CN114502282A - 用于含有多核苷酸的样品的增强扩增的微流体盒 - Google Patents

Abstract

本文描述的技术总体上涉及微流体盒。该技术更具体地涉及应用于微流体盒的可压缩垫，其中微流体盒被配置为扩增盒中的微流体通道内的特别是并行地来自多个生物样品的感兴趣核苷酸，并且允许检测那些核苷酸。本技术的可压缩垫可以实施在具有增强反应腔室体积的微流体盒中，从而导致盒中的改善的热均匀性和扩增效率。使用本技术的微流体盒的测定有利地表现出改善的检测限(LOD)和改善的定量限(LOQ)。

Description

用于含有多核苷酸的样品的增强扩增的微流体盒

相关申请的交叉引用

本申请要求2019年10月2日提交的美国临时申请号62/909628的优先权，其通过引用整体并入本文。

技术领域

本文描述的技术总体上涉及微流体盒。在一个方面中，该技术更具体地涉及应用于微流体盒的可压缩垫，其中微流体盒被配置为接收和扩增感兴趣核苷酸。在另一方面中，该技术涉及具有反应腔室的微流体盒，该反应腔室被配置为接收和扩增来自处理样品的更大体积的流体洗出液。本文描述的盒的实施例可以在盒中的微流体通道内并行扩增来自若干生物样品的感兴趣核苷酸，并允许检测那些核苷酸。

背景技术

分子诊断测试中测定的灵敏度取决于若干因素。这些因素包括在处理样本以获得准备扩增的样品期间的提取效率、样品的扩增效率和在扩增过程期间在反应体积中实现的热均匀性、以及其他因素。增加反应体积的尺寸有助于扩增效率的改善，导致改善的检测限(LOD)和改善的定量限(LOQ)。改善反应体积和热源之间的热连通的均匀性和分布有助于改善热均匀性。

一种当前的微流体盒实施方式具有反应腔室，该反应腔室具有约4μL的反应体积。存在与包括具有这种小反应体积的反应腔室的盒相关联的显著优点。然而，随着反应腔室的体积减小，可能出现与实现期望的分析灵敏度相关联的挑战。同时，随着反应腔室的体积增加以实现改善的扩增效率并克服目标递送限制，可能出现与实现热均匀性相关联的挑战。因此，需要克服这些挑战并实现改善的扩增效率和热均匀性的微流体盒，从而导致具有改善的检测限(LOD)和改善的定量限(LOQ)的测定。

本文包括对本技术背景的讨论以解释本技术的背景。这不应被视为承认所提及的任何材料在任何权利要求的优先权日是公开的、已知的或公知常识的一部分。

遍及说明书的描述和权利要求，词语“包括”及其变体(例如“包括”和“包含”)并不旨在排除其他添加、组分、整体或步骤。

发明内容

本技术包括用于改善跨微流体装置的压力分布、增加微流体装置内的热均匀性并增强在微流体装置中进行的扩增的参数的方法和装置。本技术的实施方式改善了在微流体通道内扩增感兴趣核苷酸的微流体装置的特征。本技术包括用于改善那些核苷酸的检测的方法和装置。

本技术的微流体装置可以与加热组件相互作用，该加热组件将热施加到微流体装置中发生扩增的多个腔室。加热组件可以包括被配置为接触微流体装置的加热器阵列。在一些情况下，加热组件压靠微流体装置以放置加热器阵列与微流体装置热连通。在其他情况下，微流体装置压靠加热组件以放置加热器阵列与微流体装置热连通。根据本技术的微流体装置的实施例可以包括可压缩垫，该可压缩垫改善施加到微流体装置的压力的分布并增加递送到微流体装置的热的均匀性。本技术的可压缩垫可以增加施加到微流体装置的压力的均匀性，导致减少的热损失并改善在微流体装置的多个腔室中发生的扩增的一致性和效率。

本技术的微流体装置还可以通过将扩增腔室体积从约4μL的体积增加到约25μL的体积来实现改善的测定灵敏度，同时在扩增过程期间仍然实现跨腔室的最佳热均匀性。本技术的更大体积扩增腔室可以接收含有从样本提取的DNA/RNA目标分析物的更大体积的流体洗出液，从而增加测定灵敏度。在一些情况下，与当前的微流体装置相比，本技术的微流体装置实现了反应腔室体积的六倍增加。当本技术的这些更大体积的反应腔室与本技术的可压缩垫相关联的改善的压力分布和热均匀性组合时，如通过改善的检测限(LOD)和定量限(LOQ)所测量的，测定性能增加。

改善的微流体装置的实施方式包括微流体盒。微流体盒可以包括第一PCR反应腔室。微流体盒可以包括第二PCR反应腔室。微流体盒可以包括与第一PCR反应腔室流体连通的第一入口。微流体盒可以包括与第二PCR反应腔室流体连通的第二入口。微流体盒可以包括可压缩垫，该可压缩垫被配置为增加微流体盒和加热器之间的顺应性。

在一些实施例中，提供了一种包括第一侧和相对的第二侧的微流体盒。微流体盒可以包括第一扩增腔室。微流体盒可以包括第二扩增腔室。微流体盒可以包括第一入口，该第一入口设置在第一侧上，与第一扩增腔室流体连通。微流体盒可以包括第二入口，该第二入口设置在第一侧上，与第二扩增腔室流体连通。微流体盒可以包括可压缩垫，该可压缩垫设置在第一侧上。在一些实施例中，可压缩垫被配置为从与微流体盒的第二侧接触的多个接触热源向第一扩增腔室和第二扩增腔室提供更彻底且一致的热转移。在一些实施例中，可压缩垫包括在第一扩增腔室上方的第一窗口和在第二扩增腔室上方的第二窗口。在一些实施例中，第一窗口和第二窗口被配置为分别允许光透射通过微流体盒的第一侧到达和离开第一扩增腔室和第二扩增腔室。

在一些实施例中，第一扩增腔室和第二扩增腔室具有约25μL的体积。在一些实施例中，第一扩增腔室和第二扩增腔室具有约3.5mm的宽度尺寸、约0.83mm的深度尺寸和约10mm的长度尺寸。在一些实施例中，微流体盒包括在可压缩垫上方的标签。在一些实施例中，第一扩增反应腔室、第二扩增反应腔室、第一入口和第二入口形成在刚性基底层中。在一些实施例中，微流体盒的第二侧包括在第一扩增腔室和第二扩增腔室下方的柔性层压层。在一些实施例中，可压缩垫包括具有小于30psi的压缩力挠曲的材料。在一些实施例中，可压缩垫包括具有小于20psi的压缩力挠曲的材料。在一些实施例中，可压缩垫改善来自诊断测试设备的部件的压力分布。在一些实施例中，向可压缩垫施加压力被配置为增加从多个接触热源向第一扩增腔室和第二扩增腔室施加热的均匀性。在一些实施例中，可压缩垫增加向第一扩增腔室和第二扩增腔室施加热的均匀性。在一些实施例中，可压缩垫增强依赖于快速温度循环的PCR扩增。

在一些实施例中，提供了一种用于对多个含有多核苷酸的样品进行扩增的方法。该方法可以包括将多个样品引入到微流体盒中，其中盒包括多个扩增腔室，该多个扩增腔室被配置为许可多个样品彼此独立地热循环。该方法可以包括将多个样品移动到相应的多个扩增腔室中。该方法可以包括通过对扩增腔室施加相继的加热和冷却循环来扩增多个样品内含有的多核苷酸。该方法可以包括在扩增期间压缩微流体盒的垫。在一些实施例中，该方法可以包括向可压缩垫施加压力以增加微流体盒与包括一个或多个加热器的基底之间的接触。在一些实施例中，该方法可以包括向可压缩垫施加压力以增加热均匀性。在一些实施例中，该方法可以包括向可压缩垫施加压力以增强多个含有多核苷酸的样品的扩增。

在一些实施例中，提供了一种系统。该系统可以包括微流体基底。微流体基底可以包括第一PCR反应腔室。微流体基底可以包括第二PCR反应腔室。微流体基底可以包括第一入口，该第一入口与第一PCR反应腔室流体连通。

微流体基底可以包括第二入口，该第二入口与第二PCR反应腔室流体连通。

微流体基底可以包括可压缩垫。在一些实施例中，微流体盒被配置用于与设备一起使用。设备可以包括隔间，该隔间被配置为接收微流体盒。设备可以包括至少一个热源，该至少一个热源热耦合到盒并且被配置为施加热循环，热循环对盒中的一个或多个含有多核苷酸的样品进行PCR。设备可以包括检测器，该检测器被配置为检测一个或多个样品中一个或多个多核苷酸的存在。设备可以包括处理器，该处理器耦合到热源并且被配置为控制微流体盒的一个或多个区域的加热。

在一些实施例中，可压缩垫被配置为改善隔间与微流体盒之间的接触。在一些实施例中，可压缩垫被配置为改善至少一个热源与盒之间的接触。在一些实施例中，可压缩垫被配置为在检测期间由设置在所述盒上方的检测器压缩。在一些实施例中，检测器被配置为向下移动并与盒物理接触以压缩可压缩垫。在一些实施例中，盒被配置为向上移动并与检测器物理接触以压缩可压缩垫。在一些实施例中，可压缩垫被配置为由向盒施加压力的设备的另一部件压缩。

在本文中的附图和进一步描述中阐述了本技术的一个或多个实施例的细节。根据描述和附图并且根据权利要求，本技术的其他特征、目的和优点将是显而易见的。

附图说明

图1A示出了示例多泳道微流体盒的平面图；

图1B示出了图1A的盒的一部分的特写视图，图示了反应腔室；

图2A示出了具有增强特征的反应腔室的多泳道盒的另一示例的平面图；

图2B示出了图2A的盒的一部分的特写视图，图示了反应腔室；

图2C示出了图2A的盒的示例反应腔室。

图2D示出了具有不同体积的反应腔室的多泳道微流体盒的又一示例的视图。

图3A示出了包括可压缩垫的盒的另一示例的剖切层构造视图；

图3B是图3A的盒的分解图；

图4示出了图3A的盒的可压缩垫；

图5A示出了接收隔间的示例加热器模块；

图5B-5D示出了具有两个接收隔间的示例系统；

图6示出了光学检测器；

图7A-7C示出了在没有可压缩垫的情况下对感兴趣分析物进行测定测试的结果；

图8A-8D示出了在具有低硬度硅树脂可压缩垫的情况下对感兴趣分析物进行测定测试的结果；

图9A-9D示出了在具有

泡沫可压缩垫的情况下对感兴趣分析物进行测定测试的结果。

图10-37示出了具有增强特征的反应腔室的多泳道盒的又一示例的视图。

图38A-38B示出了被配置为向微流体盒施加热的加热设备的示例加热器阵列和加热器元件精细结构的方面。

具体实施方式

本技术涉及被配置为进行来自一个或多个样品的一个或多个多核苷酸的扩增(诸如通过PCR)的微流体装置。除非另有明确说明，否则在本文使用术语PCR的情况下，旨在涵盖PCR的任何变体，包括但不限于实时且定量并且任何其他形式的多核苷酸扩增。

微流体盒可以被配置为使得其从存在于与盒热连通的外部设备中的一个或多个加热元件接收热能。本文进一步描述了示例性的这种设备；标题为“Microfluidic Systemfor Amplifying and Detecting Polynucleotides in Parallel”并且于2007年11月14日提交的美国专利申请号11/985,577中描述了这种设备的另外实施例，其说明书通过引用并入本文。本技术提供了一种用于检测样品(特别是来自生物样品)中的多核苷酸的设备。该技术更具体地涉及对微流体通道内的感兴趣核苷酸进行PCR并检测那些核苷酸的微流体系统。该设备包括被配置为接受多个样品并且可以对每个样品单独地进行PCR或对多个样品中的一组或全部同时地进行PCR的微流体盒。标题为“Heater Unit for MicrofluidicDiagnostic System”并且于2007年11月14日提交的美国专利申请号11/940,315通过引用并入本文。标题为“Microfluidic Cartridge and Method of Using Same”并且于2007年11月14日提交的美国专利申请号11/940,310通过引用并入本文。本技术提供了一种被配置为并行地对多个含多核苷酸的样品进行PCR的微流体基底。基底可以是微流体盒中的单层基底。还提供了一种制造包括这种基底的微流体盒的方法。标题为“Integrated Systemfor Processing Microfluidic Samples and Methods of Using Same”并且为于2007年3月26日提交的美国专利申请号11/728,964通过引用并入本文。本技术提供了一种用于处理含有多核苷酸的样品并且用于在其上提供诊断结果的集成设备。

盒是指可以是一次性的、或全部或部分地可重复使用并且被配置为与一些其他设备配合使用的单元，该一些其他设备已经被适当地和互补地配置为接收盒并对盒进行操作(例如向盒递送能量)。

本文所用的微流体是指样品和/或试剂和/或扩增的多核苷酸的体积为从约0.1μL至约999μL，诸如从1μL-100μL、或从1μL-50μL。在一些实施例中，如本文描述的，对于较小的孔(well)，体积为0μL和10μL之间，对于较宽、较深的孔，体积为10μL和30μL之间。类似地，当应用于盒时，术语微流体是指如本文中进一步描述的盒的各种部件和通道被配置为接受和/或保留和/或促进微流体体积的样品、试剂或扩增多核苷酸的经过。本文中的某些实施例还可以以纳升体积(在10纳升-500纳升的范围内，诸如100纳升)起作用。

本技术的一个方面涉及具有两个或更多个样品泳道的微流体盒，该两个或更多个样品泳道被布置为使得可以在两个或更多个泳道中并行地(例如同时地)进行分析，并且其中每个泳道独立地与给定样品相关联(下文中称为“样品泳道”)。

样品泳道是一组独立可控的元件，通过该元件可以根据本文描述的方法以及本领域已知的其他方法分析样品。如本文进一步描述的，样品泳道至少包括样品入口和具有一个或多个微流体部件的微流体网络。

