置的内部机构的后视图，其中移除了电路板，从而暴露内部机构的风扇402。
在一些情况下，加热块可以是Peltier加热器。加热和冷却可以通过Peltier控制器实现或控制。在一些其他情况下，加热块可能不是Peltier加热器，或者加热块可能不受Peltier控制器控制。
分析装置可以包括一个或多个加热块。在一些情况下，两个或更多个加热块是彼此独立的、未连接的或分离的(例如，如图20A和图20B所示的单个块模型/配置)。例如，加热块和相邻加热块可以不连接，从而在两个相邻的加热块之间存在间隙区域。两个或更多个加热块可以单独安装在装置中。图20A示出了安装在分析装置的电路板2001上的多个单独加热块2002。
在一些情况下，将两个或更多个单独加热块连接。在一些情况下，将两个或更多个加热块连接以形成一条加热块(例如，如图20C和图20D所示的整体式块模型/配置)。多个单独加热块可以彼此接触，以产生单个加热单元(例如，整体式加热块)。单独加热块可以由相同的材料或不同的材料形成。相邻的加热块可以彼此直接接触。相邻的加热块可以通过导热材料(例如，导热环氧树脂)彼此接触。
整体式加热块可以包括多个加热子单元(例如，每个子单元可以是单独加热块的功能等同物)。加热子单元可以由相同的材料形成(例如，通过从整体式物体移除材料以产生凹部)。例如，图20C示出了整体式加热块2004，其具有安装在分析装置的电路板2003上的多个加热子单元。
可以将加热块连接到相邻的一个或多个加热块，使得在加热块和相邻的一个或多个加热块之间不存在任何间隙区域。两个相邻加热块之间的间隙区域可以填充有固体材料以连接两个相邻加热块。在一些情况下，间隙区域的整个体积填充有固体材料。在一些情况下，间隙区域的一部分填充有固体材料。例如，间隙区域的整个体积的至少约1％、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％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％、40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、54％、55％、56％、57％、58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％、65％、66％、67％、68％、69％、70％、71％、72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％或更多可以填充有固体材料以连接相邻加热块。间隙区域中的固体材料可以被模制成各种配置。例如，间隙区域中的固体材料可以形成连接相邻加热块的一个或多个桥。例如，间隙区域中的固体材料可以具有中空结构。间隙区域中的固体材料可以包括一个或多个孔。固体材料可以是多种材料。固体材料可以是与用于制造本文所述加热块的材料相同或不同的材料。可用作间隙区域中的固体材料的材料的非限制性实例包括铝、混凝土、玻璃、石英、钢、铁、镍、锌、铜、黄铜、银、锡、金、碳及其任何组合(例如，锌合金，例如Zamak)。
在一些情况下，具有单独的或未连接块(例如，单个块，如图20A所示)的装置可能比具有连接加热块(例如，整体式块，如图20C所示)的装置加热得更快(例如，以更高的加热速率)。图21A示出了单个块装置和整体式块装置的峰值加热速率的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。这些装置用Masterbond Supreme 18TC环氧树脂进行固化。温度在50℃至100℃之间循环。相比之下，单个块装置比整体式块装置加热得更快(或具有更高的加热速率)。
整体式块的加热速率可以低于未连接块的加热速率。然而，整体式块的冷却速率可以高于未连接块的冷却速率。例如，整体式块的冷却速率可以比未连接块的冷却速率高至少1％、5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％或更多。
可以将两个或更多个加热块连接以促进在冷却过程中比两个或更多个未连接的加热块更有效的热交换。例如，两个或更多个加热块在处于未连接配置时，可以将热量保留在每个加热块的中心，导致达到给定温度的冷却时间更长。当两个或更多个加热块连接时，在冷却过程中达到给定温度所需的时间可能更短。图21B示出了单个块装置和整体式块装置的峰值冷却速率的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。这些装置用Masterbond Supreme 18TC环氧树脂进行固化。温度在50℃至100℃之间循环。相比之下，整体式块装置比单个块装置冷却得更快。
具有单独块的装置和具有连接块的装置可以具有类似的加热均匀性。均匀性可以计算为所有时间点的最热块减去最冷块。图21C示出了单个块装置和整体式块装置的加热均匀性的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。这些装置用Masterbond Supreme 18TC环氧树脂进行固化。温度在50℃至100℃之间循环。单个块装置在加热均匀性方面具有与整体式块装置相似的性能。具有单独块的装置和具有连接块的装置可能不具有相当的冷却均匀性。图21D示出了单个块装置和整体式块装置的冷却均匀性的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。这些装置用Masterbond Supreme 18TC环氧树脂进行固化。温度在50℃至100℃之间循环。与单个块装置相比，整体式块装置在冷却过程中具有更均匀的温度。图21E示出了单个块装置和整体式块装置的高温(～100℃)均匀性的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。这些装置用Masterbond Supreme 18TC环氧树脂进行固化。将加热块加热到100℃的温度。单个块装置在高温均匀性方面具有与整体式块装置相似的性能。图21F示出了单个块装置和整体式块装置的低温(～50℃)均匀性的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。这些装置用Masterbond Supreme 18TC环氧树脂进行固化。将加热块加热到50℃的温度。单个块装置在低温均匀性方面具有与整体式块装置相似的性能。
具有单独块的装置和具有连接块的装置可能具有或可能不具有相当的准确度。准确度可以通过在规定的时刻平均反应块温度和设定温度之间的差值来计算。图21G示出了单个块装置和整体式块装置在高温下的准确度的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。与单个块装置相比，整体式块装置在高温下的准确度稍微较低。图21H示出了单个块装置和整体式块装置在低温下的准确度的示例性直方图。在该实例中，测试了99个单个块装置和11个整体式块装置。与单个块装置相比，整体式块装置在低温下具有相当的准确度。
本文所述的装置可以包括或可以不包括加热的盖。
加热块201可以包括任何有用的材料。可以用于构造加热块的材料的非限制性实例包括铝、混凝土、玻璃、石英、钢、铁、镍、锌、铜、黄铜、银、锡、金、碳及其任何组合(例如，锌合金，诸如Zamak)。例如，加热块可以使用银构造，如图3A所示。在另一个实例中，加热块可以使用铝构造，如图3B所示。加热块可以包括第一开口301和第二开口302，第一开口301用于接受含有或被配置为含有样品(例如，生物样品)的小瓶，第二开口302被配置为与检测器或光源光通信(例如，用于激发)。加热块可以包括第三开口(未示出)，该第三开口被配置用于与检测器或光源光通信。例如，第二开口302可以与检测器光通信，并且第三开口(未示出)可以与光源光通信用于激发。加热块可以包括一个或多个翅片303。
加热块可以由合金形成。例如，加热块可以使用钢构造。考虑到使用与压铸过程相容的材料(例如，可用于加热块的压铸构造的材料)来构造加热块可以允许以较大的规模(例如，以较短的时间段内较大的体积，和/或以降低的单位成本)制造加热块。在一些实施方案中，可以使用材料的组合来构造加热块。例如，可以使用铝构造加热块，然后用镍涂覆。在另一个实例中，可以使用锌构造加热块，并用银涂覆。出于若干原因，涂覆加热块可能是有利的。例如，与使用热环氧树脂相反，涂覆加热块(例如，用镍)可以实现加热块被焊接到印刷电路板(PCB)上。将加热块焊接到PCB可以实现制造具有可移除的加热块(例如，在损坏的情况下)的分析装置，而使用热环氧树脂可以将加热块永久固定到PCB。考虑到用于产生加热块的材料的选择可能影响分析装置使用电源(例如，独立的电源，诸如电池)能够经历的热循环数。特别地，材料的比热容越高，用于升高材料温度的能量可能越多。因此，可以使用具有小于约2J/g℃、小于约1.5J/g℃、小于约1J/g℃、小于约0.9J/g℃、小于约0.8J/g℃、小于约0.7J/g℃、小于约0.6J/g℃、小于约0.5J/g℃、小于约0.45J/g℃、小于约0.4J/g℃、小于约0.35J/g℃、小于约0.3J/g℃、小于约0.25J/g℃、小于约0.2J/g℃、小于约0.15J/g℃、小于约0.1J/g℃、小于约0.05J/g℃或小于约0.01J/g℃的比热容(例如，在25℃下，以焦耳/克/℃；J/g℃测量)的材料来构造加热块。例如，可以使用在25℃下具有小于约1J/g℃的比热容的材料来构造加热块。
另外，材料的热导率越低，用于升高材料温度的能量可能越多。因此，可以使用具有至少约500W/mK、至少约400W/mK、至少约300W/mK、至少约200W/mK、至少约175W/mK、至少约150W/mK、至少约125W/mK、至少约100W/mK、至少约75W/mK、至少约50W/mK、至少约25W/mK或至少约10W/mK的热导率(例如，以瓦/米/开尔文；W/mK测量)的材料来构造加热块。例如，可以使用具有至少约75W/mK的热导率的材料来构造加热块。在另一个实例中，可以使用具有至少约400W/mK的热导率的材料来构造加热块。
加热块还可以包括一个或多个翅片303以增加加热块的表面积并提供来自加热块的更好的散热。还考虑到用于形成加热块的材料的体积可能影响分析装置使用电源(例如，独立电源，诸如电池)能够经历的热循环数。特别地，用于构造加热块的材料的体积越大，用于升高加热块温度的能量可能越多。因此，用于构造加热块的材料的体积可以小于约20立方厘米、小于约15立方厘米、小于约10立方厘米、小于约9立方厘米、小于约8立方厘米、小于约7立方厘米、小于约6立方厘米、小于约5立方厘米、小于约4立方厘米、小于约3立方厘米、小于约2立方厘米、小于约1立方厘米、小于约0.9立方厘米、小于约0.8立方厘米、小于约0.7立方厘米、小于约0.6立方厘米、小于约0.5立方厘米、小于约0.4立方厘米、小于约0.3立方厘米、小于约0.2立方厘米或小于约0.1立方厘米。例如，用于构造加热块的材料的体积可以小于约0.5立方厘米。
如上所述，可以基于加热或冷却块所需的能量的最小化来选择用于构造加热的材料和/或材料体积。因此，与使用较大的加热块或者使用具有较高比热容的材料构造的加热块的装置相比，本公开内容的分析装置可以提供更多的能量来执行更大的热循环数。本公开内容的分析装置可以执行任何热循环数。分析装置可以在电源(例如，独立电源，诸如电池)的单次充电期间执行给定热循环数。本公开内容的分析装置可以执行至少约1个热循环、至少约2个热循环、至少约3个热循环、至少约4个热循环、至少约5个热循环、至少约6个热循环、至少约7个热循环、至少约8个热循环、至少约9个热循环、至少约10个热循环、至少约11个热循环、至少约12个热循环、至少约13个热循环、至少约14个热循环、至少约15个热循环、至少约16个热循环、至少约17个热循环、至少约18个热循环、至少约19个热循环、至少约20个热循环、至少约25个热循环、至少约30个热循环、至少约35个热循环、至少约40个热循环、至少约45个热循环、至少约50个热循环或至少约100个热循环。本公开内容的分析装置可以执行约1个至约10个热循环、约5个至约15个热循环、约10个至约20个热循环、或约15个至约25个热循环。
本公开内容的分析装置可以被配置用于执行扩增反应，诸如聚合酶链反应(PCR)(例如，通过在测定管中循环样品的温度)。执行PCR可以涉及进行一系列重复的温度变化(例如，热循环)，其中每个系列(例如，循环)包括两个或三个分离的温度步骤。在热循环之前可以是在较高温度(例如，>90℃)下的单个温度步骤。所使用的温度以及它们在每个循环中施加的时间长度可能有所不同，这取决于例如，用于脱氧核糖核酸(DNA)合成的酶、反应中二价离子和核苷酸(dNTP)的浓度以及一种或多种引物的解链温度(Tm)。扩增反应(诸如PCR)的单个步骤可以包括初始化、变性、退火和/或延伸/延长。初始化可用于需要热激活的DNA聚合酶(例如，“热启动”PCR)。初始化可以包括将样品(例如，测定管中的样品)加热到高温(例如，94-96℃[201-205℉]或98℃[208℉]，如果使用热稳定聚合酶)，该高温可以维持约1-10分钟。变性可以包括将样品(例如，测定管中的样品)加热(例如，加热到94-98℃[201-208℉])持续给定的时间，诸如约5秒至5分钟。这可以通过破坏互补碱基之间的氢键，导致双链DNA模板的DNA解链或变性，从而产生两个单链核酸分子(例如，模板)。退火可以包括将样品(例如，测定管中的样品)的温度降低到例如50-65℃(122-149℉)，持续给定的时间，诸如约5秒至5分钟，从而实现将一个或多个引物退火到每个单链核酸模板。反应混合物中可以包括至少两种不同的引物，对于含有靶区域的两个单链核酸模板中的每一个包括一种引物。引物可以是单链核酸分子本身。适用于有效延伸/延长的条件可以取决于所使用的DNA聚合酶。延伸/延长包括在DNA聚合酶存在下，从反应混合物添加在5’至3’方向上与模板互补的游离dNTP，并将dNTP的5’-磷酸基团与新生(延长)DNA链末端的3’-羟基基团缩合，从而合成与单链核酸模板互补的新的DNA链。延伸/延长所需的时间可以取决于所使用的DNA聚合酶和/或取决于待扩增的DNA靶区域的长度。
变性、退火和延伸/延长可以构成单个热循环。多个循环可用于将DNA靶标扩增到可检测的水平。
加热块的温度可以以任何有用的方式调节。可以分别通过加热或冷却加热块向样品(例如，测定管中的样品)提供热能或从样品去除热能。可以使用加热单元(例如，包括电阻、欧姆加热器或柔性加热器)和/或冷却单元(例如，包括热电冷却器或风扇)来控制(例如，升高或降低)加热块的温度。温度监测对于热循环应用可能是必需的。因此，加热或冷却单元还可以包括一个或多个热敏电阻和/或温度换能器以监测加热或冷却单元以及/或者向加热或冷却单元提供反馈以调控加热块的温度。加热或冷却单元可以邻近加热块安设(例如，安设在加热块的表面上)。可选地，加热或冷却单元可以安设在沿着加热块的表面的凹部内。冷却单元可以包括安设成远离(例如，不直接接触)加热块的风扇。可以使用风扇向邻近于加热块的体积施加正压或负压，从而排空加热块周围的区域。通过排空可能包括具有来自加热块的辐射热能的空气的加热块周围的区域，可以降低加热块的温度。风扇可用于产生真空以排空加热块周围的辐射热。可选地，可以使用风扇产生正压以将加热块周围的辐射热(例如，包含来自加热块的热量的流体)耗尽或迫使该辐射热离开分析装置。如图4A所示，可以通过安设在分析装置上的一个或多个通风口401将加热块周围的辐射热从分析装置去除。一个或多个风扇402可以流体连接到加热块周围的空间和一个或多个通风口。分析装置可以包括任何数量的风扇。例如，分析装置可以包括1、2、3、4、5个或更多个风扇。分析装置可以对于每个加热块包括一个风扇。
托架
分析装置可以包括托架。托架可用于将一个或多个光学组件(例如，光学滤光器(例如发射滤光器或激发滤光器)、光路和/或光源)固定到位或移位，以与指定的测定管对准。如图5A所示，托架501可以包括各种光学组件，诸如激发滤光器(未示出)、将过滤后的激发能传递到样品(例如，测定管中的样品)的光路502(例如，光管)以及在检测器检测之前过滤发射能的发射滤光器503。图5B示出了图5A所示的托架机构的解构视图。图5C示出了内部机构的移动托架501的前视图，该移动托架具有多个光路502。托架可以被配置为沿着一个或多个路径、槽或轨道504移动。托架可以使用任何有用的材料来构造。可以用于构造托架的材料的非限制性实例包括聚硅氧烷、聚磷腈、低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、尼龙、尼龙6、尼龙6,6、特氟龙(聚四氟乙烯)、热塑性聚氨酯(tpu)、聚三氟氯乙烯(pctfe)、酚醛树脂、kevlar、twaron、mylar、氯丁橡胶、尼龙、nomex、orlon、rilsan、technora、特氟龙、ultem、vectran、viton、zylon、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯(pvdc)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)、聚环氧化物、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚乳酸、呋喃、硅酮、聚砜、或者金属或金属合金(例如，铝、黄铜、铜、铁和银)。光路可以包括特定几何结构和体积的开放空间。该空间可以由容器或导引件(例如管道)来限定。光路(例如，光管)可以使用任何有用的材料来构造。可以用来构造光路(例如，光管)的材料的非限制性实例包括玻璃、二氧化硅、氟锆酸盐、氟铝酸盐、氧硫族元素化物、塑料、PMMA、聚苯乙烯、硅树脂及其任何组合。
托架可以是移动的托架。移动托架可用于使与第一光源和第一测定管对准的光路移位到第二光源和第二测定管。类似地，移动托架可用于使样品从与第一光路对准移位到与第二光路对准。与代替移动托架而包括固定组件的分析装置相比，包括移动托架的分析装置可以提供某些优点。例如，包括移动托架可以允许多个测定管共享光路和相关联的组件，诸如光学滤光器(例如，激发和发射滤光器)。这可以降低生产分析装置的成本(例如，通过需要较少的光学滤光器，例如激发和发射滤光器，其可能是昂贵的)。光路的共享还可以减小分析装置的整体大小(例如，通过减少用于分析每个测定管中的样品所必需的光学组件的数目)，从而使分析装置更加便携。移动托架可以被配置成从第一位置或原始位置移动到最终位置，在原始位置与最终位置之间的指定位置处进行一次或多次停止。原始位置与最终位置之间的路径可以是线性路径，并且可以包括移动托架可以沿其行进的一个或多个槽、小道或轨道。原始位置与最终位置之间的路径可以包括一个或多个指定位置，移动托架可以在该位置处停止(例如，如本文所述，通过手动或自动控制)。一个或多个指定位置可以对应于分析装置中一个或多个测定管或者其座或壳体的位置。指定位置可以包括机械组件(诸如钥匙)以促进将移动托架定位在指定位置(例如，在测定管下方)。可以使用多种方法来实现移动托架的移动。例如，可以使用电动机将托架从第一位置移动到第二位置。具有凸轮的电动机可用于通过耦合到托架和凸轮的传送带来移动托架。可以使用磁悬浮系统实现移动托架的移动。例如，托架可以可滑动地安设在一个或多个带电的轨道或槽上或之中，并且在轨道或槽内产生的磁力可以用于移动托架。可以使用弹簧使移动托架返回到其原始位置，例如在移动托架从其原始位置移动到最终位置(诸如，轨道、小道或槽的末端)之后。考虑到使用重量更轻的材料构造移动托架可以减少使托架移动所需的能量，从而增加可用于加热和/或冷却样品和/或其他过程的能量的量。
托架可以包括一个或多个光学滤光器(例如，激发或发射滤光器)和一个或多个光管。图6A示出了包括一个或多个激发滤光器610a(红色)、610b(黄色)和610c(蓝色)的托架。托架还可以包括一个或多个发射滤光器。光管可以从光学滤光器(例如，激发滤光器)延伸到含有样品的测定管。
