CN115734819A

CN115734819A - 用于样本测试的系统和测试盒

Info

Publication number: CN115734819A
Application number: CN202180043198.XA
Authority: CN
Inventors: J·凯勒; B·哈科诺; W·克罗尔; K·苏尔; Z·帕皮亚; A·埃利奥普洛斯; M·莫罗维奇; J·麦克丹尼尔-戴维森; J·比亚尔纳松; J·威科威基; T·林霍夫; T·D·帕克
Original assignee: Quidel Corp
Current assignee: Quidel Corp
Priority date: 2020-05-13
Filing date: 2021-05-13
Publication date: 2023-03-03
Also published as: US20210354122A1; WO2021231781A1; JP2023525306A; KR20230010715A; EP4149678A1; AU2021270457A1; CA3178543A1; MX2022014282A

Abstract

提供了一种用于分析样本以帮助诊断和/或检测样本中是否存在分析物和/或分析物身份的系统。带有试剂的试剂盒连同与试剂盒相互作用的仪器一起，提供一独立样本来应答用于检测、鉴别、区分和/或定量样本中的目标核酸的系统，所述试剂用于从插入试剂盒的样本中分离核酸并扩增所述分离的核酸。

Description

用于样本测试的系统和测试盒

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年5月13日提交的美国临时申请第63/024,406号的优先权和权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本文描述的主题涉及用于分析样本以例如检测样本中目标分析物的存在或不存在和/或确定样本中分析物的身份的系统。例如，该系统有助于确定或诊断由于样本中存在诸如传染原之类的分析物而导致的不适、疾病或紊乱。该系统包括测试盒和接纳测试盒的仪器，该仪器共同作用以提供对插入测试盒中的样本的分析，用于检测、鉴定、区分和/或量化样本中目标核酸的存在。

背景技术

在样本分析中，为了获得高水平的准确性和灵敏度，需要确定某些核酸的存在。诸如聚合酶链式反应(PCR)和其他核酸扩增技术之类的扩增技术的可用性，使核酸检测和区分成为分析生物来源样本中的病原体或其他试剂的敏感技术。然而，为了达到分析的准确性，需要执行多个试剂步骤并以避免污染的方式处理样本和执行分析，这阻碍了这些技术在复杂的微生物实验室或临床环境之外的广泛应用。

发明内容

在第一方面，提供了一种包括测试盒和仪器的系统。所述测试盒包括(i)多个腔室，其中所述多个腔室包括提取腔室和检测腔室；(ii)多个试剂罐，多个试剂罐中的每个试剂罐包括试剂；(iii)多个磁性颗粒，其一旦被引入提取腔室，就会被保留在其中。该仪器被配置为接纳测试盒并包括(i)第一超声波仪，其可在x-y-z坐标中的至少一个坐标中移动；(ii)磁场，可定位成用于在提取腔室中捕获多个磁性颗粒；以及(iii)光学单元，用于照亮检测腔室并检测来自其中的信号。

在一个实施例中，测试盒包括(i)多个腔室，其中所述多个腔室包括提取腔室和至少一个检测腔室；(ii)与供气源接合的端口；(iii)多个试剂罐，多个试剂罐中的每个试剂罐包括试剂；以及(iv)多个磁性颗粒。在一些实施例中，所有或部分试剂罐可以通过一个或多个供气源端口与专用气源流体连通。在一个实施例中，刺穿元件可以通过一个或多个供气源端口与专用气源流体连通。在一些实施例中，磁性颗粒位于测试盒上的第一位置并且可移动到提取腔室中。在另一个实施例中，当磁性颗粒在使用测试盒之前位于提取腔室中，而在使用之后处置测试盒时仍然保留在提取腔室中。在另一个实施例中，磁性颗粒位于测试盒上的第一位置，并且当包含样本的流体被移动到提取腔室时，磁性颗粒可与包含插入测试盒上的样本端口的样本的流体的转移联系起来移动到提取腔室中。

在一个实施例中，每个试剂罐包括易碎材料并且包括或被配置为与刺穿元件接触。在一个实施例中，刺穿元件是试剂罐的组件。在其他实施例中，刺穿元件是测试盒或仪器的组件，并且被定位成与试剂罐上的易碎材料接触。在一个实施例中，刺穿元件包括能够与试剂罐流体连通的开口和/或将试剂罐连接到测试盒的导管。在一些实施例中，刺穿元件的开口限定具有入口和出口的导管。在使用中，通过测试盒上的供气端口将气体引入刺穿元件的入口，以置换试剂罐中的试剂来经由出口转移到测试盒中。

在一个实施例中，测试盒包括一个或多个端口，被配置为与供气源接合。在另一个实施例中，供气源是包含在接纳测试盒的仪器内的加压气源。在其他实施例中，供气源是仪器和系统外部的加压气源。

在另一个方面，提供了一种用于鉴定(即，检测、鉴定和/或区分)样本中是否存在目标核酸的方法。该方法包括(i)提供一测试盒，该测试盒包括提取腔室、布置在提取腔室下游的检测腔室；(ii)将疑似包括目标核酸的样本、多个磁性颗粒和流体移动到提取腔室中；(iii)在提取腔室基本上或实质上没有流体的情况下，用磁场捕获与核酸复合的多个磁性颗粒，并且将温度高于约35℃的气体引入提取腔室；(iv)将一定体积的洗脱介质引入提取腔室；(v)将与核酸复合的多个磁性颗粒从磁场释放到洗脱介质中以从多个磁性颗粒中释放核酸；(vi)用磁场捕获多个磁性颗粒以将多个磁性颗粒保留在提取腔室中；(vii)将洗脱介质和核酸从提取腔室移动到下游腔室，以便与用于扩增目标核酸的试剂接触；(viii)扩增核酸并在检测腔室中检测扩增产物。

在另一个方面，提供了一种包括测试盒和移液管的试剂盒。在一些实施例中，移液管包括溢流腔室。在其他实施例中，移液管被配置为将特定固定且已知体积的样本(例如患者样本)分配到测试盒中。在各个实施例中，测试盒包含用于从样本中分离目标核酸并扩增目标核酸(如果存在)的试剂。测试盒可插入一仪器中，该仪器被配置为检测目标核酸的扩增产物是否存在(或不存在)并将结果报告给测试盒的用户。

附图说明

图1图示了根据一些实施例的由仪器、光源和测试盒组成的测试架构或系统。

图2A-2D示出了根据一些实施例的用于样本测试的测试盒的不同视图。

图3图示了根据一些实施例的用于卸载包括在用于样本测试的测试盒中的试剂的试剂罐的腔室和机构。

图4示出了根据一些实施例的用于控制样本测试的测试盒中的流体流动的阀，所示尺寸具有单位mm(毫米)。

图5图示了根据一些实施例的用于样本测试的测试盒中的检测腔室面板的局部视图。

图6A-6D示出了根据一些实施例的用于仪器的光学单元中的光学耦合器中的组件。

图7A-7AF示出了根据一些实施例的使用测试盒的样本测试方法中的一系列步骤。

图8是图示根据一些实施例的样本测试方法中的步骤的流程图。

在附图中，除非另有说明，具有相同或相似附图标记的组成部分可以指具有相同或相似特征的组成部分。

具体实施方式

在以下详细描述中，阐述了许多具体细节以提供对本公开的全面理解。然而，对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节中的一些的情况下实践本公开的实施例。在其他情况下，没有详细示出众所周知的结构和技术以免混淆本公开。

在核酸检测领域，使用诸如聚合酶链式反应(PCR)之类的技术或诸如解旋酶依赖性扩增之类的等温过程以指数速率扩增目标样本的能力，明显提高了检测的灵敏度。然而，无污染的多个试剂步骤的微妙平衡阻碍了这些技术在紧凑、易用仪器中的应用，而这些仪器会在有限的时间内产生准确的结果。

本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒可用于定性检测和/或区分各种和多种分析物，例如可能与例如病原体、微生物、细菌、病毒、真菌或其他微生物相关联的目标核苷酸。例如，在一些实施例中，本技术涉及用于定性检测和区分来自感兴趣的病原体的核苷酸的快速多重实时PCR(RT-PCR)测定。在一些实施例中，感兴趣的病原体可以包括微生物、细菌、病毒、真菌或其他微生物和传染原。在一个实施例中，感兴趣的病原体是病毒，例如A型流感(Flu A)、B型流感(Flu B)、呼吸道合胞病毒(RSV)或SARS-CoV-2。