盒可以包括多个微流体网络，每个网络具有各种部件，并且每个网络被配置为对样品进行PCR，其中一个或多个多核苷酸的存在或不存在将被确定。

本技术的实施例包括具有多个样品泳道的盒，下文中称为“多泳道盒”。然而，应当理解，本技术的实施例可以在包括不超过一个样品泳道的盒中实施。多泳道盒被配置为串联或并联、同时或连续地接受多个样品。在一些实施例中，多泳道盒被配置为接受24个样品或任何其他合适数量的样品。在一些情况下，多泳道盒被配置为至少接受第一样品和第二样品，其中第一样品和第二样品均含有呈适于扩增的形式的一个或多个多核苷酸。所讨论的多核苷酸在不同样品中并且因此在盒的不同样品泳道中可以彼此相同或不同。盒可以通过增加待确定的多核苷酸的浓度和/或通过相对于待确定的多核苷酸的浓度降低抑制剂的浓度来处理每个样品。

多泳道盒至少包括具有第一微流体网络的第一样品泳道和具有第二微流体网络的第二样品泳道，第一微流体网络和第二微流体网络中的每一个包括本文描述的特征，并且其中第一微流体网络被配置为扩增第一样品中的多核苷酸，并且其中第二微流体网络被配置为扩增第二样品中的多核苷酸。

在各种实施例中，微流体网络可以被配置为在适于从中和的多核苷酸样品产生PCR扩增子的热循环条件下，将来自外部热源的热耦合到包括PCR试剂和中和的多核苷酸样品的样品混合物。

至少外部热源可以在计算机处理器的控制下操作，该计算机处理器被配置为执行计算机可读指令，该计算机可读指令用于彼此独立地操作每个样品泳道的一个或多个部件，并且用于接收来自检测器的信号，该检测器测量来自PCR反应腔室中的一个或多个的荧光。

现在将参考图1A和图1B描述根据本技术的微流体盒的非限制性实施方式。图1A示出了包括二十四个独立的样品泳道(包括样品泳道102、104、106、108)的微流体盒100的平面图。图1B示出了图1A的盒100的一部分的特写视图，图示了相邻样品泳道102、104、106、108的反应腔室112、114、116、118。每个样品泳道中的微流体网络通常被配置为诸如通过PCR对PCR准备样品进行扩增。每个样品泳道中的微流体网络可以接受并扩增使用任何合适的方法从样本提取的含有核酸的样品。在接受PCR准备样品的盒的示例中，样品可以包括混合物，该混合物包括PCR试剂和中和的多核苷酸样品，该混合物适合于经受从中和的多核苷酸样品产生PCR扩增子的热循环条件。在一个示例中，PCR准备样品包括PCR试剂混合物，该PCR试剂混合物包括聚合酶、阳性对照质粒、对质粒的至少一部分和多个核苷酸具有选择性的荧光杂交探针、以及对多核苷酸序列具有选择性的至少一个探针。本文进一步描述了示例性探针。在本技术的实施例中，微流体网络被配置为在适于从中和的多核苷酸样品产生PCR扩增子的热循环条件下将来自外部热源的热与包括PCR试剂和中和的多核苷酸样品的混合物耦合。

现在将参考图2A和图2B描述根据本技术的微流体盒的另一非限制性实施方式。图2A示出了包括二十四个独立样品泳道(包括样品泳道202、204、206、208)的微流体盒200的平面图。图2B示出了图2A的盒200的一部分的特写视图，图示了相邻样品泳道202、204、206、208的反应腔室212、214、216、218。盒200的样品泳道均包括被配置为接受样品的专用样品入口。例如，样品泳道202、204、206和208分别包括样品入口222、224、226、228，其中每个样品入口被配置为独立地接受样品。盒200可以称为具有专用样品入口的多泳道PCR盒。样品入口可以被配置为接受液体转移构件(未示出)，诸如注射器、移液管或含有PCR准备样品的PCR管。在根据本技术的盒的实施例中，一个入口与单个样品泳道配合操作。

在图2A的实施例中，每个反应腔室212、214、216、218具有大于图1A的实施例的每个反应腔室112、114、116、118的至少一个尺寸。反应腔室212、214、216、218可以被认为更宽，其中宽度尺寸沿着微流体盒的x轴测量。反应腔室212、214、216、218可以被认为更深，其中深度尺寸沿着微流体盒的z轴测量。在一些实施方式中，反应腔室212、214、216、218可以被认为更长，其中长度尺寸沿着微流体盒的y轴测量。长度尺寸和宽度尺寸可以沿着垂直轴设置。在图示性实施例中，反应腔室212、214、216、218比反应腔室112、114、116、118更宽且更深。每个反应腔室212、214、216、218可以具有比每个反应腔室112、114、116、118更大的体积。因此，每个反应腔室212、214、216、218可以容纳比每个反应腔室112、114、116、118更大体积的流体。

在一些实施方式中，盒200包括增加的厚度以容纳图2A的更深的反应腔室，其中厚度尺寸沿着微流体盒的z轴测量。与可以具有约1.24mm厚度的盒100相比，盒200可具有约1.68mm厚的厚度。在一些实施例中，更厚的盒可以具有比更薄的盒更差的热性能特性，包括边缘效应故障(在样品泳道外部)、反向边缘效应故障(在样品泳道内部)和随机故障。如本文描述的，根据本技术的可压缩垫的实施例可以改善盒200与加热设备之间的热导率和/或热耦合，以减少这些故障。

反应腔室212、214、216、218可以具有任何形状。在图示性实施例中，反应腔室212、214、216、218可以具有长方形形状。反应腔室212、214、216、218的边缘可以是圆形的。设想了反应腔室的其他形状。

相邻样品泳道202、204、206、208中的腔室212、214、216、218相对于彼此交错。在一些实施方式中，样品入口都沿着平行于微流体盒的x轴的单条线232设置。如图2A和图2B所示，24泳道盒具有两组226、228十二个PCR反应腔室。每个网络可以包括反应腔室。在一些实施例中，每个网络可以包括在反应腔室的任一侧上的两个阀。阀通常最初打开，并且在致动时关闭通道。阀可以包括微阀。在一些实施例中，每个网络可以包括出口或通风口。在一些示例中，随着样品通过微流体网络从入口移动到腔室时，出口或通气口可以允许微流体网络中的气体逸出微流体网络。在一些示例中，出口或通气口可以允许扩增的样品从微流体网络中移除。

在一些实施例中，第一组反应腔室226中的反应腔室212与第二组PCR样品泳道中的反应腔室214对齐。反应腔室212、214可以横向于样品入口的单条线232对齐。如图示的实施例中所示，相邻的网络可以形成交错的反应腔室。在一些实施例中，24泳道盒具有两组十二个反应腔室226、228。一个第一组十二个反应腔室226、228更靠近入口。另一组十二个反应腔室226、228更远离入口。第一组十二个反应腔室226可以沿着第一轴线256轴向对齐，并且第二组十二个反应腔室228可以沿着第二轴线258轴向对齐。第一组十二个反应腔室226的反应腔室212和第二组反应腔室228的反应腔室214可以沿着第三轴线260对齐。第三轴线可以横向于或垂直于第一轴线和/或第二轴线。设想了其他构造。

作为一个示例，反应腔室112、114、116、118均可以是4微升PCR反应腔室。作为一个示例，反应腔室112、114、116、118可均为约1.5mm宽、约0.30mm(300微米)深和约10mm长。反应腔室的体积可以是约4μL。应当理解，这些尺寸和布局是示例性的，并且与所示的那些尺寸和布局的偏差与这种盒的等效操作方式一致。微流体盒100可以许可PCR在浓缩的反应体积(～4μL)中进行，并且使得能够以每个循环～20秒进行快速热循环。作为另一示例，反应腔室的典型尺寸为150μ深×700μ宽，典型体积为～1.6μL。盒100的样品泳道中的微流体网络的通道可以具有至少一个亚毫米横截面尺寸。例如，这种网络的通道可以具有小于1mm(例如，约750微米或更小、约500微米或更小，或约250微米或更小)的宽度和/或深度。

在本技术的实施方式中，反应腔室212、214、216、218可以具有相对于微流体盒100的反应腔室112、114、116、118的增加的宽度和/或增加的深度(但是相同或相似的长度)。在第一示例中，反应腔室212、214、216、218均为约3.5mm宽、约0.54mm(540微米)深和约10mm长。反应腔室的体积约为16.8μL。在第二示例中，反应腔室212、214、216、218均为约2.5mm宽、约0.86mm(860微米)深和约10mm长。反应腔室的体积约为18.6μL。在一些实施例中，反应腔室212、214、216、218均可以是具有约25微升体积的PCR反应腔室。在图2C所示的第三示例中，反应腔室212、214、216、218均为约3.5mm宽、约0.83mm(830微米)深和约10mm长。反应腔室的体积约为25.2μL。在第四示例中，反应腔室212、214、216、218均为约2.5mm宽、约1.35mm(1350微米)深和约10mm长。反应腔室的体积约为25.2μL。在下面的非限制性实施例中描述的病毒载量测定测试的背景下，确定第三实施例表现出改善的病毒载量测定测试的最佳性能特征。

上述示例反应腔室总结在下表中。

表1

本文描述的微流体盒的实施例可以包括具有不同体积的反应腔室。例如，在图2D所示的一个非限制性实施例中，微流体盒600包括体积为约4μL的反应腔室612和体积为约16μL的反应腔室614。应当理解，微流体盒600的实施例不限于图2D中所示的反应腔室的特定布置，并且反应腔室体积的其他布置和组合是可能的。

在一些实施例中，反应腔室212、214、216、218的宽度可以在1mm和4mm之间(例如，1mm、1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、3.5mm、4mm、在1mm和2mm之间、在2mm和3mm之间、在3mm和4mm之间、或前述值中的两个的任何范围)。在一些实施例中，反应腔室212、214、216、218的深度可以在0mm和2mm之间(例如，0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm 1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2mm、0.25mm、0.5mm、0.75mm、1mm、1.25mm、1.5mm、1.75mm、在0mm和0.5mm之间、在0.5mm和1mm之间、在1mm和1.5mm之间、或前述值中的两个的任何范围)。在一些实施例中，反应腔室212、214、216、218的长度可以在8mm和12mm之间(例如，8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、在9mm和11mm之间、约10mm、或前述值中的两个的任何范围)。在一些实施例中，反应腔室212、214、216、218的体积可以在10μL和30μL之间(例如，10μL、11μL、12μL、13μL、14μL、15μL、16μL、17μL、18μL、19μL、20μL、21μL、22μL、23μL、24μL、25μL、26μL、27μL、28μL、29μL、30μL、在10μL和15μL之间、在15μL和20μL之间、在20μL和25μL之间、在25μL和30μL之间、或前述值中的两个的任何范围)。应当理解，这些尺寸和布局是示例性的，并且与所示的那些尺寸和布局的偏差与这种盒的等效操作方式一致。在一些实施例中，每个反应腔室112、114、116、118具有4ml的体积。在一些实施例中，每个反应腔室212、214、216、218具有25ml的体积，或比反应腔室112、114、116、118大约六倍。

具有更大体积反应腔室的增强微流体盒

微流体盒200可以被设计用于核酸扩增。如本文描述的，微流体盒200具有总体积约25.2μL的增加体积的PCR反应腔室，允许在过程中从样本扩增更大体积的流体洗出液。特别地，微流体盒200的实施例可以确保来自样品处理程序的更大百分比的液体洗出液可以被加载到PCR反应腔室内并在PCR反应腔室内扩增。在一些情况下，可以扩增的液体洗出液的体积增加六倍。本技术的增强微流体盒的实施方式具有更大体积的反应腔室，并且因此可以容纳更大的液体洗出液输入。因此，本技术的增强微流体盒允许跨样品和盒的更一致的扩增过程，减少跨样品和盒的扩增过程的变化，并且总体上改善测定的性能。

在微流体盒200包括塑料基底层的实施方式中，如本文描述的，每个反应腔室212、214、216、218的几何形状形成在塑料基底层内除了每个反应腔室212、214、216、218由层压层密封的一侧之外的所有侧上。样品核酸和PCR试剂混合物可以通过入口端口和微流体通道加载到腔室中。每个反应腔室212、214、216、218可以通过热活化蜡阀密封，该热活化蜡阀扩散到流体路径中并在腔室的任一侧上冷却。如本文描述的，通过盒200的底侧上的层压层将热施加到每个反应腔室212、214、216、218以进行PCR反应，并且经由设置在盒200的顶侧上的腔室上方的外部光学器件测量荧光变化。

微流体盒100在每个反应腔室112、114、116、118中容纳约4.2μL的反应体积。在一些实施例中，微流体盒200实现了相对于微流体盒100改善的分析灵敏度。在一些实施例中，微流体盒200的更大PCR腔室容量克服了微流体盒100的目标递送限制。在一些实施例中，微流体盒200通过将PCR腔室体积增加至约25.2μL来实现改善的灵敏度性能。在一些实施例中，期望更大体积的PCR腔室，因为来自样品提取的更多DNA/RNA输入可以增加灵敏度。在一些实施例中，更大体积的PCR腔室提供更好的性能。在一些实施例中，更大体积的PCR腔室改善了在更大体积的PCR腔室中进行的扩增的检测限。在一些实施例中，更大体积的PCR腔室改善了在更大体积的PCR腔室中进行的扩增的定量限。在一些实施例中，更大体积的PCR腔室改善了PCR效率。

