gonorrhoeae)已经对治疗它的抗生素药物逐渐产生了耐药性，并且是cdc(美国疾控中心)紧急威胁清单上仅有的三种有机体中的一个。防止淋病的传播依赖于对感染者及其伴侣的及时诊断和治疗。中央实验室测试的周转时间为1天-5天。因此，医生面临两种选择中的一个：(1)在对患者治疗之前要待几天才能出检测结果，而阳性患者可能有继续通过其伴侣和其伴侣的伴侣传播感染的风险，或者(2)当患者在他们面前时根据经验进行治疗。在一项对约翰霍普金斯大学1103名急诊室患者的研究中，440名疑似感染ct或ng的患者用抗生素进行了治疗，尽管绝大多数患者(323名)最终结果是阴性。通过经验疗法过度使用和误用抗生素的直接结果是，淋病中的抗生素耐药性正处于成为公共卫生危机的边缘。为了防止未来抗生素耐药菌株的发展，在护理点的分子诊断检测可以防止开不必要的抗生素药方，并提供快速诊断和治疗。
13.需要训练有素的人员进行分子诊断测试，因为这些精细的测定由核酸扩增方法(诸如pcr)支持，并在生物样品上进行，生物样品通常包含抑制扩增的多种物质。然而，这种训练有素的人员通常不在病人就诊的地方(即在护理点)。与护理点环境相关的其他挑战包括满足医生或临床工作流程的兼容性，以及系统用户未知的技能水平。因此，护理点分子诊断系统必须设计为便于系统用户使用，并且在进行样品制备和扩增面具有强大的功能，以最小的用户交互产生可靠的诊断结果
14.因此，尽管存在一些护理点诊断系统，但是仍然需要用于分子诊断测试的改进的设备和方法。特别地，对于能够在护理点环境中实现快速分子诊断能力的易于使用的系统的需求仍未得到满足。
15.v.概述
16.总体上，在一个实施例中，一种测试怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品的方法包括：(1)接受具有样品端口组件的盒，该样品端口组件包含怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品；(2)将怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室；(3)将样品与至少一种裂解剂混合以生成已裂解的样品；(4)使已裂解的样品穿过第一多孔固体载体，以在多孔固体载体上捕获核酸；(5)从第一多孔固体载体释放捕获的核酸以产生富集的核酸；(6)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室；(7)将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合；(8)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离；以及(9)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的样品中的目标病原体的存在、不存在或数量的指示。
17.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。样品可以是从哺乳动物获得的生物样品。哺乳动物可以是提供生物样品的人。样品可以从食品、天然非生长激素作物样品、作物样品、水样品、非生物流体样品或土壤样品中获得。接受盒的步骤还可以包括读取盒上的条形码并确定继续进行测试方法。该方法还可以包括获得并分析样品端口组件的样品窗的图像，并确定继续进行测试的方法。样品端口组件中的样品可以与填充室、计量室和溢流室流体连通。样品窗可以是透明的，并且形成在计量室的壁的至少一部分中。获得图像还可以包括获得透明观看窗的图像。分析图像还可以包括经由透明观看窗评估计量室中的样品液体的高度。获得图像和分析图像的步骤还可以包括获得包括浮力球(buoyant ball)的计量室的图像，并且分析图像可以包括识别球在计量室内的位置，并且
基于球的位置确定继续进行方法。该方法还可以包括获得和分析患者id标签的图像，并确定继续进行测试方法。该方法还可以包括在继续进行推进样品的步骤之前，确认盒上的旋转阀处于运送配置。该方法还可以包括从阀驱动组件上的干涉传感器获得读数，并基于该读数确认盒上的旋转阀没有过早地处于操作配置。该方法还可以包括将盒上的旋转阀与阀驱动组件接合，并将旋转阀旋转到操作配置。使旋转阀旋转处于操作配置可以将旋转阀垫圈放置成与盒上的定子接触。该方法还可以包括移动夹紧块，用于将盒与门支撑组件、气动接口组件和热夹具组件接合。移动步骤可以是单个连续移动。该方法还可以包括将具有多个易碎密封件销的易碎密封件块移动到适当位置，以接合盒上的一个或更多个易碎密封件。同时移动易碎密封件块可以使多个易碎密封件销与盒上的一个或更多个易碎密封件接合。顺序移动易碎密封件块可以使多个易碎密封件销与盒上的一个或更多个易碎密封件接合。移动易碎密封件块的步骤可以在执行移动夹紧块的步骤之后执行。移动易碎密封件块的步骤可以首先用夹紧块执行，并在与夹紧块分离的位置结束。该方法还可以包括将夹紧块和易碎密封件块一起移动，以接合盒。该方法还可以包括将夹紧块与易碎密封件块一起移动，直到盒与门支撑组件、气动接口组件和热夹具组件接合。该方法还可以包括仅驱动易碎密封件块组件，以同时或顺序接合盒上的一个或更多个易碎密封件。在将样品与至少一种裂解剂混合的步骤中，裂解剂可以是机械剂(mechanical agent)。机械剂可以是陶瓷珠、玻璃珠或钢珠，并且混合样品的步骤可以包括以至少1000rpm旋转搅拌棒。混合样品可以包括旋转搅拌棒或陶瓷珠、玻璃珠或钢珠以及化学裂解剂。所怀疑的病原体可以是革兰氏阳性细菌、真菌或植物细胞。在将样品与至少一种裂解剂混合的步骤中，该至少一种裂解剂可以是化学裂解剂。一种或更多种目标病原体可以是病毒或革兰氏阴性细菌，并且裂解试剂可以是离液试剂。在使已裂解的样品穿过多孔固体载体之前，该方法还可以包括使已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器(size-exclusion filter)，其中核酸可以穿过过滤器。在分配步骤之前，富集的核酸可以与一种或更多种扩增试剂组合。一种或更多种扩增试剂可以从由以下组成的组中选择：dna聚合酶、逆转录酶、解旋酶、核苷酸三磷酸(ntp)、镁盐、钾盐、铵盐和缓冲剂。一种或更多种扩增试剂还可以包括引物。等温扩增可以在将富集的核酸分配到两个或更多个测定室之前启动。在分配步骤之后，但在执行等温扩增反应之前，该方法还可以包括将富集的核酸与对一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体有特异性的引物组组合。第一测定室可以包含对第一核酸序列有特异性的引物组。第一核酸序列可以存在于一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体中。在将样品与至少一种裂解剂混合之前，可以将过程对照(process control)添加到样品，并且第一核酸序列存在于过程对照中。在使已裂解的样品穿过多孔固体载体之前，可以将过程对照添加到已裂解的样品，并且第一核酸序列可以存在于过程对照中。第二测定室可以包含对第二核酸序列有特异性的引物组。第二核酸序列可以存在于一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体中。执行等温扩增反应的步骤可以在不到20分钟内完成。执行等温扩增反应的步骤可以在不到15分钟内完成。执行等温扩增反应的步骤可以在不到10分钟内完成。测试样品的方法还可以包括提供包含在执行步骤期间做出的关于怀疑包含目标病原体的样品中的目标病原体的存在、不存在或数量的确定的结果。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用化学反应预处理样品。样品可以是痰，并且化学反应可以是与粘液裂解剂一起孵育。粘液裂解剂可以是二硫苏糖醇或n-乙酰半胱氨酸。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用酶促
反应预处理样品。酶促反应可以是用核酸酶、蛋白酶、淀粉酶、糖基化酶或脂肪酶孵育样品。预处理可以包括用脱氧核糖核酸酶孵育样品。预处理可以包括用蛋白酶孵育样品。蛋白酶可选自链霉蛋白酶、糜蛋白酶、胰蛋白酶和胃蛋白酶。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用物理处理预处理样品。物理处理可以包括使样品在第一方向上穿过尺寸排阻过滤器。目标病原体可穿过过滤器。目标病原体可以穿过或可以不穿过过滤器，从而可以在尺寸排阻过滤器的填充端口侧上捕获。该方法还可以包括使一定体积的悬浮缓冲剂在第二方向上穿过尺寸排阻过滤器，其中第二方向可以与第一方向相反，从而从过滤器的填充端口侧释放目标病原体。悬浮缓冲剂的体积可以小于样品的体积，并且目标病原体可以比在已装载的样品中浓度更高。物理处理可以包括将样品暴露于固定在固体基体上的捕获剂。该方法还可以包括在暴露之后，从样品中分离固体基体。捕获剂可以是捕获抗体。捕获剂可以是对红细胞具有亲和力的抗体。固体基体可以是磁珠，捕获剂可以对包括一种或更多种目标病原体的一类细胞具有亲和力，并且该方法还可以包括：(1)将磁珠与样品一起孵育；(2)接合磁体以将磁珠拉到样品装载结构内的位置；(3)洗去未结合的样品；(4)释放磁体；以及(5)重新悬浮磁珠并将悬浮物(包括结合到磁珠上的目标病原体)递送到裂解室。样品可以是痰，并且该方法还可以包括在将样品与至少一种裂解试剂混合之前，珠打(bead beating)痰以液化样品。珠打可以包括将痰与陶瓷珠、玻璃珠或钢珠混合。珠打可以包括将痰与陶瓷珠、玻璃珠或钢珠以及二硫苏糖醇混合。在将富集的核酸分配到测定孔(assay well)之前，该方法还可以包括使富集的核酸穿过第二多孔固体载体。第二多孔固体载体可以与第一多孔固体载体相同。富集的核酸可以在穿过第二固体载体之前与基质结合剂混合。基质结合剂可以是醇或盐溶液。第二多孔固体载体可以不同于第一多孔固体载体，并且第二固体载体可以对核酸具有亲和力，并且该方法还可以包括从第二固体载体释放捕获的核酸以生成二次富集的核酸。第二多孔固体载体可以不同于第一多孔固体载体。在使已裂解的样品穿过第一多孔固体载体之前，该方法还可以包括使已裂解的样品穿过第二多孔固体载体，其中第二固体载体可以结合或可以不结合核酸，并且可以对一种或更多种污染物具有亲和力，从而从已裂解的样品中去除污染物。
18.该方法还可以包括在完成执行等温扩增反应步骤之后，将盒从与夹紧块和易碎密封件块的接合中释放。该方法还可以包括显示在执行等温扩增反应步骤之后产生的结果。该方法还可以包括在计算机存储器中储存在执行等温扩增反应步骤之后产生的结果。该方法还可以包括在执行测试样品的步骤时将盒维持在竖直定向上。盒在竖直定向上时可以倾斜不超过30度。盒在竖直定向上时可以倾斜不超过15度。
19.在一些实施例中，在两个或更多个测定室的每一个测定室中组合富集的核酸的步骤期间，富集的核酸可以与包含在两个或更多个测定室中的每一个测定室中的干燥试剂组合。干燥试剂可以在两个或更多个测定室中的每一个测定室中的塞(plug)的表面上。干燥试剂可以在塞的表面上，该塞由能够透射执行步骤期间使用的红色光谱、蓝色光谱和绿色光谱中的至少一种中的激发波长和发射波长的材料形成。
20.该方法还可以包括使用盒上的旋转阀和引入旋转阀的气动信号将富集的核酸分配到两个或更多个测定室，另外其中当执行步骤被执行时继续引入气动信号。执行隔离步骤可以将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室暂时隔离。隔离步骤可以使用气动信号、封闭一个或更多个流体通道以封闭盒
的一个或更多个通路或通道的机械系统来执行。机械系统可以是单个夹管阀(pinch valve)、多个夹管阀和非热熔器条(non-heated staker bar)中的一个。执行隔离步骤可以将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室永久隔离。在执行隔离步骤之后，盒的一部分可以熔化或者可以塑性变形。在完成执行步骤后，两个或更多个测定室中的每一个测定室可以与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离。该方法还可以包括使用盒上的旋转阀和引入旋转阀的气动信号将富集的核酸分配到两个或更多个测定室。通过将热熔器(heat staker)移动成与盒接触以将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，气动信号可以在执行隔离步骤时继续被引入。在执行隔离步骤之后，单个热熔部(heat stake)可以将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离。单个热熔部可以隔离盒上的废弃物室。该方法还可以包括将热熔器移动成与盒接触，以将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室密封开。该方法还可以包括在将热熔器移动成与盒接触时，在盒中提供气动压力。该方法还可以包括在盒中形成热熔区域，以将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离。该方法还可以包括在将富集的核酸分配到两个或更多个测定室中的每一个测定室的步骤之后，获得一个或更多个测定室中的每一个测定室中的流体水平的第一图像。该方法还可以包括在隔离步骤之后获得一个或更多个测定室中的每一个测定室中的流体水平的第二图像。该方法还可以包括通过比较第一图像中的流体水平和第二图像中的流体水平来确定热熔部的质量。该方法还可以包括在执行推进样品步骤之前旋转盒上的旋转阀。该方法还可以包括使用引入盒气动接口的气动信号将样品推进到裂解室。测试样品的方法还可以包括在执行使已裂解的样品穿过第一多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸的步骤之前，旋转盒上的旋转阀。测试样品的方法还可以包括使用引入旋转阀的气动信号使已裂解的样品穿过第一多孔固体载体。测试样品的方法还可以包括使用盒上的旋转阀和引入旋转阀的气动信号将富集的核酸分配到两个或更多个测定室。
21.总体上，在一个实施例中，一种装置包括：外壳；外壳内的固定支撑支架；第一成像系统，其邻近开口安装在外壳内的固定支撑支架上；第二成像系统，其安装在外壳内的固定支撑支架上，第二成像系统被配置成从外壳内的第二成像区收集图像；移动支撑支架，其位于外壳内且可相对于固定支撑支架、第一成像系统和第二成像系统移动；驱动系统，其位于固定支撑支架上，驱动系统被配置成使移动支撑支架相对于固定支撑支架定位；以及开口，该开口被定位在外壳中以提供在固定支撑支架和移动支撑支架之间通向外壳的内部部分的途径。第一成像系统被配置成从外壳内的第一成像区收集图像。第二成像区与第一成像区成不重叠的关系。
22.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。移动支撑支架可以定位于第一成像系统和第二成像系统之间。旋转连接器、气动连接器和多销块(multiple pin block)可以连接到移动支撑支架并随移动支撑支架移动。多销块可以直接连接到驱动系统。多销块可以被配置成与旋转连接器和气动连接器一起移动，并且独立于旋转连接器和气动连接器。开口可以是狭槽。该狭槽可以被对准以接近与狭槽的上部部分对准的外壳内的上导轨和与狭槽的下部部分对准的外壳内的下导轨。该装置还可以包括位于外壳内的
装载和弹出机构，该装载和弹出机构与下导轨成滑动关系。装载和弹出机构可以在装载中位置(loading position)和已装载位置(loaded position)之间移动。当处于装载中位置时，装载和弹出机构可以定位在朝向狭槽的最前面位置，并且当处于已装载位置时，装载和弹出机构可以与装载位置传感器接合。当装载和弹出机构已经平移到已装载位置时，装载位置传感器可以提供电子指示。该装置还可以包括安装在固定支撑支架上的第一加热器和第二加热器。第一加热器可以定位成加热固定支撑支架的位于第一成像区和第二成像区之间的部分。第二加热器可以定位成仅在第二成像区内加热固定支撑支架的一部分。该装置还可以包括固定支撑支架中的通道和定位成移动加热元件穿过该通道的热熔组件。该通道可以定位在固定支撑支架上，以允许加热元件在外壳内在第一成像区和第二成像区之间相互作用。该通道可以定位在固定支撑支架内，使得加热元件可以直接邻近第二成像区但在第二成像区之外执行热熔操作(heat staking operation)。当移动支撑支架定位于最靠近固定支撑支架的位置时，移动支撑支架可部分地阻挡通道。
23.总体上，在一个实施例中，一种装置包括：外壳：位于外壳内的固定支撑支架；移动支撑支架去，其位于外壳内且相对于固定支撑支架可移动；驱动系统，其被配置为使移动支撑支架相对于固定支撑支架定位；开口，其定位于外壳内以提供在固定支撑支架和移动支撑支架之间通向外壳的内部部分的途径；和上导轨和下导轨，其在外壳中，邻近开口定位，其中定位于上导轨和下导轨之间的盒以竖直位置保持在固定支撑支架和移动支撑支架之间。
24.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。该装置还可以包括上导轨或下导轨内的特征，该特征被定位成干涉关于上导轨和下导轨不恰当对准的盒的移动。该装置还可以包括位于外壳内的装载和弹出组件，该装载和弹出组件被定位成与沿着上导轨和下导轨移动的盒接合。该装置还可以包括闩销组件(latch and pin assembly)，闩销组件邻近上导轨定位，适于将销与沿着上导轨移动的盒接合。该装置还可以包括在外壳的外部的触摸屏显示器。该装置还可以包括外壳内的蜂窝通信模块。蜂窝通信模块可以邻近开口。该装置还可以包括盒加热器、驱动磁体系统、化学加热器、再水合马达、反应相机和热熔组件，该热熔组件联接到固定支撑支架并定位成与定位于上导轨和下导轨之间的盒的对应部分相互作用。该装置还可以包括第一成像系统，该第一成像系统邻近开口安装在外壳内的固定支撑支架上。第一成像系统可以被配置成从外壳内的第一成像区收集图像，并且第二成像系统可以被安装在外壳内的固定支撑支架上，第二成像系统被配置成从外壳内的第二成像区收集图像。第二成像区可以与第一成像区成不重叠的关系。第一成像区可以包括在上导轨和下导轨之间定位在外壳内的盒的标签。第二成像区可以包括在上导轨和下导轨之间定位在外壳内的盒的一个或更多个测定室。该装置还可以包括夹紧块、易碎密封件块、阀驱动器、气动接口、热夹具和从动磁体系统，其被联接成在驱动系统的操作期间与移动支撑支架一起移动。该装置还可以包括邻近化学加热器的增压室和与增压室流体连通的风扇。该装置还可以包括定位成相对于深度止动框架移动的熔器片(staker blade)。熔器片可以联接到线性致动器马达和带有枢转垫圈的弹簧。
25.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块被布置成在盒处于竖直定向时使用。
26.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。集成诊断盒还可以包括一个或更多个流体填充导管和一个或更多个流体出口导管，该一个或更多个流体填充导管被布置成流入集成诊断盒的流控卡(fluidics card)内的室的上部部分，一个或更多个流体出口导管被布置成流出集成诊断盒的流控卡内的室的下部部分。该室可以是裂解室、计量室、洗涤缓冲室或洗脱缓冲室中的一个或更多个。该室还可以包括与该室的流体出口导管流体连通的过滤器组件。裂解模块可以包括混合组件，该混合组件具有包含裂解剂和非磁化搅拌棒的竖直定向的裂解室。非磁化搅拌棒可以由具有磁导率的金属制成，以响应在磁性驱动系统的驱动磁性元件和从动磁性元件之间感应的旋转磁场。非磁化搅拌棒可以涂覆有不可渗透的材料，以防止被竖直定向的裂解室中的化学裂解缓冲剂腐蚀。当在诊断仪器中使用时，非磁化搅拌棒可以设置在诊断仪器中的磁混合组件的驱动磁体系统和从动磁体系统之间。驱动磁体系统可以被配置成以至少1000rpm旋转竖直定向的裂解室内的非磁化搅拌棒。集成诊断盒还可以包括竖直定向的裂解室的流体入口和裂解室的流体出口，其中竖直定向的裂解室可以通过与竖直定向的裂解室的流体入口流体连通的第一易碎密封件和与竖直定向的裂解室的流体出口流体连通的第二易碎密封件而与盒上的其他模块隔离。集成诊断盒还可以包括流控卡和盖。该流控卡还可以包括粘附到该流控卡的至少一部分的表面的第一膜。第一膜可以形成装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块的一个或更多个室、隔室或流体导管的一个表面。集成诊断盒还可以包括位于盖上的干涉特征。干涉特征可以被设定尺寸和定位成与诊断仪器的装载装置的上导轨或下导轨中的一个相互作用。流控卡的厚度可以被选择为适于在诊断仪器的装载装置的上导轨和下导轨内的滑动布置。集成诊断盒的总样品处理体积可以与盒的厚度相关，该盒的厚度对应于形成在流控卡中的装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块的一个或更多个室、隔室或流体导管和第一膜之间的间隔。通过增加诊断仪器的开口宽度以适应盒的增加的厚度，诊断仪器可以适于和被配置成适应盒的厚度的变化，或者诊断仪器的盒夹紧系统的位移范围适于适应盒的增加的厚度。集成诊断盒还可以包括形成上间隔和下间隔的盒正面和盒背面。上间隔和下间隔中的每一个可以被设定尺寸和定位成与诊断仪器的上导轨和下导轨接合。集成诊断盒还可以包括位于上间隔或下间隔内的干涉特征，该干涉特征被定位成确保盒在期望的定向上与上导轨和下导轨接合。集成诊断盒还可以包括与装载模块、裂解模块、纯化模块或反应模块中的至少一个或更多个流体连通的多个易碎密封室。集成诊断盒还可以包括机器可读代码，该机器可读代码适于并被配置为用于识别诊断仪器的盒或患者身份标记的图像。
27.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块，装载模块包括样品端口组件，样品端口组件具有布置成流体连通的填充室、计量室和溢流室。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。
28.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。计量室可以包括透明观看窗，用于观察计量室内样品的高度。集成诊断盒还可以包括位于计量室中的球浮子(ball float)，该球浮子适于与透明观看窗一起使用。填充室可以包括帽，该帽可操作以提供通向填充室的途径。帽可以定位成与诊断仪器的闭合装置相互作用。当在诊断仪器中使用时，盒可以处于竖直定向，并且流体通道将位于填充室的下部部分处的出口与位于计量室的上部部分处的计量室的入口连接。计量室可以包括透明观看窗。集成诊断盒还可以包括位于计量室内的浮力球。所述浮力球可以适于邻近透明观看窗呈现，从而允许评估计量
室中的样品液体的高度。计量室可以包括浮力球，用于评估计量室中的样品液体的高度。
29.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块，该裂解模块包括混合组件，该混合组件具有包含裂解剂和非磁化搅拌棒的裂解室。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。
30.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。非磁化搅拌棒可以由具有磁导率的金属制成，以响应在磁性驱动系统的驱动磁性元件和从动磁性元件之间感应的旋转磁场。金属可以包括铁素体不锈钢或双相不锈钢。非磁化搅拌棒可以由金属制成，该金属从由以下组成的组中选择：碳钢、低碳钢、低合金钢、工具钢、含镍金属合金、含钴金属合金、非奥氏体不锈钢、铁素体级不锈钢(包括430钢、atlas cr12钢、444钢、f20s钢)、双相级钢(包括2205钢、2304钢、2101钢、2507钢)和马氏体级钢(诸如431钢、416钢、420钢和440c钢)。金属可以具有磁导率，以响应混合室内产生的旋转磁场。金属的磁导率可以在500-1000000之间。非磁化搅拌棒可以涂覆有不可渗透的材料，以防止被裂解室中的化学裂解缓冲剂腐蚀。不可渗透的材料可以是ptfe、聚对二甲苯c、聚对二甲苯d、官能化全氟聚醚(pfpe)、木聚糖含氟聚合物、环氧树脂或氨基甲酸乙酯。当在诊断仪器中使用时，非磁化搅拌棒可以设置在诊断仪器中的磁混合组件的驱动磁体系统和从动磁体系统之间。驱动磁体系统可以被配置为以至少1000rpm旋转裂解室内的非磁化搅拌棒。裂解剂可以是机械剂。机械剂可以是陶瓷珠、玻璃珠或钢珠。裂解剂可以是化学剂。化学剂可以是阴离子去污剂、阳离子去污剂、非离子去污剂或离散剂。盒可以被配置成用于测试一种或更多种目标病原体，即病毒或革兰氏阴性细菌。集成诊断盒还可以包括与裂解室流体连通的流体入口和与裂解室流体连通的流体出口，以及与裂解室的流体出口流体连通的过滤器组件。集成诊断盒还可以包括裂解室的流体入口和裂解室的流体出口，其中裂解室可以通过与裂解室的流体入口流体连通的第一易碎密封件和与裂解室的流体出口流体连通的第二易碎密封件而与盒上的其他模块隔离。集成诊断盒还可以包括具有入口、出口和塞的过程对照室，过程对照室包括过程对照，其中过程对照室与裂解室入口流体连通。
31.总体上，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块以及反应模块，该纯化模块包括旋转阀，该旋转阀包括(a.)定子，该定子包括定子面和多个通路，每个通路包括位于定子面处的端口；(b.)转子，该转子可操作地连接到定子，并且包括旋转轴线、转子阀面和在转子阀面处具有入口和出口的流动通道，其中流动通道包括多孔固体载体；以及(c.)保持元件，该保持元件在转子-定子对接处将定子和转子偏压在一起以形成流体密封。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。
32.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。旋转阀还可以包括位于定子面和转子阀面之间的垫圈。定子可以包括可位移的间隔件，用于防止垫圈抵靠转子和定子中的至少一个密封。当间隔件被位移时，垫圈可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。当盒被定位在诊断仪器内时，与诊断仪器的转子驱动器的接合可以使间隔件位移，并且可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。由诊断仪器的转子驱动器执行的旋转移动可以使间隔件位移，并且可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。集成诊断盒还可以包括位于保持环上的至少一对脊和空间以及位于转子上的至少一对脊和空间。在保持环的至少一对脊和空间与转子的至少一对脊和空间接合时，可以防止转子和定子的密封。保持环上的至少一对脊和空间与转子上的至少一对脊和空间之间的相对
移动可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。当盒定位在诊断仪器内时，与诊断仪器的转子驱动器的接合可以在转子和保持环上的至少两对脊和空间之间产生相对移动，这可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。转子的由诊断仪器的转子驱动器执行的小于一整圈旋转的旋转移动可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。集成诊断盒还可以包括插值在转子-定子对接处的垫圈。当保持环的螺纹部分与转子的螺纹部分接合时，旋转阀可以维持在储存状态。保持环的螺纹部分和转子的螺纹部分之间的相对运动可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。当盒被定位在诊断仪器内时，与诊断仪器的转子驱动器的接合可以在保持环的螺纹部分和转子的螺纹部分之间产生相对移动。转子的由诊断仪器的转子驱动器执行的小于一整圈旋转的旋转移动可以以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。集成诊断盒还可以包括插置在转子-定子对接处的垫圈。集成诊断盒还可以包括废弃物收集元件、洗涤缓冲剂贮存器和洗脱缓冲剂贮存器。集成诊断盒还可以包括至少与纯化模块流体连通的气动接口。多孔固体载体可以是聚合物。多孔固体载体可从由以下组成的组中选择：氧化铝、二氧化硅、硅藻土、陶瓷、金属氧化物、多孔玻璃、可控孔玻璃、碳水化合物聚合物、多糖、琼脂糖、sepharose
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、sephadex
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、葡聚糖、纤维素、淀粉、甲壳质、沸石、合成聚合物、聚乙烯醚、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚马来酸酐、膜、中空纤维和纤维及其任意组合。转子阀面可以包括插置在转子-定子对接处的垫圈。集成诊断盒还可以包括流体连接器或流体选择器，该流体连接器或流体选择器包括体积，该体积被设置尺寸成当填充时提供液体的等分试样。转子可以包括多个流动通路，每一个流动通路可以包括入口、出口和多孔固体载体。集成诊断盒还可以包括流体连接器或流体选择器，该流体连接器或流体选择器包括体积，该体积被设置尺寸为当填充时提供液体的等分试样。集成诊断盒还可以包括废弃物收集元件、洗涤缓冲剂贮存器和洗脱缓冲剂贮存器。
33.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和包括多个单独的测定室的反应模块。该多个单独的测定室中的每一个测定室中的至少一个壁由塞提供，该塞包括：具有底部表面的主体；主体中的中心开口；和位于底部表面上的干燥试剂，其中主体由能够透射红色光谱、蓝色光谱和绿色光谱中的至少一种中的激发波长和发射波长的材料形成。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。
34.集成诊断盒的测定室的该实施例和其他实施例可以包括具有一个或更多个以下特征或其组合的塞。塞主体的底部表面还可以包括位于底部表面中的腔，其中该腔内有干燥试剂。塞可以具有在中心开口底部和塞主体底部之间的塞厚度，并且另外其中腔的深度小于塞厚度的90％，小于塞厚度的70％或者小于塞厚度的50％。塞可以具有抛光或光滑的光洁度，有利于激发波长和发射波长的透射率。塞可以具有干燥试剂，该干燥试剂可以从由以下组成的组中选择：核酸合成试剂、核酸、核苷酸、碱基、核苷、单体、检测试剂、催化剂或其组合。干燥试剂可以是粘附到塞底部表面的连续膜。干燥试剂可以是冻干试剂。塞的主体可以伸入测定室的整体式基体中一定深度，使得通过改变塞的主体伸入测定室的整体式基体中的深度，可以容易地改变测定室体积。在一些实施例中，在组合两个或更多个测定室中的每一个测定室中的富集的核酸的步骤期间，富集的核酸可以与包含在两个或更多个测定室的每一个测定室中的干燥试剂组合。干燥试剂可以在两个或更多个测定室中的每一个测定室中的塞的表面上。干燥试剂可以在塞的表面上，该塞由能够透射在执行步骤期间使用
的红色光谱、蓝色光谱和绿色光谱中的至少一种中的激发波长和发射波长的材料形成。在一个方面，在执行等温扩增反应步骤期间，也使用具有干燥试剂的塞的表面。通过包含干燥试剂的塞表面收集的图像作为测定室内的扩增产物的检测的一部分进行处理。
35.在还有的另外的实施例中，集成诊断盒还可以包括盒周边。多个单独测定室中的每一个测定室可以与空气室连通，并且每个空气室比多个单独测定室中的每一个测定室中的塞更靠近盒周边。集成诊断盒还可以包括反应区周边。多个单独的测定室中的每一个测定室可以与空气室连通，并且另外其中多个单独的测定室中的每一个测定室中的每个塞可以在反应区周边内，并且每个空气室在反应区周边的外部。集成诊断盒还可以包括盒周边和反应区周边，其中多个单独的测定室中的每一个测定室可以与空气室连通，并且每个空气室比多个单独的测定室中的每一个测定室中的塞更靠近盒周边，且位于反应区周边的外部，并且多个单独的测定室中的每一个测定室都在反应区周边内。集成诊断盒还可以包括通向反应模块的多个单独的测定室中的每一个测定室的至少一个流体入口导管。至少一个流体入口导管中的每一个还可以包括热熔区域(heat staked region)。热熔区域中的热熔部可以将反应模块与装载模块、裂解模块和纯化模块流体地隔离。
36.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和包括一个或更多个测定室的反应模块。每个测定室包括：(1)锥形入口；(2)锥形出口；(3)塞，该塞包括底部表面和位于主体中的中心开口，其中主体由能够透射紫外光谱、蓝色光谱、绿色光谱和红色光谱中的至少一种中的激发波长和发射波长的材料形成；(4)两个弯曲边界，其中每个弯曲边界从锥形入口延伸到锥形出口，从而两个弯曲边界和塞一起包围测定室的体积；以及(5)从每个弯曲边界延伸的肩部，其中，塞接触每个肩部，使得测定室的边界由两个弯曲边界提供，肩部从弯曲边界中的每个弯曲边界和塞延伸。
37.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块。附加地或可选地，反应模块还可以包括公共流体路径以及连接到公共流体路径的多个独立的连续流控路径。此外，每个独立的连续流控路径还与测定室和气动隔室流体连通，并且其中测定室连接到公共流体路径，测定室具有部分由具有干燥试剂的塞限定的流体体积。在另外的方面中，包括气动体积的气动隔室经由测定室室连接到公共流体路径。还进一步地，除了测定室和公共流体源之间的连接，多个独立的连续流控路径中的每个流控路径是封闭系统。在另外的方面中，每个测定室包括双锥形室，该双锥形室包括与流控路径的进入导管的末端流体连通的锥形入口、与气动隔室的末端流体连通的锥形出口以及两个弯曲边界，其中每个弯曲边界从锥形入口延伸到锥形出口，使得两个弯曲边界一起包围测定室的体积。还有肩部，该肩部从每个弯曲边界延伸，其中，塞接触每个肩部，使得测定室的边界由两个弯曲边界提供，肩部从弯曲边界中的每个弯曲边界和塞延伸。此外，装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。
38.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。两个弯曲边界可以形成在盒的整体式基体或流控卡中。塞的主体可以伸入测定室的整体式基体中一定深度，使得通过改变塞的主体伸入测定室的整体式基体中的深度，可以容易地改变测定室体积。
39.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块，反应模块包括试剂储存部件，该试剂储存部件包括能够保持液体或固体样品的囊状物，所述囊状物包括开口、闭合端部和从闭合端部延伸到开口的壁，其中囊状物是卵形的并
且壁是圆化的，并且其中闭合端部和壁限定了具有基本上光滑表面的内部体积。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。
40.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块，反应模块包括能够保持液体或固体样品的囊状物。所述囊状物包括内表面和平面层，该内表面从所述囊状物的底部延伸到囊状物顶部处的卵形开口，平面层围绕所述囊状物的卵形开口附连并定向在与所述囊状物的卵形开口相同的平面内。所述内表面基本上是光滑的，并且包括从囊状物底部延伸的凹形形状。所述平面层包括顶部表面和底部表面。所述顶部表面在所述卵形开口处与所述囊状物的内表面对准以提供连续的表面。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。
41.这些实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。所述囊状物能够保持从大约50微升到大约200微升的体积，或者所述卵形开口能够被包含在9毫米
×
9毫米的区内。所述囊状物可以包括干燥试剂。集成诊断盒还可以包括流控卡和盖。装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块中的至少两个可以形成在流控卡中或由流控卡支撑。装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块中的至少两个可以形成在盖中或由盖支撑。集成诊断盒还可以包括狭槽，该狭槽定位成与诊断仪器的闩销组件接合，以将集成诊断盒在诊断仪器内固定在测试位置。集成诊断盒还可以包括位于盖上的干涉特征。干涉特征可以被设定尺寸和定位成与诊断仪器的装载装置的上导轨或下导轨中的一个相互作用。流控卡的厚度可以被选择为适于在诊断仪器的装载装置的上导轨和下导轨内的滑动布置。集成诊断盒的总样品处理体积可以通过增加盒的厚度来提供。通过增加诊断仪器的开口宽度以适应盒的增加的厚度，诊断仪器可以适于和被配置成适应盒的增加的厚度，或者诊断仪器的盒夹紧系统的位移范围适于适应盒的增加的厚度。集成诊断盒还可以包括形成上间隔和下间隔的盒正面和盒背面。上间隔和下间隔中的每一个可以被设定尺寸和定位成与仪器的上导轨和下导轨接合。集成诊断盒还可以包括位于上间隔或下间隔内的干涉特征，该干涉特征被定位成确保盒在期望的定向上与上导轨和下导轨接合。集成诊断盒还可以包括与装载模块、裂解模块、纯化模块或反应模块中的至少一个或更多个流体连通的多个易碎密封室。集成诊断盒还可以包括标签区段。集成诊断盒还可包括一个或更多个机器可读标记，该机器可读标记指示盒中使用的样品类型或待检测的目标病原体。集成诊断盒还可以包括气动接口。在将盒装载到诊断仪器中之前，盒中的裂解室可以包含裂解缓冲剂。集成诊断盒还可以包括机器可读代码，该机器可读代码适于并被配置成识别诊断仪器的盒或患者身份标记。集成诊断盒还可以包括粘附到整体式基体表面的膜，其中该膜形成测定室的一个壁。集成诊断盒还可以包括粘附到盒的至少一部分的表面的第一膜。第一膜可以形成装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块的一个或更多个室、隔室或流体导管的一个壁。集成诊断盒还可以包括粘附到第一膜的第二膜。第二膜可以具有比第一膜更高的熔化温度。集成诊断盒还可以包括使用第一膜或第二膜在流控路径中的每个流控路径中形成的热熔区域，其中该热熔区域将公共流体路径与测定室和气动室密封隔开。集成诊断盒还包括位于多个独立的连续流控路径中的每一个内的凸起平台，该凸起平台定位于测定室的入口和公共流体路径之间，其中热熔区域使用凸起平台的一部分形成。
42.总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块，装载模块具有位于盒内的填充室、与填充室流体连通的流体入口、与填充室流体连通
的流体出口，填充室具有足以保持样品的体积。装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。此外，装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块被布置成在盒处于竖直定向时使用。此外，当盒处于水平样品装载定向时，流体入口经由盒的上表面进入填充室，并且当盒处于竖直样品处理定向时，流体入口邻近填充室的上部部分定位，并且流体出口被布置成用于使样品流出填充室的下部部分。
