交叉引用

本申請要求于2014年10月22日提交的序列號為62/067,404的美國臨時專利申請、2014年10月22日提交的序列號為62/067,429的美國臨時專利申請、2014年10月28日提交的序列號為62/069,752的美國臨時專利申請、以及2015年5月13日提交的序列號為62/161,156的美國臨時專利申請的權(quán)益，其每個通過引用以其整體并入本文。

背景

電泳是在空間均勻電場的影響下分散顆粒相對于流體的運(yùn)動。其可以由顆粒表面和周圍流體之間的帶電界面的存在所引起。電泳是生物化學(xué)中用于通過大小、電荷或結(jié)合親和力分離分子的許多分析技術(shù)的基礎(chǔ)。

包括樣品盒和用于樣品提取和分析的流體系統(tǒng)的各個形式的系統(tǒng)在以下項被描述：例如，美國專利6,190,616；6,551,839；6,870,185；7,244,961；8,394,642和8,431,340；美國專利申請2006/0073484；2009/0253181；2011/0039303；2011/0126911；2012/0181460；2013/0139895和2013/0115607；以及國際專利申請pct/us2013/130910和pct/ep2012/001413。

美國專利公布2003/0197139涉及用于微流體結(jié)構(gòu)的閥。

美國專利公布2009/0314970涉及機(jī)械致動的微流體夾管閥。

美國專利公布2013/0240140涉及用于生產(chǎn)微流體裝置和相關(guān)層壓設(shè)備的工藝。

國際公布wo2012/136333涉及用于給塑料聚合物反應(yīng)管貼標(biāo)簽的可熱焊接的薄膜。

美國專利6,883,774涉及微型閥以及形成微型閥的方法。

美國專利7,318,912涉及用于組合離散的流體體積的微流體系統(tǒng)和方法。

美國專利8,313,941涉及采用可編程觸覺致動器的集成微流體控制。

美國專利8,501,305涉及層壓板。

美國專利5,085,757涉及與高效毛細(xì)管電泳裝置一起使用的集成溫度控制/對準(zhǔn)系統(tǒng)，該高效毛細(xì)管電泳裝置包括用于安裝毛細(xì)管柱的由電絕緣、高導(dǎo)熱性材料形成的一對互補(bǔ)的毛細(xì)管柱安裝板。

美國專利6,660,148涉及電泳方法及用于該方法的電泳儀器。

美國專利7,081,191涉及毛細(xì)管電泳設(shè)備。

美國專利7,419,578涉及毛細(xì)管電泳裝置。

美國專利7,531,076涉及毛細(xì)管匣及其制造方法。

美國專利7,749,365涉及微流體分離中優(yōu)化的樣品注射結(jié)構(gòu)。

美國專利8,398,642涉及包含電泳組件的系統(tǒng)。

美國專利8,512,538涉及毛細(xì)管電泳設(shè)備，其中毛細(xì)管在附接到電絕緣電路板的熱響應(yīng)電路上進(jìn)行熱調(diào)節(jié)。

美國專利8,748,165涉及包含電泳組件的系統(tǒng)。

美國專利公布2004/0146452涉及能夠在重復(fù)使用相同凝膠時保持高可靠性的電泳方法和裝置。

美國專利公布2004/0217004涉及設(shè)置在電泳裝置的主體上的樣品板的電極板，同時將插頭插入遷移高壓線路連接孔并連接到高壓配電電纜。

美國專利公布2009/0183990涉及毛細(xì)管電泳裝置，具有毛細(xì)管陣列的毛細(xì)管陣列單元包括具有毛細(xì)管頭和檢測單元的毛細(xì)管、用于支撐毛細(xì)管陣列的框架、和用于保持毛細(xì)管的陰極端的負(fù)載管座(loadheader)。

美國專利公布2013/0115607涉及集成的和自動化的采樣-反饋系統(tǒng)，該采樣-反饋系統(tǒng)從包含生物材料的樣品著手，在不到兩小時內(nèi)產(chǎn)生基因譜。

美國專利公布2014/0065628涉及用于分離和檢測核酸片段的方法和裝置，該核酸片段由使用單個光源或多個光源的多個可光譜分辨染料來標(biāo)記。

概述

本公開提供了可用于各種應(yīng)用(例如樣品制備、處理和分析)的系統(tǒng)。本文還提供了與這種系統(tǒng)可釋放地接合的集成電泳盒(integratedelectrophoresiscartridge)。

在本公開的一個方面中，提供了一種適于與系統(tǒng)的盒接口可釋放地接合的電泳盒。該電泳盒包括：電泳組件，其包括：(1)陽極子組件，其包括陽極；(2)陰極子組件，其包括陰極；和(3)至少一個電泳毛細(xì)管，其具有第一端部和第二端部，其中陰極和陽極配置為在至少一個電泳毛細(xì)管的第一端部和第二端部之間提供電壓梯度，其中電泳盒是與盒接口可接合的，以允許自動地建立以下項中的至少一項：(i)系統(tǒng)和至少一個電泳毛細(xì)管的一部分之間的光學(xué)連通；(ii)系統(tǒng)和陽極以及陰極之間的電連通；(iii)系統(tǒng)和至少一個電泳毛細(xì)管之間的流體連通；(iv)系統(tǒng)和電泳盒或至少一個電泳毛細(xì)管之間的熱連通；(v)系統(tǒng)和電泳盒之間的電磁連通；和(vi)系統(tǒng)和電泳盒之間的磁連通。在一些實施方案中，電磁連通是系統(tǒng)和電泳盒之間的無線連通(例如，射頻識別、wifi連通或藍(lán)牙連通)，該無線連通可以用于例如識別盒，或者用于從系統(tǒng)發(fā)送信息和/或指令到盒，或反之亦然。

在一些實施方案中，電泳盒還包括用于保持電泳分離介質(zhì)的電泳分離介質(zhì)容器，其中該電泳分離介質(zhì)容器與陽極流體連通。

在一些實施方案中，電泳分離介質(zhì)容器容納在可移除地插入電泳盒中的盒中。

在一些實施方案中，電泳盒是與盒接口可接合的，以使電泳盒的至少一個樣品入口端口與系統(tǒng)的樣品出口端口流體連通。

在一些實施方案中，電泳盒還包括流體處理設(shè)備，該流體處理設(shè)備配置為將電泳分離介質(zhì)移動到至少一個電泳毛細(xì)管中。在一些實施方案中，流體處理設(shè)備包括泵。

在一些實施方案中，電泳盒還包括與陽極子組件連通的毛細(xì)管再生流體源。在一些實施方案中，再生流體是無機(jī)流體。在一些實施方案中，再生流體是有機(jī)流體。在一些實施方案中，再生流體是堿性流體。在一些實施方案中，再生流體包含堿金屬類氫氧化物。

在一些實施方案中，電泳盒還包括與陰極子組件連通的電泳介質(zhì)源。在一些實施方案中，電泳盒還包括將至少一個電泳毛細(xì)管的至少一部分暴露的檢測窗口，其中電泳盒是與盒接口可接合的，以使系統(tǒng)的光源與檢測窗口光學(xué)連通。

在一些實施方案中，電泳盒還包括與陽極和陰極連通的電接口，其中電泳盒的接合使電接口與電源電連通，以用于在陽極和陰極之間施加電壓梯度。

在一些實施方案中，電泳盒還包括與陰極子組件流體連通的第一廢物容器。在一些實施方案中，電泳盒還包括與陽極子組件流體連通的第二廢物容器。在一些實施方案中，電泳盒還包括裂解緩沖液容器，該裂解緩沖液容器與陰極子組件中的第一試劑端口流體連通，第一試劑端口接合系統(tǒng)中的端口。在一些實施方案中，電泳盒還包括水容器，該水容器與陰極子組件中的第二試劑端口流體連通，第二試劑端口接合系統(tǒng)中的端口。

在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立多個連通。在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立(i)。在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立(ii)。在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立(iii)。在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立(iv)。在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立(v)。在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立(vi)。在一些實施方案中，電泳盒與盒接口的接合自動地建立(i)-(vi)中的任意兩項、三項、四項、五項或全部。

在本公開的另一方面中，電泳盒包括：集成電泳組件，該集成電泳組件包括：(1)陽極子組件，其包括陽極；(2)陰極子組件，其包括陰極；和(3)至少一個電泳毛細(xì)管，其具有第一端部和第二端部，其中陰極和陽極在至少一個毛細(xì)管的第一端部和第二端部之間提供電壓梯度。

在一些實施方案中，電泳盒還包括：(a)電泳分離介質(zhì)容器，其用于保持電泳分離介質(zhì)并通過流體管線與陽極連通；和(b)流體處理設(shè)備，其將電泳分離介質(zhì)移動到至少一個電泳毛細(xì)管。

在一些實施方案中，流體處理設(shè)備包括泵。在一些實施方案中，電泳分離介質(zhì)容器容納在可移除地插入電泳盒中的盒中。

在一些實施方案中，電泳盒還包括與陽極組件流體連通的毛細(xì)管再生流體源。在一些實施方案中，毛細(xì)管再生流體是無機(jī)流體。在一些實施方案中，毛細(xì)管再生流體是有機(jī)流體。在一些實施方案中，毛細(xì)管再生流體是堿性流體。在一些實施方案中，毛細(xì)管再生流體包含堿金屬類氫氧化物。

在一些實施方案中，電泳盒還包括與陰極流體連通的電泳介質(zhì)源。在一些實施方案中，電泳盒還包括與陰極子組件流體連通的第一廢物容器。在一些實施方案中，電泳盒還包括與陽極子組件流體連通的第二廢物容器。

在一些實施方案中，盒具有至多約12英寸×12英寸的覆蓋面積(footprint)，以及在約1kg和約7kg之間的重量。

在一些實施方案中，電泳盒還包括至少一個配合構(gòu)件，該至少一個配合構(gòu)件使盒能夠與電泳系統(tǒng)的盒接口可釋放地配合。在一些實施方案中，該至少一個配合構(gòu)件使盒能夠卡接到盒接口中的安置位置中。

在一些實施方案中，電泳盒還包括凝膠盒接口，該凝膠盒接口與用于為至少一個電泳毛細(xì)管提供電泳凝膠的凝膠盒可釋放地接合。在一些實施方案中，集成電泳組件是單件式的。

在本公開的另一方面中，一種方法包括：(a)提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與電泳盒可釋放地接合的電泳盒接口，該電泳盒包括：(1)陽極子組件，其包括陽極；(2)陰極子組件，其包括陰極；和(3)至少一個電泳毛細(xì)管，其與陽極和陰極流體連通；(b)在電泳盒接口處接納電泳盒；以及(c)自動地建立以下項中的至少一項：(i)系統(tǒng)的光學(xué)檢測組件和至少一個電泳毛細(xì)管的一部分之間的光學(xué)連通；(ii)系統(tǒng)和陽極以及陰極之間的電連通；(iii)系統(tǒng)和至少一個電泳毛細(xì)管之間的流體連通；(iv)系統(tǒng)和電泳盒或至少一個電泳毛細(xì)管之間的熱連通；(v)系統(tǒng)和電泳盒之間的電磁連通；和(vi)系統(tǒng)和電泳盒之間的磁連通。

在一些實施方案中，該方法還包括在至少一個電泳毛細(xì)管的具有陽極的第一端部和至少一個電泳毛細(xì)管的具有陰極的第二端部之間提供電壓梯度。

在一些實施方案中，系統(tǒng)還包括電壓控制組件、光學(xué)模塊、至少一個熱控制組件、至少一個樣品出口和至少一個流體控制組件。

在一些實施方案中，自動地建立包括自動地建立以下項中的至少一項：(i)電壓控制組件和陽極以及陰極之間的電連通，(ii)光學(xué)模塊和至少一個電泳毛細(xì)管的至少部分之間的感測連通(sensingcommunication)，(iii)至少一個熱控制組件和至少一個電泳毛細(xì)管之間的熱連通，和(iv)至少一個流體控制組件和至少一個電泳毛細(xì)管之間的流體連通。

在一些實施方案中，該方法還包括借助于至少一個流體控制組件，引導(dǎo)來自至少一個樣品出口的樣品流動通過至少一個電泳毛細(xì)管。在一些實施方案中，光學(xué)模塊包括光源和光學(xué)檢測組件。在一些實施方案中，光源是激光器。

在一些實施方案中，該方法還包括在樣品流動通過至少一個電泳毛細(xì)管時，使用光學(xué)檢測組件檢測來自至少一個電泳毛細(xì)管的至少部分的信號。在一些實施方案中，該方法還包括提供用于保持電泳分離介質(zhì)并通過流體管線與陽極連通的電泳分離介質(zhì)容器。在一些實施方案中，電泳分離介質(zhì)容器容納在可移除地插入電泳盒中的盒中。

在一些實施方案中，該方法還包括提供控制模塊，該控制模塊測試在(c)中建立的至少一個連通的魯棒性。在一些實施方案中，該方法還包括從電泳盒接口移除電泳盒。

在一些實施方案中，自動地建立包括自動地建立(i)-(vi)中的至少兩項。在一些實施方案中，自動地建立包括自動地建立(i)-(vi)中的至少三項。在一些實施方案中，自動地建立包括自動地建立(i)-(vi)中的至少四項。在一些實施方案中，自動地建立包括自動地建立(i)-(vi)中的至少五項。在一些實施方案中，自動地建立包括自動地建立(i)-(vi)中的全部。在一些實施方案中，自動地建立響應(yīng)于提供到系統(tǒng)的控制模塊的用戶指令。

在一些實施方案中，該方法還包括借助于至少一個流體控制組件引導(dǎo)至少一種試劑通過流體管線從電泳盒到系統(tǒng)的流動。在一些實施方案中，至少一種試劑包含裂解緩沖液。在一些實施方案中，至少一種試劑包括水。

在一些實施方案中，該方法還包括在系統(tǒng)中執(zhí)行樣品分離，接著進(jìn)行樣品分析。

在本公開的另一方面中，一種系統(tǒng)包括：(a)樣品盒接口，其與樣品盒接合；(b)樣品制備模塊，其(1)對來自樣品盒的樣品執(zhí)行樣品分析以產(chǎn)生分析物，和(2)將分析物引導(dǎo)到樣品出口端口，所述分析在樣品盒與樣品盒接口接合時執(zhí)行；和(c)電泳盒接口，其是與電泳盒可釋放地接合的，電泳盒包括集成電泳組件，該集成電泳組件具有：(1)陽極子組件，其包括陽極；(2)陰極子組件，其包括陰極；和(3)至少一個電泳毛細(xì)管，其具有第一端部和第二端部，其中陰極和陽極在至少一個毛細(xì)管的第一端部和第二端部之間提供電壓梯度，其中電泳盒接口是與電泳盒可接合的，以自動地建立以下項中的至少一項：(i)系統(tǒng)和至少一個電泳毛細(xì)管的一部分之間的光學(xué)連通，(ii)電泳系統(tǒng)和陽極以及陰極之間的電連通，(iii)電泳系統(tǒng)和至少一個電泳毛細(xì)管之間的流體連通，(iv)電泳系統(tǒng)和電泳盒或至少一個電泳毛細(xì)管之間的熱連通，(v)系統(tǒng)和電泳盒之間的電磁連通，和(vi)系統(tǒng)和電泳盒之間的磁連通。

在一些實施方案中，系統(tǒng)還包括流體處理系統(tǒng)，當(dāng)電泳盒與電泳盒接口接合時，該流體處理系統(tǒng)將分析物從樣品出口端口移動到至少一個電泳毛細(xì)管。在一些實施方案中，系統(tǒng)還包括控制模塊，該控制模塊被編程為測試自動連通中的至少一個連通的魯棒性。

在一些實施方案中，自動地建立響應(yīng)于提供到系統(tǒng)的控制模塊的用戶指令。

在一些實施方案中，電泳盒接口是與電泳盒可接合的，以自動地建立(i)-(vi)中的至少兩項。在一些實施方案中，電泳盒接口是與電泳盒可接合的，以自動地建立(i)-(vi)中的至少三項。在一些實施方案中，電泳盒接口是與電泳盒可接合的，以自動地建立(i)-(vi)中的至少四項。在一些實施方案中，電泳盒接口是與電泳盒可接合的，以自動地建立(i)-(vi)中的至少五項。在一些實施方案中，電泳盒接口是與電泳盒可接合的，以自動地建立(i)-(vi)中的全部。