测定的灵敏度取决于若干起作用的因素，包括提取效率、PCR效率和热均匀性。在一些实施例中，腔室的一个或多个增加尺寸是改善PCR效率从而导致改善的检测限和定量限的一个贡献者。在一些实施例中，与微流体盒100相比，微流体盒200实现了六倍的体积增加。设想了其他构造(例如，两倍体积增加、三倍体积增加、四倍体积增加、五倍体积增加、六倍体积增加、七倍体积增加、八倍体积增加或两个或更多个前述值的任何范围)。当在扩增方案的每个循环期间仍然实现整个腔室的最佳热均匀性时腔室的尺寸可以增加的量存在上限。在具有特定的优化循环时间以实现可靠PCR的扩增方案的情况下尤其如此。在一些实施例中，微流体盒200可以容纳来自对样本进行的样品处理程序的更大洗出液输入。在一些实施例中，微流体盒200可以改善测定的检测限和定量限。在一些实施例中，微流体盒200可以确保来自样品处理的更大百分比的液体洗出液可以加载到增加尺寸的腔室中。在一些实施例中，微流体盒200可以促进更一致的PCR扩增。在一些实施例中，微流体盒200可以减少PCR扩增的变化。在一些实施例中，微流体盒200可以改善对样品进行的测定的整体性能。

给定样品泳道中的反应腔室具有长度、宽度和深度尺寸，以许可PCR扩增存在于反应腔室中接收的样品中的多核苷酸。每个反应腔室的上部分包括窗口，当检测器位于窗口上方时，该窗口许可检测来自反应腔室中的荧光物质的荧光。应当理解，窗口的其他构造是可能的，包括但不限于在盒的宽度上横跨每个PCR反应器的单个窗口。

相邻样品泳道的样品入口彼此间隔开，以防止在将样品引入盒中的相邻样品入口期间对一个样品入口的任何污染。在一些实施例中，样品入口被配置为以便防止在样品已经被引入到给定样品泳道中之后样品随后无意地引入到该样品泳道中。在一些实施例中，多样品盒被设计为使得样品入口的质心之间的间隔为6mm，这是行业公认的标准。这意味着，在某些实施例中，盒中的入口孔之间的中心到中心距离为6mm。入口孔可以被制造成具有适当锥角的圆锥形形状，使得行业标准移液管顶端(2μL、20μL、200μL体积等)紧密地配合在其中。如本领域技术人员将理解的，本文中的盒可以适于适合本文中未另外描述的其他后来出现的行业标准。

在一些实施例中，微流体盒包括一起限定多个微流体网络的第一层、第二层和第三层，每个网络具有被配置为对具有其存在将被确定的一个或多个多核苷酸的样品进行PCR的各种部件。如本文描述的，微流体盒可以包括被设计为改善压力分布、增加热均匀性和增强PCR扩增的第四层。在一些实施例中，第四层为可压缩垫。虽然描述了四个层，但是微流体盒可以包括更少的层，并且一个或多个层可以组合在单个集成层中。虽然描述了四个层，但是可以包括附加层，并且可以将一个或多个层分成两个或更多个层。

盒包括一个或多个样品泳道，其中每个样品泳道独立地与给定样品相关联以便同时处理，并且每个样品泳道包含独立配置的微流体网络。盒通常通过增加(诸如通过扩增)待确定的一个或多个多核苷酸(如存在于每个样品中)的浓度来处理一个或多个样品。

如图3A和图3B的实施例300所示，本文中的盒包括在其构造中具有三个或更多个层的实施例。盒300包括基底302、层压件304(在图3A中不可见)和标签306。在盒300中，微流体基底302具有上侧308和在基底的相对侧上的下侧310(在图3A中不可见)。基底302包括多个微流体网络，其被布置成对应的多个样品泳道312。盒300包括多个盒泳道330。在该非限制性实施例中，盒300包括12个盒泳道330。在该非限制性实施例中，每个盒泳道330对应于盒300的包括2个样品泳道312的区域。在该非限制性实施例中，盒300包括被布置成12个平行盒泳道330的24个样品泳道312。盒300可以包括附接到基底302的下侧310的层压件304，以密封微流体网络的各种部件(例如，阀)。层压件304可以在专用加热元件(本文中进一步描述)和微流体网络中的部件之间提供有效的热转移层。盒300可以包括附接到基底302的上侧308的标签306。在一些实施例中，每个反应腔室形成在微流体基底层内除了每个反应腔室被一个或多个附加层密封的一侧或多侧之外的所有侧上。在一些实施例中，每个反应腔室由层压件304密封。在一些实施例中，每个反应腔室由层压件304密封。在一些实施例中，每个反应腔室由标签306密封。

盒300可以包括可压缩垫314。在一些实施例中，可压缩垫314放置在基底302的上侧308上方。在一些实施例中，可压缩垫314放置在基底302的上侧308与标签306之间。在一个示例实施例中，可压缩垫314放置在标签306下方。在另一示例实施例中，可压缩垫314放置在标签306上方。在可压缩垫314放置在标签306上方的实施例中，标签306可以覆盖并密封在制造过程中使用以用热响应材料加载诸如微流体网络的阀的部件的孔。在可压缩垫314放置在标签306上方的此类实施例中，通常包括在标签306上的标记(在下面详细描述)可以包括在可压缩垫314上。在一些实施例中，当可压缩垫314设置在标签306下面时，每个反应腔室由可压缩垫314密封。

在未示出的一些实施例中，可压缩垫314放置在基底302的下侧310下方。在一些实施例中，可压缩垫314放置在基底302的下侧310与层压件304之间。在一些实施例中，可压缩垫314在层压件304上方。在一些实施例中，可压缩垫314在层压件304下方。在此类实施例中，可压缩垫可以由导热材料形成或包括导热特性。

因此，本文中的微流体盒的实施例包括由包括基底302、层压件304和标签306的层组成的实施例，其中可压缩垫314与至少一个层相邻放置。在一些实施例中，微流体盒基本上由四个层组成：基底、层压件、标签和可压缩垫。在一些实施例中，微流体盒包括四个层：基底、层压件、标签和可压缩垫。

微流体基底层302通常由塑料(优选地，Zeonor塑料(环烯烃聚合物))注塑成型，并且包含多个微流体网络(如图1A和图2A所示)。在一些实施例中，如本文描述的，基底302包括包含用于PCR扩增的材料的二十四个反应腔室。每个微流体网络包括反应腔室和相关联的通道。在一些实施例中，微流体网络包括一个或多个阀。阀(当存在时)可以设置在第一(例如，下)侧(朝向层压件设置)上。在一些实施例中，微流体网络包括用于在阀中加载蜡或其他热响应物质的加载孔。在一些实施例中，微流体网络包括一个或多个通气通道。在一些实施例中，微流体网络包括在第二(例如，上)侧(朝向标签层设置)上的一个或多个液体入口孔。通常，在给定的盒中，包括反应腔室和入口孔的所有微流体网络一起被限定在单个基底层(基底302)中。

基底302可以由增强基底(并且因此增强盒)的刚性的材料形成。形成基底302的材料可以是刚性的或不可变形的。如本文进一步描述的，因为刚性促进与加热部件的有效且均匀的接触，所以刚性是有利的。在一些实施例中，基底302对空气或液体是不可渗透的，使得在盒的操作期间空气或液体的进入或离开仅通过入口或各种通气口是可能的。形成基底302的材料可以是对空气和其他气体不通气的。不通气材料的使用也是有利的，因为它降低了液体形式的各种物质的浓度将在分析期间改变的可能性。在一些实施例中，基底302具有低自发荧光，以促进在其中限定的微流体回路中进行的扩增反应期间检测多核苷酸。具有低自发荧光的材料的使用也是重要的，使得背景荧光不会减损来自感兴趣分析物的荧光的测量。

基底302可以具有减小厚度的区域以促进检测。在一些实施例中，厚度减小的区域可以在每个样品泳道中的每个反应腔室上方。在一些实施例中，减小厚度的区域可以具有长圆形或细长形状。减小厚度的区域可以具有等于或大于对应反应腔室的面积的表面积。

层压层304可以是可热封的层压层。层压层304的厚度通常可以在约100微米和约125微米之间。层压层304可以使用例如热粘合、压力粘合或其组合附接到微流体基底302的底表面。层压层304也可以由仅在一侧上具有粘合剂涂层的材料制成，该侧是接触基底302的下侧的一侧。该层304可以由具有由

制成的粘合剂层

的单涂覆带制成。示例性带包括具有产品号9783、9795和9795B并且可购自

公司的双面带的单侧变体。层压层通常为50μ-200μ厚，例如125μ厚。其他可接受的层可以由利用基于微胶囊的粘合剂的粘合带制成。

标签306可以由聚丙烯或具有压敏粘合剂的其他塑料制成。标签306的厚通常可以在约50微米和150微米之间。在一些实施例中，标签306可以被配置为密封基底302中的阀的蜡加载孔。在一些实施例中，标签306可以捕获用于阀致动的空气。在一些实施例中，标签306可以用作操作者标记的位置。标签306可以包括识别特性，诸如盒的条形码号、批号和到期日期。在一些实施例中，标签306具有许可用户用手在标签上做出识别注释的空间和可写表面。标签306可以是单件层，但是本领域技术人员将理解，标签306可以形成为两个或更多个单独件。

标签306可以印刷有各种类型的信息，包括但不限于制造商的徽标、零件号和每个样品泳道的索引号。在各种实施例中，标签306包括计算机可读或可扫描部分，其可以包含某些识别标记，诸如批号、有效期或唯一标识符。例如，标签306可以包括条形码、射频标签或一个或多个计算机可读或可光学扫描的字符。标签306的可读部分可以被定位为使得其可以被样品标识验证器读取。标签306可以包括来自标签306的边缘或拐角的切口318。

在一些实施例中，微流体盒300还包括确保盒被互补诊断设备例如以单个取向接收在设备的接收隔间中的配准构件316。配准构件316可以是来自盒的边缘或拐角的切口(如图3A所示)，或可以是一系列凹口、楔形或弯曲形状的切口，或需要在设备中放置的独特取向的一些其他形状构造。

在一些实施例中，微流体盒300具有与本领域通常使用的96孔板的尺寸基本上相同的尺寸。然后，有利地，盒可以与本领域其他地方使用的板操纵器一起使用。

在一些实施例中，微流体盒300包括在用热响应材料填充阀时使用的两个或多个定位元件或基准件。定位元件可以位于基底302上，通常位于其上面上。在一些实施例中，基准件可以在基底的对角相对的拐角上，但不限于这样的定位。

如本文描述的，在每个反应腔室上方的是窗口320，当检测器位于窗口320上方时，窗口320许可光学检测，诸如来自反应腔室中的荧光物质(例如荧光杂交探针)的荧光的检测。多个窗口320可以形成在标签306中。窗口320的数量可以对应于反应腔室的数量(例如，1:1，诸如24个反应腔室24个窗口或12个反应腔室12个窗口等)。诸如在形状、定位和/或数量上设想了窗口320的其他构造。在图示的实施例中，窗口320具有长圆形形状。窗口320可以具有等于或大于对应反应腔室的面积的表面积。

现在将描述根据本技术的可压缩垫的实施例。图4示出了根据本技术的可压缩垫314的非限制性示例。盒300可以包括可压缩垫314。如本文描述的，可压缩垫314可以由具有低压缩力挠曲的材料形成。如本文描述的，可压缩垫314可以由容易压缩的材料制成。可压缩垫314可以由机械顺应性材料形成。例如，可压缩垫314的机械顺应性材料可以具有约0.035"(约0.9mm)的厚度。其他厚度是合适的，例如，约0.5mm、约1mm、约1.5mm、约2mm、在0mm和1mm之间、在0.5mm和1.5mm之间、在1mm和2mm之间、在1.5mm和2.5mm之间、在0mm和2mm之间、在0.5mm和2.5mm之间、在1mm和3mm之间、在1.5mm和3.5mm之间等。

在一些实施例中，可压缩垫314结合到消耗品(例如，微流体盒)中。在一些实施例中，可压缩垫(未示出)结合到诊断仪器中(例如，结合到在检测程序期间与微流体盒物理接触的检测器中)。

可压缩垫314可以是可热封层，并且可以使用例如压敏粘合剂附接到微流体盒。如本文描述的，可压缩垫314可以是可压缩的。可压缩垫314的厚度可以在无压缩时为0.1mm-2.5mm，通常在无压缩时为约1.5mm厚。

如本文描述的，盒300(特别是基底302)可以包括确保盒被互补诊断设备以单个取向例如被接收在设备的接收隔间中的配准构件316。配准构件316可以是来自盒的边缘或拐角的切口(如图3A所示)，或可以是一系列凹口、楔形或弯曲形状的切口，或需要在设备中放置的独特取向的一些其他形状构造。可压缩垫314可以包括来自可压缩垫314的边缘或拐角的切口322。切口322可以对应于图3A所示的标签306的切口318。

如本文描述的，在每个反应腔室上方的是标签306中的窗口320，当检测器位于窗口320上方时，窗口320许可反应腔室中的光学检测。可压缩垫314可以包括多个窗口324。窗口324的数量可以对应于反应腔室的数量(例如，1:1，诸如24个反应腔室24个窗口或12个反应腔室12个窗口等)。诸如在形状、定位和/或数量上设想了窗口324的其他构造。在图示的实施例中，窗口324具有长圆形或细长形状。窗口324可以具有等于或大于对应反应腔室的面积的表面积。窗口324可以在数量和/或形状上对应于图3所示的标签306的窗口320。

如本文描述的，相邻样品泳道中的反应腔室相对于彼此交错。在一些实施例中，样品入口都沿着平行于微流体盒300的x轴的单条线设置。第一组样品泳道中的反应腔室可以与第二组样品泳道中的反应腔室对齐，其中反应腔室横向于样品入口的单条线对齐。在一些实施例中，24泳道盒具有两组十二个反应腔室326、328。第一组十二个反应腔室326更靠近具有配准构件316的边缘。第二组十二个反应腔室328更远离具有配准构件316的边缘。反应腔室可以形成网格。设想了其他构造。