分析装置可以包括任何有用的光学滤光器(例如，激发和/或发射滤光器)。滤光器可以是具有一定频率的带通的光学带通滤光器(例如，光学干涉膜)，该频率可以是对于以下一种或多种最佳的：(i)荧光团或染料的激发波长，和(ii)荧光团或染料的发射波长。滤光器可以基本上衰减非带通频率，以防止非期望的光的透射。例如，当使用SYBR绿染料时，激发滤光器带通可能以485nm的波长为中心，而发射滤光器带通可能以555nm的波长为中心。光学滤光器(例如，激发滤光器和/或发射滤光器)可以相对于光路倾斜(例如，包含滤光器的平面可以成一定角度安设)。
激发源
分析装置可以包括一个或多个激发源。激发源可以安设在托架(例如，如本文所述的移动托架)上，并且可以被配置用于通过激发滤光器和光路将激发能递送到样品(例如，测定管中的样品)。对于包括移动托架的分析装置，可以将安设在托架上的单个激发源配置为通过相同的激发滤光器和光路将激发能递送到两个或更多个样品(例如，两个或更多个测定管中的两个或更多个样品)(例如，当移动托架将激发源和光路与含有不同样品的不同测定管对准时)。如图6B所示，分析装置可以具有针对每个测定管的专用组611的激发源611a(蓝色)、611b(黄色)和611c(红色)。
激发源可以包括发光二极管(LED)或LED阵列(例如，一组单色LED)。LED可以具有任何有用的大小、形状、波长或其他特性。LED可以是高功率LED，其可以发射大于或等于约1mW的激发能。高功率LED可以发射至少约5mW的激发能。LED或LED阵列可以发射例如约50mW的激发能。可以使用高功率LED的阵列，其消耗例如约10瓦或更少的能量或者约10瓦或更多的能量。总功率消耗可能取决于每个LED的功率以及阵列中LED的数量。在分析装置中将LED用作激发源可能是有益的，例如，因为与其他光源(诸如卤素光源)相比，LED阵列可能导致功率需求显著降低。激发源可以使用约1微瓦(μW)或更小的功率。可选地，激发源可以单独或在阵列中使用时，使用约1微瓦(μW)、约5μW、约25μW、约50μW、约100μW、约1毫瓦(mW)、约5mW、约25mW、约50mW、约100mW、约1W、约5W、约50W或约100W或更高的功率。在一些情况下，可以使用冷却装置，诸如但不限于散热器或风扇来冷却激发源或其组件。
激发源可以包括有机LED(OLED)或OLED阵列。OLED可以具有任何有用的大小、形状、波长或其他特性。OLED可以提供大面积的发光，例如，以同时向多个测定管提供激发能。可以通过在OLED上覆盖掩模或通过将OLED的发光图案化为与多个样品孔可操作地对准来减少用于这样的OLED的多个样品孔(例如，测定管的座或壳体)之间的散射或串扰光。OLED可以是低功耗器件。OLED可以包括小分子OLED和/或基于聚合物的OLED，也称为发光聚合物(LEP)。可以使用沉积在基板上的小分子OLED。可以使用通过气相沉积技术沉积在表面上的OLED。OLED也可以通过例如丝网印刷沉积在表面上。可以使用通过例如溶剂涂覆沉积的LEP。
激发源可以包括LED或OLED的阵列611a-611c(例如，多个单色LED)。阵列可以任何配置构造和布置。例如，阵列中的激发源可以沿着移动托架的移动轴线而线性地布置。可选地，如图6B所示，阵列中的激发源可以垂直于移动托架的移动轴线而线性地布置。在这样的配置中，光路502可以相对于移动托架的基座成一定角度安设。从移动托架的基座(例如，从安设在移动托架的基座中的激发滤光器)延伸的光路可以垂直于托架的基座，也可以不垂直于托架的基座(例如，与托架的基座成90度以外的角度)。
可以使用一个或多个透镜来引导、重新引导、聚焦、分散或准直激发或发射能。例如，可以使用透镜将激发能聚焦到样品(例如，测定管中的样品)上。在另一个实例中，可以使用透镜准直来自激发源的激发能。可以使用的透镜的非限制性实例包括双凸透镜、平凸透镜、正弯月透镜、负弯月透镜、平凹透镜、双凹透镜、菲涅耳透镜、柱面透镜、双凸状透镜和梯度折射率透镜。例如，可以使用菲涅耳透镜准直来自激发源的激发能并将激发能引导到光路中。菲涅耳透镜可以制成比相当的平凸透镜薄得多，在一些情况下采用平片形式，这对于生产便携式分析装置可能是有利的。
图7示出了用于移动托架501的附加配置，其中在移动托架501上安设了激发源611、激发滤光器610、二向色分束器701、发射滤光器503和检测器702。激发源611、激发滤光器610、二向色分束器701和发射滤光器503可以被安设在旋转小齿轮机构703上，使得当移动托架501与每个样品对准时，小齿轮机构可以用于旋转光学组件611、610、701和503，以向样品(例如，测定管中的样品)提供期望的激发能，并检测来自样品704的发射能。
分析装置还可以包括检测器，例如检测器801，如图8所示。检测器可以被配置用于接收来自样品(例如，测定管中的样品)的发射能，并且可能通过发射滤光器接收。因此，检测器可以包括任何合适的光检测器，例如光学检测器、光敏电阻器、光伏电池、光电二极管、光电管、光电倍增管、电荷耦合器件(CCD)相机、互补金属氧化物半导体(CMOS)或其任何组合。发射能可以通过任何合适的来源产生，例如通过测定管中样品的组分(例如，可激发荧光团)的激发。检测器可以被配置用于选择性地接收来自样品的发射能(例如，特定波长或强度的能量)。检测器可以包括多个检测器(例如，一系列光检测器，每个光检测器被配置为接收具有与其他光检测器接收的光束不同的波长的光束)。
可移动托架可以包括轮状(或圆形)组件，以承载一个或多个光学元件，诸如滤光器。作为替代或补充，轮状组件可以包括反射镜、光源(例如，LED、单像素LED或多像素LED)、棱镜、透镜或其任何组合。可移动托架可被配置用于沿线性路径移动并且在特定位置处停止。例如，可移动托架可以被配置用于沿着加热块的轴线移动并且在每个加热块处停止，用于来自插入到每个加热块中的样品管的数据采集。可移动托架内部的轮状组件可以是可沿轮轴移动的，以在不同的滤光器之间切换。例如，图14A示出了便携式装置1400内部的可移动托架1401的前视图。在该示例性装置中，可移动托架1401的轮状组件1403承载9对滤光器(一对滤光器包括激发滤光器和发射滤光器)。可移动托架可以沿着不同的加热块1402移动。图14B示出了可移动托架的一部分的放大视图。底部PCB 1404可以包括中断光束开关。底盘1406可以包括两个螺钉以触发光束开关从而停止托架撞击底盘壁。在图14B中示出了一个螺钉1405。图14C示出了停止在便携式装置内部的不同位置处的示例性可移动托架的另外的前视图。图14D示出了示例性可移动托架的后视图。
轮状组件可以具有其他形状。例如，这样的轮状组件的元件可以包括在三角形、正方形、矩形、五边形、六边形或任何其他形状或其形状组合的组件中。
图15示出了具有轮状组件1502的示例性可移动托架1501的放大视图。可移动托架的底部部分可以包括带状线1503和致动器(例如，步进电机)1504。步进电机1504可用于使可移动托架在样品站1506之间沿着导引件1505移动。样品站1506中的给定的一个可以包括小瓶1507，小瓶1507具有含有生物样品以及样品处理(例如，聚合酶链反应(PCR))所必需的试剂的溶液。可移动托架1501可以包括另一个致动器(例如，步进电机)，用于使可移动托架1501沿着与导引件1505正交的轴线旋转。
图16示出了示例性可移动托架1600的内部机构的侧视图。可移动托架可以包括具有激发滤光器1603、透镜1604、反射镜1605、发射滤光器1606和光源1607(例如，LED)的光学系统。可移动托架可以包括一个或多个磁性件1611。可移动托架可以包括多个激发滤光器、发射滤光器和光源。每个光源可以被配置成与给定的一对激发滤光器和发射滤光器一起使用，以从插入在加热块1602中的样品管1601进行数据采集。图16示出了具有一对给定的激发和发射滤光器对的一个光学系统的实例。当轮状组件绕轮轴移动时，可以将具有另一对激发和发射滤光器以及另一个光源的另一个选择系统与样品管对准以进行数据采集。可移动托架可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个滤光器。可移动托架可以包括至少一对、两对、三对、四对、五对、六对、七对、八对、九对、十对、十一对、十二对、十三对、十四对、十五对或更多对滤光器。可移动托架还可以包括大电容器1608。装置的底盘1612可以包括用于触发光断续器的标志。底盘1612可以包括磁条和线性编码器(例如，具有0.4mm间隙的线性编码器)。可移动托架可以用各种材料或材料的组合来构建。例如，在图17中所示，可移动托架的部件1701可以由金属构建。承载光学系统1702的部件可以用黑色染色的微细3D打印来构建。检测器板可以完全封闭以供EMI屏蔽。
图18示出了可移动托架的光学系统的示例性机构的放大视图。透镜1803可以由各种材料制成，例如，玻璃或聚碳酸酯。透镜1803可以被安装在轮状组件的轮毂1806的非旋转部件中。光源(或激发源)1805可以是LED灯。滤光器1802可以是激发滤光器。滤光器1802可以提供期望的激发波长的透射。例如，从激发滤光器透射的光可以具有至少约390纳米(nm)、434nm、445nm、469nm、475nm、497nm、542nm、559nm或565nm的中心波长。光学系统可以进一步包括折叠镜1804。光源1805与折叠镜1804之间的距离可以变化。如图18所示，部件1801是加热块。另外，光学系统可以包括发射滤光器。发射滤光器可以提供期望的发射波长的透射。例如，从发射滤光器透射的光可以具有至少约460nm、479nm、510nm、525nm、530nm、535nm、620nm或630nm的中心波长。在一些情况下，可移动托架内部的光学系统可以包括一个或多个二向色滤光器。
光学系统可以包括不同的组件，并且可以以不同的配置组装。图19A和图19B示出了可移动托架内部的光学系统的两个另外的实例。例如，可移动托架的光学系统可以不包括反射镜和透镜。光学系统可以包括光路1901，其允许来自光源的光到达激发滤光器。对于另一个实例，光学系统可以包括棱镜1902以允许来自光源的光到达激发滤光器。
光学系统的不同配置可能导致系统的不同性质，如通过参数(诸如小瓶功率、移动托架基线、信噪比(SNR))所示。如本文所用，可以使用下式定义SNR：
Figure BDA0003509187400000391
其中，x是光的入射角。
通常，x在激发时可以是25度，在发射时可以是15度。“小瓶的功率”是指使其进入小瓶的总光学功率，其可用于激发荧光探针。如本文所用，“移动托架基线”是指用于比较光学系统的不同配置的基线。例如，如图7和图8所示，本公开内容中所示的示例性数据针对不具有轮状组件的设计确定基线。使用本文所述的参数，可以通过激发模拟来测试不同配置的性质。例如，光学系统可以具有约2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％或更高的小瓶功率值。光学系统的效率可以比移动托架基线高1倍、1.5倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、15倍、20倍或者更高。光学系统的SNR可以是至少1,000、1,500、2,000、2,500、3,000、3,500、4,000、5,000或更高。在一些情况下，光学系统的SNR可以是至少100、150、200、250、300、350、400、450、500或更高。例如，图16所示的配置具有5.8％的小瓶功率值，比移动托架基线的效率高2至20倍，并且具有约2,000的SNR值。图20A-图20C和图21A-图21C示出了光学系统的示例性模拟结果。
图10示出了图1A-图1B的分析装置的示例性处理流程。在第一操作1001中，打开壳体100的盖101，并且用户将各自含有样品的一个或多个测定管插入分析装置中。在第二操作1002中，用户通过按下位于壳体100上的电源按钮103来启动分析装置。在第三操作1003中，用户提供用于执行扩增反应(例如，热循环测定)的指令。可以使用移动电子设备上的应用程序来提供指令(例如，该移动电子设备可以与分析装置物理分离，集成到分析装置中，或者可移除地安设在分析装置之中或之上，例如在分析装置的壳体或槽中)。然后可以将提供给应用程序的指令通信到分析装置(例如，经由无线连接，如本文所述)。在第四操作1004中，启动分析装置，并且将激发能从激发源611通过激发滤光器610、通过光路502递送到第一测定管。在第五操作1005中，来自第一测定管中的样品的发射能从样品通过发射滤光器503递送到检测器801。在第六操作1006中，包括激发源611、激发滤光器610和发射滤光器503的移动托架可以移动到第二位置(例如，使光路502与第二测定管对准)。在第七操作1007中，激发能从第二激发源通过第二激发滤光器、通过第二光路递送到第一测定管。在第八操作1008中，来自第一测定管中的样品的发射能从样品通过第二发射滤光器递送到检测器801。
样品
可以分析各种样品(例如，生物样品)。样品可以侵入性地(例如，组织活检)或非侵入性地(例如，静脉穿刺)获得。样品可以是环境样品。样品可以是水样品(例如，从湖泊、溪流、河流、河口、海湾或海洋获得的水样品)。样品可以是土壤样品。样品可以是来自受试者的组织或流体样品，诸如唾液、精液、血液(例如，全血)、血清、滑液、泪液、尿液或血浆。样品可以是组织样品，诸如皮肤样品或肿瘤样品。样品可以获自受试者器官的一部分。样品可以是细胞样品。样品可以是无细胞样品(例如，包含无细胞的分析物或核酸的血浆样品)。样品可以是固体样品或液体样品。样品可以是生物样品或非生物样品。样品可以包括体外样品或离体样品。样品的非限制性实例包括羊水、胆汁、细菌样品、母乳、血沉棕黄层、细胞、脑脊液、染色质DNA、射精液、核酸、植物来源的物质、RNA、唾液、精液、血液、血清、土壤、滑液、泪液、组织、尿液、水、全血或血浆以及/或者其任何组合和/或任何部分。在一个实例中，样品可以是可包含DNA的血浆样品。在另一个实例中，样品可以包括可以包含无细胞DNA的细胞样品。
样品可以是哺乳动物样品。例如，样品可以是人类样品。可选地，样品可以是非人类动物样品。非人类样品的非限制性实例包括猫样品、犬样品、山羊样品、豚鼠样品、仓鼠样品、小鼠样品、猪样品、非人类灵长类动物样品(例如，大猩猩样品、猿样品、猩猩样品、狐猴样品或狒狒样品)、大鼠样品、绵羊样品、奶牛样品和斑马鱼样品。
本文公开的装置和方法可用于分析核酸(例如，循环DNA和/或无细胞DNA片段)。核酸可以衍生自真核细胞、原核细胞或非细胞来源(例如，病毒颗粒)。核酸可以指其分子由长链中连接的许多核苷酸组成的物质。核酸的非限制性实例包括人工核酸类似物(例如，肽核酸、吗啉基寡聚物、锁定核酸、乙二醇核酸或苏阿糖核酸)、染色质、niRNA、cDNA、DNA、单链DNA、双链DNA、基因组DNA、质粒DNA或RNA。核酸可以是双链或单链的。样品可以包含可以是细胞内的核酸。可选地，样品可以包含可以是细胞外的(例如，无细胞的)核酸。样品可以包含可以被片段化的核酸(例如，染色质)。
样品处理
本公开内容提供了用于处理测定管中样品的方法和系统。样品，例如核酸样品，可以放置在测定管中，并同时或分别进行处理。样品可以同时处理，但彼此独立。例如，第一测定管中的第一样品与第二测定管中的第二样品经历不同的处理条件。可选地，第一样品和第二样品可以经历相同或基本上相同的处理条件。
样品制备系统
在样品通过许多预分析步骤进行处理后，才可能对生物样品来源的材料进行分析。通常，制备过程可能是费时费力的，并且可能受到人为错误的影响。例如，对临床样品(诸如血液或组织细胞)的免疫和分子生物学诊断测定可能需要通过破坏或裂解细胞，以释放包括目标蛋白质和核酸(即，DNA和RNA)的这些分子，然后对这些蛋白质和/或核酸进行纯化，从而从粗样品中分离目标分子。只有在执行处理步骤之后，才能开始分析目标分子。此外，在获得有用的数据之前，用于实际分析样品的方案可能使用许多步骤。本公开内容提供了用于生物样品的自动化或基本上自动化处理的装置、系统和方法。
本公开内容还提供了用于样品制备和处理的装置、系统和方法。此类装置、系统和方法可允许在无实验室环境中自动化处理生物样品。本公开内容的装置和系统可以是便携式的，例如允许用户在远程位置使用此类装置。
图22A-图22E示意性地展示了用于样品制备和/或分析的系统的实例。
图22A示意性地展示了用于样品制备的系统。该系统包括试剂室2201，试剂室2201通过导管2202流体连接到第一泵2203，第一泵2203能够施加抽吸压力(或压降)以将流体从试剂室转移到样品室2204。通过打开沿着试剂室和泵之间的导管安设的阀门2205，可以选择性地向一个或多个腔室施加抽吸压力。使用第二泵2208或第三泵2209，可以将来自样品室的流体转移到废物室2206，或者转移到一个或多个测定管2207用于进一步分析。
图22B示意性地展示了另一种样品制备系统。该系统包括试剂室2201，试剂室2201通过导管2202流体连接到第一泵2203，第一泵2203能够施加正压(例如，高于参考压力(例如环境压力)的压力)以将流体从试剂室推到样品室2204。在这种布置中，与图22A的系统相比，第一泵不接触试剂室中的流体。通过打开沿着试剂室和泵之间的导管安设的阀门2205，可以选择性地向一个或多个腔室施加正压。使用第二泵2208，可以将来自样品室的流体转移到废物室2206，或者转移到一个或多个测定管2207用于进一步分析。还设想了另一种系统，其包括如图22A所示的第一泵(例如，被配置用于从试剂室抽吸流体)和如图22B所示的第二泵(例如，被配置用于从样品室抽吸流体)。
图22C示意性地展示了另一种样品制备系统。该系统包括试剂室2201，试剂室2201通过导管2202流体连接到第一泵2203，第一泵2203能够施加正压以将流体从试剂室推到样品室2204。在这种布置中，盒包括六个试剂室。除了类似于图22A和图22B中所示系统的五个试剂室之外，还包括用于附加试剂(例如乙醇)的附加试剂室。例如，该附加试剂室可以包括洗脱缓冲液。同样在这种布置中，第一泵2203不接触试剂室中的流体。通过打开沿着试剂室和泵之间的导管安设的阀门2205，可以选择性地向一个或多个腔室施加正压。样品室2204可以通过一个或多个导管连接到试剂室。在此如图22C所示，连接样品室和试剂室的主导管还可以包括通气管。可使用第二泵2208将来自样品室2204的流体转移至废物室2206，或使用第三泵2209将流体转移至一个或多个测定管2207以进行分析。作为可选方案，可使用单个泵和一个或多个阀门将流体从样品室2204吸入废物室2206或一个或多个测定管2207(参见，例如图22B)。图31中示出了连接到通气管3102的样品室3201的实例。通气管3102可以具有通风功能，并且它可以将样品室3101连接到环境空气。本图中所示的部件3103是用于捕获过滤器叠片的泵。过滤器叠片的实例包括，但不限于亲水性多孔支持物、多孔玻璃过滤器或疏水性多孔支持物。
图22D示意性地展示了另一种样品制备系统。该系统包括试剂室2201，试剂室2201通过导管2202流体连接到第一泵2203，第一泵2203能够施加正压以将流体从试剂室推到样品室2204。类似于图22C中所示的系统，在这种布置中，盒包括六个试剂室，这六个试剂室包含五个类似于图22A和图22B中所示系统的试剂室和附加试剂室。在这种布置中，第一泵2203不接触试剂室中的流体。通过打开沿着试剂室和泵之间的导管安设的阀门2205，可以选择性地向一个或多个腔室施加正压。样品室2204可以通过一个或多个导管连接到试剂室。连接样品室和试剂室的主导管还可以包括通气管。可使用第二泵2208将来自样品室2204的流体转移至废物室2206，或使用第三泵2209将流体转移至一个或多个测定管2207以进行分析。第二泵2208也可用于干燥废物室2206。作为可选方案，可使用单个泵和一个或多个阀门将流体从样品室2204吸入废物室2206或一个或多个测定管2207。
