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用于移动和定时控制的系统和方法

阅读:138发布:2021-06-23

专利汇可以提供用于移动和定时控制的系统和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于控制一种或多种 流体 和/或一种或多种 试剂 的流体系统。这些系统可与用于测定、处理且/或储存样品的一个或多个设备组合使用。特别地,系统和相关的方法可允许以可控的方式分配流体且/或在实施测定或处理时引入暂停。,下面是用于移动和定时控制的系统和方法专利的具体信息内容。

1.一种试剂分配设备,其包括:
(a)第一基片,其具有第一表面,其中所述第一基片包括位于所述第一基片内的一个或多个第一室;
(b)第一抵抗单元,其邻近所述第一基片的所述表面布置且流体连接到所述一个或多个第一室中的至少一个,其中所述第一抵抗单元包括第一试剂;以及
(c)第一推动单元,其构造成在平行于或约平行于所述第一基片的所述第一表面的平面内沿着圆形路径移动,其中所述第一推动单元在平行于或约平行于所述第一基片的所述第一表面的所述平面内沿着所述圆形路径的第一相对移动引起所述第一试剂进入所述一个或多个第一室中的至少一个。
2.一种试剂分配设备,其包括:
(a)第一基片,其具有第一表面且包括位于所述第一基片内的一个或多个第一室,其中所述一个或多个第一室包括第一处理室
(b)第一抵抗单元,其邻近所述第一基片的所述表面布置,其中所述第一抵抗单元包括第一试剂且其中所述第一抵抗单元与所述一个或多个第一室中的至少一个流体连接;以及(c)第一推动单元,其中所述第一推动单元构造成提供与所述第一抵抗单元的直接或间接接触,且其中所述第一推动单元围绕垂直于所述第一基片的所述第一表面的轴线旋转的第一相对移动引起所述第一抵抗单元中的所述第一试剂进入所述第一处理室。
3.一种试剂分配设备,其包括:
(a)第一基片,其具有表面,且包括位于所述第一基片内的一个或多个第一室;
(b)第一抵抗单元,其邻近所述第一基片的所述表面布置,其中所述第一抵抗单元包括第一试剂且其中所述第一抵抗单元与所述一个或多个第一室中的至少一个流体连接;以及(c)第一推动单元,其包括至少一个突出部,其中所述第一推动单元构造成提供与所述第一抵抗单元的直接或间接接触,其中所述第一推动单元在平行于或约平行于所述第一基片的所述表面的方向上的第一相对移动引起至少一个突出部接触所述第一抵抗单元,从而把所述第一抵抗单元中的所述第一试剂释放到所述一个或多个第一室中的至少一个中。
4.一种试剂分配设备,其包括:
(a)第一基片,其具有表面且包括位于所述第一基片内的一个或多个第一室,其中所述一个或多个第一室中的至少一个是第一处理室;
(b)第一抵抗单元,其邻近所述第一基片的所述表面布置,其中所述第一抵抗单元包括第一试剂;以及
(c)第一推动单元,其中所述第一推动单元的第一相对移动引起所述第一抵抗单元中的所述第一试剂进入所述第一处理室并且其中所述设备不是电动的。
5.一种试剂分配设备,其包括:
(a)第一基片,其具有表面且包括位于所述第一基片内的一个或多个第一室,其中所述一个或多个第一室中的至少一个是第一处理室;
(b)第一抵抗单元和第二抵抗单元,所述第一抵抗单元包括第一试剂,所述第二抵抗单元包括第二试剂,其中所述第一抵抗单元和所述第二抵抗单元邻近所述第一基片的所述表面布置且流体连接到所述一个或多个第一室中的至少一个;以及
(c)第一推动单元,其中所述第一推动单元在相对于所述第一基片的所述表面的方向上的第一相对移动引起所述第一抵抗单元中的所述第一试剂进入所述第一处理室,并且其中所述第一抵抗单元的高度或长度设计成控制从所述第一抵抗单元释放所述第一试剂相对于从所述第二抵抗单元释放所述第二试剂的相对定时或顺序。
6.一种试剂分配设备,其包括:
(a)第一基片,其具有第一表面,且包括位于所述第一基片内的一个或多个第一室;
(b)第一抵抗单元和第二抵抗单元,所述第一抵抗单元包括第一试剂,所述第二抵抗单元包括第二试剂,其中所述第一抵抗单元和所述第二抵抗单元邻近所述第一基片的所述第一表面布置且流体连接到所述一个或多个第一室中的至少一个;以及
(c)第三抵抗单元,其位于所述第一抵抗单元和所述第二抵抗单元之间,其中所述第三抵抗单元构造成控制所述第一试剂相对于所述第二试剂的释放进入所述一个或多个第一室中的至少一个中的相对定时。
7.根据权利要求6所述的试剂分配设备,还包括:
(d)第一推动单元,其中所述第一推动单元在相对于所述第一基片的所述第一表面的方向上的第一相对移动引起所述第一试剂进入所述一个或多个第一室中的至少一个。
8.一种试剂分配设备,其包括:
(a)第一基片,其具有第一表面,且包括位于所述第一基片内的一个或多个第一室;
(b)第一抵抗单元和第二抵抗单元,所述第一抵抗单元包括第一试剂,所述第二抵抗单元包括第二试剂,其中所述第一抵抗单元和所述第二抵抗单元邻近所述第一基片的所述第一表面布置且流体连接到所述一个或多个第一室中的至少一个;以及
(c)第一推动单元,其中所述第一推动单元在相对于所述第一基片的所述表面的方向上的第一相对移动引起所述第一试剂进入所述一个或多个第一室中的至少一个,其中所述第一相对移动不包括轴向旋转。
9.根据权利要求1-4或8中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括第二抵抗单元,所述第二抵抗单元包括第二试剂,其中所述第一抵抗单元相对于所述第二抵抗单元的容积、形状或长度构造成控制所述第一试剂相对于所述第二试剂的释放进入所述一个或多个第一室中的至少一个中的相对定时。
10.根据权利要求1至4或8中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括第二抵抗单元,所述第二抵抗单元包括第二试剂,且其中所述第一抵抗单元和所述第二抵抗单元之间的距离构造成控制所述第一试剂相对于所述第二试剂的释放进入所述一个或多个第一室中的相对定时。
11.根据权利要求9或10中任一项所述的试剂分配设备,其中所述相对定时通过构造成向所述第一相对移动提供阻从而改变所述第一相对移动的速度的至少一个抵抗单元而提供。
12.根据权利要求9或10中任一项所述的试剂分配设备,其中所述相对定时通过构造成向所述第一相对移动提供阻力的一个或多个抵抗单元和一个或多个第一室的组合而提供。
13.根据权利要求1-4或8中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括第二抵抗单元,所述第二抵抗单元包括第二试剂,其中所述第一试剂的粘度构造成控制所述第一试剂相对于所述第二试剂的释放进入所述一个或多个第一室中的至少一个中的相对定时。
14.根据权利要求6或7所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个第一室还包括延迟室,其中所述延迟室不与所述第一处理室流体连通。
15.根据权利要求14所述的试剂分配设备,其中所述第三抵抗单元包括牺牲试剂。
16.根据权利要求15所述的试剂分配设备,其中所述第三抵抗单元包括在操作温度下为固体的固体材料。
17.根据权利要求16所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括加热单元,所述加热单元构造成熔化所述固体材料。
18.根据权利要求6、7、14、15、16或17中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第三抵抗单元与所述延迟室流体连通。
19.根据权利要求15所述的试剂分配设备,其中所述第三抵抗单元与所述延迟室流体连通,并且所述第一相对移动引起所述第三抵抗单元中的所述牺牲试剂进入所述延迟室。
20.根据权利要求19所述的试剂分配设备,其中所述第三抵抗单元具有构造成产生具体延迟时间的长度、形状或容积。
21.根据权利要求15所述的试剂分配设备,其中所述牺牲试剂包括性溶液、润滑剂、油、水性不混溶的液体、凝胶、气体、氟油、表面活性剂、气体、空气、或其任何组合。
22.根据权利要求1-21中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一试剂是空气。
23.根据权利要求1-21中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一试剂包括裂解缓冲剂、洗涤缓冲剂、洗脱缓冲剂、液体、粉末、凝胶、微珠、探针、引物、核酸、DNA、RNA、多肽、抗体、或其任何组合。
24.根据权利要求1-23中任一项所述的试剂分配设备,还包括位于所述推动单元和所述第一抵抗单元之间的屏障单元。
25.根据权利要求1-23中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元是弹簧加载的或机动的;或根据权利要求1-23中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一推动单元平行于或约平行于所述第一基片的第一相对移动引起所述第一抵抗单元中的所述第一试剂进入所述第一室中的至少一个。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一抵抗单元还流体连接到第四抵抗单元,所述第四抵抗单元包括第四试剂,并且其中所述第一相对移动引起所述第一试剂进入所述第四抵抗单元,从而使所述第一试剂与所述第四试剂组合在一起并引起组合物进入所述一个或多个第一室中的至少一个。
27.根据权利要求26所述的试剂分配设备,其中所述第一试剂是第一流体且所述第四试剂是干试剂。
28.根据权利要求1-26中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一抵抗单元包围第五抵抗单元,所述第五抵抗单元包括第五试剂,并且其中所述第一试剂布置在所述第一抵抗单元内且在所述第五抵抗单元的外面。
29.根据权利要求28所述的试剂分配设备,其中所述第五抵抗单元包围第六抵抗单元,所述第六抵抗单元包括第六试剂,并且其中所述第五试剂布置在所述第五抵抗单元内且在所述第六抵抗单元的外面。
30.根据权利要求1-26中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一相对移动直接引起所述第一基片内的压力的变化。
31.根据权利要求1-26中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一相对移动起因于压力的变化、力的变化、或温度的变化。
32.根据权利要求1-26中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元如果存在则位于室内。
33.根据权利要求32所述的试剂分配设备,其中所述室还包括能够发生放热反应的化学物。
34.根据权利要求1-33中任一项所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个第一室中的至少一个包括流体,且所述第一抵抗单元包括不混溶流体,该不混溶流体大体上形成与所述第一室中的所述流体不同的相。
35.根据权利要求1-34中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一推动单元提供恒定力或非恒定力。
36.根据权利要求1-34中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一推动单元和所述第一抵抗单元构造成为所述第一相对移动提供导致所述第一相对移动减速、加速、保持或停止的反馈。
37.根据权利要求1-36中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一抵抗单元包括选自由所述第一室、室、通道、捕获媒介物、捕获区、过滤器、基质、薄膜、通道、泡罩、以及可变形基片组成的组中的一个或多个结构。
38.根据权利要求1-36中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一抵抗单元包括可变形基片或泡罩。
39.根据权利要求1-38中任一项所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个室中的至少一个是通道、隔室、样品室、洗脱室、洗涤室、处理室或加热室。
40.根据权利要求1-38中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一抵抗单元包括第一壁,所述第一臂界定所述第一表面内的孔,其中所述孔与所述一个或多个第一室中的一个或多个流体连通。
41.根据权利要求40所述的试剂分配设备,其中所述第一相对移动引起所述第一壁破裂,从而引起所述第一抵抗单元中的所述第一试剂进入所述一个或多个第一室中的至少一个。
42.根据权利要求1-41中任一项所述的试剂分配设备,还包括一个或多个屏障单元,所述一个或多个屏障单元构造成控制在添加一种或多种流体中的相对定时,其中所述一个或多个屏障单元在所述第一推动单元和所述第一抵抗单元之间且邻近所述第一基片的所述第一表面布置。
43.根据权利要求1-42中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一抵抗单元布置在第二基片中且所述第二基片邻近所述第一基片的所述第一表面布置。
44.根据权利要求43所述的试剂分配设备,其中所述第二基片包括至少两个抵抗单元。
45.根据权利要求43所述的试剂分配设备,其中所述第二基片包括模制的基片。
46.根据权利要求43所述的试剂分配设备,其中所述第二基片包括样品入口孔。
47.根据权利要求43所述的试剂分配设备,其中所述第二基片包括包括裂解缓冲剂的抵抗单元。
48.根据权利要求43所述的试剂分配设备,其中所述第二基片包括裂解分配喷嘴
49.根据权利要求1-48中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元构造成沿着圆形路径移动。
50.根据权利要求1-48中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元构造成沿着螺旋形路径移动。
51.根据权利要求1-48中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括构造成接合所述推动单元的第四基片。
52.根据权利要求51所述的试剂分配设备,其中所述第四基片包括构造成接合所述推动单元的键槽
53.根据权利要求52所述的试剂分配设备,其中所述第四基片包括构造成接合所述推动单元的螺纹区。
54.根据权利要求53中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元包括构造成接合所述第四基片的所述螺纹区的螺纹区。
55.根据权利要求51-53中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第四基片构造成围绕轴线旋转。
56.根据权利要求51-55中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元包括构造成接合所述第四基片的突出部。
57.根据权利要求51-56中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元构造成在由所述第四基片接合时旋转。
58.根据权利要求1-57中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元构造成接合所述第一基片。
59.根据权利要求1-58中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元包括外螺纹
60.根据权利要求1-59中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元包括内螺纹
61.根据权利要求59所述的试剂分配设备,其中所述第一基片包括构造成接合所述推动单元的所述外螺纹的螺纹。
62.根据权利要求1-58中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元包括内螺纹和外螺纹,其中所述内螺纹的螺距不同于所述外螺纹的螺距。
63.根据权利要求1-62中任一项所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个第一室包括样品室和洗脱室,所述样品室构造成容纳样品,所述洗脱室构造成容纳洗脱后的所述样品,并且其中所述样品室和所述洗脱室布置在所述第一基片内且流体连接到所述第一抵抗单元。
64.根据权利要求1-63中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括布置在所述第一基片内的一个或多个捕获区,并且其中所述一个或多个捕获区与所述一个或多个第一室中的至少一个流体连通,或如果存在的话与所述处理室、所述样品室或所述洗脱室流体连通。
65.根据权利要求1-64中任一项所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个第一室中的至少一个设计成保持设定量的试剂。
66.根据权利要求65所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个第一室中的设计成保持设定量试剂的所述至少一个流体连接到溢流室,其中所述溢流室构造成捕获从所述一个或多个第一室中的所述至少一个溢出的试剂。
67.根据权利要求1-66中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括具有第三表面的第三基片,其中所述第三基片包括一个或多个第三室且邻近所述第一基片布置,并且其中至少一个第一室和至少一个第三室构造成通过第二相对移动连接。
68.根据权利要求67所述的试剂分配设备,其中所述第一相对移动引起所述第二相对移动。
69.根据权利要求67或68所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括一个或多个捕获区,所述一个或多个捕获区布置在第一基片内、布置在所述第三基片内、或布置在所述第一基片和所述第三基片之间,并且其中所述一个或多个捕获区、所述至少一个第一室、和所述至少一个第三室能够通过第三相对移动连接。
70.根据权利要求69所述的试剂分配设备,其中所述第一相对移动或所述第二相对移动引起所述第三相对移动。
71.根据权利要求64-70中任一项所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个捕获区包括一个或多个捕获媒介物。
72.根据权利要求71所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个捕获媒介物是圆柱、过滤器、基质、聚合物、电荷转换材料、薄膜、抗体、核酸探针、或其组合。
73.根据权利要求72所述的试剂分配设备,其中所述设备包括两个第一室,且所述一个或多个捕获区构造成连接所述两个第一室。
74.根据权利要求1-73中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备包括邻近所述第一基片布置的中间基片,并且其中所述中间基片包括薄膜或一个或多个桥接件。
75.根据权利要求74所述的试剂分配设备,其中至少一个第一室和所述薄膜或至少一个桥接件能够通过第四相对移动连接。
76.根据权利要求75所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括第四基片,所述第四基片包括一个或多个第四室,其中所述中间基片在所述第一基片和所述第四基片之间,并且其中至少一个第一室、至少一个第四室、以及薄膜或至少一个桥接件能够通过第五相对移动连接。
77.根据权利要求76所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括第五基片,所述第五基片包括一个或多个第五室,其中所述第五基片在所述第四基片下方,并且其中至少一个第一室、至少一个第三室、至少一个第四室、至少一个第五室、以及所述薄膜或至少一个桥接件能够通过第六相对移动连接。
78.根据权利要求74-77中任一项所述的试剂分配设备,其中所述中间基片包括连续薄膜。
79.根据权利要求74-78中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括可变形基片,所述可变形基片在所述第一基片和所述中间基片之间且/或如果所述第四基片存在的话在所述中间基片和所述第四基片之间。
80.根据权利要求1-79中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一基片或如果存在的话所述中间基片、所述第二基片、所述第三基片、所述第四基片、或所述第五基片、或其一部分被不同地湿润。
81.根据权利要求3-80中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一基片或如果存在的话所述中间基片、所述第二基片、所述第三基片、所述第四基片、和/或第五基片纵向平移。
82.根据权利要求1-81中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一基片和/或如果存在的话所述中间基片、所述第二基片、所述第三基片、所述第四基片、或所述第五基片轴向旋转。
83.根据权利要求1-82中任一项所述的试剂分配设备,还包括盖子,所述盖子封闭具有容积V1的腔且围绕所述设备中的通孔,其中所述通孔连接到至少一个第一室,其中所述盖子的闭合封闭所述腔并施加与所述容积V1和具有容积V0的开放系统之间的容积差相称的压力。
84.根据权利要求1-82中任一项所述的试剂分配设备,还包括壳体系统,所述壳体系统围绕具有连接到至少一个第一室的通孔的所述设备,其中所述壳体系统包括进入口,所述进入口连接到所述通孔以插入样品;和用于封闭所述壳体系统的帽,其中闭合所述帽导致所述样品引入所述通孔中或导致相对移动所述第一基片。
85.根据权利要求1-84中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备是微流体设备。
86.根据权利要求1-85中任一项所述的试剂分配设备,其中所述设备还包括流体连接到一个或多个第一室的一个或多个通气孔。
87.根据权利要求1-86中任一项所述的试剂分配设备,还包括第二推动单元,所述第二推动单元构造成提供与至少一个抵抗单元的直接或间接接触,其中所述第二推动单元在平行于或约平行于所述第一基片的所述第一表面的方向上的相对移动引起在所述一个或多个抵抗单元中的一个抵抗单元中的流体进入所述第一室。
88.根据权利要求1-87中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一推动单元,或如果存在的话所述第二推动单元构造成沿着所述第一表面可滑动地接合或沿着所述第一表面与布置在所述第一基片上方的抵抗单元可滑动地接合。
89.根据权利要求88所述的试剂分配设备,其中所述第一推动单元或所述第二推动单元的所述表面沿着所述推动单元的长轴线是非平面的或非一致的。
90.根据权利要求1-89中任一项所述的试剂分配设备,还包括布置成与所述第一室中的至少一个或所述抵抗单元中的至少一个热接触的一个或多个加热或冷却元件。
91.根据权利要求90所述的试剂分配设备,其中所述试剂分配设备包括一个或多个加热元件,且其中所述一个或多个加热元件中的至少一个包括放热化学试剂。
92.根据权利要求90-91中任一项所述的试剂分配设备,其中所述一个或多个加热或冷却元件中的至少一个位于与气源流体连通的室内。
93.根据权利要求1-92中任一项所述的试剂分配设备,其中至少一个抵抗单元包括传导材料。
94.根据权利要求93所述的试剂分配设备,其中所述传导材料是相变材料、金属、金属粉末电解质、聚合物或其组合。
95.根据权利要求93或94所述的试剂分配设备,其中所述第一相对移动分配所述传导材料,从而导致所述传导材料和传导结构之间的电接触。
96.根据权利要求95所述的试剂分配设备,其中所述电接触增加或减小电路中的电流电压
97.根据权利要求1-96中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一基片还包括构造成控制所述第一试剂的流动的至少一个
98.根据权利要求1-97中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元如果存在的话附接到所述第一基片。
99.根据权利要求1-98中任一项所述的试剂分配设备,其中所述推动单元如果存在的话从所述第一基片是可拆卸的。
100.根据权利要求1-99中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一基片包括至少一个第一压痕。
101.根据权利要求100所述的试剂分配设备,其中所述推动单元如果存在的话包括构造成配合在所述至少一个第一压痕内的脊部。
102.根据权利要求101中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一基片包括构造成容纳所述至少一个第一压痕的至少一个第一脊部。
103.根据权利要求3-102中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一推动单元如果存在的话构造成沿着所述第一基片的长度滑动。
104.根据权利要求1-103中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一基片包括构造成控制所述第一基片内的所述第一试剂的流动的至少一个阀。
105.根据权利要求1-104中任一项所述的试剂分配设备,其中所述第一推动单元构造成直接或间接接触所述阀以便控制所述第一基片内的所述第一试剂的流动。
106.根据权利要求1-105中任一项所述的试剂分配设备,还包括样品进入口或样品输入井。
107.根据权利要求1-105中任一项所述的试剂分配设备,如果所述第一推动单元存在的话所述试剂分配设备还包括控制所述第一推动单元的移动的控制器
108.一种集成设备,其包括:
(a)根据权利要求1-107所述的试剂分配设备,其中样品输入口流体连接到所述一个或多个室中的至少一个;和
(b)检测器,其附接到所述试剂分配设备,
其中所述集成设备构造成在生物样品装入到所述样品输入口后在四十分钟或更短时间内检测至少一个生物分子。
109.一种样品制备设备,其包括:
(a)第一基片,所述第一基片包括样品输入口且包括位于所述第一基片内的一个或多个室,其中所述一个或多个室包括与所述样品输入口流体连接的反应室;和
(b)至少一个抵抗单元,其邻近所述第一基片的表面,其中所述至少一个抵抗单元:(i)包括试剂并且(ii)与所述一个或多个室中的至少一个流体连接;
其中所述样品制备设备构造成在包括反应的抑制剂的生物样品装入所述样品输入口之后十分钟内从所述生物样品中提取一组生物分子,并且其中提取的所述一组生物分子包括少于所述反应的所述抑制剂的75%。
110.根据权利要求109所述的样品制备设备,其中提取的所述一组生物分子包括少于
50%的所述反应的所述抑制剂。
111.根据权利要求109或110所述的样品制备设备,其中所述生物分子在五分钟或更短时间内从所述生物样品中提取。
112.根据权利要求109-111中任一项所述的样品制备设备,其中所述生物样品包括至少一个完整的细胞,所述至少一个完整的细胞包括所述生物分子。
113.根据权利要求109-112中任一项所述的样品制备设备,其中所述生物样品包括或疑似包括与衣原体或淋病有关的分子。
114.根据权利要求109-112中任一项所述的样品制备设备,其中所述生物分子是核酸。
115.根据权利要求109-112中任一项所述的样品制备设备,其中所述生物分子是DNA。
116.根据权利要求109-112中任一项所述的样品制备设备,其中所述生物分子是RNA。
117.根据权利要求109-112中任一项所述的样品制备设备,其中所述生物分子是多肽。
118.根据权利要求109-112中任一项所述的样品制备设备,其中所述反应是扩增反应。
119.一种集成设备,其包括:
(a)根据权利要求109-118中任一项所述的样品制备设备;和
(b)检测器,其附接到所述样品制备设备;
其中所述集成设备构造成在所述生物样品装入所述样品输入口中之后四十分钟或更短时间内检测所述至少一个生物分子。
120.根据权利要求119所述的集成设备,其中所述集成设备重量小于五磅。
121.根据权利要求119所述的集成设备,其中所述检测器产生定性结果。
122.根据权利要求119所述的集成设备,其中所述检测器产生定量结果。
123.一种试剂分配系统,其包括:
(a)设备,其包括:(i)第一基片,其包括一个或多个室、第一表面以及第一通孔,其中所述一个或多个室中的至少一个是包括基质的处理室且所述室中的至少一个或多个与所述第一通孔流体连接;和(ii)螺纹柱,其附接到所述设备的表面;以及
(b)用于所述设备的帽,其中所述帽包括中空区,所述中空区构造成接合所述螺纹柱以使得在所述帽与所述螺纹柱接合且所述帽旋转之后所述帽移动接近所述设备的所述表面,从而增加所述处理室内的压力。
124.一种试剂分配系统,其包括:
(a)设备,其包括:(i)第一基片,其包括一个或多个室、第一表面以及第一通孔,其中所述一个或多个室中的至少一个是包括基质的处理室且所述室中的至少一个或多个与所述第一通孔流体连接;和(ii)螺纹中空区,其在所述设备的表面内;以及
(b)用于所述设备的帽,其中所述帽包括螺纹柱,所述螺纹柱构造成接合所述螺纹中空区以使得,在所述螺纹柱与所述螺纹中空区接合且所述帽旋转之后,所述帽移动接近所述第一基片的所述第一表面,从而增加所述处理室内的压力。
125.根据权利要求123或124所述的系统,其中所述帽在旋转时以步进式方式移动接近所述第一基片,从而引起所述处理室内的压力递增式增加。
126.根据权利要求123-125中任一项所述的系统,其中所述试剂系统还包括第一抵抗单元,所述第一抵抗单元包括第一试剂。
127.根据权利要求126所述的系统,其中所述抵抗单元构造成在所述帽接合且旋转后把所述第一试剂释放到所述处理室中。
128.根据权利要求126所述的系统,其中所述抵抗单元构造成在所述帽接合且旋转后通过所述第一通孔把所述第一试剂释放到所述一个或多个室中的至少一个中。
129.根据权利要求126-128中任一项所述的系统,其中所述抵抗单元位于所述帽内。
130.根据权利要求126-128中任一项所述的系统,其中所述抵抗单元位于所述第一基片的所述表面上。
131.根据权利要求126-130中任一项所述的系统,其中所述第一基片包括仅一个通孔。
132.根据权利要求126至130中任一项所述的系统,其中所述第一基片包括第二通孔。
133.根据权利要求126-132中任一项所述的系统,其中所述第一试剂包括空气、裂解缓冲剂、洗涤缓冲剂、洗脱缓冲剂、抗体、引物、或探针。
134.根据权利要求126-133中任一项所述的系统,其中所述设备还包括构造成使所述抵抗单元破裂的推动单元。
135.根据权利要求123-134中任一项所述的系统,其中所述一个或多个室中的所述至少一个是流体连接到所述第一通孔且流体连接到所述处理室的样品室。
136.根据权利要求123-135中任一项所述的系统,其中所述一个或多个室中的所述至少一个通过通气孔流体连接到所述设备的外部。
137.根据权利要求123-136中任一项所述的系统,其中所述基质包括能够结合生物分子的过滤器。
138.一种试剂分配系统,其包括:
(a)第一基片,其包括(i)第一表面,所述第一表面包括至少一个第一井;和(ii)一个或多个第一室,其中所述一个或多个第一室中的至少一个流体连接到所述至少一个第一井;
(b)第二基片,其包括构造成安装在所述第一井内的第一抵抗单元,其中所述第一抵抗单元包括第一试剂;
(c)推动单元,其包括能够刺穿所述第一抵抗单元的尖头;以及
(d)用于所述设备的盖子,其中当所述盖子被手动旋转或推动时,所述盖子引起所述推动单元刺穿所述第一抵抗单元。
139.根据权利要求138所述的试剂分配系统,其中所述盖子引起所述推动。
140.根据权利要求138所述的试剂分配系统,其中所述盖子包括能够接合所述第一基片的螺纹区。
141.根据权利要求139所述的试剂分配系统,其中所述第一基片包括能够接合所述盖子的所述螺纹区的螺纹区。
142.根据权利要求138-141中任一项所述的试剂分配系统,其中所述第一抵抗单元包括第一薄膜,所述第一薄膜构造成待被所述推动单元的所述尖头刺穿。
143.根据权利要求142所述的试剂分配系统,其中所述第一抵抗单元包括构造成待由第一基片刺穿的第二薄膜。
144.根据权利要求142或143中任一项所述的试剂分配系统,其中所述第一薄膜包括箔、层压材料或塑料。
145.根据权利要求143或144中任一项所述的试剂分配系统,其中所述第二薄膜包括箔、层压材料或塑料。
146.一种分离生物分子的方法,所述方法包括:
(i)提供权利要求1-137中任一项所述的设备或系统;
(ii)把测试样品引入所述设备或系统中,其中所述测试样品包括一个或多个生物分子;
(iii)把所述测试样品顺序地与一组不同的试剂接触;以及
(iv)洗脱所述一个或多个生物分子,从而获得洗脱的样品。
147.根据权利要求146所述的方法,其中所述测试样品包括全血、核酸、体液、血液、血浆、血清、痰液、尿液、排泄物、汗液、脊髓液、羊水、间质液、泪液、骨髓、拭子、组织样品、颊漱口样品、气雾、细胞、蛋白质、和/或酶。
148.根据权利要求146或147所述的方法,还包括用所述一个或多个捕获区从所述测试样品捕获一种或多种分析物。
149.根据权利要求148所述的方法,还包括使用洗涤缓冲剂把所述一种或多种分析物冲洗到至少一个第一室中,或如果存在的话,使用洗涤缓冲剂把所述一种或多种分析物冲洗到至少一个第三室、第四室、第五室、处理室、样品室、废料室、和/或洗脱室中。
150.根据权利要求149所述的方法,还包括使用洗脱缓冲剂把所述一种或多种分析物洗脱到至少一个第一室中,或如果存在的话,使用洗脱缓冲剂把所述一种或多种分析物洗脱到至少一个第三室、第四室、第五室、处理室、样品室、和/或洗脱室中。
151.根据权利要求146-150中任一项所述的方法,还包括在步骤(ii)后在任何时间和任何顺序下的下列步骤中的一个或多个:把所述测试样品划分成单独的等份,干燥所述等份中的一个或多个,回收所述等份中的一个或多个,且/或在划分之后、干燥之前、干燥之后、或回收之后量化所述一个或多个等份的体积。
152.根据权利要求146-151中任一项所述的方法,还包括在步骤(i)之后在任何时间和任何顺序下的下列步骤中的一个或多个:过滤、裂解、脱水、再水化、结合、洗涤、洗脱、测定、培养、和/或检测所述测试样品。
153.根据权利要求146-152中任一项所述的方法,其中所述方法包括核酸提取、核酸纯化、核酸富集、核酸浓缩、蛋白质提取、蛋白质纯化、蛋白质富集、蛋白质浓缩、细胞分离、样品富集、核酸扩增、核酸检测或蛋白质检测。
154.根据权利要求146-151中任一项所述的方法,其中所洗脱的样品具有不大于所述测试样品的体积的体积。
155.根据权利要求146-154中任一项所述的方法,其中在所洗脱的样品内的所述生物分子的浓度比在所述测试样品中的所述生物分子的浓度高至少两倍。
156.根据权利要求145-155中任一项所述的方法,其中把所述样品引到所述设备和从所述设备洗脱所述生物分子之间的时间小于十分钟。
157.根据权利要求145-156中任一项所述的方法,其中所述测试样品包括反应的抑制剂。
158.根据权利要求157所述的方法,其中所述反应是扩增反应。
159.根据权利要求157所述的方法,其中所述反应是聚合酶链反应
160.根据权利要求157所述的方法,其中所洗脱的样品包括大于40%的在所述测试样品内的所述生物分子。
161.根据权利要求146-160中任一项所述的方法,其中所述一个或多个生物分子包括
10
目标生物分子,所述目标生物分子以小于每10 个生物分子一个目标生物分子的比例存在,并且其中所洗脱的样品包括大于40%的所述目标生物分子。
162.一种成套物件,包括:
(i)权利要求1-145中任一项所述的设备或系统;和
(ii)收集器,其收集样品供所述设备使用。

说明书全文

用于移动和定时控制的系统和方法

[0001] 交叉引用
[0002] 本申请要求2013年9月18日提交的第61/879,487号美国临时申请、2013年12月17日提交的第61/917,300号美国临时申请、2014年2月5日提交的第61/936,275号美国临时申
请以及2014年8月11日提交的第62/035,857号美国临时申请的权益,这些申请通过引用并
入本文。
[0003] 关于联邦资助研究的声明
[0004] 本发明通过国防高级研究计划局根据合同号HR0011-11-2-0006在美国政府的支持下做出。政府在本发明中具有一定的权利。
[0005] 背景
[0006] 包括核酸分析的现代生物技术为样品的分析提供了强有的工具。来自受试者和环境源的样品可用于分析各种化合物和有机体的存在。可为患者诊断包括传染性疾病和遗
传性疾病的疾病。
[0007] 然而,许多分析技术要求集中的实验室设施、经过培训的技术人员、样品制备、样品冷藏以及其他资源。在医疗点环境、有限资源环境以及难以或无权使用必要资源的其他
环境中,这样的要求可限制这些技术的效用。
[0008] 概述
[0009] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配设备,其包括:(a)第一基片,其具有第一表面,其中第一基片包括位于第一基片内的一个或多个第一室;(b)第一抵抗单元,其邻近
第一基片的表面布置且流体连接到一 个或多个第一室中的至少一个,其中第一抵抗单元
包括第一试剂;以及(c)第一推动单元,其构造成在平行于或约平行于第一基片的第一表面
的平面内沿着圆形路径移动,其中第一推动单元在平行于或约平行于第一基片的第一表面
的平面内沿着圆形路径的第一相对移动引起第一试剂进入一个或多个第一室中的至少一
个。
[0010] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配设备,其包括:(a)第一基片,其具有第一表面且包括位于第一基片内的一个或多个第一室,其中一个或多个第一室包括第一处理
室;(b)第一抵抗单元,其邻近第一基片的表面布置,其中第一抵抗单元包括第一试剂且其
中第一抵抗单元与一个或多个第一室中的至少一个流体连接;以及(c)第一推动单元,其中
第一推动单元构造成提供与第一抵抗单元的直接或间接接触,且其中第一推动单元围绕垂
直于第一基片的第一表面的轴线旋转的第一相对移动引起第一抵抗单元中的第一试剂进
入第一处理室
[0011] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配设备,其包括:(a)第一基片,其具有表面且包括位于第一基片内的一个或多个第一室;(b)第一抵抗单元,其邻近第一基片的表面布
置,其中第一抵抗单元包括第一试剂且其中第一抵抗单元与一个或多个第一室中的至少一
个流体连通;以及(c)第一推动单元,其包括至少一个突出部,其中第一推动单元构造成提
供与第一抵抗单元的直接或间接接触,其中第一推动单元在平行于或约平行于第一基片的
表面的方向上的第一相对移动引起至少一个突出部接触第一抵抗单元,从而把第一抵抗单
元中的第一试剂释放到一个或多个第一室中的至少一个中。
[0012] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配设备,其包括:(a)第一基片,其具有表面且包括位于第一基片内的一个或多个第一室,其中一个或多个第一室中的至少一个是第一
处理室;(b)第一抵抗单元,其邻近第一基片的表面布置,其中第一抵抗单元包括第一试剂;
以及(c)第一推动单元,其中第一推动单元的第一相对移动引起第一抵抗单元中的第一试
剂进入第一处理室,并且设备不是电动的。
[0013] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配设备,其包括:(a)第一基 片,其具有表面且包括位于第一基片内的一个或多个第一室,其中一个或多个第一室中的至少一个是第
一处理室;(b)第一抵抗单元和第二抵抗单元,第一抵抗单元包括第一试剂,第二抵抗单元
包括第二试剂,其中第一抵抗单元和第二抵抗单元邻近第一基片的表面布置且流体连接到
一个或多个第一室中的至少一个;以及(c)第一推动单元,其中第一推动单元在相对于第一
基片的表面的方向上的第一相对移动引起第一抵抗单元中的第一试剂进入第一处理室,并
且其中第一抵抗单元的高度或长度设计成控制从第一抵抗单元释放第一试剂相对于从第
二抵抗单元释放第二试剂的相对定时或顺序。
[0014] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配设备,其包括:(a)第一基片,其具有第一表面且包括位于第一基片内的一个或多个第一室;(b)第一抵抗单元和第二抵抗单元,第一
抵抗单元包括第一试剂,第二抵抗单元包括第二试剂,其中第一抵抗单元和第二抵抗单元
邻近第一基片的第一表面布置且流体连接到一个或多个第一室中的至少一个;以及(c)第
三抵抗单元,其位于第一抵抗单元和第二抵抗单元之间,其中第三抵抗单元构造成控制第
一试剂的释放相对于第二试剂进入一个或多个第一室中的至少一个中的相对定时。
[0015] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配设备,其包括:(a)第一基片,其具有第一表面且包括位于第一基片内的一个或多个第一室;(b)第一抵抗单元和第二抵抗单元,第一
抵抗单元包括第一试剂,第二抵抗单元包括第二试剂,其中第一抵抗单元和第二抵抗单元
邻近第一基片的第一表面布置且流体连接到一个或多个第一室中的至少一个;以及(c)第
一推动单元,其中第一推动单元在相对于第一基片的表面的方向上的第一相对移动引起第
一试剂进入一个或多个第一室中的至少一个,其中第一相对移动不包括轴向旋转。
[0016] 在一些方面,本公开提供了一种流体分配系统,其包括:(i)设备,其包括在具有第一表面的第一基片中的一个或多个第一室,其中至少一个第一室是处理室;(ii)一个或多
个抵抗单元,其沿着第一表面布置在第一基片上方,其中至少一个抵抗单元包括试剂,且一
个或多个抵抗单元构 造成包括一种或多种流体;以及(iii)第一推动单元,其构造成提供
与至少一个抵抗单元的直接或间接接触,其中第一推动单元在平行于第一基片的第一表面
的方向上的第一相对移动引起一个或多个抵抗单元中的一个抵抗单元中的流体进入处理
室。
[0017] 在一些方面,本公开提供了一种流体分配系统,其包括:(i)设备,其包括在具有第一表面的第一基片中的一个或多个第一室;(ii)一个或多个抵抗单元,其沿着第一表面布
置在第一基片上方,其中一个或多个抵抗单元构造成控制添加一种或多种流体时的相对定
时且/或控制一种或多种流体的连续添加;以及(iii)第一推动单元,其构造成提供与至少
一个抵抗单元的直接或间接接触,其中第一推动单元的第一相对移动引起一个或多个抵抗
单元中的流体进入至少一个第一室。
[0018] 在一些方面,本公开提供了一种使用试剂分配设备的方法,该方法包括:提供一种试剂分配设备,该设备包括(a)第一基片,其具有第一表面,其中第一基片包括位于第一基
片内的一个或多个第一室,(b)第一抵抗单元,其邻近第一基片的表面布置且流体连接到一
个或多个第一室中的至少一个,其中第一抵抗单元包括第一试剂,以及(c)第一推动单元;
且在平行于或约平行于第一基片的第一表面的平面内沿着圆形路径移动第一推动单元,其
中第一推动单元在平行于或约平行于第一基片的第一表面的平面内沿着圆形路径的第一
相对移动引起第一试剂进入一个或多个第一室中的至少一个。
[0019] 在一些方面,本公开提供了一种使用试剂分配设备的方法,该方法包括:提供一种试剂分配设备,该设备包括(a)第一基片,其具有第一表面且包括位于第一基片内的一个或
多个第一室,其中一个或多个第一室包括第一处理室,(b)第一抵抗单元,其邻近第一基片
的表面布置,其中第一抵抗单元包括第一试剂且其中第一抵抗单元与一个或多个第一室中
的至少一个流体连接,以及(c)第一推动单元;且把第一推动单元移动成与第一抵抗单元直
接或间接接触,其中第一推动单元围绕垂直于第一基片的第一表面的轴线旋转的第一相对
移动引起第一抵抗单元中的第一试剂进入第一处理室。
[0020] 在一些方面,本公开提供了一种使用试剂分配设备的方法,该方法包括:提供一种试剂分配设备,该设备包括(a)第一基片,其具有表面且包括位于第一基片内的一个或多个
第一室,(b)第一抵抗单元,其邻近第一基片的表面布置,其中第一抵抗单元包括第一试剂
且其中第一抵抗单元与一个或多个第一室中的至少一个流体连通,以及(c)第一推动单元,
其包括至少一个突出部;且移动第一推动单元以提供与第一抵抗单元的直接或间接接触,
其中第一推动单元在平行于或约平行于第一基片的表面的方向上的第一相对移动引起至
少一个突出部接触第一抵抗单元,从而把第一抵抗单元中的第一试剂释放到一个或多个第
一室中的至少一个中。
[0021] 在一些方面,本公开提供了一种使用试剂分配设备的方法,该方法包括:提供一种试剂分配设备,该设备包括(a)第一基片,其具有第一表面且包括位于第一基片内的一个或
多个第一室,(b)第一抵抗单元和第二抵抗单元,第一抵抗单元包括第一试剂,第二抵抗单
元包括第二试剂,其中第一抵抗单元和第二抵抗单元邻近第一基片的第一表面布置且流体
连接到一个或多个第一室中的至少一个,以及(c)第三抵抗单元,其位于第一抵抗单元和第
二抵抗单元之间;且使用第三抵抗单元来控制第一试剂的释放相对于第二试剂进入一个或
多个第一室中的至少一个中的相对定时。