在一些实施例中，24泳道盒具有由标签306中的窗口320和可压缩垫314中的窗口324形成的两组十二个窗口。窗口320、324可以形成网格。在一些实施例中，标签306中的窗口320和窗口324彼此重叠以形成窗口对，使得光可以透射通过其中。窗口320、324中的每一个的表面积可以大于对应反应腔室的表面积。在图示的实施例中，每个窗口对320、324涵盖一个反应腔室周围的区域。在另一实施例(未示出)中，每个窗口对320、324涵盖两个或更多个反应腔室周围的区域。在又一实施例(未示出)中，每个窗口对320、324涵盖一组反应腔室周围的区域。在该实施例中，标签306和可压缩垫314均包括两个窗口，在第一组326上方的第一窗口和在第二组328上方的第二窗口。在另一实施例(未示出)中，存在涵盖盒300的所有24个反应腔室周围的区域的单个窗口对320、324。在该实施例中，存在在盒300的所有反应腔室上方的单个窗口。

在一些实施例中，可压缩垫314可以是耦合到标签306的单独层。标签306和/或可压缩垫314可以包括粘合表面以将部件耦合在一起。考虑了其他耦合方法。图3A示出了其中可压缩垫314粘附到PCR盒300的顶部并且白色盒标签306粘附在可压缩垫314的顶部上的实施例。标签306已经被部分地移除以示出标签306下方的可压缩垫314。

在一些实施例中，可压缩垫314和标签306可以组合在单个层中。在一些实施例中，可以省略标签306。在此类实施例中，如上所述，可压缩垫314可以包括用于显示条形码和制造信息的顶表面。在一些实施例中，可压缩垫314为白色或浅色。在一些实施例中，标签信息可以直接打印到可压缩材料上，从而消除标签306。在一些实施例中，省略标签306可以消除将在可压缩垫314与标签306之间分层的可能性。

在一些实施例中，可压缩垫314是可完全分开的可压缩垫。在一些实施例中，可压缩垫314是分开的或独立形成的部件。可压缩垫314可以放置在盒300上，诸如盒300的顶表面308。在一些实施例中，可压缩垫被施加在盒300的标签306的顶部上(该实施例未在图3A中示出)。在一些实施例中，可压缩垫可以在完成PCR扩增之后重复使用，例如通过从第一盒300移除可压缩垫314并将该相同的可压缩垫314施加到第二盒300。该实施例示出了与本文公开的其他实施例类似的到反应腔室的热能转移的改善。在一些实施例中，诸如本文描述的那些，可压缩垫314集成到盒300上或中。例如，可压缩垫314可以不旨在是可重复使用的；在扩增一个或多个样品之后丢弃盒300，也丢弃了与盒300集成的可压缩垫314。可压缩垫314可以集成到盒300的构造中。在集成时，可压缩垫314可以降低在使用期间分层的风险。

在一些实施例中，盒300是一次性的。在已经对样品进行PCR并且已经确定感兴趣的多核苷酸的存在或不存在之后，典型的是扩增的样品保留在盒上并且盒被再次使用(如果一个或多个样品泳道保持开放)或被丢弃。如果用户希望运行扩增后分析，诸如凝胶电泳，则用户可以刺穿通过盒300的层压件304穿孔，并回收一定量(通常约1.5微升)的PCR产物。在一个非限制性实施例中，用户可以将单独的样品泳道放置在维持在使该样品泳道的阀中的蜡熔化的温度的特殊窄加热板上，并且然后从该样品泳道的入口孔抽吸反应的样品。

微流体盒300也可以是可堆叠的，诸如为了易于存储或运输，或可以被配置为由加载装置接收，该加载装置保持多个盒彼此紧密靠近，但不彼此接触。在各种实施例中，在运输和存储期间，微流体盒还可以被密封袋包围，以减少例如水蒸气的影响。微流体盒可以用惰性气体密封在袋中。微流体盒可以是一次性的，诸如旨在用于单次使用。微流体盒可以是一次性的，例如在其样品泳道中的一个或多个已经被使用之后。

现在将详细描述根据本技术的加热组件的非限制性示例。图5A图示了接收隔间402的示例加热器模块400。加热器模块400可以包括凹入表面，其提供用于支撑接收隔间中的微流体盒的平台。在使用中，盒300通常与被配置为将热施加到装置的各种部件(例如，反应腔室)的热源阵列热相关联。本文进一步描述了包括热源的示例性的这种加热器阵列。标题为“Heater Unit for Microfluidic Diagnostic System”并且于2007年11月14日提交的美国专利申请号11/940,315中描述了加热器阵列的另外实施例，其说明书通过引用整体并入本文。

图5B图示了接收隔间702的另一示例加热器模块700。在该非限制性实施例中，该系统包括两个接收隔间702，每个接收隔间被配置为接收本技术的微流体盒。图5C图示了左接收隔间702的加热器模块700的特写视图。图5D图示了图5C的加热器模块700的特写视图，其中微流体盒200被接收在接收隔间702中。

本文描述的微流体基底被配置为接受来自诸如存在于加热器单元中的接触热源的热。加热器单元通常包括加热器板或加热器芯片，其被配置为在特定时间将热递送到微流体基底的特定区域，包括但不限于一个或多个微流体部件。例如，热源被配置为使得特定的加热元件位于基底上的微流体网络的特定部件附近。在某些实施例中，该设备均匀地控制微流体网络的区域的加热。在示例性实施例中，多个加热器可以被配置为同时且均匀地加热微流体基底的区域，诸如PCR反应腔室。

加热器位于微流体基底正下面的加热器基底层中。在非限制性示例中，加热器可以是光刻限定并蚀刻的金的金属层(通常约

厚)。TiW的

的层沉积在金层的顶部和底部上以用作粘合层。基底可以是具有0.4mm、0.5mm、0.7mm或1mm的厚度的玻璃、熔融二氧化硅或石英晶片。2μm氧化硅的薄电绝缘层用作金属层的顶部上的绝缘层。另外的薄电绝缘层(诸如2-4g/m的聚对二甲苯)也可以沉积在氧化硅表面的顶部上。

可以提供被配置为循环地加热PCR反应腔室的一组示例性加热器。应理解，致动微流体盒的其他区域(诸如其他门、阀和致动器(如果存在于盒中))的加热器构造可以根据与本文描述的管控加热器的原理类似的原理来设计和部署。

微流体基底中的示例性反应腔室(通常是具有一定体积的腔室或通道)被配置有长侧和短侧，每一侧具有相关联的加热元件。在本文中，反应腔室也可以称为PCR反应器，并且反应腔室位于其中的盒的区域可以称为区。在该非限制性示例中，加热器基底包括沿着给定反应腔室的侧面设置且被配置为加热给定反应腔室的四个加热器：长顶部加热器、长底部加热器、短左加热器和短右加热器。长顶部加热器和长底部加热器之间的小间隙导致可忽略的温度梯度(在沿着反应腔室的长度的任何点处跨反应腔室宽度的小于1℃差)并且因此遍及反应腔室的有效均匀温度。反应腔室的短边缘上的加热器提供热以抵消由两个长加热器从反应器的中心到反应器的边缘产生的梯度。

本领域技术人员将理解，位于反应腔室周围的一个或多个加热器的其他构造与本文描述的方法和设备一致。例如，反应区的“长”侧可以被配置为由两个或更多个加热器加热。加热器的特定取向和构造用于甚至在具有不良导热性的基底上产生均匀的加热区，因为玻璃或石英、聚酰亚胺、FR4、陶瓷或熔融二氧化硅基底的不良导热性用于帮助各种微流体部件(诸如阀(如果存在于盒中))的独立操作和各种样品泳道的独立操作。本领域技术人员将进一步理解，反应区周围的加热器的构造的基本原理类似地适用于邻近微流体盒的其他部件(诸如致动器、阀和门(如果存在于盒中))的加热器的布置。

图38图示了根据本公开的被配置为向微流体盒施加热的加热设备的一组加热器阵列。例如，图38A图示了被配置为向包括24个样品泳道的微流体盒施加热的加热器阵列。图38B图示了一个阵列的放大视图，该阵列被配置为向24样品泳道盒的一个反应腔室施加热，包括在操作期间承载电流的加热器和温度传感器。

在一些实施例中，热源由计算机处理器控制并根据期望的方案致动。在例如标题为“Integrated Apparatus for Performing Nucleic Acid Extraction and DiagnosticTesting on Multiple Biological Samples”并且2008年7月14日提交的美国专利申请号12/173,023中描述了被配置为操作微流体装置的处理器，该申请通过引用并入本文。处理器(诸如微处理器)被配置为控制如图所示的系统的各种部件的功能，并且从而与需要控制的每个这样的部件通信。应当理解，许多这样的控制功能可以可选地手动执行，而不是在处理器的控制下。此外，在下文中描述各种功能的顺序不限于当设备正操作时处理器执行指令的顺序。因此，处理器可以被配置为例如从样品读取器接收关于待分析样品的数据，该样品读取器可以是条形码读取器、光学字符读取器或RFID扫描仪(射频标签读取器)。还应当理解，尽管单个处理器被描述为控制所有操作，但是为了方便，这些操作可以分布在多于一个处理器上。

处理器可以被配置为接受来自输入的用户指令，其中这样的指令可以包括开始分析样品的指令和操作条件的选择。在各种实施例中，输入可以包括一个或多个输入装置，诸如但不限于：键盘、触敏表面、麦克风、跟踪板、视网膜扫描仪、输入装置的全息投影和鼠标。

处理器还可以被配置为与显示器通信，使得例如关于分析的信息被发送到显示器，并且从而被通信给系统的用户。这样的信息包括但不限于：设备的当前状态；PCR热循环的进展；以及在系统或盒发生故障的情况下的警告消息。另外，处理器可以发送要在显示器上显示的提示用户响应于此而提供输入的一个或多个问题。因此，在某些实施例中，输入和显示彼此集成。

处理器可以可选地进一步被配置为将分析结果发送到输出装置，诸如打印机、视觉显示器、利用全息投影的显示器、或扬声器、或其组合。

处理器还可以可选地经由诸如网络接口的通信接口连接到计算机网络。通信接口可以是从由以下组成的组中选择的一个或多个接口：串行连接、并行连接、无线网络连接、USB连接和有线网络连接。因此，当系统在网络上被合适地寻址时，远程用户可以访问处理器并发送指令、输入数据或检索数据(例如可以存储在与处理器相关联的存储器(未示出)中，或存储在与处理器通信的一些其他计算机可读介质上)。因此，该接口还可以许可将数据提取到远程位置，诸如个人计算机、个人数字助理或网络存储装置(诸如计算机服务器或磁盘场)。该设备还可以被配置为许可用户将分析结果直接用电子邮件发送给某个其他方，诸如医疗保健提供者或诊断设施或患者。

另外，在各种实施例中，该设备可以进一步包括被配置为从处理器、输入装置和通信接口中的一个或多个接收数据的数据存储介质，该数据存储介质是从由以下组成的组中选择的一个或多个介质：硬盘驱动器、光盘驱动器、闪存卡和CD-Rom。

如下概述，并且如本文进一步详细描述的，处理器还可以被配置为控制样品制备和诊断的各个方面。微流体盒200、300被配置为与互补支架(未示出)配合操作。如本文进一步描述的，支架本身被配置为接收呈适合于检查和诊断分析的形式的多个生物样品、以及配备有各种试剂、移液管顶端和容器的多个保持器。支架被配置为使得在样品检查期间，在相应的保持器中处理样品，该处理包括经由加热器组件单独地经受加热和冷却。加热器组件的加热功能可以由处理器控制。加热器组件与也可以由处理器控制以移入和移出与固持器相关联的一个或多个处理腔室紧邻的分离器(例如磁性分离器)配合操作，其中存在例如磁性颗粒的颗粒。

类似地可以由处理器控制的液体分配器(未示出)被配置为对保持器中的各个样品、流体和试剂进行各种抽吸和分配操作，以实现从样品中提取核酸。液体分配器可以同时对多个保持器执行这样的操作。样品读取器被配置为将关于样品并且在一些情况下关于保持器的识别标记发送到处理器。在一些实施例中，样品读取器附接到液体分配器，并且因此可以读取关于液体分配器位于其上方的样品的标记。在其他实施例中，样品读取器不附接到液体分配器，并且在处理器的控制下可独立地移动。液体分配器还被配置为取出含有从一个或多个样品中提取的核酸的流体的等分试样，并将它们引导到其中接收微流体盒200、300的接收隔间。接收隔间与可以由处理器以在分析期间在特定时间加热盒的特定区域的这种方式控制的加热器或一组加热器通信。因此，液体分配器被配置为取出含有从一个或多个样品提取的核酸的流体的等分试样，并将它们引导到微流体盒中的相应入口。盒被配置为诸如通过进行PCR而对相应的核酸进行扩增。处理器还被配置为控制从盒接收诊断的指示的检测器。如上所述，诊断可以被发送到输出装置和/或显示器。

可以分别根据本领域已知的设计原理和半导体处理方法来设计和制造合适的处理器。在一些实施例中，一种设备包括：隔间，该隔间被配置为选择性地接收微流体盒；至少一个热源，该至少一个热源热耦合到隔间；并且耦合到如本文进一步描述的处理器，其中热源被配置为加热盒中的各个样品泳道，并且处理器被配置为单独地、全部同时地或成组同时地控制对各个样品泳道的热施加。在使用中，盒200、300通常与被配置为操作装置的部件(例如，阀、门和处理区域)的热源阵列热关联。在一些实施例中，热源由操作系统操作，该操作系统在使用期间操作该装置。操作系统包括被配置为根据期望的方案致动热源的处理器(例如，计算机)。在一些实施例中，温度传感器优选地被配置为在如加热器不接收引起它们加热的电流的时候将关于其附近的温度的信息发送到处理器。这可以利用电流循环的适当控制来实现。