本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供对各种感兴趣的核酸，例如DNA和/或RNA的分析。在一些实施例中，感兴趣的核酸是从病毒运送介质中的鼻和鼻咽拭子提取的病毒RNA。在一些实施例中，分析的样本，包括鼻和鼻咽拭子，来自具有呼吸道病毒感染体征和症状的患者。

在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒还为用户提供了选择可以报告什么结果(例如鉴定病毒RNA的存在或不存在)的灵活性。因此，在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供旨在帮助诸如病毒性疾病等疾病的鉴别诊断的体外诊断测试。在一些实施例中，感兴趣的病毒性疾病包括但不限于A型流感、B型流感、RSV和SARS-CoV-2。本文提供的技术可以结合临床和流行病学风险因素提供与人类感染(例如病毒感染)相关的信息。

在一些实施例中，本文提供的技术涉及由实验室人员(例如根据1988年的美国临床实验室改进修正案(CLIA)第§263a节第42款认证的实验室的人员)执行的测试，执行中等/高复杂度测试。在其他实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒可以在其他情形(例如临床实验室环境之外的患者护理情形)中分发和使用。

在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供指示用于检测感兴趣的病原体(例如细菌、病毒、真菌或其他微生物或微生物)的阳性或阴性结果的结果。在一些实施例中，阳性或阴性结果可指示病毒感染的存在，例如A型流感、B型流感、RSV或SARS-CoV-2的存在。在一些实施例中，可以与患者历史的临床相关性和确定患者感染状态可能需要的其他诊断信息相协调地考虑由本文提供的技术提供的阳性或阴性结果。例如，一种病原体(例如病毒病原体)的阳性或阴性结果并不排除其他感染(例如细菌感染或与其他病毒共同感染)的可能性。

在一些实施例中，本文提供的技术可以提供与新型病原体(例如新型流感病毒)感染相关的信息。在这种情况下，应根据适当的安全、文件和提交指南收集和处理标本。

在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供对样本(例如来自疑似病原感染和/或疾病患者的鼻或鼻咽拭子)中流感病毒核酸存在或不存在的测定。流感病毒是呼吸道高度传染性急性病毒感染的病原体。流感病毒是免疫学上多样化的单链RNA病毒。流感病毒分为三种类型：A型、B型和C型。A型病毒最为流行，与最严重的流行病相关联。B型病毒引起的疾病通常比A型引起的疾病要温和。C型病毒从未与人类疾病的大规模流行相关联。A型和B型病毒可以同时传播，但通常在特定季节期间一种类型占主导地位。在美国，每年平均有5％-20％的人口感染流感；超过200,000人因流感并发症住院；并且大约36,000人死于与流感相关的原因。一些人，例如65岁及以上的成年人、幼儿和有某些慢性病的人，患严重流感并发症的风险很高。

在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供对样(例如来自疑似致病感染和/或疾病患者的鼻或鼻咽拭子)本中是否存在SARS-CoV-2病毒核酸的测定。SARS-CoV-2也称为COVID-19病毒。这种病毒与新型冠状病毒SARS-1和MERS一样，被认为起源于蝙蝠，但SARS-CoV-2可能有一种中间宿主，例如穿山甲、猪或果子狸。世界卫生组织于2020年3月11日宣布COVID-19为大流行病，人类感染在全球蔓延，已确认数十万人感染和死亡。中位潜伏期估计为5.1天，预计在感染后12天内出现症状。COVID-19的症状与其他病毒性呼吸道疾病相似，包括发烧、咳嗽和呼吸急促。

在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供了对样本(例如来自疑似病原体感染和/或疾病患者的鼻或鼻咽拭子)中是否存在人呼吸道合胞病毒(RSV)核酸的测定。RSV是副粘病毒科的负单链RNA病毒。RSV是婴儿期和儿童期下呼吸道感染和就诊的主要原因。在美国，60％的婴儿会在其第一个RSV季节期间被感染，几乎所有儿童在2-3岁时都会感染该病毒。在感染RSV的人群中，2-3％会发展为细支气管炎，需要住院治疗。RSV的自然感染会诱导保护性免疫，这种免疫会随着时间的推移而减弱——可能比其他呼吸道病毒感染更严重——因此人们可能会被多次感染。有时，即使在一个RSV季节内，婴儿也可能不止一次受到症状感染。在老年患者中越来越多地发现严重的RSV感染。

在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供了一种用于带有用于核酸扩增过程(例如实时PCR或其他扩增技术)的试剂的单个、一次性、独立测定测试盒的方法，其与仪器结合起来用于检测和区分插入测试盒的样本中的目标核苷酸。在一些实施例中，可用本文提供的系统、测试盒和方法检测的目标核苷酸是来自病原体和/或微生物(例如细菌、病毒或真菌)的核苷酸。例如，在一些实施例中，所分析、检测和/或区分的核苷酸可以包含DNA和/或RNA，例如来自A型流感、B型流感、RSV和/或SARS-CoV-2的RNA。其他示例性目标核苷酸分析物包括来自百日咳博德特氏菌、副百日咳布氏杆菌、艰难梭菌、A组_β-溶血性链球菌(化脓性链球菌)、化脓性C/G组(停乳链球菌)、单纯疱疹病毒1、单纯疱疹病毒2、水痘带状疱疹病毒、人偏肺病毒、滴虫、人腺病毒和副流感病毒(PIV-1、PIV-2和/或PIV-3)的那些分析物。独立测试盒可包含用于检测和/或区分任何一种、两种、三种、四种、五种、六种、七种、八种、九种、十一种、十一种、十二种或更多种目标分析物的试剂。

在一些实施例中，可以通过分析单个患者样本(例如鼻或鼻咽拭子)提供指示不存在多个目标核苷酸的结果。例如，在一些实施例中，可以在单个、一次性和独立测试盒中分析单个样本，以确定单个样本中是否存在多种致病目标，例如多种细菌、病毒和/或真菌核苷酸，和/或它们的混合物和组合。在一些实施例中，如本文所述，可以用单个测试盒分析单个样本，以确定多个病毒核苷酸的存在，其中病毒目标包括四种不同的病毒RNA目标，即A型流感、B型流感、RSV和/或SARS-CoV-2。

在一些实施例中，本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒提供对从有症状患者获得的诸如鼻、鼻咽、痰或血液样本之类的样本中呈现的病毒RNA或DNA的提取、扩增和检测。在一些实施例中，本文提供的技术可以在少于约1小时、少于约30分钟和/或少于约20分钟，例如约22分钟内，进行包括提取、扩增和检测在内的完整分析。

在一些实施例中，通过本文所述的系统、测定法、装置、方法和试剂盒进行的样本分析是通过将患者样本(例如收集在放置在鼻道或口腔或咽喉中的拭子上的样本)置于运送介质(例如病毒运送介质)中来启动。在一些实施例中，包含从拭子提取的样品样本的运送介质被转移到如本文所述的测试盒的液体样本添加端口或样本端口。在其他实施例中，将拭子直接插入测试盒中以处理拭子上的样本，如本文所述。

在一些实施例中，运送介质由一移液管转移到测试盒的样本端口，该移液管作为带有测试盒的试剂盒的一部分提供。在一些实施例中，所提供的移液管包括溢流腔室并且被配置为转移和/或分配特定、固定和已知体积的样本，例如从运送介质中的鼻或鼻咽拭子样品中提取的患者样本。在一些实施例中，所提供的移液管被配置为转移和/或分配体积为约50-2000μL、50-1000μL、100-500μL、150-400μL、175-350μL、200-300μL、225-275μL的样本，或约150μL、约200μL、约250μL、约300μL或约350μL的样本。