在一些實施方案中，電泳盒接口是與電泳盒可接合的，以自動地建立系統(tǒng)的至少一個樣品出口和至少一個電泳毛細(xì)管之間的流體連通。

在一些實施方案中，系統(tǒng)還包括指示用戶更換電泳盒的指示機(jī)構(gòu)(signalingmechanism)。在一些實施方案中，系統(tǒng)還包括具有用戶界面(userinterface)的電子顯示器，其中用戶界面提供指示機(jī)構(gòu)。

本公開的另一方面提供了一種盒，該盒包括：(a)主體，其包括可延展材料；和(b)層，其包括結(jié)合到主體的表面并密封一個或更多個流體通道的可變形材料，該一個或更多個流體通道與形成在主體的表面中的一個或更多個閥主體連通；其中：(i)該一個或更多個閥主體包括：(a)通道段，其包括具有一對脊的壁和凹入表面中的底板；和(b)凹凸部(relief)，其凹入表面中并界定凹陷部(depression)，該凹陷部與通道段兩側(cè)上的脊相接；以及(ii)該層結(jié)合到主體的表面并接合到脊，使得一個或更多個通道、通道段和凹部被密封；并且其中使用層密封的閥主體通過迫使層抵靠在通道段的底板上而形成可閉合的閥。在一個實施方案中，盒包括流體回路的元件，流體回路包括流體入口、流體出口和至少一個隔室，元件通過流體通道流體地連接，其中至少一個流體通道包括閥主體。在另一個實施方案中，盒包括至選自試劑隔室、樣品隔室、混合隔室、反應(yīng)隔室和廢物隔室的至少一個隔室。在另一個實施方案中，流體入口或流體出口包括穿過主體的渠道(via)。在另一個實施方案中，盒包括配置為接收棉簽(cottontippedswab)的至少一個樣品隔室。在另一個實施方案中，盒包括至少一個混合室，該混合室配置為用于通過該混合室使空氣鼓泡。在另一個實施方案中，盒包括反應(yīng)室，該反應(yīng)室包括用于保持來自樣品的分析物的固體基底，例如固相提取材料。在另一個實施方案中，盒包括構(gòu)造為表面中的凹陷部的泵。在另一個實施方案中，固體基底包含結(jié)合核酸的材料。在另一個實施方案中，固體基質(zhì)包括瓦特曼紙(whatmanpaper)、羧化顆粒、海綿狀材料、聚合物膜、可磁吸性顆?；虿Ａьw粒。在另一個實施方案中，固體基底結(jié)合預(yù)定量的材料。在另一個實施方案中，盒包括反應(yīng)室，該反應(yīng)室包括一個或更多個導(dǎo)熱壁并且配置為用于熱循環(huán)。在另一個實施方案中，盒包括至少一個廢物隔室。在另一個實施方案中，盒包括廢物室，其中該廢物室包括降解核酸的材料。在另一個實施方案中，降解核酸的材料包括次氯酸鹽。在另一個實施方案中，盒還包括穿過主體的引導(dǎo)渠道。在另一個實施方案中，主體還包括筒體，該筒體包括柱塞并與流體通道中的至少一個流體連通。在另一個實施方案中，主體還包括包含試劑的至少一個試劑隔室，其中該隔室包括可打開的密封件，該可打開的密封件當(dāng)打開時使隔室通過渠道與表面上的流體通道流體連通。在另一個實施方案中，主體還包括包含試劑的一個或更多個試劑隔室，試劑包括足以進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)的核酸引物、核苷酸和dna聚合酶。在另一個實施方案中，試劑足以在str基因座上進(jìn)行多重pcr。在另一個實施方案中，主體還包括構(gòu)造為表面中的凹陷部的泵。在另一個實施方案中，可變形材料具有在10邵氏d(shored)至80邵氏d之間的硬度值。在另一個實施方案中，可變形材料包括熱密封材料。在另一個實施方案中，可變形材料包括選自聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、環(huán)烯烴共聚物(coc)、聚酯薄膜(mylar)、聚醋酸酯和金屬的材料。在另一個實施方案中，覆蓋閥座的可變形材料層的一部分不包括彈性體材料，例如不是pdms。在另一個實施方案中，可變形材料層具有比可延展材料更高的屈服強(qiáng)度。在另一個實施方案中，可變形材料通過粘合劑附接到主體。在另一個實施方案中，可變形材料被焊接到主體。在另一個實施方案中，盒包括(i)表面，(ii)形成在表面中的一個或更多個通道以及流體回路的元件，流體回路包括流體入口、流體出口和至少三個室，其中元件通過流體通道流體地連接，其中每個連接到室中的兩個的流體通道包括閥主體。在另一個實施方案中，其中一個室配置為裂解室，該裂解室配置為接收生物樣品，其中一個室配置為混合室，該混合室配置為當(dāng)液體包含在該混合室中時使空氣鼓泡，并且其中一個室配置為反應(yīng)室，該反應(yīng)室包括一個或更多個導(dǎo)熱壁并配置為用于熱循環(huán)。在另一個實施方案中，盒還包括至少一個試劑隔室，該至少一個試劑隔室包含用于執(zhí)行pcr的試劑(例如，pcr引物、核苷酸和dna聚合酶)，其中至少一個試劑室包括可打開的密封件，該可打開的密封件當(dāng)打開時使試劑室與反應(yīng)室流體連通。在另一個實施方案中，至少一個試劑室包括被選擇用于擴(kuò)增多個str基因座的pcr引物。在另一個實施方案中，其中一個室構(gòu)造為裂解室，該裂解室配置為接收生物樣品，其中一個室構(gòu)造為分離室，該分離室配置為接收磁響應(yīng)捕獲顆粒并配置為當(dāng)磁力施加到該分離室時固定所述顆粒，并且其中一個室配置為反應(yīng)室，該反應(yīng)室包括一個或更多個導(dǎo)熱壁并配置為用于熱循環(huán)。在另一個實施方案中，盒還包括至少兩組試劑隔室，其中第一組試劑隔室包含用于執(zhí)行pcr的試劑，并且其中第二組試劑隔室包含用于執(zhí)行循環(huán)測序的試劑，其中每個試劑隔室包括可打開的密封件，該可打開的密封件當(dāng)打開時使試劑隔室與反應(yīng)室流體連通。在另一個實施方案中，盒還包括試劑隔室，該試劑隔室包含用于降解pcr引物和核苷三磷酸的試劑。在另一個實施方案中，盒還包括至少兩組試劑隔室，其中第一組試劑隔室和第二組試劑隔室都包含用于執(zhí)行pcr的試劑，并且其中每個試劑隔室包括可打開的密封件，該可打開的密封件當(dāng)打開時使試劑隔室與反應(yīng)室流體連通。在另一個實施方案中，其中一組試劑隔室中的pcr試劑包含用于執(zhí)行適于執(zhí)行人類dna定量的試劑。在另一個實施方案中，盒包括分支流體回路，該分支流體回路包括通過流體通道連接的室并且包括共用部分以及多個分支，其中該共用部分包括流體入口和裂解室，并且其中每個分支包括至少一個反應(yīng)室、至少一個分離室和流體出口，該至少一個反應(yīng)室包括一個或更多個導(dǎo)熱壁并且配置為用于熱循環(huán)，其中連接反應(yīng)室與分離室的至少流體通道包括閥主體。在另一實施方案中，共用部分包括共用的分離室。在另一個實施方案中，每個分支還包括至少一個試劑隔室，該至少一個試劑隔室包括可打開的密封件，該可打開的密封件當(dāng)打開時使試劑隔室與分支中的反應(yīng)室流體連通。在另一個實施方案中，盒包括兩個分支，其中第一分支包括用于對靶多核苷酸執(zhí)行正向循環(huán)測序反應(yīng)的試劑，并且第二分支包括用于對靶多核苷酸執(zhí)行反向循環(huán)測序反應(yīng)的試劑。

本公開的另一方面提供了一種物品，其包括：(a)主體，其包括可延展材料并且包括：(i)表面，(ii)形成在表面中并與一個或更多個閥主體流體連通的一個或更多個通道，(iii)形成在表面中的一個或更多個閥主體，該一個或更多個閥主體包括：(a)通道段，其包括壁和凹入表面中的底板，壁具有從表面凸起的一對脊；和(b)凹凸部，其凹入表面中并界定凹陷部，該凹陷部與通道段兩側(cè)上的脊相接。在一個實施方案中，可延展材料包括塑料、蠟或軟金屬。在另一個實施方案中，可延展材料包括熱塑性塑料、熱固性塑料、單組分樹脂或多組分樹脂。在另一個實施方案中，可延展材料包括聚丙烯、聚苯乙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚酰胺、乙烯基、聚氯乙烯(pvc)、聚碳酸酯、聚氨酯、聚偏氯乙烯、環(huán)烯烴共聚物(coc)或其任何組合。在另一個實施方案中，主體被注塑成型或3d打印而成。在另一個實施方案中，表面基本上界定在平面中。在另一個實施方案中，通道中的一個或更多個具有不大于1mm、2mm、3mm、4mm或5mm中的任一個的至少一個面。在另一個實施方案中，通道中的一個或更多個包括壁和凹入表面中的底板，壁具有從表面凸起的一對脊。在另一個實施方案中，脊具有在表面之上約50μ和約300μ之間的高度。在另一個實施方案中，通道段的底板具有在表面之下約50μ和約300μ之間的深度。在另一個實施方案中，閥主體具有基本上長方形的形狀。在另一個實施方案中，通道段包括力集中區(qū)。在另一個實施方案中，通道段包括帶紋理的底板(例如，波紋狀或漣漪狀的)。在另一個實施方案中，凹凸部在表面以下的深度介于100μ和300μ之間。在另一個實施方案中，閥主體具有不超過100mm²、50mm²、25mm²、20mm²、15mm²或10mm²中的任一個的面積。

本公開的另一方面提供了一種制造物品的方法，包括：(a)提供一種主體，其包括可延展材料并且包括：(i)表面，(ii)形成在表面中并與一個或更多個閥主體流體連通的一個或更多個通道，(iii)形成在表面中的一個或更多個閥主體，該一個或更多個閥主體包括：(a)通道段，其包括壁和凹入表面中的底板，該壁具有從表面凸起的一對脊；和(b)凹凸部，其凹入表面中并界定凹陷部，該凹陷部與通道段的兩側(cè)上的脊相接；(b)提供包括可變形材料的層；以及(c)將層結(jié)合到表面和脊，其中結(jié)合使一個或更多個通道、通道段和凹凸部密封。在一個實施方案中，主體包括熱塑性塑料。在另一個實施方案中，可變形材料層包括熱密封件。在另一個實施方案中，其中接合包括對抵靠主體表面的熱密封件施加熱和壓力，以足以將熱密封件緊靠表面的脊或區(qū)域焊接，該表面的脊或區(qū)域與一個或更多個通道和凹凸部相接。在另一個實施方案中，使用加熱的模具施加壓力。

本公開的另一方面提供了一種制造物品的方法，該方法包括：(a)提供主體，其包括可延展材料并且包括：(i)表面，(ii)形成在表面中并與一個或更多個閥主體流體連通的一個或更多個通道，(iii)形成在表面中的一個或更多個閥主體，該一個或更多個閥主體包括：(a)通道段，其包括具有一對脊的壁和凹入表面中的底板；和(b)凹凸部，其凹入表面中并界定凹陷部，該凹陷部與通道段的兩側(cè)上的脊相接；(b)提供包括可變形材料的層；以及(c)將層結(jié)合到表面和脊，其中結(jié)合使一個或更多個通道、通道段和凹凸部密封。在一個實施方案中，結(jié)合包括熱結(jié)合(例如熱密封、焊接、激光焊接)、化學(xué)結(jié)合(例如，氧化物與聚二甲基硅氧烷(pdms)的化學(xué)結(jié)合、蒸氣結(jié)合)或施加選擇性放置的粘合劑。

本公開的另一方面提供了一種儀器，其包括盒接口以及與盒接口接合的盒，其中：(i)盒是本公開的盒；(ii)盒接口包括多個撞桿(ram)，每個撞桿定位成致動閥并包括頭部，該頭部具有寬于通道段且窄于凹凸部的最寬尺寸，使得當(dāng)朝向閥致動時，撞桿頭部將可變形材料按壓在脊和底板上，從而閉合閥，但消除了凹部。在一個實施方案中，盒接口具有配置為與流體盒的基本上平的表面配合的基本上平的表面。在另一個實施方案中，撞桿可朝向接口縮回并朝向盒彈簧偏壓。在另一個實施方案中，撞桿頭部具有的長寬比為以下中的至少任一個：2:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、8:1、9:1或10:1。在另一個實施方案中，撞桿頭部沿著其最長的方向上具有邊緣，該邊緣是基本上直的且基本上是平坦的或彎曲的，該彎曲不超過閥凹凸部的深度。在另一個實施方案中，至少一個撞桿包括在凸輪機(jī)構(gòu)中，其中凸輪的旋轉(zhuǎn)致動撞桿使其朝向或遠(yuǎn)離閥。在另一個實施方案中，盒接口還包括蓋板，該蓋板配置為接納盒并且包括至少一個柱塞，該至少一個柱塞定位成致動盒中的至少一個閥。在另一個實施方案中，盒接口還包括蓋板，該蓋板包括接合盒上的入口端口的流體入口管線和/或接合盒上的出口端口的流體出口管線。在另一個實施方案中，樣品盒配置為接收一個或更多個樣品，并且配置為當(dāng)盒與盒接口接合時，執(zhí)行核酸提取和分離以及dna擴(kuò)增。在另一個實施方案中，儀器還包括樣品分析模塊，該樣品分析模塊與盒接口中的端口流體連通，盒接口與所接合的盒的反應(yīng)室連通。在另一個實施方案中，樣品分析模塊包括電泳組件，該電泳組件包括毛細(xì)管以及陰極和陽極，毛細(xì)管包括適于毛細(xì)管電泳的介質(zhì)，陰極和陽極配置為在毛細(xì)管上設(shè)置電壓。在另一個實施方案中，樣品分析模塊還包括用于檢測毛細(xì)管中的分子的檢測組件。在另一個實施方案中，檢測組件包括激光器和用于檢測激光的檢測器。在另一個實施方案中，樣品分析模塊包括色譜儀、dna測序儀、靜電計、電泳儀、橢圓偏振儀、干涉儀、質(zhì)譜儀、nmr光譜儀、光譜儀、溫度計、電壓表。在另一個實施方案中，該儀器還包括磁力源，該磁力源配置為對盒中的室施加磁力。在另一個實施方案中，該儀器包括致動器，例如柱塞，該致動器配置為將一種或更多種試劑從盒上的密封的隔室移動到盒的流體通道中。

本公開的另一方面提供了一種控制流體在流體盒的流體通道中流動的方法，包括：(a)提供本公開的儀器，其中流體通道中的至少一個包括液體；(b)通過致動撞桿頭部使其抵靠閥以迫使可變形層抵靠通道段的底板來閉合閥；(c)通過使撞桿頭從該層縮回而釋放閥；以及(d)通過對流體通道中的液體施加壓力而使液體移動通過閥，其中流體在壓力下將閥打開。在一個實施方案中，該方法在步驟(d)之后還包括：(e)通過致動撞桿頭使其抵靠閥以迫使可變形層抵靠通道段的底板來再次閉合閥。在另一個實施方案中，壓力通過盒內(nèi)部的泵或盒外部的泵(例如，注射器)產(chǎn)生，并可選地通過連接到盒中的流體通道的盒中的入口遞送。在一個實施方案中，幾乎不可壓縮的流體僅在一個方向上移動通過任何流體通道。在另一個實施方案中，在液體穿過閥之前，沒有閥被關(guān)閉并然后打開。

本公開的另一方面提供了一種使流體在流體盒的流體通道中移動的方法，該方法包括：(i)提供流體盒，該流體盒包括：(a)主體，其包括可延展材料；和(b)泵，其包括界定泵室并至少部分地由可延展材料的一部分形成的泵主體，其中泵室容納液體或氣體；(c)流體通道，其在盒的內(nèi)部并流體地連接到泵室，其中流體通道容納液體；以及(ii)(例如使用活塞)使泵主體變形，使得泵室中的液體或氣體對流體通道中的流體施加壓力，由此流體通道中的流體移動通過該流體通道。