[0022] 在一些方面,本公开提供了一种使用试剂分配设备的方法,该方法包括:提供一种试剂分配设备,该设备包括(i)设备,其包括在具有第一表面的第一基片中的一个或多个第
一室,其中至少一个第一室是处理室,(ii)一个或多个抵抗单元,其沿着第一表面布置在第
一基片上方,其中至少一个抵抗单元包括试剂,且一个或多个抵抗单元包括一种或多种流
体;以及(iii)第一推动单元;移动第一推动单元以提供与至少一个抵抗单元的直接或间接
接触,其中第一推动单元在平行于第一基片的第一表面的方向上的第一相对移动引起一个
或多个抵抗单元中的一个抵抗单元中的流体进入处理室。
[0023] 在一些方面,本公开提供了一种使用试剂分配设备的方法,该方法包括:提供一种试剂分配设备,该设备包括(i)设备,其包括在具有第一表面的第一基片中的一个或多个第
一室,(ii)一个或多个抵抗单元,其沿 着第一表面布置在第一基片上方;以及(iii)第一推
动单元;移动第一推动单元以提供与至少一个抵抗单元的直接或间接接触,其中第一推动
单元的第一相对移动引起一个或多个抵抗单元中的流体进入至少一个第一室;且使用一个
或多个抵抗单元来控制添加一种或多种流体时的相对定时且/或控制一种或多种流体的连
续添加。
[0024] 在本文提供的方面的一些实施方案中,试剂分配设备还包括:(d)第一推动单元,其中第一推动单元在相对于第一基片的第一表面的方向上的第一相对移动引起第一试剂
进入一个或多个第一室中的至少一个。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括
第二抵抗单元,该第二抵抗单元包括第二试剂,其中第一抵抗单元相对于第二抵抗单元的
容积、形状或长度构造成控制第一试剂的释放相对于第二试剂进入一个或多个第一室中的
至少一个中的相对定时。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括第二抵抗单元,
该第二抵抗单元包括第二试剂,且其中第一抵抗单元和第二抵抗单元之间的距离构造成控
制第一试剂的释放相对于第二试剂进入一个或多个第一室中的相对定时。在本文提供的方
面的一些实施方案中,相对定时通过构造成向第一相对移动提供阻力从而改变第一相对移
动的速度的至少一个抵抗单元而提供。在本文提供的方面的一些实施方案中,相对定时通
过构造成向第一相对移动提供阻力的一个或多个抵抗单元和一个或多个第一室的组合而
提供。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括第二抵抗单元,该第二抵抗单元包
括第二试剂,其中第一试剂的粘度构造成控制第一试剂的释放相对于第二试剂进入一个或
多个第一室中的至少一个中的相对定时。在本文提供的方面的一些实施方案中,一个或多
个第一室还包括延迟室,其中延迟室不与所述第一处理室流体连通。在本文提供的方面的
一些实施方案中,第三抵抗单元包括牺牲试剂。在本文提供的方面的一些实施方案中,第三
抵抗单元包括在操作温度下呈固体的固体材料。在本文提供的方面的一些实施方案中,设
备还包括加热单元,该加热单元构造成熔化固体材料。在本文提供的方面的一些实施方案
中,第三抵抗单元与延迟室流体连通。在本文提供的方面的一些实施方案中,第三抵抗单元
与延迟室流体连通,并且第一相对移动引起第三抵抗单元中的牺牲试剂进入延迟室。在本
文提供的方面的一些实施方案 中,第三抵抗单元具有构造成产生具体延迟时间的长度、形
状或容积。在本文提供的方面的一些实施方案中,牺牲试剂包括性溶液、润滑剂、油、水性
不混溶的液体、凝胶、气体、氟油、表面活性剂、气体、空气、或其任何组合。在本文提供的
方面的一些实施方案中,第一试剂是空气。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一试剂
包括裂解缓冲剂、洗涤缓冲剂、洗脱缓冲剂、液体、粉末、凝胶、微珠、探针、引物、核酸、DNA、RNA、多肽、抗体、或其任何组合。在本文提供的方面的一些实施方案中,试剂分配设备还包
括位于推动单元和第一抵抗单元之间的屏障单元。在本文提供的方面的一些实施方案中,
推动单元是弹簧加载的或机动的;或第一推动单元平行于或约平行于第一基片的第一相对
移动引起第一抵抗单元中的第一试剂进入第一室中的至少一个。在本文提供的方面的一些
实施方案中,第一抵抗单元还流体连接到第四抵抗单元,该第四抵抗单元包括第四试剂,并
且其中第一相对移动引起第一试剂进入第四抵抗单元,从而使第一试剂与第四试剂组合在
一起并引起组合物进入一个或多个第一室中的至少一个。在本文提供的方面的一些实施方
案中,第一试剂是第一流体且第四试剂室干试剂。在本文提供的方面的一些实施方案中,第
一抵抗单元包围第五抵抗单元,第五抵抗单元包括第五试剂,并且其中第一试剂布置在第
一抵抗单元内且在第五抵抗单元的外面。在本文提供的方面的一些实施方案中,第五抵抗
单元包围第六抵抗单元,第六抵抗单元包括第六试剂,并且其中第五试剂布置在第五抵抗
单元内且在第六抵抗单元的外面。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一相对移动直
接引起第一基片内的压力的变化。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一相对移动起
因于压力的变化、力的变化、或温度的变化。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动单
元如果存在的话位于室内。在本文提供的方面的一些实施方案中,室还包括能够发生放热
反应的化学物。在本文提供的方面的一些实施方案中,一个或多个第一室中的至少一个包
括流体,且第一抵抗单元包括不混溶流体,该不混溶流体大体上形成与第一室中的流体不
同的相。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一推动单元提供恒定力或非恒定力。在本
文提供的方面的一些实施方案中,第一推动单元和第一抵抗单元构造成为第一相对移动提
供导致第一相对移动减速、加速、保持或停 止的反馈。在本文提供的方面的一些实施方案
中,第一抵抗单元包括选自由第一室、室、通道、捕获媒介物、捕获区、过滤器、基质、薄膜
(membrane)、通道、泡罩、以及可变形基片组成的组的一个或多个结构。在本文提供的方面
的一些实施方案中,第一抵抗单元包括可变形基片或泡罩。在本文提供的方面的一些实施
方案中,一个或多个室中的至少一个是通道、隔室、样品室、洗脱室、洗涤室、处理室或加热
室。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一抵抗单元包括第一壁,该第一壁界定在第一
表面内的孔,其中该孔与一个或多个第一室中的一个或多个流体连通。在本文提供的方面
的一些实施方案中,第一相对移动引起第一壁破裂,从而引起第一抵抗单元中的第一试剂
进入一个或多个第一室中的至少一个。在本文提供的方面的一些实施方案中,试剂分配设
备还包括一个或多个屏障单元,该一个或多个屏障单元构造成控制在添加一种或多种流体
时的相对定时,其中一个或多个屏障单元在第一推动单元和第一抵抗单元之间且邻近第一
基片的第一表面布置。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一抵抗单元布置在第二基
片中且第二基片邻近第一基片的第一表面布置。在本文提供的方面的一些实施方案中,第
二基片包括至少两个抵抗单元。在本文提供的方面的一些实施方案中,第二基片包括模制
基片。在本文提供的方面的一些实施方案中,第二基片包括样品入口孔。在本文提供的方面
的一些实施方案中,其中第二基片包括包括裂解缓冲剂的抵抗单元。在本文提供的方面的
一些实施方案中,第二基片包括裂解分配喷嘴。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动
单元构造成沿着圆形路径移动。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动单元构造成沿
着螺旋形路径移动。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括构造成接合推动单
元的第四基片。在本文提供的方面的一些实施方案中,第四基片包括构造成接合推动单元
键槽。在本文提供的方面的一些实施方案中,第四基片包括构造成接合推动单元的螺纹
区。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动单元包括构造成接合第四基片的螺纹区的
螺纹区。在本文提供的方面的一些实施方案中,第四基片构造成围绕轴线旋转。在本文提供
的方面的一些实施方案中,推动单元包括构造成接合第四基片的突出部。在本文提供的方
面的一些实施方案中,推动单元构造成在由第四基片接合时旋转。在本文提供的方面 的一
些实施方案中,推动单元构造成接合第一基片。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动
单元包括外螺纹。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动单元包括内螺纹。在本文提供
的方面的一些实施方案中,第一基片包括构造成接合推动单元的外螺纹的螺纹。在本文提
供的方面的一些实施方案中,推动单元包括内螺纹和外螺纹,其中内螺纹的螺距不同于外
螺纹的螺距。在本文提供的方面的一些实施方案中,一个或多个第一室包括样品室和洗脱
室,样品室构造成容纳样品,洗脱室构造成容纳洗脱后的样品,并且其中样品室和洗脱室布
置在第一基片内且流体连接到第一抵抗单元。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备
还包括布置在第一基片内的一个或多个捕获区,并且其中该一个或多个捕获区与一个或多
个第一室中的至少一个流体连通,或如果存在的话与处理室、样品室或洗脱室流体连通。在
本文提供的方面的一些实施方案中,一个或多个第一室中的至少一个设计成保持设定量的
试剂。在本文提供的方面的一些实施方案中,设计成保持设定量的试剂的一个或多个第一
室中的至少一个流体连接到溢流室,其中溢流室构造成捕获从第一室中的一个或多个中的
至少一个溢出的试剂。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括具有第三表面的
第三基片,其中第三基片包括一个或多个第三室且邻近第一基片布置,并且其中至少一个
第一室和至少一个第三室构造成通过第二相对移动连接。在本文提供的方面的一些实施方
案中,第一相对移动引起第二相对移动。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括
一个或多个捕获区,该一个或多个捕获区布置在第一基片内、布置在第三基片内、或布置在
第一基片和第三基片之间,并且其中一个或多个捕获区、至少一个第一室、和至少一个第三
室能够通过第三相对移动连接。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一相对移动或第
二相对移动引起第三相对移动。在本文提供的方面的一些实施方案中,一个或多个捕获区
包括一个或多个捕获媒介物。在本文提供的方面的一些实施方案中,一个或多个捕获媒介
物是圆柱、过滤器、基质、聚合物、电荷转换材料、薄膜、抗体、核酸探针、或其组合。在本文提
供的方面的一些实施方案中,设备包括两个第一室,且一个或多个捕获区构造成连接该两
个第一室。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备包括两个第一室,且一个或多个捕获
区构造成连接第一 室中的两个或更多个。
[0025] 在本文提供的方面的一些实施方案中,至少两个第一室和薄膜或至少一个桥接件能够通过第四相对移动连接。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备包括邻近第一基
片布置的中间基片,并且其中中间基片包括薄膜或一个或多个桥接件。在本文提供的方面
的一些实施方案中,至少一个第一室和薄膜或至少一个桥接件能够通过第四相对移动连
接。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括第四基片,该第四基片包括一个或多
个第四室,其中中间基片在第一基片和第四基片之间,并且其中至少一个第一室、至少一个
第四室、以及薄膜或至少一个桥接件能够通过第五相对移动连接。在本文提供的方面的一
些实施方案中,设备还包括第五基片,该第五基片包括一个或多个第五室,其中第五基片在
第四基片下方,并且其中至少一个第一室、至少一个第三室、至少一个第四室、至少一个第
五室、以及薄膜或至少一个桥接件能够通过第六相对移动连接。在本文提供的方面的一些
实施方案中,中间基片包括连续薄膜。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括可
变形基片,该可变形基片在第一基片和中间基片之间且/或如果第四基片存在的话在中间
基片和第四基片之间。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一基片或如果存在的话中
间基片、第二基片、第三基片、第四基片、或第五基片、或其一部分被不同地湿润。在本文提
供的方面的一些实施方案中,第一基片或如果存在的话中间基片、第二基片、第三基片、第
四基片、和/或第五基片纵向平移。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一基片和/或如
果存在的话中间基片、第二基片、第三基片、第四基片、或第五基片轴向旋转。在本文提供的
方面的一些实施方案中,设备还包括盖子,该盖子封闭具有容积V1的腔且围绕设备中的通
孔,其中通孔连接到至少一个第一室,其中盖子的闭合封闭腔并施加与容积V1和具有容积V0
的开放系统之间的容积差相称的压力。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括
壳体系统,壳体系统围绕具有通孔的设备,该通孔连接到至少一个第一室,其中壳体系统包
括进入口,该进入口连接到通孔以插入样品;以及用于封闭壳体系统的帽,其中闭合帽导致
样品引入通孔种或导致相对移动第一基片。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备是
微流体设备。在本文提供的方面的一些实施方 案中,设备还包括流体连接到一个或多个第
一室的一个或多个通气孔。在本文提供的方面的一些实施方案中,设备还包括第二推动单
元,该第二推动单元构造成提供与至少一个抵抗单元的直接或间接接触,其中第二推动单
元在平行于或约平行于第一基片的第一表面的方向的相对移动引起在一个或多个抵抗单
元中的一个抵抗单元中流体进入第一室。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一推动
单元或如果存在的话第二推动单元构造成沿着第一表面可滑动地接合或沿着第一表面与
布置在第一基片上方的抵抗单元可滑动地接合。在本文提供的方面的一些实施方案中,第
一推动单元或第二推动单元的表面沿着推动单元的长轴线是非平面的或非一致的。在本文
提供的方面的一些实施方案中,设备还包括布置成与第一室中的至少一个或抵抗单元中的
至少一个热接触的一个或多个加热或冷却元件。在本文提供的方面的一些实施方案中,试
剂分配设备包括一个或多个加热元件,且其中一个或多个加热元件中的至少一个包括放热
化学试剂。在本文提供的方面的一些实施方案中,一个或多个加热或冷却元件中的至少一
个位于与气源流体连通的室内。在本文提供的方面的一些实施方案中,传导材料是相变
材料、金属、金属粉、电解质、聚合物或其组合。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一
相对移动分配传导材料,从而导致传导材料和传导结构之间的电接触。在本文提供的方面
的一些实施方案中,电接触增加或减小电路中的电流电压。在本文提供的方面的一些实
施方案中,第一基片还包括构造成控制第一试剂的流动的至少一个。在本文提供的方面
的一些实施方案中,推动单元如果存在的话附接到所述第一基片。在本文提供的方面的一
些实施方案中,推动单元如果存在的话从第一基片是可拆卸的。在本文提供的方面的一些
实施方案中,第一基片包括至少一个第一压痕。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动
单元如果存在的话包括构造成配合在至少一个第一压痕内的脊部。在本文提供的方面的一
些实施方案中,第一基片包括构造成容纳至少一个第一压痕的至少一个第一脊部。在本文
提供的方面的一些实施方案中,第一推动单元如果存在的话构造成沿着第一基片的长度滑
动。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一基片包括构造成控制第一基片内的第一试
剂的流动的至少一个阀。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一推动单元构造成直 接
或间接接触阀以便控制第一基片内的第一试剂的流动。在本文提供的方面的一些实施方案
中,试剂分配设备还包括样品进入口或样品输入井。在本文提供的方面的一些实施方案中,
如果第一推动单元存在的话还包括控制第一推动单元的移动的控制器。在本文提供的方面
的一些实施方案中,本公开提供了一种集成设备,其包括:(a)本文提供的方面或实施方案
的试剂分配设备,其中样品进入口流体连接到一个或多个室中的至少一个;和(b)检测器,
其附接到试剂分配设备;其中集成设备构造成在生物样品装入到样品输入口中之后四十分
钟或更短时间内检测至少一个生物分子。
[0026] 在一些方面,本公开提供了一种样品制备设备,其包括:(a)第一基片,第一基片包括样品输入口且包括位于所述第一基片内的一个或多个室,其中一个或多个室包括与样品
输入口流体连接的反应室;和(b)至少一个抵抗单元,其邻近第一基片的表面,其中至少一
个抵抗单元:(i)包括试剂并且(ii)与一个或多个室中的至少一个流体连接;其中样品制备
设备构造成在生物样品装入样品输入口之后十分钟内从包括反应抑制剂的生物样品中提
取一组生物分子,并且其中提取的该组生物分子包括少于75%的反应抑制剂。
[0027] 在本文提供的方面的一些实施方案中,提取的该组生物分子包括少于50%的反应抑制剂。在本文提供的方面的一些实施方案中,生物分子在五分钟或更短时间内从生物样
品中提取。在本文提供的方面的一些实施方案中,生物样品包括至少一个完整的细胞,该至
少一个完整的细胞包括生物分子。在本文提供的方面的一些实施方案中,生物样品包括或
疑似包括与衣原体和淋病有关的分子。在本文提供的方面的一些实施方案中,生物分子是
核酸。在本文提供的方面的一些实施方案中,生物分子是DNA。在本文提供的方面的一些实
施方案中,生物分子是RNA。在本文提供的方面的一些实施方案中,生物分子是多肽。在本文
提供的方面的一些实施方案中,反应是扩增反应。在本文提供的方面的一些实施方案中,集
成设备包括:(a)本文提供的方面或实施方案的样品制备设备;和(b)检测器,其附接到样品
制备设备;其中集成设备构造成在生物样品装入到样品输入口中 之后四十分钟或更短时
间内检测至少一个生物分子。在本文提供的方面的一些实施方案中,集成设备重量小于5
磅。在本文提供的方面的一些实施方案中,检测器产生定性结果。在本文提供的方面的一些
实施方案中,检测器产生定量结果。
[0028] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配系统,其包括:(a)设备,其包括:(i)第一基片,其包括一个或多个室、第一表面以及第一通孔,其中一个或多个室中的至少一个是包
括基质的处理室且该室中的至少一个或多个与第一通孔流体连接;和(ii)螺纹柱,其附接
到设备的表面;以及(b)用于设备的帽,其中帽包括中空区,该中空区构造成接合螺纹柱以
使得,在帽与螺纹柱接合且帽旋转之后,帽移动接近设备的表面,从而增加处理室内的压
力。
[0029] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配系统,其包括:(a)设备,该设备包括:(i)第一基片,其包括:一个或多个室、第一表面以及第一通孔,其中一个或多个室中的至少一
个是包括基质的处理室且该室中的至少一个或多个与第一通孔流体连接;和(ii)螺纹中空
区,其在设备的表面内;以及(b)用于设备的帽,其中帽包括螺纹柱,螺纹柱构造成接合螺纹
中空区以使得,在螺纹柱与螺纹中空区接合且帽旋转之后,帽移动接近第一基片的第一表
面,从而增加处理室内的压力。
[0030] 在本文提供的方面的一些实施方案中,帽在旋转时以步进式方式移动接近第一基片,从而引起处理室内的压力递增式增加。在本文提供的方面的一些实施方案中,试剂系统
还包括第一抵抗单元,该第一抵抗单元包括第一试剂。在本文提供的方面的一些实施方案
中,抵抗单元构造成在帽接合且旋转后把第一试剂释放到处理室中。在本文提供的方面的
一些实施方案中,抵抗单元构造成在帽接合且旋转后通过第一通孔把第一试剂释放到一个
或多个室中的至少一个中。在本文提供的方面的一些实施方案中,抵抗单元位于所述帽内。
在本文提供的方面的一些实施方案中,抵抗单元位于第一基片的表面上。在本文提供的方
面的一些实施方案中,第一基片包括仅一个通孔。在本文提供的方面的一些实施方案中,第
一基片包括第二通孔。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一试剂包括空气、裂解缓 
冲剂、洗涤缓冲剂、洗脱缓冲剂、抗体、引物、或探针。在本文提供的方面的一些实施方案中,
设备还包括构造成使抵抗单元破裂的推动单元。在本文提供的方面的一些实施方案中,一
个或多个室中的至少一个是流体连接到第一通孔且流体连接到处理室的样品室。在本文提
供的方面的一些实施方案中,一个或多个室中的至少一个通过通气孔流体连接到设备的外
部。在本文提供的方面的一些实施方案中,基质包括能够结合生物分子的过滤器。
[0031] 在一些方面,本公开提供了一种试剂分配系统,其包括:(a)第一基片,其包括(i)第一表面,该第一表面包括至少一个第一井;和(ii)一个或多个第一室,其中一个或多个第
一室中的至少一个流体连接到至少一个第一井;(b)第二基片,其包括构造成安装在第一井
内的第一抵抗单元,其中第一抵抗单元包括第一试剂;(c)推动单元,其包括能够刺穿第一
抵抗单元的尖头;以及(d)用于设备的盖子,其中当盖子被手动旋转或推动时,盖子引起推
动单元刺穿第一抵抗单元。
[0032] 在本文提供的方面的一些实施方案中,其中盖子引起推动。在本文提供的方面的一些实施方案中,盖子包括能够接合第一基片的螺纹区。在本文提供的方面的一些实施方
案中,第一基片包括螺纹区,该螺纹区能够接合盖子的螺纹区。在本文提供的方面的一些实
施方案中,第一抵抗单元包括第一薄膜,第一薄膜构造成被推动单元的尖头刺穿。在本文提
供的方面的一些实施方案中,第一抵抗单元包括构造成由第一基片刺穿的第二薄膜。在本
文提供的方面的一些实施方案中,第一薄膜包括箔、层压材料或塑料。在本文提供的方面的
一些实施方案中,第二薄膜包括箔、层压材料或塑料。
[0033] 在以上方面中的任一方面的一些实施方案中,一个或多个抵抗单元构造成控制添加一种或多种流体时的相对定时且/或控制一种或多种流体的连续添加。在一些实施方案
中,推动单元的第一相对移动包括在平行于第一基片的第一表面的方向上的平移和/或旋
转,其中第一室沿着第一表面。在以上方面中的任一方面的一些实施方案中,相对定时通过
构造成向第一相对移动提供阻力的至少一个抵抗单元而提供。在以上方面中的任一方面 
的一些实施方案中,相对定时通过构造成向第一相对移动提供阻力的一个或多个抵抗单元
和一个或多个第一室的组合而提供。在向第一相对移动提供阻力的一些实施方案中,阻力
由改变第一相对移动的速度的抵抗单元引起。在以上方面中的任一方面的一些实施方案
中,第一相对移动的速率是恒定的、减速或加速的。在以上方面中的任一方面的一些实施方
案中,相对定时由包括流体的至少一个抵抗单元提供,其中至少一个抵抗单元与设备中的
第二室流体连通,并且其中第一相对移动引起至少一个抵抗单元中的流体进入第二室。在
以上方面中的任一方面的一些实施方案中,第二室如果存在的话不与试剂室流体连通。在
本文提供的方面的一些实施方案中,第一基片是平面或非平面的。
[0034] 在本文提供的方面的一些实施方案中,在至少一个抵抗单元内的流体或试剂是不混溶流体,该不混溶流体与处理室中的一种或多种流体相比形成不同的相。在一些实施方
案中,不混溶流体是油、润滑剂、固体材料或相变材料
[0035] 在涉及流体和/或试剂连续添加的方面中的任一方面的一些实施方案中,连续添加由构造成包括一种或多种流体的至少一个抵抗单元提供,并且其中第一相对移动引起一
种或多种流体进入处理室。在一些实施方案中,连续添加由包括第一流体的第一抵抗单元
和包括第二流体的第二抵抗单元提供,其中第一抵抗单元和第二抵抗单元流体连接到处理
室,并且其中第一相对移动引起第一流体和第二流体进入处理室。在本文提供的方面的一
些实施方案中,第一抵抗单元还流体连接到第二抵抗单元,并且其中所述第一相对移动引
起第一流体进入第二抵抗单元,从而使第一流体与第二流体组合在一起并引起该组合物进
入处理室。在本文提供的方面的一些实施方案中,连续添加由包括第一流体的第一抵抗单
元和包括干试剂的第二抵抗单元提供,其中第一抵抗单元和第二抵抗单元流体连接到处理
室,并且其中第一相对移动引起第一流体和干试剂进入处理室。在本文提供的方面的一些
实施方案中,第一抵抗单元还流体连接到第二抵抗单元,并且其中所述第一相对移动引起
第一流体进入包括干试剂的第二抵抗单元,从而使第一流体与干试剂组合在一起并引起该
组合物进入处理室。在 本文提供的方面的一些实施方案中,至少一个抵抗单元包括不混溶
流体,该不混溶流体与处理室中的一种或多种流体相比形成不同的相。在本文提供的方面
的一些实施方案中,系统或设备还包括两个或更多个抵抗单元,其中第一抵抗单元包括试
剂且第二抵抗单元包括水性流体,并且其中第一相对移动引起第二抵抗单元中的水性液体
进入第一抵抗单元。在本文提供的方面的一些实施方案中,推动单元的第一相对移动引起
组合后的试剂和水性流体进入第一室。在本文提供的方面的一些实施方案中,第一推动单
元和至少一个抵抗单元构造成控制添加一种或多种流体时的相对定时。在本文提供的方面
的一些实施方案中,具有顶表面和底表面的至少一个抵抗单元沿着第一表面布置在第一基
片上方,其中抵抗单元的底表面接触第一室,并且其中第一相对移动引起底表面破裂,从而
引起至少一个抵抗单元中的流体进入第一室。
[0036] 在一些方面,本公开提供了一种分离生物分子的方法,该方法包括:(i)提供本文提供的方面或实施方案的设备或系统;(ii)把测试样品引入设备或系统中,其中测试样品
包括一个或多个生物分子;(iii)把测试样品顺序地与一组不同的试剂接触;以及(iv)洗脱
一个或多个生物分子,从而获得洗脱的样品。
[0037] 在一些方面,本公开提供一种测试用于目标的样品的方法,该方法包括:(i)提供权利要求1至61中任一项所述的流体分配系统,其中至少一种流体包括用于该目标的检测
剂;(ii)把测试样品引入设备中;(iii)把一个或多个抵抗单元与第一推动单元和/或第二
推动单元接触,从而把检测剂与样品一起引入以产生反应混合物;以及(iv)测量来自检测
剂的信号以确定测样样品中目标的存在或不存在。
[0038] 在本文提供的方面的一些实施方案中,测试样品包括全血、核酸、体液、血液、血浆、血清、痰液、尿液、排泄物、汗液、脊髓液、羊水、间质液、泪液、骨髓、拭子、组织样品、颊漱口样品、气雾、细胞、蛋白质、和/或酶。在本文提供的方面的一些实施方案中,方法还包括用
一个或多个捕获区从测试样品捕获一种或多种分析物。在本文提供的方面的一些实施方案
中,方法还包括使用洗涤缓冲剂把一种或多种分析物冲洗到 至少一个第一室中,或如果存
在的话使用洗涤缓冲剂把一种或多种分析物冲洗到至少一个第三室、第四室、第五室、处理
室、样品室、废料室、和/或洗脱室中。在本文提供的方面的一些实施方案中,方法还包括使
用洗脱缓冲剂把一种或多种分析物洗脱到至少一个第一室中,或如果存在的话使用洗脱缓
冲剂把一种或多种分析物洗脱到至少一个第三室、第四室、第五室、处理室、样品室、和/或
洗脱室中。在本文提供的方面的一些实施方案中,方法还包括在步骤(ii)后在任何时间和
任何顺序下的下列步骤中的一个或多个:把测试样品划分成单独的等份,干燥等份中的一
个或多个,回收等份中的一个或多个,且/或在划分之后、干燥之前、干燥之后、或回收之后
量化一个或多个等份的体积。在本文提供的方面的一些实施方案中,方法还包括在步骤(i)
之后在任何时间和任何顺序下的下列步骤中的一个或多个:过滤、裂解、脱水、再水化、结
合、洗涤、洗脱、测定、培养、和/或检测测试样品。在本文提供的方面的一些实施方案中,方
法包括核酸提取、核酸纯化、核酸富集、核酸浓缩、蛋白质提取、蛋白质纯化、蛋白质富集、蛋
白质浓缩、细胞分离、样品富集、核酸扩增、核酸检测或蛋白质检测。在本文提供的方面的一
些实施方案中,洗脱的样品具有不大于测试样品的体积的体积。在本文提供的方面的一些
实施方案中,洗脱的样品内的生物分子的浓度比在测试样品中的生物分子的浓度高至少两
倍。在本文提供的方面的一些实施方案中,样品引到设备和从设备洗脱生物分子之间的时
间小于十分钟。在本文提供的方面的一些实施方案中,测试样品包括反应的抑制剂。在本文
提供的方面的一些实施方案中,反应是扩增反应。在本文提供的方面的一些实施方案中,反
应是聚合酶链反应。在本文提供的方面的一些实施方案中,洗脱的样品包括大于40%的在
测试样品内的生物分子。在本文提供的方面的一些实施方案中,其中一个或多个生物分子
包括目标生物分子,该目标生物分子以小于每1010个生物分子一个目标生物分子的比例存
在,并且其中洗脱的样品包括大于40%的目标生物分子。
[0039] 在一些方面,本公开提供了一种成套物件,其包括:(i)权利要求1至145中任一项所述的设备或系统;和(ii)收集器,其收集样品用于所述设备。
[0040] 在成套物件方面的一些实施方案中,系统或设备还包括样品、洗涤缓冲剂、洗脱缓冲剂、裂解剂、试剂、染料、去湿剂、稳定剂、蛋白质、核酸、过滤器、薄膜或标记物中的一者或
多者。
[0041] 通过引用并入
[0042] 本说明书中提及的所有出版物、专利和专利申请通过引用并入本文,其程度如同每个单独的出版物、专利或专利申请特别地且单独地表示为通过引用并入一样。
[0043] 附图简述
[0044] 本发明的新颖特征在所附权利要求中进行具体陈述。通过参照下面的陈述说明性实施方案的详细描述,将更好地理解本发明的特征及优点,其中利用了本发明的原理,且在
附图中:
[0045] 图1示出测定来自受试者的样品的示例性示意图。
[0046] 图2A示出接触抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0047] 图2B示出阻挡推动单元的抵抗单元的示例性示意图。
[0048] 图2C示出克服抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0049] 图2D示出接触屏障单元的推动单元的示例性示意图。
[0050] 图2E示出阻挡推动单元的屏障单元的示例性示意图。
[0051] 图2F示出克服屏障单元的推动单元的示例性示意图。
[0052] 图3A示出经由重力移动的推动单元的示例性示意图。
[0053] 图3B示出经由反应移动的推动单元的示例性示意图。
[0054] 图4A示出与通道接合的推动单元的示例性示意图。
[0055] 图4B示出朝着抵抗单元直线移动的推动单元的示例性示意图。
[0056] 图4C示出具有不同几何结构的两个推动单元的示例性示意图。
[0057] 图4D示出朝着抵抗单元直线移动的具有不同几何结构的两个推动单元的示例性示意图。
[0058] 图5A示出朝着多个抵抗单元旋转地移动的推动单元的示例性示意图。
[0059] 图5B示出朝着多个抵抗单元直线地移动的推动单元的示例性示意图。
[0060] 图6A示出接触第一抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0061] 图6B示出在来自第一抵抗单元的流体进入第一室中时接触第二抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0062] 图6C示出在来自第二抵抗单元的流体进入第一室中时接触第三抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0063] 图6D示出来自第三抵抗单元的流体流入第二室中的示例性示意图。
[0064] 图7A从四分之三视图示出直线样品制备设备的示例性示意图。
[0065] 图7B从俯视图示出直线样品制备设备的示例性示意图。
[0066] 图7C从仰视图示出直线样品制备设备的示例性示意图。
[0067] 图7D从侧视图示出直线样品制备设备的示例性示意图。
[0068] 图7E从分解图示出直线样品制备设备的示例性示意图。
[0069] 图7F从分解图示出基质和基质壳体的示例性示意图。
[0070] 图7G从分解图示出直线样品制备设备的顶部层和底部层的示例性示意图。
[0071] 图7H示出样品井和帽的示例性示意图。
[0072] 图8A示出在第一位置处的样品制备设备的示例性示意图。
[0073] 图8B示出在第二位置处的样品制备设备的示例性示意图。
[0074] 图8C示出在第三位置处的样品制备设备的示例性示意图。
[0075] 图8D示出在第四位置处的样品制备设备的示例性示意图。
[0076] 图8E示出在第五位置处的样品制备设备的示例性示意图。
[0077] 图8F示出在第六位置处的样品制备设备的示例性示意图。
[0078] 图9A示出采用注射器的示例性样品制备设备。
[0079] 图9B示出采用注射器的样品制备设备的示例性示意图。
[0080] 图10示出对比样品制备设备和对照协议之间的示例性样品制备结果的图表。
[0081] 图11示出示例性样品制备设备和推动单元。
[0082] 图12A示出对比样品制备设备和对照协议之间的示例性样品制备结果的图表。
[0083] 图12B示出对比样品制备设备和对照协议之间的示例性样品制备结果的图表。
[0084] 图13A示出带有恒力弹簧的直线样品制备设备的示例性示意图。
[0085] 图13B示出在操作前的带有恒力弹簧的示例性直线样品制备设备。
[0086] 图13C示出在操作期间在第一位置、第二位置和第三位置处的带有恒力弹簧的示例性直线样品制备设备。
[0087] 图13D示出在操作后的带有恒力弹簧的示例性直线样品制备设备。
[0088] 图14A示出带有定位在抵抗单元上方的卡扣配合特征的屏障单元的示例性示意图。
[0089] 图14B示出具有与抵抗单元接触的卡扣配合特征的屏障单元的示例性示意图。
[0090] 图14C从侧视图示出卡扣配合特征的示例性示意图。
[0091] 图15A示出泡罩混合器的示例性示意图。
[0092] 图15B示出泡罩混合器的示例性示意图。
[0093] 图16A示出示例性样品制备设备。
[0094] 图16B示出样品制备设备的示例性示意图。
[0095] 图17A示出带有旋转阀的样品制备设备的示例性示意图。
[0096] 图17B示出带有样品室和帽的样品制备设备的示例性示意图。
[0097] 图18A示出旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0098] 图18B示出带有抵抗单元和屏障单元的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0099] 图18C示出开始接触旋转样品制备设备中的屏障单元和抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0100] 图18D示出继续接触旋转样品制备设备中的屏障单元和抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0101] 图18E示出克服旋转样品制备设备中的屏障单元和抵抗单元的推动单元的示例性示意图。
[0102] 图19示出带有增压帽的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0103] 图20示出带有中心柱的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0104] 图21A示出使用者把样品装入示例性样品制备设备中。
[0105] 图21B示出使用者把帽放置在示例性样品制备设备上。
[0106] 图21C示出使用者把帽旋转到示例性样品制备设备上的裂解位置。
[0107] 图21D示出使用者把帽旋转到示例性样品制备设备上的洗涤位置。
[0108] 图21E示出使用者把帽旋转到示例性样品制备设备上的洗脱位置。
[0109] 图21F示出在示例性样品制备设备上的样品洗脱口。
[0110] 图22A示出带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0111] 图22B示出带有帽、压盘和试剂层、在帽上带有键槽的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0112] 图22C示出带有帽、压盘和试剂层、在压盘上带有键槽和螺纹的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0113] 图22D示出带有帽、压盘和试剂层、在试剂层上带有螺纹的旋转样品 制备设备的示例性示意图。
[0114] 图22E示出带有帽、压盘和试剂层、在试剂层上带有抵抗单元的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0115] 图22F示出带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的操作的示例性示意图。
[0116] 图23A示出在第一操作位置的带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0117] 图23B示出在第二操作位置的带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0118] 图23C示出在第三操作位置的带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0119] 图23D示出在第四操作位置的带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0120] 图24A示出带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的示例性示意图,其中键槽允许帽接合压盘。
[0121] 图24B示出带有帽、压盘和试剂层的旋转样品制备设备的示例性示意图,其中帽推动抵抗单元。
[0122] 图24C示出示例性可变形层。
[0123] 图25A示出带有样品的示例性样品室。
[0124] 图25B示出带有未混合的样品和试剂的示例性样品室。
[0125] 图25C示出带有混合的样品和试剂的示例性样品室。
[0126] 图26A示出试剂层的示例性示意图。
[0127] 图26B示出带有抵抗单元的示例性试剂层。
[0128] 图26C示出带有连续流体分配的多层抵抗单元的示例性示意图。
[0129] 图26D示出带有并行流体分配的多层抵抗单元的示例性示意图。
[0130] 图26E示出带有连续和并行流体分配的多层抵抗单元的示例性示意 图。
[0131] 图27A示出带有底部密封室的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0132] 图27B示出旋转样品制备设备的示例性示意图,其中流体装入室中。
[0133] 图27C示出带有顶部密封室的旋转样品制备设备的示例性示意图。
[0134] 图28A示出使用者从示例性样品制备设备移除密封层。
[0135] 图28B示出从示例性样品制备设备移除的密封件
[0136] 图29A示出环和孔密封件、刺穿环、抵抗单元包装层以及第二层的示例性示意图。
[0137] 图29B示出刺穿环和抵抗单元包装层的示例性示意图。
[0138] 图30A示出正被刺穿的室的底部密封件的示例性示意图。
[0139] 图30B示出正被刺穿的室的顶部密封件的示例性示意图。
[0140] 图31A示出流体计量结构的示例性示意图。
[0141] 图31B示出充满流体的流体计量结构的示例性示意图。
[0142] 图31C示出充满流体的流体计量结构的示例性示意图,其中过量的流体溢入外部室中。
[0143] 图32A示出温度控制器的示例性示意图。
[0144] 图32B示出带有柱形传热器的温度控制器的示例性示意图。
[0145] 图32C示出带有网格形传热器的温度控制器的示例性示意图。
[0146] 图32D示出插入到温度控制区域的传热器的示例性示意图。
[0147] 图32E示出带有与热源隔绝的温度控制区的温度控制器的示例性示意图。
[0148] 图33A示出带有包括单个指状物的温度控制器的示例性示意图。
[0149] 图33B示出带有包括多个指状物的温度控制器的示例性示意图。
[0150] 图33C示出带有部分地穿过温度控制区域定位的传热器的温度控制器的示例性示意图。
[0151] 图33D示出带有完全穿过温度控制区域定位的传热器的温度控制器的示例性示意图。
[0152] 图33E示出穿过具有环形结构的温度控制区域定位的传热器的示例性示意图。
[0153] 图33F示出带有嵌入相变材料中的柱状物的温度控制器的示例性示意图。
[0154] 图33G示出带有嵌入相变材料中且嵌入加热器/冷却器单元中的柱状物的温度控制器的示例性示意图。
[0155] 图33H示出带有嵌入相变材料中的线的温度控制器的示例性示意图。
[0156] 图33I示出带有嵌入相变材料中且嵌入加热器/冷却器单元中的线的温度控制器的示例性示意图。
[0157] 图33J示出带有嵌入相变材料中的柱状物的温度控制器的示例性示意图。
[0158] 图33K示出带有嵌入相变材料中且嵌入加热器/冷却器单元中的柱状物的温度控制器的示例性示意图。
[0159] 图33L示出带有嵌入相变材料中的线的温度控制器的示例性示意图。
[0160] 图33M示出带有嵌入相变材料中且嵌入加热器/冷却器单元中的线的温度控制器的示例性示意图。
[0161] 图33N示出带有大热质量的相变材料的温度控制器的示例性示意图。
[0162] 图33O示出带有位于传热器内的加热器/冷却器单元和相变材料的温度控制器的示例性示意图。
[0163] 图34A示出基站的示例性示意图。
[0164] 图34B示出示例性达。
[0165] 图34C示出弹簧构型的示例性示意图。
[0166] 图34D示出示例性位置传感器
[0167] 图35A示出在起始位置处的带有自动控制的示例性样品制备设备。
[0168] 图35B示出经历自动旋转的带有自动控制的示例性样品制备设备。
[0169] 图35C示出在第二位置处的带有自动控制的示例性样品制备设备。
[0170] 图35D示出来自样品制备设备的盘层的示例性示意图。
[0171] 图35E示出来自样品制备设备的盘层的示例性示意图。
[0172] 图35F示出带有按钮或销的来自样品制备设备的底部层的示例性示意图。
[0173] 图36示出用于为来自示例性样品制备设备的结果拍照的电子设备。
[0174] 图37A示出经历样品装载的示例性样品制备设备。
[0175] 图37B示出闭合的且从第一位置旋转到第二位置的示例性样品制备设备。
[0176] 图37C示出旋转到第三位置的示例性样品制备设备。
[0177] 图37D示出旋转到第四位置的示例性样品制备设备。
[0178] 图37E示出完成样品制备的示例性样品制备设备。
[0179] 图37F示出经历培养的示例性样品制备设备。
[0180] 图37G示出显示结果的示例性样品制备设备。
[0181] 图38A示出示例性样品制备设备。
[0182] 图38B示出来自示例性样品制备设备中的样品的结果。
[0183] 图39A示出带有基站的示例性样品制备设备。
[0184] 图39B示出带有基层的示例性样品制备设备。
[0185] 图40A示出带有用于定性医疗点测试或资源缺乏环境测试的基站的示例性样品制备设备。
[0186] 图40B示出带有于定性资源缺乏环境的一次性基层的示例性样品制备设备。
[0187] 图40C示出示例性数字PCR芯片。
[0188] 图40D示出带有于定量资源缺乏环境测试的一次性基层的示例性样品 制备设备。
[0189] 图41A示出带有示例性温度控制单元的示例性样品制备设备。
[0190] 图41B示出带有示例性温度控制单元的示例性样品制备设备的内部视图。
[0191] 图42A示出来自温度控制器的示例性结果。
[0192] 图42B示出来自温度控制器的示例性结果。
[0193] 图42C示出来自温度控制器的示例性结果。
[0194] 图42D示出来自温度控制器的示例性结果。
[0195] 发明的详细描述
[0196] 在本公开中我们描述了可单独地或以各种组合用于包括但不限于本文所列举的那些的应用中的设备和方法。此外,本公开中的设备和方法可以以与用于先前描述的应用
的先前公开的设备和方法的各种组合来使用。本申请为了任一或所有的目的通过引用以其
整体并入下面的申请。于2011年4月5日提交的第61/516,628号美国申请“Digital 
Isothermal Quantification of Nucleic Acids Via Simultaneous Chemical 
Initiation of Recombinase Polymerase Amplification(RPA)Reactions on Slip 
Chip”,并且还引用于2011年5月9日提交的第61/518,601号美国申请“Quantification of 
Nucleic Acids With Large Dynamic Range Using Multivolume Digital Reverse 
Transcription PCR(RT-PCR)On A Rotational Slip Chip Tested With Viral Load”;于
2011年9月20日提交的第113/257,811号美国申请“Slip Chip Device and Methods”(美国
公布号2012-0028342);该美国申请是于2010年3月23日提交的第PCT/US2010/028316号国
际申请“Slip Chip Device and Methods”(国际公布号WO 2010/111265)的进入国家阶段,
国际申请要求2009年11月18日提交的第61/262,375号美国申请“Slip Chip Device and 
Methods”的优先权、要求2009年3月24日提交的第61/162,922号美国申请“Slip Chip 
Device and Methods”的优先权、要求2010年3月22日提交的第61/340,872号美国申请
“Slip Chip Device and  Methods”的优先权、要求2012年4月5日提交的第13/440,371号
美国申请“Analysis Devices,Kits,And Related Methods For Digital Quantification 
Of Nucleic Acids And Other Analytes”(美国公布号2012-0264132)的优先权、以及要求
2012年5月9日提交的第13/467,482号美国申请“Multivolume Devices,Kits,and Related 
Methods for Quantification and Detection of Nucleic Acids and Other Analytes”
(美国公布号2012-0329038)的优先权;第13/868,009号美国申请和第PCT/US2013/037658
号国际申请,该两个申请都题为“Fluidic Devices for Biospecimen Preservation”并且
提交于2013年4月22日,其每个都要求于2012年4月20提交的第61/636,426号美国申请“On-
Chip Drying of Samples”的优先权;第13/868,028号美国申请和第PCT/US2013/037660号
国际申请,该两个申请都题为“Fluidic Devices and Systems for Sample Preparation 
or Autonomous Analysis”并且提交于2013年4月22日,其每个都要求于2012年4月20日提
交的第61/636,426号美国申请“On-Chip Drying of Samples”的优先权,且要求于2012年
11月14日提交的第61/726,089号美国申请“Loading apparatus for controlling 
pressure and filling fluids in channels”的优先权;以及于2013年4月24日提交的第
13/869,856号美国申请“Slip-Induced Compartmentalization”,该申请要求于2012年4月
24日提交的第61/637,661号美国申请“Slip-Induced Compartmentalization”的优先权。
[0197] 本公开描述了用于在移动期间进行时间控制的系统和方法。所描述的系统和方法可用于提供在一系列移动中所需的时间延迟。该所需的时间延迟可在各种应用中使用,包
括但不限于流体或试剂的分配、反应、提取、纯化、隔离、培养、混合、溶解、沉淀、结晶、细胞
生长、加热、冷却、再水化以及试剂、样品或分析物的重组。该系统和方法可允许激活抵抗单
元,并且可诸如连续地、同时地或组合地按照特定的所需的顺序分配流体。抵抗单元可由推
动单元激活,该推动单元可直线地、旋转地或以直线和旋转的组合移动。时间控制系统和流
体分配系统可集成到设备中,该设备包括但不限于用于样品制备、样品保存和样品分析的
设备。
[0198] 许多好处可以与本发明相关联。例如,本系统和方法可用于以以受控 的或自动的方式分配流体,其中流体添加的顺序和/或流体添加之间的定时被控制。这可以以最小的用
户输入或用户错误提供简单且可重现的结果。在一些情况下,受控的或自动的操作可在没
有外部动力或没有电源的情况下进行,允许甚至在偏远的或资源缺乏的环境中的便携式操
作。在另一个实例中,本系统和方法允许在稳定、无菌的环境下储存试剂和/或样品。这样的
储存可例如在医疗点诊断中(在该医疗点诊断中,可对储存的样品在非现场进行进一步测
试)是有益的,以及在使得试剂和样品可能需要长期储存的偏远位置进行测定时是有益的。
另一个好处包括当在设备内进行测定时暂停或时间延迟的引入。通常,引入这样的暂停(例
如以自动方式)可能是一个挑战。例如,复杂的反馈互动可被需要以确定加热系统的特定部
分所需的延迟的程度(比如位于感兴趣的区域附近的温度计之间的反馈)、确定从加热元
件、控制流体流动和试剂添加的分配系统、当然以及具有集成电路和传感器的系统散发的
影响该反馈的热量的程度。相比之下,本系统和方法可允许更简单的方法。在本方法中,延
时机构和分配机构可并入到推动单元和抵抗单元的结构中,以及如果屏障单元存在的话,
并入到屏障单元的结构中,如本文所描述的。以这种方式,反馈可以在推动单元和抵抗单元
之间发生以控制定时或顺序。例如,抵抗单元可包括连接到通道的泡罩或泡罩包,且推动单
元可包括凸轮;在泡罩或泡罩包内的流体流动经过通道的水动力阻力可控制凸轮移动的定
时。另外,这些系统和方法可提供快速的样品处理和分析,比如从输入到制备、提取或检测
的短时间。
[0199] 例如,图1示出测定来自受试者101的样品的示例性示意图。来自受试者的样品102可被接收并装入样品制备设备103中。来自样品制备设备的结果可被分析104。来自样品制
备设备的所制备的样品还可以被储存、运输或进一步分析。结果可以在例如网络105(例如,
互联网)上传输,传输到医疗人员106、受试者或患者107,传输到移动设备108或应用软件
或者传输到其他位置109。
[0200] 流体或试剂分配系统
[0201] 该公开提供了一种流体分配系统,该流体分配系统可包括允许时间控 制地分配一种或多种试剂或流体的一个或多个部件。这些部件可包括任何有用的构型。一个非限制
性示例在图2A至图2C中提供。例如,在图2A中,推动单元210位于通道202中基片201上方且
接触抵抗单元220;在图2B中,抵抗单元阻挡推动单元,且来自推动单元的力使流体或试剂
通过抵抗单元移出;在图2C中,推动单元克服阻力并向前移动。另一个非限制性示例在图2D
至图2F中提供,该示例除了包括抵抗单元220和位于通道202中基片201上方的推动单元210
之外还包括屏障单元230。屏障单元可在某些条件下停止或减慢推动单元的移动,且其可在
某些条件下允许推动单元通过。
[0202] 推动单元
[0203] 推动单元可包括元件,该元件包括但不限于活塞、杠杆、臂、杆、弹簧、弹性元件、柱塞、球体、盘体、尖端、倒钩、突出部、辊子、滚筒以及其组合。在一些情况下,推动单元不包括
辊子。
[0204] 推动单元可由软质材料、硬质材料或两者的组合制成。推动单元的移动可具有各种方向(例如,沿着第一表面),比如直线的、圆形的、卵形的、正弦曲线形的、波浪形的方向
或不同方向的组合。该相对移动(即,在推动单元的第一位置和推动单元的第二位置之间)
可包括滑动移动、平移移动、滚动移动或其组合。如在非限制性图2中所示,推动单元可具有
任何有用的构型。例如,推动单元210可布置在第一基片201的第一表面上方。在其他示例
中,推动单元可布置在通道202内且在第一表面上方。该相对移动可在任何有用的方向上。
在特定情况下,相对移动可以在平行于设备的表面的方向上,从而引起流体或试剂进入在
设备内的一个或多个室。在一些情况下,相对移动可以在约平行于设备的表面的方向上,或
者在与该表面成小于约90°、80°、70°、60°、50°、40°、30°、20°或10°的方向上。相对移动可以
是直线的。相对移动可以是非直线的。相对移动可以是平移的。相对移动可以是非平移的。
相对移动可以是旋转的。相对移动可以是非旋转的。旋转可以绕垂直于设备或基片的表面
的轴线。旋转可以在平行于设备或基片的平面内的如圆形路径的路径中。旋转可以在约平
行于设备或基片的表面的平面内的路径中,或者在与该表面成小于约90°、 80°、70°、60°、
50°、40°、30°、20°或10°的平面内的路径中。
[0205] 推动单元可施加任何有用力。例如,该力可以是机械力,比如由弹簧、活塞或马达引起的机械力。在另一个示例中,力可以由重力、磁力或温度变化引起。在非限制性示例中,
推动单元的相对移动由重力引起(例如,图3A)。如可以看到的,推动单元310通过相对移动
330在基片301之上穿过通道302行进,从而导致抵抗单元321、322、323中的流体或试剂进入
第一室331、332、333。
[0206] 推动单元可由力驱动,并且可在遵循某一路径的某一方向上相对移动。施加的力可以随时间保持不变,或者可以随时间变化,并且该力可包括加速度和/或减速度。力可通
过直接或间接接触施加到推动单元,比如例如,通过与固体、液体或气体接触,或者通过使
用弹簧或活塞。力可以通过各种来源被提供、生成或触发,该来源包括但不限于弹簧、弹性
元件、机械移动、压力、化学反应、物理变化、生物反应、光、声波、压缩、推动单元的方向变化
(例如,允许使用重力)。示例性的非限制性的力和梯度包括使用离心力;表面张力梯度;渗
透压力;毛细压力,比如通过包括通道和/或室的阵列来产生毛细压力的梯度;可以外部产
生(例如通过使用或注射器)的正压力或负压力;滑动,比如通过一个或多个层的相对移
动;通过使容纳流体或试剂的室压缩或膨胀产生的压力;电动力;电渗透力;重力;磁力;或
化学反应或过程(例如通过使用试剂产生气态产物,从而产生压力,比如通过添加水而激活
硫酸与碳酸盐的化合或碳酸氢钠与例如酒石酸的固体酸的化合;或者通过使用消耗气体
的试剂,从而导致压力下降,比如氢氧化钠与二氧化碳的化合),该化学反应或过程可外部
地引发或由相对移动(例如,由滑动)引发。在一些情况下,推动单元的相对移动可由压力变
化引起。该压力变化可由任何物理现象引起,该物理现象包括但不限于温度变化、物理物质
变化、体积变化、化学反应、相变或其组合。在一个非限制性示例中,例如如在图3B中所示,
反应340导致气体/液体的膨胀而增加压力,从而在膨胀气体/液体330的方向上移动在通道
302中在基片301上方的推动单元310,且导致来自抵抗单元321的流体或试剂进入第一室
331。在一些情况下,反应可导致气体或液体的 收缩而降低压力,从而在收缩气体或液体的
方向上移动推动单元。在其他情况下,推动单元的相对移动可通过使用引起压力梯度的真
空来产生。在一些情况下,用于给定的推动单元的力可根据沿着推动单元的路径的位置而
不同,或对于一些移动可根据沿着移动的半径的位置而不同。
[0207] 推动单元和设备可包括使用一个或多个力或梯度移动设备内的一种或多种物质。压力梯度可由本文所描述的任意部件产生,比如本文所描述的封盖系统。本文的设备可任
选地包括部分或完全阻塞室和/或通道的柱或其他三维结构。例如,柱构件可设置在第一层
中,该柱构件在相对于第二层移动第一层时可阻塞第二层中的室。以这样的方式,正压力可
在柱构件前方产生,且负压力可在后方产生。该方法可用于在设备内装入、布置或移动物
质。通过由相对移动产生的压力梯度还可以产生流动。
[0208] 在一些情况下,推动单元可包括可例如手动地或通过马达移动的柱塞(例如,注射器柱塞)。在特定情况下,柱塞可构造为沿着第一基片的第一表面可滑动地接合。在另外的
情况下,通道可布置在第一表面上方,或者第一表面可以是连续的且可以形成通道,并且柱
塞可以在通道内且沿着第一基片的第一表面可滑动地接合。柱塞可包括构造为接触一个或
多个抵抗单元的尖端,其中该尖端可包括形成抵着通道的表面或第一表面的不透气密封的
头部或密封件(例如,橡胶)。马达可以以任何有用的方式附接到柱塞的远端。例如,柱塞可
包括与锁定机构(例如,托架、夹具等)相连接的一个或多个法兰,其中锁定机构还附接到由
马达或泵驱动的驱动轴。示例性驱动轴、驱动头部、泵、驱动器以及柱塞在第6,932,242号和
第5,545,140号美国专利中提供,每个专利都通过引用以其整体并入本文。
[0209] 在另外的情况下,一个或多个抵抗单元可布置在通道的内部中(例如布置在第一基片的第一表面上方),其中通道具有圆柱形横截面或其他横截面(例如,正方形、矩形、半
圆形、三形等横截面)。一个或多个抵抗单元可由一个或多个推动单元(例如,一个或多个
柱塞)致动而穿过通道行进。
[0210] 系统可包括一个或多个推动单元。在一些非限制性示例中,多个推动单元可对于待在不同时间点激活的多个操作(例如,处理、分析、混合、 反应、培养、过滤、提取和/或检
测)是优选的。例如,第一推动单元可与提供特定的第一试剂的一个或多个第一抵抗单元相
互作用,且第二推动单元可与提供其他试剂的一个或多个第二抵抗单元相互作用。此外,第
一抵抗单元的构型可提供添加一种或多种试剂时的第一相对定时,且该构型可不同于第二
抵抗单元的构型。在又一个示例中,第一推动单元可与构造用于过程(例如核酸提取)的第
一抵抗单元(例如包括用于样品制备的一种或多种试剂)的阵列相互作用,其中第一推动单
元然后激活第二推动单元。然后,第二推动单元可与构造用于另一过程(例如,放大和/或检
测来自样品的目标核酸)的第二抵抗单元(例如,包括用于样品检测和/或分析的一种或多
种试剂)的阵列相互作用。以这种方式,时间延迟可在各个过程(例如制备和分析来自样品
的目标核酸)之间添加。另外的推动单元和/或抵抗单元(包括这些抵抗单元的阵列)可构造
用于系统或设备的特定目的或使用。
[0211] 推动单元可具有允许推挤抵抗单元和/或屏障单元的任何有用的几何结构(见例如图4A至图4D)。例如,推动单元可构造为沿着第一表面可滑动地接合。推动单元可直线移
动430(例如,图4B、图4D)或旋转移动530(例如,图5A)。在一个非限制性示例中,第一基片
401可包括第一表面402,该第一表面402包括具有半圆形横截面的通道,且推动单元410几
何上构造为与通道可滑动地接合(见,例如图4A)。在另一个非限制性示例中,系统包括两个
或更多个推动单元,其中每个推动单元可具有相同或不同的几何结构。在又一个示例中,系
统可包括两个或更多个推动单元410、411,其中每个推动单元可具有相同或不同的几何结
构(见,例如图4C);如在图4C中可以看到,存在两个推动单元,且虽然两个单元都构造为与
第一基片401的第一表面402可滑动地接合,但是每个推动单元的实际构型是不同的。在使
用中,推动单元可用于多次推出同一流体/试剂,且/或用于通过某些推动单元绕过抵抗单
元,同时利用另一个推动单元激活抵抗单元。
[0212] 推动单元和抵抗单元可构造为彼此(以及与第一表面)相互作用,以允许直接或间接接触。在非限制性示例中,当推动单元的第一相对移动430 在平行于基片的第一表面的
方向上发生时推动单元410和抵抗单元421可构造为接触(见,例如图4B)。在另一个非限制
性示例中,两个或更多个推动单元410、411以及两个或更多个抵抗单元421、422构造为以第
一相对移动430接触(见,例如图4D)。例如,系统可包括两个或更多个推动单元,其中每个单
元可具有相同或不同的构型。在又一个例子中,系统可包括两个或更多个抵抗单元,其中每
个单元可具有相同或不同的构型。如在图4D中可看到的,不同构型的两个推动单元410、411
与第一表面可滑动地接合,且遇到在平行于第一基片401的第一表面402的方向上的相对移
动430。两个抵抗单元不同地构造,其中第一抵抗单元411具有比第二抵抗单元410更小的横
截面尺寸。这些不同的构型允许第一推动单元411绕过第一抵抗单元421且与第二抵抗单元
422相互作用(见图4D)。第二抵抗单元410具有允许其与第一抵抗单元421和第二抵抗单元
422两者相互作用的大横截面。以类似的方式,本领域技术人员将能够使推动单元和抵抗单
元的构型适于分配流体或试剂且/或以时间依赖性方式引入延迟。
[0213] 抵抗单元和屏障单元
[0214] 抵抗单元可提供一定的阻力以使推动单元停止或减慢。屏障单元可使推动单元的移动在某些条件下停止或减速,并且屏障单元可允许推动单元在某些条件下通过。抵抗单
元可包括各种材料和几何结构,包括但不限于可变形材料、泡罩、泡罩包、凝胶、可压缩液体
或气体、海绵、弹簧、通道、室以及其组合。在一些情况下,不同几何结构的通道或多个通道
可用于为抵抗单元的内含物提供流体路径。在一些情况下,通道可具有死端式填充结构。阻
力还可以由另外的结构提供,比如过滤器(例如,用于固相提取核酸的过滤器)、薄膜(例如,
用于分离血液成分的薄膜)或通道。此外,阻力可由任何有用的结构组合提供,如通过使用
与通道和过滤器组合的泡罩包。
[0215] 推动单元可直接或间接地接触抵抗单元。对于间接接触,在推动单元和抵抗单元之间可包括结构或部件,比如屏障单元或一定体积的流体(例如,空气)。
[0216] 另一个非限制性示例在图2中提供,该示例除了包括抵抗单元220和 位于通道202中基片201上方的推动单元210外还包括屏障单元230。屏障单元可在某些条件下停止或减
慢推动单元的移动,且其可在某些条件下允许推动单元通过。屏障单元可被移动一定的距
离,比如达到约1μm、10μm、100μm、1mm、10mm、100mm、1cm or 10cm。屏障单元可被旋转某些角度,比如达到约1°、5°、10°、20°、60°、90°、180°、270°或360°。屏障单元是可选择的。在一些
情况下,屏障单元可与抵抗单元一起组合成例如泡罩包的单个部件。在推动单元可克服屏
障单元前,屏障单元可要求推动单元达到一定的力或压力。在一些示例中,推动单元可由弹
簧驱动;弹簧可由机构卷绕直到弹簧力足以克服推动单元。
[0217] 在一个示例中,包括泡罩包的抵抗单元阻碍推动单元的移动。推动单元推挤泡罩包,施加力且增加泡罩包内部的压力。在一定压力下,分离泡罩包与通道的密封件破裂,并
且流体或试剂开始经过通道流入到室中。通道的几何结构和流体或试剂的粘度影响抵抗单
元的阻力。一旦足够体积的流体或试剂已经从抵抗单元排出进入室中,则抵抗单元不再阻
碍推动单元,且推动单元继续进行至第二抵抗单元。流体或试剂的体积、密封件破裂压力、
以及通道几何结构可被优化以提供所需的流体或试剂分配时间。
[0218] 抵抗单元可包括试剂或其他流体,并且可构造用于样品的具体的测定、反应或分析(例如,图6)。抵抗单元和屏障单元可各自包括如本文所述的任何有用的流体或试剂。例
如,流体或试剂可对于任何测定、测试、诊断或其他由设备执行的操作是有用的。
[0219] 抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)可包括可允许流体或试剂从抵抗单元流到室、通道或其他结构中的一个或个可爆裂的密封件。示例性非限制性密封件包括阀、弱化的热密
封件、压力密封件以及其组合。抵抗单元可保持流体或试剂而不需要密封件,例如通过毛细
压力或表面张力。
[0220] 在抵抗单元内的一定量的流体或试剂可被分配(例如通过利用推动单元激活或致动)。所分配的流体或试剂的量可为抵抗单元内的流体的至少约10%、20%、30%、40%、
50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或100%。所分配的流体或试剂的量可为抵抗单元内的流体的至多约10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、 
95%、96%、97%、98%、99%或100%。所分配的流体或试剂的量可为抵抗单元内的流体的
约10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、96%、97%、98%、99%或
100%。
[0221] 在抵抗单元内的流体或试剂可在一定压力下分配。流体或试剂可在至少约1帕斯卡(Pa)、10Pa、100Pa、1千帕斯卡(kPa)、10kPa、100kPa、1兆帕斯卡(MPa)、10MPa、100MPa或1
吉帕斯卡(GPa)的压力下从抵抗单元分配。流体或试剂可在至多约1帕斯卡(Pa)、10Pa、
100Pa、1千帕斯卡(kPa)、10kPa、100kPa、1兆帕斯卡(MPa)、10MPa、100MPa或1吉帕斯卡(GPa)
的压力下从抵抗单元分配。流体或试剂可在约1帕斯卡(Pa)、10Pa、100Pa、1千帕斯卡(kPa)、
10kPa、100kPa、1兆帕斯卡(MPa)、10MPa、100MPa或1吉帕斯卡(GPa)的压力下从抵抗单元分
配。
[0222] 一个或多个抵抗单元或屏障单元可包括在单个基片(例如均匀的基片)内。在一些情况下,抵抗单元可作为在单个基片中的阵列被提供。在另外的情况下,阵列的几何构型可
允许控制添加一种或多种流体或试剂的相对定时。
[0223] 抵抗单元或屏障单元可包括一种或多种物质以有助于定时控制。一个或多个抵抗单元可构造为控制添加一种或多种流体或试剂时的相对定时,或构造为控制一种或多种流
体或试剂的连续添加。在一些情况下,这些单元可包括为推动进一步提供阻力的固体物质
(例如,相变材料,比如蜡或本文所描述的任何其他相变材料)。在一些情况下,这些单元可
包括用于化学反应或相变(比如例如盐屏障在水性溶液中的溶解)的物质或试剂。在一个非
限制性示例中,抵抗单元或屏障单元可包括具有特定的熔点温度Tm的固态物质,其中物质
在达到Tm时熔化并且为推动单元提供下降的阻力;以这种方式,推动单元可继续在所需的
方向上和/或以所需的速度横穿设备、抵抗单元和/或屏障单元行进。通过这样的方法提供
的定时可由物质的组成、物质的量、物质的形状或几何结构、施加给物质的加热廓线、或其
任意组合来控制。该示例可不限制地用于确认与设备成一体的加热器的工作状态或补偿可
影响培养时间或反应速率的温度上的环境变化。以类似 的方式,屏障单元可包括固态物质
(例如,相变材料,比如蜡或本文所描述的任何其他相变材料),该固态物质阻碍推动单元直
到屏障单元加热至温度Tm。在这些示例中的任一个中,抵抗单元和/或屏障单元可设置在基
片(例如,层、膜(film)或可变形层)中。在一些示例中,包括一个或多个抵抗单元或屏障单
元的基片用作容纳固态物质(例如,相变材料)。
[0224] 来自抵抗单元的阻力可随时间线性或非线性变化。阻力的变化率还可取决于来自推动单元的力(例如,使得反馈在抵抗单元和推动单元之间发生)。在一些非限制性示例中,
反馈由推动单元和抵抗单元(比如包括顿流体的抵抗单元,其中流体粘度取决于所施
加的剪切速率,或比如包括由可变形材料制成的通道的抵抗单元,其中通道的大小取决于
所施加的压力)之间的相互作用(例如,物理相互作用)引起。在一些情况下,抵抗单元可响
应于温度。温度的变化可用于增加或减小阻力。例如,在抵抗单元(例如,泡罩包)中的流体
的粘度可随着较高的温度而降低,其还可以减少从抵抗单元排出流体的时间。
[0225] 在一些情况下,抵抗单元的物理变化和/或化学变化可应用于比如混合、溶解或洗涤的各种应用中。在一个非限制性示例中,多腔泡罩包可用作抵抗单元,并且比如液体、气
体或固体的不同的内含物可在腔中;泡罩包的变形可引起在多腔泡罩包中的混合和/或反
应。
[0226] 在使用中,推动单元可在第一基片的第一表面上与一个或多个抵抗单元相互作用。例如,推动单元的相对移动(例如,在平行于第一表面、约平行于第一表面、或与第一表
面成小于约90°的方向上)可导致在一个或多个抵抗单元中的流体或试剂进入第一室(例
如,处理室)。流体可以是待添加到样品的试剂流体,或者可以是不与样品相互作用的牺牲
流体。例如且不限于,在具有三个抵抗单元521、522、523的系统中(例如图5B),第一抵抗单
元521可包括第一流体,第二抵抗单元522可包括牺牲流体,且第三抵抗单元523可包括第二
流体。当推动单元511接触第一抵抗单元时,第一流体可进入处理室550。推动单元在推动经
过第一抵抗单元521时可接近具有牺牲流体的第二抵抗单元522。为了把牺牲流体远离处理
室转转移,第二抵抗单元可构造成使得牺牲流体进入另一室。
[0227] 如例如在图6中所示的,阀670可用于控制抵抗单元621、622、623和室603、604之间的流体连通。位于基片601上方通道602中的推动单元610可接触第一抵抗单元621(例如,图
6A)。推动单元可把流体从第一抵抗单元推动经过过滤器660,且流体可由阀670引导到第一
室603中。一旦流体被分配,推动单元可越过第一抵抗单元并且可接触第二抵抗单元622(例
如,图6B)。类似地,推动单元可把流体从第二抵抗单元经过过滤器推动到第一室中,并且一
旦流体被分配,推动单元就可接触第三抵抗单元623(例如,图6C)。阀可用于把液流引导到
第二室604中,并且推动单元可把流体从第三抵抗单元经过过滤器推动到第二室中(例如,
图6D)。以这种方式,两个因素可被控制:第一,添加的顺序可被控制,其中来自第一抵抗单
元621的第一流体或试剂可先于来自第二抵抗单元622的第二流体或试剂添加到第一室
603;第二,添加第一流体或试剂和添加第二流体或试剂之间的时间可被控制。例如,第一抵
抗单元和第二抵抗单元之间的距离可用于控制添加之间的时间。在另一个例子中,移动推
动单元610的速率可用于控制该时间。例如,该速率可通过改变马达的速度或退绕/卷绕附
接到推动单元的弹簧被控制。在另一示例中,在抵抗单元和推动单元之间可存在反馈,其中
推动单元在恒力下行进,该恒力遇到抵抗单元提供的阻力。在又一个例子中,抵抗单元内的
流体或试剂的粘度可导致推动单元加速或减速。
[0228] 系统和方法可包含推动单元、可选择的屏障单元以及抵抗单元的相对位置的不同的各种几何结构。在一些情况下,屏障单元和抵抗单元可整合在一个单元。屏障单元可利用
抵抗单元在指定的时间段内提供的阻力使推动单元停止在特定的方向上移动。屏障单元可
完全停止推动单元的移动或降低推动单元的移动速度。来自抵抗单元的阻力可随时间变
化,且屏障单元的位置可相应变化。在指定的时间段后,屏障单元可不再停止/制止推动单
元,且推动单元可向前移动。时间段可以是执行操作、反应或其他应用所需要的时间,其他
应用包括但不限于反应、培养、混合、加热、冷却、溶解、沉淀、结晶、细胞生长、过滤、洗脱或
本文所描述的任何其他操作。指定的时间段可以是至少约1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10
秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、 10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、1天、5天、10天或1个月。指定的时间段可以是至多约1毫秒、10毫秒、100
毫秒、1秒、10秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、1天、5天、10天或1个月。指定的时间段可以是约1毫秒、10毫秒、
100毫秒、1秒、10秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、1天、5天、10天或1个月。
[0229] 在一些情况下,不同的抵抗单元和屏障单元的组合可被应用,且总时间段可被很好地控制。一系列泡罩包可具有相同或不同的形状、体积和内含物。一个或多个推动单元可
被使用,其中抵抗单元和/或屏障单元构造成与推动单元相互作用。
[0230] 泡罩包
[0231] 抵抗单元或屏障单元可包括泡罩或泡罩包。泡罩包可包括各种各样的材料,该材料包括但不限于金属、塑料、热塑性塑料、弹性体、纸、箔、膜、薄膜以及其组合。泡罩包可包
括一个或多个腔或囊。泡罩包可包含至少1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个或10个
腔或囊。泡罩包中的腔或囊可包括各种各样的材料,该材料包括气体、液体、固体或其组合。
[0232] 比如泡罩或泡罩包的抵抗单元可被激活以分配流体或试剂。流体或试剂可引入到流体管道(例如,通道)中。流体或试剂分配可用于各种应用,该应用包括但不限于反应、测
定、混合、培养、洗涤、加热、溶解、再水化以及试剂的重组。分配流体或试剂的时间和/或穿
过通道行进的时间可由流动阻力、通道长度、横截面尺寸、表面特性、和存在于通道中的流
体以及正在分配的流体或试剂的特性(例如,粘度)决定。
[0233] 泡罩或泡罩包可使用任何有用的方法形成,包括但不限于层压、折叠、供给和/或切割一个或多个的膜、片材、基片或层。在一些情况下,泡罩包可包括顶部膜和底部膜,其中
顶部膜和底部膜包围一个或多个预定的容积。在其他情况下,泡罩包可包括半刚性材料(例
如,如硬纸板、塑料或类似物的半刚性材料的片材)和具有附接到半刚性材料的多个泡罩的
物品接纳构件(例如,具有多个泡罩的如聚苯乙烯、醋酸盐、聚氯乙烯、聚乙烯或类似物的某
种合适的塑性材料的片材)。泡罩包可任选地包括在半刚性材料内的多个间隔的开窗(例
如,通过利用合适的模具冲压片材),其中间隔的开窗和泡罩是对齐的,且然后半刚性材料
和物品接纳构件固定在一起。示例性泡罩包在第3,856,144号美国专利和第3,399,763号美
国专利中提供,每个专利都以其整体并入本文。
[0234] 在使用中,当推动单元接触包围预定容积的腔时,该腔可破裂。腔破裂的时间可取决于推动单元施加的力,以及取决于腔提供(部分地)的阻力。该阻力可取决于腔的几何结
构,以及取决于用于形成泡罩包的材料。
[0235] 泡罩包可包括多个腔,该多个腔可通过相对移动被流体地连接。例如,泡罩包可包括抵抗单元525和抵抗单元526,如图5B中所示的,当推动单元克服单元525提供的阻力时,
抵抗单元525和抵抗单元526变成流体地连接。以这种方式,试剂可在干的状态下被储存(例
如,如在抵抗单元526中),且然后仅在激活推动单元时被重组。在干的状态下储存可能是增
加特定试剂(例如,一种或多种缓冲剂、蛋白质、试剂等)的保质期限所期望的。如果特定的
试剂必须在样品引入前预先激活,则该多个腔还可以是有用的。例如,当试剂包括一个或多
个保护基团时,可能需要用脱保护剂预激活试剂。因而,试剂可储存在抵抗单元526中,且然
后脱保护剂可储存在抵抗单元525中。在激活推动单元时,脱保护剂将进入抵抗单元526,从
而激活试剂,并且激活的试剂可然后引入到处理室550内的样品。
[0236] 定时控制
[0237] 系统及其组成部分(包括推动单元、抵抗单元、屏障单元、驱动力、相关联的通道以及其他组成部分)的各种属性可被设计以产生用于操作(例如,流体分配)或在操作之间的
具体控制时间。
[0238] 抵抗单元或屏障单元内的流体或试剂的体积可被设计或选定成用来控制操作时间。例如,较大的流体或试剂体积可能要花费较多的时间从抵抗单元或屏障单元分配,并且
因而可以防止推动单元继续进行较长的时间量。另一方面,较小的流体或试剂体积可能要
花费较少的时间从抵抗单元或屏障单元分配,并且因而可以防止推动单元继续进行较短的
时间量。抵抗单元或屏障单元内的流体或试剂的体积可以是约1毫微微升(fL)、10fL、
100fL、1微微升(pL)、10pL、100pL、1纳升(nL)、10nL、100nL、1微升(μL)、10μL、100μL、1毫升(mL)、10mL或100mL。抵抗单元或屏障单元内的流体或试剂的体积可以是至少约1毫微微升
(fL)、10fL、100fL、1微微升(pL)、10pL、100pL、1纳升(nL)、10nL、100nL、1微升(μL)、10μL、
100μL、1毫升(mL)、10mL或100mL。抵抗单元或屏障单元内的流体或试剂的体积可以是至多
约1毫微微升(fL)、10fL、100fL、1微微升(pL)、10pL、100pL、1纳升(nL)、10nL、100nL、1微升
(μL)、10μL、100μL、1毫升(mL)、10mL或100mL。不同的抵抗单元或屏障单元可包括相同体积
的流体或试剂或不同体积的流体或试剂。
[0239] 抵抗单元或屏障单元内的流体的粘度可被设计或选定成用来控制操作时间。例如,具有较高粘度的流体可能要花费较多的时间从抵抗单元或屏障单元分配,并且因而可
以防止推动单元继续进行较长的时间量。另一方面,具有较低粘度的流体可能要花费较少
的时间从抵抗单元或屏障单元分配,并且因而可以防止推动单元继续进行较短的时间量。
抵抗单元或屏障单元内的流体的粘度可以是约1微帕斯卡-秒(μPa·s)、10μPa·s、20μPa·
s、30μPa·s、40μPa·s、50μPa·s、60μPa·s、70μPa·s、80μPa·s、90μPa·s、100μPa·s、
200μPa·s、300μPa·s、400μPa·s、500μPa·s、600μPa·s、700μPa·s、800μPa·s、900μ
Pa·s、1毫帕斯卡-秒(mPa·s)、2mPa·s、3mPa·s、4mPa·s、5mPa·s、6mPa·s、7mPa·s、
8mPa·s、9mPa·s、10mPa·s、20mPa·s、30mPa·s、40mPa·s、50mPa·s、60mPa·s、70mPa·
s、80mPa·s、90mPa·s、100mPa·s、200mPa·s、300mPa·s、400mPa·s、500mPa·s、
600mPa·s、700mPa·s、800mPa·s、900mPa·s、1帕斯卡-秒(Pa·s)、2Pa·s、3Pa·s、4Pa·
s、5Pa·s、6Pa·s、7Pa·s、8Pa·s、9Pa·s、10Pa·s、20Pa·s、30Pa·s、40Pa·s、50Pa·s、
60Pa·s、70Pa·s、80Pa·s、90Pa·s或100Pa·s。抵抗单元或屏障单元内的流体的粘度可
以是至少约1微帕斯卡 -秒(μPa·s)、10μPa·s、20μPa·s、30μPa·s、40μPa·s、50μPa·s、
60μPa·s、70μPa·s、80μPa·s、90μPa·s、100μPa·s、200μPa·s、300μPa·s、400μPa·s、
500μPa·s、600μPa·s、700μPa·s、800μPa·s、900μPa·s、1毫帕斯卡-秒(mPa·s)、2mPa·
s、3mPa·s、4mPa·s、5mPa·s、6mPa·s、7mPa·s、8mPa·s、9mPa·s、10mPa·s、20mPa·s、
30mPa·s、40mPa·s、50mPa·s、60mPa·s、70mPa·s、80mPa·s、90mPa·s、100mPa·s、
200mPa·s、300mPa·s、400mPa·s、500mPa·s、600mPa·s、700mPa·s、800mPa·s、
900mPa·s、1帕斯卡-秒(Pa·s)、2Pa·s、3Pa·s、4Pa·s、5Pa·s、6Pa·s、7Pa·s、8Pa·s、
9Pa·s、10Pa·s、20Pa·s、30Pa·s、40Pa·s、50Pa·s、60Pa·s、70Pa·s、80Pa·s、90Pa·
s或100Pa·s。抵抗单元或屏障单元内的流体的粘度可以是至多约1微帕斯卡-秒(μPa·s)、
10μPa·s、20μPa·s、30μPa·s、40μPa·s、50μPa·s、60μPa·s、70μPa·s、80μPa·s、90μ
Pa·s、100μPa·s、200μPa·s、300μPa·s、400μPa·s、500μPa·s、600μPa·s、700μPa·s、
800μPa·s、900μPa·s、1毫帕斯卡-秒(mPa·s)、2mPa·s、3mPa·s、4mPa·s、5mPa·s、
6mPa·s、7mPa·s、8mPa·s、9mPa·s、10mPa·s、20mPa·s、30mPa·s、40mPa·s、50mPa·s、
60mPa·s、70mPa·s、80mPa·s、90mPa·s、100mPa·s、200mPa·s、300mPa·s、400mPa·s、
500mPa·s、600mPa·s、700mPa·s、800mPa·s、900mPa·s、1帕斯卡-秒(Pa·s)、2Pa·s、
3Pa·s、4Pa·s、5Pa·s、6Pa·s、7Pa·s、8Pa·s、9Pa·s、10Pa·s、20Pa·s、30Pa·s、
40Pa·s、50Pa·s、60Pa·s、70Pa·s、80Pa·s、90Pa·s或100Pa·s。不同的抵抗单元或屏
障单元可包括相同粘度的流体或不同粘度的流体。
[0240] 抵抗单元或屏障单元内的流体的粘度的温度依赖性可用于控制操作时间。例如,许多流体表现出随着温度升高而粘度降低。流体可以被加热或冷却以分别减小或增加其粘
度。具有较高粘度的流体可能要花费较多的时间从抵抗单元或屏障单元分配,并且因而可
以防止推动单元继续进行较长的时间量,而具有较低粘度的流体可能要花费较少的时间从
抵抗单元或屏障单元分配,并且因而可以防止推动单元继续进行较短的时间量。比温度可
被设置以产生流体的比粘度。
[0241] 抵抗单元或屏障单元可包括具有给定熔点的固体。抵抗单元或屏障单元可防止推动单元继续进行直到期望的或指定的时间量为止。一旦期望的 或指定的时间逝去,固体可
被加热以熔化成液体。最终生成的液体然后可从抵抗单元或屏障单元流出,且可允许推动
单元继续进行。固体可具有约0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50
℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、
185℃、190℃、195℃或200℃的熔点。固体可具有至少约0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30
℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、
170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或200℃的熔点。固体可具有至多约0℃、5℃、10
℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃、135℃、140℃、145℃、150℃、155℃、160℃、165℃、170℃、175℃、180℃、185℃、190℃、195℃或200℃的熔点。
[0242] 抵抗单元或屏障单元可包括牺牲流体,即不用作试剂、缓冲剂、或样品制备或反应的其他组成部分的流体。包括牺牲流体的抵抗单元或屏障单元可用于提供过程的步骤(例
如流体分配步骤)之间的定时控制。牺牲流体可流出抵抗单元或屏障单元,流到室、井道、排
气孔、废料口、外部环境或其他目的地。牺牲流体可经过通道或其他管道流动。牺牲流体可
以通过本文所描述的流体的属性中的任一个来表征,该属性包括但不限于体积、粘度和熔
点。
[0243] 抵抗单元或屏障单元之间的距离或间隔可被设计或选定成用来控制操作时间。例如,抵抗单元或屏障单元之间的较长的距离可增加推动单元遇到抵抗单元的时间量或推动
单元从一个抵抗单元移动到后续抵抗单元或屏障单元的时间量。另一方面,抵抗单元或屏
障单元之间的较短的距离可减少推动单元遇到抵抗单元或屏障单元的时间量或推动单元
从一个抵抗单元移动到后续抵抗单元或屏障单元的时间量。抵抗单元或屏障单元之 间的
距离可以是约1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、
80mm、90mm或100mm。抵抗单元或屏障单元之间的距离可以是至少约1微米(μm)、2μm、3μm、4μ
m、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、
7mm、8mm、9mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。抵抗单元或屏障单元之间的距离可以是至多约1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、20mm、30mm、40mm、
50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。不同抵抗单元或屏障单元之间的距离可以是相同的
距离,或者可以是不同的距离。
[0244] 来自抵抗单元或屏障单元的流体或试剂可经过通道或其他管道流动,或经由通道或其他管道分配。通道的几何参数(例如,长度、宽度、高度、直径)可设计成用来控制操作时
间。例如,较长的通道或较窄的通道可通过较大的水动力阻力来表征,且可增加流体或试剂
从抵抗单元或屏障单元分配的时间量,并且可因此防止推动单元继续进行较长的时间量。
另一方面,较短的通道或较宽的通道可通过较小的水动力阻力来表征,且可减少流体或试
剂从抵抗单元或屏障单元分配的时间量,并且可因此防止推动单元继续进行较短的时间
量。流体或试剂流动经过的通道或其他管道的长度可以是约1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、
6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、
9mm、10mm、 20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。流体或试剂流动经过的通道或其他管道的长度可以是至少约1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、20mm、30mm、
40mm、50mm、60mm、70mm、80mm、90mm或100mm。流体或试剂流动经过的通道或其他管道的长度
可以是至多约1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、70mm、
80mm、90mm或100mm。流体或试剂流动经过的通道或其他管道的高度、宽度或直径可以是约1
微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、
80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、
2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。流体或试剂流动经过的通道或其他管道的高
度、宽度或直径可以是至少约1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、
30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、400μm、500μm、600μm、700μm、
800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。流体或试剂流动经过的通道或其他管道的高度、宽度或直径可以是至多约1微米(μm)、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、
7μm、8μm、9μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm、100μm、200μm、300μm、
400μm、500μm、600μm、700μm、800μm、900μm、1毫米(mm)、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm或10mm。不同的通道或其他管道的几何参数可以是相同的,或者可以是不同的。
[0245] 通道或其他管道可以包括不同的表面特性。通道或其他管道的表面特性可包括但不限于润湿性或疏水性、亲和性或电荷性。通道或管道的表面 特性可设计成用来控制操作
时间。例如,疏水通道可为流动到水性流体或水性试剂提供增加的阻力,并且可增加该流体
或试剂从抵抗单元或屏障单元分配的时间量。另一方面,疏水通道可为流动到水性流体或
水性试剂提供减少的阻力,并且可减少该流体或试剂从抵抗单元或屏障单元分配的时间
量。
[0246] 本文所描述的系统和设备可包括过滤器、薄膜、凝胶以及其他分离材料。分离材料在通道、管道或其他流动管道中的存在可增加经过该流动管道流动的阻力。分离材料的参
数可被选择以提供特定阻力来控制操作时间。分离材料的参数可包括材料的厚度、孔隙度、
孔隙尺寸、润湿性或疏水性、亲和性或电荷性。例如,具有较大厚度或较小孔隙尺寸的分离
材料可通过较大的流动阻力来表征,且可增加流体或试剂从抵抗单元或屏障单元分配的时
间量,并且可因此防止推动单元继续进行较长的时间量。另一方面,具有较小的厚度或较大
的孔隙尺寸的分离材料可通过较小的流动阻力来表征,且可减少流体或试剂从抵抗单元或
屏障单元分配的时间量,并且可因此防止推动单元继续进行较短的时间量。
[0247] 系统及其组成部分(包括推动单元、抵抗单元、屏障单元、驱动力、相关联的通道以及其他组成部分)的属性可被设计以产生用于操作(例如,流体或试剂分配)或在操作之间
的具体控制时间。指定的时间段可以是至少约1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒、1分钟、2
分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、1天、5天、10天或1个月。指定的时间段可以是至多约1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10秒、
1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、20分钟、30分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、1天、5天、10天或1个月。指定的时间段可以是约1毫秒、10毫秒、100毫秒、1秒、10
秒、1分钟、2分钟、3分钟、4分钟、5分钟、6分钟、7分钟、8分钟、9分钟、10分钟、20分钟、30 分钟、40分钟、50分钟、1小时、2小时、3小时、4小时、5小时、6小时、7小时、8小时、9小时、10小时、11小时、12小时、18小时、1天、5天、10天、15天、20天、25天或1个月。
[0248] 激活抵抗单元和/或屏障单元的时间控制
[0249] 所描述的设备和方法的应用包括例如得益于定时控制、得益于温度控制、或得益于多种试剂的处理的过程。示例包括处理样品以隔离或丰富核酸;分离全血组成部分;执行
分析物(包括核酸、细胞、蛋白质)的检测;执行分析物的量化反应;以及本文的任何其他所
描述的。
[0250] 在一些情况下,系统和方法可允许按照诸如连续、同时或连续与同时组合的特定/期望的顺序激活抵抗单元/屏障单元/分配流体或试剂。推动单元可具有复杂的形状,且可
并行或连续地激活多个抵抗单元/屏障单元。屏障单元可具有允许推动单元连续地、同时地
或组合地激活多个屏障单元的各种形状或几何结构。在一些示例中,抵抗单元可具有允许
推动单元连续地、同时地、并行地或组合地激活多个屏障单元的各种形状或几何结构。在一
个非限制性示例中,在图5A至图5B中示出带有一个推动单元的多层式设备的一部分可以预
先确定的顺序激活若干屏障单元和/或抵抗单元(例如,如在泡罩包中)。
[0251] 如在图5(设备和流体分配系统的俯视图)中可看到的,推动单元510可构造成提供与各个抵抗单元(即,521、522、523、524、525、526)直接接触。例如,推动单元可包括突出部
511和突出部512,该突出部511和突出部512设计成当移动推动单元时接触抵抗单元。任何
有用的物理特性或结构可用于构造推动单元。例如,推动单元可包括具有允许辊子旋转的
主中心轴的辊子或滚筒,其中轴可进一步附接到杆以保持辊的位置。以这种方式,多于一个
辊子可安装在杆上,从而提供可用于与一个或多个抵抗单元和/或屏障单元或这样的单元
的一个或多个阵列相互作用的构型。在另一个示例中,推动单元可以包括在任何有用的组
合中的一个或多个突出部、辊子、滚筒、柱塞、倒钩、弹簧等。推动单元可构造为提供任何有
用的相对移动530、531。例如,相对移动可包括经过设备的第一表面和/或一个或多个抵抗
单元的表面(例如当抵抗单元存在于第二基片中时,那么 经过该第二基片的表面)的旋转
530(例如,如在图5A中)和/或平移(例如,如图5B)。
[0252] 推动单元的相对移动可导致一种或多种流体和/或试剂进入第一室502(例如,通道、储器等)。在图5A至图5B中,这些室以虚线502示出。如在图5A中可看到的,推动单元的相
对移动导致抵抗单元521中的流体/试剂进入室,且抵抗单元524中的流体/试剂进入另一个
室。推动单元的进一步前进引起推动单元与抵抗单元522和抵抗单元525的相互作用。如可
以看到,在相对移动时,抵抗单元522和抵抗单元525中的流体/试剂进入共同的室。抵抗单
元中的流体/试剂的相对定时和/或添加由抵抗单元控制(例如,这些单元的几何布置)。例
如,抵抗单元521和抵抗单元522之间的距离控制分配这些抵抗单元内的试剂的定时。为了
增加添加单元521中的试剂和添加单元522中的试剂之间的时间,可增加单元521和单元522
之间的距离。当然,进一步的时间延迟可通过降低推动单元的速度或速率来添加。流体/试
剂的相对定时和/或添加还可以由抵抗单元的内含物控制。例如,如图5B中所示,抵抗单元
521和抵抗单元523包括待添加到处理室550的流体/试剂。相反,抵抗单元522包括牺牲流体
(例如,如润滑剂或油类的不混溶的流体),该牺牲流体流体连接到不接触处理室550的室。
当抵抗单元522中的流体不包括在处理室中时,在添加抵抗单元521中和抵抗单元523中的
流体/试剂时存在时间延迟,该时间延迟可部分地由抵抗单元521和抵抗单元523之间的距
离决定。该时间延迟可由推动单元在遇到抵抗单元522提供的阻力时的减小的速度引起。因
而,时间延迟可包括另外的因素,比如再推动单元和/或抵抗单元之间在速度和/或速率方
面存在反馈的程度,以及克服一个或多个屏障单元(如果存在)可能需要的另外的时间。
[0253] 流体的分配(例如,分配到处理室550中)可以任何有用的顺序发生,该顺序可由抵抗单元和/或屏障单元决定(部分地)。如在图5B中可看到,提供了两组或两个阵列的抵抗单
元(即,在一个阵列中的521、522、523,和在另一阵列中的524、525、526)。在该构型中,抵抗
单元521和抵抗单元524中的流体/试剂可同时添加到处理室550。另外的时间延迟可通过 
任何有用的改变被包括到一个或多个抵抗单元,例如将521连接到550或将524连接到550的
通道。例如,把521连接到550的通道可进一步变窄(例如,通过减小该通道的横截面尺寸),
进而增加推动单元遇到的阻力。在另一个例子中,521内的内含物可与粘稠剂(例如,聚乙二
醇)预混合以增加阻力。在另一个示例中,522可包括牺牲流体(例如,如本文所描述的)或可
连接到死端式通道以引入在添加521中和523中的流体/试剂时的时间延迟。在又一个示例
中,一个抵抗单元可流体连接到另一个抵抗单元,从而允许第一抵抗单元中的流体使第二
抵抗单元中的试剂重组或水合。如在图5B中作为一个非限制性示例提供的,相对移动导致
抵抗单元525中的流体进入容纳干试剂的抵抗单元526。在由推动单元水化和推动后,组合
的流体引入到处理室550中。
[0254] 尽管本部分描述了利用抵抗单元的时间控制,但在设计和应用抵抗单元时可采用同样的考虑。此外,在任何推动单元和抵抗单元之间,可存在屏障单元以促进流体的分配
和/或时间控制(例如,控制添加一种或多种流体和/或连续添加一个种或多种流体时的相
对定时)。
[0255] 时间控制不一定需要流体分配。例如,推动单元可与抵抗单元相互作用,使得推动单元需要一定的时间来克服抵抗单元,该抵抗单元为弹簧或任何其他可变形材料。这可应
用于引入一定的时间脉冲,并且其可用于培养(比如用于裂解中的样品制备)、再水化、反应
(比如用于扩增)以及其他操作。
[0256] 自动控制器
[0257] 自动控制器可存在于系统中。例如,流体分配系统、推动单元、设备、设备的一个或多个基片或层、或一个或多个设备部件的相对移动可由任何有用的自动控制器影响。自动
控制器可包括本文所描述的任何机构或组件。自动控制器可以对控制滑片芯片(滑片芯
片)、薄膜型滑片芯片或另一个设备的操作是有用的。各种功能可以是控制器的设计的一部
分,以为未经训练的用户提供不干涉界面。这些包括但不限于(1)利用一个或多个推动单元
抽取或分配流体,(2)滑动,和/或(3)定时控制前两个操作和设备的任一个操作。例如,多步
式抽取、分配以及滑动可通过使用定时 控制来编程。例如,这些操作还可以被执行,而不需
要储存在滑片芯片设备内的能源(比如,例如电池)。自动控制器可整合到设备中,或者可以
位于能够联接到设备以对其进行控制的基站或基单元中。
[0258] 在一些情况下,自动控制器可允许控制一个或多个过程(例如,分配、分析或本文所描述的任何过程)而没有用户输入。例如,该控制可通过打开开关来实现,其激活自动控
制器。在一些情况下,控制器可包括允许手持式或便携式使用的一个或多个元件。例如,本
文的任何一个部件(例如,动力元件、调节元件、定时元件、移动元件、传递元件、开关;和/或
联动装置)可以小型化规格提供,该小型化规格使用最小的动力或无外部动力源。
[0259] 自动控制器可包括机械机构、气动机构、流体机构、机电机构或电子机构、或其组合。非限制示例性控制器包括动力元件;调节元件,其是可选择的且用作保持动力源的相对
恒定的速率;定时元件,其决定设备的相对移动的速率;移动元件,其促进推动单元、设备、
设备的基片、或设备的层的相对移动;传递元件,其把动力源的力传递到移动元件和/或定
时元件;以及/或开关,其是可选择的且用作把动力元件直接或间接连接到移动元件,其中
这些元件中的每个都可直接或间接地(例如,通过联动装置,如本文描述的任何联动装置)
相互连接。
[0260] 动力元件可以是任何动力源,该动力源包括驱动相对移动(例如,本文所描述的任何相对移动,如推动单元的相对移动、设备的相对移动、设备的基片的的相对移动、或设备
的层的相对移动)的机械源、电源、机电源、气动源或流体源。动力元件的示例包括但不限于
卷绕器、弹簧(例如,主弹簧、螺旋扭转弹簧、半反向扭转弹簧或反向扭转弹簧)、橡皮筋、手
曲柄转子机构(例如,具有旋转摆和小齿轮,该旋转摆和小齿轮借助于用户的移动所产
生的动能是可移动的,其中小齿轮联接到发电机且能源储存在电容器或电池中)、光电池、
电池、太阳能电池、发电机(例如,电发电机,比如直流发电机、磁流体动力发电机、感应发电
机、单极发电机或励磁发电机)、交流发电机和/或电容器。动力元件可与移动元件直接相互
连接或与移动元件间接相互连接(例如,通过一个或多个传递元件或 联动装置)。
[0261] 动力元件可连接到一个或多个可选择的调节元件,该调节元件可保持动力源的相对恒定的速率。例如,在机械动力元件中,调节元件可选自摆、平衡轮、均力轮(例如,安装在
动力元件的轴上且包括弹簧加载式辊子的弹簧加载式凸轮)、凸轮、棘轮、均力圆锥轮(例
如,通过链或另一个有用的联动装置附接到动力元件的锥形滑轮系统)、限紧机构、恒动力
装置(remontoire)(例如,为擒纵机构提供动力的辅助弹簧或重量)、运转发条盒(例如,容
纳张力下的机械动力元件且允许使用机械动力元件来提供恒定转矩的结构)、条盒马达、或
小齿轮(例如,保险小齿轮,其接合如运转发条盒的发条盒),以及其组合。例如,在电动力元
件中,调节元件可选自连接器、线圈、熔断器、电阻器、变压器热敏电阻器、电容器和/或二
极管。
[0262] 在一个非限制性示例中,组件包括作为动力元件的弹簧和一个或多个调节元件。在一些情况下,组件包括弹簧、轴杆、棘轮、运转发条盒和小齿轮(例如,中心轮小齿轮),轴
杆充当弹簧的轴,棘轮可移动地连接到轴杆以阻止弹簧退绕,运转发条盒具有轮齿且容纳
弹簧,小齿轮可移动地连接到运转发条盒的轮齿,其中齿轮可选择地直接或间接连接到传
递元件(例如,齿轮系或任何本文所描述的)。
[0263] 组件可包括决定相对移动的速率的定时元件。定时元件可包括平衡轮(例如包括螺旋弹簧或平衡弹簧的加重轮)、摆、音叉、同步马达、同步化马达、直接同步化振荡系统、步
进马达、机电步进机构或晶体振荡器(例如,石英振荡器)。定时元件可包括电子定时器或集
成电路。定时元件可设计成影响特定的反应时间(例如,包括用于样品培养、样品反应、样品
保存、样品储存、样品处理或样品分析的时间周期)。定时元件(例如,平衡轮或摆)可任选地
包括擒纵机构,该擒纵机构把动力源的力传递到定时元件,监控定时元件中振荡的数目,且
连接到移动单元(例如,通过一个或多个联动装置或一个或多个传递元件),以便产生与定
时元件的振荡相称的相对移动。示例性非限制性擒纵机构包括,心轴式擒纵机构、锚式擒纵
机构(例如,直进式擒纵机构)、分离式擒纵机构(例如,天文钟擒 纵机构或同轴擒纵机构)、
交叉节拍式擒纵机构、工字轮式擒纵机构、双联擒纵机构、杠杆式擒纵机构、蚱蜢擒纵机构、
重力式擒纵机构或电磁式擒纵机构(例如,包括联接到定时元件的电磁的开关或光电管)
以及任何本文所描述的。定时元件(例如,马达系统或晶体振荡器)可任选地包括振荡监控
器、振荡分隔器(例如,连接到晶体振荡器的输出的分频器)、存储电路(例如,连接到分频器
的输出的双稳态多谐振荡器)、开关电路(例如,连接到存储电路的输出),以及/或电子平衡
轮系统(例如,连接到开关电路的输出)。示例性定时元件在第344,922号;第1,489,762号;
第4,036,006号;第7,3526,55号;第8,308,346号;以及第8,263,883号美国专利中提供,这
些专利中的每一个都以其整体并入本文。
[0264] 为了实现系统和/或设备中的相对移动,组件可包括移动元件。移动元件可使用任何有用的联动装置或传递元件(例如,如本文所描述的)直接或间接地连接到设备或该设备
的一部分(例如,如穿过用于旋转移动的中心轴的一个或多个层)。示例性移动元件包括齿
轮、弹簧、飞轮、摆和/或马达中的一个或多个。在特定的示例中,移动元件连接到定时元件
以确保相对移动以特定的速率发生。在另外的示例中,这种在移动元件和定时元件之间的
连接为擒纵机构(例如,任何本文所描述的)。
[0265] 为了把动力传递到定时元件和/或移动元件,组件可包括一个或多个传递元件。示例性传递元件包括下列项中的一个或多个:齿轮系(例如,包括一个或多个轮和一个或多个
小齿轮)、轮、小齿轮、齿轮、板、棒、凸轮、棘轮、杠杆、擒纵机构、缆绳和/或滑轮。
[0266] 组件可任选地包括开关,该开关控制动力元件和移动元件之间的连接。示例性开关包括拨动开关、瞬时开关、摇杆开关、旋转开关、偏压开关(例如,按钮开关)、浮动开关、限
制开关(或由旋转移动激发的微动开关)、簧片开关、键式开关、控制开关、帆式开关、压力开
关、倾斜开关、闸刀开关、电子开关(例如,如模拟开关的继电器)、薄膜开关、压电开关或触
摸开关(例如,电容触摸开关、电阻触摸开关或压电触摸开关),以及在第4,001,527号;第4,
021,626号;第4,912,376号;第5,160,853号;第6,861,601号;第7,251,142号;第7,579,565
号;和第8,263,883号 美国专利中描述的那些开关,这些专利中的每一个都通过引用以其
整体并入本文。
[0267] 示例性机械机构可包括可移动卷绕器,其作为机械连接到作为移动元件的弹簧的动力元件;齿轮系,其包括输入齿轮、输出齿轮和中间齿轮;擒纵机构,其由输出齿轮驱动;
以及联动装置,其联接到齿轮系以随该齿轮系一起移动。非限制性机构在第5,926,660号美
国专利的图23至图31中提供,该专利通过引用以其整体并入本文。
[0268] 另一个示例性机械机构可包括把手(动力元件)和接触构件,把手通过可旋转轴固定到弹簧(移动元件),接触构件是通过轴(传递元件)可移动的,以把弹簧的机械力传递到
设备的一个或多个层,从而产生这些层的移动。非限制性机构在第7,579,565号美国专利中
提供,该专利通过引用以其整体并入本文。
[0269] 另一个示例性机构可包括卷绕器(动力元件),该卷绕器固定到支撑弹簧(移动元件)的可旋转轴。轴可与由齿轮机构和成形凸轮组成的传递元件相互连接,该传递元件可经
由一个或多个凸轮或可选择的嵌齿轮与一个或多个可移动层相互连接。非限制示例性性机
构在第2,895,547号美国专利的图3至图6中提供,该专利通过引用以其整体并入本文。
[0270] 另一个示例性机构可包括飞轮(移动元件),该飞轮通过齿轮和/或成形凸轮(传递元件)相互连接到可移动层。飞轮能够通过外部动力元件而开始运动,并且基本上由可旋转
安装的元件组成,且具有离心可移动的且逆着离心移动可屈服地保持在合适位置处的构
件。非限制性机构在第1,926,276号美国专利中提供,该专利通过引用以其整体并入本文。
[0271] 另一个示例性机构可包括流体的输入(动力元件)、用于储存该流体的一个或多个储器、定时器阀、一个或多个时间选择器阀、以及输出,例如直接地或者通过齿轮系或滑轮
与可移动层相互连接的活塞(移动元件)。该输入通过定时器阀连接到输出和一个或多个选
择器阀两者。每个选择器阀然后都单独地连接到各自的用于储存流体的储器。定时器阀被
用来在达到全部储器内的临界压力时把流体的流动从供给储器切换成供给输出,在达到该
临界压力的时刻,选择器阀打开。非限制性示例在第6,070,610号 美国专利中提供,该专利
通过引用以其整体并入本文。
[0272] 另一个示例性机构包括如电池的电动力元件、如联接到马达的电定时器的移动元件、和传递元件,该传递元件包括至少马达的轴以产生可移动层的移动。电定时器包括马
达;至少一个存储器,其用于存储可编程时间表和一个或多个控制器设定值;控制器,其联
接到存储器以根据可编程时间表控制马达的电源的切换;用户界面,其包括显示器和至少
一个按钮。控制器被编程使得用户可通过与至少一个按钮相互作用来编写可编程时间表和
一个或多个控制器设定值。控制器具有操作模式和设置模式,该操作模式和设置模式可通
过与至少一个按钮相互作用在两者之间切换。非限制性示例在第8,314,517号美国专利中
提供,该专利通过引用以其整体并入本文。
[0273] 各个操作(其可包括滑动、抽取以及定时控制)的能量来源可例如通过使用标准机械结构产生,该标准机械结构在其变形状态下可储存势能。在一个非限制性示例中,恒力弹
簧可用于为实现自动操作提供能量和恒力。在一些情况下,单个或简单的卷绕操纵是终端
用户需要执行的唯一所需的动作,以便启动滑片芯片的操作(类似于使用机械定时器)。在
该示例中,一旦势能储存在变形弹簧中且使用者启动控制器,储存的势能将被释放以便以
恒定的速度形成机械力,其控制用于驱动滑动芯片的架构的位置以在一定时间点分配、抽
取和滑动(或相对移动设备的层)。
[0274] 在一些示例中,持续释放的势能使退绕结构以恒定的速度旋转。在一些情况下,旋转架构可附接到该退绕结构并且可遵循定时的旋转移动。在该例子中,完成每个操作的机
械力由从变形弹簧产生的退绕力提供。通过使用该设计思想,可实现包括分配步骤、抽取步
骤和滑动步骤的多个操作。另外的示例性控制器机构包括任何有用的机械系统,比如用于
在一定的时间点控制多个阀或开关的那些机械系统,以及在第6,325,172号;第6,354,172
号;第5,590,687号;和第8,263,883号美国专利中描述的任何机械系统,这些专利中的每个
都通过引用并入本文。
[0275] 在另一个示例中,自动控制器的设计概念类似于机械定时器的标准设计。自动控制器可包含例如提供能量来源的主弹簧以及提供定时控制的心 轴和擒纵轮(或类似设计)
(例如,在Glasgow、David(1885年),Watch and Clock Making,伦敦:Cassel&Co.;Milham,
Willis I.(1945年),Time and Timekeepers,纽约:MacMillan出版社,ISBN0-7808-0008-
7;以及Britten、Frederick J.(1881年),The Watch and Clockmaker's Handbook,第四
版,伦敦:W.Kent&Co.,56页至58页中的任何描述,以上文献中的每个都通过引用并入本
文)。为了优化设备的总操作时间(例如,从一分钟到几分钟),如果需要,可以最小化正常机
械定时系统的复杂的齿轮系。
[0276] 在一些情况中,定时系统通过控制器上的三个部件实现。在此,定时系统可包括(1)由恒力弹簧制成的至少一个主弹簧,(2)至少一个定时弹簧,和(3)擒纵环。在该情况下,
主弹簧固定到控制器的底座上且连接到闩扣系统的一部分。在该情况下,闩扣系统以退绕
操纵不向设备(例如,滑片芯片设备)发起或引入不受控的操作的方式设计。在该情况下,一
旦闩扣系统被退绕(t=0)且然后释放,闩扣系统提供在蓝色闩扣系统上的恒定的卷绕力,
而同时旋转闩扣系统的第二部分。定时控制可例如通过使用定时弹簧和定时齿产生。在该
特定的情况下,当闩扣系统旋转时,定时弹簧抵着定时齿的所设计的拓扑结构移动,并且擒
纵环以其向定时弹簧引入变形的方式被设计。该机构产生抵抗来自恒定力弹簧的卷绕力的
周期性阻力。该周期性阻力可例如减慢卷绕运动且产生闩扣系统的定时旋转运动。该定时
旋转运动是支配设备操作的定时的各种选择中的一个。在该迭代中,控制销可附接到闩扣
系统并且与闩扣系统一起移动,同时顺序地启动多个抽取和滑动步骤。
[0277] 在其他情况下,自动控制器包括(1)主弹簧,(2)擒纵轮,和(3)心轴。类似于标准机械时钟系统的无返回力矩擒纵机构设计,心轴充当非共振振荡体且其与擒纵轮的旋转相互
作用。当主弹簧卷绕回其原始形状并使擒纵轮旋转时,楔形物可例如周期性地振荡以干扰
旋转且减慢旋转速度。控制销可附接到擒纵轮并且与闩扣系统一起移动,同时连续地启动
多个分配、抽取和滑动步骤。
[0278] 在一个非限制性示例中,包括但不限于抽取和滑动的各个功能的控制可通过使用轨道系统来实现。在一个实例中,抽取方法基于在设备(例如, 薄膜滑片芯片)上方的密封
腔中产生正压力。在一个非限制示例中,当关闭帽时,帽连接到自动控制器。首先,使用者可
例如旋转帽以便把能量储存在恒力弹簧中;然后,使用者可释放整个滑片芯片组件,并且恒
力弹簧弹回且自动操作滑片芯片设备。在一个非限制性布置中,帽和保持滑片芯片的架构
然后抵着彼此自动旋转,从而在滑片芯片设备中启动一系列连续的操作。在其他布置中,系
统包括保持自动控制器的部件的底座,其中至少两个薄膜滑片芯片层夹在顶部夹具和底部
夹具之间。在该情况下,薄膜滑片芯片之间的小间隙由两个C形夹具保持,该C形夹具将夹紧
力提供到顶部夹具和底部夹具上。滑动控制器放置在薄膜滑片芯片和顶部夹具之间。在该
非限制性示例中,滑动控制器充当向顶部层引入滑动的架构,该顶部层可例如由附接到机
械定时器的旋转销而滑动。在一个非限制性示例中,自动操作通过允许控制销沿着设计在C
形夹具上的轨道系统旋转而实现。在另外的非限制性示例中,通过把帽连接到定时系统引
入旋转移动。
[0279] 与用于样品制备的其他设备的整合
[0280] 流体分配设备和系统可与其他设备整合以允许多步过程。例如,样品制备模可通过采用滑片芯片设备的模式化而包括在设备中,以便在储存前制备样品。示例包括但不
限于用于核酸提取的多步协议的设备和使用薄膜和/或譬如设备中的几何特征(例如,两个
板之间的限制或间隙)的整体过滤元件从全血中分离血浆的过滤元件。
[0281] 例如,本发明的系统或设备可与下列项中的一个或多个整合:具有屏障层的设备;构造成相对于彼此滑动的块;样品测量通道;盖板;用于分离样品液体中的血液成分的分离
器;通装置;进入口;长形分离室;一个或多个微粒;一个或多个毛细通路;与一个或多个
分离机构组合的一个或多个流动通道、加料室、分离室、废料室、一个或多个材料分离区、一
个或多个分配器;包括半渗透屏障的一个或多个多孔薄膜;一个或多个电荷转换核苷酸探
针;包括富集培养基的一个或多个富集通道;一个或多个储存隔室;一个或多个密封件;具
有一个或多个反应区域的一个或多个反应层;一个或多个裂解室;一个或多个混合室;一个
或多个储器;一个或多个反应室;一个或多个排出室;一个或多个富集圆柱;一个或多个储
器; 一个或多个隔膜阀;一个或多个流体运输机;一个或多个流动激活剂;一个或多个致动
器;一个或多个真空室;一个或多个阀;一个或多个充气储器;一个或多个可旋转壳体构件;
一个或多个分离机构;一个或多个温度区;一个或多个筒;一个或多个处理室;一个或多个
密封装置;一个或多个滑动器;一个或多个阀;以及/或一个或多个微毛细管,见例如包括在
下列专利和申请的权利要求中叙述的设备中的每个和每一个的设备:第4,978,502号、第5,
310,523号、第5,922,604号、第5,935,858号、第5,922,288号、第6,143,496号、第6,391,559
号、第6,453,928号、第6,488,896号、第6,613,525号、第6,702,256号、第6,812,038号、第6,
875,403号、第6,989,128号、第7,004,184号、第7,077,175号、第7,094,354号、第7,118,907
号、第7,270,786号、第7,279,134号、第7,329,391号、第7,445,754号、第7,459,315号、第7,
732,136号、第7,736,907号、第7,811,452号、第7,914,994号、第7,927,798号、第7,972,778
号、第7,998,437号、第8,008,080号、第8,067,159号、第8,178,352号、第8,182,765号、第8,
202,492号、第8,247,176号、第8,252,160号、第8,257,925号以及第8,278,071号美国专利;
和第2007-0295372号、第2008-0171325号、第2010-0028204号、第2010-0129827号、第2011-
0172510号、第2011-0244466号、第2011-0318728号、第2012-0058519号、第2012-0142070
号、第2012-0156750号、第2012-0181460号、第2012-0261013号,第2012-0277629号、第
2012-0277696号、第2012-0295269号以及第2013-0034869号美国公布,以上专利和申请中
的每个都通过引用以其整体并入本文。
[0282] 例如,图7示出设备的示意图,该设备包括抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包),其成直线构型,包括裂解抵抗单元701、第一空气抵抗单元702、洗涤抵抗单元703、第二空气抵抗单
元704和洗脱抵抗单元705;屏障单元(例如,泡罩致动器)711;带有帽721的样品井720;阀
731、732;基质和壳体740;以及洗脱出口733。图7A示出该示例性设备的四分之三的视图;图
7B示出该示例性设备的俯视图,且图7C示出该示例性设备的仰视图,该设备具有可用于样
品、试剂以及其他流体的移动的通道750。图7D示出侧视图,看到在样品井上的帽锁722。图
7E示出该示例性设备的分解图,该设备具有能够保持或固定抵抗单元的泡罩夹层760;顶部
层 770;密封层780;以及包括流体通道750的底部层790。图7F示出基质和壳体740的分解
图,该基质和壳体740包括盖板741、密封件742、过滤器夹板743、过滤器顶部垫圈744以
及过滤器或基质745。图7G示出顶部层770和底部层790的分解图。图7H示出打开的(左图)、
关闭的(中间图)以及用帽锁722锁定的(右图)的样品井720和帽721。
[0283] 图8从四分之三(上图)视角、顶部(中间图)视角和底部(下图)视角观看的示出使用类似图7中所示的设备执行的示例性样品制备操作。图8A示出包括轨道801的设备800,轨
道801可导引推动单元(例如,凸轮)811的运动。推动单元可包括能够推动阀821、831的特征
部802。当推动单元沿着轨道前进时,推动单元可推动屏障单元和/或抵抗单元,从而执行流
体分配协议。图8B示出前进到第二位置812的推动单元,其中包含裂解缓冲剂的第一抵抗单
元已经激活且裂解缓冲剂803进入样品井。图8C示出前进到第三位置813的推动单元,其中
推动单元已经把第一阀移动到它的第二位置822。推动单元还已经激活了第一空气抵抗单
元,对样品井加压且通过核酸样品制备基质805驱动裂解的样品,其中废料通过废料排孔
806排出。图8D示出前进到第四位置814的推动单元,其中推动单元已经把第一阀移动到它
的第三位置823。推动单元还已经激活了洗涤抵抗单元,驱动洗涤缓冲剂经过核酸样品制备
体805,其中废料通过废料排出孔806排出。图8E示出前进到第五位置815的推动单元,其中
推动单元已经激活第二空气抵抗单元,驱动气流以使基质805变干。图8F示出前进到第六位
置816的推动单元,其中推动单元已经把第二阀移动到它的第二位置832。推动单元还已经
激活了洗脱抵抗单元,推动洗脱缓冲剂经过基质805并进入洗脱井850中。
[0284] 图9A和图9B示出类似于在图7和图8中示出的设备的示例性样品制备设备。在该示例中,抵抗单元901 902 903 904 905包括注射器,每个抵抗单元都带有其自己的推动单元
(例如,柱塞)。设备还包括样品井920、阀931 932以及过滤器或基质940。抵抗单元901包括
裂解缓冲剂,抵抗单元902包括空气,抵抗单元903包括洗涤缓冲剂,抵抗单元904包括空气
或第二洗涤缓冲剂,且抵抗单元905包括洗脱缓冲剂。
[0285] 图11示出类似于在图7和图8中示出的设备的示例性样品制备设备的照片。设备包括推动单元(例如,凸轮)1110、抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)1101 1102 1103 1104 1105
和屏障单元(例如,泡罩致动器)11111112 1113 1114 1115。设备还包括样品井1120和样品
井帽1121、阀11311132、基质或过滤器1140、以及洗脱或收集井或出口1150。
[0286] 卡扣配合件可用于在激活屏障单元(例如,泡罩致动器)后将屏障单元保持在适当的位置(例如图14)。抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)1401可与屏障单元(例如,泡罩致动器)
1402对齐(例如,图14A)。屏障单元可由推动单元推动,并且可因此激活抵抗单元1403(例
如,图14B)。屏障单元可通过卡扣配合件、片或其他结构1404保持在适当位置(例如,图
14C),从而保持抵抗单元的激活(例如,保持泡罩的压缩或变形),且允许抵抗单元内的流体
被分配。
[0287] 气泡可用于流体的混合。例如,图15A示出样品井,该样品井具有位于流体管路上方的裂解入口1501、位于井底部的混合空气入口1502、排气孔1503、以及样品出口1504。样
品和裂解缓冲剂可添加到样品井中,空气抵抗单元的致动可通过混合空气入口产生一个或
多个气泡,以混合裂解缓冲剂和样品。多个混合空气入口1511还可被使用,如图15B中所示。
在一些情况下,样品室在混合期间可与大气通气。在一些情况下,样品室在混合期间可与大
气隔绝,以允许对室进行加压以及混合。加压可允许样品随后流出样品室。
[0288] 带有抵抗单元的设备可手动地或利用导引的推动单元激活。例如,图16A示出带有抵抗单元1601 1602 1603、阀1610、样品井1620和洗脱井1630的设备,其中抵抗单元和阀是
可用于手动操作的。在另一个示例中,图16B示出带有与抵抗单元相关联的屏障单元1611 
1612 1613且带有定位成用于激活抵抗单元的推动单元(例如,凸轮)1610的设备。设备可包
括旋转阀,该旋转阀带有部件1711 1712 1713 1714,例如如图17A中所示的。设备可包括带
有帽1771的样品井1721,例如如图17B中所示的。在一些示例中,阀可包括用于样品制备的
基质或过滤器1714。样品制备基质或过滤器可以是阀中流体路径的部分。当阀连接或断开
不同的流体路径时,不 同的溶液或气体可被驱动经过基质或过滤器。例如,样品制备基质
或过滤器1714可嵌入在图17A中所示出的阀部件中。旋转阀可旋转可把基质或过滤器连接
到不同的流体路径,当作为驱动力向下推动抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)时,样品制备溶
液可被递送经过基质或过滤器。推动单元(例如,凸轮)可用于致动抵抗单元(例如,泡罩或
泡罩包)并使旋转阀滑动到设计的位置。
[0289] 带有抵抗单元的设备还可构造用于旋转操作,例如图18中所示的。图18A示出在底座1802上的旋转帽1801。图18B示出位于抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)1812之上的屏障单
元(例如,泡罩致动器)1811。图18C示出开始推动屏障单元1811和抵抗单元1812的推动单元
1813。图18D示出更远地旋转的帽和进一步推动屏障单元和抵抗单元的推动单元。图18E示
出更远地旋转的帽和已经把屏障单元和抵抗单元完全压下的推动单元。
[0290] 旋转设备还可构造为当旋转帽时增加设备内的压力。例如,图19示出设计为通过各个旋转步骤1901 1902 1903 1904 1905来添加另外的压力的帽。该压力可通过使设备的
内部容积随着帽朝着底座降低而减小来产生。该设备可包括带有螺纹的中心柱2001(例如,
图20),以允许帽拧到柱上且随着旋转而拧紧。帽产生的压力可用于驱动设备内的流体流
动。例如,溶液可流动穿过基质或过滤器,或空气可被驱动以干燥基质或过滤器。与突然地
施加压力相比,渐进施加压力还可以降低泄漏的风险。
[0291] 采用逐步增加压力的旋转设备的示例性应用在图21中示出。带有帽2101的设备2100可由使用者2120装载有样品2110(例如,图21A)。诸如裂解缓冲剂、洗涤缓冲剂和洗脱
缓冲剂的试剂可在制造期间或在使用之前预装载在设备上。帽可放置在设备上(例如,图
21B)。帽可旋转到合适位置以激活裂解缓冲剂抵抗单元(例如,图21C),并且由帽产生的正
压力可驱动裂解的样品经过基质,随后驱动气流经过基质以用于干燥。帽可旋转到合适位
置以激活洗涤缓冲剂抵抗单元(例如,图21D),并且由帽产生的正压力可驱动洗涤缓冲剂经
过基质,随后驱动气流通过基质以用于干燥。帽可旋转到合适位置以激活洗脱缓冲剂抵抗
单元(例如,图21E), 并且正压力可驱动洗脱缓冲剂经过基质以洗脱样品(例如,核酸)。洗
脱的样品(例如,纯化的核酸)可从收集井2102收集(例如,图21F)。
[0292] 样品制备设备2200可包括帽2210、压盘或压环层2220、以及包括抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)的试剂层2230,例如如在图22A中所示。帽2210可包括接合压盘的键槽2211,
例如如在图22B中所示。压盘还可以包括接合帽的键槽2221,以及包括螺纹2222,该螺纹
2222可与试剂层接合以向下牵引盘,并且允许抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)被推动且激
活,例如,如在图22C中所示。试剂层2230可包括螺纹2231,该螺纹2231可与压盘接合,例如
如在图22D中所示。试剂层可具有特定的直径2232。试剂层2230可包括模制基片2233,抵抗
单元(例如,泡罩或泡罩包)2234可安装到模制基片2233,例如如在图22E中所示。基片还可
包括样品入口2235和分配喷嘴或其他出口2236。模制基片可提供刚性表面,抵抗单元可抵
着该刚性表面被压紧。样品制备设备的示例操作在图22F中示出,其中,首先,帽放置在设备
上2241;第二,帽接合压盘并开始盘的旋转以向下驱动盘2242;第三,帽继续被旋转且泡罩
被压碎,利用分配喷嘴促进混合2243,以及第四,在完整的旋转后,泡罩完全被压碎且帽的
旋转停止2244。设备可包括过滤器层或基质层,通过该过滤器层或基质层可过滤样品材料。
过滤器层或基质层可邻近试剂层布置或与试剂层流体连通地布置,以允许把试剂、缓冲剂
或其他流体施加到过滤器。过滤器和基质在下文中被进一步讨论。
[0293] 中心柱或螺杆可在设备的操作中使用,例如如在图23中所示。中心柱或螺杆可包括内螺纹2301。帽可接合中心柱的内螺纹,并且帽可包括外螺纹2302,该外螺纹2302可接合
压盘2303,例如如在图23A中所示。帽可旋转但压盘可以是固定的且不能旋转,使得帽的旋
转把外螺纹拧到压盘中,例如如在图23B中所示。内螺纹可具有不同于外螺纹的螺距(例如,
内螺纹3毫米/转,外螺纹8毫米/转)。螺距上的差异可引起压盘在帽旋转期间朝着试剂层
2304向下移动,例如如在图23C中所示。在进一步旋转(例如,一个完整的旋转)后,压盘上的
试剂单元(例如,泡罩或泡罩包)可被完全推动或压碎,例如如在图23D中所示。设备中的抵
抗单元(例 如,泡罩或泡罩包)可同时或连续地被推动、激活或压碎。例如,键槽2401可允许
帽接合压盘2402,将帽和压盘的旋转固定到彼此,如在图24A中所示。帽2403的旋转可旋转
压盘,并且连续地推动或压碎抵抗单元,例如如在图24B中所示。可变形层2410可施加在过
滤器层的顶部上,以在试剂层和过滤器层之间提供良好的密封,例如如在图24C中所示。可
变形层可包括例如塑料或橡胶,比如柔顺的橡胶涂层。润滑层可施加在可变形层上以减少
过滤器层和接触层之间的摩擦。可变形层可包括合适的材料,该材料包括但不限于诸如硅
酮和聚甲酸酯的弹性体。
[0294] 设备可包括喷嘴或其他结构以促进分配的流体的混合。例如,图25A示出带有样品2501的室的示例。图25B示出带有未混合的样品2501和试剂(例如,裂解缓冲剂)2502的室的
示例。图25C示出带有已混合的样品和试剂2503的室的示例。设备中的抵抗单元可包括各种
结构。例如,与试剂层2601(例如,图26A)接合的压盘可包括圆形抵抗单元(例如,泡罩)2602
(例如,图26B)。
[0295] 抵抗单元可包括多个层,例如,如在图26C、图26D和图26E中所示。在一些情况下,具有多个层或隔室的抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)可用于在可程控工作流中递送流体或
试剂。例如,抵抗单元的第一层或隔室2611可储存第一流体2612,且第二层或隔室2613可储
存第二流体2614;刺穿结构2620可刺穿第一层并分配第一流体2621,然后刺穿第二层且分
配第二流体2622,例如如在图26C中所示。多种流体或试剂可在可程控工作流中递送。在另
一个示例中,抵抗单元可包含储存第一流体2612和第二流体2614的多个隔室;多个刺穿结
构2620可并行地刺穿并分配两种流体2623,例如如在图26D中所示。在另一个示例中,流体
可并行地和连续地分配;抵抗单元可包括第一流体2611、第二流体2613和第三流体2615,刺
穿结构2620可并行地刺穿并分配第一流体和第二流体2624,随后刺穿并分配第三流体
2625。
[0296] 抵抗单元还可包括卵形或椭圆形形状。抵抗单元可包括例如如图27中所示的井或室。井2701的底部孔可例如利用箔密封,如在图27A中所示。试剂或其他流体2702可添加到
井,如在图27B中所示。井的顶部孔 可例如利用箔密封2703,如在图27C中所示。在一些情况
下,在使用设备之前,使用者2801可从设备2802移除顶部密封件和底部密封件,例如如在图
28A中所示。密封件2803的移除可产生可在设备中使用的流体体积2804,例如如在图28B中
所示。
[0297] 在一些情况下,设备可包括锁环和孔密封件2901、刺穿环2902、抵抗单元包或试剂包2903、以及第二层2904,例如如在图29A和图29B中所示。第二层3004可刺穿在抵抗单元包
或试剂包3003上的底部密封件,例如如在图30A中所示。锁环和孔密封件3001可推动刺穿环
3002以刺穿顶部密封件并允许流体分配3005,例如如在图30B中所示。
[0298] 用于精确的体积量化的部件可与本发明的设备、方法或系统结合。总收集体积可通过数已经填充的井的数目来数字量化。如本文所描述的连续填充可用于确保一个接一个
地填充井,所以量化变得微不足道。
[0299] 血浆分离部件可容易地与本发明的设备、方法或系统整合。用于血浆分离的薄膜可被整合作为本文所描述的任何设备的顶部层。在一些示例中,通过薄膜过滤全血所需要
的压力(~10mmHg至50mmHg)足以承载设备。初步数据显示血浆分离和设备填充可利用单个
压力源同时实现。该压力源可以是外部设备(例如,移液器或胶合注射器)或整合到设备本
身中。
[0300] 这些系统和设备中的一些可允许多路复用、多用途稳定。每个样品可分成或划分成多个部分并干燥保存,以便储存不同的分析物(包括但不限于蛋白质、DNA、RNA)。数字化
体积的干燥时间比本体溶液的干燥时间短很多,所以该技术可允许非常脆弱的生物标记物
(例如,HCV病毒RNA)稳定。用于相同的样品或分析物的多个保存基质(例如,本文所描述的
任何保存基质)也可以被使用(例如,保存RNA和蛋白质的不同的化学成份,或以不同的方式
只保存RNA的不同的化学成份)。
[0301] 这些系统和设备中的一些可实现收集同一设备中的若干样品。同时并行收集若干独立的样品可通过使用相称的入口阵列来实现。样品在不同时间点的无污染收集可通过使
用不相称的入口来实现。
[0302] 对于本文的设备或系统中的任一个来说,可包括样品回收部件。回收可由再水化实现,其中溶液(例如,水或缓冲剂)可注入到设备中并且用于再分散干的样品。首先,不混
溶流体(例如,诸如油、润滑剂或不混溶水性溶液)可以注入室中或可以不注入室中,随后是
已知的水体积(该水体积可与保存的溶液的初始体积相同)。通过再注入溶液(例如,水或缓
冲剂)来再水化样品,回收可以是可能的。施加外部压力、施加外部低真空、或利用毛细压力
可允许从设备提取液体。回收可包括如本文所描述的完全回收或部分回收。
[0303] 对于本文中的设备或系统中的任一个来说,样品分析可现场(例如,使用滑片芯片检测模块)或非现场(例如在中央设施中)执行。对于现场分析,部分回收可以是足够的(例
如,几μL的总体积),并且样品可直接转移到检测模块以用于诸如数字化核算或蛋白检测的
目的。对于在中央设施中的分析,全部回收(例如,10μL至50μL)可能是是必要的。在该情况
下,容纳保存的样品的所有的室可同时再水化,并且总回收体积可被收集用于进一步分析。
[0304] 用于整合的设备
[0305] 本流体分配系统和方法可与任何有用的设备整合。该设备可包括多个基片或层。该系统可与滑片芯片设备(如本文所描述的)整合,或与具有任何有用的结构的任何类型的
设备整合。本流体分配系统可通过利用设备内的室在该系统的部件(即,一个或多个抵抗单
元、推动单元,及如果存在的话,屏障单元)之间提供流体连接而与任何设备整合。
[0306] 设备可包括一个或多个基片、层、室、捕获区或具有任何有用的尺寸的其他结构。有用的尺寸包括任何长度、宽度或深度,其可沿着任何有用的轴线是一致的或变化的。在任
何有用的轴线上(例如,垂直于流体流动的轴线)的示例性尺寸包括小于约50mm(例如,小于
约40mm、20mm、15mm、10mm、5mm、2mm、1mm、500μm、200μm、60μm、50μm、40μm、30μm、15μm、10μm、3μm、1μm、300nm、100nm、50nm、30nm或10nm),或从约10nm至约50mm(例如,10nm至40mm、10nm至
20mm、10nm至15mm、10nm至10mm、10nm至5mm、10nm至2mm、10nm至1mm、10nm 至500μm、10nm至
200μm、10nm至60μm、10nm至50μm、10nm至40μm、10nm至30μm、10nm至15μm、10nm至10μm、10nm至3μm、10nm至1μm、100nm至50mm、100nm至40mm、100nm至20mm、100nm至15mm、100nm至10mm、
100nm至5mm、100nm至2mm、100nm至1mm、100nm至500μm、100nm至200μm、100nm至60μm、100nm
至50μm、100nm至40μm、100nm至30μm、100nm至15μm、100nm至10μm、100nm至3μm、100nm至1μm、
1μm至50mm、1μm至40mm、1μm至20mm、1μm至15mm、1μm至10mm、1μm至5mm、1μm至2mm、1μm至1mm、
1μm至500μm、1μm至200μm、1μm至60μm、1μm至50μm、1μm至40μm、1μm至30μm、1μm至15μm、1μm至
10μm、1μm至3μm、10μm至50mm、10μm至40mm、10μm至20mm、10μm至15mm、10μm至10mm、10μm至
5mm、10μm至2mm、10μm至1mm、10μm至500μm、10μm至200μm、10μm至60μm、10μm至50μm、10μm至
40μm、10μm至30μm、10μm至15μm、50μm至50mm、50μm至40mm、50μm至20mm、50μm至15mm、50μm至
10mm、50μm至5mm、50μm至2mm、50μm至1mm、50μm至500μm、50μm至200μm、50μm至60μm、100μm至
50mm、100μm至40mm、100μm至20mm、100μm至15mm、100μm至10mm、100μm至5mm、100μm至2mm、
100μm至1mm、100μm至500μm、或100μm至200μm)。
[0307] 任何结构(例如,一个或多个室)的尺寸可被选择以使设备中的流体保持特定的体积流动速或线性流动速率。例如,该尺寸对控制用特定的流体的填充设备或该流体通过区
域和/或捕获区的流动速率可能是有用的。
[0308] 基片、层、室、捕获区或其他结构可包括任何有用的横截面。横截面可具有任何有用的形状(例如,矩形、方形、圆形、卵形、不规则形或三角形横截面),该形状可以沿着任何
结构的轴线可选择地变化。例如,当结构是通道时,通道的沿着流体流动的轴线的横截面可
从一个横截面形状变成另一个横截面形状,比如从圆形横截面变成矩形横截面。在另一个
例子中,横截面的尺寸沿着任何轴线可以是一致的或可以变化,比如沿着流体流动的轴线
逐渐减小或增大的通道。
[0309] 平面性
[0310] 基片、层、室、捕获区或其他结构可包括任何有用的平面性。在一些示例中,第一层和第二层的表面是大体上平面的以促进这些层的移动。该基片或层还可以在诸如高度、宽
度和/或深度的其他特性上是一致的或非一致的。
[0311] 可选地,结构的表面可以是非平面的且大体上互补的以允许移动。例如,一个或多个层可包括曲线表面,诸如圆柱体的表面、凹表面或凸表面。在一个示例中,第一层可包括
第一圆柱表面,且第二层包括具有开口、内圆柱表面以及外圆柱表面的环形圆柱体。当第一
层插入到第二层的开口中时,第一圆柱表面和第二层的内圆柱表面互补,从而允许第一层
在第二层内移动。因此,层可包括诸如同心球、圆锥体、圆柱体等的任何有用的互补表面。
[0312] 而且,设备可包括具有任何有用的平面性的另外的层,且每个层可具有相似的、不同的或互补的结构特性(例如,平面性)。此外,为了确保均匀的压力施加在第一区域或层和
第二区域或层上,表面可变化以确保当压力施加在沿着设备的离散的位置处时可以施加均
匀的压力。例如,当两个表面是圆锥形时,可施加压力以使两个表面紧密接触。示例性设备
和它们的特性在第2012-0028342号美国公布、第2012-0264132号美国公布、第2012-
0329038号美国公布、第WO 2010/111265号国际公布中被描述,以及在于2009年3月24日提
交的第61/162,922号美国临时申请、于2009年11月18日提交的第61/262,375号美国临时申
请、于2010年3月22日提交的第61/340,872号美国临时申请、于2011年4月5日提交的第61/
516,628号美国临时申请、和于2011年5月9日提交的第61/518,601号美国临时申请中被描
述,以上申请中的每个都通过引用以其整体并入本文。
[0313] 表面特性
[0314] 基片、层、室、捕获区或其他结构可包括任何有用的表面特性。示例性表面特性包括不同的润湿(例如,疏水的、疏脂的、亲氟的或亲水的)、平滑度或孔隙度。每层可具有大体
上相同或不同的表面特性。例如,第一层和第二层都可以是大体上疏水的,或者第一层可以
是大体上疏水的,且 第二层可以是大体上亲水的。类似地,第一层的第一室中的每一个可
具有大体上相同的或不同的表面特性。在一个示例中,所有的第一室都是大体上亲水的,且
第一层的其余部分是疏水的,从而同第一层的其他部分相比允许优先润湿第一室内的水性
试剂。在另一个示例中,包括第一室的整个第一层是大体上亲氟的,且捕获区是大体上亲水
的。以这种方式,同第一层中剩余的区相比,水性试剂和/或样品将优先流动经过捕获区。此
外,如果润滑剂是氟液体,那么同捕获区相比该流体将优先润湿第一室。如可以看到的,通
过控制表面特性,可以控制流体流动和/或划分。例如,在使用开口室(例如,开口井)的情况
下,流体可使用表面张力(即,凹弯月面或凸弯月面)保持在开口室内,特别地如果开口室具
有允许优先润湿流体的表面特性的话。
[0315] 表面特性可通过使用任何有用的材料或表面改性工艺来获得。例如,一个或多个室可包括多孔材料,例如多孔玻璃、氧化纤维素基质。这样的室可通过把基质沉淀到区
域中、通过用图案装饰多孔层、且/或通过填充或涂覆区域周围的多孔层制成。示例性纤维
素图案装饰工艺在Martinez等人于2008年在Anal.Chem 80卷:3699页至3707页、Martinez
等人于2007年在Angew.Chemie Int.Ed 46卷:1318页至1320页、Martinez等人于2008年在
Lab Chip 8卷:2146页至2150页、以及Macek等人于1971年在Chromatographic Rev 15卷:1
页至28页中被描述;并且其他的材料可以通过在Vozzi等人于2003年在Biomaterials 24
卷:2533页至2540页中描述的用于PLGA脚手架的方法、Desai等人于2000年在
Biosens.Bioelectron 15卷:453页至462页中描述的方法、Pichonat等人于2005年在
J.Micromech.Microeng 15卷:增刊179页至增刊184页描述的方法、Cohen等人于2003年在
Biomed.Microdevices 5卷:253页至259页中描述的方法、Ohji等人于1997年在Proc.SPIE 
Int’l Soc.Optical Eng.3223卷:189页至197页中描述的方法、以及在Chu等人于2006年在
J.Microelectromech.Sys 15卷:671页至677页中描述的用于多孔硅薄膜的方法;De Jong
等人于2005年在Lab Chip 5卷:1240页至1247页中描述的用于精简设备的方法;Petronis
等人于2003年在J.Biomed.Mater.Res 66卷:707页至721页中描述的用于硅酮基质的方法;
以及Wang等人于2007年在Sens.Actuat.B 123卷:101页至 106页描述的用于氢敏感的钯
薄膜的方法被用图案装饰,以上每个参考文献都通过引用以其整体并入本文。
[0316] 基片、层、室、捕获区或其他结构可由任何有用的材料形成。对用于形成本发明的设备的材料的选择考虑到了设备正常运行所需的物理和化学特性。合适的非限制性材料包
括聚合物材料,诸如硅酮聚合物(例如,聚二甲基硅氧烷和环氧聚合物)、聚酰亚胺(例如,市
场上可买到的 (来自特拉华州威尔明顿市杜邦公司的聚(4,4'-氧二亚苯基-均苯
四甲)(poly(4,4'-oxydiphenylene-pyromellitimide)))和UpilexTM(来自日本Ube 
Industries有限公司的聚(联苯四羧酸二酐))、聚碳酸酯、聚酯、聚酰胺、聚醚、聚氨基甲酸
酯、聚碳氟化合物、氟化聚合物(例如,聚氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚三氟氯乙
烯、全氟烷氧基聚合物、氟化乙烯-丙烯、聚乙烯四氟乙烯、聚乙烯三氟氯乙烯、全氟聚醚、全
氟磺酸、全氟聚氧环丁烷)、FFPM/FFKM(全氟化弹性体[全氟弹性体]、FPM/FKM(氟碳化合物
[氯三氟乙烯(chlorotrifluoroethylenevinylidene fluoride)])以及它们的共聚物)、聚
醚醚酮(PEEK)、聚苯乙烯、聚(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)(ABS)、诸如聚甲基丙烯酸甲酯的丙
烯酸酯和丙烯酸聚合物,以及其他取代和未取代的聚烯(例如,环烯烃聚合物、聚丙烯、聚
丁烯、聚乙烯(PE,例如,交联的PE、高密度PE、中密度PE、线性低密度PE、低密度PE或超高分
子量PE)、聚甲基戊烯、聚丁烯-1、聚异丁烯、乙烯丙烯橡胶、乙烯丙烯二烯单体(M级)橡胶)、
以及它们的共聚物(例如,环烯共聚物);诸如氧化铝、氧化硅、氧化锆及类似物的陶瓷);诸
如硅、砷化镓以及类似物的半导体;玻璃;金属;以及涂层组合物、复合物(例如本文描述的
任何材料的块复合物,例如A-B-A块复合物、A-B-C块复合物或类似物)和其层压板(例如,由
同一或不同的材料的若干不同的结合层形成的复合材料,诸如聚合物层压板或聚合物-金
属层压板,例如涂有的聚合物、陶瓷在金属中的复合物或聚合物在金属中的复合物
(ceramic-in-metal or a polymer-in-metal composite))。
[0317] 设备可由任何有用的工艺形成,该工艺包括但不限于模制(例如,注射模制、真空模制或包覆模制)、机加工(例如,钻孔、铣削或磨光)、 以及刻蚀(例如,深反应离子刻蚀、
KOH刻蚀或HF刻蚀)。在微流体应用中,层可以由能够比如通过使用微制造技术(例如,干刻
蚀、湿刻蚀、激光刻蚀、激光消融、模制、压花或类似技术以具有所需的微型化表面特征)形
成高分辨度特征(例如,具有毫米、微米或亚微细米尺寸的微通道、室、混合特征以及类似
物)的材料制造。而且,材料可以可选择地被处理以提供化学惰性表面(例如,通过与十三
氟-1,1,2,2-四氢辛基-1-三氯硅烷硅烷化)、生物相容性表面(例如,通过用牛血清白蛋白
处理)、和/或物理稳定性材料(例如,通过广泛的交联)。
[0318] 基片或层可包括任何有用的材料。例如,层的一部分可包括薄膜,或者整个层可包括连续的薄膜或形成图案的薄膜。此外,该薄膜可与具有一个或多个室和/或入口的一个或
多个层(例如,通过包覆模制或层压)整合。可选地,该薄膜可存在于单独的层中。示例性薄
膜包括PTFE(例如,  )薄膜、聚碳酸酯薄膜、纤维素薄膜、硝酸纤维素薄膜、尼龙薄
膜、纸薄膜或本领域已知的其他薄膜。
[0319] 设备还可包括一个或多个可变形层。该可变形层可设计成在施加压力时变形,以便把局部压力在设备的表面上重新分成均匀的压力,且/或控制层或室之间的连接或断开。
[0320] 此外,一个或多个基片、一个或多个层、和/或室可以被可选择地涂覆。在特定情况下,涂层可用于最小化层之间的交叉污染,其中层之间的相对移动可导致试剂的薄的膜在
层之间形成。涂层可用于控制表面化学(例如,通过把与水的接触角增加到约154°)。在特定
情况下,一个或多个层和/或室涂覆有含氟聚合物。示例性含氟聚合物包括氟化乙烯丙烯树
脂(例如,  FEP TE-9568,一种分散物,其由大约54%(按照总重量)的负电荷疏水
胶质含氟聚合物树脂(悬浮于水中的0.1μm至0.30μm FEP颗粒)和大约6%(按FEP树脂的重
量)的基于FEP固体的非离子润湿剂和稳定剂组成)、全氟烷氧基共聚树脂(例如,
PFA TE-7224,一种分散物,其由大约60%(按总重量)的分散于水中的PFA树脂(0.05μm至
0.5μm颗粒)和按重量大约5%的基于PFA固体的非离子润湿剂和稳定剂组成;或者
PFAD 335D,一种分散物,其由大约60%(按总重量)的分 散于水中的PFA树脂(平均直径
0.20μm的颗粒)和按重量大约6%的基于PFA固体的重量的非离子表面活性剂组成)、聚四氟
乙烯(例如, PTFE DISP 30,一种分散相,其由大约60%(按总重量)的分散于水中
的PTFE树脂(平均直径0.220μm的颗粒)和按重量大约6%的基于PTFE固体的重量的非离子
表面活性剂组成)、或四氟乙烯和乙烯的共聚物(例如,  型LZ、CLZ或CLZ-20,其可
用于具有0.0005英寸、0.0010英寸、0.0020英寸、0.0050英寸、0.0075英寸、0.0100英寸或
0.0200英寸的厚度的50、100、200、500、750、1000或2000的标称规格)。
[0321] 设备可包括多个基片或层以容纳多路复用的样品处理、样品制备和/或样品分析。在特定的示例中,层设置于层叠构型中,该层叠构型具有顶部层、底部层和多个中间层。中
间层可具有一个或多个开口和/或捕获区,使得各个室和/或捕获区能够通过相对移动连
接。每个层可连接堆叠物内的其他层且可从堆叠物内的其他层单独地断开。以这种方式,可
控制层之间的连接和断开以执行所需的反应或多路复用分析。
[0322] 基片或层可包括多个室,其中每个室可以是相同的或不同的。此外,多个这样的室的阵列可存在于一个或多个层中(例如,可连续地或顺次地连接的阵列)。这样的室可包括
任何体积结构。在层或阵列中的每个室可具有相同的表面尺寸、横截面、平面性或表面特
性。可选地,在层或阵列中的每个室可具有不同的表面尺寸、横截面、平面性或表面特性。示
例性室包括开口槽或明沟、封闭的通道、开口或封闭的井等。这样的室对保持或运输一种或
多种试剂、样品或流体(例如,润滑剂)是有用的。
[0323] 一个示例性室是可允许连接在同一层中的两个其他室或每个都在单独的层中的两个其他室的桥接件。桥接件的表面尺寸、横截面、平面性或表面特性可优化以促进比如在
用于样品储存或样品保存的设备中的快速蒸汽扩散或流体连通。例如,桥接件结构可用于
干燥样品。在一些情况下,在设备使用条件下桥接件不优先由液体水润湿(例如,桥接件的
表面是大体上疏水的和/或桥接件填充有气体)。在一些情况下,两个室之间的桥接件和距
离小于约500μm(例如,小于约300μm、100μm、50μm或20μm)。
[0324] 捕获区
[0325] 本发明的系统和设备可包括一个或多个捕获区。捕获区可包括任何有用的材料以捕获一个或多个目标或分析物(例如,核酸或任何本文所描述的)。
[0326] 捕获区可包括用于捕获一种或多种分析物的任何有用的材料。示例性材料包括过滤器、基质、聚合物、电荷转换材料、凝胶和薄膜(例如,硅薄膜、玻璃纤维薄膜、纤维素薄膜、
硝酸纤维素薄膜、聚砜薄膜、尼龙薄膜、聚偏氟乙烯薄膜、乙烯共聚物薄膜或离子交换薄膜,
包括任何本文所描述的)、纤维(例如,玻璃纤维)、或颗粒(例如,硅颗粒、珠、亲和树脂或离
子交换树脂)。
[0327] 捕获区可包括任何有用的尺寸。在一些特定的示例中,捕获区具有小于约1000μm的一个或多个尺寸。在一些情况下,捕获区具有至多约900μm、800μm、700μm、600μm、500μm、
400μm、300μm、200μm、100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm、10μm、9μm、8μm、
7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm、900nm、800nm、700nm、600nm或500nm的最大横向尺寸。
[0328] 在一些示例中,捕获区包括具有可电离基团的电荷转换材料,该可电离基团在周围条件的基础上改变电荷。该电荷转换材料可用于离子交换过程以利用电荷转换材料捕获
目标(例如,如核酸的带负电荷的目标),该电荷转换材料具有在低pH值(例如,pH<6.0或pH<
6.5或低于或等于可电离基团的蛋白激酶A的pH值)下的正电荷。然后,目标可通过将其从电
荷转换材料释放而洗脱,比如通过在升高的PH值(例如,pH≥8.5或高于可电离基团的蛋白
激酶A的PH值)下洗脱。示例性电荷转换材料包括带有可电离基团的那些电荷转换材料,这
些电荷转换材料选自生物缓冲剂(例如,-2-乙酰氨基-2-氨基乙磺酸(ACES);N-2-乙酰氨
基-2-亚氨基二乙酸(ADA);氨甲基丙二醇(AMP);3-1,1-二甲基-2-羟乙基氨基-2-羟基丙烷
磺酸(AMPSO);N,N-双-2-羟乙基-2-氨基乙磺酸(BES);N,N-双-2-羟乙基甘氨酸(BICINE);
双-2-羟乙基亚氨基三羟甲基甲烷(Bis-Tris);1,3-双三羟甲基氨基丙烷(Bis-Tris 
Propane);4-环己基-1-丁磺酸(CABS);3-环己基氨基-1-丙磺酸(CAPS);3-环己基氨基-2-
羟 基-1-丙磺酸(CAPSO);2-N-环己基氨基乙磺酸(CHES);3-N,N-双-2-羟乙基氨基-2-羟基
丙磺酸(DIPSO);-2-羟乙基-N-3-丙磺酸(EPPS);-2-羟乙基哌嗪-N-4-丁磺酸(HEPBS);-2-
羟乙基哌嗪-N-2-乙磺酸(HEPES);-2-羟乙基哌嗪-N-2-丙磺酸(HEPPSO);2-N-吗啉代乙磺
酸(MES);4-N-吗啉代丁磺酸(MOBS);3-N-吗啉代丙磺酸(MOPS);3-N-吗啉代-2-羟基丙磺酸
(MOPSO);哌嗪-N-N-双-2-乙磺酸(PIPES);哌嗪-N-N-双-2-羟基丙磺酸(POPSO);N-三羟甲
基-甲基-4-氨基丁磺酸(TABS);N-三羟甲基-甲基-3-氨基丙磺酸(TAPS);3-N-三羟甲基-甲
基氨基-2-羟基丙磺酸(TAPSO);N-三羟甲基-甲基-2-氨基乙磺酸(TES);N-三羟甲基甲基甘
氨酸(TRICINE);三羟甲基氨基甲烷(Tris);多羟基咪唑;三乙醇胺二聚体和聚合物;以及
二/三/寡氨基酸,例如Gly-Gly,Ser-Ser,Gly-Gly-Gly和Ser-Gly)、多羟基胺(例如,TRIS或
Bis-Tris)、咪唑、组氨酸和多组氨酸。在一些情况下,电荷转换材料可包括Bis-Tris、Bis-
Tris聚合物(例如,通过把Bis-Tris单体附接到聚丙烯酸(PAA)主干而形成)、PAA、或Bis-
Tris和PAA的组合(例如,其中Bis-Tris和PAA都处于聚合物形式,并且可形成为共聚合物或
形成为包括交替的Bis-Tris层和PAA层的层)。在其他情况下,电荷转换材料是弱性聚合
物,该聚合物具有在酸性pH值下的阳离子电荷但具有在碱性pH值下的中性电荷。这些材料
包括聚[N-(3-咪唑基丙基)甲基丙烯酰胺盐酸盐-共聚-丙烯酰胺]、聚[N-(3-咪唑基丙基)
甲基丙烯酰胺盐酸盐-共聚-2-甲基丙烯酸羟乙酯]、聚(1-乙烯基咪唑)、聚(2-氨基乙酯盐
酸盐-共聚-2-甲基丙烯酸羟乙酯)、聚(1-乙烯基咪唑-共聚-甲基丙烯酸羟乙酯)、聚[N-(1,
1-二甲基-3-咪唑基丙基)丙烯酰胺]、或聚(N-2-甲基-1-乙烯基咪唑)。另外的电荷转换材
料包括那些对PH值不敏感但是目标电荷改变的电荷转换材料。另外的电荷转换材料在第5,
582,988号、第6,914,137号和第7,319,004号美国专利中描述,这些专利中的每个都通过引
用并入本文。
[0329] 这些材料和过程是市场上可买到的,例如在 技术中(在来自Invitrogen公司、或Carlsbad,CA的Life TechnologiesTM公司的许多形式中是可得到的,例
如在 涂层薄膜、磁珠或井板中)。另外的电荷转换材料和/或离子交换过程
在第5,234,809号、第6,718,742号、 第6,914,137号和第7,319,004号美国专利中描述;在
第2003/0008320号、第2005/0053941号、第2003/0054395号、第2003/0173284号、第2003/
0130499号、第2005/0053941号、第2006/0154247号、第2006/0263780号、第2007/0122809
号、第2006/0024712号、第2012/0196944号和第2012/0197009号美国公布中描述;以及在第
WO 02/48164号、第WO 99/29703号、第WO 01/88185号、第WO 01/03149号、第WO 03/101494
号、第WO 03/046177号、第WO 2005/012521号和第WO 2006/004611号国际公布中描述,以上
专利中的每一个都通过引用以其整体并入。
[0330] 电荷转换材料可与任何有用的形式组合。在一些示例中,电荷转换材料与由任何有用的材料形成(例如,由磁铁矿、铁氧化物、过渡金属氧化物、铁磁材料或顺磁材料形成)
磁性颗粒(例如,具有20μm和1mm之间的直径)组合。示例性电荷转换材料包括聚甲基丙烯
酸酯羧基离子交换剂、涂覆有负电荷的硅颗粒、带有磷酸基团或硫酸基团的纤维素或琼脂
糖、或任何带负电荷的种类。示例性磁性颗粒在第6,718,742号美国专利中描述,该专利通
过引用并入本文。
[0331] 此外,捕获区可包括用于捕获一种或多种分析物的任何有用的物质。示例性物质包括以下物质中的一种或多种:抑制剂、渗透剂、海藻糖、寡糖(蔗糖、麦芽糖等)、氮氧化物、
脂多糖、醇类(例如,用于沉淀的乙醇或异丙醇)、离液物质(例如,诸如异硫氰酸胍、硫氰酸
胍或盐酸胍的胍盐、碘化钠(NaI)、高氯酸钠(NaClO4)、碘化、溴化钾、硫氰酸钠或尿素)、
有机试剂、包括其碎片的抗体、蛋白质(例如,牛血清白蛋白、卵清蛋白、β-乳球蛋白、α-乳白
蛋白、肌红蛋白、乳铁蛋白、核糖核酸酶A或细胞色素C)、疏水或亲水表面、配基(例如,生物
素或任何其他有用的配基)等。捕获区可包括物质(例如任何本文所描述的)的任何有用的
组合,如离液物质与一种或多种颗粒(例如,诸如硅颗粒、玻璃颗粒或硅藻的任何本文所描
述的)的组合。
[0332] 与设备整合
[0333] 本系统和方法可与诸如微流体设备或大型流体设备(即,没有任何微流体特征的设备)的任何有用的设备一起使用。本发明的设备可包括一个 或多个结构特征,诸如基片、
层、室(例如,井、通道、孔、桥接件或腔,或任何本文所描述的)或捕获区。特别地,室可完全
或部分地封闭(例如,如在封闭的通道中)或者打开(例如,如在井中)。本文所描述的各种结
构可具有任何有用的尺寸、横截面、平面性或表面特性。本文所描述的任何设备可单独使
用,或者与例如在第2006-0003439号、第2007-0172954号、第2010-0078077号、第2010-
0233026号、第2011-0112503号、第2011-0142734号、第2011-0165037号、第2011-0176966
号、第2011-0177586号和第2012-0329171号美国公布;第7,129,091号、第7,655,470号、第
7,901,939号、第8,304,193号、第8,273,573号和第8,329,407号美国专利;于2012年10月10
日提交的第13/648,922号美国专利申请;第WO 2004/038363号、第WO 2009/149257号、第WO 
2008/079274号和第WO 2006/101851号国际公布;以及第60/379,927号、第60/394,544号、
第60/585,801号、第60/623,261号、第60/763,574号、第60/875,856号、第60/881,012号、第
60/899,449号、第60/930,316号、第60/936,606号、第60/962,426号、第61/130,930和61/
335,570号美国临时专利申请中所描述的设备或所描述的设备的一个或多个特征组合地使
用。此外,这些设备中的任一个可以任何本文所描述的方法使用,以及以上述美国专利号、
美国公布号、美国专利申请号、国际公布号和美国临时专利申请号中所描述的那些方法使
用,以上文献通过引用并入本文。
[0334] 此外,本文的设备中的任一个可与另一个设备整合。例如,系统可包括用于核酸样品制备的第一设备和用于核酸样品扩增的第二设备,其中第一设备流体连接到第二设备,
且流体分配系统流体连接到第一设备和/或第二设备。在又一个示例中,可在两个或更多个
设备中执行的功能可内置到单个多结构设备中(例如,具有多个基片的设备,其中每个功能
在单独的基片中发生,或具有多个区段的设备,其中每个功能在单独的区段中发生)中。
[0335] 与滑片芯片设备整合
[0336] 在一些情况下,这些方法用于控制滑片芯片类设备的部件的移动。例如,推动单元的移动可用于直接地或经由适当的机械联接机构间接地驱动 滑片芯片的板的移动。在一
些情况下,一个推动单元的移动可用于启动或停止另一个推动单元的移动。
[0337] 当系统包括滑片芯片时,推动单元的第一相对移动可与一个或多个部件结合以在滑片芯片中的基片之间引起滑动。
[0338] 滑片芯片设备可包括一个或多个层,该一个或多个层允许通过相对移动连接和断开一个或多个室。例如,在第一位置处,第一室不连接到第二室(即,第一室不与第二室流体
地连通)。当相对于第二室移动第一室时,连接形成。该移动可通过相对于第二层移动具有
第一室的第一层来完成。可选地,该移动可包括相对于第二层移动具有第二室的第二层。室
之间的连接还可经由捕获区、桥接件、薄膜或所描述的任何其他结构发生以在第一室和第
二室之间提供流体连通。
[0339] 滑片芯片可包括另外的部件。例如,在平移滑片芯片设计中,薄膜基质可包括在一个或多个层中。层还可包括允许一个或多个裂解步骤、一个或多个洗涤步骤以及一个或多
个洗脱步骤的一个或多个流体连接。薄膜基质、过滤器或任何其他基质可整合到设备的单
个基片内、设备的多个基片内,或插入设备的腔内。另外,滑片芯片设备可与封盖系统整合,
该封盖系统可以被收紧,以提供正压力,使设备内的一个层或多个层旋转,使一个或多个抵
抗单元与一个或多个室对齐,且/或使一个或多个过滤器与一个或多个室对齐。
[0340] 该滑片芯片平台可由诸如玻璃和塑料的各种材料制造而成。我们已经通过使用3D打印证实了塑料旋转滑片芯片具有用户友好的特征。使用者把样品简单地装入样品室中,
盖上盖子以施加压力,握住底部盘并旋转上部部分以执行样品制备。
[0341] 滑片芯片平台可兼容很多种不同的核酸样品制备方法,诸如,例如离液物质和颗粒(例如,任何本文所描述的,诸如在Boom等人1990年在J.Clin.Microbiol 28卷:495页至
503页中描述的具有粒级SiO2颗粒或硅藻土(例如, )的硫氰酸胍、
与FTA(Whatman,GE)Chemistry的组合。例如,带有 薄膜
的滑片芯片平台已经进行了验证,其中从加入标准的人类血浆有效地提取HIV病毒的RNA, 
其与商业核酸制备方法是可比较的(见本文的示例)。
[0342] 滑片芯片设备可整合适合于核酸提取的样品裂解的温度控制方法,比如基于简单样品相变的温度控制方法,其中温度在固-液和液-固相变期间保持恒定,如原申请中所描
述的。作为另一个示例,滑片芯片可与用于温度控制的片上启动机构整合,比如通过滑动和
混合的启动。
[0343] 系统(例如,用于一个或多个推动单元)和/或设备(例如,用于一个或多个基片或层)的移动可以是任何有用的相对移动。例如,该移动可包括设备中的两个或更多个层在同
一轴线上的轴向旋转或两个或多个层在不同轴线上的旋转。例如,设备可包括三个层,每个
层都具有圆柱形大体上平的表面。相对移动可包括一个或多个层相对于其他层的轴向平移
和/或在两个或更多个层之间的纵向平移。在又一个示例中,移动可以是轴向旋转和纵向平
移的组合。
[0344] 相应地,相对移动可以是直线移动、旋转移动、或直线移动和旋转移动的组合。在一些例子中,二维移动(例如,X-Y移动)可通过直线移动和/或旋转移动的组合来完成。例
如,滑动和旋转机构可被采用以产生直线和旋转滑动运动。另外,该用于产生相对滑动运动
的机构可由例如马达、杠杆、滑轮、齿轮、液压技术、气动技术、其组合、或本领域普通技术人
员所熟知的其他机电或机械机构构成。控制一部分相对于另一部分的运动的方法的其他示
例包括但不限于滑动导轨齿条以及小齿轮系统(美国专利号7,136,688)、旋转扳(美国专
利号7,003,104)、滑动器组件(美国公布号2007-0155451和美国公布号2008-0058039)、导
引槽(美国专利号5,805,947和美国专利号5,026,113)、压电致动器(美国公布号2005-
0009582)、滚动轴承槽口(美国专利号2,541,413)、以及驱动电缆(美国专利号5,114,
208),以上每个专利都通过引用以其整体并入本文。而且,层相对于彼此的运动可由槽口、
保持器、和/或孔和配合销的系统来约束,例如,如通常在电连接器中单独地或组合地使用
的。而且,层相对于彼此的运动可以由外壳、柱、槽和隆起部、齿轮或例如在旋转运动的情况
下的中心轴来约束。在某些情况下,设备构造成由机器人操作。
[0345] 对于本文所描述的层中的任一个层来说,层之间的距离可根据基片的 类型而变化。在某些示例中,距离可以在不同的设备位置变化,例如由于设计或表面粗糙。一般地说,
间隙可以是范围从0.2纳米至20微米的任一个值。在特定的示例中,层之间的间隙用诸如本
文所描述的那些的任何有用的润滑剂填充。
[0346] 设备和/或层内的结构可设计成适应待施加的相对移动。例如,当旋转移动用于连接或断开层时,那么层内的结构元件(例如,室或通道)可以放射状模式或螺旋形模式排列。
[0347] 相对移动(例如,用于流体分配系统的设备或部件,比如推动单元)可以由任何有用的组件产生。用于旋转的示例性组件包括旋转接头机构、旋转致动机构(例如,采用拉绳
用于旋转致动)以及旋转轴组件。旋转运动可由标准的机构实现,该标准的机构包括马达、
例如时钟弹簧的弹簧、拉绳、轴承、凸轮、可旋转毂、缆绳元件、齿轮和/或致动器。这些机构
可设计为控制旋转的数目、力和/或速度。设备可设计成仅激活一次,或其可以无限地使用。
设备可包括防止在使用前被致动的一个或多个开关。开关可布置在设备的表面、帽或盖子
上以确保这些结构之间的适当的接触。层之间的平移可通过导轨/轨道构型或滚动轴承
导引,该滚动轴承构造成滑动地接合层以便限制相对移动的方向和量。另外,层之间的相对
移动可以是自动的(例如,使用任何有用的机构,如本文所描述的那些机构)。
[0348] 在一个示例性旋转接头机构中,可旋转层与固定层连接。为了实现旋转,可旋转层可包括外轴承(例如,外环轴承),且固定层可包括内轴承(例如,内环轴承),其中这些轴承
允许外轴承相对于内轴承旋转。这样的轴承可包括或联接到至少一个马达(例如,通过缆绳
元件、齿轮机构等)。另一个示例性组件包括旋转层和固定轴,固定轴相互连接到包括在固
定层中的底座,旋转层包括可旋转地相互连接到固定轴的毂。毂可通过轴承(例如,填充有
油或空气的轴承)支撑在轴向和径向方向上。可旋转层可包括或联接到至少一个马达(例
如,通过缆绳元件、齿轮机构等)。马达可以是任何类型的致动器,例如电马达、电活性聚合
物、检流计致动器、液压活塞、微机电系统(MEMS)致动器、压电致动器、继电器或步进马达。
[0349] 系统或设备的另外的部件
[0350] 流体分配系统、集成设备以及本公开的其他方面可采用其他有用的部件,该部件包括但不限于排气孔、电气线路、加压装置、装载装置、注射口、加热元件、冷却元件、裂解部
件、检测器、电极、标记物以及其他元件。
[0351] 流体计量结构可存在于系统或设备中。例如,来自抵抗单元(例如,泡罩或泡罩包)的流体可通过入口3101分配,如在图31A中所示。带有计量容积3102的内井或室可用流体填
充,如在图31B中所示。多余的流体可溢流到外溢流井或室3103中,以允许仅计量的流体体
积用于后续操作中,例如如图31C中所示。
[0352] 排气孔可存在于系统或设备中。例如,当特定的测定需要加热时,具有开放系统可以是有用的以便防止压力积聚。因此,一个或多个排气孔可流体连接到设备中的允许通向
外界的室(例如,一个或多个处理室)。在一些情况下,排气孔还包括阀,由此阀可以被打开
以把排气孔流体连接到室。阀可手动或自动地控制。当试剂设置在处于储存、干燥或未激活
状态下的设备内时,阀可以是有用的。
[0353] 一个或多个阀调系统可存在于系统或设备中。例如,一个或多个阀可包含在设备中以控制室之间或室与抵抗单元之间的流体连通。一个或多个阀可用于控制在一个或多个
抵抗单元之间或抵抗单元和室之间的流体连接。阀可手动或自动地控制。
[0354] 电气线路可存在于系统或设备中。例如,电路可构成流体分配系统、设备、或流体分配系统和设备的基础。在一些情况下,电路可以包括具有接合部的一个或多个传导结构,
该接合部可以与一种或多种传导材料可逆地接触,其中该传导材料可以以时间依赖性方式
从一个或多个抵抗单元分配(例如,如本文所描述的)。电气线路可用于连接一个或多个部
件,该部件包括但不限于冷却器、加热器、阀、开关、推动单元、抵抗单元、屏障单元、电源(例
如,电池)、传感器、检测器、通信设备以及其他部件。
[0355] 本文的任何设备或系统可包括电传导材料(例如,一个或多个电极,包括其阵列)。该电极和阵列对于执行用于检测、分离(例如,电泳分离)、运输和/或合成的电化学反应可
能是有用的。在一些情况下,一个或多个电 极被布置以允许在层相对移动时连接或断开。
[0356] 检测器可存在于系统或设备中。例如,成像或传感器部件可用于通过技术来记录或估量设备内的反应,该技术包括但不限于光学检测、X光检测、吸收光谱测定、基质辅助激
解吸/电离(MALDI)、质谱法、拉曼光谱法、荧光相关光谱法(FCS)、荧光偏振/荧光相关光
谱法(FP/FCS)、荧光检测、比色检测、化学发光、生物体发光、散射、表面等离子共振、电化学
检测、电泳、激光、或荧光成像板读数器( 分子设备)测定。这样的检测器和成像设
备的示例可在第2009-0010804号美国公布和第WO 2008/002267号国际公布中找到,其两者
都通过引用并入本文。检测器可包括适合于检测来自设备的信号的任何检测器,并且可选
自由下列项所组成的组:网络相机、数码相机、手机中的数码相机、以及摄像机,如在第WO 
2008/002267号国际公布中描述的,该国际公布通过引用以其整体并入本文。检测器可包括
相机或成像设备,该相机或成像设备具有充足的光照和分辨率来空间地分辨由设备产生的
单个信号,如在第2009-0010804号美国公布中描述的,该美国公布通过引用以其整体并入。
检测器可包括任何固态图像传感器,该固态图像传感器包括电荷耦合设备(CCD)、电荷注入
设备(CID)、光电二极管陈列(PDA)或互补的金属氧化物半导体(CMOS)。检测器可包括光电
倍增管(PMT)。
[0357] 在孔道和/或室中的诸如线、点或可见物质的标记物可存在于系统或设备中。标记物可用于使登记或分析成为可能。登记标记物包括在设备上以允许自动纠正光学偏差或针
对拍摄照片的角度和方向调节图像。为了检测荧光输出,啁啾激发/读出器可以被使用。例
如,设备可暴露于蓝色激发光持续例如数纳秒,然后关闭,且例如一纳秒后荧光可被检测
到。然后,十纳秒后,例如,另一个图像被收集(而没有初始激发闪光)以产生用于相减的背
景强度图像。以这种方式,即使在白天也可以分析荧光。为了安全起见,例如如果设备包括
可识别图案,检测器可设计为自动识别设备,使得检测器在指向设备时将只产生激发光(见
Sia等人于2004年在Angewandte Chemie Int.Ed43卷:498页至502页,该文献通过引用并入
本文,其描述了用于检测多流体设备中的信号的另外的机构,包括使用脉冲 调制来减小噪
声)。检测还可以通过使用激发/发射光的极化进行改进,如本领域的技术人员所熟知的。
[0358] 本文的任何设备或系统可以与加压装置(例如,任何本文所描述的)、装载装置(例如,任何本文所描述的)、用于顺次地和/或连续地填充室的注射口、加热元件、片上裂解部
件或分子识别模块整合。例如,设备可整合适合于用于核酸提取的样品裂解的温度控制方
法,比如基于简单相变的温度控制方法,其中温度在固-液和液-固相变期间保持恒定,如原
申请中所描述的。作为另一个示例,设备可与用于温度控制的片上启动机构结合,比如通过
相对移动(例如,滑动)和混合的启动。
[0359] 生成压力的盖子或帽可存在于系统或设备中。用于系统或设备的壳体可包括具有通孔的盖子。在开放或部分开放系统中,相关容积为V=V0=V1+ΔV,其中ΔV包含完全闭合
系统(盖子完全闭合)和开放系统(没有盖子)或部分开放系统(盖子部分闭合)之间的任何
容积差。在完全闭合系统中,相关容积为V=V1,其中V1是腔完全封闭时的容积。生成的压力P
与容积V和闭合期间施加的力的这些变化相称。在开放或部分开放系统中,生成的压力P=
P0,该压力不足以把样品驱动到设备中。在闭合系统中,生成的压力P=P0+ΔP,其中ΔP=
P0*ΔV/V1。因而,由闭合盖子产生的容积差而生成另外的力,该力可用来填充设备。正压力
可通过把刚性帽或盖子推进到片上储器或壳体系统来产生。帽或盖子可设计成使其不可
‘一半开着’,而是‘完全关闭’或‘完全开着’。附接帽可向井施加大约50毫巴的正压力,该压
力可通过压缩井中的气体(例如,空气)来生成。使井相当大且可选择地在形状上是圆锥形
的可减少由于待加载的体积的变化而造成的对生成压力的影响。
[0360] 本发明的设备、方法和系统可包括任何数量的特性、要素、修改或益处,该益处包括但不限于在使用前是无菌的(例如,设备可以在无菌环境下组装且然后装在密封容器中
直到样品收集);对干扰和污染物是有抵抗性的直到最终分析(例如,润滑剂可以在层之间
提供且可以充当样品和外界之间的屏障以防止污染和避免存在于储存的样品中的潜在危
险分析物的泄漏);能够无需电源使用,其中设备或系统可无需电源进行流体处理 (自动生
物样本收集)或干燥(不需要加热或通风);适合于容易的数字化储存和再水化(例如,设备
允许并行地精确地操作许多体积,其中样品可以分成或划分成小体积或小等份并以数字形
式保存,且该样品可以选择地、完全地或部分地回收以用于片上或片外分析);容易制造(例
如,经得起使用便宜的材料和制造技术来大批量生产的考验);模块化的且可重构(例如,这
些设备中的一些允许开发独立的模块,独立的模块可被组合以产生完整的设备,并且每个
模块因而可单独地开发且然后整合在平台中);易于使用(例如,样品可由进行过最少培训
的使用者收集且无需任何外部装备,其中从生物样本收集到样品保存必须的步骤可以是来
自使用者的自发的或需要的最小动作(例如,滑动板或按下按钮));适合于各种样品尺寸
(例如,这些设备中的一些允许在大的范围(1nL至1mL)内容易地操作体积,该体积包括在资
源有限环境下生物样本收集的典型的体积(例如从手指刺伤获取的血的量));与商业干燥
保存基质或去湿剂兼容(例如,多目标或多分析物稳定性可例如通过在储存设备的不同部
分中使用不同的基质来实现(包括对于DNA、RNA和/或蛋白质));在不同的基质或去湿剂方
面是可升级的(例如,新的基质、去湿剂、或干燥剂可容易地并入平台中,以适应在基质配方
中新事物的整合);能够快速干燥(在少于10分钟内干燥,其起因于在小尺寸下工作且可以
是在保存对降解敏感的样品过程中的关键问题);以及适合样品重新收集和下游分析(例
如,再水化可以在片上容易地实现以便回收保存的样品)。
[0361] 测定和操作
[0362] 测定
[0363] 本公开内容提供了用于进行测定、反应以及其他操作的系统、设备和方法。测定、反应以及其他操作包括但不限于样品制备、样品纯化、样品富集、检测、高通量筛选、多重测
定、核酸扩增(例如,PCR、分枝扩增(RAM)、TaqMan测定、免疫测定、夹心免疫测定、ELISA、趋
化作用以及合成反应(例如,催化作用、多步反应、固定化的多步合成(例如,小分子合成、肽
合成和核酸合成)、固相合成、或放射性同位素合成)。测定、反应以及其他操作还可以包括
使用市场上可买到的储存试剂的数字 PCR或数字恒温重组酶-聚合酶扩增(RPA)扩增技术。
许多其他的恒温技术可以被进行,该其他的恒温技术包括但不限于用于分析物的定量(甚
至在干扰的存在下)的环介导的恒温扩增(LAMP)和基于核酸序列的扩增(NASBA)。
[0364] 系统、设备和方法还可被用于检测和定量分析物,该分析物包括在炎中和/或病毒载量的定量中涉及的病原体。在一些情况中,抵抗单元可包括预装载的试剂,该预装的试
剂用于多种病原体、细菌、或病毒(例如,CMV、HRV、HIV、丙型肝炎病毒、衣原体、淋病、链球菌
肺炎、HIV、结核杆菌或乙型流感嗜血杆菌)的恒温扩增化学过程,该恒温扩增化学过程具有
用于检测RNA病毒的任选的另外的逆转录步骤。结核病的诊断可通过随机约束在可用于扩
大结核分枝杆菌的生理响应并使能够快速检测和表型测试药物抵抗性的设备上进行。例如
HIV/AIDS患者中的CD4计数的定量(例如,利用PCR)可利用多体积随机约束来有效地进行。
[0365] 样品和试剂
[0366] 本文描述的系统、设备和方法可与任何有用的样品和/或试剂一起使用。特别地,系统(例如,在一个或多个抵抗单元中)和/或设备可用任何有用的试剂(例如,去湿剂、基质
或任何本文所描述的)预装载,或者设备可作为包括设备和一种或多种有用的试剂的试剂
盒的一部分来提供。
[0367] 样品可从受试者(例如,人类受试者、动物受试者、植物受试者)、食物样品(例如,包括有机体)或环境样品(例如,包括一个或更多个有机体)获取。示例性非限制性样品包括
血液、血浆、血清、痰液、尿液、排泄物(例如,粪便样品)、拭子(swab)、汗液、脊髓液、羊水、间质液、泪液、骨髓、组织样品(例如,皮肤样品或活检样品)、颊漱口样品、气雾(例如由咳嗽产
生的)、核酸、细胞(例如,肿瘤细胞、血液中的胎儿细胞、干细胞、细菌和真菌细胞、T细胞或B
细胞)、蛋白质、酶、土壤、水、堆肥、粪堆、沉淀物(例如,海水沉淀物或淡水沉淀物)、水样品、空气样品、岩石、植物样品、食物样品或肠样品。样品可包括待检测、过滤、浓缩和/或处理的
任何有用的目标或分析物。
[0368] 任何感兴趣的分析物可存在于样品中。此类分析物可以被处理、捕获、 保存和/或去除以用于另外的分析、处理、反应和/或检测。示例性分析物包括本文描述的那些分析物,
诸如存在于测试样品(例如,本文所描述的任何测定样品)中的那些分析物以及以下中的一
个或多个:蛋白质(例如,诸如Epstein-Barr病毒(EBV)抗体、肝炎抗原/抗体(例如,甲型肝
炎、乙型肝炎或丙型肝炎)或HIV抗体的一个或多个抗体、C反应蛋白质(CRP)、载脂蛋白(例
如,A1或B)、IGFBP-2、IGFB-3、转铁蛋白受体、脂蛋白(例如,(a)、B/A-1或β)、甲状腺球蛋白
或血红蛋白(例如,包括糖基化血红蛋白或HbA1c))、核酸(例如,RNA或DNA)、细胞(例如,CD4
+淋巴细胞)、病毒(例如,全病毒,包括HIV、CMV、丙型肝炎病毒、乙型肝炎病毒,甲型肝炎病
毒或单纯疱疹病毒)、寄生虫(例如,刚地弓形虫(Toxoplasma gondii)、恶性疟原虫
(Plasmodium falciparum)、克鲁斯氏锥体虫(Trypanosoma cruzi)、蓝氏贾第鞭毛虫
(Giardia lamblia)、利什曼原虫种属(Leishmania spp)、细粒棘球绦虫(Echinococcus 
granulosus)、埃及血吸虫(Schistosoma haematobium)或马来丝虫(Brugia malayi))、细
菌(例如,衣原体属种(Chlamydia spp)、淋病奈瑟氏菌(Neisseria gonorrhoeae)、麻风分
枝杆菌(Mycobacterium leprae)、幽螺旋杆菌(Helicobacter pylori)、布鲁氏菌属种
(Brucella sp)或梅毒螺旋体(Treponema pallidum))、细胞因子(例如,IL-1、IL-1b、IL-2、
IL-6、IL-7、IL-10、IL-13、IL-17、IFN、IFNg、TNF或TNF-β)、抗体(例如本文中的任何抗体)、
激素(例如,雌二醇、孕酮、催乳素、皮质醇、脱氢表雄酮(DHEA,包括其硫酸酯DHEA-S)、促卵
泡激素(FSH)、促甲状腺激素(TSH)、甲状腺素(T4)、三碘甲状腺原氨酸(T3)、黄体生成激素
(LH)、胰岛素、瘦素、性激素结合球蛋白(SHBG)、生长调节素C(IGF-1)、睾酮或雄烯二酮)、氨
基酸(例如,精氨酸、组氨酸/尿刊酸、高半胱氨酸、苯丙氨酸/酪氨酸和/或色氨酸)、药物(包
括用于临床试验的候选药物或研究性新药)、小分子(例如,肽和拟肽、叶酸或葡萄糖)、污染
物(例如,Hg、H2S、硫氧化物等)、气体或蒸汽(例如,氧气、CO、CO2或本文描述的任何气体或蒸
汽)、挥发性成分(例如,挥发性有机化合物)、酶(例如,蛋白酶(proteinase)、淀粉酶、蛋白
酶(protease)、葡聚糖酶、脂肪酶、乳糖酶、淀粉葡糖苷酶、葡糖淀粉酶、蛋白酶(protease)、 
异构酶、纤维素酶、木质素酶、木聚糖酶、过氧化氢酶、聚合酶、胰蛋白酶、前列腺特异性抗原
(PSA)、杜糖酸酶、酸性α-葡糖脑苷脂酶(ABG)、酸性α-半乳糖苷酶A(GLA)、溶酶体酸性
α-葡萄糖苷酶(GAA)、半乳糖脑苷脂α-半乳糖苷酶(GALC)或酸性鞘磷脂酶(ASM))、固醇(例
如,胆固醇(例如,包括总胆固醇或高密度脂蛋白胆固醇(HDL))或甘油三酯)。
[0369] 这些分析物可被保存(例如,利用本文的任何设备,诸如具有一个或多个薄膜和/或桥接件的那些设备)、分析(例如,使用本文的任何设备,诸如具有一个或多个捕获区的那
些设备)、或保存和分析(例如,使用本文的任何设备,诸如具有一个或多个薄膜、桥接件、
和/或捕获区的那些设备)。
[0370] 系统(例如,在一个或多个抵抗单元中)和/或设备可在使用前预装载或在与任何有用的试剂一起使用期间随后装载。这些试剂还可包括在设备的任何特征中,该特征比如
一个或多个室、层(包括其部分,比如,例如没有一个或多个室的层部分)、捕获区、桥接件
和/或薄膜。此外,这样的试剂可以气体、液体或固体的形式使用,以及以在一个或多个特征
上的涂层或在一个或多个特征内的一个或多个固体载体(例如,珠、颗粒)上的涂层使用,其
中这样的特征包括,例如一个或多个室、层(包括其部分,比如,例如没有一个或多个室的层
部分)、捕获区、桥接件和/或薄膜。
[0371] 示例性试剂包括去湿剂(例如,本文描述的任何去湿剂)、基质(例如,稳定基质,诸如本文描述的任何稳定基质)、有机或无机化学品、化合物、混合物、溶液、乳液、分散体、悬
浮液、分子、离子、二聚物、诸如聚合物或蛋白质的大分子、核酸、生物分子、低聚糖(例如,海
藻糖、蔗糖或麦芽糖)、抗凝剂(例如,肝素、EDTA、柠檬酸盐和草酸盐)、抑制剂(例如,用于抑
制一种或多种细菌和/或其他生物体的生长,诸如螯合剂(例如,本文中描述的任何螯合
剂)、抗生素、氟化聚合物、PEG、清蛋白、生物相容性涂层(例如,PDMS)、防污剂(例如,三丁基
)或杀生物剂)、沉淀物、结晶、化学部分或基团、粒子、纳米粒子、反应产物、溶剂、缓冲液
(例如,洗涤缓冲液(例如,Tris/EDTA;70%乙醇; STET(盐水/Tris/EDTA/Triton*X-100溶
液);盐水-柠檬酸钠(SSC)缓冲液;SSPE(0.2M磷酸盐缓冲液,pH约7.4,包含2.98M NaCl和
0.02M EDTA);FTA纯化试剂、以及类似物)或洗脱缓冲液(例如,TRIS/EDTA;TRIS/乙酸盐/
EDTA,例如4mMTRIS-乙酸盐(pH7.8)、0.1mM EDTA和50mM NaCl;TRIS/酸盐;TRIS/硼酸盐/
EDTA;磷酸钾/DMSO/甘油;NaCl/TRIS/EDTA;NaCl/TRIS/EDTA/TWEEN;TRIS/NaCl/TWEEN;磷
酸盐缓冲液;TRIS缓冲液;HEPES缓冲液;核酸扩增缓冲液;或核酸杂交缓冲液))、裂解剂(例
如,酶(例如,溶菌酶、胰蛋白酶、蛋白酶K或其他蛋白酶)、去垢剂(例如,Triton X-100(聚乙
二醇对-(1,1,3,3-四甲基丁基)-苯基醚)或十二烷基硫酸钠)、或离液物质诸如本文描述的
任何离液物质)、螯合剂(例如,二亚乙基三胺五乙酸(DTPA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇
四乙酸(EGTA)、反式-1,2-二氨基环己烷-N,N,N',N'-四乙酸(CDTA)、1,2-双(2-氨基苯氧
基)乙烷-N,N,N',N'-四乙酸(BAPTA)、1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸
(DOTA)、N-(2-羟乙基)乙二胺-N,N',N'三乙酸或次氮基三乙酸(NTA))、还原剂(例如,2-巯
基乙醇、硫代硫酸盐/酯、TCEP(三(2-羧乙基)膦)、二硫苏糖醇或二硫赤藓糖醇)、染料、稳定
剂、标记物、盐(例如,尿酸盐)、表面活性剂(例如,诸如十二烷基硫酸钠的阴离子表面活性
剂、或阳离子表面活性剂)、碱(例如,弱碱,诸如三羟基甲基甲烷)、荧光团或流体,其中的任
一个可以以固体、液体或气体状态存在。而且,这些试剂中的任何一种可与本文所描述的任
何其他有用的结构或固体载体(诸如过滤器、薄膜或颗粒或对于捕获区所描述的任何的结
构或固体载体)组合。另外,一种或多种试剂可以任何有用的方式组合。
[0372] 特别地,一种或多种去湿剂在储存、保存、处理和/或制备样品时可以是有用的。示例性去湿剂包括无水硫酸(石膏,诸如 (从4、6、8、10-20、或20-40的颗粒尺寸
(网眼))、氧化铝(诸如,活性氧化铝,例如氧化铝或Al2O3)、玻璃、二氧化硅(例如,SiO2(例
如,尺寸分级的SiO2颗粒,诸如具有约2μm至约10μm的直径的那些颗粒)、二氧化硅凝胶、
Ascarite 吸附剂(例如,包含氢氧化钠包被的二氧化硅的二氧化碳吸附剂)、或硅藻二
氧化硅(例如, CAFA(  分析用过滤器)))、吸湿性聚合物和/
或盐(例如,包括但不限于CaCl2、CaO、ZnCl2、KOH、NaOH、CaH2、CaSO4和Na2SO4)、分子筛(或晶
体金属铝硅酸盐,例如粉末或珠形式的3A、4A、5A或13X类型)、活性炭(例如,颗粒或粉末形
式的碳)、蒙脱石(例如,(Al2O3·4SiO2·xH2O))、或干燥剂(例如,氧化钡、氧化硼、钙盐
(例如,氯化钙或氢化钙)、硫酸铜(Ⅱ)、氢化铝锂、氧化镁、高氯酸镁、硫酸镁、五氧化二磷、
氢氧化钾、钠、氢氧化钠,或钠-钾合金(例如,22%的钠或44%的钠))。
[0373] 润滑剂
[0374] 系统、设备和方法可包括任何有用的润滑剂。在一些示例中,润滑剂用作牺牲流体(例如,任何本文所描述的),促进第一基片或层、第二基片或层、和/或中间基片或层的移
动,并且/或最小化在这些层或基片内的第一层或室、第二层或室、和/或中间层或室之间的
污染。
[0375] 另外,润滑剂可选择为相对于物质(例如,润滑剂和/或样品)大体上惰性,该物质将与设备接触和/或通过该设备运输。例如,润滑剂可任选地为与试剂和/或样品大体上不
混溶的流体。润滑剂可以任选地被选择成具有促进试剂和/或样品的区室化的物理特性。例
如,层和/或室可以是亲氟的,并且润滑剂可以是氟液。在该示例中,区室化通过相互对抗的
表面特性发生,其中表面张力导致把试剂和/或样品流体分离成由润滑剂封装的单独的塞
子或液滴。
[0376] 示例性润滑剂包括碳氢化合物、氟物质、离子液体、非牛顿流体、或润滑粉或润滑珠。示例性碳氢化合物包括烷烃、石蜡油、己烷、十六烷、硅油、润滑脂(例如,Dow Corning高
真空润滑脂、FOMBLIN真空润滑脂、Krytox润滑脂)、矿物油、和其它有机物质或聚合物,及其
混合物。示例性氟物质包括碳氟化合物(包括全氟烷烃和半氟烷烃,例如十八氟-十氢化
和全氟辛基乙烷)、烷基碳氟化合物和芳基碳氟化合物、卤素碳氟化合物(例如,全氟溴辛
烷)、氟化醇(例如,1-(-1,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6-十一氟环己基)乙醇或C6F11C2H4OH)、氟化
油、液体含氟聚合物(例如,全氟聚醚)、全氟三丁胺(3M)、Krytox油、Fomblin油和Demnum油。
[0377] 离子液体包括形成盐且处于液体状态的阳离子和阴离子。示例性阳离 子包括胆碱;基于咪唑鎓的阳离子,诸如基于任选地被取代的咪唑鎓的阳离子(例如,1-C1-10烷基-3-
C1-10烷基-咪唑鎓、(3-C1-10烷基-咪唑鎓-1-基)-C1-10烷醇、或诸如1-C1-10烷基-3-甲基-咪唑
鎓、(3-甲基咪唑鎓-1-基)-C1-10烷醇或1-C1-10烷基-2,3-二甲基咪唑鎓的1-C1-10烷基-2,3-
二-C1-10烷基-咪唑鎓)或基于双环咪唑鎓的阳离子(例如,诸如1-烷基-2,3-三亚甲基咪唑
鎓或1-烷基-2,3-四亚甲基咪唑鎓的任选地被取代的2,3-(CH2)2-6-咪唑鎓);诸如1-C1-10烷
基-吡啶鎓的基于吡啶鎓的阳离子;诸如1-R1-1-R2-吡咯烷鎓的基于吡咯烷鎓的阳离子,其
中R1和R2中的每一个独立地是C1-10烷基;以及诸如NR1R2R3R4的基于铵的阳离子,其中R1、R2、
R3和R4中的每一个独立地是C1-10烷基;以及诸如PR1R2R3R4的基于鏻的阳离子,其中R1、R2、R3
和R4中的每一个独立地是C1-10烷基。示例性阴离子(例如,诸如用于本文所描述的任何离子
液体的X)包括卤素(例如,氟、溴、氯或碘);磷酸阴离子(例如,六氟磷酸盐[PF6]、磷酸二氢
盐[dhp]或三(五氟乙基)三氟磷酸盐[FAP]);硼酸阴离子(例如,四氰基硼酸盐[TCB]、四氟
硼酸盐[BF4]或双(草酸)硼酸盐[BOB]);诸如双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(N(SO2CF3)2或
[TFSI])或双(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺(N(SO2C2F5)2;[BETI]或[PFSI])的磺酰亚胺阴离子N
(SO2CnF2n+1)(SO2CmF2m+1),其中n和m中的每一个独立地是在1至10之间的整数且任选地n=m;
磺酸阴离子(例如,三氟甲磺酸盐[SO3CF3]、甲磺酸盐[SO3CH3]或甲苯磺酸盐[SO3C6H4CH3]);
烷基硫酸盐阴离子(例如,C1-10烷基-OSO3);氰胺阴离子(例如,[(CN)2N]);或羧酸阴离子(例
如,甲酸盐、乙酸盐、乳酸盐、草酸盐、柠檬酸盐、苹果酸盐、羟乙酸盐或糖精盐)。
[0378] 示例性离子液体包括胆碱离子液体(例如,磷酸二氢胆碱(dhp胆碱)或糖精胆碱);1-烷基-3-甲基咪唑鎓[R-mim]离子液体(例如,诸如1-烷基-3-甲基咪唑鎓阴离子[R-mim]
[X]离子液体,包括1,3-二甲基碘化咪唑鎓、1-乙基-3-甲基溴化咪唑鎓、1-丙基-3-甲基溴
化咪唑鎓、1-丙基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-丙基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺
盐、1-丙基-3-甲基咪唑鎓双(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺盐、1-丁基-3-甲基溴化咪唑鎓、1-丁
基-3-甲基氯化咪唑鎓、1-丁基-3-甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺盐、1-丁基-3-甲
基咪唑鎓双(五氟乙烷磺酰基)酰亚胺盐、1-戊基-3-甲基溴化咪 唑鎓、1-己基-3-甲基溴化
咪唑鎓、1-庚基-3-甲基溴化咪唑鎓、1-辛基-3-甲基溴化咪唑鎓、或1-壬基-3-甲基溴化咪
唑鎓);(3-甲基咪唑鎓-1-基)烷醇[ROH-mim]离子液体(例如,诸如(3-甲基咪唑鎓-1-基)烷
醇阴离子[ROH-mim][X]离子液体),包括3-(3-甲基咪唑-3-鎓-1-基)丙-1-醇溴化物、3-(3-
甲基咪唑-3-鎓-1-基)丙-1-醇氯化物、4-(3-甲基咪唑-3-鎓-1-基)丁-1-醇溴化物、5-(3-
甲基咪唑-3-鎓-1-基)戊-1-醇溴化物、或6-(3-甲基咪唑-3-鎓-1-基)己-1-醇溴化物);1-
烷基-2,3-二甲基咪唑鎓〔R-dmim]离子液体(例如,诸如1-烷基-2,3-二甲基咪唑鎓阴离子
[R-dmim][X]离子液体,包括1,2,3-三甲基碘化咪唑鎓、1-乙基-2,3-二甲基溴化咪唑鎓、1-
丙基-2,3-二甲基溴化咪唑鎓、1-丁基-2,3-二甲基溴化咪唑鎓、1-戊基-2,3-二甲基溴化咪
唑鎓、1-己基-2,3-二甲基溴化咪唑鎓、1-庚基-2,3-二甲基溴化咪唑鎓、1-辛基-2,3-二甲
基溴化咪唑鎓、或1-壬基-2,3-二甲基溴化咪唑鎓);1-烷基-2,3-三亚甲基咪唑鎓〔R-3C-
im]离子液体(例如,诸如1-烷基-2,3-三亚甲基咪唑鎓阴离子[R-3C-im][X]离子液体),包
括1-甲基-2,3-三亚甲基碘化咪唑鎓、1-乙基-2,3-二亚甲基溴化咪唑鎓、1-丙基-2,3-二亚
甲基溴化咪唑鎓、1-丁基-2,3-二亚甲基溴化咪唑鎓、1-戊基-2,3-二亚甲基溴化咪唑鎓、或
1-己基-2,3-二亚甲基溴化咪唑鎓);1-烷基-2,3-四亚甲基咪唑鎓[R-4C-im]离子液体(例
如,诸如1-烷基-2,3-四亚甲基咪唑鎓阴离子[R-4C-im][X]离子液体,包括1-甲基-2,3-四
亚甲基碘化咪唑鎓、1-乙基-2,3-四亚甲基溴化咪唑鎓、1-丙基-2,3-四亚甲基溴化咪唑鎓、
1-丁基-2,3-四亚甲基溴化咪唑鎓、1-戊基-2,3-四亚甲基溴化咪唑鎓或1-己基-2,3-四亚
甲基溴化咪唑鎓);以及1-丁基-3-甲基咪唑鎓[Bmim]离子液体(例如,诸如1-丁基-3-甲基
咪唑鎓阴离子[Bmim][X]离子液体,包括1-丁基-3-甲基咪唑鎓六氟磷酸盐(Bmim PF6)或1-
丁基-3-甲基咪唑鎓乳酸盐(Bmim乳酸盐))。
[0379] 在特定的示例中,以下离子液体可以与核酸(例如,DNA和/或RNA)组合使用:1-烷基-3-甲基咪唑鎓[R-mim]离子液体(例如,诸如[R-mim][X]离子液体或本文所描述的任何
离子液体);(3-甲基咪唑鎓-1-基)烷醇[ROH-mim]离子液体(例如,诸如[ROH-mim][X]离子
液体或本文所描述的任何离子液体);1-烷基-2,3-二甲基咪唑鎓[R-dmim]离子液体(例如,
诸如[R-dmim][X]离子液体或本文所描述的任何离子液体);[R-3C-im]离子 液体(例如,诸
如[R-3C-im][X]离子液体或本文所描述的任何离子液体);[R-4C-im]离子液体(例如,诸如
[R-4C-im][X]离子液体或本文所描述的任何离子液体);或[Bmim]离子液体(例如,[Bmim]
[X]离子液体或本文所描述的任何离子液体)。另外的离子液体在Shi等人的
Chem.Commun.48:5325-5327(2012)、Wang等人的Anal.Chem.79:620-625(2007)以及Fukaya
等人的2004年10月3日-10月8日在AE1-Fourteenth International Symposium on Molten 
Salts Joint International Meeting上的“Evaluation of a series of imidazolium 
based ionic liquids as solvents for nucleic acids,”摘要2437中描述,其各自通过
引用以其整体并入本文。
[0380] 示例性非牛顿流体包括剪切增稠流体、包括水凝胶的凝胶以及包括脂立方相(lipidic cubic phase)和其他脂质中间相(lipid mesophases)的富含碳水化合物的相或
富含脂质的相。在一些情况下,对气体的渗透性可能是合意的,例如在一些在设备内部使用
活细胞和组织的应用中。示例性润滑粉或润滑珠包括各种 珠或 粉(例如,
包括PTFE(聚(1,1,2,2-四氟乙烯)、PFA(全氟烷氧基共聚物树脂)或FEP(氟化乙烯丙烯树
脂))、石墨、二硫化钼或二硫化钨。这些润滑剂中的任一种可以任选地包括一种或多种表面
活性剂,例如以引起或防止表面富集和/或以影响物质的稳定性。
[0381] 不混溶流体
[0382] 系统、设备和方法可包括任何有用的不混溶流体。在一些示例中,不混溶流体用作牺牲流体(例如,如本文所描述的),且/或促进在这些层内的一个或多个第一层或室、第二
层或室和/或中间层或室中的一种或多种物质(例如,如本文所描述的样品、试剂或任何其
他有用的物质)的区室化。在其他示例中,不混溶流体促进经过一个或多个捕捉区(例如,如
本文所描述的)的流动。
[0383] 不混溶流体是在用于储存、保存、处理或分析样品的某些范围的温度、压力和组成内与第二流体中的一种或多种不可混溶的流体(例如,气体或液体)。在一些情况下,第二流
体是水性溶液;用于储存、保存、处理或分析的样品;和/或用于储存、保存、处理或分析样品
的试剂。在其他情况 下,流体与水或水性溶液是不混溶的。
[0384] 混溶性可在对温度、压力和成分有用的条件下利用任何有用的方法测试。通常,这些有用的条件将类似于用于样品储存、保存、处理或分析的条件。有用的温度和压力条件包
括用于保持待试验的所需样品和/或与该样品一起使用的试剂的稳定性的那些温度和压力
条件(例如,从约-80℃至约150℃以及其中的任何范围的温度,和大体上约1atm的压力),以
及执行本文所描述的储存方法、保存方法、处理方法或分析方法的那些温度和压力条件。例
如,当样品是人体血液样品时,该样品应该保持在约37℃的生理温度或低于约37℃的生理
温度。因此,有用的不混溶流体可在从约-80℃至约40℃的范围内测试。而且,如果人体血液
样品包括需要另外分析(例如,通过需要在>90℃的增加的温度下热循环)的一个或多个核
酸,那么有用的不混溶流体可在从约-80℃至约100℃范围内测试。有用的组成包括待测试
不混容性的流体在与测试样品、试剂或物质的混合物中的各种比例,比如在设备内被用于
样品储存、保存、处理或分析的比例。
[0385] 测试混溶性的方法包括但不限于检测单相存在于混合物中(表示混溶性)或多相存在于混合物中(表示不混容性)的光散射、x射线散射和/或中子散射。
[0386] 示例性不混溶流体包括离子流体、水性-水性不混溶流体、油、碳氟化合物等,以及本文描述的任何润滑剂。
[0387] 不混溶流体可用作本文所描述的任何流体、溶液或缓冲剂的组分。例如,不混溶流体可包括在润滑剂、洗涤缓冲剂和/或洗脱缓冲剂中的一种或多种中。在一些情况下,洗脱
缓冲剂(例如,如本文所描述的,诸如用于样品制备)包括一种或多种不混溶流体。例如,不
混溶流体可用于从室或捕获区洗脱小的容积(例如,约750μL、500μL、250μL、100μL、50μL、10μL、5μL、1μL、750nL、500nL、250nL、100nL、50nL、10nL、5nL、1nL、750pL、500pL、250pL、100pL、
50pL、10pL、5pL、1pL、750fL、500fL、250fL、100fL、50fL、10fL、5fL、1fL、750aL、500aL、
250aL、100aL、50aL、10aL、5aL或1aL,包括这些值的任何范围,如本文所描述的)。在一个非
限制性示例中,可包括一种或多种不混溶流体(例如,一 种或多种离子流体,如任何本文所
描述的)的洗脱缓冲剂从经过捕获区的物质中去除水。例如,方法包括把洗脱缓冲剂(例如,
包括诸如离子液体的一种或多种不混溶流体)填充或添加到一个或多个捕获区,进而利用
洗脱缓冲剂(例如,不混溶流体)去除和/或捕获洗脱剂(例如,水、目标、分析物、核酸、样品、
杂质等)。在又一些非限制性示例中,包括一种或多种不混溶流体(例如,一种或多种离子流
体,比如任何本文所描述的)的洗脱缓冲剂提取分析物(例如,核酸、目标、蛋白质、杂质、或
样品的任何有用的组分)。
[0388] 温度控制
[0389] 在本公开中描述的系统、设备和方法可包括温度控制器。温度控制器可以可控的方式产生热量或提供冷却。
[0390] 温度控制器可包括加热器/冷却器单元。加热器/冷却器单元可通过一个机理或通过机理的组合产生热量或消耗热量,该机理包括但不限于化学反应(例如,吸热或放热化学
反应)、电加热/冷却(例如,电阻加热、Peltier设备)、光学加热/冷却、物理机理(例如,诸如
例如相变、稀释、混合、溶解、成核、结晶)以及机械机理(例如,示例摩擦)。例如,化学反应可
包括比如用于样品的吸热/放热化学反应、酸-碱反、Mg/Fe合金与反应缓冲剂的反应、CaO与
水缓冲剂的反应中的一个或组合。试剂、缓冲剂以及温度控制的其他组成部分可储存在抵
抗单元中,并且可通过诸如泡罩、泡罩包、铝箔包、胶囊、薄膜、凝胶、流体、气体以及本文所
描述的任何其他隔室或室的方法物理隔离。
[0391] 温度控制器可控制在温度控制区域内的温度。温度控制区域可包括需要温度控制的一个区域或多个区域,诸如例如,反应区域、混合区域、成像区域或培养区域。热梯度可以
通过使用多个上述元件的组合来产生。这些热梯度可用于例如连续流动式PCR。另外,相对
移动或滑动可施加以随时间改变温度。温度控制器可提供快速的热传导。温度控制器可达
到在小于或等于约10分钟、5分钟、2分钟、1分钟或10秒内的设定点温度。温度控制器可以大
于或等于约100℃/秒、90℃/秒、80℃/秒、70℃/秒、60℃/秒、50℃/秒、40℃/秒、30℃/秒、20
℃/秒、10℃/秒、9℃/秒、8℃/ 秒、7℃/秒、6℃/秒、5℃/秒、4℃/秒、3℃/秒、2℃/秒或1℃/
秒的速率改变温度控制区域内的温度。温度控制器可提供良好控制的温度,例如,在设置点
周围的温度变化在小于6℃、5℃、4℃、3℃、2℃、1℃、0.9℃、0.8℃、0.7℃、0.6℃、0.5℃、0.4℃、0.3℃、0.2℃或0.1℃。
[0392] 温度控制器可包括温度传感器。温度控制器可包括电子温度调节器。电子温度调节器可接收来自温度传感器的信息。电子温度调节器可响应于来自温度传感器的温度信息
调节由温度控制器提供的加热或冷却,以便实现或保持所需的温度或温度范围。电子温度
调节器可包括例如比例(P)控制器、积分控制器(Ⅰ)、微分控制器(D)、PI控制器、PD控制器、
PID控制器或闭环传递函数控制器。
[0393] 温度控制器可包括相变材料(PCM)(例如在所需温度沸腾的流体、在所需温度熔化的固体)。相变材料可设置在温度控制区域和加热器/冷却器单元之间。相变材料可设置在
温度控制区域内。在一些情况下,相变材料的量构造成为用于测定的处理室提供可控的大
体上恒定的温度(例如,包括一种或多种生化、化学或生物反应,通过当相变材料被放热化
学试剂混合物产生的放热化学反应加热时至少部分地从其固体形式转变成其液体形式)。
相变材料可包括但不限于石蜡、蜡、聚合物、水合盐、非石蜡有机物、金属、无机化合物或无
机共晶体。
[0394] 加热可例如通过分配加热介质(例如,本文所描述的流体或任何放热的化学试剂或混合物)以诱导放热化学反应来产生。化学加热器的示例在专利日期2013年4月30日的题
为“Chemical Temperature Control”的第US 8,431,387号专利中、在第US 2012-0031390
号、第WO2009006521A2号和第WO1989005948A1号专利中提供,每个专利都通过引用以其整
体并入本文。示例性化学加热器包括放热化学试剂混合物;和设置在处理室和放热化学试
剂混合物之间或设置在处理室内的相变材料。放热化学试剂可以包括而不限于铁粉;铁粉
氧化剂(例如,导致形成锈,4Fe+3O2+H2O→2Fe2O3·H2O,其中氧化剂可以是氯酸钠、氯酸
钾、氯酸锂、以及高氯酸钠、高氯酸钾和高氯酸锂或其他无机氯酸盐、无机高氯酸盐或超氧
化物);铁粉和碳粉(例如,活性炭、非活性碳以及其混合物);铜用镁的还原(例 如,其中干
镁粉和干硫酸铜在水的存在下以相等的摩尔比,其产生以下放热反应Mg(s)+CuSO(s)→MgSO
(s)+Cu(s));水合氧化钙(例如,其中氧化钙任选地与5-10%的海藻糖在1M HCl的存在下包
装到片剂中,其产生以下放热反应CaO+2HCl+H2O→CaCl2·2H2O);过冷溶液(例如,醋酸钠的
过冷溶液,当用醋酸钠的小晶体、机械摩擦或震动接种该醋酸钠的过冷溶液时,其产生以下
放热反应CH3COONa(l)→CH3COONa(s));酸和碱(例如,H3O++OH-→H2O);镁的氧化反应(例如,其
中干镁粉和HCl,Mg+2HCl→MgCl2+H2);或氧化-还原反应(例如,在铝金属(例如,Al、Al2O3或
AlCl3)和诸如无水的或水合的水溶性卤化铜之间,水溶性卤化铜为诸如氯化铜、优选地氯
化铜水合物CuCl2·H2O、醋酸铜Cu(C2H3O2)2、甲酸铜Cu(CHO2)2和乳酸铜(C3H5O3)2)。
[0395] 温度控制器可包括传热器。传热器可通过具有高热导率的材料或材料的组合把热量从加热器传导到冷却器、传导到关注的区域(例如,样品、反应室)或从关注的区域(例如,
样品、反应室)传导。高导热材料可包括但不限于金属(例如,铝、铜)、液体、固体材料、晶体、
陶瓷、石墨、石墨材料、硅酮、聚合物和纳米材料。传热器可以与温度控制材料热接触,温度
控制材料包括控制温度的材料,比如,例如相变材料(PCM)。
[0396] 温度控制器可包括温度控制器、传热器、温度控制区域以及加热器/冷却器单元的不同的几何结构或位置。例如,温度控制器可调制温度控制区域的温度且通过传热器直接
传导热,然而温度控制器与传热器接触但不需要通过温度控制器直接传递热。温度控制器
不需要与温度控制区域直接热接触。传热器可包括不同的几何结构,包括但不限于盒、指状
物、柱状物、线、网格状物、环、甜甜圈形状或杯状物。例如,柱状物、线、指状物或网格状物可
用于增加传热器和温度控制器的接触区域。例如,图32A示出加热器/冷却器单元3211、传热
器3212、温度控制器3213和温度控制区域3214的构型。图32B以另一个示例示出具有加热
器/冷却器单元3221、柱状传热器3222、温度控制器3223和温度控制区域3224的构型。图32C
以另一个示例示出具有加热器/冷却器单元3231、网格状传热器3232、温度控制器3233和温
度控制区域3234的构型。传热器3241的部分或全部 可插入到温度控制区域3242中,例如如
在图32D中所示。
[0397] 混合流或其他流可由比如例如部分或整个传热器或温度控制器的加热元件引入。例如,对流可由传热器几何结构的选择来产生和控制。加热元件可直接接触样品,比如例如
通过插入热传递元件,或间接接触样品。热传递元件可接触样品或温度控制区域的中心部
或偏离中心部以通过热梯度产生对流。为了促进混合,温度控制区域可以是对称或非对称
的;传热器可以是对称或非对称的。传热器的全部或部分可包括各种结构或相对位置,诸如
螺纹形、螺旋形、扭曲形、盘绕形、弯曲形、锥形或漩涡形。
[0398] 在一些示例中,热源通过绝热材料与待加热区域隔开,并且热传递通过具有充足热传导性的材料执行。在一些示例中,热传导材料的一部分可嵌入相变材料中来调节热量。
该相变材料可具有不同的成分,诸如例如石蜡、金属合金、或在本公开中别处讨论的其他材
料或材料的组合。在一些示例中,加热材料可包括当与水接触时经历放热反应的化合物,诸
如例如CaCl2盐的分解或CaO的反应。使热源与待加热区域分离的绝热材料可具有各种各样
的配方,诸如例如,不同种类的泡沫、静止空气、抽真空的空隙空间或各种陶瓷。在一些示例
中,待加热的区域与周围环境隔绝。在一些示例中,热源使用各种各样的热传导片材和绝热
材料与待加热区域分离。这些片材可以是连续的或不连续的。片材的一个点或许多不同的
点还可以与相变材料接触。例如,图32E示出与传热器3252接触的温度控制区域3251,传热
器3252与温度控制器3253和热源3254接触,而热源通过隔绝3255与温度控制区域分离。
[0399] 相变材料可用于把温度控制在所需范围内。热量可由加热器/冷却器单元例如通过放热反应(例如,Mg/Fe合金与反应缓冲剂、CaO与水缓冲剂)产生。试剂或缓冲剂可储存在
诸如例如泡罩、泡罩包、井或海绵的抵抗单元内。在激活抵抗单元时,试剂可放热地混合且
反应。相变材料然后可用于把温度控制在所需范围内,如相变材料可在材料的相转变期期
间保持相对稳定的温度。相变材料可基于所需的温度范围选择。在一些示例中,相变材料、
传热器、或加热器/冷却器单元可由隔绝层包裹,以允许更有效地加热温度控制区域。
[0400] 为了具有快速的热传递,一个或多个传热器可与温度控制区域直接或间接接触地使用。例如,图33A示出具有容纳反应缓冲剂3301的模块的温度控制器,反应缓冲剂3301紧
挨着与相变材料3303热接触的放热试剂3202定位;相变材料与包括与温度控制区域3305接
触的单个指状物的传热器3304接触。在另一个示例中,图33B示出带有包括多个指状物的传
热器的温度控制器。对于一些应用,涂层可施加在传热器的顶部以减少非特异性吸附。在一
些应用中,间接加热可能是优选的。例如,图33C示出带有部分地穿过温度控制区域定位的
指状物的传热器。在另一个示例中,图33D示出带有完全穿过温度控制区域定位的指状物的
传热器。温度控制区域可放置在环结构中,且传热器可从中心加热。例如,图33E示出穿过带
有环状结构的温度控制区域定位的传热器。
[0401] 传热器可包括柱状物或线,并且可嵌入相变材料、加热器/冷却器单元或两者中。该定位可提高热传递的速率。柱状物或线可保持与传热器的剩余部分的直接地或通过其他
高导热材料接触。在加热被引发(例如,通过放热反应)后,线或柱状物可把热量快速地传递
到传热器的剩余部分并加热温度控制区域。当更多的热量产生且温度保持增加时,线或柱
状物可熔化周围的相变材料,同时传热器的剩余部分可仍然保持在所需的温度。例如,图
33F示出带有嵌入相变材料中的柱状物3306的温度控制器。在另一个示例中,图33G示出带
有嵌入相变材料和加热器/冷却器单元中的柱状物的温度控制器。在另一个示例中,图33H
示出带有嵌入相变材料中的线3307的温度控制器。在另一个示例中,图33I示出带有嵌入相
变材料和加热器/冷却器单元中的线的温度控制器。
[0402] 在一些情况下,传热器不包括热指状物,相反地具有高热传导性的柱状物、线或网格状物可用于直接快速热传递。例如,图33J示出带有嵌入相变材料中的柱状物的温度控制
器,其中柱状物与温度控制区域直接热接触。在另一个示例中,图33K示出带有嵌入相变材
料和加热器/冷却器单元中的柱状物的温度控制器,其中柱状物与温度控制区域直接热接
触。在另一个示例中,图33L示出带有嵌入相变材料中的线的温度控制器,其中线与温度控
制区域直接热接触。在另一个示例中,图33M示出带有嵌入相 变材料和加热器/冷却器单元
中的线的温度控制器,其中线与温度控制区域直接热接触。这可用于随着快速加热(例如,
从柱状物或线快速热传递)而使整个温度控制区域变热,同时保持所需的温度,该温度由周
围相变材料的属性设定。
[0403] 所使用的相变材料的量可以是大的,以提供大的热质量并防止过热。例如,图33N示出被相变材料3311围绕且与传热器3312接触的加热器/冷却器单元3310,传热器3312与
温度控制区域3313热接触;加热器/冷却器单元和温度控制区域之间的间隙3313是薄的。热
传递可产生对流混合。
[0404] 加热器/冷却器单元、相变材料、或其两者可放置在传热器内。例如,图33O示出放置在传热器3312内的加热器/冷却器单元(例如,反应缓冲剂3315和放热试剂3316)和相变
材料3311,并且传热器与温度控制区域3313热接触。
[0405] 在一些示例中,带有成像窗口的加热器可在例如反应室(例如,等温扩增模块)中使用。例如,箔加热器可与室的侧壁接触地放置,并且室的底部可用于成像,诸如例如荧光
检测、比色检测、浊度检测。在另一个示例中,加热器可与反应室(例如,扩增模块)的底部接
触地放置,并且检测和成像可通过室的侧面实现。在一些示例中,透明加热器可应用于加热
和成像,比如集成滑片芯片设备的成像。加热器可包括带有导电涂层的透明塑料。在另一个
示例中,透明加热器可由氧化铟锡(ITO)制成。在一些示例中,电加热器可在如扩增井的室
之中或之上直接印刷。另外的涂层可施加在印刷加热器的顶部上以防止反应中断。
[0406] 在本公开中我们描述了可单独地或以各种组合形式用于包括但不限于本文所列举的那些的应用中的许多设备和方法。此外,本公开中的设备和方法可以各种组合形式与
用于先前描述的应用的先前公开的设备和方法一起使用。本申请为了任一或所有的目的通
过引用把下列申请以其整体并入:于2011年4月5日提交的第61/516,628号美国申请
“Digital Isothermal Quantification of Nucleic Acids Via Simultaneous Chemical 
Initiation of Recombinase Polymerase Amplification(RPA)Reactions on Slip 
Chip”,并且 还引用于2011年5月9日提交的第61/518,601号美国申请“Quantification of 
Nucleic Acids With Large Dynamic Range Using Multivolume Digital Reverse 
Transcription PCR(RT-PCR)On A Rotational Slip Chip Tested With Viral Load”;于
2011年9月20日提交的第13/257,811号美国申请“Slip Chip Device and Methods”。该美
国申请是与2010年3月23日提交的第PCT/US2010/028361号国际申请“Slip Chip Device 
and Methods”的进入国家阶段,该国际申请要求2009年11月18日提交的第61/262,375号美
国申请“Slip Chip Device and Methods”的优先权、要求2009年3月24日提交的第61/162,
922号美国申请“Slip Chip Device and Methods”的优先权、要求2010年3月22日提交的第
61/340,872号美国申请“Slip Chip Device and Methods”的优先权、要求2012年4月5日提
交的第13/440,371号美国申请“Analysis Devices,Kits,And Related Methods For 
Digital Quantification Of Nucleic Acids And Other Analyte”的优先权、以及要求
2012年5月9日提交的第13/467,482号美国申请“Multivolume Devices,Kits,and Related 
Methods for Quantification and Detection of Nucleic Acids and Other Analytes”
的优先权。此外,本申请为了任一或所有的目的通过引用把下面的申请以其整体并入:专利
日期为2013年4月30日的第US 8,431,387号专利“Chemical Temperature Control”。
[0407] 电传导
[0408] 抵抗单元可包括一种或多种传导材料,诸如本文所描述的任何相变材料、金属、金属粉末、电解质、聚合物、或其组合。特别地,传导材料可用于提供传导材料和传导结构之间
的电接触(例如电路,比如把电源连接到如加热元件的另一个设备部件的电路)。该电接触
可影响电路中的电流和/或电压。此外,传导材料的分配可用于闭合开路,进而起到开关的
功能;用于以时间依赖性方式开启或停用设备部件,其中这样的部件包括加热器、混合器、
冷却器等;用于充当抵抗单元,其中分配的传导材料可阻塞一个或多个室,该传导材料仅在
达到一定温度时熔化,进而充当温度开关;且/或用于电接触设备或系统的带有推动单元的
部分,其中推动单元可连接到电源和/或加热元件。
[0409] 在一些示例中,电接触可通过设备的相对移动(例如,旋转或直线运动)连接或断开,比如设备板或设备盘的滑动。电接触可为片上温度控制提供来源。例如,电接触可产生
短路或其他电连接,并且电接触可用作设备上的热源。另外,该由滑动产生的热可以是用于
设备操作(比如改变抵抗单元或屏障单元中的材料的粘度或相)的自动控制的方法。
[0410] 样品装载
[0411] 物质的装载可通过本文所描述的许多方法执行。装载可执行以填充设备的管道或其他区域,例如通过设计出口来增加物质抵达出口时的流动阻力。该方法对于体积受限的
样品或对于把过量体积流动穿过出口同时可选择地从物质中捕获分析物是有价值的。分析
物可以是基本上任何散体材料,该散体材料可流动经过微型系统或大型系统。分析物捕获
可例如通过使设备的区域预装载有捕获元件来实现,捕获元件被捕集于区域中(诸如,经由
磁力或通过珠和管道的几何结构或利用珠和管道的相对尺寸或利用薄膜而保持在区域内
的颗粒、珠或凝胶),因而利用这些珠或凝胶的任何吸收、吸收或反应也被捕集。这些区域将
然后保持它们所暴露于的物质的量或组成或分析物。样品的保持还可通过区域的表面的功
能化、材料在区域上的沉积、把聚合反应(如肽或DNA合成)中的单体附接到区域等等来实
现。
[0412] 在一些情况下,装载装置通过使用外部部件或组合一个或多个片上部件以产生正压力或负压力来把试剂、样品或流体装入到设备中。该压力可产生压力梯度以把一种或多
钟试剂、样品或流体泵入单层或多层设备中。装载装置可包括任何有用的片上装置、片外装
置、或片上和片外装置的组合,该装置可产生用于将试剂、样品或流体装载到设备中的压力
梯度。公开的装置可包括刚性结构、柔性结构、或多孔结构,以及可在设备中产生压力梯度
的其他部件。装载装置可包括移液管、注射器、或其他流体处理设备。
[0413] 装载装置可产生驱动流体流动的正压力和/或负压力。相应地,装置可被组合以在设备中的各个位置处产生正压力和负压力,以产生任何有用的压力梯度。该装置可控制正
压力或负压力的大小或压力梯度的大小。
[0414] 在一个非限制性示例中,设备包括用于控制反应流体和/或润滑剂的体积的接收室,该反应流体和/或润滑剂如果存在则在第一室和/或第二室中。在另外的示例中,装载装
置包括产生正压力的刚性结构。通过适当地设计刚性结构,该正压力的大小可被控制。以这
种方式,改进的吸管尖端和阻塞物被用来装载设备。当该尖端浸入待装载的溶液中时,拉动
阻塞物产生将溶液推入尖端中的瞬间真空。由于毛细管压力,一定量的溶液容纳在尖端中,
该尖端然后插入到入口中。首先在阻塞物中推回密封的吸管尖端,且然后正压力产生以驱
动溶液进入连接的流体路径中以通过死端式填充装载芯片。增加产生的压力(例如,通过简
单地增加阻塞物可推入的深度)使装载速度增加。阻塞物设计成使得受控的体积被压缩,并
且装载可在一分钟内完成而没有泄漏。变色反应可由未进行培训的人员在5分钟内进行。可
选择地,为避免气泡的捕获,在入口处的阴性鲁尔锁可被并入以容纳覆盖入口注孔的润滑
油。可选择地,设备可与磁铁夹在一起。磁力与磁铁的大小以及其等级成正比。两组大小为
1/8英寸(D)*1/4英尺(W)*1/2英寸的N42磁铁,其提供足够的力使芯片(1.5英寸(W)*2英寸
(L))保持紧密接触而在溶液装载期间不引起泄漏。磁铁可在边缘处沿着芯片的宽度放置,
以使其不阻挡反应井的视线。在其他情况下,改进的注射器可用来把溶液装入设备中。可控
的正压力可通过减小注射器中的密闭腔中的容积产生。通过把柱塞向下推动到预定的行
程,预定的正压力可产生并启动装载。
[0415] 在一些情况下,死端式填充可用于样品装载。在死端式填充中,两个层之间的间隙把主填充室或室连接到出口。以这种方式,填充的液体(例如,样品、试剂或本文所描述的任
何物质)被限制在通道或室中,同时不混溶相(例如,如本文所描述的润滑剂或油)可通过间
隙从通道排泻到出口。特别地,这里给出的控制压力和填充的设备和方法除了仅填充通道
外还可在其他应用中使用。这些设备和方法可用于控制压力以打开和关闭阀(例如,毛细管
阀或疏水阀,或任何本文所描述的)。示例性阀包括疏水阀和毛细管阀,该疏水阀具有防止
或阻止水性流体流动的结构(例如,在疏水通道的横截面中的减小部);毛细管阀具有使用
毛细管压力屏障来防止或阻止流体流动的结构(例如,在通道横截面中的增加部)。本文所
描述的设备和方法还可用于比如通过考虑设备中施加的压力和流动阻力两 者来控制流动
速率。
[0416] 装载这样的设备可使用任何有用的方法实现。精确量化可通过连续填充室实现。芯片几何结构的具体设计可用于允许连续的填充。室可一个接一个地填充,且每一个将在
下一个开始填充之前完全填满。以这种方式,收集的体积可通过计数已经填充满多少个井/
室而容易地量化。部分回收(仅来自在收集中填充的室)允许精确量化关注的目标分子。连
续填充可使用消极策略获得,该消极策略包括但不限于:通过减小横截面(例如,通过改变
一个或两个尺寸,以产生较窄或较浅的通道来产生“颈部”)改变通道几何结构;逐渐改变通
道几何结构以增加毛细管阻力(例如,产生带有发散/收敛的几何结构的通道);以及改变室
(例如,微通道)的局部润湿特性。
[0417] 装载可出连续地地或并行地发生。对于一个非限制性示例的连续装载,一个入口用于装载设备,且该设备包括用于连续填充的流体管路,其中断开产生单独的等份。对于一
个非限制性示例的并行装载,一个入口用于装载样品,且该设备包括同时填充的分支管路。
对于一个非限制性示例,不同的装载速率可用于室的阵列。对于一个非限制性示例,不同的
样品可同时装载于设备中。对于这些装载策略中的每一个,条件可被控制使得每个室在填
充下一个之前完全填充或以特定的速度填充。实现该可控装载的示例性策略包括调整室几
何结构(例如,以产生延迟填充的颈部)、控制最初存在于室中的流体的排泻速度(例如,诸
如通过使用空气、油等)、调整几何结构以使得流体以较高或较低的流体阻力疏散(例如,在
离样品室不同的距离处的疏散通道)、使用死端式填充(例如,如本文所描述的)、或者使用
多孔材料实现连续填充。
[0418] 装载(例如,通过如本文所描述的盖子或帽)可包含把盖子不可逆地夹到主设备中(例如,以在运输期间把盖子保存在适当位置并防止使用者在装载后无意地打开盖子)的特
征。这样的特征可外部地添加(例如添加到本文所描述的壳体)或添加到设备本身。可选择
地,盖子可包括干燥任何过量的样品(如果存在的话)的一种或多种去湿剂和/或基质。
[0419] 在非限制性示例中,装载装置包括产生可控大小的正压力的柔性结 构。正压力可通过使用柔性结构产生;比如使用薄的塑料膜用作扣环泵。通过使用弯曲的薄塑料膜,弯曲
的3D结构朝着曲率的中心变得机械上不稳定。扣环运动可通过施加诸如指形物尖端或杠杆
的外力容易地产生。密封腔可通过把扣环泵放置在设备(例如,滑片芯片设备)的顶部上产
生。正压力可通过在扣环泵上施加力而在腔内产生。该概念可通过与薄膜设备结合使用薄
膜扣环泵来验证。例如,正压力可使用指形物尖端产生,以使薄膜扣环泵变形,进而在薄膜
扣环泵和滑片芯片之间产生密封腔。柔性结构的几何结构不限于弯曲结构,且应该包括可
通过引入变形产生类似的泵吸机理的所有的可变形结构(包括平薄塑料膜)。
[0420] 在另一个非限制性示例中,装载装置包括产生可控大小的正压力的刚性结构和柔性结构。正压力的可控大小可通过抵着刚性结构梳理柔性结构来产生。柔性结构可通过移
动刚性结构以在刚性结构和设备之间产生密封腔而变形。通过移动刚性结构的进一步变形
可继续减小密封腔中的容积,进而产生用于将样品泵入设备中的正压力。柔性结构可附接
到刚性结构或附接在设备(例如,滑片芯片设备)上。另一个示例性结构是泵吸泵,其中密封
腔由抵着设备的变形的泵吸杯产生,并且正压力由泵吸杯的进一步变形产生。
[0421] 在一个非限制性示例中,装载装置包括产生可控大小的负压力的刚性结构。不透气密封剂施加在设备的层之间以为润滑剂产生封闭的腔。负压力可通过增加密封腔的容积
来产生。以这种方式,负压力施加到油润滑层,进而在装载装置和室之间在设备中产生压力
梯度。圆形通道设计在室周围以用于施加硅脂以充当密封圈。因而,闭合的油腔在层之间产
生,并且仅溶液储器和负压力源连接到外界。一旦负压力从改进的注射器提供(通过推动具
有预定的行程的柱塞),溶液将吸到设备中的室中。该装置通过首先在装载前减小在设备的
层之间的间隙,然后利用产生的真空把溶液吸到室中而工作。
[0422] 在另一个非限制性示例中,装载装置包括产生可控大小的负压力的柔性结构。本文所描述的柔性结构不局限于产生正压力。例如,扣环泵可连接到设备且通过施加外力变
形。一旦释放外力,负压力可在柔性扣环泵恢 复到其原状时产生。以这种方式,压力梯度可
产生以把样品、试剂或流体从溶液储器吸到设备中。
[0423] 在一个非限制性示例中,装载装置包括产生可控大小的负压力的刚性结构和柔性结构。例如,泵吸杯可充当产生负压力的吸杯。通过增加在刚性帽和设备之间的密封腔中的
腔(例如,通过从设备向上简单旋转帽),负压力可施加到设备。
[0424] 在一个非限制性示例中,装载装置包括产生可控大小的负压力的多孔结构。负压力可通过把多孔材料施加或连接到在设备的层之间的润滑剂产生。多孔材料可充当润滑剂
的吸收剂且从溶液储器产生设备中的压力梯度。该填充装置区别于之前所描述的装置之处
在于负压力(吸力)通过从层之间的密封腔撤离润滑剂产生。负压力的大小可控制成等于或
大于把溶液吸到设备需要的压力,但小于防止溶液泄漏的密封压力。负压力可由亲油多孔
材料(例如,海绵)产生,其中吸力由驱使水溶液流入滑片芯片的海绵内的润滑剂芯吸产生;
或由弹性多孔材料产生,其中吸力由多孔材料中的孔隙的容积的增加引入。
[0425] 样品保存
[0426] 本发明的系统、方法和设备可用于比如通过液体状态和干燥状态下的样品储存和稳定性进行样品(例如,生物样本)保存,包括分子(例如,蛋白质、核酸)和细胞和多个生物
样本(例如,诸如血液和血浆的生物流体和人体生物流体)。系统和设备可包括可选择的收
集和/或可选择的样品制备能力。一般地,设备允许装载样品,可选择地把样品与基质组合,
使最终产生的样品在液体状态或干燥状态下储存所需的时间,且然后回收样品。基质(例
如,稳定性基质)可以是液体或固体的,该基质可任选地预装入设备中,在装载前与样品混
合,或与样品在相同的时间或不同的时间装入设备中。
[0427] 目前,对于需要运输以用于分析或需要储存且存档以长时间使用的生物样品有两种主要处理方式:冷冻和干燥(冻干是两者的组合)。冷冻和冻干的缺陷是能量损耗,对于资
源有限的区域难以实现,且如果发生断电则遭受故障。
[0428] 在本发明的系统(例如,使用滑片芯片设备)上干燥和储存例如血液样品的生物样品可提供若干优点。这些优点可包括在数分钟内干燥而不需要任何外部电源供给;在样品
在单个相对移动(例如,通过滑动)后被收集之后准备运输;样品收集、样品干燥、样品储存
和样品分析整合在单个设备上;以及/或应用微流体特征(例如,如在微流体设备中)来提供
微型化的、快速的、数字的和高通过量的分析。
[0429] 干燥可以以任何数目的方式在设备中执行。在一个示例中,高活性和高容量的去湿剂可预装入设备中。设备被密封(例如,通过任何有用的方法,比如本文所描述的通过关
闭阀的那些方法)以防止去湿剂在样品装载前吸收环境湿气。样品室可任选地预涂覆有保
存基质以避免在干燥和储存期间样品的降解。例如,10μL样品可数字化成或分成数百个等
份以使迅速干燥和数字化分析两者成为可能。
[0430] 本文所描述的基质(例如,稳定性基质)可允许在室温下保存液体样品或保存干样品。示例性基质可以是液体的或干的,并且可向供应商购买,供应商包括但不
限于Biomatrica、IntegenX/Genvault、Qiagen和General Electric。示例性的市场上
可买到的稳定性基质包括Biomatrica的  LD、
血液 、 血液、  唾液、 组织、
IntegenX/Genvault的GenTegra DNA、
GenTegra RNA、GenPlate、Luna Innovations公司、Qiagen的Allprotect组织试剂、
RNA S稳定性试剂、GE Healthcare/Whatman公共有限公司以及FTA纸。另外的
基质包括具有以下的那些基质:干燥剂(例如,本文所描述的任何干燥剂)、弱碱、螯合剂、阴
离子型表面活性剂或去垢剂、尿酸、盐(例如,单独的或添加到基于纤维素的基质(滤纸)以
使核酸酶失活的尿酸盐;或硫酸盐,诸如硫酸铵、硫酸氢铵、硫酸铯、硫酸镉、硫酸铯铁(II)、
硫酸铬(III)、硫酸钴(II)、硫酸铜(II)、硫酸锂、硫酸镁、硫酸锰、硫酸钾、硫酸钠或硫酸锌)
和/或寡糖(例如,稳定DNA、RNA或蛋白质以用于低湿休眠、冻干法、玻璃化和/或室温空气干
燥的海藻糖、蔗糖、麦芽糖等)。在特定的示例中,基质包括硫酸盐(例如,硫酸铵,包括在
10g/100ml和饱和浓度(例 如,100g/100mL)之间的在溶液中的最终盐浓度)、任选的螯合剂
(例如,EDTA)、缓冲剂(例如,具有4和8之间的pH)、或沉淀剂(例如,乙醇、甲醇、丙酮、三氯乙
酸、1-丙醇、2-丙醇、聚乙二醇或乙酸)。在其他示例中,基质包括(i)1-甲基-3-羧乙基溴化
咪唑鎓、1-己基-3-甲基溴化咪唑鎓、1-癸基-3-甲基溴化咪唑鎓、1-(2-羟乙基)-3-甲基溴
化咪唑鎓或1-苄基-3-己基溴化咪唑鎓;和(ii)沉淀剂(例如,5-(4-二甲基)氨基苯亚甲基
绕丹宁、磺基水杨酸、氯化锂或氢氧化锂)、低级醇(例如,甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁
醇或异丁醇(2-甲基丙-1-醇))、或离液物质(例如,本文所描述的任何离液物质)中的一种
或多种。这样的基质还可以包括任选的螯合剂(例如,本文所描述的任何螯合剂)、任选的还
原剂(例如,本文所描述的任何还原剂)、任选的pH缓冲剂(例如,本文所描述的任何pH缓冲
剂)以及任选的水。在一些示例中,基质包括(i)硼酸组分(例如,硼酸、硼酸酐、硼酸二氢盐、
硼酸氢盐、二硼酸盐、三硼酸盐、四硼酸盐、偏硼酸盐、羟基硼酸盐(hydroxoborate)(硼砂)、
硼酸盐、硼酸-甘油或硼酸-1,3-丙二醇)和(b)至少一种稳定剂(例如,羟基四氢嘧啶、四氢
嘧啶、四氢嘧啶类、甜菜碱、L-肉碱、肌氨酸、N,N-二甲基甘氨酸、三乙基乙酸铵、磷酸甘油
酯、N-(2-羟基-1,1-双(羟甲基)乙基)甘氨酸(三甲基甘氨酸(tricine))、3-(N-吗啉基)-2-
羟基丙烷磺酸(MOPSO)、季戊四醇、N-乙基-N,N-双-(2-羟乙基)N-4-丁基磺酸铵、乙醇酸、乳
酸、苹果酸、酒石酸、2-羟基丁酸、3-羟基丁酸、4-氨基-3-羟基丁酸、吡啶2,5-二羧酸、3-(1-
氮杂双环[2.2.2]辛-1-基)丙烷-1-磺酸盐、1-(2-羧酸乙基)-1-氮杂双环[2.2.2]辛-1-鎓
或4-[苄基(2-羟乙基)甲基氨鎓基]丁烷-1-磺酸盐)。在又其他示例中,基质包括(i)液体材
料或干材料(例如,聚乙烯醇)和(ii)稳定剂(例如,本文所描述的任何稳定剂,包括海藻糖
酶稳定剂、葡萄糖苷酶抑制剂、海藻糖酶抑制剂(例如,suidatrestin、井冈霉素A、井冈羟胺
A、MDL 26537、海藻唑啉、salbostatin或木麻黄-6-O-α-D-吡喃葡萄糖苷(casuarine-6-O-
alpha-D-glucopyranoside))、几丁质酶抑制剂、α-葡萄糖苷酶抑制剂、糖原磷酸化酶抑制
剂、神经氨酸苷酶抑制剂、神经酰胺葡萄糖基转移酶抑制剂、β-呋喃果糖苷酶抑制剂(例如,
α-甲基葡萄糖苷、纤维二糖、D-果糖、D-葡萄糖、果糖、半乳糖、葡萄糖、乳糖、麦芽糖、松 三
糖、蜜二糖、蔗糖、海藻糖或松二糖)、或溶酶体糖苷酶抑制剂)。在其他示例中,基质包括(i)
液体材料或干的材料(例如,聚乙烯醇)和(ii)稳定剂(例如,任何本文所描述的,包括比如
任何本文所描述的海藻糖和海藻糖酶抑制剂的组合)。另外的基质在第6,528,641号或第5,
256,571号美国专利中,以及在第2005-0276728号、第2006-0099567号、第2008-0176209号、
第2008-0268514号、第2011-0081363号和第2012-0052572号美国公布中提供,以上中的每
个都通过引用以其整体并入。
[0431] 在处理或分析之前或之后的样品以及本文所描述的任何物质(例如,试剂、缓冲剂等等)可在干燥状态下或液体状态下保存或储存。在一些例子中,样品是液体样品,且在液
体状态下保存可以是优选的。在其他例子中,样品是意图长期(例如,多于六个月)储存和/
或在高温下(例如,高于约4℃)储存的液体样品,且在干燥状态下保存可以是优选的。在又
一个例子中,样品是干的变干的液体样品(例如,诸如用于DNA分析、临床试验或本文所描述
的任何分析的干血斑)。
[0432] 液体样品储存和保存可使用系统和/或设备执行。液体样品(诸如血液、唾液、尿液、血浆、血清、纯化蛋白质或核酸溶液、细胞培养基、环境样品等,或任何其他本文描述的)
可装入设备中。干保存和储存可通过添加额外的干燥步骤进行。使样品变干可利用一些策
略来进行,诸如通过使用包括去湿剂和桥接件的设备、包括去湿剂和多孔薄膜的设备、包括
具有多孔材料的第一模块和具有去湿剂的第二模块的设备、或包括包括允许在环境条件下
干燥的多孔材料的模块的设备。这样的设备在本文进行了描述并且允许不取决于外界环境
条件(比如湿度)的干燥策略。去湿剂可以是例如本文所描述的任何有用的去湿剂。此外,干
燥过程可起因于经过气体(例如,空气)、液体(例如,不混溶流体,比如润滑剂或油)或固体
(例如,多孔薄膜,其可包括但不限于GoreTex、和由PE、PP、PTFE、PES、PC(从Millipore和
Whatman/General Electrics可购买)制成的多孔薄膜,以及任何本文所描述的)发生的水
运输。
[0433] 在特定示例中,用于保存(例如,在干燥状态下或在液体状态下)样品(例如,这些样品的等份)和用于装载样品的时间尺度可被控制。在一 些情况下,这两个过程可同时进
行。例如,设备可并行地或连续地装入。基质可预装入设备中或与样品预混合。装载和干燥
可同时实现,其中体积可通过控制填充的速率和/或蒸发的速率来控制。如果装载和干燥的
时间尺度是可比较的,那么该方法允许储存大于室的实际容积的样品体积。
[0434] 各种策略可实施用于样品保存(例如,在干燥状态下或在液体状态下)。在一个示例中,蒸汽接触可通过连接样品和去湿剂室的浅的空的桥接件实现。在该策略中,待保存的
样品在大量的室(约10nL至100nL的容积)中数字化。在干燥期间,每个样品室通过管道(“桥
接件”)连接到容纳去湿剂(例如,固体去湿剂盐)的另一个室。在特定的例子中,桥接件是足
够浅的以允许蒸汽扩散,同时防止两个室的液体和/或内含物之间的任何物理接触。
[0435] 在一个示例中,设备包括去湿剂和桥接件。为了实施该干燥策略,“干芯片构型”可施加,其中润滑剂是存在于层之间的间隙中的非常粘的材料(例如,粘度远大于10,
000cst)。这些材料的示例包括但不限于硅酮润滑脂、氟化油脂(如DuPont Krytox)、高分子
量聚合物(PDMS,等)以及部分固化的弹性体。样品可通过如任何本文所描述的任何有用的
方法装入样品室。蒸汽接触是可逆的且可通过相对移动(例如,滑动)启动。样品和去湿剂的
直接接触通过使用浅的桥接件阻止,且液体通过表面张力限制于样品室中。去湿剂可以在
组装设备之前预先装入。在去湿剂是液体的情况下,去湿剂也可以在组装设备之后装载。可
选地,设备可使用不同的桥接件式策略诸如气动阀来产生。初步测试显示,该构型适合在小
于10分钟内干燥储存在10nL室中的溶液。另一个相对移动(例如,通过滑动)使脱水的样品
与已经注射有水的室接触,以便在所需的时间对其再水化。有关再水化的另外的细节在本
文提供。
[0436] 在另一个示例中,设备包括多孔薄膜和去湿剂。在该方法中,设备包括用于样品干燥的至少一个室(“样品室”),且室中的至少一个包括诸如聚合物薄膜的疏水多孔材料。设
备还包括至容纳去湿剂的至少一个室(“去湿剂室”)。样品可使用任何有用的装载策略注入
设备中,例如,任何本文错描述的。蒸汽接触是可逆的且可通过相对移动(例如,滑动) 启
动。去湿剂可以在组装设备之前预先装入。
[0437] 在又一个示例中,设备包括第一模块和第二模块,第一模块包括多孔材料,第二模块容纳去湿剂。在该方法中,模块(“储存模块”)包括用于样品干燥的至少一个室(“样品
室”),且室中的至少一个包括诸如聚合物薄膜的疏水多孔材料。在装载样品后,储存模块可
与包括容纳去湿剂的至少一个室的第二模块(“干燥模块”)组合。组合储存模块和第二模块
可导致去湿剂与样品室之间的流体连通(例如,蒸汽接触),进而启动干燥。
[0438] 在另一个示例中,设备包括包括多孔材料的模块,该模块允许在环境环境下干燥。在该方法中,模块(“储存模块”)包括用于样品干燥的至少一个室(“样品井”),且室中的至
少一个包括诸如聚合物薄膜的疏水多孔材料。在装载后,干燥可通过把模块暴露于诸如周
围大气或可控环境的外界大气(诸如干燥柜、层流净化罩或容纳去湿剂的封闭容器)而自动
实现。
[0439] 在一个示例中,设备包括在设备内作为层的薄膜。因为薄膜的孔隙太小以至于水性溶液不能渗透,所以蒸汽扩散允许在室之间进行。而且,这样的多孔材料可用于支持干燥
基质和/或样品。薄膜的使用可以减少干燥时间。例如,与包括桥接件的结构相比,这样的薄
膜可最大化样品和去湿剂之间的有效作用区。作为示例,50μL的总体积可在小于10分钟内
轻易地变干,同时允许RNA的随后回收,即使在低浓度(1000-100拷贝数/μL)下。凝胶试验
显示浓缩RNA的回收而没有可检测到的消耗,然而qPCR结果证实检测像100拷贝数/μL一样
稀的样品是可能的。另外,“干芯片构型”可与该策略相容,即,使用粘性流体填充间隙并隔
离室,而无需在设备的层之间使用润滑剂。
[0440] 样品储存可包括与稳定性基质的混合。若干基质是市场上可购的(例如,如本文所描述的)且允许分析物(诸如,蛋白质、RNA、DNA、细胞、病毒)在各种各样的液体样品(诸如血
液、唾液、尿液、血浆、血清、细胞培养基、环境样品等)中的稳定性。基质可以任何有用的方
式引入到样品,诸如通过在装载前与样品混合、通过在引入样品前预装入设备中、或 通过
在引入样品后把基质装入设备中。在特定的示例中,基质可在液体状态下或固体状态下预
装入滑片芯片设备中,且然后与样品混合。在混合之前,装载的样品可分成等份,并且相对
移动可用于使每个等份与适当量的基质混合。而且,设备的不同的区域或室可装有不同的
稳定性基质以允许多重稳定性。
[0441] 多层设备还可用于增加储存的样品的量。在一些情况下,通过叠放若干层,架构可复制若干倍,使得干燥的总时间被保存(因为干燥取决于蒸汽扩散的有效表面)或甚至增加
(例如,每个样品可通过多层去湿剂干燥)。去湿剂可任选地嵌入基质中以易于制造。用于多
层设备的示例性基质包括但不限于纸、水凝胶或任何多孔亲水介质,比如本文所描述的那
些。设备可通过若干层的层压来生产,以使得每个层可作为独立的设备(例如,通过使用诸
如对于单层设备描述的阀调系统的策略)使用,和/或设备可通过包括如本文所描述的多于
一个的样品模块和干燥模块来产生。
[0442] 设备还可包括同时装载和干燥的自动区室化。干燥速率可控制成使得样品分布在整个通道长度中。回收可然后使用例如外部阀调系统仅在通道的部分中实现。选择性再水
化可通过包括但不限于使用不同的入口孔的策略实现,该入口孔可独立地打开(例如,使用
如本文多描述的在层中的相称的或不相称的入口,和/或控制外部阀)。槽或其他几何特征
可包括在通道内以产生“毛细管阀”,该“毛细管阀”防止注入的液体在不应再水化的管线中
扩散。这样的技术还可以包括在多层设备中。多层制造技术允许薄膜整合在设备中。薄膜和
去湿剂之间的可逆性蒸汽接触可利用提出的几何结构实现,其中薄膜嵌入中心层中,并且
可实现部分回收。外部阀调系统可实现而不需要使用滑片芯片设备(例如,通过使用盖子或
帽关闭入口)。
[0443] 对于本文所描述的任何设备,薄膜可使用任何有用的方法整合到设备中。示例性方法包括但不限于使用胶合剂或粘合剂结合;使用胶带结合;使用热塑性材料常用的技术
(例如溶剂结合、热结合)结合;在可固化材料固化前把薄膜嵌入可固化材料中(示例包括但
不限于:环氧树脂、硫醇基烯光学粘合剂、可热固化材料和可光固化材料);以及可通过热传
递嵌 入孔隙中的粘性材料的沉积。
[0444] 在本文的任何设备中,通过把室或一系列室连接到入口孔/开口孔且然后把不混溶流体(例如,诸如空气、气体、矿物油、润滑油等)注入室中以便把样品、分析物或溶液推出
设备,样品、分析物或溶液可从设备收回。可选地,样品、分析物或溶液可通过穿过经由孔的
抽吸(例如,使用例如移液器或低真空源)而回收。
[0445] 在本文的任何设备中,样品可通过把溶剂(例如,水)注入设备中来再水化,并且回收可在所有储存的样品上或仅在储存在特定室或的室的子组中的样品上进行。而且,一种
或多种流体(例如,样品、试剂、润滑剂或基质)可使用例如任何本文所描述的任何有用的装
载策略注入设备中。可选地,通过把一些流体(例如,如液滴或微滴)沉积在一组室中,这些
流体可在组装前预装载在设备中。本发明的设备还可用于其他流体操作,诸如把一个体积
分成另外的等份、从不同的溶液产生若干组等份、通过使溶液A的每个等份与溶液B的等份
混合来组合两组等份、以及/或把每个等份与容纳在不同井中的一系列溶液依次混合等等。
样品回收可包括完全的回收和重新收集、或部分的回收和重新收集而储存剩余的样品。对
于完全回收,所有储存的样品同时再水化并从设备重新收集。例如,通过重新对准室使得其
形成连接到一个入口和一个出口的单个路径,单个路径填充有溶剂(例如,水或缓冲剂)以
从设备回收分析物。最后的路径可同样用于装载。对于颗粒回收,室的子组可对齐以便形成
若干路径。每个路径可连接到一个入口和一个出口并且可独立处理。回收因而可在所需的
室的子组上进行,同时剩余的室被保存以用于后面的回收。在一些示例中,每个室可连接到
一个入口和一个出口,并且回收可在单个室中进行。
[0446] 在本文的任何设备中,样品的区室化或划分可包括任何有用的方法。例如,区室化可通过借助于消极的或积极的策略诱导液体层破坏来实现。消极策略包括但不限于改变通
道几何结构、改变通道润湿特性、和/或产生具体的通道网络以在干燥过程中诱导液体破坏
(包括但不限于在设备装载期间不将填充有水的通道,例如死端式通道或旁路通道)。积极
的策略包括但不限于使用相对移动(例如,通过滑动一个或多个层以连接或断开室) 和/或
使用标准的阀调系统(例如,气动阀或电磁阀)以把设备的不同部分分开。区室化和回收可
通过组合微流体设备和阀调系统而获得。在一些情况下,设备包括多个层,并且一些层可结
合在一起(即,是不可滑动的)。
[0447] 样品浓缩
[0448] 本发明的系统、方法和设备可对于浓缩一种或多种样品是有用的。样品和/或样品内的一种或多种分析物可通过任何有用的方法(例如,蒸发)浓缩。在一个非限制性示例中,
样品注入设备中,且然后经由多孔材料(例如,薄膜)暴露于去湿剂或外界大气。这里,样品
的溶剂将去除,从而增加分析物的浓缩。在另外的示例中,蒸发用于引发设备内的流动,如
利用例如Randall等人于2005年在Proc.Natl.Acad.Sci.102卷:10813页至10818页中和
Merline等人于2012年在Soft Matter 8卷:3526页至3537页中提供的原理,每个文献都通
过引用以其整体并入。
[0449] 蒸发可通过任何有用的设备或方法控制。在一个非限制性示例中,蒸发导致样品完全干燥。例如,用于样品的溶剂被完全去除,且生成的分析物利用已知体积的溶液(例如,
水、缓冲剂或本文所描述的任何流体)洗脱。浓缩的因子可被控制,例如通过控制一个或多
个室和/或捕获区的几何结构。在另一个非限制性示例中,蒸发导致样品部分干燥。例如,蒸
发在设备的可控区中发生指定的时间。然后,生成的浓缩溶液可用于进一步处理。浓缩的因
子可被控制,例如,通过控制一个或多个室和/或捕获区的几何结构、总蒸发面积(例如,暴
露于样品的薄膜的总面积)、以及/或蒸发时间。
[0450] 对于全部干燥和部分干燥方法中的任一个,多体积实验可被执行,其中一系列的等份以不同的方式处理,并且参数可调整以实现不同浓缩因子。这样的方法可增加分析的
动态范围。此外,这些方法可允许同时装载和干燥以最大化浓缩因子。例如,如果设备装载
速度与通过蒸发去除溶剂的速度相匹配,那么稳态流可产生以最大化浓缩分析物的程度。
[0451] 可选择地,蒸发可在设备中通过使用任何有用的结构自动地控制。在一个非限制性示例中,设备包括填充有水的储器,并且储器的一部分包括多孔材料(诸如,例如,多孔薄
膜)。这里,只要样品仍与多孔壁接触, 蒸发便发生,并且一旦样品抵达储器的封闭末端,蒸
发的速率将减小。蒸发速率可通过调整几何结构减小或抑制,例如通过在液体抵达储器的
封闭末端后使用收缩物来最小化暴露的液体界面。在此时,蒸发速率将减小,并且浓缩的样
品的界定的体积将通过重力(在此情况下设备可需要或可不需要保持在竖直位置)、通过毛
细管作用(在此情况下设备可包括或可不包括收缩物)、或通过任何其他方法而保持在适当
位置。
[0452] 以上所有的策略可例如使用包括薄膜(例如,如本文所描述的)的设备实施,以及使用本文所描述的用于流体处理和/或样品保存的可控的激活/失活的方法中的任何一种
实施。
[0453] 在一些示例中,保存样品的再水化可包括使用一定体积的流体(例如,水、缓冲剂或本文所描述的任何液体),该体积小于待用该流体填充的室的容积。以这种方式,最终分
析物浓度将大于原样品中分析物的浓度。用较小的体积实现再水化的策略包括使用基于塞
的微流体,例如通过在保存前或保存后划分样品。在一些情况下,一个或多个室可装有不混
溶流体(例如,油、润滑剂、或包括任何本文所描述的那些任何不混溶流体)。然后,流体(例
如,诸如水、缓冲剂或本文所描述的任何液体的水性流体)的液滴(例如,微滴或塞)可用于
回收室中保存的样品(例如,在固体状态下或液体状态下完全或部分干燥的样品)。示例性
方法和设备在第8,304,193号、第8,329,407号、第8,273,573号、第7,901,939号、第7,129,
091号和第7,655,470号美国专利中描述,该专利中的每个通过引用以其整体并入本文。
[0454] 样品保存可与本文描述的任何样品处理、样品分析或样品浓缩的方法组合。例如,样品保存可与新生物筛查、药物测试、药物发现、临床试验、远程临床试验、样品运输、运输、
生物样本库、生物标记物发现、存档(例如,用于跟踪个体患者的病理史)、长期储存、远程分
析、对医疗点(POC)测试或有限资源环境(LRS)测试的旁系分析、在POC或LRS测试后的随访
分析、核酸测试、蛋白质测试、血清学、样品处理、原始样品中的分析物稳定性、纯化样品中
的分析物稳定性、以及本文所描述的任何另外的样品处理、样品分析或样品浓缩的方法中
的一个或多个组合。
[0455] 样品处理
[0456] 本发明的系统、方法和设备可用于进行样品处理(例如,用于给样品解毒、保存样品、分析样品或确定样品的反应过程)。在特定的示例中,用于样品处理的设备是本文所描
述的任何用于保存或储存样品的设备(例如,包括一个或多个薄膜和/或桥接件)。在特定的
示例中,用于样品处理的设备是本文所描述的任何用于处理或分析样品的设备(例如,包括
一个或多个捕获区)。
[0457] 在一些示例中,设备(例如,包括本文所描述的一个或多个薄膜和/或桥接件)对从样品中去除和/或收集蒸汽或气体是有用的。在特定的例子中,设备包括基质(例如,对关注
的或本文所描述的任何的蒸汽或气体有适当选择性的收集基质),其中样品暴露于基质导
致去除和/或收集关注的蒸汽或气体。示例性蒸汽和气体包括H2S、氧气(例如,O2、以及氧自
由基)、CO、CO2、甲烷、硫氧化物、汞蒸汽、挥发性有机化合物、羧酸、胺、乙醛、气味物质等。在其他示例中,设备包括基质(例如,对诸如极性、大小、电荷、密度、酸性、碱性、疏水性、亲油
性、或任何本文所述的一个或多个物理特性或化学特性有适当选择性的收集基质),其中样
品暴露于基质导致具有所需物理特性或化学特性的关注的分析物的去除和/或收集。
[0458] 示例性收集基质包括中空纤维膜(例如,聚2,6-二甲基-1,4-亚苯基氧化物(PPO)和咔唑双加氧酶型聚酰亚胺(PI)中空纤维膜)、尼龙膜(例如,尼龙6或尼龙6.6(聚酰亚
胺))、聚乙烯醇(PVA)膜、聚丙烯腈(PAN)膜、聚氨酯(PU)膜、聚氨酯-脲(PUU)膜、醋酸纤维素
(CA)膜、离子液体、凝胶(例如,诸如用于从天然气吸附重(极性)烃的硅胶)、活性碳/炭(例
如,诸如用于气体储存、捕集汞蒸气或其他芳香物)、以及本文所描述的任何收集基质。
[0459] 在一些示例中,基质可设计成释放特定的物质(例如,响应于目标蒸汽、气体或分析物的存在,所以交换过程发生)。当目标蒸汽、气体或分析物因用特定的物质(例如,惰性
蒸汽、保存蒸汽、反应蒸汽、增溶剂、试剂、缓冲剂、或本文描述的任何有用物质)增补而受益
时,这可能是需 要的。例如,经由该交换,样品(例如,生物样品)可被保护、保存和/或稳定。
[0460] 各种类型的样品可用于样品处理。示例性样品包括液体样品(例如,用于去除挥发性化合物)或气体样品(例如,用于去除来自气体混合物的一些化合物)、以及本文所描述的
任何样品。示例性样品处理的步骤包括去除诸如例如一种或多种有毒组分、干扰组分或挥
发组分的一种或多种污染物(例如,在设备中样品分析之前或在设备中样品稳定或保存之
前)、去除用于增强该样品保存的物质(例如,氧气)、且或捕获一种或多种关注的分析物。在
这些情况中的任一情况下,基质可进行进一步分析,诸如通过从设备中去除基质或通过使
基质暴露于一种或多种洗脱缓冲剂并分析生成的洗脱剂。在特定的非限制性情况下,设备
由对于正在收集的蒸汽不可渗透或最低程度可渗透的材料制成。大量的专业知识存在于工
业中,例如存在于减小氧气和水蒸汽的渗透性的塑料膜中。。例如,环烯烃共聚物(COC)和环
烯烃聚合物(COP)的渗透性通常低于聚碳酸酯(PC)的渗透性。示例性COC和COP包括:包含降
片烯(例如,带有乙烯(ethene)或乙烯(ethylene))的共聚物、包含四环十二烯
(tetracyclododecene)(例如,带有乙烯(ethene)或乙烯(ethylene))的共聚物,包括含有
乙烯-降冰片烯共聚物的 COC(例如,TOPAS-8007(Tg=78℃)、TOPAS-5013(Tg=
130℃)、TOPAS-6015(Tg=160℃)和TOPAS 6017(Tg=130℃))、以及本文所描述的任何COC
和COP。
[0461] 样品制备
[0462] 本发明的系统、方法和设备对处理、制备和/或分析样品(例如,任何本文所描述的)的方法是有用的。这样的方法得益于本发明的设备,该设备包括能够通过相对移动连接
或断开的一个或多个层、一个或多个室、以及/或一个或多个捕获区。特别地,这些方法中的
每个步骤都可通过控制该相对移动完成,其中即使复杂或重复的步骤也可通过控制相对移
动和通过设计适当的层来完成。例如,通过相对移动设备的层以连接容纳所需试剂和样品
的室可引发在不同层中的试剂和样品之间的特定的相对步骤。
[0463] 方法还可包括把测试样品(例如,具有多于约1mL的体积)划分成 单独的等份(例如,每个都具有小于约1mL的体积的多个液滴或多个微滴)、干燥等份中的一个或多个(例
如,使用如本文所描述的一种或多种去湿剂)、以及/或回收等份中的一个或多个(例如,使
用如本文所描述的一种或多种溶剂,比如水、缓冲剂或有机溶液)。每个等份的体积可由适
当大小的室控制。此外,这样的等份可通过使用润滑剂进一步区分以把等份封装在液滴或
微滴内。在特定的情况下,体积小于约1mL、750μL、500μL、250μL、100μL、50μL、10μL、5μL、1μL、750nL、500nL、250nL、100nL、50nL、10nL、5nL、1nL、750pL、500pL、250pL、100pL、50pL、
10pL、5pL、1pL、750fL、500fL、250fL、100fL、50fL、10fL、5fL、1fL、750aL、500aL、250aL、
100aL、50aL、10aL、5aL或1aL。在其他情况下,体积从约1aL至约1mL(例如,1aL至750μL、1aL
至500μL、1aL至250μL、1aL至100μL、1aL至50μL、1aL至10μL、1aL至5μL、1aL至1μL、1aL至
750nL、1aL至500nL、1aL至250nL、1aL至100nL、1aL至50nL、1aL至10nL、1aL至5nL、1aL至1nL、
1aL至750pL、1aL至500pL、1aL至250pL、1aL至100pL、1aL至50pL、1aL至10pL、1aL至5pL、1aL
至1pL、1aL至750fL、5aL至1mL、5aL至750μL、5aL至500μL、5aL至250μL、5aL至100μL、5aL至50μL、5aL至10μL、5aL至5μL、5aL至1μL、5aL至750nL、5aL至500nL、5aL至250nL、5aL至100nL、
5aL至50nL、5aL至10nL、5aL至5nL、5aL至1nL、5aL至750pL、5aL至500pL、5aL至250pL、5aL至
100pL、5aL至50pL、5aL至10pL、5aL至5pL、5aL至1pL、5aL至750fL、1fL至1mL、1fL至750μL、
1fL至500μL、1fL至250μL、1fL至100μL、1fL至50μL、1fL至10μL、1fL至5μL、1fL至1μL、1fL至
750nL、1fL至500nL、1fL至250nL、1fL至100nL、1fL至50nL、1fL至10nL、1fL至5nL、1fL至1nL、
1fL至750pL、1fL至500pL、1fL至250pL、1fL至100pL、1fL至50pL、1fL至10pL、1fL至5pL、1fL
至1pL、1fL至750fL、1pL至1mL、1pL至750μL、1pL至500μL、1pL至250μL、1pL至100μL、1pL至50μL、1pL至10μL、1pL至5μL、1pL至1μL、1pL至750nL、1pL至500nL、1pL至250nL、1pL至100nL、
1pL至50nL、1pL至10nL、1pL至5nL、1pL至1nL、1pL至750pL、1pL至500pL、1pL至250pL、1pL至
100pL、1pL至50pL、1pL至10pL、1pL至5pL、1nL至 1mL、1nL至750μL、1nL至500μL、1nL至250μ
L、1nL至100μL、1nL至50μL、1nL至10μL、1nL至5μL、1nL至1μL、1nL至750nL、1nL至500nL、1nL至250nL、1nL至100nL、1nL至50nL、1nL至10nL或1nL至5nL)。
[0464] 各种类型的样品制备和样品分析可在本发明的设备中执行。示例性样品制备和样品分析包括核酸提取、核酸纯化、核酸富集、核酸浓缩、蛋白质提取、蛋白质纯化、蛋白质富
集、蛋白质浓缩、细胞分离、样品富集、核酸扩增、核酸检测、蛋白质检测、过滤、裂解、脱水、
再水化、结合反应、洗涤步骤、洗脱、测定反应、和/或样品内的一种或多种样品或一种或多
种分析物的检测。
[0465] 特别地,当分析具有低分析物浓度的样品时,本文所描述的方法可以是有利的,这些样品例如稀释的样品;稀有核酸、蛋白质、标记物、遗传性或感染性疾病的生物标记物;环
境污染物;稀有细胞,诸如在母体血液中的用于产前诊断的循环癌细胞、干细胞或胎儿细
胞;在血液、痰液,骨髓抽吸物、以及诸如用于早期快速诊断感染的尿液和脑脊髓液的其他
体液中的微生物细胞;样品中(例如,在来自具有或疑似有衣原体、淋病和/或HIV的受试者
的样品中)的病毒载量(例如用于HIV和/或HCV);酶测定;诸如确定细胞生存力、细胞粘着、
细胞结合等的细胞测定;用于催化活性、选择性或储存能力或隔离(比如气体的吸收或有毒
化合物的捕集)的生物或化学筛选;或分析地测试诸如电、磁、光等的各种特性。见例如第
2005/0003399号美国公布和第WO 2009/048673号国际公布,这两个公布通过引用并入本
文。特别地,检测低浓度的分析物(例如,单个分子或单个细菌)在食品,医疗和安全行业中
仍然是一个挑战。本发明的设备对浓缩这样的样品和执行分析可以是有用的。在一个示例
中,本发明的设备对产生的分析物的高局部浓度(例如,通过在室和/或液滴内区室化或者
通过使用捕获区来浓缩)是有用的,该高局部浓度仅存在于稀浓度的本体溶液中。在另一个
示例中,本发明的设备可产生高局部浓度的分析物,该高局部浓度可由诸如带有DNA样品的
PCR或带有细菌样品的群体感应进一步扩增。相应地,本发明的设备可结合任何有用的PCR
技术使用。示 例性PCR技术在下列公布中公开:US 2008/0166793、WO 08/069884、US 2005/
0019792、WO 07/081386、WO 07/081387,WO 07/133710、WO 07/081385、WO 08/063227,US 
2007/0195127、WO 07/089541、WO 07/030501,US 2007/0052781、WO 06/096571、US 2006/
0078893、US 2006/0078888、US 2007/0184489、US 2007/0092914、US 2005/0221339、US 
2007/0003442、US 2006/0163385、US 2005/0172476、US 2008/0003142和US 2008/
0014589,每个公布都通过引用以其整体并入本文。下面的具有涉及PCR的具体应用的文章
通过引用并入本文,这些文章描述了通过形成使低数量的项至没有项并入区域中的小体积
区域来浓缩细胞和/或化学物质的方法,文章为:Koh等人的Anal.Chem.75卷:4591页至4598
页(2003年);Gulliksen等人的Lab Chip.5卷:416页至420页(2005年);Abrams等人的Ann N 
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卷:541页至543页(2006年)。
[0466] 本发明的系统、方法和设备可用于研究和进行凝结或凝血测定;蛋白质聚集;蛋白质结晶(包括脂立方相的使用);小分子、大分子和粒子的结晶和分析;多晶型物的结晶和分
析;药品、药物和药物候选物的结晶;生物矿化;纳米颗粒形成;环境(经由水取样和空气取
样);培养条件(例如,随机约束、细胞的裂解等)、药物敏感性、药物相互作用、高通量筛选
(例如,一种第一物质伴随有许多不同的第二物质,或许多不同的第一物质伴随有许多不同
的第二物质);多重测定(例如,PCR、Taqman、免 疫测定(例如,ELISA、FISH等));扩增(例如,
PCR、连接酶链式反应(LCR)、转录介导的扩增(TMA)、逆转录酶起始的PCR、DNA或RNA杂交技
术、测序等等);夹心免疫测定、趋化测定;分枝扩增(RAM)等。用于血液测定、结晶测定、蛋白
质聚集测定、培养测定的示例性技术在第7,129,091号、第6,949,575号、第5,688,651号、第
7,329,485号、第6,949,575号、第5,688,651号、第7,329,485号和第7,375,190号美国专利;
第2007/0172954号、第2006/0003439号、第2003/0022243号和第2005/0087122号美国公布;
以及第WO 2007/089777号和第WO 2009/015390号国际公布中被描述,以上专利和公布中的
每个被通过引用以其整体并入本文。本发明的设备可用于多种合成,包括催化作用、多步反
应、固定化多步合成(例如,小分子、肽和核酸合成)、固相合成、放射性同位素合成等等。最
后,本发明的设备可用于样品的纯化和富集。
[0467] 在一些示例中,设备可包含室,该室用作正控制(例如,预装入室中的分析物)和/或负控制(例如,预装入室中的缓冲剂)。
[0468] 本发明的系统、设备和方法可用于执行任何有用的反应。示例性非限制性反应包括光化学和电化学反应、化学反应,诸如扩增反应(例如,核酸扩增)、合成反应(例如,放射
性同位素合成)、中和反应、分解反应、取代反应、氧化还原反应、沉淀、结晶(例如,借助于自
由界面扩散和/或蒸汽扩散的蛋白质结晶)、燃烧反应、和聚合反应,以及共价和非共价结
合、相变、色变、相形成、溶解、发光、光吸收或光发射特性的变化、温度变化或热吸收或热发
射、构象变化、和诸如蛋白质的大分子的折叠和伸展。多步反应可通过控制设备的每个后续
的相对移动的条件来进行。
[0469] 本发明的系统、方法和设备可设计成使多个区域容易且经济地装载有不同的物质。例如,设备可制造成包括用于保存分析样品1、2和3的多个室。此外,每个层可设计成进
行特定的功能。例如,第一层允许样品制备(例如,通过包括诸如任何本文所描述的一种或
多种去湿剂),第二层允许样品纯化(例如,通过使用诸如任何本文所描述的一个或多个捕
获区),且第三层允许样品收集(例如,本文所描述的任何有用的样品)。
[0470] 在其他示例中,设备可容纳多个室,该室在与标准的多井板相同的位 置处配置或径向配置。每个层可容纳例如6个、24个、96个、384个、1536个、3456个或9600个室。在其他示
例中,设备可容纳至少约1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个、20个、24个、30个、
40个、48个、50个、60个、70个、80个、90个、96个、100个、200个、300个、384个、400个、500个、
512个、1000个、1500个、1536个、2000个、2500个、3000个、3456个、3500个、4000个、4500个、
5000个、6000个、7000个、8000个、9000个、9600个、10000个、1500个、2000个、2500个、3000
个、4000个、5000个、6000个、7000个、8000个、9000个、10000个、20000个、30000个、40000个、
50000个、60000个、70000个、80000个、90000个、100000个、200000个、200000个、400000个、
500000个、600000个、700000个、800000个、900000个、1000000或更多个室。
[0471] 本发明的系统和设备可能够通过过滤执行样品制备,且同样的方法还可用于目标富集。例如在滑片芯片设备中,通过使第一层相对于第二层和/或第三层滑动,可使诸如过
滤薄膜、凝胶、和通孔/孔隙的基质与收集的样品发生接触。利用诸如正压力、负压力或梯度
的驱动力,在样品层中仅具有小于基质孔隙尺寸(即,颗粒)的尺寸的颗粒和分子可穿过第
二层中的基质并进入第三层中的接收井。大的颗粒将保持在样品井中,或捕获于基质中。在
一些情况下,穿过尺寸选择基质的材料可用于诸如免疫分析或进一步样品操作(如核酸抽
取)的下游分析。在一些情况下,大于孔隙尺寸(即,颗粒)的颗粒可富集在基质上,并且进一
步的分析可直接在基质上进行,诸如细胞计数、细胞裂解和核酸提取。
[0472] 可选地,基质可容纳诸如适体和 材料的捕获区以聚集/富集目标分子。在其他情况下,基质可容纳捕捉分子以从样品溶液中去除诸如抑制剂的目标分子或
分析物。
[0473] 例如,该通用方法可适用于从全血中分离血浆。我们设计和优化了一种用活血浆分离膜作为基质的血浆分离模块。大约1/50的大气正压力被施加以增加血浆过滤的
速度。该血浆制备设备能够在60秒内从100μL的全血中制备出大约10μL至20μL的无细胞血
浆。自由流动的血浆可从设 备的底部收集。来自制好的血浆的无血细胞通过使用立体镜来
观察。
[0474] 可选地,设备(例如,滑片芯片设备)可适用于白血细胞富集。白血细胞分离(组织增生(leukosorb))介质的薄膜可作为基质整合在设备中。全血可由压力或重力驱动穿过基
质,并且白血细胞可被捕集在基质中用于下游分析。
[0475] 设备可通过死端式填充方法控制穿过分离基质的总体积而不是使用阀、柱塞或其他流体控制方法。样品制备期间的总通过体积可由接收室的容积界定。因此,只要过程压力
小于泄漏压力,水性流体将被容纳而没有毛细管力引起的泄漏。死端式填充特征使设备能
够并行处理多个样品、使用多阶段程序来操作单个或多个样品、以及处理多个体积中的样
品。该方法还实现了稳健且精确的体积控制,该体积控制由接收井的容积界定。
[0476] 简单的制备可允许下游反应和分析,诸如核酸扩增和免疫测定。目前的样品制备方法通常要求多各仪器、插入式电源和受过培训的人员,这些要求不太有利于医疗点和有
限资源环境的情况。本发明的设备可进行样品制备而不需要诸如泵、阀、注射器针筒等的复
杂的流体操作系统。这样的设备可通过层相对移动以使样品溶液和不同的试剂(诸如,洗涤
缓冲剂和洗脱缓冲剂)与样品制备基质接触或不接触来进行样品制备。不同的板/层的相对
移动可以是平移的、旋转的、或平移和旋转的组合。
[0477] 多层方法(例如,使用滑片芯片设备或任何本文所描述的设备)可用于进一步扩展设备的能力,诸如模块与各种功能的集成。每层可设计成相对于其他层自由地移动(例如,
滑动)。例如,在样品制备中,分离介质或核酸提取介质可嵌入中间层中,试剂室设置在顶部
层中,且接收室设置在底部层中。通过滑动中间层,捕获区或基质与每组试剂室和接收室分
别对齐。带有死端式设计的接收室可用于精确控制穿过基质的溶液体积。油或润滑剂的位
移的速度可由间隙和表面化学控制。
[0478] 在一些其他示例中,系统、方法或设备包括薄膜、基质或过滤器,该薄膜、基质或过滤器可使用用于裂解样品中细胞、孢子或微生物的至少一种物质浸渍,同时在该薄膜、基质
或过滤器上通过加热和用去湿剂吸收水分来干燥样品(例如,诸如在第8,247,176号和第6,
645,717号美国专利 中描述的,这两个专利都通过引用以其整体并如本文)。释放的核酸或
其他生物标记物可结合到薄膜基质或过滤器,且实施进一步的洗涤和洗脱可被应用。
[0479] 体积量化
[0480] 本发明的设备、方法和系统可用于量化样品、试剂或任何有用的物质(例如,任何本文所描述的)的体积。特别地,体积的量化可结合本文所描述的用于诸如样品保存、样品
处理、样品制备和/或样品分析的其他设备和方法中的任一种使用。特别地,此类体积定量
技术可被用于筛查特殊种群(诸如新生儿、婴幼儿和小动物,例如用于筛查遗传性代谢紊乱
或溶酶体贮积紊乱,诸如Fabry病、Gaucher病、Krabbe病、Niemann–Pick A/B病和Pompe病;
用于筛查病毒感染,诸如HIV或CMV;或用于使用有用的诊断标记物筛查其他紊乱,诸如对琥
珀酰丙酮、酰基肉碱和氨基酸进行筛查以检测新生儿或婴幼儿中的酪氨酸血症I型(TYR 
1)),用于与干血斑(DBS)样品一起使用(例如,与本文描述的一个或多个样品储存和/或贮
存设备和方法联合),用于筛查代谢物(例如,用于药代动力学评价、药效学评价、毒代动力
学评价或其他药物监测评价),用于在临床试验中使用(例如,用于临床试验中的研究用药
物的药代动力学评价和药效学评价),以及用于确定与特定药物的粘附(例如,用于药代动
力学评价、药效学评价、毒代动力学评价或其他药物监测评价)。在特定的情况中,测试样品
是干血斑样品。在一个非限制性实例中,使用包括薄膜、桥接件、基质、捕获区和/或去湿剂
中的一种或多种的设备(例如,用于样品储存的设备包括薄膜、桥接件和/或去湿剂中的一
种或多种),所述设备具有或不具有收集器,且血液样品被引入至该设备中。接下来,将血液
样品干燥(部分地或完全地,例如,如本文描述的)。在一些情况中,血液样品被干燥到纤维
素薄膜上,该纤维素薄膜任选地与去湿剂流体连通。然后,使用一种或多种有用的物质或试
剂处理和/或分析干燥的血液样品。示例性物质或试剂包括缓冲液(例如,洗涤缓冲液或洗
脱缓冲液,例如含有0.05%的吐温80和0.005%叠氮化钠的PBS,或本文描述的任何洗涤缓
冲液或洗脱缓冲液),诸如用于以下的那些缓冲液:DBS技术中的筛查,包括扩增(例 如,
PCR);检测病毒、细菌、原生动物和/或蠕虫(例如,HIV、丙型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、甲型
肝炎病毒、单纯疱疹病毒、风疹、麻疹、MMR(麻疹、腮腺炎和风疹)、白喉、登革热、破伤风抗毒
素,巨细胞病毒,人类T细胞白血病/淋巴瘤病毒I或II、麻风分枝杆菌、幽门螺杆菌、布鲁氏
菌属种、梅毒螺旋体、刚地弓形虫、恶性疟原虫,克鲁斯氏锥体虫、蓝氏贾第鞭毛虫、利什曼
原虫种属、细粒棘球绦虫、埃及血吸虫或马来丝虫);检测一种或多种代谢物(例如,药物代
谢物);检测一种或多种分析物(例如,本文描述的任何分析物,且包括雄烯二酮、氨基酸(例
如,精氨酸(三羧酸循环)、组氨酸/尿刊酸、高半胱氨酸、苯丙氨酸/酪氨酸和/或色氨酸)、载
脂蛋白(例如,A1或B)、皮质醇、CD4+淋巴细胞、胆固醇(例如,包括总胆固醇或高密度脂蛋白
胆固醇(HDL))、C反应蛋白(CRP)、脱氢表雄酮(DHEA,包括其硫酸酯,DHEA-S)、Epstein-Barr
病毒(EBV)抗体、雌二醇、叶酸、促卵泡激素(FSH)、葡萄糖、血红蛋白(例如,包括糖基化血红
蛋白或HbA1c)、肝炎抗原/抗体(例如甲型肝炎、乙型肝炎或丙型肝炎)、HIV抗体、高半胱氨
酸、IFNg、IGF-I、IGFBP-2、IGFB-3、IL-1b、IL-6、胰岛素、瘦素、黄体生成激素(LH)、脂蛋白
(例如,(a)、B/A-1或β)、前列腺特异性抗原(PSA)、孕酮、催乳素、视黄醇、性激素结合球蛋白
(SHBG)、生长调节素-C、睾酮、转铁蛋白受体、促甲状腺激素(TSH)、甲状腺素(T4)、甲状腺球
蛋白、甘油三酯、三碘甲状腺原氨酸(T3)或TNF(例如,TNFa));检测诸如新生儿、婴儿或婴幼
儿的特定群体的一种或多种诊断标记物(例如,检测IgG抗体用于诊断感染;检测琥珀酰丙
酮、酰基肉碱和氨基酸用于诊断酪氨酸血症I型(TYR 1);检测中链酰基辅酶A脱氢酶用于诊
断MCAD缺乏症;检测人体绒毛膜促性腺激素(hCG)用于诊断唐氏综合征;检测糖化血红蛋白
用于诊断胰岛素依赖型糖尿病;检测胰蛋白酶用于诊断囊胞性纤维症;与PCR联合检测HIV
特异性抗体和/或HIV病毒;检测甲状腺素(T4)和促甲状腺激素(TSH)用于诊断先天性甲状
腺机能低下症;检测溶酶体的代谢中涉及的一种或多种酶(例如,酸性α-葡糖脑苷脂酶
(ABG)、酸性α-半乳糖苷酶A(GLA)、溶酶体酸性α-葡萄糖苷酶(GAA)、半乳糖脑苷脂α-半乳糖
苷酶(GALC)或酸性鞘磷脂酶(ASM))用于诊断溶酶体贮积紊乱(例如,Pompe病、 黏多糖病
(例如,I型)、Fabry病、Gaucher病、或Niemann-Pick A/B型病);用于与PCR分析联合的DNA分
析(例如,用于检测和诊断乙酰化器多态性、乙醇脱氢酶、α1-抗胰蛋白酶、囊性纤维化、
Duchenne/Becker肌肉营养不良症、葡萄糖-6-磷酸脱氢酶、血红蛋白病A、血红蛋白病S、血
红蛋白病C、血红蛋白病E、D-Punjab、β-地中海贫血、乙型肝炎病毒、HCMV、HIV-1、HTLV-1、
Leber遗传性视神经病变、MCAD、PKU、间日疟原虫(Plasmodium vivax)、性别分化、或21-脱
氧皮质醇);用于检测某些抗原(例如,乙型肝炎病毒或HIV-1);用于检测某些抗体(例如,腺
病毒、抗核抗体、抗ζ抗体(anti-zeta antibody)、虫媒病毒、伪狂犬病病毒、登革病毒、麦地
那龙线虫(Dracunculus medinensis)、细粒棘球绦虫、痢疾变形虫(Entamoeba 
histolytica)、肠道病毒、十二指肠贾第鞭毛虫(Giardia duodenalisa)、幽门螺旋杆菌、乙
型肝炎病毒、疱疹病毒、HIV-1、IgE(特应性疾病)、流感病毒、杜氏利什曼原虫(Leishmania 
donovani)、钩端螺旋体(leptospira)、麻疹/腮腺炎/风疹麻风分枝杆菌、肺炎支原体
(Mycoplasma pneumoniae)、盘尾丝虫(Onchocerca volvulus)、副流感病毒、恶性疟原虫、
脊髓灰质炎病毒、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、呼吸道合胞体病毒、立克次体
(恙虫病)、曼氏裂体吸虫(Schistosoma mansoni)、刚地弓形虫、梅毒螺旋体、克鲁斯氏锥体
虫/让氏水疱性口炎病毒(rangeli vesicular stomatis virus)、班氏吴策线虫
(Wuchereria bancrofti)、或黄热病病毒);或筛查一种或多种药物代谢物或药物分析物
(例如,在临床试验中、在临床监测中或在确定与特定药物的粘附中用于药代动力学评价、
药效学评价、毒代动力学评价或其他药物监测评价,其中示例性药物包括诸如依维莫司或
他克莫司的抗癌药物、对乙酰氨基酚、研究用新药、或其他)。另外的分析物、DBS测定和方法
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[0481] 组合的样品保存、样品处理、样品制备和/或体积量化
[0482] 本文的系统、设备和/或方法中的任一个可被组合以实现多重复用的样品储存、样品保存和/或样品分析。例如,本文的用于样品保存和/或体积量化的设备(例如,包括一个
或多个薄膜、桥接件、和/或去湿剂)可与提供给本文设备的用于样品处理和/或样品分析的
一个或多个特征(例如,包括一个或多个捕获区)组合。因此,本发明的设备包含具有多个层
的设备,其中至少一个层包括多个第一室,至少一个层包括一个或多个捕获区,且至少一个
或多个层包括薄膜或一个或多个桥接件,其中多个第一室中的至少一个、一个或多个捕获
区中的至少一个、以及薄膜或一个或多个桥接件中的至少一个桥接件能够通过相对移动连
接。在另外的示例中,设备包括具有至少一个第二室(例如,多个第二室)的层,其中多个第
一室中的至少一个、一个或多个捕获区中的至少一个、或薄膜或一个或多个桥接件中的至
少一个桥接件能够通过相对移动连接到至少一个第二室。以类似的方式,这样的设备可具
有另外的层(例如,任何本文所描述的,包括一个或多个中间层、可变形层、和/或薄膜),以
及具有本文所描述的任何部件(例如,任何本文所描述的自动控制器、壳体、帽、系统或盖
子)或任何修饰(例如,一个或多个涂层)。此外,设备可包括任何有用的试剂、物质或样品
(例如,一种或多种去湿剂、基质、薄膜、或任如本文所描述的),和使用该设备的任何有用的
方法(例如,如本文所描述的)。
[0483] 操作参数
[0484] 如本文所描述的,由系统、设备或方法执行的测定和其他操作(例如,测定、样品装载、样品保存、样品浓缩、样品处理、样品制备、体积量化或它们的组合)可以在一定量时间
内完成。在一些情况下,完成测定或其他操作的时间量可以是约60分钟、55分钟、50分钟、45
分钟、40分钟、35分钟、30分钟、25分钟、20分钟、15分钟、10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分
钟、5分钟、4.5分钟、4分钟、3.5分钟、3分钟、2.5分钟、2分钟、1.5分钟、1分钟、45秒、30秒或
15秒。在一些情况下,完 成测定或其他操作的时间量可以是小于或等于约60分钟、55分钟、
50分钟、45分钟、40分钟、35分钟、30分钟、25分钟、20分钟、15分钟、10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、4.5分钟、4分钟、3.5分钟、3分钟、2.5分钟、2分钟、1.5分钟、1分钟、45
秒、30秒或15秒。例如,从样品装载到完成样品制备(例如,核酸提取和纯化)经过的时间可
以是小于或等于约10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、4.5分钟、4分钟、3.5分钟、3
分钟、2.5分钟、2分钟、1.5分钟、1分钟、45秒、30秒或15秒。在另一个示例中,从样品装载到
呈现测定结果经过的时间可以是小于或等于约60分钟、55分钟、50分钟、45分钟、40分钟、35
分钟、30分钟、25分钟、20分钟、15分钟、10分钟、9分钟、8分钟、7分钟、6分钟、5分钟、4.5分
钟、4分钟、3.5分钟、3分钟、2.5分钟、2分钟、1.5分钟、1分钟、45秒、30秒或15秒。
[0485] 如本文所描述的,由系统、设备或方法执行的样品制备或纯化操作可提供一定纯度的制备的、提取的或纯化的样品(例如,分析物、分子、生物分子、细胞、核酸、蛋白质)。制
备的、提取的或纯化的样品可以是约45%纯的、50%纯的、55%纯的、60%纯的、65%纯的、
70%纯的、75%纯的、80%纯的、85%纯的、90%纯的、95%纯的、96%纯的、97%纯的、98%
纯的、99%纯的或100%纯的。制备的、提取的或纯化的样品可以是至少约45%纯的、50%纯
的、55%纯的、60%纯的、65%纯的、70%纯的、75%纯的、80%纯的、85%纯的、90%纯的、
95%纯的、96%纯的、97%纯的、98%纯的、99%纯的或100%纯的。
[0486] 如本文所描述的,由系统、设备或方法执行的样品制备或纯化操作可以以一定的回收率或效率提供制备的、提取的或纯化的样品(例如,分析物、分子、生物分子、细胞、核
酸、蛋白质)。分析物或其他样品材料的回收可以是约5%、10%、15%、20%、25%、30%、
35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、
98%、99%或100%。分析物或其他样品材料的回收可以是至少约5%、10%、15%、20%、
25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、
96%、97%、98%、99%或100%。在一个 示例中,样品(例如,血浆或尿液)装载到样品制备
设备上,并且样品中的高于50%的分析物(例如,病毒RNA、细菌RNA或细菌DNA)在制备好的
样品输出中回收。