图22E示意性地展示了另一种样品制备系统。该系统包括试剂室2201，试剂室2201通过导管2202流体连接到第一泵2203，第一泵2203能够施加正压以将流体从试剂室推到样品室2204。类似于图22D中所示的系统，在这种布置中，盒包括六个试剂室，这六个试剂室包含五个类似于图22A和图22B中所示系统的试剂室和附加试剂室。在这种布置中，第一泵2203不接触试剂室中的流体。通过打开沿着试剂室和泵之间的导管安设的阀门2205，可以选择性地向一个或多个腔室施加正压。样品室2204可以通过一个或多个导管连接到试剂室。连接样品室和试剂室的主导管还可以包括通气管。可使用第二泵2208将来自样品室2204的流体转移至废物室2206，或使用第三泵2209将流体转移至一个或多个测定管2207以进行分析。第四泵2210可连接至废物室2206以进行干燥。将第四泵2210连接至废物室2206的导管可以包括阀门2211和/或压力传感器。作为可选方案，可使用单个泵和一个或多个阀门将流体从样品室2204吸入废物室2206或一个或多个测定管2207。
尽管图22A-图22E展示了泵和阀门配置的实例，但是可以使用各种泵和/或阀门配置，例如，“湿泵”(例如，被配置为接触流体的泵)和/或“干泵”(例如，被配置为不接触流体的泵)均可以在本公开内容的系统中使用。此外，还可以使用用于实现流体流动的其他单元，例如一个或多个压缩机和/或一个或多个压缩机与一个或多个泵一起使用。
泵2203、2208、2209和2210可以被配置成提供负压(例如，真空)。作为可选方案，泵2203、2208、2209和2210可以被配置用于提供正压。作为另一种可选方案，泵2203、2208、2209和2210可以被配置用于在可选操作模式下提供负压和正压，其可以用于使流体沿着第一方向流动，并且随后沿着不同于(例如，相反于)第一方向的第二方向流动。泵2203、2208、2209和2210可以是多向(例如，双向)泵，其各自被配置用于在第一模式和第二模式下运行，在第一模式下，向流体流动路径施加负压，在第二模式下，向流体流动路径施加正压。此类泵可以具有施加一定范围压力(或压降)的其他模式。
本文描述的系统可以包括各种数量的泵。在一些情况下，该系统包括2或3个泵，如图22A-图22D所展示。在一些情况下，该系统包括4个泵，如图22E所展示。在一些其他情况下，该系统包括1个泵。在一些其他情况下，该系统包括5、6、7、8、9、10个或更多个泵。在一些情况下，该系统包括至少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20个、至少30个、至少40个或更多个泵。
阀门2205或2211可以通过各种方式驱动。此类方式包括气动驱动，例如分别借助于来自正压源或负压源的正压或负压。可以使用一个或多个压缩机来提供正压。可以使用一个或多个泵来提供负压。在另一种方式中，可以使用电热加热来驱动阀门。例如，阀门可以是形状记忆阀门。形状记忆阀门可以指任何类型的阀门，它包括“记住”其原始形状的材料，并且在加热时能够恢复到其变形前的形状。在一些情况下，形状记忆阀门可以包括镍钛诺或镍钛丝，其在电热加热的收缩期间驱动密封。在一些情况下，形状记忆阀门可以包括铜-铝-镍丝，其在电热加热的收缩期间驱动密封。在又另一种方法中，可以使用机电装置来驱动阀门。例如，阀门可以是电磁阀。机电阀可以指由电流(例如，通过螺线管)控制的任何类型的阀门。在一些情况下，电磁阀可以是闭锁电磁阀。在二通阀的情况下，可以打开或关闭流量。在三通阀的情况下，可以在一个或多个出口中的任何一个或两个之间切换流出。图22A-图22E中所示的阀门数量是非限制性示例。该系统可以包括各种数量的阀门。在一些情况下，该系统不包括任何阀门。在一些情况下，该系统包括比图22A-图22E中所示系统更多的阀门。例如，该系统可以包括至少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20个、至少30个、至少40个或更多个阀门。
导管可以具有不同的尺寸。在一些实例中，导管102具有微米量级的尺寸。在这种情况下，导管102可以是微流控装置的一部分。
尽管图22A-图22E的系统包括一定数量的试剂室，但是本公开内容的系统可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20个或更多个腔室，这些腔室可以是试剂室。给定的腔室可以容纳或包含试剂。作为可选或补充，可以使用给定的腔室进行反应或混合。
图26示出了使用图22A-图22E的系统的示例性处理流程。在第一操作601中，打开阀门2205，并将裂解缓冲液从试剂室2201泵入样品室2204。在第二操作602中，将待分析样品添加到现在包含裂解缓冲液的样品室2204中。在添加样品之前用缓冲液(例如，裂解缓冲液)填充样品室2204可以防止样品内靶核酸的损失(例如，由于沿着样品室壁的粘附)。在第三操作603中，将裂解缓冲液和样品在样品室2204中混合。混合可以以多种方式进行。在实例中，可通过从泵(例如，第一泵2203、第二泵2208或第三泵2209)向样品室内施加正压来产生气泡。尽管该装置的任何泵可用于在样品室2204内产生气泡，但是泵2209可用于避免第二泵2208(例如，废物泵)的反向流动的情况，这种反向流动可能增加样品室2204中的样品被来自废物室2206的废物污染的风险。还可以使用其他技术在样品室2204中混合裂解缓冲液和样品，例如搅动腔室2201或整个装置。
在随后的操作604中，样品和裂解缓冲液的混合物由第二泵2208通过过滤器2302抽吸，从而在过滤器2302中捕获靶标(例如核酸)，并将废物转移到废物室2206。在随后的操作605中，一种或多种洗涤缓冲液和/或干燥缓冲液被连续泵入样品室2204，并与过滤器2302中捕获的靶标混合。随后，在操作606中，由泵2208将缓冲液和靶标的混合物通过过滤器2302抽吸，从而在过滤器2302中捕获靶标(例如，核酸)，并将废物转移到废物室2206。在一些情况下，在操作607中，在用干燥缓冲液(例如，挥发性化学物质，例如丙酮)洗涤过滤器2302中捕获的靶标之后，可以加热样品室(例如，使用沿着样品室的外表面安设的加热垫)以去除残留的干燥缓冲液(例如，通过挥发)。这可以降低干燥剂对靶标的污染。在随后的操作608中，将洗脱缓冲液泵入样品室，从而将靶标(例如核酸)从过滤器提取到洗脱缓冲液中。在另一操作609中，可以通过由泵向样品室施加的正压产生气泡，以将洗脱缓冲液分布到整个样品室中，并增强从过滤器提取靶标。在又另一操作610中，由第三泵2209将洗脱缓冲液和靶标的混合物从样品室2204泵到一个或多个测定管2207用于进一步处理和/或分析。
样品制备盒
本公开内容还提供了样品制备盒。通常，样品制备盒可以包括(i)一个或多个孔，每个孔包含处理样品所需的试剂，(ii)用于使缓冲液与样品发生反应的样品室，(iii)用于存放来自样品室的废物的腔室，和(iv)一个或多个测定管，用于收集经处理的样品并进行测定。通常，腔室和测定管可以通过导管连接(例如，能够将流体从一个腔室转移到另一个腔室的连接)。这些导管中的任何一个均可以包括用于与泵或阀门连接的开口，以调节液体(例如，缓冲液或样品)沿着导管的流动。
图29示出了样品制备盒2900的实例。样品制备盒2900包括第一歧管2901和第二歧管2902。第二歧管2902包括试剂室2903和废物室2906。盒2900还包括第三歧管2908，第三歧管2908包括测定管2907和样品室2904。第三歧管2908可以包括多个针头2909，针头2909可以用于刺穿试剂室的密封件(例如箔片)以获取试剂。针头可以是中空的，并且可以连接到导管以使试剂在不同的腔室之间转移。第一歧管2901可以是护罩(例如，盖罩)。盒2900还包括帽2905。盒2900可以用于本公开内容的方法和系统中。
图30示出了样品制备盒3000的另一个实例。样品制备盒3000包括第一歧管3001和第二歧管3002。第二歧管3002包括试剂室3003和废物室3006。盒3000还包括第三歧管3010，第三歧管3010包括测定管3007和样品室3004。第三歧管3010可以包括多个针头3011，针头3011可以用于刺穿试剂室的密封件(例如箔片)以获取试剂。针头可以是中空的，并且可以连接到导管以使试剂在不同的腔室之间转移。第一歧管3001可以是护罩。盒3000还包括用于样品室3004的附加盖件3005。附加盖件3005还包括折叠式橡胶帽3009。折叠式橡胶帽3009还包括多孔盘3008，该多孔盘3008可防止流体和气溶胶溢出，但允许空气通过该折叠式橡胶帽。
用于刺穿试剂室密封件的针头可以包括一个或多个槽。一个或多个槽可用于从试剂室排出试剂。当刺穿试剂室的密封件时，一个或多个槽可以防止针头堵塞或密封。图33A示出了示例性针头配置的俯视图。在本实例中，针头3301包括中空中心3302和偏心槽3303。图33B示出了样品制备盒歧管3304，该歧管3304具有多个针头3305。歧管3304内的每个针头均包括槽3306。这种针头配置可以允许带有槽的刚性小塑料针头在刺穿流体缓冲罐(例如试剂室)中的箔片时防止密封。歧管3304包括样品室3307。
材料
样品制备盒可以由各种材料形成。在一些情况下，样品制备盒可以由单一材料(例如，聚丙烯)形成。在一些情况下，样品制备盒可以由两种或更多种材料形成。在一些情况下，用于生产样品制备盒的材料包括适用于三维(3D)打印、注塑成型或其他方法的材料，这些方法能够形成具有三维隔室和/或用于隔室之间流体转移的嵌入式导管的装置。可用于生产样品制备盒的材料的非限制性实例包括聚硅氧烷、聚磷腈、低密度聚乙烯(ldpe)、高密度聚乙烯(hdpe)、聚丙烯(pp)、聚氯乙烯(pvc)、聚苯乙烯(ps)、尼龙、尼龙6、尼龙6,6、特氟隆(聚四氟乙烯)、热塑性聚氨酯(tpu)、聚三氟氯乙烯(pctfe)、酚醛塑料、kevlar、twaron、mylar、氯丁橡胶、尼龙、nomex、orlon、rilsan、technora、特氟龙、ultem、vectran、viton、zylon、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚偏二氯乙烯(pvdc)、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(abs)、聚环氧化物、聚甲基丙烯酸甲酯、马来酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚乳酸、呋喃、硅酮或聚砜。在一些情况下，样品制备盒可以由包含下列的材料形成，即热塑性塑料、热固性聚合物、无定形塑料、结晶性塑料、导电聚合物、可生物降解塑料或生物塑料。在一个实例中，样品制备盒可由包含聚丙烯的材料形成。在另一实例中，样品制备盒可由包含聚丙烯的第一材料和包含聚碳酸酯的第二材料形成。
腔室
在一些方面，样品制备盒可以包括一个或多个腔室。腔室可用于(i)储存用于样品处理的缓冲液/试剂，(ii)将样品与缓冲液或试剂连续混合以处理样品，和(iii)储存废物。
在一些实施方案中，样品制备盒可以包括1个腔室。在一些实施方案中，样品制备盒可以包括多个腔室。在一些实施方案中，样品制备盒可以包括2个腔室、3个腔室、4个腔室、5个腔室、6个腔室、7个腔室、8个腔室、9个腔室、10个腔室、15个腔室、20个腔室、25个腔室、30个腔室、35个腔室、40个腔室、45个腔室、50个腔室、100个腔室，或大于100个腔室。在一个实例中，样品制备盒可以包括5个腔室。
腔室(例如，样品室、缓冲室或废物室)的大小可以不同。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.1毫升(mL)的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.2mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.3mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.4mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.5mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.6mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.7mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.8mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约0.9mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约1mL的流体。在一些实施方案中，腔室可以容纳至少约1mL、约2mL、约3mL、约4mL、约5mL、约6mL、约7mL、约8mL、约9mL、约10mL或更多的流体，例如液体。
在一些实施方案中，可以密封腔室中的一个或多个。在一些实施方案中，密封件可以是可移除的或可破坏的(例如，用户可以破坏腔室上的密封件以向腔室添加样品)。密封件可以由单一材料(例如铝)或两种或更多种材料的组合物形成。在一个实例中，样品制备盒可以由包含聚丙烯的材料形成，并且密封件可以由包含铝、粘合层和聚丙烯层三层的材料形成。在一些情况下，密封材料可以允许塑料注射器穿透密封件。密封材料可以是箔层压材料。在一些情况下，密封件可在最低10℃至最高54℃(含54℃)的温度下粘附到样品制备盒上，并保持密封至少约1个月、至少约6个月、至少约12个月、至少约24个月、至少约36个月、至少约48个月或至少约60个月。在一些情况下，可以永久密封腔室。例如，样品制备盒可以包含废物室，并且可以永久密封该废物室。
在一些实施方案中，腔室中的一个或多个可以由护罩覆盖。例如，如图29和图30所示，具有一个或多个腔室的歧管由护罩覆盖。
在一些实施方案中，腔室可以包含用于进行测定的试剂(例如，裂解缓冲液、洗涤缓冲液、干燥剂或洗脱缓冲液)。缓冲液的非限制性实例包括NP-40裂解缓冲液、放射免疫沉淀测定(RIPA)裂解缓冲液、十二烷基硫酸钠(SDS)裂解缓冲液、氯化铵钾(ACK)溶解缓冲液、挥发性化学物质(例如，丙酮和乙醇)、EDTA、Tris-HCl和水。
在一些实施方案中，腔室可以包含一种或多种缓冲液，用于根据Boom法分析样品。按照Boom法，在蛋白质降解酶存在的情况下，通过将生物样品与去垢剂混合来对生物样品进行裂解和/或均质化。将离液剂和二氧化硅或二氧化硅包被的珠粒与裂解的生物样品混合。离液剂通过干扰由非共价力(例如，氢键作用力、范德华力和疏水相互作用)介导的大分子相互作用来破坏和变性核酸的结构。在离液剂的存在下，从核酸的磷酸基团去除水，将它们暴露，并允许疏水键合到二氧化硅上，例如二氧化硅或二氧化硅包被的珠粒。生物样品中的蛋白质、细胞碎片和其他物质不与二氧化硅结合并保留在溶液中。将二氧化硅珠粒洗涤数次以去除非核酸物质，例如蛋白质、脂质、细胞成分(包括细胞分子)以及生物样品中存在的其他物质。二氧化硅包被的磁珠可用于通过磁场或磁铁辅助将结合到二氧化硅包被的核酸从溶液分离。然后，通过降低离液剂的浓度，将核酸从二氧化硅或二氧化硅包被的珠粒洗脱到缓冲液中。例如，洗脱缓冲液可以是纯水或Tris-EDTA(“TE”)缓冲液。
在一些方面，样品制备盒可以包括样品室。通常，可以将样品添加到样品室中，之后将缓冲液连续添加到样品室中以处理样品。样品室可以流体连接到缓冲室(例如，通过导管)，使得沿着导管安设的泵可以将缓冲液自动转移到样品室。在将样品与给定的缓冲液混合后，使混合物穿过位于样品室内的过滤器，该过滤器被配置用于捕获样品内的靶标(例如，核酸)。可以向样品室添加洗脱缓冲液，以从过滤器中释放靶标。样品室和过滤器可以被配置成使得流体可以被快速泵入样品室(例如，过滤器周围)并通过过滤器被泵出样品室(例如，捕获样品中的靶标)。在一些情况下，过滤器可以是可移动的(例如，在第一位置和第二位置之间移位)，以允许流体快速进入样品室。在一些情况下，过滤器能够弯曲或转位，例如，如美国专利号9,926,553所述，其通过引用以其全文并入本文。图23示出了示例性样品室。可以使用从泵2301产生的压力将试剂(例如，裂解缓冲液、洗涤缓冲液)泵入样品室2304。在填充阶段(例如，当试剂被添加到样品室时)，试剂可以通过流经过滤器2302周围进入样品室。这可以降低泵遇到的阻力，并允许试剂更快地填充样品室。当试剂与样品混合后，可使用附加泵2303通过过滤器将混合物转移至废物室，该过滤器被配置用于捕获样品中的靶标(例如核酸)2304。在处理靶标并将其结合到过滤器后，可将洗脱缓冲液泵入样品室以从过滤器捕获靶标；第三泵2305可用于将样品转移到测定管用于进一步分析。在一些实施方案中，样品室由帽覆盖。在一些实施方案中，样品室由折叠式橡胶帽覆盖。在一些实施方案中，折叠式橡胶帽包括多孔盘。多孔盘可以防止流体和气溶胶溢出，但允许空气通过帽。
样品室还可以包括漏斗。漏斗可以允许液体试剂在样品制备期间流过，但是可以防止样品损失(例如，沉淀损失)或流体溅到帽上。在一些情况下，漏斗可以防止样品从样品室内转移到外部环境。图34A示出了示例性样品制备盒3401，其具有插入样品室3402的漏斗3403。样品室3402还包含帽3404，该帽3404带有排气塞3405。在本实例中，漏斗3403可以控制样品沉淀并防止流体溅入帽3404的排气塞3405。图34B示出了图34A所示的样品制备盒3401内的漏斗3403的剖视图。样品液体可以通过漏斗3403中心的孔3406。漏斗3403还可以包括周边泄压孔3407。
样品制备盒可以包括用于样品室的帽。帽可以与样品室连接或断开。该帽可以包括排气塞。在一些情况下，试剂室或废物室还可以包括排气塞。排气塞可以是自密封排气塞。例如，图35示出了安装有一个或多个排气塞的示例性样品制备盒3501。样品制备盒3501包括样品室3505，该样品室3505连接到具有排气塞3502的帽3504。样品制备盒3501还包括具有排气塞3503的废物室3506。当液体接触排气塞时，排气塞可以膨胀以密封腔室，并可防止危险物质溢出或泄漏。
在一些实施方案中，对样品进行加热可能是有益的。因此，可以邻近样品室(例如，在样品室下方)提供加热器，以向样品和/或样品室提供热量。例如，在从过滤器提取靶标之前，可以用挥发性溶剂(例如乙醇或丙酮)洗涤样品室和/或过滤器。随后，可使用加热器对样品和/或样品室进行加热，以蒸发任何残留的挥发性溶剂。还可以通过在更高的温度(例如，高于引物退火温度的温度)下制备样品或反应混合物来提高产率以及PCR的特异性。预扩增加热可促进引物退火至靶核酸、随后的延伸，以及尽量减少引物二聚体的形成或引物自身退火。预扩增加热步骤对于处理具有低核酸含量的样品可能特别有用，因为样品可能分成两个或更多个测定管，并且样品的预扩增加热可以提高每个测定管中的产率。因此，预扩增加热步骤可在本公开内容的任何实施方案中实施。例如，在将样品从样品室转移到一个或多个测定管之前，可以使用加热器来加热样品。在另一实例中，可以将裂解缓冲液泵入样品室，并随后加热。热量有助于使样品变性，减少样品中沉淀物的形成，或有助于使沉淀固体返回样品溶液。使用热量使溶液均质化(例如，减少样品中的固体沉淀)，可以在样品通过导管转移时减少导管内的堆积和堵塞。加热步骤可以在任何给定的温度持续任何时间段。在一些实施方案中，样品可在70℃下加热。在一些实施方案中，样品可以在70℃下加热10分钟的时间。在一些实施方案中，样品可以在70℃下无限期加热，直到将样品转移到一个或多个测定管中进行进一步处理。在一些实施方案中，样品可以在单一温度下加热。在一些实施方案中，可以在一定温度范围内(例如，一定范围内的温度升高，或一定范围内的温度下降)加热样品。加热器还可以包括弹簧装载板。与没有这种弹簧装载板的加热器相比，弹簧装载板可以提供与样品室更好的热接触。