在一些实施例中，在将样本引入测试盒的样本端口之后，关闭端口并且将测试盒插入仪器中以开始样本处理。在一些实施例中，如本文详述，样本被裂解缓冲液推出样本端口。在一些实施例中，裂解缓冲液还对过程对照物(例如大肠杆菌病毒MS2(MS2)过程对照物)进行再水合。在一些实施例中，将样本和过程对照物与颗粒或珠粒(例如磁性颗粒)一起移动到如本文所述的测试盒的提取腔室中。在一些实施例中，在提取腔室中混合包含样本、任选的过程对照物和流体(例如裂解缓冲液或运送介质)的溶液，并且样本中的细胞或生物体通过混合进一步裂解。在一个实施例中，混合是通过对提取腔室进行超声处理。在一些实施例中，洗涤具有与其相关联的样本DNA和/或RNA的珠粒，并且从珠粒中洗脱DNA和/或RNA。在一些实施例中，将包含纯化和/或分离的DNA和/或RNA的溶液用于再水合包含用于扩增DNA和/或RNA的试剂的冻干主混合物。在一个实施例中，将具有分离和/或纯化的DNA和/或RNA的溶液从提取腔室移动到多个试剂腔室，每个试剂腔室与检测腔室进行专用流体连通。每个试剂腔室包括用于扩增和检测特定DNA或RNA目标分析物的试剂。通过这种方式，具有2、4、6、8、10、12或任意数量的带有专用检测腔室的试剂腔室的测试盒实现了对来自单个样本的目标核酸的多重分析。在一个实施例中，测试盒包括四个试剂腔室，每个试剂腔室具有专用检测腔室，其中每个试剂腔室包含用于扩增和检测特定目标分析物的试剂(例如，引物、探针、酶、盐、糖等)。在一个实施例中，每个试剂腔室包含用于扩增和检测来自特定病原体的核酸之一的试剂(在本领域中也称为主混合物)。在一个实施例中，病原体选自A型流感、B型流感、RSV和SARS-CoV-2。在一个实施例中，病原体选自A型流感、B型流感、RSV、SARS-CoV-2、百日咳博德特氏菌、副百日咳布氏杆菌、艰难梭菌、A组β-溶血性链球菌(化脓链球菌)、化脓性C/G组(停乳链球菌)、单纯疱疹病毒1、单纯疱疹病毒2、水痘-带状疱疹病毒、人偏肺病毒、滴虫、人腺病毒和副流感病毒(PIV-1、PIV-2和/或PIV-3)。在一些实施例中，每个试剂腔室中的试剂被运送到专用检测腔室中，在其中可以对目标核酸序列进行扩增。在一些实施例中，检测腔室中的扩增可以包括在优化条件下进行的多路实时RT-PCR反应，产生针对目标病毒(如果存在)的扩增产物和存在于样本中的过程对照物。在一个实施例中，每个检测腔室配置有光学窗口，用于由接纳测试盒的仪器中的光学系统询问，用于检查检测腔室中的扩增产物以确定特定标记、标签或检测试剂是否存在。

在一些实施例中，每个主混合物包含引物和标记探针，例如双标记探针，对于一个、两个或多个病毒目标和/或过程对照物是独特的。在一些实施例中，探针例如在一端用荧光团标记，在另一端用猝灭剂标记。在一些实施例中，主混合试剂包含用于产生病毒RNA的cDNA(如果存在的话)的逆转录酶步骤，最好是用于MS2噬菌体过程对照物RNA的试剂。在一些实施例中，聚合酶在DNA扩增期间切割与互补DNA序列结合的探针，从而将荧光团与猝灭剂分离。在一些实施例中，这种切割产生荧光信号的增加，并且如果获得足够的荧光，则报告样本对检测到的目标序列呈阳性。在一些实施例中，接纳测试盒的仪器还包括用于控制、监测和读取诸如是否存在目标核苷酸序列的阳性、阴性和/或无效结果之类的结果的用户界面屏幕。

图1图示了根据一些实施例的测试架构102，其包括光源122和用于接纳测试盒112的仪器104。仪器104被配置为接纳测试盒112，其中测试盒包括疑似包含目标核酸的样本。在一些实施例中，目标核酸是病原体核酸的一部分，或与病原体产物或蛋白质相关联。病原体可以包括细菌、病毒、朊病毒、孢子等。

继续参考图1，仪器104还包括一个或多个超声波仪，在图1中用超声波仪110表示，其可在x-y-z坐标中的至少一个坐标中移动。所述一个或多个超声波仪被配置为与测试盒112的一个或多个选定部分(例如，提取腔室、检测腔室、样本腔室、各腔室的组合等)相互作用，例如，以增强腔室中各组分的相互作用和/或为它们之间的化学相互作用或反应提供混合。在一个实施例中，测试盒包括由柔性材料构成的壁，并且测试盒当插入仪器中时被定位成使得一个或多个超声波仪可以接触柔性壁。在一个实施例中，测试盒由刚性塑料或热塑性材料构成，并且柔性材料粘附到刚性测试盒的一侧，从而限定一提取腔室，该提取腔室在测试盒的一侧具有刚性壁并且在测试盒的相对侧具有柔性壁。该仪器中可在至少一个x-y-z坐标中移动的超声波仪，可移动地定位以在提取腔室的柔性壁上的一个或多个位置进行超声处理。

在一些实施例中，仪器104还包括至少一个磁场116，例如电磁体、螺线管或任何产生局部磁场的元件，其是可移动的和/或可切换的(开/关)。在一个实施例中，可以定位局部磁场以捕获测试盒中(例如在测试盒的提取腔室中)的多个磁性珠粒或颗粒。磁性颗粒可以包含，例如粘附到它们的表面，从样本中的细胞或病原体组分中提取的核酸部分。

在一些实施例中，该仪器包括气动单元114以提供加压流体以用于将诸如试剂和洗脱液之类的液体移动到测试盒中并且在测试盒中从一个位置移动到另一个位置。气动单元114还可以使用加压/减压来从测试盒中移除反应残余物。为此，气动单元114可以包括泵、加压气测试盒，也可以与设施中的加压空气管线或气体管线耦合。气动单元114可以经由将气动单元中的流体源与测试盒中的阀和导管耦合在一起的流体(或气体)歧管(未示出)而耦合到测试盒112。在一些实施例中，仪器104包括启动器118，其机械地启动测试盒112中的组件，例如销和其他元件以启动刺穿元件(例如，打开测试盒中的试剂罐)，或打开/关闭流体导管中的阀和测试盒中的腔室。

进一步参考图1，在一些实施例中，测试架构102可以包括光学单元126，用于照亮测试盒中的检测腔室，并用于检测来自那里的信号。在一些实施例中，光学单元是仪器104的一部分。光学单元可以包括提供激发信号124的光源122，该激发信号124通过光耦合器128传送到测试盒112中的检测腔室。光耦合器128还可以包括一个或多个检测器，其将响应信号120从检测腔室提供回仪器中的处理器电路106。响应信号120可以是从光耦合器128中的光敏元件转换而来的电信号，其指示样本中存在疑似目标核酸。在一些实施例中，选择激发信号124以提示来自疑似目标核酸的期望响应信号120。例如，在一些实施例中，激发信号124是用于标签荧光发射的光泵，该标签与疑似目标核酸的至少一部分具有化学亲和力。因此，可以当在标签的适当光谱带中检测到荧光发射时，提供响应信号124。

进一步关于图1，处理器电路106执行存储在仪器104中的存储器电路108中的指令。结果，仪器104可以至少部分地执行本文公开的方法中的一个或多个步骤。例如，处理器电路106可以执行用于响应信号120的信号处理的步骤。处理器电路106还可以控制气动单元114、超声波仪110和光学单元126，以执行本文公开的方法中描述的步骤。

图2A-2D图示了根据一些实施例的用于样本测试的测试盒的不同视图。图2A图示了根据一些实施例的用于样本测试的测试盒2100的平面图。测试盒可包括多个腔室，包括样本端口2102、与提取腔室出口阀2105相关联的提取腔室2104以及一个或多个PCR/检测腔室2106、2108、2110和2112(即，在一些实施例中，腔室可以被配置为用作PCR腔室和检测腔室)和一个或多个PCR/检测腔室阀2114、2116、2118和2120。在一些实施例中，当测试盒插入仪器中时，在样本端口位于中线下方的情况下，测试盒的取向提供了样本沿与重力牵引相反的方向从样本端口到提取腔室的移动。在一些实施例中，测试盒可包括一个或多个试剂罐2122、2124、2126和2128，并且试剂罐的至少一部分可与提取腔室以及一个或多个试剂罐阀2130，2132、2134和2136流体连通。在一些实施例中，样本端口2102接纳包括样本(例如，生物样本)的拭子。在一些实施例中，第二样本端口可以配置为接纳液体样本(例如，来自液滴或注射器等)。在一些实施例中，生物样本包括体液(例如，血液、血清、血浆、痰液、粘液、唾液、泪液、粪便或尿液)。在一些实施例中，生物样本是人的并且目标核酸的一个或多个部分的存在可以指示对提供样本的个体的医学诊断。每个试剂罐2122、2124、2126和2128包含可以被冻干或可以是液体形式的试剂。在一些实施例中，至少一个试剂罐中的试剂可以包括通过试剂罐阀2130、2132、2134和2136与样本端口流体连通的裂解介质。一旦处于溶液中，试剂就与样本组分和其他试剂反应，从而提取可能存在于样本中的目标核酸的各个部分。每个试剂罐的体积可以与提取腔室的体积相同或大致相同。