43.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。集成诊断盒还可以包括一个或更多个流体填充导管和一个或更多个流体出口导管，该流体填充导管被布置成流入集成诊断盒的流控卡内的竖直定向的室的上部部分，一个或更多个流体出口导管被布置成流出集成诊断盒的流控卡内的竖直定向的室的下部部分。竖直定向的室还可以包括与竖直定向的室的流体出口导管流体连通的过滤器组件。裂解模块可以包括混合组件，该混合组件具有包含裂解剂和非磁化搅拌棒的竖直定向的裂解室。非磁化搅拌棒可以由具有磁导率的金属制成，以响应在磁性驱动系统的驱动磁性元件和从动磁性元件之间感应的旋转磁场。非磁化搅拌棒可以涂覆有不可渗透的材料，以防止被竖直定向的裂解室中的化学裂解缓冲剂腐蚀。当在诊断仪器中使用时，非磁化搅拌棒可以设置在诊断仪器中的磁混合组件的驱动磁体系统和从动磁体系统之间。驱动磁体系统可以被配置成以至少1000rpm旋转竖直定向的裂解室内的非磁化搅拌棒。集成诊断盒还可以包括竖直定向的裂解室的流体入口和裂解室的流体出口。竖直定向的裂解室可以通过与竖直定向的裂解室的流体入口流体连通的第一易碎密封件和与竖直定向的裂解室的流体出口流体连通的第二易碎密封件与盒上的其他模块隔离。集成诊断盒还可以包括流控卡和盖。流控卡还可以包括粘附到流控卡的至少一部分的表面的第一膜，其中第一膜形成装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块的一个或更多个室、隔室或流体导管的一个表面。集成诊断盒还可以包括位于盖上的干涉特征。干涉特征可以被设定尺寸和定位成与诊断仪器的装载装置的上导轨或下导轨中的一个相互作用。流控卡的厚度可以被选择为适于在诊断仪器的装载装置的上导轨和下导轨内的滑动布置。集成诊断盒的总样品处理体积可以与盒的厚度相关，该盒的厚度对应于形成在流控卡中的装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块的一个或更多个室、隔室或流体导管和第一膜之间的间隔。通过增加诊断仪器的装载狭槽的宽度以适应盒的增加的厚度，诊断仪器适于和被配置成适应盒的厚度的变化，或者诊断仪器的盒夹紧系统的位移范围可以适于适应盒的增加的厚度。集成诊断盒还可以包括形成上间隔和下间隔的盒正面和盒背面。上间隔和下间隔中的每一个可以被设定尺寸和定位成与诊断仪器的上导轨和下导轨接合。集成诊断盒还可以包括位于上间隔或下间隔内的干涉特征，该干涉特征被定位成确保盒在期望的定向上与上导轨和下导轨接合。集成诊断盒还可以包括与装载模块、裂解模块、纯化模块或反应模块中的至少一个或更多个流体连通的多个易碎密封室。集成诊断盒还可以包括机器可读代码，该机器可读代码适于并被配置成识别诊断仪器的盒或患者身份标记的图像。
44.在还有的另一个实施方式中，存在具有装载模块、裂解模块和纯化模块的集成诊断盒。纯化模块还包括包含旋转阀的纯化模块。该旋转阀包括：定子，该定子包括定子面和多个通路，每个通路包括位于定子面处的端口；转子，该转子可操作地连接到定子，并且包括旋转轴线、转子阀面和在转子阀面处具有入口和出口的流动通道，其中流动通道包括多孔固体载体；以及保持元件，该保持元件在转子-定子对接处将定子和转子偏压在一起以形
成流体密封。集成盒还包括反应模块。反应模块包括多个单独的测定室，其中多个单独的测定室中的每一个测定室中的至少一个表面由塞提供。每个塞包括例如具有底部表面的主体、位于主体中的中心开口和位于底部表面上的干燥试剂。另外，主体由能够透射红色光谱、蓝色光谱和绿色光谱中的至少一种中的激发波长和发射波长的材料形成。此外，装载模块与裂解模块流体连通，并且纯化模块与反应模块流体连通。另外，装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块被布置成在盒处于竖直定向时使用。
45.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。塞主体的底部表面还可以包括位于底部表面中的腔，其中该腔内有干燥试剂。塞可以具有在中心开口底部和塞主体底部之间的塞厚度，并且另外腔的深度可以小于塞厚度的90％，可以小于塞厚度的70％或者可以小于塞厚度的50％。塞可以具有抛光或光滑的光洁度，有利于激发波长和发射波长的透射率。干燥试剂可以从由以下组成的组中选择：核酸合成试剂、核酸、核苷酸、核碱基、核苷、单体、检测试剂、催化剂或其组合。塞的主体可以伸入测定室的整体式基体中一定深度，使得通过改变塞的主体伸入测定室的整体式基体中的深度，可以容易地改变测定室体积。集成诊断盒还可以包括通向反应模块的多个单独的测定室中的每一个测定室的至少一个流体入口导管。至少一个流体入口导管中的每一个还可以包括热熔区域。热熔区域中的热熔部可以将反应模块与装载模块、裂解模块和纯化模块流体隔离。纯化模块还可以包括旋转阀，该旋转阀包括：(a)定子，该定子包括定子面和多个通路，每个通路包括位于定子面上的端口；(b)转子，该转子可操作地连接到定子，并且包括旋转轴线、转子阀面和在转子阀面处具有入口和出口的流动通道，其中流动通道可以包括多孔固体载体；以及(c)保持元件，该保持元件在转子-定子对接处将定子和转子偏压在一起以形成流体密封。旋转阀还可以包括位于定子面和转子阀面之间的垫圈。定子可以包括可位移间隔件，用于防止垫圈抵靠转子和定子中的至少一个密封，并且当间隔件被位移时，垫圈以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。当盒定位在诊断仪器内时，与诊断仪器的阀驱动组件的接合可以使间隔件位移，并且以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。纯化模块还可以包括废弃物收集元件、洗涤缓冲剂贮存器和洗脱缓冲剂贮存器。集成诊断盒还可以包括至少与纯化模块流体连通的气动接口。装载模块还可以包括干燥的消泡剂。测试样品的方法还可以包括在接受步骤之前，在样品端口组件中将样品与干燥的消泡剂组合。
46.总体上，在一个实施例中，一种测试怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品的方法包括：(1)接受具有样品端口组件的盒，该样品端口组件包含怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品；(2)将怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的盒内的裂解室；(3)将样品与至少一种裂解剂混合以生成已裂解的样品；(4)使已裂解的样品穿过盒内的多孔固体载体，以在多孔固体载体上捕获核酸；(5)从第一多孔固体载体释放捕获的核酸以产生富集的核酸；(6)将富集的核酸引入包含一种或更多种干燥试剂的盒内的再水合室中；(7)在将分析物/试剂溶液引入计量通道之后，混合再水合室的内容物以产生分析物/试剂溶液；(8)在执行混合步骤之后，将分析物/试剂溶液分配到盒内的两个或更多个测定室；(9)在执行分配步骤之后，将分析物/试剂溶液与一种或更多种扩增试剂组合；(10)将包含分析物/试剂溶液的盒内的两个或更多个测定室中的每一个测定室与包含分析物/试剂溶液的盒内的所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室以及废弃物室密封隔开；以及(11)在盒中的两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等
温扩增反应，同时检测扩增产物，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的样品中的目标病原体的存在、不存在或数量的指示。
47.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。在将样品与至少一种裂解剂混合的步骤中，裂解剂可以是机械剂。机械剂可以是陶瓷珠、玻璃珠或钢珠，并且混合样品的步骤可以包括以至少1000rpm旋转裂解室内的搅拌棒。混合样品可以包括旋转搅拌棒或陶瓷珠、玻璃珠或钢珠以及化学裂解剂。该至少一种裂解剂可以是化学裂解剂。一种或更多种目标病原体可以是病毒或革兰氏阴性细菌，并且裂解试剂是离液试剂。在使已裂解的样品穿过多孔固体载体之前，该方法还可以包括使已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器，其中核酸可以穿过过滤器。富集的核酸可以在分配步骤之前与一种或更多种扩增试剂组合，并且一种或更多种扩增试剂可以包括引物。等温扩增反应步骤的执行可以在将富集的核酸分配到两个或更多个测定室步骤之前启动。在分配步骤之后，但在执行等温扩增反应步骤之前，该方法还可以包括将富集的核酸与对一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体有特异性的引物组组合。第一测定室可以包含对第一核酸序列有特异性的引物组。第一核酸序列可以存在于一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体中。在将样品与至少一种裂解剂混合之前，可以将过程对照添加到样品，并且第一核酸序列可以存在于过程对照中。在使已裂解的样品穿过多孔固体载体之前，可以将过程对照添加到已裂解的样品，并且第一核酸序列可以存在于过程对照中。第二测定室可以包含对第二核酸序列有特异性的引物组。第二核酸序列可以存在于一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体中。执行等温扩增反应步骤可以在不到15分钟内完成。测试样品的方法还可以包括提供包含在执行步骤期间做出的关于怀疑包含目标病原体的样品中的目标病原体的存在、不存在或数量的确定的结果。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用化学反应预处理样品。样品可以是痰，并且化学反应可以是与粘液裂解剂一起孵育。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用酶促反应预处理样品。酶促反应可以是用核酸酶、蛋白酶、淀粉酶、糖基化酶或脂肪酶孵育样品。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用物理处理预处理样品。物理处理可以包括使样品在第一方向上穿过尺寸排阻过滤器。物理处理可以包括将样品暴露于固定在固体基体上的捕获剂。该测试方法还可以包括在暴露之后，使固体基体与样品分离。捕获剂可以是对红细胞亲和的抗体。样品可以是痰，并且该方法还可以包括在将样品与至少一种裂解试剂混合之前，珠打痰以液化样品。珠打可以包括将痰与陶瓷珠、玻璃珠或钢珠混合。在将富集的核酸分配到测定室之前，该方法还可以包括使富集的核酸穿过第二多孔固体载体。
48.总体上，在一个实施例中，一种测试怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品的方法包括：(1)接受具有样品端口组件的盒，该样品端口组件包含怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品；(2)将怀疑包含一种或更多种目标病原体的样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的盒内的裂解室；(3)将样品与至少一种裂解剂混合以生成已裂解的样品；(4)使已裂解的样品穿过盒内的多孔固体载体，以在多孔固体载体上捕获核酸；(5)从第一多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸；(6)将富集的核酸引入包含一种或更多种干燥试剂的盒内的再水合室中以生成分析物/试剂溶液；(7)在将分析物/试剂溶液引入计量通道后，混合再水合室的内容物以均化分析物/试剂溶液；(8)在执行混合步骤后，将分析物/试剂溶液分配到盒内的两个或更多个测定室；(9)在执行分配步骤后，将分析物/试剂溶
液与一种或更多种扩增试剂组合以生成扩增溶液；(10)将包含扩增溶液的盒内的两个或更多个测定室中的每一个测定室与包含扩增溶液的盒内的所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室以及废弃物室密封开；以及(11)在盒中的两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的样品中的目标病原体的存在、不存在或数量的指示。
49.该实施例和其他实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。在将样品与至少一种裂解剂混合的步骤中，裂解剂可以是机械剂。机械剂可以是陶瓷珠、玻璃珠或钢珠，并且混合样品的步骤可以包括以至少1000rpm旋转裂解室内的搅拌棒。混合样品可以包括旋转搅拌棒或陶瓷珠、玻璃珠或钢珠以及化学裂解剂。该至少一种裂解剂可以是化学裂解剂。一种或更多种目标病原体可以是病毒或革兰氏阴性细菌，并且裂解试剂可以是离液试剂。在使已裂解的样品穿过多孔固体载体之前，该方法还可以包括使已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器，其中核酸可以穿过过滤器。第一测定室可以包含对第一核酸序列有特异性的引物组。第一核酸序列可以存在于一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体中。在将样品与至少一种裂解剂混合之前，可以将过程对照添加到样品，并且第一核酸序列可以存在于过程对照中。在使已裂解的样品穿过多孔固体载体之前，可以将过程对照添加到已裂解的样品，并且第一核酸序列可以存在于过程对照中。第二测定室可以包含对第二核酸序列有特异性的引物组。第二核酸序列可以存在于一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体中。执行等温扩增反应步骤可以在不到15分钟内完成。测试样品的方法还可以包括提供包含在执行步骤期间做出的关于怀疑包含目标病原体的样品中的目标病原体的存在、不存在或数量的确定的结果。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用化学反应预处理样品。样品可以是痰，并且化学反应可以是与粘液裂解剂一起孵育。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用酶促反应预处理样品。酶促反应可以是用核酸酶、蛋白酶、淀粉酶、糖基化酶或脂肪酶孵育样品。该方法还可以包括在将样品推进到裂解室之前，用物理处理预处理样品。物理处理可以包括使样品在第一方向上穿过尺寸排阻过滤器。物理处理可以包括将样品暴露于固定在固体基体上的捕获剂。该测试方法还可以包括在暴露之后，使固体基体与样品分离。捕获剂可以是对红细胞具有亲和力的抗体。样品可以是痰，并且该方法还可以包括在将样品与至少一种裂解试剂混合之前，珠打痰以液化样品。珠打可以包括将痰与陶瓷珠、玻璃珠或钢珠混合。在将分析物/试剂溶液分配到两个或更多个测定室之前，该方法还可以包括使分析物/试剂溶液穿过第二多孔固体载体。
vi.附图说明
50.根据附图中图示的本发明的特定实施例的以下描述，前述内容以及其他目的、特征、优点将是明显的，在附图中，贯穿不同的视图，相似的参考符号指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本发明的各种实施例的原理上。
51.图1是根据实施例的用于进行分子诊断测试的诊断仪器的图示。
52.图2a和图2b描绘了根据实施例的在由用户填充期间的被配置为与诊断仪器结合使用的集成诊断盒。
53.图2c描绘了根据实施例的集成诊断盒，其中装载模块在填充完成之后并且在插入诊断仪器之前被密封。
54.图3描绘了根据实施例的集成诊断盒被插入诊断仪器中以执行诊断测试。
55.图4a描绘了在诊断测试的初始化期间集成诊断盒被插入之后的诊断仪器。根据实施例，集成诊断仪器被示为具有显示器，该显示器被配置为显示与诊断测试运行相关联的信息。
56.图4b描绘了根据实施例的当在集成诊断盒上运行诊断测试时的诊断仪器。
57.图5描绘了根据实施例的在完成诊断测试后弹出集成诊断盒的诊断仪器。
58.图6描绘了根据实施例的诊断仪器的正面分解图示。
59.图7描绘了根据实施例的诊断仪器的后面分解图示。
60.图8和图9是在夹紧集成诊断盒期间诊断仪器夹紧子系统的正面透视图。
61.图10和图11是在夹紧集成诊断盒期间诊断仪器夹紧子系统的后面透视图。
62.图12是诊断仪器夹紧子系统的正面分解图，其中集成诊断盒设置在固定支架组件和移动支架组件之间。
63.图13是诊断仪器夹紧子系统的后面分解图，其中集成诊断盒设置在固定支架组件和移动支架组件之间。
64.图14是夹紧子系统的移动支架组件的透视图。从夹紧块的第一表面示出了移动支架组件的视图。
65.图15a是夹紧子系统的移动支架组件的正面分解视图。
66.图15b是夹紧子系统的移动支架组件的后面分解视图。
67.图16a是从诊断仪器的前部(如在图4a中所看到的)截取的夹紧子系统的视图，其中集成诊断盒插入在固定支架组件和移动支架组件之间。夹紧子系统处于零夹紧位置。
68.图16b是从诊断仪器的前部(如在图4a中所看到的)截取的夹紧子系统的视图，其中集成诊断盒插入在固定支架组件和移动支架组件之间。夹紧子系统处于第一夹紧位置，移动支架组件的阀驱动组件和热夹具组件接触集成诊断盒。
69.图16c是从诊断仪器的前部(如在图4a中所看到的)截取的夹紧子系统的视图，其中集成诊断盒插入在固定支架组件和移动支架组件之间。夹紧子系统处于第二夹紧位置，以夹紧集成诊断盒。移动支架组件的阀驱动组件、热夹组件、门支撑组件和气动接口接触集成诊断盒。
70.图16d是从诊断仪器的前部(如在图4a中所看到的)截取的夹紧子系统的视图，其中集成诊断盒插入在固定支架组件和移动支架组件之间。夹紧子系统处于第三夹紧位置，以促使集成诊断盒与易碎密封件块流体活动。
71.图16e是从诊断仪器的前部(如在图4a中所看到的)截取的夹紧子系统的视图，其中集成诊断盒插入在固定支架组件和移动支架组件之间。夹紧子系统处于第四夹紧位置，以松开集成诊断盒并从夹紧子系统中弹出集成诊断盒。
72.图17a是夹紧子系统的固定支撑支架的正面透视图。所示的固定支撑支架具有用于接收和弹出集成诊断盒的装载组件。可以看到集成诊断盒处于装载中位置。
73.图17b是如图17a所示的处于装载中位置的装载组件的放大视图。
74.图17c是如图17a和图17b所示的装载组件的放大局部视图。描绘了为弹出集成诊断盒提供动力的弹簧。
75.图18a是夹紧子系统的固定支撑支架的另一个正面透视图。固定支撑支架被示出
为具有来自图17a的用于接受和弹出集成诊断盒的装载组件。装载组件现在被示出为处于已装载位置。
76.图18b是处于已装载位置的装载组件的放大视图。装载组件上的装载位置传感器由指示器(flag)触发。
77.图19a是夹紧子系统的固定支撑支架的透视正面视图，其中集成诊断盒插入来自图17a和图18a的装载组件中。集成诊断盒处于已装载位置。
78.图19b是类似于图18b的处于已装载位置的装载组件的另外的放大视图。装载组件上的装载位置传感器由指示器触发。
79.图19c是图19a的另外的正面视图，其中夹紧子系统的固定支架组件和集成诊断盒插入装载组件中。集成诊断盒和装载组件被示出为处于已装载位置。
80.图20是装载组件导轨的透视图，示出了沿着导轨延伸的导向特征。
81.图21是从诊断仪器的前部(如在图4a和图16a-图16e中看到的)看到的具有导轨的装载组件的图示。
82.图22a是集成诊断盒在装载到装载组件中之前的俯视图。集成诊断盒被示出为具有在流控卡和盖之间形成的间隙，该间隙被配置成与顶部导轨(如图20和图21所示)上的导向特征对准。
83.图22b是集成诊断盒在装载到装载组件中期间的俯视图。顶部导轨上的导向特征被示出为插入在流控卡和盖之间形成的间隙之间。
84.图23a是集成诊断盒在装载到装载组件中之前的仰视图。集成诊断盒被示出为具有在流控卡和盖之间形成的间隙，该间隙被配置成与底部导轨(如图20和图21所示)上的导向特征对准。
85.图23b是集成诊断盒在装载到装载组件中期间的仰视图。底部导轨上的导向特征被示出为插入在流控卡和盖之间形成的间隙之间。
86.图24是夹紧子系统的闩销组件的后面透视图。如图11和图12所示，集成诊断盒被插入夹紧子系统的固定支架组件和移动支架组件之间。
87.图25a是图24的闩销组件的正面透视图。可以看到集成诊断盒已插入并被闩锁定。来自闩销组件的闩锁被示出为设置在集成诊断盒的凹口内，以防止集成诊断盒被弹出。
88.图25b是图24的闩销组件的放大视图。
89.图25c是闩销组件的另外的视图，其中销定位于闩锁释放臂的狭窄部分内。来自闩销组件的闩锁被示出为落入集成诊断盒的凹口中，以防止集成诊断盒被弹出。
90.图25d是在集成诊断盒被闩锁定以防止集成诊断盒弹出之后的闩销组件的图示。可以看到集成诊断盒处于未夹紧位置，并且是从图4a所示的诊断仪器的前部观看的。
91.图26a是在集成诊断盒被锁定和夹紧之后的闩销组件的图示。可以看到集成诊断盒处于已夹紧位置，并且是从图4a所示的诊断仪器的前部观看的。
92.图26b是来自图26a的闩销组件的俯视图。当集成诊断盒处于已夹紧位置时，销被示出为在闩锁臂狭槽的宽部分中。
93.图27是当集成诊断盒被弹出时闩销组件的图示。闩锁释放臂的端部被示出为接触销的端部以提升闩锁，并且是从图4a所示的诊断仪器的前部观看的。
94.图28是集成诊断盒被弹出后的闩销组件的图示。闩锁释放臂的端部被示出为不与
销的端部接触，并且是从图4a所示的诊断仪器的前部观看的。
95.图29是与集成诊断盒上的旋转阀接合的阀驱动组件的透视图。集成诊断盒被插入装载组件中，并处于已装载位置，如图18a和图19a所示的。
96.图30是来自图29的阀驱动组件的放大视图。阀驱动器和阀驱动销与集成诊断盒上的旋转阀接合。
97.图31是根据实施例的来自图14、图15a和图15b所示的移动支架组件的易碎密封件块的等轴视图。
98.图32是形成在固定支架组件的固定支撑支架内的凹穴(pocket)的等轴视图。该凹穴被配置成接收易碎密封件块的部分。
99.图33是根据可替代的实施例的移动支架组件的正面视图。易碎密封件块上的第一易碎密封件销被示出为比多个易碎密封件销中的其余易碎密封件销长。
100.图34是图31所示的易碎密封件块的独立透视图，该易碎密封件块与集成诊断盒上的易碎密封件接合。类似于图18a-图18b、图19a-图19c和图29所示，集成诊断盒被插入装载组件中，并处于已装载位置。
101.图35是与集成诊断盒气动接口接合的诊断仪器气动接口的透视图。类似于图18a-图18b、图19a-图19c、图29和图34所示，集成诊断盒被示出为插入到装载组件中，并且处于已装载位置。
102.图36a是根据一个实施例的诊断仪器气动接口的正面透视图。气动接口被示出为具有平坦的柱塞表面。
103.图36b是图35的截面视图。具有平坦柱塞表面的诊断仪器气动接口与集成诊断盒气动接口盖适配器接合。气动接口被示出为具有活动的万向节机构(gimbaling mechanism)。
104.图36c是诊断仪器气动接口的截面视图，其中在松开期间，平坦的柱塞表面从集成诊断盒气动接口盖适配器缩回。气动接口被示出为具有锁定的万向节机构。
105.图37a是根据另一个实施例的诊断仪器气动接口的正面透视图。气动接口被示出为具有成角度的柱塞表面。
106.图37b是图35的另外的截面视图。具有成角度的柱塞表面的诊断仪器气动接口与集成诊断盒气动接口盖适配器接合。气动接口被示出为具有活动的万向节机构。
107.图37c是诊断仪器气动接口的截面图，其中在松开过程中，成角度的柱塞表面从集成诊断盒气动接口盖适配器缩回。气动接口被示出为具有锁定的万向节机构。
108.图38是处于零夹紧位置的热夹具组件的俯视图。
109.图39是处于第一夹紧位置的热夹具组件的俯视图。
110.图40是处于第二夹紧位置的热夹具组件的俯视图。
111.图41是处于第四夹紧位置的热夹具组件的俯视图。
112.图42是来自图38-图41的热夹具组件的透视图，该热夹具组件与集成诊断盒的反应区接合。反应成像组件的光学块被示出为包围热夹具组件和反应区。
113.图43是诊断仪器光学子系统的夹紧子系统和反应成像组件的放大透视图。来自图38-图42的热夹具组件被示出为设置在反应成像组件内。夹紧子系统以在图8和图9中的类似视角观看。
114.图44是图43的拓展透视图。诊断仪器光学组件的反应成像组件被示出为附接到夹紧子系统的固定支撑支架。如图8-图13、图16a-图16e、图26a和图38-图41所示，夹紧子系统夹紧集成诊断盒。此外，示出了包含在移动支架组件的夹紧块内的易碎密封件块。
115.图45是包括标签成像组件和反应成像组件的诊断仪器光学子系统的等轴视图。集成诊断盒处于装载中位置，如图17a和图17b所示。在装载中位置，集成诊断盒的反应区在反应成像组件的光学块的外部。
116.图46是图45的诊断仪器光学子系统的另外的等轴视图。集成诊断盒处于已装载位置，如图18a-图18b、图19a-图19c、图29、图34和图35所示。在处于已装载位置，集成诊断盒的反应区设置在反应成像组件的光学块下方。
117.图47a是夹紧子系统的磁混合组件的分解图。
118.图47b是磁混合组件的驱动磁体系统和从动磁体系统的透视图。
119.图48是图6和图7所示的诊断仪器气动子系统的透视图。
120.图49是图6和图7的放大透视内部视图。夹紧子系统、光学子系统和气动子系统的布置在该视图中是明显的。阀驱动组件从移动支架组件上移除，以示出如图35-图37c所示的气动接口，经由管道连接到如图48所示的气动子系统。
121.图50是诊断仪器热子系统的反应孔域(reaction well zone)和盒加热器域的盒加热区的透视正面视图。
122.图51是图50的等轴放大视图，示出了反应孔域，该反应孔域包括凹槽以形成机械加工的凹穴几何形状。
123.图52是诊断仪器热子系统(diagnostic instrument thermal subsystem)的盒加热器组件的透视后面视图。
124.图53是图52的分解视图。盒加热器组件被示出为包括化学加热器、绝缘体、多个穿孔和多个切口。
125.图54是诊断仪器热子系统的化学加热器组件的截面视图。
126.图55是图54的分解后面视图。诊断仪器热子系统的化学加热器组件被示出为包括化学加热器、化学加热器板、化学加热器风扇、风扇增压室、流动叶片、流动导向框架和加热器增压室。
127.图56是诊断仪器热子系统的热熔组件的透视图。
128.图57a是图56的热熔组件内的热熔器条组件的等轴视图。
129.图57b是图57a的截面视图，示出了热熔组件内的热熔器条组件。
130.图58是图49的后面透视图。集成诊断盒如图8-图11所示被夹紧，并处于如参考图18a-图18b和图19a-图19c所述的已装载位置。蜂窝天线被示出为安装到天线接地板，其中接地板附接到固定支架组件的固定支撑支架。
131.图59是图58的蜂窝天线和标签成像组件的放大视图。诊断仪器的标签成像组件被示出为为固定到天线接地板。盒标签的患者标签区和装载模块设置在标签成像组件相机的视野内。
132.图60是图59的标签成像组件组件的透视图；标签成像组件的视野包括盒标签的患者标签区和集成诊断盒的装载模块。
133.图61是来自图59和图60的标签成像组件的截面视图。
134.图62是诊断仪器光学子系统的反应成像组件的俯视截面视图。激发波长被示出为接触集成诊断盒反应区的图像平面。发射路径被示出为从集成诊断盒反应区的图像平面散发到反应相机。
135.图63是来自图62的反应成像组件的激发透镜单元的截面视图。
136.图64是激发透镜单元底部的附加放大截面视图。
137.图65是图62的放大俯视截面视图。诊断仪器光学子系统的反应成像组件被示出为具有发射波长，该发射波长从折叠镜反射，穿过二向色分束器并进入反应相机。
138.图66是如图45和图46所示的诊断仪器光学子系统的等轴视图。光学子系统的标签成像组件和反应成像组件附接到固定支撑支架。集成诊断盒被插入到装载组件中，并处于如参考图18a-图18b和图19a-图19c所述的已装载位置。
139.图67a是示例性仪器计算机控制系统的示意图。
140.图67b是图67a的示例性计算机控制系统的光学盒标签子系统的示意图。
141.图67c是图67a的示例性计算机控制系统的光学反应或测定孔子系统的示意图。
142.图67d是图67a的示例性计算机控制系统的热子系统的示意图。
143.图67e是图67a的示例性计算机控制系统的裂解驱动子系统的示意图。
144.图67f是图67a的示例性计算机控制系统的装载盒子系统的示意图。
145.图67g是图67a的示例性计算机控制系统的气动子系统的示意图。
146.图67h是图67a的示例性计算机控制系统的阀驱动子系统的示意图。
147.图67i是图67a的示例性计算机控制系统的再水合混合子系统的示意图。
148.图68是根据本文描述的实施例的集成诊断盒的示意性布局。
149.图69a是从特征侧观看的根据本文描述的实施例的集成诊断盒的图示。
150.图69b是用于向用户和诊断仪器提供与图69a的盒一起使用的给定诊断测试相关联的信息的示例性盒标签的图示。
151.图70a是从流控侧观看的根据本文描述的实施例的集成诊断盒的图示。
152.图70b是图70a的废弃物收集元件1470的放大视图。
153.图70c是图70a的盒的上部近侧部分和下部近侧部分的放大视图。
154.图70d是具有用于指示上室部分和下室部分的室参考线的示例性室。
155.图70e是图70e的示例性室，该示例性室具有室参考线，其中入口位于上室部分的最顶部位置，并且出口位于下室部分的最下部位置。
156.图70f是图70d的示例性室，其中室参考线指示用于定位上室部分中的入口的顶部域和用于定位出口的底部域。
157.图71是根据图69a和图70所示的实施例的装载模块的等轴视图。填充室、计量室和溢流室被示出为流体连通。
158.图72是由诊断仪器热子系统提供的集成诊断盒和盒加热域的视图。
159.图73是如本文所述的集成诊断盒上的过滤器组件的俯视图。
160.图74是图73所示的过滤器组件的截面视图。
161.图75a是集成诊断盒气动接口和图73和图74所图示的过滤器组件的截面视图。
162.图75b是图75a中的过滤器的一部分在压力下的放大截面视图。
163.图76a是根据本发明的实施例的旋转阀的截面透视图，图示了转子和定子之间的
交界处。
164.图76b和图76c是用于与图76a所示转子一起使用的示例性垫圈的仰视图。
165.图77是包括多个流动通道的转子的透视图。示出了流动通道中的一个流动通道内的单个固体载体室的放大视图。
166.图78和图79是螺纹转子处于运送配置情况下的旋转阀的透视截面视图。
167.图80和图81是图78和图79的旋转阀的透视截面视图，其中螺纹转子处于操作配置，垫圈与定子形成流体密封。
168.图82是根据实施例的再水合室的三维截面图示。
169.图83a是穿过入口和出口截取的测定室的截面视图。
170.图83b是穿过测定室的中点截取的测定室的截面视图。
171.图84是具有图83a和图83b的多个测定室的反应区的俯视图，示出了穿过透明塞观看的指示来自目标病原体的目标核酸存在的信号。
172.图85是每个装载通道内的凸起平台的截面图示，该凸起平台用于形成热熔区域的一部分。图85另外示出了具有配置有u形弯曲部的主装载通道的反应区的图示。
173.图86是主装载通道内的凸起平台的截面图示，该凸起平台用于形成热熔区域的一部分。
174.图87是穿过入口截取的测定室和具有图85和图86中的凸起平台的装载通道的截面图示。
175.图88是集成诊断盒的废弃物收集元件的图示。用于填充废弃物室的通道和排气通道被示出在形成集成诊断盒的共享热熔部分的装载通道附近。
176.图89是根据本文关于图69a和图70所描述的示例性实施例的盒的分解视图，该盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和扩增模块。
177.图90是用于向用户和诊断仪器提供与给定诊断测试相关联的信息的示例性盒标签的图示。
178.图91是具有一个或更多个穿孔区的盒标签的图示，该穿孔区被配置为当诊断仪器接触集成诊断盒时破坏。
179.图92是根据实施例的可替代盒的图示，该盒包括装载模块、裂解模块和纯化模块。
180.图93图示了在将生物样品装载到样品端口组件中之后、插入诊断仪器之前和/或诊断仪器致动任何盒特征之前的集成诊断盒的状况。
181.图94图示了在盒制备步骤完成并且易碎密封件被破坏之后的集成诊断盒特征的状态。所有的液体都保持在原来的位置，因为还没有动力施加到盒特征上。
182.图95图示了执行裂解步骤后的集成诊断盒特征的状态。
183.图96图示了过滤和结合步骤后的集成诊断盒特征的状态—裂解室是空的，并且流体已经流到废弃物收集元件。
184.图97图示了洗涤步骤完成后的集成诊断盒特征的状态。
185.图98图示了空气干燥步骤完成后的集成诊断盒特征的状态。
186.图99图示了洗脱和计量步骤后的集成诊断盒特征的状态。
187.图100图示了装载测定室后的集成诊断盒特征的状态。
188.图101图示了热熔后的集成诊断盒特征的状态。
189.图102图示了释放压力之后和测定步骤期间的集成诊断盒特征的状态。
190.图103-图105描绘了本文使用的参考数字的表格。
191.图106a-106e描绘了由诊断仪器执行的以在如图93-图102中所述的集成诊断盒上执行分子诊断测试的示例性操作序列。
192.图107描绘了测试怀疑包含目标病原体的样品的测定方法的工作流程图。
193.图108描绘了测试怀疑包含目标病原体的样品的最小测定方法的工作流程图。
194.图109描绘了测试怀疑包含目标病原体的样品的血液测定方法的工作流程图。
195.图110描绘了检测怀疑包含目标病原体的样品的阴道炎测定方法的工作流程图。
196.图111描绘了测试怀疑包含目标病原体的样品的痰测定方法的工作流程图。
197.图112描绘了测试怀疑包含目标病原体的样品的粪便测定方法的工作流程图。
198.图113描绘了测试怀疑包含目标病原体的样品的固体组织测定方法的工作流程图。
199.vii.详细描述
200.本文描述了一种用于在护理点执行快速分子诊断测试的诊断系统。该诊断系统包括诊断仪器和集成诊断盒，如下面更详细描述的。图1-图5描绘了结合诊断仪器使用集成诊断盒在护理点进行分子诊断测试的示例性工作流程。图1图示了被配置为与该诊断系统一起使用的示例性仪器。如在图2a和图2b中看到的，描绘了工作流程的第一个步骤。示出了用户用样品装载器(诸如球状物、注射器或移液管1060)装载集成诊断盒。图2c图示了在样品装载完成并且用户通过闭合盖而密封盒之后的集成诊断。
201.图3图示了将诊断盒1000插入仪器2000的前部2073的开口(即前部狭槽2072)中的步骤。该仪器包括确保盒仅在优选定向上装载到仪器中的特征。关于装载序列的进一步描述将在下面参考图17a-图23b详细描述。
202.一旦盒被恰当地装载并通过仪器进行验证，则盒保持在仪器狭槽内，如图4a和图4b所示。关于图4a，作为盒验证过程的一部分，显示器2820提供关于来自盒标签的患者信息和仪器要执行的测试类型的信息。另外，显示器2820可以被配置为提供与仪器计算机操作系统的触摸屏/gui交互。当运行诊断测试时，仪器显示器还可以提供关于诊断测试所剩的剩余时间的信息。一旦自动测试序列完成，如图5所示，盒从仪器中弹出。参考2020年7月14日提交的标题为“point-of-care diagnostic instrument workflow(护理点诊断仪器工作流程)”的序列号为16/928,994的共同转让的美国专利申请(该美国专利申请出于所有目的通过引用以其整体并入本文)，可以理解使用本文描述的仪器和盒的实施例的另外的细节和示例性工作流程。
203.通过介绍的方式，将根据本文呈现的仪器实施例和盒实施例来描述诊断系统。诊断仪器2000将根据图6-图66所示的几个子系统和组件来描述。如本文所述，各种子系统和组件可以在图67a-图67i所示的计算机系统的控制下操作。在一个方面，仪器2000被配置成接受不同配置的集成诊断盒。大量不同的盒配置将在下文中参照图68-图92详细描述。使用集成诊断盒1000的一个实施例的示例性方法在图93-图102中描述。该示例性方法描述了可以如何使用盒来制备生物样品，以在诊断测试中扩增核酸并检测可疑病原体的存在。由于盒的模块化和高度可配置设计，可以通过仪器分析多种样品类型，如参照图107-图113所述的。
204.a.仪器概述
205.图1是与本文描述的诊断系统一起使用的诊断仪器2000的前等轴测视图。本文描述的仪器2000的各种实施例适于且被配置成使用各种各样的不同测试方法和样品类型中的任何一种来接受和处理样品。仪器2000包括夹紧子系统、气动子系统、热子系统和光学子系统。各种子系统之间的各种关系可以参考图6-图7中提供的仪器2000的分解等轴测视图来理解。夹紧子系统参考图8-图47b来描述。气动子系统参照图48和图49来描述。热子系统参考图50-图57b来描述。此外，光学子系统参照图58-图66来描述。
206.回到图6和图7，在这些视图中，子系统示出为在仪器外壳2070的外部，其中气动子系统2130示出为处于其在仪器外壳内的位置。在这些视图中示出了固定支架组件2010和移动支架组件2040的主要组件。在图6中，诊断仪器的子系统和组件以右侧分解视图或从固定支撑支架的第一表面的视角示出。光学子系统的反应成像组件2700被视为从固定支架组件2010拆卸，并且阀驱动组件2400类似地从移动支架组件2040拆卸。此外，在该视图中，提供通向仪器和来自于仪器的通信的蜂窝组件2800以及标签成像组件2770是很明显的。在图7中，诊断仪器的子系统和组件以左侧分解视图或从固定支撑支架的第二表面的视角示出。固定支架组件2010示出了由固定支撑支架的第二表面2013支撑的多个部件和组件。此外，移动支架组件2040是从夹紧块2042的第一表面来观看的，并且移动支架组件2040保持被配置成与集成诊断盒对接以执行各种处理步骤的其余组件和部件。
207.在所有的随后的公开内容中，术语“竖直”位置指的是测试盒与由特定仪器实施例的设计特征提供的竖直平面和水平平面的定向关系。竖直平面定向是一种允许在系统操作期间利用重力进行流体移动以进行处理和操纵步骤的定向。因此，定向术语(诸如较高和较低、上面和下面)在大致竖直的系统定向的重力流动的背景下被理解。在使用中，可以将仪器放置在桌子或架子上，这在使用期间会引起仪器倾斜或偏斜。即使在使用期间仪器和盒倾斜，这种倾斜(多达且包括 /-30度)在本文中使用时也被认为是竖直的。此外，倾斜可以在 /-15度的范围内，并且在本文中使用时也可以被认为是竖直的。在上述范围内的倾斜将保持足够的期望的竖直定向，以便维持期望和预期的重力流动和特性。
208.一次性生物测试盒在单一定向上被接收到仪器外壳内并被维持在仪器外壳内。该定向很容易通过对仪器外壳的开口以及仪器的竖直平面和水平平面的定向来识别。该仪器适于并被配置成与配置成在这种定向上操作的盒一起操作。因此，当盒以恰当的对准定向时，该仪器经由仪器外壳内的开口接收盒。在各种实施例中，外壳内的开口是孔、间隙、空间、狭槽、窗、抽屉、柜子或允许有限进入仪器内部的任何其他孔口。在一个实施例中，外壳内的开口是狭槽。在优选实施例中，外壳内的开口是竖直定向的狭槽。因此，直立的意思是指相对于仪器的部件定位盒，同时维持盒的定向，以便在所设计的盒定向原则内操作盒。在一个实施例中，直立指的是仪器内的盒的定向在仪器内是竖直的。这是在仪器的几个视图中图示的定向。在图68-图72和图89-图92的视图中，箭头1900指示竖直定向，并且指向上。然而，仪器的操作和配置并不局限于此。基于特定的一次性盒的流体流动特性的变化，盒相对于仪器的部件的定向可以被修改，同时仍然能够实现在特定盒设计中实施的直立流体流动原则。因此，在其他配置中，直立可以包括稍微偏斜的定向，其中盒可以相对于仪器的竖直平面偏斜，同时仍然提供在盒流体方案内具有上和下的所需的分立动作。
209.b.夹紧子系统
210.设置在仪器内的夹紧子系统把仪器2000和盒1000之间的各种物理相互作用协调地结合起来，以在盒上执行分子诊断测试运行。夹紧子系统的协调操作在仪器计算机控制器的控制下(见图67a-67i)。夹紧子系统被配置成一旦将盒插入到仪器中就接受并对准盒并使盒在仪器内维持操作定向，直到完成测试方案。夹紧过程用于按顺序启动仪器和特定盒部件之间的一个或更多个接口。一旦盒样品的诊断测试完成，夹紧子系统松开盒并从仪器中弹出盒。在一个实施例中，夹紧子系统包括破坏盒1000内的易碎密封件的机构，从而允许流体流动。在另一个实施例中，磁混合组件2300联接到夹紧子系统，以提供由盒执行的混合能力。在一个实施方式中，阀驱动组件2400致动盒上的旋转阀1400以移动流体，并且包括各种传感器以监控阀的位置。在又一实施方式中，夹紧子系统支撑额外的磁性混合马达，以裂解和再水合盒内的试剂，从而执行诊断测试。