通常，过滤器可以包括能够从样品捕获靶标(例如，核酸)的任何材料。过滤器可以是有机的或无机的；可以是金属(例如，铜或银)或非金属；可以是聚合物，也可以不是聚合物；可以是导电的、半导电的或非导电的(绝缘的)；可以是反光的或非反光的；可以是多孔的或无孔的；等等。如上所述的过滤器可以由任何合适的材料形成，包括金属、金属氧化物、半导体、聚合物(特别是任何合适形式的有机聚合物，包括织造的、非织造的、模制的、挤压的、铸造的等)、硅、氧化硅及其复合材料。可以使用适合用作本发明中的过滤器的许多材料(例如，聚合物)。用作过滤器的合适材料包括，但不限于聚碳酸酯、金、硅、氧化硅、氧氮化硅、铟、氧化钽、氧化铌、钛、氧化钛、铂、铱、氧化铟锡、金刚石或类金刚石薄膜、丙烯酸塑料、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物、乙烯/丙烯酸、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、ABS/聚碳酸酯、ABS/聚砜、ABS/聚氯乙烯、乙烯丙烯共聚物、乙烯醋酸乙烯共聚物(EVA)、硝化纤维素、尼龙类(包括尼龙6、尼龙6/6、尼龙6/6-6、尼龙6/9、尼龙6/10、尼龙6/12、尼龙11和尼龙12)、聚丙烯腈(PAN)、聚丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚(乙烯)(PE)(包括低密度、线性低密度、高密度、交联和超高分子量等级)、聚(丙烯)(PP)、聚(丁二烯)(PB)的顺式和反式异构体、聚(异戊二烯)的顺式和反式异构体、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯均聚物、聚丙烯共聚物、聚苯乙烯(PS)(包括通用型和高抗冲等级)、聚碳酸酯(PC)、聚(ε-己内酯)(PECL或PCL)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)及其同系物、聚(丙烯酸甲酯)及其同系物、聚(乳酸)(PLA)、聚(乙醇酸)、聚原酸酯、聚(酸酐)、尼龙、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚丁二烯(PB)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酰胺及其同系物(例如聚(N-异丙基丙烯酰胺))、氟化聚丙烯酸酯(PFOA)、聚(乙烯-丁烯)(PEB)、聚(苯乙烯-丙烯腈)(SAN)、聚四氟乙烯(PTFE)及其衍生物、聚烯烃塑性体、氟化乙烯-丙烯共聚物(FEP)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、全氟烷氧基乙烯(PFA)、聚氟乙烯(PVF)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)、苯乙烯马来酸酐共聚物(SMA)、金属氧化物、玻璃、玻璃棉、氧化硅或者其他无机或半导体材料(例如氮化硅)、复合半导体(例如，砷化镓和砷化铟镓)及其组合。
过滤器的实例包括聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、葡聚糖、尼龙、淀粉酶、玻璃、天然和改性纤维素(例如硝化纤维素)、聚丙烯酰胺、琼脂糖和磁铁矿。在一些情况下，过滤器可以是二氧化硅或玻璃，因为它对溶剂具有很强的耐化学腐蚀性、它的机械稳定性、它的低固有荧光特性，以及它易于功能化的灵活性。在实例中，过滤器由氧化硅(例如，玻璃)形成。
过滤材料可以用一层或多层不同的化合物或涂层进行改性，这些化合物或涂层用于以期望的方式对表面的特性进行改性。例如，过滤器还可以包括在过滤器的整个或部分表面上的涂层材料。例如，涂层材料可以是硝化纤维素、硅烷、硫醇、二硫化物或聚合物。当材料是硫醇时，过滤器可以包括镀金表面和/或硫醇包括疏水和亲水部分。当涂层材料是硅烷时，过滤器包括玻璃，并且硅烷可以存在末端部分，包括例如羟基、羧基、磷酸基、缩水甘油醚氧基、磺酸基、异氰酸酯基、巯基或氨基。在可选实施方案中，涂层材料可以是具有共价键合的接头部分的衍生化单层或多层。例如，单层涂层可以具有硫醇(例如，硫代烷基，其选自硫代烷酸(例如，16-巯基十六烷酸)、硫代烷基醇、硫代烷基胺和含卤素的硫代烷基化合物)、二硫化物或硅烷基团，它们与过滤器产生化学或物理化学键合。单层与过滤器的附接还可以通过非共价相互作用或共价反应来实现。
在附接到过滤器上之后，涂层可以包含至少一个官能团。单层涂层上的官能团的实例包括，但不限于羧基、异氰酸酯基、卤素、胺基或羟基。在一个实施方案中，涂层上的这些反应性官能团可以通过标准化学技术活化成单层涂层上相应的活化官能团(例如，将羧基转化成酸酐或卤化酰基等)。用于共价偶联至末端氨基的过滤器上的涂层的活化官能团的实例包括酸酐、N-羟基琥珀酰亚胺酯或其他常见的活化酯或卤化酰基，过滤器上涂层的活化官能团的实例包括用于与末端羟基偶联的酸酐衍生物；用于偶联至接头化合物的氧化型残糖上的肼衍生物；或用于共价连接到接头化合物的巯基上的马来酰亚胺衍生物。为了制备衍生化涂层，可以将涂层上的至少一个末端羧基活化为酸酐基，然后例如与接头化合物反应。可选地，涂层上的官能团可以与具有活化官能团(例如，N-羟基琥珀酰亚胺酯、卤化酰基、酸酐和异氰酸酯基)的接头反应，以与涂层上的反应性氨基共价偶联。
在一些实施方案中，样品制备盒还可以包括废物室。在一些情况下，可以将废物室流体连接到样品室(例如，经由导管)，使得样品可以通过样品室中的过滤器被抽吸，并且将废物转移到废物室。
导管
样品制备盒的任何隔室(例如，腔室或测定管)可以通过一个或多个导管流体连接到样品制备盒的一个或多个其他隔室。样品制备盒可以包括2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16个或更多个导管。通常，导管可用于连接两个隔室，以允许样品或试剂在两个隔室之间传递。例如，样品室可以流体连接到废物室，以允许将流体从样品室泵送到废物室。
本文所述的样品制备盒的结构可以包括两个或更多个单独层的聚集，当这些单独层适当地匹配或连接在一起时，形成本文所述的导管。例如，顶层的底面和底层的顶面可以各自包括沟槽(例如，通道或槽)，当它们匹配在一起时，形成导管。通常，本文所述的样品制备盒将包括顶部、底部和内部，其中内部基本上限定了该盒的导管。例如，主体结构由至少两个基板层制成，这两个基板层匹配在一起以限定盒的导管网络，例如内部。在一些情况下，盒的顶部可以包括腔室(例如，样品室、缓冲室和废物室)。在一些情况下，盒的底部包括一个或多个适配器或帽，测定管可以耦合到该适配器或帽上。
如上所述，可以采用多种材料来制造样品制备盒的顶层和/或底层。在一些情况下，可以基于材料与各种制造技术(例如光刻、湿法化学刻蚀、激光烧蚀、空气喷磨技术、LIGA、反应性离子蚀刻(RIE)、注塑成型、模压和其他技术)的相容性来选择材料。通常还可以根据材料与样品制备盒可能暴露的所有条件(包括极端的pH值、温度、盐浓度和电场的施加)的相容性来选择材料。因此，在一些方面，该材料可以包括，例如基于二氧化硅的基板，诸如玻璃、石英、硅或多晶硅。在半导体材料的情况下，通常需要在该材料的上方提供绝缘涂层或层，例如氧化硅，特别是在将电场施加到盒或其内容物的那些应用中。
在一些方面，材料将包括聚合物材料，例如塑料，诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯、聚四氟乙烯(TEFLONTM)、聚氯乙烯(PVC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚砜等。使用制造技术；使用成型技术，例如注塑成型、模压或冲压；或者通过在模具内聚合聚合物前驱体材料可以很容易地制造这种聚合物基板。这种聚合物材料易于制造、成本低且具有可处置性，以及对大多数极端反应条件具有普遍惰性。同样，这些聚合物材料可以包括经处理的表面，例如衍生化或涂覆的表面，以增强它们在样品制备盒中的效用，例如提供增强的流体方向。
样品制备盒可用于多种应用中，包括例如在药物发现中高通量筛选测定的性能、免疫测定、诊断、核酸分析(包括遗传分析)等。因此，本文描述的盒通常将包括一个或多个导管开口。导管开口通常可以指任何开口，通过该开口可以进入导管以及与导管连接的相应腔室。出于多种原因，导管开口可能是有用的。首先，导管开口可以允许沿着导管插入泵或阀门。这对于制备一次性样品制备盒特别有用，如下文所述。样品制备盒中的导管开口允许该盒与可重复使用的样品制备装置(例如，包括泵、阀门和/或电子组件的可重复使用的装置)对接。样品制备盒中的导管开口实现在不使用更昂贵组件的情况下生产该盒。
其次，导管开口可以实现样品制备盒的不同腔室通过它们各自的导管进行流体连接，这取决于正在进行的测定。在一些实施方案中，样品制备盒可以包含多组试剂，每组试剂用于处理待执行的特定测定的样品。例如，样品制备装置可以被配置成使得在将样品制备盒对接至样品制备装置后，将腔室1至5中的试剂连续转移至样品室。在另一实例中，样品制备装置可以被配置成使得在将样品制备盒对接至样品制备装置后，将腔室6至10中的试剂连续转移至样品室。在又另一实例中，样品制备装置可以被配置成使得在将样品制备盒对接至样品制备装置时，将腔室1中的试剂与腔室2中的试剂混合，并随后将两种试剂的混合物连续转移到样品室。
在一些实施方案中，样品制备盒可以包括单独的导管，该导管流体连接到盒上的每个腔室。在一些实施方案中，样品制备盒可以包括两个或更多个腔室，这些腔室通过单独的次级导管连接到共同或主要导管。例如，流体连接到第一腔室的第一导管和流体连接到第二腔室的第二导管均可以流体连接到主要导管。任何数量的次级导管，其中每个可以流体连接到一个腔室或测定管，还可以流体连接到主要导管。在一些情况下，当多个次级导管与单个主要导管流体连接时，可使用阀门限制流向一个或多个特定次级导管的流量。
考虑多个样品导入口或样品室，以并行或连续导入和分析多个样品。可选地，可以将盒耦合至样品导入口，例如移液管，其将多个样品连续导入该盒以进行分析。
测定管和帽
在一些实施方案中，本公开内容的样品制备盒可以包括一个或多个测定管，每个测定管具有与样品室流体连接的测定管帽(参见，例如图24A和图24B)。测定管帽可以是样品制备盒歧管的一部分。测定管帽可以连接到样品制备的盒歧管的一个或多个导管。应该理解的是，在本公开内容的任何实施方案中，测定管可以与腔室互换。通常，在对样品进行处理后，可向样品室加入洗脱缓冲液，以从过滤器提取靶标(例如核酸)，并将该靶标转移到测定管中。测定管可以是透明的，使得它们能够传输来自测定管中样品的光学信号，该光学信号能够被分析装置检测到。可以使用各种PCR管。例如，测定管可以是0.1mL或0.2mL的PCR管，或其他薄壁的市售PCR管。合适的PCR管可以获自Phenix Research Products(Candler，北卡罗莱纳州)，例如BIOplastics。在一些实施方案中，测定管帽可以可拆卸地耦合(例如，可分离的)到样品制备盒；测定管可以直接耦合到该帽。例如，样品制备盒可以可拆卸地附接(例如，通过齿孔)到测定管帽条上，测定管可以与之压合或卡合。具有一个或多个可拆卸地附接到样品制备盒的测定管帽可能是有利的，因为测定管(含有样品)和帽可以从样品制备盒快速分离并装载到分析装置(例如，热循环仪)中。
在一些实施方案中，测定管帽2401可以包括一个或多个导管2402，通过这些导管，(i)可以将样品2403转移到测定管内，和/或(ii)可以施加压力2404(例如，将流体吸入测定管内)。通常，导管可以穿过测定管帽，从而在测定管和导管(例如，从样品室延伸出来的导管)之间提供流体连接。
测定管帽可具有一个或多个穿过该帽的第一导管(也称为流入导管)，以向测定管供应试剂或样品。在一些实施方案中，导管的端部可具有尖端或喷嘴2405，以控制试剂或样品流出导管。本领域技术人员将理解，可以控制流动的各种不同方面。非限制性实例包括流速、流动类型(例如，层流或湍流)和形成的液滴大小。通过喷嘴递送液体的两个问题包括(i)如何干净地喷出液滴，使液滴不会挂在喷嘴端部，和(ii)在将液流递送到测定管内时，如何防止测定管的内容物飞溅。此外，液体从喷嘴的喷射速度可以足以引起反应室中第一和第二递送液体之间的混合。非常小的液滴可以在高喷射速度下被干净地喷射出来，但没有足够的动能来克服已经在孔中的液体的表面张力，从而无法引起混合。相比之下，较大的液滴也以高喷射速度干净地喷射出来，但往往将内容物溅到相邻的孔中。在较低的喷射速度下，液体往往使最后一滴悬挂在喷嘴尖端，这也是喷嘴尖端横截面积的函数。而且，液体通过导管的流速变化与递送压力成正比，并与导管长度成反比，与直径成反比。在完善递送压力和尖端构造以及构造材料时，可以考虑所有这些变量，使得能够干净地排出液体，而不会在喷嘴尖端留下残留液滴。在一些情况下，喷嘴或尖端可用于增加导管的横截面积。在一些情况下，导管的横截面积可以沿着喷嘴或尖端的长度逐渐增加。在一些情况下，喷嘴或尖端可用于减小导管的横截面积。在一些情况下，导管的横截面积可以沿着喷嘴或尖端的长度逐渐减小。喷嘴可以是任何形状。在一些实施方案中，喷嘴可以是圆锥形的。在一些情况下，喷嘴可以是圆柱形的。在一些情况下，喷嘴可以是半球形的。可以根据液体选择喷嘴的形状，以持续流、一系列脉冲或液滴的形式来分配液体可能更有利。
在一些情况下，测定管帽可以具有穿过该帽的一个或多个第二导管2406。这些一个或多个第二导管可以耦合到泵，并用于产生通过测定管的抽吸压力，以将样品或试剂从腔室(例如，样品室)抽吸到测定管。可以考虑使用疏水和/或多孔材料2407来防止液体在样品填充测定管时进入第二导管。例如，可以将分子筛(例如，可透过气体但不可透过液体的材料)设置在第二导管的端部，使得可通过该分子筛施加抽吸压力，以将样品吸入测定管内。分子筛可透过一种或多种气体，例如空气。然而，当样品填充测定管时(例如，参见图24B)，分子筛可能防止样品流入第二导管。在本公开内容的任何实施方案中使用的分子筛可以是微孔分子筛、介孔分子筛或大孔分子筛。分子筛的非限制性实例包括沸石、铝硅酸盐材料、多孔玻璃、活性炭、粘土、蒙脱土、埃洛石、二氧化硅和硅石。在一些情况下，分子筛是过滤器，例如，移液管吸头过滤器。过滤器可在接触液体时自密封。过滤材料可以是疏水性的，例如聚四氟乙烯和聚乙烯。在一些情况下，过滤器具有小孔径，例如，从10至12μm、从12至15μm、从15至20μm或从20至25μm。
图36示出了样品制备盒的歧管3600的俯视图。歧管包括一个或多个导管，该一个或多个导管包括一个导管3601和一个导管3602，导管3601与穿过帽的第一导管3603流体连通以向测定管供应试剂或样品，导管3602与穿过帽的第二导管3604连接以产生抽吸压力。穿过帽的导管3602或第二导管3604可以耦合到泵以产生抽吸压力或真空，使得可以将流体(例如，试剂或样品)通过第一导管3603抽吸到测定管内。在环境压力下，液体分析物可以从样品室(未示出)流入通向测定管的导管3601。分析物可以经由垂直导管3603从该导管进入测定管。平行于导管3601的箭头3605指示流体流入测定管的方向。平行于导管3602的箭头3606指示空气从测定管流出的方向。
图37A示出了图36的样品制备盒的剖面侧视图。样品制备盒可以包括具有一个或多个导管的歧管3700、一个或多个测定管3701，以及一个或多个插入该一个或多个测定管3701中的测定帽3702。在环境压力下，液体可以从样品室(未示出)流入通向测定管的导管。液体可以经由穿过测定帽3702的第一导管3703(例如，垂直于歧管表面的导管)，从该导管进入测定管。液体可以填充测定管，直到液位达到测定帽3702的第二导管3704内的多孔介质3706(例如，分子筛或多孔自密封过滤介质)。多孔介质3706可以限制液体流动并允许气体自由通过。多孔介质3706可以是多孔塞或毛细管。第一导管3703内的箭头3708指示流体流入测定管的方向。第二导管3704内的箭头3709指示空气从测定管流出的方向。在与流体接触时，多孔介质可以膨胀并密封导管3704，使得与真空的连接可以断开，并且流体流动可以暂停，从而在测定管中留下预定体积的液体3705。这个过程可能需要几秒钟。然而，在填充过程中，空气泡(或气泡)3707可能是由于测定管壁的润湿不良、在测定管中干燥的冻干反应物中的空隙或通向测定管的导管中夹带的空气导致的(例如，参见图37A中的导管3703)。这些空气泡可产生不良影响。在填充过程中，进入的液体可以溶解位于测定管中的冻干或冷冻干燥的反应物。由空气泡导致的液体减少可能使反应物浓度高于预期浓度，从而影响PCR结果。在测定管中样品的热循环过程中，可能出现由空气泡导致的另一个问题。图37B示出了本文描述的问题的实例。空气泡3707可以随着温度的升高而膨胀，将流体排回到通向测定管的导管中(例如，参见图37A和图37B中的导管3703)。导管3703内的箭头3710指示由于空气泡3707的膨胀而从测定管流出的流体的方向。冷却后，空气的收缩可以使流体体积恢复。在一些情况下，流体可以返回到相邻的测定管中。这种问题可以称为“热泵作用”。热泵作用的结果可能包括热循环效率降低、来自相邻测定管的反应物混合、流体损失和/或PCR完全失败。
在解决热泵作用问题的方式的实例中，可以在填充后穿过测定帽的流入导管上使用阀门或密封件。阀门或密封件可以有效地卡住从导管流入的流体中的空气或气体，并防止热循环期间温度驱动的流体体积位移。该阀门可以是单向阀。该阀门可以不是单向阀，并且可以防止流体在任一方向上流动，从而可以防止热泵作用(例如，热循环期间的液体膨胀或收缩)。阀门或密封件可以包括自密封或可膨胀材料，其可以在填充流体之后关闭或密封流入导管之前允许足够的流体填充测定管。自密封或可膨胀的特性，连同空间限制和特征尺寸，可能使寻找阀门或密封件具有挑战性。方式可以是使用自密封或可膨胀颗粒(例如珠粒)。自密封或可膨胀颗粒可以是一次性的。自密封或可膨胀颗粒可以是一次性使用的。当自密封或可膨胀颗粒暴露于液体(例如，水)时，这些颗粒可膨胀(或溶胀)。自密封或可膨胀颗粒可以是凝胶颗粒(例如凝胶珠粒)。自密封或可膨胀颗粒可以是水凝胶颗粒或水凝胶阀，其可以是廉价且容易获得的。水凝胶颗粒可以包含聚合物材料(或聚合物)。聚合物材料包括，但不限于聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺、聚(乙二醇)及其衍生物(例如，PEG-二丙烯酸酯(PEG-DA)、PEG-RGD)、聚脂肪族聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚酯型聚氨酯、聚乙烯共聚物、聚酰胺、聚乙烯醇、聚丙二醇、聚环丁烷氧化物、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺、聚(丙烯酸羟乙酯)和聚(甲基丙烯酸羟乙酯)、胶原蛋白、透明质酸、壳聚糖、右旋糖、琼脂糖、明胶、海藻酸盐、蛋白聚合物和甲基纤维素。在填充条件下，可以以合适的膨胀率获得精确几何形状的可膨胀颗粒。当可膨胀颗粒干燥时，可以将其穿过测定帽装载入流入导管中，使得颗粒外表面和流入导管内壁之间可以存在间隙。该间隙可以是至少约0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7或更多毫米(mm)。流入导管的尺寸(例如，直径)可以是至少约0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0或更多mm。干燥可膨胀颗粒的尺寸(例如，直径)可以是至少约0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90、1.0、1.1、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8或更多mm。当流体流入导管时，一旦与液体接触，可膨胀颗粒可开始膨胀。密封时间可能大于填充持续时间。可以对通道或可膨胀颗粒的尺寸进行优化，以确保填充、最大限度地缩短密封滞后(例如，填充和密封之间的时间)和/或最大限度地提高密封可靠性(例如，确保膨胀足以密封)。