在一些实施例中，测试盒包括组装在一起的多个零件。第一零件可以包括注塑成型的塑料零件，该塑料零件包括多个腔室和导管。其他零件可能包括平坦盖或塑料薄膜，具有用于对准仪器中的启动器和样本端口盖附接点的特征(参见小孔和其他特征)。在一些实施例中，测试盒中的一个或多个流体导管和腔室可以包括疏水滤光器以便于流体的计量以及检测腔室的完全填充和排气。在一些实施例中，疏水滤光器可以焊接到测试盒主体中。在一些实施例中，测试盒可包括一个或多个气泡捕集器2166、2168、2170和2172，用于捕获在工作流程期间形成的气泡(参见“鲨鱼鳍”特征)。在一些实施例中，仪器中的超声波仪的动作发生在塑料薄膜上。

在一些实施例中，提取腔室包括在第一位置处的第一入口和在不同的第二位置处的第二入口。在一些实施例中，第一入口端口或第二入口端口之一可位于将提取腔室分成两个体积基本相等的部分或分成两个体积不相等的部分的中线处或下方。在一些实施例中，当测试盒插入仪器中时，测试盒的取向在样本端口位于中线下方的情况下，提供了样本沿与重力牵引相反的方向而从样本端口到提取腔室的移动。

进一步关于图2A，测试盒可以包括多个供气源端口(例如端口2138、2140、2142和2144)、排气口2146、排气阀2152和通过废物阀2150与废物腔室2164流体地耦合的废物通路2148，用于在试剂被使用并从测试盒中的流体导管中清除之后收集试剂残留物。在一些实施例中，所有或部分试剂罐可以通过一个或多个供气源端口与专用气源流体连通。在一些实施例中，仪器中的气动单元提供加压气体以移动诸如包含样本的流体或流体处理试剂之类的流体通过测试盒，并当废物阀打开时通过废物通道将反应产物或试剂残留物从提取或处理腔室中移除到废物腔室。供气源端口2138、2140、2142和2144将测试盒中的流体导管与气动单元中的供应管线相耦合。在一些实施例中，气动单元可通过气动单元中的供应管线向测试盒提供供气源，该气动单元耦合至测试盒的供气端口。在一些实施例中，气动单元可以以大约2-70kPa(千帕斯卡)、2-50kPa、2-35kPa、5-50kPa、5-35kPa或2-150千帕向测试盒提供供气源。在一些实施例中，流体是气体，并且在一些实施例中，气体可以是空气、氮气、氩气或任何其他惰性气体或其组合。系统中的排气口和排气阀释放气体压力，并且可以用作低压点以驱动来自供气源端口的气流并使其通过测试盒中的一个或多个腔室。

继续参考图2A，在一些实施例中，测试盒包括一试剂罐或腔室，其包含珠粒或颗粒，例如磁性珠粒或顺磁性颗粒(PMP)。在一个实施例中，磁性颗粒被引入到提取腔室中，并且如下文将更详细地描述的那样，一旦引入到提取腔室中，磁性颗粒就被保留在其中以用于该过程的剩余部分。如下文将进一步描述的那样，从样本中的细胞或其他病原体组分中的选定目标核酸部分可以粘附到珠粒或颗粒的表面，并且与来自试剂罐的试剂协作以提供对来自样本的目标核酸(如果存在)的分离和/或纯化)。

进一步参考图2A，在一些实施例中，提取腔室用作计量腔室以接纳和/或分配精确测量的液体。在该实施例中，诸如保持在试剂罐或测试盒中的其他腔室中的洗脱介质之类的液体，通过流体地连接它们的通道或导管移动到提取腔室中。提取腔室具有限定的、预选的体积，当超过该体积时，该体积溢出到溢出腔室2174中，从而确保提取腔室中有限定的、所计量体积的流体。在一个实施例中，当诸如洗脱介质之类的流体被引入提取腔室时，利用提取腔室的计量功能。洗脱介质被转移到试剂腔室中并转移到在提取腔室下游的测试盒上的检测腔室中，其中扩增洗脱介质中的核酸用于检测。在一些实施例中，希望在每个扩增或检测腔室中放置已知体积的带有核酸的洗脱介质以获得定量结果。在该实施例中，洗脱介质通过由阀2114、2116、2118和2120启用的导管移动到检测或反应腔室以进行核酸扩增。在一些实施例中，试剂罐中的洗脱介质的体积可以大于计量腔室的预选体积。因此，传送到提取腔室的洗脱介质的量不小于计量腔室的预选体积。在一些实施例中，试剂罐中的洗脱介质的体积大于提取腔室的用作计量腔室的那部分的体积，使得洗脱介质流入溢出腔室，从而确保已知的、所计量体积的洗脱介质处于提取腔室中。在一些实施例中，溢出腔室2174包括海绵状材料以捕获介质的溢出。在一些实施例中，滤纸或其他纤维素材料可用作过量流出介质的吸收剂。因此，希望避免从溢出腔室2175滴落或回流到测试盒的流体导管中。在其他实施例中，溢出腔室2174与提取腔室和液体介质试剂罐流体连通，从而允许将已知体积的试剂介质引入提取腔室。在一些实施例中，溢出腔室2174与提取腔室2104流体连通并允许已知体积的液体介质保留在提取腔室中。在一些实施例中，试剂罐2122、2124、2126和2128至少之一中的液体介质的体积超过提取腔室2104的体积。过量液体通过提取出口阀2105和溢流阀2152从提取腔室2104中移除。

继续参考图2A，测试盒2100还包括含有干燥的或冻干的主混合物(MMX)的腔室，由标识符2154、2156、2158和2160指示，并且被称为试剂腔室或PCR试剂腔室。在试剂腔室中布置用于扩增目标核酸的扩增试剂(例如，引物、探针、酶、盐、糖等)的珠粒或冻干物。在一些实施例中，每个试剂腔室内的冻干物可以彼此不同。不失一般性，可以实现多种组合，其中两个或更多个试剂腔室可以专用于相同的冻干物(例如，以2/2组合)或三个室具有相同的冻干物(例如，3/1组合)，或者每个腔室都有不同的冻干物。在一些实施例中，试剂腔室可以具有球茎状几何形状，并且冻干物可以是珠粒状的，也可以具有任何其他几何形状(例如，半球、圆盘、椭圆体等)，其直径小于球茎状腔室的直径。在一个实施例中，冻干物包括用于充当扩增过程的内部对照物的过程对照物的试剂。该过程对照物试剂可以是，例如，以干燥或液体形式放置在测试盒的腔室中的试剂，其通常作为液体移动到提取腔室中。在一些实施例中，该过程对照物试剂可以是冻干的埃希氏病毒MS2(MS2)噬菌体过程对照物。在一些实施例中，仪器中的超声波仪定位成与测试盒接触以便于核酸和PCR试剂腔室中的试剂的混合。每个试剂腔室与检测腔室流体连通，其中可以发生热循环并且扩增核酸。每个检测腔室中的扩增产物具有用于检测、鉴定和/或区分的可检测标记。可检测标记或标签可以是荧光发射标签，或附接到扩增产物的任何其他辐射发射标签。在不失一般性的情况下，可以在各种实施例中实现任意数量的用于核酸扩增的检测腔室。