211.1.概述
212.如将在本文进一步描述的，仪器组件、子系统和适当的计算机控制系统的组合可用于使测试方案中的多个步骤自动化，以在护理点执行快速分子诊断测试。在盒插入时，仪器计算机控制系统可以使仪器自动接合夹紧子系统，以使仪器外壳内的盒在操作定向上固定不动，从而进行测试序列。一旦被夹紧子系统接合，盒在测试期间就会在仪器内固定不动。夹紧子系统的设计可以基于特定的盒布置而变化。因此，仪器2000和夹紧子系统可以配置有对应的仪器-盒接口，以接受和夹紧变化的不同配置的集成诊断盒。应当理解，以下实施例和配置仅仅是为了理解的目的，并且在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以对其进行改变和修改。
213.在本发明的各个方面，夹紧子系统被配置成在操作定向上夹紧集成诊断盒，以执行分子诊断测试。在一种实施方式中，夹紧子系统在竖直定向上夹紧盒。这种定向可以由夹紧子系统来引导和维持，该夹紧子系统包括固定支架组件2010和移动支架组件2040，固定支架组件2010和移动支架组件2040提供了安装所有其他子系统和组件的基础。图8和图9是在插入了盒1000的情况下夹紧子系统在两个角度下的两个前视图。此外，图10和图11是在插入了盒1000的情况下夹紧子系统在两个角度下的两个后视图。可以看到门支撑组件2280压靠在盒1000上的样品端口组件1100上。线性致动器2014通过导螺杆2016与移动支架组件2040内的易碎密封件块的导螺母2044配合。在图9中，阀驱动组件2400很容易看到。此外，装载组件2230处于已装载盒位置，而热夹具组件2680压靠盒的远侧端部。图10和图11从固定支撑支架的第二表面2013的两个角度图示了插入了盒1000的情况下的夹紧子系统。这些视图中图示了线性致动器2014、闩销组件2210、驱动磁体系统2310的驱动马达2330、再水合马达2510和热子系统。
214.在图12和图13中从两个角度看到具有盒1000的夹紧子系统的分解视图。固定支撑支架的第一表面2012的底部上的凹口2015和移动支架组件2040上的线性滑动件2043限定了夹紧块可以移动的方向，使得移动块组件被配置成在正方向上朝向固定支撑支架的第一表面2012移动，并且在负方向上远离固定支架支撑的第一表面移动。在一个实施例中，线性致动器2014使用联接到导螺母2044的导螺杆2016来移动该移动支架组件2040以夹紧和松开盒。导螺母2044被螺栓连接到易碎密封件块2260，以沿着线性滑动件2043驱动移动支架组件2040。结合移动支架组件2040的固定支架组件2010的组装和操作的进一步细节将在下面的部分中描述。
215.2.固定支架组件
216.固定支架组件2010是夹紧子系统的静止部件，并且由装载组件2230、销闩组件2210、驱动磁体系统2310和再水合马达2510构成。固定支架组件的各种视图在图9、图10、图11、图12和图13中提供。在一个实施例中，固定支架组件2010还支撑负责生成用于执行分子诊断测试的热要求的热子系统和用于对盒的单独不同的区成像的光学子系统。光学子系统包括两个组件：标签成像组件和反应成像组件。标签成像组件2770附接到固定支撑支架的底部近侧端部，而反应成像组件2700固定到固定支撑支架的远侧端部。在图12中，从第一表面2012或盒侧来观看固定支撑支架的正面视图。装载组件2230被附接到固定支撑支架的第一表面，该装载组件2230接受并检测仪器内的已装载盒，并在诊断测试完成时弹出该盒。固定支撑支架的第一表面的底部上的凹口2015提供了移动支架组件2040内的线性滑动件2043所位于的区。在一些实施例中，传感器2019安装到固定支架组件2010，以检测盒何时被成功夹紧在固定支架组件2010和移动支架组件2040之间。传感器2019可以在图12、图13和图15a-图15e中看到。
217.图10、图11和图13描绘了固定支架组件2010的后视图或从第二表面2013观看的视图。固定支架组件2010还包括附接到固定支撑支架的第二表面2013的线性致动器2014。线性致动器2014使用联接到易碎密封件块2260上的导螺母2044的导螺母2016来在夹紧期间朝向固定支撑支架的第一表面2012拉动移动支架组件，并在松开期间推动易碎密封件块2260和夹紧块2041远离固定支撑支架。对固定支架组件2010和移动支架组件2040之间的夹紧机构的进一步描述将关于夹紧块2041和易碎密封件块2260进行更详细的讨论。固定支撑支架的第二表面2013另外用作负责承载驱动磁体系统2310、再水合马达2510和仪器的热子系统的表面。
218.3.移动支架组件
219.在图14中观察到移动支架组件2040的前透视图。在图15a和图15b中观察到从两个不同的角度观看的移动支架组件2040的分解视图。移动支架组件是夹紧子系统的动态部件，并且被配置成朝向固定支撑支架2011线性地移动，以在多个位置夹紧和接触盒。夹紧块2041支撑与盒对接的各种系统，并且被配置成当运行诊断测试时使每个系统能够执行各自的任务。在一个实施例中，由夹紧块2041支撑的组件包括易碎密封件块2260、门支撑组件2280、阀驱动组件2400、气动接口2100、从动磁体系统2350和热夹具组件2680。如在以下部部分中更详细描述的，将夹紧块2041和易碎密封件块2260分离以将夹紧动作与易碎密封件致动分离是有利的。在一个实施方式中，易碎密封件块2260被配置成最初随移动支架组件2040一起移动，并且能够独立于夹紧块2041移动。此外，热夹具组件2680被配置成独立于夹紧块2041移动。门支撑组件2280、阀驱动组件2400、气动接口2100和从动磁体系统2350固定地安装到夹紧块2041，使得这些组件的运动完全取决于夹紧块2041的位置。夹紧块2041还包括第一表面2042，所有的盒接合特征从该第一表面2042伸出。夹紧块的第一表面2042在图14和图15a中可见。
220.夹紧块沿着线性滑动件2043落座，线性滑动件2043对应于固定支撑支架的第一表面2012的底部上的凹口2015，以将固定支架组件2010连接到移动支架组件2040。如上所述，线性致动器2014联接到易碎密封件块2260上的导螺母2044。线性致动器2014使导螺杆2016在易碎密封件块2260的导螺母2044内在第一方向上旋转，以在夹紧期间朝向固定支架组件
2010的第一表面拉动移动支架组件。由移动支架组件施加到盒上的夹紧力不是夹紧块接触固定支架的结果。在一个实施方式中，如图18a和图24所示的延伸弹簧2045提供夹紧由夹紧块支撑的所有组件所需的力，以与盒接合。在松开期间，随着线性致动器2014的导螺杆2016在与第一旋转方向相反的第二方向上旋转，移动支架组件被驱动远离固定支撑支架。
221.夹紧块被配置成在正方向上朝向固定支架移动的最大位移受到夹紧块顶部的硬止动件2211的限制。这种配置将夹紧动作与易碎密封动作分离，从而允许夹紧块夹紧盒并接合盒，而不致动易碎密封件并允许流体流动。
222.移动支架组件包括门支撑组件2280，门支撑组件2280包括门支撑件2281和弹簧2282。在夹紧期间，弹簧2282抵靠盒上的帽1181的顶部接触推动门支撑件2281。门支撑件2281确保帽在盒1000的加压期间保持闭合和密封。
223.4.易碎密封件块(夹紧块)
224.当盒不使用时，诸如在运输和储存条件下，易碎密封件保持包含在盒1000内的流体和流体部件隔离。因此，诊断仪器包括穿刺机构，用于致动易碎密封件并允许盒内的流体流动。易碎密封件块2260操作以破坏盒的易碎密封件，并且易碎密封件块2260作为移动支架组件2040的一部分设置在夹紧块2041内。易碎密封件块是与夹紧块2041分离的部件，其中易碎密封件块和夹紧块通过线性滑动件2264联接，以允许易碎密封件块2260在夹紧期间独立于夹紧块2041移动。图34图示了与剩余移动支架组件2040分离的易碎密封件块2260。这种配置将夹紧动作与易碎密封件的致动断开，以使得盒能够被夹紧，但是在被命令之前不会流体地活动。易碎密封件块2260可以在图14、图15a、图15b、图31、图33、图34和图44中看到。易碎密封件块的基本结构包括易碎密封件销2261和硬止动件2263。导螺母2044用螺栓固定在易碎密封件块的前面，并用于在夹紧期间将易碎密封件块2260和移动支架组件2040在正方向上朝向固定支架组件2010拉动，并在松开期间驱动易碎密封件块2260和移动支架组件2040在负方向上远离固定支架组件2010。导螺母2044联接到线性致动器2014的导螺杆2016，线性致动器2014安装在固定支撑支架的第二表面2013上。线性致动器2014使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转，以在正方向上朝向固定支架组件2010拉动易碎密封件块。容纳在移动支架组件2040的顶部内的延伸弹簧2045提供张力以拉动夹紧块2041抵靠易碎密封件块2260，从而在夹紧移动期间在正方向上沿着线性滑动件2043一起移动易碎密封件块和夹紧块。在一个实施方式中，延伸弹簧2045附接到销2018，销2018固定到固定支撑支架2011和夹紧块2041的部分。
225.移动支架组件2040被配置成使得易碎密封件块2260和夹紧块2041最初由于延伸弹簧2045而一起移动，直到夹紧块2041上的硬止动件2211接触固定支撑支架的第一表面2012。硬止动件2211防止夹紧块2041在正方向上朝向固定支架组件2010位移更远的距离。然而，易碎密封件块2260和夹紧块2041之间的分离使得易碎密封件块能够沿着线性滑动件2264朝向固定支撑支架在正方向上进一步位移，以致动易碎密封件并促使盒流体地活动。为了致动盒上的易碎密封件1201-1207，在盒被夹紧后，线性致动器2014继续使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转。当夹紧块2041由于硬止动件2211和固定支撑支架的第一表面2012之间的接触而保持静止时，易碎密封件块2260沿着线性滑动件2264被拉动，如图31所示。易碎密封件块2260上的易碎密封件销2261将易碎密封件1201-1207压紧并压入形成在固定支撑支架的第一表面2012中的凹穴2262(如图32所示)中以致动密封件。易碎密封件块2260的
移动被配置成在正方向移动，直到硬止动件2263接触装载组件2230的上导轨2231a。硬止动件2263防止易碎密封件销过度刺穿易碎密封件，过度刺穿可能会导致盒上的一个或更多个背衬膜(backing film)破坏并产生泄漏。此外，硬止动件2263防止损坏销。
226.在一个实施方式中，易碎密封件销2261的形状是圆柱形的。其他销形状也是可能的，包括圆端头或适合于在易碎密封件中产生所需开口或者具有与优选密封件破裂模式或设计互补的形状的其他形状。
227.本发明的一个方面提供了基本相等长度的易碎密封件销2261。当易碎密封件具有基本相等的长度时，易碎密封件块2260上的易碎密封件销将通过在正方向上的一次线性运动来致动盒1000上的所有易碎密封件。此外，当易碎密封件块2260在负方向上移动时，所有易碎密封件销从固定支撑支架的第一表面2012中的凹穴2262缩回，以在松开和弹出期间释放盒。在可替代的实施例中，一个或更多个易碎密封件销2261可以具有不同的长度，使得盒上的不同易碎密封件可以在不同的时间致动。在这种配置中，易碎密封件块可以按顺序致动易碎密封件以将一个或更多个易碎密封件转换成流体地活动，同时一个或更多个易碎密封件保持流体地不活动。一个或更多个易碎密封件的顺序致动取决于易碎密封件块2260的位置，使得在第一致动位置，长度较长的易碎密封件销2261将在长度较小的易碎密封件销之前致动易碎密封件。随后，易碎密封件块必须在正方向上移动到第二致动位置，以用较小的易碎密封件销致动易碎密封件，从而促使相应的密封件流体地活动。如在先前的部分中所述的，随着易碎密封件销一次性全部致动或按顺序致动，由于硬止动件2211，夹紧块2041保持静止，从而夹紧盒。该可替代的实施例在图33中图示，其中显示了第一易碎密封件销2261a比其余销2261b-g长。
228.当诊断测试完成并且盒准备好被松开和弹出时，线性致动器2014使导螺杆2016在第二旋转方向上旋转。在第二旋转方向上旋转导螺杆2016最初沿着线性滑动件2264在负方向上推动易碎密封件块远离易碎密封件1201-1207。作为移动支架组件2040的一体部分，易碎密封件块继续沿着线性滑动件2264在负方向上移动，直到易碎密封件块接触夹紧块2041的壁架(ledge)2046。易碎密封件块压靠壁架2046，随后在负方向上移动整个移动支架组件2040远离固定支架组件2010，以松开盒。
229.5.夹紧序列
230.如本文所述，夹紧子系统可以使用一系列的夹紧位置来夹紧盒1000，以同时或顺序地将移动支架组件2040的不同接口与盒接合。将参考图16a-图16e描述用于将集成诊断盒夹紧在优选的竖直定向上的代表性的夹紧序列。在优选的定向上，该仪器被配置成在测试序列期间将盒维持在竖直定向上，以确定目标病原体的存在。示例性的夹紧序列从图16a开始，其中上述移动支架组件2040处于零夹紧位置。具体地，位于夹紧块2041顶部的硬止动件2211不接触固定支撑支架的第一表面2012，并且移动支架组件2040与固定支架组件2010间隔开，以允许盒1000插入仪器2000内。移动支架组件2040上的每个接口(例如易碎密封件块2260、门支撑组件2280、阀驱动组件2400、气动接口2100、从动磁体系统2350和热夹具组件2680)和盒之间的接合还没有建立。
231.图16b示出了当线性致动器2014使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转时，移动支架组件2040在正方向上从零夹紧位置移动到第一夹紧位置之后的移动支架组件2040。在第一位置，安装在夹紧块2041内的阀驱动组件2400与盒上的旋转阀1400接合。硬止动件2211
尚未接触固定支撑支架的第一表面2012，并且传感器2019未被触发。此外，热夹具组件接触盒的远侧端部，但是没有被接合以密封反应区1600。该位置使仪器能够在执行夹紧序列的剩余部分之前对盒的旋转阀1400执行多个旋转阀验证测试，如下面的部分所述。旋转阀验证测试确保盒旋转阀1400处于运送配置，以确保插入的盒未被使用并且能够执行诊断测试。
232.图16c示出了当线性致动器2014再次使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转时，移动支架组件2040在正方向上从第一夹紧位置移动到第二夹紧位置之后的移动支架组件2040。在第二位置，硬止动件2211接触固定支撑支架的第一表面2012，并且传感器2019(此时传感器2019是隐藏的，从视图中看不到)被触发。门支撑组件2280、气动接口2100、阀驱动组件2400和热夹具组件2680与盒上的每个相应位置活动接合(actively engaged)。在这个视图中，盒被夹紧，但不是流体地活动的。此外，该位置是允许夹紧块2041及固定附接到夹紧块的所有组件(即门支撑组件2280、阀驱动组件2400、气动接口2100、热夹具组件2680和从动磁体系统2350)在固定支撑支架2011的方向上移动的最大距离。
233.图16d示出了易碎密封件块2260在正方向上从第二夹紧位置移动到第三夹紧位置之后的易碎密封件块2260。在第三位置，夹紧块2041保持在第二夹紧位置，并且当硬止动件2211接触固定支撑支架的第一表面2012时，夹紧块2041被阻止移动。所有固定到夹紧块2041的组件，包括门支撑组件2280、气动接口2100、阀驱动组件2400和从动磁体系统2350，都保持在第二夹紧位置。应当注意，虽然热夹具组件2680被配置成独立于夹紧块2041移动，但是热夹具组件由于与盒的远侧端部密封接触也保持在第二夹紧位置。如本文所述，易碎密封件块2260被配置成独立于夹紧块2041沿着线性滑动件2264移动。当线性致动器2014使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转时，易碎密封件块2260在正方向上移动到第三夹紧位置，从而致动盒上的易碎密封件。这种独立移动通过易碎密封件块2260和夹紧块2041之间的间隙2265观察到。夹紧块2041和易碎密封件块2260之间的分离将盒的夹紧动作与盒上易碎密封件的致动隔离开。在第三夹紧位置，盒被夹紧，流体地活动，并且准备在第三位置运行诊断测试。
234.图16e示出了当线性致动器2014使导螺杆2016在第二旋转方向上旋转时，移动支架组件2040在负方向上远离固定支架组件2010移动到第四夹紧位置时的移动支架组件2040。在第四位置，当诊断测试完成时，移动支架组件2040位于从零夹紧位置测量的负距离处，以松开盒。在松开期间，易碎密封件块2260首先被驱动远离固定支撑支架，直到易碎密封件块接触夹紧块2041的壁架2046，因此消除了图16d中看到的间隙2265。随着易碎密封件块2260继续在负方向上移动，易碎密封件块推压壁架2046，以驱动整个移动支架组件2040远离盒1000和固定支架组件2010。
235.6.装载组件(固定支撑支架)
236.a)装载
237.在一个方面，本发明提供了一种装载组件2230，该装载组件2230被配置成接受插入到仪器2000中的盒，并在诊断测试完成时弹出该盒。图17a-图17c、图18a-图18b和图19a-图19c图示了仪器2000内的装载组件2230的操作的各种视图。图17a-图17b图示了处于装载中位置的装载组件2230。图18a-图18b图示了处于已装载位置的装载组件2230。图19a-图19c图示了在已装载位置中插入到装载组件2230中的盒。装载组件包括导轨2231、齿条
2232、小齿轮2233、推动器托架2234、弹簧2235和装载位置传感器2236。
238.插入到装载组件2230中的盒在图17a中被示出为处于装载中位置。盒沿着上导轨和下导轨2231插入，直到盒的远侧端部接触推动器托架2234。在装载中位置，推动器托架2234处于朝向仪器的前部狭槽2072的最前面位置，使得装载位置传感器2236不会被位于推动器托架上的指示器2237触发。装载位置传感器2236和指示器2237的进一步描述是参考处于已装载位置的盒来讨论的。当盒处于最前面的装载中位置时，在图17b中可看到推动器托架2234、齿条2232和小齿轮2233的放大视图。图17c示出了弹簧2235的放大视图，弹簧2235固定在柱2239和推动器托架2234之间，使得当盒和装载组件处于最前面的装载中位置时，弹簧2235处于搁置平衡位置。
239.图18a-图18b图示了在没有盒的情况下处于已装载位置的装载组件2230。在已装载位置，推动器托架2234处于远离仪器的前部狭槽2071的最后面位置。如在图18b和图19b所看到的，装载位置传感器2236由推动器托架上的指示器2237触发。图19a和图19c是当处于已装载位置时盒插入到装载组件2230中的透视图。当盒继续沿着导轨2231移动时，盒从图17a所示的装载中位置过渡到已装载位置，其中盒的远侧端部推压推动器托架。允许盒沿着导轨2231移动，直到小齿轮2233到达齿条2232的端部，并且指示器2237触发装载位置传感器2236，从而确认盒被插入到仪器中。在下一部分中描述的闩销组件2210在盒处于已装载位置时阻挡盒，以防止盒在被移动支架组件2040夹紧之前被弹簧2235弹出。在诊断测试期间，盒保持在已装载位置，直到测试完成时弹出盒。图4a和图4b从仪器外部看到处于已装载位置的盒的视图。
240.在本发明的一个方面，装载组件2230允许已插入的盒1000沿着两条导轨2231行进，直到盒的远侧端部接触推动器托架2234。在图20-图23b的不同视图中示出了盒以及上导轨和下导轨之间的相互作用。通过在盒和导轨两者上使用互补特征，确保了恰当的盒插入定向。图20和图21图示了装载组件2230的上导轨2231a和下导轨2231b，两者都包括导向特征2240。恰当对准的盒被配置成与导向特征2240对准，以维持如本文所述的恰当竖直定向。在一个实施例中，导轨间隙的宽度对应于流控卡的宽度或边缘厚度。应当理解，用于确保恰当盒定向的特征可用于干涉流控卡、盖或在流控卡和盖之间形成或部分形成的任何设计的间隙或间隔中的一个或两个。在一些实施例中，干涉特征可以被包括在盒部件或上导轨或下导轨中的一个或两个中，以确保恰当的盒插入定向。
241.以恰当对准插入的盒在图22a-图22b中以俯视图示出，并且在图23a-图23b中以仰视图示出。图22a示出了在被插入装载组件2230内之前以及在与上部导向特征2240相互作用之前的盒的远侧端部。图22b示出了装载期间的盒，其中上部导向特征2240与形成或部分形成在流控卡和盖之间的盒间隙或间隔对准。形成在流控卡和盖之间的间隙或间隔被配置成与上部导向特征2240相接，以沿着上导轨2231a引导盒。此外，在图22a和图22中还能看到用于阻挡盒被弹出的凹口1021。在一个实施方式中，干涉特征1022形成在盒盖内，如图23a和图23b所示。图23a以仰视图图示了在被插入装载组件2230内之前以及在下部导向特征2240与干涉特征1022相互作用之前的盒的远侧端部。图23b示出了在装载期间的盒，其中下部导向特征2240与干涉特征1022对准。下部导向特征2240和干涉特征1022之间的对准防止用户以不正确的定向插入盒。
242.b)弹出
243.当诊断测试完成时，盒被移动支架组件2240松开，并被闩销组件2210解锁。在诊断测试完成时，装载组件2230使用沿着底部导轨2231的弹簧2235(如图17c所示)来提供弹出盒的力。弹簧2235固定在柱2239和推动器托架2234之间，使得当盒处于最后面的已装载位置时(即，装载位置传感器被触发时)，弹簧2235被拉伸脱离平衡。在弹出期间，弹簧2235返回到其搁置平衡位置，并将推动器托架和盒拉回到朝向前部狭槽2072的最前位置。盒返回到装载中位置(如在图17a中所看到的)，以弹出盒。在图5中，从仪器的外部看到弹出的盒。
244.7.闩销组件(固定支撑支架)
245.在一个实施例中，本发明的仪器包括闩销组件2210，以防止盒被弹簧2235弹出。闩销组件2210保持盒在已装载位置静止，同时移动支架组件2240在正方向上朝向固定支撑支架2011的第一表面移动以夹紧盒。具体地，闩销组件2210固定到固定支撑支架的第二表面2013并且包括闩锁2212、弹簧2213、闩锁臂2214、臂狭槽2215和销2216。参照图25a-图28更详细地讨论了图24所图示的闩销组件2210。
246.图25a是盒1000完全插入时闩销组件2210的透视前视图。在一些实施例中，闩锁释放臂2214附接到移动支架组件2010，并延伸到固定支撑支架的第二表面2013，以与销2216相互作用，如参照图27进一步详细描述的。可看到闩锁2212位于盒顶部的凹口1021内，以防止盒被装载组件2230弹出。应当理解，用于阻挡盒被弹出的特征可以形成或部分形成在流控卡中，诸如图25a所示的，并且可选地延伸到盖。图25b和图25c是额外的视图，以两个角度图示了销闩组件2210，其中弹簧2213被配置成提供向下的力，以在盒被插入仪器的装载组件2230内时将闩锁2212落入凹口1021中。在图25a-25c中，销2216位于形成在闩锁释放臂2214内的狭槽2215的狭窄部分内。
247.如本文所述，当使用者以恰当的对准和定向将的盒插入仪器中时，盒沿着装载组件2230的上导轨和下导轨2231行进。当实施时，盒的倒圆的远侧端部向上提升闩锁2212，并且弹簧2213将闩锁2212落入到凹口2210中。当闩锁卡在凹口内时，盒被阻挡并保持在已装载位置(即，同时装载位置传感器2236被触发)。图25d以侧视图示出了闩销组件2210，其中盒1000处于已装载位置并且被闩销组件闩锁。但是，盒仍未夹紧。移动支架组件2040的硬止动件2211不接触固定支撑支架的第一表面2012，并且易碎密封件块2260的硬止动件2263还没有接触装载组件2230的上导轨2231。销2216被约束在形成于闩锁释放臂内的狭槽2215的狭窄部分之间，并且闩锁释放臂2214不接触销2216的底部。
248.图26a图示了盒何时处于已装载且已闩锁位置。此外，如接触固定支撑支架的第一表面2012的硬止动件2211和接触上导轨2231的硬止动件2263所指示的，盒被夹紧并被促使成流体地活动。如图26b所示，当盒被移动支架组件2040夹紧时，销2216位于形成在闩锁释放臂2214内的狭槽2215的加宽区段中。在一些实施例中，闩销组件2210使用闩锁释放臂狭槽2215来约束销2216在狭槽开口内的移动。由于闩锁释放臂的竖直弯曲处的狭槽开口加宽，在盒夹紧期间，销相对于狭槽2215的位置可以自由地万向移动。该特征解决了当盒被夹紧时由盒和移动支架组件2240的各种接合特征之间的相互作用产生的轻微变化公差，并确保闩锁2212抓住凹口1021以防止盒被弹出。
249.当盒准备好被弹出时，移动支架组件2240在负方向上远离固定支撑支架的第一表面2012行进，因此导致固定地附接到移动支架组件的闩锁释放臂同时在负方向上移动。移动支架组件的松开运动导致闩锁释放臂上的凸片2217接触销2216的底部，并向上推动闩锁
2212，如图27所示。在该配置中，盒不再被闩锁2212阻挡，并且盒1000被装载组件2230自由弹出。图28图示了当使用后的盒从仪器中移出时的闩销组件2210。闩锁2212返回到其搁置位置，并且移动支架组件2040与固定支撑支架的第一表面2012分离。
250.8.阀驱动组件(夹紧块)
251.如本文所述，移动支架组件2040包括阀驱动组件2400，以便于通过盒1000上的旋转阀1400输送和重新引导样品和任何必要的试剂。图29和图30提供了阀驱动组件的细节和操作的放大视图和透视图。阀驱动组件被配置成在执行诊断测试的一系列步骤中将旋转阀1400转位到不同的阀配置位置。阀驱动组件包括阀驱动器2401、阀驱动轴2408、马达2403、滑轮2406和用于检测阀驱动器位置的各种传感器。如图29所示，阀驱动器2401连接到阀驱动轴2408，其中阀驱动轴2408的端部联接到滑轮2406。马达2430供应动力来旋转阀驱动器，以将旋转阀转位到不同的阀配置位置。使用阀驱动轴2408和滑轮2406将马达机械联接到阀驱动器。具体地，随着马达旋转，带2407将旋转运动传递到滑轮，从而导致阀驱动轴2408旋转阀驱动器。在一些实施例中，阀驱动组件可以结合使用各种传感器来对旋转阀执行多个验证检查，以确保插入的盒适于运行诊断测试(即，盒未被使用且未被篡改)。在一个实施方式中，阀驱动组件2400使用干涉传感器2404来跟踪阀驱动组件的线性位移。在另外的实施方式中，阀驱动组件2400包括归位传感器2409，以监控阀驱动器2401的旋转位置。
252.阀驱动器2401限定了阀驱动组件和盒上的旋转阀1400之间的操作联接。在一些实施方式中，阀驱动器还可以包括多个(例如两个、三个、四个或更多个)阀驱动销4202，如图30所示，阀驱动销从旋转阀的最外周边壁或边缘延伸。阀驱动销2402与旋转阀上的接合开口相关联，以在转位时在阀驱动组件和旋转阀1400之间形成接合。在各种实施例中，该配置被颠倒过来，并且阀驱动器可以包括用于接收突起的一系列接受器。在一些变型中，转子部分形成与推进元件或推进元件的一部分互锁的齿轮，并且齿轮的相互作用驱动转子的转位。典型地，阀驱动销环绕旋转阀的旋转轴线同心布置。在一个实施例中，阀驱动销可以具有圆柱形形状。在另一实施例中，阀驱动销包括倒角边缘，以在阀驱动器与旋转阀接合时将阀驱动销导向到接合开口中。
253.阀驱动组件2400被配置成在正方向和负方向上线性移动，这取决于夹紧和松开期间移动支架组件的位置。以这种方式，阀驱动器2401、阀驱动轴2408、滑轮2406和带2407能够线性运动和旋转运动。干涉传感器2404跟踪阀驱动器相对于盒的线性位置，而归位传感器2405监控阀驱动轴的旋转位置。两个传感器都用于确定关于旋转阀1400的信息并使得仪器能够执行一系列验证检查以确保旋转阀在运行诊断测试时令人满意的。
254.盒1000被配置成用于长期储存，并且包括旋转阀1400，该旋转阀1400被配置成用于运送配置和当根据命令被致动时的操作配置。因此，阀驱动组件被配置成对旋转阀1400执行一系列验证测试，以验证盒1000能够支持诊断测试，并且随后将旋转阀致动到操作配置以输送和引导流体。在一个实施方式中，使用干涉传感器2404来确定旋转阀的运送配置。当移动支架组件移动到第一位置时，阀驱动组件是接触盒的第一接口。在该位置，阀驱动销2404插入旋转阀的接合开口中。阀驱动器和旋转阀之间的接合导致阀驱动轴位于远离盒的一定线性距离处。干涉传感器利用阀驱动轴的端部来确定旋转阀的状态。例如，当阀驱动器2401与旋转阀1400正确接合时，干涉传感器2404由阀驱动轴的端部2405触发，从而确认旋转阀处于运送配置。可替代地，旋转阀1400可能被脱离，并且不处于运送配置。在这种情况
下，阀驱动器必须在正方向上移动更大的距离，以使阀驱动销2404(如在图30中所看到的)与旋转阀配合。这导致阀驱动轴的端部位于距盒的不同的线性距离处。干涉传感器不被干涉传感器触发，并通知仪器旋转阀不处于运送配置，并且不适合运行诊断测试。在成功确认旋转阀1400处于运送配置时，阀驱动组件旋转以将旋转阀从运送配置转变到操作配置，如本文参照盒更详细描述的。
255.在另外的实施例中，阀驱动组件2400被配置成在移动支架组件2010在正方向上移动到第二夹紧位置之前进行第二旋转阀验证检查。第二旋转阀验证检查确认阀落入操作配置是成功的。以与第一旋转阀验证检查类似的方式，阀驱动组件使用干涉传感器2404和阀驱动轴的端部2405来验证操作配置。在一个实施方式中，阀驱动轴将不触发干涉传感器，指示旋转阀成功落下，并继续命令移动支架组件到第二夹紧位置。当干涉传感器被触发时，阀驱动组件2400检测到阀落下失败，并且由于不可用的旋转阀而弹出盒。在阀成功落入操作配置后，仪器继续将盒夹紧到第二夹紧位置。当所有随后的验证检查被执行并且使得盒流体地活动时，阀驱动组件可以开始阀配置序列，以引导样品和试剂贯穿盒以到达不同的处理模块。在一个实施例中，阀驱动组件2400使用传感器(即，归位传感器2405)来监控旋转期间的阀驱动器旋转位置。
256.9.气动接口(夹紧块)
257.a)总体描述
258.在本发明的一个实施例中，使用气动源来将流体(即，样品、试剂、空气)推进穿过盒。气动接口2100被包括在移动支架组件2040内，并且可以参照图14、图15a-图15b、图33和图35-图37c中的各种视图来理解。气动接口被配置成从气动子系统2130向盒提供加压空气，以促使流体穿过盒的不同位置，用于不同的样品处理步骤。如图14、图15a和图15b所示，气动接口固定到夹紧块2041，使得气动接口的移动由移动支架组件2040的移动决定。当移动支架组件在正方向上移动到第二夹紧位置时，气动接口2100与盒接合以形成气动密封。柱塞2104破坏盒标签上的气动接口穿孔，并且柱塞表面抓紧气动接口盖适配器。弹簧2102通过推压垫片2105和壳体2106将柱塞2104推入气动接口盖适配器内。图35图示了与盒气动接口接合的气动接口2100。
259.参考图36a和图37a，基本设计采用具有柱塞表面2104的弹簧2102装载式柱塞2101、垫片2105和壳体2106。在一个实施方式中，壳体2106固定到夹紧块，并且包括柱塞2101，该柱塞2101还被配置成可在壳体的内表面2108内移动。在一个实施例中，壳体2108具有中心开口，其中中心开口具有中心开口的较小部分和中心开口的较大部分。柱塞2101具有长圆柱形状，并且包括具有柱塞表面2104的近侧端部、容纳在中心开口的较小部分内的中心部分以及容纳在中心开口的较大部分内的远侧端部。此外，柱塞还包括外柱塞表面2107。柱塞的主体可以由任何具有适当刚性的材料(诸如塑料或金属)制成，但是优选由钢制成。柱塞的中心部分的直径基本上等于柱塞的近侧端部的直径，使得柱塞的中心部分的直径和近侧端部的直径都小于柱塞远侧端部的直径。阶式升高特征(step-up feature)2109将中心部分联结到柱塞的远侧端部。柱塞的中心部分设置在壳体中心开口的较小部分中。此外，设置在壳体中心开口的较大部分内的柱塞的远侧端部在柱塞的外表面2107和壳体的内表面2108之间形成间隙。柱塞的外表面和壳体的内表面之间形成的间隔约束柱塞的移动，以便将气动接口2100与盒上的气动接口适配器1172恰当接合。钢柱塞的近侧端部包
括柱塞表面2104，柱塞表面2104负责抓紧气动接口适配器以形成气动密封。在一个实施例中，柱塞表面2104的形状被设计成具有成角度的表面，如图37a所示，以最小化潜在的气动泄漏。在图36a所示的可替代实施例中，柱塞表面是平坦的。与盒上的气动盖接口1172的接合在图36b、图36c、图37b和图37c中示出，并参照下面描述的万向节机构进一步详细讨论。
260.在一个实施例中，气动接口包括万向节机构，以解决在移动支架组件2040和盒1000之间的接合期间出现的任何潜在的并行问题。图36b和图36c描绘了具有图36a所示的平坦柱塞表面的气动接口的万向节机构。图36b图示了当气动接口与气动接口盖适配器1172接合时万向节机构活动情况下的气动接口。壳体2106固定到夹紧块2041，使得当柱塞2101接触气动接口盖适配器时，壳体2106保持静止，同时柱塞2101被推回到壳体中心开口中，以导致弹簧2102在垫片2105和壳体2106之间压缩。柱塞在壳体中心开口内的位置在柱塞阶式升高特征2109和壳体的内表面2108之间生成间隙。在这种配置中，允许柱塞在壳体中心开口内枢转，以确保当柱塞表面2104接触气动接口盖适配器1172时建立可靠的气动密封。枢转的程度受到壳体2106的内表面的约束，其中，柱塞的中心部分、阶式升高特征和柱塞的远侧端部可以枢转，直到柱塞的任何一部分接触壳体的内表面。
261.图36c示出了当移动支架组件2040移动以松开盒时，具有平坦柱塞表面2104和锁定的万向节机构的气动接口。随着移动支架组件2040在负方向上远离气动接口盖适配器1172移动，壳体2106将柱塞2101从气动接口盖适配器1172缩回。中心开口的较大部分接触柱塞远侧端部的拐角(邻近阶式升高特征2109)，以随着移动支架组件2040在负方向上移动将柱塞拉回。当万向节机构活动时，壳体的内表面2108和柱塞远侧端部的拐角之间的接触消除了图36b所示的间隙。在这种配置中，当中心开口的较大部分保持与柱塞远侧端部的拐角接触时，柱塞被阻止枢转。图37b图示了当气动接口2100利用成角度的柱塞表面2104接触气动接口盖适配器1172时，气动接口万向机构活动。图37c图示了当万向节机构被锁定时具有成角度表面的气动接口。
262.10.热夹具组件(夹紧块)
263.热夹具组件2680是移动支架组件2040的部件，并且连接到夹紧块2041(参见图38-图43的各种视图)。在一些实施例中，热夹具组件被配置成独立于夹紧块2041移动，并且不是固定地附接到夹紧块2040，使得热夹具组件2680的位置不仅仅取决于夹紧块2041的位置。热夹具组件2680包括夹板2681、光框架2686和多个夹紧柱2682，其中每个夹紧柱2682还包括带肩螺钉2684、弹簧2683和衬套2685。热夹具组件2680被配置成压靠盒1000，以确保在热熔过程期间盒保持平靠在固定支撑支架2011上，如本文所述，并且此外在反应成像组件2700成像和检测期间围绕盒的反应区1600产生光密封。在热夹具组件2680被配置成独立于夹紧块移动的实施方式中，热夹具组件使用用于多个夹紧柱2682中的每一个夹紧柱的衬套2685连接到夹紧块，其中每个衬套可操作地联接到带肩螺钉2684，从而允许热夹具组件2680沿着带肩螺钉2684独立移动。在一个实施例中，多个夹紧柱2682中的每一个夹紧柱包括沿着带肩螺钉2684的一个或更多个弹簧2683，用于在夹紧和松开期间约束夹紧块2041相对于热夹具组件2680在正方向和负方向上的最大移动。这种配置允许夹紧块2041在正方向上朝向固定支架组件移动，直到被弹簧2683a接触，并且这种配置允许夹紧块2041在负方向上移动，直到被弹簧2683b接触。在一个实施方式中，夹板2681固定到多个夹紧柱2682。此外，如图38所示，光框架2686容纳在夹板2681内，其中光框架2686被配置成在夹紧序列期间
接触盒的远侧端部，如下所述。光框架2686被成形为对应于围绕诊断盒实施例的特定反应模块配置内的测定室的周边。
264.如在图42中所看到的，热夹具组件2680布置在光学块2710和盒之间，其中光学块用虚线示出。如图38-图41所图示的，夹板2681位于移动块组件2040和处于由装载组件2230限定的已装载位置的盒之间的间隔中。在这些视图中图示的一个实施方式中，光框架2686设置在形成于光学块2710内的凹穴2710内。图45、图46、图62和图66进一步示出了光学块的附加视图。光框架在光学块内的位置使得热夹具组件2680能够围绕盒的反应区1600形成光密封，如在图45中所看到的。由光框架2686提供的围绕反应区的光密封帮助确保反应成像组件2700的反应相机2701获得最暗的可能背景，以捕获反应区内的测定室的荧光图像。当盒处于已装载位置时，夹板2681的移动被约束在盒的远侧端部和光学块2710之间，使得热夹具被允许在负方向上移动，直到夹紧块2041接触弹簧2685b并且光框架2686接触光学块内的凹穴2710的边缘。通过举例的方式，热夹具组件2680的移动的进一步描述根据图38-图41中的夹紧序列以热夹具组件2680和光学块2710的俯视图描绘。
265.图38图示了当移动支架组件2040处于零夹紧位置时的热夹具组件2680。盒1000处于由装载组件2230给定的已装载位置，并由闩销组件2210闩锁。应当注意，光框架2686不与盒1000接触。
266.当线性致动器2014使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转时，移动支架组件2040在正方向上从零夹紧位置移动到第一夹紧位置。夹紧块2041沿着带肩螺钉2684滑动，并导致光框架2686接触盒。然而，在第一位置没有建立光框架2686和反应区1600之间的密封。如本文所述，第一夹紧位置仅在阀驱动组件2400和盒旋转阀1400之间建立操作联接。图39示出了在移动支架组件2040处于第一夹紧位置之后的热夹具组件2680，其中光框架2686轻微接触盒的远侧端部。在第一夹紧位置，移动支架组件2040和热夹具组件2680的移动导致光框架2686在正方向上朝向盒移动并远离光学块2710的凹穴2711。
267.在对处于第一夹紧位置的旋转阀执行旋转阀验证检查之后，当线性致动器2014使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转时，移动支架组件2040在正方向上移动到第二夹紧位置。夹紧块2041沿着带肩螺钉2684滑动，直到夹紧块2041压缩弹簧2683a以对夹板2681施加力。因此，夹板2681将光框架2686推入盒中，并围绕盒成像区1600建立光密封。图40示出了在移动支架组件2040处于第二夹紧位置以夹紧盒之后的热夹具组件2680。在第二位置，热夹具组件被阻止在正方向上进一步移动，使得当易碎密封件块2260移动到第三夹紧位置以致动易碎密封件时，热夹具组件2680的位置由于光框架2686接触到盒并且夹紧块2041接触到弹簧2683a而保持不变。热夹具组件2680将保持在第二夹紧位置，直到在盒上完成诊断测试运行。
268.当线性致动器2014使导螺杆2016在第二旋转方向上旋转以松开盒时，移动支架组件2040在负方向上移动到第四夹紧位置。如本文所述，通过导螺杆2016和接触夹紧块的壁架2046的易碎密封件块2260之间的联接，夹紧块2041被驱动远离盒。该动作导致夹紧块2041沿着带肩螺钉2684滑动，直到夹紧块2041接触弹簧2683b。形成在反应成像组件2700的光学块2710内的凹穴2711允许热夹具组件的光框架2686远离盒缩回，以在夹板2681和盒之间建立用于弹出的空隙。图41图示了在移动支架组件2040处于第四夹紧位置之后的热夹具组件2680。
269.11.磁力混合(固定支撑支架和夹紧块)
270.a)磁混合组件