自密封或可膨胀颗粒可以是自密封的、可膨胀的，或者既是自密封的又是可膨胀的。自密封或可膨胀颗粒可以具有各种形状、尺寸和/或配置。自密封或可膨胀颗粒的形状可以是圆形、三角形、正方形、长方形、五边形、六边形，或部分形状或其形状的组合。自密封或可膨胀颗粒可以是球形或非球形的。自密封或可膨胀颗粒可以是较小颗粒的组合。自密封或可膨胀颗粒的尺寸(例如直径)可以是至少约50、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、1000、1,200、1,500、2,000、2,500、2,800微米或更多微米。自密封或可膨胀颗粒的尺寸可以是至多约5,000、4,500、4,000、3,500、3,000、2,500、2,000、1,500、1,000微米或更少微米。
图38示出了装载在流入导管内用于在液体填充后密封导管的可膨胀颗粒的示例性配置。样品制备盒的歧管3800包括插入一个或多个测定管3801中的一个或多个测定帽3802。测定帽3802包括一个或多个导管(或流入导管)3803，用于向测定管3801中填充液体3805。导管3803包括装载在导管内的可膨胀颗粒3804。可膨胀颗粒3804的外表面和导管3803的内壁之间存在间隙3807。填充期间可能产生空气泡3806。导管3803内的箭头3808指示流体流入测定管的方向。可膨胀颗粒3804可以允许流体通过导管3803流入测定管3801，但是在向测定管中填充流体时可以膨胀以密封导管。在该示例性配置中，填充持续时间可以是至少约1、2、3、4、5、6秒或更多秒。可膨胀颗粒膨胀后的密封可在润湿(例如，与流入测定管的流体接触)后至少约3、4、5、6、7、8、9、10、11、12秒或更多秒获得。可膨胀颗粒的膨胀率可以通过定制水凝胶的成分或化学组成进行调整。可膨胀颗粒可膨胀至干燥颗粒尺寸(例如直径)的至少2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3倍或更多倍。
图39示出了装载有可膨胀颗粒的流入导管的两种不同的示例性配置。左侧测定帽3901包括尺寸(例如直径)为约1.1mm的流入导管3902。装载在流入导管3902内的干燥可膨胀颗粒3903的尺寸(例如直径)可以是至少约0.60、0.65、0.70、0.75、0.80、0.85、0.90mm或更多mm。右侧测定帽3904包括尺寸(例如直径)为约1.60mm的流入导管3905。装载在流入导管3905内的干燥可膨胀颗粒3906的尺寸(例如直径)可以是至少约0.80、0.90、1.0、1.1、1.2、1.25、1.3、1.35、1.4、1.45、1.5、1.55、1.6、1.65、1.7、1.75、1.8mm或更多mm。流入导管可以包括内表面，例如流入导管3902的内表面3908和流入导管3905的内表面3909。可膨胀颗粒可以由内表面支撑。内表面还可以包括位于可膨胀颗粒和流入导管的内表面之间的支撑物(例如，支撑物3907)。支撑物可以是塑料支撑物，例如塑料杆。塑料支撑物可以包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚四氟乙烯(PTFE)或其任何组合。
图40A示出了示例性样品制备盒，其具有一排填充有液体样品的测定管，并且在测定管底部附近有气泡。在该实例中，样品制备盒包括流入导管内的可膨胀颗粒(例如水凝胶颗粒)。数字表示孔号。图40B示出了执行PCR或热循环后的图40A的同一样品制备盒的图像。在该实例中，测定管中没有液体排出。热循环后，气泡仍留在测定管中。气泡的大小并没有增长，而是上升到流体样品的顶部。
图41A和图41B示出了图40A或图40B的样品制备盒内的样品的PCR结果。使用本文所述的样品制备装置和分析装置来制备和分析样品。
图42A示出了示例性样品制备盒，其具有一排填充有液体样品的测定管，并且在测定管底部附近有气泡。在该实例中，在样品制备盒的流入导管内不包括可膨胀颗粒。数字表示孔号。图42B示出了执行PCR或热循环后的图42A的同一样品制备盒的图像。在该实例中，观察到明显的流体损失。PCR/热循环导致各种反应杯中大量流体损失。测定管中的气体可膨胀，并将流体体积转移到上部通道，在其中流体损失。从右侧开始：孔0、1、4、6和7均存在净流体损失。PCR结果(见图43A和图43B)显示，在通道和平板测定中，这些受影响的孔中每一个的性能均很低。
图43A和图43B示出了图42A或图42B的样品制备盒内的样品的PCR结果。使用本文所述的样品制备装置和分析装置来制备和分析样品。在该实例中，PCR结果显示与测定管内空气泡导致的问题相关的性能不佳。
在一些实施方案中，两个或更多个帽可以具有不同的厚度，导致帽延伸到测定管中，从而影响测定管的最大工作容积。图25A和25B中示出了示例性测定管帽和测定管。图25A示出了与图25B中所示的具有更大厚度的测定管帽2502相比，具有更小厚度的测定管帽2501。通常，帽的厚度越大(例如，导致帽进一步延伸到测定管内)，测定管的最大工作容积越小。这对于小体积样品可能是有益的。在一些情况下，测定管帽的厚度可以是至少约0.1mm、约0.2mm、约0.3mm、约0.4mm、约0.5mm、约0.6mm、约0.7mm、约0.8mm、约0.9mm、约1mm、约1.1mm、约1.2mm、约1.3mm、约1.4mm、约1.5mm、约1.6mm、约1.7mm、约1.8mm、约1.9mm、约2.0mm、约2.5mm，约3mm、约4mm、约5mm、约6mm、约7mm、约8mm、约9mm、约10mm或大于约10mm。在一些情况下，测定管的工作容积不减少。在一些情况下，测定管的工作容积可以减少至少约1％、约2％、约3％、约4％、约5％、约10％、约15％、约20％、约25％、约50％、约75％或大于约75％。增加帽的厚度减小了测定管的底部和导管的端部之间的距离，样品通过导管沉积到测定管内；如上所述，当液滴落入已经在测定管中的液体中时，这可影响样品的混合。
样品制备装置
样品制备盒可以是更大系统的一个组件，该系统可以包括用于将流体从一个腔室转移到另一个腔室或测定管的样品制备装置，以及用于控制该装置和/或解释从该装置导出的数据的基于计算机的接口。样品制备装置可以包括各种机械元件(例如，泵和/或阀门)和其他计算机控制系统。图27中示出了示例性系统。样品制备盒包括壳体，该壳体包括各种腔室。样品制备盒2701对接至样品制备装置2702，样品制备装置2702具有泵2703、2708和2709和/或阀门(未示出)，以控制流体在两个或更多个腔室(包括试剂室2701、样品室2704和废物室2706)之间的转移(例如，从试剂室转移到样品室)。一旦对接，从一个或多个样品室引出的导管变成与一个或多个泵和/或阀门流体连接2704(例如，经由管道或通道)，从而允许泵和/或阀门控制流体从一个腔室流向另一个腔室。如图11所示，泵和/或阀门可由一个或多个计算机控制系统以无线方式控制或使用电气连接2705进行控制。在一些情况下，本文所述的样品制备装置是用于样品处理和分析的系统内的样品制备单元。样品制备单元可以位于分析单元(例如，本文所述的分析装置)的同一壳体内。
样品制备盒可与本文所述的分析装置一起用于样品处理或分析。图28示出了样品制备盒2801，其具有对接到分析装置2802的测定管，该分析装置2802能够对测定管中的样品进行测定(例如，聚合酶链反应和/或靶核酸的检测)。
样品制备盒可以包括存储在射频识别(RFID)单元或存储器中的信息。该信息可以包括可以唯一识别接受处理的样品的条形码、用于处理样品的例程或者关于盒的用户的信息。可选地，样品制备盒可以不包括任何RFID单元或存储器。在一些实施方案中，样品制备可以包括可唯一识别接受处理的样品的印刷条形码或字母数字代码、用于处理样品的例程或关于盒的用户的信息。
样品制备装置可以包括一个或多个流体流动单元。流体流动单元可以与导管流体连通，并且可以被配置用于使试剂从一个腔室(或孔)流向另一个腔室(或孔)。样品制备装置可以包括至少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20个、至少30个、至少40个或更多个流体流动单元。流体流动单元可以包括泵或压缩机。在一些情况下，流体流动单元是泵或压缩机。在一些情况下，流体流动单元可以包括至少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20个、至少30个、至少40个或更多个泵或压缩机。
可采用泵在导管内产生压力，以将流体从一个腔室抽吸到另一个腔室，或在腔室内产生气泡，以引起腔室中的液体混合。泵可以沿着导管安设，或者沿着将一个导管开口连接到另一个导管开口的管道安设。由泵施加的压力可以是间歇性的(例如蠕动泵)或持续的(例如，动力式泵或速度泵)。可以采用各种装置。可以使用的泵的非限制性实例包括容积式泵、齿轮泵、螺杆泵、旋转叶片泵、往复泵、柱塞泵、隔膜泵、活塞泵、旋转凸轮泵、渐进式腔泵、旋转齿轮泵、活塞泵、液压泵、蠕动泵、绳索泵、挠性叶轮泵、脉冲泵、速度泵、径流泵、混流泵、引射器-喷射泵(educator-jet pump)、重力泵、蒸汽泵和无阀泵。
在一些情况下，该泵是多向泵。多向泵可用于控制两个或更多个方向上的流体流动或者两种或更多种操作模式(例如，每种模式提供不同的压力或压降)。例如，该泵可以是双向泵。双向泵可以提供正压或负压(或压降)。双向泵可以控制两个相反方向上的流体流动。在运行这些系统或执行本文所述的方法时，泵压力可以被控制或随时间而变化。作为另一实例，泵可以在多种操作模式下运行，例如施加第一压降的第一模式和施加第二压降的第二模式。第一压降和/或第二压降可以各自产生正压。作为可选方案，第一压降和/或第二压降可以各自产生负压。作为另一可选方案，第一压降可以产生正压，而第二压降可以产生负压。
多向泵可以提供相对于参考(例如，环境压力)增加或减少的压力。本文提供的系统还可以包括包含在泵中或连接到泵的压力传感器。压力传感器可以测量与泵耦合的导管中流动的气体或液体的压力。这种测量可以用来调节泵–例如，随着压力的变化，泵送可能被终止。在一些情况下，泵压力传感器监测废物泵(例如，图22D中的P2)的压力。在一些情况下，泵压力传感器监测缓冲泵(或试剂泵，例如图22D或图22E中的P1)的压力。在一些情况下，泵压力传感器监测反应泵(或样品泵，例如图22D中的P3)的压力。在一些情况下，泵压力传感器监测干燥泵(例如，图22E中的P4)的压力。
本公开内容的泵可以被配置用于供应各种压力或压降。压力可以是正压或负压。在一些实例中，泵(例如多向泵)可以供应的压降范围为-50kPa至50kPa、-40kPa至40kPa、-20kPa至20kPa、-10kPa至10kPa、-5kPa至5kPa、或-2kPa至2kPa。该压力可高于或等于约0.01kPa、0.1kPa、1kPa、2kPa、5kPa、10kPa、20kPa、30kPa、40kPa、50kPa、100kPa或更高。该压力可低于或等于约100kPa、50kPa、40kPa、30kPa、20kPa、10kPa、5kPa、2kPa、1kPa、0.1kPa、0.01kPa或更低。
在一些情况下，单个泵可以与单个导管流体耦合(或能够在其中产生压力)。例如，泵可以沿着样品室和废物室之间的导管安设，以将样品从样品室泵送到废物室。在另一实例中，泵可以沿着测定管下游的导管安设，以将样品从样品室抽吸到测定管(例如，测定管可以经由附加导管流体连接到样品室)。在一些情况下，单个泵可以同时与多个导管流体耦合(或能够在其中产生压力)。例如，泵可以沿着主要导管安设，其中主要导管的一端分支成多个次级导管，每个次级导管流体连接到腔室。
在另一方面，本公开内容提供了一种系统，该系统包括与第一流体流动路径流体连通的第一泵和第二泵。第一泵和第二泵可以是多向泵(例如双向泵)。第一泵和第二泵可以被配置用于使第一流体流动路径中的流体沿着第一方向和第二方向流动。该第二方向可以不同于第一方向。
例如，第一泵可以提供正压以使流体沿着第一方向流动。在这种情况下，第二泵可以提供负压以沿着第一方向驱动流体。接下来，第一泵可以提供负压，而第二泵可以提供正压，以使流体沿着第二方向流动，该第二方向可以与第一方向相反。
这种系统可以包括至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50个或更多个多向泵。在一些情况下，流体流动路径可以包括至少1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、20个或更多个阀门。作为可选方案，流体流动路径可以不包括流体流动路径中的任何阀门。
流体流动路径可以是通道或导管。例如，流体流动路径可以是聚合物、金属或复合材料基板中的通道。
可以使用一个或多个阀门，特别是当单个泵用于向多个腔室施加抽吸压力时。在以上实例中，泵可以沿着主要导管安设，其中主要导管的一端分支成多个次级导管，每个次级导管流体连接到腔室。阀门可以沿着一个或多个次级分支安设，从而调节泵对腔室施加的压力。本领域技术人员将理解，可以使用多种阀门。可以使用的阀门的非限制性实例包括球阀、蝶形阀、陶瓷盘、瓣阀、止回阀、节流阀、隔膜阀、闸阀、截止阀、刀阀、针形阀、夹管阀、活塞阀、旋塞阀、提升阀、滑阀、热膨胀阀、减压阀、取样阀和安全阀。在一些实施方案中，阀门可以是单向阀。在一些实施方案中，阀门可以是双通阀。在一些实施方案中，阀门可以是三通阀。在一些实施方案中，阀门可以是四通阀。在一些实施方案中，本文所述的系统可以不包括阀门。
还可以采用传感器来监测样品制备盒和系统的性能。例如，压力传感器可用于检测流体通过样品制备盒的一个或多个导管的运动。在另一实例中，传感器可用于检测泄漏或污染。在又另一实例中，光学或电学传感器可用于检测腔室或导管内的流体水平或量。可以使用的传感器的非限制性实例包括压力传感器、湿度传感器、磁性传感器、应变仪、力传感器、感应式传感器、电阻式传感器、电容传感器、光学传感器及其任何组合。
样品制备装置可以包括用于干燥样品制备盒的至少一个腔室的泵。该泵可以是隔膜泵。该泵可以是单向泵。该泵可以是蠕动泵。图32A-图32C示出了示例性样品制备装置组件。在该实例中，样品制备装置根据图22E中的配置进行配置，其中第四泵用于干燥腔室。该第四泵可以是隔膜泵。图32A示出了安装有隔膜泵3202的示例性样品制备装置3201的前视图。隔膜泵3202可用于干燥样品制备盒内的腔室。样品制备装置3201还包括三个附加泵3203，用于控制该装置内的流体交换。图32B示出了示例性样品制备装置组件3201的前视图，该组件带有外壳3204以覆盖图32A中所示的泵。图32C示出了图32A和图32B中所示的示例性样品制备装置组件3201的后视图。样品制备装置3201包括与隔膜泵3202连接的附加阀3205。外壳3204显示为透明，以示出该外壳3204内的泵。如图22E所示，样品制备装置还包括附加的六个阀门3206，以控制流入或流出试剂室的流体。
在一些情况下，样品制备装置或系统包括至少2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多个蠕动泵。在一些情况下，样品制备装置或系统包括至少一个隔膜泵，该隔膜泵用于干燥样品制备盒的至少一个腔室。例如，样品制备盒的至少一个腔室可以是废物室。在一些情况下，样品制备装置或系统包括三个蠕动泵和一个用于干燥的隔膜泵。在一些情况下，样品制备装置或系统包括用于控制样品制备盒内流体流动的两个蠕动泵和用于将废物从样品室泵送到废物室并干燥废物室的附加泵(例如，蠕动泵或隔膜泵)。
测定
测定可以包括核酸扩增。例如，可以使用任何类型的核酸扩增反应来扩增靶核酸并生成扩增产物。此外，核酸的扩增可以是线性的、指数的或其组合。扩增可以是基于乳液的或可以是基于非乳液的。核酸扩增方法的非限制性实例包括逆转录、引物延伸、聚合酶链反应、连接酶链反应、不对称扩增、滚环扩增和多重置换扩增(MDA)。扩增产物可以是DNA。在扩增靶RNA的情况下，可通过RNA的逆转录获得DNA，并且可以使用随后的DNA扩增来生成扩增的DNA产物。扩增的DNA产物可以指示生物样品中靶RNA的存在。在扩增DNA的情况下，可以采用各种DNA扩增方法。DNA扩增方法的非限制性实例包括聚合酶链反应(PCR)、PCR的变体(例如，实时PCR、等位基因特异性PCR、装配PCR、不对称PCR、数字PCR、乳液PCR、拨出PCR、解旋酶依赖性PCR、巢式PCR、热启动PCR、反向PCR、甲基化特异性PCR、微引物PCR、多重PCR、巢式PCR、重叠延伸PCR、热不对称交错PCR、递降PCR)和连接酶链反应(LCR)。DNA扩增可以是线性的。可选地，DNA扩增可以是指数的。DNA扩增可以通过巢式PCR实现，巢式PCR可以提高检测扩增的DNA产物的灵敏度。核酸扩增可以是等温的。等温核酸扩增方法的非限制性实例包括解旋酶依赖性扩增、切口酶扩增、重组酶聚合酶扩增、环介导等温扩增和基于核酸序列的扩增。
核酸扩增反应可以在测定管中平行进行。核酸扩增反应可以例如通过在反应容器中包含每种核酸扩增反应所必需的试剂以获得反应混合物，并使反应混合物经历每种核酸扩增反应所必需的条件来进行。可以顺序地执行逆转录扩增和DNA扩增，例如，对RNA执行逆转录扩增以生成互补DNA(cDNA)，然后使cDNA经历DNA扩增(例如，PCR)以扩增cDNA。
可以使用针对给定靶标的试剂(例如，与靶标序列具有序列互补性的引物)扩增核酸样品。在多个加热和冷却循环之后，可以光学地(诸如使用荧光团)检测任何扩增产物。可能激发与DNA结合的荧光团标记的引物或杂交探针和/或荧光染料，并检测发出的荧光。检测可以包括分析来自染料的荧光发射，并且计算荧光团发射与染料发射的比率。引物可以包含荧光团和猝灭剂。在一些情况下，未结合的引物的三级结构可以是使得猝灭剂可以足够靠近荧光团以防止荧光团的激发和/或来自荧光团的发射信号的检测。
在一个实例中，可以将荧光DNA染料(例如SYBR绿I)添加到含有靶核酸和至少一种扩增引物的混合物。在其他实例中，扩增引物可以是线性单链寡核苷酸，其可被DNA聚合酶延伸并且被可激发的荧光团标记。在执行扩增反应(例如，包括退火和延伸标记的引物的PCR)时，荧光团可以被激发，并在扩增反应中(例如实时检测)或扩增反应完成后(例如，在扩增反应结束时或在随后的热分析(解链曲线)期间进行终点检测)检测产生的发射。未掺入的引物可不发荧光。