在一些实施例中，所计量的体积或量的疑似包含目标分析物的样本通过样本端口连同诸如裂解缓冲液之类的液体一起从样本腔室转移。该液体可以包含或可以通过具有干燥过程对照物的腔室，以再水合过程对照物，例如MS2噬菌体过程对照物。在一些实施例中，所计量的样本连同过程对照物和磁性珠粒一起被移动到提取腔室。在一些在实施例中，包含样本、过程对照物和磁性珠粒的溶液通过超声处理混合，并且样本中的细胞被裂解以将核酸释放到提取腔室中的溶液中。在一些实施例中，从提取腔室中取出裂解缓冲液，通过施加到腔室壁上的磁场将磁性珠粒和任何附着在磁性珠粒上的核酸固定在提取腔室中。然后可以将一种或多种不同的洗涤流体依次引入提取腔室，并将磁性珠粒释放到洗涤流体中。在完成洗涤步骤并从提取腔室排出洗涤流体后，将洗脱缓冲液引入提取腔室，再次通过施加于腔室壁的磁场将磁性珠粒固定在提取腔室中。磁性珠粒被释放到洗脱缓冲液中以从磁性颗粒中洗脱核酸并进入洗脱缓冲液。在一些实施例中，将包含从样本中分离的核酸和任选的过程对照物核酸的洗脱缓冲液用于再水合每个PCR试剂腔室中的冻干主混合物。

在一些实施例中，测试盒可包括液体样本和/或拭子样本存在检测特征。因此，当检测特征指示测试盒中存在样本和/或测试盒中存在拭子时，将一信号传送到仪器中的处理器电路。接收到确认在测试盒中存在样本和/或拭子的信号可以启动存储在仪器中的程序，以自动作为事件序列来确定是否在样本中存在目标分析物。在一些实施例中，仪器可以向用户提供警报通知，用于指示测试盒已准备就绪并且能够开始测试序列。

测试盒可以包括在单独的腔室中的对照样本或放置在其自己的专用腔室中的内部对照，其可能会或可能不会被送入提取腔室进行处理。因此，对照样本可以包括核酸对照，其经历常规样本的一个或多个或所有处理步骤，包括粘附到磁性珠粒以经历与所有或至少一种试剂(包括洗脱介质)的化学相互作用。

在一些实施例中，测试盒可包括便于仪器将测试盒拉入系统内部的插入特征，例如呈突出部、凹口、凹坑等形式的物理基准。在一些实施例中，当测试盒插入仪器中和在处理样本期间，测试盒的取向使得样本端口位于在插入和处理位置上与测试盒相交的中线下方。在该实施例中，将样本从样本端口沿与重力牵引相反的方向转移到提取腔室。

图2B-2D图示了根据一个实施例的用于样本测试的测试盒的轮廓或外形。图2B图示了测试盒的第一侧的平面图，其可以是测试盒的相对于仪器的“内侧”。图2C图示了测试盒的第二侧的平面图，其中第一侧和第二侧彼此相对且互补。提取腔室2104、试剂罐2122、2124、2126和2128、检测腔室2106、2108、2110和2112、废物腔室2164、气泡捕集器2166、2168、2170和2172以及废物通道2148如上面关于图2A所述。在图2B-2D所示的实施例中，测试盒包括两个样本端口，第一样本端口设计为接纳其上带有样本的拭子(2102)，第二样本端口(2200)配置为例如用移液管接纳液体样本。疏水滤光器2202可以布置在通向检测腔室(检测腔室面板2204)的导管中，以便于流体流动并避免残留物保留在导管中。对准特征2206能够将测试盒定位在仪器内。

如图2C所示，测试盒可以包括溢出腔室2174(可选)和包含磁性珠粒的腔室2152。液体端口2200用作液体样本的样本端口(例如图2A中的样本端口)。在一些实施例中，液体端口2200可包括受抑全内反射特征2300，其使仪器能够检测液体样本的存在(由此激活与液体端口2200耦合的流体导管)。例如，在一些实施例中，端口2200被设计成使得当光束通过或穿过它时，如果样本处于光束路径中，则实现对液体的检测。

图2D示出了测试盒的透视图，其中图2B的内侧处于前景中。图2D也示出测试盒的侧视图，图示了覆盖测试盒内侧的塑料薄膜2400(参见图2B)和测试盒主体2402。在一些实施例中，也如图2D所示，测试盒主体为约20mm宽(例如23.5mm宽)并且塑料膜为约1mm厚。

图3示出了根据一些实施例的试剂罐3100(作为来自图2A或图2C的试剂罐2122、2124、2126或2128的示例)和用于将试剂罐中的试剂分配到测试盒中的机构。在一些实施例中，多个试剂罐(例如图2A或图2C中的2122、2124、2126或2128之一)中的全部或部分试剂是液体试剂。在一些实施例中，试剂罐3100包括易碎膜3102和定位成刺穿易碎膜3102的刺穿元件3104。为了刺穿易碎膜3102，为了在其中分配试剂，仪器中接纳测试盒的启动器3108可以压靠试剂罐3100，使其倚靠刺穿元件3104移动。启动器3108可以包括由仪器中的电机推压在试剂罐上的实心销。在一些实施例中，刺穿元件3104可以形成(例如，通过注塑成型)在测试盒主体内；也就是说，刺穿元件3104定位在测试盒上，用于接触和刺穿试剂罐3100上的易碎膜3102。在一些实施例中，刺穿元件可以是启动器的一部分、仪器的一部分、测试盒的一部分或试剂罐的一部分。在一些实施例中，易碎膜或易碎材料可以是铝层压板、隔膜、阀、端口等(例如，可以在刺穿或刺破时打开而不必破裂或破碎的任何元件)。在一些实施例中，易碎膜3102可以是多层材料的叠层。在刺穿元件3104和易碎膜3102之间可能存在顶部空间，并且启动器3108的偏压将试剂罐移动到顶部空间中并与刺穿元件接触。作为选择，在试剂罐和启动器之间可以存在顶部空间，其中刺穿元件与易碎材料接触或接近接触，启动器移动穿过顶部空间以接触试剂罐会导致刺穿元件穿透易碎材料。一旦易碎材料的完整性被破坏，试剂罐中的试剂就可以被释放。

在一些实施例中，一旦易碎膜3104被刺穿，刺穿元件3104可包括将入口3110与出口3112流体连接的中空导管。在一些实施例中，一旦启动器3108使易碎膜3102破裂，入口或出口处的阀3114可进一步控制试剂3106流出试剂罐3100。在一些实施例中，来自专用气源的气体可通过中空导管从气源移动到试剂罐3100。在一些实施例中，每个试剂罐与仪器中的一个启动器相互作用。在一些实施例中，每个试剂罐与专用启动器相互作用。在一些实施例中，当启动器未启动且易碎膜完好无损时，阀3114可打开，允许气体从入口通过试剂腔室和中空刺穿构件流动到出口。这对于在启动刺穿机构以将试剂溶液转移到提取腔室之前从先前步骤中移除提取腔室中的残留组分和/或试剂可能是有用的。

图4图示了根据一些实施例的用于控制测试盒中的流体流动的阀。在一些实施例中，阀是夹管阀，包括薄膜焊接能量导向器4100、阀座4102和阀腔4104。截面图图示了阀座4102、测试盒4108和阀通孔4106的一些示例性尺寸，以毫米为单位。不失一般性，阀的尺寸可以是适合给定测试盒和仪器的特定要求的任何尺寸。

图5图示了根据一些实施例的用于样本测试的测试盒中的检测腔室面板5100的局部视图。检测腔室面板包括多个检测腔室，例如在附图标记5102处指示的那些腔室，它们可以是PCR扩增腔室，每个都流体耦合到试剂腔室，例如PCR试剂腔室5104。例如在附图标记5106处指示的那些流体导管，通过PCR阀(例如阀5108)和气泡捕集器(例如气泡捕集器5110)在检测腔室之间提供专用的流体连通。为了完整性和提供透视图，在图中示出了处于测试盒中的提取腔室5112。