271.夹紧子系统支撑两个磁混合系统，该两个磁混合系统与盒内的元件接合，以执行各自的功能。仪器2000的第一磁混合系统是磁混合组件2300，磁混合组件2300在图47a的分解图和图47b的透视组件图中图示。各种视图图示了磁混合组件的布置、间隔、定向和操作，该磁混合组件用于与本文描述的各种竖直定向的诊断盒以及仪器实施例一起使用。磁混合组件2300提供了在竖直定向的裂解室中单独使用搅拌棒或与其他裂解剂结合使用来混合样品的手段，同时最小化了搅拌棒与所述竖直裂解室的壁的接触的量。如在图47a，图47b中所看到的，驱动磁体系统2310和从动磁体系统2350被布置成实现一个或更多个驱动磁体和一个或更多个从动磁体之间的磁联接。具体地，每个驱动磁体和从动磁体相对于彼此布置，使得驱动磁体磁轴的对准和从动磁体磁轴的对准实现了驱动磁体和从动磁体之间的磁性联接。此外，磁混合组件的布置和操作适于搅拌棒在驱动磁体和从动磁体之间产生的磁场内旋转。在某些实施例中，为了实现驱动磁体和从动磁体之间的磁性联接，从动磁体磁轴平行于驱动磁体的磁轴。在进一步的优选实施例中，从动磁体磁轴基本上与对应的驱动磁体磁轴共线。如本文所使用的，“基本上共线”涵盖在平分驱动磁体系统和从动磁体系统之间的间隙的平面处与绝对共线的偏差最多为10
°
和/或3mm。
272.驱动磁体系统和从动磁体系统之间的磁性联接包括磁吸引联接。在这样的实施例中，一个或更多个驱动磁体和一个或更多个从动磁体相对于彼此布置，使得每个驱动磁体磁轴的对准和每个从动磁体磁轴的对准实现了一个或更多个驱动磁体和一个或更多个从动磁体之间的磁吸引联接。通常，为了实现驱动磁体和从动磁体之间的磁吸引联接，驱动磁体磁轴和从动磁体磁轴对准，使得驱动磁体磁轴和从动磁体磁轴的相反极定位成彼此靠近。
273.在某些实施例中，驱动磁体系统和从动磁体系统之间的磁性联接强度是基于位于一个或更多个驱动磁体和对应的一个或更多个从动磁体之间的间隙的距离。另外，磁性联接是基于一个或更多个驱动磁体的磁体强度以及一个或更多个从动磁体的磁体强度。在一些实施例中，分离驱动磁体系统和从动磁体系统的间隙在大约10mm和大约30mm之间。另外，在优选实施例中，一个或更多个驱动磁体的磁性强度与一个或更多个从动磁体的强度相同。
274.图47a是根据实施例的仪器2000的磁混合组件2300的分解图的图示。示例性混合组件示出了驱动磁体系统2310和从动磁体系统2350，驱动磁体系统2310包括分开一定距离的第一驱动磁体2311和第二驱动磁体2316，从动磁体系统2350包括分开一定距离的第一从动磁体2353和第二从动磁体2356。如在图47a、图47b中均示出的，驱动马达可操作地/机械地联接到驱动带2332，其中驱动带可操作地/机械地联接到驱动磁体转轴2361，并且另外其中转轴可操作地联接到驱动磁体保持器2325。在一些实施例中，驱动磁体保持器被配置成容纳一个或更多个驱动磁体。图示的实施例示出了驱动磁体保持器包含第一驱动磁体2311和第二驱动磁体2316。在优选实施例中，驱动磁体保持器2325定位在包含竖直定向的裂解室1371的盒的第一面(例如流控侧1006)附近并与该第一面对准。
275.从动磁体系统2350类似于驱动磁体系统。在一些实施例中，从动磁体系统包括至少一个从动磁体、从动磁体保持器和从动磁体转轴。在一些实施例中，从动磁体保持器被配
置成容纳一个或更多个从动磁体。图47a和图47b示出了其中从动磁体保持器2365包含第一从动磁体2351和第二从动磁体2356的实施例，另外其中从动磁体保持器可操作地联接到从动磁体转轴2361。在优选实施例中，从动磁体保持器2365类似地定位在包含竖直定向的裂解室1371的盒的第二面(例如特征侧1007)附近并与该第二面对准。图12和图13图示了驱动磁体系统2310和从动磁体系统2350相对于竖直定向的盒的互补布置，该盒包含定位于其间的竖直定向的裂解室。
276.如在下面的部分中进一步详细描述的，在在裂解室内设有磁性搅拌棒的实施例中，当诊断盒在仪器内被夹紧在操作定向时，磁混合组件的操作感应出磁场，以基本上在诊断盒的竖直平面内旋转搅拌棒，即在与盒宽度轴线1025共线的平面内旋转。此外，在某些实施方式中，第一驱动磁场聚焦器2312可以联接到第一驱动磁体2311，和/或第一从动磁场聚焦器2352可以联接到第一从动磁体2351，以将生成的磁场朝向竖直定向的裂解室的中心集中。
277.在某些实施例中，磁混合组件还可以包括声学机构，该声学机构用于检测搅拌棒1390与驱动磁体系统2310和从动磁体系统2350中的一个或更多个的磁解耦(magnetic decoupling)。在这样的实施例中，声学机构被配置成检测在驱动磁体系统旋转期间由搅拌棒产生的振动的振幅和频率中的一个或更多个的变化，该变化指示搅拌棒的磁解耦。在一些实施例中，该变化包括由搅拌棒产生的振动的振幅和频率中的一个或更多个中的突然降低。在一些实施例中，声学机构包括麦克风2380(见图11)。
278.b)再水合
279.由夹紧子系统支撑的第二个磁混合系统是用于对包含在盒内的干燥试剂进行再水合的机构。在一个实施方式中，马达2500包含磁体，以回旋包含在盒的贮存器内的磁性元件。马达安装到固定支撑支架，在图10和图11的视图中看得最清楚。在一个实施例中，包含磁性元件的盒贮存器存放干燥试剂，使得磁性元件的回旋便于干燥试剂与流体的再水合和混合。
280.c.气动子系统
281.1.概述
282.在一个实施例中，该仪器包括气动子系统，该气动子系统被配置成生成气动压力以将流体推进到盒内的负责样品制备、核酸扩增和检测的各个位置。图48和图49分别图示了隔离的且定位于仪器外壳内的气动子系统2130。气动子系统至少包括泵2131、压力调节器2132、比例阀2133、蓄积器(accumulator)2135和压力传感器2134。在一些实施方式中，气动子系统包括输出选择器阀2136。气动泵压缩空气以将流体传送穿过盒，其中泵2131连接到压力调节器2132以将压力向下调节到期望值。与比例阀2133成一直线的蓄积器2135充当压力储存贮存器，直到根据需求需要压力时。
283.在一个方面，气动子系统包括环境传感器和包含在仪器内的附加硬件，以监控各种仪器测量，包括仪器的内部温度、大气压力和湿度。如本文所述，气动子系统的固件允许仪器控制改变增加或减少压力的设定点所花费的时间，并利用来自盒的不同流动阻力来控制稳态压力。在一些实施例中，气动子系统包括流动传感器，以监控用于样品制备和扩增的盒内各种流体的流速。在优选实施例中，气动子系统不包含流动传感器来监控盒中流体的流速。在另外的优选实施例中，间接测量被用于确定气动子系统在移动到下一个处理步骤
之前何时完成推动流体或物质穿过多孔固体支撑室的动作。反馈控制系统使用压力反馈传感器2134和比例阀2133来推动有限量的流体穿过盒的多孔固体载体，并指示所有流体何时已经离开通道。如本文所述，反馈系统通过使用致动信号代替流动传感器来指示系统何时为下一流体顺序做好准备。
284.在一个实施例中，气动子系统经由图35、图36a-图36c和图37a-图37c所示的气动接口2100向盒提供加压大气空气。气动接口2100刺穿盒的标签上的穿孔区1052，以接近位于盒上的盒气动接口1170。如本文所述，弹簧2102在盒气动接口和气动接口2100之间建立连接，以输送加压大气空气。在如本文所述的本发明的又一方面，万向节机构用于解决盒和仪器之间的小程度的未对准。图49是夹紧子系统和光学系统的透视图，该夹紧子系统和光学系统与处于已装载位置的盒接合，其中阀驱动组件2400从移动块组件2040移除，以展示气动子系统2130和气动接口2100之间的连接。在该视图中，仪器气动接口2100示出为经由管2190连接到气动子系统。此外，图49展示了气动子系统位置相对于夹紧子系统以及仪器光学子系统的反应成像组件和标签成像组件的关系。在一个实施方式中，气动子系统固定到仪器的底部，不同于固定到固定支架组件2010或移动支架组件2040的所有其他子系统和组件。因此，气动子系统在夹紧和松开序列期间以与固定支架组件相似的方式保持静止。
285.在一个实施方式中，每个气动压力控制部件或其方面，诸如泵2131、压力调节器2132、比例阀2133、蓄积器2135、输出选择器阀2136和各种传感器安装在歧管块2137中。在另外的实施方式中，控制板2138包含比例阀2133、压力传感器2134和各种环境传感器，其中控制板2138安装在歧管块2137内，如图48所示。在各个方面，歧管块可以由一种或更多种刚性材料(诸如聚合材料，如塑料)制成。在一些实施方式中，歧管块由丙烯酸树脂加工而成。在另外的实施例中，丙烯酸树脂歧管块被蒸汽抛光。在一个方面，气动路由通道和安装端口被制造在歧管块中，用于气动子系统的所有部件。此外，由于泵中空气压缩的热力学，空气中的湿气可以被冷凝。在一个实施例中，该仪器利用调节器的歧管入口几何形状来管理冷凝控制。有利的是，所实施的几何形状通过使用一个或更多个排放孔口2191排出仪器外壳内的水分/冷凝物，使得其不会进入调节器入口。
286.已经给定气动子系统的加压，在一种实施方式中，过滤器安装在泵的引入口、入口和出口上，以消除外部颗粒到达歧管或盒的可能性，从而控制仪器内的污染风险。在示例性实施方式中，气动子系统在图48中示出包括泵过滤器2160和出口过滤器2162。
287.在一些实施例中，气动子系统可选地包括几个部件，以最小化由于振动引起的噪声。在一种实施方式中，该组件使用泵隔离安装件。在另一种实施方式中，该组件包括硅树脂泡沫阻尼垫，以降低泵部件相对歧管振动的噪音。在替代实施方式中，该组件使用隔离索环2194来减少气动子系统相对于仪器外壳的振动。在优选实施例中，气动子系统使用泵隔离安装件、硅树脂泡沫阻尼垫和隔离索环来提供噪音阻尼。
288.d.热子系统
289.在一个方面，被配置成执行样品制备或样品制备和扩增两者的盒需要使用由仪器2000支撑的一个或更多个加热器。在一个实施方式中，热子系统被配置成向用于进行样品制备的盒的区提供受控的稳态温度，并且能够使测定室的加热和冷却受控，以允许目标核酸在诊断测试期间的等温扩增和检测。在执行扩增的实施方式中，避免测定室之间的交叉污染以及将反应与外部环境隔离是防止扩增子污染所必要的。包含扩增的核酸可确保此后
在仪器上执行的所有盒运行中不会获得假阳性结果。该诊断仪器包括一个或更多个机构，以通过盒内的一个或更多个部件、模块或室之间的暂时或永久隔离来提供期望的封隔。暂时隔离指的是只要盒被夹紧在仪器内，盒中就存在隔离的一种隔离模式。一旦松开并弹出仪器，隔离就不再维持。暂时隔离的示例包括使用气动压力或机械系统，诸如一个或更多个夹管阀或非热熔器，以封闭盒的一个或更多个通路或通道。相比之下，永久隔离指的是，一旦形成，即使在盒从仪器中弹出后，盒中也存在隔离的一种隔离模式。永久隔离包括任何合适形式的修改，以在盒内的一个或更多个部件、模块或室之间产生合适的流体密封收缩或封闭、塑性变形区域或密封。
290.在一个具体实施方式中，热子系统还包括热熔器组件2640，该热熔器组件2640用作隔离机构，用于通过密封包含扩增的核酸的盒的一部分进行永久隔离。此外，热子系统包括盒加热器组件2550和化学加热器组件2600，用于在执行诊断测试时提供样品制备和扩增的热需求。图50-图58提供了热子系统的部件的各种视图。热子系统的各种部件在仪器计算机控制系统的控制下操作，如图67a-图67i所示。如本文所述，热子系统包含各种实施例，用于精确控制盒的特定区域的温度以制备样品，并且如果需要，扩增和检测目标核酸并防止扩增子从盒中逸出。
291.1.概述
292.本发明的热子系统包括化学加热器组件2600、盒加热器组件2550和热熔器组件2640，其中热熔器组件还包括熔器条组件2641。热子系统的所有组件和部件由固定支架组件2010支撑。在一个实施方式中，使用多于一个的加热器(例如两个或更多个加热器)向负责进行样品制备和扩增的盒的不同区提供多个受控温度。在一个实施例中，盒加热器组件2550被配置成维持盒加热器域2552内的操作温度，盒加热器域2552包括集成盒的包含洗涤缓冲剂贮存器1475、洗脱缓冲剂贮存器1500、再水合室1520和裂解室1371的部分。在另一个实施例中，化学加热器2601被配置成维持盒的反应区1600的反应温度，以使得能够在测定室内扩增目标核酸。在又一实施例中，根据本文描述的实施例，第三加热器用于密封盒。
293.2.化学加热器组件
294.在一个实施例中，化学加热器组件2600被配置成提供反应温度，用于扩增包含在盒中的多个测定室内的核酸。化学加热器组件2600的截面图在图54中图示，并且化学加热器组件2600的分解图在图55中可见。在一个实施例中，化学加热器组件2600包括化学加热器2601、导流框架2606、化学加热器板2602、化学加热器风扇2603、加热器增压室2607和具有流动叶片2605的风扇增压室2604。化学加热器2601可以是任何合适的设计，但是最优选的是电阻加热器(例如kapton加热器)。在本发明的某些方面，化学加热器组件还包括与化学加热器2601集成的热敏电阻。
295.在一个实施例中，如图54和图55所示，化学加热器2601与化学加热器板2602的第二表面2622热接触并使用压敏粘合剂或其他适合于操作温度范围的粘合剂结合到该第二表面2622。当装配时，在化学加热器板的第一表面2621中形成反应孔域2620，其中化学加热器板的第一表面与盒的膜侧热接触。化学加热器域2620可以从图50和图51中的化学加热器板的第一表面2621看到。盒加热器板2602易受周围环境的热效应影响。因此，在一个实施例中，化学加热器组件通过将化学加热器板2602结合到导流框架2606来解决化学加热器板的热梯度上的热效应。在另一个实施例中，导流框架2606与固定支撑支架的第二表面2013齐
平。在另一个实施方式中，化学加热器板2602结合到导流框架2606，以确保化学加热器板的第一表面2621和盒的膜侧之间维持恰当的热接触，而不管机械公差如何。
296.在一些实施方式中，化学加热器风扇2603与具有流动叶片2605的风扇增压室2604和加热器增压室2607流体联接，以引导冷却的空气穿过设置在导流框架2606内的切口并直接越过化学加热器2601。如图54所示，箭头展示了空气从化学加热器风扇2603穿过形成在导流框架2606和加热器增压室2607内的开口的流动路径。当在将化学加热器设定到反应温度之前可选地使化学加热器在两个或更多个温度之间快速热波动时，这种配置是有利的。如根据本文实施例所述，使化学加热器热波动生成测定室内的流体的对流。具体地，在多个测定室内生成的对流便于在开始扩增之前在测定室内混合具有干燥试剂的样品。化学加热器风扇2603、风扇增压室2604、流动叶片2605和加热器增压室2607流体地联接，以便于化学加热器2601在热波动序列期间更快地冷却到较低的温度。在一个实施方式中，化学加热器风扇2603可以在热波动序列之后关闭，并且在剩余的诊断测试内保持关闭，同时化学加热器被设定为反应温度。
297.在各个方面，导流框架2606由(例如完全由)一种或更多种聚合物材料(例如，具有一种或更多种聚合物的材料，包括例如塑料)构成。导流框架2606可以由本文提供的任何弹性材料构成。用于导流框架的材料包括但不限于聚合物材料，例如塑料。在优选实施例中，导流框架是聚醚醚酮(peek)。
298.热边界条件影响与盒的膜侧接触的化学加热器板2601的温度梯度，并且可能导致横跨测定室的不期望的温度变化。测定室之间的均匀性对于扩增核酸进行准确检测至关重要。根据各种实施例，化学加热器组件2600包括化学加热器板2602，化学加热器板2602包括用于降低热梯度的机加工凹穴几何形状。
299.回到图50和图51，从第一表面2621观看化学加热器板2601。在一个实施例中，反应孔域包括机加工凹穴几何形状2623，凹穴几何形状2623包括凹槽2624。机加工凹穴几何形状2623是以一定图案布置的一系列凹槽，以减少穿过反应孔域2620中心的热通量，从而补偿由于环境造成的边缘热损失。如本文所述，该配置提供化学加热器板2602的反应孔域2620的精确等温控制，以向进行扩增的多个测定室提供均匀的温度。
300.本文使用的术语“凹槽”是指机加工到化学加热器板2602中的任何孔洞、切口、孔口、孔、间隙或间隔，以减少化学加热器2601和化学加热器板2602之间的热通量变化，从而向反应孔域供应统一的温度用于扩增。在一些实施例中，凹槽从化学加热器板的第一表面2621完全穿过化学加热器板延伸到第二表面2622。在其他实施方式中，凹槽部分地延伸从化学加热器板的第一表面测量的深度。切口的几何形状的示例包括但不限于圆形、矩形、圆角矩形、卵形、椭圆形或其任意组合。
301.3.盒加热器组件
302.在一个实施例中，盒加热器组件2550提供对盒的样品制备区(即盒加热器域)的受控加热。图50提供了从固定支撑支架的第一表面2012看的盒加热器域2552的透视图，其中固定支撑支架的第一表面与盒的膜侧接触。在一个实施例中，盒加热器域2552与容纳在集成诊断盒内的洗涤缓冲剂准贮存器1475、洗脱缓冲剂贮存器1500、再水合室1520和裂解室1371热接触，以向盒的执行样品制备的区提供受控的稳定温度。在一个方面，盒加热器组件包括盒加热器2551和绝缘体2553。图52图示了盒加热器组件，并且图53以分解图图示了盒
加热器组件。盒加热器2551可以是任何合适的设计，但是最优选的是电阻加热器(例如kapton加热器)。在一个实施例中，盒加热器2551与固定支撑支架的第二表面2013热接触并利用压敏粘合剂结合到固定支撑支架的第二表面2013。如在图50中看到的，盒加热器2551和固定支撑支架的第二表面之间的热接触形成了固定支撑支架的第一表面2012中的盒加热器域2552。在另一个实施例中，绝缘体2553与盒加热器2551热接触，以防止热能逃逸到周围环境中。
303.热边界条件影响盒加热器组件域2552和盒的容纳洗涤缓冲剂贮存器1475、洗脱缓冲剂贮存器1500、再水合室1520和裂解室1371的区之间的热传递的均匀性。在一个实施方式中，如图50所示，盒加热器组件2550还包括围绕盒加热器域2552周边的一系列切口2554，用于降低热梯度以控制热损失。
304.本文使用的术语“切口”指的是机加工到固定支撑支架2011中的任何孔洞、凹槽、孔口、孔、间隙或间隔，以减少盒加热器2551和盒加热器域2552之间的热通量变化，从而为盒的负责样品制备的区提供统一的温度。在一些实施方式中，切口可以从固定支撑支架的第一表面2012延伸到固定支撑支架的第二表面2013。在其他实施方式中，切口可以部分地延伸从固定支撑支架的第一表面2012测量的深度。切口的几何形状的示例包括但不限于圆形、矩形、圆角矩形、卵形、椭圆形或其任意组合。
305.在另一个实施例中，盒加热器域可以包括多个穿孔2377。在仪器的磁混合组件的实施例中，驱动磁体系统2310和从动磁体系统2350以圆形图案旋转。这样，在固定支撑支架2012中从圆形图案的中心径向地感应出涡流。为了限制对固定支撑支架中的涡电流的感应，多个穿孔可以围绕磁混合组件2300的圆形图案的中心以同心图案布置。多个穿孔的这种同心布置导致在固定支撑支架中感应的涡流遵循沿着它们的径向感应路径的盘旋路径。这种盘旋路径限制了固定支撑支架中的涡流的形成。
306.4.热熔器组件
307.核酸扩增方法特别是等温扩增方法的高灵敏度构成了扩增子污染的威胁。无法成功包含扩增的核酸的盒可能导致测定室之间的交叉污染，或者在泄漏的情况下可能污染仪器。测定室之间的交叉污染会在盒中产生错误的结果，而仪器内的盒泄漏会导致随后所有盒的假阳性结果。仪器的热子系统提供了热熔器组件2640，如参考图51、图52、图55、图56、图57a、图57b和图58的不同视图所理解的。热熔器组件的操作在集成诊断盒上的多个单独的流体通道上形成热熔，以将通道彼此密封并防止样品污染。有利的是，热熔是在横跨通向测定室的主装载通道的足够压力下执行的，以防止扩增的核酸从盒中逸出并减轻扩增子污染的风险。此外，热熔器组件被配置成热熔通向和离开废弃物收集元件的通道，以在盒从仪器移除时阻止流体离开废弃物室。在优选实施例中，集成诊断盒的流体通道的一部分布置有用于支持该集成热熔操作的平面部分。此外，集成诊断盒的流体路径被布置成使得它们在允许使用单个线性热熔元件的间隔内相邻。
308.本文使用的术语“热熔(heat stake)”是指一种示例性的永久隔离技术，用于执行熔化和快速冷却盒的一部分以形成密封并防止流体离开盒的过程。在盒包括一个或更多个聚合物膜的实施方式中，热熔器组件2640提供熔化和熔合附接到盒的流控侧的聚合物膜堆的手段，其中将一个或更多个膜熔化到盒中形成横跨选定流体通道的屏障，以将液体保持在其中。术语“热熔”也可以指的是由于热熔过程而形成的密封或屏障。根据本文描述的实
施例，一个或更多个热塑性膜可以被放置在流控卡上，或者作为热熔兼容设计的一部分被用作盒的一部分。在一个特定实施例中，使用了两种热塑性膜，每种热塑性膜具有不同的熔化温度，其中第一膜具有与盒基本相似的熔化温度，并且第二膜具有比第一膜更高的熔化温度，使得在热熔操作期间只有第二膜熔化以形成屏障。本文描述的两种热塑性膜方法添加了额外的好处，即在热熔期间保护其他部件或流控卡或盒的完整性。
309.如前所述，固定支架组件2010被配置成支撑负责产生用于执行分子诊断测试的热需求的热子系统。在一个实施例中，热子系统包括热熔器组件2640，用于提供一种永久密封盒测定室中的每一个的手段。在这种实施方式中，固定支撑支架2011可以包含一体形成在其中的通道2020，以容纳这种热熔器组件。通道2020允许熔器条组件直接接触盒以执行密封动作，这并且在图51中最容易看出。在图56中描绘了热熔器组件2640，该热熔器组件2640包括线性致动马达2642、弹簧2643、熔器条组件2641、热熔器风扇2644和感应线性传感器2645。在一个实施例中，弹簧2643提供执行热熔所需的力。如本文所用，线性致动马达被配置成移动热熔器条组件2641以与盒的膜侧接触。然而，线性致动器马达不能提供热熔所必需的力或深度控制。线性致动马达2642释放弹簧2643，弹簧2643供应热熔所必需的力，以将熔器条组件2641推入盒的膜侧。在一个实施方式中，感应线性传感器2645能够测量热熔器组件2640的线性位移，并提供热熔误差检测的手段。
310.图57a和图57b提供了熔器条组件2641的透视图和截面图。如图57a和图57b所示，熔器条组件2461包括加热器2661、熔器片2660和深度止动件2662。加热器可以是任何合适的设计，但是最优选的是电阻加热器(例如线加热器)，并且与熔器片2660热接触。在一个实施方式中，熔器片2660具有倾斜角，以在片接触盒的聚合物膜而不撕裂时形成热熔。在另一种实施方式中，熔器片的倾斜角由深度止动件2662包围，以将热熔的深度控制在期望的位移范围内。线性致动马达2642将熔器条组件2641移动到盒，并然后释放弹簧2643以施加所需的力来将已加热的熔器片2660压入盒的膜侧。熔器片被允许熔化到盒中，直到深度止动件2662接触盒，从而防止熔器片进一步行进。
311.在各个方面，深度止动件由(例如完全由)一种或更多种聚合物材料(例如，具有一种或更多种聚合物的材料，包括例如塑料)构成。聚合物深度止动件可以由本文提供的任何弹性材料构成。感兴趣的材料包括但不限于聚合物材料，例如塑料。在优选实施例中，深度止动件是适合热熔组件的操作温度范围的聚醚醚酮(peek)。
312.根据本发明实施例，熔器片可以由各种材料构成，并且可以由相同或不同的材料构成。本文所述的熔器片可由包括但不限于诸如铝的金属材料构成。在优选实施例中，熔器片是铝的。
313.e.光学子系统
314.仪器2000包括光学子系统，该光学子系统包括分别与盒1000相互作用的两个组件。图58、图59、图60和图61提供了标签成像组件2770的各种视图。标签成像子系统照亮并捕获盒标签区的图像。标签成像组件还可以被配置成照亮和捕获装载模块的一系列图像，以辅助在运行诊断测试之前监控和验证充足的样品被装载到盒中。反应成像组件2700在图62-图66的不同视图中图示。在一个或更多个测定室被配置成产生指示目标病原体存在的荧光信号的实施方式中，反应成像组件2700向盒反应区1600提供激发波长照明，并捕获由目标核酸扩增产生的荧光图像。两个光学组件都由固定支撑支架支撑，并且在盒的夹紧和
松开期间保持静止。
315.1.标签成像组件
316.标签成像组件2770被配置成照亮和捕获患者标签和装载模块的图像。如图58和图59所示，标签成像组件安装到天线接地板2810，并包括相机2771、led 2772、孔2773和漫射器2774。标签成像组件2770将包括至少一个、但优选多于一个(例如两个或三个)led 2772，用于照亮患者标签区1040和装载模块，同时最小化投射在患者标签区中的阴影。孔2773限定了一个开口，用于透射和再成形led的照明，以减少离轴光和杂散光对患者标签图像质量的影响。一旦来自led的照明穿过各自相应的孔2773，光就穿过漫射器2774行进，漫射器2774在患者标签和装载模块上生成更均匀的照明强度。在一个实施方式中，如在图60和图61中所看到的，led可以以倾斜配置来布置以照亮患者标签。这种布置对于增加图像对比度和提高盒的整体图像质量是有利的。
317.在优选实施方式中，标签成像组件2770还被配置成对样品端口组件1100成像，以在运行诊断测试之前验证充足的样品被装载到盒中。鉴于一些样品中目标病原体的浓度较低，确定装载模块中存在足够的样品体积是有利的。在优选的实施方式中，标签成像组件被配置成捕获样品端口组件1100的图像，并检测机构(例如，设置在装载模块内的球)以确定样品体积。可替代地，标签成像组件可以检测样品流体的弯月面。此外，标签成像组件可以被配置成通过由盒标签中的切口提供的样品窗1050读取样品体积。
318.2.反应成像组件
319.在本发明的一些实施方式中，视觉信号(例如荧光信号)用于指示样品中的目标病原体核酸的存在。具体地，可以使用一个或更多个不同的激发波长和发射波长来检测多个目标核酸。具有不同发射光谱的多种荧光团在本领域是已知的，并且普通技术人员能够为给定的测定表现选择合适的荧光团。反应成像组件2100允许仪器2000同时检测来自一种或更多种目标病原体的核酸。反应成像组件2100可以被配置成提供激发波长来激发一个或更多个荧光团。此外，本文描述了过滤和捕获发射波长的各种元件，以确定目标核酸的存在与否。反应成像组件的布置和操作示于图62-图66。
320.在优选的实施方式中，图62所示的反应成像组件2700被设计成具有落射荧光布置，使得照明和发射波长穿过相同的物镜。与倾斜照射不同，落射荧光布置在测定室的柱塞结构内均匀照射(如本文关于盒扩增模块所述)，以最小化或防止阴影。投射在测定室上的阴影阻碍了检测传染性疾病阳性样品的可能性。在一个实施方式中，反应成像组件2700包括相机2701、二向色分束器2702、激发透镜单元2730、发射透镜单元2750、物镜2706和折叠镜2704。在优选实施例中，反应成像组件的所有部件或者包含在光学块2710或者束器块2707中，或者固定地附接到光学块2710或者分束器块2707。在一个实施例中，光学块和分束器块被连结以形成反应成像组件。光学块2710可以配置有凹穴2711，该凹穴是光学块2710中的开口，以允许激发波长从激发透镜单元透射到盒成像平面2760并且允许发射波长从多个测定室透射到反应相机。此外，包围盒反应区1600的凹穴2711可以通过在捕获反应区的图像时生成最暗的参考背景来防止仪器外壳内的任何潜在杂散光干扰荧光团发射光谱的检测。在另一个优选实施例中，反应成像组件固定到固定支撑支架2012的第一侧，因此在盒的夹紧和松开期间保持静止。
321.在各种实施例中，反应相机2701捕获盒反应区1600内的测定室的图像，用于仪器
图像处理，以确定目标核酸的存在并生成诊断测试的结果。在一些实施方式中，反应相机2701是单色的。在这样的实施方式中，反应相机可以光学地联接到适于与所述单色反应相机一起执行的对应盒配置。例如，盒可以包括多个测定室，其中每个测定室包含不同的引物组和荧光探针。当反应相机捕获包含多个测定室的盒反应区的图像时，仪器计算机系统内的图像处理可以基于视觉信号和对应的室位置来确定目标核酸的存在，以确定诊断结果。在可替代的实施例中，反应相机2701是多色相机。在这样的实施方式中，被配置成与所述多色反应相机一起执行的盒可以包括使用多个引物组和探针的测定室。例如，多色反应相机可以捕获具有测定室的盒反应区的图像，该测定室包括在单个测定室内的多个引物/探针组。此外，多色反应相机可以捕获具有测定室的盒反应区的图像，该测定室包括在多个测定室内的多个引物/探针组。可以选择合适的光学部件，例如led、滤波器、透镜和传感器，使得仪器计算机系统内的成像处理可以基于多个发射波长来确定目标核酸的存在。
322.在另一个实施例中，反应成像组件中还包括二向色分束器2702，该二向色分束器2702通过反射来自激发透镜单元2703的较短波长的光并发出荧光团发射的较长波长的光，将激发光与发射光分开。在另一个实施例中，折叠镜2704将激发波长引导至反应孔图像平面2760，并将发射波长从反应孔图像平面重新引导至反应相机2701。
323.在一个实施例中，激发透镜单元生成由荧光团吸收的激发波长，并且包括至少一个或更多个激发led 2731、平凸透镜2733、非球面透镜2734、孔2732和带通滤波器2735。激发透镜单元在图63和图64中以截面图示出。在一个实施例中，至少一个或更多个激发led 2731照射多个测定室。普通技术人员可以选择合适数量和类型的led，使得发射光谱对应于所选荧光团的激发波长。激发光的光学路径穿过非球面透镜2734以校正球面像差，球面像差是平凸透镜通常观察到的光学效应，其中入射光线聚焦在不同的点，导致图像模糊。非球面透镜2734将来自激发led 2731的入射光聚焦到一个小点，从而提高图像质量。在一个实施方式中，孔用于再成形激发照明。聚焦的激发光透射穿过非球面透镜2734并进入孔2732，使得孔2732改变来自激发led的照明形状，以最小化离轴光和杂散光阻碍荧光成像。在一个实施例中，可以在激发透镜单元内使用一个或更多个带通滤波器来选择性地透射特定波长的光。激发光穿过带通滤波器2735，以过滤荧光团激发带宽之外的波长，并透射激发带宽内的波长。此外，激发带通滤波器基本上防止荧光团发射带中的光由于落射荧光布置而进入反应孔成像平面。过滤的激发光穿过平凸透镜2733，以在到达二向色分束器2702之前漫射光。过滤的激发光撞击到二向色分束器2702，并将较短的激发波长反射到物镜2706，而较长的波长透射穿过二向色分束器2702。在一个实施方式中，从二向色分束器透射的较长波长被引导至光阱2703。当实施光阱时，光阱通过将光从基本上远离相机的多个成角度的表面反射来防止激发光进入相机。由二向色分束器2702反射的激发波长透射穿过物镜2706，其中折叠镜2704将光重新引导至盒的反应孔区1600的图像平面2760。
324.激发led的峰值波长和强度可以随着温度而变化，因此需要对led的温度进行精确的热控制。激发透镜单元还包括各种元件，以确保激发单元2730正常工作。如图64所示，温度传感器2738提供温度反馈控制，而光电二极管2739监控led输出以确保led打开。热隔离间隔件2737将激发系统与短暂的环境热瞬变隔离，并且散热器2736提供冷却。
325.在另一个实施例中，如图65所示，反应成像组件2700包括发射透镜单元2750，发射透镜单元2750包括成像透镜2751、长通滤波器2752和物镜2706。荧光团吸收来自激发透镜
单元2730的激发光，并且几乎瞬间将发射波长发射到折叠镜2704。弯曲的发射光穿过物镜2706，其中较长的发射波长随后透射穿过二向色分束器2702。在一个实施方式中，发射透镜单元2750包括一个或更多个长通滤波器，以透射来自荧光团的发射波长。长通滤波器2752确保发射带中的光进入反应相机2701，并且基本上消除了发射带之外的来自激发led的干扰波长。
326.图45、图46和图66图示了仪器光学子系统的标签成像组件2700和反应成像组件2700之间的关系。参照图66，标签成像组件被示为在仪器的近侧端部处固定到天线接地板2810，靠近前部狭槽2072，而反应成像组件被固定到仪器的远侧端部，靠近装载组件2230。在这种配置中，标签成像组件2770有利地与反应成像组件2700分离。以这种方式，标签成像系统2770可以最初用于检测样品体积不足的错误，并在为将由反应成像组件2700成像的测定执行样品制备步骤之前弹出盒。
327.参照图45和图46，相对于标签成像组件2770和反应成像组件2700示出了处于装载中位置和已装载位置的盒1000，如本文所述。图45描绘了在装载组件2230内处于最前面的装载中位置的盒。患者标签区1040不在标签成像组件2770的视野内，如图59、图60和图61所观察到的。此外，在最前面的装载中位置，包含多个测定室1621的盒的反应区1600邻近反应成像组件2700，并且在光学块2710内的凹穴2711的外部。应当注意，图45中的装载组件2230的装载中位置重现了图17a和图17b中所示的装载中位置。图46中示出了处于已装载位置的盒。患者标签区1040现在被标签成像组件2770隐藏，并且在如图59、图60和图61所示的视野内。此外，盒1600的反应区被设置在光学块的凹穴2711内，并且被隐藏起来看不见。装载组件2230的已装载位置类似地反映了图18a、图18b、图19a、图19b和图19c中的已装载位置。可以参考图38-图42理解盒的定位和热夹具组件2680相对于反应成像系统2700的移动的额外细节。反应成像组件相对于仪器的其他部件(例如，移动支架组件2040)的位置可以参考图43和图44中提供的各种视图来理解。
328.f.示例性计算机系统
329.图67a-图67i表示与本文描述的诊断仪器一起使用的代表性计算机控制系统的各种示意图。通常，仪器计算机控制系统包括计算机可读代码中的指令，用于协调本文描述的与接收、操控、处理和分析盒中的可疑样品相关的一个或更多个操作的同步执行。参照图93-图102和图106a-图113，提供了与接收、操控、处理和分析盒中的可疑样品相关的各种步骤执行的附加细节。计算机系统可包括示例性的客户端或服务器计算机系统。计算机系统包括多个通信通道或总线，用于将控制信号、传感器信息或其他信息从仪器内的部件或系统传送到处理器。这些不同的通信路径由连接不同部件、系统和子系统中的每一个的线指示。主处理器2900用于根据一个或更多个编程控制序列来处理信息并生成信号。处理器2900可以是任何合适的计算机控制器、具有协处理器的处理器、微处理器或其合适的组合。
330.附加地或可选地，仪器计算机控制系统可以包括联接到总线的随机存取存储器(ram)或其他动态储存设备(称为主存储器)中的一个或更多个，用于储存信息和要由处理器执行的指令。主存储器还可以用于在处理器执行指令期间储存暂时变量或其他中间信息。
331.仪器计算机系统还包括联接到总线的只读存储器(rom)和/或用于为处理器储存静态信息和指令的其他静态储存设备，以及数据储存设备，诸如磁盘或光盘及其对应的盘
驱动。数据储存设备联接到总线，用于储存信息和指令。
332.参考图67a，主处理器2900与通信模块2905通信，通信模块2905包括位于仪器2000的前部面板2073中的蜂窝天线2800以及相关联的固件和软件。此外，主处理器2900与usb和以太网端口2903以及任何其他外部通信端口通信。提供了对包括加密数据2901以及校准、固件升级和测试结果数据的数据储存的访问。还为未识别的患者结果数据提供了适当的储存。主处理器2900还与显示器或图形用户界面2902(诸如仪器前部面板2073上的显示器或图形用户界面)通信。主处理器2900还与各种仪器应用软件2904通信。通过举例的方式，该软件和固件对应于将由诊断仪器2000基于装载到仪器2000中并由仪器2000检测的样品/集成诊断盒1000的类型来实施的特定测试例程。另外，仪器软件和固件2904包括用于仪器操作系统的计算机可读指令以及用于仪器部件的各种合适的计算机驱动器。主处理器2900还被配置成访问和执行相机操作和成像固件2915，该相机操作和成像固件2915负责执行由标签成像相机2771和反应化学或测定室相机2701执行的特定成像例程。
333.图67a还图示了仪器中使用的不同计算机子系统中的每一个的通信总线。每一个都包括合适的软件、固件和通信部件，这些软件、固件和通信部件适于并配置成满足特定仪器子系统的功能和操作要求。这样，为每个仪器子系统提供适当的通信通道，用于从一个或更多个处理器、协处理器或合适的微处理器传输和接收计算机可读指令。此外，仪器控制系统的多个特定配置的子系统被配置成输送、接收或监控来自一个或更多个致动器、部件、开关或传感器的信号，如现在将要描述的。
334.有利地，仪器计算机系统可以包括协同操作的主处理器和协处理器2900。在一种配置中，主处理器2900包括仪器操作系统和设备驱动器、用于标签相机2771和反应孔相机2701的操作的特定仪器应用软件和固件2915。第二处理器可以被配置为从属处理器(slave processor)，以操控其他命令，诸如诊断仪器2000中的各种马达和致动器的操作。此外，协处理器将负责贯穿各种仪器子系统中的各种控制信号的优先化和执行。仪器计算机系统存储器或计算机可读存储装置可以包括各种测试方法、脚本、参数、完整记录存储、仪器校准读数和基于仪器2000对特定盒诊断测试或样品类型执行的特定操作的结果的存储的或可访问的计算机记录。
335.总体上，仪器计算机系统包括以下功能子系统，这些子系统适于并被配置成对应于在各种功能中执行的步骤，在各种功能中执行的步骤对应于期望的预编程测试序列。如图67a所示，功能子系统是光学盒标签子系统2910、光学反应孔子系统2990、热子系统2970、裂解驱动子系统2950、装载盒子系统2920、盒密封破裂子系统2930、气动接口子系统2960、阀驱动子系统2940和再水合混合子系统2980。在一个方面，这些功能组可以在功能上更大体分为光学子系统、热子系统和夹紧子系统。这些功能组中的一个或更多个可以被分配给协处理器。
336.光学子系统包括光学盒标签子系统2910(图67b)和光学反应孔子系统2990(图67c)。
337.如图67b所示，光学盒标签子系统2910包括软件、固件和通信部件，这些软件、固件和通信部件适于并被配置成与盒标签成像相机2771、标签照明led 2792和样品照明led 2775一起使用。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，光学盒标签子系统2910与在仪器2000内正在经历处理的盒1000的患者标签区1040和样品端口组件1100相互作用。
338.如图67c所示，光学反应孔或测定成像子系统2990包括软件、固件和通信部件2980，软件、固件和通信部件2980适于并被配置成与反应相机2701一起使用。另外，光学反应孔子系统2990控制明场led 2753、激发led加热器2741、激发led 2791、led激发强度传感器2740、测定孔反应相机2701和led激发温度传感器2738。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，光学反应孔子系统2990与在仪器2000内正在经历处理的盒1000的反应区1600中的测定室1621相互作用。
339.如图67d所示，热子系统2970包括软件、固件和通信部件2960，软件、固件和通信部件2960适于并被配置成与热熔冷却风扇2644、化学加热器2601、化学加热器传感器2608、热熔器加热器2661、盒加热器温度传感器2555、热熔器马达2642、盒加热器2551、热熔温度传感器2646、熔器线性位移传感器2645和化学加热器冷却风扇2603一起使用。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，热子系统2970与在仪器内正在经历处理的盒的中心部分、测定孔和盒的热熔域部分相互作用。
340.如图67e所示，裂解驱动子系统2950包括软件、固件和通信部件，这些软件、固件和通信部件适于并被配置成与裂解驱动马达2330和听觉传感器/麦克风2380一起使用。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，裂解驱动子系统2950与盒的裂解室1371内的搅拌棒或其他裂解剂相互作用，同时经由听觉传感器2380监控磁解耦。
341.如图67f所示，装载盒子系统2920包括软件、固件和通信部件，这些软件、固件和通信部件适于并被配置用于线性致动器2014、硬止动件夹紧传感器2019、盒门支撑组件2280、归位夹紧传感器2017、盒装载传感器2236和易碎密封开关2266的协调操作。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，装载盒子系统2920提供与盒的协调相互作用，以确保盒相对于仪器内部的恰当装载、定位和夹紧。