根据本公开内容，在引物中可以使用宽范围的荧光团和/或染料。可用的荧光团包括香豆素；荧光素；四氯荧光素；六氯荧光素；萤光黄；罗丹明；BODIPY；四甲基罗丹明；Cy3；Cy5；Cy7；曙红；德克萨斯红；SYBR绿I；SYBR金；5-FAM(也称为5-羧基荧光素；也称为螺(异苯并呋喃-1(3H),9’-(9H)呫吨)-5-羧酸，3’,6’-二羟基-3-氧代-6-羧基荧光素)；5-六氯-荧光素([4,7,2’,4’,5’,7’-六氯-(3’,6’-二新戊酰基-荧光素基)-6-羧酸])；6-六氯-荧光素([4,7,2’,4’,5’,7’-六氯-(3’,6’-二新戊酰基荧光素基)-5-羧酸])；5-四氯-荧光素([4,7,2’,7’-四氯-(3’,6’-二新戊酰基荧光素基)-5-羧酸])；6-四氯-荧光素([4,7,2’,7’-四氯-(3’,6’-二新戊酰基荧光素基)-6-羧酸])；5-TAMRA(5-羧基四甲基罗丹明；呫吨鎓，9-(2,4-二羧基苯基)-3,6-双(二甲基-氨基)；6-TAMRA(6-羧基四甲基罗丹明；呫吨鎓，9-(2,5-二羧基苯基)-3,6-双(二甲基氨基)；EDANS(5-((2-氨基乙基)氨基)萘-1-磺酸)；1,5-IAEDANS(5-((((2-碘乙酰基)氨基)乙基)氨基)萘-1-磺酸)；DABCYL(4-((4-(二甲基氨基)苯基)偶氮)苯甲酸)；Cy5(吲哚二羰花青-5)；Cy3(吲哚二羰花青-3)；BODIPY FL(2,6-二溴-4,4-二溴-5,7-二甲基-4-硼-3a,4a-二氮杂-对称引达省-3-丙酸)；Quasar-670(Bioreseach Technologies)；CalOrange(Bioresearch Technologies)；和Rox以及其合适的衍生物。组合荧光团(诸如荧光素-罗丹明二聚体)也可能是合适的。可以选择荧光团以在可见光谱中或在可见光谱之外(诸如在紫外或红外范围内)吸收和发射。合适的猝灭剂还可以包括DABCYL及其变体，诸如DABSYL、DABMI和甲基红。荧光团也可以用作猝灭剂，因为它们在接触某些其他荧光团时往往猝灭荧光。优选的猝灭剂可以是发色团(诸如DABCYL或孔雀石绿)或当探针处于开放构象时在检测范围内可不发荧光的荧光团。
与靶序列相比，根据本发明有用的等位基因鉴别探针还包括与靶样(target-like)序列的结合不太有效的探针。与存在或不存在靶样序列时荧光水平的变化相比，存在或不存在靶序列时荧光水平的变化可以提供探针与靶或靶样序列的结合的有效性的量度。
从RNA的逆转录生成的DNA可以被扩增以生成扩增的DNA产物。可以进行任何合适数量的核酸扩增反应。在一些情况下，进行至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20个或更多个核酸扩增反应。
例如，可以在核酸扩增的加热阶段期间从生物样品提取或释放靶核酸(例如，靶RNA、靶DNA)。在靶RNA的情况下，例如，可以加热包含靶RNA的生物样品，并从生物样品释放靶RNA。释放的靶RNA可以开始逆转录(通过逆转录扩增)以产生互补DNA。然后可以扩增互补DNA。
可以利用针对靶核酸的引物集进行核酸扩增反应。引物集可以包含一种或多种引物。例如，引物集可以包含至少1、2、3、4、5、6、7、8、9、10种或更多种引物。引物集可以包含针对不同扩增产物或不同核酸扩增反应的引物。例如，引物集可以包含生成与靶核酸的至少一部分互补的核酸产物的第一链所必需的第一引物，以及与该核酸链产物互补的生成与核酸产物的第一链的至少一部分互补的核酸产物的第二链所必需的第二引物。
在使用多个测定管的情况下，多个测定管可包含相同的引物或引物集，或者不同的引物或引物集。每个测定管可针对于不同的靶标，或者测定管的至少子集可以针对于相同的靶标。
例如，引物集可以针对靶RNA。引物集可包含第一引物，该第一引物可用于生成与靶RNA的至少一部分互补的核酸产物的第一链。在逆转录反应的情况下，核酸产物的第一链可以是DNA。引物集还可以包含第二引物，该第二引物可用于生成与核酸产物的第一链的至少一部分互补的核酸产物的第二链。在通过DNA扩增进行逆转录反应的情况下，核酸产物的第二链可以是与由RNA模板生成的DNA链互补的核酸(例如，DNA)产物链。
可以使用任何合适数量的引物集。例如，可以使用至少约1、2、3、4、5、6、7、8、9、10个或更多个引物集。当使用多个引物集时，一个或多个引物集可各自对应于特定的核酸扩增反应或扩增产物。
还可以使用DNA聚合酶。可以使用任何合适的DNA聚合酶，包括可商购获得的DNA聚合酶。DNA聚合酶可以是指能够以模板结合方式将核苷酸掺入DNA链的酶。DNA聚合酶的非限制性实例包括Taq聚合酶、Tth聚合酶、Tli聚合酶、Pfu聚合酶、VENT聚合酶、DEEPVENT聚合酶、EX-Taq聚合酶、LA-Taq聚合酶、Expand聚合酶、Sso聚合酶、Poc聚合酶、Pab聚合酶、Mth聚合酶、Pho聚合酶、ES4聚合酶、Tru聚合酶、Tac聚合酶、Tne聚合酶、Tma聚合酶、Tih聚合酶、Tfi聚合酶、Platinum Taq聚合酶、Hi-Fi聚合酶、Tbr聚合酶、Tfl聚合酶、Pfutubo聚合酶、Pyrobest聚合酶、Pwo聚合酶、KOD聚合酶、Bst聚合酶、Sac聚合酶、Klenow片段及其变体、修饰产物和衍生物。可以在例如扩增反应中使用“热启动”聚合酶。对于某些“热启动”聚合酶，可能使用在约94℃-95℃下持续约2分钟至10分钟的变性步骤，这可能基于不同的聚合酶而改变热曲线。
可以在试剂盒中提供用于测定(例如，热循环反应或核酸扩增)的试剂。试剂盒可以预混合或预包装。试剂盒可以预包装并待用。可以例如通过包含对给定靶标具有特异性的引物来设计针对不同靶标的试剂盒。例如，试剂盒可以被设计用于靶向引起疾病的微生物。在一些实施方案中，试剂盒被设计用于靶向来自引起发烧或流感的一种或多种微生物的核酸。在一些实施方案中，试剂盒被设计用于靶向来自引起发烧或流感的一种或多种病毒的核酸。在一些实施方案中，试剂盒被设计用于靶向来自引起感染性疾病的一种或多种微生物的核酸。在一些实施方案中，试剂盒被设计用于靶向样品中存在的一种或多种微生物。在一些实施方案中，试剂盒被设计用于靶向环境样品中存在的一种或多种微生物。试剂盒可以包括用于样品装载的腔室。示例性盒在图12A中示出。示例性盒1201可以插入到分析装置的壳体1200中，例如，如图12B所示。
试剂盒可以是稳定的并且具有长保质期。例如，试剂盒可以是在环境条件下稳定的，或者具有至少约1天、2天、3天、4天、5天、6天、1周、2周、3周、1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月、7个月、8个月、9个月、10个月、11个月、12个月、13个月、14个月、15个月、16个月、17个月、18个月、19个月、20个月、21个月、22个月、23个月、24个月、25个月、26个月、27个月、28个月、29个月或30个月的保质期。又例如，试剂盒可以是在环境条件下稳定的，或者具有至少1年、1.5年、2年、2.5年、3年、4年、5年或更长的保质期。
在一些情况下，用于测定的试剂可以分为两部分，干燥部分和湿润(例如液体)部分。干燥部分可以在如本文所述的试剂盒中提供。湿润部分可以在测定期间在装置中提供。当执行测定时，可以将干燥部分和湿润部分在装置中混合。
在一些实施方案中，湿润部分可以在如本文所述的试剂盒中提供。干燥部分可以在测定期间在装置中提供。当执行测定时，可以将干燥部分和湿润部分在装置中混合。
在一些实施方案中，干燥部分和湿润部分均可以在试剂盒中提供而彼此不接触或混合。在一些实施方案中，干燥部分和干燥部分都可以在单独的试剂盒中提供。
在一些实施方案中，干燥部分和湿润部分可以在插入装置之前进行预混合。在一些实施方案中，干燥部分和湿润部分可以插入装置中，然后在装置中混合。
当在试剂盒中提供湿润试剂时，可以密封试剂盒。在一些实施方案中，可以通过激光焊接来密封含有湿润试剂的试剂盒。密封试剂盒的其他方法包括但不限于使用箔、膜、薄层或阀。
使用本公开内容中描述的装置和试剂，可以在各种条件下执行测定。例如，可以在各种振动条件、灰尘水平、湿度水平或海拔高度下执行测定。在一些实施方案中，测定可以在正常环境条件下执行。例如，正常的环境条件可以具有约25℃的温度和约100千帕斯卡(kPa)的压力。在一些其他实施方案中，测定可以在偏离正常环境条件的条件下执行。在一些情况下，测定可以在至少10kPa、20kPa、30kPa、40kPa、50kPa、60kPa、70kPa、80kPa、90kPa、100kPa、105kPa、110kPa、120kPa、130kPa或更高的压力下执行。在一些情况下，测定可以在至多70kPa、60kPa、50kPa、40kPa、30kPa、20kPa或10kPa的压力下执行。在一些情况下，测定可以在高于海平面的海拔高度下执行。高于海平面的海拔高度可以是至少500英尺、1000英尺、1500英尺、2000英尺、2500英尺、3000英尺、3500英尺、4000英尺、4500英尺、5000英尺、6000英尺、7000英尺、8000英尺、9000英尺、10000英尺、15000英尺、20000英尺、30000英尺、40000英尺、50000英尺或更多。本文所述的测定可以在太空中执行。
本文所述的测定可以在各种湿度水平下执行。如本文所用，绝对湿度(单位是每立方米空气体积水蒸气的克数)是空气中水蒸气的实际量的量度，与空气的温度无关。水蒸气的量越高，绝对湿度越高。例如，在温度约85℉的立方米体积的空气中，最多可以存在约30克水蒸气。如本文所用，相对湿度(以百分比表示)是空气中保持的水蒸气的量与其在特定温度下的能够保持的量之比的量度。暖空气可以比冷空气具有更多的水蒸气(水分)。例如，相对湿度为50％意味着当天(在特定温度下)空气保持饱和空气所需的水的约50％。饱和空气具有100％的相对湿度。在一些实施方案中，测定可以在相对湿度为至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、80％、70％、90％、95％、98％或更高的湿度水平下执行。
计算机系统
本公开内容提供了被编程用于实现本公开内容的方法的计算机系统。图11示出了被编程或以其他方式配置用于分析样品的计算机系统1101。计算机系统1101可以调节本公开内容的分析装置的一些方面，例如，移动托架的移动、加热块的加热或冷却以及/或者激发源或检测器的激活/失活。计算机系统可以控制加热块的温度(例如，通过激活电阻加热器或风扇)。计算机系统1101可以被集成到本公开内容的分析装置中和/或包括用户的电子设备或者相对于电子设备远程定位的计算机系统。该电子设备可以是移动电子设备。
本文提供的计算机系统可以调节本公开内容的样品制备装置的一些方面。例如，计算机系统1101可以调节本公开内容的样品制备装置的各个方面，例如，启动阀门或泵，以将试剂或样品从一个腔室转移到另一个腔室。在一些方面，计算机系统可以调节哪些试剂或样品混合在一起，或者调节样品或试剂从一个腔室转移到另一个腔室的速率。
计算机系统1101包括中央处理单元(CPU，本文也称为“处理器”和“计算机处理器”)1105，其可以是单核或多核处理器，或者是用于并行处理的多个处理器。计算机系统1101还包括存储器或存储器位置1110(例如，随机存取存储器、只读存储器、闪存)、电子存储单元1115(例如，硬盘)、用于与一个或多个其他系统通信的通信接口1120(例如，网络适配器)以及外围设备1125，诸如高速缓冲存储器、其他存储器、数据存储和/或电子显示适配器。存储器1110、存储单元1115、接口1120和外围设备1125通过通信总线(实线)(例如主板)与CPU 1105通信。存储单元1115可以是用于存储数据的数据存储单元(或数据存储库)。借助通信接口1120，计算机系统1101可以可操作地耦合到计算机网络(“网络”)1130。网络1130可以是因特网、互联网和/或外联网，或与因特网通信的内联网和/或外联网。在一些情况下，网络1130是电信和/或数据网络。网络1130可以包括一个或多个计算机服务器，其可以实现分布式计算，诸如云计算。在一些情况下，网络1130可以借助于计算机系统1101实现对等网络，这可以使得与计算机系统1101耦合的设备能够作为客户端或服务器。
CPU 1105可以执行一系列机器可读指令，其可以体现在程序或软件中。该指令可以存储在存储器位置(例如存储器1110)中。指令可以针对CPU 1105，其可以随后对CPU1105进行编程或以其他方式配置CPU 1105以实现本公开内容的方法。由CPU 1105执行的操作的实例可以包括提取、解码、执行和回写。
CPU 1105可以是电路(例如集成电路)的一部分。系统1101的一个或多个其他组件可以包括在电路中。在一些情况下，该电路是专用集成电路(ASIC)。
存储单元1115可以存储文件，例如驱动程序、库和保存的程序。存储单元1115可以存储用户数据，例如，用户偏好和用户程序。在一些情况下，计算机系统1101可以包括一个或多个附加数据存储单元，该附加数据存储单元位于计算机系统1101外部，诸如位于通过内联网或因特网与计算机系统1101通信的远程服务器上。
计算机系统1101可以通过网络1130与一个或多个远程计算机系统通信。例如，计算机系统1101可以与用户的远程计算机系统通信。远程计算机系统的实例包括个人计算机(例如，便携式PC)、平板或平板型PC(例如，
Figure BDA0003509187400000771
iPad、
Figure BDA0003509187400000772
Galaxy Tab)、电话、智能电话(例如，
Figure BDA0003509187400000781
iPhone、支持Android的设备、
Figure BDA0003509187400000782
)或个人数字助理。用户可以经由网络1130访问计算机系统1101。
本文所述的方法可以通过存储在计算机系统1101的电子存储位置上(例如，存储在存储器1110或电子存储单元1115上)的机器(例如，计算机处理器)可执行代码的方式来实现。机器可执行代码或机器可读代码可以以软件的形式提供。在使用期间，代码可以由处理器1105执行。在一些情况下，可以从存储单元1115检索代码并将其存储在存储器1110上，以供处理器1105迅速存取。在一些情况下，可以排除电子存储单元1115，而将机器可执行指令存储在存储器1110上。
代码可以被预编译并配置为由具有适于执行该代码的处理器的机器使用，或者可以在运行期间被编译。代码可以以编程语言提供，可以选择编程语言以使该代码能够以预编译或即时编译(as-compiled)的方式执行。
本文提供的系统和方法的各方面(诸如计算机系统1101)可以在编程中体现。本技术的各个方面可被认为是通常在机器可读介质的类型上携带或体现的机器(或处理器)可执行代码和/或关联数据的形式的“产品”或“制品”。机器可执行代码可以存储在电子存储单元(例如存储器(例如，只读存储器、随机存取存储器、闪存))或硬盘上。“存储”型介质可以包括计算机的任何或所有有形存储器、处理器等，或其相关模块，诸如各种半导体存储器、磁带驱动器、磁盘驱动器等，其可以在任何时间为软件编程提供非暂时性存储。软件的全部或部分有时可以通过因特网或各种其他电信网络进行通信。例如，这样的通信可以使得软件能够从一个计算机或处理器加载到另一个计算机或处理器中，例如从管理服务器或主机加载到应用服务器的计算机平台中。因此，可以承载软件元件的另一类型的介质包括光波、电波和电磁波，诸如跨本地设备之间的物理接口、通过有线和光学陆线网络以及通过各种空中链路而使用。携载此类波的物理元件，诸如有线或无线链路、光学链路等，也可以被认为是承载软件的介质。如本文所用，除非限于非暂时性有形的“存储”介质，否则诸如计算机或机器“可读介质”等术语是指参与向处理器提供指令以供执行的任何介质。
因此，机器可读介质(诸如计算机可执行代码)可以采取许多形式，包括但不限于有形存储介质、载波介质或物理传输介质。非易失性存储介质包括例如光盘或磁盘，诸如任何计算机中的任何存储设备等，诸如可以用于实现附图中所示的数据库等。易失性存储介质包括动态存储器，诸如这样的计算机平台的主存储器。有形传输介质包括同轴缆线；铜线和光纤，包括构成计算机系统内总线的线。载波传输介质可以采取电信号或电磁信号或者声波或光波的形式，诸如在射频(RF)和红外(IR)数据通信期间生成的那些。因此，计算机可读介质的常见形式包括例如：软盘、柔性盘、硬盘、磁带、任何其他磁性介质、CD-ROM、DVD或DVD-ROM、任何其他光学介质、穿孔卡片纸带、任何其他具有孔洞图案的物理存储介质、RAM、ROM、PROM和EPROM、FLASH-EPROM、任何其他存储器芯片或匣盒、传送数据或指令的载波、传送此类载波的电缆或链路、或者计算机可以从中读取编程代码和/或数据的任何其他介质。这些计算机可读介质形式中的许多可涉及将一个或多个指令的一个或多个序列携带至处理器以供执行。
计算机系统1101可以包括电子显示器1135或与电子显示器1135通信，该电子显示器1135包括用户界面(UI)1140以提供例如样品处理的当前阶段(例如，正在执行的特定步骤，诸如裂解步骤)。UI的实例包括但不限于图形用户界面(GUI)和基于网络的用户界面。
可以通过一种或多种算法来实现本公开内容的方法和系统。可以通过软件在由中央处理单元1105执行时来实现算法。
本公开内容的方法和系统可以与其他方法或系统组合或者通过其他方法或系统修改，例如在美国专利号9,579,655中描述的方法或系统，其通过引用以其全文并入本文。
本文的特定发明性实施方案考虑到数值范围。当存在范围时，范围包括范围端点。此外，该范围内的每个子范围和值如同被明确写出一样存在。术语“约”或“大约”可意指在特定值的可接受误差范围内，其将部分取决于该值如何测量或确定，例如测量系统的局限性。例如，按照本领域的实践，“约”可以指在一个或大于一个标准偏差内。可选地，“约”可以指给定值的至多20％、至多10％、至多5％或至多1％的范围。可选地，特别是关于生物系统或过程，该术语可意指在值的一个数量级以内、在5倍以内或在2倍以内。在说明书和权利要求中描述了特定值的情况下，除非另有说明，否则可假定术语“约”意指在特定值的可接受误差范围内。
每当术语“至少”、“大于”或“大于或等于”在一系列两个或更多个数值中的第一个数值之前时，术语“至少”、“大于”或“大于或等于”应用于该系列数值中的每个数值。例如，大于或等于1、2或3相当于大于或等于1、大于或等于2、或者大于或等于3。
每当术语“不超过”、“小于”或“小于或等于”在一系列两个或更多个数值中的第一个数值之前时，术语“不超过”、“小于”或“小于或等于”应用于该系列数值中的每个数值。例如，小于或等于3、2或1相当于小于或等于3、小于或等于2、或者小于或等于1。
尽管本文已经示出并描述了本发明的优选实施方案，但对于本领域技术人员将显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。并非旨在通过说明书中提供的具体实例来限制本发明。尽管已经参考前述说明书描述了本发明，但是本文实施方案的描述和说明并不意味着以限制性的意义来解释。本领域技术人员在不背离本发明的情况下现将想到多种变化、改变和替代。此外，应当理解，本发明的所有方面不限于本文阐述的具体描述、配置或相对比例，其取决于各种条件和变量。应当理解，本文所述的本发明实施方案的各种替代方案可用于实施本发明。因此，考虑到本发明还应当涵盖任何这样的替代、修改、变化或等同物。以下权利要求旨在限定本发明的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同物。

Claims (174)

1.一种用于处理生物样品的便携式分析装置，包括：
体积小于约1500立方厘米的壳体；
在所述壳体内的至少一个整体式加热块，其中所述至少一个整体式加热块包括多个凹部，所述多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中所述多个测定管中的测定管包含所述生物样品；
与所述至少一个整体式加热块热连通的至少一个加热单元，所述至少一个加热单元通过所述至少一个整体式加热块向所述测定管提供热能；
包括激发滤光器和发射滤光器的至少一个光路，其中所述至少一个光路被配置用于将激发能从激发源提供至所述测定管；以及
安设在所述壳体内的电源，所述电源被配置用于向所述至少一个加热单元和所述激发源提供电力。
2.根据权利要求1所述的便携式分析装置，还包括处理单元，所述处理单元包括在所述壳体内的电路，其中所述处理单元被配置用于引导所述激发源以提供所述激发能。
3.根据权利要求2所述的便携式分析装置，其中所述处理单元可操作地耦合到所述至少一个加热单元和所述激发源，并且其中所述处理单元被配置用于与所述壳体外部的移动电子设备通信。
4.根据权利要求3所述的便携式分析装置，其中所述处理单元被配置用于：