图6A-6D示出了根据一些实施例的用于仪器的光学单元中的光学耦合器6100中的组件。图6A示出了组装在激发光学装置6102中的多个光源，该激发光学装置6102包括滤光器、透镜和光纤，用于将激发信号传送到如本文所公开的测试盒中的检测腔室6124。光源可以包括一组一个或多个(例如四个)发光二极管(LED)、激光器或任何其他类型的单色或准单色光源6106、6108、6110和6112。LED可以被配置为为不同的荧光发射标签提供激发信号。每个荧光发射标签可以指示待检测的特定目标核酸部分。在所示的激发光学装置中，每个LED前面的滤光器用作激发光的带通滤光器以避免串扰，并且还可以包括抗反射(AR)涂层以避免光学模块中的边缘和其他标准具效应。为了组合和复用所使用的多个LED，一些实施例可以包括分束器配置，该分束器配置包括透射一种波长或偏振的光并反射不同波长或偏振的光的二向色或双折射元件。

激发光学装置还包括耦合器6114，以将来自LED的光耦合到一激发光纤束6116中。在一些实施例中，但不限于这些实施例，该激发纤维束6116可以包括八(8)根纤维(每个检测腔室用两根)。在一些实施例中，激发光学装置可以包括更少的光纤或更多的光纤。此外，在一些实施例中，激发光学装置可以是没有光纤的自由空间激发光学装置。

如图所示，两根激发光纤6118和6120可以会聚在检测腔室面板6104中的每个检测腔室6124上。两根激发光纤以相对于彼此的一定角度会聚，并且收集透镜6122收集从检测腔室6124发射的光信号。在一些实施例中，收集透镜6122设置在两根激发光纤之间，使得收集透镜接纳来自样本的已发射信号的锥体。在一些实施例中，收集装置使得由收集透镜收集的已发射信号的锥体具有减少了的来自激发光纤的散射激发光量，以及减少了的来自样本端口背景的杂散光量。

收集透镜接纳来自样本的已发射光的锥体并将其聚焦在检测器6126上。检测器将光信号转换成可以由仪器中的处理器电路处理的电响应信号。

图6B图示了图6A的激发光学装置6102，还包括用于与测试盒中的检测腔室面板耦合的拾取器组件6200，以及具有用于提供响应信号的连接器6202的检测器。拾取器组件6200可以被配置为装配到测试盒中的检测腔室面板中并且接纳包括携带激发信号的激发纤维6116的束。拾取器组件6200还用作检测器和连接器6202的底座，并且可以具有减少到达检测器的杂散光量的形状和尺寸。

图6C图示了根据一些实施例的耦合到测试盒中的检测腔室面板6316的光学模块6300的示意图。该图图示了如上所述的光学模块中的元件(例如，检测器6302、连接器6304、光源6306、光纤束6308)，它们组装在一起形成拾取器组件6310。还示出了阀接入端口6312，以便于仪器中的启动器将流体导管中的阀接入到检测腔室6314。

图6D图示了根据一些实施例的检测器套装6400，该检测器套装6400具有设置成与硅检测器6404相邻的滤光器总成6402。在一些实施例中，滤光器总成6402可以包括具有优化涂层的发射滤光器以减少内部反射和其他不希望的标准具效应。在一些实施例中，滤光器总成6402可以包括通道隔离掩模6406以防止总成中不同滤光器之间的光串扰。例如，在一些实施例中，通道隔离掩模6406被放置在滤光器总成6402内以防止串扰。它在滤光器之间是均匀的。

图7A-7AF示出了根据一些实施例的使用测试盒和仪器的样本测试方法中的一系列步骤。如本文所公开的测试架构中的任何一个设备和组件都可以至少部分地执行步骤7A-7AF。例如，如本文所公开的那样，步骤7A-7AF中的至少一些步骤可以包括将测试盒插入仪器中并利用光耦合器将来自光源的激发信号耦合到测试盒(参见图1)。在一个实施例中，测试盒包括一个或多个结构特征以便于将测试盒插入仪器和/或与仪器对准。这样的特征可以包括例如脊、孔、凹坑、凹槽、倒角等。在一些实施例中，当测试盒插入仪器中时测试盒的取向，以及位于与测试盒相交的中线下方的样本端口，提供样本沿与重力的拉力相反的方向从样本端口到提取腔室的移动。

光耦合器可以包括检测器套装，当样本中的选定标记接收到激发信号时，该检测器套装产生响应信号。该响应信号可以被接收、分析并且由一处理器电路提供样本测试的结果，该处理器电路执行存储在仪器中的存储器电路中的指令(参见图1)。测试盒可包括提取腔室、检测腔室和疑似包含目标核酸的样本。在一些实施例中，可以使用仪器中的气动系统中的一泵来执行至少一些步骤，该泵通过供气源端口空气歧管与测试盒耦合(参见图1和2)。在一些实施例中，与本公开一致的方法可以包括以任意顺序执行的步骤7A-7AF中的至少一个步骤。如图7A-7AF所示的步骤顺序包括打开和关闭阀的各种组合，以便至少部分地执行步骤7A-7AF，其中打开的阀由开口圆圈表示，而关闭的阀由圆圈以及穿过它的线表示。同样在图7A-7AF中，液体试剂的位置和移动，以及各种启动器对各种试剂罐的撞击或推动，用不同的阴影图案示出，这些图案指示各种液体在它们移动通过测试盒的特征时的位置，以及各种试剂罐在它们在步骤7A-7AF中由各种启动器作用时的位置。此外，与本公开一致的实施例可以包括同时、准同时或时间上重叠执行的一个或多个步骤。

步骤7A包括将测试盒放置在仪器中。

步骤7B包括关闭测试盒中的所有阀，除了位于每个PCR试剂腔室和每个检测腔室之间的每个PCR阀。

步骤7C对于具有接纳液体样本的样本端口的测试盒而发生，并且包括打开与样本端口相关联的某些阀，以准备填充提取腔室。

步骤7D对于具有接纳液体样本的样本端口的测试盒而发生，并且包括启动抵靠试剂罐1的力，以及将流体从试剂罐1移动到提取腔室中，将样本从样本端口移动到提取腔室中，将PMP移动到提取腔室。应当理解，PMP可以储存在腔室或试剂罐中，或者在一些实施例中已经定位在提取腔室中。

步骤7E对于具有接纳带有样本的拭子的端口的测试盒而发生，并且包括打开阀以允许从试剂罐引入流体来接触拭子。

步骤7F对于具有接纳带有样本的拭子的端口的测试盒而发生，并且包括推动试剂罐1以将其流体释放到接纳拭子的端口中(拭子未在图7F中示出)，以及将试剂罐1排出至拭子端口。

步骤7G包括将与拭子接触的流体移动到提取腔室中，其中在该实施例中，流体移动通过具有干燥PMP的腔室，并将PMP与流体一起携带到提取腔室中。因此，样本和PMP现在位于提取腔室中。

步骤7H包括关闭除PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀之外的所有阀，并混合提取腔室中的组分(例如，通过启动仪器中的超声波仪，其中超声波仪在提取腔室处或附近接触测试盒表面)。

步骤7I包括收集PMP(例如，使用局部磁场)，通常通过倚靠提取腔室的壁收集PMP。

步骤7J包括将提取腔室中的流体通过废物通道排出到或移至废物腔室中。

步骤7K包括推动试剂罐2以能够释放其内容物，并且将试剂罐2的内容物移动到提取腔室中。例如，试剂罐2具有洗涤缓冲液的洗涤溶液。

步骤7L包括关闭除PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀之外的所有阀，并混合提取腔室中的组分(例如，通过启动超声波仪)。

步骤7M包括(例如，通过使用局部磁场)收集提取腔室中的磁性珠粒(在附图中称为PMP，但不意味着限于此)。

步骤7N包括将流体从提取腔室经由废物通道移至废物腔室。

步骤7O包括推动试剂罐3以能够释放其内容物，并且将试剂罐3的内容物移动到提取腔室中。试剂罐3可以包括例如清洗液。

步骤7P包括关闭除PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀之外的所有阀，并混合提取腔室的内容物(例如，使用超声波仪)。

步骤7Q包括收集PMP(例如，通过使用局部磁场)，通常通过倚靠提取腔室的壁收集PMP。

步骤7R包括将来自提取腔室的流体通过废物通道移至废物腔室中。

步骤7S包括关闭除PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀之外的所有阀。

步骤7T包括打开阀以打开通向试剂罐4的通道、接通加热器并推动热空气通过提取腔室。在一些实施例中，步骤7T包括施加局部磁场以将PMP保持在提取腔室中。

步骤7U包括关闭除PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀之外的所有阀。

步骤7V包括推动试剂罐4以能够释放其内容物，并将试剂罐4的内容物移动到提取腔室中。试剂罐4可以包含洗脱介质。

步骤7W包括通过使用其计量功能在提取腔室中获得限定体积的流体，其中超过某个限定量的流体在提取腔室中线附近的出口处离开提取腔室，并且多余的流体被移动回到试剂罐4或溢流腔室中。