342.如图67g所示，气动子系统2960包括软件、气动控制固件和通信部件，这些软件、固件和通信部件适于并被配置成与气动泵2131、比例阀2133、输出选择器阀2136、高度传感器(altitude sensor)2140、压力调节器2132和湿度传感器2142一起使用。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，气动子系统2960与盒上的气动接口2100相互作用，以将气动驱动信号输送给在仪器内正在经历处理的盒。
343.如图67h所示，阀驱动子系统2940包括软件、固件和通信部件，这些软件、固件和通信部件适于并被配置成与阀驱动马达2403、干涉传感器2404和阀驱动归位传感器2409一起使用。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，阀驱动子系统2940与盒上的旋转阀相互作用，以转位旋转阀对准在仪器内正在经历处理的盒上的期望流动通道。
344.如图67i所示，再水合混合子系统2980包括软件、固件和通信部件，这些软件、固件和通信部件适于并被配置用于与再水合马达2510和再水合马达旋转传感器2530一起使用。在来自一个或更多个处理器2900的指令的控制下，再水合马达2510与盒的主混合再水合室内的搅拌球或其他部件相互作用，同时使用马达旋转传感器2530监控旋转。
345.额外的可替代计算环境和对用户体验和用户交互的修改都是可能的，并且在本文描述的各种实施例的范围内，仪器计算机控制系统还可以通过直接连接或无线方式联接到显示设备，诸如包括触摸屏或其他功能的液晶显示器(lcd)。显示器还联接到总线，用于向仪器用户显示信息。字母数字输入设备(包括字母数字键和其他键)也可以经由触摸显示器提供或者联接到总线，用于向处理器通信信息和命令选择。额外的用户输入设备是光标控
制器，诸如联接到总线的鼠标、轨迹球、轨迹板、触笔或光标方向键、语音或触摸控制器，用于向处理器发送方向信息和命令选择，和/或用于控制显示器上的光标移动。
346.可以联接到总线的另一个设备是硬拷贝设备，该硬拷贝设备可以用于在诸如纸、膜或类似类型的介质上标记信息。另外，取决于配置，计算机系统可以包括有线和无线通信能力。使用上述通信模块与仪器计算机系统的远程通信可以用于传递由仪器计算机系统收集或产生的信息、校准、服务、维护或其他系统或患者信息。
347.应当注意，系统和相关硬件的任何或所有部件可以在本发明中使用。然而，应当理解，仪器计算机系统的其他配置可以包括一些或所有设备。系统的某些变型可以包括在这些不同的示例图中未图示的外围设备或部件。可以包括附加的这些部件，并将其配置成接收不同类型的用户输入，诸如听觉输入，或者触摸传感器，诸如触摸屏。
348.某些实施例可以被实施为计算机程序产品，其可以包括储存在机器可读介质上的指令。这些指令可用于对通用或专用处理器进行编程，以执行所描述的操作。机器可读介质包括用于以机器(例如，计算机)可读的形式(例如，软件、处理应用)储存或传输信息的任何机构。机器可读介质可以包括但不限于磁性存储介质(例如软盘)；光学存储介质(例如，cd-rom)；磁光存储介质；只读存储器(rom)；随机存取存储器(ram)；可擦除可编程存储器(例如，eprom和eeprom)；闪存；电、光、声或其他形式的传播信号(例如，载波、红外信号、数字信号等)；或者适合于储存电子指令的另一种类型的介质。标签成像相机固件或光学盒标签子系统可以适于并被配置成鉴别机器可读标记作为盒验证协议的一部分，以及辅助识别特定的样品类型和/或要用该样品/盒执行的诊断测试例程。
349.另外，一些实施例可以在分布式计算环境中实践，其中机器可读介质储存在多于一个的计算机系统上和/或由多于一个的计算机系统执行。此外，在计算机系统之间传递的信息可以通过连接计算机系统的通信介质被拉动或推动。
350.本文描述的一个或更多个数字处理设备可以包括一个或更多个通用处理设备，诸如微处理器或中央处理单元、控制器等。可替代地，数字处理设备可以包括一个或更多个专用处理设备，诸如数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)等。例如，在可替代的实施例中，数字处理设备可以是具有包括核心单元和多个微引擎的多个处理器的网络处理器。此外，数字处理设备可以包括一个或更多个通用处理设备和一个或更多个专用处理设备的任意组合。
351.g.集成诊断盒
352.本文描述的实施例涉及用于分子诊断测试的一次性使用设备(“盒”)。盒可以包含为了实现诊断测试而用于执行多种功能的多个模块，包括但不限于装载模块、裂解模块、纯化模块和扩增模块。装载模块被配置成接收样品，最小化样品的溢出，并制备样品用于裂解。裂解模块被配置成破坏细胞壁和细胞膜，以便从细胞中释放细胞内物质，诸如核酸(dna、rna)、蛋白质或细胞器，并且在某些情况下，从裂解物中清除碎片。纯化模块被配置成从已裂解的样品中隔离和/或富集核酸。扩增模块被配置成生成和检测来自目标扩增子的信号，该信号指示样品中的目标病原体的存在。
353.通常，盒的尺寸由其长度、宽度和高度限定。因此，每个尺寸具有各自相关联的轴线，例如盒长度轴线、盒宽度轴线和盒高度轴线。图68-图70、图89和图92是集成诊断盒1000的示例性实施例。在图68-图70和图92中，集成诊断盒的尺寸被布置成使得盒长度轴线1035
和盒宽度轴线1025位于页面的平面内。此外，盒高度轴线(即限定盒厚度的轴线)由法向于页面平面的圆圈1030表示。此外图68-图72和图89-图92描绘了邻近所图示的盒实施例的箭头1900。箭头1900对应于在执行诊断测试期间维持在仪器内的操作盒定向的一个优选实施例。如本文所述以及下面进一步详细描述的，优选的定向是竖直盒定向。
354.图3-图5、图8、图11-图13和图16a-图16e描绘了从仪器外壳外部和内部以竖直定向定位在夹紧子系统之间的盒的各种视图。因此，指示优选盒定向的箭头1900与盒宽度轴线1025和狭槽2072共线，使得盒宽度轴线1025基本法向于仪器的基底，并且当被插入和被仪器夹紧时，盒长度轴线1035基本法向于仪器的后壁。在许多实施例中，盒和/或仪器的一个或更多个部分可以包括对准特征，例如导轨、突起、凹痕或键，用于以可接受的定向上将盒插入仪器中。以下描述用于执行和容纳分子诊断测试的各种模块的盒实施例将根据该定向进行描述。贯穿剩余的公开内容，对几个竖直盒优点的讨论将变得明显。然而，应该理解，普通技术人员可以基于可替代的定向设计盒，同时实现检测核酸的相同期望目标。
355.图68是集成诊断盒1000的一个盒接口示意图的侧视图。在该说明性实施例中，集成盒1000包括装载模块、裂解模块、纯化模块和扩增模块。在替代实施例中，诊断盒可以可选地和/或附加地包括预扩增模块、区别检测模块、多个前述模块中的任一种模块(例如第二纯化模块)，或设计用于执行分子测定的实现的任何其他模块。在图68所示的实施例中，分配给装载模块的接口区域在盒1920的近侧端部上，邻近患者标签区1040。此外，包含反应区1600的用于扩增模块的接口区域在盒1915的远侧端部上。除了各种盒实施例的紧凑和模块化设计方面之外，用于装载模块和扩增模块的相应接口之间的盒的填隙部分可以被剩余的模块接口占据。如图68所示，用于裂解模块和纯化模块的接口区域被布置在所指示的近侧模块和远侧模块之间。这样，裂解模块和纯化模块的附加接口区域被易碎密封区1200、旋转阀1400、再水合室1520、盒气动接口1170和裂解室1371占据。这些接口的放置以及本文所述的其他接口的放置不仅对于装载模块和扩增模块是有利的布置，而且利用了仪器内用于样品处理的竖直定向。
356.本文描述的盒实施例的创造性模块化设计利用了容易修改盒配置、模块和/或它们相应的接口以处理样品并利用期望的诊断测定来检测特定的目标病原体的能力。一个或更多个区别模块可以简单地改变、重新设计或整体替换，而不会显著影响剩余的盒模块，以改变仪器执行的诊断测定。这种修改可以实现不同样品类型的处理、各种目标病原体的裂解、不同感兴趣分析物的纯化和/或一种或更多种病原体的扩增和检测。因此，本文呈现的盒实施例的模块化设计有利地允许简单替换相应模块内的单独元件。在下面更详细描述的一个具体示例中，用于扩增和检测纯化分析物的测定室可以用试剂塞(包括干燥的试剂试剂塞)来修改。干燥的试剂可以包括一个或更多个引物组和探针，用于目标病原体的特定检测，从而可以更换扩增模块中的一个或更多个试剂塞来检测不同的病原体。具体地，通过改变待处理的样品类型和目标病原体来驱动盒的修改，对类似仪器子系统的设计和功能几乎没有冲击。然而，在任何情况下，最有利和优选的是，在为了最小化诊断仪器的重新设计而建立的仪器-盒接口的一个或更多个固定参数内修改盒配置、模块和/或接口。附加地或可选地，塞可以通过形状、大小或放置进行修改，以提供如本文所述的一系列测定室体积。
357.在许多实施例中，仪器被配置成鉴别盒接口并与盒接口相互作用以执行诊断测定。因此，与盒相互作用的仪器接口可以是物理联接或非物理联接的接口中的一个或更多
个。前述的图68的盒配置图示了物理联接接口和非物理联接接口的组合。物理联接的接口可以包括直接接触盒的元件，诸如热接触或直接物理接触的接口。例如，门支撑组件2280压在填充端口帽1181上，阀驱动组件2400将阀驱动器插入旋转阀1400中的接合开口中，并且仪器气动接口2100压靠在盒气动接口1170上。可替代地，非物理联接的接口可以包括仍然与盒相互作用但是以其他方式不与盒物理接触的元件。这种非物理接口包括但不限于磁、光、声、超声和电磁的接口。例如，磁混合组件2300作用于裂解室1371的内容物，并且与再水合马达2510相关联的磁体与再水合室1520一起作用于磁性球1524。图示的实施例还被配置成与标签成像组件2770内的相机2771相互作用，以捕获患者标签区1040的图像。此外，反应成像组件2700的反应相机2701可以对盒的反应区1600捕获并成像。
358.在某些实施方式中，盒包括流控卡和盖1004，流控卡构成盒的大部分功能结构，盖1004保护盒的活动区。图69a从流控卡1001的特征侧1007图示了盒。盖基本上被移除，以允许隐藏在盖后面的流控特征的可视化。类似地，图70a从流控侧1006图示了盒，流控侧1006提供了用于将样品和各种物质输送到盒的不同模块的流控网络。典型地，流控侧包括形成在盒表面内的多个流体通道、管道和路径。在许多实施例中，通道、管道和路径被抵靠盒的流控侧施加的膜包围。在优选实施方式中，通道、管道和路径是微流体特征，其具有的最小尺寸是750μm或更小。在其他实施方式中，最小尺寸可以是600μm或更小、500μm或更小、400μm或更小、200μm或更小、或100μm或更小。在另一方面，流控侧1006可以包括多个过道(via)，例如开口、通路或端口，其被配置成用于使流体从流控卡的一侧穿过过道到达另一侧，例如从流控侧1006到达特征侧1007上的结构。在另一个方面，流控侧1006可以包括多个过道，例如开口，其被配置成用于使流体从流控卡的一侧穿过过道到达另一侧，例如从流控侧1006到达特征侧1007上的结构。过道可以具有任何尺寸，诸如任何本文提供的通道的截面直径。在另一个实施例中，流控卡1001的特征侧1007限定了各种结构，以能够装载、裂解、纯化和扩增样品。
359.在某些实施方式中，盒包括流控卡和盖1004，流控卡构成盒的大部分功能结构，盖1004保护盒的活动区。图69a从流控卡1001的特征侧1007图示了盒。盖基本上被移除，以允许隐藏在盖后面的流控特征的可见。类似地，图70a从流控侧1006图示了盒，流控侧1006提供了用于将样品和各种物质输送到盒的不同模块的流控网络。典型地，流控侧包括形成在盒表面内的多个流体通道、管道和路径。在许多实施例中，通道、管道和路径被抵靠盒的流控侧施加的膜包围。在优选实施方式中，通道、管道和路径是微流控特征，其具有的最小尺寸是750μm或更小。在其他实施方式中，最小尺寸可以是600μm或更小、500μm或更小、400μm或更小、200μm或更小、或100μm或更小。在另一方面，流控侧1006可以包括多个过道，例如开口、通路或端口，其被配置成用于使流体从流控卡的一侧穿过过道到达另一侧，例如从流控侧1006到达特征侧1007上的结构。在另一个方面，流控侧1006可以包括多个过道，例如开口，其被配置成用于使流体从流控卡的一侧穿过过道到达另一侧，例如从流控侧1006到达特征侧1007上的结构。过道可以具有任何尺寸，诸如任何本文提供的通道的截面直径。在另一个实施例中，流控卡1001的特征侧1007限定了各种结构，以能够装载、裂解、纯化和扩增样品。
360.在一些实施方式中，具体地，一个或更多个流体通道可以是气动通道，其中仅允许加压空气或气体流动。气动通道的直径可以与本文所述的流体通道的尺寸相似。这种气动
通道可以被配置成用于在样品已装载时排出盒内空气或气体和改变盒内空气或气体的路线。
361.本文使用的术语“流体连通(fluidic communication)”是指任何管道、通道、管、管子或路径，当路径打开时，诸如液体、气体或固体的物质可以基本上不受限制地穿过该路径。当路径关闭时，物质基本上被限制穿过。
362.应当注意，如本文所使用的，术语“输入端”指的是其中应用主动加压来激励通道内存在的液体(即样品或试剂)或气体(即空气)的盒的过道或通道。如本文所用，术语“输出端”指的是所述被激励的液体或气体的引导前部，液体或气体由于主动加压而位移，并终止于用于排气的过道或通道。在一个方面，输入端和/或输出端可以包括用于过滤流体的一个或更多个过滤塞。在一个实施例中，过滤塞被配置成从加压空气中捕获污染物和颗粒。在另一个实施例中，过滤塞被配置成是疏水的，以在保留液体的同时排出气体。
363.如上所述，使用加压空气在盒的整个流控网络中激励流体。因此，盒被配置成通过一个或更多个气动过道接收加压空气。在图69a所举例说明的盒中，主气动过道1193位于盒的特征侧。每个气动过道都与气动通道流体连通，使得气动通道使激励力能够运输样品和液体穿过盒内的各种模块。
364.在给定装置的加压的情况下，如将在随后的部分中变得明显的，在一些实施例中，盒可选地包括液体收集器，该液体收集器被配置成捕获液体以防止盒的各种结构被污染。液体收集器优选地由气动通道中的加宽或凹陷形成，其中液滴落到凹陷的底部，从而被捕获在盒内的主气动流动之外。可替代地，液体收集器可以是物理结构，诸如放置在气动通道内的烧结排气塞。
365.在一些实施例中，盒盖还可以包括盒标签，以向用户和仪器供应与给定诊断测试相关联的信息。图69b和图90图示了示例性的盒标签1005。在一些实施例中，盒标签包括切口，以提供对形成在计量室1110内的样品窗1050的可视访问，使得用户和/或系统，诸如本文所述的仪器2000，能够观看和检测装载到设备中的样品体积。此外，盒标签内的一个切口可以被配置成不包括反应区1600，如本文所述，该反应区1600使得能够从光学透明塞中扩增和检测目标核酸。在一些实施例中，盒标签的一部分(即患者标签区1040)被配置成被书写，以使用户能够提供与诊断测试相关的患者信息。这种信息可以包括例如患者的姓名、患者的出生日期以及从患者处收集的样品类型。在一些实施例中，盒标签可以包括计算机可读信息。在一些实施例中，盒标签提供计算机可读视觉代码1053来储存计算机可读信息。这样的信息可以包括，例如，盒被配置成运行的测试类型和一般制造信息，例如，批号、有效期和/或与盒相关联的召回。在一些实施方式中，计算机可读信息被配置成被加密。如本文所述，计算机可读信息可以被配置成由系统或仪器(诸如仪器2000)读取。在另一个实施方式中，如图91所图示的，盒标签1005可以包括在所述盒标签内的一个或更多个穿孔区域，该穿孔区域被配置成当被接触时破坏。在一个实施方式中，穿孔区域1051围绕易碎密封区存在。在另一实施方式中，穿孔区域1052围绕盒气动接口定位，以使得气动接口，例如像仪器2000的气动接口2100，能够破坏穿孔区域以与设备接触。
366.回到图69a和图69b，提供了盒定向参考。在这些视图中，盒处于箭头所指示的竖直定向，该箭头对应于在仪器2000内处理样品时使用期间的定向。将旋转阀视为原点，有一条虚线沿着盒的纵向轴线延伸，另一条虚线沿着盒的竖直轴线延伸。因此，可以参考盒远侧端
部1915、盒近侧端部1920、盒上部部分1905和盒下部部分1910来描述任何盒实施例。因此，通过使用虚线和该惯例，可以根据上部近侧端部部分1914、上部远侧端部部分1907、下部近侧端部部分1917和下部远侧端部部分1912来描述盒。通过说明性示例的方式，图69a是另一个盒实施例的俯视图。在该实施例中，在盒上部远侧区域1907中有反应区1600，在盒下部远侧区域1912中有废弃物收集元件1470，在盒上部近侧区域1914中有用于样品端口组件的帽1181，并且示例性制造条形码位于盒下部近侧区域1917中，但是取决于各种配置，例性制造条形码可以被提供在其他位置。
367.此外，在辅助减轻或消除处理期间气泡形成的方面，集成盒中的许多不同室已经被设计成使得通常情况下，一旦盒处于竖直定向，流体将从外壳的室的顶部流到室或外壳的底部。即使室或外壳采用可逆流动用于混合或其他目的，这种上部入口和下部出口布局的总体设计指导仍有优势。图70a提供了这种设计指导的许多示例。填充/样品室1101在上部部分具有气动入口1176，并且在下部部分具有填充室出口1102。洗涤缓冲剂贮存器1475在上部部分具有洗涤入口1476，在下部部分具有洗涤出口1477。裂解室1371具有位于裂解室上部部分的裂解室入口1371，而裂解出口/珠过滤通道1387设置在裂解室的下部部分。
368.图70a中还针对图70b和图70c的放大图加了虚线。图70b是图70a的废弃物收集元件1470的放大视图。室参考线1310已经被添加到废弃物收集元件，以将废弃物收集元件分成上部部分和下部部分。废弃物收集元件为上述从上部进入并从下部离开的总体设计规则提供了例外。因为对由盒操作生成的各种废弃物产物的特殊操控以及为了排出，废弃物收集元件包括入口1471以及图示的多个废弃物出口1471。入口1471和几个出口1474都在上部室部分，即在室参考线1310上方。
369.图70c是图70a的盒的上部近侧部分1914和下部近侧部分1917的放大视图。在该视图中，室参考线1310已经被添加到填充/样品室1101、洗涤缓冲剂贮存器1475和计量室1120中的每一个。从填充/样品室1101中大约中间竖直点的室参考线可以清楚地看出，位于室参考线上方的上部室部分中的气动入口1176。另外，填充室出口1102在室参考线1310下方，并且在下部室部分中。类似地，放置在洗涤缓冲剂贮存器1475上的参考室线1310清楚地表明洗涤入口1476位于室参考线上方的上部室部分中。洗涤出口1477在室参考线下方，并且在下部室部分中。当考虑相对于计量室1120的室基准线1310时，发现了类似的结果。入口1111在参考线1310上方，并因此在上部室部分中。出口1115在室参考线1310下方，并因此被认为在下部室部分中。
370.图70d、图70e和图70f的示例室视图总结了这种总体设计指导。图70d是如在图69a和图70a中定位在竖直处理定向的示例性室的正视图。图70d是具有用于指示上部室部分和下部室部分的室参考线1310的示例性室。对于图70d的一般情况，图70e示出了在上部部分的顶部中间或最上部部分具有入口的图70d的示例性室。沿着同样的线，出口被示出在室底部部分的中间底部或最底部部分。图70f图示了入口和出口可以以更常用的方式提供，但是仍然在室上部部分和室下部部分内，并且仍然在从顶部进入和从底部离开的设计指导内。通过说明性示例的方式，如果将钟面应用于示例性室，则(i)室参考线1310将从9点钟位置延伸到3点钟位置(图70d)；(ii)最顶部和最底部的位置将分别定位于12点钟位置和6点钟位置(图70e)；顶部域和底部域将分别定位于10点钟至2点钟位置之间以及4点钟至8点钟位置之间。
371.还参考图69a和图69b示出了集成诊断盒的几个实施例的另一有利设计指导。每个盒实施例包括盒周边1011，在盒周边1011内布置了特定盒实施例的各种部件。此外，存在相对于反应区1600示出的反应区周边1601。反应区包括塞1770(图69a)和测定室1621(图70a)。如本文所述，参考图69a和图70a，多个单独的测定室1621中的每一个测定室都与空气室1631连通(图69a和图70a)。在一个实施例中，每个空气室1631比多个单独的测定室1621中的每一个测定室中的塞1770更靠近盒周边1601。在另一方面，多个单独的测定室1621中的每一个测定室都与空气室1631连通。此外，多个单独的测定室1621中的每一个测定室中的每个塞1770都在反应区周边1601内，并且每个空气室1631都在反应区周边1601的外部。在另一方面，存在具有周边1011和反应区周边1601的集成诊断盒。盒的多个单独的测定室1621中的每一个测定室都与空气室1631连通。另外，每个空气室1631比多个单独的测定室1621中的每一个测定室中的塞1770更靠近盒周边1011。每个空气室1631位于反应区周边1601的外部，并且多个单独的测定室1621(和塞1770)中的每一个都在反应区周边1601内。
372.1.装载模块
373.在一个实施例中，本发明的盒包括装载模块，该装载模块被配置成例如接受样品，防止样品将液体溢出盒外，并且可选地制备样品用于裂解。装载模块定义了用于执行诊断测试的样品体积。在一些实施方式中，装载模块包括计量室和溢流室，以产生计量的样品体积。装载模块还可以包括用于检测设备中是否存在足够样品体积的机构。可以包括窗，以允许用户或仪器检测指示足够样品体积的机构。在另一种实施方式中，使用会聚通道将已装载的样品吸入盒中。
374.在一些实施例中，装载模块包括设置在盒内的样品端口组件1100。可选地，样品端口组件1100被配置成产生预定体积的计量样品。具体地，如下面参照图71更详细讨论的，样品端口组件包括进入端口1140、填充室1101、计量室1110、计量通道1113、溢流室1120、溢流通道1122、排气口1165和气体导管1150。组件的进入端口1140限定填充室的开口以接收样品，其中填充室1101与计量室1110流体连通。样品装载器，诸如球状物、注射器或移液管1060，可用于将样品装载到盒中。
375.填充室的尺寸包括体积，所述体积在100微升和15毫升之间、200微升和7.5毫升之间、0.5毫升和5毫升之间、0.5毫升和3毫升之间、5毫升和10毫升之间、1毫升和3毫升之间、0.5毫升和1.5毫升之间。虽然图69-图71中所图示的填充室被配置成容纳多达2.4毫升的流体，而本发明的盒可以通过增加填充室的深度来适应更大的样品体积。增加填充室的深度导致随填充室的深度而变化的盒的总厚度的增加。有利地，增加盒的厚度可以允许废弃物室和保留液体试剂的室的体积增加，如下面更详细讨论的。如本文所述，通过简单地改变移动支架组件2040的夹紧位置，仪器可以适应更厚的盒。
376.当实施时，计量室1110经由计量通道1113与填充室1101流体连通。在一些实施例中，计量室包括用于检测计量室内存在的样品体积的机构，例如浮力球1114。用户或仪器2000可以通过样品窗1050检测该球，以指示在执行诊断测试之前计量室1110中是否有充足的样品体积。可替代地，用户或仪器可以通过样品窗检测流体样品的弯月面。参考图68，捕获患者标签区的图像的标签成像系统2770也可以通过样品窗1050捕获弯月面或浮力球1114的图像。计量室的尺寸包括体积，体积的范围可以从0.1毫升至10毫升、从0.5毫升至5毫升、或从1毫升至3毫升。
377.当实施计量室时，盒通常还包括溢流室1120，溢流室1120被配置成捕获装载到填充室1101中的填满的计量室容纳不下的过量样品。溢流室通过溢流通道1122与计量室1110流体连通，使得过量样品流过溢流通道并保持在溢流室中。利用盒与仪器的竖直定向，样品从填充室1101经计量通道1113流入计量室1110的顶部。一旦计量室1110被填满，任何剩余在填充室中的过量流体从计量通道1113流到溢流通道1122，并然后流到溢流室1120，而基本上不会进入计量室。这种几何形状对于计量室包括化学剂或酶剂以在将样品递送到裂解模块之前预处理样品的情况是有利的。在计量之后，计量通道内的计量流体可以通过计量室底部的通道从计量室中抽出。在优选实施例中，计量室的下部边界朝向出口成角度，使得重力会辅助排空该室。
378.样品端口组件1100还包括用于将样品与外部环境分离的结构，例如帽1181，该帽被配置成打开以允许添加样品，并然后在样品被装载到设备之前重新密封。给定本文描述的设备固有的加压，闭合物，即帽，优选是气密的。如本文所述，该配置在装载模块内创建气闸，以防止填充室1001内的样品流到计量室1110，直到被加压致动。当设备竖直倾斜时，这种气闸还防止液体进入计量室。
379.在一些实施例中，装载模块被配置成使用气动力排空。具体地，当通向填充室的气动线1171被加压时，样品从填充室1001传递到计量室1114。在一种实施方式中，使用恒定压力对端口加压。在另一种实施方式中，使用一系列施加的压力脉冲对端口加压，每个脉冲之后是零施加压力的时间段。在存在过量样品体积的情况下，过量样品进入溢流通道1121并保持在溢流室1120中。
380.在为减轻或消除样品处理期间的气泡形成而实施的另一个特定方面，集成诊断盒的实施例可以包含消泡剂，该消泡剂在样品处理期间与样品混合。在气动压力驱动流体移动的实施方式中，消泡剂的使用可能有利于减少富含蛋白质和/或富含表面活性剂的混合物(例如与裂解试剂组合的样品)的起泡。富含表面活性剂和蛋白质的混合物很容易生成气泡和/或变成泡沫。产生的气泡增加了在竖直定向的盒中凭借重力引导流体的难度，并且可能干扰测定室内反应的下游光学可视化。在一个实施例中，消泡剂包含在装载模块内。消泡剂可以是液体形式或干燥形式。取决于所选消泡剂的属性，消泡剂可以全浓度或以任何合适的浓度使用，这基于消泡剂的属性、样品类型、特定的盒设计、盒体积和其他因素。在一个实施例中，消泡剂可以通过与另一种流体(诸如工程流体或溶剂)组合来稀释。在一个示例性实施例中，消泡剂是可从the dow chemical company以商品名xiameter
tm acp-0001购得的硅酮流体消泡剂化合物。在一个示例性实施例中，消泡剂用可从sigma aldrich,inc.购得的商品名为novec
tm
7000的工程流体溶剂稀释。在一个具体实施方式中，将2微升消泡剂与100微升工程流体溶剂组合并被干燥以产生干燥的消泡剂。在盒制造过程中，干燥的消泡剂被包含在样品填充室中。因此，对于包括干燥消泡剂的集成盒实施例，当用户将样品引入填充室作为样品装载过程的一部分时(见图2a-2c)，将样品与干燥的消泡剂组合。此后，如参照图3、图4a和图4b所解释的那样，该盒被接受，并将继续处理与消泡剂组合的样品。
381.在图72所示的可替代实施例中，装载模块可以包括与贮存器流体连通的进入端口，该贮存器包含会聚通道和一个或更多个扩散通道。这种配置使得装载的样品能够被抽到会聚通道的远侧端部，其中样品离开会聚通道并填充一个或更多个扩散通道。在2018年9月13日提交的标题为“vented converging capillary sample port and reservoir(排气
会聚毛细管样品端口和贮存器)”的转让申请序列号为16/130,927的美国专利申请中，可以找到对被配置为芯吸(wick)样品的样品端口的进一步描述，以上内容通过引用并入本文。
382.裂解模块
383.盒还包括裂解模块，该裂解模块被配置成破坏细胞壁和/或细胞膜以从细胞中释放细胞内物质，诸如核酸(dna、rna)、蛋白质或细胞器。在一个实施方式中，裂解模块包括裂解室1371和搅拌棒1390。在一个方面，裂解模块还可以包括过滤器组件，以在裂解后去除样品中的细胞碎片，从而最小化堵塞盒中的下游特征的可能性。
384.在优选的实施方式中，裂解模块包括用于将样品与一种或更多种裂解剂组合的混合组件。在一个实施例中，如图70a所图示的，盒包括混合组件，该混合组件包括裂解室1371和搅拌棒1390。裂解室1371被配置成通过入口1373从样品传递通道1386接收样品，入口1373优选位于裂解室1371的顶部或顶部附近。在一些实施方式中，在装载样品之前，盒包括化学裂解试剂。当化学裂解试剂是液体时，试剂优选在使用盒之前密封在裂解室中。在一个这样的实施例中，通向裂解室的通道1386和用于排出裂解室的通道1388在使用前都用易碎密封件封闭。当盒插入仪器并准备使用时，易碎密封件被破坏，从而允许加压空气将样品传递到裂解室中进行裂解。如本文关于仪器2000所述，激活磁混合组件以旋转搅拌棒1390，从而将样品与一种或更多种裂解试剂混合。
385.当与上述平衡磁体混合组件2300一起使用时，搅拌棒1390不需要是永磁体。在优选的实施方式中，搅拌棒由铁磁材料组成，铁磁材料在没有外部磁场的情况下不被磁化。在一些实施例中，搅拌棒的铁磁性材料是铁素体不锈钢或双相不锈钢。在另外的实施例中，搅拌棒的相对磁导率可以在500至1,000,000之间。搅拌棒可以包括任何形状和/或体积。例如，搅拌棒的形状可以选自圆柱形、球形和三棱柱形组成的组。搅拌棒、裂解室和平衡磁混合组件的进一步描述可以在标题为“magnetic mixing apparatus(磁性混合装置)”的美国专利公开2019/0160443a1中找到，该专利公开通过引用并入本文。
386.在一种或更多种裂解试剂中的一种是化学剂的实施例中，铁磁材料优选涂覆有惰性材料，以保护搅拌棒免受腐蚀并阻止铁(疑似扩增抑制剂)释放到裂解物中。本领域的普通技术人员能够选择合适的不渗透材料，该材料不会干扰通过搅拌棒的磁通量。示例材料包括但不限于ptfe、聚对二甲苯c、聚对二甲苯d、官能化全氟聚醚(pfpe)、fep、木聚糖含氟聚合物、环氧树脂和尿烷。类似地，不渗透材料可以通过本领域已知的任何方法(例如通过滚涂)施加到搅拌棒上。在一种实施方式中，搅拌棒的铁磁性材料在涂覆之前被钝化。在一个优选的实施方式中，搅拌棒滚涂有一层在20微米和200微米之间的厚度的聚对二甲苯c。
387.通过在位于仪器2000的驱动磁体系统2310和从动磁体系统2350之间的间隙中的裂解室1371内放置铁磁搅拌棒，可以在整个搅拌棒上和搅拌内感应磁偶极子。搅拌棒的这种偶极实现了搅拌棒1390、驱动磁体系统2310的一个或更多个驱动磁体。以及从动磁体系统2350的一个或更多个从动磁体之间的磁联接。具体地，将搅拌棒1390引入磁场导致搅拌棒被吸引到一个或更多个驱动磁体和一个或更多个从动磁体。在优选实施例中，其中对应的驱动磁体的磁性强度等于从动磁体的磁性强度，并且驱动磁体磁轴与从动磁体磁轴大体上共线，搅拌棒对驱动磁体和从动磁体的吸引导致搅拌棒定位成与驱动磁体和从动磁体大致等距。在更进一步的优选实施例中，其中裂解室的中心位于距驱动磁体系统和距从动磁体系统相等的距离处，由于搅拌棒和一个或更多个驱动磁体之间以及搅拌棒和一个或更多
个从动磁体之间的吸引力，搅拌棒可以在裂解室内居中，从而将搅拌棒和边界表面之间的接触量最小化。
388.在一些实施例中，裂解室1371还包括珠(bead)。在这种实施例中，将流体样品与珠混合提升了一种或更多种细胞的裂解。优选地，样品和珠外加上可选的一种或更多种附加的裂解试剂被以至少500rpm、至少1000rpm、至少2000rpm或至少3000rpm搅拌至少15秒、30秒、60秒或2分钟，以生成裂解的样品或裂解物。将流体样品与珠混合后，将裂解物从裂解室中移出。在优选实施例中，在样品从裂解室中移出的同时，珠与流体样品分离。为了将珠与流体样品分离，在一些实施例中，珠过滤通道1387被附加到裂解室。珠过滤通道沿着裂解室的边缘定位，并且被配置成在允许流体样品流出的同时将珠保持在裂解室中。优选地，珠过滤通道位于裂解室的底部，以利用重力将裂解物从裂解室中移出，而不会在裂解物中生成气泡或泡沫。在优选实施方式中，每个珠过滤通道的截面积包括第一尺寸和第二尺寸，第一尺寸使得珠太大而不能进入珠过滤通道，第二尺寸使得珠不会阻挡流体流动。以这种方式，珠过滤通道的使用使得流体能够在没有珠的情况下从裂解室中抽出。
389.在一些实施方式中，裂解模块还包括过程对照。当执行诊断测试时，过程对照建立测试结果的置信度。对照物与目标病原体并行处理和测试，并用于生成预定的预期结果。当报告预期结果时，诊断测试的一个或更多个方面被确认按预期工作，使用户能够验证诊断测试是否有效。然而，当没有获得预定结果时，测试的一个或更多个方面不符合预期表现，并且会使从盒获得的测试结果无效。在一个实施例中，盒可以包括过程对照室1130，过程对照室1130包括入口1131、出口1132和控制塞1133，用于对样品掺杂过程对照。在一个方面，计量室内的样品流过过程对照室，以对样品掺杂过程对照。在另一个实施例中，过程对照是阳性对照物。在将样品与至少一种裂解剂混合之前，可以向样品中添加过程对照。在这种实施方式中，测定室中的一个将包括对过程对照中发现的核酸序列有特异性的引物组。过程对照室在图69-图71中举例说明。
390.优选地，该过程对照可用作本文所述盒内裂解、纯化和扩增的阳性对照物。一个示例性的过程对照是细菌孢子，诸如芽孢杆菌属种类的孢子。细菌孢子通常比任何其他目标细胞更难裂解，并因此可以作为细胞裂解的通用对照物。合适的孢子可以由任何种类的芽孢杆菌组成，包括例如球形芽孢杆菌、萎缩芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和嗜热脂肪芽孢杆菌。可替代地，在将已裂解的样品穿过多孔固体载体之前，可以将过程对照添加到已裂解的样品中。这种过程对照将充当纯化和扩增的阳性对照物，但不裂解。
391.在一些实施方式中，盒还包括一个或更多个过滤器组件1330，以通过使样品穿过过滤器组件1330来从样品中去除不期望的细胞材料和碎片。一种过滤器组件至少包括过滤器、入口和出口。在一个实施方式中，裂解模块包括位于裂解室之前的过滤器组件，以在裂解之前过滤样品。在另一个实施例中，裂解模块包括放置在裂解室之后的过滤器组件，以过滤已裂解的样品。具体地，裂解模块可以包括位于裂解室下游的一个或更多个过滤器组件。
392.图73-图75b图示了根据本文所述的一个实施例的过滤器组件。图74和图75a提供了穿过盒截取的截面视图，描绘了过滤器组件1330。图75b图示了加压时操作期间的示例性过滤器组件的放大视图。在一个实施例中，过滤器组件1330包括过滤器1331、入口过道1332、出口过道1333、导流器1334、过滤器塞1336和气动接口盖适配器1172。过滤器1331可以被配置成当物质暴露于过滤器并且它们中的至少一个基本上移动穿过过滤器时，与比另
一种物质(例如液体，诸如怀疑包含目标病原体的样品)相比，更有效地(例如基本上更有效地)捕获一种物质(诸如更大的细胞)。例如，过滤器1331能够使固体成分(诸如例如细胞、碎片或污染物)与溶液的液体成分分离。可替代地，过滤器可以使更大的固体成分(诸如例如蛋白质聚集体、聚集的细胞碎片或较大的细胞)从溶液中与较小的成分(例如病毒、细菌细胞或核酸)分离。在该实施例的方面，用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以是例如尺寸排阻过滤器、等离子过滤器、离子排阻过滤器、磁性过滤器或亲和过滤器。在该实施例的其他方面，用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以具有例如0.1微米、0.2微米、0.5微米、1.0微米、2.0微米、5.0微米、10.0微米、20.0微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米或更大的孔径。在该实施例的另外的其他方面，有用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以具有例如至少0.2微米、至少0.5微米、至少1.0微米、至少2.0微米、至少5.0微米、至少10.0微米、至少20.0微米、至少30.0微米、至少40.0微米、至少50.0微米、至少60.0微米、至少70.0微米、至少80.0微米、至少90.0微米、至少100.0微米的孔径。在该实施例的还有的其他方面，有用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以具有例如至多0.1微米、至多0.2微米、至多0.5微米、至多1.0微米、至多2.0微米、至多5.0微米、至多10.0微米、至多20.0微米、至多30.0微米、至多40.0微米、至多50.0微米、至多60.0微米、至多70.0微米、至多80.0微米、至多90.0微米、至多100.0微米的孔径。在该实施例的其他方面，有用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以具有例如约0.2微米至约0.5微米、约0.2微米至约1.0微米、约0.2微米至约2.0微米、约0.2微米至约5.0微米、约0.2微米至约10.0微米、约0.2微米至约20.0微米、约0.2微米至约30.0微米、约0.2微米至约40.0微米、约0.2微米至约50.0微米、约0.5微米至约1.0微米、约0.5微米至约2.0微米、约0.5微米至约5.0微米、约0.5微米至约10.0微米、约0.5微米至约20.0微米、约0.5微米至约30.0微米、约0.5微米至约40.0微米、约0.5微米至约50.0微米、约1.0微米至约2.0微米、约1.0微米至约5.0微米、约1.0微米至约10.0微米、约1.0微米至约20.0微米、约1.0微米至约30.0微米、约1.0微米至约40.0微米、约1.0微米至约50.0微米、约2.0微米至约5.0微米、约2.0微米至约10.0微米、约2.0微米至约20.0微米、约2.0微米至约30.0微米、约2.0微米至约40.0微米、约2.0微米至约50.0微米、约5.0微米至约10.0微米、约5.0微米至约20.0微米、约5.0微米至约30.0微米、约5.0微米至约40.0微米、约5.0微米至约50.0微米、约10.0微米至约20.0微米、约10.0微米至约30.0微米、约10.0微米至约40.0微米、约10.0微米至约50.0微米、约10.0微米至60微米、10微米至70微米、20.0微米至约30.0微米、约20.0微米至约40.0微米、约20.0微米至约50.0微米、约20.0微米至约60.0微米、约20.0微米至约70.0微米、约20.0微米至约80.0微米、约20.0微米至约90.0微米、约20.0微米至约100.0微米、约30.0微米至约40.0微米、约30.0微米至约50.0微米、约30.0微米至约60.0微米、约30.0微米至约70.0微米、约30.0微米至约80.0微米、约30.0微米至约90.0微米、约30.0微米至约100.0微米、约40.0微米至约50.0微米、约40.0微米至约60.0微米、约40.0微米至约70.0微米、约40.0微米至约80.0微米、约40.0微米至约90.0微米、约40.0微米至约100.0微米、约50.0微米至约60.0微米、约50.0微米至约70.0微米、约50.0微米至约80.0微米，约50.0微米至约90.0微米或约50.0微米至约100.0微米之间的孔径。普通技术人员可以基于诸如样品类型和感兴趣的目标病原体的考虑来选择适当的过滤器。
393.在某些实施方式中，过滤器可以是深度过滤器。深度过滤器由随机定向的结合纤
维的矩阵组成，结合纤维在过滤器的深度内捕获颗粒，而不是在表面上。深度过滤器中的纤维可以由玻璃、棉花或多种聚合物中的任何一种组成。示例性的深度过滤材料可以包括gf/f、gf/c和gmf150型(玻璃纤维、whatman)、(玻璃纤维、pall-gelman)、apis(玻璃纤维、millipore)以及各种纤维素、聚酯、聚丙烯或其他纤维或颗粒过滤器，只要过滤介质能够保留足够的污染物以允许样品的进一步处理。