本公開的另一方面提供了一種使用本公開的盒來執(zhí)行的方法，該方法包括：a)使提取介質(zhì)通過盒中的至少一個打開的閥移動到盒中的包括生物樣品的提取室，以及使該生物樣品中的細(xì)胞裂解以產(chǎn)生提取物；b)使提取物通過盒中的至少一個打開的閥移動到盒中的反應(yīng)室；c)將用于執(zhí)行生化反應(yīng)的試劑移動到反應(yīng)室中以產(chǎn)生混合物；d)對混合物執(zhí)行生化反應(yīng)以產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物；以及e)對反應(yīng)產(chǎn)物執(zhí)行分析。在一個實施方案中，提取介質(zhì)包含裂解緩沖液且提取物包括裂解物。在另一個實施方案中，分析是毛細(xì)管電泳。在另一個實施方案中，執(zhí)行毛細(xì)管電泳包括將反應(yīng)產(chǎn)物移出盒并將其注入電泳毛細(xì)管中。在另一個實施方案中，一個或更多個靶序列是str序列。在另一個實施方案中，試劑包括用于執(zhí)行循環(huán)測序的試劑，生化反應(yīng)是靶序列的循環(huán)測序，并且反應(yīng)產(chǎn)物是一組雙脫氧終止的多核苷酸。在另一個實施方案中，生化分析包括通過執(zhí)行毛細(xì)管電泳來對該組進(jìn)行測序。在另一個實施方案中，試劑包括用于執(zhí)行pcr的試劑，并且生化反應(yīng)是一個或更多個靶序列的pcr擴(kuò)增。在另一個實施方案中，該方法還包括，在循環(huán)測序之前，將用于執(zhí)行pcr的試劑移動到反應(yīng)室中并對靶序列執(zhí)行pcr，以及可選地在執(zhí)行循環(huán)測序之前純化pcr產(chǎn)物。在另一個實施方案中，該方法包括，使液體從盒中的第一室通過包括至少一個打開的閥的流體通道移動到盒中的第二室，并且在液體已經(jīng)移動通過打開的閥之后，將閥閉合。在另一個實施方案中，該方法包括，使液體從盒中的入口移動通過盒中的流體回路并離開盒中的出口，其中流體回路包括多個閥，并且其中對盒中的液體執(zhí)行生化反應(yīng)；并且其中在液體通過閥之前，沒有閥被關(guān)閉并然后打開。

本公開的另一方面提供了一種使用以上或本文其他地方所描述的系統(tǒng)來執(zhí)行的方法，該方法包括：a)將提取介質(zhì)移動到盒中的包括生物樣品的提取室，以及使該生物樣品中的細(xì)胞裂解以產(chǎn)生提取物；b)將提取物移動到盒中的反應(yīng)室；c)將用于執(zhí)行生化反應(yīng)的試劑移動到反應(yīng)室中以產(chǎn)生混合物；d)對混合物執(zhí)行生化反應(yīng)以產(chǎn)生反應(yīng)產(chǎn)物；以及e)對反應(yīng)產(chǎn)物執(zhí)行生化分析。

在一些實施方案中，生化分析是毛細(xì)管電泳。在一些實施方案中，執(zhí)行毛細(xì)管電泳包括將反應(yīng)產(chǎn)物移出盒并將其注入電泳毛細(xì)管中。在一些實施方案中，試劑包括用于執(zhí)行pcr的試劑，并且生化反應(yīng)是一個或更多個靶序列的pcr擴(kuò)增。在一些實施方案中，一個或更多個靶序列是str序列。在一些實施方案中，試劑包括用于執(zhí)行循環(huán)測序的試劑，生化反應(yīng)是靶序列的循環(huán)測序，并且反應(yīng)產(chǎn)物是一組雙脫氧終止的多核苷酸。在一些實施方案中，生化分析包括通過執(zhí)行毛細(xì)管電泳來對該組進(jìn)行測序。在一些實施方案中，該方法還包括，在循環(huán)測序之前，將用于執(zhí)行pcr的試劑移動到反應(yīng)室中并對靶序列執(zhí)行pcr，以及可選地在執(zhí)行循環(huán)測序之前純化pcr產(chǎn)物。在一些實施方案中，該方法還包括，使液體從盒中的第一室通過包括至少一個打開的閥的流體通道移動到盒中的第二室，并且在液體已經(jīng)移動通過打開的閥之后，將閥閉合。在一些實施方案中，該方法還包括，使液體從盒中的入口移動通過盒中的流體回路并離開盒中的出口，其中流體回路包括多個閥，并且其中對盒中的液體執(zhí)行生化反應(yīng)；并且其中在液體穿過閥之前，沒有閥被關(guān)閉并然后打開。在一些實施方案中，該方法還包括：在步驟(b)之前：將提取物分成多個等分試樣，將每個等分試樣移動到不同的反應(yīng)室中；在步驟(d)之后：從每個反應(yīng)產(chǎn)物中移除未使用的試劑；將每個反應(yīng)產(chǎn)物移動到第二反應(yīng)室中；并對反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行第二生化反應(yīng)。在一些實施方案中，步驟(d)的生化反應(yīng)包括核酸擴(kuò)增，并且第二生化反應(yīng)包括循環(huán)測序以產(chǎn)生一組雙脫氧終止的多核苷酸。在一些實施方案中，生化分析包括通過毛細(xì)管電泳來對該組進(jìn)行測序。

根據(jù)以下詳細(xì)描述，本公開內(nèi)容的附加方面和優(yōu)點將會變得對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見，其中僅示出和描述了本公開內(nèi)容的說明性實施方案。如將會意識到的，本公開內(nèi)容能夠具有其他實施方案以及不同的實施方案，并且其若干細(xì)節(jié)能夠在都不偏離本公開內(nèi)容的情況下具有在各個明顯方面的修改。因此，附圖和描述在本質(zhì)上被認(rèn)為是說明性的，而不是限制性的。

通過引用并入

本說明書中所提及的所有出版物、專利和專利申請均通過引用而并入本文，其程度猶如具體地和個別地指出要通過引用而并入每一單個出版物、專利或?qū)＠暾堃粯印?/p>

附圖簡述

本發(fā)明的新穎特征在所附權(quán)利要求中具體地闡述。通過參考對其中利用到本發(fā)明原理的說明性實施方案加以闡述的以下詳細(xì)描述和附圖(本文中亦為“圖(figure)”和“圖(fig.)”)，將會獲得對本發(fā)明的特征和優(yōu)點的更好的理解，在附圖中：

圖1a示出了包括用于樣品處理和分析的電泳盒的系統(tǒng)的示例；

圖1b和圖1c是圖1a的系統(tǒng)的等距視圖；

圖2示出了包括電泳盒的示例性系統(tǒng)的示意圖；

圖3示意性地示出了接合電泳盒的示例性系統(tǒng)；

圖4a和圖4b是示例性電泳盒的等距視圖；

圖5示出了示例性電泳盒的示意圖；

圖6a示出了示例性陰極子組件；

圖6b示出了示例性陽極子組件；

圖7示出了示例性樣品盒；

圖8示出了被編程或以其他方式配置為促進(jìn)樣品制備、處理和/或分析的計算機(jī)系統(tǒng)；

圖9示出了帶有流體回路的元件的本公開的示例性樣品盒主體的面貌(face)；

圖10示出了本公開的示例性樣品盒構(gòu)造；

圖11a示出了本公開的示例性樣品盒的回路面貌；

圖11b示出了本公開的示例性樣品盒構(gòu)造的外部視圖；

圖12示出了具有帶有三個分支的回路的示例性樣品盒構(gòu)造；

圖13示出了配置為執(zhí)行實時pcr以用于定量樣品中的dna的量的示例性樣品盒；

圖14a-14e示出了處理樣品以用于分析的方法；

圖15示出了樣品制備中的步驟的順序?！皁”表示撞桿沒有按壓閥?！癱”表示撞桿按壓閥并將閥閉合；和

圖16示出了本公開的示例性樣品盒構(gòu)造。

詳細(xì)描述

雖然本文已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的各種實施方案，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這樣的實施方式僅以示例的方式提供。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的情況下想到許多更改、改變和替代。應(yīng)當(dāng)理解，可以采用對本文所描述的本發(fā)明的實施方式的各種替代方案。

如本文所使用的單數(shù)形式“一個(a)”、“一個(an)”和“該(the)”包括復(fù)數(shù)引用，除非上下文另外明確地指出。

每當(dāng)術(shù)語“至少”或“大于”位于兩個或更多個數(shù)值的序列中的第一數(shù)值之前時，術(shù)語“至少”或“大于”適用于該數(shù)值序列中的每個數(shù)值。

每當(dāng)術(shù)語“至多”或“小于”位于兩個或更多個數(shù)值的序列中的第一數(shù)值之前時，術(shù)語“至多”或“小于”適用于該數(shù)值序列中的每個數(shù)值。

如本文所使用的術(shù)語“樣品”是指含有生物材料的樣品。樣品可以是例如流體樣品(例如，血液樣品)或組織樣品(例如，頰拭子)。樣品可以是較大樣品的一部分。樣品可以是具有核酸(例如脫氧核糖核酸(dna)或核糖核酸(rna)或蛋白質(zhì))的生物樣品。樣品可以是法醫(yī)樣品或環(huán)境樣品。樣品在被引入系統(tǒng)之前可以進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理可以包括：從不適合該系統(tǒng)的材料進(jìn)行提取；定量細(xì)胞、dna或其他生物聚合物或分子的量；濃縮樣品；分離細(xì)胞類型，例如分離精子與上皮細(xì)胞；使用極光系統(tǒng)(aurorasystem)(borealgenomics)或珠處理(beadprocessing)或其他濃縮方法來濃縮dna或樣品的其他操作。樣品可以攜載于載體中，該載體例如為：拭子、擦拭物、海綿、刮刀、沖出材料的試片(apiecepunchedoutamaterial)、在其上噴濺靶分析物的材料、食品樣品、在其中溶解分析物的液體(例如水、蘇打水)。樣品可以是直接的生物樣品，例如為液體，如血液、精液、唾液；或者為固體，例如固體組織樣品、肌肉或骨骼。

本公開中提供的系統(tǒng)還可以應(yīng)用于處理和分析先前已經(jīng)預(yù)處理過的樣品，例如，通過在將預(yù)處理過的樣品輸入系統(tǒng)的樣品盒之前，從諸如床單或椅子等大的物體提取dna或通過其他處理(可以包括定量dna濃度、細(xì)胞濃度，或其他操作)來進(jìn)行。

i.系統(tǒng)

本文認(rèn)識到需要用于樣品制備、處理和分析的高度集成和自動化的系統(tǒng)和方法。本文提供的系統(tǒng)可能夠制備、處理和分析單個樣品或多個樣品。通過本文提供的系統(tǒng)，可以執(zhí)行若干操作，例如，(a)接收一個或更多個樣品；(b)從所接收的樣品中分離和提取靶材料；(c)純化和擴(kuò)增整個靶材料或靶材料的選擇性部分以產(chǎn)生準(zhǔn)備檢查的分析物；和(d)分離、檢測和分析所制備的分析物。這些操作可以在包括若干個集成子系統(tǒng)(例如，至少約1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、20個、30個、40個、或50個子系統(tǒng))的系統(tǒng)中進(jìn)行和執(zhí)行。在一些情況下，系統(tǒng)可以包括用戶界面、樣品盒接口(samplecartridgeinterface)和電泳接口(electrophoresisinterface)。樣品盒接口和電泳接口配置為分別與用于樣品處理的樣品盒和用于樣品分析的電泳盒可釋放地接合。本文提供的系統(tǒng)可以完全自動化，使得用戶能夠接收、處理和分析樣品，而無需大量的工作和輸入。樣品的制備、處理和分析可以在所提供的系統(tǒng)中完成，而不需要在系統(tǒng)的不同部分之間手動地移除和轉(zhuǎn)移樣品、試劑和分析物。由于所包含子單元(例如，樣品盒和電泳盒)是高度集成的并且負(fù)擔(dān)小的尺寸，因此本文提供的系統(tǒng)可以被設(shè)定尺寸成使覆蓋面積最小化，以在廣泛的應(yīng)用背景中實現(xiàn)便攜性和實用性。例如，系統(tǒng)可以在路上的任意地點如遠(yuǎn)程位置使用，或者它們可以在用于不容易獲得運(yùn)輸或需要用戶移動性的地點，例如戰(zhàn)場場景和犯罪現(xiàn)場。

圖1a示出了用于樣品處理和分析的系統(tǒng)。系統(tǒng)1900可以包括數(shù)個功能元件。系統(tǒng)1900可以包括樣本制備子系統(tǒng)、樣品分析子系統(tǒng)和控制子系統(tǒng)。

系統(tǒng)1900的樣品制備子系統(tǒng)可以包括樣品盒接口103、試劑源、流體組件，樣品盒接口103配置為接合樣品盒102，試劑源用于執(zhí)行生化協(xié)議(biochemicalprotocol)，流體組件配置為移動樣品制備子系統(tǒng)中的試劑。流體組件可以包括泵，例如注射泵。泵通過閥可流體連接到試劑(例如，水和裂解緩沖液)的出口和空氣源。泵可以配置為將裂解緩沖液和水分別通過流體管線1910和1911遞送到樣品盒中的入口端口1912。由泵施加到入口端口1912的空氣或液體壓力可以泵送分析物離開出口端口1913或通過管線1912泵送到電泳盒中的分析物入口中。

在圖7中示出了示例性樣品盒。盒主體1801包括以下閥主體：1841循環(huán)儀出口(ao)，1842裂解液(al)，1843廢物阻斷(a3)，1844廢物進(jìn)入(a4)，1845循環(huán)儀入口(b0)，1846裂解液轉(zhuǎn)移(b1)，1847產(chǎn)物底部(b2)，1848產(chǎn)物頂部(b3)和1850通氣口(b4)。

閥主體可以包括各種類型的閥，例如在2014年3月21日提交的序列號為62/001,533的美國臨時專利申請和2014年10月22日提交的序列號為62/067,120的美國臨時專利申請中描述的借助于撞桿來致動的閥，每個申請通過引用以其整體并入本文。作為可選方案，閥主體可以包括例如在美國專利號8,394,642和8,672,532中所描述的微機(jī)器人芯片上閥(micro-roboticon-chipvalve)和泵閥(move)，每個申請通過引用以其整體并入本文。

如圖7中所示，盒主體1801包括裂解室1820。盒1801可以包括試劑室，這些試劑室分別填充有例如核酸尺寸標(biāo)準(zhǔn)物(已知尺寸的分子)、pcr主混合物(pcrmastermix)和pcr引物，并且用例如使用用作球閥的封閉物的球密封。當(dāng)打開時，試劑室與樣品盒1801中的流體通道例如通過端口1852(泳道內(nèi)標(biāo))、1853和1854(pcr主混合物和pcr引物混合物)流體連通?；钊梢灾聞忧蜷y，推動流體通過端口并進(jìn)入與該端口連接的通道中。樣品盒1801還可以包括入口端口1812和輸出端口1813。在與盒接口接合時，入口端口1812和出口端口1813各自接合流體管線。連接到入口端口1812的流體管線可以附接到壓力源，例如注射器，以通過入口端口向流體通道施加正壓或負(fù)壓，將液體(例如裂解緩沖液、水或空氣)輸送到盒中或從盒中輸送出。連接到輸出端口1813的流體管線可以將分析物從盒中引導(dǎo)到用于分析物分析的子系統(tǒng)。

在一些示例中，盒主體1801包括裂解室1820，并且可選地包括可閉合帽1864以閉合裂解室1820。盒1801包括泵1884。泵1884(例如，空氣泵)構(gòu)造為由盒主體的壁限定的室。泵1884流體地連接到盒主體中的至少一個流體通道。泵的壁至少部分地包括盒主體的可延展材料。因此，壁可以例如通過機(jī)械力、室中的增加的壓力而變形，以泵送與泵流體連通的流體通道中的液體或空氣。泵1884可以使用柱塞或活塞來致動，該柱塞或活塞壓下泵1884的壁，并迫使例如來自泵主體的空氣通過泵所連接的流體通道。泵1884可以用于從流體通道清除流體。例如，在該實施方案中，從端口1852引入反應(yīng)室1822的試劑可能在通道1831中留下死體積(deadvolume)。泵1884可用于將該死體積的試劑泵送到反應(yīng)室1822中。