从所述壳体外部的所述移动电子设备接收指令，以处理所述两个或更多个测定管中的所述至少一个中的所述生物样品；以及
响应于所述指令，(i)引导所述至少一个加热单元向所述至少一个整体式加热块提供热能以向所述测定管提供热量，和(ii)引导所述激发源以提供所述激发能。
5.根据权利要求4所述的便携式分析装置，其中所述指令包括所述至少一个加热单元的温度和/或将所述至少一个加热单元保持在所述温度的持续时间。
6.根据权利要求3所述的便携式分析装置，还包括通信单元，所述通信单元提供所述处理单元与所述移动电子设备之间的无线通信。
7.根据权利要求1所述的便携式分析装置，其中所述至少一个整体式加热块包括多个加热子单元，每个加热子单元包括所述多个凹部中的凹部；其中所述多个加热子单元中的加热子单元包括安设在所述加热子单元的第一侧上的第一开口，用于允许将所述激发能传递到所述测定管内的所述生物样品，以及位于所述加热子单元的第二侧上的第二开口，以允许对来自所述测定管内的所述生物样品的发射能进行光学检测。
8.根据权利要求1所述的便携式分析装置，其中所述至少一个整体式加热块包含在25摄氏度下的比热容小于约0.5焦耳/(克×摄氏度)的材料。
9.根据权利要求8所述的便携式分析装置，其中所述材料选自铝、玻璃、铁、镍、锌、铜、黄铜、银及其任何组合。
10.根据权利要求8所述的便携式分析装置，其中用于构造所述至少一个整体式加热块的所述材料的体积小于约0.5立方厘米。
11.根据权利要求1所述的便携式分析装置，其中所述至少一个加热单元包括电阻加热器。
12.根据权利要求1所述的便携式分析装置，其中所述至少一个加热单元被(i)热固化到所述至少一个整体式加热块，或者(ii)焊接到所述至少一个整体式加热块。
13.根据权利要求1所述的便携式分析装置，其中所述至少一个光路包括一个或多个光管，以将所述激发能从所述激发源传送到所述测定管。
14.根据权利要求13所述的便携式分析装置，其中所述一个或多个光管包括：包括单个管的第一端；包括两个或更多个管的第二端，以及在其间的分支部分。
15.根据权利要求1所述的便携式分析装置，其中所述激发源包括一个或多个发光二极管(LED)。
16.根据权利要求15所述的便携式分析装置，其中所述一个或多个LED包括单色LED。
17.根据权利要求15所述的便携式分析装置，其中所述一个或多个LED包括多个LED，并且所述多个LED中的每一个被配置用于发射不同波长的所述激发能。
18.根据权利要求1所述的便携式分析装置，还包括安设在所述壳体内的冷却单元，所述冷却单元减少来自所述测定管的所述热能。
19.根据权利要求18所述的便携式分析装置，其中所述冷却单元包括一个或多个风扇，其中所述一个或多个风扇被配置用于邻近于所述测定管产生负压，以将邻近于所述测定管的热量排到所述壳体的外部。
20.根据权利要求1所述的便携式分析装置，还包括安设在所述壳体内的光学检测器，所述光学检测器被配置用于检测来自所述测定管内的所述生物样品的发射能。
21.根据权利要求9所述的便携式分析装置，其中所述材料的热导率为至少约100瓦特每米每开尔文。
22.一种用于处理生物样品的便携式分析装置，包括：
壳体；
在所述壳体内的至少一个整体式加热块，其中所述至少一个整体式加热块包括多个凹部，所述多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中所述多个测定管中的测定管包含所述生物样品；
与所述至少一个加热块热连通的至少一个加热单元，所述至少一个加热单元通过所述至少一个整体式加热块向所述测定管提供热能；
包括光学滤光器的可移动托架，其中所述可移动托架被配置用于平移以使所述光学滤光器与从激发源向所述测定管提供激发能的光路对准；以及
安设在所述壳体内的电源，所述电源被配置用于向所述至少一个加热单元、所述可移动托架和所述激发源提供电力。
23.根据权利要求22所述的便携式分析装置，还包括处理单元，所述处理单元包括在所述壳体内的电路，其中所述处理单元被配置用于(i)引导所述可移动托架以平移，和/或(ii)引导所述激发源以提供所述激发能。
24.根据权利要求23所述的便携式分析装置，其中所述处理单元可操作地耦合到所述至少一个加热单元和/或所述激发源，并且其中所述处理单元被配置用于与所述壳体外部的移动电子设备通信。
25.根据权利要求24所述的便携式分析装置，其中所述处理单元被配置用于：
从所述壳体外部的所述移动电子设备接收指令以处理所述测定管中的所述生物样品；以及
响应于所述指令，(i)引导所述至少一个加热单元向所述至少一个整体式加热块提供热能以向所述测定管提供热量，和(ii)引导所述激发源以将所述测定管暴露于激发能。
26.根据权利要求25所述的便携式分析装置，其中所述指令包括所述至少一个加热单元的温度和/或将所述至少一个加热单元保持在所述温度的持续时间。
27.根据权利要求24所述的便携式分析装置，还包括通信单元，所述通信单元提供所述处理单元与所述移动电子设备之间的无线通信。
28.根据权利要求22所述的便携式分析装置，其中致动器包括电机。
29.根据权利要求22所述的便携式分析装置，其中所述一个或多个光路中的每一个包括一个或多个光管，以将所述激发能从所述激发源传送到所述测定管。
30.根据权利要求29所述的便携式分析装置，其中所述一个或多个光管包括：包括单个管的第一端；包括两个或更多个管的第二端，以及在其间的分支部分。
31.根据权利要求22所述的便携式分析装置，还包括安设在所述壳体内的冷却单元，所述冷却单元减少来自所述测定管的所述热能。
32.根据权利要求31所述的便携式分析装置，其中所述冷却单元包括一个或多个风扇，其中所述一个或多个风扇被配置用于邻近于所述测定管产生负压，以将邻近于所述测定管的热量排到所述壳体的外部。
33.根据权利要求22所述的便携式分析装置，还包括安设在所述壳体内的光学检测器，所述光学检测器被配置用于检测来自所述测定管内的所述生物样品的发射能。
34.根据权利要求22所述的便携式分析装置，其中所述光学滤光器是发射滤光器。
35.根据权利要求22所述的便携式分析装置，其中所述光学滤光器是激发滤光器。
36.根据权利要求35所述的便携式分析装置，还包括发射滤光器。
37.一种用于分析生物样品的方法，包括：
(a)启动一便携式分析装置，所述便携式分析装置包括：
(i)体积小于约1,500立方厘米的壳体；
(ii)在所述壳体内的至少一个整体式加热块，其中所述至少一个整体式加热块包括多个凹部，所述多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中所述多个测定管中的测定管包含所述生物样品；
(iii)与所述至少一个整体式加热块热连通的至少一个加热单元，所述至少一个加热单元通过所述至少一个整体式加热块向所述测定管提供热能；
(iv)包括激发滤光器和发射滤光器的至少一个光路，其中所述至少一个光路被配置用于将激发能从激发源提供至所述测定管；以及
(v)安设在所述壳体内的电源，所述电源被配置用于向所述至少一个加热单元和所述激发源提供电力；
(b)由所述处理单元从所述壳体外部的所述移动电子设备接收指令，以处理所述测定管中的所述生物样品；
(c)响应于所述指令，引导所述至少一个加热单元向所述整体式加热块提供热能，以向所述测定管内的所述生物样品提供热量；以及
(d)在将所述可移动托架移动到对应于所述测定管的第一位置时，引导所述激发源以将所述测定管内的所述生物样品暴露于通过所述光路的激发能。
38.一种用于分析生物样品的方法，包括：
(a)启动一便携式分析装置，所述便携式分析装置包括：
(i)壳体；
(ii)在所述壳体内的至少一个整体式加热块，其中所述至少一个整体式加热块包括多个凹部，所述多个凹部被配置用于接收多个测定管，其中所述多个测定管中的测定管包含所述生物样品；
(iii)与所述至少一个整体式加热块热连通的至少一个加热单元，所述至少一个加热单元通过所述整体式加热块向所述测定管提供热能；
(iv)被配置用于提供激发能的激发源；
(v)包括激发滤光器和发射滤光器的可移动托架，其中所述可移动托架被配置用于平移以将所述激发滤光器和所述发射滤光器带到与从所述激发源向所述测定管提供激发能的光路对准的第一位置；
(vi)安设在所述壳体内的电源，所述电源被配置用于向所述至少一个加热单元、所述可移动托架和所述激发源提供电力；和
(vii)处理单元，所述处理单元包括在所述壳体内的电路，其中所述处理单元被配置用于与所述壳体外部的移动电子设备通信；
(b)由所述处理单元从所述壳体外部的所述移动电子设备接收指令，以处理所述测定管中的所述生物样品；
(c)响应于所述指令，引导所述至少一个加热单元向所述整体式加热块提供热能，以向所述测定管内的所述生物样品提供热量；以及
(d)在将所述可移动托架移动到对应于所述测定管的所述第一位置时，引导所述激发源以将所述测定管内的所述生物样品暴露于通过所述光路的激发能。
39.根据权利要求38所述的方法，其中将所述可移动托架移动到对应于所述测定管的所述第一位置包括使所述光路与所述测定管对准。
40.根据权利要求38所述的方法，其中所述光学滤光器包括发射滤光器。
41.根据权利要求38所述的方法，其中所述光学滤光器包括激发滤光器。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述便携式分析装置还包括发射滤光器。
43.根据权利要求38所述的方法，还包括，在(d)之后，检测来自所述测定管内的所述生物样品的发射，所述发射指示所述生物样品内靶分子的存在或不存在或者相对量。
44.根据权利要求38所述的方法，其中所述可移动托架包括多个光路。
45.根据权利要求38所述的方法，其中所述便携式分析装置还包括用于将所述可移动托架从所述第一位置移动到第二位置的致动器。
46.根据权利要求45所述的方法，其中：
(a)在所述第一位置中，所述光路与所述测定管对准，并且能够引导所述激发源以将所述测定管内的所述生物样品暴露于第一激发能；并且
(b)在所述第二位置中，多个光路中的第二光路与所述测定管对准，并且能够引导所述激发源以将所述测定管内的所述生物样品暴露于第二激发能。
47.根据权利要求46所述的方法，其中所述第一激发能具有第一波长，并且所述第二激发能具有第二波长。
48.根据权利要求38所述的方法，还包括在所述处理单元处从所述移动电子设备接收指令，所述指令包括所述至少一个整体式加热块所维持的至少一个温度。
49.根据权利要求38所述的方法，还包括从所述生物样品提取一种或多种核酸。
50.根据权利要求38所述的方法，其中所述生物样品包括选自血液样品、植物样品、水样品、土壤样品和组织样品的一个或多个成员。
51.根据权利要求38所述的方法，其中所述生物样品含有或疑似含有靶核酸分子，并且其中所述指令包括在足以产生指示所述靶核酸分子的存在或相对量的扩增产物的条件下，用于对所述靶核酸分子进行核酸扩增反应的靶温度以及加热和冷却循环数。
52.根据权利要求38所述的方法，还包括与所述移动电子设备通信的数据交换单元，其中所述数据交换单元(i)从所述移动电子设备接收所述指令，或者(ii)在处理所述生物样品后向所述移动电子设备提供结果。
53.一种样品处理系统，包括：
第一流体流动路径；
至少两个多向泵，所述至少两个多向泵包括与所述第一流体流动路径流体连通的第一泵和第二泵，并且其中所述第一泵和所述第二泵被配置用于使所述第一流体流动路径中的流体沿着第一方向和第二方向流动，所述第二方向不同于所述第一方向；
底座，所述底座被配置用于与一盒可逆接合，所述盒包括与一种或多种试剂流体连通的第二流体流动路径，其中所述底座被配置用于在与所述盒接合之后使所述第一流体路径与所述第二流体流动路径流体连通；以及
与所述盒流体连通的第三泵，所述第三泵被配置用于干燥所述盒内的至少一个腔室。
54.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述第三泵是隔膜泵。
55.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述第三泵是单向泵。
56.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述第一流体流动路径不包括任何阀门。
57.根据权利要求53所述的样品处理系统，还包括可操作地耦合到所述至少两个多向泵的控制器，其中所述控制器被配置用于引导所述至少两个多向泵以使所述第一流体流动路径中的所述流体沿着所述第一方向和所述第二方向流动。
58.根据权利要求53所述的样品处理系统，还包括盖，所述盖包括主体，所述主体被配置用于当所述底座已经与所述盒可逆接合时与所述盒接触，其中所述盖耦合到包括所述第一流体流动路径和所述至少两个多向泵的壳体上，并且其中所述盖被配置用于朝向所述壳体从(i)第一位置移动到(ii)第二位置，在所述第一位置处所述主体与所述盒接触，在所述第二位置处所述第一流体路径与所述第二流体流动路径流体连通。
59.根据权利要求58所述的样品处理系统，其中所述盖被配置用于相对于所述壳体旋转。
60.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述至少两个多向泵中的每一个被配置用于在所述第一流体流动路径中提供正压和负压。
61.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述至少两个多向泵中的每一个被配置用于使所述第一流体流动路径中的所述流体沿着第一方向和第二方向流动。
62.根据权利要求53所述的样品处理系统，还包括第四泵，所述第四泵被配置用于当所述底座已经与所述盒可逆接合时与所述第二流体流动路径流体连通。
63.根据权利要求62所述的样品处理系统，其中所述第四泵是蠕动泵。
64.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述至少两个多向泵中的每一个均是蠕动泵。
65.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述第三泵是蠕动泵。
66.根据权利要求53所述的样品处理系统，其中所述至少一个腔室是废物室。
67.根据权利要求53所述的样品处理系统，还包括连接所述至少一个腔室和所述第三泵的导管，其中所述导管包括阀门。
68.根据权利要求67所述的样品处理系统，其中所述导管包括或耦合到压力传感器，以监测所述第三泵的压力。
69.一种用于处理样品的方法，包括：
(i)启动一系统，所述系统包括(i)第一流体流动路径，(ii)至少两个多向泵，所述至少两个多向泵包括与所述第一流体流动路径流体连通的第一泵和第二泵，并且其中所述第一泵和所述第二泵被配置用于使所述第一流体流动路径中的流体沿着第一方向和第二方向流动，所述第二方向不同于所述第一方向，(iii)底座，所述底座被配置用于与一盒可逆接合，和(iv)与所述盒流体连通的第三泵，所述第三泵被配置用于干燥所述盒内的至少一个腔室；
(ii)所述底座与所述盒接合，所述盒包括与一种或多种试剂流体连通的第二流体流动路径，其中在所述底座与所述盒接合之后，所述第一流体路径与所述第二流体流动路径流体连通；以及
(iii)使用所述系统和所述一种或多种试剂来处理所述样品。
70.根据权利要求69所述的方法，其还包括在处理所述样品之后，从所述底座中取出所述盒。
71.根据权利要求69所述的方法，其中所述样品是生物样品。
72.一种用于样品处理的系统，包括：
包括过滤器的样品室，所述过滤器被配置用于从所述样品室中的样品捕获一种或多种核酸分子；
位于所述样品室内的漏斗，所述漏斗被配置用于防止所述样品从所述样品室转移到所述样品室外部的环境中；
通过第一导管与所述样品室流体耦合的孔，所述孔被配置用于容纳试剂；
与所述第一导管流体连通的流体流动单元，其中所述流体流动单元被配置用于使所述试剂从所述孔流向所述样品室；
一个或多个测定管，其中所述一个或多个测定管中的测定管通过第二导管与所述样品室流体耦合；以及
耦合到所述流体流动单元的控制器，其中所述控制器被配置用于从一移动电子设备接收指令以处理所述样品，并且按照所述指令，(i)引导所述流体流动单元使所述试剂从所述孔沿着所述第一导管流向所述样品室，以在所述样品室中提供包含所述试剂和所述一种或多种核酸分子的溶液，和(ii)引导所述流体流动单元使所述溶液从所述样品室沿着所述第二导管流向所述一个或多个测定管，使得所述测定管接收至少一部分所述溶液。
73.根据权利要求72所述的系统，其中所述漏斗被配置用于防止液体从所述样品室溅出。
74.根据权利要求72所述的系统，其中所述漏斗被配置用于允许所述试剂流经所述漏斗并进入所述样品室。
75.根据权利要求72所述的系统，还包括第二流体流动单元，所述第二流体流动单元与所述一个或多个测定管流体耦合并被安设在其下游。
76.根据权利要求75所述的系统，其中所述第二流体流动单元通过第三导管与所述一个或多个测定管流体连接。
77.根据权利要求76所述的系统，其中所述测定管包括帽，并且其中所述测定管和所述第二流体流动单元之间的所述第三导管被安设在所述帽中。
78.根据权利要求75所述的系统，其中所述第二流体流动单元被配置用于提供负压以将流体从所述样品室抽吸到所述一个或多个测定管中的至少一个。
79.根据权利要求75所述的系统，其中所述第二流体流动单元被配置用于向所述样品室提供正压以在所述样品中产生气泡，从而使所述样品混合。
80.根据权利要求79所述的系统，其中所述第二流体流动单元与大气流体耦合。
81.根据权利要求72所述的系统，还包括通过第四导管流体耦合到所述样品室的废物室。
82.根据权利要求81所述的系统，还包括沿着所述第四导管安设在所述废物室和所述样品室之间的第三流体流动单元。
83.根据权利要求82所述的系统，其中所述第三流体流动单元被配置用于将所述样品从所述样品室抽吸到所述废物室。
84.根据权利要求83所述的系统，其中将所述样品通过所述过滤器从所述样品室抽吸到所述废物室，从而在所述过滤器中捕获来自所述样品的所述一种或多种核酸。
85.根据权利要求81所述的系统，其中所述废物室包括排气塞，所述排气塞在与液体接触时膨胀并密封所述废物室。
86.根据权利要求72所述的系统，其中所述样品室还包括样品室帽。
87.根据权利要求86所述的系统，其中所述样品室帽包括排气塞，所述排气塞在与液体接触时膨胀并密封所述样品室。
88.根据权利要求72所述的系统，还包括沿着所述第一导管安设在所述孔和所述样品室之间的阀门。
89.根据权利要求88所述的系统，其中将所述阀门沿着所述第一导管安设在所述流体流动单元的上游。
90.根据权利要求72所述的系统，还包括多个孔，其包括所述孔。
91.根据权利要求90所述的系统，还包括多个阀门，其中将所述多个阀门中的阀门沿着所述第一导管安设在所述多个孔和所述样品室之间。
92.根据权利要求72所述的系统，其中所述试剂是缓冲液，所述缓冲液选自裂解缓冲液、洗涤缓冲液、干燥剂和洗脱缓冲液。
93.根据权利要求72所述的系统，其中所述样品室、所述孔和所述废物室中的至少一个包括密封件。
94.根据权利要求93所述的系统，其中所述密封件包括至少一层。
95.根据权利要求94所述的系统，其中所述至少一层包括聚丙烯、粘合剂或铝。
96.根据权利要求72所述的系统，其中所述测定管包括帽，并且在所述样品室和所述测定管之间的所述第二导管的至少一部分安设在所述帽中。
97.根据权利要求96所述的系统，其中沿着所述帽的内表面的所述第二导管的端部包括尖端。
98.根据权利要求97所述的系统，其中所述第二导管的至少一部分安设在所述尖端中。
99.根据权利要求98所述的系统，其中所述第二导管的横截面积沿着所述尖端的轴向长度减小。
100.根据权利要求97或99所述的系统，其中所述一个或多个测定管包括多个测定管，并且其中在所述多个测定管中的至少两个中，所述尖端中的所述第二导管的一部分的横截面积是不同的。
101.根据权利要求100所述的系统，其中沿着所述帽的内表面的所述第三导管的端部包括分子筛。