394.在替代实施方式中，尺寸排阻过滤器可以是膜过滤器或网格过滤器。膜过滤器通常通过在过滤器的上游表面保持大于其孔径的颗粒来执行分离。直径小于额定孔径的颗粒可能穿过膜或被膜结构内的其他机构捕获。膜过滤器可以支持更小的孔径，包括小到足以排除细菌细胞。通过膜过滤器过滤第一较大体积，膜过滤器可用于浓缩溶液，例如细菌细胞悬浮液，从而将细菌细胞保留到膜过滤器的上游表面(或悬浮在保持在过滤器上游侧的残余流体中)。然后，或者通过使悬浮流体反向流动以使细菌细胞从膜表面浮起，或者通过洗涤穿过过滤器上游表面的悬浮流体以将细菌细胞从过滤器上洗涤掉，可以将细菌细胞重新悬浮在第二小体积的流体中。示例性的膜可以包括聚醚砜(pes)膜(例如，200、450、machv(pall-gelman,port washington,n.y.)、millipore express(millipore))。其他可能的过滤材料可能包括，ht(聚砜)、gn(混合纤维素酯)、(尼龙)、fp verticel(pvdf)、所有来自pall-gelman(port washington,n.y.)的产品和来自whatman(kent,uk)的nuclepore(聚碳酸酯)。
395.在各种实施例中，过滤器可以由框架、室或用于容纳过滤材料的任何其他壳体包围。在一些实施例中，保持过滤器的框架可以集成到邻近过滤器组件的另一个盒结构中。在一个实施方式中，过滤器组件包括固定地附接(例如激光焊接)到流控卡1001的特征侧1007的过滤器，如图74、图75a和图75b所示。此外，图示的实施例描绘了由气动接口盖适配器1172提供包围过滤器1331的框架。这种布置产生了在过滤器1331和气动接口盖适配器1172之间形成的变形空间1335。变形空间在图75a中最明显，其中过滤器1331在操作期间对盒加压之前与流控卡1001齐平。在另一实施方式中，过滤器框架，即气动接口盖适配器1172，配置有一体形成在气动接口盖适配器的主体内的多个导流器1334，该导流器用于将已过滤的液体引导至出口过道。
396.在许多实施方式中，过滤器组件被配置成当被仪器气动子系统加压时对液体，例如样品或裂解物过滤。图73示出了本文描述的示例性过滤器组件1330的俯视图。入口过道1332为流体进入过滤器组件提供了开口。如在图74的截面视图中最佳示出的，入口1332允许液体从流控侧1006推进到特征侧1007。在过滤器固定地附接到流控卡的示例性实施例中，由于液体进入过滤器组件1330而产生流体压力，并导致过滤器1331膨胀，即偏离流控卡1101的特征侧。图75b是图75a所示的过滤器组件在盒操作期间加压时的放大截面视图。过滤器的膨胀由变形空间1335(图75a)容纳，使得过滤器1331被允许膨胀直到被导流器1334接触。过滤器1331抵靠着导流器1334的接触将变形空间1335转变成多个限定的通道，其中三个表面由气动接口盖适配器1172形成(具体地，两个表面由导流器1334形成)，并且每个通道的一个表面由多孔过滤器1331形成。因此，主动加压使液体推进穿过过滤器。物质，例如样品，诸如已裂解的样品，被传输穿过过滤器，而其他物质，例如颗粒，诸如较大的细胞或
细胞碎片，被阻止穿过过滤器以产生已过滤的样品。所得的已过滤液体被收集在由导流器1134形成的多个通道中，并被朝向在图73中在过滤器组件的底部处所示的出口1333引导。此外，过滤器1331包括围绕出口过道1333的切口，以允许已过滤的样品进入出口过道并从流控卡1001的特征侧1007行进到流控卡1001的流控侧1006。
397.在其他方面，气动接口盖适配器可以是从仪器气动接口2100接收加压空气的结构。在各种实施例中，气动接口盖适配器被配置成保持用于过滤加压空气输入的过滤塞1336。如图75a所示，加压空气进入盒气动接口1170的输入过道1195，并在离开主气动过道1193和气动通道1194之前被过滤塞1336过滤，使得主气动过道1193流体地联接到主气动线1171，并且气动过道1194流体地联接到气动线1178。
398.2.纯化模块
399.本发明的盒还包括用于从已裂解的样品中捕获核酸的纯化模块。在一个方面，纯化模块被配置成使用旋转阀纯化已裂解的样品，其中旋转阀包括多孔固体载体。多孔固体载体捕获核酸，同时允许剩余的样品和液体废弃物被引导至废弃物收集元件。在这样的实施例中，该设备额外包括试剂贮存器，以储存用于样品纯化所需的盒载试剂(on-board reagent)。
400.在一个方面，纯化模块包括一个或更多个旋转阀，该旋转阀包括包含多孔固体载体的集成流动通道，用于过滤、结合和/或纯化流体流中的分析物。在一种实施方式中，旋转阀包括：定子1450，定子1450包括定子面和多个通路1454，每个通路包括位于定子面处的端口1453；转子1410，转子1410可操作地连接到定子，并且包括旋转轴线、转子阀面、以及具有在转子阀面处的入口1441和出口1442的流动通道，其中流动通道包括多孔固体载体1445；以及保持元件1490，该保持元件1490在转子-定子对接处将定子和转子偏压在一起以形成流体密封。
401.可用于本文所述的装置和方法中的转子通常包括第一面，例如阀面1412，以及与第一面相反的第二面，例如外部面1413(未示出)。阀面和/或外部面可以各自是平面的或者具有平面部分。在这种情况下，转子的旋转轴线垂直于或基本上垂直于阀面和/或外部面。此外，在圆柱形转子中，旋转轴线可以由转子的一部分限定和/或作为转子的一部分，转子的该部分与转子的径向最外边缘上或转子的径向最外边缘和/或外部面上的所有点等距或基本上等距。转子阀面1412可选地包括垫圈80。阀面通常还将包括一个或更多个流体处理特征，例如流动通路的入口和/或出口、流控连接器或流控选择器。在一些实施例中，可能有利的是使用流体处理特征，例如本文进一步描述的连接器或选择器，其一体形成在转子阀面或垫圈内，以将精准体积的流体输送到盒的选定部分。在一个示例性实施例中，在操作中，转子可被转位到允许一个定子端口和包括已知连接器体积的流控连接器之间流体连通的位置。流体可以经由定子端口被引入转子阀面内的流控连接器，从而抵靠硬止动件用流体填充流控连接器体积。随后，当入口和出口定子端口之间建立流体连通时，转子可被转位到第二位置，以将连接器内的流体体积传递到期望的盒位置。这种实施例在需要输送精准流体体积的方法(例如等分试样和执行稀释)中是有利的。
402.在一些方面，旋转阀包括位于定子面和转子阀面之间的垫圈。垫圈是机械密封件，其填充物体的两个或更多个配合表面之间的空间，通常用于在垫圈受压时防止从接合的物体泄漏出或泄漏到接合的物体中。在各个方面，垫圈由(例如完全由)弹性和/或可压缩材料
构成。在一些型式中，转子包括垫圈，而在其他变型中，定子包括垫圈。在转子包括垫圈的实施例中，垫圈固定地(例如，粘合地)附接到转子，并沿着定子形成滑动接合。此外，在定子包括垫圈的那些实施例中，垫圈固定地(例如，粘合地)附接到定子，并沿着转子形成滑动接合。
403.图76b和图76c示出了旋转阀垫圈的一个实施例。具体地，图76b和图76c图示了被配置成可滑动地接合定子的垫圈1480。垫圈1480还包括与转子流动通道的入口1441对准的第一入口1484，以及与出口1442对准的第二出口1485。
404.如本文所用的，流体处理特征是转子或垫圈中的物理结构，其在与两个定子端口对准时流体地连接两个端口和相关通道以形成连续的流控路径。在一些实施例中，流体处理特征是流控连接器1486。流控连接器被配置成将第一定子端口流体地连接到第二定子端口。在实施方式中，诸如图76b和图76c所图示的，流控连接器是转子或垫圈中的长形凹槽，具有沿着从转子中心向外伸出的线的最长的尺寸。这种径向对准的流控连接器能够顺序地连接多对定子端口，其中多对定子端口中的每一对都具有一个近侧端口和一个远侧端口，其中所有近侧端口位于距离旋转轴线的一个距离处，并且所有远侧端口均位于距离该轴线的更大的第二距离处。可替代地，流控连接器可以被配置成沿着相同的弧线将第一定子端口流体地连接到第二定子端口，即沿着围绕旋转轴线具有相等径向距离的不同点的定子端口。在一些实施例中，流体处理特征是流动通路，其中当流动通路入口与一个定子端口对准并且流动通路出口与第二定子端口对准时，流动通路的整个体积流体地连接两个定子端口。因此，流动通路可以充当流控连接器。在一些实施例中，流体处理特征是流控选择器77，其具有第一部分和第二部分，第一部分为弧形，其中沿着第一部分的所有点与旋转轴线等距，第二部分朝向或远离转子的中心径向地延伸。
405.本发明的一个方面提供了一种具有转子的旋转阀，其中转子阀面包括第一流控连接器，其中在第一转子位置，定子的第一端口经由第一连接器流体地连接到定子的第二端口。在第二转子位置，第三端口经由第一流控连接器流体地连接到第四端口。可选地，在第三转子位置，第五端口经由第一流控连接器流体地连接到第六端口。在一种实施方式中，流控连接器是长形凹槽。在另一实施方式中，流控连接器是转子中的流动通路。
406.在各个方面，垫圈是基本上圆柱形和/或盘形的，其中旋转轴线和垫圈的外圆周之间的距离大于旋转轴线和定子上的最远侧端部口之间的距离。在一些实施例中，诸如图76b和图76c所图示的，垫圈是环形的，其外圆周超出如上所述的最远定子端口，并且其中旋转轴线和环的内圆周之间的距离小于轴线和最近定子端口之间的距离。垫圈可以具有外部截面直径，诸如本文提供的任何转子直径。垫圈可以具有例如100mm或更小，诸如45mm或更小，诸如50mm或更小，诸如40mm或更小，诸如20mm或更小，诸如10mm或更小的外部截面直径。垫圈的内径和外径可以在例如1毫米至100毫米、3毫米至50毫米、3毫米至25毫米或5毫米至35毫米的范围内。垫圈还可以具有诸如本文提供的设备部件的任何厚度的厚度，诸如10毫米或更小、诸如5毫米或更小、诸如1毫米或更小或1毫米或更大、5毫米或更大、或10毫米或更大。
407.在各个方面，垫圈由(例如完全由)一种或更多种聚合材料(例如，具有一种或更多种聚合物的材料，包括例如塑料和/或橡胶和/或泡沫)构成。垫圈也可以由硅树脂材料构成。垫圈可以由本文提供的任何弹性材料构成。感兴趣的垫圈材料包括但不限于：聚合材
料，例如塑料和/或橡胶，例如聚四氟乙烯(polytetrafluoroethene)或聚四氟乙烯(ptfe)，包括膨胀聚四氟乙烯(e-ptfe)、聚酯(dacron
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)、尼龙、聚丙烯、聚乙烯、聚氨酯等，或其任意组合。在一些实施例中，垫圈包括氯丁橡胶(聚氯丁二烯)、聚硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、含氟聚合物弹性体(例如viton
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)、聚氨酯、热塑性硫化橡胶(tpv，例如santoprene
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)、丁基橡胶或苯乙烯嵌段共聚物(tes/sebs)。
408.根据一些实施例，垫圈包括完全穿透垫圈厚度的一个或更多个孔。在其中垫圈被固定到定子的这些实施方式中，垫圈包括对应于每个定子端口并与每个定子端口对准的孔，以允许流体流过该孔。在其中垫圈固定到转子的实施方式中，垫圈包括与流动通路入口和出口(如果存在)中的每一个相对应并对准的孔，以允许流过转子-定子对接处。在替代实施例中，垫圈可以包括部分地穿过该垫圈形成的一个或更多个孔、结构或几何形状。这种实施例可用于将少量精确的流体输送到盒内的不同位置。图12、图17a、图19a、图19c和图29图示了旋转阀1400的示例性实施例，该旋转阀1400在竖直定向的诊断盒内处于操作位置。出于理解的目的，图76a的截面视图图示了未处于操作位置的转子和定子的定向。然而，相关的盒轴线沿着转子截面描绘，以展示操作定向，并在下面进一步描述。转子可以相对于定子(例如流控卡)旋转地转位，使得通过形成在定子、转子和可选的垫圈内的多个特征建立流体路径。结果，转子主体1411内的流动通道1440提供了与固体载体室1446内的多孔固体载体1445的流体连通，以纯化已裂解的样品并在引入固体载体室时产生富集的核酸。在许多实施例中，当定子面内的定子端口与一体形成在转子内的流体导管对准时，达成流动通道1440的流体连通。在另一个实施例中，垫圈可以在转子-定子对接处插入到转子和定子中间，以便于流体密封。
409.具体地，图76a中的示例性流体路径始于定子1450。已裂解的样品首先在第一定子流体通道1454a和定子端口1453a处进入，并经由垫圈入口1484推进穿过垫圈1480。流体经由入口1441进入转子主体1411，并横穿第一流体导管1443。第一导管1443的出口通向由转子上表面和帽盖1430的底部表面之间的间隔限定的流体路径。该区域中的转子主体的上表面被成形为包括短通道，以在第一流体导管1443和固体载体室1446之间提供所期望流动路径的一部分。当帽盖1430固定到转子顶部表面时，部分流动路径完成，从而在定向成如图29所示的操作位置时允许离开第一流体导管的已过滤的样品在沿着盒宽度轴线1025的方向上行进(另外参见图68-图72)。接下来，流体进入包含多孔固体载体1445的固体载体室1446。流体穿过多孔固体载体1445以产生纯化或富集的核酸，并被引导至固体载体室的底部到达第二导管1444，并经由转子出口1442离开。流体离开转子，经由出口1485穿过垫圈1480，并穿过定子开口1453b和流体通路1454b进入定子，即流控卡1001。
410.在2018年2月15日提交的名称为“旋转阀(rotary valve)”并且转让申请序列号为15/898,064的美国专利申请中，以及在2019年2月15日提交的名称为“旋转阀(rotary valve)”并且转让申请序列号为pct/us2019/018351的国际专利申请中，更详细地描述了用于本发明的盒中的旋转阀，这些专利申请均通过引用并入本文。
411.作为转子的一体部分，流动通路被配置成用于旋转运动，与转子的其他部分一起相对于阀的其他方面(例如定子)旋转。在优选的实施方式中，流动通路与转子的旋转轴线不同心。如图76a所图示的，流动通道可以包括一个或更多个入口1441和一个或更多个出口1442，并在入口和出口之间提供流体连通。在优选实施方式中，每个流动通道将包括单个入
口和单个出口。入口和出口将通常但不是必须地采用与紧邻该入口或出口的流动通道的截面相同的形式。入口和/或出口可以是圆形、矩形或与在阀界面内形成流体密封的流控连接相一致的任何其他合适的形状。
412.转子可被配置成保持一个或更多个多孔固体载体。如图77所示，每个载体室1446a-1446d的形状、大小、尺寸、体积或包含在特定载体室1446中的固体载体的含量可以变化。
413.可选地，流动通道还包括流动通道间隔件1449，用于将多孔固体载体与多孔固体载体室1446的表面(例如底部表面)间隔开。在各种实施例中，流动通道间隔件可以是新月形的，并且沿着其长度以拱形方式延伸。流动通道间隔件可以通过防止多孔固体载体(例如珠或纤维)物理地阻塞固体载体室的出口来便于流体流过出口。所示的流动通道间隔件变形包括：(a)流动通道间隔件可以是分段的，而不是连续的结构；(b)流动通道间隔件可以包括沿着固体载体室的表面(诸如侧壁或底部)的一个以上的结构；(c)流动通道间隔件可以与室出口间隔开，或者终止于出口的边缘；和(d)流动通道间隔件可以凸起到室的内表面(诸如底部或侧壁)之上，凹进室的内表面(诸如底部或侧壁)内。
414.多孔固体载体可以被配置成从流过的样品中捕获分析物并由此将分析物浓缩(例如将分析物从第一浓度浓缩至第二浓度)分析物浓度的量，例如在本文所述的任何时间量(例如在30分钟或更短时间内，例如1小时或更短时间内)中浓缩1000倍或更多。在各种实施例中，多孔固体载体被界定，诸如通过玻璃料(frit)被界定在上游面和/或下游面。
415.在一些方面，多孔固体载体可以是选择性膜或选择性基质。如本文所用的，术语“选择性膜”或“选择性基质”在本文中是指当物质暴露于多孔固体载体且物质中的至少一种物质至少部分移动通过其中时相比于另一种物质(例如液体，诸如样品中不同于分析物和/或水和/或缓冲剂的部分)更有效地(例如基本上更有效地)保留一种物质(例如分析物)的膜或基质。例如，生物样品流经的多孔固体载体(例如选择性基质)可以保留分析物(例如核酸)，而样品的剩余部分穿过多孔固体载体。
416.多孔固体载体的示例包括但不限于：氧化铝、二氧化硅、硅藻土、陶瓷、金属氧化物、多孔玻璃、可控孔玻璃、碳水化合物聚合物、多糖、琼脂糖、sepharose
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、sephadex
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、葡聚糖、纤维素、淀粉、甲壳质、沸石、合成聚合物、聚乙烯醚、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酰胺、聚马来酸酐、薄膜、中空纤维和纤维，或其任意组合。基质材料的选择基于这样的考虑，如亲和配体对(affinity ligand pair)的化学性质、基质能够适合于所期望的特定结合的容易程度。
417.在一些实施例中，多孔固体载体是聚合物固体载体，并包括选自聚乙烯醚、聚乙烯醇、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酰胺、聚碳酸酯或其任意组合的聚合物。在一个实施例中，固体载体是基于玻璃纤维的固体载体，并且包括可任选地被功能化的玻璃纤维。在一些实施例中，固体载体是凝胶和/或基质。在一些实施例中，固体载体是珠、颗粒或纳米颗粒形式。
418.在本发明的实施例中可以采用无数的官能团(functional groups)来促进样品分析物或配体与多孔固体载体的附着。可以位于多孔固体载体上的这种官能团的非限制性示例包括：胺、硫醇、呋喃、马来酰亚胺、环氧、醛、烯烃、炔烃、叠氮化物、吖内酯、羧基、活性酯、三嗪和磺酰氯。在一个实施例中，胺基用作官能团。多孔固体载体也可以被修改和/或激活
以包括一个或更多个官能团，只要该官能团有助于将合适的一种或更多种配体固定到载体。
419.在一些实施例中，多孔固体载体具有包含反应性化学基团的表面，该反应性化学基团能够与表面改性剂反应，该表面改性剂将表面部分(surface moiety)(例如样品的分析物或配体的表面部分)附着到固体载体。可以应用表面改性剂将表面部分附着到固体载体。在本发明的实践中可以使用能够将所期望的表面部分附着到固体载体的任何表面改性剂。表面改性剂与固体载体反应的讨论见：“an introduction to modern liquid chromatography,”l.r.snyder and kirkland,j.j.,chapter 7,john wiley and sons,new york,n.y.(1979)，其全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。对表面改性剂与多孔固体载体的反应在“porous silica,”k.k.unger,page 108，elsevier scientific publishing co.,new york,n.y.(1979)中进行么描述，其全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。“chemistry and technology of silicones,”w.noll,academic press,new york,n.y.(1968)中描述了表面改性剂与各种固体载体材料的反应，其全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。
420.如本文所述，在旋转阀的一些变型中，该阀还包括在定子面和转子阀面之间的垫圈，以及用于将阀维持在储存配置的结构，其中转子和定子间隔开，使得垫圈在转子-定子对接处不被压缩。垫圈(通常由可压缩的弹性材料形成)如果在压缩下储存较长时间，则容易压缩形变并粘附到相邻表面。因此，本文描述的是旋转阀的优选实施方式，该旋转阀包括螺纹转子和螺纹保持环，用于维持垫圈与转子和定子中的至少一个之间的间隙，从而防止垫圈抵靠转子和定子中的至少一个密封，其中当螺纹转子旋转时，垫圈以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。在优选实施例中，用于以流体密封的方式将转子和定子密封在一起的机构是不可逆的。
421.如图78和图79中最佳可见的，保持环1491包括螺纹部分1492。在所图示的实施例中，螺纹部分1492包括螺纹。转子包括具有螺纹部分1411的外壁。在所图示的实施例中，螺纹部分包括对应于保持环的螺纹1492的凹槽1411。在图78和图79所示的运送配置中，偏压元件1496维持螺纹1492和凹槽1411之间的接合，有助于维持转子密封表面(垫圈1480)和定子阀面1452之间的期望间隙。如图79最佳可见的，转子帽1430的顶部基本上与保持环1491的上表面齐平，维持低型旋转阀设计因素(low-profile rotary valve design factor)。转子相对于保持环1491的旋转将转子朝向定子移动并移动到图80和图81所示的操作配置。在该视图中，由于转子帽凹进保持环1491的顶部表面之下并且垫圈1480在转子和定子之间提供流控密封，因此从储存配置的脱离是清楚的。在图81中还可以看到，转子从保持环1491的螺纹部分1492脱离。螺纹转子移动到该位置确保了转子相对于定子自由转位，如本文所述的。
422.考虑到图79-图81，提供了一种旋转阀，该旋转阀包括转子1410，该转子具有旋转轴线、转子阀面、与转子阀面背对的外部面。另外，定子1450具有定子阀面，定子阀面与转子阀面相对定位。旋转阀还包括保持元件1490，保持元件1490将转子和定子朝向彼此偏压，保持元件1490包括保持环1491和偏压元件1496。当保持环的螺纹部分与转子的螺纹部分接合时，旋转阀维持在运送配置。在一种配置中，转子和定子之间的相对运动在转子阀表面和定子阀表面之间产生流体密封布置，或者转子和定子之间的相对运动是转子的旋转，从而沿
着保持环的螺纹部分移动转子，直到被释放以抵靠定子密封。这样，具有用于在运送配置下接合的螺纹转子的旋转阀可以被配置成通过螺纹转子旋转小于一周、半周、四分之一周或八分之一周而转变为在旋转阀内提供流体密封。更进一步，应该理解的是，当螺纹转子旋转阀的螺纹部件被接合时，设置在转子阀面和定子阀面之间的垫圈不会与定子阀表面形成流体密封。
423.在替代实施例中，一个或更多个可位移的间隔件可以被配置用于防止垫圈抵靠转子和定子中的至少一个密封。当间隔件位移时，例如从预激活配置(pre-activated configuration)位移到激活配置，垫圈以流体密封的方式将转子和定子密封在一起。根据本发明实施例，可位移间隔件可以是定子或转子的一部分和/或与定子或转子成一体。
424.在一种实施方式中，在储存配置中，可位移间隔件包括多个凸片，这些凸片接触转子上的唇缘以保持转子远离定子。在操作配置中，多个凸片中的每一个都是可位移的，以与唇缘脱离。在一个实施例中，可位移间隔件包括可从第一凸片配置(储存配置)位移到第二凸片配置(操作配置)的多个凸片。在另一个实施例中，定子包括多个凸片。可移动间隔件(诸如凸片)可以基本上成形为三维盒或矩形形状，以便在储存配置期间接触转子的唇缘。为了在从储存配置转换到操作配置时便于间隔件的位移，转子可以包括一个或更多个斜坡部分，该一个或更多个斜坡部分邻近转子上的唇缘从而与间隔件中的每一个相互作用。具体地，斜坡部分在向外或基本向外的方向(诸如远离转子旋转轴线的方向)上在可位移间隔件上施加力，从而允许保持元件偏压转子和定子，以在操作配置中形成流体密封。
425.在本发明的一个方面，纯化模块将盒载液体试剂储存在试剂贮存器中，以便于输送本文用于制备怀疑包含目标病原体的样品的试剂。这种试剂贮存器可以是在流控卡1001中形成的任何结构，试剂贮存器被配置成在其中包含液体，使得流控卡形成第一边界表面。在一个实施例中，试剂贮存器可以包括由一个或更多个密封膜提供的第二边界表面，该密封膜固定地附接(例如焊接)到流控卡的流控侧1006(例如参见图89，下面将更详细地讨论)。在一种实施方式中，试剂贮存器由易碎密封件密封，以限定用于长期储存包含在其中的液体试剂的接受器。当被致动以破坏易碎密封件时，试剂贮存器被促使成流体地活动，从而允许流体从试剂贮存器中被排空并被重新引导贯穿整个盒。在一个实施方式中，试剂贮存器与主气动线1171直接流体连通，以将加压空气输送到试剂贮存器入口，从而排空试剂贮存器的内容物。试剂贮存器额外包括试剂贮存器出口，用于将试剂贮存器的内容物从其保持容器传递到盒上适当的样品处理位置。
426.在一种实施方式中，该设备包括一个或更多个易碎密封件，该易碎密封件被配置成密封该设备并允许盒载液体储存在其中。在一些实施方式中，破坏一个或更多个易碎密封件促使设备变成流体活动，以允许其中包含的液体物质(例如裂解缓冲剂或洗涤缓冲剂)被引导穿过通道的流控网络。用于闭合微流体通道的易碎密封件的各种配置在本领域中是公知的，其中任何一种都可以与本文公开的盒结合使用。例如，易碎密封件的描述可以在美国专利第10,183,293号、美国专利第10,173,215号、美国专利第9,309,879号、美国专利第9,108,192号、美国专利申请公开2017/0157611号和公开的欧洲专利申请3406340a1中找到，所有这些专利申请通过引用并入本文。
427.在一个实施方式中，试剂贮存器被配置成储存洗涤缓冲剂以形成洗涤缓冲剂贮存器1475(例如，参见图70a)。洗涤缓冲剂从多孔固体载体上去除未结合或松散结合的污染
物，而目标分析物，例如核酸，保持与多孔固体载体结合。在一个实施例中，洗涤缓冲剂贮存器与主气动线1171直接流体连通，使得加压空气可以穿过洗涤缓冲剂贮存器入口1476被送到洗涤缓冲剂贮存器，以排空洗涤缓冲剂贮存器。洗涤缓冲剂穿过洗涤出口1477离开洗涤缓冲剂贮存器，并被传递到旋转阀内的多孔固体载体室，从而洗涤多孔固体载体中的污染物。洗涤缓冲剂离开多孔固体载体室，然后包含细胞碎片的洗涤缓冲剂被输送到废弃物收集元件1470。
428.在另一个实施方式中，试剂贮存器被配置成储存洗脱缓冲剂以形成洗脱缓冲剂贮存器1500(例如，参见图70a)。洗脱缓冲剂能够释放与样品中多孔固体载体结合的目标核酸，形成已纯化的样品。洗脱缓冲剂贮存器还包括洗脱贮存器入口1501，加压空气可以从该入口进入洗脱缓冲剂贮存器以排空内容物。洗脱缓冲剂贮存器的入口可以与主气动线1171直接流体连通，以输送加压空气。洗脱缓冲剂穿过洗脱贮存器出口1502从洗脱缓冲剂贮存器中排空，并且流过旋转阀中的多孔固体载体，以释放目标核酸，从而产生洗脱物或已洗脱的核酸。在另一个实施例中，洗脱物可以随后被引导至再水合室，这将在下面进一步详细描述。
429.a)废弃物收集元件
430.废弃物收集元件1470被配置成以安全的方式接收和储存液体废弃物。在一些实施例中，废弃物收集元件1470包括废弃物入口1471、排气通道1472、排气口1473、至少一个废弃物出口1474和出口过滤塞1478。因此，液体废弃物穿过废弃物入口1472从通道1362被引导至废弃物收集元件。废弃物收集元件将包括与排气通道1472流体连通的至少一个但优选多于一个的废弃物出口。在一个或更多个废弃物出口被流体堵塞或阻挡的情况下，联接到排气通道的多个废弃物出口允许连续排气。在一个实施例中，排气通道终止于排气口1473。排气口1473可选地可以包括出口过滤塞1478，出口过滤塞1478被配置成在给定施加到设备的压力的情况下捕获可能穿过废弃物收集元件的雾化液体颗粒。
431.在本发明的一个方面，在诊断测试运行期间，盒利用重力将流体保持在废弃物收集元件内。施加到盒上的主动加压激励流体(例如样品、试剂和空气)穿过盒的流控网络。具体地，液体废弃物被引导穿过通道，并穿过通道1362进入废弃物收集元件。仪器2000内盒的竖直定向允许废弃物收集元件被配置为液体收集器，直到与废弃物收集元件流体连通的所有进入和流出通道暂时或永久地与盒的其他部分隔离。在永久隔离的一种实施方式中，与废弃物收集流体连通的所有进入和流出通道都是密封的。在一个具体实施方式中，作为隔离一个或更多个测定室的一部分，通道被单独或同时热熔。将通道密封到废弃物收集元件和从废弃物收集元件密封形成封闭系统，以防止其中包含的液体废弃物逸出废弃物收集元件，而不管盒的定向如何。
432.如上所述，密封通向和离开废弃物收集元件的通道以将流体保持在其中，而不管盒的定向如何，可以通过选择性地热熔设备的一部分来实现。在一个实施例中，在本文描述的过程中，通过热熔通向废弃物收集元件的通道1362和排气通道1472，盒防止了液体废弃物离开废弃物收集元件以减轻污染控制。对通道1362和通道1472热熔密封了通向废弃物收集元件的所有通道。在一些实施例中，盒的一部分可以被配置成包括凸起平台1605，以便于热熔。在下面的部分中，将联系上下文进一步描述通过热熔来密封盒的凸起平台。在另一实施方式中，废弃物收集元件可以包含吸水垫，用于吸收由废弃物收集元件捕获的液体废弃
物。
433.3.扩增模块
434.在另一个实施例中，设备包括扩增模块，该扩增模块被配置为供应执行测定所需的扩增试剂，从已纯化的样品中扩增核酸，并检测指示目标病原体存在的信号。扩增模块具有反应区，该反应区包括限定体积的多个测定室，每个测定室被配置为接收核酸，其中所述核酸被扩增以产生用于检测的更大拷贝数的核酸序列。一个或更多个核酸目标可以逐室(chamber-by-chamber basis)读取，以允许多重扩增和检测。核酸扩增中生成的大量扩增子对实验室工作表面的污染构成威胁。在一些实施方式中，扩增模块包括用于扩增子容纳的机构。
435.在各个方面，扩增模块包括一个或更多个再水合室，用于将干燥试剂与物质(例如液体，诸如已纯化的样品)再水合。如图70a所示，盒可以包括再水合室1520，该再水合室1520接受从旋转阀的多孔固体载体洗脱的核酸溶液。参考图82，一个示例性再水合室包括双锥形室，该双锥形室又包括锥形入口1521、锥形出口1522、两个弯曲边界1525和试剂塞1523。在某些实施方式中，第一边界表面由流控卡1001形成，第二边界表面由塞形成。塞包括主体和帽。塞的主体伸入再水合室1520的流控卡1001中，以形成再水合室的第二边界表面。在另外的实施例中，一个或更多个膜形成再水合室的第三边界表面，使得第一边界表面、第二边界表面和第三边界表面一起包围再水合室体积。在一些实施例中，塞帽包括内部腔1774，该内部腔被配置为保持一种或更多种干燥扩增试剂，用于在测定室内发生的测定，将在下面的部分中更详细地描述。另外，磁混合元件可以位于再水合室内，以便于在测定室内致动测定。在一个实施方式中，磁混合元件是磁性球1524。
436.在各种实施例中，盒的扩增模块包括一个或更多个测定室1621，测定室被配置为检测指示从核酸生成的目标扩增子的信号。参考图70a，测定室位于反应区1600内，并且对于反应成像组件2700的反应相机2701是可见的。
437.在一个实施方式中，测定室1621包括双锥形室，该双锥形室又包括锥形入口1641、锥形出口1642、两个弯曲边界和试剂塞1770。在某些实施例中，测定室包括形成在整体式基体(例如流控卡1001)中的第一边界表面和由塞(plug)形成的第二边界表面。塞包括主体和试剂表面。塞的主体伸入测定腔室的整体式基体中一定深度，使得通过改变塞的主体伸入测定室的整体式基体中的深度，可以容易地改变测定室体积。特别地，塞的试剂表面形成测定室的第二边界表面。在进一步的实施例中，膜可以形成测定室的第三边界表面，使得第一边界表面、第二边界表面和第三边界表面一起包围测定室体积。在一些实施例中，塞试剂表面包括内部腔，该内部腔被配置为保持一种或更多种干燥试剂，用于在测定室内发生的用于诊断测试的测定。
438.在集成诊断盒的测定室的一个实施方式中，可以包括塞1770，塞1770具有以下特征中的一个或更多个或其组合。塞主体的底部表面可以包括位于底部表面中的腔，其中该腔内有干燥试剂。塞可以具有在中心开口底部和塞主体底部之间的塞厚度，并且另外其中腔的深度小于塞厚度的90％，小于塞厚度的70％或者小于塞厚度的50％。塞可以具有抛光或光滑的表面处理，有利于激发波长和发射波长的透射率。塞可以具有干燥试剂，该干燥试剂可以从由以下组成的组中选择：核酸合成试剂、核酸、核苷酸、碱基、核苷、单体、检测试剂、催化剂或其组合。干燥试剂可以是粘附到塞底部表面的连续膜。干燥试剂可以是冻干试
剂。塞的主体可以伸入测定室的整体式基体中一定深度，使得通过改变塞的主体伸入测定室的整体式基体中的深度，可以容易地改变测定室体积。在一些实施例中，在两个或更多个测定室中的每一个测定室中的组合富集的核酸的步骤期间，富集的核酸可以与包含在两个或更多个测定室中的每一个测定室中的干燥试剂组合。干燥试剂可以在两个或更多个测定室中的每一个测定室中的塞的表面上。干燥试剂可以在塞的表面上，该塞由能够透射在执行步骤期间使用的红色光谱、蓝色光谱和绿色光谱中的至少一种中的激发波长和发射波长的材料形成。在一个方面，在执行等温扩增反应步骤期间，也使用具有干燥试剂的塞表面。通过包含干燥试剂的塞表面收集的图像作为测定室内扩增产物检测的一部分进行处理。
439.参见图83a和83b，在一些实施例中，塞还包括凸缘1773，凸缘1773可以焊接和/或粘附到测定室的表面，以稳定塞主体在测定室的流体卡的开口内的位置。塞主体还包括具有侧壁1778和底部表面1776的中心开口1777。塞伸入整体式基体内一定深度，使得在测定室外部可见的塞的部件是塞的中心开口的表面。在塞帽包括凸缘的实施例中，如图83a和图83b所示，凸缘在测定室的外部也是可见的。图83a是通过锥形入口1622和锥形出口1632截取的测定室的截面图，其示出了由一体形成在流控卡1001内的凸起环1797支撑的塞凸缘1753。图83b是通过室的中点截取的测定室的截面视图，示出了支撑塞的凸缘和朝向入口的双锥形侧壁。
440.在一些实施例中，例如在其中测定室用于包含测定的实施例中，塞是透明的，使得可以从测定室的外部光学地检测到测定室内的测定。图84示出了通过本文所述的透明塞观看到的指示来自目标病原体的目标核酸存在的信号。在优选实施例中，通过透明塞看见的信号是荧光信号。可替代地，通过透明塞看见的信号是比色(即颜色变化)信号。
441.与多个测定室结合使用的一种或更多种干燥试剂生成扩增溶液，并能够多次复用以测试样品中是否存在多于一种的目标核酸。本文举例说明的盒可以通过几种方法实现多次复用。首先，盒可以包括多个测定室，每个室包括对不同目标病原体或过程对照有特异性的引物和探针。此外，单个测定室可以包括多个引物/探针组，每个组对不同的目标病原体或过程对照有特异性。可替代地，单个测定室可以包括具有相同探针的多个引物组，其中每个组对相同的目标病原体或过程对照有特异性。每个不同目标的探针可以通过探针生成的信号来区分。例如，单个测定室可以包含第一引物/探针组和第二引物/探针组，其中第一引物/探针组中的探针包含德州红(texas red)荧光团，第二引物/探针组中的探针包含荧光素(绿色)荧光团。多种荧光团在本领域中是已知的，可以用来区分来自同一测定室中多个荧光团的信号的机构和过滤器也是已知的。在一个实施方式中，多个测定室可以检测多达3个目标核酸的存在。在一个实施方式中，多个测定室可以检测多达5个目标核酸的存在。类似地，在一些实施例中，测定室可以产生可见信号，其中该可见信号与目标扩增子和/或目标病原体的存在相关联。
442.在替代实施例中，盒可以包括多个测定室，其中两个或更多个测定室包含对单个目标病原体有特异性的引物和探针。例如，单个测定室可以包含用于检测特定目标病原体的第一引物/探针组，并且第二测定室可以包含用于检测该目标病原体的第二引物/探针组。在又一替代实施例中，多个测定室可以包括相同的引物/探针组，使得在至少两个或更多个测定室中生成相同的扩增溶液。
443.在一些实施方式中，可能期望同时填充测定室，而不管测定室流体体积如何。在这
样的实施方式中，一个或更多个空气室1631被包括在盒中，以平衡测定室的体积与要同时填充的空气室的体积的比(图70a)。例如，空气室可以在标题为“用于测定设备的反应孔(reaction well for assay device)”并且转让申请号为pct/us19/23764的美国专利号10,046,322中描述，其全部内容通过引用并入本文。本发明设想了具有体积不同的测定室的盒，例如，参见图70a中所图示的测定室1621。在这样的实施例中，每个测定室将与其自己的空气室相关联。为了同时填充体积不同的每个测定室，对于盒上的每个测定室/空气弹簧对，测定室体积与其相关联的空气弹簧体积的比将大致相同。
444.在替代实施例中，各种试剂塞1523、塞帽或塞1770实施例的上述特征、特性和功能可以由塞提供，该塞类似地形成相关联测定室的一部分，而不延伸到诊断盒中，如图82、图83a、图83b、图84、图88和图89所示。相比之下，这些替代的试剂塞实施例可以定位在测定室或其他相关联部件的平面方面或凸起方面。在一种变型中，塞功能由凸起到诊断盒表面上方的囊状物设计提供。附加地或可选地，囊状物型塞可以安装到诊断盒的具有适当成形的凸起或凹陷的支撑元件的表面，以帮助容易地将囊状物塞安装在适当位置。囊状物塞安装件可以提供类似于塞帽凸缘1773的适当尺寸和形状的凸起或凹陷安装特征。可以结合适当的囊状物塞凸缘或安装特征，其确保囊状物相对于测定室或其他室的放置，同时确保相对于入口、出口或与室相关联的其他导管的适当流体连通。
445.因此，总体上，在一个实施例中，集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块。反应模块包括试剂储存部件，该试剂储存部件包括能够保持液体或固体样品的囊状物。在一个实施例中，囊状物包括开口、闭合端部和从闭合端部延伸到开口的壁。囊状物是卵形的，并且壁是圆形的，闭合端部和壁限定了具有基本光滑表面的内部体积。
446.在还有的另一个可替代的囊状物型塞实施例中，有一种集成诊断盒，该集成诊断盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和反应模块。反应模块包括能够保持液体或固体样品的囊状物。囊状物包括从所述囊状物的底部延伸到囊状物顶部处的卵形开口的内表面，其中所述内表面基本上是光滑的，并且包括从囊状物的底部延伸的凹形形状，以及围绕所述囊状物的卵形开口固定并且定向在与所述囊状物的卵形开口相同的平面内的平面层。平面层包括顶部表面和底部表面。顶部表面在所述卵形开口处与所述囊状物的内表面对准，以提供连续的表面。
447.该囊状物型塞和其他囊状物型塞实施例可以包括以下特征中的一个或更多个。囊状物能够保持约50微升至约200微升的体积。还有的其他实施例提供了包含在9毫米
×
9毫米的区内的卵形开口。此外，囊状物可以包括如本说明书其他地方所述的干燥试剂。在2017年12月8日提交的国际申请号为pct/us2017/065444、标题为“干燥试剂的囊状物容纳(capsule containment of dried reagents)”的已公布国际专利申请wo2018/111728中提供了这些实施例和附加实施例的附加细节，该申请通过引用并入本文。特别地，参照图6图示和描述的囊状物塞配置的实施例的细节以及段落[0149-0152]的内容具体并入本文。
[0448]
本发明的盒可以被配置成在盒元件之间提供暂时或永久的隔离。在永久隔离形式的一个具体实施方式中，一个或更多个热熔区域用于密封和维持每个测定室内的样品。在一个实施方式中，主装载通道1671的配置可以包括u形弯曲部1607(图85)。通过密封主通道1671和任何装载通道1672之间的连接，装载通道、测定室1621和空气室1631形成完全闭合的系统，物质不能从该系统进出，并且对于该系统，测定室、装载通道和空气室内的内部压
力保持恒定，除非环境例如通过加热盒而显著改变。一种可接受的隔离装载通道1672的方法是用加热元件热熔，使得装载通道与主通道密封隔离。在该方法的一个实施方式中，加热元件是仪器2000的热熔器组件2640。应当注意，在热熔过程期间，流体样品的供应压力维持不变。
[0449]
在一些实施例中，如本文所述，第一膜粘附到流控卡1001的流控侧1006，使得第一膜形成主通道和装载通道的一个壁。在一种实施方式中，第一膜具有与设备的基体相似的熔点。在进一步的实施例中，第二膜粘附到第一膜。在这样的实施例中，第二膜具有比第一膜和设备的表面更高的熔点，使得当热量经由热熔器组件2640施加到设备时，第一膜和设备的表面在第二膜之前熔化。当第一膜和设备的表面熔化时，第二膜的较高的熔点防止加压样品从装载通道逸出，从而防止排空测定室。该热熔过程的结果是熔化的第一膜，其形成如图101和图102中可见的热熔部1603。
[0450]