步骤7X包括关闭除PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀之外的所有阀，并混合提取腔室中的内容物(例如，使用超声波仪)。

步骤7Y包括收集PMP(例如，使用局部磁场)。PMP仍然收集在提取腔室中，用于该过程中的其余步骤。

步骤7Z包括将流体(通常是限定量的洗脱缓冲液，核酸从PMP表面洗脱到该缓冲液中)移动到PCR试剂腔室和连接的流体导管中。

步骤7AA包括打开所指示的阀以将连接的流体导管中的流体移动到废物腔室中，以计量和限定PCR试剂腔室中的流体体积。

步骤7AB包括关闭所有阀，包括PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀，并对PCR试剂腔室进行超声处理。

步骤7AC包括打开PCR试剂腔室和检测腔室之间的阀。

步骤7AD包括将PCR试剂腔室中的流体移动到检测腔室中。

步骤7AE包括关闭PCR试剂腔室和检测腔室之间的所有阀，并在每个检测腔室中执行循环过程以扩增核酸。应当理解，任何PCR过程都可以在PCR/检测腔室中进行，包括但不限于涉及热循环、等温反应、RT-PCR、快速多重RT-PCR、

多重实时RT-PCR反应之类的PCR过程。在一些实施例中，在PCR/检测腔室中执行的PCR过程用于定性检测和区分目标核苷酸，例如来自感兴趣病原体的核苷酸。在一些实施例中，在PCR/检测腔室中执行的PCR过程在优化的条件下进行，这种条件产生用于感兴趣核苷酸(例如目标病毒核苷酸(如果存在)和样本中存在的任何过程对照物)的扩增产物。

在一些实施例中，步骤7AE还可以包括检测(例如检测、鉴定和/或区分)是否存在感兴趣的核酸的扩增产物。这种检测可以与PCR扩增过程同时进行或在PCR扩增过程之后进行。在一些实施例中，在检测腔室中检测扩增产物包括通过光耦合器用来自光源的激发信号探测检测腔室，例如用激发信号照射检测腔室并检测是否存在任何来自感兴趣的放大目标的信号。

步骤7AF包括断开所有阀和执行器，以便能够从仪器中取出测试盒。

图8是图示根据一些实施例的样本测试方法800中的步骤的流程图。方法800可以至少部分地由如本文所公开的测试架构中的任何一个设备和组件来执行。例如，如本文所公开，方法800中的至少一些步骤可以包括将测试盒插入仪器中并利用光耦合器将来自光源的激发信号耦合到测试盒(参见图1)。光耦合器可以包括检测器套装，当样本中的选定标记接收到激发信号时，该检测器套装产生响应信号。可以接收、分析响应信号，并且由处理器电路提供样本测试的结果，该处理器电路执行存储在仪器中的存储器电路中的指令(参见图1)。测试盒可包括提取腔室、检测腔室和疑似包含目标核酸的样本。在一些实施例中，方法800中的至少一些步骤可以使用仪器中的气动系统中的泵来执行，该泵通过供气源端口空气歧管与测试盒耦合(参见图1和2)。在一些实施例中，与本公开一致的方法可以包括方法800中以任何顺序执行的步骤中的至少一个。此外，与本公开一致的实施例可以包括方法800中同时执行、准同时执行或在时间上重叠执行的一个或多个步骤。

步骤802包括提供包括提取腔室、检测腔室和疑似包括目标核酸的样本的测试盒。在一些在实施例中，步骤802包括将拭子插入测试盒上的样本端口。在一些实施例中，步骤802包括在插入样本端口之后和将样本移动到提取腔室之前用裂解缓冲液冲洗拭子。

步骤804包括将样本、多个磁性颗粒和流体通过测试盒的第一端口移动到提取腔室中。在一些实施例中，样本从样本端口到提取腔室的移动方向与重力的拉力相反。在一些实施例中，流体包括裂解缓冲液，该裂解缓冲液被配置为从样本中的细胞组分或病原体组分中释放核酸材料。病原体组分可以是细菌、病毒、朊病毒、孢子等。

步骤806包括当提取腔室基本上或大致没有流体时使用磁场捕获与核酸复合的多个磁性颗粒。在一些实施例中，步骤806还包括将温度高于约35℃的气体引入提取腔室中。

步骤808包括通过测试盒的第二端口将已知体积的洗脱介质引入提取腔室中。在一些实施例中，测试盒的第二端口与第一端口相同。在一些实施例中，测试盒的第二端口不同于测试盒的第一端口。

在一些实施例中，步骤808包括加热提取腔室上游的区域并且使气体通过该区域以加热气体并将加热的气体引入到提取腔室中。在一些实施例中，步骤808包括将温度高于约35℃且低于约90℃的气体加热到提取腔室中。

步骤810包括将与核酸复合的多个磁性颗粒从磁场释放到洗脱介质中以从多个磁性颗粒中释放核酸。在一些实施例中，步骤810包括将裂解缓冲液和样本移出提取腔室。在一些实施例中，步骤810包括将洗涤流体移动到提取腔室中。在一些实施例中，步骤810包括将与核酸复合的磁性颗粒从磁场释放到洗涤流体中。在一些实施例中，步骤810包括对提取腔室进行超声处理以将与磁性颗粒复合的核酸释放到洗脱介质中。

步骤812包括用磁场捕获多个磁性颗粒以将多个磁性颗粒保留在提取腔室中。在一些实施例中，步骤812包括将洗涤流体移出提取腔室。在一些实施例中，方法800包括用第二洗涤流体重复步骤810和812。

步骤814包括将洗脱介质和核酸从提取腔室移动到下游腔室以与试剂接触来扩增核酸。在一些实施例中，步骤814通过测试盒中的第三端口执行，测试盒的第三端口不同于测试盒的第一端口和测试盒的第二端口。在一些实施例中，步骤814包括将洗脱介质和核酸与用于核酸的扩增产物的扩增和检测(例如检测、鉴定和/或区分)的试剂混合。在一些实施例中，下游腔室是检测腔室上游的主混合室，并且步骤814包括对主混合室进行超声处理以形成处理流体。在一些实施例中，步骤814包括加热检测腔室。

在一些实施例中，检测腔室包括四个单独的检测腔室，并且步骤814包括将一定量的洗脱介质和核酸从提取腔室引入到每个单独的检测腔室中。

步骤816包括扩增核酸并在检测腔室中检测扩增产物。在一些实施例中，步骤816包括经由光耦合器用来自光源的激发信号探测检测腔室。在一些实施例中，步骤816包括用激发信号照亮检测腔室。

如本文所用，在用术语“和”或“或”分开任何项的一系列项之前的短语“至少一个”，作为一个整体修饰一个列表，而不是该列表的每个成员(例如，每个项)。短语“至少一项”不需要选择至少一项；相反，该短语允许的含义包括任何一项中的至少一项，和/或项的任意组合中的至少一项，和/或每项中的至少一项。例如，短语“A、B和C中的至少一个”或“A、B或C中的至少一个”各自仅指A、仅B或仅C；A、B和C的任意组合；和/或A、B和C每一个中的至少一个。

就本描述或权利要求中使用的术语“包括”、“具有”等而言，该术语当“含有”被解释为用作权利要求中的过渡词时旨在以类似于术语“含有”的方式具有包容性。此处使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或说明”。本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其他实施例更优选或有利。

除非特别说明，否则对单数要素的引用并不意味着“一个且只有一个”，而是“一个或多个”。本领域普通技术人员已知或以后将知道的、整个本公开中描述的各种配置的要素的所有结构和功能等效物，通过引用明确地并入本文并且旨在被本主题技术所涵盖。此外，本文所公开的任何内容均不旨在向公众提供，无论上述公开内容是否明确记载在上述描述中。