樣品分析子系統(tǒng)可以包括電泳組件和樣品入口，該電泳組件包括陽極、陰極和與陽極和陰極電連通且流體連通的電泳毛細(xì)管，樣品入口在樣品盒中的樣品出口和到毛細(xì)管的入口之間連通。這些可以例如容納在電泳盒104內(nèi)。樣本分析子系統(tǒng)還可以包括：光學(xué)組件，其包括相干光源(例如激光器1988)、光學(xué)列，其包括，例如透鏡1955；和檢測器，其配置為與電泳毛細(xì)管對齊并檢測其中的光信號,例如，熒光。在一個示例中，電泳盒還包括電泳分離介質(zhì)源，并且在一些情況下為液體試劑源，例如通過電泳盒中的出口遞送到系統(tǒng)的水或裂解緩沖液。電泳的分離通道可以采用兩種主要形式。一種形式是“毛細(xì)管”，其指的是長的并通常為圓柱形的結(jié)構(gòu)。另一種形式是“微通道”，其指的是微流體設(shè)備中的微流體通道，例如微流控芯片或板。

控制子系統(tǒng)可以包括被編程為操作系統(tǒng)的計算機(jī)1973?？刂谱酉到y(tǒng)可以包括接收來自用戶的指令的用戶界面101，該指令被發(fā)送到計算機(jī)并向用戶顯示來自計算機(jī)的信息。用戶界面101可以是如在2014年10月22日提交的序列號為62/067,429的美國臨時專利申請中所描述的，該申請通過引用以其整體并入本文。在一些情況下，控制子系統(tǒng)包括被配置為向遠(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送信息并從遠(yuǎn)程服務(wù)器接收信息的通信系統(tǒng)。

圖1b和圖1c更詳細(xì)地展現(xiàn)了圖1a的系統(tǒng)。如上所述，樣品盒接口103和電泳接口105包括在該系統(tǒng)中，用于接合樣品盒和電泳盒。本文提供的樣品盒和電泳盒都可以與系統(tǒng)可釋放地或可移除地接合。圖1a-1c的系統(tǒng)可用于法醫(yī)分析，以解碼單個樣品的基因信息。在一些情況下，該系統(tǒng)可用于在小于約6小時、5小時、4小時、3小時、2.5小時、2小時、1.5小時、1小時、30分鐘、20分鐘、10分鐘、5分鐘、1分鐘或更少時間內(nèi)確定樣品的基因譜。這樣的時間可以取決于例如包括在樣品處理操作中的步驟的數(shù)量。

圖2中示出了圖1a-1c的系統(tǒng)的示意圖。包括用于結(jié)構(gòu)支撐的機(jī)架200，該機(jī)架200可以由金屬材料(諸如鋁或鋼)、聚合物材料或其組合形成。在一些情況下，機(jī)架可以構(gòu)造成使系統(tǒng)的重量最小化。用戶界面包括在該系統(tǒng)中，該用戶界面包括系統(tǒng)電子控制器201、嵌入式計算機(jī)202、以及能夠識別并讀取指紋的用戶界面屏幕204和識別并讀取樣品條形碼的用戶界面屏幕205。用戶界面接收并處理來自用戶的請求或指令并向用戶傳遞信息。用戶界面可以包括被編程為執(zhí)行用于執(zhí)行上述操作的程序并從遠(yuǎn)程位置例如在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送和接收信息(例如計算機(jī)文件)的軟件。如果測量值不在選定的參數(shù)內(nèi)，用戶界面還可以使用戶能夠監(jiān)控操縱進(jìn)度并改變系統(tǒng)的操作。提供樣品盒接口206用于接納用于樣品處理的樣品盒。當(dāng)樣品盒與系統(tǒng)的樣品盒接口接合時，本文所述的樣品盒可以配置為接收一個或更多個樣品并執(zhí)行樣品分離、提取、純化、擴(kuò)增或稀釋中的至少一項。樣品擴(kuò)增可以包括聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)。用于執(zhí)行一個或更多個樣品處理步驟所需的一種或更多種試劑，例如洗滌緩沖液、裂解緩沖液、稀釋試劑或擴(kuò)增試劑可以預(yù)先裝載或包括在樣品盒中。系統(tǒng)中還包括完全集成電泳盒207，該完全集成電泳盒207是通過電泳盒接口與系統(tǒng)可釋放地接合的。電泳系統(tǒng)包括用于執(zhí)行電泳分析的所有必要的部分，例如電泳毛細(xì)管、電極(例如，陽極和陰極)、電泳分離介質(zhì)或電泳緩沖液。在一些情況下，電泳系統(tǒng)可以包括可用于執(zhí)行str分析的試劑。其還可以包括用于保持用于樣品處理的試劑的一個或更多個試劑容器，例如，裂解緩沖液容器。裂解緩沖液可以與樣品盒流體連通并用于在樣品處理期間、在樣品盒和電泳盒都與系統(tǒng)接合之后將靶材料從樣品分離出。一旦電泳盒的接合完成，就可以建立電泳盒和系統(tǒng)之間的至少一個自動連通，例如，電泳盒和系統(tǒng)電子控制器201之間的電連通213、電泳盒中的電泳毛細(xì)管的一部分和系統(tǒng)的光學(xué)模塊203之間的光學(xué)連通214、電泳盒的樣品入口端口和樣品盒的樣品出口端口之間的流體連通215、電泳盒和系統(tǒng)的電動驅(qū)動及冷卻模塊208之間的機(jī)械及熱連通216。

在一個示例中，集成電泳盒207在緊湊的單元中具有電泳所必需的所有的或基本上所有的部件，該緊湊的單元可容易地插入到電泳盒接口中或從電泳盒接口移除。這可以允許用戶容易地將盒207與系統(tǒng)接合，而不必打開系統(tǒng)。在一些示例中，電泳所需的所有的或基本上所有的部件(例如，陽極、陰極和至少一個電泳毛細(xì)管)都包括在單個板或單個支撐件或彼此固定地形成一體的多個板或多個支撐件上。

各種化學(xué)物質(zhì)是可商購得到的，用于執(zhí)行str分析并且，特別地用于codis-兼容的str分析。這些化學(xué)物質(zhì)包括，例如來自lifetechnologies/thermofisherscientific(紐約，格蘭德島)(全球網(wǎng)址：lifetechnologies.com/us/en/home/industrial/human-identification/globalfiler-str-kit.html)的和express(6色熒光，24個基因座的str試劑盒)，和來自promegacorporation(威斯康星州，麥迪遜)(全球網(wǎng)址：promega.com/products/genetic-identity/str-analysis-for-forensic-and-paternity-testing/powerplex-fusion-str-kits？utm_medium＝print&utm_source＝ishi_poster&utm_campaign＝powerplex&utm_content＝october)的fusion。

本文提供的系統(tǒng)還可以包括用于為系統(tǒng)供電的電源212、用于在陽極和陰極之間施加電壓梯度的交流電源211、用于為系統(tǒng)的一個或更多個部分散發(fā)熱量的一個或更多個風(fēng)扇210、和用于在系統(tǒng)內(nèi)或在系統(tǒng)外收集和傳遞數(shù)據(jù)的一個或更多個usb端口209。

本公開還提供了電泳盒，該電泳盒可以包括可移除地插入到電泳盒中的一個或更多個子容器或子盒，例如，用于保持電泳分離介質(zhì)、用于樣品處理的試劑、或用于樣品分析的試劑的子容器。圖3示出了包括電泳分離介質(zhì)子容器的電泳盒的示例。如圖3中所示，電泳盒被制造成具有空間302，該空間302配置為專門接收并容納次級或子容器。用于保持電泳分離介質(zhì)的子容器301可以在電泳盒與系統(tǒng)接合之前儲存在電泳盒303的外部。保持電泳分離介質(zhì)的子容器可以在電泳盒與系統(tǒng)接合之前的短時間內(nèi)，例如在電泳盒與系統(tǒng)接合之前少于1小時、50分鐘、40分鐘、30分鐘、20分鐘、15分鐘、10分鐘、5分鐘內(nèi)安裝到電泳盒中305。一旦電泳盒安裝到系統(tǒng)中306，可以使子容器與系統(tǒng)的熱控制模塊熱連通，系統(tǒng)的熱控制模塊可以將子容器的溫度調(diào)節(jié)至期望值并將其保持一段時間。

ii.電泳盒

(1)總體概述

本公開還提供了用于樣品分析的集成電泳盒，該集成電泳盒具有小的覆蓋面積并配置成與用于樣品制備、處理和分析的系統(tǒng)可移除地接合。電泳盒可以包括毛細(xì)管電泳組件，該毛細(xì)管電泳組件包括陽極子組件、陰極組件和具有第一端部和第二端部的至少一個電泳毛細(xì)管，可以在第一端部和第二端部之間施加電壓梯度。陽極子組件可以包括單個陽極或多個陽極。陰極子組件可以包括一個陰極或多個陰極。電泳毛細(xì)管的第一端部和第二端部可以分別與陽極子組件和陰極子組件連通。

如本文所述，術(shù)語“覆蓋面積”通常是指當(dāng)電泳盒放置在表面上時，所被覆蓋的表面的水平表面積或面積。在一些情況下，電泳盒可具有小于或等于約1m²、9000cm²、8000cm²、7000cm²、6000cm²、5000cm²、4500cm²、4000cm²、3500cm²、3000cm²、2500cm²、2000cm²、1900cm²、1800cm²、1700cm²、1600cm²、1500cm²、1400cm²、1300cm²、1200cm²、1100cm²、1000cm²、900cm²、800cm²、700cm²、600cm²、500cm²、450cm²、400cm²、350cm²、300cm²、250cm²、200cm²、150cm²、100cm²、90cm²、80cm²、70cm²、60cm²、50cm²、40cm²、30cm²、20cm²或10cm²的覆蓋面積。在一些情況下，電泳盒可以具有本文所述的任意兩個值之間的覆蓋面積。在一個示例中，電泳盒具有在約625cm²和3600cm²之間的覆蓋面積。

在一些情況下，電泳盒還可以包括電泳分離介質(zhì)容器，該電泳分離介質(zhì)容器用于保持電泳分離介質(zhì)并通過流體管線與陽極子組件中的至少一個陽極連通。在一些情況下，電泳盒中可以包括流體處理設(shè)備，借助于該流體處理設(shè)備，可以將電泳分離介質(zhì)移動到至少一個電泳毛細(xì)管中?？梢允褂媚軌蛞苿恿黧w的任何類型的設(shè)備，例如閥、泵、靜電流體加速器和各種其它形式的處理設(shè)備。

電泳盒還可以包括樣品入口端口，該樣品入口端口能夠接收來自系統(tǒng)的樣品出口端口的樣品并與陰極子組件中的至少一個陰極以及電泳毛細(xì)管的開口流體連通。

圖4a和圖4b示出了本公開的電泳盒的示例的清楚的外殼視圖。一般地，電泳盒可以包括盒殼體400、子容器(或子盒)殼體401、用于提供光源并檢測來自分析物的信號的光學(xué)接口402、一個或更多個流體動力設(shè)備(例如，液力耦合器)403、陽極子組件404、陰極子組件405，電泳毛細(xì)管406、電接口407、用于在電泳盒的部分上施加壓力或力的一個或更多個機(jī)械接口(例如，408、409、412和413)、用于控制子容器401的溫度的熱接口410、以及用于在陽極子組件中的至少一個陽極和陰極子中的至少一個陰極之間提供電壓的電接口411。

(2)陰極子組件

圖6a中示出了可以包括在本公開的電泳盒中的陰極子組件的示例。三個陰極節(jié)點602包括在陰極子組件中并與電泳毛細(xì)管端口606電連通。在一些情況下，陰極節(jié)點可以布置在電泳毛細(xì)管端口附近，例如至少一個陰極節(jié)點定位成與電泳毛細(xì)管端口相對，如圖6a中所示。陰極節(jié)點還可以通過陰極子組件的通路與樣品入口端口603、第一試劑端口604、第二試劑端口605以及廢物端口601流體連通。樣品入口端口603還可以與樣品盒接口的至少一個樣品出口端口連通并從其接收所制備的樣品。所接收的樣品可以通過樣品管線流動到陰極子組件的通路中，并通過施加電壓梯度，將所接收的樣品推入電泳毛細(xì)管中。可以提供可能有助于執(zhí)行電泳分析的一種或更多種試劑(例如，電泳緩沖液、水等)，并且該一種或更多種試劑與電極和電泳端口連通。提供廢物容器，并且該廢物容器通過廢物端口和陰極子組件的通路與所有其他的流體端口(例如，樣品入口端口、電泳毛細(xì)管端口以及第一試劑端口和第二試劑端口)流體連通。來自任何一個端口和陰極子組件的過多的流體或液體泄露物可以流入廢物容器中并被收集。

(3)陽極子組件

圖6b中示出了包括在本公開的電泳盒中的陽極子組件的示例。陽極子組件包括與電泳毛細(xì)管端口614電連通的陽極節(jié)點612。陽極子組件還可以包括電泳分離介質(zhì)端口611、一個或更多個試劑端口(607和613)以及廢物端口609。所有這些端口都通過陽極子組件的通路與陽極節(jié)點612和電泳毛細(xì)管端口614流體連通。陽極子組件中還包括兩個機(jī)械接口，該兩個機(jī)械接口與陽極子組件的其余部分機(jī)械連通并有助于在陽極子組件的不同部分之間遞送和轉(zhuǎn)移電泳分離介質(zhì)的流體流和試劑。

在一些示例中，機(jī)械接口可以包括可垂直地移動并在陽極子組件的通路上施加高壓力的高壓活塞608。機(jī)械接口可以包括水平移動并能夠緩解來自高壓活塞的壓力的陽極主活塞610。電泳分離介質(zhì)端口611可以從電泳介質(zhì)子容器接收電泳分離介質(zhì)。然后，所接收的電泳分離介質(zhì)可以通過流體管線移動到陽極子組件的通路中并與電泳毛細(xì)管端口614連通。然后，高壓活塞608向下移動以在通路上施加高壓力，并通過電泳毛細(xì)管端口614將電泳分離介質(zhì)推入至少一個電泳毛細(xì)管中。可以通過試劑端口607和613接收一種或更多種試劑(例如，水、電泳緩沖液)并將其泵送至用于之后的樣品分析的電泳毛細(xì)管中。在一些情況下，試劑端口中的一個可用于接收再生流體并與陽極子組件的通路以及一個或更多個其它部分連通。如本文其他地方所描述的，再生流體可用于沖洗和清洗使用了一次或更多次后的電泳毛細(xì)管并恢復(fù)和還原其功能或性能。施加再生流體的時間周期和頻率可以根據(jù)許多因素變化。這些因素的非限制性示例可以包括溫度、再生流體的性質(zhì)(例如，粘度)、再生流體的類型、再生流體的量、用于驅(qū)動再生流體的壓力或力、電泳毛細(xì)管的開口尺寸、要再生的電泳毛細(xì)管的總表面積、需要移除的吸附在電泳毛細(xì)管的內(nèi)壁或表面上的物質(zhì)或材料、或其組合。能夠清潔電泳毛細(xì)管的內(nèi)壁或表面的任何類型的流體可以用于本公開中。再生流體可以是有機(jī)流體、含水流體(aqueousfluid)、不含水無機(jī)流體、或其混合物。在一些情況下，再生流體可以包括一種或更多種堿金屬類氫氧化物，例如lioh、naoh、koh、rboh或csoh。在一些情況下，再生流體可以包含一種或更多種鹽，例如四硼酸鈉和磷酸三鈉。在一些情況下，在某些應(yīng)用中可以使用多于一種類型的再生流體。例如，在第一再生流體清洗之后，可以使用第二再生流體和第三再生流體來進(jìn)一步清潔電泳毛細(xì)管。在一些情況下，再生流體可以具有高的ph值，例如11。在一些情況下，再生流體可以具有低的ph值，例如2.5。在一些情況下，再生流體的ph值可以根據(jù)不同的應(yīng)用而變化。

類似于陰極子組件，提供廢物容器以通過包括在陽極子組件中的廢物端口609接收和收集來自陽極子組件的任何多余的流體或可能的泄露物。

iii.電泳盒和系統(tǒng)

電泳盒可以配置成與樣品分析系統(tǒng)的盒接口可釋放地接合。如進(jìn)一步提供的，電泳盒的接合可以自動地在電泳盒和系統(tǒng)之間建立至少一個連通。連通的非限制性示例可以包括流體連通、電連通、光學(xué)連通、機(jī)械連通、電磁連通、熱連通、電化學(xué)連通、射頻連通、磁連通及其組合。電磁連通可以包括例如光學(xué)連通和/或無線連通(例如，射頻識別(rfid)、wifi、藍(lán)牙)。可以在電泳盒的至少一部分與系統(tǒng)的至少一個部件之間建立自動連通。例如，在一些情況下，可以在至少一個電泳毛細(xì)管的一部分和系統(tǒng)的光學(xué)模塊之間進(jìn)行光學(xué)連通。在一些示例中，可以在系統(tǒng)的電壓控制組件和電泳盒的陽極和陰極之間進(jìn)行電連通。在一些情況下，可以在電泳盒的至少一個樣品入口和系統(tǒng)的至少一個樣品出口之間建立流體連通。在一些情況下，可以在系統(tǒng)的一個或更多個機(jī)械接口和電泳盒的陽極子組件和陰極子組件之間建立一個或更多個機(jī)械連通。