如本文描述的，压力的施加可以促进微流体盒与加热器阵列的热源之间的接触。在一些实施例中，压力可以是约1psi。该压力足以增强盒与热源之间的接触，以帮助实现热源与盒的可接收热的零件之间的更好热接触。在一些实施例中，压力可以防止底部层压层304膨胀，如果PCR通道部分地填充有液体并且截留的空气在热循环期间热膨胀，则将会发生这种情况。

通过一系列循环加热每个反应腔室，以根据扩增方案进行样品中核苷酸的扩增。PCR反应器中的通道的内壁通常在制造期间被制作得非常光滑并且被抛光成有光泽的成品表面。这是为了使捕获在PCR通道的表面中的任何微观量的空气最小化，任何微观量的空气将在热循环步骤期间引起起泡。特别是PCR通道的检测区域中的气泡的存在也可以在监测PCR进展时引起错误或不准确的读数。

参考图1A，反应腔室可以具有使得跨通道深度的温度梯度最小化的尺寸(诸如浅深度)。参考图2A，反应腔室更深且更宽，例如以容纳用于PCR的更大样品。在图2A的图示性实施例中，更宽、更深的孔可能需要盒与加热器基底之间增加的热接触，以确保跨通道深度的温度梯度最小化，从而确保最佳的热均匀性并增强PCR扩增。在一些实施例中，可压缩垫314可以通过改善压力分布并且因此增加微流体盒与加热器基底之间的接触而允许更宽、更深的孔的使用。

在一些实施例中，反应腔室上方的基底302的区域可以是向下变薄的区段，以减少来自基底中的塑料的热质量和自发荧光。还如本文描述的，标签306可以包括窗口320，并且可压缩垫314可以包括窗口324，以允许反应腔室的可视化以及到和来自反应腔室的光透射。盒300的设计可以许可光学检测器更可靠地监测反应的进展，并且还检测来自与一定量的扩增核苷酸结合的探针的荧光。在一些实施例中，基底302的区域可以由比基底302的其余部分更薄的材料制成，以便减少眩光、自发荧光和荧光的过度吸收。

如本文描述的，微流体盒可以被配置为定位在包含加热器单元的设备中的互补接收隔间中。在图5A和图5B-5D中图示了加热器单元的非限制性示例。加热器单元被配置为在特定时间将热递送到盒的特定区域，包括但不限于一个或多个反应腔室。在某些实施例中，该设备均匀地控制微流体网络的区域的加热。在示例性实施例中，多个加热器可以被配置为同时且均匀地加热微流体盒的单个区域，诸如PCR反应腔室。在其他实施例中，同时且彼此独立地加热不同样品泳道的部分。

微流体盒300可以具有配准构件316，该配准构件316装配到接收隔间的互补特征件中。配准构件316可以为例如盒300的边缘上的切口，并且接收隔间可以包括对配准构件316的互补特征件。通过选择性地接收盒，接收隔间可以帮助盒以设备可以对盒适当地操作的这种方式放置。

接收隔间还可以被配置为使得对微流体盒300操作的设备的热源定位成对其适当地操作。例如，接触热源可以定位在接收隔间中，使得其可以热耦合到选择性地接收在隔间中的微流体盒300上的一个或多个区别位置。如本文进一步描述的加热器模块中的微加热器与对应的需要热的微部件(诸如阀、泵、门、反应腔室等)对齐。成组布置以将热递送到盒300的特定区域的微加热器可以被设计为略大于需要热的微流体部件，使得即使盒可能从加热器组偏离中心，各个部件仍然可以有效地起作用。

如本文别处进一步描述的，盒的下表面可以具有机械顺应性热转移层压层304，其能够实现微流体盒300和加热器模块的加热器基底之间的热接触。在一些实施例中，如本文描述的，可以采用最小压力(诸如1psi的压力)，以便存在于微流体盒中的反应腔室的可靠操作。

返回参考图3，在盒300的基底层302中示出了PCR反应腔室(例如，150μ深×700μ宽的反应腔室)。盒的层压层304(例如，125μ厚)在PCR反应腔室正下面。在一些实施例中，基底302的区域可以由比基底302的其余部分更薄的材料制成，以便许可PCR反应腔室对加热循环更具响应性(例如，在适于变性和退火步骤的温度之间快速地加热和冷却)。当盒由加热器模块接收时，加热器位于层压层304正下面的加热器模块中。

在一些实施例中，每个反应腔室被配置有长侧和短侧。每一侧对应于位于加热器基底中的相关联的加热元件。因此，加热器基底包括沿着PCR反应腔室的侧面设置并被配置为加热PCR反应腔室的四个加热器：长顶部加热器、长底部加热器、短左加热器和短右加热器。在一些实施例中，长顶部加热器和长底部加热器之间的小间隙导致可忽略的温度梯度(在沿着PCR反应腔室的长度的任何点处跨PCR通道宽度的小于1℃差)并且因此遍及PCR反应腔室的有效均匀温度。PCR反应器的短边缘上的加热器提供热以抵消由两个长加热器从反应器的中心到反应器的边缘产生的梯度。本领域技术人员将理解，位于PCR反应腔室周围的一个或多个加热器的其他构造与本文描述的方法和设备一致。例如，反应腔室的“长”侧可以被配置为由两个或更多个加热器加热。

热源可以是例如电阻加热器或电阻加热器网络。在一些实施例中，至少一个热源可以是选自电阻加热器(或其网络)、散热器、流体热交换器和Peltier装置的接触热源。接触热源可以被配置在接收隔间处，以热耦合到接收在接收隔间中的微流体盒的一个或多个区别位置，由此选择性地加热区别位置。接触热源通常包括多个接触热源，每个接触热源被配置在接收隔间处，以独立地热耦合到接收在其中的微流体盒中的不同区别位置，由此独立地加热区别位置。接触热源可以被配置为与接收在隔间中的微流体盒的一个或多个区别位置直接物理接触。在各种实施例中，每个接触源加热器可以被配置为加热在2个维度上具有从约1毫米(mm)至约15mm(通常约1mm至约10mm)的平均直径的区别位置、或具有在约1mm²至约225mm²之间(通常在约1mm²至约100mm²之间，或在一些实施例中在约5mm²至约50mm²之间)的表面积的区别位置。在标题为“Heater Unit for Microfluidic DiagnosticSystem”并且于2017年11月14日提交的美国专利申请号11/940,315中进一步描述了热源的各种构造，其通过引用整体并入本文。

在一些实施例中，加热器是光刻限定并蚀刻的金的金属层(通常约

厚)。TiW的

的层可以沉积在金层的顶部和底部上以用作粘合层。在一些实施例中，加热器基底是具有0.4mm、0.5mm、0.7mm或1mm的厚度的玻璃、熔融二氧化硅或石英晶片。在一些实施例中，2μm氧化硅的薄电绝缘层用作金属层的顶部上的绝缘层。在一些实施例中，另外的薄电绝缘层(诸如2μm-4μm的聚对二甲苯)也可以沉积在氧化硅表面的顶部上。在一些实施例中，两个长加热器和两个短加热器并排行进并包围对应于每个PCR反应腔室的区域。在标题为“Heater Unit for Microfluidic Diagnostic System”并且于2017年11月14日提交的美国专利申请号11/940,315中描述了示例性加热器阵列，其说明书通过引用整体并入本文。

加热器的特定取向和构造用于甚至在具有不良导热性的基底上产生均匀的加热区。加热器基底可以由各种材料形成，包括玻璃或石英、聚酰亚胺、FR4、陶瓷或熔融二氧化硅基底。加热器模块用于帮助各种微流体部件(例如PCR反应腔室)的独立操作和各种样品泳道的独立操作。用于单个PCR反应腔室的均匀加热的构造可以应用于其中发生多个独立PCR反应的多泳道PCR盒。在其他实施例中，如在标题为“Heater Unit for MicrofluidicDiagnostic System”并且于2007年11月14日提交的美国专利申请序列号11/940,315中进一步描述的，加热器可以具有相关联的温度传感器，或本身可以用作传感器。

通常，通过使电流经过适当配置的微制造加热器来控制微流体部件(例如PCR反应腔室)的加热。在合适电路系统的控制下，然后可以彼此独立地控制多泳道盒的样品泳道。因为并非所有加热器同时加热，并且给定的加热器仅在需要加热的那部分时间内接收电流，所以这可以导致设备的更大能量效率。在标题为“Heater Unit for MicrofluidicDiagnostic System”并且于2007年11月14日提交的美国专利申请号11/940,315中进一步描述了可控地加热各种加热元件的控制系统和方法。

利用本文描述的构造获得的PCR反应腔室中的热循环性能的示例可以包括被设置为将反应混合物加热至92℃并维持该温度1秒，然后冷却至62℃并保持10秒的方案。所示的循环时间为约29秒，其中从62℃加热并稳定在92℃需要8秒，并且从92℃冷却并稳定在62℃需要10秒。为了使PCR有效产生可检测量的扩增物质所需的总时间最小化，重要的是使每个循环所需的时间最小化。在15秒-30秒的范围内(诸如18秒-25秒和20秒-22秒)的循环时间是期望的。通常，25秒的平均PCR循环时间以及低至20秒的循环时间对于本文描述的技术是典型的。在一些非限制性示例中，使用小于微升(诸如几百纳升或更小)的反应体积许可相关联的更小PCR腔室的使用，并且能够实现低至15秒的循环时间。

现在将描述适合与本技术的微流体盒一起使用的光学检测器的非限制性示例。参考图6，图示了光学检测器500的实施例。如上所述，加热器模块400设置在微流体盒300下面。在一些实施例中，导热机械顺应层(诸如可压缩垫314)可以铺设在微流体盒300和光学检测器500之间的界面处。通常，微流体盒300和加热器模块400在其相应的界面表面处可以是平面的，例如，在约100微米内或更通常在约25微米内是平面的。可压缩垫314可以改善微流体盒300和加热器模块400之间的热耦合。光学检测器500可以设置在微流体盒300的顶表面上面。

在各种实施例中，该设备还可以包括被配置为向接收在接收隔间402中的微流体盒300的至少一部分施加力的一个或多个力构件，该接收隔间402包括一个或多个热源。在图6的非限制性实施例中，力构件包括与光学检测器500相关联的杠杆组件502。在一些实施例中，系统依赖于施加到盒300的压力。光学检测器500的底表面可以制成平坦的(例如，在250微米内，通常在100微米内，更通常在25微米内)，并且底表面可以压在盒300上。盒300可以包括可压缩垫314。因此，光学检测器500可以压缩盒300，从而产生压力，并且因此与加热器模块400的下层加热器基底的热接触在微流体盒300上面差不多均匀。

应当理解，本技术不限于包括杠杆组件502的光学检测器。可以合适地实施其他力构件。在一个示例中，包括光学检测器500的自动化平台被下降到并压到微流体盒300上，其中微流体盒300被接收在保持静止的接收隔间中。自动化平台的移动可以由诊断设备的处理器控制。在另一示例中，包括接收隔间402(和微流体盒300)的自动化平台被升高并压入光学检测器500的底表面中，其中光学检测器500保持静止。自动化平台的移动可以由诊断设备的处理器控制。

因此，根据本技术的诊断设备的实施例被配置为施加力以将至少一个热源热耦合到微流体盒300的至少一部分。力的施加对于确保加热器模块400和微流体盒300中的PCR反应腔室之间的一致热接触是重要的。在一些实施例中，杠杆组件502、类似的机械力构件或自动化平台可以递送力(例如，5N-500N，通常约200N-250N)以在微流体盒300的顶部或顶部的一部分上产生压力(例如，2psi)。在其中光学检测器500在固定接收隔间402上方移动的实施例中，在光学检测器500就位之后，光学检测器500的机械特征件可以向下压在微流体盒300上，引起反应腔室与加热器模块400更好地热接触。因此，定位光学检测器500可以向盒300施加压力。在接收隔间402在固定光学检测器500下方移动的实施例中，在接收隔间402就位之后，接收隔间402的机械特征件可以向上压入微流体盒300中，引起反应腔室与加热器模块400更好地热接触。因此，定位接收隔间402可以向盒300施加压力。

设想了向盒300施加压力以改善温度均匀性和PCR效率的其他构造，包括利用诊断仪器的另一部件施加压力。在图示的实施例中，将压力施加到盒300的顶表面并且将加热器模块400放置在盒300下方，然而，设想了其他构造。

光学检测器500可以包括选择性地发射在荧光染料吸收带中的光的光源和选择性地检测在荧光染料发射带中的光的光检测器，其中荧光染料对应于荧光多核苷酸探针或其片段。可替代地，例如，光学检测器500可以包括选择性地发射在荧光染料吸收带中的光的带通滤波二极管和选择性地检测在荧光染料发射带中的光的带通滤波光电二极管。光学检测器500可以被配置为独立地检测具有不同荧光发射光谱的多种荧光染料，其中每种荧光染料对应于荧光多核苷酸探针或其片段。光学检测器500可以被配置为独立地检测微流体盒的多个不同位置处的多种荧光染料，其中每种荧光染料对应于不同样品中的荧光多核苷酸探针或其片段。光学检测器500还可以被配置为检测给定样品泳道中的PCR反应腔室中的样品中的感兴趣分析物的存在或不存在，并且在样品的存在的肯定检测后调节热循环的开始。在一些实施例中，盒和设备被配置为使得光学检测器500的读取头不覆盖样品入口，从而许可在其他样品经历PCR热循环的同时加载单独的样品。在标题为“FluorescenceDetector for Microfluidic Diagnostic System”并且于2007年11月14日提交的美国专利申请号11/940,321中描述了合适配置的检测器的进一步描述，其通过引用整体并入本文。本技术提供了被配置为检测针对多核苷酸的探针特性发射的光的荧光检测器。多核苷酸在与检测器光学连通的微流体通道中经历扩增。检测器被配置为检测诸如微流体体积中将含有的微量多核苷酸。检测器也可以是多路复用的，以同时许可对多个多核苷酸的多次同时测量。

尽管本文中的各种描述描述了设置在微流体盒之下的加热器基底和设置在微流体盒的顶部上的检测器，但是应当理解，反向的布置也将同样地有效。在这样的实施例中，加热器将被向下压到微流体基底上，与其接触，并且检测器将安装在基底之下，设置成朝向微流体盒向上发射光并收集朝向检测器向下离开微流体盒的光。

可压缩垫314可以提供如本文描述的许多优点。用于微流体盒300的可压缩垫314可以被设计为改善压力分布，例如，改善检测器的底表面在微流体盒的顶表面上面的压力分布，并且因此改善由接收隔间跨微流体盒的底表面施加的压力分布。用于微流体盒300的可压缩垫314可以被设计为增加热均匀性，例如，以改善盒和加热器模块之间的均匀接触。用于微流体盒300的可压缩垫314可以被设计为例如通过促进向更宽和/或更深的反应腔室均匀施加热来增强PCR扩增。

如上所述，在一些实施例中，可压缩垫314粘附在微流体盒300的顶部上。盒300可以包括由如本文描述的环烯烃聚合物(COP)制成的基底302。盒300可以包括被配置为包含用于PCR扩增的分子物质的二十四个微流体反应腔室。PCR扩增需要在给定量的时间内将每个反应腔室中的流体加热和冷却至特定温度。在使用中，盒300放置在加热器基底的顶部上。在一些实施例中，加热器基底是之下具有加热器的表面。在使用中，施加压缩载荷以将盒300紧密地保持在加热器模块400和光学检测器500之间。光学检测器500可以包括刚性表面(包括刚性金属表面)。在本技术的实施例中施加的压缩载荷确保盒300和加热器模块400之间的物理接触，包括盒300和加热器模块400之间的最佳分布的物理接触。在一些实施例中，热经由热传导或直接加热器接触从加热器转移到盒300中的流体。

由于表面粗糙度、机械变化和/或固有的材料不规则性，聚在一起的微流体盒300的刚性表面和加热器模块400的刚性表面不能为彼此的最佳接触提供足够的平坦度。在一些实施例中，可压缩垫314包括粘附在盒300的顶部上的高度可压缩材料。可压缩垫314可以通过将顺应性元件引入另外的刚性系统中来改善两个刚性表面之间的接触。可压缩垫314的材料的可压缩性允许一些区域压缩与其他区域不同的量。这种差异压缩适应(accommudate)两个表面中的固有机械和材料表面变化，并且导致跨整个盒300的均匀得多的压力分布。顺应性垫314能够实现盒300和加热器模块400之间的更均匀接触，从而向每个微流体反应腔室提供更彻底且一致的热转移。

可压缩垫314允许盒300和加热器模块400之间更均匀的物理接触和压力分布。因为均匀的压力导致更少的热损失，并且更多的热能够直接转移到盒300，所以这是有利的。这有利地改善了加热的均匀性，并直接影响本技术实施例中的PCR扩增的成功和一致性。

加热器模块400中的加热器为接收在盒300中的流体样品提供热传导。在将没有可压缩垫的盒300压靠在加热器模块400上后，由于机械和材料表面变化以及加热器表面和/或微流体盒的表面中的固有曲率和弯曲，存在比其他区域更少接触的一些区域。这导致跨盒300的不均匀压力分布。在使用中，加热器与盒300之间具有更差物理接触的区域将经历热损失。因此，更少的热被递送到具有更差物理接触的反应腔室。这导致PCR扩增的延迟和不一致。不一致的物理接触可以在整个测定的性能中引入显著的可变性。

根据本技术的可压缩垫314的实施例允许垫的一些区域比其他区域压缩得更多。这种可压缩性适应系统中的固有机械和材料表面变化，并确保盒300的所有区域都具有更均匀的压力分布。可压缩垫314可以改善盒300与加热器模块400中的加热器之间的物理接触，减少热损失，和/或导致更好的PCR性能。

如上所述，可压缩垫314可以直接结合到标签306中。标签306可以包括用于显示条形码和制造信息以及其他类型的信息的顶表面。标签306由不具有任何固有顺应性的薄聚酯面材材料制成。在一些实施例中，可压缩垫314直接集成到现有的标签构型中。存在实现此的各种方法。在第一非限制性示例中，标签306可以包括粘合剂下表面，该粘合剂下表面可结合到可压缩垫314以形成集成的标签-垫结构。在第二非限制性示例中，标签信息直接施加到可压缩材料上，并且标签306的聚酯面材被完全消除。在一些实施例中，当与其他实施例相比时，将顺应性材料直接集成到现有标签中可以减少分层，并且可以容易地引入到现有的制造过程和供应链系统中。图3图示了上述第一非限制性示例的实施例，其中可压缩垫314粘附到PCR盒300的顶部，并且白色盒标签306粘附在可压缩垫314的顶部上。标签306已经被剥离，使得可以容易地观察到该构型。

在一些实施例中，可压缩垫314是完全单独的可压缩垫，并且不形成最终制造的微流体盒的一体部分。可压缩垫314可以被可逆地放置成与盒300接触，诸如在盒300的顶表面308上。在一些实施例中，可压缩垫被应用在盒300的标签306的顶部上(该实施例未在图3A中示出)。在一些实施例中，可压缩垫可以在PCR扩增完成之后重复使用，以应用到另一个盒300上。该实施例示出了与本文公开的其他实施例类似的到反应腔室的热能转移的改善。

在一些实施例中，将可压缩垫施加于光学读取器或其表面而不是盒(实施例未示出)。该实施例的一个益处是可压缩垫不再是微流体盒的一部分。如本文描述的，在一些实施例中，微流体盒是一次性的。在该实施例中，可压缩垫不形成一次性微流体盒的一部分，而是变成仪器的永久部分(其中当每个盒被使用和丢弃时，它被重复使用多次)。在该实施例中，由于垫的可重复使用性，可压缩垫可产生显著的成本节省。在一些实施例中，可以重新设计或改变光学检测器500以适应可重复使用的可压缩垫。在一些情况下，该示例的可压缩垫在特定次数的使用之后或在特定量的时间之后被更换。以这种方式定期更换可压缩垫可以确保结合在仪器中的垫具有最佳的压缩特性。

如本文描述的，跨盒300的热均匀性取决于盒与加热器模块400的表面之间的物理接触。在一些实施例中，到盒300的热转移可以依赖于直接传导。如本文描述的，在加热器基底和盒中的一个或多个中存在固有的表面不规则性、曲率和机械变化，两个表面可能无法为彼此的最佳接触提供足够的平坦度。有利地，本技术的实施例包括可压缩垫314，该可压缩垫314结合具有极低压缩力挠曲的材料。压缩力挠曲是将材料压缩给定距离所需的力的量。具有更低压缩力挠曲的材料更容易压缩。因为根据本发明的可压缩垫的实施例是高度可压缩的，所以加热器表面、微流体盒和光学检测器的不同部分可以压缩略微不同的量，这取决于这些部件何时与其他部件接触。例如，可压缩垫314可以允许加热器模块400和/或盒300的不同部分压缩略微不同的量，这取决于表面之间的接触何时和在何处首次发生。可压缩垫314可以将一定水平的柔性引入到另外的刚性系统中。可压缩垫314可以针对整个系统中的任何固有变化进行调整。因此，可压缩垫314可以改善跨整个盒300的压力分布。因此，可压缩垫314可以帮助确保所有二十四个反应腔室不仅与加热器模块400的加热器充分接触，而且与加热器模块400的加热器最佳接触。这种改善的热均匀性可以使PCR扩增更一致，减少变异，并总体上改善测定的性能。

如本文描述的，确定材料特性的两种方法包括硬度计测试和压缩力挠曲测试。这些方法可用于确定材料的相对硬度或坚固度。硬度计测试可用于测量固体材料的硬度，例如固体材料具有一定范围的硬度。压缩力挠曲(CFD)测试可以可用于测量泡沫、海绵或其他非坚固材料。两种类型的测量都基于ASTM指南和方法，其通过引用整体并入本文。

硬度计测试使用肖氏硬度标度，例如肖氏A。肖氏标度与所使用的测试设备相关，特别是与材料接触的测试压头的构造相关。压头向材料上的小接触点施加载荷。硬度计测试假设材料的表面相对于测试的接触点在硬度上是相对均匀的。不同的肖氏标度通常用于不同的材料类型，诸如具有不同硬度的不同材料。作为一个示例，肖氏A通常可用于更软的弹性体材料，并且肖氏D通常可用于更硬的弹性体材料。

相比之下，压缩力挠曲测试压缩整个材料样品，其中样品通常为约10cm。该方法涉及确定在不同应变水平下的应力的量。该方法允许确定不同压缩水平下的硬度或坚固度。与硬度计测试相比，压缩力挠曲测试允许更大的测试样品，并且更大的样品可以促进材料特性的更准确测量。

在本技术的实施例中，发明人发现，对于确定可压缩垫314的硬度并且因此对于评价特定可压缩垫材料实现改善的PCR测试结果的适合性，硬度计测试通常比压缩力挠曲测试更不准确。可压缩垫314包括可压缩材料，诸如本文描述的那些。这些材料的硬度可以取决于压缩水平。这些材料的硬度可以取决于测试区域，并且可以在测试区域之间改变。如本文描述的，用于硬度计测试的压头仅测量材料上的覆盖材料的整个表面的小区域的小点。取决于可压缩垫314的材料，该小点可能不代表更大的样品。相比之下，压缩力挠曲测试确定更大样品尺寸的平均坚固度。压缩力挠曲测试可以基于设计应用的典型压缩水平来确定材料的硬度。例如，压缩力挠曲测试可以基于测试设备的典型压缩水平来确定材料的硬度，并且在一些实施例中，基于被设计为压缩可压缩垫314的光学检测器500的压缩水平来确定材料的硬度。如本文描述的，压缩力挠曲测试可以是可压缩垫314在应用于微流体盒300时将如何表现的更具代表性的测量。

示例

已经一般性地描述了本技术的实施例，可以通过参考在本文中仅出于图示的目的而提供而非旨在进行限制性的某些具体示例来获得进一步的理解。

该示例描述了可压缩垫314的材料的识别。图7A-7C示出了在没有可压缩垫的情况下对感兴趣分析物进行测定测试的结果。图8A-8D示出了在具有低硬度硅树脂可压缩垫的情况下对感兴趣分析物进行测定测试的结果。图9A-9D示出了在具有

泡沫可压缩垫的情况下对感兴趣分析物进行测定测试的结果。

如本文描述的，微流体盒100、200、300可以用于对已经被制备的样品进行扩增方案，以检测许多不同类型的感兴趣分析物的存在或不存在。本文描述的自动化分子诊断测试系统的实施例可以根据分析物特异性测定来制备样本，以获得引入到被接收在系统中的微流体盒中的PCR准备样品。一个示例分析物特异性测试包括针对感兴趣的病毒分析物的测定测试。该测试涉及使用分子病毒载量测定来检测感兴趣的病毒分析物。该测定是实时RT-PCR测定，以量化样品中的感兴趣的病毒分析物(“病毒载量”)的量。如上所述，可以在本技术的自动分子诊断测试系统上进行测定。病毒载量是给定体积中的病毒量的数值表示。它可以表示为每毫升的病毒颗粒。更高的病毒载量与更严重的病毒感染相关。可以通过估计取自患者的流体样本中的病毒的活量来计算病毒量/mL。例如，病毒载量可以以每毫升血浆的RNA拷贝数给出。该测定可以用于跟踪抗逆转录病毒治疗期间的病毒载量，从而允许护理人员测量和评价处置期间的病毒分析物的量的变化。

该示例的测定可以使用两种不同的RNA校准物序列，Hi Cal和Lo Cal。RNA校准物序列(“校准物”)是用于调整测定测量的输出的已知序列和数量的合成RNA转录物。这与“对照物”相反，“对照物”是可以包括在测定中以评价测试结果的有效性(而不是调整测试结果的输出)的标准样品。校准物被设计为与具有互补碱基序列的分子(也称为探针)结合。特异性结合的这种过程称为杂交。在样品制备期间，将已知量的校准物与患者样本和PCR试剂混合。扩增制备的样品以检测并量化样品中的目标核酸(感兴趣的病毒分析物)。校准物与其对应探针之间的杂交的程度用于归一化目标核酸与其对应探针的测量。校准物被设计为以与目标核酸相同的效率扩增，并且类似地对变异源(诸如仪器和基质变异)作出响应。在以下示例中，进行测试以测量以下目标的量(如通过qCt测量指示的)并评价其他特性(例如，ymaxEP)：测试样品中的Hi Cal校准物、感兴趣的病毒分析物和Lo Cal校准物。

样品中的目标核酸的量化依赖于荧光和扩增循环数之间在对数标度上的关系。荧光超过给定检测阈值的循环数有时被称为循环阈值(C_t)。在扩增期间，目标核酸的量在每个循环加倍。因此，例如，其循环阈值比另一样品的循环阈值早3个循环的样品含有2³＝8倍的目标核酸。在以下测定测试中，测试了两个周界。第一参数是指示在包括多个扩增循环的热循环方案中检测到荧光的第一扩增循环的qCt得分。第二参数是指示在多个扩增循环之后最终静止振幅中的最大荧光单位的ymaxEP得分。

用于本文描述的感兴趣的病毒分析物的病毒载量测定测试的实施例的最佳样品体积在约25μL(而不是约4μL)的范围内。如上所述，可以在本技术的微流体盒的更厚版本中使用更宽、更深的反应腔室来获得这样的样品体积(对于具有更宽、更深的孔的盒，厚度为约1.68mm，而盒厚度为约1.24mm)。增加厚度的盒可以容纳增加体积的PCR反应腔室，包括如上所述的在体积上的六倍增加。然而，为病毒载量测定测试实施的更厚盒可以导致边缘效应故障(在样品泳道外部)、反向边缘效应故障(在样品泳道内部)和随机故障。如本文描述的，当将可压缩垫314添加到盒300的顶部时，本技术的发明人发现病毒载量测定测试的结果显著改善。如本文描述的可压缩垫314可以克服将垫结合到仪器或消耗品(例如，微流体盒)上的长期挑战。可压缩垫314可以被认为是与具有增加的厚度和增加体积的孔的微流体盒相关联的压力分布效应的解决方案。虽然下面的示例描述了基于盒的解决方案，但是在一些实施例中，耦合到光学检测器500的可压缩垫可以包括本文描述的可压缩垫的任何特征。

在该示例中，病毒载量测定测试包括如本文描述的盒200，其中盒200具有比本文描述的盒100更宽、更深的孔(PCR反应腔室)。研究设计使用几何形状C原型盒，其中每个反应腔室具有约3.5mm的宽度尺寸、约0.83mm的深度尺寸、约10mm的长度尺寸和约25.2μL的体积。研究设计包括液体主混合物和由测试者手动填充的盒(与由自动液体分配器填充相比)。每次运行测试盒的第一组反应腔室和第二组反应腔室两者。所进行的测试是PCR扩增。在2台BD MAX^TM仪(Becton,Dickinson and Company,Franklin Lakes,NJ)上进行测试。病毒载量测定测试使用两种不同的RNA校准物序列，Hi Cal和Lo Cal。

图7A-7C示出了在没有根据本技术的可压缩垫的情况下的病毒载量测定测试的结果。在该测试中，在没有可压缩垫的情况下使用具有更宽、更深的孔的盒200。图7A图示了样品中的目标核酸的量化。在对数标度上图示了荧光与扩增循环数之间的关系。x轴是qCt得分，其图示了荧光的变化率。沿着y轴指示循环数。在诸如用于PCR的热循环期间，目标核酸的量在每个循环加倍。图上的每条颜色线指示单独的反应腔室。如本文描述的，微流体盒可以包括布置在12个盒泳道中的24个样品泳道，其中每个盒泳道对应于盒300的包括2个样品泳道312的区域。每个盒泳道可以包括第一组反应腔室中的反应腔室和第二组反应腔室中的反应腔室。在图7A中，同一盒泳道中的每个反应腔室的qCt得分被分配相同的颜色。在图7A的每条曲线中，存在qCt评分，其指示检测到荧光的第一扩增循环。在图7A中的每条曲线中，存在ymaxEP得分，其指示在多个循环之后最终静止振幅中的最大荧光单位。该数据也在图7B和7C中进行图示。

图7B图示了盒200的24个反应腔室中的每个反应腔室的各个qCt得分。上面的图指示第一组反应腔室226中的反应腔室。下面的图指示第二组反应腔室228中的反应腔室。在y轴上指示十二个盒泳道。在x轴上指示qCt得分，其指示检测到荧光的第一扩增循环。尽管在第一组中的盒泳道5和10中存在一定的很大变化，但Hi Cal的qCt得分跨盒泳道是相当恒定的，并且Lo Cal的qCt得分跨盒泳道是相当恒定的。对于病毒分析物样品，qCt评分存在显著变化，其指示检测到荧光的第一扩增循环在24个检测腔室之间显著变化。反应腔室的这种变化是由于许多因素，例如表面变化、盒与加热器基底之间的不良接触、由于力的施加引起的盒的不良可压缩性等。特别地，第一组的盒泳道4-10中的反应腔室具有比第一组的盒泳道1-3和11-12中的反应腔室更高的对于感兴趣的病毒分析物的qCt得分。特别地，第二组的盒泳道2、3、5、10中的反应腔室具有比第二组的盒泳道1、4、6-9和11-12中的反应腔室更高的对于感兴趣的病毒分析物的qCt得分。

图7C图示了每个反应腔室的ymaxEP。上面的图指示第一组反应腔室中的反应腔室。下面的图指示第二组反应腔室中的反应腔室。在y轴上指示十二个盒泳道。ymaxEP得分指示在多个循环之后最终静止振幅中的最大荧光单位。Hi Cal的ymaxEP评分、Lo Cal的ymaxEP评分和病毒分析物样品的ymaxEP评分具有针对反应腔室的变化。最终静止振幅跨反应腔室是不一致的。反应腔室的ymaxEP得分的这种变化是由于许多因素，诸如表面变化、盒与加热器基底之间的不良接触、由于通过力的施加引起的盒的不良可压缩性等。这种变化指示PCR反应的低效率，使得某些盒泳道不满足相同的最大荧光。特别地，第一组的盒泳道1、2、11、12中的反应腔室具有比第一组的盒泳道3-10中的反应腔室更高的对于感兴趣的病毒分析物的ymaxEP评分。特别地，第二组的盒泳道1、4、6、7、8、9、11、12中的反应腔室具有比第二组的盒泳道2、3、5、10中的反应腔室更高的对于感兴趣的病毒分析物的ymaxEP评分。该基线图示了当未实施本技术的可压缩垫时微流体盒200中可能发生的变化。总的来说，反应腔室中的扩增结果是不一致的。例如，不同的反应腔室在PCR方面比其他腔室更有效。在图7A-7B中，数据未紧密聚类，这表明了qCt评分和ymaxEP评分两者的很大变化。

图8A-8D示出了使用实施低硬度硅树脂可压缩垫的盒的病毒载量测定测试的结果。所使用的低硬度固体硅树脂是Rogers公司的

HT-6210硅酮。图8A图示了耦合到盒200的顶部的低硬度硅树脂可压缩垫的实施例。图8B图示了样品中的目标核酸的量化。在对数标度上图示了荧光与扩增循环数之间的关系。x轴是qCt评分，其图示了荧光的变化率。y轴是循环数。在图8B中，初始扩增的数据比图7A更紧密地聚类，表明每个反应腔室的qCt评分的更小变化。在图8B中，随着振幅变得恒定，数据没有紧密地聚类，这表明ymaxEP评分的很大变化。

图8C图示了每个反应腔室的单独qCt评分。上面的图指示第一组反应腔室226中的反应腔室。下面的图指示第二组反应腔室228中的反应腔室。Hi Cal和Lo Cal的qCt评分跨盒泳道是相当恒定的。然而，对于病毒分析物样品，第一组的盒泳道5和7中存在qCt评分的变化。

图8D图示了每个反应腔室的ymaxEP。上面的图指示第一组反应腔室中的反应腔室。下面的图指示第二组反应腔室中的反应腔室。对于第一组中的反应腔室，Lo Cal的ymaxEP评分和病毒分析物样品的ymaxEP评分具有变化。在多个循环之后最终静止振幅中的最大荧光不一致。特别地，第一组的盒泳道1-3、9-12中的反应腔室具有比第一组的盒泳道4-8中的反应腔室更高的病毒分析物和Lo Cal的ymaxEP评分。因此，如图所示，低硬度硅树脂可压缩垫产生不一致的PCR反应。在使用低硬度硅树脂可压缩垫的该示例中，不同的反应腔室在PCR方面比其他腔室更有效。

图9A-9D示出了使用实施由

泡沫制成的可压缩垫的盒的病毒载量测定测试的结果。图9A图示了耦合到盒200的顶部的

泡沫可压缩垫的实施例。

泡沫是Rogers公司的细沥青开孔聚氨酯泡沫。材料是

CellularPolyester Urethane 4790-92。图9B图示了样品中的目标核酸的量化。在对数标度上图示了荧光与扩增循环数之间的关系。x轴是qCt评分，其示出了荧光的变化率。y轴是循环数。在图9B中，初始扩增的数据比图7A和图8B更紧密地聚类，表明每个反应腔室的qCt评分的更小变化。在图9B中，最终扩增的数据比图7A和图8B更紧密地聚类，表明每个反应腔室的ymaxEP评分的更小变化。在图9B中，从左到右，线的第一聚类涉及Hi Cal，线的第二聚类涉及LoCal，并且线的第三聚类涉及病毒分析物样品。

图9C图示了每个反应腔室的单独qCt评分。上面的图指示第一组反应腔室226中的反应腔室。下面的图指示第二组反应腔室228中的反应腔室。Hi Cal、Lo Cal和病毒分析物样品的qCt评分跨盒泳道是一致的。对于Hi Cal RNA校准物序列，初始振幅或换句话说第一次检测发生在约第20个循环。对于Lo Cal RNA校准物序列，初始振幅或换句话说第一次检测发生在约第32个循环。对于病毒分析物样品序列，初始振幅或换句话说第一次检测发生在约第36个循环。这些结果对于每个盒泳道是一致的。这些结果对于第一组和第二组中的每个组是一致的。这些结果对于24个反应腔室中的每个反应腔室是一致的。

图9D图示了每个反应腔室的ymaxEP评分。上面的图指示第一组反应腔室中的反应腔室。下面的图指示第二组反应腔室中的反应腔室。Hi Cal、Lo Cal和病毒分析物样品的ymaxEP评分跨盒泳道是一致的(存在相对小的差异)。对于Hi Cal RNA校准物序列，在多个循环之后最终静止振幅的最大荧光单位为约2000。对于Lo Cal RNA校准物序列，在多个循环之后最终静止振幅的最大荧光单位为约7000。对于病毒分析物样品序列，在多个循环之后最终静止振幅中的最大荧光单位为约5500。这些结果对于每个盒泳道是一致的。这些结果对于第一组和第二组中的每个组是一致的。这些结果对于24个反应腔室中的每个反应腔室是一致的。

如上所述的那样进行另外的测试，但是使用不同材料的可压缩垫。另外的测试包括由石墨箔形成的可压缩垫。石墨箔是Laird的Tgon^TM820。另一测试包括由涂覆有导热硅的玻璃纤维形成的可压缩垫。材料是

的TF-1879。另一测试包括由硅酮海绵形成的可压缩垫。材料是Rogers公司的

HT-800硅酮海绵。又一测试包括由具有热涂层的热硅酮海绵形成的可压缩垫。材料是

的R-10404硅酮海绵。测试设计类似于在上面针对低硬度硅树脂可压缩垫(图8A-8D)和

泡沫可压缩垫(图9A-9D)概述的测试设计。

在评估用于与可压缩垫314一起使用的材料时，针对选定的一组材料实现了意想不到的结果。在一些实施例中，可压缩垫包括可压缩材料。在一些实施例中，用于可压缩垫的合适材料基于压缩力挠曲(在这种情况下，应力的量(以psi单位测量)使材料挠曲至其初始高度的25％)来选择。该材料可以包括具有小于30psi、小于29psi、小于28psi、小于27psi、小于26psi、小于25psi、小于24psi、小于23psi、小于22psi、小于21psi、20psi、小于19psi、小于18psi、小于17psi、小于16psi、小于15psi、小于14psi、小于13psi、小于12psi、小于11psi、小于10psi、小于9psi、小于8psi、小于7psi、小于6psi、小于5psi、小于4psi、小于3psi、小于2psi、小于1psi等的压缩力挠曲的材料。该材料可以包括具有在0psi和5psi之间、在5psi和10psi之间、在10psi和15psi之间、在15psi和20psi之间、在20psi和25psi之间、在25psi和30psi之间、在0psi和3psi之间、在1psi和4psi之间、在2psi和5psi之间、在3psi和6psi、在4psi和7psi之间、在5psi和8psi之间、在6psi和9psi之间、在7psi和10psi之间、在8psi和11psi之间、在9psi和12psi之间、在10psi和13psi之间、在11psi和14psi之间、在12psi和15psi之间、在13psi和16psi之间、在14psi和17psi之间、在15psi和18psi之间、在16psi和19psi之间、在17psi和20psi之间、在21psi和24psi之间、在22psi和25psi之间、在23psi和26psi之间、在24psi和27psi之间、在25psi和28psi之间、在26psi和29psi之间、在27psi和30psi之间等的压缩力挠曲的材料。该材料可以包括具有不大于5psi、不大于10psi、不大于15psi、不大于20psi、不大于25psi、不大于30psi等的压缩力挠曲的材料。在一些实施例中，测试方法是0.51cm/min(0.2”/min)应变速率，其中在25％挠曲下测量力。在一些实施例中，该范围在0.3psi和3.5psi(2kPa-24kPa)之间。在一些实施例中，典型值为1.7psi(12kPa)。

如本文描述的，肖氏A硬度计和在25％下测量的压缩力挠曲都是可压缩性的测量值。对于这些测量值，更低的值指示材料更易于压缩，这预期导致更好的压力分布和更好的PCR性能。出乎意料的是，发明人发现肖氏A硬度计是合适材料的不良指标，参见图7B和图7D。低硬度硅树脂通常包括值为10的硬度(肖氏A硬度计)，并且

泡沫通常包括小于3的硬度(肖氏A硬度计)。本领域技术人员将预期这些材料都容易压缩，并且因此导致类似的PCR性能。然而，出乎意料的是，低硬度硅树脂的性能与

泡沫显著不同。测试了另外的材料，并且在肖氏A硬度计和PCR性能之间不存在相关性。

出乎意料的是，在25％下测量的压缩力挠曲是合适材料的优异指标。低硬度硅树脂通常包括约30psi的压缩力挠曲，并且

泡沫通常包括在2psi和5psi之间的压缩力挠曲。测试了另外的材料，并且压缩力挠曲与PCR性能之间存在相关性。特别地，具有在25％挠曲下测量的小于30psi的压缩力挠曲的材料表现出改善的PCR性能。在一些实施例中，具有在0psi和20psi之间的压缩力挠曲的材料具有改善的PCR性能。

如本文描述的，硬度(肖氏A硬度计)和在25％下测量的压缩力挠曲两者确定了材料的特性。这些方法可用于确定材料的相对硬度或坚固度。本领域技术人员将预期具有低硬度(肖氏A硬度计)和在25％下测量的低压缩力挠曲的材料将导致更好的PCR性能。然而，仅在25％下测量的压缩力挠曲(不是硬度(也不是肖氏A硬度计)提供了指示合适材料来改善PCR性能的相关性。