虽然本说明书包含许多细节，但这些不应被解释为对可能要求保护的范围的限制，而是对主题的特定实施方式的描述。在本说明书中在单独实施例的上下文中描述的某些特征也可以以组合方式实施在单个实施例中。相反，在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可以在多个实施例中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，尽管特征在以上可能被描述为以某些组合形式起作用，并且甚至最初如此要求保护，但在某些情况下，来自要求保护的组合的一个或多个特征可以从组合中删除，并且要求保护的组合可以针对子组合或子组合的变体。

已经根据特定方面描述了本说明书的主题，但是可以实现其他方面并且其他方面也落入所附权利要求的范围内。例如，虽然在附图中以特定顺序描绘了操作，但这不应理解为要求以所示特定顺序或按顺序执行此类操作，或者执行所有所示操作以获得期望的结果。权利要求中记载的动作可以以不同的顺序执行，并且仍能达到期望的结果。作为一个示例，附图中描绘的过程不一定需要所示的特定顺序或依次顺序来实现期望的结果。在某些情况下，多任务和并行处理可能是有利的。此外，上述各方面的各个系统组件的分离不应理解为在所有方面都要求这种分离，而应理解的是，所描述的程序组件和系统通常可以集成在一个软件产品中或打包成多个软件产品。其他变体落入以下权利要求的范围内。

在一个方面，方法可以是操作、指令或函数，反之亦然。在一个方面，权利要求可以被修改为包括在其他一项或多项权利要求、一个或多个词、一个或多个句子、一个或多个短语、一个或多个段落和/或一个或多个权利要求中叙述过一些或所有词(例如操作、指令、函数或组件)。

为了说明硬件和软件的可互换性，诸如各种说明性块、模块、组件、方法、操作、指令和算法已根据其功能进行了一般性描述。这种功能是作为硬件、软件还是硬件和软件的组合实现取决于特定应用和施加在整个系统上的设计约束。熟练的技术人员可以针对每个特定应用以不同的方式实现所描述的功能。

短语诸如一个方面、该方面、另一个方面、一些方面、一个或多个方面、一种实施方式、该实施方式、另一种实施方式、一些实施方式、一种或多种实施方式、一个实施例、该实施例、另一个实施例、一些实施例、一个或多个实施例、一种配置、该配置、另一种配置、一些配置、一种或多种配置、主题技术、本公开、该公开、其他变型等，是为了方便，并不暗示与此类相关的公开短语对主题技术是必不可少的，或者此类公开适用于主题技术的所有配置。与这样的短语有关的公开可以适用于所有配置，或一种或多种配置。与此类短语有关的公开可以提供一个或多个示例。诸如一个方面或一些方面之类的短语可以指代一个或多个方面，反之亦然，这类似地适用于其他前述短语。

男性代词(例如，他的)包括女性和中性性别(例如，她的和它的)，反之亦然。术语“一些”是指一个或多个。带下划线和/或斜体的标题和副标题仅为了方便而使用，不限制主题技术，并且不与主题技术描述的解释相关联。诸如第一和第二等关系术语可用于将一个实体或动作与另一个区分开来，而不必要求或暗示此类实体或动作之间的任何实际此类关系或顺序。本领域普通技术人员已知的或以后将已知的整个描述中的各种配置的要素的所有结构和功能等效物，均通过引用明确地并入本文并且旨在被本主题技术所涵盖。此外，本文所公开的任何内容均不旨在向公众提供，无论上述公开内容是否明确记载在上述描述中。除非该要素使用短语“用于……部件”明确叙述，或者在方法权利要求的情况下，使用短语“用于……步骤”叙述该要素，否则根据35 U.S.C.§112的第六段进行解释。

Claims

1.一种系统，包括：

测试盒，其包括：

(i)多个腔室，其中所述多个腔室包括提取腔室和检测腔室；

(ii)多个试剂罐，所述多个试剂罐中的每个试剂罐包含试剂；

(iii)多个磁性颗粒，其一旦被引入所述提取腔室，就将被保留在其中；

仪器，其被配置为接纳所述测试盒，该仪器包括：

(i)第一超声波仪，其能在x-y-z坐标中的至少一个坐标中移动；

(ii)磁场，其定位成用于在所述提取腔室中捕获所述多个磁性颗粒；和

(iii)光学单元，其用于照亮所述检测腔室并检测来自所述检测腔室的信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个试剂罐的一部分与所述提取腔室流体连通。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其中所述多个试剂罐的一部分中的试剂是液体试剂。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其中所述多个试剂罐的全部或一部分与专用气源流体连通。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中所述多个试剂罐中的一个或多个试剂罐包括易碎膜和刺穿元件。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述刺穿元件包括中空导管。

7.根据权利要求6所述的系统，其中来自专用气源的气体能从所述专用气源经由所述中空导管移动到试剂罐。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的系统，其中每个试剂罐与所述仪器中的启动器相互作用。

9.根据权利要求8所述的系统，其中每个试剂罐与专用启动器相互作用。

10.一种测试盒，包括：

(i)多个腔室，其中所述多个腔室包括提取腔室和至少一个检测腔室；

(ii)入口端口，其用于与供气源接合；

(iii)多个试剂罐，所述多个试剂罐中的每个试剂罐包括试剂，每个试剂罐包括易碎闭合件和具有能够流体连通的开口的刺穿元件；和

(iv)多个磁性颗粒，其位于第一位置并且能移动到所述提取腔室中。

11.根据权利要求10所述的测试盒，其中所述多个腔室还包括一个或多个样本端口，其与所述提取腔室流体连通。

12.根据权利要求11所述的测试盒，其中所述一个或多个样本端口被配置为接纳包括样本的拭子。

13.根据权利要求10所述的测试盒，其中所述一个或多个样本端口包括液体端口，其被配置为接纳液体样本。

14.根据权利要求13所述的测试盒，其中所述液体端口被配置为当液体样本存在于所述液体端口中时，通过光束的受抑全内反射来识别液体样本的存在。

15.根据权利要求10-14中任一项所述的测试盒，其中所述多个试剂罐包括具有裂解介质的试剂罐，其与一个或多个样本端口流体连通。

16.根据权利要求10-15中任一项所述的测试盒，其中所述多个试剂罐包括具有一定体积的洗脱介质的试剂罐，其与所述提取腔室流体连通。

17.根据权利要求10-16中任一项所述的测试盒，其中所述至少一个检测腔室包括两个、三个或四个检测腔室。

18.根据权利要求10-17中任一项所述的测试盒，其中所述至少一个检测腔室与包括用于核酸扩增的试剂的试剂腔室流体连通。

19.根据权利要求17-18中任一项所述的测试盒，其中所述至少一个检测腔室与包含用于扩增的试剂的冻干物的专用球茎状腔室流体连通，并且每个专用球茎状腔室内的每种冻干物彼此不同。

20.一种测试盒，包括：

(i)提取腔室，其配置为接纳和/或分配精确测量的液体；

(ii)多个试剂罐，每个试剂罐包含试剂；和

(iii)多个磁性颗粒，其处于在第一位置并且能移动到所述提取腔室中，其中一旦移动到所述提取腔室中，所述多个磁性颗粒就被保留在其中。

21.一种用于鉴定样本中是否存在目标核酸的方法，包括：

i.提供一种测试盒，其包括提取腔室、布置在所述提取腔室下游的检测腔室以及疑似包含目标核酸的样本；

ii.将所述样本、多个磁性颗粒和流体移动到所述提取腔室中；

iii.在所述提取腔室基本上没有流体的情况下，如果目标核酸存在的话，则用磁场捕获与目标核酸复合的所述多个磁性颗粒，并且将温度高于约35℃的气体引入所述提取腔室；

iv.将已知体积的洗脱介质引入所述提取腔室；

v.如果目标核酸存在的话，则将与目标核酸复合的所述多个磁性颗粒从磁场中释放到洗脱介质中，以从所述多个磁性颗粒释放目标核酸；

vi.用磁场捕获所述多个磁性颗粒以将所述多个磁性颗粒保留在所述提取腔室中；

vii.将洗脱介质和目标核酸从所述提取腔室移动到下游腔室中，以便与用于扩增目标核酸的试剂接触；和

viii.扩增目标核酸并在所述检测腔室中检测其扩增产物。

22.一种试剂盒，包括根据权利要求10-20中任一项所述的测试盒、移液管和用户说明书，其中所述移液管包括溢流腔室并且被配置为分配固定的样本体积。