光學(xué)模塊可以包括至少一個光源和一個光學(xué)檢測器。光源可以包括燈，例如白熾燈、鹵素?zé)?、熒光燈、氣體放電燈，電弧燈、激光燈、uv燈或led燈。光源可以包括激光器。光源可以產(chǎn)生特定的波長或特定范圍的波長，包括但不限于可見光、紅外光、uv光及其組合。光源可以包括可單獨(dú)使用或組合使用的相同或不同類型的多個光源。在一些情況下，可以在電極(即，陽極和陰極)和系統(tǒng)的電壓控制組件之間進(jìn)行電連通。在一些情況下，可以在至少一個電泳毛細(xì)管和系統(tǒng)的熱控制組件之間進(jìn)行熱連通。在一些情況下，可以在至少一個電泳毛細(xì)管和系統(tǒng)的流體控制組件之間進(jìn)行流體連通。在一些情況下，電泳盒的接合和至少一個自動連通的建立可以同時發(fā)生。在一些情況下，電泳盒的接合和至少一個自動連通的建立可以順序地發(fā)生。例如，可以在電泳盒與系統(tǒng)接合之后自動地建立至少一個連通。在進(jìn)行多于一個自動連通的情況下，該多于一個自動連通可以同時地或順序地進(jìn)行，或者在一些情況下，這些自動連通可以被分組，并且不同組的連通可以同時地或者順序地發(fā)生。在一些情況下，可以響應(yīng)于提供給系統(tǒng)的控制模塊的用戶指令來進(jìn)行自動連通。在一些情況下，可以通過一些手動操作，例如由用戶按下按鈕來觸發(fā)自動連通。在一些情況下，通過盒與系統(tǒng)的機(jī)械接合來建立自動連通。例如，這種接合可以通過在接合期間將流體管道滑入或卡入適當(dāng)位置來使流體管道連通。當(dāng)接合物理地將電端子連接到盒和接口上時，可以實現(xiàn)自動電連通。當(dāng)盒放入接口中使檢測元件(例如毛細(xì)管)放入儀器中的光學(xué)組件的光學(xué)列的路徑中時，可以發(fā)生自動光學(xué)連通。可選地，系統(tǒng)可以配置成一旦系統(tǒng)感測到盒被接合就建立連通。例如，一旦盒被接合，系統(tǒng)就可以自動地將流體管道移動到與盒中的流體端口接合?？蛇x地，一旦盒被接合，系統(tǒng)就可以配置成自動地建立與盒的無線電連通。

一旦建立了至少一個自動連通，可能需要檢查或測試連通的魯棒性。例如，在一些情況下，可能需要檢查自動連通是否正確。在進(jìn)行多于一個自動連通的情況下，檢查已經(jīng)進(jìn)行的正確且準(zhǔn)確的連通的數(shù)量可能是有用的?？梢允褂脙?nèi)置電路將檢查結(jié)果轉(zhuǎn)換成輸出信號，該輸出信號隨后可以顯示在系統(tǒng)的用戶界面屏幕上。在一些情況下，自動連通中的每個可以具有單獨(dú)的內(nèi)置電路。在一些情況下，信號內(nèi)置電路可用于所有的連通。在一些情況下，許多連通可能共享一個內(nèi)置電路。可以輸出各種信號并在這里將其用作檢查結(jié)果的指示，例如音頻指示、視覺指示、觸覺指示或其組合。在一些情況下，輸出的信號可以包括指示燈，該指示燈可以點亮以指示準(zhǔn)確連通的數(shù)量。詳細(xì)地，可以使用與各個自動連通相對應(yīng)的多個指示燈，并且在總的數(shù)量的指示燈中點亮的指示燈的數(shù)量可以指示不準(zhǔn)確地建立的連通的數(shù)量。例如，如果要檢查總共五個自動連通，并且在檢查之后，五個中的三個指示燈點亮，則可以指示僅兩個自動連通被正確地建立。在一些情況下，可以顯示指示正確建立的連通的數(shù)量的數(shù)值。例如，一個數(shù)字可能指示五個連通中的兩個是正確進(jìn)行的。在一些情況下，可以顯示指示正確連通的顏色。例如，綠色可以指示連通被準(zhǔn)確地建立。黃指示燈可以指示連通可接受進(jìn)一步操作但不是最佳的，且紅指示燈可以表示連通被不正確地進(jìn)行并需要重新進(jìn)行。在一些情況下，可以使用諸如條(bar)的視覺指示器。連通的量可以根據(jù)條有多滿來指示。在一些情況下，可以輸出指示連通的準(zhǔn)確度的音頻信號。例如，當(dāng)連通不正確地進(jìn)行并且需要修復(fù)時，可以產(chǎn)生嘟嘟聲或警告語。在一些情況下，如果連通不正確地進(jìn)行，系統(tǒng)可振動或提供任何其他類型的觸覺警告。

參考圖5，示出了電泳盒500的示意圖。如本文其他地方所描述的，電泳盒500可以包括電泳組件，該電泳組件包括陽極子組件507、陰極子組件510和用于至少一個樣品的樣品分離和分析中的至少一個電泳毛細(xì)管509。在一些情況下，至少一個毛細(xì)管是一個毛細(xì)管或一個至10個毛細(xì)管。在一些情況下，多個電泳毛細(xì)管可用于對多個樣品執(zhí)行電泳分析。例如，在一些情況下，多個是指可以使用少于或等于約1000個、900個、800個、700個、600個、500個、400個、300個、200個、175個、150個、125個、100個、95個、90個、85個、80個、75個、70個、65個、60個、55個、50個、45個、40個、35個、30個、25個、20個、15個、10個、5個電泳毛細(xì)管。在一些情況下，可以使用多于或等于約1個、5個、10個、15個、20個、25個、30個、35個、40個、45個、50個、55個、60個、65個、70個、75個、80個、85個、90個、95個、100個、125個、150個、175個、200個、300個、400個、500個、600個、700個、800個、900個或1000個電泳毛細(xì)管。在一些情況下，電泳毛細(xì)管的數(shù)量可以落入本文所述的任意兩個值的范圍內(nèi)，例如66。

陰極子組件可以包括至少約1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個陰極節(jié)點。陽極子組件可以包括至少約1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個或10個陽極節(jié)點。在圖5的說明性示例中，三個陰極節(jié)點511包括在陰極子組件中并且與電泳毛細(xì)管的第一端部流體連通且電連通。至少一個陽極節(jié)點529被包括在陽極子組件中并且與電泳毛細(xì)管的第二端部流體連通且電連通。盡管在本公開中展示了包括一個陽極節(jié)點和三個陰極節(jié)點的陽極子組件和陰極子組件，但應(yīng)當(dāng)理解，可以基于不同的應(yīng)用使用任意數(shù)量的陽極和陰極。例如，在一些情況下，可以使用等于或少于約20個、15個、10個、9個、8個、7個、6個、5個、4個、3個、2個或1個陽極或陰極。在一些情況下，可以使用多于或等于約1個、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、15個或20個陽極或陰極。在一些情況下，在某個應(yīng)用中使用的陽極或陰極的數(shù)量可以在本文所述的任意兩個值之間，例如11。

電泳盒還可以包括用于保持電泳分離介質(zhì)和用于保持用于樣品處理和分析的多于一種試劑的多于一個容器。如圖5中所示，電泳盒500中包括電泳分離介質(zhì)容器501、第一試劑容器502、第二試劑容器503、第三試劑容器504和第四試劑容器505。如本公開中所提供的，一個或更多個容器可以配置成可移除地插入到電泳盒中。在樣品分析的每次運(yùn)行完成后，根據(jù)應(yīng)用，一個或更多個容器可以被替換或重新使用。在一些情況下，例如，如果使用熱敏電泳分離介質(zhì)或電泳試劑，并且微小的溫度變化可能損害其性能且之后導(dǎo)致整個分析失敗，則可能期望在預(yù)定溫度下儲存或運(yùn)輸一個或更多個容器。在一些情況下，容器可以在室溫下儲存或運(yùn)輸。在一些情況下，容器可以在高溫下儲存或運(yùn)輸。在一些情況下，容器可以在低溫下儲存或運(yùn)輸。在一些情況下，容器可以在小于或等于約50℃、40℃、30℃、25℃、20℃、15℃、10℃、5℃、0℃、-5℃、-10℃、-20℃、-30℃、-40℃、-50℃、-60℃、-70℃、-80℃、-90℃或-100℃的溫度下儲存和運(yùn)輸。在一些情況下，容器可以在大于或等于-20℃、-10℃、-5℃、0℃、5℃、10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃的溫度下儲存或運(yùn)輸。在一些情況下，容器可以在本文所述的任意兩個值之間的溫度例如4℃下儲存或運(yùn)輸。一旦將容器安裝在電泳盒中，則它們可以保持在相同或不同的溫度下。容器的安裝可以手動地或自動地實現(xiàn)。

可以在電泳分析中使用分離通道來移動和分離樣品的任何類型的電泳分離介質(zhì)可在此用于本公開。電泳分離介質(zhì)可以是固體、半固體、液體(例如，凝膠)，例如有機(jī)材料、天然高分子、合成或半合成聚合物(例如，線型的均聚物或嵌段共聚物、交聯(lián)的均聚物或嵌段共聚物)、或其組合。電泳分離介質(zhì)的非限制性示例可以包括瓊脂糖、蔗糖、乙酸纖維素、淀粉-凝膠、聚丙烯酰胺(例如，lpa系列(包括lpa-1)的分離凝膠(beckmancoulter)，pop^tm系列(包括pop-4^tm、pop-6^tm和pop-7^tm)的分離聚合物(lifetechnologies)、和具有自包被聚合物的改進(jìn)的lpa(例如，lpav2e(integenxinc.)))、羥乙基纖維素和其它生物聚合物。為了分離單鏈核酸片段，可以使用包括化學(xué)變性劑(例如尿素、甲酰胺或n-甲基-吡咯烷酮)的分離聚合物或凝膠或在使雙聯(lián)核酸片段變性的溫度(例如至少約65℃、75℃、85℃或90℃或更高)下執(zhí)行變性凝膠電泳。

一旦電泳分離介質(zhì)容器501與電泳盒正確地接合，借助于用于控制一個或更多個流體處理設(shè)備(例如，泵)的第一機(jī)械接口515，可以驅(qū)動電泳分離介質(zhì)并將其移動到陽極子組件507。應(yīng)用第二機(jī)械接口514和第三機(jī)械接口516，通過在高壓活塞506和陽極主活塞(未示出)上施加力(或壓力)，可以將電泳分離介質(zhì)進(jìn)一步推入到至少一個電泳毛細(xì)管中。

任何合適的試劑可以用于本公開中。試劑可以是固體、半固體或液體。在使用液體試劑的情況下，液體試劑可以包括有機(jī)流體、無機(jī)流體或其混合物。例如，試劑可以包括水、電泳緩沖液、樣品處理緩沖液(例如，裂解緩沖液)、加載緩沖液、再生流體或其組合。例如，試劑可以以水溶液提供(例如，儲存)、或可以以固體或干燥(例如，凍干)形式提供(例如，儲存)并然后通過適當(dāng)?shù)靥砑右后w(例如，水溶液)而被置于溶液中。可選地，試劑可以以基本上無水的非離子型有機(jī)溶劑(例如，乙醇溶劑)或以基本上無水的離子型有機(jī)溶劑(例如，深共晶溶劑)來提供(例如，儲存)，并可通過適當(dāng)?shù)靥砑铀芤憾辉偎?re-hydrated)，如在pct專利申請?zhí)杦o2014/055936中所描述的，該申請通過引用以其整天并入本文。如本公開中所使用的，術(shù)語“再生流體”通常是指能夠恢復(fù)和還原電泳盒的一個或更多個部分(例如，電泳毛細(xì)管)的功能或性能的流體。在一些情況下，再生流體可以包括水溶液。在一些情況下，再生流體可以包括堿性流體。在一些情況下，再生流體可以包括一種或更多種堿金屬類氫氧化物。

為了收集可能從例如電泳毛細(xì)管、陽極子組件或陰極子組件泄漏的任何液體或流體，兩個廢物容器512和513可以包括在電泳盒中并分別與陽極子組件和陰極子組件連通。廢物容器的收集容量(例如，容積)可以根據(jù)應(yīng)用而變化。在一些情況下，可能需要高的收集容量，例如，如果要分析大量的樣品并且預(yù)期消耗大量的試劑。在一些情況下，低收集容量可能就足夠了。在一些情況下，收集容量可以小于或等于約500毫升(ml)、400ml、300ml、200ml、100ml、90ml、80ml、70ml、60ml、50ml、40ml、30ml或20ml。在一些情況下，廢物容器的收集容量可以大于或等于約5ml、10ml、20ml、30ml、40ml、45ml、50ml、55ml、60ml、65ml、70ml、75ml、80ml、85ml、90ml、95ml、100ml、150ml或200ml。在一些情況下，廢物容器的收集容量可以在本文所述的任意兩個值之間，例如25ml。如本公開中所提供的，任何數(shù)量的水容器(例如，至少1個、2個、3個、4個或5個)可以包括在電泳盒中。例如，除了與陽極子組件和陰極子組件連通的廢物容器之外，每個試劑容器和電泳分離介質(zhì)容器都可以設(shè)置有其自己的水容器。

在本公開的一些方面，電泳盒還可以包括多個流體處理設(shè)備，該多個流體處理設(shè)備使電泳盒的各個部分或部件流體連通。如以上以及本文其他地方所描述的，可以使用能夠移動或轉(zhuǎn)移流體的任何類型的設(shè)備，例如閥、泵、靜電流體加速器和各種其它形式的處理裝備。如圖5中所示，泵520和521用于通過其相應(yīng)的流體管道將儲存在第一試劑容器502和第二試劑容器503中的試劑驅(qū)動到陽極子組件507。類似地，泵522和523用于通過兩個單獨(dú)的流體管道將保存在第二試劑容器503和第三試劑容器504中的試劑轉(zhuǎn)移到陰極子組件510。

在一些情況下，可能希望至少一個試劑容器與電泳盒或系統(tǒng)的多于一個部分連通。例如，如圖5中所示，第二試劑容器503和第三試劑容器504除了其如上所述的與電泳盒的陰極子組件510的連通之外，還與電泳盒外部的部分連通。詳細(xì)地，該兩個試劑容器通過流體管線與樣品盒接口519和流體處理設(shè)備518流體連通。四通閥528和三通閥527用于引導(dǎo)、控制和調(diào)節(jié)流體管線中不同類型的流體流動?？蛇x地或另外地，具有安裝在電泳盒的內(nèi)部而僅與電泳盒的外部的部分或部件連通的一個或更多個試劑容器可以是有利的。例如，在如圖5中所示的本示例中，第四試劑容器505與電泳盒接合并通過流體管線與樣品盒接口519流體連通。在一些情況下，電泳盒中可以包括一個或更多個流體動力設(shè)備(例如，液力耦合器524、525和526)，該一個或更多個流體動力設(shè)備可以有助于通過流體管線遞送和轉(zhuǎn)移試劑、分析物或樣品。

電泳盒還可以包括樣品遞送組件，該樣品遞送組件包括至少一個樣品入口端口和至少一個樣品管線，其中每個樣品管線使樣品入口端口通過陰極子組件中的通路與電泳毛細(xì)管的第一端部連通。樣品入口端口還可以配置為與包括在樣品盒接口519中的樣品出口端口通過流體動力設(shè)備526(例如，液力耦合器或液壓耦合器)連通。使用樣品遞送組件，來自與樣品盒接口接合的樣品盒的經(jīng)處理的樣品可以通過樣品管線被引導(dǎo)到分離通道(例如，電泳毛細(xì)管)。用于將所制備的樣品移動到分離通道中的任何合適的方法可以用于本公開的上下文中。例如，可以通過在電泳樣品管線中在包括較高鹽濃度或較高離子強(qiáng)度的電泳緩沖液的區(qū)域之間定位包括較低鹽濃度或較低離子強(qiáng)度的樣品的稀釋混合物來執(zhí)行場放大堆疊(field-amplifiedstacking)(fas)。在另一個示例中，可以將材料(例如，空氣)團(tuán)塊定位在樣品管線中的樣品的下游，其中該材料具有與電泳緩沖液或樣品的電導(dǎo)率不同的電導(dǎo)率。當(dāng)樣品定位在整個分離通道上時，樣品可以在合適的電壓(例如，約3kv至約5kv，或約4kv)下經(jīng)過適量的時間(例如，約10秒至約20秒，或約15秒)被電動地注射到分離通道中。在一些其他示例中，可以使用泵來驅(qū)動樣品進(jìn)入分離通道。在一個實施方案中，可以將毛細(xì)管插入到樣品管線中，使得樣品流動通過毛細(xì)管的開口。在另一個實施方案中，樣品管線可以與電泳毛細(xì)管同軸。