102.根据权利要求101所述的系统，其中所述分子筛是多孔的。
103.根据权利要求101所述的系统，其中所述分子筛可透过气体。
104.根据权利要求101所述的系统，其中所述分子筛是疏水的。
105.根据权利要求96所述的系统，其中所述帽延伸至所述测定管内。
106.根据权利要求105所述的系统，其中所述帽延伸至所述测定管内一定深度，所述深度决定了所述测定管的最大工作容积。
107.根据权利要求106所述的系统，其中所述帽的所述深度不同于延伸至所述一个或多个测定管中的另一个测定管内的另一个帽的另一深度。
108.根据权利要求96所述的系统，其中所述帽可拆卸地耦合到所述测定管。
109.根据权利要求72所述的系统，其中所述测定管包括一对或多对引物，用于进行测定以检测靶核酸分子。
110.根据权利要求109所述的系统，其中所述测定是聚合酶链反应。
111.根据权利要求72所述的系统，还包括与所述样品室热连通的加热器，其中所述加热器被配置用于对所述测定管中的样品进行加热。
112.根据权利要求111所述的系统，其中所述加热器被配置用于作为一个或多个加热和冷却循环的一部分对所述样品进行加热。
113.根据权利要求72所述的系统，其中所述流体流动单元是泵或压缩机。
114.根据权利要求72所述的系统，其中所述流体流动单元包括一个或多个泵。
115.根据权利要求114所述的系统，其中所述一个或多个泵包括第一泵和第二泵，其中所述第一泵被配置用于使所述试剂从所述孔流向所述样品室，并且其中所述第二泵被配置用于使所述溶液从所述样品室流向所述一个或多个测定管。
116.根据权利要求72所述的系统，其中所述流体流动单元包括一个或多个压缩机。
117.根据权利要求72所述的系统，还包括样品处理单元，所述样品处理单元包括底座，其中所述样品处理单元包括所述流体流动单元，其中所述孔和所述样品室被包括在样品处理盒中，并且其中所述底座被配置用于接收所述盒，以使所述孔和所述样品室与所述流体流动单元流体连通。
118.根据权利要求72所述的系统，其中所述控制器被配置用于与所述移动电子设备无线通信。
119.根据权利要求72所述的系统，其中所述流体流动单元包括或耦合到压力传感器。
120.一种用于样品处理的系统，包括：
包括过滤器的样品室，所述过滤器被配置用于从所述样品室中的样品捕获一种或多种核酸分子；
通过第一导管与所述样品室流体耦合的孔，其中所述第一导管与位于所述孔内的针头连接，并且其中所述孔被配置用于容纳试剂；
与所述第一导管流体连通的流体流动单元，其中所述流体流动单元被配置用于使所述试剂从所述孔流向所述样品室；
一个或多个测定管，其中所述一个或多个测定管中的测定管通过第二导管与所述样品室流体耦合；以及
耦合到所述流体流动单元的控制器，其中所述控制器被配置用于从移动电子设备接收指令以处理所述样品，并且按照所述指令，(i)引导所述流体流动单元使所述试剂从所述孔沿着所述第一导管流向所述样品室，以在所述样品室中提供包含所述试剂和所述一种或多种核酸分子的溶液，和(ii)引导所述流体流动单元使所述溶液从所述样品室沿着所述第二导管流向所述一个或多个测定管，使得所述测定管接收至少一部分所述溶液。
121.根据权利要求120所述的系统，其中所述针头包括槽，所述槽被配置用于排出所述试剂。
122.一种用于处理和分析化学或生物样品的系统，包括：
样品制备单元，其被配置用于可逆地接收样品制备盒并在所述样品制备盒内处理所述化学或生物样品；
分析单元，其被配置用于分析由所述样品制备盒处理的所述化学或生物样品内的至少一种分析物；和
控制器，其可操作地耦合到所述样品制备单元和所述分析单元，其中所述控制器被配置用于从移动电子设备接收一个或多个指令，用于：
(i)使用所述样品制备单元处理所述化学或生物样品，或者分析由所述样品制备盒处理的所述化学或生物样品内的所述至少一种分析物，以及
(ii)响应于所述一个或多个指令，(1)引导所述样品制备单元来处理所述化学或生物样品，或(2)引导所述分析单元来分析所述至少一种分析物。
123.根据权利要求122所述的系统，其中所述样品制备单元和所述分析单元位于同一壳体中。
124.一种用于样品处理的系统，包括：
样品室，其被配置用于保留溶液；
一个或多个测定管，其中所述一个或多个测定管中的测定管通过导管与所述样品室流体耦合，并且其中所述导管包含可膨胀颗粒；
与所述导管流体连通的流体流动单元；以及
耦合到所述流体流动单元的控制器，其中所述控制器被配置用于引导所述流体流动单元使所述溶液从所述样品室沿着所述导管流向所述一个或多个测定管，使得所述测定管接收至少一部分所述溶液，并且所述可膨胀颗粒在所述导管内膨胀。
125.根据权利要求124所述的系统，其中所述样品室包括过滤器，所述过滤器被配置用于从所述样品室中的样品捕获一种或多种核酸分子。
126.根据权利要求125所述的系统，还包括通过附加导管流体耦合到所述样品室的孔，其中所述孔被配置用于容纳试剂。
127.根据权利要求126所述的系统，其中所述流体流动单元与所述附加导管流体连通，并且其中所述流体流动单元被配置用于使所述试剂从所述孔流向所述样品室。
128.根据权利要求127所述的系统，其中所述控制器还被配置用于引导所述流体流动单元使所述试剂从所述孔沿着所述附加导管流向所述样品室，以在所述样品室中提供包含所述试剂和所述一种或多种核酸分子的所述溶液。
129.根据权利要求124所述的系统，其中所述控制器被配置用于从移动电子设备接收指令。
130.根据权利要求124所述的系统，其中所述测定管包括帽，并且在所述样品室和所述测定管之间的所述导管的至少一部分被安设在所述帽中。
131.根据权利要求130所述的系统，其中所述导管的所述至少所述部分包括所述可膨胀颗粒。
132.根据权利要求124所述的系统，其中所述可膨胀颗粒具有第一横截面，并且其中在所述测定管接收所述溶液的所述至少所述部分之后，所述可膨胀颗粒膨胀至第二横截面。
133.根据权利要求132所述的系统，其中所述可膨胀颗粒的所述第一横截面小于所述导管的横截面。
134.根据权利要求133所述的系统，其中所述可膨胀颗粒的所述第一横截面为至少约0.2毫米。
135.根据权利要求133所述的系统，其中所述导管的所述横截面为至少约0.5毫米。
136.根据权利要求132所述的系统，其中所述可膨胀颗粒的所述第二横截面是所述可膨胀颗粒的所述第一横截面的至少约2倍。
137.根据权利要求124所述的系统，其中所述可膨胀颗粒由所述导管的内表面支撑。
138.根据权利要求124所述的系统，其中所述导管还包括位于所述可膨胀颗粒和所述导管内表面之间的支撑物，并且其中所述可膨胀颗粒由所述支撑物支撑。
139.根据权利要求124所述的系统，其中所述可膨胀颗粒被配置用于膨胀以密封所述导管，从而阻断所述导管中的流体流动。
140.根据权利要求124所述的系统，其中所述可膨胀颗粒为水凝胶颗粒。
141.根据权利要求140所述的系统，其中所述水凝胶颗粒包含聚合物材料。
142.根据权利要求141所述的系统，其中所述聚合物材料是聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或其官能化衍生物。
143.一种用于样品处理的方法，包括：
(a)提供(i)包含溶液的样品室和(ii)通过导管与所述样品室流体耦合的一个或多个测定管，其中所述导管包含可膨胀颗粒；以及
(b)使用流体流动单元使所述溶液从所述样品室沿着所述导管流向所述一个或多个测定管，使得所述测定管接收所述溶液的至少一部分，并且所述可膨胀颗粒在所述导管内膨胀。
144.根据权利要求143所述的方法，其中所述样品室和所述一个或多个测定管被包括在样品制备盒中。
145.根据权利要求144所述的方法，其中所述样品制备盒还包括通过附加导管与所述样品室流体耦合的孔，其中所述孔容纳试剂。
146.根据权利要求145所述的方法，其中所述流体流动单元与所述附加导管流体连通。
147.根据权利要求146所述的方法，其还包括在(b)之前，使用所述流体流动单元使所述试剂从所述孔流向所述样品室。
148.根据权利要求143所述的方法，其中所述测定管包括帽，并且在所述样品室和所述测定管之间的所述导管的至少一部分被安设在所述帽中。
149.根据权利要求148所述的方法，其中所述导管的所述至少所述部分包括所述可膨胀颗粒。
150.根据权利要求143所述的方法，其中所述可膨胀颗粒具有第一横截面，并且其中在所述测定管接收所述至少所述部分溶液之后，所述可膨胀颗粒膨胀至第二横截面。
151.根据权利要求150所述的方法，其中所述可膨胀颗粒的所述第一横截面小于所述导管的横截面。
152.根据权利要求151所述的方法，其中所述可膨胀颗粒的所述第一横截面为至少约0.2毫米。
153.根据权利要求151所述的方法，其中所述导管的所述横截面为至少约0.5毫米。
154.根据权利要求150所述的方法，其中所述可膨胀颗粒的所述第二横截面是所述可膨胀颗粒的所述第一横截面的至少约2倍。
155.根据权利要求143所述的方法，其中所述可膨胀颗粒由所述导管的内表面支撑。
156.根据权利要求143所述的方法，其中所述导管还包括位于所述可膨胀颗粒和所述导管内表面之间的支撑物，并且其中所述可膨胀颗粒由所述支撑物支撑。
157.根据权利要求143所述的方法，其中所述可膨胀颗粒膨胀以密封所述导管，从而阻断所述导管中的流体流动。
158.根据权利要求143所述的方法，其中所述可膨胀颗粒为水凝胶颗粒。
159.根据权利要求158所述的方法，其中所述水凝胶颗粒包含聚合物材料。
160.根据权利要求159所述的方法，其中所述聚合物材料是聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或其官能化衍生物。
161.一种装置，包括：
测定管；以及
被配置为插入所述测定管中的帽，其中所述帽包括第一导管和第二导管，所述第一导管和所述第二导管被配置用于当所述帽插入所述测定管时与所述测定管流体连通，其中所述第一导管被配置用于将溶液供应到所述测定管内，并且所述第二导管被配置用于允许所述测定管内的气体排出所述测定管，并且其中所述第一导管包括可膨胀颗粒，所述可膨胀颗粒被配置用于在所述第一导管将所述溶液供应到所述测定管内时膨胀。
162.根据权利要求161所述的装置，其中所述第二导管包括多孔介质，所述多孔介质被配置用于防止所述溶液进入所述第二导管。
163.根据权利要求162所述的装置，其中所述多孔介质是分子筛。
164.根据权利要求161所述的装置，其中所述可膨胀颗粒具有第一横截面，并且其中所述可膨胀颗粒被配置用于膨胀至第二横截面。
165.根据权利要求164所述的装置，其中所述可膨胀颗粒的所述第一横截面小于所述第一导管的横截面。
166.根据权利要求165所述的装置，其中所述可膨胀颗粒的所述第一横截面为至少约0.2毫米。
167.根据权利要求165所述的装置，其中所述第一导管的所述横截面为至少约0.5毫米。
168.根据权利要求164所述的装置，其中所述可膨胀颗粒的所述第二横截面是所述可膨胀颗粒的所述第一横截面的至少约2倍。
169.根据权利要求161所述的装置，其中所述可膨胀颗粒由所述第一导管的内表面支撑。
170.根据权利要求161所述的装置，其中所述第一导管还包括位于所述可膨胀颗粒和所述第一导管内表面之间的支撑物，并且其中所述可膨胀颗粒由所述支撑物支撑。
171.根据权利要求161所述的装置，其中所述可膨胀颗粒被配置用于膨胀以密封所述第一导管，从而阻断所述第一导管中的流体流动。
172.根据权利要求161所述的装置，其中所述可膨胀颗粒为水凝胶颗粒。
173.根据权利要求172所述的装置，其中所述水凝胶颗粒包含聚合物材料。
174.根据权利要求173所述的装置，其中所述聚合物材料是聚丙烯酸钠、聚丙烯酰胺或其官能化衍生物。
CN202080058238.3A 2019-06-18 2020-06-17 用于样品分析的系统 Pending CN114341336A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962862938P 2019-06-18 2019-06-18
US62/862,938 2019-06-18
PCT/US2020/038159 WO2020257297A1 (en) 2019-06-18 2020-06-17 Systems for sample analysis

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114341336A true CN114341336A (zh) 2022-04-12

Family

ID=74040875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080058238.3A Pending CN114341336A (zh) 2019-06-18 2020-06-17 用于样品分析的系统

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220186325A1 (zh)
EP (1) EP3987054A4 (zh)
JP (1) JP2022537539A (zh)
CN (1) CN114341336A (zh)
CA (1) CA3141275A1 (zh)
WO (1) WO2020257297A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024040428A1 (zh) * 2022-08-23 2024-02-29 北京京东方技术开发有限公司 检测装置和核酸提取方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110237880A (zh) 2013-01-18 2019-09-17 生米公司 分析设备
CA3044782A1 (en) 2017-12-29 2019-06-29 Clear Labs, Inc. Automated priming and library loading device
EP3942281A4 (en) 2019-03-21 2022-11-16 Biomeme, Inc. MULTIFUNCTIONAL ANALYTICAL DEVICES
WO2022061105A1 (en) 2020-09-18 2022-03-24 Biomeme, Inc. Portable devices and methods for analyzing samples
US11786907B2 (en) * 2020-11-21 2023-10-17 Mercy Bioanalytics, Inc. Column tube holder for improved-accuracy assays
KR102648855B1 (ko) * 2021-09-24 2024-03-19 주식회사 나노바이오라이프 다채널 등온 증폭 방법 및 시스템
CN116478808B (zh) * 2023-06-21 2023-09-19 长沙迈迪克智能科技有限公司 移液机器人、控制方法及存储介质

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7452507B2 (en) * 2002-08-02 2008-11-18 Sandia Corporation Portable apparatus for separating sample and detecting target analytes
US7577064B2 (en) * 2005-07-11 2009-08-18 Tecan Trading Ag Microplate reader with intelligent filter slide
EP2539719B1 (en) * 2010-02-23 2019-12-25 Rheonix, Inc. Self-contained biological assay apparatus, methods, and applications
WO2013131052A1 (en) * 2012-03-01 2013-09-06 Quidel Corporation Interactive test device and apparatus with timing mechanism
US10928321B2 (en) * 2012-03-09 2021-02-23 Ubiquitome Limited Portable device for detecting molecule(s)
CN110237880A (zh) * 2013-01-18 2019-09-17 生米公司 分析设备
WO2015054245A1 (en) * 2013-10-07 2015-04-16 Douglas Scientific Portable testing device for analyzing biological samples
TW201930844A (zh) * 2017-12-15 2019-08-01 美商拜歐迷蜜公司 用於分析樣本之可攜帶式裝置及方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024040428A1 (zh) * 2022-08-23 2024-02-29 北京京东方技术开发有限公司 检测装置和核酸提取方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP3987054A1 (en) 2022-04-27
WO2020257297A1 (en) 2020-12-24
CA3141275A1 (en) 2020-12-24
JP2022537539A (ja) 2022-08-26
US20220186325A1 (en) 2022-06-16
EP3987054A4 (en) 2023-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114341336A (zh) 用于样品分析的系统
JP7167102B2 (ja) 流体検査用カセット
JP6105644B2 (ja) 流体求心デバイス
CN208328043U (zh) 基于pcr的分子诊断装置及在其中使用的测定盒托架
JP7293236B2 (ja) 自動試料処理のための方法およびシステム
CN106660042B (zh) 微流体装置
WO2014025924A1 (en) Ultrafast thermal cycler
CN111712581A (zh) 用于分析样品的便携式装置和方法
US9518291B2 (en) Devices and methods for biological sample-to-answer and analysis
US9090890B2 (en) Devices and methods for biological sample preparation
CN116457099A (zh) 用于分析样品的便携式装置和方法
CN113874708A (zh) 多功能分析装置
US11608521B2 (en) Method of detecting genetic material in a biological sample and a device for its implementation
US20190184402A1 (en) Methods and systems for analyzing nucleic acids
JP2008020457A (ja) 分析システムに対するインサートを備えるデバイス

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination