本文介绍了用于处理试样的装置和方法。在数个实施方式中，分 成几个节段的细管构成了一个用于接纳、存储、处理、和/或分析生物 试样的便利容器。在某些实施方式中，分段的细管有利于涉及多个处 理步骤的试样处理方案。在某些实施方式中，试样可被收集到试样细 管中，该细管随后被放置到一分析仪中，然后，分析仪对该细管及其 内容物进行操作，以对试样执行处理。
一优选的实施方式包括一柔性的细管，其可被一些可破坏的封口 分成几段隔间。各个节段中可包含用于处理试样的各种试剂和缓冲剂。 一些夹具和致动器可按照各种组合形式、并遵从各种定时规律对细管 施加作用，以引导流体的流动，并使可破坏的封口爆裂。可破坏封口 的爆裂可形成一个细管内表面，其基本上不阻挡流体的流动。在优选 的实施方式中，随着处理过程的进行，生物试样流被引导向细管的远 端，而废料流却被按相反的方向排送向细管的开口，而初始时，试样 是从该开口输入到细管中的。可利用一个带有锁止机构的罩帽将该试 样入口密封起来，可永久性地密封，并在罩帽内设置一个接纳废料的 废料室，以实现存储。该技术方案一个显著的优点在于：经过处理后 的试样不会接触到已被未经处理试样碰触过的表面。因此，未经处理 试样中含有的微量反应抑制剂不易对处理后的试样造成污染，其中， 这些反应抑制剂可能覆盖在细管的壁面上。
在某些实施方式中，细管是可膨胀的，从而能使一个节段接纳多 个节段内一定体积的流体；这样就能使试样和试剂在一个节段内经历 一定的处理步骤，导致用于执行分析的机械结构更为简单。采用可膨 胀细管的实施方式的另一优点在于：可采用同样的细管结构将不同体 积的试剂包封在节段内，并允许根据所要执行的分析按照不同的方式 包装同样的细管。
装置可包括一透明的柔性细管10(见图1A-1B、2A-2B、3A-3B)， 该细管可被制成多个节段，例如节段16、110、120、130、140、150、 160、170、180、和/或190，且可通过挤压使这些节段基本上变为扁 平态。在一实施方式中，细管可具有至少两个节段。在另一实施方式 中，细管可具有至少三个节段。柔性细管可在约2℃到105℃的温度 范围内保持其工作性能：与试样、目标产物及试剂相容；很低的透气 性；最小限度的荧光性质、和/或在频繁的挤压—弯曲循环过程中的弹 性。可使用多种材料来制成细管，这些材料的实例包括但不限于：诸 如聚丙烯或聚乙烯的聚烯烃；聚氨脂；聚烯烃共聚物和/或具有合适性 质的其它材料。细管的特性：例如透明度、润湿性、表面光洁度、表 面电荷、以及热弹性等能影响细管的性能。可通过一些示例性的处理 措施来改善上述的这些特性，这些处理措施例如是：拉单晶技术 (Seeding)、等离子体处理、加入添加剂、以及辐射处理。在某些实 施方式中，可在塑料中加入添加剂材料来改善选定的特性。例如，可 加入滑爽添加剂—例如芥酸酰胺(erucamide)和/或油酰胺；在某些 实施方式中，可加入所谓的“抗结块”(anti-block)添加剂。添加 剂在塑料材料中的浓度可在约0.01％到约5.0％的范围内。
可利用很多种合适的方法制造这样的细管，例如可采用挤出成型、 注塑成型、以及吹塑成型的方法。在一优选实施方式中，细管是被连 续挤出的。用于制造细管的其它备选方法例如包括：对可通过后续处 理操作成型为合适的细管的薄膜执行铸造、挤压或吹制。细管壁的材 料可包括多层，该多层结构是通过共挤工艺或薄膜叠层工艺形成的。 例如，可将内层选择为具有很高的生物相容性，外层则被选择为具有 很低的透气性。作为另一实例，可将内层方便地制成可破坏的封口14 (见图2A-2B、3A-3B)，例如可剥离封口，而外层则可以是弹性且高 度不渗透的。为用在本文的场合中，细管的壁厚优选为约0.03mm到 0.8mm。更为优选地是0.03mm到0.5mm，且细管在1大气压数量级的 外界压力作用下就能基本上变为扁平。
在某些实施方式中，装置至少一个节段的壁面是经过韧化处理的， 以便于可利用研磨运动打乱固态试样或固态环境试样的细胞团，其中 的固态试样例如是活组织活组织检查试样。图7A表示了这种韧化壁面 结构特征的一种实例，该结构可以是设置在细管壁相对面上的微齿状 内表面，两内表面是相互错开的，从而对细管的挤压将形成一个沿细 管轴线的滑动运动。可利用由合适弹性塑料制成的增强补丁来加强这 些研磨壁109附近的细管壁，其中的弹性塑料例如是聚碳酸酯或聚对 苯二甲酸乙二醇酯。齿状内表面可用类似的合适材料制成。在另一实 施方式中，可在细管的内壁上贴附具有研磨表面特征的衬垫(例如图 5A-5B所示的衬垫214)。可利用韧化的材料制造该衬垫，并利用常规 的机械、电化学、或微机电方法来形成表面特征，以使得衬垫可耐受 压缩作用。
试样细管10可被分隔成一个或多个节段16、110、120、130、140、 150、160、170、180、和/或190，和/或分隔出几个子节段18、121、 122。在某些优选实施方式中，节段是由可破坏的封口14形成的，这 些封口14隔绝开了相邻节段之间的流路连通。这样的密封结构例如可 被用来将干态试剂与液态试剂分隔开，直到这两种试剂可被重构以执 行特定的分析为止；或者，该密封结构可被用来分隔开能发生化学反 应的元素，直到希望它们发生化学反应为止。如图3A-3B所示，这种 可破坏的封口14在细管10上的形成区域是那些相对壁面基本上结合 到一起、但结合强度不足以阻止这些壁面随后被扯分开的区域，其中， 所述扯分开是指在不显著损坏细管或先前已密封表面前提下的扯剥动 作。这样的封口可被称为“可剥离”的封口。在一优选实施方式中， 可剥离密封区域可以是与细管轴向垂直的结合带。其在细管长度方向 上的跨度约为0.5mm到5mm，优选地是约1mm到约3mm，最为优选地是 约为1mm。优选地是，封口横跨细管的整个宽度，从而将节段封口。 在某些实施方式中，密封带的高度或形状是可变化的，和/或可被定向 在与细管的轴线成一定角度的方位上；这样的变化能改变封口的抗扯 剥特性。
可通过向细管上需要形成可剥离封口的部位处施加受控的能量来 在细管的相对壁面之间形成可破坏的封口14。例如，可按照特定的压 力将一温度受控的密封头压到细管上，并抵接着砧板保持特定的时间 间隔。可对温度、压力、以及时间的各种组合形式进行选择，以形成 具有所需尺寸和扯剥强度的封口。例如可通过如下的部件来施加能量： 一温度受控的密封头，该密封头被保持在105℃到140℃之间的恒定 温度下，以对聚丙烯制管材料执行加热；一致动器，其能向所需的密 封区域施加一个精确的压力，该压力在3大气压到10大气压之间；以 及一控制系统，其用于按照特定的周期时间驱动致动器的动作程序， 该时间周期在1到30秒之间。采用这样的方法，可在聚丙烯细管上形 成令人满意的封口，使得封口在受到1大气压数量级的内部压力作用 时能被撕剥离。可用于向细管提供密封能量的其它备选技术包括RF 法和超声焊接。
在其它一些实施方式中，可使用替代的细管材料和材料混合物来 优化可剥离封口的性能。例如，可按照一定比例将熔融温度不同的两 种聚丙烯聚合物混合起来，以使得材料的组成成分和熔融特性对于可 剥离的密封构造而言是优化的。作为可剥离封口14的替代措施或补充 措施，柔性细管还可具有一个或多个压力闸门194，在通过向柔性细 管的节段施加可控作用力来进行测试的过程中，压力闸门194能可逆 地开启和关闭。
可在细管节段内嵌置一个过滤器。图4A、图5A-5B分别表示出了 过滤器的一些实例206和216。在一优选实施方式中，可通过将多层 柔性过滤材料叠置在一起而形成过滤器。过滤器的最上一层直接接触 到试样，该最上层的孔径被选择为适于执行过滤；过滤器的底层可包 括一种孔径很大的材料，在过滤过程中，当施加压力时，底层材料构 成了最上层的支持结构。在该优选实施方式中，过滤器可被折叠起来 而形成一个袋囊，且该袋囊开口端的边缘被牢固地连接到细管的壁面 上。通过挤压细管的外部，可将带有该过滤袋的节段基本上压扁。
在示例性的实施方式中，一种或多种试剂或者以于态物质的形式 和/或液态溶液的形式被存储到细管的节段内。在试剂以干态形式存储 的实施方式中，可将液态溶液存储到相邻的节段内，以便于试剂溶液 的重构。典型的试剂实例包括：溶胞试剂、洗脱缓冲剂、洗涤缓冲剂、 DNA抑制剂、RNA酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、螯合剂、中和剂、离液盐 溶液、清洁剂、表面活性剂、抗凝血剂、萌发溶液、异丙醇、乙醇溶 液、抗体、核酸探针、肽核酸探针、以及硫代磷酸核酸探针。在其中 一种试剂是离液盐溶液的实施方式中，一种优选的组分是异氰酸胍、 盐酸胍、或它们的组合物。在某些实施方式中，各种试剂相对于试样 输入开口在细管中的储放顺序就反映了在采用该管体的方法中各种试 剂的使用顺序。在优选的实施方式中，试剂中包括能与试样中预选组 分形成特定结合的物质。例如，某种物质可与核酸形成特定结合，或 核酸探针可与具有特殊碱基序列的核酸形成特定结合。
在另外一些示例性实施方式中，可将一种固态相基质设置在细管 的一节段内，该基质被用来俘集试样中一种或多种选定的组分(如果 试样中存在这些组分的话)，这些组分例如是目标微生物或核酸。俘 集有助于使目标组分富集，并能从试样中去除反应抑制剂。基质可以 是这样的固态相材料：在限定的化学条件和温度条件下，其能俘集目 标细胞、病毒、核酸或其它选定的组分，且在不同的化学条件和温度 条件下，其能释放这些组分。
在某些实施方式中，试剂可被涂覆在基质上。可涂覆试剂的实例 包括：受体、配体、抗体、抗原、核酸探针、肽核酸探针、、硫代磷 酸核酸探针、噬菌体、硅石、离液盐、蛋白酶、DNA、RNA、DNA酶抑 制剂、RNA酶抑制剂、以及萌发溶液。在某些实施方式中，基质可被 存储到细管的一个干节段中，而在其它实施方式中，其储存态为浸没 在液体中。在某些实施方式中，各种试剂相对于基质以及试样输入开 口在细管中的存放顺序就反映了在应用该装置的方法中试剂和基质的 使用顺序。
基质可以是如下的形式：珠粒、垫板、过滤器、薄层板、和/或细 管壁面的一部分，或者可以是一收集工具。在基质是多个珠粒的实施 方式中，所述珠粒可以是：硅石珠粒、磁珠、硅石磁珠、玻璃珠、硝 化纤维素胶体珠粒、以及磁化的硝化纤维素胶体珠粒。在珠粒可为顺 磁性的某些实施方式中，可利用磁场来俘集珠粒。能将核酸分子选择 性地吸附到一涂覆有官能基团表面的试剂实例例如被公开在第 5705628、5898071、6534262号美国专利中，这些专利被结合到本申 请中作为参考。可通过调整溶液中的离子强度、聚亚烷基二醇浓度来 选择性将核酸沉淀和可逆地吸附到固态相表面上，以完成分离。
如果这些固态相表面是顺磁性的微颗粒、磁珠，且目标核酸分子 已被吸附到该表面上，则可在能保留核酸分子但去除其它分子的条件 下洗涤该表面。利用该处理过程隔离出的核酸分子适于进行：毛细管 电泳、核苷酸排序、逆转录、克隆、转染、转导、对哺乳动物细胞的 显微注射、基因治疗方案、在体外合成RNA酶探针、cDNA库建设、以 及聚合酶链反应(PCR)扩增。某几个公司出品了基于磁性的提纯系统， 例如QIAGEN公司的MagAttractTM、Cortex Biochem公司的 MagaZorbTM、Roche Applied Science公司的MagNA Pure LCTM、以及 Merck & Co公司的MagPrepSilica。所有这些药盒都使用了带有负 电荷的颗粒，并对缓冲条件进行调整，以选择性地将多种核酸结合到 珠粒上、洗涤珠粒、并在水性的缓冲剂中对珠粒执行洗脱。上述这些 公司所使用的许多产品都应用了离液盐，以利于将核酸沉淀到磁珠上。 在第4427580、4483920、以及5234809号美国专利中介绍了此类系统 的一些实例，这些专利被结合到本申请中作为参考。
在某些实施方式中，基质可以是垫板214或30(见图5A-5B、 6A-6C)。在另外一些实施方式中，基质垫板可包括纸层35、具有不 同疏水性的交替纸层34、玻璃纤维过滤层、或具有规定孔径的聚碳酸 酯过滤层。在某些实施方式中，垫板可以是一过滤器，或者用于覆盖 住垫板表面上的选定区域的不可渗透的薄板38，所述过滤器具有预定 的孔径。这样的过滤装置可被用来从全血31和/或其它试样中分离出 白细胞32和红细胞33(或其它颗粒体—例如病毒或微生物)。垫板 214可被安装到细管的壁面上(见图5A-5B)，和/或安装到一试样收 集工具26上。在某些实施方式中，可用试剂溶液来浸泡垫板，而在另 外一些实施方式中，可用干燥的试剂涂敷垫板。
优选的示例性实施方式可包括线性的排列结构，其是由细管的两 个或多个节段110、120、130、140、150、160、170、180、和/或190 (见图1B)构成的。线性的排列结构便于使试样、所生成的废料、以 及目标物以可控的方式移动穿过试管。原始的生物试样可从细管第一 节段110(见图1B)的第一开口12(见图2B)输入。此后，从经过处 理后的试样中产生的废料可被向后移向该第一开口，而目标物则被推 向相反一端，由此减小目标物被已粘附到细管壁面上的反应抑制剂污 染的可能性，并将目标物局限在细管中一个干净的节段中，该节段内 可含有适于对目标物作进一步处理的合适的试剂。某些实施方式可采 用多个，至少三个节段，每个节段中都含有至少一种试剂。在某些实 施方式中，这些节段可按照如下的顺序来容纳各种试剂：第二节段内 的试剂可以是溶胞试剂、稀释缓冲剂或洗涤缓冲剂、或基质的其中一 种；第三节段内的试剂可以是基质、溶胞试剂、洗涤缓冲剂或中和试 剂的其中一种；第四节段内的试剂可以是洗涤缓冲剂、悬浮缓冲剂、 洗脱试剂、或核酸扩增/检测试剂。在某些实施方式中，这三个节段可 连续地排列起来，而在另外一些实施方式中，这三个节段可被其间的 其它节段间隔开。
在某些实施方式中，可设置一个压力闸门194，以选择性地关闭 和开启位于细管远端的第二开口，用于从细管中收集检验过程中产生 的制品，以便于在细管的外部作进一步的处理。在某些实施方式中， 该第二开口位于一个由两个压力闸门194和196限定的节段198上， 该节段用于存储从试样处理节段获得的制品。在某些实施方式中，将 可破坏封口与压力闸门组合起来，用于将细管中的内容物传送向第二 开口。
在某些实施方式中，用于在输入试样后封闭管体的闭管装置可包 括一罩帽20(见图1B)和/或夹具310。位于柔性细管第一开口与罩 帽之间的接口或适配器52可被用来确保获得牢固、气密的密封。在一 种示例性的实施方式中，该接口可带有螺纹，并可在罩帽和/或具有合 适刚性的管构架50上设置锥形结构62，从而，当罩帽与管构架被固 定到一起时，螺纹64可被旋接起来，以使管构架锥形结构与罩帽锥形 结构相配合而形成合适的锁止结构。在该示例性实施方式中，需要转 动1/2圈到1整圈来将罩帽从管保持器上拆下、或连接到管保持器上。 可选择螺纹节距和接头处锥角的组合方式，以便于既能便于制造、又 能提供适当的反馈阻力，以提示使用者已形成了有效的密封。在其它 一些实施方式中，罩帽的锁止装置可包括搭扣配合、压配合、和/或位 于罩帽与管保持器之间其它类型的“扭转—锁止”结构，还可采用类 似的设计：在这些设计中，罩帽被永久性地连接到细管上—例如通过 铰接或拴系罩帽的方法。
罩帽20和管构架50都可用诸如聚丙烯等合适的注塑成型塑料制 成。反过来，再利用永久性的气密封口将管构架50固定到柔性管上。 罩帽的外部可制有凸纹或指握部，以利于对罩帽执行操作。另外，罩 帽20上可包括一个用于连接试样识别标志或标签的区域。作为另一个 备选方案，可通过压配合结构或一个套环将罩帽直接连接到第一开口 柔性管上，其中的套环将柔性管的开口抵压到罩帽的一个突出部上， 以便于形成气密的密封。管罩帽与管保持器之间的锁止结构上可制有 键销或被引导着，从而使集成在罩帽上的收集工具36或构造相对于管 体具有明确的定向，由此便于对试样执行处理、以及将柔性细管压扁。 另外，罩帽上可带有诸如棘轮等构造或类似的保险机构，以防止罩帽 在被安装到柔性管的开口上之后被拆卸下来。
在某些实施方式中，用于封闭细管的罩帽20内可包含一个空腔 22，通过将罩帽体制成基本上中空就可形成该空腔。在某些实施方式 中，中空部分从罩帽体的顶部延伸向位于罩帽体底部的一个孔口。为 了形成腔室，可通过将一顶盖固定到罩帽体上而将空腔的顶部封闭。 顶盖可与罩帽体制成一体。顶盖可包括一个通气孔26，或还包括一个 附接的微生物屏障、过滤器或一种材料，其中的材料在被暴露到某种 液体或特定的温度中时可膨胀开而将通气孔封闭。腔室的底部可保持 开口状态，或被一个可破坏的隔膜或阀封闭。中空腔室中还可包括一 柔性薄膜或隔膜24。可利用浸渍模塑、液态硅酮注塑成型、吹塑成型、 和/或适于形成薄弹性结构的其它方法来制造该柔性隔膜24。该柔性 隔膜24可被植入到罩帽体空腔22组件中，以便于在将罩帽安装到管 体上后能将管体的内部与外界有效地隔绝开。柔性隔膜可被设计成这 样：在未从外部施加压力的情况下，其固有的刚性保证其能处于优选 的已知变形状态。作为另一实施方式，可用一柱塞取代该柔性隔膜。 在一示例性的实施方式中，高度约为30mm、直径为14mm的罩帽体是 通过对合适的热塑性塑料执行注塑成型而形成的，该罩帽体内部空腔 的可用体积至少为500μL。罩帽体中的腔室可被改造用于其它用途— 例如保持或配送某种试剂、作为容纳废料流体的储容器、作为集成的 收集工具的回缩空间、或上述用途的组合形式。
罩帽20上可集成有一收集工具30(见图2B)，其例如是一拭签、 毛细管、液体滴管、接种环、注射器、吸液垫、镊子、样勺或粘取杆， 以便于采集液态或固态的试样，以及将这些工具插入到细管中。收集 工具被设计成采集预定量的材料并将其淀积到管体中。收集工具自身 也可存储试剂。例如，收集工具上可包括一浸渍有干态盐的拭签，从 而，当该拭签水合时，水将把盐从拭签上溶解到溶液中。另外，收集 工具和罩帽可被设计成这样：在将试样送入到细管中之后，可将收集 工具部分收缩到罩帽体内，从而使细管的节段基本上不受妨碍。
罩帽中的腔室22可被塑造成存储一种试剂。为了实现此效果，例 如可用一可破坏的隔膜或阀(图中未示出)来封闭腔室的底部，从而， 当罩帽受到挤压时，隔膜破裂而释放出试剂。这样的特征将是有用的， 例如在罩帽与诸如拭签或粘取杆一类收集工具制为一体的情况下。在 这种情况下，从罩帽腔室释放出的试剂可被用来将收集工具上的试样 冲洗到管体节段中，或被用来溶解收集工具上带的试样。还可通过挤 压柔性管节段以将流体从管体向上挤到罩帽腔室内，利用该挤压所产 生的压力将可破坏的隔膜开启，这样就能将试剂从罩帽腔室中释放出 来。罩帽内的腔室可被改造成存储废料流体，该废料流体是由细管内 发生的处理反应产生的。在一优选实施方式中，腔室的底部可保留开 口状态，从而，当其被连接到柔性细管的第一开口上时，可在细管与 腔室之间形成一流体通道。随着流体流入到罩帽腔室中，设置在罩帽 中的柔性隔膜24将从起始状态向上移动，从而可容纳流入的新流体。 通过在罩帽体的顶盖上设置一个通气孔26，可有利于隔膜的这一运 动。
在流体已被转移到罩帽腔室中之后，一夹具310或致动器312可 进行动作而夹压细管，从而将罩帽腔室的容积与细管节段有效地封隔 起来。作为一种备选的实施方式，罩帽腔室可包括一压力闸门或逆止 阀(图中未示出)，以阻止流体从罩帽腔室流回到管体节段中。作为 另一种备选的实施方式，可取消柔性隔膜，且罩帽腔室顶盖上带有一 个微生物屏障，以允许所含的气体自由地散逸，但却将所有的液体体 积和传染物蓄留在管体内。作为另一种备选方案，可用柱塞取代柔性 隔膜，柱塞将在轴向上向上运动，以容纳从管体节段转移到罩帽腔室 内的其它流体体积。在不悖离本发明范围的前提下，可容易地构思出 将流体废料容纳在罩帽腔室内的其它方法。
可设置一个基本为刚性的构架50来保持着柔性细管10，通过约 束细管的至少两个远端可合适地进行保持。在一示例性的实施方式中， 第一点约束被设置成环绕着管体的第一开口将细管永久性地连接并密 封到构架上。可通过利用热源和/或超声源将柔性细管焊接到构架上而 实现该密封。作为备选方案，可利用乙烯乙酸乙烯酯的热熔粘合接头 来形成该密封，或通过利用UV对环氧树脂或其它粘接剂执行固化以形 成接头来实现密封。在另外一些实施方式中，可利用机械方法密封细 管，或将细管与构架夹塑模压在一起。第二点约束被设置成将细管连 接到构架的底部上并加以密封。在该第二约束的一种示例性实施方式 中，可利用热焊接技术和/或超声焊接法将细管的这一端部扁平地密封 起来，并连接到刚性构架上。作为备选方案，还可利用粘接剂或机械 措施形成该接头和封口。在一种备选的实施方式中，第二封口与第一 封口类似，第二封口基本上是开口的，以便于能从第二开口接近柔性 细管中的内容物。可对细管和构架的材料进行优化以便于形成接头。 例如，可用聚丙烯材料来制造构架，该聚丙烯材料的熔点低于较薄细 管材料的熔点，由此可保证一个或多个焊接区能更为均匀地熔融。为 便于细管与构架之间的焊接，可将接头区域制成锥缩形或其它形状， 以形成能量导向器或其它能增强焊接性能的常用特征。在一示例性的 实施方式中，刚性构架是用合适的塑料注塑而成的，其尺寸约为150mm 长乘25mm宽。
刚性构架50上可具有几个便于压缩和压扁柔性细管的特征。例 如，在一示例性的实施方式中，只在柔性细管10的两轴向末端处对其 进行约束，以允许其具有最大的径向自由度，从而避免了对细管执行 压缩时妨碍其径向运动。在另一实施方式中，可通过在构架上靠近管 体第一开口的位置处设置一缓冲区以利于进行挤压。采用该缓冲区有 利于使柔性细管从细管节段处基本受压的形状过渡到第一开口处基本 上开口的形状。刚性构架上有利于对柔性细管进行挤压的其它有用特 征还包括一个整体式的细管张紧机构。在一种示例性的实施方式中， 通过在刚性构架上直接模制出诸如悬臂或片弹簧等结构来形成该张紧 机构，由此可利用构架、在所述细管的连接点处对其施加牵拉作用。
刚性构架50有利于管体的标识、把持、试样的装入、以及管体罩 帽的配接。例如，构架可提供另外的区域，以便于利用粘接到该区域 上的标签或书写文字80识别管体。构架的塑料材料以及罩帽的材料可 用颜色进行编码，以便于对装置及其功能进行辨认。构架可包括几个 特殊的特征：例如改变厚度或设置键销，以便于在将其放入到接收设 备中或在制造过程中引导其定向。构架可与一套筒90或包装物配接， 该套筒可对柔性细管进行保护，以防止其在搬运中被意外损害、暴露 在光线中、和/或暴露受热。刚性构架的本体还提供了保持管体的、方 便的结构。构架还可具有一个集成的收集工具32-例如导流片或样 勺，以便于将试样收集到装置中。构架的试样接收端还可带有一锥形 或漏斗形的内表面，以便于将收集来的试样导流到柔性管体中。
在某些实施方式中，提出了利用上述装置从生物试样中提取核酸 的方法。在某些实施方式中，该检验中事件的进程包括：1)利用收集 工具收集生物试样；2)柔性细管，其可包括多个节段，这些节段中容 纳着在检验过程中所需的试剂，并且收集到的试样可通过细管中的第 一开口被引入到其中；3)至少一种基质，其可被设定在可控的温度和 /或其它条件下，以便于在设定的培养时间内俘集目标有机体或核酸； 4)未经处理试样中的有机体或分子不会结合到基质上，因而可通过输 送液体来将这些物质排除到一废料储容器中；5)将废料存储到一废料 储容器中，其中，可通过一夹压着细管的夹具和/或致动器将储容器与 目标物分离开；6)从细管的另一节段释放出洗涤缓冲剂，该缓冲剂可 将反应抑制剂去掉；7)在受控的温度下进行培养之后，从另一节段释 放出一种洗脱试剂，其可释放结合到基质上的目标物；以及8)利用 本领域技术人员公知的技术检测核酸，或者通过细管上的第二开口收 集核酸。在示例性的实施方式中，在检验过程中，试样流从第一开口 流向细管的远端，而废料却流向细管上封闭的试样输入开口，在该开 口处，细管罩帽中的废料腔室接纳了废料，以进行存储。因此，可避 免已处理后的试样与反应器上已接触过未处理试样的表面发生不利的 接触，因此，可防止由于未处理试样中含有的微量反应抑制剂对反应 过程造成抑制，其中，抑制剂可覆盖在反应容器的壁面上。
某些实施方式可包含使用试管1的方案，试管1带有被分为多个 节段(例如节段16、110、120、130、140、150、160、170、180、和 /或190)的柔性细管10，这些节段横交细管的纵向轴线，且其中可包 含一些试剂—例如试剂210、221、222、230、240、250、260、270、 280、和/或290；还使用了一个分析仪，该分析仪可具有：多个致动 器—例如致动器312、322、332、342、352、362、372、382、和/或 392；多个夹具—例如夹具310、320、330、340、350、360、370、380、 和/或390；以及一些模块，例如模块314、344、和/或394(为了简 化，未对其它模块作标注)；将致动器与夹具相对放置以对试样进行 处理。可利用这些致动器、夹具、和/或模块的各种组合形式来有效夹 住被封闭的细管，由此将流体分隔开。在示例性的实施方式中，所述 致动器或模块中的至少之一可具有热控元件，用于控制细管节段的温 度，以利于对试样执行处理。试样处理装置还可具有至少一个磁场源 430，其能向某一节段施加磁场。试样处理装置还可具有一检测装置 492-例如光度计或电荷耦合器件，用于监控细管内发生的反应或反应 是否完成。
组合应用该试管和分析仪能完成许多试样处理操作。可通过使用 试样收集工具30或管构架50上的结构32来完成对试样的采集，其中 的收集工具可被设置在罩帽20中，试样例如是血液、唾液、血清、泥 土、组织活组织检查、大便或其它固态/液态的试样。在收集了适当量 的试样之后，可将罩帽盖在管体的第一开口上，以封闭管体，且将试 样放入到第一节段内。在该步骤之后，可利用罩帽中独立腔室所容纳 的试剂将收集工具上带有的试样冲洗掉或重新悬浮，其中，可通过挤 压罩帽的一部分而完成释放。然后，可将试管装入到分析仪中，以执 行进一步的处理。可在管体上设置识别措施—例如条形码或RF标签， 以分析仪和/或操作人员可读出的格式指明试样的身份。
可通过向柔性细管施加压力以将细管壁的结合表面不可逆地分 离，就能破开细管节段的可破坏封口，可使用致动器来施加所需的压 力，以便于对内含流体的细管节段施压，从而破开了可破坏的封口。 在节段被两个可破坏封口A和B限界的实施方式中，通过利用一个致 动器或夹具对封口B区域实施物理保护，以防止在向节段施加压力以 破口封口A时使封口B破开，由此，分析仪可优先破开封口A。作为 备选方案，也可通过按照精确的方式向封口A邻接的节段施加压力来 优先破开封口A；利用在相邻节段内产生的压力首先将封口A破开； 在封口A被破开之后，由于另一节段的容积被合并到一起，所以两节 段之间的压力会显著下降；被合并节段中降低的压力不足以将封口B 破开。可采用这种方法来逐次破开各个可破坏的封口，且无需使用保 护性的致动器和/或夹具。作为另一备选形式，封口A的粘合力可弱于 封口B的粘合力，从而使封口A在较低的压力下先于封口B破开。
将流体从一个节段转移到另一节段的方法例如可包括步骤：释放 位于第一节段一端处的夹具；对第一节段另一端处的夹具加压；释放 第二节段上的一个致动器；以及对第一节段上的致动器进行压缩，以 将液体从第一节段移动到第二节段。作为备选方案，在释放了第二节 段上的致动器之后，可取消或打开夹具。
可通过如下的过程完成相邻节段内两种物质(其中至少一种是液 体)的混合过程：松开两节段之间的夹具；将第一节段内的液体经破 开的封口移动到第二节段内；以及交替挤压第二节段和第一节段，以 使液体在两节段之间流动。
利用一致动器对一细管节段交替加压和减压，与此同时，该致动 器两侧的夹具夹压着细管，通过这样的操作可执行搅动。在另一实施 方式中，可通过使液体在至少两个节段之间来回移动而实现搅动。
在某些实施方式中，某一细管节段中所含液体的体积超过操作方 案所需的体积，可按照如下的方法执行调整节段内液体体积的过程： 挤压该细管节段，以减小管壁之间的间隙，由此将节段的体积设定为 所需的量度，并使多余的液体流向相邻节段；将一夹具夹在该节段或 相邻致动器的端部；利用夹具或致动器封闭细管节段，使得调整后的 液体量留在该节段内。
去除气泡的方法可包括操作：搅动含带气泡液体的节段。去除气 泡的另一种方法可包括操作：搅动含液体的第一节段，同时封闭第二 节段；开启第二节段，并将液体从第一节段移动到第二节段；搅动第 二节段，并调节第二致动器的位置，以将液体—空气的界面移近或高 于第二节段的上端，然后，将第二节段的上端夹住，从而形成了一个 完全被液体灌满、不带有气泡的节段。
通过采用液体运动的方法可完成稀释过程，其中，在其中一个节 段内含有稀释剂，而另一节段内则含有要被稀释的物质。
利用分开存储在不同细管节段或子节段中的干态组分和液体组分 重构一种试剂的方法可包括步骤：挤压含液体组分的细管节段或子节 段，以破开与干试剂节段相连的可破坏封口，将液体组分移入到干试 剂节段或子节段内，并通过混合方法将干试剂与液体组分混合起来。
可利用一过滤器206(见图4A)来执行过滤，过滤器206位于两 节段或子节段之间。例如，可将全血试样沉积到一个带有过滤袋的第 一节段内。过滤袋的孔径可被选择为适于过滤血细胞。然后，一夹具 300可封闭节段上与过滤袋相反的一端，且一致动器302可对第一节 段加压，以形成压力，从而可挤压血浆，使其流经过滤器而流到第二 节段中。在另一实施方式中，可使用凝结、聚合、胶合试剂来促使红 细胞与红细胞结合，从而在过滤之前实现细胞群集，其中的试剂例如 是针对红细胞202表面抗原的抗体204，其可以使红细胞发生凝结。 过滤器的孔径可被选择成能挡住红细胞集簇，但允许未聚集的细胞通 过。向含红细胞集簇和血液的第一节段施加压力能丰富第二节段内的 白细胞208。
在某些实施方式中，通过利用一致动器向具有韧化壁面的细管节 段交替地加压/减压，来执行研磨过程，其中，韧化壁具有微齿状的内 表面109(见图7A)，因此可在细管节段内将固态试样(例如组织活 组织检查试样)破碎。在另外的实施方式中，可使用小玻璃珠和固态 试样来改善研磨性能。在另一实施方式中，可使用一个由电动机452 驱动的研磨轮450来对细管节段中的试样形成转动研磨，并驱使玻璃 珠和生物试样200运动，以提高研磨性能。可对节段内液体反应物的 温度进行选择以改善研磨效果。
可通过设定对应致动器和/或模块的温度、并向节段施加压力，以 确保节段的管壁与致动器和模块保持足够的表面接触，并使细管节段 内的内容物与周围的致动器和/或模块具有基本上相同的温度，由此可 实现对节段中内容物的培养。只要所有涉及的节段被设定成所需的温 度，则在所有的处理节段，培养过程都可进行。
可通过在第一温度下培养第一节段内的流体，并将与第一节段相 邻的第二节段设定为第二温度，在第一温度下的培养完成之后，迅速 将液体从第一节段移入到第二节段内，并在第二温度下进行培养，由 此，可实现培养温度的快速提升。
通过利用一个居中布置的致动器以及其两侧的夹具(如果存在的 话)对细管加压，以形成一贯穿节段的薄层流动通道，其间隙约1μm 到500μm，优选地是约5μm到500μm，由此可驱使流体流经一流动通 道。相邻的致动器对与流动通道保持流路连通的相邻节段轻柔地施压， 以形成一个偏置的内压力，从而可确保薄层流动通道具有基本上均匀 的间隙。然后，两侧的致动器对细管上各自对应的节段交替地加压和 释压，以获得流量可控的液流。可设置可选的流速、压力、和/或力传 感器，以实现对流动行为的闭环控制。这种形成流动通道的方法可被 用来执行洗涤，以增强基质的结合效率，且可进行检测。
可利用磁珠的固定和再次悬浮过程将珠粒与试样液体分离开。由 磁场源430(见图1B)产生的磁场可作用于含磁珠悬浮液230的节段 130上，以便于俘集珠粒，并将它们固定到管体壁上。在俘集过程中， 可采用一搅拌过程。在另一实施方式中，可在存在磁场的节段上形成 一流动通道，处于流动状态的磁珠会被俘集，从而可增大俘集效率。 为了使固定起来的珠粒重新悬浮，可关闭或撤消磁场，并使用搅动或 流动通道法来促进再次悬浮。
可将残余的废渣和反应抑制剂从基质上去除的洗涤过程可通过采 用三个基本步骤来执行：首先，致动器对一个含基质的节段进行挤压， 以基本上将液体从该节段中去除，其中的基质例如是固定的珠粒或薄 板。其次，可利用一过程将洗涤缓冲剂移向节段，此过程类似于用干 态组分和液体组分重构试剂的过程。对于由珠粒构成的基质，在执行 了珠粒再次悬浮过程之后，可将珠粒再次俘集到细管壁上。第三，在 混合或搅拌过程之后，致动器可对节段加压，以将使用过的洗涤液体 从节段中去除。在另一实施方式中，可在含基质的节段中形成一流体 通道，其中的基质或者是固定的珠粒、或者是一薄层。单向流动的洗 涤液具有层流的特性，利用带有基质的流动通道可形成这样的单向流。 最后，所有的致动器和夹具(如果存在的话)可被关闭，从而基本上 将所有的液体都从节段中去除掉。在另一实施方式中，基于稀释作用 的洗涤和基于层流作用的洗涤可结合起来，以进一步增强洗涤效率。
通过将试样加热到设定的温度、或通过加热和使用化学试剂的组 合方法来破坏细胞膜、细胞壁或无包覆层的病毒颗粒，由此可实现细 胞的溶解。在另外一些实施方式中，利用化学试剂—例如蛋白酶K、 以及离液盐溶液对细胞实现溶解。所述化学试剂可被存储在一个或多 个细管节段内，并利用上述的方法与试样结合起来。在某些实施方式 中，可将多个过程组合起来对固态试样执行破碎，以提高性能，其中 的各个过程例如是化学细胞溶解、机械研磨以及加热，固态试样例如 是从活组织检查上收集的组织。
可利用一种基质来实现对目标微生物的俘集。在一实施方式中， 可在基质的表面上涂覆至少一种结合剂，其中的结合剂例如是抗体、 抗原的配体或受体、目标生物体的表面受体或配体(ASA)、核酸(HA)、 肽核酸(PNA)和硫代磷酸核酸(PT)的探针，用于俘集与探针或目标 生物体互补的特定核酸目标序列。在另一实施方式中，可将表面选择 为具有或涂覆有一带静电(EC)表面，诸如涂覆有二氧化硅或离子交 换树脂的表面，以便于基本上只是可逆地俘集核酸。在某些实施方式 中，可将基质预先以干燥态的形式包封在细管节段或子节段内，且液 态的结合缓冲剂可被封装在另一节段内。可利用上述的方法来重构基 质和缓冲剂。
在某些实施方式中，在用基质进行培养之前，可用来自于相邻节 段的试剂对试样执行稀释。在某些实施方式中，在对微生物执行溶解 之前，可将目标生物体俘集到基质上；而在另外一些实施方式中，可 在目标物的俘集步骤之前执行溶胞步骤。在优选的实施方式中，可在 理想的温度下对搅动条件下的基质进行培养，例如，对于活着的细菌 性俘集物，理想的温度为4℃，或者对于病毒性俘集物，理想温度为 室温。在俘集之后可执行洗涤步骤，以将试样中残余物和无益组分从 细管节段中清除出去。
在某些实施方式中，可使用磁珠作为基质，以俘集目标物，可采 用磁珠固定及再悬浮步骤来将珠粒与试样液体分离开。在其它一些实 施方式中，基质可以是一垫板30或薄层214(图5A-5B)，可在收集 工具36中设置基质30和214，和/或将基质粘附到节段内的细管壁上。
通过进行加热、和/或在升高的温度下将基质放置到细管节段内的 溶液中进行培养，就能实现洗脱。洗脱所需的优选温度是从50℃到 95℃。在另外一实施方式中，通过改变溶液的pH值能实现洗脱，其中， 基质悬浮或埋淹在该溶液中。例如，在示例性的实施方式中，洗涤溶 液pH值可以在4到5.5之间，而洗脱缓冲剂的pH值可在8到9之间。
通过将含细菌孢子的试样与萌发溶液混合起来，并在合适的条件 下对混合物进行培养，就可完成孢子的萌发过程。萌发溶液可包含L- 丙氨酸、肌苷、苯丙氨酸、和/或L-脯氨酸以及许多富含生长素的介 质中的至少一种，以允许从孢子中释放出的预营养细胞能部分地生长。 萌发过程优选的培养温度在20℃到37℃之间。通过用抗孢子抗体涂 覆基质，能从含活孢子和/或死孢子的试样中选择性地富集营养细胞。 活的孢子能将多种营养细胞从基质中释放出来，这些营养细胞可被进 一步处理而检测细菌种属的核酸序列特征。在某些实施方式中，萌发 溶液可被吸收到垫料中。
在某些实施方式中，通过利用如下方法中的至少一种对从生物试 样中提取出的核酸进行，对核酸作了进一步的扩增处理，这些方法包 括：聚合酶链反应(PCR)、滚环扩增(RCA)、连接酶链反应(LCR)、 转录介导的扩增(TMA)、基于核酸序列的扩增(NASBA)、以及链置 换扩增反应(SDAR)。在某些实施方式中，从生物体中提取出的核酸 可以是核糖核酸(RNA酶)，对它们的处理可包括耦合起来的逆转录 反应与聚合酶链反应(RT-PCR)，可使用多种酶的组合物来完成该反 应，该组合物例如是Tth聚合酶与Taq聚合酶的组合物或逆转录酶与 Taq聚合酶的组合物。在某些实施方式中，可使用T4 DNA连接酶或 AmpligaseTM和引导核酸(例如DNA或RNA酶目标物)对缺口环状核酸 探针执行环化处理，然后，在体外执行了选择步骤之后，检测是否形 成了闭环的探针。可采用本领域人员熟知的酶，利用PCR、TMA、RCA、 LCR、NASA或SDAR法执行该检测步骤。在示例性的实施方式中，可使 用用荧光标记的核酸探针或加入染色剂的DNA、以及光度仪或分子分 析仪中的电荷耦合器件来实时检测核酸的扩增，其中，光度仪或电荷 耦合器件用于在核酸扩增的过程中检测荧光的增加。这些带有荧光标 记的探针采用了本领域技术人员公知的检测原理(即TaqManTM、 molecular beaconsTM、荧光共振能量传输(FRET)探针、scorpionTM 探针)，且一般采用了荧光猝灭、以及猝灭的释放或将荧光能量从一 个指示器传向另一指示器的方式来检测特定核酸的合成或出现。
可通过使用一个与模块(例如模块490)相连的传感器492(见图 1B)来实现对细管节段发出信号的实时检测，其中的传感器例如是光 度仪、分光仪、或电荷耦合器件。在示例性的实施方式中，可利用一 致动器392向细管节段190施加压力，以适当地限定细管节段的形状。 信号的格式可以是一定波长(例如荧光波段)上的光强、光谱、和/ 或诸如是细胞或人造物品的图像，其中的人造物品的图像例如为定量 点形式的图像。为执行荧光检测，可采用从一光学系统激发出光线以 对反应进行照射，并可利用光度仪检测发射出的光线。为了检测具有 各自特定波长的多个信号，可利用专用的检测通道或分光仪并行或依 次检测不同波长的信号。
本发明所公开的装置和方法可被广泛地实际应用在医药、农业、 环境检测、以及其它的对生物试样执行检验的场合中。可利用从被外 科医生切出的、肿瘤周围组织活检试样中分离出的核酸来检测癌前组 织。在这些应用中，可利用本领域公知的基因配型技术检测出肿瘤抑 制基因中的热点突变和致癌基因原型。癌前组织通常存在体细胞突变， 而体细胞突变则可通过将对活组织检查试样执行基因型检验的结果与 患者的基因型进行对比而容易地识别出，其中，使用白细胞作为核酸 的来源。利用本领域公知的基因配型技术，从白细胞分离出的核酸可 被用来检测遗传性变型和种系变异。此类变异的一些实例就是CFTR 基因约25种已知的变异体，American College of Medical Genetics 以及American College of Obstetricians and Gynecologiststs两 学会推荐用这些基因作产前诊断。遗传变异的一些实例是葡萄糖-6- 磷酸脱氢酶中高频度的同位基因，其可影响对治疗剂(例如是抗疟药 伯氨喹)的敏感性。
与临床有关的遗传变异的另一实例是那些与加重病例状况—例如 Factor V Leiden同位基因，和加大血栓静脉炎风险有关的同位基因。 从细菌中分离出的核酸可被用来检测基因编码序列，以评价菌株的致 病性。此类基因的一些实例是炭疽菌PXO1质粒上的致命因子、保护性 抗原A、水肿因子基因以及炭疽菌PXO2质粒上的荚膜抗原A、B、C。 这些基因序列的出现使得研究者能分辨出炭疽菌与无害的土壤细菌。 从RNA酶病毒分离出的核酸可被用来检测基因编码序列，以检测病毒 是否存在或对病毒进行定量，以便于对受感染个体的治疗给出指导意 见。
这种分析的一个特别重要的应用在于检测人体免疫缺损病毒 (HIV)，以指导抗逆转录病毒的治疗。从DNA病毒中分离出的核酸可 被用来检测基因编码序列，用以在用血液制造血液制品之前检测血液 中是否存在病毒。对熟悉本领域的人员来讲，检测血液试样中的B型 肝炎病毒是这种应用的一种公知实例。检测绞细牛肉中是否存在大肠 杆菌外毒素是这种装置在农业中潜在应用的一种实例。检测表面上是 否存在诺沃克病毒则是本发明应用在公共卫生环境监控领域的一种实 例。

实例1.从白细胞中分离基因组DNA并进行检测
可在管体1(见图1B)中完成DNA的分离及对DNA序列的检测， 该管体包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离封 口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有废 料储容器22。细管的第一节段110可接纳全血试样。第二节段可包含 稀释缓冲剂，该缓冲剂具有40μl磷酸盐缓冲液(PBS)221(其可包 括137mM NaCl、2.7mM KCL、4.3mM Na2HPO4、1.4mM KH2PO4，pH值为 7.3)以及250μg干蛋白酶K 222，该缓冲剂可分别被封装在两个被可 剥离封口125分隔开的子节段121和122中。第三节段130中可包含 50μl溶胞缓冲剂230，该缓冲剂中可包括：离液盐，该盐溶液中含4.7M 盐酸胍、10mM尿素、10mM Tris HCl，其pH值为5.7；以及2％氚X-100。 第四节段140可包含500μg磁性硅石颗粒240，其例如是MagPrepTM 珠粒(Merck & Co出品)，这些珠粒悬浮在80μl异丙醇中。在存在离 液盐和乙醇的条件下，这些珠粒可结合DNA。第五节段150可包含80μl 冲洗缓冲剂250(其可包含50％乙醇、20mM NaCl、10mM Tris HCl， 其pH值为7.5)。第六节段160可包含80μl 20mM的2-吗啉基乙磺 酸(MES)缓冲剂260，其pH值为5.3。可对MES缓冲剂的pH值进行 调节，以使其足够低，以防止DNA被从珠粒上洗脱走。第七节段170 可包含80μl洗脱缓冲剂270(10mM Tris HCl，其pH值为8.5：该缓 冲剂是适于执行PCR的缓冲剂的一种实例)。可对洗脱缓冲剂的pH 值进行调节，以使其足够高，以便于将DNA从珠粒的表面上洗脱到缓 冲剂中。第八节段180可包含干态的尿嘧啶-N-转葡糖基酶(UNG)280。 第九节段190可包含干燥后的PCR试剂290(其可包含10nmol如下物 质中的之一：3-脱氧三磷酸核苷(dNTPs)、脱氧三磷酸腺甙(dATP)、 脱氧三磷酸胞苷(dCTP)、脱氧三磷酸鸟苷(dGTP)；20nmol脱氧三 磷酸尿苷(dUTP)、2.5μmol KCl、200nmol MgCl2、1-5单位的Taq DNA 聚合酶、20-100pmol每一种低聚核苷酸引物、以及6-25pmol TaqMan 探针)。节段190的端部194可被永久性地密封起来，或带有一压力 闸门，以便于收集扩增反应的产物，以确认基因配型检验的结果，其 中，基因配型检验是通过DNA排序法或本领域技术人员公知的其它检 验方法进行的。
对于基因配型，可将超过10μl的全血装入到第一节段110中。 然后，利用一罩帽20封闭细管，并将其插入到一分析仪中。对试样的 处理可包括如下的步骤：
1.试样的溶解。除了第一夹具310之外，所有的夹具都在细管上 夹闭起来。第一致动器312可对第一节段110进行挤压，以调节血液 210的体积，目的在于将约10μl的血液保留在第一节段内，然后，第 一夹具310夹压细管，以将该节段封闭。然后，第二致动器322对第 二节段120(子节段121、122)施压，以将可剥离封口125破开，从 而使PBS 221与蛋白酶K 222混合到一起。然后，第二夹具320张开， 从而第二致动器可对第二节段加压，以将可剥离封口破开。第一、第 二致动器还可交替地挤压节段，以将稀释缓冲剂与血液试样混合起来。 分析仪可将第一致动器312和第二夹具320闭合，以将稀释后的试样 移到第二节段120中，并可将第三夹具330张开，致动器322、332 交替地挤压细管节段130、120，以破开节段之间的可剥离封口，以便 于将溶胞缓冲剂230与稀释后的试样混合起来，并在50℃的温度下培 养5分钟。可通过使细管与设置在致动器和/或与致动器相对的模块中 的热学元件进行接触，来保持上述的培养温度。
2.核酸的俘集。在培养之后，第四夹具340可张开，且第四致动 器342可对第四节段140进行挤压，以破开可剥离封口，从而将悬浮 在异丙醇240中的磁性硅石珠粒与节段130和/或120中的溶解液混合 起来。致动器322、332与相邻的致动器312、342可交替地挤压各自 的节段，以在室温下将混合物搅动并培养5分钟，以利于DNA结合到 磁性硅石珠粒上。然后，利用设置在节段130附近的磁场源430产生 一个磁场，以俘集处于悬浮态的珠粒。致动器322和332可交替地挤 压节段120和130以俘集珠粒。作为备选方案，致动器332可挤压节 段130，以形成一流动通道，两侧旁的致动器322和342对各自对应 的节段交替地加压，以提高俘集效率。基本上所有的珠粒都可被固定 到节段130的壁面上，然后，可将从致动器342到夹具314之间的致 动器和夹具依次开启、关闭，从而将未被结合的试样和废料移向废料 储容器22。
3.洗涤。在俘集过程之后，可执行一洗涤操作，以便于从珠粒和 将要进一步处理试样的节段中清除掉残余碎屑和反应抑制剂。在该实 施方式中，利用乙醇洗涤缓冲剂执行基于稀释作用的洗涤，并利用MES 洗涤缓冲剂执行基于薄层流动的洗涤。可首先张开夹具350和致动器 342，然后可将致动器352关闭，以将乙醇缓冲剂250移到节段240 中，随后可将夹具350闭合。通过对节段140和130执行相同的处理 过程，可将乙醇缓冲剂移向节段130。可撤消磁场；致动器332和至 少一个相邻的致动器可交替地挤压各自对应的节段，以产生能重新悬 浮起珠粒的流体。然后，可将磁场开启，以基本上俘集所有的珠粒， 且可通过采用上述的各种方法来将液体移向废料储容器。在完成了第 一次洗涤之后，可将MES洗涤缓冲剂从节段160移到节段140中。致 动器332和夹具340、330可被轻柔地放松，以形成一贯穿节段130 的薄层流动通道。致动器342可对节段140轻柔地加压，以形成一定 的内部压力，由此可确保薄层流动通道具有基本上均匀的间隙。然后， 致动器342轻柔地对细管加压，且致动器322可松开细管，以确保洗 涤缓冲剂基本上以层流的形式流过流动通道。当洗涤完成时，致动器 和夹具可被闭合，基本上所有的废料都被移到了废料储容器22中。
4.核酸洗脱。然后，利用与上述操作类似的操作，可将洗脱缓冲 剂270从节段170移向节段130。可将磁场撤消，珠粒将重新悬浮到 在节段130与节段140之间流动的洗脱缓冲剂中。在静态、流动或搅 动的条件下，将珠粒悬浮液在95℃的温度下培养2分钟。然后将磁场 开启，并使基本上所有的珠粒固定下来，且通过依次开启和关闭致动 器和夹具将洗脱出的核酸溶液移到节段170中。致动器372可对节段 170加压以将洗脱出核酸溶液的体积调整到50μl，然后，夹具370将 细管夹紧，从而完成DNA的提取过程。
5.核酸扩增及检测。然后可将核酸溶液转移到节段180中，并与 UNG 280在37℃的温度下混合、培养5分钟，以消解生物试样中可能 存在的任何PCR污染产物。在培养之后，可将温度升高到95℃并保持 2分钟，以改变DNA和UNG的特性。然后可将核酸溶液转移到节段190 中，并在60℃的条件下与PCR试剂290混合，以启动热激发PCR过程。 通过将节段180设定在95℃，并将节段190设定在60℃，且可通过闭 合和开启致动器382和392来交替性将反应混合物在各个节段之间进 行转移，可实现通常的两温度50周期扩增分析：即2秒种95℃和15 秒钟60℃。通过将节段170设定在95℃，节段180设定在72℃和节 段190设定在60℃，且可通过闭合和开启致动器372、382和392来 交替性地将反应混合物在各节段之间进行转移，可实现通常的三温度 50周期扩增分析：即2秒钟95℃、10秒钟60℃和10秒钟72℃。可 在模块394上安装一个检测传感器492-例如光度仪，以通过细管壁 的一部分实时监控从报道因子染色剂发出的荧光。在完成了分析之后， 可报告检验结果，并通过挤压节段190将试样经压力闸门194传递到 节段198，以便于进一步进行处理。
将10毫升经乙二胺四乙酸(EDTA)处理的新鲜人全血装入到预填 装的试管中，并在如文中所述的分析仪中进行处理。利用 VICTM-labeled TaqMan Minor Groove Binder探针和FAM-labeled TaqMan Minor Groove Binder探针来完成检测，其中，前一探针与野 生型血色素沉着(HFE)基因互补，而后一试剂与C282Y突变异种互补。 图8表示出了三次独立实验和一次阴性对照的结果，在其中的阴性对 照实验中，省略了模板DNA。由于这些试样只包含野生型HFE等位基 因，所以只显示出了VIC荧光踪迹。
实例2.从拭签试样中分离基因组DNA并进行检测
可在管体1中完成DNA的分离及对DNA序列的检测，该管体包括 一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离封口分隔开， 且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有废料储容器22， 另外，还从罩帽的开口突伸出一个拭签。除了第二节段120的第一子 节段121中可包含有50μl PBS稀释缓冲剂之外，所有的预包封试剂 都与实例1中的试剂相同。
罩帽20上的拭签可被用来从口腔、表面或本领域人员公知的其它 可拭刮表面上收集试样。在采集试样之后，可将罩帽配接到细管上的， 以将拭签的试样伸入到第一节段110中。然后，将细管插入到分析仪 中。除了第一夹具310之外，可将所有的夹具闭夹到细管上。第二致 动器322对第二节段120(子节段121和122)施压，以破坏可剥离封 口125，将PBS 221与蛋白酶K 222混合起来。然后将第二夹具320 张开，且第二致动器对第二节段加压，以破开可剥离封口，并将PBS 和蛋白酶K试剂移动到第一节段110中。将夹具320闭合，第一致动 器312交替地挤压和放松，以将拭签试样从拭签顶端洗脱下来。在试 样被洗脱下去之后，第一致动器312可挤压第一节段110，且夹具320 和第二致动器322可张开，以允许将洗脱出的试样转移到第二节段中。 然后，第二致动器322对第二节段120加压，以将洗脱得到试样的体 积调节为约50μl，然后，第二夹具320对细管加压以封闭节段。后序 的所有试样处理步骤都与实例1中的步骤类似。
可用人造丝包端的无菌拭签(Copan Italy)从供体面颊内侧刮取 口腔上皮细胞。将拭签浸入到20μl PBS中，并急速地搅动，以使细 胞悬浮。将10毫升悬浮的细胞液装入到预装料的试样细管中，并如文 中所述的那样在分析仪中进行处理。利用VICTM-labeled TaqMan Minor Groove Binde探针和FAM-labeled探针来进行检测，其中，前一探针 与野生型血色素沉着(HFE)基因相匹配，而后一试剂与HFE基因的 282Y突变异种相匹配。
实例3.从血浆中分离细菌的DNA
可在管体1中执行血浆中的DNA的分离及对DNA序列的检测，该 管体包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离封口 分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有废料 储容器22。除了如下情况不同之外，所有的预包封试剂都与实例1中 的试剂相同：第二节段120的第一子节段121中包含有50μl PBS稀 释缓冲剂、第三节段130中含有100μl溶胞缓冲剂230、第四节段140 中含有500μg磁性硅石珠粒，这些珠粒悬浮在异丙醇中。对于细菌性 DNA的检测而言，将超过10μl的血浆装入到第一节段110中，然后按 照实例1中描述的试样处理步骤，利用预封装的试剂对试样执行处理。
将约105的大肠杆菌O157：H7细胞在人血浆中稀释到10μl体积 用于进行分析。如上所述，在分析仪中进行DNA的提取和检测。识别 O157：H7的Stxl基因的标记FAM的探针用于该检测。图10中显示了 伴有阴性对照(其中省略了大肠杆菌O157：H7 DNA)的实验结果。
实施例4 从血浆中分离病毒RNA并检测
可在试管1中执行从血浆中分离RNA并进行RNA序列的检测。其 中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离 封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有 废料储容器22。除了如下情况不同之外，所有的预包封试剂都与实例 3中的试剂相同：第四节段140可以含有硅石膜、硅石片或硅石纤维 网之一(它们的尺寸被调整到完全符合节段内部)以及130μl的异丙 醇；第九节段190可以含有干燥的RT-PCR试剂290，该试剂中可以含 有10nmol以下物质：dATP，dCTP和dGTP；20nmol dUTP，2.5μmol KCl、 200nmol MgCl2、1-5单位的Tth DNA聚合酶、20-100pmol每一种低聚 核苷酸引物、以及6-25pmol TaqMan探针，有或无1-5单位Taq DNA 聚合酶。
为了进行病毒核酸的分离和检测，可将超过50μl的血浆装入第 一节段110中。然后，除了改性的核酸俘集步骤和额外的逆转录步骤 之外，其余按照实例1中描述的试样处理步骤，利用预封装的试剂对 试样执行处理。对于核酸俘集步骤来说，可以将第四夹具340打开， 第四致动器342可以挤压第四节段140以破开可剥离封口并使得溶胞 试剂230与节段130内的异丙醇240中的硅石膜接触。致动器332、 342可交替地挤压各自的节段，以在室温下将混合物搅动并培养5分 钟，以利于核酸结合到硅石膜上。在核酸俘集之后，致动器342可挤 压节段140，液体废料可以移动到废物储容器中。夹具330可以夹闭， 致动器332、342和352可以在节段130、140和150中形成一流动通 道，以允许乙醇洗涤缓冲液洗涤基质。所有后续的试样处理步骤都可 与实施例3相同。附加的逆转录步骤可以在PCR扩增前进行，并包括 在第九节段中，于65℃下用RT-PCR试剂将提取的RNA培养10分钟。
实施例5 从全血中分离细菌DNA并进行检测
可在试管1中执行从全血中分离DNA并进行DNA序列的检测。其 中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离 封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有 废料储容器22。第二节段120的子节段121中包含有50μl PBS稀释 缓冲剂、第三节段130中含有100μl溶胞缓冲剂230、第四节段140 中含有10μg磁珠，如DynabeadsTM(Dynal Biotech)，共轭到悬浮于杂 交缓冲液(100μl的2XSSC/0.1M EDTA)中的104-107肽核酸(PNA) 探针的复制品上。所有其它预封装的试剂可以与实施例1中所描述的 一样。
为了进行细菌核酸的分离和检测，将超过50μl的全血装入第一 节段110。然后，除了改性的核酸俘集步骤之外，其余按照实例1中 描述的试样处理步骤，利用预封装的试剂对试样执行处理。对于核酸 俘集步骤来说，可以将第四夹具340打开，第四致动器342可以挤压 第四节段140以破开可剥离封口，并使得悬浮在杂交缓冲液240中的 PNA偶联的磁珠与溶胞试剂在节段130内混合。致动器322、332与邻 近的致动器312和342可交替地挤压各自的节段，以在室温下将混合 物搅动并培养15分钟，以利于DNA杂交到与磁珠偶联的PNA探针上。 然后可以使用预封装的试剂，按照与实施例1所述同样的试样处理步 骤处理试样。
实施例6 从全血中分离病毒RNA并检测
可在试管1中执行从全血中分离RNA并进行RNA序列的检测。其 中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离 封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有 废料储容器22。所有预封装的试剂与实施例5的相同，除有以下不同： 第九节段190可以含有干燥的RT-PCR试剂290，该试剂中可以含有 10nmol以下物质：dATP，dCTP和dGTP；20nmol dUTP，2.5μmol KCl、 200nmol MgCl2、1-5单位的Taq DNA聚合酶、1-5单位的Tth DNA聚 合酶、20-100pmol每一种低聚核苷酸引物、以及6-25pmol TaqMan探 针。为了进行病毒RNA的分离和检测，将超过50μl的全血装入第一 节段110。然后除了附加的逆转录步骤之外，其余按照实施例1中描 述的试样处理步骤，利用预封装的试剂对试样执行处理，所述逆转录 步骤在扩增前进行，其中提取的RNA在第九节段190中，于65℃用 RT-PCR试剂培养10分钟。
实施例7 使用免疫磁性富集从全血中分离细菌
可在试管1中执行从全血中分离细菌DNA并进行DNA序列的检测。 其中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥 离封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置 有废料储容器22。第二节段120可以包含干性磁珠，诸如Dyna beads， 上面涂敷有对细菌表位特异的俘集抗体。第三节段130可以包含100 μl PBS缓冲液230，用于控制试样的pH和稀释红细胞浓度，以确保 被俘集抗体有效的结合。第四节段140可以容纳有包含干盐(1μmol KHCO3，15μmol NH4Cl)的红细胞溶解缓冲液和100μl的0.1mM的EDTA， pH8.0的缓冲液，装在由可剥离封口分隔的两个子节段中。第五节段 150和第六节段160可分别含有80μl的PBS洗涤缓冲液。所有其它 预封装的试剂与实施例1的相同。
为了在全血中进行细菌检测，将超过50μl的全血装入第一节段 110。然后用罩帽20封闭细管并将其插入到分析仪中。试样处理包括 以下步骤：
1.目标细胞的俘集。除了第一夹具310之外，所有的夹具都在细 管上闭夹起来。第一致动器312可对第一节段110进行挤压，以调节 血液210的体积，目的在于将约50μl的血液保留在第一节段内，然 后，第一夹具310夹压细管，以将该节段封闭。然后，第三致动器332 对第三节段130施压，以将节段130和节段120之间的可剥离封口破 开，从而使PBS与偶联到磁珠上的抗体混合到一起，以重构俘集溶液。 然后，第二夹具320张开，从而第一致动器312可对节段110加压， 以使血液试样移动到第二节段120和第三节段130。第二致动器322 和第三致动器332可交替地挤压节段，以将俘集的溶液与血液试样混 合起来，并在4℃下培养该混合物15-30分钟，以利于抗体结合到靶 细胞上。然后，利用磁场源430产生一个磁场，并施加到节段130以 俘集处于悬浮态的珠粒。致动器322和332可交替地挤压节段120和 130，以俘集珠粒。在基本上所有的珠粒都可被固定到节段130的壁面 上后，可将从致动器332到夹具310之间的致动器和夹具依次开启、 关闭，从而将未被结合的试样和废料移向废料储容器22。
2.红细胞溶解。在俘集目标之后，第四夹具340打开并且第四致 动器可挤压第四节段140以重构红细胞溶解缓冲液，并将缓冲液移送 到节段230中。可除去由磁源430产生的磁场以允许珠粒重新悬浮。 致动器322和332可交替地挤压各自的节段以在室温下搅动并培养该 混合物5分钟，以促进试样中保留的红细胞的溶解。然后，可在节段 130上施加磁场，以俘集悬浮态的磁珠。当基本上所有的珠粒都被固 定到节段130的壁面上后，将未被结合的试样和废料移向废料储容器 22。
3.洗涤。在结合步骤后可进行两个洗涤过程，这两个洗涤过程都 可使用预封装在节段150和160中的PBS洗涤缓冲液。通过使用上述 方法使用基于稀释的洗涤进行所述洗涤。
4.核酸洗脱。按照与实施例1所述类似的操作进行洗脱。将珠粒 悬浮液在95℃的温度，静态、流动或搅动条件下培养2-5分钟以溶解 俘集的靶细胞和释放DNA。
5.核酸扩增及检测。通过与实施例1中所述相同的方法可以进行 实时PCR检测。
实施例8 使用免疫磁性富集方法从全血中分离病毒RNA
可在试管1中执行从全血中分离病毒RNA并进行序列的检测。其 中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离 封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有 废料储容器22。所有预封装的试剂可以与实施例5中的相同，除了以 下不同：第二节段120可以包含干性磁珠，诸如Dyna beads，上面涂敷 有对病毒表位特异的俘集抗体。第九节段190可以含有干燥的RT-PCR 试剂290，该试剂中可以含有10nmol以下物质：dATP，dCTP和dGTP； 20nmol dUTP，2.5μmol KCl、200nmol MgCl2、1-5单位的Taq DNA聚 合酶、1-5单位的Tth DNA聚合酶、20-100pmol每一种低聚核苷酸引 物、以及6-25pmol TaqMan探针。为了进行病毒RNA的分离和检测， 将超过50μl的全血装入第一节段110。然后除了改性的目标俘集步 骤和附加的逆转录步骤之外，其余按照实例7中描述的试样处理步骤， 利用预封装的试剂对试样执行处理。对于目标俘集步骤来说，可以在 室温下于节段120和130中，通过抗体偶联磁珠俘集病毒体5分钟。 所述逆转录步骤在扩增前进行，其中包括将提取的RNA在第九节段190 中，于65℃用RT-PCR试剂培养10分钟。
实施例9 用挂锁探针(padlock probes)和解链曲线分析进行 人DNA的多倍体分型
可在试管1中执行从全血中分离DNA并进行DNA序列的检测。其 中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可剥离 封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设置有 废料储容器22。所有预封装的试剂可以与实施例1中的相同，除了第 八节段180和第九节段190不同：第八节段180可以包括两个由可剥 离封口分隔的子节段；第一子节段可以包含干性挂锁探针和T4 DNA 连接酶280，第二子节段可包含干性外切核酸酶I和外切核酸酶III。 第九节段190可包含干性UNG和PCR试剂290(它可以包括3种dNTP 各200μmol；100pmol PCR使用的低聚核苷酸、400μmol dUTP，1nmol KCl、0.1nmol MgCl2、5单位的Taq DNA聚合酶以及任选的12.5pmol 的TaqMan探针或分子信标)。
为了基因分型，将超过10μl的全血装入第一节段110中。然后 可以按照实施例1(除了核酸扩增和检测步骤)中所描述的试样处理 步骤用预封装的试剂处理试样。在第七节段170中完成核酸提取步骤 之后，致动器372可以调节节段170中的核酸溶液体积至大约5-15μ l，而将核酸溶液中的剩余部分保留在节段160中，160通过夹具370 与节段170分开。然后致动器372可以挤压节段170以破开节段170 和180之间的可剥离封口，而保持节段180的第一和第二子节段之间 的可剥离封口完整。可以在节段180的第一子节段中将提取的核酸与 T4 DNA连接酶和挂锁探针混合，然后可以将混合物移送到节段170中。 保存在节段160中的剩余核酸溶液可被移送到节段170中。可以在37℃ 条件下于节段170中将核酸溶液、挂锁探针和T4连接酶培养15分钟。 然后该混合物可以移送到第八节段180中以破开节段180的第二子节 段的可剥离封口，从而在37℃下，用外切核酸酶I和外切核酸酶III培 养5分钟来降解所有的线性DNA片段。培养后，可以在第八节段180 中加热该溶液到95℃，以灭活外切核酸酶和T4连接酶。然后该溶液可 以被转移到第九节段190中，与干性UNG和PCR试剂混合。UNG降解 在引入试样时可能存在的任何污染的PCT产品，并线性化和环化挂锁 探针，以利于报道基因序列的扩增。可以按照实施例1中所述执行PCR 的扩增。安装在模块394上的检测传感器492可以通过细管壁的一部 分实时监测从报道基因染料的荧光发射。可以进行解链曲线分析以识 别目标。或者，可以通过压力闸门194将试样转移到节段198，以进 一步执行核酸微阵列检测或本领域其它的检测技术。
实施例10 活细菌孢子的分离和萌发
可在试管1中执行从表面用拭子取样的孢子试样中分离DNA并进 行DNA序列的检测。其中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节 段，这些节段被可剥离封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以 及罩帽20，其内设置有废料储容器22，另外，还从罩帽的开口突伸出 一个拭签。细管的第一节段110可包括被可剥离封口分隔的两个子节 段；第一子节段可适于容纳拭签试样，第二子节段可包含80μl的PBS 洗涤缓冲液，其具有允许孢子被俘集抗体有效结合的适宜的pH值。第 二节段120可以包括其上涂敷有抗孢子抗体的固体基质，其中所述抗 体对孢子上的表位具有高亲和力，而对于发育细胞上的表位的亲和力 较低。第二节段还可以预封装一定体积的气体，以利于破开节段120 和110之间的可剥离封口。第三节段130可包括50μl的孢子萌发试 剂230，它可以包括脑心灌注介质(Difco)、His 50mM、Tyr 1mM、 肌苷2mM、Ala 200mM以及Ser 200mM。第四节段140可包含50μl溶 解缓冲液240，其含有离液盐，所述离液盐包括4.7M盐酸胍、10mM 尿素、10mM Tris HCl、pH5.7，2％的氚X-100。第五节段150可包含 500μg磁性硅石颗粒240，其例如是MagPrep珠粒(Merck & Co出品)， 这些珠粒悬浮在80μl异丙醇中。第六节段160可包含80μl洗涤缓冲 剂(其可包含50％乙醇250、20mM NaCl、10mM Tris HCl，其pH值为 7.5)。第七节段170可包含80μl 20mM的MES缓冲剂270，其pH值 为5.3。第八节段180可包含80μl洗脱缓冲剂280(10mM Tris HCl， 其pH值为8.5)。第九节段190可包含干态的尿嘧啶-N-糖化蛋白(UNG) 280和干燥后的PCR试剂290(其可包含10nmol如下物质：dNTPVs、 dATP、dCTP、dGTP；20nmol dUTP、2.5μmol KCl、200nmol MgCl2、1-5 单位的Taq DNA聚合酶、20-100pmol每一种低聚核苷酸引物以及 6-25pmol TaqMan探针)。
为了进行活孢子检测，可以使用与罩帽20结合为一体的拭签来采 集试样。采集后，可以将罩帽安放到细管上，将获得的拭样引入到第 一节段110中。然后可以将吸管插入到分析仪中。试样处理可包括下 列步骤：
1.孢子萌发。除了第一夹具310之外，所有的夹具都在细管上闭 夹起来。第一致动器312可对第一节段110进行挤压，以破坏第一节 段110的第一和第二子节段之间的可剥离封口，从而释放PBS洗涤缓 冲液。然后第一致动器310可交替地压缩和解压缩节段110，以用PBS 缓冲液将孢子从拭签头端洗涤掉。在将孢子悬浮于PBS中之后，致动 器322可以挤压节段120，以将节段110和节段120之间的可剥离封 口破开，从而使孢子悬浮液移动到节段120。夹具320张开，并且致 动器322可交替地挤压节段120，以促进孢子与抗体结合。培养后， 液体废料可被移送到废物储容器。然后致动器332可挤压节段130， 来破坏节段120和130之间的可剥离封口，使得萌发溶液在节段120 中，于搅动、37℃的条件下与俘集的包子共培养13分钟。萌发的细胞 将不会与孢子特异性抗体结合，因此将悬浮在溶液中。
2.核酸俘集。在萌发之后，第四夹具340可打开并且第四致动器 可挤压第四节段140以打开可剥离封口，并使溶解缓冲液与萌发的细 胞混合。然后第五夹具350可打开并且第五致动器挤压节段150，使 得悬浮在异丙醇240中的磁性硅石珠粒移动到节段130中，与溶胞液 混合。致动器332和342可交替地挤压各自的节段以在室温下搅动并 培养该混合物5分钟，以促进DNA结合到磁性硅石珠粒上。然后，通 过磁源430产生的磁场可被施加到节段130，以俘集悬浮态的磁珠。 致动器332和342可交替地挤压节段130和140以俘集珠粒。当基本 上所有的珠粒都被固定到节段130的壁面上后，将未被结合的试样和 废料移向废料储容器22。
3.洗涤。节段160中的乙醇洗涤缓冲液和节段170中的MES缓冲 液可用于洗涤固定的珠粒。如实施例1中所述，通过致动器322和332 可以在节段120和130中执行基于稀释的洗涤。作为备选方案，也可 以如实施例1中所述，通过致动器322、332和342可以在节段120、 130和140中执行基于薄层流动的洗涤。
4.核酸洗脱。按照与实施例1所述类似的操作，可将洗脱缓冲液 270从节段180移动到130，以进行DNA洗脱。
5.核酸扩增及检测。然后可将核酸溶液转移到节段190中，并与 UNG和干性PCR试剂混合。在37℃的温度下将该反应混合物培养5 分钟，以使UNG消解任何PCR污染产物。在培养之后，可将反应混合 物转移到节段180中，以在95℃变性2分钟。然后可将核酸溶液转移 到节段190，并在60℃的条件下培养，以启动热激发PCR过程。通过 将节段180设定在95℃，并将节段190设定在60℃，且可通过闭合和 开启致动器382和392来交替性将反应混合物在各个节段之间进行转 移，可实现通常的两温度50循环扩增分析：即2秒种95℃和15秒钟 60℃。通过将节段170设定在95℃，将节段180设定在72℃，并将节 段190设定在60℃，且可通过闭合和开启致动器372、382和392来 交替性将反应混合物在各个节段之间进行转移，可实现通常的三温度 50循环扩增分析：即2秒种95℃、10秒钟60℃和10秒钟72℃。可 在模块394上安装一个检测传感器492-例如光度仪，以通过细管壁 实时监控从报道因子染色剂发出的荧光。在完成了分析之后，可报告 检验结果，并通过挤压节段190将试样经压力闸门194传递到节段 198，以便于进一步进行处理。
实施例11 从固态组织试样中进行人DNA的多倍体分型
在第11实施方案中，可在试管1中执行从固态组织试样中分离 DNA并进行DNA序列的检测。其中试管1包括一柔性细管10，其具有： 九个节段，这些节段被可剥离封口分隔开，且其中含有预先包封的试 剂；以及罩帽20，其内设置有废料储容器22。第一节段110适于接受 固体组织试样，具有微齿样内表面的韧化壁，以利于组织研磨。第二 节段120可包含250μg干性的蛋白酶K222。第三节段130可包含100 μl溶解缓冲液230，该缓冲剂中可包括：离液盐，该盐溶液中含4.7M 盐酸胍、10mM尿素、10mM Tris HCl，其pH值为5.7；以及2％氚X-100。 第四节段140、第五节段150、第六节段160以及第七节段170可包含 与实施例1中相同的试剂。第八节段180可包括由可剥离封口分隔的 两个子节段。第一子节段可以包含干性挂锁探针和T4 DNA连接酶280， 第二子节段可包含干性外切核酸酶I和外切核酸酶III。第九节段190 可包含干性UNG和PCR试剂290(它可以包括3种dNTP各200μmol； 100pmol PCR使用的低聚核苷酸、400μmol dUTP，1nmol KCl、0.1nmol MgCl2、5单位的Taq DNA聚合酶以及任选的12.5pmol的TaqMan探针)。
为了突变检测分析，可将1mg-50mg的固体组织试样装入第一节段 110中。然后可以利用一罩帽20封闭细管，并将其插入到一分析仪中。 之后，所有的夹具都在细管上闭夹起来。夹具310张开，从而第三致 动器332可对第三节段130加压，来破坏节段120和130之间的可剥 离封口，使溶解缓冲液230与蛋白酶K混合。第二夹具320可打开， 第二致动器可挤压第二节段以破坏可剥离封口，使溶解液引入到节段 110中的固体组织试样中。第二夹具320可闭合，第一致动器312可 压缩和解压缩节段110，促进细管壁表面上的微齿对固体组织试样的 匀化。接触节段110的热元件可以被设置在50-68℃，以增加蛋白酶的 消化效率。在组织试样被充分匀化后，可以将匀化物移送到节段120， 而悬浮于节段140内的异丙醇中的磁性硅石珠粒可被移送到节段130。 致动器322和致动器332可交替地挤压其各自的节段，以将匀化物与 珠粒悬浮液混合，促进DNA结合到磁性硅石珠粒上。然后，利用磁场 源430产生的磁场可被施加到节段130以俘集处于悬浮态的珠粒。致 动器322和332可交替地挤压节段120和130，以俘集磁场中的珠粒。 或者，致动器322可挤压节段130以形成流体通道，其两侧的致动器 322和342可交替地挤压其各自的节段，以增加俘集效率。基本上所 有的珠粒都可被固定到节段130的壁面上后，可将从致动器342到夹 具310之间的致动器和夹具依次开启、关闭，从而将未被结合的试样 和废料移向废料储容器22。之后的洗涤和核酸洗脱步骤可以按照实施 例1中所述方法执行。按照实施例9中所述的挂锁探针分析方法可以 进行核酸的扩增和检测。
实施例12 从全血中进行血浆分离以及病毒检测
在第12实施例中，可在试管1中执行从全血中分离RNA并进行 RNA序列的检测。其中试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段， 这些节段被可剥离封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩 帽20，其内设置有废料储容器22。细管的第一节段110可包括被可剥 离封口分隔的两个子节段；第一子节段可适于容纳全血试样，第二子 节段可包含以下物质之一：诸如凝血酶一类的凝血剂、或干性多价抗 红细胞抗体。第一节段还可在其基底的第二子节段中包括一个或多个 埋置的滤袋，优选其孔径为1μm-10μm。可这样设计滤袋的孔径，使 得基本上没有血细胞通过，而只有血浆可以通过。第二节段120可包 括80μl的PBS稀释缓冲液。第三节段130可包含250μg干性蛋白酶 K和60μl溶解缓冲液，该缓冲剂中可包括(4.7M盐酸胍、10mM尿 素、10mM Tris HCl，其pH值为5.7；以及2％氚X-100)，分别装在 由可剥离封口分隔的两个子节段中。第四节段140、第五节段150、第 六节段160、第七节段170以及第八节段180可包含与实施例1中相 同的试剂。第九节段190可包括干性RT-PCR试剂290，它可以包括 10nmol以下物质：dATP，dCTP和dGTP；20nmol dUTP，2.5μmol KCl、 200nmol MgCl2、1-5单位的Taq DNA聚合酶、1-5单位Tth DNA聚合 酶、20-100pmol每一种低聚核苷酸引物、以及6-25pmol TaqMan探针。
为了在细管中进行血浆分离，将大约300μl的全血装入第一节段 110。所有的夹具都在细管上闭夹起来。致动器312可对节段110进行 挤压，以破坏子节段之间的可剥离封口，并使血样与干性多价抗红细 胞抗体或凝血剂混合。致动器312可交替地挤压和解压节段110，以 促进抗体与红细胞的结合，和形成红细胞集簇。致动器322对节段120 施压，以将节段120和节段110之间的可剥离封口破开，从而使稀释 缓冲液移动到节段110，与血样混合。在足量的红细胞凝聚之后，致 动器312可对节段110轻柔地加压，以驱动血样通过埋置的滤器，同 时致动器322可缓慢地解压节段120，以从滤器的另一侧产生吸力。 在血浆分离之后，夹具320可以闭合，致动器332可挤压节段130以 在溶解缓冲液中重组干性蛋白酶K。然后夹具330可以打开，致动器 322可挤压节段120以使血浆与溶解缓冲液混合，并在节段130中、 50℃下培养该混合物5分钟。对于DNA病毒，可按照实施例1中所述 相同的方法进行之后的核酸俘集、洗涤、洗脱、扩增和检测步骤。逆 转录步骤可以在PCR扩增前进行，并包括在第九节段190中，于65℃ 下用RT-PCR试剂将提取的RNA培养10分钟。
实施例13 从收集在棉质基质上的全血中分离和检测基因组DNA
在第13实施方案中，可以在试管1中进行DNA的分离和DNA序列 检测。试管1包括一柔性细管10，其具有：九个节段，这些节段被可 剥离封口分隔开，且其中含有预先包封的试剂；以及罩帽20，其内设 置有废料储容器22。细管的第一节段110可以接收采集在棉质基质上 的全血试样，所述棉质基质例如是Whatman BFC 180和FTA纸， Schleicher和Schuell 903TM和IsoCode纸。第二节段120可以包括 含有40μl的蒸馏水220的洗涤缓冲液。第三节段130可包括80μl 洗脱缓冲液(10mM Tris HCl，pH8.5)或蒸馏水230。第四节段140可 包括干性UNG和干燥后的PCR试剂240(其可包含10nmol如下物质： 3dNTPs、dATP、dCTP、dGTP；20nmol dUTP、2.5μmol KCl、200nmol MgCl2、1-5单位的Taq DNA聚合酶、20-100pmol每一种低聚核苷酸引 物以及6-25pmol TaqMan探针。节段140的底端可永久性封闭。
为了基因分型，用诸如指形粘取杆或其他工具采集的全血可被吸 收到棉性基质30上，该棉性基质30通过连接器36连接到试样细管罩 帽20上。然后，可以用罩帽20将试管封闭，并将其插入到分析仪中。 试样处理可包括下列步骤：
1.试样溶解  除了第一夹具310之外，所有的夹具都在细管上闭 夹起来。第一致动器312可对第一节段110进行挤压，以调节致动器 312与节段中棉性基质之间的距离，然后第一夹具310可挤压细管以 封闭节段。第一节段可以在95℃下培养5分钟，以干燥血样。然后， 使该节段的温度冷却到室温。干燥过程可溶解全血细胞，并增强血浆 蛋白和PCT抑制剂结合到棉性基质上。通过使细管接触加热元件可保 持所述培养温度，其中所述加热元件被安置在致动器和/或与致动器相 对的模块中。
2.洗涤。可以在加热过程之后进行洗涤处理，以便从基质和将用 于后面的试样处理的节段中除去可洗掉的残余物和PCR抑制剂。在该 实施方案中，可以使用基于稀释的洗涤或基于薄层流动的洗涤。对于 基于稀释的洗涤来说，夹具320可首先张开，然后可将致动器322关 闭，以将洗涤缓冲液220移送到节段210中，之后关闭夹具320。第 一致动器312可以在室温下3分钟的时间内通过重复挤压和释放作用 来搅动棉性基质，以释放未结合的血浆蛋白成分和PCR抑制剂。完成 洗涤后，可以将洗涤缓冲液从节段110中移送到安装于罩帽20内的废 料储容器22中。致动器312、夹具310和320可以被轻柔地放松以形 成穿过节段110的薄层流动通道。致动器322可以轻柔地挤压节段120 来产生一定的内压，从而保证薄层流动通道基本上均一的间隙。致动 器322可以挤压细管，使穿过流动通道的洗涤缓冲液基本上形成层流。 当洗涤完成后，致动器和夹具可以挤压节段，使得基本上所有的废料 都可以被移送到废料储容器22中。
3.核酸洗脱。按照上述类似的操作，可将洗脱缓冲液230从节段 130移动到110。可以在静止、流动或搅动条件下，于95℃培养棉性 基质2分钟。然后可以将洗脱物移送到节段130中。致动器332可挤 压节段130以调节洗脱的核酸溶液的体积到50μl，然后夹具330可 以闭夹细管，以完成DNA萃取工作。
4.核酸扩增及检测。然后，可将核酸溶液转移到节段140中，并 与UNG和PCR试剂240混合、在37℃的温度下将该反应混合物培养5 分钟，以降解在试样引入过程中可能已经存在的任何PCR污染产物。 在培养之后，可将温度升高到95℃，以变性DNA 2分钟。之后进行PCR 反应。通过将节段180设定在95℃，并将节段190设定在60℃，且可 通过闭合和开启致动器332和342来交替性将反应混合物在各个节段 之间进行转移，可实现通常的两温度50循环扩增分析：即2秒种95℃ 和9-15秒钟60℃。通过将节段120设定在95℃，将节段130设定在 72℃，并将节段140设定在60℃，且可通过闭合和开启致动器322、 332和342来交替性将反应混合物在各个节段之间进行转移，可实现 通常的三温度50循环扩增分析：即2秒种95℃、8-10秒钟60℃和8-12 秒钟72℃。可在模块344上安装一个检测传感器，例如光度仪492， 以通过细管壁实时监控从报道因子染色剂发出的荧光。
所有这里引用的专利文献和出版物都被结合入本文作为参考。
与相关申请的相互引用
本申请要求享有于2003年2月5日提交的第60/445304号美国临 时专利申请的优先权，该申请的全部内容都被结合到文中作为参考。 下列美国专利申请所公开的内容也被结合到文中作为参考：第 09/910233号、第09/782732号、以及10/241816号。