一旦所制備的樣品移動到分離通道中，則樣品可以借助于(如在陽極529和陰極511之間施加的電壓梯度下可產(chǎn)生的)電場在分離通道內(nèi)進(jìn)行樣品分離和分析。在電場的影響下，電泳毛細(xì)管中的分析物以不同的速率移動通過基質(zhì)(即電泳分離介質(zhì))，該不同的速率由一種或更多種因素(例如質(zhì)量、電荷或其組合)確定。

電泳毛細(xì)管的一部分可以用作光學(xué)窗口508，該光學(xué)窗口508能夠接收來自光源的光并發(fā)射可由包含在檢測組件中的一個或更多個檢測器捕獲和檢測的信號。在一些情況下，可以提供可以包括光源和檢測組件的光學(xué)模塊。光源定位成通過光學(xué)窗口將光束遞送到至少一個電泳毛細(xì)管。一個或更多個光學(xué)檢測器(例如，電荷耦合設(shè)備(ccd)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(cmos)、光檢測器、光電二極管或光電倍增檢測器)可以光學(xué)地耦合，以通過光學(xué)窗口接收從至少一個電泳毛細(xì)管發(fā)射的信號。如在本公開的其他地方所討論的，電泳盒中的光學(xué)窗口與光源和光學(xué)模塊之間的光學(xué)連通可以在電泳盒的接合發(fā)生的同時自動地建立。在一個實施方案中，毛細(xì)管可以由順從性構(gòu)件可移動地支撐，該順從性構(gòu)件可以被朝向光學(xué)組件彈簧偏壓。系統(tǒng)中的光學(xué)模塊物理地接合順從性構(gòu)件，使毛細(xì)管與光學(xué)器件大致橫向?qū)R。當(dāng)光學(xué)模塊接合順從性構(gòu)件時，光學(xué)模塊的接合組件上的特征可以通過毛細(xì)管穿過順從性構(gòu)件的移動而提供精準(zhǔn)的對齊。

毛細(xì)管可以被熱調(diào)節(jié)，例如被加熱，以保持適當(dāng)?shù)倪\(yùn)行溫度。通過使毛細(xì)管與熱電加熱器(例如，珀耳帖(peltier))熱接觸，或者通過使毛細(xì)管與電阻加熱器熱接觸，毛細(xì)管可以通過例如溫度控制的空氣在毛細(xì)管上流動來進(jìn)行加熱。在美國專利8,512,538中描述了使用電阻加熱器加熱毛細(xì)管的組件的示例。在另一個實施方案中，毛細(xì)管加熱器組件可以包括柔性加熱器電路，該柔性加熱器電路包括聚合物基底中的電阻加熱器(例如，線材跡線(wiretrace))。這種柔性加熱器電路可從mod-tronic(thermofoil)、kapton(聚酰亞胺加熱器)和mcmaster-carr(超薄加熱片)商購獲得。毛細(xì)管熱調(diào)節(jié)組件的一個實施方案包括以下元件：毛細(xì)管被夾在織物鉤環(huán)緊固件(例如，條帶)的鉤環(huán)層之間。電阻加熱器(例如鎳鉻合金線材)通過織物層中的一層與毛細(xì)管熱接觸，例如物理地接觸層的外表面。該組件可以由熱散布器(thermalspreader)，比如石墨(例如柔性石墨)來支撐。在另一個實施方案中，毛細(xì)管夾在兩個熱導(dǎo)性凝膠條帶，例如thermacooltc3008(圣戈班，庫爾布瓦，法國)之間。這種夾層又被夾在熱散部器(比如石墨薄膜(例如，石墨薄膜，kerafol，eschenbach，德國))之間。這個夾層又夾在條帶狀加熱器(例如，kapton)之間。

在樣品處理和分析的每個循環(huán)完成之后，不需要更換和丟棄電泳盒。本公開提供了可重復(fù)使用至少2次、4次、6次、8次、10次、12次、14次、16次、18次、20次、21次、22次、23次，24次、25次、26次、27次、28次、29次、30次、35次、40次、45次、50次、60次、70次、80次、90次或100次的電泳盒。如本文其他地方所討論的，再生流體包含在電泳盒中，并用于在每次使用后沖洗和清洗電泳毛細(xì)管。

iv.方法

本公開中還提供了用于使用本文所述的系統(tǒng)來制備、處理和分析包括樣品的基因材料的方法。通常，該方法可以包括：(a)提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與電泳盒可釋放地接合的電泳盒接口，該電泳盒包括：(1)陽極子組件，其包括陽極，(2)陰極子組件，其包括陰極，和(3)至少一個電泳毛細(xì)管，其與陽極和陰極流體連通；(b)在電泳盒接口處接納電泳盒；(c)自動地建立以下項中的至少一項：(i)電泳系統(tǒng)的光學(xué)檢測組件和至少一個電泳毛細(xì)管的一部分之間的光學(xué)連通，(ii)系統(tǒng)和陽極以及陰極之間的電連通，(iii)系統(tǒng)和至少一個電泳毛細(xì)管之間的流體連通，(iv)系統(tǒng)和電泳盒或至少一個電泳毛細(xì)管之間的熱連通，和(v)系統(tǒng)和電泳盒之間的磁連通；(d)在至少一個電泳毛細(xì)管的與陽極連通的第一端部和至少一個電泳毛細(xì)管的與陰極連通的第二端部之間提供電壓梯度。

在一些情況下，系統(tǒng)還可以包括電壓控制組件(例如，電源)、至少一個熱控制組件、至少一個樣品出口、光學(xué)模塊和至少一個流體控制組件，電壓控制組件能夠在陽極和陰極之間施加電壓梯度。光學(xué)模塊可以包括光源和檢測組件，該檢測組件包括一個或更多個光學(xué)檢測器。流體控制組件可以包括用于保持樣品制備、處理和分析所需的一種或更多種試劑或流體的流體容器和能夠移動電泳盒或系統(tǒng)內(nèi)的流體的至少一個流體處理設(shè)備。

在一些情況下，自動建立的連通包括以下中的至少一個：(i)電壓控制組件和陽極以及陰極之間的電連通，(ii)光學(xué)模塊與電泳毛細(xì)管的至少部分之間的感測連通，(iii)至少一個熱控制組件和電泳毛細(xì)管之間的熱連通，(iv)至少一個樣品出口和電泳毛細(xì)管之間的第一流體連通，和(v)至少一個流體控制組件和電泳毛細(xì)管之間的第二流體連通。

如本文其他地方所討論的，電泳盒的接合和至少一個自動連通的建立可以同時地或順序地發(fā)生。例如，可以在電泳盒與系統(tǒng)接合之后自動地建立至少一個連通。在進(jìn)行多于一個自動連通的情況下，該多于一個自動連通可以同時地或順序地進(jìn)行。在一些情況下，這些自動連通可以被分組，并且不同組的連通可以同時地或順序地發(fā)生。在一些情況下，自動連通響應(yīng)于提供給系統(tǒng)控制模塊的用戶指令而進(jìn)行。在一些情況下，可以通過一些手動操作，例如由用戶按下按鈕來觸發(fā)自動連通。

v.使用方法

本公開的樣品盒可以用在用于制備樣品(例如，dna分離和擴(kuò)增)的集成系統(tǒng)中。例如，在一個示例(圖9)中，可以將包含在例如拭子或卡片穿孔器上的樣品引入樣品室120中。盒可以與樣品盒接口103接合。包含在芯片外儲存器(off-chipreservoir)中的細(xì)胞裂解緩沖液可以通過端口112供給到盒中的流體通道中，并通過關(guān)閉閥141、142、143和147進(jìn)入樣品室120。端口112可以連接到注射器或另一個正壓或負(fù)壓源。在裂解后，裂解物可以例如，通過打開閥147、148、149和142，且關(guān)閉閥146、145、143、144和141，借助于柱塞移動通過盒上的流體通道，該柱塞通過端口112施加真空以將流體吸入反應(yīng)室122中。在一個實施方案中，dna反應(yīng)室可以包括捕獲預(yù)定量分析物的材料。當(dāng)反應(yīng)室填滿時，過多的流體可以移動到廢物室123中。用于執(zhí)行pcr或其他反應(yīng)的試劑可通過端口115和116引入反應(yīng)室中。在一個實施方案中，如美國專利申請公開號us2013/0115607和國際專利申請公開號wo2013/130910中所詳述的，致動器推動球閥(未示出)，以將主混合物推入端口115中，并將端口116中的引物推入反應(yīng)室122中。系統(tǒng)中的熱控制機(jī)構(gòu)可以施加熱量以在閥148和149關(guān)閉的情況下在盒的反應(yīng)室122中執(zhí)行熱循環(huán)。在熱循環(huán)之后，閥148、145、143和141打開且閥149、146、147、144、142關(guān)閉，并且泳道內(nèi)標(biāo)從端口114分配到反應(yīng)室122中并被推入混合室121中。在混合之后，閥141、142、145、146關(guān)閉，閥143和144打開，并且?guī)в杏镜纼?nèi)標(biāo)的擴(kuò)增的str混合物通過端口113被推到用于分離、檢測和分析的毛細(xì)管電泳分析模塊中。

a.擴(kuò)增和循環(huán)測序-一個通道

在一些情況下，本公開的盒可用于進(jìn)行dna擴(kuò)增和隨后的循環(huán)測序準(zhǔn)備。用于測序的靶可以是例如診斷靶，例如用于基因型分型的基因、攜帶例如來自腫瘤的體細(xì)胞突變的多核苷酸、或來自感染性微生物例如細(xì)菌或病毒的多核苷酸。

圖10中示出了用于這種實施方案的示例性盒2100。盒2100具有輸入2110。樣品2105可以被引入到樣品室2120中。盒可以與儀器2180的接口接合，該儀器2180配置為供應(yīng)試劑和動力。包含在芯片外儲存器2182中的細(xì)胞裂解緩沖液可以通過端口2112供給到盒中的流體通道中，并通過打開閥2114進(jìn)入樣品室2120中。端口2112可以連接到注射器2170或另一個正壓或負(fù)壓源。

裂解后，通過打開閥2116，裂解物可以通過盒上的流體通道移動到分離室2130中；如果需要的話，可以通過打開閥2118由注射器2170施加真空。通過打開閥2118，可以在引入裂解物之前或之后將磁響應(yīng)顆粒，例如珠2184引入分離室中。在另一個實施方案中，珠可以被預(yù)裝載到分離室2130中。可以通過磁致動器2135施加磁力到分離室2130而將多核苷酸捕獲在顆粒上并將其固定?？梢允褂美缫掖?186來洗滌顆粒，并且洗滌劑可以移動到盒上的廢物室(未示出)或盒外的廢物室2188。

然后通過打開閥2122將多核苷酸移動到反應(yīng)室2140中用于進(jìn)行pcr。用于擴(kuò)增特異性核苷酸序列的試劑可以通過端口2113和2115從密封隔室引入反應(yīng)室中，或者這些密封隔室可以包含例如由聚四氟乙烯球密封的在集成小瓶中的試劑。這些試劑包括引物、核苷酸和熱啟動dna聚合酶。引物通常在“引物混合物”中與混合為“主混合物”的其它成分保持分離。系統(tǒng)中的熱控制機(jī)構(gòu)，例如熱循環(huán)儀2160，可以施加熱以在盒的反應(yīng)室2140中執(zhí)行熱循環(huán)。在熱循環(huán)后，殘留的引物和核苷三磷酸可以通過從密封的隔室通過端口2117添加例如外切核酸酶i和蝦堿性磷酸酶來降解。在反應(yīng)后，外切核酸酶i和蝦堿性磷酸酶可以通過由熱循環(huán)儀2160加熱至80℃來降解。

然后可以通過端口2119和2121將用于執(zhí)行循環(huán)測序的試劑從盒上的密封隔室引入反應(yīng)室中。這些試劑包括測序引物、核苷酸、熱啟動dna聚合酶、和用于染料終止子測序的標(biāo)記的雙脫氧核苷酸(例如來自life的終止子(terminator))。通常引物在“引物混合物”中與混合為“主混合物”的其它成分保持分離。熱循環(huán)產(chǎn)生具有堿基特異性熒光標(biāo)記的雙脫氧核苷酸終止的多核苷酸。

然后可以將該混合物移回到分離室2130中?？梢詫⒋彭憫?yīng)顆粒引入分離室2130中，用于多核苷酸捕獲和清洗。

然后可以例如使用空氣2192將清洗的多核苷酸通過輸出端口2123推入毛細(xì)管電泳分析模塊中以用于分離、檢測和分析。

在一些情況下，一些或所有試劑儲存在盒上的隔室中，以便根據(jù)需要移動到流體回路中。

圖11a和圖11b中描述了配置為執(zhí)行該方法的樣品盒的另一個示例。盒3200包括入口3210、壓力端口3212、裂解室3220、過濾室3236、分離室3230、反應(yīng)室3240、反應(yīng)室中的磁吸引珠3285、用于pcr試劑的端口3213和3215、用于循環(huán)測序試劑的端口3219和3221、出口端口3213、和閥3213、3214、3241、3243、3244、3245、3248、3249和3250。圖11b中的盒外觀示出了端口3212和3213，以及用于端口3213、3215、3217、3219和3221的開放隔室。

b.擴(kuò)增和循環(huán)測序-多通道

在一些情況下，本公開的樣品盒具有包括多個分支的流體回路，每個分支適于執(zhí)行單獨(dú)的生化反應(yīng)。例如，兩個分支中的每個可以用于對樣品執(zhí)行正向和反向鏈循環(huán)測序中的一個?？梢灾苽湔蜴溣糜谠诘谝环种е羞M(jìn)行測序，并且可以制備反向鏈用于在第二分支中進(jìn)行測序?？蛇x地，不同的分支可以用于擴(kuò)增來自相同樣品的不同的靶核苷酸序列。

圖12中示出了用于這種實施方案的示例性盒2200。盒2200具有輸入2210。樣品2205可以被引入到樣品室2220中。盒可以與配置為供應(yīng)試劑和動力的儀器2280的接口接合。包含在芯片外儲存器2282中的細(xì)胞裂解緩沖液可以通過端口2212供給到盒中的流體通道中，并通過打開閥2214進(jìn)入樣品室2220中。裂解溶液可以與用于捕獲多核苷酸的顆粒相容。端口2212可以連接到注射器或另一個正壓或負(fù)壓源。

裂解后，通過打開閥2216，裂解物可以通過盒上的流體通道移動到分離室2230中。通過打開閥2218，可以在引入裂解物之前或之后將磁響應(yīng)顆粒(例如，珠2284)引入分離室中。可以通過磁致動器2235施加磁力到分離室2230而將多核苷酸捕獲在顆粒上并將其固定?？梢允褂美缫掖?286來洗滌顆粒，并且洗滌劑可以移動到盒外的廢物室2288。

然后，通過打開閥2222a-c，將多核苷酸的等分試樣移入反應(yīng)室2240a-c中以用于進(jìn)行pcr。這可以例如通過順序地打開和關(guān)閉這些閥，并將材料移動到每個打開的室中來完成。用于擴(kuò)增特異性核苷酸序列的試劑可以從密封隔室引入反應(yīng)室中，或者可以以凍干的形式存在。系統(tǒng)中的熱控制機(jī)構(gòu)，例如熱循環(huán)儀2260，可以施加熱以在盒的反應(yīng)室2240中執(zhí)行熱循環(huán)。

在熱循環(huán)之后，通過打開閥2242a-c可以將產(chǎn)品移動到室2250a-c中。這里，引物和核苷三磷酸由例如以凍干形式存在或從密封隔室中加入的外切核酸酶i和蝦堿性磷酸酶降解。在反應(yīng)后，外切核酸酶i和蝦堿性磷酸酶可以通過由熱循環(huán)儀2260加熱至80℃來降解。