在一些实施例中，可压缩垫具有如下面指示的材料特性。在一些实施例中，可压缩垫具有根据ASTM D 3574-95,Test A的密度。密度可以在225kg/m3和255kg/m3之间的范围。在一些实施例中，可压缩垫包括沿着垫的Z轴测量的厚度。厚度可以在0mm至5mm的范围，例如在0mm和1mm之间、在1mm和2mm之间、在2mm和3mm之间、在3mm和4mm之间、在4mm和5mm之间、约3mm(0.12”)+/-10％。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTMD2240-97的值为2的硬度(肖氏O硬度计)。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D 1667-90Test D@23℃(73°F)的值为2的压缩永久变形。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D 3574-95Test D@70℃(158°F)的值为10的压缩永久变形。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D2632-96的值为4的垂直回弹的回弹性。

在一些实施例中，可压缩垫具有如下面指示的材料特性。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D412的120psi(828kPa)的拉伸强度。在一些实施例中，可压缩垫具有沿垫的Z轴测量的厚度。厚度可以在0mm至5mm的范围，例如，在0mm和1mm之间、在1mm和2mm之间、在2mm和3mm之间、在3mm和4mm之间、在4mm和5mm之间、约1mm(0.035”)+/-10％。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D412的150％的伸长率。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D 2240的值为13的硬度(肖氏A硬度计)。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTMD1056的在25％下的18psi(125kPa)的压缩挠曲。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTMD 1056的值为15的压缩永久变形。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM 297的69lbs/ft³(1105kg/m³)的密度。

在一些实施例中，可压缩垫具有如下面指示的材料特性。在一些实施例中，可压缩垫具有沿垫的Z轴测量的厚度。厚度可以在0mm至5mm的范围，例如，在0mm和1mm之间、在1mm和2mm之间、在2mm和3mm之间、在3mm和4mm之间、在4mm和5mm之间、约1mm(0.032”)+/-10％。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D412的80％的伸长率。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D 1056的在25％下的9psi(62kPa)的压缩挠曲。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM D 1056的在70℃下小于1并且在100℃下小于5的压缩永久变形。在一些实施例中，可压缩垫包括根据ASTM 1056的22lbs/ft³(352kg/m³)的密度。在一些实施例中，可压缩垫包括包括本文中的任何两个值的范围的材料特性。在一些实施例中，可压缩垫包括包含具有本文中的值的+/-50％的任何值的材料特性。

本技术的可压缩垫的实施例被设计为改善微流体盒和相关联的热源(例如，在微流体盒之下的热源阵列)之间的热转移。如本文描述的，病毒载量是给定体积中病毒数量的数值表示。被设计为确定病毒载量(诸如通过PCR)的微流体盒可能需要更宽、更深的孔以获得更大的反应体积并增加目标检测。在这些情况下，具有更宽、更深的孔的微流体盒与下面的热源之间的热转移变得至关重要。可以通过更均匀的压力分布来改善接触，使得每个PCR反应腔室与下面的热源最佳接触。压力的均匀分布可以有助于防止样品泳道、盒泳道或盒之间的热循环方案的不良重复性。压力的均匀分布还可以避免由于通过空气的传导性引起的热斑或热转移低效。

如本文描述的，本技术的可压缩垫可以位于微流体盒的顶表面或底表面上。在一些实施例中，微流体盒的底表面上的可压缩垫可以减少热转移。在一些实施例中，微流体盒的顶表面上的可压缩垫可能需要窗口或其他切口以允许光学检测。在一些实施例中，可压缩垫被制作得尽可能大，例如与如本文描述的标签的表面积共同延伸。在一些实施例中，可压缩垫可以包括盒的表面的表面积的至少50％(例如，盒的顶表面的50％)、表面的至少60％、表面的至少70％、表面的至少80％或表面的至少90％等。

现在将参考图10-37描述根据本技术的微流体盒的另一非限制性实施方式。图10-37示出了包含二十四个独立样品泳道的微流体盒200的视图。

图10-16示出了没有可压缩垫的微流体盒200的第一实施例。图10是透视图。图11是俯视图。图12是仰视图。图13是第一侧视图。图14是第二侧视图。图15是第三侧视图。图16是第四侧视图。

图17-23示出了具有可压缩垫的微流体盒200的第二实施例。图17A是透视图。图17B是分解图。图18是俯视图。图19是仰视图。图20是第一侧视图。图21是第二侧视图。图22是第三侧视图。图23是第四侧视图。

图24-30示出了图10的微流体盒的另外视图。图24是透视图。图25是俯视图。图26是仰视图。图27是第一侧视图。图28是第二侧视图。图29是第三侧视图。图30是第四侧视图。

图31-37示出了图10的微流体盒的另外视图。图31是透视图。图32是俯视图。图33是仰视图。图34是第一侧视图。图35是第二侧视图。图36是第三侧视图。图37是第四侧视图。虚线用于图示不形成所要求保护的设计的一部分的盒的特征。

本公开涉及确定样品中感兴趣分析物的存在和/或量的分子诊断测试装置、系统和方法。如本文所用，“分析物”通常是指待检测的物质。例如，分析物可以包括抗原物质、半抗原、抗体及其组合。分析物包括但不限于毒素、有机化合物、蛋白质、肽、微生物、氨基酸、核酸、激素、类固醇、维生素、药物(包括出于治疗目的施用的那些以及出于非法目的施用的那些)、药物中间体或副产物、细菌、病毒颗粒、以及任何上述物质的代谢物或抗体。

分析物的具体示例包括但不限于：B群链球菌疾病、沙眼衣原体、淋病奈瑟氏球菌、阴道毛滴虫、细菌性阴道病、念珠菌群、光滑念珠菌、克鲁斯念珠菌、沙门氏菌属、志贺氏菌属/肠侵袭性大肠杆菌(EIEC)、弯曲杆菌属(空肠和大肠杆菌)和产生志贺毒素的生物体(STEC，痢疾志贺氏菌)、小肠结肠炎耶尔森氏菌、产肠毒素大肠杆菌(ETEC)、类志贺邻单胞菌、弧菌(创伤弧菌/副溶血弧菌/霍乱弧菌)、兰伯氏贾第鞭毛虫、隐孢子虫属(小球隐孢子虫和人隐孢子虫)、人源性内阿米巴、诺如病毒、轮状病毒、腺病毒(40/41)、沙波病毒和人星状病毒、艰难梭菌毒素B基因(tcdB)、MRSA、金黄色葡萄球菌。分析物的另外具体示例包括但不限于：铁蛋白；肌酸酐激酶MB(CK-MB)；人绒毛膜促性腺激素(hCG)；地高辛；苯妥英；苯巴比妥；卡马西平；万古霉素；庆大霉素；茶碱；丙戊酸；奎尼丁；促黄体激素(LH)；促卵泡激素(FSH)；雌二醇、孕酮；C-反应蛋白(CRP)；脂质运载蛋白；IgE抗体；细胞因子；TNF相关凋亡诱导配体(TRAIL)；维生素B2微球蛋白；干扰素γ诱导蛋白10(IP-10)；干扰素诱导的GTP结合蛋白(也称为粘病毒(流感病毒)抗性1、MX1、MXA、IFI-78K、IFI78、MX、MX发动蛋白样GTP酶1)；降钙素原(PCT)；糖化血红蛋白(Gly Hb)；皮质醇；洋地黄毒苷；N-乙酰普鲁卡因酰胺(NAPA)；普鲁卡因胺；风疹抗体，如风疹IgG和风疹IgM；弓形虫病抗体，如弓形虫病IgG(Toxo-IgG)和弓形虫病IgM(Toxo-IgM)；睾酮；水杨酸盐；对乙酰氨基酚；乙型肝炎病毒表面抗原(HBsAg)；乙型肝炎核心抗原的抗体，如抗乙型肝炎核心抗原IgG和IgM(抗HBc)；人类免疫缺陷病毒1和2(HIV1和2)；人T细胞白血病病毒1和2(HTLV)；乙型肝炎e抗原(HBeAg)；乙型肝炎e抗原的抗体(抗-HBe)；流感病毒；促甲状腺激素(TSH)；甲状腺素(T4)；总三碘甲状腺原氨酸(总T3)；游离三碘甲状腺原氨酸(游离T3)；癌胚抗原(CEA)；脂蛋白、胆固醇和甘油三酯；以及甲胎蛋白(AFP)。滥用药物和受控物质包括但不限于苯丙胺；甲基苯丙胺；巴比妥类，诸如异戊巴比妥、司可巴比妥、戊巴比妥、苯巴比妥和巴比妥；苯并二氮杂类，诸如利眠宁和安定；大麻素，诸如印度大麻和大麻；可卡因；芬太尼；LSD；甲喹酮；鸦片剂，诸如海洛因、吗啡、可待因、氢吗啡酮、氢可酮、美沙酮、羟考酮、羟吗啡酮和鸦片；苯环利定；以及丙氧酚。为了感兴趣的生物或环境物质的目的，可以包括另外的分析物。

前面的描述旨在说明本技术的各个方面。不旨在本文呈现的示例限制本技术的范围。现在充分描述了该技术，对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以对其进行许多改变和修改。

Claims (22)

1.一种微流体盒，所述微流体盒包括第一侧和相对的第二侧，所述微流体盒包括：

第一扩增腔室；

第二扩增腔室；

第一入口，所述第一入口设置在所述第一侧上，与所述第一扩增腔室流体连通；

第二入口，所述第二入口设置在所述第一侧上，与所述第二扩增腔室流体连通；以及

可压缩垫，所述可压缩垫设置在所述第一侧上，所述可压缩垫被配置为从与所述微流体盒的所述第二侧接触的多个接触热源向所述第一扩增腔室和所述第二扩增腔室提供更彻底且一致的热转移，所述可压缩垫包括在所述第一扩增腔室上方的第一窗口和在所述第二扩增腔室上方的第二窗口，所述第一窗口和所述第二窗口被配置为分别允许光透射通过所述微流体盒的所述第一侧到达和离开所述第一扩增腔室和所述第二扩增腔室。

2.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述第一扩增腔室和所述第二扩增腔室具有约25μL的体积。

3.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述第一扩增腔室和所述第二扩增腔室具有约3.5mm的宽度尺寸、约0.83mm的深度尺寸和约10mm的长度尺寸。

4.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述微流体盒包括在所述可压缩垫上方的标签。

5.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述第一扩增反应腔室、所述第二扩增反应腔室、所述第一入口和所述第二入口形成在刚性基底层中，并且其中所述微流体盒的所述第二侧包括在所述第一扩增腔室和所述第二扩增腔室下方的柔性层压层。

6.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述可压缩垫包括具有小于30psi的压缩力挠曲的材料。

7.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述可压缩垫包括具有小于20psi的压缩力挠曲的材料。

8.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述可压缩垫改善来自诊断测试设备的部件的压力分布。

9.根据权利要求1所述的微流体盒，其中向所述可压缩垫施加压力被配置为增加从所述多个接触热源向所述第一扩增腔室和所述第二扩增腔室施加热的均匀性。

10.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述可压缩垫增加向所述第一扩增腔室和所述第二扩增腔室施加热的均匀性。

11.根据权利要求1所述的微流体盒，其中所述可压缩垫增强依赖于快速温度循环的PCR扩增。

12.一种用于对多个含有多核苷酸的样品进行扩增的方法，所述方法包括：

将所述多个样品引入到微流体盒中，其中所述盒包括多个扩增腔室，所述多个扩增腔室被配置为允许所述多个样品彼此独立地热循环；

将所述多个样品移动到相应的多个扩增腔室中；

通过对所述扩增腔室施加相继的加热和冷却循环来扩增所述多个样品内含有的多核苷酸；以及

在扩增期间压缩所述微流体盒的垫。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括向所述可压缩垫施加压力以增加所述微流体盒与包括一个或多个加热器的基底之间的接触。

14.根据权利要求12所述的方法，还包括向所述可压缩垫施加压力以增加热均匀性。

15.根据权利要求12所述的方法，还包括向所述可压缩垫施加压力以增强所述多个含有多核苷酸的样品的扩增。

16.一种系统，其包括：

微流体盒，所述微流体盒包括：

第一PCR反应腔室；

第二PCR反应腔室；

第一入口，所述第一入口与所述第一PCR反应腔室流体连通；

第二入口，所述第二入口与所述第二PCR反应腔室流体连通；以及

可压缩垫，

其中所述微流体盒被配置用于与设备一起使用，所述设备包括：

隔间，所述隔间被配置为接收所述微流体盒；

至少一个热源，所述至少一个热源热耦合到所述盒并且被配置为施加热循环，所述热循环对所述微流体盒中的一个或多个含有多核苷酸的样品进行PCR；

检测器，所述检测器被配置为检测所述一个或多个样品中一个或多个多核苷酸的存在；以及

处理器，所述处理器耦合到所述热源并且被配置为控制所述微流体盒的一个或多个区域的加热。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述可压缩垫被配置为改善所述隔间与所述微流体盒之间的接触。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述可压缩垫被配置为改善所述至少一个热源与所述微流体盒之间的接触。

19.根据权利要求16所述的系统，其中所述可压缩垫被配置为在检测期间由设置在所述微流体盒上方的所述检测器压缩。

20.根据权利要求16所述的系统，其中所述检测器被配置为向下移动并与所述微流体盒物理接触以压缩所述可压缩垫。

21.根据权利要求16所述的系统，其中所述盒被配置为向上移动并与所述检测器物理接触以压缩所述可压缩垫。

22.根据权利要求16所述的系统，其中所述可压缩垫被配置为由向所述微流体盒施加压力的所述设备的另一部件压缩。

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