在一些实施例中，流控卡1001还可以包括在装载通道1672中的每一个内的凸起平台1605，使得凸起特征定位于测定室的入口和主通道之间。如图85、图86和图87所示，热熔区域可以使用凸起平台的一部分形成。在各种实施方式中，凸起平台可以进一步延伸贯穿流控卡1001，以包括来自不同模块的一个或更多个通道。例如，如图88所示，凸起平台可以延伸以包括通向废弃物收集元件的通道1362和离开废弃物收集元件的排气通道1472。在这种配置中，热熔器组件2640接触主通道1671、多个装载通道1672、u形弯曲部1607、通道1362和排气通道1472中的每一个，以选择性地熔化盒的这些区域，从而形成封闭系统。
[0451]
4.示例盒
[0452]
a)4模块盒-样品制备 扩增
[0453]
图89是图69a和图70a所图示的示例性盒的分解图，该盒被配置用于一次性使用的诊断测试。根据示例性实施例，该盒包括装载模块、裂解模块、纯化模块和扩增模块。盒1000包括流控卡1001，其中流控卡还包括流控侧1006和特征侧1007、第一膜1002、第二膜1003和盒盖1004。装载模块、裂解模块、纯化模块和扩增模块在流控卡1001内一体形成(例如模制)，以提供用于执行诊断测试的每个样品处理步骤所必需的结构。在一些实施例中，盒的长度在150毫米到200毫米之间，宽度在75毫米到100毫米之间，高度在10毫米到30毫米之间。盒的长度可以是175毫米到200毫米，宽度是80毫米到90毫米，高度是10毫米到20毫米。在一个特别优选的实施例中，如图70a所图示，盒长约180毫米，高约90毫米，高约12毫米。
[0454]
装载模块被配置为接受和密封样品。如本文所述，装载模块被配置成限定已计量的样品，并且包括进入端口1140、填充室1101、计量室1110和溢流室1120。这种配置限定了样品的体积，并且可以通过将过量样品引导至溢流室来容纳装载到填充室中的过量的样品。
[0455]
裂解模块被配置成裂解由装载模块生成的已计量样品。裂解模块在将裂解室1371中的样品与一种或更多种裂解试剂混合后产生已裂解的样品，并随后在已裂解样品流过过滤器组件1330后产生已过滤的裂解物。形成在流控卡1001内的裂解室1371被配置为保持搅拌棒1390，以将已计量的样品与包含在其中的物质(例如裂解缓冲剂)混合，从而破坏细胞的细胞壁和/或外膜。裂解样品会释放细胞内容物，细胞内容物包括各种细胞器、蛋白质和核酸。如所示例的，裂解模块包括过滤器组件1330，已裂解的样品流过该过滤器组件。过滤器组件流体地位于裂解室1371的下游，以过滤已裂解的样品。入口过道1332允许已裂解的
样品进入过滤器组件，其中过滤器1331被配置为过滤已裂解样品的细胞碎片和其他污染物。导流器1334将已过滤的样品引导至出口，其中出口过道1333使得已过滤的样品能够离开过滤器组件并被引导至扩增模块。
[0456]
在本文所述的盒中，纯化模块被配置为纯化已过滤的样品，以捕获与可疑目标病原体相关联的核酸。如所示例的，纯化模块包括旋转阀1400，旋转阀1400包括多孔固体载体1445。在这样的配置中，多孔固体载体1445允许已过滤的裂解物流过多孔固体载体1445以捕获核酸，同时让蛋白质、脂质和其他细胞碎片通过。纯化模块包括废弃物收集元件1470，来自过滤模块和纯化模块的液体废弃物被传送到废弃物收集元件1470。在该实施例中，废弃物收集元件1470包括输出过滤塞1478，该输出过滤塞1478被配置成捕获雾化的液体颗粒，从而避免污染仪器或实验室环境。此外，废弃物收集元件1470被配置为被隔离，从而不会导致盒的任何其他区或仪器2000的内部被先前使用的物质(例如液体，诸如样品或洗涤缓冲剂)污染。纯化模块的另一个特征、试剂贮存器形成在流控卡1001内，用于液体物质的盒载储存，包括洗涤缓冲剂和洗脱缓冲剂。在盒操作之前，试剂容器由易碎密封件密封，以形成封闭系统，防止盒被流体激活，直到诊断测试时才被致动。
[0457]
在示例性的盒中，扩增模块提供多个测定室1621，使得扩增模块可以对沉积到装载模块中的样品进行等温核酸扩增。在该实施例中，每个测定室是双锥形室，该双锥形室包括锥形入口1641、锥形出口1642、两个弯曲边界以及试剂塞1770。在一些实施例中，塞帽包括内部腔，该内部腔被配置成保持一种或更多种干燥试剂，用于在测定室内发生的用于诊断测试的测定。在这样的实施例中，一种或更多种干燥试剂被配置成产生视觉信号，例如荧光信号，以指示样品中来自目标病原体的核酸的存在。试剂塞被配置为透明的，使得测定室1621内的测定可以从测定室的外部光学检测到。
[0458]
如上所述，作为示例，盒包括再水化室1520，并且盒的一部分被配置成被热熔。再水合室包括锥形入口1521、锥形出口1522、两个弯曲边界和试剂塞1770。再水合室的试剂塞包括内部腔1774，该内部腔被配置为保持一种或更多种干燥试剂。盒的一部分包括凸起平台特征1605，以热熔盒，从而在没有主动加压的情况下维持其中的多个测定室中的样品水平。如本文所述，热熔将测定室1621和废弃物收集元件1470与盒的其余特征和外部环境密封隔开。具体地，主通道1671、装载通道1672、通向废弃物收集元件的通道1362以及离开废弃物收集元件的排气通道1472的一部分被配置成包括凸起平台特征1605，以熔化被附接到流控卡的流控侧的两个膜，从而将液体保持在其中。
[0459]
b)3模块盒-样品制备
[0460]
在图92中描绘了盒的替代配置。在该替代配置中，该设备包括装载模块、裂解模块和纯化模块，该设备被配置为接收样品、裂解样品中的细胞，并随后从样品中纯化出核酸。该盒配置旨在用作样品制备设备，且不配置用于执行核酸扩增试验，也不报告测定结果。这种样品制备配置可以使用本文所述的测定仪器进行处理，或者在缺少化学加热器组件和反应成像组件的简化样品制备仪器上进行处理。
[0461]
在这样的样品制备实施例中，装载模块被配置成接受和密封样品。如本文所述，装载模块被配置成限定已计量的样品，并且包括进入端口1140、填充室1101、计量室1110和溢流室1120。这种配置限定了样品的体积，并且可以通过将过量样品引导至溢流室1120来容纳装载到填充室中的过量样品。
[0462]
在一些实施例中，裂解模块被配置为裂解由装载模块生成的已计量的样品。如上所述，裂解模块利用搅拌棒1390在裂解室1371中将样品与一种或更多种裂解试剂混合来产生已裂解的样品。在样品制备盒中，裂解模块还可以包括过滤器组件1330，以在已裂解的样品流过过滤器组件后产生已过滤的裂解物。
[0463]
类似于标准的测定盒，样品制备盒的纯化模块被配置为纯化已过滤的裂解物以富集核酸。例如，纯化模块包括旋转阀1400，旋转阀1400包括多孔固体载体1445。多孔固体载体1445允许已过滤的裂解物流过多孔固体载体1445以捕获核酸，同时使蛋白质、脂质和其他细胞碎片通过。纯化模块包括废弃物收集元件1470，来自纯化模块的液体废弃物被传送到废弃物收集元件1470。纯化模块的另一方面，试剂贮存器形成在流控卡内，用于液体物质(诸如洗涤缓冲剂和洗脱缓冲剂)的盒载储存。样品制备盒将包括一个或更多个易碎密封件以密封试剂贮存器，允许盒在被系统(诸如本文所述的仪器2000)致动之前是流体不活动的。
[0464]
如本文所述，设备的该实施例还包括用于从该设备取回已纯化样品的取回端口。在一些实施方式中，取回端口包括帽，该帽类似于被配置为覆盖装载模块的进入端口1140的帽1181。优选地，取回端口的帽被配置为打开以允许取回已纯化的样品，并然后在设置设备之前重新密封。可替代地，可以经由可刺穿的隔膜或大单向阀取回样品。在一些实施方式中，取回端口被膜包围，其中该膜被切割、刺穿或以其他方式破裂以允许接近已纯化的核酸。样品制备系统可以包括样品装载器，诸如球状物或注射器，用于从装置中取回已纯化的样品。
[0465]
由于样品制备盒不需要与扩增模块相关的任何结构，具有与测试盒相同尺寸并设计成在测定仪器上运行的样品制备盒可以处理比对应测试盒更大的体积。如图92所示，废弃物收集元件可以被扩展以接受更大体积的样品、裂解试剂和/或洗涤缓冲剂。如上所述，样品制备盒的容量可以通过增加盒的厚度来进一步增加。
[0466]
h.使用方法—盒
[0467]
该盒以及本文描述的任何盒可以被配置为在去中心化测试设施中使用。在另一个实施例中，该设备可以是clia豁免(clia-waived)的设备和/或根据clia豁免的方法操作。如本文所述，图93至图102描绘了一种示例性方法，该方法可用于制备生物样品，以在使用盒1000的一个实施例的诊断测试中扩增核酸并检测可疑病原体的存在。图93描述了用于执行诊断测试方法的盒的特征。特征的相对大小和特征之间的路线是为了说明该方法，而不是按比例的。下表1总结了每个步骤。下面更详细地讨论各种处理步骤和替代实施例。
[0468]
表1：盒测试方法步骤
[0469]
步骤图方法093装载样品194盒制备295裂解和混合样品396过滤并结合已裂解的样品497洗涤已结合的样品598风干699洗脱和计量已纯化的样品
7100装载反应室8101隔离(例如，热熔)9102测定
[0470]
图93图示了在生物样品被装载到样品端口组件1100中之后、插入仪器之前和/或仪器致动任何盒特征之前的盒的状态。易碎密封件1201被配置成将样品维持在样品端口组件内。易碎密封件1202和易碎密封件1205被配置成将裂解剂溶液维持在裂解室1371内。易碎密封件1203和易碎密封件1204被配置成将洗涤缓冲剂维持在洗涤缓冲剂贮存器1475内。易碎密封件1206和易碎密封件1207被配置为将洗脱缓冲剂维持在洗脱缓冲剂贮存器1500内。在插入仪器并由仪器致动之前，所有易碎密封件1201-1207保持完整。旋转阀1400定位成使得转子和定子不接触(由图93中旋转阀特征的虚线轮廓指示)。在图93-图102中，仅传导空气(气动压力)的通道用虚线指示。传导流体的通道用实线指示。当流体通道是活动的，即受到动力(诸如气动压力)时，实线“加粗”(与非活动通道相比，用更粗的实线指示活动通道)。盒的特征内的液体由相关特征内的波形图案指示。干燥试剂用斑纹图案描绘。
[0471]
将盒插入仪器中，在仪器中进行盒验证测试，以确保盒适合使用，并执行某些盒制备步骤。旋转阀1400被移动到操作配置，并且盒被夹紧子系统夹紧。易碎密封件1201-1207被仪器中的销破裂。破裂后，流体通道不再被物理阻挡，并且当暴露于动力时，盒内的流体可以自由流动。旋转阀1400旋转360度并转位到零阀配置位置，开始一系列样品处理步骤。图94图示了在这些盒制备步骤完成之后盒特征的状态。所有的液体都保持在原来的位置，因为还没有动力施加到盒特征上。
[0472]
接下来，样品从样品端口组件传递到裂解室1371，以实现对样品中包含的任何细胞(包括任何可疑的病原体)的。气动压力被施加到主气动过道1193，允许空气流过定位于主气动线1171中的液体收集器1145并到达易碎密封件。旋转阀1400保持在零阀配置位置，以在压力下死端填充(dead-end fill)裂解室1371。该仪器对盒加压，以运输样品穿过离开端口1180、易碎密封件1202、样品传递通道1386并进入裂解室1371中。压力被施加到盒上，同时磁混合组件2300通过实现驱动磁体系统2310、驱动磁体系统2350和包含在裂解室1371中的搅拌棒1390之间的磁性联接将样品与裂解缓冲剂混合以产生已裂解的样品。在样品混合一段设定的时间段后，关闭施加到样品盒上的压力。由于盒的竖直定向，当裂解室不再处于压力下时，液体裂解物沉降到裂解室的底部，并且不会朝样品装载组件回流。图95图示了在执行裂解步骤后盒特征的状态。
[0473]
在裂解步骤之后，旋转阀1400被转位到第一阀配置位置，从而将空样品装载组件1100、裂解室1371、过滤器组件1330、与旋转阀的固体载体室流体连通的过道1370、和废弃物收集元件1470流体地连接。特征的这种对准允许对已裂解的样品进行过滤，并将目标分析物(例如核酸)结合到位于旋转阀中的多孔固体载体上。施加在主气动过道上的压力提供了动力。已裂解的样品通过离开通道1388离开裂解室1371，穿过易碎密封件1205。已裂解的样品推进到过滤器入口过道1332，并流过过滤器1330以产生已过滤的样品。已过滤的样品离开过滤器出口过道1333，并进入通道1361，然后使用过道1370进入转子的固体载体室。过滤器组件捕获并去除可能堵塞多孔固体载体的不期望的细胞物质和碎片，以生成已过滤的样品。当过滤的样品穿过包含在固体载体室内的多孔固体载体时，目标分析物(例如核酸)结合到多孔固体载体上。已过滤样品的剩余部分(例如蛋白质、脂类或碳水化合物)离开过
道通1372并流过通道1362到达废弃物收集元件1470。可选地，当气动子系统检测到将已过滤的样品推到多孔固体载体上完成时，关闭施加到盒上的压力。图96图示了过滤和结合步骤之后的盒特征的状态—裂解室1371是空的，并且流体已经被递送到废弃物收集元件1470。
[0474]
为了从多孔固体载体中去除未结合或松散结合的污染物，同时继续结合目标分析物(例如核酸)，使洗涤缓冲剂穿过多孔固体载体以去除污染物。在示例性实施例中，多孔固体载体是二氧化硅树脂，并且洗涤缓冲剂是含水醇溶液。旋转阀1400被转位到第二阀配置位置，以使洗涤缓冲剂从洗涤缓冲剂贮存器流过基质。气动压力施加到主气动过道1193。包含在洗涤缓冲剂贮存器1475中的洗涤缓冲剂被加压以穿过易碎密封件1204、洗涤入口过道1460和多孔固体载体，从而在目标分析物保持结合的同时去除不期望的污染物。携带污染物的洗涤缓冲剂行进穿过洗涤出口过道1461和通道1362，在通道1362处，携带污染物的洗涤缓冲剂被引导至废弃物收集元件1470。图97图示了洗涤步骤完成后的盒特征的状态。
[0475]
在使用包含挥发性成分(诸如乙醇)的洗涤缓冲剂的实施方式中，在通过风干多孔固体载体释放结合的分析物之前，占据柱的死体积(dead volume)的过量洗涤缓冲剂被有利地去除。为了执行这样的步骤，旋转阀1400被转位到第三阀配置位置，允许加压空气穿过主气动线1171流过多孔固体载体。气动压力被施加到主气动过道1193，穿过气动线1177到达转子上的进口过道1462，从而干燥多孔固体载体，从多孔固体载体中去除洗涤缓冲剂的残留挥发性成分。空气穿过空气出口过道1463和通道1362离开固体载体室，在通道1362处，空气被引导到废弃物收集元件1470并最终到达排气口1473。由于废弃物收集元件的竖直定向，具有沿着元件的上边界的入口和出口，使空气穿过废弃物收集元件不会干扰已经储存在废弃物收集元件中的流体废弃物。进一步为了避免流体污染物从盒中意外释放，排气口1473可选地包括出口过滤塞，该出口过滤塞被配置成捕获可能穿过废弃物收集元件的雾化液体颗粒。图98图示了空气干燥步骤完成后的盒特征的状态。
[0476]
结合的分析物(例如核酸)然后从多孔固体载体中释放出来。为了实现释放，旋转阀1400被转到第四阀配置位置，从而将洗脱缓冲剂贮存器1500流体连接到多孔固体载体，并然后连接到再水合室1520。洗脱缓冲剂穿过通道1551、易碎密封件1206、通道1552、洗脱入口过道1503离开洗脱缓冲剂贮存器1500，然后流过多孔固体载体以释放目标分析物，从而生成已纯化的分析物溶液(例如富集的核酸溶液)。已纯化的分析物溶液离开洗脱出口过道1504，并使用通道1553被引导至再水合室1520。第四阀配置位置允许用已纯化的分析物溶液填充再水合室。如前所述，在优选实施例中，再水合室包含用于执行测定的一种或更多种干燥试剂。一种或更多种干燥试剂与已纯化的分析物溶液的再水合因此产生分析物/试剂溶液。示例性的盒实施例还允许计量已纯化的样品以产生期望的体积。气动压力使已纯化的样品推进以填充再水合室并进入通道1554。已纯化的样品穿过两个过道1580和过道1581，然后流过计量过道1582，以填充计量通道1557，直至抵靠计量排气口1560。计量虽然是可选的，但有利于避免在干燥试剂再水合时生成过度稀释的溶液。例如当检测低浓度的目标病原体时，这种实施方式在需要精准体积的测定室中进行扩增和检测的测定中特别有利。在使用中，当压力保持不变并且已纯化的样品被压靠在计量排气口1560上时，仪器内的磁性元件(例如再水合马达)旋转，导致再水合室内的磁性球回旋，从而辅助干燥试剂与已纯化的分析物溶液的溶散和均质化。完成此步骤会生成分析物/试剂溶液。施加到盒上的压
力可以在计量步骤完成之后。图99图示了洗脱和计量步骤后的盒特征的状态。
[0477]
现在，分析物/试剂溶液已准备好被递送到测定室。旋转阀1400被转位到第五阀配置位置，以将测定室装载在盒反应区1600内。应当注意，在本文描述的示例性盒中，转位到第五阀配置位置导致死体积的分析物/试剂溶液损失。存在于计量通道1577中的分析物/试剂溶液的体积在转位到第五阀配置位置之后保持在所述通道中，因此导致对应于多个测定室体积总和的精准计量体积。
[0478]
与旋转阀被转位到允许通过主气动线1171加压的位置的前述步骤不同，第五阀配置位置阻挡过道1193(如图75a所示)，以防止主气动线的加压。相反，第五阀配置位置允许压力施加到气动过道1194(如图75a所示)，从而对气动线1178加压。空气首先穿过过道1192和过道1580。加压空气随后穿过通道1554，以将分析物/试剂溶液推出再水合室1520，穿过通道1553到达主通道1671，然后到达装载通道1672(未示出)。分析物/试剂溶液被分开并分配到反应区1600中的多个测定室。如前所述，多个测定室可以被配置为提供一种或更多种干燥试剂(例如引物和探针)，用于特定的目标病原体或过程对照。在示例性实施方式中，多个测定室中包含一种或更多种干燥试剂，使得在将分析物/试剂溶液分配到所述多个测定室中时，在每个测定室内生成扩增溶液。不同的盒配置可以被设计成向多个测定室提供不同的组合和各种干燥试剂。例如，可以生成扩增溶液，使得仪器在多个测定室中执行多个相同的测定(即，使用多个室检测相同的病原体)。可替代地，生成的扩增溶液可以包括不同的干燥试剂，使得仪器在多个测定室中执行两种或更多种不同的测定(即，使用多个室检测两种或多种目标病原体)。在任何情况下，在所有测定室被成功装载后，盒保持被加压。图100图示了装载反应室后的盒特征的状态。
[0479]
虽然能够利用暂时隔离技术(诸如气动压力)在将扩增溶液维持在测定室中的同时执行测定，但是优选使用永久隔离的形式来将每个测定室与其他测定室物理隔离，以避免交叉污染以及将反应与外部环境隔离。因此这种永久隔离在执行核酸扩增反应时特别有利，因为扩增子污染是这种方法公知的风险。为了在将富集的核酸分配到两个或更多个测定室之后隔离测定室，旋转阀1400在永久隔离过程中保持在第五阀配置位置，并且气动压力继续施加到气动过道1194。当使用热熔进行隔离时，气动压力继续，同时仪器通过熔化横跨测定室、装载通道以及通向废弃物收集元件1470的通道1362和从废弃物收集元件离开的排气通道1472的盒的选定区域，在压力下对盒进行热熔，以产生热熔部1603。热熔部在图101中以横跨通道的非常粗的直线图示。热熔部1603密封受影响的通道中的每一个，并用于牵制住扩增的核酸，并最小化在执行诊断测试时污染的威胁。图101图示了在热熔之后盒特征的状态。
[0480]
最后，盒准备执行诊断测试。由于扩增溶液被安全地牵制在隔离的测定室内，不再需要对盒施加气动压力。气动压力从气动过道1194释放。旋转阀保持转位到第五阀配置位置。图102图示了释放压力之后和测定步骤期间盒特征的状态。盒1000可以被配置成从样品被装载模块接收时起，在大约30分钟内，更优选地在大约25分钟内，并且最优选地在20分钟或更短的时间内产生可见的可检测信号。由于已反应的分析物和废弃物被热熔或其他永久溶液技术所牵制，因此无需仪器或用户进行任何进一步的处理就可以设置该盒。
[0481]
i.使用方法-仪器
[0482]
图106a-图106e图示了运行由如本文所述的仪器执行的诊断测试的方法100的详
细过程流程图。该方法开始于110，将盒插入仪器后进行诊断测试之后。闩销组件2210将闩锁2212落入盒顶部的凹口1021中，以防止盒被装载组件2230弹出。在110，该仪器使用位于装载组件2230内的装载位置传感器2236来验证是否插入了盒。当装载位置传感器检测到指示器2237时，验证盒在仪器内处于已装载位置。在步骤112，仪器2000扫描指示要在盒上运行的测试类型的盒id(识别)码。标签成像系统2770在该步骤期间照亮并捕获患者标签区的图像。在114，仪器在图形用户界面(gui)上显示患者标签的图像和将要进行的诊断测试的类型。在步骤120，用户被给予中止测试运行的选项，例如如果装载了错误的盒。当用户在步骤122选择中止测试时，仪器中止诊断测试。在一个实施方式中，gui需要用户输入来继续运行诊断测试诊断测试。在替代实施方式中，在设定的时间段(例如10秒)内没有用户输入时，该方法继续进行。
[0483]
当该方法继续进行时，仪器开始夹紧序列以执行一系列验证检查，以确认插入的盒未被使用并且适合运行诊断测试。仪器2000首先建立零夹紧位置来设定参考点，所有其他夹紧位置都根据该参考点来衡量。移动支架组件2040在负方向上移动，直到凸片2047触发固定到固定支撑支架2011底部的传感器2017。在124，当传感器2017被触发时，移动支架组件随后在正方向或负方向上移动已校准的距离，以限定零夹紧位置。如126所示，仪器打开线性致动器2014以使导螺杆2016在第一旋转方向上旋转，使得旋转导螺杆会将移动支架组件2040在正线性方向上朝向固定支架组件2010拉到第一夹紧位置。在第一夹紧位置，阀驱动组件2400接触盒上的旋转阀，并且热夹具组件2680的光框架2686接触反应区1600。在第一夹紧位置对旋转阀1400执行第一旋转阀验证测试。在步骤130，第一验证测试检查旋转阀是否处于运送配置。如本文所述，转子过早落下的旋转阀由于在立即使用之前长时间压缩垫圈而导致垫圈变形，从而存在泄漏的风险。在该实施例中，旋转阀1400被配置为运送配置，以防止垫圈抵靠定子密封，直到操作时为止。阀驱动组件2400通过使用干涉传感器2404和阀驱动轴的端部2405来检查旋转阀1400的运送配置。当阀驱动销2402与旋转阀上的接合开口1417正确配合时，阀驱动轴将不会触发干涉传感器，以指示旋转阀处于运送配置。在确认阀处于运送配置的情况下，仪器继续进行方法的下一步骤134以落下转子。在132，当阀驱动轴的端部2405触发干涉传感器时，检测到错误。触发干扰传感器指示旋转阀不处于运送配置。触发错误的情况包括阀门驱动销没有完全插入接合开口或根本没有插入。这种情况促使盒无法使用。在步骤132，该仪器中止测试，向gui显示运送配置错误，并松开盒以便弹出。
[0484]
在旋转阀被确认处于运送配置之后，在134，阀驱动组件旋转以落下转子，从而将阀从运送配置转换到操作配置。如本文所述，使旋转阀旋转会将转子离开螺纹保持环落下，以密封转子和定子之间的垫圈。在步骤140，仪器执行第二旋转阀验证测试，以确定阀落下状态。阀驱动组件2400使用干涉传感器检查旋转阀的状态，以确认转子成功落下。阀驱动轴不触发干涉传感器，指示旋转阀成功落下，并继续进行步骤144，将移动支架组件2040移动到第二夹紧位置。当干扰传感器被触发时，指示不成功的阀落下，在步骤142，仪器中止测试，在gui显示阀落下失败错误，并松开盒以便弹出。
[0485]
在142，移动支架组件2040在正方向上移动到第二夹紧位置，在第二夹紧位置，硬止动件2211接触固定支架组件2010的第一表面。在步骤150，仪器确认传感器2019由硬止动件2211触发。在该示例性方法中，第二夹紧位置是夹紧块2041在正方向上移动的最大位移。
在第二夹紧位置，门支撑组件2280压靠帽1181，气动接口2100与气动接口盖适配器1172形成气动密封，热夹具组件2680接合并且光框架2686围绕反应区1600形成密封，并且阀驱动器2401保持与旋转阀1400接合。在152，当传感器2019没有被接触固定支撑支架的第一表面的硬止动件2211触发时，检测到错误。未能触发硬止动件传感器指示移动支架组件2040未能成功夹紧盒。在步骤152，仪器中止测试，在gui上显示硬止动件失败错误，并松开盒以便弹出。如传感器2019所指示，完成所有旋转阀验证测试并成功夹紧盒后，信号仪器可开始该方法的流控序列部分。
[0486]
在步骤154和步骤156，仪器的阀驱动组件2400将阀旋转360度(步骤154)，并然后使用归位传感器2409将阀转位到零阀配置位置(步骤156)。旋转阀被配置成在零阀配置位置密封流控卡中的所有入口过道和出口过道，使得不允许流体连通。在步骤160，该配置允许仪器执行气动泄漏测试。仪器对盒加压，并确保没有检测到气动流动。如果气动子系统检测到任何气动流动，则检测到错误，从而指示盒内存在气动泄漏。这种气动泄漏使得盒不可靠和/或不可用。在步骤162，仪器中止测试，在gui上显示气动泄漏错误，并松开弹盒以便弹出。如果未检测到气动泄漏，则仪器已完成盒验证测试，指示盒能够执行诊断测定。
[0487]
在该方法的步骤164(见图106b)，易碎密封件块2260在正方向上移动到第三夹紧位置，以用易碎密封件销破坏盒上的所有易碎密封件。易碎密封件块被允许在正方向上移动，直到硬止动件2263接触装载组件2230的上导轨2231。在第三夹紧位置，由于硬止动件2211接触固定支撑支架的第一表面2012，夹紧块2041和所有组件(即门支撑组件2280、气动接口2100、阀驱动器2400和热夹具2680)在第二夹紧位置保持静止。如本文所述，易碎密封件块2260和夹紧块2041是通过线性滑动件2264机械联接的单独的部件。这种配置将夹紧动作与易碎密封件的致动分开，使得仪器能够在促使盒流体活动之前执行旋转阀验证测试。在164，当易碎密封件块2260在正方向上移动到第三夹紧位置时，所有易碎密封件都被刺穿。在替代实施例中，易碎密封件销的长度可以变化，以允许易碎密封件在易碎密封件块在正方向上移动到不同位置时按顺序被刺穿。在步骤200，仪器使用传感器2266确认易碎密封件被破坏。如果易碎密封件块上的传感器2266未被触发，则检测到错误。这种情况促使盒不能使用，因为易碎密封件未被致动，这指示盒内的一个或更多个流动路径被未破裂的密封件阻挡。在步骤202，该仪器中止测试，在gui上显示易碎密封件致动错误，并松开盒以便于弹出。在成功完成步骤164和步骤202后，易碎密封件是流体活动的，并且在步骤204，盒准备好开始对怀疑包含目标病原体的样品进行样品制备。
[0488]
在204，为了开始样品制备，气动子系统使用交替周期的施加压力和零压力来对盒加压，使样品从填充室1101抽出抽进。在步骤210，标签成像组件2770的相机2271照亮样品窗1050，并确认足够的样品体积被装载到盒中。该仪器检测计量室1110中是否存在球1114，以确定是否存在足够的样品体积。当在指示计量室中存在足够样品体积的位置处仪器没有识别出球的存在时，检测到错误。在步骤212，仪器中止测试，在gui上显示样品体积不足错误，并松开盒以便弹出。
[0489]
如果存在足够的样品体积，仪器继续对盒加压以排空装载模块214，迫使样品进入裂解室1371，裂解室1371已经包含包括至少一种化学裂解剂的裂解缓冲剂。在214，仪器对盒加压一段设定的时间，以将样品从计量室传递到裂解室中。裂解室通过气动压力克服由旋转阀的零阀配置位置提供的死端(dead-end)而被填充，旋转阀在执行裂解步骤时保持静
止。这种配置使得仪器能够对在步骤300看到的恒定压力曲线读数进行压力维持检查。当盒不能维持恒定的压力曲线时，检测到错误。无法维持恒定的压力曲线指示盒中可能存在气动泄漏，促使盒不可靠或不可操作。在步骤302，仪器中止测试，在gui上显示气动泄漏错误，并松开盒以便弹出。确认在设定的时间段内维持恒定的压力曲线，表示仪器可以移动至混合步骤。在304，当磁混合组件2300的驱动马达2330打开一段设定的时间时，仪器继续维持盒中的压力。在驱动磁体系统2310、从动磁体系统2350和裂解室的搅拌棒1390之间实现磁性联接，使得当驱动马达2330旋转时，从动磁体系统2350和搅拌棒1390也旋转。搅拌棒的旋转使裂解室的内容物混合并裂解样品以产生已裂解的样品。
[0490]
同时，在设定的混合时间段期间，在步骤310，麦克风2380监控裂解室和驱动马达的听觉反馈。当听觉信号不在预设范围内时，可能检测到错误。导致听觉反馈不在预设范围内的情况包括搅拌棒与磁混合组件的解耦或驱动马达的停转。在步骤312，如果听觉信号落在预设范围之外，则仪器中止测试，向gui显示听觉反馈错误，并松开盒以便于弹出。在314，如果磁混合组件的听觉反馈在整个设定时间段内保持在范围内，则随后关闭驱动马达。
[0491]
在成功完成裂解操作之后，在316，阀驱动组件2400将旋转阀转位到第一阀配置位置，并且在318，仪器对盒加压以排空裂解室。根据本文所述的实施例，包含核酸和其他细胞碎片的已裂解样品流过包含在旋转阀的固体载体室内的多孔固体载体。多孔固体载体捕获核酸，同时允许细胞碎片和裂解缓冲剂被引导至废弃物收集元件1470。在400，仪器执行压力验证检查，以确认在指定的时间内实现了压力曲线。当在指定的时间内没有达到压力曲线时，检测到错误，这指示盒内可能存在气动泄漏。在步骤302，仪器中止测试，在gui上显示气动泄漏错误，并松开弹盒以便弹出。
[0492]
当已裂解的样品从裂解室1371传递到旋转阀1400的多孔固体载体室1446时，仪器继续监控压力曲线。在本发明的一个方面，气动子系统2130缺少流动传感器，而是使用基于发送到比例阀的致动信号的反馈控制回路来确定已裂解的样品何时完成传递到多孔固体载体室。在步骤410(图106c)，仪器使用气动子系统的反馈控制回路检测裂解缓冲剂传递完成。当仪器未能在预设时间段内检测到已裂解样品的成功传递时，会识别出传递超时错误。在步骤412，仪器中止测试，在gui上显示超时错误，并松开盒以便弹出。在成功检测到已裂解的样品传递后，在步骤414关闭施加的压力，并且仪器准备执行洗涤步骤。
[0493]
为了将洗涤缓冲剂贮存器与多孔固体载体室对准，在416，阀驱动组件2400将旋转阀转位到第二阀配置位置，并且在418，仪器对盒加压以排空洗涤缓冲贮存器1475。洗涤缓冲剂流出洗涤缓冲剂贮存器，并穿过包含在旋转阀1400的固体载体室1446内的多孔固体载体1445，以去除未结合的细胞碎片或保持在多孔固体载体中的其他污染物。洗涤缓冲剂被引导至废弃物收集元件1470，主要留下结合到多孔固体载体1445上的核酸。以类似于步骤400的方式，在420，仪器执行压力验证检查，以确认在指定的时间量内实现了压力分布，类似于在已裂解样品传递期间执行的测试。当在预设的指定时间内没有达到预期的压力曲线时，检测到错误，这可能指示盒内存在气动泄漏。在步骤302，仪器中止测试，在gui上显示气动泄漏错误，并松开盒以便弹出。当洗涤缓冲剂从洗涤缓冲剂贮存器1475传递到旋转阀1400的多孔固体载体室1446时，仪器继续监控压力曲线。在422，上述气动子系统的反馈控制回路监控发送到比例阀的致动信号，以确定何时完成将洗涤缓冲剂传递至多孔固体载体室。当仪器未能在指定的时间内检测到洗涤缓冲剂的成功传递时，将检测到错误。在步骤
412，仪器中止测试，在gui上显示超时错误，并松开盒以便弹出。在成功检测到洗涤缓冲剂传递后，在424关闭施加的压力，并且仪器准备执行空气干燥步骤。
[0494]
为了空气干燥多孔固体载体，在426，阀驱动组件2400将旋转阀转位到第三阀配置位置，并且在428，仪器对盒加压以执行空气干燥步骤。加压空气吹过包含在旋转阀的固体载体室1446内的多孔固体载体，并在设定的时间段内被引导至废弃物收集元件1470。执行空气干燥推动残留流体并蒸发存留的挥发性化合物，这些挥发性化合物可能在洗涤步骤后存在于固体载体室中。本领域普通技术人员将认识到在最终测定中最小化裂解缓冲剂和/或洗涤缓冲剂残留的优点。在空气干燥步骤期间，在430，仪器再次执行压力验证检查，以确认在指定的时间量内实现了压力曲线。当在指定的时间内没有达到压力曲线时，检测到错误，指示盒内可能存在气动泄漏。在步骤302，仪器中止测试，在gui上显示气动泄漏错误，并松开盒以便弹出。空气干燥过程成功完成后，在步骤432关闭压力，并且仪器准备执行洗脱步骤。
[0495]
为了使洗脱缓冲剂贮存器与多孔固体载体室对准，在步骤434，阀驱动组件2400将旋转阀转位到第四阀配置位置，并且如步骤436所示，仪器对盒加压以排空洗脱缓冲剂贮存器1475。洗脱剂流出洗脱缓冲剂贮存器1475，穿过包含在旋转阀的固体载体室内的多孔固体载体1445，以释放结合到多孔固体载体的核酸，从而生成富集的核酸溶液。富集的核酸被引导至再水合室1520，以再水合沉积在室内的干燥试剂。当仪器在500执行另一个压力验证检查以确认在预设时间段内维持压力曲线时，盒保持加压。当盒不能维持恒定的压力曲线时，检测到错误。无法维持恒定的压力曲线指示盒内可能存在气动泄漏。在步骤302，仪器中止测试，在gui上显示气动泄漏错误，并松开盒以便弹出。
[0496]
仪器继续对盒加压，以用已纯化的样品填充再水合室1520，并继续将已纯化的样品推到计量通道1557，产生已计量的已纯化的样品体积。在保持施加压力的同时，在步骤502，再水合马达2510被打开一段设定的时间，以使再水合室内的磁混合元件(即球1524)回旋，从而将干燥试剂与已计量的已纯化的样品溶散和混合(见图106d)。在该方法的步骤504，再水合马达被关闭。在506，关闭压力，并且同时在508打开化学加热器组件2600的化学加热器2601，以将化学加热器预热到用于填充测定室1621的装载温度。
[0497]
在预热化学加热器2601的同时，在步骤510，反应成像组件2700捕获干燥测定室的图像。随后，在512，阀驱动组件2400将旋转阀转位到第五阀配置位置，以将再水合室1520与干燥测定室对准。在514，仪器对盒加压，以将溶液从再水合室递送到测定室，从而装载测定室。在一个实施方式中，气动子系统2130使用递增函数对盒加压，以装载测定室。在该方法的可替代实施方式中，使用恒定的压力曲线装载测定室。在步骤516，当反应成像组件捕获已装载的测定室的图像时，保持施加压力。在600，该仪器使用图像来验证测定室是否成功装载。当仪器识别出测定室装载未完成时，检测到错误。在步骤602，仪器中止测试，在gui上显示装载未完成错误，并松开盒以便弹出。
[0498]
在步骤604，在确认已装载的测定室之后，热熔器组件2640的加热器2661被启动，以使热熔器条组件2641达到预设的熔温度。该仪器使用马达2642将熔器条组件2641朝向盒移动，直到熔器片2660接触到盒。如本文所述，在606，马达释放弹簧2643，弹簧2643施加所需的力，以将熔器条组件压入盒的膜侧，从而热熔盒。热熔器片2660熔化盒的选定区，例如横跨u形弯曲部1607、装载通道1672、通向废弃物收集元件的通道1362和从废弃物收集元件
1470离开的排气通道1472。将这些特定通道热熔防止液体从盒中逸出，从而减轻扩增子或潜在污染的生物废弃物释放到外部环境中的风险。在606热熔器组件2640在设定的时间段内对盒进行热熔，并然后关闭热熔器组件的加热器2661。在608，风扇2644打开并且热熔器片2660被风扇主动冷却，直到仪器检测到熔器条被冷却到期望的温度。在步骤610，马达2642将热熔器组件2640从盒缩回，并且在612关闭施加到盒的气动压力。
[0499]
在步骤614，反应成像组件在热熔和气动压力释放之后捕获测定室1621的图像。在700，图像验证测定室保持装载有样品混合物，用于确认热熔部1603的成功密封。测定室未能保持已装载则指示由于热熔不成功导致盒泄漏。在步骤702，仪器中止测试，在gui上显示热熔失败错误，并松开盒以便弹出。确认成功热熔则允许仪器继续到扩增步骤。
[0500]
在该方法的该步骤，化学加热器组件2600的化学加热器2601已经达到装载温度，并且准备好便于测定室内核酸的扩增。在替代实施例中，化学加热器2601在被设定到反应温度之前，可以在高温和低温之间波动一次或更多次，如步骤704所示。化学加热器被加热，直到化学加热器达到高温。此后，化学加热器被关闭并被风扇2603主动冷却，直到测定室1621冷却到低温以完成一个循环。在测定室被设定到反应温度之前，测定室可选地可以波动一次或更多次。
[0501]
然后，在706，在测试期间，化学加热器2601被设定到反应温度。在预定频率下，反应成像组件2700在扩增过程中捕获测定室1621的图像，允许仪器处理测定室的图像。在一个实施方式中，仪器打开激发透镜单元2730的激发led 2731，并且反应相机2701每20秒捕获一次测定室扩增的图像。在可替代的实施例中，仪器打开激发led 2731，并且反应相机2701每15秒捕获一次测定室扩增的图像。如步骤800所示，该仪器处理由反应成像组件2700捕获的图像序列，以确定指示多个测定室中的每一个测定室中目标核酸存在的信号(诸如荧光信号)的存在。在设备被配置为执行多重测定的实施例中，仪器可以检测多个测定室中的每一个测定室的阳性信号或阴性信号。在某些实施例中，例如包含预期在至少一个测定室中生成阳性信号的过程对照的盒，当预期信号没有在指定的时间内确定时，仪器可能产生超时错误，如802所示。在步骤802，仪器中止测试，在gui上显示错误，并松开盒以便在900弹出。
[0502]
在扩增步骤完成后，或者是检测每个孔中的阳性信号，或者是在指定的扩增时间过去之后，开始松开和弹出序列，固定支架组件2010上的线性致动器2014使导螺杆2016在第二旋转方向上旋转，以首先推动易碎密封件块2260远离盒。在900，当易碎密封件块2260接触夹紧块2041的壁架2046时，导螺杆继续在第二旋转方向上旋转，并在负方向上推动整个移动支架组件2040远离盒，到达第四夹紧位置。在902，当移动支架组件在负方向上移动时，闩锁释放臂2214接触销2216的端部，以将闩锁2212提升出盒顶部的凹口1021。在904，装载组件2100使用弹簧2235将盒弹出，以朝向仪器的狭槽2072将推动器托架2234和盒拉动至最前面的装载中位置，从而弹出盒。每当检测到导致中止该方法并弹出盒的错误时，执行步骤900至步骤904。如步骤906所示，当该方法成功完成时，该方法的最后一步为向gui显示诊断结果的结果。
[0503]
viii.使用方法—生物学
[0504]
本发明的一个方面提供了测试怀疑包含目标病原体的样品的方法，包括：(a)接受具有装载室的盒，该装载室包含疑似含有目标病原体的样品，(b)将样品推进到其中具有至
少一种裂解试剂的裂解室，(c)将样品与至少一种裂解剂混合以生成已裂解的样品；(d)使已裂解的样品穿过多孔固体载体，以在多孔固体载体上捕获核酸，(e)从多孔固体载体中释放捕获的核酸，以生成富集的核酸，(f)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合，(g)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(h)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物，其中扩增产物的存在是疑似含有目标病原体的样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。该方法在模块化测定系统上实施，该系统包括装载模块、裂解模块、纯化模块和扩增模块。
[0505]
a.装载模块
[0506]
在一些情况下，盒包括样品进入端口、样品输入孔或填充室。考虑本文描述的设备固有的加压，当被帽密封时，进入端口优选是气密的。在某些实施方式中，帽被配置为打开以允许添加样品，并然后在样品被装载到设备之前重新密封。可替代地，可以经由可刺穿隔膜或大的单向阀来装载样品。诊断系统可以包括样品装载器，诸如球状物或注射器，可用于将样品装载到设备中。盒可以与样品收集装置(诸如注射器、球状物、拭子、刮刀、活组织检查打孔器或用于用户收集样品的其他工具)包装在一起。
[0507]
样品可以从受试者(例如，人类受试者)、食物样品(例如，包括有机体)或环境样品(例如，包括一种或更多种有机体)中获得。(例如微生物培养物)。样品可以包括合成来源的样本(例如微生物培养物)。样品可以从患者或人获得，并且包括血液、粪便、尿液、唾液或其他体液。示例性的、非限制性的样品包括血液、血浆、血清、痰、尿液、粪便(例如粪便样品)、拭子(例如皮肤、伤口、粘膜、子宫颈、阴道、尿道、咽喉或鼻腔的拭子)、汗液、脑脊液、羊水、间质液、泪液、骨髓、组织样品(例如皮肤样品或活组织检查样品)、口腔漱口水样品、气溶胶(例如由咳嗽产生的)、水样品、植物样品或食物样品。样品可以包括任何有用的待检测、过滤、浓缩和/或处理的目标或分析物。
[0508]