[0487] 如本文所描述的,由系统、设备或方法执行的样品制备或纯化操作可以提供具有一定的浓缩因子的制备的、提取的或纯化的样品(例如,分析物、分子、生物分子、细胞、核
酸、蛋白质)。浓缩因子可以是约1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、
1.9倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、5.5倍、6倍、6.5倍、7倍、7.5倍、8倍、8.5倍、9倍、9.5倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、35倍、36倍、37倍、38倍、39倍、40倍、41倍、42倍、43倍、44倍、45倍、46倍、47倍、48倍、49倍、50倍、51倍、52倍、53倍、54倍、55倍、56倍、57倍、58倍、59倍、60倍、61倍、62倍、63倍、64倍、65倍、66倍、67倍、68倍、69倍、70倍、71倍、72倍、73倍、74倍、75倍、76倍、77倍、78倍、79倍、80倍、81倍、82倍、83倍、84倍、85倍、86倍、87倍、88倍、89倍、90倍、91倍、92倍、93倍、94倍、95倍、96倍、97倍、98倍、99倍、100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍或1000倍。浓缩因子可以是至少约1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2倍、2.5
倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、5.5倍、6倍、6.5倍、7倍、7.5倍、8倍、8.5倍、9倍、9.5倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、35倍、36倍、37倍、38倍、39倍、40倍、41倍、42倍、43倍、44倍、45倍、46倍、47倍、48倍、49倍、50倍、51倍、52倍、53倍、54倍、55倍、56倍、57倍、58倍、59倍、60倍、61倍、62倍、63倍、64倍、65倍、66倍、67倍、68倍、69倍、70倍、71倍、72倍、73倍、74倍、75倍、76倍、77倍、78倍、79倍、80倍、81倍、82倍、83倍、84倍、85倍、86倍、87倍、88倍、89倍、90倍、91倍、92倍、93倍、 94倍、95倍、96倍、97倍、98倍、99倍、100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍或1000倍。
[0488] 如本文所描述的,由系统、设备或方法执行的样品制备或纯化操作可以提供具有一定的体积减少因子的制备的、提取的或纯化的样品(例如,分析物、分子、生物分子、细胞、
核酸、蛋白质)。即,由设备产生的或从设备回收的制备好的样品的体积可以小于载入设备
中的样品的体积。在一些情况下,这样可以导致样品或分析物浓缩。体积减少因子可以是约
1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、5.5倍、6倍、6.5倍、7倍、7.5倍、8倍、8.5倍、9倍、9.5倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、35倍、36倍、37倍、38倍、39倍、40倍、41倍、42倍、43倍、44倍、45倍、46倍、47倍、48倍、49倍、50倍、51倍、52倍、53倍、54倍、55倍、56倍、57倍、58倍、59倍、60倍、61倍、62倍、63倍、64倍、65倍、66倍、67倍、68倍、69倍、70倍、71倍、72倍、73倍、74倍、75倍、76倍、77倍、78倍、79倍、80倍、81倍、82倍、83倍、84倍、85倍、86倍、87倍、88倍、89倍、90倍、91倍、92倍、93倍、94倍、95倍、96倍、97倍、98倍、99倍、100倍、200倍、300倍、
400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍或1000倍。体积减缩因子可以是至少约1.1倍、1.2
倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、4.5倍、5倍、5.5倍、6倍、6.5倍、7倍、7.5倍、8倍、8.5倍、9倍、9.5倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍、16倍、17倍、18倍、19倍、20倍、21倍、22倍、23倍、24倍、25倍、26倍、27倍、28倍、29倍、30倍、31倍、32倍、33倍、34倍、35倍、36倍、37倍、38倍、39倍、40倍、41倍、42倍、43倍、44倍、45倍、46倍、47倍、48倍、49倍、50倍、51倍、52倍、53倍、54倍、55倍、56倍、57倍、58倍、59倍、60倍、61倍、62倍、63倍、64倍、65倍、66倍、67倍、68倍、69倍、70倍、71倍、72倍、73倍、74倍、75倍、76倍、77倍、78倍、79倍、80倍、81倍、82倍、 83倍、84倍、85倍、86倍、87倍、88倍、89倍、90倍、91倍、92倍、93倍、94倍、95倍、96倍、97倍、98倍、99倍、100倍、200倍、300倍、400倍、500倍、600倍、700倍、800倍、900倍或1000倍。在一个示例中,0.5mL的样品(例如,尿液或血浆)
装载到设备上,且制备好的样品的洗脱体积是50μL,导致分析物中的体积和相应的浓度减
少10倍。在另一个示例中,1.0mL的样品(例如,尿液或血浆)装载到设备上,且制备好的样品
的洗脱体积是20μL,导致分析物中的体积和相应的浓度减少50倍。
[0489] 如本文所描述的,通过系统、设备或方法进行的样品制备或纯化操作可以提供经制备、提取或纯化的具有减少的浓度或数量的抑制剂的样品(例如,分析物、分子、生物分
子、细胞、核酸、蛋白质)。抑制剂可以是反应的抑制剂,诸如本文描述的任何反应的抑制剂,
反应包括但不限于扩增反应(例如,PCR、分枝扩增(RAM)、数字PCR、数字恒温重组-聚合酶扩
增(RPA)、环介导的恒温扩增(LAMP)、基于核酸序列的扩增(NASBA))、TaqMan测定、免疫测
定、夹心免疫测定、ELISA、趋化作用以及合成反应(例如,催化作用、多步反应、固定化的多
步合成(例如,小分子、肽和核酸合成)、固相合成、或放射性同位素合成)。抑制剂的浓度或
数量可以减少约5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、
65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.9%、99.99%或100%。
抑制剂的浓度或数量可以减少至少约5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、
50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、99.9%、
99.99%或100%。在一个示例中,样品(例如,血浆或尿液)装载到样品制备设备上,并且样
品中多于75%的扩增抑制剂在制备好的样品输出中去除且不存在。
[0490] 如本文所描述的,由系统、设备或方法执行的测定和其他分析操作可以检测具有一定的敏感性的分析物或其他样品材料。在一些情况下,测定或其他分析操作的敏感性可
以是约1摩尔(M)、100毫摩尔(mM)、10mM、1mM、100纳摩尔(nM)、10nm、1nm、100皮摩尔(pM)、
10pM、1pM、100 飞摩尔(fM)、10fM、1fM、100阿摩尔(aM)、10aM、1aM、100zeptomolar(zM)、
10zM或1zM。在一些情况下,测定或其他分析操作的敏感性可以是至少约1摩尔(M)、100毫摩
尔(mM)、10mM、1mM、100纳摩尔(nM)、10nm、1nm、100皮摩尔(pM)、10pM、1pM、100飞摩尔(fM)、
10fM、1fM、100阿摩尔(aM)、10aM、1aM、100zeptomolar(zM)、10zM或1zM。在一些情况下,测定
或其他分析操作的敏感性可检测单一的分析物(例如,分子、细胞、病毒、核酸、蛋白质)。在
一些情况下,测定或其他分析操作的敏感性可检测至少约2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、
14、15、16、17、18、19、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或100种分析物。在一些情况下,测定或其他分析操作的敏感性可检测小于约千分之1、万分之一(ppm)、
10ppm、1ppm、十亿分之一百(ppb)、10ppb、1ppb、万亿分之一百(ppt)、10ppt、1ppt、千万亿分
之一百、千万亿分之十、千万亿分之一、百万的三次方分之一百、百万的三次方分之十、百万
的三次方分之一、百万的六次方分之一百、百万的六次方分之十或百万的六次方分之一的
浓度。
[0491] 如本文所描述的,由系统、设备或方法执行的测定或其他分析操作可以以一定的精确度检测分析物或其他样品材料。在一些情况下,测定或其他分析操作的假阳性率可以
是约20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或
0.01%。在一些情况下,测定或其他分析操作的假阳性率可以是小于或等于约20%、15%、
10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%。在一些情况下,测定或其他分析操作的假阴性率可以是约20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、
4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%。在一些情况下,测定或其他分析操作的
假阴性率可以是小于或等于约20%、15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、
0.5%、0.1%、0.05%或0.01%。
[0492] 流体分配系统、样品制备设备、集成设备以及其他设备和系统可具有特定的重量。设备或系统的重量可以是小于约30镑、20镑、10镑、9镑、8镑、7镑、6镑、5镑、4镑、3镑、2镑、1镑、15英两、14英两、13 英两、12英两、11英两、10英两、9英两、8英两、7英两、6英两、5英两、4英两、3英两、2英两或1英两。设备或系统的重量可以是约30镑、20镑、10镑、9镑、8镑、7镑、6
镑、5镑、4镑、3镑、2镑、1镑、15英两、14英两、13英两、12英两、11英两、10英两、9英两、8英两、
7英两、6英两、5英两、4英两、3英两、2英两或1英两。
[0493] 用于样品保存、样品处理、样品制备和/或体积量化的成套物件
[0494] 本文的系统、设备和/或方法中的任一个可设有促进样品储存、样品保存和/或样品分析的另外的部件、另外的示例性部件包括收集器(例如,用于收集流体样品(例如,血
液、唾液、尿液、痰液、粪便、或组织,或任何本文所描述的),诸如柳叶刀(例如,可购于德国N
ümbrecht的SARSTEDT的安全柳叶刀(Safety-Lancet))、毛细管(例如,可购于SARSTEDT的 
毛细管或 毛细管)、针(例如与注射器组合的安全针,诸如可购
于SARSTEDT的 系统)、注射器、药签、样品管(例如,可购于SARSTEDT的
管)、或微管)、一种或多种试剂(例如,任何本文所描述的,包括用于收集和/
或保存血样品的那些试剂,该试剂诸如肝素、柠檬酸盐、凝胶(例如,聚丙烯酸酯凝胶)、凝血
活化剂(例如,诸如硅酸盐颗粒的颗粒)、或EDTA以及用于结合、反应或保存一种或多种关注
的分析物的那些,诸如任何本文所描述的)、以及/或一个或多个控制(例如,对关注的分析
物的一个或多个标准控制和/或一个或多个负控制,比如缓冲剂)。成套物件可任选地包括
使用说明,比如为本文描述的任何方法提供分布式说明。
[0495] 系统和/或设备的自动化分析
[0496] 本发明还可包括围绕设备的壳体系统,其中壳体系统包括用于插入样品的进入孔和用于封闭壳体系统的帽或盖子。如本文所描述的,闭合帽可导致样品引入到设备中。为了
实现自动化,帽或壳体系统可包括一个或多个组件(例如,如任何本文所描述的自动控制
器)以在闭合帽时影响第一层、第二层和/或中间层的相对移动。该示例性组件在本文中被
描述且可包括直线或旋转致动机构。自动化可通过使用帽向上卷起设备而实现,向上 卷起
设备产生用于样品制备的层的相对移动。本文描述了另外的自动控制器。
[0497] 基站
[0498] 本文所描述的设备和系统可包括基站或可与基站联合起来使用。基站可包括用于各种各样的功能的装备或部件,包括但不限于设备或系统的自动化或操作、温度控制、检
测、电源以及通信装备。例如,图34A示出基站3400,该基站3400包括上壳体3401和带有马达
和相关联的齿轮3403的下壳体3402。基站可包括自动控制器或自动控制器的任一个元件,
如本文所讨论的,该元件包括动力元件、调节元件、定时元件、移动元件、传递元件、开关、以
及联动装置。
[0499] 基站可包括马达。马达可包括减速马达,诸如90度减速马达3411或标准减速马达3412,例如如在图34B中所示。
[0500] 基站可包括弹簧。弹簧可包括具有带3422的卷绕弹簧3421,例如如在图34C中所示。带可用各种方法或构型连接到卷绕弹簧,包括但不限于台阶3423、沟槽3424、平面3425、
长形孔3426、底切口3427或舌片3428。
[0501] 基站可包括位置传感器。位置传感器可包括诸如轮编码器3431的编码器,例如如在图34D中所示。轮编码器可与GM3马达兼容。位置传感器可包括光学传感器(例如,光学中
断开关)3432,例如如在图34D中所示。
[0502] 基片可包括温度控制器或如本文所描述的温度传感器的任一元件。温度控制器可提供加热或冷却以控制具体区域或区域A中的温度。温度控制器可包括用于联接到设备的
热传导材料。
[0503] 基站可包括检测器。检测器可包括一个或多个图像传感器。图像传感器可能够光学检测。图像传感器可包括电荷耦合设备(CCD)传感器,包括制冷CCD。图像传感器可包括诸
如CMOS传感器或NMOS传感器的有源像素传感器(APS)。检测器可包括诸如光电二极管
的光电二极管。检测器可包括光电倍增管(PMT)。检测器可包括激光传感器。传感器可包括
相同类型的单个传感器或多个传感器,或不同类型的单个传感器 或多个传感器。检测器可
包括光源。光源可包括灯,诸如白炽灯卤素灯荧光灯、气体放电、电弧LED灯。光源可包
括激光。光源可产生特定的波长或波长范围或多个波长(例如,UV光)。光源可包括用于控制
输出波长的过滤器。光源可包括可单独使用或组合使用的相同或不同类型的多个光源。检
测器可包括一个过滤器或多个过滤器,包括但不限于波长过滤器(例如,颜色过滤器、UV过
滤器、IR)、双色向过滤器、以及偏振过滤器。过滤器可包括可单独或组合使用的相同或不同
类型的多个过滤器。检测器可包括一个镜头或多个镜头。镜头可以是微距镜头或“特写
(close-up)”镜头。镜头可以是变焦镜头。镜头可以是红外镜头。镜头可以是紫外线镜头。镜
头可以是广角镜头,包括但不限于广角镜头、超广角镜头和鱼眼镜头。镜头可包括可单独使
用或组合使用的相同或不同类型的多个镜头。
[0504] 基站可包括电源。电源可包括电池或电池组。电源可包括在本公开中描述的任何电源或能量源,包括但不限于卷绕器、弹簧(例如,主弹簧、螺旋扭转弹簧、半反向扭转弹簧
或反向扭转弹簧)、手动曲柄、转子机构(例如,具有旋转摆和小齿轮,该旋转摆和小齿轮借
助于用户的移动所产生的动能是可移动的,其中小齿轮联接到发电机且能源储存在电容器
或电池中)、光电池、电池、太阳能电池、发电机(例如,电发电机,比如直流发电机、磁流体动
力发电机、感应发电机、单极发电机或励磁发电机)、交流发电机、或电容器。电源可在基站
壳体外面或与基站壳体整合在一起。电源可包括用于连接外部电源的适配器。外部电源可
包括但不限于住宅、商业或工业建筑电力、太阳能电池板、以及电池或其他储能设备。电源
可包括不同电源(比如,例如电池)和与外部电源的连接的组合。
[0505] 基站可包括通信装备。通信装备可包括用于无线电的装备。通信装备可包括用于诸如可见或红外(IR)通信的自由空间光(FSO)通信的装备。通信装备可包括用于有线电通
信的装备,包括但不限于通用串行总线(USB)、光纤光学、外围组件互连(PCI)、PCI Express
总线(PCIe)、或雷电接口(Thunderbolt)。通信装备可包括用于Wi-Fi的装备,如IEEE 
802.11a Wi-F、IEEE 802.11b Wi-F、IEEE 802.11g Wi-F或IEEE 802.11n  Wi-F。通信装备
可包括用于蜂窝数据服务的装备,诸如GSM、CDMA、GPRS、3G(例如,W-CDMA、EDGE、CDMA2000)、
或4G(例如,长期演进技术(LTE)、移动WiMAX)。通信装备可包括用于移动卫星通讯的装备。
通信装备可包括用于蓝牙通信的装备。通信装备可包括多种类型的通信装备,诸如USB和
Wifi、或蓝牙和Wifi。通信装备可从检测器传输信息,诸如检测器记录的图像。通信装备可
与诸如台式计算机、膝上计算机、平板计算机、智能手机设备或服务器的远程计算机系统
信。通信装备可与诸如手持显示设备的显示设备通信。通信装备可将诸如图像的信息传输
到在单独的位置或设施处的用户或接收者。
[0506] 基站可由包括但不限于塑料和金属的各种材料制成。基站可以是可重复使用的。基站可以是一次性使用的。
[0507] 手机检测
[0508] 本发明的系统还可包括用于检测和/或中继分析结果的检测系统。手机(或等效的手持相机)可用于在设备(例如,滑片芯片设备)上成像为点的图案,以自动处理用于分析的
照片,并且自动发送和接收结果。为了允许高水平的医疗服务,结果可传输到参考实验室或
远程医生而无需用户费力。在一些情况下,为了在领域内最大化可用性,设备和手机可一起
提供。
[0509] 示例
[0510] 示例1
[0511] 本发明的系统可用于分配流体/试剂且/或控制与样品的反应时间。特别地,系统集成了带有允许简化架构的设备的流体分配系统。设备(例如,多层设备)可包括用于引入
和/或储存样品、执行反应、且/或输送流体的一个或多个室。
[0512] 在一个非限制性示例中,推动单元是围绕或沿着设备的表面移动的弹簧加载式推进器。当流体分配系统激活时,推进器在泡罩包上翻滚且挤出泡罩包的腔内的流体。泡罩包
的每个腔可包括流体(例如,试剂、缓冲剂、牺牲流体、不混溶流体等)。在一些情况下,推进
器必须完全分配流体且不可越过第一腔移动到下一个腔。这样确保了流体按顺序分配。另
外,暂 停(例如,用于培养,诸如5分钟或更多分钟)可通过使推进器在填充有润滑剂(例如,
油)的假泡罩包或腔上行进来引入,其中润滑剂分配到假的窄通道(例如,因此需要所需的
延迟时间以推出润滑剂)中。以这种方式,任何有用的过程的启动都可以被控制。例如且无
限制地,加热可通过把流体从泡罩包分配到设备中而在在恰当的时间启动,以在设备的室
内开始加热反应。
[0513] 可选择地,该系统可与滑片芯片设备集成在一起。当使用该设备时,推进器的运动可用于使滑片芯片层滑动。通过使流体分配系统的该移动与设备协调,所需的测定可在完
全自动的设备中执行,其中仅单点触控需要完全预编程操作。例如,使用者装载样品并激活
设备,借此来执行剩余的测定步骤而无需从使用者进一步输入。
[0514] 示例2
[0515] 本系统和方法可利用设备实施以执行任何有用的试验或过程。在一个非限制性示例中,试验或过程选自ELISA试验、样品制备设备(例如,包括如本文所描述的一个或多个捕
获媒介物或捕获区)、核酸试验、农业GMO试验或诊断试验。在另一个非限制性示例中,系统
包括一个或多个抵抗单元,该抵抗单元包括执行所需试验或过程的一种或多种流体或试
剂。例如,对于ELISA试验来说,一个或多个抵抗单元可包括下列项中的一个或多个:一种或
多种珠、一种或多种捕获抗体、一种或多种检测抗体、一种或多种酶标记抗体、一种或多种
染料、一种或多种检测剂、一种或多种去垢剂、一种或多种阻断剂(例如,牛血清白蛋白)、一
种或多种洗涤剂、以及一种或多种缓冲剂。
[0516] 对于样品制备设备来说,一个或多个抵抗单元可包括下列项中的一个或多个:一个或多个捕获媒介物、一种或多种洗脱缓冲剂、一种或多种洗涤缓冲剂、一种或多种离液
剂、一种或多种裂解剂、一种或多种去湿剂、一种或多种稳定剂、一个或多个过滤器、一个或
多个薄膜、以及一个或多个标记物。
[0517] 对于核酸试验来说,一个或多个抵抗单元可包括下列项中的一个或多个:一种或多种控制核酸、一种或多种裂解剂、一个或多个过滤器、一个 或多个薄膜、一个或多个捕获
媒介物、一种或多种稳定剂、一种或多种洗脱缓冲剂、一种或多种洗涤缓冲剂、一种或多种
引物(例如,其中每种引物包括与目标杂交的一个或多个序列,例如在严格的条件下)、一种
或多种阻断剂(例如,牛血清白蛋白)、一个或多个脱氧核苷三磷酸盐、一个或多个聚合酶
(例如T7DNA聚合酶、Taq聚合酶、热启动Taq Plus DNA聚合酶等)、一个或多个染料、一个或
多个盐(例如,诸如MgCl2和/或MnCl2的二价盐,和/或诸如KCl的单价盐)、一个或多个逆转录
酶、和/或一个或多个模板(例如,DNA模板和/或RNA模板)。
[0518] 对于农业GMO测定来说,一个或多个抵抗单元可包括以上描述的用于核酸测定的中的一个或多个,以及下列项中的一个或多个:一个或多个引物,该一个或多个引物包括用
于与靶杂交的序列,该靶选自抗草甘膦大豆(Roundup Ready soy)、抗草甘膦油菜籽、MON 
810玉米、Bt176玉米、Bt11玉米、StarLink玉米、GA21玉米、T25玉米、NK603玉米、CGH351玉
米、MON89788大豆、H7-1甜菜、GT73油菜、花椰菜花叶病毒(CaMV)调控元件(例如,CaMV 
P35S)、玄参花叶病毒(FMV)调控元件(例如,FMV P34S)、根癌农杆菌(Agrobacterium 
tumefaciens)调控元件(例如,TNOS A.农杆菌)、沙门氏菌属(Salmonella)、李斯特菌属
(Listeria)、弯曲杆菌属(Campylobacter)、志贺氏杆菌属(Shigella)、脂环酸芽胞杆菌属
(Alicyclobacillus)和/或大肠杆菌(E.coli)的DNA。
[0519] 对于诊断测定,一个或多个抵抗单元可包括下列中的一个或多个:包含用于与靶杂交的序列的一个或多个引物、与靶杂交的一个或多个探针、一个或多个捕获抗体、一个或
多个检测抗体、一个或多个酶标记的抗体、一个或多个染料、以及一个或多个检测剂,其中
靶可任选地选自以下:HIV、丙型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、衣原体、淋病、人乳头瘤病毒、结
核分支杆菌(mycobacterium tuberculosis)、加德纳菌属(gardnerella)、阴道毛滴虫
(trichonomonas,vaginalis)和念珠菌属种(candida spp)、嗜肺军团菌(legionella 
pneumophilia)、MRSA、金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)、B族链球菌
(Streptococci)、肺炎支原体、和/或肺炎。
[0520] 在这些示例中的任一个中,一个或多个抵抗单元可设置在连续的基片 中,其中每个抵抗单元设置在连续基片的特定的位置中以允许与设备(例如,多层设备)或其中的室整
合或流体连接。
[0521] 示例3
[0522] 本系统和方法可利用设备实施以便以可控的方式分配一种或多种流体/试剂。非限制性示例在图6A至图6D中提供。
[0523] 如在图6A中可看到,流体分配系统包括在通道602中的推动单元610和抵抗单元621,622,623,其中第一抵抗单元621包括裂解剂和样品,第二抵抗单元622包括洗涤缓冲
剂,且第三抵抗单元623包括洗脱缓冲剂。
[0524] 如在图6A中可看到,设备包括具有多个室的单个基片601,该多个室包括样品室603和洗脱室604。设备还包括多个通道以把抵抗单元流体连接到样品室和洗脱室。这些多
个通道连接到捕获媒介物(“基质”)660,捕获媒介物660然后连接到主通道。为了控制流体
连接,设备还包括阀670以把主通道可逆地连接到样品室603或洗脱室604。
[0525] 使用中,相对移动用于推进推动单元并使推动单元与第一抵抗单元接触(图6A),这样导致引起该抵抗单元的内含物进入室(图6B)。当阀定位成提供从第一抵抗单元到样品
室的流体连通时,裂解剂和样品输送到该室。接下来,另一个相对移动(或继续的相对移动)
导致推动单元接触第二抵抗单元(图6C)。接触第一抵抗单元和接触第二抵抗单元之间的经
过时间提供了添加第一抵抗单元和第二抵抗单元的流体时的时间延迟。如果需要的话,一
个或多个抵抗单元可包括在第一抵抗单元和第二抵抗单元之间以进一步包括在样品装载/
裂解步骤和洗涤步骤之间的时间延迟。然后,另一个相对移动(或继续的相对移动)导致推
动单元接触第三抵抗单元(图6D),进而把该抵抗单元的内含物释放到主通道中。如可以看
到的,阀可定位成提供第三抵抗单元和洗脱室之间的流体连通。
[0526] 设备和流体分配系统可构造成执行进行所需的试验或过程的必要步骤。在图6B中提供的构造中,样品被裂解且来自样品(如果任何样品)的目标将被捕获在基质上。为了完
成该步骤,系统构造成使第一抵抗单元容纳所需的剂以进行裂解步骤且把裂解的样品输送
到基质。在图6C中, 基质被洗涤以去未结合的材料。对于该步骤,系统构造成在第二抵抗单
元中提供洗涤缓冲剂,且构造成确保推动单元的速度和抵抗单元的阻力(例如,包括来自其
他任何室的阻力)允许充分的洗涤时间。在图6D中,捕获目标从基质洗脱且输送到洗脱室。
对于该洗脱步骤,系统构造成在第三抵抗单元中提供洗脱缓冲剂,以确保推动单元和抵抗
单元允许充分的洗脱时间以及充分的洗脱缓冲剂的流动速度,并且配置成提供阀以把洗脱
的样品递送到分离的隔室。这些构型及其改编可包括在本文的任何系统、设备或方法中。
[0527] 示例4:在带有泡罩和凸轮的设备上的样品制备
[0528] 图8A至图8F和图11示出使用本公开中提供的设备制备包括核酸的样品的示例性方法。首先,包括浓度为5x105拷贝数/mL的HIV病毒颗粒的200μL血浆样品装入样品井1120
中。样品井帽1121然后闭合并旋转到锁定位置(图11)。在样品装载后,推动单元(例如,凸
轮)811与轨道801接触,位置1 821处的阀-1把样品井连接到通气孔804,且位置1 831处的
阀-2把过滤器连接到废料排孔806(图8A)。推动单元然后向前移动以向下推动裂解致动器
1111并下压裂解泡罩1101。裂解缓冲剂进入样品井803并与其中的样品混合(图8B)。病毒颗
粒利用裂解的作用分裂开并释放病毒核酸。核酸释放后,凸轮第二次向前移动,把阀-1设置
到位置2 822处,该阀-1把样品井连接到过滤器805;阀-2保持在位置1 831处并且其把过滤
器连接到废料排孔806。推动单元然后第三次向前移动以向下推动空气致动器1112,该空气
致动器1112可下压空气泡罩1102并排出空气,以利用正空气压力为样品井加压。裂解的样
品被推动穿过过滤器并从废料排孔离开,同时核酸捕获在基质805上;另外的空气可用于干
燥基质(图8C)。凸轮第四次向前移动到下一位置,把阀-1移动到位置3 823并把阀-2保持在
位置1 831处,阀-1和阀-2分别把洗涤通道连接到过滤器且把过滤器连接到废料排孔。随
后,凸轮第五次向前移动以向下推动洗涤-1致动器1113,该致动器1113可下压第一洗涤泡
罩1103并排出洗涤缓冲剂。洗涤缓冲剂穿过基质并为下游扩增去除抑制剂(图8D)。接下来,
凸轮第六次向前移动,使阀-1保持在位置3 823处,在该处阀-1把洗涤通道连接到 过滤器,
并且使阀-2保持在位置1 831处,在该处阀-2把过滤器连接到废料排孔。凸轮然后第七次向
前移动以向下推动洗涤-2致动器1114,该致动器1114可下压第二洗涤泡罩104并驱动空气
穿过基质以干燥基质(图8E)。然后,凸轮第八次向前移动,使阀-1保持在位置3 823处以把
洗涤通道连接到过滤器,并且使阀-2移动到位置2 832以把过滤器连接到洗脱井1133。最
后,凸轮第九次向前移动以下压洗脱泡罩1105并驱动洗脱缓冲剂(例如,水)穿过基质且把
核酸从基质洗脱到洗脱出口1150中(图8F)。
[0529] 图12A示出由标准离心分离协议1201纯化的HIV病毒RNA和由样品制备设备1202纯化的HIV病毒RNA之间的实时PCR定量循环(Cq)的对比,如在该示例中以上所描述的。图12B
示出分别在第一实验和第二实验中由标准离心分离协议1221、1231纯化的HIV病毒RNA和样
品制备设备1222、1232纯化的HIV病毒RNA之间的实时PCR定量循环(Cq)的对比,如在该示例
中以上所描述的。
[0530] 示例5:用注射器在设备上进行样品纯化。
[0531] 可用于纯化核酸样品的示例性设备在图9中描绘;图9A示出了照片且图图9B示出示意图。包括试剂的一个或多个注射器901、902、903、904、905可在设备中用作抵抗单元。试
剂储存在注射器中且可通过推动推动单元(例如,柱塞)排出。在图9中,901、902、903、904、
905是装有不同类型的用于样品纯化的试剂的注射器。详细地,注射器-1 901包括600μL的
裂解试剂。注射器-2 902包括大约1.8mL的空气,该空气用于使样品井加压并驱动溶液经过
基质,以及用于在样品经过基质后干燥基质。注射器-3 903包括500μL洗涤缓冲剂。注射器-
4 904包括500μL空气,该空气用于干燥基质940。注射器-5 905包括50μL水作为洗脱缓冲
剂。
[0532] 在把注射器放置到设备上后,200μL血浆样品装入样品井920中,血浆样品包括浓度为5x105拷贝/毫升的HIV病毒颗粒。阀-1 931设置在位置1处且其把样品井连接到通气
孔;阀-2 932设置在位置1处且其把过滤器连接到废料排孔。样品帽921定位且锁定在样品
井上。一旦样品被装载,注射器-1 901的柱塞向下推动以通过通道把裂解缓冲剂排到样品
井中,在样品井中,裂解缓冲剂和样品混合。病毒颗粒利用裂解缓冲剂的存在分裂 开,并且
病毒核酸被释放。阀-1设置在位置2处且其把样品井连接到过滤器;阀-2设置在位置1处且
其把过滤器连接到废料出口。接下来,注射器-2 902的柱塞向下推动以把空气排出并利用
正空气压力为样品井加压。裂解的样品被推动经过过滤器并从废料排孔离开。核酸捕获在
基质940上。另外的空气可用于干燥基质。阀-1设置在位置3处且其把洗涤通道连接到过滤
器;阀-2设置在位置1处且其把过滤器连接到废料出口。注射器-3 903的柱塞然后向下推动
以排出洗涤缓冲剂。洗涤缓冲剂穿过基质并为下游扩增去除抑制剂。阀-1设置在位置3处且
其把洗涤通道连接到过滤器;阀-2设置在位置1处且其把过滤器连接到废料排孔。随后,注
射器-4 904的柱塞向下推动以把空气推动经过基质并干燥基质。阀-1设置在位置3处且其
把洗涤通道连接到过滤器;阀-2设置在位置2处且其把过滤器连接到洗脱井。最后,注射器-
5 905的柱塞被向下推动以驱动水(洗脱缓冲剂)经过基质,并把核酸从基质洗脱到洗脱出
口或收集出口950中。
[0533] 图10示出分别在第一实验和第二实验中通过标准离心分离协议1001、1011纯化的HIV病毒RNA和通过样品制备设备1002、1012纯化的HIV病毒RNA之间的实时PCR量化周期
(Cq)的比较,如以上在该示例中所描述的。
[0534] 示例6:带有恒力弹簧的直线设备
[0535] 带有抵抗单元的直线布置和屏障单元和推动单元(凸轮)的示例性样品制备设备在图13中示出。图13A示出带有推动单元(例如,凸轮)1301、驱动推动单元的恒力弹簧1302、
抵抗单元和屏障单元、以及阀1303的直线样品设备的示意图,如之前所描述的那些(例如,
示例4)。图13B示出该设备的照片。图13C示出推动单元被弹簧驱动且遇到抵抗单元和屏障
单元的照片:在左图上,第一抵抗单元已经被推动;在中间图中,第二抵抗单元、第三抵抗单
元和第四抵抗单元已经被推动且阀已经移动;在右图中,最后的抵抗单元已经被推动且完
成样品制备。图13D示出操作后且完成样品制备的设备的图片,其中推动单元由弹簧完全驱
动到端部。
[0536] 示例7:在旋转设备上的样品制备
[0537] 利用逐步增压机制在设备上制备包含样品的核酸的示例性方法在图 20和图21A至图21F中进行了图示。首先((图21A),使用移液器或其他样品处理工具2110,含有样品的
核酸由使用者2120装入设备2100中。设备以预装有包括裂解缓冲剂、洗涤缓冲剂和洗脱缓
冲剂的所有试剂提供。在完成样品装载后,设备的帽2101关闭并锁定(如图21B)。接下来,帽
进一步旋转到裂解位置(图21C)。通过旋转帽,中心柱/螺钉2001可向下推动帽并施加正压
力(图20)。样品然后由裂解缓冲剂分裂开以释放核酸。正压力使裂解的样品驱动经过基质,
并且然后空气可穿过基质以然后干燥基质。在样品裂解后,帽旋转到下一位置(即,洗涤位
置)且基质与洗涤缓冲剂井对齐(图21D)。中心柱/螺钉可进一步向下推动帽并施加正压力。
正压力驱动洗涤缓冲剂经过基质,并且空气可穿过基质以干燥基质。随后,帽进一步旋转以
把设备驱动到其下一位置,即洗脱位置(图21E)。洗脱缓冲剂释放且从基质洗脱核酸。最后
(图21F),纯化的核酸被洗脱且收集在收集井2102中。
[0538] 示例8:旋转设备的自动控制
[0539] 图35示出由用于自动控制设备的操作和操纵的内弹簧驱动的示例性旋转设备3500。该设计可改进设备操作的鲁棒性并且可提供容易的用户经历,因为设备不需要手动
旋转到精确的位置。弹簧放置在设备的中心处以为自动旋转提供力。槽设计成将旋转引导
到所需的位置。设备可在使用前上紧弹簧或在上紧弹簧状态中储存。
[0540] 通过推动在侧面3501上的按钮或销,设备的过滤层每次旋转30度以与顶部层上的试剂井和底部层上的接收井对齐。在起始位置(例如,图35A),顶部层上的标记物-W3 3502
与底部层上的标记物-F 3503对齐。当按压按钮后,设备中的内部力使顶部层在数秒内相对
于底部层顺时针自动旋转3505 30度(例如,图35B)。在旋转后,在顶部层上的标记物-W4 
3504与底部层上的标记物-F 3503对齐(例如,图35C)。旋转速度可通过增加或减小弹簧力
或通过控制旋转板之间的摩擦力来控制。同时,旋转可向下推动帽以添加空气压力,以把溶
液驱动经过基质,如本文公开的。
[0541] 图35D示出设备内的盘3510的示意图。图35E示出设备内的另一个盘3520的示意图。图35F示出带有按钮或销3501的设备底部层3530的 示意图,按钮或销3501可按压以引
发设备的自动致动。
[0542] 示例9:用设备控制的样品制备和结果输出
[0543] 图37示出在短期内使用设备制备样品的示例性方法。0.5mL含有沙眼衣原体的尿液,连通诸如裂解缓冲剂、洗涤缓冲剂、洗脱缓冲剂的样品制备所需的试剂一起用移液管装
入设备3700中(图37A)。一旦样品和试剂装入,设备的帽3701由使用者3720在时间00:00:00
(小时:分钟:秒)时闭合并旋转到锁定位置。接下来,帽旋转到下一位置(例如,裂解位置)以
释放裂解缓冲剂并开始反应(图37B)。样品被裂解以利用裂解缓冲剂的存在来释放核酸。帽
在时间00:01:00时进一步旋转到第三位置(或洗涤位置)以排出洗涤缓冲剂(图37C)。洗涤
缓冲剂穿过基质并从裂解的样品去除抑制剂。帽在时间00:02:00时旋转到下一位置以用于
洗脱(图37D)。洗脱缓冲剂释放,从基质洗脱核酸。在该步骤后,在时间00:02:30时,样品制
备完成(图37E)。纯化的核酸可然后在设备内培养以执行纯化样品的扩增反应(图37F)。扩
增反应在时间00:35:00时完成并且结果可被观察和成像(例如,通过荧光信号)(图37G)。设
备可提供来自样品3702的信号,以及来自负控制3703的信号和来自正控制3704的信号。这
些信号可指示样品中目标分析物(例如,沙眼衣原体)的存在。设备的旋转、培养和成像还可
通过自动化基站进行。
[0544] 具有不同浓度的沙眼衣原体的原质小体(EB)的扩增样品在设备3800中表征并且与如负控制3801比较,如在图38A和图38B中所示的。对于控制样品没有可检测的荧光信号,
而对于含有20EB/mL 3802和50EB/mL3803的沙眼衣原体的样品来说,信号在反应40个循环
后非常易辨别。
[0545] 一旦获得结果,其可立即被输出并提供给接收者。经由电子设备提供结果的示例性方法在图36中示出。带有来自样品3601、负控制3602和正控制3603的信号的设备3600用
移动设备(例如,iPhone)3610成像。具有用于样品3612、负控制3613和正控制3614的信号传
送结果的设备3611的图像被拍摄并可发送给接收者。
[0546] 示例10:集成设备
[0547] 本公开中提供的设备可与来自不同供应商和制造商的各种样品制备方法高度兼容,并且可整合来自不同供应商和制造商的各种样品制备方法。两个示例性集成设备在图
39A和图39B中示出。在图39A中,设备3900安装在基站3910中,该基站用电池供电并能够加
热设备和为设备成像。这种类型的设备在各种领域和应用中可发现是有用的,例如医疗点
(POC)或资源缺乏环境(例如,图40A)。如图39B中描绘的另一个示例性集成设备具有一次性
使用的基层3920而不是基站。该不用电池一次性使用的基层能够操作(例如,通过弹簧力)
和加热(例如,通过化学反应)设备;结果的成像和检测可使用诸如手机、无线设备或其他移
动电子设备的单独的设备进行。一旦反应在设备内进行,结果可被成像并经由例如手机输
出到接收者。装备有一次性层的集成设备可用于诸如病原检测(血液和尿液)、流行性疾病
响应(例如,图40B)、数字PCR(例如,图40C)、病毒载量、基因分型、以及抗生素敏感性(例如,
图40D)的应用中。
[0548] 示例11:温度控制
[0549] 图41示出带有集成电温度控制模块的旋转样品制备设备4100的示例(例如,图41A)。温度控制模块包括井4101,井4101由热传导聚碳酸酯构成,且其中铝箔加热器和控制
热敏电阻放置在井的外壁上(例如,图41B)。井直接附接在旋转样品制备设备的试剂层上。
温度控制模块由电控制单元4110控制,并且性能用热探针(光电探针(Thorlabs))4102测
量,该热探针直接放置在井中、由测试溶液包围。数据通过使用Thorlabs温度传感器探针
TSP 01软件以1秒的时间间隔记录。
[0550] 首先,设备在室温(所需温度是63±2℃)下用800μL水、4.58伏电压的插入式电源评估。设备测试三次,且溶液可在140秒内加热到所需的温度,其中在测试阶段期间标准差
小于0.3℃(例如,图42A)。表1示出三次测试运行的结果。
[0551] 表1:在具有800μL水、4.58V电源的设备中的加热结果
[0552]
[0553] 第二,设备在室温(所需温度是63±2℃)下使用四个AA电池作为电源、用800μL水评估。设备测试三次,且溶液可在150秒内加热到所需的温度,其中在测试阶段期间标准差
小于0.1℃(例如,图42B)。表2示出三次测试运行的结果。
[0554] 表2:在具有800μL水、4个AA电池作为电源的设备中的加热结果
[0555]
[0556] 第三,设备在室温(所需温度是63±2℃)下用200μL人类血浆和600μL裂解缓冲剂(例如,来自Zymo病毒RNA成套物件)、用4.58伏电压的插入式电源评估。裂解的样品的热特
性可不同于水。设备测试三次,且溶液可在180秒左右内加热到所需的温度,其中测试中的
标准差小于0.3℃(例如,图42C)。表3示出三次测试运行的结果。
[0557] 表3:在具有800μL的样品和裂解溶液、4.58V电源的设备中的加热结果
[0558]
[0559]
[0560] 第四,设备在室温(所需温度是63±2℃)下用200μL人类血浆和600μL裂解缓冲剂(Zymo病毒RNA成套物件)、用四个AA电池作为电源来评估。设备测试三次,且溶液可在130秒
内加热到所需的温度,其中在测试阶段期间标准差小于0.12℃(例如,图42D)。表4示出三次
测试运行的结果。
[0561] 表4:在具有800μL的样品和裂解溶液、四个AA电池作为电源的设备中的加热结果
[0562]
[0563] 这论证了,带有集成电温度控制模块的设备可通过插入式电源(4.58V)或AA电池把水溶液或样品(血浆和裂解缓冲剂)从室温加热到所需的温度63±2℃。模块的性能是高
度可重现的,并且温度的波动在培养期内可严格控制。
[0564] 定义
[0565] 如本文使用的“约”意味着列举值的+/-10%。
[0566] 如本文使用的“或”包括“且/或”。
[0567] “上方”意味着其中第一结构在高于第二结构的位置的相对位置。例 如,在包括第一基片、在第一基片上方的第二基片、以及在第二基片上方的第三基片的设备中,术语“上
方”提供第一基片、第二基片和第三基片的相对位置关系并且绝不意味着第三基片必须是
设备中的顶部基片或最上面的基片。例如,如果设备翻转,那么第三基片将是设备中的最低
的基片。因而,应理解的是,本文所描述的所有的相对位置(例如,上方、下方、之间等)意在
包含设备在使用中、操作中或制造期间的不同的定向。
[0568] “下方”意味着其中第一结构在低于第二结构的位置的相对位置。例如,在包括第一基片、在第一基片下方的第二基片、和在第二基片下方的第三基片的设备中,术语“下方”
提供第一基片、第二基片和第三基片的相对位置关系,并且绝不意味着第一基片必须是设
备中的顶部基片或最上面的基片。
[0569] “之间”意味着其中中间结构使第一结构和第二结构分离的相对位置。例如,在包括布置在第一基片和第二基片之间的中间基片的设备中,术语“之间”提供第一基片、第二
基片和中间基片的相对位置关系,并且绝不意味着第一基片必须是设备中的顶部基片或最
上面的基片。
[0570] “室”意味着能够容纳例如试剂、样品、不混溶流体和/或润滑剂的一种或多种物质的基片的容积部分。这样的室可具有任何有用的结构,诸如井、通道(例如,微通道)、孔、管
道、桥接件、或具有任何有用的横截面或尺寸的腔。
[0571] “以连接”意味着允许两个或更多个结构之间的流体连接。该流体连通可在两个或更多个类似的结构之间(例如,在两个或更多个基片之间或在两个或更多个室之间)或在两
个或更多个不同的结构之间(例如,在一个或多个基片和一个或多个室之间)。
[0572] “接触”意味着两个部件或结构之间的物理相互作用。该物理相互作用可以是直接的(即,其中第一部件与第二部件相互作用)或间接的(即,其中第一部件与交错部件相互作
用,该交错部件转而与第二部件相互作用)。
[0573] “流体连通”或“流体连接”意味着在大体上无限制的室中能够通过 液体或气体的状态。流体连通可通过任何物理过程发生,该物理过程包括穿过薄膜扩散、主动运输、或被
动运输。流体连通不包括物质(例如,如本文所描述的试剂、样品或流体)向制成基片的疏松
材料中的限制性扩散。
[0574] “不混溶流体”意味着第一流体(例如,空气或液体),该第一流体相比于第二流体在一定的温度、压力和组分的范围内大体上形成不同的相。在一些情况下,第二流体是水性
溶液,是用于储存、保存、处理或分析的样品,以及是用于储存、保存、处理或分析样品的试
剂;并且第一流体是在用于储存、保存、处理或分析样品的一定的温度、压力和组分的范围
下与第二流体中的一种或多种不混溶的流体。
[0575] “微流体”结构意味着具有在至少一个尺寸上为1,000μm或更小尺寸的至少一个特征的结构。示例性特征包括基片(例如,基片的厚度或嵌入在基片内的部件的长度、宽度或
高度)、室(例如,井、通道、孔、管道、桥接件或腔)、薄膜(例如,薄膜的厚度或嵌入在薄膜内
的部件(例如一个或多个孔隙或其他物理结构)的长度、宽度或高度)、或捕获区。在一些情
况下,结构包括多于一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、二十个、或更多的特征,该特征在至少一个尺寸(例如,高度、宽度、深度或厚度)上为1000μm或更少。
[0576] “处理室”意味着如本文所描述的室,该室用于组合一种或多种流体和/或一种或多种试剂;用于容纳一种或多种流体和/或一种或多种试剂;用于使一种或多种流体和/或
一种或多种试剂反应;用于处理一种或多种流体和/或一种或多种试剂;且/或用于分析一
种或多种流体和/或一种或多种试剂。在一些示例中,处理室包括与一种或多种流体和/或
一种或多种试剂组合的样品。在其他示例中,处理室包括与一种或多种流体和/或一种或多
种试剂反应(例如,比如裂解反应)的样品。在又一个示例中,处理室包括被处理(例如,使用
如本文所描述的捕获区和/或捕获媒介物,包括过滤和/或提取)的样品。在特定的情况下,
处理室包括样品和/或引起样品进入处理室的相对移动。设备可包括任何数目的有用的处
理室(例如一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十五个、二十个、或更多个处理室)。
[0577] 尽管本发明的优选的实施方案已经在本文示出且描述,但是对于本领域的技术人员来说将明显的是,仅以示例的方式提供这些实施方案。本领域技术人员目前将想到众多
变形、改变及替代而不偏离本发明。应当理解,在实践本发明时可采用本文描述的本发明的
实施方案的各种可选择方案。其旨在以下权利要求界定本发明的范围且从而应涵盖这些权
利要求及其等同形式的范围内的方法和结构。
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