然后通過打開閥2251a-c將樣品移動到反應(yīng)室2250a-c中，以準(zhǔn)備循環(huán)測序。再次，可以將例如來自盒上的密封隔室或可以以凍干形式存在的用于執(zhí)行循環(huán)測序的試劑引入反應(yīng)室中。熱循環(huán)產(chǎn)生具有堿基特異性標(biāo)記的雙脫氧核苷酸終止的多核苷酸。

然后通過打開閥2253a-c將熱循環(huán)反應(yīng)的產(chǎn)物移動到清洗室2254a-c中?？梢詫⒋彭憫?yīng)顆粒引入到清洗室2254a-c中，以用于多核苷酸捕獲和清洗。

然后可以通過打開閥2255a-c例如使用空氣2292將清洗的多核苷酸通過輸出端口2223推入毛細(xì)管電泳分析模塊中以用于分離、檢測和分析。

c.dna定量

在一些情況下，本公開的樣品盒包括dna定量功能。這種功能可用于計量確定適合于下游應(yīng)用(例如str擴(kuò)增)的擴(kuò)增的dna量。

圖13中示出了用于這種實施方案的示例性盒2300。盒2300具有輸入2310。樣品2305可以被引入到樣品室2320中。盒可以與配置為供應(yīng)試劑和動力的儀器2380的接口接合。包含在芯片外儲存器2382中的細(xì)胞裂解緩沖液可以通過端口2312供給到盒中的流體通道中，并通過打開閥2314進(jìn)入樣品室2320中。端口2312可以連接到注射器2370或另一個正壓或負(fù)壓源。

裂解后，通過打開閥2316，裂解物可以通過盒上的流體通道移動到分離室2330中。通過打開閥2318，可以在引入裂解物之前或之后將磁響應(yīng)顆粒(例如珠2384)引入分離室中?？梢酝ㄟ^磁致動器2335施加磁力到分離室2330而將多核苷酸捕獲在顆粒上并將其固定。可以使用例如乙醇2386來洗滌顆粒，并且洗滌劑可以移動到盒外的廢物室2388。

然后，通過打開閥2322可以將預(yù)定量的帶有捕獲的dna的顆粒移動到反應(yīng)室2340中。磁致動器2335將使珠在反應(yīng)室2340中固定。通過端口2319和2321將人類特異性qpcr試劑(例如，來自thermofisherscientific^tm的quantifiler或來自promega^tm的plexorhy系統(tǒng))從密封隔室引入反應(yīng)室中。為了進(jìn)行qpcr，系統(tǒng)中的熱控制機(jī)構(gòu)，例如熱循環(huán)儀2360，可以施加熱以在盒的反應(yīng)室2340中執(zhí)行熱循環(huán)。檢測設(shè)備2370例如使用照明來確定反應(yīng)的進(jìn)程。該信息用于確定每單位珠體積捕獲多少dna。計算攜帶預(yù)定量的dna所需的珠的量。

然后可以例如使用空氣2392推動反應(yīng)室2340中的材料通過輸出端口2323。

接下來，將確定為攜帶期望量的dna的來自分離室2330的一定體積的珠移動到反應(yīng)室2340中。然后可以通過端口2313和2315將用于執(zhí)行pcr的試劑從盒上的密封隔室引入反應(yīng)室中，并且進(jìn)行反應(yīng)熱循環(huán)。

然后可以例如使用空氣2392將階梯內(nèi)標(biāo)(internalladderstandard)通過輸出端口2323推入毛細(xì)管電泳分析模塊中以用于分離、檢測和分析。

本公開的盒可以用在用于分析樣品(例如，通過實時或終點檢測進(jìn)行dna分離和擴(kuò)增)的集成系統(tǒng)中。對于實時測量，樣品可以由光學(xué)檢測系統(tǒng)查詢同時在反應(yīng)室122中擴(kuò)增。讀出可以是熒光或熔點的變化。探針可以是人類特異性的，用于人類識別、法醫(yī)或分子診斷應(yīng)用，或是病原體特異性的，用于分子診斷應(yīng)用，或是生物武器(bioagent)特異性的，用于生物防衛(wèi)應(yīng)用，或是非特異性嵌入劑，用于確定存在的dna的量。擴(kuò)增方法包括，例如熱或等溫擴(kuò)增反應(yīng)(例如pcr)、滾環(huán)擴(kuò)增、全基因組擴(kuò)增、基于核酸序列的擴(kuò)增、和單鏈置換擴(kuò)增、單引物等溫線性擴(kuò)增(spia)、環(huán)介導(dǎo)的等溫擴(kuò)增、連接介導(dǎo)的滾環(huán)擴(kuò)增等。

本公開的樣品盒可以用在用于分析樣品的集成系統(tǒng)中。測定可以檢測多肽(例如，免疫測定)或核酸(例如，pcr或逆轉(zhuǎn)錄，隨后擴(kuò)增)。為了檢測免疫測定，在樣品裂解和裂解的樣品移動到反應(yīng)室121之后，端口115和116可以用于向樣品添加初級抗體和二級抗體。檢測可以在樣品室121中，或者樣品可以通過端口113移動到檢測器。

測定可以是多個或單個分析物。測定可以涉及測量樣品的存在、量、活性或其他特征的任何測定。這些包括涉及通過熒光、發(fā)冷光、化學(xué)發(fā)光、吸光度、反射率、透光度、雙折射率、折射率、比色及其組合進(jìn)行檢測的測定。在本公開中，酶主混合物和底物可以單獨(dú)加入到反應(yīng)和光學(xué)監(jiān)測的測定的過程或終點中。

在一些情況下，本公開的樣品盒可以用于為另外的分析設(shè)備制備樣品。分析方法可以包括測序、色譜分析法(例如，氣體或尺寸排除色譜法)、測電法、橢圓偏振法、折射測量法、干涉測量法(例如，背散射干涉測量法)、光譜測定法(例如質(zhì)譜測定法、核磁共振譜法、拉曼光譜、表面增強(qiáng)拉曼光譜)、表面等離子體共振。測序方法可以包括高通量測序、焦磷酸測序、合成測序、單分子測序、納米孔測序、半導(dǎo)體測序、連接測序、雜交測序，轉(zhuǎn)錄組測序(rna-seq)(illumina)、數(shù)字基因表達(dá)譜(digitalgeneexpression)(helicos)、下一代測序、單分子合成測序(smss)(helicos)、大規(guī)模并行測序、克隆單分子陣列(solexa)、鳥槍法測序、maxim-gilbert測序、桑格測序(sangersequencing)、引物步移法、使用pacbio、solid、iontorrent或nanopore平臺的測序。

對于str應(yīng)用而言，熱循環(huán)后，其他試劑，如分子量標(biāo)志物(尺寸標(biāo)準(zhǔn))可以與pcr產(chǎn)物合并。pcr的產(chǎn)物可以通過連接到端口113的輸出管線(樣品輸出)移出芯片進(jìn)行分析。

在反應(yīng)是短串聯(lián)重復(fù)序列(str)反應(yīng)的情況下，在個案作業(yè)樣品的某些管轄區(qū)域中，可能需要對人類dna的量進(jìn)行定量。典型的法醫(yī)過程是在樣品被str擴(kuò)增之前，在單獨(dú)的儀器中使用實時聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)來定量所提取的樣品。在本公開中，將人類特異性探針添加到在str試劑盒所使用的范圍之外具有熒光的str混合物中。當(dāng)str被pcr擴(kuò)增時，通過用于人類特異性探針的合適波長的光來查詢反應(yīng)室122。人類特異性探針可以是諸如blackhole或探針的猝滅劑或本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的其它化學(xué)物質(zhì)。隨著pcr循環(huán)增加，來自人類特異性探針的熒光被監(jiān)測，以定量反應(yīng)中的人類dna的量。在優(yōu)選的實施方案中，可以基于所測量的人類dna的量來調(diào)整擴(kuò)增循環(huán)的次數(shù)；如果使用獨(dú)立的熱循環(huán)，則可以逐個盒監(jiān)測。一個優(yōu)點是，人類特異性探針將允許同時進(jìn)行的str擴(kuò)增實現(xiàn)最優(yōu)的擴(kuò)增并產(chǎn)生對于試劑盒而言最優(yōu)的str產(chǎn)物量。第二個優(yōu)點是，與str擴(kuò)增同時進(jìn)行的實時監(jiān)測，允許集成采樣反饋系統(tǒng)，而無需另外單獨(dú)的定量過程。第三個優(yōu)點是，對于其中幾乎沒有足夠的樣品產(chǎn)生良好的str圖譜的低拷貝數(shù)量的樣品而言，定量與str擴(kuò)增的集成避免了通常用于定量的等分試樣引起剩余樣品不具有足夠的dna來進(jìn)行良好的str擴(kuò)增。

vi.計算機(jī)控制系統(tǒng)

本公開提供了被編程為實施本公開的方法的計算機(jī)控制系統(tǒng)。圖8示出了被編程或以其他方式配置為促進(jìn)樣品制備、處理和/或分析的計算機(jī)系統(tǒng)801。計算機(jī)系統(tǒng)801可以調(diào)節(jié)本公開的樣品制備、處理和/或分析的各個方面，諸如，例如將電泳盒與用于樣品制備、處理和/或分析的系統(tǒng)的電泳接口接合(例如，見圖1a-1c)。計算機(jī)系統(tǒng)801可以與這樣的系統(tǒng)集成。

計算機(jī)系統(tǒng)801包括中央處理單元(cpu，在本文中也被稱為“處理器”和“計算機(jī)處理器”)805，其可以是單核或多核處理器或用于并行處理的多個處理器。計算機(jī)系統(tǒng)801還包括存儲器或存儲位置810(例如，隨機(jī)存取存儲器、只讀存儲器、閃速存儲器)、電子存儲單元815(例如，硬盤)、用于與一個或多個其他系統(tǒng)進(jìn)行通信的通信接口820(例如，網(wǎng)絡(luò)適配器)、和諸如高速緩沖存儲器、其他存儲器、數(shù)據(jù)存儲和/或電子顯示適配器的外圍設(shè)備825。存儲器810、存儲單元815、接口820和外圍設(shè)備825通過諸如母板的通信總線(實線)與cpu805進(jìn)行通信。存儲單元815可以是用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存儲單元(或數(shù)據(jù)儲存庫)。借助于通信接口820，計算機(jī)系統(tǒng)801可以可操作地聯(lián)接到計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(“網(wǎng)絡(luò)”)830。網(wǎng)絡(luò)830可以是因特網(wǎng)、因特網(wǎng)和/或外聯(lián)網(wǎng)、或者與因特網(wǎng)通信的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和/或外聯(lián)網(wǎng)。在一些情況下，網(wǎng)絡(luò)830是電信網(wǎng)絡(luò)和/或數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)830可以包括一個或更多個計算機(jī)服務(wù)器，該一個或更多個計算機(jī)服務(wù)器可以實現(xiàn)諸如云計算的分布式計算。在一些情況下，借助于計算機(jī)系統(tǒng)801，網(wǎng)絡(luò)830可以實現(xiàn)對等網(wǎng)絡(luò)(peer-to-peernetwork)，該對等網(wǎng)絡(luò)可以使聯(lián)接到計算機(jī)系統(tǒng)801的設(shè)備能夠作為客戶機(jī)或服務(wù)器。

cpu805可以執(zhí)行可包含在程序或軟件中的機(jī)器可讀指令序列。指令可以儲存在諸如存儲器810的存儲器位置中。指令可以被引導(dǎo)到cpu805，cpu805可以隨后編程為或以其他方式配置為實施本公開的方法。由cpu805執(zhí)行的操作的示例可以包括獲取、解碼、執(zhí)行和回寫。

cpu805可以是諸如集成電路的電路的一部分。系統(tǒng)801中的一個或更多個其他部件可以包括在電路中。在一些情況下，電路是專用集成電路(asic)。

存儲單元815可以儲存文件，例如驅(qū)動程序、程式庫和保存的程序。存儲單元815可以儲存用戶數(shù)據(jù)，例如用戶偏好和用戶程序。在一些情況下，計算機(jī)系統(tǒng)801可以包括在計算機(jī)系統(tǒng)801外部(例如位于通過內(nèi)聯(lián)網(wǎng)或因特網(wǎng)與計算機(jī)系統(tǒng)801通信的遠(yuǎn)程服務(wù)器上)的一個或更多個另外的數(shù)據(jù)存儲單元。

計算機(jī)系統(tǒng)801可以通過網(wǎng)絡(luò)830與一個或更多個遠(yuǎn)程計算機(jī)系統(tǒng)通信。例如，計算機(jī)系統(tǒng)801可以與用戶(例如，操作者)的遠(yuǎn)程計算機(jī)系統(tǒng)通信。遠(yuǎn)程計算機(jī)系統(tǒng)的示例包括個人計算機(jī)(例如，便攜式pc)、平板或板型pc(例如，tab)、電話、智能手機(jī)(例如，支持android的設(shè)備，)或個人數(shù)字助理。用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)830訪問計算機(jī)系統(tǒng)801。

本文所述的方法可通過儲存在計算機(jī)系統(tǒng)801的電子儲存位置上(諸如，例如儲存在存儲器810或電子儲存單元815上)的機(jī)器(例如，計算機(jī)處理器)可執(zhí)行代碼來實現(xiàn)。機(jī)器可執(zhí)行或機(jī)器可讀代碼可以以軟件的形式提供。使用期間，代碼可由處理器805執(zhí)行。在一些情況下，可從存儲單元815取回代碼，并為了處理器805輕易地獲取代碼而將其儲存在存儲器810上。在一些情況下，可排除電子存儲單元815，并將機(jī)器可執(zhí)行指令儲存在存儲器810中。

代碼可被預(yù)編譯并配置成供具有適應(yīng)于執(zhí)行該代碼的處理器的機(jī)器使用，或可在運(yùn)行時間期間被編譯。代碼可以編程語言的形式提供，該編程語言可被選擇以便使得代碼能以預(yù)編譯的或同時編譯的方式執(zhí)行。

本文提供的系統(tǒng)(例如計算機(jī)系統(tǒng)801)和方法的各個方面可在編程中被具體化。技術(shù)的多個方面可被視為通常以在一種機(jī)器可讀介質(zhì)中攜帶或具體化的機(jī)器(或處理器)可執(zhí)行代碼和/或相關(guān)數(shù)據(jù)的形式的“產(chǎn)品”或“生產(chǎn)的物品”。機(jī)器可執(zhí)行代碼可被儲存在諸如存儲器(例如，只讀存儲器、隨機(jī)存取存儲器、閃速存儲器)或硬盤的電子存儲單元上?！按鎯ζ鳌鳖愋偷慕橘|(zhì)可包括任何或所有的計算機(jī)、處理器或諸如此類的有形存儲器，或可在任意時刻為軟件編程提供非臨時儲存器的諸如各種半導(dǎo)體存儲器、磁帶驅(qū)動器、磁盤驅(qū)動器和諸如此類的其相關(guān)模塊。所有或部分的軟件有時可通過互聯(lián)網(wǎng)或各種其他電信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。這種通信，例如，可使軟件能夠從一個計算機(jī)或處理器加載到另一個計算機(jī)或處理器，例如，從管理服務(wù)器或主機(jī)加載到應(yīng)用服務(wù)器的計算機(jī)平臺。因此，能夠承載軟件元素的另一種類型的介質(zhì)包括例如在本地設(shè)備之間的物理接口上使用的、通過有線和光學(xué)的陸上網(wǎng)絡(luò)和各種空中鏈路上的光波、電波或電磁波。例如，攜帶這些波的物理元件，例如有線或無線鏈路、光鏈路等也可被視為承載軟件的介質(zhì)。如本文所用的，除非被限制為非暫時性的、有形的“存儲”介質(zhì)，否則，例如計算機(jī)或機(jī)器“可讀介質(zhì)”的術(shù)語是指參與向處理器提供用于執(zhí)行的指令的任何介質(zhì)。