分析可以表明感兴趣的分析物的存在、不存在或数量。例如，核酸扩增可以提供关于样品的定性或定量信息，诸如以下的存在、不存在或丰度：细胞、细胞类型、病原体(例如细菌、病毒)、毒素、污染物、感染因子、基因、基因表达产物、甲基化产物、遗传突变或生物标志物(例如核酸、蛋白质或小分子)。
[0509]
分析可以指示感兴趣的分析物的存在、不存在或数量。例如，核酸扩增可以提供关于样品的定性或定量信息，诸如以下的存在、不存在或丰度：细胞、细胞类型、病原体(例如细菌、病毒)、毒素、污染物、感染因子、基因、基因表达产物、甲基化产物、遗传突变或生物标志物(例如核酸、蛋白质或小分子)。分析感兴趣的目标可以包括疾病或病症的指示物，诸如遗传病、呼吸系统疾病、心血管疾病、癌症、神经系统疾病、自身免疫性疾病、肺病、生殖疾病、胎儿疾病、阿尔茨海默病、牛海绵状脑病(疯牛病)、衣原体、霍乱、隐孢子虫病、登革热、贾第鞭毛虫病、淋病、人类免疫缺陷病毒(hiv)、肝炎(如甲型、乙型或丙型)、疱疹(如口腔或生殖器)、人乳头瘤病毒(hpv)、流感、日本脑炎、疟疾、麻疹、脑膜炎、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)、中东呼吸综合征(mers)、盘尾丝虫病、肺炎、轮状病毒、血吸虫病、志贺氏菌、链球菌性喉炎、梅毒、肺结核、滴虫、伤寒和黄热病。分析目标可以包括指示以下的生物标志物：创伤性脑损伤、肾病、心血管疾病、心血管事件(例如，心脏病发作、中风)，或某些感染因子(诸如细菌或病毒)对某些治疗剂的易感性。分析目标可以包括遗传标志物，诸如多态性
(例如单核苷酸多态性(snp)、拷贝数变异)、基因表达产物、特定蛋白质或蛋白质的修饰(例如糖基化或其他翻译后加工)。在优选的实施方式中，感兴趣的分析物是可用于识别微生物(包括病毒、细菌、单细胞真菌和寄生虫)的核酸。
[0510]
在许多实施方式中，期望在试图裂解目标病原体之前使样品经受一种或更多种处理。在一些实施方式中，处理发生在将样品递送到裂解室之前。在其他实施方式中，处理发生在将样品递送到裂解室之后，但是在将样品与至少一种裂解试剂混合之前。
[0511]
包括本文所述的设备和仪器的诊断系统可用于从任何生物样品中检测目标病原体。固体样品或半固体样品(诸如组织样品)需要化学处理、酶处理、物理处理和/或机械处理，以将病原体释放到适合流过测试盒的流体样品中。类似地，在与一种或更多种裂解剂混合之前，可以优选使其他生物样品类型经受化学预处理、酶预处理、物理预处理或机械预处理。这种预处理可以在盒内执行或在将样品装载到盒中之前执行。化学预处理包括，例如，用n-乙酰半胱氨酸分解痰样品中的粘液，或用皂甙裂解动物细胞以释放细胞内病原体或使样品减积(debulk)。二硫苏糖醇也常用于分解粘液以及崩解固体组织样品。在另一种实施方式中，样品可以被酶预处理，例如用弹性蛋白酶、胶原酶或蛋白酶k，以优先降解固体组织样品中的结缔组织。在又另一种实施方式中，样品可以用核酸酶(例如脱氧核糖核酸酶或核糖核酸酶)处理，以在裂解前从样品中去除细胞外核酸。这种核酸酶可以通过随后添加核酸酶抑制剂或通过用离散裂解剂变性而失活。最后，在添加化学裂解剂之前，可以用珠破坏某些样品。
[0512]
在一些实施方式中，不期望的污染物可以与目标病原体物理分离(例如通过过滤)。过滤能够将样品的一种成分或级分与另一种成分或级分分离。例如，过滤器能够使固体成分(诸如例如细胞、碎片或污染物)与溶液的液体成分分离。可替代地，过滤器可以使较大的固体成分(诸如例如蛋白质聚集体、聚集的细胞碎片或较大的细胞)与溶液中较小的成分(例如病毒、细菌细胞或核酸)分离。在该实施例的方面，用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以是例如尺寸排阻过滤器、等离子过滤器、离子排阻过滤器、磁性过滤器或亲和过滤器。在该实施例的其他方面，用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以具有例如0.1微米、0.2微米、0.5微米、1.0微米、2.0微米、5.0微米、10.0微米、20.0微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米或更大的孔径。在该实施例的又其他方面，用于分离溶液中包含的组分的过滤器可以具有例如至少0.2微米、至少0.5微米、至少1.0微米、至少2.0微米、至少5.0微米、至少10.0微米、至少20.0微米、至少30.0微米、至少40.0微米、至少50.0微米、至少60.0微米、至少70.0微米、至少80.0微米、至少90.0微米、至少100.0微米的孔径。在该实施例的还有的其他方面，用于分离溶液中包含的组分的过滤器可以具有例如至多0.1微米、至多0.2微米、至多0.5微米、至多1.0微米、至多2.0微米、至多5.0微米、至多10.0微米、至多20.0微米、至多30.0微米、至多40.0微米、至多50.0微米、至多60.0微米、至多70.0微米、至多80.0微米、至多90.0微米、至多100.0微米的孔径。在该实施例的其他方面，用于分离溶液中包含的成分的过滤器可以具有例如约0.2微米至约0.5微米、约0.2微米至约1.0微米、约0.2微米至约2.0微米、约0.2微米至约5.0微米、约0.2微米至约10.0微米、约0.2微米至约20.0微米、约0.2微米至约30.0微米、约0.2微米至约40.0微米、约0.2微米至约50.0微米，约0.5微米至约1.0微米，约0.5微米至约2.0微米，约0.5微米至约5.0微米，约0.5微米至约10.0微米，约0.5微米至约20.0微米，约0.5微米至约30.0微米，约
0.5微米至约40.0微米，约0.5微米至约50.0微米，约1.0微米至约2.0微米、约1.0微米至约5.0微米、约1.0微米至约10.0微米、约1.0微米至约20.0微米、约1.0微米至约30.0微米、约1.0微米至约40.0微米、约1.0微米至约50.0微米、约2.0微米至约5.0微米、约2.0微米至约10.0微米、约2.0微米至约20.0微米、约2.0微米至约30.0微米、约2.0微米至约40.0微米、约2.0微米至约50.0微米、约5.0微米至约10.0微米、约5.0微米至约20.0微米、约5.0微米至约30.0微米、约5.0微米至约40.0微米、约5.0微米至约50.0微米、约10.0微米至约20.0微米、约10.0微米至约30.0微米、约10.0微米至约40.0微米、约10.0微米至约50.0微米、约10.0微米至60微米、约10.0微米至70微米、约20.0微米至约30.0微米、约20.0微米至约40.0微米、约20.0微米至约50.0微米、约20.0微米至约60.0微米、约20.0微米至约70.0微米、约20.0微米至约80.0微米、约20.0微米至约90.0微米、约20.0微米至约100.0微米、约30.0微米至约40.0微米、约30.0微米至约50.0微米、约30.0微米至约60.0微米、约30.0微米至约70.0微米、约30.0微米至约80.0微米、约30.0微米至约90.0微米、约30.0微米至约100.0微米、约40.0微米至约50.0微米、约40.0微米至约60.0微米、约40.0微米至约70.0微米、约40.0微米至约80.0微米、约40.0微米至约90.0微米、约40.0微米至约100.0微米、约50.0微米至约60.0微米、约50.0微米至约70.0微米、约50.0微米至约80.0微米，约50.0微米至约90.0微米，或约50.0微米至约100.0微米之间的孔径。
[0513]
在某些实施方式中，尺寸排阻过滤器可以是深度过滤器。深度过滤器由随机定向的结合纤维矩阵组成，结合纤维在过滤器的深度内而不是在表面上捕获颗粒。深度过滤器中的纤维可以由玻璃、棉花或各种聚合物中的任何一种组成。示例性的深度过滤材料可以包括gf/f、gf/c和gmf150型(玻璃纤维、whatman)、(玻璃纤维、pall-gelman)、apis(玻璃纤维、millipore)以及各种纤维素、聚酯、聚丙烯或其他纤维或颗粒过滤器，只要过滤介质能够保留足够的污染物以允许样品的进一步处理。
[0514]
在替代实施方式中，尺寸排阻过滤器可以是膜过滤器或网格过滤器。膜过滤器通常通过在过滤器的上游表面保留大于其孔径的颗粒来执行分离。直径小于额定孔径的颗粒可穿过膜或被膜结构内的其他机构捕获。膜过滤器可以支持更小的孔径，包括小到足以排除细菌细胞。经由通过膜过滤器过滤较大的第一体积，膜过滤器可用于浓缩溶液(例如细菌细胞悬浮液)，从而将细菌细胞保留在膜过滤器的上游表面(或悬浮在保留在过滤器上游侧的残余流体中)。然后，或者通过使悬浮流体反向流动以使细菌细胞从膜表面浮起，或者通过洗涤穿过过滤器上游表面的悬浮流体以将细菌细胞从过滤器上洗涤掉，可以将细菌细胞重新悬浮在小的第二体积的流体中。示例性的膜可以包括聚醚砜(pes)膜(例如，200、450、machv(pall-gelman,port washington,n.y.)、millipore express(millipore))。其他可能的过滤材料可能包括，ht(聚砜)、gn(混合纤维素酯)、(尼龙)、fp verticel(pvdf)、所有来自pall-gelman(port washington,n.y.)的产品和来自whatman(kent,uk)的nuclepore(聚碳酸酯)。
[0515]
在一些实施例中，通过将样品暴露于固定在固体基体上的捕获剂(诸如捕获抗体)，可以从样品中去除不需要的污染物。固体基体可以与样品接触，使得样品中的污染物可以与固定化抗体结合。在一些实施例中，可以使用对红细胞具有结合亲和力的捕获抗体。
抗体可以是单克隆抗体或多克隆抗体。可结合捕获抗体的合适的固体基体包括但不限于膜(诸如尼龙或硝化纤维素膜)以及珠或颗粒(例如琼脂糖、纤维素、玻璃、聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、磁性或可磁化珠或颗粒)。在可替代的实施方式中，捕获剂可以是对结合不期望的污染物具有特异性和高亲和力的任何蛋白质。
[0516]
b.裂解模块
[0517]
细胞裂解指的是为了从细胞中释放细胞内物质(诸如核酸(dna、rna)、蛋白质或细胞器)，将外边界或细胞膜破坏或毁坏的过程。导致核酸释放的裂解可以通过化学干预、酶干预、物理干预和/或机械干预来实现。
[0518]
在一种实施方式中，裂解剂是化学裂解剂。化学裂解法破坏细胞膜，例如通过改变酸碱度(ph)或通过添加去污剂和/或离散剂来使膜蛋白增溶，并从而使细胞膜破裂释放其内容物。这些化学裂解溶液可以包括一种或更多种化学裂解剂，诸如阴离子去污剂、阳离子去污剂、非离子去污剂或离散剂。非离子去污剂的非限制性示例包括3-[(3-胆酰胺丙基)二甲基氨基]-1-丙磺酸酯(chaps)、triton x、np-40、tween和3-[(3-胆酰胺丙基)二甲基氨基]-2-羟基-1-丙磺酸酯(chapso)，两性离子去污剂。合适的离散剂包括但不限于尿素、胍(例如异硫氰酸胍或盐酸胍)、乙二胺四乙酸(edta)和高氯酸锂。在优选的实施方式中，可疑病原体是病毒或革兰氏阴性菌，并且化学裂解试剂是离散剂。
[0519]
裂解剂可以是酶或酶裂解剂。有利的酶促细胞裂解可以允许选择性裂解某些类型的细胞。例如，酶裂解剂可以选择性地裂解仅在细菌细胞壁中发现的肽聚糖。示例性的酶裂解剂包括消色肽酶、溶葡萄球菌素、溶菌酶、变溶菌素(mutanolysin)。可替代地，对酵母细胞有特异性的溶细胞酶或几丁质酶可用作酶裂解剂。在一些情况下，具有广泛特异性且没有特定目标细胞类型的酶(诸如蛋白酶k)可以用作裂解剂。任何酶都可以与机械或化学裂解剂组合使用，以促进更快和/或更完全的裂解。
[0520]
对于在此描述的盒中的使用，珠打是优选的机械裂解机制，其中通过用由玻璃、钢或陶瓷制成的微小珠高速搅动(例如混合)细胞悬浮液来破坏细胞。珠打能够裂解各种细胞，包括酵母和革兰氏阳性细菌。一种优选的裂解方法将机械和非机械(例如化学)方法合二为一，例如在含有胍和/或triton x-100的溶液中珠打。在一些实施方式中，机械裂解剂是陶瓷珠、玻璃珠或钢珠，并且混合包括以至少500rpm、至少1000rpm、至少2000rpm或至少3000rpm旋转搅拌棒至少30秒、至少1分钟或至少2分钟。珠打是用于破坏具有明显结构化细胞壁的细胞的优选方法。因此，在利用由陶瓷珠、玻璃珠或钢珠组成的机械裂解剂的一些实施方式中，可疑病原体是革兰氏阴性细菌、诸如酵母的真菌、或植物细胞。
[0521]
在具有高有机负荷的样品(诸如粪便样品、血液样品、痰样品或从粘膜收集的拭子样品)中，已裂解的样品中可能存在大量碎片。在这种情况下，在使已裂解的样品经过多孔固体载体之前将已裂解的样品过滤是有利的。在优选的实施方式中，已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器，其中核酸穿过过滤器。在更优选的实施方式中，已裂解的样品穿过深度过滤器。优选地，这种裂解后过滤器具有的孔径为20微米或更小，更优选的过滤器孔径为10微米或更小。
[0522]
c.纯化模块
[0523]
裂解后，已裂解的样品穿过第一多孔固体载体，从而捕获核酸。在一些实施方式中，多孔固体载体可以优先结合dna多于rna或者优先结合rna多于rna或者优先结合特定长
度的核酸(例如，优先结合片段化的基因组dna多于完整的基因组dna)。然而，用于在本文所述设备中捕获核酸的多孔固体载体优选结合核酸，而与核酸中存在的序列无关。当已裂解的样品穿过对核酸具有亲和力的多孔固体载体时，核酸被多孔固体载体捕获，而蛋白质、脂质、多糖和其他能抑制核酸扩增的细胞碎片穿过柱并到达废弃物室。在一些实施方式中，在捕获核酸后，洗涤溶液穿过多孔固体载体以进一步去除污染物。然后用洗脱缓冲剂使捕获的核酸从多孔固体载体中释放，以生成富集的核酸。
[0524]
在优选的实施方式中，多孔固体载体是二氧化硅树脂，例如二氧化硅纤维。盐对核酸与二氧化硅树脂的结合很重要。在使用诸如异硫氰酸胍的化学裂解剂的实施方式中，裂解剂可以提供必需的盐。在其他实施方式中，向已裂解的样品提供离散盐是有利的。添加醇(诸如乙醇或异丙醇)可以进一步增强和影响核酸与二氧化硅树脂的结合。在优选的实施方式中，用稀释的盐和/或醇溶液洗涤二氧化硅树脂柱。如果使用稀释的盐溶液，优选包含醇但不包含盐的发送洗涤缓冲剂也穿过二氧化硅树脂。在洗脱之前，优选去除过量的醇，例如通过用强制空气干燥。最后，用水或已缓冲的(如10mm tris)水使富集的核酸从二氧化硅树脂中释放。较高分子量的dna可以优选在ph 8-9用10mm tris从树脂中释放出来。rna可以优先用水从二氧化硅树脂中释放出来。
[0525]
在一些实施方式中，可能期望通过使富集的核酸穿过第二固体载体来从富集的核酸中去除额外的污染物。在这样的实施方式中，在将富集的核酸分配到测定室之前，该方法还包括使富集的核酸穿过第二多孔固体载体。第二多孔固体载体可以与第一固体载体相同。在第一固体载体和第二固体载体由相同材料组成的情况下，富集的核酸在穿过第二固体载体之前与基质结合剂混合。例如，当第一固体载体和第二固体载体是二氧化硅树脂时，基质结合剂可以是如上所述的盐和/或醇溶液。在替代实施方式中，第二固体载体不同于第一固体载体。在一些这样的实施方式中，第二固体载体对核酸具有亲和力，并且该方法还包括从第二固体载体释放捕获的核酸以生成二次富集的核酸。在其他实施方式中，第二固体载体对核酸没有亲和力，而是捕获一种或更多种污染物，从而从富集的核酸中去除污染物。
[0526]
在替代实施例中，可能期望在使已裂解的样品穿过第一多孔固体载体之前从已裂解的样品中去除污染物。在这种情况下，该方法还包括使已裂解的样品穿过第二固体载体，其中第二固体载体不结合核酸，而是对一种或更多种污染物具有亲和力，从而从已裂解的样品中去除一种或更多种污染物。
[0527]
为了在本文描述的设备上实施使用多于一个固体载体的方法，转子可以包括多个流动通道，每个流动通道包括入口1441、出口1442和多孔固体载体1445。在某些实施方式中，转子包括主要主体和可操作地连接到该主要主体的帽1430，并且其中流动通道的一个壁由帽限定。转子包括与转子阀面相反的外部面1413，其中外部面可以包括用于接合花键的开口。多个流动通道可以具有相同或不同的尺寸。类似地，多个流动通道可以包含相同或不同的多孔固体载体。因此，可以通过将核酸结合到第一柱、洗涤结合的核酸并洗脱部分纯化的核酸溶液来从特别污染的溶液中纯化核酸。部分纯化的核酸可以与结合缓冲剂混合，并穿过第二固体体，使核酸与第二载体结合，同时允许污染物穿过。洗涤结合的核酸，并然后洗脱，以产生双重纯化的核酸溶液。可替代地，第二固体载体可以对污染物有特异性，允许核酸穿过，但留下不期望的污染物，从而产生更纯化的核酸溶液。
[0528]
d.扩增模块
[0529]
扩增模块包括多个已定义体积的测定室，每个测定室被配置成接收已纯化的核酸。扩增模块包括加热器，使得扩增模块可以对目标核酸执行等温扩增反应或热循环扩增反应。扩增模块还被配置成检测指示从核酸生成的目标扩增子的信号。在一种实施方式中，在将富集的核酸与扩增试剂结合之前执行分配步骤。可替代地，在分配步骤之前，富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合。扩增试剂可以是核酸合成所必需或有益的任何试剂，包括但不限于，dna聚合酶、逆转录酶、解旋酶、核苷酸三磷酸(ntp)、镁盐、钾盐、铵盐、缓冲剂或其组合。在许多实施方式中，一种或更多种扩增试剂包括引物或引物组。引物组可以对存在于一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体中的第一核酸序列有特异性。在一些实施方式中，第一反应孔包含对第一核酸序列有特异性的第一引物组，并且第二反应孔包含对第二核酸序列有特异性的第二引物组。第一核酸序列可以存在于一种或更多种目标病原体中，或者存在于过程对照中。
[0530]
除了主要的扩增测定之外，该方法可以包括预扩增富集核酸的步骤。当样品中目标核酸的量非常有限时，这种预扩增特别有用，这是由于病原体细胞很少和/或病原体细胞中目标核酸的拷贝数很低。使用具有大量孔的盒，即高度多重化的盒，也受益于预扩增。对于这种实施方式，在将富集的核酸分配到两个或更多个测定室之前，等温扩增启动。可选地，在分配步骤之后，但在执行等温扩增反应之前，该方法还包括将富集的核酸与对一种或更多种目标病原体中的一种目标病原体有特异性的引物组组合。
[0531]
e.可替代的工作流程
[0532]
本文所述的仪器和盒可适用于分析各种生物样品，包括脑脊液(csf)、尿液、咽拭子或鼻拭子、血液、生殖器拭子(例如阴道、宫颈或尿道拭子)、痰、粪便或固体组织样品。在每种情况下，测试怀疑包含目标病原体的样品的方法包括以下基本步骤：(a)接受具有装载室的盒180，装载室包含怀疑包含目标病原体的样品，(b)将样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室，(c)将样品与至少一种裂解剂混合以生成裂解样品380；(d)使已裂解的样品穿过多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸480，(e)从多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸484，(f)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室784，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合780，(g)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(h)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物786，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。对于某些样品类型，在步骤(a)和步骤(c)之间，该方法还包括预处理样品182。预处理可以是如上所述的化学预处理、物理预处理、机械预处理或酶预处理。对于一些样品类型，在步骤(c)之后但在步骤(d)之前，该方法还包括过滤已裂解的样品382，优选通过使已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器。在许多情况下，在步骤(d)之后和步骤(e)之前，该方法还包括洗涤多孔固体载体482。一些样品将包含高水平的污染物，在这种情况下，重复步骤(d)和步骤(e)使已裂解的样品和然后使富集的核酸穿过第一孔固体载体和第二多孔固体载体可能是有利的。
[0533]
一些样品类型，例如血液，预计包含非常低浓度的目标病原体。一些盒将包括大量的测定室。在病原体浓度非常低且测定室数量很多的情况下，可能会由于分隔而导致假阴性确定。例如，当在具有八个孔的盒中检测包含与可疑病原体相关联的五个核酸拷贝的富集核酸时，至少三个测定室将不会接收到与可疑病原体相关联的核酸拷贝。如果与目标病
原体相关的引物组在这三个孔中的一个中，盒将错误地报告不存在病原体。这一结果可以通过在将富集的核酸分配到多个反应孔之前预扩增某些核酸目标782来避免。
[0534]
对于简单、清澈的患者样品，诸如脑脊液、尿液或从咽拭子或鼻拭子提取的细胞悬浮液(图108)，该方法包括：(a)接受具有装载室的盒180，装载室包含怀疑包含目标病原体的样品，(b)将样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室，(c)将样品与至少一种裂解剂混合以生成裂解样品380；(d)使已裂解的样品穿过多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸480，(e)从多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸484，(f)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室784，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合780，(g)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(h)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物786，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。典型地，裂解剂是化学试剂，诸如去污剂、离散剂或其组合。如果目标病原体(例如酵母或革兰氏阳性细菌)对化学裂解具有抗性，则一种或更多种裂解剂还包含机械裂解剂(诸如珠打)。
[0535]
可能被怀疑在csf中的示例性病原体包括但不限于布鲁氏菌、流感嗜血杆菌、炭疽杆菌、李斯特菌、肺炎链球菌、钩端螺旋体、伯氏疏螺旋体(莱姆病)、结核分枝杆菌、隐球菌和念珠菌。可能被怀疑在尿液中的示例性病原体包括但不限于大肠杆菌、克雷伯氏菌、肠杆菌、沙雷氏菌、假单胞菌属的种(如铜绿假单胞菌)、肠球菌属的种(如粪肠球菌或屎肠球菌)、钩端螺旋体、衣原体属的种(如沙眼衣原体)、支原体属的种(例如生殖支原体)和阴道毛滴虫。可能被怀疑在咽拭子或鼻拭子中的示例性病原体包括但不限于流感嗜血杆菌、百日咳博德特氏菌、白喉棒状杆菌、链球菌属的种(如甲组或乙组链球菌)，支原体属的种(例如肺炎支原体)、念珠菌属的种(例如白色念珠菌)、流感和冠状病毒(例如mers、sars或sars-cov-2)。
[0536]
痰是从下呼吸道(支气管和肺)中咳出的浓稠的粘液或粘液质(phlegm)，并且对某些呼吸系统疾病(例如肺结核)的调查很重要。可能在痰中检测到的其他示例性病原体包括但不限于克雷伯氏菌属的种、肠杆菌属的种、沙雷氏菌属的种、军团菌属的种、百日咳博德特氏菌，耶尔森菌属的种(例如鼠疫耶尔森菌)、假单胞菌属的种(例如铜绿假单胞菌)、肺炎链球菌、支原体属的种(例如肺炎支原体)、皮炎芽生菌和分枝杆菌属的种(例如结核分枝杆菌)。
[0537]
考虑到一些患者中(例如来自患有晚期囊性纤维化的患者)的痰的粘度高，痰必须首先通过珠打机械液化或用粘液裂解剂(诸如n-乙酰半胱氨酸(mucomyst；bristol))或二硫苏糖醇(sputolysin)化学液化。参考图111，本发明提供了识别痰样品中的一种或更多种可疑病原体的方法，该方法包括以下步骤：(a)接受具有装载室的盒180，装载室包含怀疑包含目标病原体的样品，(b)用粘液裂解剂预处理痰样品182，(c)将样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室，(d)将样品与至少一种裂解剂混合以生成裂解样品380；(e)过滤已裂解的样品382，优选通过使已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器，(f)使已裂解的样品穿过多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸480，(g)使洗涤溶液穿过多孔固体载体482，(h)从多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸484，(i)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室784，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合780，(j)将两个或更
多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(k)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物786，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的痰样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。可选地，在将核酸分配到两个或更多个测定室之前，富集的核酸被预扩增782。
[0538]
参考图110，本发明提供了识别从生殖器拭子(例如阴道、宫颈或尿道拭子)提取的样品中的一种或更多种可疑病原体的方法，该方法包括以下步骤：(a)接受具有装载室的盒180，装载室包含怀疑包含目标病原体的样品，(b)将样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室，(c)将样品与至少一种裂解剂混合以生成裂解样品380；(d)过滤已裂解的样品382，优选通过使已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器，(e)使已裂解的样品穿过多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸480，(f)使洗涤溶液穿过多孔固体载体482，(g)从多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸484，(h)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室784，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合780，(i)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(j)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物786，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。可选地，富集的核酸在步骤(h)之前被预扩增。可能被怀疑在泌尿生殖道拭子中的示例性病原体包括但不限于衣原体属的种(例如沙眼衣原体)、支原体属的种(例如生殖支原体)、假丝酵母菌属的种(例如白色念珠菌)、人乳头瘤病毒(hpv)、阴道毛滴虫、阴道加德纳菌、乳杆菌属的种、拟杆菌属的种、普雷沃菌属的种、动弯杆菌属的种和消化链球菌属的种、阴道阿托波贝氏菌和纤毛菌属(sneathia,leptotrichia)。
[0539]
血液样品对于核酸扩增测试可能特别困难，因为血红素(红细胞中血红蛋白的一种成分)是公知的核酸扩增抑制剂。因此，血液样品在扩增步骤之前需要额外的处理。参考图109，本发明提供了识别血液样品中一种或更多种可疑病原体的方法，该方法包括以下步骤：(a)接受具有装载室的盒180，装载室包含怀疑包含目标病原体的样品，(b)使血液样品经受一种或更多种化学预处理、酶预处理或物理预处理182，(c)将样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室，(d)将样品与至少一种裂解剂混合以生成裂解样品380；(e)过滤已裂解的样品382，优选通过使已裂解的样品穿过尺寸排阻过滤器，(f)使已裂解的样品穿过多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸480，(g)使洗涤溶液穿过多孔固体载体482，(h)从多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸484，(i)预扩增富集的核酸782，(j)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合784，(k)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(l)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物786，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的血液样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。可选地，用第一多孔固体载体和第二多孔固体载体重复步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)。可能被怀疑在血液样品中的示例性病原体包括但不限于布鲁氏菌、弯曲杆菌属、大肠杆菌、流感嗜血杆菌、克雷伯氏菌、肠杆菌、沙雷氏菌、耶尔森菌(例如鼠疫耶尔森菌)、假单胞菌(例如铜绿假单胞菌)、沙门氏菌属(例如鼠伤寒沙门氏菌或伤寒沙门氏菌)、土拉弗朗西斯菌、炭疽杆菌、李斯特菌、金黄色葡萄球菌(例如mrsa或mssa)、链球菌属的种(例如甲组或乙组链球菌)、梅毒螺旋体(梅毒)、钩端螺旋体、伯氏疏螺
旋体(莱姆病)、粗球孢子菌(谷热)、冠状病毒(例如mers、sars或sars-cov-2)、肝炎和人类免疫缺陷病毒(hiv)。
[0540]
与血液样品一样，粪样品(例如粪便样品)包含高浓度的污染物(诸如有机物和高共生细菌载量)，并且可能需要在扩增步骤之前进行额外的处理。参考图112，本发明提供了识别粪样品中一种或更多种可疑病原体的方法，该方法包括以下步骤：(a)接受具有装载室的盒180，装载室包含怀疑包含目标病原体的样品，(b)使粪样品经受一种或更多种酶预处理或机械预处理182，(c)将样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室，(d)将样品与至少一种裂解剂混合以生成裂解样品380；(e)过滤已裂解的样品382，优选通过使已裂解的样品穿过一个或更多个尺寸排阻过滤器，(f)使已裂解的样品穿过多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸480，(g)使洗涤溶液穿过多孔固体载体482，(h)从多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸484，(i)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合780，(j)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(l)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物786，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的粪样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。典型地，需要机械预处理来均化和液化粪样品。在将粪样品暴露于裂解剂之前，通过在裂解室中用陶瓷珠、玻璃珠或钢珠搅拌粪样品，可以在本文所述的盒内实现这种均化。步骤(b)的酶预处理可以是用蛋白酶和/或核酸酶孵育粪样品。可选地，用第一多孔固体载体和第二多孔固体载体重复步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)。可选地，在步骤(i)之前，该方法还包括预扩增富集的核酸782。可能被怀疑在粪样品中的示例性病原体包括但不限于弯曲杆菌属的种(例如空肠弯曲杆菌)、弧菌属的种(例如霍乱弧菌)、沙门氏菌属的种(例如鼠伤寒沙门氏菌或伤寒沙门氏菌)、志贺氏菌和炭疽杆菌。
[0541]
最后，本文所述的盒和仪器可用于检测固体组织样品中的可疑病原体。这种组织样品需要额外的处理来分离组织样品的细胞。参考图113，本发明提供了识别组织样品中一种或更多种可疑病原体的方法，该方法包括以下步骤：(a)接受具有装载室的盒180，装载室包含怀疑包含目标病原体的组织样品，(b)使组织样品经受进行一种或更多中酶预处理、化学预处理或机械预处理182，(c)将样品推进到其中具有至少一种裂解试剂的裂解室，(d)将样品与至少一种裂解剂混合以生成裂解样品380；(e)过滤已裂解的样品382，优选通过使已裂解的样品穿过一个或更多个尺寸排阻过滤器，(f)使已裂解的样品穿过多孔固体载体以在多孔固体载体上捕获核酸480，(g)使洗涤溶液穿过多孔固体载体482，(h)从多孔固体载体中释放捕获的核酸以生成富集的核酸484，(i)将富集的核酸分配到两个或更多个测定室，并将富集的核酸与一种或更多种扩增试剂组合780，(j)将两个或更多个测定室中的每一个测定室与所有其他两个或更多个测定室中的每一个测定室隔离，以及(l)在两个或更多个测定室中的每一个测定室内执行等温扩增反应，同时检测扩增产物786，其中扩增产物的存在是怀疑包含目标病原体的组织样品中目标病原体存在、不存在或数量的指示。典型地，需要机械预处理来崩解和液化组织样品。在将组织样品暴露于裂解剂之前，通过在裂解室中用陶瓷珠、玻璃珠或钢珠搅拌组织样品，可以在本文所述的盒内实现这种均化。步骤(b)的酶预处理可以包括用弹性蛋白酶、胶原酶或蛋白酶k孵育组织样品。步骤(b)的化学预处理可以包括用二硫苏糖醇(dtt)孵育组织样品。可选地，用第一多孔固体载体和第二多孔
固体载体重复步骤(f)、步骤(g)和步骤(h)。可选地，在步骤(i)之前，该方法还包括预扩增富集的核酸782。可能被怀疑在固体组织样品中的示例性病原体包括但不限于炭疽杆菌(例如来自皮肤刮擦)、白喉棒状杆菌和曲霉(肺)。
[0542]
ix.示例
[0543]
为了展示本发明的诊断系统对沙眼衣原体(ct)和淋病奈瑟菌(ng)的定性检测的功能，本文所述的仪器与装有对ct和ng有特异性的rtlamp试剂的集成诊断盒配对。所使用的集成诊断盒的实施例在图69a、图70a和图89中示出，并在本文描述。美国专利第10,450,616b1号详细描述了对ct有特异性的试剂，该专利通过引用并入本文。在2019年7月26日提交的美国专利申请序列号16/523,609中详细描述了对ng有特异性的试剂，所述申请通过引用并入本文。
[0544]
将来自健康未感染供体的新鲜尿液样品与活ct和活ng共同加标(co-spiked)，并用作装载到盒装载组件中的样品。具体地，冷冻的、一次性使用的等分滴度细菌储备，无论是内部培养的(ng)还是从atcc购买的(ct)，在37℃下经历30秒的解冻，然后在室温下在穆勒辛顿阳离子调节的生长培养基(mueller hinton cation-adjusted growth medium)中连续稀释。将细菌以1：10稀释到阴性尿液的池中，以达到1ifu/ml的ct和1cfu/ml的ng的最终浓度。
[0545]
通过短涡流混合尿液样品，取出1毫升样品，并使用移液管经由填充室将样品装载到集成诊断盒上。为了启动该方法(时间，t＝0)，将盒插入仪器中。使用气动压力，仪器将尿液样品推进到裂解室，裂解室保留有化学裂解缓冲剂(包括异硫氰酸胍和异丙醇)。尿液样品和裂解缓冲剂在裂解室中以1300rpm混合30秒，以生成已裂解的样品。
[0546]
仪器的阀驱动组件使旋转阀旋转，以流体连接裂解室的样品离开通道、转子的多孔固体载体室、包含在多孔固体载体室中的二氧化硅纤维基质和废弃物收集元件。该仪器然后对裂解室加压，以迫使已裂解的样品穿过二氧化硅纤维基质(即多孔固体载体)，在基质上捕获核酸，并将细胞碎片、尿液和其他污染物递送到废弃物收集元件。洗涤基质以进一步除去基质中的污染物，并然后用缓冲水洗脱以从基质中释放核酸，从而生成富集的核酸。在混合球的搅动20秒的情况下，在再水合室中将富集的核酸不经稀释用于再水合干燥的扩增试剂溶液。然后将核酸/扩增试剂溶液分配到五个测定室，使得测定室在t＝6：12(mm：ss)时完全装载。
[0547]
该仪器捕获已填充的测定室的图像，并然后隔离测定室，这里通过在压力下形成横跨通向测定室的装载通道的热熔部来隔离测定室。随后释放对测定室的气动压力，并且仪器的反应成像组件捕获测定室的另一幅图像，以确认测定室的内容物没有泄漏出反应区。在t＝9：53，仪器启动扩增反应，并且图像再收集18分钟。对于这些测试运行，图像采集时间被延长以收集额外的扩增信息。包括图像处理在内的总运行时间约为27分钟。在该初始测试中，运行了12个盒，展示了10个人为(ct /ng )样品和2个干净的尿液。除了对ct有特异性和对ng有特异性的试剂之外，盒中的一个测定孔还包含对人β肌动蛋白(存在于人尿液中)有特异性的引物和探针，作为阳性对照物。如预期的，在每个人为样品中都检测到了ct和ng。在人为尿液样品和干净尿液样品中都检测到了人β肌动蛋白。扩增结果被总结在表1中。
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表1：样品回答测试结果
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目标阳性时间(t
p
)1 cfu ng7.44
±
0.331 ifu ct10.59
±
0.45b-肌动蛋白6.32
±
0.41
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尽管为了清楚理解的目的，已经通过图示和示例的方式在一定细节上描述了前述发明，但是根据本发明的教导，对于本领域的普通技术人员来说明显的是，在不脱离所附权利要求的精神或范围的情况下，可以对本发明进行某些改变和修改。还应当理解的是，本文所用的术语仅为了描述特定实施例的目的，并不旨在限制，因为本发明的范围将仅由所附的权利要求限定。
[0551]
因此，前面只是阐示了本发明的原理。应理解，本领域的熟练的技术人员将能够设计各种布置，尽管该各种布置在本文没有明确地描述或示出，但是其体现了本发明的原理且将被包含在本发明的精神和范围内。而且，本文陈述的所有的示例和附有条件的语言基本上是旨在帮助读者理解本发明的原理和由发明人贡献的促进本技术的概念，且本文陈述的所有的示例和附有条件的语言应理解为不限于这样的具体陈述的示例和条件。而且，陈述本发明的原理、方面，和实施例以及其具体的示例的本文所有的表述旨在包括其结构性的和功能性的等同物两者。另外地，这样的等同物旨在包括当前已知的等同物和在未来发展的等同物，即，不论结构如何，执行相同功能的所研发的任何元件。因此，本发明的范围不旨在限于本文示出的和描述的示例性实施例。而是，本发明的范围和精神通过所附权利要求体现。
再多了解一些
本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。