因此，諸如計算機(jī)可執(zhí)行代碼的機(jī)器可讀介質(zhì)可采用許多形式，包含但不限于有形的儲存介質(zhì)、載波介質(zhì)或物理傳輸介質(zhì)。非易失性存儲介質(zhì)包括，例如，光盤或磁盤，諸如任何計算機(jī)或類似物中的任何存儲設(shè)備，例如可用于實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫等的附圖中所示的存儲設(shè)備。易失性存儲介質(zhì)包括動態(tài)存儲器，例如這種計算機(jī)平臺的主存儲器。有形的傳輸介質(zhì)包括：同軸電纜；銅線和光纖，其包括包含在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的總線的線材。載波傳輸介質(zhì)可采用諸如在射頻(rf)和紅外(ir)數(shù)據(jù)通信中產(chǎn)生的那些電子或電磁信號或聲波或光波的形式。因此計算機(jī)可讀介質(zhì)的常見形式包括例如：軟盤、可折疊磁盤、硬盤、磁帶、任何其他磁介質(zhì)、cd-rom、dvd或dvd-rom、任何其他光學(xué)介質(zhì)、穿孔卡片紙帶、具有孔形式的任何其他物理存儲介質(zhì)、ram、rom、prom和eprom、flash-eprom、任何其他記憶芯片或盒、傳送數(shù)據(jù)或指令的載波、傳送這種載波的線纜或鏈路、或計算機(jī)可以從其讀取編程代碼和/或數(shù)據(jù)的任何其他介質(zhì)。許多這些形式的計算機(jī)可讀介質(zhì)可能涉及將一個或更多個指令的一個或更多個序列傳送給處理器執(zhí)行。

計算機(jī)系統(tǒng)801可以包括電子顯示器835或可以與電子顯示器835通信，該電子顯示器835包括例如用于使用戶能夠指示計算機(jī)系統(tǒng)801開始樣品制備、處理和/或分析的用戶界面(ui)840。ui的示例包括但不限于圖形用戶界面(gui)和基于web的用戶界面。用戶界面840可以是如在2014年10月22日提交的美國臨時專利申請序列號62/067,429中所描述的，該申請通過引用以其整體并入本文。

本公開的方法和系統(tǒng)可以通過一種或更多種算法來實現(xiàn)。算發(fā)在由中央處理單元805執(zhí)行時可以通過軟件來實現(xiàn)。算法可以例如實現(xiàn)用于樣品制備、處理和/或分析的系統(tǒng)的一般操作。在一些示例中，算法可以調(diào)節(jié)閥的順序的打開和關(guān)閉或電泳盒的操作。

vii.實施例

實施例1

樣品盒是具有集成的注射器筒和樣品室的聚丙烯模制件，樣品室在流體的區(qū)域上具有聚乙烯熱密封件。在廢物室中有吸收劑材料，在反應(yīng)室中有一小塊捕獲材料。桶中裝載有大量的裂解溶液(500-1000μe)，該裂解溶液隔離在兩個橡膠柱塞之間。在芯片上具有由頂部和底部聚四氟乙烯球密封的試劑容器；兩個用于裝載有7-10με的溶液的globalfiler主混合物/引物的兩個部分，一個容納在轉(zhuǎn)移到陰極之前被用作稀釋劑的水/泳道內(nèi)標(biāo)溶液(ilssolution)。

過程步驟

1.裝載盒

a.用戶從包裝中取出盒并將其裝入儀器中。儀器感測盒并接合。撞桿處于縮回狀態(tài)。

b.初始閥沖制(coining)。撞桿移動到閉合狀態(tài)。

2.裝載樣品

a.樣品被記錄并裝載。

3.裂解(見圖14a中液體的路徑)

a.打開裂解加熱器。

b.將閥設(shè)置到從注射器遞送到裂解室的適當(dāng)位置。

c.后橡膠柱塞被儀器上的泵軸接合。

d.將注射器的全部內(nèi)容物遞送到裂解室。

e.將閥移動到通風(fēng)位置。

f.抽拉注射器柱塞，并且將注射器充滿空氣。

g.將閥移動到遞送位置。

h.將空氣注入裂解室中以進(jìn)行混合。

4.轉(zhuǎn)移和捕獲(見圖14b。由注射器入口從樣品室抽吸到反應(yīng)室中。)

a.將閥設(shè)定到其中穿過反應(yīng)室的路徑在裂解室和廢物容器之間打開的狀態(tài)。

b.在廢物容器上抽真空。

c.將裂解物從室中吸出，通過反應(yīng)室并從而經(jīng)過捕獲介質(zhì)，并且進(jìn)入廢物室，在那里裂解物被室中的物質(zhì)吸收。

d.將閥切換到遞送位置并且柱塞被向前推動。

e.再次執(zhí)行抽吸，以確保所有游離的裂解物材料都離開室，通過反應(yīng)室并進(jìn)入廢物室。

5.主混合物/引物加載以及熱循環(huán)。(見圖14c。試劑被泵送到反應(yīng)室中。)

a.將閥設(shè)置為路徑經(jīng)廢物室通向通氣口的狀態(tài)。

b.將兩個pcr混合物小瓶排空至反應(yīng)室中。

c.關(guān)閉所有的閥。

d.開始熱循環(huán)。

6.聚合物填充，其與循環(huán)同時進(jìn)行

a.打開陽極輸入和陽極輸出閥

b.沖洗陽極

c.關(guān)閉陽極輸出閥

d.填充毛細(xì)管

e.清洗陰極

7.混合樣品和稀釋劑(見圖14d。樣品和稀釋劑到達(dá)混合隔室。)

a.將閥設(shè)置為其中路徑在反應(yīng)室和混合室之間打開以連通的狀態(tài)。

b.將稀釋劑小瓶倒空到混合室中。

8.樣品遞送到陰極(見圖14e。產(chǎn)物被推動到出口端口。)

a.將閥設(shè)置為從注射器到混合室的路徑通到樣品出口的狀態(tài)。

b.驅(qū)動注射器以裝入樣品。

9.樣品注射和運(yùn)行

a.將樣品注入毛細(xì)管中

b.緩沖液泵將樣品從毛細(xì)管清理出并沖洗管線

c.進(jìn)行電泳和檢測。

實施例2

在盒1801上執(zhí)行的另一個協(xié)議包括以下步驟。圖15中示出了閥的狀態(tài)。

1裝載樣品盒

2將裂解液引至廢物室*

3將裂解液分配到裂解室

4將裂解液與空氣混合

5混合并加熱裂解液

6將裂解物經(jīng)反應(yīng)室抽取到廢物室

7將引物混合物和主混合物推入反應(yīng)室

8熱循環(huán)

9將泳道內(nèi)標(biāo)和產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)室推動到混合室

10使用空氣泵將殘留的泳道內(nèi)標(biāo)和產(chǎn)物推動到混合室

11將產(chǎn)物推動到陰極

12用水清洗混合室并將產(chǎn)物輸出到陰極

13用水清洗混合室和反應(yīng)室

14將水從樣品盒沖入廢物室

15將水從樣品盒和管線沖到陰極

16釋放

1.所有500ul將被分配到裂解室中，并然后在步驟5之后推入廢物室中。

2.正好低于b0的在到反應(yīng)室的管線中的殘留引物混合物和主混合物將在運(yùn)行之后保留在樣品盒中。

3.沖洗樣品盒使其無水。

實施例3

在圖16的盒上執(zhí)行的另一個協(xié)議，包括以下步驟。開始時所有閥門處于打開狀態(tài)

1.關(guān)閉閥2543和2548。裝載樣品盒。

2.將裂解緩沖液從端口2512通過閥2542推動到裂解室2520。

3.將裂解液與空氣混合：推動空氣通過以下打開的閥并迫使空氣通過以下回路：2512->(打開)2543->2523->2541->2522->2545->2520

4.混合并加熱裂解液

5.通過反應(yīng)室2520->2545->2522->2523->2543->2512將裂解物抽取到廢物室

6.關(guān)閉閥2545；將引物混合物2554和主混合物2553推動到反應(yīng)室2522

7.關(guān)閉閥2541；熱循環(huán)

8.打開閥2541；將泳道內(nèi)標(biāo)2552和產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)室2522推動到混合室2521

9.將產(chǎn)物推動到陰極2512->2548->2521->2547->2513

實施例4

該實施例示出了對核酸進(jìn)行循環(huán)測序的方法。(參考圖10)

原始樣品

●使用離液劑(chaotroph)裂解

珠純化dna

●移動到磁珠處理室

●添加順磁珠

●用稀釋的乙醇洗2次

●洗脫dna或?qū)⒅橐苿拥椒磻?yīng)室

進(jìn)行pcr擴(kuò)增(對足夠的靶區(qū)域進(jìn)行測序；如果對多個區(qū)域進(jìn)行測序，則樣品必須是每個基因座的分裂或平行的樣品)

●添加pcr引物并將其與來自小瓶2113和2115的酶預(yù)混合

●熱循環(huán)

exoi/sap(破壞pcr引物和核苷三磷酸)

●添加exo/sap試劑(核酸外切酶i/蝦堿性磷酸酶)

●在37℃下培養(yǎng)15分鐘

●加熱至80℃持續(xù)15分鐘

循環(huán)測序

●添加循環(huán)測序引物并將其與酶和bigdye終止子預(yù)混合

●熱循環(huán)

使用順磁珠清洗循環(huán)測序產(chǎn)物

●移動到磁珠處理室

●添加珠和離液劑

●用稀釋的乙醇洗2次

●在水或緩沖液中洗脫

將產(chǎn)物送至毛細(xì)管電泳

實施例5

該實施例顯示了在對擴(kuò)增產(chǎn)物循環(huán)測序后執(zhí)行標(biāo)志物(例如診斷標(biāo)志物)擴(kuò)增的方法。(參考圖12)

原始樣品

●使用離液劑裂解(在盒或儀器上)

●珠純化dna

○將珠添加到分離室

○用稀乙醇洗2次

○洗脫dna或移動珠

●產(chǎn)生純化的dna

●將純化的dna以等分試樣分?jǐn)偟礁鞣磻?yīng)室

在單獨(dú)的室內(nèi)對每個感興趣的基因座進(jìn)行pcr擴(kuò)增

●添加pcr引物并將其與酶預(yù)混合

●熱循環(huán)

破壞pcr引物和核苷三磷酸

●添加exo/sap試劑(核酸外切酶i/蝦堿性磷酸酶)

●在37℃培養(yǎng)～15分鐘，加熱至80℃持續(xù)15分鐘

循環(huán)測序

●添加循環(huán)測序引物并將其與dna聚合酶和標(biāo)記的雙脫氧終止子

預(yù)混合

●熱循環(huán)

清洗循環(huán)測序產(chǎn)物

●將循環(huán)測序產(chǎn)物移動到清洗室，并執(zhí)行基于珠的清洗

○添加珠和離液劑

○洗兩次

○洗脫

將產(chǎn)物送至毛細(xì)管電泳

實施例6

該實施例示出了在用于人類識別或診斷片段大小的str擴(kuò)增之前定量人類dna的量的方法(參見圖13)。

原始樣品

●使用裂解緩沖液(離液劑或其他物質(zhì))裂解-鼓泡+加熱

珠純化dna

●將裂解物移動到磁珠處理室

●添加珠

●洗兩次

●將10％的珠移動到反應(yīng)室，在那里珠被另一個磁體捕獲

執(zhí)行pcr定量

●添加定量引物和主混合物

●熱循環(huán)

●激發(fā)和檢測信號并確定ct

●在達(dá)到ct后停止并計算珠稀釋度(針對下游str化學(xué)物優(yōu)化)

●清洗反應(yīng)室

在反應(yīng)室中進(jìn)行str擴(kuò)增

●將珠從磁珠處理室通過反應(yīng)室泵送到廢物室中，以調(diào)節(jié)通過使用qpcr光學(xué)器件(具有分束器)所捕獲的珠的量—即給珠“計數(shù)”。激活磁體，以捕獲反應(yīng)室中正確稀釋度的珠。

●添加str預(yù)混合物和主混合物

●熱循環(huán)

使用基于珠的清洗(可基于定量選擇)清洗str擴(kuò)增產(chǎn)物

●向反應(yīng)室中添加珠和離液劑

●用稀乙醇洗2次

●洗脫并保持磁鐵上的珠

添加lls

將擴(kuò)增產(chǎn)物移動到毛細(xì)管電泳系統(tǒng)

實施例7

電泳盒是聚丙烯模制件，其包括陽極子組件、陰極子組件、電泳毛細(xì)管、和包含交聯(lián)聚丙烯酰胺的凝膠子盒。電泳毛細(xì)管具有第一端部和第二端部，每個端部分別與陽極子組件和陰極子組件電連通。電泳毛細(xì)管的一部分用作光學(xué)窗口用于從光源接收光并提供分析物的信號以用于檢測和進(jìn)一步分析。陰極子組件包括陰極和陰極主活塞，并且與電泳毛細(xì)管的第一端部、水容器、緩沖液容器和第一廢物容器流體連通。陽極子組件包括陽極主活塞和高壓活塞，并且與電泳毛細(xì)管的第二端部、凝膠子盒、水容器、再生流體容器和第二廢物容器流體連通。電泳盒還包括裂解緩沖液容器、樣品入口端口，該樣品入口端口與具有樣品出口端口的樣品盒接口流體連通。

實施例8

電泳系統(tǒng)是高度集成的并且配置為與用于樣品制備、處理和分析的系統(tǒng)可移除地接合。通常，該系統(tǒng)包括三個完全集成的且自動化的組件，即用戶接口、樣品盒接口和電泳盒接口。樣品盒接口和電泳盒接口配置為可釋放地接合用于樣品處理的樣品盒和用于樣品分析的電泳盒。用戶接口還包括控制模塊、用戶界面屏幕和嵌入式計算機(jī)系統(tǒng)。用戶界面配置為讀取和識別用戶的指紋和樣品包裝的條形碼。用戶通過用戶界面屏幕輸入一個或更多個指令或請求，并且嵌入式計算機(jī)處理該請求并將請求轉(zhuǎn)換成之后啟動系統(tǒng)操作的信號。

用戶從包裝中取出電泳盒，并將其裝載到儀器中。儀器感測盒并接合。電泳盒與系統(tǒng)之間的多個連通包括：(i)電泳盒的入口端口和包括在系統(tǒng)中的樣品盒的出口端口之間的流體連通，(ii)電泳盒的電極(即陽極和陰極)和系統(tǒng)的電源之間的電連通(iii)電泳盒的光學(xué)窗口和系統(tǒng)的光學(xué)模塊之間的光學(xué)連通，(iv)電泳毛細(xì)管和系統(tǒng)的第一熱控制組件之間的第一熱連通，(v)電泳盒的凝膠子盒和系統(tǒng)的第二熱控制組件之間的第二熱連通，(vi)電泳盒的陽極子組件和系統(tǒng)的第一機(jī)械接口之間的第一機(jī)械連通，(vii)電泳盒的陰極子組件和系統(tǒng)的第二機(jī)械接口之間的第二機(jī)械連通，以及(viii)電泳盒與系統(tǒng)之間的磁連通，這些連通與電泳盒的接合同時地建立。

儲存在凝膠子盒中的電泳凝膠通過包括在陽極子組件中的高壓活塞被泵送并注入到電泳毛細(xì)管中。一旦完成凝膠的注射，將洗滌緩沖液泵送到陰極子組件的通路中，以用于移除殘留在陰極子組件中的過多的凝膠。隨后，將所制備的分析物從陰極子組件中的樣品管線引導(dǎo)到電泳毛細(xì)管中。然后在電泳毛細(xì)管的兩個端部之間施加電壓梯度以進(jìn)行電泳分析，并將分析物的不同成分分離，在激光的照射下，該分析物的不同成分發(fā)出可辨別的光學(xué)信號。這些信號由包括在光學(xué)模塊中的ccd照相機(jī)檢測并進(jìn)行進(jìn)一步的分析。根據(jù)結(jié)果得出結(jié)論。

雖然本文已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，但對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，這樣的實施方案僅以示例的方式提供。本文并不旨在通過說明書中提供的特定示例來限制本發(fā)明。盡管已經(jīng)參考前述說明書描述了本發(fā)明，但本文的實施方案的描述和圖示不應(yīng)以限制性的意義來解釋。本領(lǐng)域技術(shù)人員現(xiàn)將會在不偏離本發(fā)明的情況下想到許多更改、改變和替代。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的所有方面并不限于本文闡述的特定描繪、配置或相對比例，而是取決于多種條件和變量。應(yīng)當(dāng)理解，在實踐本發(fā)明的過程中可以采用對本文所描述的本發(fā)明的實施方案的各種替代方案。因此可以設(shè)想，本發(fā)明還應(yīng)當(dāng)覆蓋任何這樣的替代、修改、改變或等同物。以下權(quán)利要求旨在限定本發(fā)明的范圍，并因此覆蓋這些權(quán)利要求及其等效物范圍內(nèi)的方法和結(jié)構(gòu)。